JP3163666B2 - 位相シフトマスクを用いたパターン形成方法 - Google Patents
位相シフトマスクを用いたパターン形成方法Info
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本出願の各発明は、位相シフトマ
スクを用いたパターン形成方法に関する。本出願の各発
明は、各種のパターン形成技術として利用することがで
き、例えば半導体装置製造プロセスにおいてレジストパ
ターン等の各種パターンを形成する場合に利用すること
ができる。
スクを用いたパターン形成方法に関する。本出願の各発
明は、各種のパターン形成技術として利用することがで
き、例えば半導体装置製造プロセスにおいてレジストパ
ターン等の各種パターンを形成する場合に利用すること
ができる。
【０００２】
【従来の技術】フォトマスクを利用してパターンを形成
するもの、例えば半導体装置等は、その加工寸法が年々
微細化される傾向にある。このような背景で、微細化し
た半導体装置を得るフォトリソグラフィーの技術におい
て、その解像度を更に向上させるため、マスクを透過す
る光に位相差を与え、これにより光強度プロファイルを
改善するいわゆる位相シフト技術が脚光を浴びている。
するもの、例えば半導体装置等は、その加工寸法が年々
微細化される傾向にある。このような背景で、微細化し
た半導体装置を得るフォトリソグラフィーの技術におい
て、その解像度を更に向上させるため、マスクを透過す
る光に位相差を与え、これにより光強度プロファイルを
改善するいわゆる位相シフト技術が脚光を浴びている。
【０００３】従来の位相シフト技術については、特開昭
５８−１７３７４４号公報や、ＭＡＲＣ Ｄ．ＬＥＶＥ
ＮＳＯＮ 他“Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｒｅｓｏｌｕｔｉ
ｏｎｉｎ Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｗｉｔ
ｈ ａ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｍａｓｋ”Ｉ
ＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴ
ＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ．Ｖｏｌ．ＥＤ−２９ Ｎｏ．
１２，ＤＥＣＥＭＢＥＲ １９８２，Ｐ１８２８〜１８
３６、また、ＭＡＲＣ Ｄ．ＬＥＶＥＮＳＯＮ 他“Ｔ
ｈｅ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔｉｎｇ ＭａｓｋＩＩ：
Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｓ
ｕｂｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ Ｒｅｓｉｓｔ Ｅｘｐｏｓ
ｕｒｅｓ”同誌 Ｖｏｌ．ＥＤ−３１，Ｎｏ．６，ＪＵ
ＮＥ１９８４，Ｐ７５３〜７６３に記載がある。
５８−１７３７４４号公報や、ＭＡＲＣ Ｄ．ＬＥＶＥ
ＮＳＯＮ 他“Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｒｅｓｏｌｕｔｉ
ｏｎｉｎ Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｗｉｔ
ｈ ａ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｍａｓｋ”Ｉ
ＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴ
ＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ．Ｖｏｌ．ＥＤ−２９ Ｎｏ．
１２，ＤＥＣＥＭＢＥＲ １９８２，Ｐ１８２８〜１８
３６、また、ＭＡＲＣ Ｄ．ＬＥＶＥＮＳＯＮ 他“Ｔ
ｈｅ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔｉｎｇ ＭａｓｋＩＩ：
Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｓ
ｕｂｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ Ｒｅｓｉｓｔ Ｅｘｐｏｓ
ｕｒｅｓ”同誌 Ｖｏｌ．ＥＤ−３１，Ｎｏ．６，ＪＵ
ＮＥ１９８４，Ｐ７５３〜７６３に記載がある。
【０００４】また、特公昭６２−５０８１１号には、透
明部と不透明部とで形成された所定のパターンを有し、
不透明部をはさむ両側の透明部の少なくとも一方に位相
部材を設け、該両側の透明部に位相差を生ずる構成とし
た位相シフトマスクが開示されている。
明部と不透明部とで形成された所定のパターンを有し、
不透明部をはさむ両側の透明部の少なくとも一方に位相
部材を設け、該両側の透明部に位相差を生ずる構成とし
た位相シフトマスクが開示されている。
【０００５】従来より知られている位相シフト技術につ
いて、図１８を利用して説明すると、次のとおりであ
る。例えばライン・アンド・スペースのパターン形成を
行う場合、通常の従来のマスクは、図１８（ａ）に示す
ように、石英基板等の透明基板１上に、Ｃｒ（クロム）
やその他金属、金属酸化物などの遮光性の材料を用いて
遮光部１０を形成し、これによりライン・アンド・スペ
ースの繰り返しパターンを形成して、露光用マスクとし
ている。この露光用マスクを透過した光の強度分布は、
図１８（ａ）に符号Ａ１で示すように、理想的には遮光
部１０のところではゼロで、他の部分（透過部１２ａ，
１２ｂ）では透過する。１つの透過部１２ａについて考
えると、被露光材に与えられる透過光は、光の回折など
