JP3173025B2 - 露光方法及び半導体素子の製造方法 - Google Patents

露光方法及び半導体素子の製造方法

Info

Publication number
JP3173025B2
JP3173025B2 JP5067191A JP5067191A JP3173025B2 JP 3173025 B2 JP3173025 B2 JP 3173025B2 JP 5067191 A JP5067191 A JP 5067191A JP 5067191 A JP5067191 A JP 5067191A JP 3173025 B2 JP3173025 B2 JP 3173025B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase shift
pattern
exposure
mask
shift film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5067191A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04267537A (ja
Inventor
章義 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP5067191A priority Critical patent/JP3173025B2/ja
Publication of JPH04267537A publication Critical patent/JPH04267537A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3173025B2 publication Critical patent/JP3173025B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子製造用の露光
装置に好適な露光方法及び半導体素子の製造方法に関
し、特に所謂位相シフト法を利用してレチクル面上(マ
スク面上)に形成した電子回路パターンを投影レンズを
介して或いは直接ウエハ面上に投影露光する所謂ステッ
パーや露光装置に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子製造技術の進展は近年益々、
加速度を増しており、それに伴なって微細加工技術は現
在1MDRAMを境にサブミクロンの領域にまで進展し
てきている。微細加工技術によりウエハ面上に形成する
投影パターンの解像力を向上させる一方法として露光光
の波長を固定にして投影光学系のNA(開口数)を大き
くしていく方法がある。
【0003】この方法はある程度まで解像力は向上する
が一般に投影光学系の焦点深度がNAの2乗に反比例し
てくる為、サブミクロンまでの高解像力を得ようとする
と焦点深度が浅くなり、NAを大きくした分解像力を向
上させるのが難しくなってくる。
【0004】又、高解像力化を図る他の一方法として波
長の短い光、例えばエキシマレーザに代表される光源か
らの光を用いる方法がある。
【0005】この他、最近では高解像力化を図る方法と
して所謂位相シフト法を適用した位相シフトマスクを用
いる方法があり、例えば特公昭62−50811号公
報、日経マイクロデバイス、1990年7月号108頁
そしてIEEE(VOL.ED−29.No12,19
82)等で種々と提案されている。
【0006】この方法は従来のマスクパターンを形成す
る透明パターン部の一部に通過光束に例えば180度の
位相差を付与する透明薄膜(位相シフト膜)を形成し、
これによりマスクパターンの解像力及びコントラストを
向上させる方法である。投影光学系の解像力RPは波長
をλ、係数をk1 とすると一般に RP=K1 ・λ/NA で示される。係数K1 は通常のマスクを用いた場合はK
1 =0.7〜0.8である。これに対して位相シフト法
を用いると係数K1 はK1 =0.35程度となり、解像
力を大幅に向上させることができる。
【0007】このような解像力の向上はドラスティック
なものであり、従来の光リソグラフィの限界を広げるも
のとして注目されている。
【0008】位相シフトマスクには種々のタイプのもの
があり、例えば比較的効果の高いものとして空間周波数
変換型(Levensonタイプ)と呼ばれるものがあ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】空間周波数変換型の位
相シフトマスクは位相シフト効果が良好で比較的容易に
高解像力化を図ることができるが (イ),位相シフト膜を付けれないパターンが存在する
こと (ロ),(イ)に関連してネガ型レジストを使用せざる
を得ないこと等の問題点があった。
【0010】図8は位相シフト膜を付けることができな
いパターンの一例である。同図において斜線で示した領
域81は不透明領域、白い領域82は透明領域である。
このような連続パターンの場合には位相シフト膜を例え
ば領域83に付けるが、位相シフト膜を付けた領域83
と位相シフト膜を付けていない透明領域の境界Bで光強
度が0となる境界線が現われ、パターン像を歪ませてし
まう。
【0011】これに対して多段の位相シフト膜を設けて
このような境界線の発生を防止する方法が応用物理学会
秋期講演会予稿集、491頁、1990年で提案されて
いる。
【0012】しかしながらこの方法は作成が大変面倒で
