JP2881892B2 - 投影露光用マスク - Google Patents

投影露光用マスク

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 投影露光用マスクに関し, 微細パターンに対して寸法忠実度が高く,現像された
レジスト膜のパターン断面が垂直な投影露光用マスクの
提供を目的とし, 幅W1の主開孔部と,該主開孔部の両側或いは片側に該
主開孔部と平行に形成された幅W2の副開孔部を有する投
影露光用マスクであって,投影露光装置の開口数をNA,
縮小倍率をm,露光波長をλとする時,該幅W1は0.5×m
×(λ/NA)以下であり,該幅W1に対する該幅W2の比は
0.4〜0.6の範囲であり,該主開孔部の中心線と該副開孔
部の中心線の間隔dはほぼ1.2×m×(λ/NA)である投
影露光用マスクにより構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は投影露光用マスクに関する。
近年,LSIの高速化,高集積化に伴い,より微細なリソ
グラフィー技術が要求されている。
その技術の一つとして,位相シフトマスクを用いた露
光技術が注目されているが,マスク作成プロセスが複雑
である。
そのため,位相シフトマスクを用いないで微細なパタ
ーンを作成できるリソグラフィー技術が望まれる。
〔従来の技術〕
形成しようとするレジストパターンの幅が露光波長が
影響するほど微細になると,現像されたレジストパター
ンの断面形状の切れが悪くなって傾斜が大きくなった
り,現像余裕度がなくなったりして,レジストパターン
の幅を設計値通り忠実に形成することが困難となる。
この困難を避ける手法として,位相シフトマスクを用
いた露光技術がある。投影露光用マスクのある開孔部を
選択して,そこに半波長の位相差を与える被膜(位相シ
フタ)を選択的に形成しておくと,そこを通る光はその
開孔部に接近して配置されている隣接の開孔部を通る光
と半波長の位相差を生じ,両者を合成するとレジストの
開孔部の端では露光強度分布の形状がシャープになる。
しかし,位相シフタを効果的に形成するのは困難で,
その膜厚,品質の均一性,形成する位置の選択等が露光
現像後のレジストパターンに大きく影響する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従って,高均一,高精度のレジストパターンを形成す
るために位相シフタを付加することは困難であるといっ
た問題を生じていた。
本発明は位相シフタを付加することなく微細なレジス
トパターンを高精度に形成するための投影露光用マスク
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〕
上記課題は,幅W1の主開孔部1と,該主開孔部1の両
側或いは片側に該主開孔部1と平行に形成された幅W2
副開孔部2a,2bを有する投影露光用マスクであって,投
影露光装置の開口数をNA,縮小倍率をm,露光波長をλと
する時,該幅W1は0.5×m×(λ/NA)以下であり,該幅
W1に対する該幅W2の比は0.4〜0.6の範囲であり,該主開
孔部1の中心線と該副開孔部2a,2bの中心線の間隔dは
ほぼ1.2×m×(λ/NA)である投影露光用マスクによっ
て解決される。
〔作用〕
第1図(a)乃至(c)は本発明の原理を説明するた
めの図である。
第1図(a)は本発明の投影露光用マスクの平面図
で,1は幅W1の主開孔部,2a,2bは幅W2の副開孔部を示し,d
は主開孔部1の中心線と副開孔部2a,2bの中心線の間隔
を表す。
第1図(b)はレジスト膜に露光される光の電界強度
を示し,3aは主開孔部1を通った光の電界強度,3bは副開
孔部2a,2bを通った光の電界強度,3cは両者の光を合成し
た電界強度を表す。
この図に見るように,主開孔部1下のレジスト膜では
合成の電界強度は中央部が大きく,境界部で急激に変化
するプロフィルとなる。これは,主開孔部1を通る光と
副開孔部2a,2bを通る光の干渉効果による。
第1図(c)は光強度4のプロフィルを示す。光強度
4は合成の電界強度3cの自乗に比例する。
このようにして,主開孔部1とその両側に副開孔部2
a,2bを形成した投影露光用マスクを用いることにより,
レジスト膜上での露光の強度を上げ,かつそのプロフィ
ルをシャープにすることができる。
副開孔部は主開孔部の片側に形成しても,その側では
プロフィルをシャープにする効果があり,パターンの設
計上副開孔部を片側にしか形成できない場合に有効であ
る。
本発明が効果を発揮するのは,幅が0.5×(λ/NA)以
下の微細なレジストパターンを形成する時であって,そ
れより大きいレジストパターンの場合は,殊更本発明の
投影露光用マスクを使用する必要はない。
幅W1に対する幅W2の比(W2/W1)が0.4より小さいと副
開孔部を形成した効果が小さく,0.6より大きいと副開孔
部下のレジスト膜が露光され過ぎて,現像後孔が開く可
能性が大きくなって望ましくない。
主開孔部1の中心線と副開孔部2a,2bの中心線の間隔
dをほぼ1.2×m×(λ/NA)とすると,副開孔部2a,2b
を通った光が主開孔部1を通った光を強めるのに最も効
