JP3267498B2 - マスク及びこれを用いたデバイス生産方法や露光装置 - Google Patents
マスク及びこれを用いたデバイス生産方法や露光装置Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体生産などに
用いられるＸ線露光に好適なマスクや、これを用いたデ
バイス生産などの技術分野に属する。
用いられるＸ線露光に好適なマスクや、これを用いたデ
バイス生産などの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の微細化に伴い、
より波長の短いＸ線を用い、ウエハ基板とマスクとを近
接して設置してマスクパターンをウエハ基板に露光転写
する方法が提案されている。この露光転写の際、回折現
象によって転写パターンの解像性が劣化するが、その劣
化量を考慮してＸ線マスクのパターン寸法を決定してお
けば所望のパターンを転写することができる。ところ
が、さらなる微細化を追求しようとすると、マスクのパ
ターン寸法を変化させるだけでは、精度劣化に対応でき
なくなる。これを解決するための有力な方式が、いわゆ
る位相シフト法である。
より波長の短いＸ線を用い、ウエハ基板とマスクとを近
接して設置してマスクパターンをウエハ基板に露光転写
する方法が提案されている。この露光転写の際、回折現
象によって転写パターンの解像性が劣化するが、その劣
化量を考慮してＸ線マスクのパターン寸法を決定してお
けば所望のパターンを転写することができる。ところ
が、さらなる微細化を追求しようとすると、マスクのパ
ターン寸法を変化させるだけでは、精度劣化に対応でき
なくなる。これを解決するための有力な方式が、いわゆ
る位相シフト法である。
【０００３】図１８（米国特許公報4,890,309号）は、
吸収体の位相を反転させる位相シフトマスクである。Ｘ
線マスク１を、レジスト２を塗布したウエハ３から距離
ｇ（この距離をプロキシミティギャップと呼ぶ）だけ離
して設置し、Ｘ線マスク１の上方からＸ線４を照射して
所望のパターンをウエハ１上に投影する。Ｘ線マスク１
は所望のパターンに形成した吸収体５とＸ線透過膜であ
るマスク基板６、マスク基板を支える保持枠７からな
る。そして、吸収体５とマスク基板６を透過したＸ線４
のそれぞれの位相φ１とφ２がπだけずれるように、吸
収体５の厚さｄを決定している。例えば、波長0.8ｎｍ
のＸ線４でＷからなる吸収体５のパターンを露光する場
合、ｄを0.5μｍとすれば｜φ１−φ２｜＝πとなり、
目的が達成できる。
吸収体の位相を反転させる位相シフトマスクである。Ｘ
線マスク１を、レジスト２を塗布したウエハ３から距離
ｇ（この距離をプロキシミティギャップと呼ぶ）だけ離
して設置し、Ｘ線マスク１の上方からＸ線４を照射して
所望のパターンをウエハ１上に投影する。Ｘ線マスク１
は所望のパターンに形成した吸収体５とＸ線透過膜であ
るマスク基板６、マスク基板を支える保持枠７からな
る。そして、吸収体５とマスク基板６を透過したＸ線４
のそれぞれの位相φ１とφ２がπだけずれるように、吸
収体５の厚さｄを決定している。例えば、波長0.8ｎｍ
のＸ線４でＷからなる吸収体５のパターンを露光する場
合、ｄを0.5μｍとすれば｜φ１−φ２｜＝πとなり、
目的が達成できる。
【０００４】その他、Ｘ線パターンを透過したＸ線の位
相φ１とマスク基板を透過したＸ線の位相φ２との位相
差（｜φ1−φ2｜）をπとして位相シフト法を達成する
ために、吸収体パターン形状に工夫を凝らした例がいく
つか提案されている。
相φ１とマスク基板を透過したＸ線の位相φ２との位相
差（｜φ1−φ2｜）をπとして位相シフト法を達成する
ために、吸収体パターン形状に工夫を凝らした例がいく
つか提案されている。
【０００５】図１９（特開昭６２−９２４３８号公報）
のマスクでは、マスク基板６上に２種類の膜を隣合って
形成し、両者を透過してくるＸ線の位相差（｜φ１−φ
２｜）が−π又はその奇数倍となるように設計してい
る。
のマスクでは、マスク基板６上に２種類の膜を隣合って
形成し、両者を透過してくるＸ線の位相差（｜φ１−φ
２｜）が−π又はその奇数倍となるように設計してい
る。
【０００６】図２０（特開平５−３１４６号公報）は、
吸収体の側壁に吸収体と異なる材料からなる位相シフタ
層を形成したＸ線マスク、図２１（同公報）は側壁が傾
斜した吸収体を持つＸ線マスク（図２１）である。
吸収体の側壁に吸収体と異なる材料からなる位相シフタ
層を形成したＸ線マスク、図２１（同公報）は側壁が傾
斜した吸収体を持つＸ線マスク（図２１）である。
【０００７】図２２（特開平５−２５１３１２号公報）
は、位相シフタ層をＸ線吸収体で挟み込んだパターンを
有するＸ線マスクである。
は、位相シフタ層をＸ線吸収体で挟み込んだパターンを
有するＸ線マスクである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
各種従来例の位相シフトマスクは、単純な条件しか想定
しておらず、現実的なマスクを製造しようとすると、十
分な性能が得られないとか製造が困難であるなどの解決
すべき課題を有していた。
各種従来例の位相シフトマスクは、単純な条件しか想定
しておらず、現実的なマスクを製造しようとすると、十
分な性能が得られないとか製造が困難であるなどの解決
すべき課題を有していた。
【０００９】本発明は複数のサイズのパターンが混在す
る場合や、露光波長幅が広範囲である場合、あるいはマ
スクとウエハとのプロキシミティギャップに変動がある
場合など、より現実的な面も考慮して、位相シフト法に
好適な優れたマスクを提供することを目的とするもので
ある。また、該マスクを用いた優れたデバイス生産方法
などを提供することを目的とする。
る場合や、露光波長幅が広範囲である場合、あるいはマ
スクとウエハとのプロキシミティギャップに変動がある
場合など、より現実的な面も考慮して、位相シフト法に
好適な優れたマスクを提供することを目的とするもので
ある。また、該マスクを用いた優れたデバイス生産方法
などを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のマスクは、所定範囲において均一厚さの複数のパタ