あり、又余分な工程を経なければならないといった問題
点があった。
【0013】本発明は歪みのないパターン像が容易に得
られる露光方法及び半導体素子の製造方法の提供を目的
とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、空間周波数変
換型の位相シフトマスクを用いてウエハ上のポジレジス
トをラインアンドスペースのパターンで露光する方法に
おいて、前記位相シフトマスクは位相シフト膜が施され
た領域をクロームパターンで囲んだマスクであり、前記
ラインアンドスペースが繰り返される方向と直交する方
向に関して前記位相シフトマスクと前記ウエハの位置関
係を変えて多重露光を行なうことを特徴としている。
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】本発明によれば、位相シフト効果を何ら損
なうことなく位相シフト膜の境界線を除去している。こ
の結果、従来問題となっていたパターンに対する制約も
ない。
【0025】
【実施例】図1は位相シフトマスク10のパターンの概
略図である。図1のパターンは従来よりポジレジストで
は困難とされていた図8と同様のパターンに対して位相
シフト膜を施した場合を示している。
【0026】図中ハッチングした領域2が不透明のクロ
ムパターンであり、それを取囲む空白の領域11がガラ
ス等の透過部を示している。このように透過部がつなが
っているパターンを用いた場合には前述した理由により
従来では位相シフト膜を付けることができなかった。
【0027】この位相シフトマスクは領域11のうち透
過部の領域3に位相シフト膜を施し、x方向の断面にお
いて位相シフト膜の効果を得ている。
【0028】図2は図1の位相シフト膜3を施した位相
シフトマスク10の線分A上を含む紙面に垂直な断面に
ついての概略図である。図中1はガラス基板、2は不透
明のクロムパターン、3は透明部11の一部に設けた位
相シフト膜である。
【0029】図3は図1に示す位相シフトマスク10を
通常の露光方法に従い露光した時のポジ型レジスト面上
に形成されるパターン像(レジスト像)の説明図であ
る。図3中、斜線で示した領域12は光が当たらずその
結果レジストが残っている領域である。図3において、
線分Aに沿った方向に関しては位相シフト膜の効果でラ
イン&スペースパターンの解像力が向上しているが、位
相シフト膜10を施した透明部と位相シフト膜を施して
いない透明部の境界Bでは位相シフト膜の端部の形状
(境界Bの形状)に対応した本来必要ではない線Baが
形成されている。
【0030】従来この余分な線Baが互いに離れている
べき領域12を連絡してしまうようなパターンに対して
は位相シフト膜を施すことができなかった。
【0031】一般に図1のようなパターンは位相シフト
膜を適用する場合の最も典型的なパターンであると考え
られ、図3の領域12の線と線Baとの関係も、互いに
直交する関係にある場合が多い。
【0032】そこで本実施例では多重露光を行なうこと
によって線分Aに沿った方向の解像力に関する位相シフ
ト効果を温存しつつ、余分な線分Baを消去している。
【0033】即ち、ここでは図1のような位相シフトパ
ターンに関して第1回目の露光を行なった後に所定量y
方向にウエハとパターンの相対的位置をずらし、然る後
に再度露光をかけることを特徴としている。ずらす方向
は余分な線Baが延びる方向と直交するy方向である。
このy方向は実際に位相シフト膜の効果で解像力を向上
させたパターンの空間周波数の高いx方向と直交する方
向である。
【0034】図4は図1の位相シフトマスク10を露光
したときに形成される図1の線分Cの断面における像の
光強度分布の説明図である。図4は図1におけるパラメ
ータa,bをそれぞれa=20μm、b=5μmとした
時、投影系がi線でNA0.5、照明系のσ0.5とい
う系で得られる像強度分布を示している。縦軸は任意ユ
ニットで書いた光の強度I、横軸は像面上の位置であ
る。又図4には像強度分布に重ねあわせて元のチャート
の振幅分布も記している。光の強度分布は位相シフト膜
の境界Bの存在しているところで位相の反転に伴なう強
度の急激な落ちがあり、後はフラットとなっている。従
来の露光装置では強度の急激なこの落ちの存在のために
位相シフト膜を設定できなかった。
【0035】この強度の落ちこみ量をウエハをずらして
多重露光を行なうことにより補正できる。ここで実際に
露光を行なう場合、レジストが現像処理後十分な量だけ
残る露光量を例えば0.5とし、強度I=0.5のとこ
ろでの強度分布の幅を図のように2αとすると、簡単の
ため位相シフト膜の丁度エッジでの強度を近似的に0と
すれば、ずらし量はα以上であることが望ましい。
【0036】このようにすれば、従来の方法では位相シ
フト膜のところで生じる特異点的な光強度0となる箇所
にも光が入射するようになり、レジストが感光されて、
位相シフト膜の跡を消去することができる。ずらし量は
勿論レジストのプロセス条件等によって変わるが、最低
必要なずらし量は光の強度分布、例えば図4に示した強
度分布の落ちが対応している線像強度分布の広がりに対
応して設定している。ずらし量をα以上としたことは線
像強度分布の半分以上のずれが必要となることに対応し
ている。
【0037】図5は本発明に基づいて図1のパターンを
y方向にΔだけずらして多重露光を行なった例を模式的
に示した説明図である。ここではずれ量ΔをΔ=2αと