果的で,かつレジストパターンの端部をシャープに形成
するのに効果的である。
〔実施例〕
第2図(a),(b)は本発明の実施例を説明するた
めの図であり,以下これらの図を参照しながら説明す
る。
開口数NAが0.45,露光波長λが435.8nm,可干渉性の程
度を表すσが0.3の5:1縮小投影露光装置を用いる時の投
影露光用マスクの設計例について説明する。
第2図(a)は開口寸法をウエハー上で0.4μm(=
0.41×(λ/NA))とする時の投影露光用マスクの平面
図で,主開孔部1の幅W1は2μm,副開孔部2a,2bの幅W2
は1μmであり,主開孔部1の中心線と副開孔部2a,2b
の中心線の間隔dは6μmである。
第2図(b)は露光現像後のウエハー上のレジストパ
ターンの断面形状のシミュレーション結果を示し,5はレ
ジスト膜,6はレジスト主開孔部,7a,7bはレジスト副開孔
部を表す。
単位面積当りの露光量は,主開孔部だけのマスクを用
いウエハー上で0.8μmという幅の広いパターンがマス
クの設計寸法通りに開口する場合の単位面積当り露光量
と同一にした。
第2図(b)においてパラメータは現像時間である。
10秒,20秒,30秒,50秒,65秒と現像時間を増すにつれて,
レジスト主開孔部6とレジスト副開孔部7a,7bの形成が
進行して行く状態を示している。現像時間の増加ととも
にレジスト主開孔部6の側壁は垂直な状態に近づいて行
き,60秒を超えるとそれ以上現像時間を延ばしてもレジ
スト主開孔部6の形状に大幅な変化はなく,0.4μm幅の
開孔が形成される。
このことは現像時間の余裕度が大きいことを示してい
る。
レジスト副開孔部7a,7bは現像時間を65秒としても貫
通孔を形成することはなく,光を遮るために十分な厚さ
を残している。
比較のために,開孔部1だけを有するマスクを用いる
従来例を第3図(a)乃至(c)に示す。
第3図(a)は投影露光用マスクの平面図で,開孔部
1の幅W1は2μmである。
第3図(b)は露光現像されたレジストパターン断面
形状のシミュレーション結果を示し,5はレジスト膜,8は
レジスト開孔部を表す。
単位面積当りの露光量は第2図(b)の場合と同じで
ある。パラメータは現像時間であり,10秒,20秒,35秒,50
秒,65秒と現像時間を増すにつれて,レジスト開孔部8
の形成が進行して行く状態を示している。この図を第2
図(b)と比較してみると,現像速度が小さく,現像時
間を延ばしてもレジスト開孔部8の断面形状は傾斜が大
きく上の開口と下の開口の幅の差が大きい,といった欠
点があり,0.4μm幅の開孔を忠実に形成するのが難しい
ことがわかる。
第3図(c)は現像速度をあげるため単位面積当りの
露光量を1.2倍に上げて露光し現像したレジストパター
ンの断面形状のシミュレーション結果を示し,5はレジス
ト膜,9はレジスト開孔部を表す。
この場合は現像速度は大きいが,現像時間の増加とと
もにレジスト開孔部9の幅が大きくなり,レジスト開孔
部9の断面形状は傾斜が大きく,所定の寸法を忠実に得
ることが難しい。
なお,本発明の投影露光用マスクは,孤立したパター
ンの形成に対しては主開孔部の両側に副開孔部を形成す
るが,スペースの関係で片側にしか形成できない場合で
も有効である。
〔発明の効果〕
以上説明した様に,本発明によれば,ウエハーに形成
するパターンの微細化に対して,寸法忠実度の高いパタ
ーンを形成することができる。
しかも,現像余裕度が大きいのでパターンを形成する
プロセスが容易である。
本発明は素子の微細化,高性能化に寄与するところが
大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)乃至(c)は本発明の原理を説明するため
の図, 第2図(a),(b)は実施例を説明するための図, 第3図(a)乃至(c)は従来例を説明するための図 である。 図において, 1は開孔部であって主開孔部, 2a,2bは副開孔部, 3aは主開孔部を通った光の電界強度, 3bは副開孔部を通った光の電界強度, 3cは合成の電界強度, 4は光強度, 5はレジスト膜, 6はレジスト主開孔部, 7a,7bはレジスト副開孔部, 8,9はレジスト開孔部 を表す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 1/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】幅W1の主開孔部(1)と,該主開孔部
    (1)の両側或いは片側に該主開孔部(1)と平行に形
    成された幅W2の副開孔部(2a,2b)を有する投影露光用
    マスクであって, 投影露光装置の開口数をNA,縮小倍率をm,露光波長をλ
    とする時,該幅W1は0.5×m×(λ/NA)以下であり,該
    幅W1に対する該幅W2の比は0.4〜0.6の範囲であり,該主
    開孔部(1)の中心線と該副開孔部(2a,2b)の中心線
    の間隔はほぼ1.2×m×(λ/NA)であることを特徴とす
    る投影露光用マスク。
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