ーンにおける主たるパターン幅の範囲がＷdmin〜Ｗdma
x、露光に寄与する放射線の最長波長がλmax、最短波長
がλmin、マスクと基板間の最大ギャップがｇmax、最小
ギャップがｇminであり、且つ Wdmax＜1.5√（２×
λmin×ｇmin）を満たすとき、前記パターンを透過した
放射線と前記パターン以外を透過した放射線の位相差θ
が、 （−1.1＋ｕmin2／40＋２ｎ）π＜θ＜（−0.1＋ｕmax2／40＋２ｎ）π ｕmax＝２√２×Ｗdmax／√（λmin×ｇmin） ｕmin＝２√２×Ｗdmin／√（λmax×ｇmax） ｎ：整数 の条件を満足することを特徴とする。
明のマスクは、所定範囲において均一厚さの複数のパタ
ーンにおける主たるパターン幅の範囲がＷdmin〜Ｗdma
x、露光に寄与する放射線の最長波長がλmax、最短波長
がλmin、マスクと基板間の最大ギャップがｇmax、最小
ギャップがｇminであり、且つ Wdmax＜1.5√（２×
λmin×ｇmin）を満たすとき、前記パターンを透過した
放射線と前記パターン以外を透過した放射線の位相差θ
が、 （−1.1＋ｕmin2／40＋２ｎ）π＜θ＜（−0.1＋ｕmax2／40＋２ｎ）π ｕmax＝２√２×Ｗdmax／√（λmin×ｇmin） ｕmin＝２√２×Ｗdmin／√（λmax×ｇmax） ｎ：整数 の条件を満足することを特徴とする。
【００１１】ここで、実質的に、Ｗｄmax＝Ｗｄmin、λ
max＝λmin、ｇmax＝ｇminのうち１つ又は２つを満たす
ことも本発明に含まれる。
max＝λmin、ｇmax＝ｇminのうち１つ又は２つを満たす
ことも本発明に含まれる。
【００１２】また、本発明のマスクの別の形態は、所定
範囲において均一厚さの複数のライン部とスペース部よ
り成るラインアンドスペース状のパターンにおける繰り
返し周期がＰmin〜Ｐmaxの範囲で、露光に寄与する放射
線の最長波長がλmax、最短波長がλmin、マスクと基板
間の最大ギャップがｇmax、最小ギャップがｇminであ
り、且つ Ｐmax＜３√（２×λmin×ｇmin） を満たすとき、前記パターンのライン部を透過した放射
線と前記パターンのスペース部を透過した放射線の位相
差θが、 （−1.1＋ｕsmin2／40＋２ｎ）π＜θ＜（−0.1＋ｕsmax2／40＋２ｎ）π ｕsmax＝√２Ｐmax／√（λmin×ｇmin） ｕsmin＝√２Ｐmin／√（λmax×ｇmax） ｎ：整数 の条件を満足することを特徴とする。
範囲において均一厚さの複数のライン部とスペース部よ
り成るラインアンドスペース状のパターンにおける繰り
返し周期がＰmin〜Ｐmaxの範囲で、露光に寄与する放射
線の最長波長がλmax、最短波長がλmin、マスクと基板
間の最大ギャップがｇmax、最小ギャップがｇminであ
り、且つ Ｐmax＜３√（２×λmin×ｇmin） を満たすとき、前記パターンのライン部を透過した放射
線と前記パターンのスペース部を透過した放射線の位相
差θが、 （−1.1＋ｕsmin2／40＋２ｎ）π＜θ＜（−0.1＋ｕsmax2／40＋２ｎ）π ｕsmax＝√２Ｐmax／√（λmin×ｇmin） ｕsmin＝√２Ｐmin／√（λmax×ｇmax） ｎ：整数 の条件を満足することを特徴とする。
【００１３】ここで、実質的に、Ｐmax＝Ｐmin、λmax
＝λmin、ｇmax＝ｇminのうち１つ又は２つを満たすこ
とも本発明に含まれる。
＝λmin、ｇmax＝ｇminのうち１つ又は２つを満たすこ
とも本発明に含まれる。
【００１４】放射線としては例えばＸ線が好適である。
【００１５】本発明のデバイス生産方法は、上記マスク
を用いてデバイスを生産することを特徴とするものであ
る。
を用いてデバイスを生産することを特徴とするものであ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明のマスクの具体例を
順を追って詳細に説明する。
順を追って詳細に説明する。
【００１７】（１）ウエハ基板上のＸ線強度分布 マスクの基本構造としては図１に示すようなものを想定
する。図２のグラフ図（横軸は位置、縦軸はＸ線強度）
は、厚さ0.5μｍ、幅0.15μｍのＷ（タングステン）か
らなる吸収体パターンを用い、プロキシミティギャップ
20μｍ、波長0.83ｎｍの条件下で、ウエハ上に投影され
るＸ線強度分布を示すものである。露光系がフレネル回
折条件を満たすとして、吸収体Ｗによる位相シフトを考
慮して計算したものである。Ｘ線強度は吸収体の影響を
受けない位置におけるＸ線強度で規格化してある。
する。図２のグラフ図（横軸は位置、縦軸はＸ線強度）
は、厚さ0.5μｍ、幅0.15μｍのＷ（タングステン）か
らなる吸収体パターンを用い、プロキシミティギャップ
20μｍ、波長0.83ｎｍの条件下で、ウエハ上に投影され
るＸ線強度分布を示すものである。露光系がフレネル回
折条件を満たすとして、吸収体Ｗによる位相シフトを考
慮して計算したものである。Ｘ線強度は吸収体の影響を
受けない位置におけるＸ線強度で規格化してある。
【００１８】ここで、露光量Ｄ0で膜が残り始めるネガ
レジストを用いて露光する場合を考える。吸収体の影響
を受けない位置のＸ線照射量（単位時間当たりのＸ線照
射量×露光時間）を露光量と定義する。波長0.83ｎｍの
Ｘ線に対する厚さ０.５μｍのＷの透過率は0.18なの
で、広い吸収体の下では露光量が5.6×Ｄ0（＝Ｄ0／0.1
8）でレジストが残り始める。しかし、図２のグラフ図
から分かるように、微細パターンの吸収体の下（Ａ点）
のＸ線強度のピーク値は0.65なので、露光量が1.54Ｄ0
（＝Ｄ0／0.65）になると吸収体の下ではレジストが残
り始め、スカムが発生する。従って、露光量を最大でも
1.54Ｄ0以上にすることはできない。この吸収体の下部
でのＸ線強度が小さければ小さい程、露光量を増加させ
ることができる。
レジストを用いて露光する場合を考える。吸収体の影響
を受けない位置のＸ線照射量（単位時間当たりのＸ線照
射量×露光時間）を露光量と定義する。波長0.83ｎｍの
Ｘ線に対する厚さ０.５μｍのＷの透過率は0.18なの
で、広い吸収体の下では露光量が5.6×Ｄ0（＝Ｄ0／0.1