により、図１８（ａ）にＡ２で示す如く、両側の裾に小
山状の極大をもつ光強度分布になる。透過部１２ｂの方
の透過光Ａ２′は、一点鎖線で示した。各透過部１２
ａ，１２ｂからの光を合わせると、Ａ３に示すように光
強度分布はシャープさを失い、光の回折による像のぼけ
が生じ、結局、シャープな露光は達成できなくなる。こ
れに対し、上記繰り返しパターンの光の透過部１２ａ，
１２ｂの上に、１つおきに図１８（ｂ）に示すように位
相シフト部１１ａ（シフターと称される。ＳｉＯ2 やレ
ジストなどの材料が用いられる）を設けると、光の回折
による像のぼけが位相の反転によって打ち消され、シャ
ープな像が転写され、解像力や焦点裕度が改善される。
即ち、図１８（ｂ）に示す如く、一方の透過部１２ａに
位相シフト部１１ａが形成されると、それが例えば１８
０°の位相シフトを与えるものであれば、該位相シフト
部１１ａを通った光は符号Ｂ１で示すように反転する。
それに隣合う透過部１２ｂからの光は位相シフト部１１
ａを通らないので、かかる反転は生じない。被露光材に
与えられる光は、互いに反転した光が、その光強度分布
の裾において図にＢ２で示す位置で互いに打ち消し合
い、結局被露光材に与えられる光の分布は図１８（ｂ）
にＢ３で示すように、シャープな理想的な形状になる。
いて、図１８を利用して説明すると、次のとおりであ
る。例えばライン・アンド・スペースのパターン形成を
行う場合、通常の従来のマスクは、図１８（ａ）に示す
ように、石英基板等の透明基板１上に、Ｃｒ（クロム）
やその他金属、金属酸化物などの遮光性の材料を用いて
遮光部１０を形成し、これによりライン・アンド・スペ
ースの繰り返しパターンを形成して、露光用マスクとし
ている。この露光用マスクを透過した光の強度分布は、
図１８（ａ）に符号Ａ１で示すように、理想的には遮光
部１０のところではゼロで、他の部分（透過部１２ａ，
１２ｂ）では透過する。１つの透過部１２ａについて考
えると、被露光材に与えられる透過光は、光の回折など
により、図１８（ａ）にＡ２で示す如く、両側の裾に小
山状の極大をもつ光強度分布になる。透過部１２ｂの方
の透過光Ａ２′は、一点鎖線で示した。各透過部１２
ａ，１２ｂからの光を合わせると、Ａ３に示すように光
強度分布はシャープさを失い、光の回折による像のぼけ
が生じ、結局、シャープな露光は達成できなくなる。こ
れに対し、上記繰り返しパターンの光の透過部１２ａ，
１２ｂの上に、１つおきに図１８（ｂ）に示すように位
相シフト部１１ａ（シフターと称される。ＳｉＯ2 やレ
ジストなどの材料が用いられる）を設けると、光の回折
による像のぼけが位相の反転によって打ち消され、シャ
ープな像が転写され、解像力や焦点裕度が改善される。
即ち、図１８（ｂ）に示す如く、一方の透過部１２ａに
位相シフト部１１ａが形成されると、それが例えば１８
０°の位相シフトを与えるものであれば、該位相シフト
部１１ａを通った光は符号Ｂ１で示すように反転する。
それに隣合う透過部１２ｂからの光は位相シフト部１１
ａを通らないので、かかる反転は生じない。被露光材に
与えられる光は、互いに反転した光が、その光強度分布
の裾において図にＢ２で示す位置で互いに打ち消し合
い、結局被露光材に与えられる光の分布は図１８（ｂ）
にＢ３で示すように、シャープな理想的な形状になる。
【０００６】上記の場合、この効果を最も確実ならしめ
るには位相を１８０°反転させることが最も有利である
が、このためには、 （ｎは位相シフト部の屈折率、λは露光波長）なる膜厚
Ｄで膜形成した位相シフト部１１ａを設ける。
るには位相を１８０°反転させることが最も有利である
が、このためには、 （ｎは位相シフト部の屈折率、λは露光波長）なる膜厚
Ｄで膜形成した位相シフト部１１ａを設ける。
【０００７】なお露光によりパターン形成する場合、縮
小投影するものをレティクル、１対１投影するものをマ
スクと称したり、あるいは原盤に相当するものをレティ
クル、それを複製したものをマスクと称したりすること
があるが、本発明においては、このような種々の意味に
おけるマスクやレティクルを総称して、マスクと称する
ものである。
小投影するものをレティクル、１対１投影するものをマ
スクと称したり、あるいは原盤に相当するものをレティ
クル、それを複製したものをマスクと称したりすること
があるが、本発明においては、このような種々の意味に
おけるマスクやレティクルを総称して、マスクと称する
ものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする問題点】上述したような、隣
り合う光透過部で光の位相をシフト（理想的には１８０
°反転）させる位相シフトマスクは、空間周波数変調型
（あるいはレベンソン型）と称されており、その他にも
数種ある（エッジ強調型、遮光効果強調型などと称され
ている）位相シフトマスク法の中でも、最も解像度改善
の効果が大きいものである（日経マグロウヒル社「日経
マイクロデバイス」１９９０年７月号、１０８〜１１４
頁参照）。
り合う光透過部で光の位相をシフト（理想的には１８０
°反転）させる位相シフトマスクは、空間周波数変調型
（あるいはレベンソン型）と称されており、その他にも
数種ある（エッジ強調型、遮光効果強調型などと称され
ている）位相シフトマスク法の中でも、最も解像度改善
の効果が大きいものである（日経マグロウヒル社「日経
マイクロデバイス」１９９０年７月号、１０８〜１１４
頁参照）。
【０００９】この型の位相シフトマスクは、解像度の向
上を図る上で非常に有望な技術であるが、上述のように
隣り合うパターンの透過光に望ましくは１８０°の位相
差を与える必要があり、パターンによっては０°と１８
０°の位相差の部分をうまく隣同士に配置できず、よっ
て適用できるパターンが制限されていた。
上を図る上で非常に有望な技術であるが、上述のように
隣り合うパターンの透過光に望ましくは１８０°の位相
