JP2003241360A - レベンソン型位相シフトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】面内で均一性に優れた浅い掘込み部の深さを有
し、転写寸法差をより低減することのできる、また、浅
い掘込み部の深さが制約されず、容易に製造することの
できるレベンソン型位相シフトマスクを提供すること。 【解決手段】位相差を０度とする開口部４１Ａに浅い掘
込み部４３Ａを設け、位相差を１８０度とする開口部４
１Ｂにアンダーカットを有する深い掘込み部４３Ｂを設
け、浅い掘込み部の光量と深い掘込み部の光量を略等し
くしたこと。浅い掘込み部の深さを、より浅く又はより
深く設け、この深さの変動に対応しアンダーカットの巾
を、より広く又はより狭く変動させて設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ製造に用い
るレベンソン型位相シフトマスクに関するものであり、
特に、転写パターンの転写寸法差を少なくすることので
きるレベンソン型位相シフトマスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】フォトマスクの隣接する開口部を透過す
る投影光の位相に互いに１８０度の位相差をもたせるこ
とにより転写パターンの解像力を向上させるという、所
謂、位相シフト技術がＩＢＭのＬｅｖｅｎｓｏｎらによ
って提唱された。この位相シフト技術は、隣接する開口
部の一方に位相シフト部を設けることによって、位相シ
フト部を通過した透過光は他の透過光と逆位相（１８０
度のずれ）となり、転写パターン境界部の光強度を弱め
合い、転写パターンは分離し解像度が向上するといった
ものである。

【０００３】このような、隣接する開口部の一方に位相
シフト部を設けて透過光を位相反転させるフォトマスク
は、一般にレベンソン型位相シフトマスクと呼ばれる。
開口部の一方に位相シフト部を設ける方法には、シフタ
と呼ばれる透過性の薄膜パターンを形成するシフタ型
と、透明基板にシフタと等価な掘込み部（凹部）を形成
する掘込み型の２通りがある。

【０００４】図１は、掘込み型の一例を説明する断面図
である。図１に示すように、この掘込み型のレベンソン
型位相シフトマスクは、透明基板（１０）上に隣接する
開口部の一方に、すなわち、透過光の位相差を１８０度
とする開口部（開口部Ｂ）（１１Ｂ）にシフタと等価な
深さ（ｄ１）の掘込み部（凹部）（１３）が形成された
ものである。このような掘込み部（１３）を、例えば、
異方性エッチングにより形成した場合、透過光の位相差
を１８０度とする開口部（開口部Ｂ）（１１Ｂ）の掘込
み部（１３）を透過する透過光の光量は、透過光の位相
差を０度とする開口部（開口部Ａ）（１１Ａ）の非掘込
み部を透過する透過光の光量より低下し、掘込み部と非
掘込み部にそれぞれ対応する転写パターンに転写寸法差
が生じる。これは、掘込み部の側壁の影響で、掘込み部
を透過する光量が非掘込み部に対して低下するためであ
る。尚、図１において、（１２）は遮光部を示してい
る。

【０００５】図２は、このような転写パターンの転写寸
法差を回避する掘込み型のレベンソン型位相シフトマス
クの一例を説明する断面図である。図２に示すように、
例えば、フッ酸などを用いた等方性エッチングにより掘
込み部（２３）を形成し、遮光部（１２）の端部の下に
アンダーカットを十分な巾（ｗ１）に設けた場合、上記
図１に示す掘込み部（１３）の側壁の位置が遮光部（１
２）側にずれ、側壁の影響がなくなり、掘込み部（２
３）を透過する透過光の光量と非掘込み部を透過する透
過光の光量は略等しくなる。従って、掘込み部と非掘込
み部にそれぞれ対応する転写パターンに転写寸法差がな
くなる。

【０００６】しかし、遮光部（１２）の端部の下にアン
ダーカットを設けると、遮光部（１２）の端部の庇は構
造的に脆弱なので、この部分がフォトマスク洗浄の工程
で欠けてしまうなど欠陥の原因となることが考えられ
る。また、転写パターンの微細化が進むと、アンダーカ
ットを十分な巾に設けることが次第に困難なものとなっ
てくる。尚、図１、及び図２に示す掘込み型のレベンソ
ン型位相シフトマスクは、隣接する開口部の一方、すな
わち、開口部Ｂ（１１Ｂ）にそれぞれ掘込み部（１３、
２３）が設けられているので、掘込み型の片掘りタイプ
と称している。