8）でレジストが残り始める。しかし、図２のグラフ図
から分かるように、微細パターンの吸収体の下（Ａ点）
のＸ線強度のピーク値は0.65なので、露光量が1.54Ｄ0
（＝Ｄ0／0.65）になると吸収体の下ではレジストが残
り始め、スカムが発生する。従って、露光量を最大でも
1.54Ｄ0以上にすることはできない。この吸収体の下部
でのＸ線強度が小さければ小さい程、露光量を増加させ
ることができる。
【００１９】（２）吸収体の下部でのピークと位相シフ
ト量の関係 このピーク強度とマスク吸収体の位相シフト量の関係を
図３のグラフ図（横軸は位相シフト量、縦軸はピーク強
度、パラメータとして吸収体の透過率）に示す。透過率
が0.18の場合、位相シフト量が−1.4πのときピーク強
度は0.9をとり、ほぼ吸収体のない場合とＸ線強度は変
わらない。しかし、吸収体の透過率が0.18であるにもか
かわらず、位相シフト量が−0.4πのとき吸収体の下の
Ｘ線強度は0となることが分かる。
ト量の関係 このピーク強度とマスク吸収体の位相シフト量の関係を
図３のグラフ図（横軸は位相シフト量、縦軸はピーク強
度、パラメータとして吸収体の透過率）に示す。透過率
が0.18の場合、位相シフト量が−1.4πのときピーク強
度は0.9をとり、ほぼ吸収体のない場合とＸ線強度は変
わらない。しかし、吸収体の透過率が0.18であるにもか
かわらず、位相シフト量が−0.4πのとき吸収体の下の
Ｘ線強度は0となることが分かる。
【００２０】従って、位相シフト量を適当な値とするこ
とで十分なコントラストを得ることができるが、不適当
な位相シフト量では全くコントラストを得ることができ
ない。露光量が2.5Ｄ0までスカムが発生しない条件はピ
ーク強度が0.4以下となる条件であり、この場合の位相
シフト量の範囲は0〜−0.8πと−1.9π〜−2.8πであ
る。このことから、プロキシミティギャップ20μｍで波
長0.83ｎｍの条件で幅0.15μｍの吸収体パターンを露光
する場合、吸収体の位相シフト量の範囲を0〜−0.8πと
−1.9π〜−2.8πに選べば、ピーク強度を0.4以下にす
ることができる。
とで十分なコントラストを得ることができるが、不適当
な位相シフト量では全くコントラストを得ることができ
ない。露光量が2.5Ｄ0までスカムが発生しない条件はピ
ーク強度が0.4以下となる条件であり、この場合の位相
シフト量の範囲は0〜−0.8πと−1.9π〜−2.8πであ
る。このことから、プロキシミティギャップ20μｍで波
長0.83ｎｍの条件で幅0.15μｍの吸収体パターンを露光
する場合、吸収体の位相シフト量の範囲を0〜−0.8πと
−1.9π〜−2.8πに選べば、ピーク強度を0.4以下にす
ることができる。
【００２１】同じ材質の吸収体を使用する場合、位相シ
フト量は吸収体の厚さに依存するため、位相シフト量を
小さくしようとすると吸収体の厚さを薄くする必要があ
り、透過率が小さくなる。しかし図３のグラフ図から分
かるように、透過率が0.3でもピーク強度が0.4以下を満
たす位相シフト量の範囲は0〜−0.7πと−2.0π〜−2.7
πであり、この条件は概ね透過率が0.18の場合と変わら
ず、位相シフト量が前述の範囲に入る条件をはじめに考
慮して、吸収体の材質と厚さを決定すればよい。
フト量は吸収体の厚さに依存するため、位相シフト量を
小さくしようとすると吸収体の厚さを薄くする必要があ
り、透過率が小さくなる。しかし図３のグラフ図から分
かるように、透過率が0.3でもピーク強度が0.4以下を満
たす位相シフト量の範囲は0〜−0.7πと−2.0π〜−2.7
πであり、この条件は概ね透過率が0.18の場合と変わら
ず、位相シフト量が前述の範囲に入る条件をはじめに考
慮して、吸収体の材質と厚さを決定すればよい。
【００２２】（３）プロキシミティギャップが変化した
場合の位相シフト量 前述は、プロキシミティギャップ20μｍで波長0.83ｎ
ｍ、吸収体の幅0.15μｍの条件であるが、次に他のプロ
キシミティギャップに関してピーク強度が0.4以下とな
る条件を求めたものを、図４（横軸はプロキシミティギ
ャップ、縦軸は位相シフト量、パラメータとして透過
率）に示す。条件を満たす位相シフト量の範囲は、点線
（上限）と破線（下限）で囲まれた斜線で示される範囲
である。例えば、透過率0.30でプロキシミティギャップ
10μｍの場合、−0.5π〜0.3πと−2.5π〜−1.7πの条
件が位相シフト範囲となる。
場合の位相シフト量 前述は、プロキシミティギャップ20μｍで波長0.83ｎ
ｍ、吸収体の幅0.15μｍの条件であるが、次に他のプロ
キシミティギャップに関してピーク強度が0.4以下とな
る条件を求めたものを、図４（横軸はプロキシミティギ
ャップ、縦軸は位相シフト量、パラメータとして透過
率）に示す。条件を満たす位相シフト量の範囲は、点線
（上限）と破線（下限）で囲まれた斜線で示される範囲
である。例えば、透過率0.30でプロキシミティギャップ
10μｍの場合、−0.5π〜0.3πと−2.5π〜−1.7πの条
件が位相シフト範囲となる。
【００２３】（４）広い露光波長と複数のサイズのパタ
ーンが混在する場合 光源としてＳＲ（シンクロトロン放射源）を用いる場
合、露光波長が広い帯域に渡るため、パターンサイズ0.
15μｍ、波長0.83nmの条件である図４のグラフからは最
適な位相シフト量を決定することができない。さらに、
一つのマスクに複数の大きさのパターンが混在する場合
も、同様に図４のグラフからは最適な位相シフト量を決
定できない。そこで、パターンサイズＷd、波長λ、プ
ロキシミティギャップｇを用いて、 ｕ＝２√２×Ｗd／√（λ×ｇ） （式１） で定義される変数ｕを導入する。図５のグラフ図（横軸
は変数ｕ、縦軸は位相シフト量）に示すように、条件を
満たす位相シフト範囲は、点線（上限）及び波線（下
限）で囲まれた範囲である。さらに、変数ｕと波長λ、
パターンサイズＷdの関係を明確にするために、これら
の関係を図６のグラフ図（横軸は変数ｕ、縦軸はプロキ
シミティギャップ）に示す。
ーンが混在する場合 光源としてＳＲ（シンクロトロン放射源）を用いる場
合、露光波長が広い帯域に渡るため、パターンサイズ0.