差を与える必要があり、パターンによっては０°と１８
０°の位相差の部分をうまく隣同士に配置できず、よっ
て適用できるパターンが制限されていた。
【００１０】例えば、互いに隣り合う第１，第２のパタ
ーンＰ１，Ｐ２があって、更にこれら両パターンＰ１，
Ｐ２の双方に隣り合う第３のパターンＰ３が存在する場
合、基本通りに０°と１８０°を割り当てることができ
ない。互いに隣り合う第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２
に０°と１８０°を割り当てると、両パターンＰ１，Ｐ
２の双方に隣り合う第３のパターンＰ３には、０°を割
り当てても、１８０°を割り当てても、いずれの場合
も、第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２のいずれか一方に
対しては位相シフト効果を発揮できなくなるからであ
る。
ーンＰ１，Ｐ２があって、更にこれら両パターンＰ１，
Ｐ２の双方に隣り合う第３のパターンＰ３が存在する場
合、基本通りに０°と１８０°を割り当てることができ
ない。互いに隣り合う第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２
に０°と１８０°を割り当てると、両パターンＰ１，Ｐ
２の双方に隣り合う第３のパターンＰ３には、０°を割
り当てても、１８０°を割り当てても、いずれの場合
も、第１，第２のパターンＰ１，Ｐ２のいずれか一方に
対しては位相シフト効果を発揮できなくなるからであ
る。
【００１１】また、コンタクトホールや孤立ラインの周
囲にサブパターンを付けて、これに１８０°の位相差を
与えて解像度向上を図る技術もある。例えば図１１に示
すように、コンタクトホール形成用のパターン１２のま
わりに４本のサブパターン１１を形成して、このサブパ
ターンを１８０°反転の位相シフト部とする。しかしこ
のような技術も、パターン同士が近すぎると、位相シフ
ト部とするサブパターンを配置することができないとい
う難点があった。
囲にサブパターンを付けて、これに１８０°の位相差を
与えて解像度向上を図る技術もある。例えば図１１に示
すように、コンタクトホール形成用のパターン１２のま
わりに４本のサブパターン１１を形成して、このサブパ
ターンを１８０°反転の位相シフト部とする。しかしこ
のような技術も、パターン同士が近すぎると、位相シフ
ト部とするサブパターンを配置することができないとい
う難点があった。
【００１２】
【発明の目的】本発明は上記した従来技術の問題点を解
決して、従来は位相シフト技術を適用できなかったパタ
ーンにも適用可能で、かつ、位相シフト部としてのサブ
パターンの配置ができなかったパターンへの応用も可能
であり、よってパターン形状に拘らず高解像度パターン
を得ることができる、位相シフトマスクを用いたパター
ン形成方法を提供せんとするものである。
決して、従来は位相シフト技術を適用できなかったパタ
ーンにも適用可能で、かつ、位相シフト部としてのサブ
パターンの配置ができなかったパターンへの応用も可能
であり、よってパターン形状に拘らず高解像度パターン
を得ることができる、位相シフトマスクを用いたパター
ン形成方法を提供せんとするものである。
【００１３】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項１の発
明は、第１，第２の少なくとも２回の露光を行い、少な
くともいずれか１回の露光は位相シフトマスクを用いた
露光であり、少なくとも他のいずれか１回の露光は上記
位相シフトマスクの位相シフト境界部の光量補償の露光
であるパターン形成方法であって、上記位相シフトマス
クのマスクパターンは、第１のパターン及び第２のパタ
ーンと、これら第１，第２のパターンの両者に隣り合う
第３のパターンとを含み、上記第１，第２のパターンに
ついて互いに位相シフト効果をもたせるとともに、第３
のパターンを２分割して各分割部分について互いに位相
シフト効果をもたせることにより上記第１，第３のパタ
ーン間について互いに位相シフト効果をもたせ、かつ上
記第２，第３のパターン間について互いに位相シフト効
果をもたせ、上記第３のパターンを２分割した分割境界
部について上記光量補償の露光を行うことを特徴とす
る、位相シフトマスクを用いたパターン形成方法であ
り、これにより上記目的を達成するものである。
明は、第１，第２の少なくとも２回の露光を行い、少な
くともいずれか１回の露光は位相シフトマスクを用いた
露光であり、少なくとも他のいずれか１回の露光は上記
位相シフトマスクの位相シフト境界部の光量補償の露光
であるパターン形成方法であって、上記位相シフトマス
クのマスクパターンは、第１のパターン及び第２のパタ
ーンと、これら第１，第２のパターンの両者に隣り合う
第３のパターンとを含み、上記第１，第２のパターンに
ついて互いに位相シフト効果をもたせるとともに、第３
のパターンを２分割して各分割部分について互いに位相
シフト効果をもたせることにより上記第１，第３のパタ
ーン間について互いに位相シフト効果をもたせ、かつ上
記第２，第３のパターン間について互いに位相シフト効
果をもたせ、上記第３のパターンを２分割した分割境界
部について上記光量補償の露光を行うことを特徴とす
る、位相シフトマスクを用いたパターン形成方法であ
り、これにより上記目的を達成するものである。
【００１４】本出願の請求項２の発明は、基板上でのパ
ターン間距離が２．４×λ／ＮＡ以下であるパターンを
位相シフトマスクを用いて形成するパターン形成方法で
あって、位相シフトマスクとしてホール形成パターンと
該ホール形成パターンの周囲に形成した補助位相シフト
部とを備えたマスクを用い、第１，第２の少なくとも２
回の露光を行い、第２の露光においては第１の露光にお
いて用いた上記マスクと同じパターンのマスクを位置を