【０００７】上記のレベンソン型位相シフトマスクに対
し、例えば、特開平７−３０６５２４号公報には、上記
のようなアンダーカットを設けることなく、従って、脆
弱な庇が形成されることもなく、すなわち、欠陥の原因
を取り除いた、且つ転写パターンの微細化に適応した掘
込み型のレベンソン型位相シフトマスクが提案されてい
る。

【０００８】図３は、特開平７−３０６５２４号公報に
開示された掘込み型のレベンソン型位相シフトマスクを
説明する断面図である。このレベンソン型位相シフトマ
スクは、図３に示すように、透明基板（１０）上に遮光
部と開口部が繰り返し存在し、開口部には全て、例え
ば、異方性エッチングにより掘込み部（凹部）が形成さ
れている。この掘込み部には、アンダーカットがなく、
遮光部（１２）の端部と掘込み部の側壁とが略一致する
垂直形状となっている。

【０００９】開口部の全てに形成された掘込み部の深さ
は、一つ置きに異なった深さである。透明基板（１０）
上に隣接する開口部の一方に、すなわち、透過光の位相
差を１８０度とする開口部（開口部Ｂ）（３１Ｂ）に深
さ（ｄ３）を有する深い掘込み部（３３Ｂ）が形成さ
れ、開口部の他方に、すなわち、透過光の位相差を０度
とする開口部（開口部Ａ）（３１Ａ）に深さ（ｄ２）を
有する浅い掘込み部（３３Ａ）が形成されている。深い
掘込み部（３３Ｂ）の深さ（ｄ３）と浅い掘込み部（３
３Ａ）の深さ（ｄ２）の差（ｄ４）（ｄ４＝ｄ３−ｄ
２）がシフタと等価な深さとなっている。

【００１０】尚、図３に示す掘込み型のレベンソン型位
相シフトマスクには、開口部の全てに掘込み部（凹部）
が形成されているので、図１、及び図２に示す片掘りタ
イプに対し両掘りタイプと称している。また、開口部Ａ
（３１Ａ）に設ける浅い掘込み部（３３Ａ）の深さ（ｄ
２）を浅掘り量、開口部Ｂ（３１Ｂ）に設ける深い掘込
み部（３３Ｂ）の深さ（ｄ３）を深掘り量と称してい
る。

【００１１】図３に示す、この掘込み型の両掘りタイプ
は、全ての開口部に掘込み部（凹部）が設けられている
ので、浅い掘込み部（３３Ａ）を透過する透過光の光量
と深い掘込み部（３３Ｂ）を透過する透過光の光量が略
等しくなり、それぞれに対応する転写パターンに転写寸
法差は生じないものとされている。

【００１２】しかし、実際には、上記光量が略等しくな
るのは、浅い掘込み部（３３Ａ）の深さ（浅掘り量）
（ｄ２）が露光光の波長の略１／２の場合であって、略
１／２より浅くても、また深くても透過光の光量に差が
生じ転写パターンに転写寸法差が生じたものとなる。ま
た、転写寸法差をなくすために、浅い掘込み部の深さ
（浅掘り量）（ｄ２）を露光光の波長の略１／２に形成
すると、実際には、面内の浅い掘込み部の深さ（浅掘り
量）（ｄ２）のバラツキが大きなものとなり、面内で均
一な深さの浅い掘込み部の深さ（浅掘り量）（ｄ２）を
得ることは困難なものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決するためになされたものであり、掘込み型で
両掘りタイプのレベンソン型位相シフトマスクにおい
て、面内で均一性に優れた浅い掘込み部の深さ（浅掘り
量）を有する、すなわち、転写パターンの転写寸法差を
より低減することのできるレベンソン型位相シフトマス
クを提供することを課題とするものである。また、上記
レベンソン型位相シフトマスクの製造において、浅い掘
込み部の深さ（浅掘り量）が、例えば、露光光の波長の
略１／２といった一点に制約されず、深さを適宜に選択
することのできる、すなわち、面内で深さの均一性に優
れたマスクを容易に製造することのできるレベンソン型
位相シフトマスクを提供することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板上に
遮光部と開口部が繰り返し存在し、一つ置きの開口部を
通過する透過光の位相を反転させるレベンソン型位相シ
フトマスクにおいて、透過光の位相差を０度とする開口
部（開口部Ａ）に浅い掘込み部を設け、透過光の位相差
を１８０度とする開口部（開口部Ｂ）にアンダーカット
を有する深い掘込み部を設け、浅い掘込み部を透過する
透過光の光量と深い掘込み部を透過する透過光の光量を
略等しくしたことを特徴とするレベンソン型位相シフト
マスクである。

【００１５】また、本発明は、上記発明によるレベンソ
ン型位相シフトマスクにおいて、前記浅い掘込み部の深
さを、より浅く又はより深く変動させて設け、この深さ
の変動に対応させて、前記深い掘込み部のアンダーカッ
トの巾を、より広く又はより狭く変動させて設け、浅い
掘込み部を透過する透過光の光量と深い掘込み部を透過
する透過光の光量を略等しくしたことを特徴とするレベ
ンソン型位相シフトマスクである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明を一実施の形態に基づいて
以下に説明する。図４は、本発明によるレベンソン型位
相シフトマスクの一実施例を示す断面図である。図４に
示すように、本発明によるレベンソン型位相シフトマス
クは、透明基板（１０）上に遮光部と開口部が繰り返し
存在し、開口部には全て掘込み部（凹部）が形成されて
いる。

【００１７】この掘込み部の深さは、一つ置きに異なっ
た深さである。透明基板（１０）上に隣接する開口部の
一方に、すなわち、透過光の位相差を１８０度とする開
口部（開口部Ｂ）（４１Ｂ）に深さ（ｄ６）を有する深
い掘込み部（４３Ｂ）が形成され、開口部の他方に、す
なわち、透過光の位相差を０度とする開口部（開口部
Ａ）（４１Ａ）に深さ（ｄ５）を有する浅い掘込み部
（４３Ａ）が形成されている。深い掘込み部（４３Ｂ）
にはアンダーカットが設けられており、また、浅い掘込
み部（４３Ａ）にはアンダーカットが設けられていな
い。深い掘込み部（４３Ｂ）の深さ（ｄ６）と浅い掘込
み部（４３Ａ）の深さ（ｄ５）の差（ｄ７）（ｄ７＝ｄ
６−ｄ５）がシフタと等価な深さとなっている。

【００１８】本発明によるレベンソン型位相シフトマス
クは、浅い掘込み部（４３Ａ）の深さ（ｄ５）を面内で
均一性に優れたものにするために、浅い掘込み部（４３
Ａ）の深さ（浅掘り量）（ｄ５）は、図３に示す前記浅
い掘込み部（３３Ａ）の深さ（浅掘り量）（ｄ２）より
浅いものにしている。具体的には、図３に示す浅掘り量
（ｄ２）が、露光光の波長の略１／２である、例えば、
１８０ｎｍ程度であるのに対し、図４に示す浅掘り量
（ｄ５）は、露光光の波長の略１／４である、例えば、
９０ｎｍ程度のものである。

【００１９】これにより、浅い掘込み部（４３Ａ）の深
さ（浅掘り量）（ｄ５）は面内で均一性に優れたものに
なる。しかし、図４に示す浅掘り量（ｄ５）を図３に示
す浅掘り量（ｄ２）より浅いものにすることによって、
浅い掘込み部（４３Ａ）の側壁の面積が減少し、透過光
の位相差を０度とする開口部（開口部Ａ）（４１Ａ）の
浅い掘込み部（４３Ａ）を透過する透過光の光量は増加
する。

【００２０】この浅い掘込み部（４３Ａ）を透過する透
過光の光量の増加を補償するために、本発明において
は、深い掘込み部（４３Ｂ）にアンダーカットを設け、
深い掘込み部（４３Ｂ）を透過する透過光の光量を増加
させている。このアンダーカットを設けることによっ
て、浅い掘込み部（４３Ａ）を透過する透過光の光量
と、深い掘込み部（４３Ｂ）を透過する透過光の光量を
略等しいものとし、浅い掘込み部（４３Ａ）と深い掘込
み部（４３Ｂ）のそれぞれ対応する転写パターンに転写
寸法差が生じるのを防いでいる。

【００２１】具体的には、図４に示すアンダーカットの
巾（ｗ２）は７５ｎｍ程度のものである。これは、図２
に示すアンダーカットの巾（ｗ１）の１５０ｎｍ程度の
約１／２に相当し、この巾７５ｎｍ程度のアンダーカッ
トによって、上記浅い掘込み部（４３Ａ）を透過する透
過光の光量の増加に対応した補償が行われる。