15μｍ、波長0.83nmの条件である図４のグラフからは最
適な位相シフト量を決定することができない。さらに、
一つのマスクに複数の大きさのパターンが混在する場合
も、同様に図４のグラフからは最適な位相シフト量を決
定できない。そこで、パターンサイズＷd、波長λ、プ
ロキシミティギャップｇを用いて、 ｕ＝２√２×Ｗd／√（λ×ｇ） （式１） で定義される変数ｕを導入する。図５のグラフ図（横軸
は変数ｕ、縦軸は位相シフト量）に示すように、条件を
満たす位相シフト範囲は、点線（上限）及び波線（下
限）で囲まれた範囲である。さらに、変数ｕと波長λ、
パターンサイズＷdの関係を明確にするために、これら
の関係を図６のグラフ図（横軸は変数ｕ、縦軸はプロキ
シミティギャップ）に示す。
【００２４】これらグラフ図を用いて、ある所定の波長
幅をもったＸ線放射線を用い、且つ複数のサイズのパタ
ーンが混在するマスクを用いる場合の、吸収体の最適条
件を求める。波長λminからλmax、パターンサイズＷd
min〜Ｗdmaxがプロキシミティギャップｇで露光が行わ
れる場合、 ２√２×Ｗdmin／√（λmax×ｇ）＜ｕ＜２√２×Ｗdmax／√（λmin×ｇ） （式２） を満たす全ての変数ｕに対して、許容される位相シフト
範囲を図５から求めれば、混在する複数のパターンにお
いて吸収体の下のピーク値が0.4以下となる。
幅をもったＸ線放射線を用い、且つ複数のサイズのパタ
ーンが混在するマスクを用いる場合の、吸収体の最適条
件を求める。波長λminからλmax、パターンサイズＷd
min〜Ｗdmaxがプロキシミティギャップｇで露光が行わ
れる場合、 ２√２×Ｗdmin／√（λmax×ｇ）＜ｕ＜２√２×Ｗdmax／√（λmin×ｇ） （式２） を満たす全ての変数ｕに対して、許容される位相シフト
範囲を図５から求めれば、混在する複数のパターンにお
いて吸収体の下のピーク値が0.4以下となる。
【００２５】例えばプロキシミティギャップ30μｍ、波
長0.8ｎｍ〜1.2ｎｍ、パターンサイズＷdが0.15〜0.20
μｍで行われる場合、変数ｕの範囲は図６から又は計算
により、 2.2＜ｕ＜3.7 （式３） となる。図５のグラフからこの範囲のｕが満たす位相シ
フト範囲を求めると、0〜−0.7π及び−2π〜−2.7πと
なる。
長0.8ｎｍ〜1.2ｎｍ、パターンサイズＷdが0.15〜0.20
μｍで行われる場合、変数ｕの範囲は図６から又は計算
により、 2.2＜ｕ＜3.7 （式３） となる。図５のグラフからこの範囲のｕが満たす位相シ
フト範囲を求めると、0〜−0.7π及び−2π〜−2.7πと
なる。
【００２６】ところで、以上はパターンサイズと露光波
長がそれぞれある幅を持っているものとしているが、い
ずれか一方が実質的に幅がないとみなせる場合は、上記
（式２）は以下のようになる。 （１）Ｗdmin＝Ｗdmax＝Ｗdとみなせる場合 ２√２×Ｗd／√（λmax×ｇ）＜ｕ＜２√２×Ｗd／√（λmin×ｇ） （式２．１） （２）λmax＝λmin＝λとみなせる場合 ２√２×Ｗdmin／√（λ×ｇ）＜ｕ＜２√２×Ｗdmax／√（λ×ｇ） （式２．２） 一方、ウエハやマスクの非平面性に伴ってプロキシミテ
ィギャップｇに幅が生じる場合も考えられ、その場合は
以下のようになる。
長がそれぞれある幅を持っているものとしているが、い
ずれか一方が実質的に幅がないとみなせる場合は、上記
（式２）は以下のようになる。 （１）Ｗdmin＝Ｗdmax＝Ｗdとみなせる場合 ２√２×Ｗd／√（λmax×ｇ）＜ｕ＜２√２×Ｗd／√（λmin×ｇ） （式２．１） （２）λmax＝λmin＝λとみなせる場合 ２√２×Ｗdmin／√（λ×ｇ）＜ｕ＜２√２×Ｗdmax／√（λ×ｇ） （式２．２） 一方、ウエハやマスクの非平面性に伴ってプロキシミテ
ィギャップｇに幅が生じる場合も考えられ、その場合は
以下のようになる。
【００２７】 ２√２×Ｗdmin／√（λmax×ｇmax）＜ｕ＜２√２×Ｗdmax／√（λmin× ｇmin） （式２．３）
【００２８】（５）吸収体の中心以外のピーク強度につ
いて 今まで、吸収体の中心に対するウエハのＸ線強度が0.4
以下となる位相シフト範囲を求めてきた。しかし、変数
ｕの値によっては吸収体の下のＸ線強度分布が複数の極
大値をとる場合がある。例えば、ｕ＝5.5で吸収体の位
相シフトが−1.5πの条件のウエハ上のＸ線強度分布を
図７のグラフ図に示すが、吸収体の下に２つのピークが
見られる。しかし、これらのピークは個々のピークの幅
が狭いので、レジストパターンとして解像される可能性
は少ない。そこで、吸収体の下のピークのみを考慮する
ことにする。
いて 今まで、吸収体の中心に対するウエハのＸ線強度が0.4
以下となる位相シフト範囲を求めてきた。しかし、変数
ｕの値によっては吸収体の下のＸ線強度分布が複数の極
大値をとる場合がある。例えば、ｕ＝5.5で吸収体の位
相シフトが−1.5πの条件のウエハ上のＸ線強度分布を
図７のグラフ図に示すが、吸収体の下に２つのピークが
見られる。しかし、これらのピークは個々のピークの幅
が狭いので、レジストパターンとして解像される可能性
は少ない。そこで、吸収体の下のピークのみを考慮する
ことにする。
【００２９】（６）条件を満たす位相シフト範囲の定式
化 ここで、条件を満たす位相シフト量の範囲を次の方法に
より定式化する。吸収体の下のピーク強度が最低値をと
る位相シフト量θ0（＝θ0（ｕ，ｎ））は、ｕ＜６以下
では次の式で近似できる。
化 ここで、条件を満たす位相シフト量の範囲を次の方法に
より定式化する。吸収体の下のピーク強度が最低値をと
る位相シフト量θ0（＝θ0（ｕ，ｎ））は、ｕ＜６以下
では次の式で近似できる。
【００３０】 θ0＝（−0.6＋ｕ2／40＋２ｎ）π （式４） ここでｎは整数とする。θ0＝θ0（ｕ）を図５のグラフ
図中の一点鎖線で示す。このθ０は、条件を満たす位相
シフト量の範囲の中心の値と一致すると考えてよい。こ
の条件を満たす位相シフトθは、透過率によって差があ
るものの、ほぼ θ0−π／２＜θ＜ θ0＋π／２ （式５） となる。θをｕで書けば （−1.1＋ｕ2／40＋２ｎ）π ＜θ＜（−0.1＋ｕ2／40＋２ｎ）π （式６） となる。
図中の一点鎖線で示す。このθ０は、条件を満たす位相
シフト量の範囲の中心の値と一致すると考えてよい。こ
の条件を満たす位相シフトθは、透過率によって差があ
るものの、ほぼ θ0−π／２＜θ＜ θ0＋π／２ （式５） となる。θをｕで書けば （−1.1＋ｕ2／40＋２ｎ）π ＜θ＜（−0.1＋ｕ2／40＋２ｎ）π （式６） となる。
【００３１】従って、露光系の満たすｕの最大値ｕmax
と最小値ｕminを用いて、条件を満たす位相シフト量θ
は、 （−1.1＋ｕmin 2／40＋２ｎ）π＜θ＜（−0.1＋ｕmax 2／40＋２ｎ）π （式７） である。ここで、 ｕmax＝２√２×Ｗdmax／√（λmin×ｇ） （式８） ｕmin＝２√２×Ｗdmin／√（λmax×ｇ） である。
と最小値ｕminを用いて、条件を満たす位相シフト量θ
は、 （−1.1＋ｕmin 2／40＋２ｎ）π＜θ＜（−0.1＋ｕmax 2／40＋２ｎ）π （式７） である。ここで、 ｕmax＝２√２×Ｗdmax／√（λmin×ｇ） （式８） ｕmin＝２√２×Ｗdmin／√（λmax×ｇ） である。
【００３２】（７）ラインアンドスペースパターンにつ
いて 以上、孤立ラインについて、吸収体の下のピーク強度が
0.4以下となる吸収体の位相シフト条件を求めたが、次
にラインアンドスペースパターンの場合について、吸収
体の下のピーク強度が0.4以下となる位相シフト条件を
求める。ここでいう位相条件とは、ライン部状パターン
とスペース部パターンを透過したＸ線の位相の差の条件
である。
いて 以上、孤立ラインについて、吸収体の下のピーク強度が
0.4以下となる吸収体の位相シフト条件を求めたが、次
にラインアンドスペースパターンの場合について、吸収
体の下のピーク強度が0.4以下となる位相シフト条件を
求める。ここでいう位相条件とは、ライン部状パターン
とスペース部パターンを透過したＸ線の位相の差の条件
である。
【００３３】基本的には、この条件は（式１）の２×Ｗ
dをＰ（パターンの繰り返し周期）に置き換えればよ
い。すなわち ｕs＝√２×Ｐ／√（λ×ｇ） である。
dをＰ（パターンの繰り返し周期）に置き換えればよ
い。すなわち ｕs＝√２×Ｐ／√（λ×ｇ） である。
【００３４】このｕsを用いて、図８（横軸はｕs、縦軸
は位相シフト範囲）にラインアンドスペースに対する条
件を満たす位相シフト条件を示す。先の図５（孤立パタ
ーンに対する位相シフト条件）のグラフ図と同様に、位
相シフト量の範囲の中心の値を近似し、図中に一点鎖線
で示した。この曲線は（式４）と同等な下式で表わされ
る。
は位相シフト範囲）にラインアンドスペースに対する条
件を満たす位相シフト条件を示す。先の図５（孤立パタ
ーンに対する位相シフト条件）のグラフ図と同様に、位
相シフト量の範囲の中心の値を近似し、図中に一点鎖線
で示した。この曲線は（式４）と同等な下式で表わされ
る。
【００３５】 θ0＝（−0.6＋ｕs2／40＋２ｎ）π （式９） さらに、θをライン部状パターンとスペース部パターン
を透過したＸ線の位相の差と定義し、この曲線の±π／
２の範囲が許容される位相シフト範囲と考えて、図８の
グラフ図中に実線で示した。
を透過したＸ線の位相の差と定義し、この曲線の±π／
２の範囲が許容される位相シフト範囲と考えて、図８の
グラフ図中に実線で示した。
【００３６】 （−1.1＋ｕsmin 2／40＋２ｎ）π＜θ＜（−0.1＋ｕsmax 2／40＋２ｎ）π （式１０） ｕsmax＝√２×Ｐmax／√（λmin×ｇ） ｕsmin＝√２×Ｐmin／√（λmax×ｇ） （式１１） である。
【００３７】ところで、以上はパターンサイズと露光波
長がそれぞれある幅を持っているものとしているが、い
ずれか一方が実質的に幅がないとみなせる場合は、上記
（式１１）は以下のようになる。 （１）Ｐmin＝Ｐmax＝Ｐとみなせる場合 ｕsmax＝√２×Ｐ／√（λmin×ｇ） ｕsmin＝√２×Ｐ／√（λmax×ｇ） （式１１．１） （２）λmax＝λmin＝λとみなせる場合 ｕsmax＝√２×Ｐmax／√（λ×ｇ） ｕsmin＝√２×Ｐmin／√（λ×ｇ） （式１１．２） 一方、ウエハやマスクの非平面性に伴ってプロキシミテ
ィギャップｇに幅（ｇmin〜ｇmax）が生じる場合も考え
られ、その場合は以下のようになる。
長がそれぞれある幅を持っているものとしているが、い
ずれか一方が実質的に幅がないとみなせる場合は、上記
（式１１）は以下のようになる。 （１）Ｐmin＝Ｐmax＝Ｐとみなせる場合 ｕsmax＝√２×Ｐ／√（λmin×ｇ） ｕsmin＝√２×Ｐ／√（λmax×ｇ） （式１１．１） （２）λmax＝λmin＝λとみなせる場合 ｕsmax＝√２×Ｐmax／√（λ×ｇ） ｕsmin＝√２×Ｐmin／√（λ×ｇ） （式１１．２） 一方、ウエハやマスクの非平面性に伴ってプロキシミテ
ィギャップｇに幅（ｇmin〜ｇmax）が生じる場合も考え
られ、その場合は以下のようになる。
【００３８】 ｕsmax＝√２×Ｐmax／√（λmin×ｇmin） ｕsmin＝√２×Ｐmin／√（λmax×ｇmax） （式１１．３）
【００３９】
＜実施例１＞以下、本発明のより具体的な実施の形態を
説明する。図１に示すような形状のマスクの吸収体の厚
さｄ１を求める。本マスクには、ピッチＰminからＰmax
のラインアンドスペースのパターンと幅ＷdminからＷd
maxの孤立パターンの複数の大きさのパターンが含まれ
ているとする。ここで、Ｐmax＝２×Wdmax、Ｐmin＝２
×Wdminとして計算する。
説明する。図１に示すような形状のマスクの吸収体の厚
さｄ１を求める。本マスクには、ピッチＰminからＰmax
のラインアンドスペースのパターンと幅ＷdminからＷd
maxの孤立パターンの複数の大きさのパターンが含まれ
ているとする。ここで、Ｐmax＝２×Wdmax、Ｐmin＝２
×Wdminとして計算する。
【００４０】露光波長が0.8から1.0ｎｍの範囲でプロキ
シミティギャップが30μｍ、サイズがＷdmin＝0.15μ
ｍ、Ｗdmax＝0.20μｍのパターンを転写する場合、吸収
体としてＣｕを選んだときの吸収体の最適な厚さを求め
る。前記（式１１）又は図７から、 ｕmax＝２√２×Ｗdmax／√（λmin×ｇ）＝3.65 ｕmin ＝２√２×Ｗdmin／√（λmax×ｇ）＝2.45 となるので、（式７）又は図５から位相シフト量θは −0.77×π＜θ＜0.05π （n＝０） （式１１．１） 又は、 −2.77×π＜θ＜−1.95π （n＝１） （式１１．２） となる。
シミティギャップが30μｍ、サイズがＷdmin＝0.15μ
ｍ、Ｗdmax＝0.20μｍのパターンを転写する場合、吸収
体としてＣｕを選んだときの吸収体の最適な厚さを求め
る。前記（式１１）又は図７から、 ｕmax＝２√２×Ｗdmax／√（λmin×ｇ）＝3.65 ｕmin ＝２√２×Ｗdmin／√（λmax×ｇ）＝2.45 となるので、（式７）又は図５から位相シフト量θは −0.77×π＜θ＜0.05π （n＝０） （式１１．１） 又は、 −2.77×π＜θ＜−1.95π （n＝１） （式１１．２） となる。
【００４１】吸収体の材料はＣｕであり、この複素屈折
率を（１−δ＋i・κ）とする（iは純虚数）。
率を（１−δ＋i・κ）とする（iは純虚数）。
【００４２】 波長λ(nm) ２πδ／λ(1/μｍ) ４πκ／λ(1/μｍ) 0.8 1.68 3.66 1.0 1.84 6.33 （式１１．２）を用いると吸収体の厚さは１μｍ以上と
なるが、幅0.15μｍ、高さ１μｍ以上の微細パターンを
形成するのは困難であるから、（式１１．１）を用いて
θ＝−0.5０×πとして吸収体の厚さｄ1を求める。
なるが、幅0.15μｍ、高さ１μｍ以上の微細パターンを
形成するのは困難であるから、（式１１．１）を用いて
θ＝−0.5０×πとして吸収体の厚さｄ1を求める。
【００４３】
【００４４】図９（ａ）（ｂ）にそれぞれ0.15μｍ（ピ
ッチ0.30μｍ）、0.20μｍ（ピッチ0.40μｍ）のライン
アンドスペースラインによるＸ線強度分布を、図９
（ｃ）（ｄ）にそれぞれ0.15μｍ、0.20μｍの孤立ライ
ンによるＸ線強度分布を示す。これらグラフ図において
実線と破線はそれぞれ1.0ｎｍ、0.8nmのＸ線強度分布で
ある。いずれの場合でも、吸収体の下部におけるＸ線強
度のピーク値は0.4以下であり、目的とする条件に入っ
ている。
ッチ0.30μｍ）、0.20μｍ（ピッチ0.40μｍ）のライン
アンドスペースラインによるＸ線強度分布を、図９