ずらして用いることを特徴とする位相シフトマスクを用
いた露光方法であり、これにより上記目的を達成するも
のである。 （但しλ：露光光の波長、ＮＡ：露光機の開口数）
ターン間距離が２．４×λ／ＮＡ以下であるパターンを
位相シフトマスクを用いて形成するパターン形成方法で
あって、位相シフトマスクとしてホール形成パターンと
該ホール形成パターンの周囲に形成した補助位相シフト
部とを備えたマスクを用い、第１，第２の少なくとも２
回の露光を行い、第２の露光においては第１の露光にお
いて用いた上記マスクと同じパターンのマスクを位置を
ずらして用いることを特徴とする位相シフトマスクを用
いた露光方法であり、これにより上記目的を達成するも
のである。 （但しλ：露光光の波長、ＮＡ：露光機の開口数）
【００１５】
【作用】本出願の請求項１の発明は、位相シフトマスク
を用いた露光のみならず、この位相シフトマスクの位相
シフト境界部の光量補償の露光を行う。従って、従来隣
り合うパターン同士に位相反転部を交互に割りあてるこ
とがうまくできなかったパターンについても、パターン
を分割して例えば０°と１８０°との位相とし、その場
合０°と１８０°との境界で生じる光量不定部分につい
ては、これを補償する露光を行うようにすることができ
るので、全体としては良好な解像度のパターンが得られ
るのである。従来サブパターンを形成できなかった微細
なパターンについても、同様に光量補償によって、位相
シフト技術を適用することが可能となる。
を用いた露光のみならず、この位相シフトマスクの位相
シフト境界部の光量補償の露光を行う。従って、従来隣
り合うパターン同士に位相反転部を交互に割りあてるこ
とがうまくできなかったパターンについても、パターン
を分割して例えば０°と１８０°との位相とし、その場
合０°と１８０°との境界で生じる光量不定部分につい
ては、これを補償する露光を行うようにすることができ
るので、全体としては良好な解像度のパターンが得られ
るのである。従来サブパターンを形成できなかった微細
なパターンについても、同様に光量補償によって、位相
シフト技術を適用することが可能となる。
【００１６】本出願の請求項２の発明によれば、同様
に、２回の露光により、高解像度の位相シフト技術によ
るパターン形成が可能となる。請求項２の発明は、以下
のような知見により得られたものである。
に、２回の露光により、高解像度の位相シフト技術によ
るパターン形成が可能となる。請求項２の発明は、以下
のような知見により得られたものである。
【００１７】図１２（ａ）のように、２つのホールパタ
ーン１２ａ，１２ｂ間にサブシフター（位相シフト部と
したサブパターンを称する。以下同じ）１１ａ，１１ｂ
を２つ設ける場合を考える。この場合、両サブシフター
１１ａ，１１ｂが近づきすぎると図１３に符号Ｃで示す
ように中心にもう１つホールパターンが形成されてしま
う。図１４に符号Ｄで示すように影響のないところまで
離す必要がある。
ーン１２ａ，１２ｂ間にサブシフター（位相シフト部と
したサブパターンを称する。以下同じ）１１ａ，１１ｂ
を２つ設ける場合を考える。この場合、両サブシフター
１１ａ，１１ｂが近づきすぎると図１３に符号Ｃで示す
ように中心にもう１つホールパターンが形成されてしま
う。図１４に符号Ｄで示すように影響のないところまで
離す必要がある。
【００１８】この距離とサブシフター１１ａ，１１ｂ間
中央の光強度をグラフにしたものが図１５である。光強
度を仮に０．３とすると、Ｚ＝０．２μｍとなる。λ／
ＮＡで規格化すると０．３５×λ／ＮＡ程度になる。従
ってホール内の距離は最大で（０．８５×λ／ＮＡ）×
２＋０．３５×λ／ＮＡ＋０．３５×λ／ＮＡ＝２．４
×λ／ＮＡということになる。
中央の光強度をグラフにしたものが図１５である。光強
度を仮に０．３とすると、Ｚ＝０．２μｍとなる。λ／
ＮＡで規格化すると０．３５×λ／ＮＡ程度になる。従
ってホール内の距離は最大で（０．８５×λ／ＮＡ）×
２＋０．３５×λ／ＮＡ＋０．３５×λ／ＮＡ＝２．４
×λ／ＮＡということになる。
【００１９】一方、図１２（ｂ）に示すように２つのホ
ールパターン１２ａ，１２ｂ間にサブシフター１１ｃを
１つだけ設けて共有する場合を考える。一辺０．３５μ
ｍ、一辺０．３０μｍのホールパターンについて、パタ
ーン中心とシフター中心の距離を横軸に、中心とエッジ
の光強度を縦軸にとったグラフを作成した（図１６，図
１７）。
ールパターン１２ａ，１２ｂ間にサブシフター１１ｃを
１つだけ設けて共有する場合を考える。一辺０．３５μ
ｍ、一辺０．３０μｍのホールパターンについて、パタ
ーン中心とシフター中心の距離を横軸に、中心とエッジ
の光強度を縦軸にとったグラフを作成した（図１６，図
１７）。
【００２０】これで見るとコントラストが最もとれるの
は距離ｘが０．４５μｍ前後となる。これはＫｒＦレー
ザー露光でＮＡ＝０．４２の場合であるが、λ／ＮＡで
規格化すると、ｉ線やｇ線等にも適用できる。即ちコン
トラストが最も良くなるのは、λ／ＮＡの０．６５倍〜
０．８５倍ということなる。従って２つのホール間が
１．３×λ／ＮＡ以下のパターンは、２枚のマスクに分
けて、２回の露光を行う必要があることになる。
は距離ｘが０．４５μｍ前後となる。これはＫｒＦレー
ザー露光でＮＡ＝０．４２の場合であるが、λ／ＮＡで
規格化すると、ｉ線やｇ線等にも適用できる。即ちコン
トラストが最も良くなるのは、λ／ＮＡの０．６５倍〜
０．８５倍ということなる。従って２つのホール間が
１．３×λ／ＮＡ以下のパターンは、２枚のマスクに分
けて、２回の露光を行う必要があることになる。
【００２１】上記により、いずれの場合も、２．４×λ
／ＮＡ以下については、２回露光が効果的であり、これ
により、良好なパターン形成が可能ならしめられること
がわかる。
／ＮＡ以下については、２回露光が効果的であり、これ
により、良好なパターン形成が可能ならしめられること