【００２２】従って、本発明によるレベンソン型位相シ
フトマスクは、浅い掘込み部（４３Ａ）の深さ（ｄ５）
が面内で均一性に優れたものとなる。また、遮光部（１
２）の端部の下に設けるアンダーカットの巾（ｗ２）
が、図２に示すアンダーカットの巾（ｗ１）に比べ狭い
ものなので、この部分がフォトマスク洗浄の工程で欠陥
の原因となることは少なくなる。また、アンダーカット
の巾（ｗ２）が狭いものなので、転写パターンの微細化
が進んでも半ば対応が出来るものとなる。

【００２３】図５、及び図６は、請求項２に係わるレベ
ンソン型位相シフトマスクを説明する断面図である。請
求項２に係わるレベンソン型位相シフトマスクは、浅い
掘込み部の深さが面内で均一性に優れたフォトマスクを
容易に製造することのできるレベンソン型位相シフトマ
スクである。図４に示す浅い掘込み部（４３Ａ）の深さ
（ｄ５）は、露光光の波長の略１／４である９０ｎｍ程
度と浅いものであるが、実際にフォトマスクを製造する
際には、この９０ｎｍに制約されず、各々のマスクの仕
様に対応し、より製造しやすい深さを選択できることが
好ましい。

【００２４】ある仕様のフォトマスクにおいて、例え
ば、図５に点線で示すように、図４に示す浅い掘込み部
（４３Ａ）の深さ（ｄ５）を更に浅い深さ（ｄ５’）に
変動させて形成した方が好ましい際には、浅い深さ（ｄ
５’）の浅い掘込み部（５３Ａ）を形成する。そして、
この深さの変動による浅い掘込み部（５３Ａ）での透過
する透過光の光量の増加への補償は、この浅い深さ（ｄ
５’）の変動に対応させて深い掘込み部（４３Ｂ）のア
ンダーカットの巾（ｗ２）を広い巾（ｗ２’）に変動さ
せて形成し、浅い掘込み部（５３Ａ）を透過する透過光
の光量と、深い掘込み部（５３Ｂ）を透過する透過光の
光量を略等しくするといったものである。

【００２５】また、上記とは逆に、図４に示す深い掘込
み部（４３Ｂ）のアンダーカットの巾（ｗ２）は、図２
に示すアンダーカットの巾（ｗ１）の約１／２と狭いも
のであるが、実際にフォトマスクを製造する際には、こ
の７５ｎｍに制約されず、各々のマスクの仕様に対応
し、より製造しやすい巾を選択できることが好ましいこ
とがある。

【００２６】例えば、ある仕様のフォトマスクにおい
て、図５に点線で示すように、図４に示す深い掘込み部
（４３Ｂ）のアンダーカットの巾（ｗ２）を、優先し
て、更に広い巾（ｗ２’）に変動させて形成した方が好
ましい際には、広い巾（ｗ２’）のアンダーカットを有
する深い掘込み部（５３Ｂ）を優先する。そして、この
アンダーカットの巾の変動による深い掘込み部（５３
Ｂ）での透過する透過光の光量の増加への補償は、この
広い巾（ｗ２’）の変動に対応させて浅い掘込み部（５
３Ａ）の深さを浅い深さ（ｄ５’）に変動させて形成
し、浅い掘込み部（５３Ａ）を透過する透過光の光量
と、深い掘込み部（５３Ｂ）を透過する透過光の光量を
略等しくすることもできる。

【００２７】また、一方、他のある仕様のフォトマスク
において、例えば、図６に点線で示すように、図４に示
す浅い掘込み部（４３Ａ）の深さ（ｄ５）を更に深い深
さ（ｄ５’’）に変動させて形成した方が好ましい際に
は、深い深さ（ｄ５’’）の浅い掘込み部（６３Ａ）を
形成する。そして、この深さの変動による浅い掘込み部
（６３Ａ）での透過する透過光の光量の減少への補償
は、この深い深さ（ｄ５’’）の変動に対応させて深い
掘込み部（４３Ｂ）のアンダーカットの巾（ｗ２）を狭
い巾（ｗ２’’）に変動させて形成し、浅い掘込み部
（６３Ａ）を透過する透過光の光量と、深い掘込み部
（６３Ｂ）を透過する透過光の光量を略等しくするとい
ったものである。