（ｃ）（ｄ）にそれぞれ0.15μｍ、0.20μｍの孤立ライ
ンによるＸ線強度分布を示す。これらグラフ図において
実線と破線はそれぞれ1.0ｎｍ、0.8nmのＸ線強度分布で
ある。いずれの場合でも、吸収体の下部におけるＸ線強
度のピーク値は0.4以下であり、目的とする条件に入っ
ている。
【００４５】Ｐmax≠２×Wdmax、Ｐmin≠２×Wdminの場
合には、孤立ラインとラインアンドスペースの条件を独
立に算出し、両者に共通な条件範囲を求めればよい。
合には、孤立ラインとラインアンドスペースの条件を独
立に算出し、両者に共通な条件範囲を求めればよい。
【００４６】＜実施例２＞上記実施例１では、広いパタ
ーンの吸収体の透過率が0.33であるが、透過率をもっと
小さくしたい場合に好適な位相シフトマスクとして、図
１０に示すような形状のマスクを考える。ラインアンド
スペース状のパターンでライン部分を透過したＸ線の位
相φ２とスペース部分を透過したＸ線の位相φ１の差
（φ２−φ１）が、図８の関係を満たせば良いので、φ
２−φ１が（式１１．１）を満たすようにスペースパタ
ーンとラインパターンの吸収体の厚さの差ｄ１を決定
し、さらに広いパターンで必要な透過率を満たすように
ｄ１＋ｄ２を決定する。
ーンの吸収体の透過率が0.33であるが、透過率をもっと
小さくしたい場合に好適な位相シフトマスクとして、図
１０に示すような形状のマスクを考える。ラインアンド
スペース状のパターンでライン部分を透過したＸ線の位
相φ２とスペース部分を透過したＸ線の位相φ１の差
（φ２−φ１）が、図８の関係を満たせば良いので、φ
２−φ１が（式１１．１）を満たすようにスペースパタ
ーンとラインパターンの吸収体の厚さの差ｄ１を決定
し、さらに広いパターンで必要な透過率を満たすように
ｄ１＋ｄ２を決定する。
【００４７】実施例１と同様に吸収体にＣｕを用いると
して、φ２−φ１＝−0.50×πを満たし、広いパターン
で必要な透過率を0.15以下である条件を求めると、以下
のようになる。
して、φ２−φ１＝−0.50×πを満たし、広いパターン
で必要な透過率を0.15以下である条件を求めると、以下
のようになる。
【００４８】
【００４９】従って、ｄ１＝0.30μｍ、ｄ２＝0.22μｍ
とすれば、露光波長全域に渡って広いパターンの透過率
を0.15で、且つ微細パターンの下のピーク値を0.4以下
とすることができる。
とすれば、露光波長全域に渡って広いパターンの透過率
を0.15で、且つ微細パターンの下のピーク値を0.4以下
とすることができる。
【００５０】次に本実施例のマスクの作製方法を、図１
１のステップ（ａ）〜（ｅ）に分けて説明する。
１のステップ（ａ）〜（ｅ）に分けて説明する。
【００５１】＜ステップ（ａ）＞ マスク基板１１はＸ
線が透過可能な薄膜材料、例えば2μm厚のSiNでできて
おり、マスク基板１１上に吸収体１２を蒸着し、さらに
吸収体の上にポジレジスト層１３を塗付したものであ
る。これに電子ビームを照射して、Ｂ部（露光量Ｄb）
とＡ部（露光量Ｄa）で露光量がDa＜Dbとなるように描
画する。但し、C部は露光しないものとする。
線が透過可能な薄膜材料、例えば2μm厚のSiNでできて
おり、マスク基板１１上に吸収体１２を蒸着し、さらに
吸収体の上にポジレジスト層１３を塗付したものであ
る。これに電子ビームを照射して、Ｂ部（露光量Ｄb）
とＡ部（露光量Ｄa）で露光量がDa＜Dbとなるように描
画する。但し、C部は露光しないものとする。
【００５２】＜ステップ（ｂ）＞ Ｂ部のレジストを完
全に除去し、さらにＡ部のレジストが適切な厚さだけ残
るように現像時間を調節し現像する。露光量が大きい
程、現像速度が大きいので同じ現像時間では膜が薄くな
る。
全に除去し、さらにＡ部のレジストが適切な厚さだけ残
るように現像時間を調節し現像する。露光量が大きい
程、現像速度が大きいので同じ現像時間では膜が薄くな
る。
【００５３】＜ステップ（ｃ）＞ 異方性ドライエッチ
ングによって、吸収体１２を上方からエッチングする。
これにより横方向に吸収体は小さくならずに吸収体の厚
み方向のみにエッチングすることができる。レジストと
吸収体のエッチング速度が等しい場合、レジスト形状を
保ったまま吸収体をエッチングすることができる。
ングによって、吸収体１２を上方からエッチングする。
これにより横方向に吸収体は小さくならずに吸収体の厚
み方向のみにエッチングすることができる。レジストと
吸収体のエッチング速度が等しい場合、レジスト形状を
保ったまま吸収体をエッチングすることができる。
【００５４】＜ステップ（ｄ）＞ さらにエッチングを
続けることで、Ｂ部のパターンが完全に除去し、Ａ部の
吸収体もエッチングで薄くなり、スペース部（Ａ部）の
吸収体が薄いパターンを得る。
続けることで、Ｂ部のパターンが完全に除去し、Ａ部の
吸収体もエッチングで薄くなり、スペース部（Ａ部）の
吸収体が薄いパターンを得る。
【００５５】＜ステップ（ｅ）＞ 必要に応じてレジス
ト層１２を除去する。
ト層１２を除去する。
【００５６】なお以上では、レジストと吸収体のエッチ
ング速度が等しいものとして説明したが、異なる場合は
露光量Da, Db 又はステップ（ｂ）において、現像時間
を調節することでステップ（ｂ）で残っているレジスト
の膜厚を制御し、ステップ（ｄ）における最終的な吸収
体の形状を制御できる。また、本実施例でレジストとし
てポジ型を用いたが、ネガ型のレジストを使用してもよ
い。
ング速度が等しいものとして説明したが、異なる場合は
露光量Da, Db 又はステップ（ｂ）において、現像時間
を調節することでステップ（ｂ）で残っているレジスト
の膜厚を制御し、ステップ（ｄ）における最終的な吸収
体の形状を制御できる。また、本実施例でレジストとし
てポジ型を用いたが、ネガ型のレジストを使用してもよ
い。
【００５７】また、電子ビームの露光量は、描画時間、
描画回数、描画時の電子ビーム電流量の少なくとも１つ
を可変にすることによって調節することができる。ま
た、電子ビームに限らずＸ線や光などを用いて露光を行
ってもよい。
描画回数、描画時の電子ビーム電流量の少なくとも１つ
を可変にすることによって調節することができる。ま
た、電子ビームに限らずＸ線や光などを用いて露光を行
ってもよい。
【００５８】なお、本実施例の変形例として、図１２に
示すように異なる材質の２層からなる吸収体としてもよ
い。この場合、図１１で示される作製方法と同じ方法で
作製できるが、ステップ（ｃ）とステップ（ｄ）とでエ
ッチングガスを変えれば、ｄ１の制御が容易になる。
示すように異なる材質の２層からなる吸収体としてもよ
い。この場合、図１１で示される作製方法と同じ方法で
作製できるが、ステップ（ｃ）とステップ（ｄ）とでエ
ッチングガスを変えれば、ｄ１の制御が容易になる。
【００５９】＜実施例３＞実施例２と同様に、広いパタ
ーンで低い透過率を得たいときに有効なラインアンドス
ペースパターンを示す。本実施例は図１３に示すよう
に、ライン部分を透過したＸ線とスペース部分を透過し
たＸの位相差が所定の値を満たすように、スペース部に
位相シフト材１４が形成されているパターン構造を有す
るものである。
ーンで低い透過率を得たいときに有効なラインアンドス
ペースパターンを示す。本実施例は図１３に示すよう
に、ライン部分を透過したＸ線とスペース部分を透過し
たＸの位相差が所定の値を満たすように、スペース部に