がわかる。
【００２２】
【実施例】以下本出願の発明の実施例について説明す
る。但し当然のことではあるが、本出願の発明は以下の
実施例により限定されるものではない。
る。但し当然のことではあるが、本出願の発明は以下の
実施例により限定されるものではない。
【００２３】実施例１ 本実施例は、微細化・集積化した半導体装置、特にＳＲ
ＡＭのＬＯＣＯＳパターンの形成に、請求項１の発明の
パターン形成方法を応用したものである。図１に本実施
例に用いる位相シフトマスクを示し、図２に、これによ
り形成するＳＲＡＭのＬＯＣＯＳパターンの構造例を示
す。このＬＯＣＯＳパターンの最小線幅は０．２５μｍ
で、６４メガビットＳＲＡＭを想定している。このよう
な微細なパターンは、現在あるステッパー（投影露光
機）の中で最も解像度の高いＫｒＦエキシマレーザース
テッパーで露光しても、解像は困難である。即ち、図５
は、通常法の露光技術を用い、Ｎ．Ａ．が０．４２とし
て、ＫｒＦレーザー光（２４８ｎｍ）で露光した場合の
光強度分布シミュレーション結果であるが、図に示すよ
うに遮光部にも光が回折によりまがり込んでいるのがわ
かる。しかしこのパターンは、少なくとも３つのパター
ンが互いに隣り合っているので、０°と１８０°が隣り
合うように分割することもできない。
ＡＭのＬＯＣＯＳパターンの形成に、請求項１の発明の
パターン形成方法を応用したものである。図１に本実施
例に用いる位相シフトマスクを示し、図２に、これによ
り形成するＳＲＡＭのＬＯＣＯＳパターンの構造例を示
す。このＬＯＣＯＳパターンの最小線幅は０．２５μｍ
で、６４メガビットＳＲＡＭを想定している。このよう
な微細なパターンは、現在あるステッパー（投影露光
機）の中で最も解像度の高いＫｒＦエキシマレーザース
テッパーで露光しても、解像は困難である。即ち、図５
は、通常法の露光技術を用い、Ｎ．Ａ．が０．４２とし
て、ＫｒＦレーザー光（２４８ｎｍ）で露光した場合の
光強度分布シミュレーション結果であるが、図に示すよ
うに遮光部にも光が回折によりまがり込んでいるのがわ
かる。しかしこのパターンは、少なくとも３つのパター
ンが互いに隣り合っているので、０°と１８０°が隣り
合うように分割することもできない。
【００２４】これに対し、本実施例に用いる位相シフト
マスクは、図１に示すように、パターンの１つを中心部
で分割し、一方に１８０°のシフターを形成する。即
ち、パターンＰ１，Ｐ２と、この両者に隣り合うパター
ンＰ３について、パターンＰ１，Ｐ２を各々０°，１８
０°として互いに位相シフト効果をもたせるとともに、
パターンＰ３を分割して０°，１８０°とするのである
（各々符号Ｐ３ａ，Ｐ３ｂで示す）。但しパターンが細
い部分は解像しないため、この部分は除く。このマスク
を使用して露光すると、図３に示すような光強度分布が
得られる。パターンＰ３について、０°と１８０°の境
界では光強度が０となっている。またパターンが細いた
め省略した部分も、当然解像しない。しかし他の部分は
十分に解像する。
マスクは、図１に示すように、パターンの１つを中心部
で分割し、一方に１８０°のシフターを形成する。即
ち、パターンＰ１，Ｐ２と、この両者に隣り合うパター
ンＰ３について、パターンＰ１，Ｐ２を各々０°，１８
０°として互いに位相シフト効果をもたせるとともに、
パターンＰ３を分割して０°，１８０°とするのである
（各々符号Ｐ３ａ，Ｐ３ｂで示す）。但しパターンが細
い部分は解像しないため、この部分は除く。このマスク
を使用して露光すると、図３に示すような光強度分布が
得られる。パターンＰ３について、０°と１８０°の境
界では光強度が０となっている。またパターンが細いた
め省略した部分も、当然解像しない。しかし他の部分は
十分に解像する。
【００２５】上記マスクを用いて、１回目の露光を行
う。レジストパターン形成に利用する際には、ＫｒＦエ
キシマレーザー光に感光し、０．２５μｍパターンの解
像が可能な例えばシプレー社のネガ型化学増幅レジスト
であるＸＰ−８８４３を用いると良い。
う。レジストパターン形成に利用する際には、ＫｒＦエ
キシマレーザー光に感光し、０．２５μｍパターンの解
像が可能な例えばシプレー社のネガ型化学増幅レジスト
であるＸＰ−８８４３を用いると良い。
【００２６】以上の１回目の露光を行った後、現像する
ことなく、そのまま２回目の露光を行う。これに用いる
マスクは、少なくとも図１の位相シフトマスクの位相シ
フト境界部の光量補償の露光を行えるものである。即
ち、１回目の露光で光の当たらなかった０°と１８０°
の境界部分、及び必要に応じパターンが細いため取り除
いた部分にのみ光を当てるように形成されたマスクを用
いる。ここでは図４に示す光強度分布を示すマスクを用
いた。図４のＭ部分で、図２のＭ部分が露光され、解像
される。これは図１のパターンＰ３の０°と１８０°と
の境界の光量不足の部分に対応する。同じく図４のＮ，
Ｌ部分が図２のＮ，Ｌ部分に対応する。線幅は、図２の
ｌ１，ｌ２で示すように、０．２５μｍだが、孤立パタ
ーンなので、この２回目露光においては、通常法の露光
マスクで十分露光可能である。但し、この２回目露光に
用いる２枚目のマスクについても、両サイドにサブパタ
ーンを形成して、位相シフト法を応用してもよい。本実
施例においては、上記の如くにパターンを２つに分割し
て、２種類のマスクを作り、２度の露光を行うことによ
って、位相シフト法をパターン形状に拘らず応用できる
ようにし、しかも微細パターンの形成を可能としたもの
である。
ことなく、そのまま２回目の露光を行う。これに用いる
マスクは、少なくとも図１の位相シフトマスクの位相シ
フト境界部の光量補償の露光を行えるものである。即
ち、１回目の露光で光の当たらなかった０°と１８０°
の境界部分、及び必要に応じパターンが細いため取り除
いた部分にのみ光を当てるように形成されたマスクを用
いる。ここでは図４に示す光強度分布を示すマスクを用
いた。図４のＭ部分で、図２のＭ部分が露光され、解像
される。これは図１のパターンＰ３の０°と１８０°と
の境界の光量不足の部分に対応する。同じく図４のＮ，
Ｌ部分が図２のＮ，Ｌ部分に対応する。線幅は、図２の
ｌ１，ｌ２で示すように、０．２５μｍだが、孤立パタ
ーンなので、この２回目露光においては、通常法の露光
マスクで十分露光可能である。但し、この２回目露光に
用いる２枚目のマスクについても、両サイドにサブパタ
ーンを形成して、位相シフト法を応用してもよい。本実
施例においては、上記の如くにパターンを２つに分割し
て、２種類のマスクを作り、２度の露光を行うことによ
って、位相シフト法をパターン形状に拘らず応用できる
ようにし、しかも微細パターンの形成を可能としたもの
である。
【００２７】本実施例によれば、１回の露光では解像し
ないパターンを、２つ（あるいはそれ以上）に分割して
２枚のマスクを用意して複数回の露光を行うとともに、
位相シフト法の適用を少なくとも一方に行うことによ
り、良好な解像を実現した。
ないパターンを、２つ（あるいはそれ以上）に分割して
２枚のマスクを用意して複数回の露光を行うとともに、
位相シフト法の適用を少なくとも一方に行うことによ
り、良好な解像を実現した。
【００２８】なお本実施例（以下の実施例も同じ）にお
いては、１度目と２度目の露光における正確な位置決め
アライメントが必要なことは言うまでもない。また、位
相シフトマスクの構造、製法には特に制限はない。例え
ば、石英基板上に透明導電膜（ＩＴＯ等。これはＥＢ描
画の際のチャージアップ低減に効果がある）、Ｃｒの順
で付けたものを、まずＣｒパターンを形成し、その上に
ＳＯＧ、レジストを順に塗布し、ＥＢ描画によりシフタ
ーパターンを形成する一般的な手法を用いることができ
る。
いては、１度目と２度目の露光における正確な位置決め
アライメントが必要なことは言うまでもない。また、位
相シフトマスクの構造、製法には特に制限はない。例え
ば、石英基板上に透明導電膜（ＩＴＯ等。これはＥＢ描
画の際のチャージアップ低減に効果がある）、Ｃｒの順
で付けたものを、まずＣｒパターンを形成し、その上に
ＳＯＧ、レジストを順に塗布し、ＥＢ描画によりシフタ
ーパターンを形成する一般的な手法を用いることができ
る。
【００２９】実施例２ 本実施例は、特に請求項２の発明をコンタクトホールパ
ターンの形成用露光に応用したものである。コンタクト
ホールパターンへは、図１１に示したようなサブシフタ
ーを付けることにより、位相シフト法の適用が可能とな
る。しかし、実際のデバイスパターンでは、ホール間が
接近している例も多く、適用困難なことが多い。
ターンの形成用露光に応用したものである。コンタクト
ホールパターンへは、図１１に示したようなサブシフタ
ーを付けることにより、位相シフト法の適用が可能とな
る。しかし、実際のデバイスパターンでは、ホール間が
接近している例も多く、適用困難なことが多い。
【００３０】例えば６４〜２５６メガビットＤＲＡＭを
想定した場合、図９に示す如きホールパターンが必要と
なる。これは基板上で、０．３５μｍ角の微細パターン
であり、このパターンも、ＫｒＦエキシマレーザー光で
はコントラストが不十分で、解像は難しい。通常法によ
る露光では、図１０に示すような強度分布しか得られな
い。そこで、無理にでもサブシフターを作ると、図７の
ようになる。この図ではパターンが多く見にくいため、
遮光体（Ｃｒ等）でなく、サブシフター（１８０°）を
斜線で示す。それでもこのような微細コンタクトホール
パターンにサブシフターを設けようとすると、配置でき
ない部分がいくつか出てくる。このマスクを使って露光
すると、図８に示すようにゆがんだ強度分布となってし
まう。何よりも図７のサブシフターのいくつかは、あま
りにもメインのパターンに接近しすぎており（ウェハー
上で０．１μｍ、マスク上で０．５μｍ）、マスク作製
の際ＥＢの近接効果により、正確な描画ができなくなっ
てしまう。
想定した場合、図９に示す如きホールパターンが必要と
なる。これは基板上で、０．３５μｍ角の微細パターン
であり、このパターンも、ＫｒＦエキシマレーザー光で
はコントラストが不十分で、解像は難しい。通常法によ
る露光では、図１０に示すような強度分布しか得られな
い。そこで、無理にでもサブシフターを作ると、図７の
ようになる。この図ではパターンが多く見にくいため、
遮光体（Ｃｒ等）でなく、サブシフター（１８０°）を
斜線で示す。それでもこのような微細コンタクトホール
パターンにサブシフターを設けようとすると、配置でき
ない部分がいくつか出てくる。このマスクを使って露光
すると、図８に示すようにゆがんだ強度分布となってし
まう。何よりも図７のサブシフターのいくつかは、あま
りにもメインのパターンに接近しすぎており（ウェハー
上で０．１μｍ、マスク上で０．５μｍ）、マスク作製
の際ＥＢの近接効果により、正確な描画ができなくなっ
てしまう。
【００３１】そこで本実施例においては、図６のような
露光マスクを用いる。本例でもやはりパターンを２つに
分割するのであるが、ここでは図６のパターン形状（シ
フターパターンを含む）の配置をもつマスクを同じもの
を２つ作り、これを用いて２度露光することにより、全
てのホールパターンに位相シフト法を同じように適用す
るようにした。即ち、図８ののパターンを選んで
図６のマスクとし、これにより１回目の露光を行い、こ
れと同じマスクを用いて（即ち、ずらした形で用い
て）、図８の′′′を露光することにより、全体
として図８と同じ露光を、しかも位相シフト効果をもた
せて解像度良好に達成したのである。実際の露光にはポ
ジレジストが必要なため、０．３５μｍパターンの解像
が可能なレジストとして、ＦＨ−ＥＸ（フジ写真フィル
ム）を使用すると良い。
露光マスクを用いる。本例でもやはりパターンを２つに