している。従来の露光方法では図3に示すような余分な
線分Baを有したパターン像が得られるが、ここでは、
図6に示すような元のパターンと同様のパターン像が得
られる。
【0038】尚、図1のパターンを焼き付けた時の実際
に得られるパターン像は図6のようになっている。即ち
パターンをずらした結果、パターンシフトが生じ a→a+Δ b→b−Δ というずれが生じる。この変換差はずらし方向のみに起
こり、+方向にずれるか−方向にずれるかは空白部を囲
んでいるパターンであるか(この場合+)、逆に囲まれ
ているパターンであるか(この場合−)によって定ま
る。あらかじめレジストプロセス条件ステッパー側の
光学系の条件よりずらしの量と方向さえ定めておけば、
最終的に生じる焼き付けパターンの原マスクからのシフ
トが+方向か−方向かはICパターンレイアウトの時に
位相幾何学的に容易に定めることができる。
【0039】これは従来問題となっていたマスク作成の
際のCADの問題を大きく改善するもので、CADによ
るパターンの自動発生をコンピュータの大きな負荷無し
に実行できるという大きなメリットを持っている。
【0040】又、この場合位相シフト膜の効果があらわ
れる方向であるx方向、即ち線分Aの断面では解像力の
劣化は全く起こっていない。
【0041】以上説明した方法によれば、従来大きな問
題となっていた位相シフト膜に対する制約を殆ど除去す
ることが可能となる。ずらす方向に対する解像にはずら
し量Δに対応する制限が発生するが、これはパターン設
計上の工夫で配慮できる。従って半導体素子を製作する
際、位相シフトマスクを必要とする各レイアーのパター
ンの設計に対し主となる解像方向を決め、それに応じて
位相シフト膜を配置し、露光の際にずらして多重露光を
行なえば全体としてパターン像の微細化を容易に実現す
ることができる。
【0042】尚、以上はずらしを実際に行なう手段とし
て実際に露光の行なわれるウエハを動かして露光を行な
うことを示したが、本発明の骨子は露光物と被露光物の
相対的位置関係を変えれば実現できる。例えばウエハ側
を固定しておいて位相シフトマスク側を動かしても全く
同一の効果が得られる。この場合ずらし方向は同一であ
り、又ずらし量に投影光学系の倍率がかかるのは当然で
ある。
【0043】又、本発明の実施例1では2回の多重露光
で位相シフト膜の影響による境界線を消去した場合を示
したが、これをもっと多数回の露光で実現することや連
続的にずらすことによって実現することも勿論可能であ
る。離散的に露光を与える場合にはシャッターの開閉動
作に伴なう過渡時間によりタイムロスが存在するが、連
続的に行なう場合にはそのような制約がなく処理能力を
向上させることが可能となる。
【0044】図7は本発明に用いる位相シフトマスク7
1のパターン概略図である。本実施例では図1の実施例
と異なるのは位相シフト膜を施す領域72をクロムのパ
ターンが囲んでいることである。
【0045】これによって図1の場合よりもy方向にお
けるパターン対位相シフト膜の位置合わせエラーを軽減
している。線分D上のパターンの断面構造は図1の線分
Aと同一で、図2に示すようになっている。
【0046】本実施例ではパターンの空間周波数が高い
x方向に直交するy方向に位相シフトマスクと被露光物
(ウエハ)との相対的位置をずらしている。
【0047】本実施例では図中に幅Pで示すクロムパタ
ーンの影響で図1の場合よりずらし量が大きくなる。実
際には位相シフト膜とクロムパターンとの位置合わせ誤
差を救済するため幅Pの値は位置合わせ誤差を救済でき
る範囲でできるだけ小さい値が望ましい。しかしながら
この場合にもずらし方向は位相シフト膜を付けて解像力
を向上させようとするx方向と直交するy方向に行なう
ため位相シフトマスクの効果は温存される。
【0048】本実施例によれば、従来よりプロセス的に
確立されたポジ型レジストを用いてのパターン像の微細
化を可能とすることができる。
【0049】又、位相シフト膜を施したパターンと被露
光物とを所定方向の位置関係を変えるとき位相幾何学的
判断によってずらしの影響を足したり、引いたりするこ
とによって簡単に位相シフト用のパターンを生成でき、
パターン設計が容易になる等の特長が得られる。
【0050】
【発明の効果】本発明の露光方法によれば位相シフト膜
を用いて例えば電子回路パターンを被露光物に転写する
際、歪みのないパターン像が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 位相シフトマスクのパターン概略図
【図2】 図1の線分Aの断面概略図
【図3】 図1の位相シフトマスクを従来の露光方法で
焼き付けたときのパターン像の概略図
【図4】 図3の線分3の断面概略図
【図5】 本発明の原理を示す説明図
【図6】 本発明によって得られるパターン像の説明図
【図7】 本発明に用いる位相シフトマスクのパターン
概略図
【図8】 一般的な位相シフトマスクのパターン説明図
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 クロムパターン 3 位相シフト膜 10 位相シフトマスク 11 透明部 A 位相シフト膜の効果が期待される方向を示す線分 B 位相シフト膜の境界線 C 位相シフト膜の効果が期待されない方向を示す線分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/30 528 541K