位相シフト材１４が形成されているパターン構造を有す
るものである。
【００６０】位相シフト材と吸収体の複素屈折率を、そ
れぞれｎ１（＝１−δ１−ｉ・κ１）、ｎ２（＝１−δ
２−ｉ・κ２）とすれば、位相差Δφは、 Δφ＝２π（δ１・ｄ１−δ２・ｄ２）／λ （式１２） となり、これが図７の条件を満たすようにｄ１，ｄ２を
決定すればよい。ここで、ｄ１、ｄ２は位相シフト材と
吸収体の複素屈折率をそれぞれ吸収体の厚さである。ｄ
２は広い吸収体の透過率から決定し、ｄ１は（式１２）
を満たすように決定する。すなわち、 ｄ１＝（δ２×ｄ２＋λ×Δφ／（２×π））／δ１ である。
れぞれｎ１（＝１−δ１−ｉ・κ１）、ｎ２（＝１−δ
２−ｉ・κ２）とすれば、位相差Δφは、 Δφ＝２π（δ１・ｄ１−δ２・ｄ２）／λ （式１２） となり、これが図７の条件を満たすようにｄ１，ｄ２を
決定すればよい。ここで、ｄ１、ｄ２は位相シフト材と
吸収体の複素屈折率をそれぞれ吸収体の厚さである。ｄ
２は広い吸収体の透過率から決定し、ｄ１は（式１２）
を満たすように決定する。すなわち、 ｄ１＝（δ２×ｄ２＋λ×Δφ／（２×π））／δ１ である。
【００６１】位相シフト材は透過率に対する位相シフト
量の比が大きい方が好ましく、本実施例では位相シフト
材としてＷを、吸収体としてＣｕを選び、Δφ＝−0.5
π、広い吸収体の透過率を0.15としてｄ１を求める。波
長λが0.8ｎｍの場合、実施例２からｄ２＝0.52μｍ、
δ１＝６．７Ｅ−４であるから、ｄ１＝0.19μｍとな
る。
量の比が大きい方が好ましく、本実施例では位相シフト
材としてＷを、吸収体としてＣｕを選び、Δφ＝−0.5
π、広い吸収体の透過率を0.15としてｄ１を求める。波
長λが0.8ｎｍの場合、実施例２からｄ２＝0.52μｍ、
δ１＝６．７Ｅ−４であるから、ｄ１＝0.19μｍとな
る。
【００６２】次に本実施例のマスクの作製方法を、図１
４の各ステップ（ａ）〜（ｃ）に分けて説明する。
４の各ステップ（ａ）〜（ｃ）に分けて説明する。
【００６３】＜ステップ（ａ）＞ 一般的なマスク作製
方法で、吸収体１２からなるマスクを作製する。ここ
で、吸収体の厚さｄ２は広いパターンの透過率が所定の
値となるようにする。
方法で、吸収体１２からなるマスクを作製する。ここ
で、吸収体の厚さｄ２は広いパターンの透過率が所定の
値となるようにする。
【００６４】＜ステップ（ｂ）＞ 蒸着等により位相シ
フト材１４をマスク全面に作製する。ここで、吸収体と
吸収体の間（スペース部分）が、位相シフト材で埋るよ
うにする。
フト材１４をマスク全面に作製する。ここで、吸収体と
吸収体の間（スペース部分）が、位相シフト材で埋るよ
うにする。
【００６５】＜ステップ（ｃ）＞ スペース部分の位相
シフト材が所定の厚さｄ１となるように異方性エッチン
グを行う。
シフト材が所定の厚さｄ１となるように異方性エッチン
グを行う。
【００６６】なお以上の実施例では、位相シフト材を吸
収体１２と同じ面に設けたが、反対側すなわちＸ線が入
射する側に形成してもよい。
収体１２と同じ面に設けたが、反対側すなわちＸ線が入
射する側に形成してもよい。
【００６７】＜実施例４＞次に上記説明したマスクを用
いた微小デバイス（半導体装置、薄膜磁気ヘッド、マイ
クロマシンなど）製造用の露光装置の実施例を説明す
る。図１５は本実施例のＸ線露光装置の構成を示す図で
ある。図中、ＳＲ放射源１０の発光点１１から放射され
たシートビーム形状のシンクロトロン放射光Ｘａを、凸
面を有する拡大ミラー１２によって放射光軌道面に対し
て垂直な方向に拡大する。拡大ミラー１２で反射拡大し
た放射光Ｘｂは、放射線窓２１を経てチャンバ３０内に
導入する。そしてシャッタ２７によって照射領域内での
露光量が均一となるように調整し、マスクステージ２８
に保持したＸ線マスク２９に導く。Ｘ線マスク２９は上
記説明したいずれか実施例で説明した構造を有してい
る。Ｘ線マスク２９に形成されている露光パターンを、
ステップアンドリピート方式やスキャニング方式などに
よって、ウエハステージに保持したウエハ２２上に露光
転写する。Ｘ線マスク２９とウエハ２２との位置合わせ
はアライメントユニット２６によって行う。
いた微小デバイス（半導体装置、薄膜磁気ヘッド、マイ
クロマシンなど）製造用の露光装置の実施例を説明す
る。図１５は本実施例のＸ線露光装置の構成を示す図で
ある。図中、ＳＲ放射源１０の発光点１１から放射され
たシートビーム形状のシンクロトロン放射光Ｘａを、凸
面を有する拡大ミラー１２によって放射光軌道面に対し
て垂直な方向に拡大する。拡大ミラー１２で反射拡大し
た放射光Ｘｂは、放射線窓２１を経てチャンバ３０内に
導入する。そしてシャッタ２７によって照射領域内での
露光量が均一となるように調整し、マスクステージ２８
に保持したＸ線マスク２９に導く。Ｘ線マスク２９は上
記説明したいずれか実施例で説明した構造を有してい
る。Ｘ線マスク２９に形成されている露光パターンを、
ステップアンドリピート方式やスキャニング方式などに
よって、ウエハステージに保持したウエハ２２上に露光
転写する。Ｘ線マスク２９とウエハ２２との位置合わせ
はアライメントユニット２６によって行う。
【００６８】＜実施例５＞次に上記説明した露光装置を
利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【００６９】図１６は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ
製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これを出荷（ステップ７）する。
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ
製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これを出荷（ステップ７）する。
【００７０】図１７は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンが形成される。
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンが形成される。
【００７１】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。
【００７２】
【発明の効果】以上、本発明によれば、Ｘ線露光などに
好適な優れたマスクを提供することができる。このマス
クを用いれば従来以上に優れたデバイス生産方法や露光
装置を提供することができる。
好適な優れたマスクを提供することができる。このマス
クを用いれば従来以上に優れたデバイス生産方法や露光
装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施例のマスクの構造を示す図
【図２】ウエハ上のＸ線強度分布を示すグラフ図
【図３】吸収体の下部でのＸ線強度ピークを示すグラフ
図
図
【図４】位相シフト範囲を示すグラフ図
【図５】位相シフト範囲を示すグラフ図
【図６】変数ｕとプロキシミティギャップ、パターンサ
イズ、露光波長の関係を示すグラフ図
イズ、露光波長の関係を示すグラフ図
【図７】ウエハ上のＸ線強度分布を示すグラフ図
【図８】位相シフト範囲を示すグラフ図
【図９】ウエハ上のＸ線強度分布を示すグラフ図