分割するのであるが、ここでは図６のパターン形状（シ
フターパターンを含む）の配置をもつマスクを同じもの
を２つ作り、これを用いて２度露光することにより、全
てのホールパターンに位相シフト法を同じように適用す
るようにした。即ち、図８ののパターンを選んで
図６のマスクとし、これにより１回目の露光を行い、こ
れと同じマスクを用いて（即ち、ずらした形で用い
て）、図８の′′′を露光することにより、全体
として図８と同じ露光を、しかも位相シフト効果をもた
せて解像度良好に達成したのである。実際の露光にはポ
ジレジストが必要なため、０．３５μｍパターンの解像
が可能なレジストとして、ＦＨ−ＥＸ（フジ写真フィル
ム）を使用すると良い。
【００３２】
【発明の効果】上述の如く本発明のパターン形成方法
は、従来は位相シフト技術を適用できなかったパターン
の形成にも適用可能で、かつ、位相シフト部としてのサ
ブパターンの配置ができなかったパターンへの応用も可
能であり、よってパターン形状に拘らず高解像度パター
ンを得ることができるという効果を有する。
は、従来は位相シフト技術を適用できなかったパターン
の形成にも適用可能で、かつ、位相シフト部としてのサ
ブパターンの配置ができなかったパターンへの応用も可
能であり、よってパターン形状に拘らず高解像度パター
ンを得ることができるという効果を有する。
【図１】実施例１に用いた位相シフトマスクの構成を示
す平面図である。
す平面図である。
【図２】実施例１で形成すべきパターン（ＳＲＡＭのＬ
ＯＣＯＳパターン例）を示す図である。
ＯＣＯＳパターン例）を示す図である。
【図３】図１のマスクの光強度分布シミュレーション図
である。
である。
【図４】実施例１の２回目露光に用いる２枚目のマスク
の光強度シミュレーション図である。
の光強度シミュレーション図である。
【図５】実施例１における対比の、通常露光法による光
強度分布シミュレーション図である。
強度分布シミュレーション図である。
【図６】実施例２のマスクの光強度シミュレーション図
である。
である。
【図７】実施例２における対比の、従来の位相シフト法
でサブシフターを作った例を示す図である。
でサブシフターを作った例を示す図である。
【図８】図７のパターンの光強度シミュレーション図で
ある。
ある。
【図９】実施例２で形成すべき基板上のコンタクトホー
ルパターンの図である。
ルパターンの図である。
【図１０】実施例２における対比の、通常露光法による
光強度分布シミュレーション図である。
光強度分布シミュレーション図である。
【図１１】位相シフトマスクの従来の構造例である。
【図１２】位相シフトマスクの従来の構造例である。
【図１３】問題点を説明するための光強度分布シミュレ
ーション図である。
ーション図である。
【図１４】問題点を説明するための光強度分布シミュレ
ーション図である。
ーション図である。
【図１５】問題点を説明するための図である。
【図１６】問題点を説明するための図である。
【図１７】問題点を説明するための図である。
【図１８】位相シフトマスクの原理説明図である。
Ｎ，Ｍ，Ｌ 光を補償すべき部分 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ パターン
Claims (2)
- 【請求項１】第１，第２の少なくとも２回の露光を行
い、少なくともいずれか１回の露光は位相シフトマスク
を用いた露光であり、少なくとも他のいずれか１回の露
光は上記位相シフトマスクの位相シフト境界部の光量補
償の露光であるパターン形成方法であって、 上記位相シフトマスクのマスクパターンは、第１のパタ
ーン及び第２のパターンと、これら第１，第２のパター
ンの両者に隣り合う第３のパターンとを含み、上記第
１，第２のパターンについて互いに位相シフト効果をも
たせるとともに、第３のパターンを２分割して各分割部
分について互いに位相シフト効果をもたせることにより
上記第１，第３のパターン間について互いに位相シフト
効果をもたせ、かつ上記第２，第３のパターン間につい
て互いに位相シフト効果をもたせ、 上記第３のパターンを２分割した分割境界部について上
記光量補償の露光を行う ことを特徴とする、位相シフト
マスクを用いたパターン形成方法。 - 【請求項２】基板上でのパターン間距離が２．４×λ／
ＮＡ以下であるパターンを位相シフトマスクを用いて形
成するパターン形成方法であって、 位相シフトマスクとしてホール形成パターンと該ホール
形成パターンの周囲に形成した補助位相シフト部とを備
えたマスクを用い、 第１，第２の少なくとも２回の露光を行い、第２の露光
においては第１の露光において用いた上記マスクと同じ
パターンのマスクを位置をずらして用いることを特徴と
する位相シフトマスクを用いた露光方法。 （但しλ：露光光の波長、ＮＡ：露光機の開口数）
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21147391A JP3163666B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 位相シフトマスクを用いたパターン形成方法 |
| KR1019920011054A KR100239813B1 (ko) | 1991-07-29 | 1992-06-25 | 위상시프트마스크를 사용한 패턴형성방법 |
| US08/133,790 US5432044A (en) | 1991-07-29 | 1993-10-08 | Method of forming a pattern using a phase shifting mask |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21147391A JP3163666B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 位相シフトマスクを用いたパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0695353A JPH0695353A (ja) | 1994-04-08 |