【００２８】上記のように、請求項２に係わるレベンソ
ン型位相シフトマスクは、実際にフォトマスクを製造す
る際に、浅い掘込み部の深さを、例えば、９０ｎｍに制
約されることなく、諸条件に準じ選択巾をもって製造で
きるので、面内で深さの均一性に優れたフォトマスクを
容易に製造することのできるレベンソン型位相シフトマ
スクとなる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、透過光の位相差を０度とする
開口部（開口部Ａ）に浅い掘込み部を設け、透過光の位
相差を１８０度とする開口部（開口部Ｂ）にアンダーカ
ットを有する深い掘込み部を設け、浅い掘込み部を透過
する透過光の光量と深い掘込み部を透過する透過光の光
量を略等しくしたレベンソン型位相シフトマスクである
ので、面内で均一性に優れた浅い掘込み部の深さ（浅掘
り量）を有する、すなわち、転写パターンの転写寸法差
をより低減することのできるレベンソン型位相シフトマ
スクとなる。

【００３０】また、本発明は、上記レベンソン型位相シ
フトマスクにおいて、浅い掘込み部の深さを、より浅く
又はより深く変動させて設け、この深さの変動に対応さ
せて、深い掘込み部のアンダーカットの巾を、より広く
又はより狭く変動させて設け、浅い掘込み部を透過する
透過光の光量と深い掘込み部を透過する透過光の光量を
略等しくしたレベンソン型位相シフトマスクであるの
で、浅い掘込み部の深さ（浅掘り量）が制約されず、深
さを適宜に選択することのでき、面内で深さの均一性に
優れたマスクを容易に製造することのできるレベンソン
型位相シフトマスクとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】掘込み型のレベンソン型位相シフトマスクの一
例を説明する断面図である。

【図２】転写パターンの転写寸法差を回避する掘込み型
のレベンソン型位相シフトマスクの一例を説明する断面
図である。

【図３】欠陥の原因を取り除き、微細化に適応した掘込
み型のレベンソン型位相シフトマスクを説明する断面図
である。

【図４】本発明によるレベンソン型位相シフトマスクの
一実施例を示す断面図である。

【図５】請求項２に係わるレベンソン型位相シフトマス
クを説明する断面図である。

【図６】請求項２に係わるレベンソン型位相シフトマス
クを説明する断面図である。

【符号の説明】

１０・・・透明基板 １１Ａ、３１Ａ、４１Ａ・・・透過光の位相差を０度と
する開口部（開口部Ａ） １１Ｂ、３１Ｂ、４１Ｂ・・・透過光の位相差を１８０
度とする開口部（開口部Ｂ） １２・・・遮光部 １３・・・掘込み部（凹部） ２３・・・アンダーカットを有する掘込み部（凹部） ３３Ｂ、４３Ｂ、５３Ｂ、６３Ｂ・・・深い掘込み部 ３３Ａ、４３Ａ、５３Ａ、６３Ａ・・・浅い掘込み部 ｄ１・・・掘込み部（凹部）の深さ ｄ２、ｄ５・・・浅い掘込み部の深さ ｄ３、ｄ６・・・深い掘込み部の深さ ｄ４、ｄ７・・・シフタと等価な深さ ｄ５’・・・浅い掘込み部の更に浅い深さ ｄ５’’・・・浅い掘込み部の更に深い深さ ｗ１・・・アンダーカットの十分な巾 ｗ２・・・アンダーカットの巾 ｗ２’・・・アンダーカットの更に広い巾 ｗ２’’・・・アンダーカットの狭い巾

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に遮光部と開口部が繰り返し存
   在し、一つ置きの開口部を通過する透過光の位相を反転
   させるレベンソン型位相シフトマスクにおいて、透過光
   の位相差を０度とする開口部（開口部Ａ）に浅い掘込み
   部を設け、透過光の位相差を１８０度とする開口部（開
   口部Ｂ）にアンダーカットを有する深い掘込み部を設
   け、浅い掘込み部を透過する透過光の光量と深い掘込み
   部を透過する透過光の光量を略等しくしたことを特徴と
   するレベンソン型位相シフトマスク。
2. 【請求項２】前記浅い掘込み部の深さを、より浅く又は
   より深く変動させて設け、この深さの変動に対応させ
   て、前記深い掘込み部のアンダーカットの巾を、より広
   く又はより狭く変動させて設け、浅い掘込み部を透過す
   る透過光の光量と深い掘込み部を透過する透過光の光量
   を略等しくしたことを特徴とする請求項１記載のレベン
   ソン型位相シフトマスク。