【図１０】第２実施例のマスクの構造を示す図
【図１１】第２実施例のマスクの製法を示す図
【図１２】第２実施例の変形例を示す図
【図１３】第３実施例のマスクの構造を示す図
【図１４】第３実施例のマスクの製法を示す図
【図１５】露光装置の実施例の構成図
【図１６】デバイス生産方法のフローを示す図
【図１７】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図
【図１８】従来のＸ線マスクの構造を示す図
【図１９】従来のＸ線マスクの構造を示す図
【図２０】従来のＸ線マスクの構造を示す図
【図２１】従来のＸ線マスクの構造を示す図
【図２２】従来のＸ線マスクの構造を示す図
１０ シンクロトロン放射源 １１ 発光点 １２ 拡大ミラー ２１ 放射線窓 ２２ ウエハ基板 ２４ ウエハステージ ２６ アライメントユニット ２７ シャッタ ２８ マスクステージ ２９ マスク ３０ チャンバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−346414（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−322419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−92438（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−3146（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−13310（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−251312（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (11)
- 【請求項１】 所定範囲において均一厚さの複数のパタ
ーンにおける主たるパターン幅の範囲がＷdmin〜Ｗdma
x、露光に寄与する放射線の最長波長がλmax、最短波長
がλmin、マスクと基板間の最大ギャップがｇmax、最小
ギャップがｇminであり、且つ Wdmax＜1.5√（２×
λmin×ｇmin） を満たすとき、前記パターンを透過した放射線と前記パ
ターン以外を透過した放射線の位相差θが、 （−1.1＋ｕmin2／40＋２ｎ）π＜θ＜（−0.1＋ｕmax2／40＋２ｎ）π ｕmax＝２√２×Ｗdmax／√（λmin×ｇmin） ｕmin＝２√２×Ｗdmin／√（λmax×ｇmax） ｎ：整数 の条件を満足することを特徴とするマスク。 - 【請求項２】 実質的に、Ｗdmax＝Ｗdmin、λmax＝λm
in、ｇmax＝ｇminのうち１つ又は２つを満たすことを特
徴とする請求項１記載のマスク。 - 【請求項３】 所定範囲において均一厚さの複数のライ
ン部とスペース部より成るラインアンドスペース状のパ
ターンにおける繰り返し周期がＰmin〜Ｐmaxの範囲で、
露光に寄与する放射線の最長波長がλmax、最短波長が
λmin、マスクと基板間の最大ギャップがｇmax、最小ギ
ャップがｇminであり、且つ Ｐmax＜３√（２×λmin×ｇmin） を満たすとき、前記パターンのライン部を透過した放射
線と前記パターンのスペース部を透過した放射線の位相
差θが、 （−1.1＋ｕsmin2／40＋２ｎ）π＜θ＜（−0.1＋ｕsmax2／40＋２ｎ）π ｕsmax＝√２Ｐmax／√（λmin×ｇmin） ｕsmin＝√２Ｐmin／√（λmax×ｇmax） ｎ：整数 の条件を満足することを特徴とするマスク。 - 【請求項４】 実質的に、Ｐmax＝Ｐmin、λmax＝λmi
n、ｇmax＝ｇminのうち１つ又は２つを満たすことを特
徴とする請求項１記載のマスク。 - 【請求項５】 前記放射線はＸ線であることを特徴とす
る請求項１〜４のい ずれかに記載のマスク。 - 【請求項６】 前記ライン部と前記スペース部の厚さが
異なる吸収体のパターンを有することを特徴とする請求
項３又は４記載のマスク。 - 【請求項７】 前記ライン部が複数の層の吸収体からな
り、前記スペース部が単一の層からなるパターンを有す
ることを特徴とする請求項３又は４記載のマスク。 - 【請求項８】 前記パターンを構成する吸収体が銅を主
成分とする材料でできていることを特徴とする請求項１
〜７のいずれかに記載のマスク。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載のマスク
のパターンで基板を露光する段階と、該露光した基板を
現像する段階とを含むデバイス生産方法。 - 【請求項１０】 請求項９記載の方法によって生産した
ことを特徴とするデバイス。 - 【請求項１１】 請求項１〜８のいずれかに記載のマス
クを保持する手段と、該マスクに対して放射線を照射し
て露光を行う手段を有することを特徴とする露光装置。
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|---|---|---|---|
| JP228196A JP3267498B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | マスク及びこれを用いたデバイス生産方法や露光装置 |
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|---|---|---|---|
| JP228196A JP3267498B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | マスク及びこれを用いたデバイス生産方法や露光装置 |
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ID=11524996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP228196A Expired - Fee Related JP3267498B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | マスク及びこれを用いたデバイス生産方法や露光装置 |
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|---|---|
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| JP3042728B2 (ja) * | 1991-05-24 | 2000-05-22 | 日本電信電話株式会社 | Ｘ線マスク及びｘ線露光方法 |
| JPH05251312A (ja) * | 1992-03-04 | 1993-09-28 | Nec Corp | Ｘ線露光マスク及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-01-10 JP JP228196A patent/JP3267498B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09190963A (ja) | 1997-07-22 |
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