| JP3163666B2 true JP3163666B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=16606530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21147391A Expired - Fee Related JP3163666B2 (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 位相シフトマスクを用いたパターン形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5432044A (ja) |
| JP (1) | JP3163666B2 (ja) |
| KR (1) | KR100239813B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP3409493B2 (ja) * | 1995-03-13 | 2003-05-26 | ソニー株式会社 | マスクパターンの補正方法および補正装置 |
| US5869212A (en) * | 1996-05-31 | 1999-02-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Integrated circuit photofabrication masks and methods for making same |
| JPH1064788A (ja) * | 1996-08-22 | 1998-03-06 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法と露光用マスク |
| US5883813A (en) * | 1997-03-04 | 1999-03-16 | International Business Machines Corporation | Automatic generation of phase shift masks using net coloring |
| US5959325A (en) * | 1997-08-21 | 1999-09-28 | International Business Machines Corporation | Method for forming cornered images on a substrate and photomask formed thereby |
| US6117625A (en) * | 1999-03-08 | 2000-09-12 | Cymbolic Sciences Inc. | Method and apparatus for creating a composite image by the tiling of multiple image frames |
| JP2000277427A (ja) * | 1999-03-29 | 2000-10-06 | Canon Inc | デバイス製造方法 |
| JP2002156738A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Nec Corp | パターン形成方法 |
| JP2002260983A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Nec Corp | Ｅｂ転写マスク及びその製造方法 |
| US6757886B2 (en) | 2001-11-13 | 2004-06-29 | International Business Machines Corporation | Alternating phase shift mask design with optimized phase shapes |
| US6664011B2 (en) | 2001-12-05 | 2003-12-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Hole printing by packing and unpacking using alternating phase-shifting masks |
| JP3938694B2 (ja) * | 2002-01-17 | 2007-06-27 | Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 | パターン形成方法 |
| US7235348B2 (en) * | 2003-05-22 | 2007-06-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Water soluble negative tone photoresist |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2642634A1 (de) * | 1976-09-22 | 1978-03-23 | Siemens Ag | Verfahren zum justieren von belichtungsmasken relativ zu einer substratscheibe |
| JP2710967B2 (ja) * | 1988-11-22 | 1998-02-10 | 株式会社日立製作所 | 集積回路装置の製造方法 |
-
1991
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