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空間周波数変換型の位相シフトマスクを
    用いてウエハ上のポジレジストをラインアンドスペース
    のパターンで露光する方法において、前記位相シフトマ
    スクは位相シフト膜が施された領域をクロームパターン
    で囲んだマスクであり、前記ラインアンドスペースが繰
    り返される方向と直交する方向に関して前記位相シフト
    マスクと前記ウエハの位置関係を変えて多重露光を行な
    うことを特徴とする露光方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の露光方法によって回路パター
    ンをウエハに転写する段階を含むことを特徴とする半導
    体素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1の露光方法が行なえることを特
    徴とする露光装置。
JP5067191A 1991-02-22 1991-02-22 露光方法及び半導体素子の製造方法 Expired - Fee Related JP3173025B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5067191A JP3173025B2 (ja) 1991-02-22 1991-02-22 露光方法及び半導体素子の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5067191A JP3173025B2 (ja) 1991-02-22 1991-02-22 露光方法及び半導体素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04267537A JPH04267537A (ja) 1992-09-24
JP3173025B2 true JP3173025B2 (ja) 2001-06-04

Family

ID=12865412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5067191A Expired - Fee Related JP3173025B2 (ja) 1991-02-22 1991-02-22 露光方法及び半導体素子の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3173025B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000021714A (ja) 1998-06-30 2000-01-21 Canon Inc 露光方法および装置、ならびにデバイス製造方法
TW530336B (en) * 2001-08-21 2003-05-01 Asml Masktools Bv Lithographic method and lithographic apparatus
JP2004069841A (ja) 2002-08-02 2004-03-04 Sharp Corp マスクパターンおよびそれを用いたレジストパターンの形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04267537A (ja) 1992-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7468240B2 (en) Patterning method using photomask
US5208124A (en) Method of making a mask for proximity effect correction in projection lithography
US6134008A (en) Aligner and patterning method using phase shift mask
US6664010B2 (en) OPC method for generating corrected patterns for a phase-shifting mask and its trimming mask and associated device and integrated circuit configuration
US5411823A (en) Exposure method, phase shift mask used in the same, and process of fabricating semiconductor integrated circuit device using the same
US5840447A (en) Multi-phase photo mask using sub-wavelength structures
US5686208A (en) Process for generating a phase level of an alternating aperture phase shifting mask
US5888677A (en) Exposure mask, method of fabricating same, and method of manufacturing semiconductor device
US20110033656A1 (en) Pattern forming method, electronic device manufacturing method and electronic device
US20020030802A1 (en) Projection exposure apparatus
US6183916B1 (en) Method for proximity effect compensation on alternative phase-shift masks with bias and optical proximity correction
US20080044768A1 (en) Continuous sloped phase edge architecture fabrication technique using electron or optical beam blur for single phase shift mask ret
JP3173025B2 (ja) 露光方法及び半導体素子の製造方法
US6821683B2 (en) Method for correcting design pattern of semiconductor circuit, a photomask fabricated using the corrected design pattern data, a method for inspecting the photomask and a method for generating pattern data for inspection of photomask
JP3957504B2 (ja) フォトマスク及び半導体装置の製造方法
JP2000305247A (ja) フォトマスク、パターン形成方法及びデバイス製造方法
JPS59160144A (ja) ホトマスク
JPH08254813A (ja) 位相シフトマスク及びそれを用いた半導体装置の製造方法
JP2007233138A (ja) マスク、マスクの製造方法およびそのマスクを用いた半導体装置の製造方法
JPH01258419A (ja) パターン形成方法
JP3110801B2 (ja) フォトマスクの製造方法及びフォトマスク
US20080057410A1 (en) Method of repairing a photolithographic mask
JP2773718B2 (ja) フォトマスクおよびパターン形成方法
KR0134169Y1 (ko) 마스크 패턴
US6617081B2 (en) Method for improving process window in semi-dense area by using phase shifter

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080330

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090330

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100330

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees