JP3499714B2 - 位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70283—Mask effects on the imaging process
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
（ＩＣ）の生産に用いられる位相シフトマスク及びその
製造方法に関し、特に、フォトリソグラフィによるＩＣ
の生産（すなわち、光学的写真製造）における解像度と
焦点深度の改良、及びイメージショートニングを低減で
きるマスク構造とその形成方法に係る。
（ＩＣ）の生産に用いられる位相シフトマスク及びその
製造方法に関し、特に、フォトリソグラフィによるＩＣ
の生産（すなわち、光学的写真製造）における解像度と
焦点深度の改良、及びイメージショートニングを低減で
きるマスク構造とその形成方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】今日、殆どの半導体集積回路は、光学的
な写真製造技術を利用して形成されている。これには、
通常、半導体ウェハ上に形成した感光性レジスト材料層
に、マスク（すなわち、レチクル）を介して紫外線（Ｕ
Ｖ）光を制御しながら投射することにより露光を行う。
このマスクは、通常、レジストが塗布されたウェハに転
写されるべき回路パターンを規定する遮光材料層が形成
された光透過性基板で構成される。ネガレジストが用い
られた場合は、マスクを通過した光によってレジスト層
の露光された領域を重合及び架橋させ、分子量を増加さ
せる。続く現像工程では、レジスト層の未露光部分が現
像液で洗浄除去され、マスクパターンの反転、すなわち
ネガティブ画像を構成するレジスト材料のパターンを残
存させる。一方、ポジレジストを用いた場合には、マス
クを通過した光によってレジスト層の露光された部分が
現像液に対して可溶性になるので、露光されたレジスト
層部分は現像工程で洗い流され、マスクパターンに直接
対応するレジスト材料のパターンのみが残存される。い
ずれの場合にも、残存されたレジストは半導体材料のパ
ターンを画定するように作用し、このパターンは引き続
く処理工程（例えば、エッチング工程や堆積工程）を受
け、所望の半導体装置が形成される。
な写真製造技術を利用して形成されている。これには、
通常、半導体ウェハ上に形成した感光性レジスト材料層
に、マスク（すなわち、レチクル）を介して紫外線（Ｕ
Ｖ）光を制御しながら投射することにより露光を行う。
このマスクは、通常、レジストが塗布されたウェハに転
写されるべき回路パターンを規定する遮光材料層が形成
された光透過性基板で構成される。ネガレジストが用い
られた場合は、マスクを通過した光によってレジスト層
の露光された領域を重合及び架橋させ、分子量を増加さ
せる。続く現像工程では、レジスト層の未露光部分が現
像液で洗浄除去され、マスクパターンの反転、すなわち
ネガティブ画像を構成するレジスト材料のパターンを残
存させる。一方、ポジレジストを用いた場合には、マス
クを通過した光によってレジスト層の露光された部分が
現像液に対して可溶性になるので、露光されたレジスト
層部分は現像工程で洗い流され、マスクパターンに直接
対応するレジスト材料のパターンのみが残存される。い
ずれの場合にも、残存されたレジストは半導体材料のパ
ターンを画定するように作用し、このパターンは引き続
く処理工程（例えば、エッチング工程や堆積工程）を受
け、所望の半導体装置が形成される。
【０００３】サブミクロン領域での回路パターンの形成
においては、露光工程でマスクと同程度の分解能が得ら
れることが要求される。レンズの大口径化やより短い波
長の光（例えば、ＤＵＶ領域）を用いることによって、
より高い解像性能が得られるが、焦点深度が犠牲にな
る。よって、投影パターンの焦点深度をできるだけ深く
することが重要である。通常、露光光は比較的厚いレジ
スト材料層を通過することが要求され、且つマスクパタ
ーンはレジスト材料の深さ方向に対しても正確に投影さ
れることが重要である。これに加えて、焦点深度が深く
なる（増加する）と、露光装置が最良の焦点位置から多
少ずれていても（焦点ずれ状態）解像性能の低下を最小
限にできる。なお、最も高精度な写真製造装置であって
も、最良の焦点位置からサブミクロン単位のずれが生じ
ないようにすることはできない。
においては、露光工程でマスクと同程度の分解能が得ら
れることが要求される。レンズの大口径化やより短い波
長の光（例えば、ＤＵＶ領域）を用いることによって、
より高い解像性能が得られるが、焦点深度が犠牲にな
る。よって、投影パターンの焦点深度をできるだけ深く
することが重要である。通常、露光光は比較的厚いレジ
スト材料層を通過することが要求され、且つマスクパタ
ーンはレジスト材料の深さ方向に対しても正確に投影さ
れることが重要である。これに加えて、焦点深度が深く
なる（増加する）と、露光装置が最良の焦点位置から多
少ずれていても（焦点ずれ状態）解像性能の低下を最小
限にできる。なお、最も高精度な写真製造装置であって
も、最良の焦点位置からサブミクロン単位のずれが生じ
ないようにすることはできない。
【０００４】ところで、最近、所定の焦点深度に対して
レジスト解像性をかなり高くできる位相シフトマスク技
術が開発されている。位相シフトマスク（ＰＳＭ）は、
π（１８０°）だけ位相がシフトされた露光光の透過を
許容する選択的に配置されたマスクパターン材料を使用
する点において従来のリソグラフィー法によるマスクと
は異なっている。このような技術は、１９８０年代の初
頭に最初に提唱され、従来のリソグラフィー技術の限界
を０．２５μｍ程度、そして恐らくそれ以下の回路パタ
ーンの製造も可能にするものとして期待されている。マ
スクパターンのエッジ部に対応する位置に生成された露
光光の１８０°の位相差によって、エッジコントラスト
を大きく増強する干渉効果が生じ、より高い解像性能に
より深い焦点深度が得られる（不透明なマスクパターン
材料、例えばクロムのみを使用する従来の２進強度マス
クに比べて）。この技術は、従来のリソグラフィーステ
ッパ光学系とレジスト技術を利用して実現することがで
きるので都合がよい。
レジスト解像性をかなり高くできる位相シフトマスク技
術が開発されている。位相シフトマスク（ＰＳＭ）は、
π（１８０°）だけ位相がシフトされた露光光の透過を
許容する選択的に配置されたマスクパターン材料を使用
する点において従来のリソグラフィー法によるマスクと
は異なっている。このような技術は、１９８０年代の初
頭に最初に提唱され、従来のリソグラフィー技術の限界
を０．２５μｍ程度、そして恐らくそれ以下の回路パタ
ーンの製造も可能にするものとして期待されている。マ
スクパターンのエッジ部に対応する位置に生成された露
光光の１８０°の位相差によって、エッジコントラスト
を大きく増強する干渉効果が生じ、より高い解像性能に
より深い焦点深度が得られる（不透明なマスクパターン
材料、例えばクロムのみを使用する従来の２進強度マス
クに比べて）。この技術は、従来のリソグラフィーステ
ッパ光学系とレジスト技術を利用して実現することがで
きるので都合がよい。
【０００５】多数のＰＳＭ技術が開発されている。これ
らには、レベンソン型（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）、補
助シフタ型（ｓｕｂｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）、リム型
（ｒｉｍ）及びハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａｔｅ
ｄ）位相シフト技術等が知られている。一般的には、
Ｃ．Ｈａｒｐｅｒ氏等の文献、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ Ｈａｎ
ｄｂｏｏｋ，２ｄ ｅｄ．，１９９４，§１０．４，ｐ
ｐ．１０．３３−１０．３９を参照されたい。これらの
技術の中で、ハーフトーン型位相シフト技術は任意のマ
スクパターンに適用でき、最も用途が広いものである。
ハーフトーン型ＰＳＭでは、１８０°の位相シフトを行
う単一のわずかに透過性を持った（ハーフトーン）吸収
体を従来の不透明なマスクパターン材料、例えばクロム
層に置き換えて用いる。元来、ハーフトーン材料は、２
つの層、すなわち透過率制御層と位相制御層とで形成さ
れていたが、最近では光の透過率と位相シフト制御とい
う二重の機能を実現するために開発された単一層材料を
用いても同様な作用効果が実現されている。Ｉｔｏ氏等
の文献、Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ−
ｌａｙｅｒ Ｈａｌｆｔｏｎｅ Ｍａｓｋｓ，ＳＰＩＥ
Ｖｏｌ．２１９７，ｐ．９９，Ｊａｎｕａｒｙ １９
９４において報告されているように、このような単一層
の材料はＳｉＮｘからなり、その組成比は形成時の窒素
ガスの流入量を変化させることにより制御される。
らには、レベンソン型（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）、補
助シフタ型（ｓｕｂｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）、リム型
（ｒｉｍ）及びハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａｔｅ
ｄ）位相シフト技術等が知られている。一般的には、
Ｃ．Ｈａｒｐｅｒ氏等の文献、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ Ｈａｎ
ｄｂｏｏｋ，２ｄ ｅｄ．，１９９４，§１０．４，ｐ
ｐ．１０．３３−１０．３９を参照されたい。これらの
技術の中で、ハーフトーン型位相シフト技術は任意のマ
スクパターンに適用でき、最も用途が広いものである。
ハーフトーン型ＰＳＭでは、１８０°の位相シフトを行
う単一のわずかに透過性を持った（ハーフトーン）吸収
体を従来の不透明なマスクパターン材料、例えばクロム
層に置き換えて用いる。元来、ハーフトーン材料は、２
つの層、すなわち透過率制御層と位相制御層とで形成さ
れていたが、最近では光の透過率と位相シフト制御とい
う二重の機能を実現するために開発された単一層材料を
用いても同様な作用効果が実現されている。Ｉｔｏ氏等
の文献、Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ−
ｌａｙｅｒ Ｈａｌｆｔｏｎｅ Ｍａｓｋｓ，ＳＰＩＥ
Ｖｏｌ．２１９７，ｐ．９９，Ｊａｎｕａｒｙ １９
９４において報告されているように、このような単一層
の材料はＳｉＮｘからなり、その組成比は形成時の窒素
ガスの流入量を変化させることにより制御される。
【０００６】上記ハーフトーン型ＰＳＭは、高解像度の
実際のデバイスパターンに適用するための最も有用な技
術の１つであることがわかっているが（例えば、Ｋ．Ｈ
ａｓｈｉｍｏｔｏ氏等、Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ
ｎ ｏｆ Ｄｅｅｐ ＵＶＰｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｅｄ
−Ｓｉｎｇｌｅ ｌａｙｅｒ Ｈａｌｆｔｏｎｅｒｅｔ
ｉｃｌｅｓ ｔｏ ２５６ Ｍｂｉｔ Ｄｙｎａｍｉｃ
ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃｅｌｌ
Ｐａｔｔｅｒｎｓ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｖｏｌ．３３（１９９４）ｐｐ．６８２３−６８３
０を参照されたい）、このハーフトーン型ＰＳＭは０．
２５μｍにおける及びそれ以下のパターンサイズが、精
度良く生成されるように、より高い解像性能を与えるこ
とが要求されている。更に、上記ハーフトーン型ＰＳＭ
はイメージショートニングの問題を解決してはいない。
実際のデバイスパターンに適用するための最も有用な技
術の１つであることがわかっているが（例えば、Ｋ．Ｈ
ａｓｈｉｍｏｔｏ氏等、Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ
ｎ ｏｆ Ｄｅｅｐ ＵＶＰｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｅｄ
−Ｓｉｎｇｌｅ ｌａｙｅｒ Ｈａｌｆｔｏｎｅｒｅｔ
ｉｃｌｅｓ ｔｏ ２５６ Ｍｂｉｔ Ｄｙｎａｍｉｃ
ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃｅｌｌ
Ｐａｔｔｅｒｎｓ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｖｏｌ．３３（１９９４）ｐｐ．６８２３−６８３
０を参照されたい）、このハーフトーン型ＰＳＭは０．
２５μｍにおける及びそれ以下のパターンサイズが、精
度良く生成されるように、より高い解像性能を与えるこ
とが要求されている。更に、上記ハーフトーン型ＰＳＭ
はイメージショートニングの問題を解決してはいない。
【０００７】上記イメージショートニングは、得られる
パターン全体の解像性能が低下する現象である。例え
ば、ＤＲＡＭのパターンにおける電荷蓄積ノード、素子
分離及び何種類かの深さのコンタクト孔を形成するため
に用いられる細長い孔状パターン等のある特定の形状の
場合、わずかな焦点ずれはその下にあるウェハ上への孔
パターンの実質的な短縮をもたらす。これは、特に焦点
ずれが、例えば±１．０μｍの条件においては、像強度
とコントラストが孔の端部に向かってかなり減少する傾
向があることに起因して生じる。これは、従来のハーフ
トーン型ＰＳＭに対して、図１（ｂ）の像強度輪郭シミ
ュレーションのプロットにより示される。
パターン全体の解像性能が低下する現象である。例え
ば、ＤＲＡＭのパターンにおける電荷蓄積ノード、素子
分離及び何種類かの深さのコンタクト孔を形成するため
に用いられる細長い孔状パターン等のある特定の形状の
場合、わずかな焦点ずれはその下にあるウェハ上への孔
パターンの実質的な短縮をもたらす。これは、特に焦点
ずれが、例えば±１．０μｍの条件においては、像強度
とコントラストが孔の端部に向かってかなり減少する傾
向があることに起因して生じる。これは、従来のハーフ
トーン型ＰＳＭに対して、図１（ｂ）の像強度輪郭シミ
ュレーションのプロットにより示される。
【０００８】従って、全体の高い解像性能と深い焦点深
度を与え、イメージショートニングを最小にする半導体
装置の露光マスクの必要性が生じる。更に、このような
マスクを生成する効率的な製造方法も望まれている。
度を与え、イメージショートニングを最小にする半導体
装置の露光マスクの必要性が生じる。更に、このような
マスクを生成する効率的な製造方法も望まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、解像性能を向上でき且つ焦点深度を深くできる位相
シフトマスクを提供することにある。
な事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、解像性能を向上でき且つ焦点深度を深くできる位相
シフトマスクを提供することにある。
【００１０】また、この発明の他の目的は、イメージシ
ョートニングを低減できる位相シフトマスクを提供する
ことにある。この発明の更に他の目的は、前記のような
マスク構造を生成する効率的な方法、特に従来の半導体
製造技術を用いて実現できる位相シフトマスクの製造方
法を提供することにある。
ョートニングを低減できる位相シフトマスクを提供する
ことにある。この発明の更に他の目的は、前記のような
マスク構造を生成する効率的な方法、特に従来の半導体
製造技術を用いて実現できる位相シフトマスクの製造方
法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、この発
明の第１の見地にしたがい、光透過性基板と、この光透
過性基板上に形成され、回路パターンを感光性材料へ露
光するための半透明膜層とで構成されるハーフトーン型
位相シフトマスクにより実現される。上記半透明膜層
は、光透過率ｔ1 の一次領域とｔ1 より大きな光透過率
ｔ2 の二次領域とを含んでいる。
明の第１の見地にしたがい、光透過性基板と、この光透
過性基板上に形成され、回路パターンを感光性材料へ露
光するための半透明膜層とで構成されるハーフトーン型
位相シフトマスクにより実現される。上記半透明膜層
は、光透過率ｔ1 の一次領域とｔ1 より大きな光透過率
ｔ2 の二次領域とを含んでいる。
【００１２】上記のような構成によれば、イメージショ
ートニング（光像コントラストの減少）が生じる領域
（二次領域）の光透過率ｔ2 を高くできるので、イメー
ジショートニングを低減でき、解像性能を向上し且つ焦
点深度を深くできる。
ートニング（光像コントラストの減少）が生じる領域
（二次領域）の光透過率ｔ2 を高くできるので、イメー
ジショートニングを低減でき、解像性能を向上し且つ焦
点深度を深くできる。
【００１３】また、この発明の望ましい実施態様として
は、次の（１）から（５）があげられる。 （１）回路パターンは、細長い孔状パターンを含み、光
透過率ｔ2 の二次領域は、上記細長い孔状パターンの対
向する端部に隣接してそれぞれ配置される。
は、次の（１）から（５）があげられる。 （１）回路パターンは、細長い孔状パターンを含み、光
透過率ｔ2 の二次領域は、上記細長い孔状パターンの対
向する端部に隣接してそれぞれ配置される。
【００１４】（２）回路パターンは、線状パターンを含
み、光透過率ｔ2 の二次領域は、上記線状パターンの対
向する端部に隣接してそれぞれ配置される。 （３）光透過率ｔ1 ，ｔ2 は、０＜ｔ1 、ｔ2 ≦２０
％、及び０＜ｔ2 −ｔ1≦１０％の関係を満たす。
み、光透過率ｔ2 の二次領域は、上記線状パターンの対
向する端部に隣接してそれぞれ配置される。 （３）光透過率ｔ1 ，ｔ2 は、０＜ｔ1 、ｔ2 ≦２０
％、及び０＜ｔ2 −ｔ1≦１０％の関係を満たす。
【００１５】（４）光透過率ｔ1 は約４〜８％であり、
光透過率ｔ2 は約６〜１０％である。 （５）二次領域は、長方形、正方形、楕円及び円の少な
くともいずれか１つの形状を有し、二次領域の面積の全
体は一次領域の面積の１／３に等しいか、それ以下であ
る。
光透過率ｔ2 は約６〜１０％である。 （５）二次領域は、長方形、正方形、楕円及び円の少な
くともいずれか１つの形状を有し、二次領域の面積の全
体は一次領域の面積の１／３に等しいか、それ以下であ
る。
【００１６】他の見地によれば、この発明はハーフトー
ン型位相シフトマスクを生成する方法によって具体化さ
れる。半透明膜材料は、光透過基板上に回路パターンを
形成するように配置され、予備的なマスク構造を形成す
る。上記半透明膜材料の二次領域は、この二次領域の光
透過率が半透明膜材料の一次領域に対して高くなるよう
に選択的に部分酸化される。
ン型位相シフトマスクを生成する方法によって具体化さ
れる。半透明膜材料は、光透過基板上に回路パターンを
形成するように配置され、予備的なマスク構造を形成す
る。上記半透明膜材料の二次領域は、この二次領域の光
透過率が半透明膜材料の一次領域に対して高くなるよう
に選択的に部分酸化される。
【００１７】上記のような製造方法によれば、選択的な
部分酸化によってイメージショートニング（光像コント
ラストの減少）が生じる領域（二次領域）の光透過率を
高くできるので、イメージショートニングを低減でき、
解像性能を向上し且つ焦点深度を深くできる。しかも、
特殊な製造工程は不要であり、従来の半導体製造技術を
用いて効率的に実現できる。
部分酸化によってイメージショートニング（光像コント
ラストの減少）が生じる領域（二次領域）の光透過率を
高くできるので、イメージショートニングを低減でき、
解像性能を向上し且つ焦点深度を深くできる。しかも、
特殊な製造工程は不要であり、従来の半導体製造技術を
用いて効率的に実現できる。
【００１８】更に、この発明の望ましい実施態様として
は、次の（１）から（９）があげられる。 （１）選択的な部分酸化工程は、レジスト材料層を予備
的なマスク構造上に塗布形成する工程と、一次領域上に
上記レジスト材料層を残存させ、二次領域上を露出させ
るように上記レジスト材料層をパターニングする工程
と、二次領域に酸化処理を施す工程と、上記酸化処理の
後、一次領域を被覆しているレジスト層を除去する工程
とを備える。
は、次の（１）から（９）があげられる。 （１）選択的な部分酸化工程は、レジスト材料層を予備
的なマスク構造上に塗布形成する工程と、一次領域上に
上記レジスト材料層を残存させ、二次領域上を露出させ
るように上記レジスト材料層をパターニングする工程
と、二次領域に酸化処理を施す工程と、上記酸化処理の
後、一次領域を被覆しているレジスト層を除去する工程
とを備える。
【００１９】（２）酸化処理は、Ｏ2 灰化処理である。
（３）酸化処理は、硫酸処理である。
（４）レジスト材料層のパターニング工程は、電子ビー
ム及びレーザビームリソグラフィーの一方により行われ
る。
ム及びレーザビームリソグラフィーの一方により行われ
る。
【００２０】（５）回路パターンは細長い孔状パターン
を含み、選択的な部分酸化工程により上記細長い孔状パ
ターンの対向する端部に隣接してそれぞれ配置され、光
透過率を高めた二次領域を生成する。
を含み、選択的な部分酸化工程により上記細長い孔状パ
ターンの対向する端部に隣接してそれぞれ配置され、光
透過率を高めた二次領域を生成する。
【００２１】（６）回路パターンは線状パターンを含
み、選択的な部分酸化工程により上記線状パターンの対
向する端部に隣接してそれぞれ配置され、光透過率を高
めた前記二次領域を生成する。
み、選択的な部分酸化工程により上記線状パターンの対
向する端部に隣接してそれぞれ配置され、光透過率を高
めた前記二次領域を生成する。
【００２２】（７）選択的な部分酸化工程は、一次領域
の光透過率ｔ1 が０＜ｔ1 ≦２０％の範囲内で、且つ二
次領域の光透過率ｔ2 が０＜ｔ2 ≦２０％の範囲内とな
るように実施される。
の光透過率ｔ1 が０＜ｔ1 ≦２０％の範囲内で、且つ二
次領域の光透過率ｔ2 が０＜ｔ2 ≦２０％の範囲内とな
るように実施される。
【００２３】（８）選択的な部分酸化工程は、一次領域
の光透過率ｔ1 が約４〜８％となり、二次領域の光透過
率ｔ2 が約６〜１０％となるように実施される。 （９）二次領域は長方形、正方形、楕円及び円の少なく
とも１つの形状を有し、二次領域の面積の全体は一次領
域の面積の１／３に等しいか、それ以下である。
の光透過率ｔ1 が約４〜８％となり、二次領域の光透過
率ｔ2 が約６〜１０％となるように実施される。 （９）二次領域は長方形、正方形、楕円及び円の少なく
とも１つの形状を有し、二次領域の面積の全体は一次領
域の面積の１／３に等しいか、それ以下である。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】この発明の上述した目的及びその他の特徴
及び利点は、添付図面と関連して記載された好ましい実
施の形態の以下に示す詳細な説明から容易に明確にさ
れ、十分に理解される。
及び利点は、添付図面と関連して記載された好ましい実
施の形態の以下に示す詳細な説明から容易に明確にさ
れ、十分に理解される。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図４は、細長い孔３から
なるパターンを有するハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａ
ｔｅｄ）位相シフトマスク（ＰＳＭ）１に対するこの発
明の第１の主要な実施の形態の適用を示す図である。な
お、この発明は、従来技術に示したように、単一層及び
多層マスクの両者に同様に適用可能であることが理解さ
れる。上記マスク１は、例えば水晶からなる光透過性基
板５で形成される。ハーフトーン型位相シフトマスク層
７は、所望の回路パターンを形成しており、基板（マス
ク）１上に配置されている。
いて図面を参照して説明する。図４は、細長い孔３から
なるパターンを有するハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａ
ｔｅｄ）位相シフトマスク（ＰＳＭ）１に対するこの発
明の第１の主要な実施の形態の適用を示す図である。な
お、この発明は、従来技術に示したように、単一層及び
多層マスクの両者に同様に適用可能であることが理解さ
れる。上記マスク１は、例えば水晶からなる光透過性基
板５で形成される。ハーフトーン型位相シフトマスク層
７は、所望の回路パターンを形成しており、基板（マス
ク）１上に配置されている。
【００４０】マスク層７は、光減衰及び位相シフト機能
の両者を実現する材料、例えば従来技術で示したＩｔｏ
氏等のＳｉＮｘの単一層が好ましい例として用いられて
いる。一方、マスク層７は、周知のように、光減衰と位
相シフトのための材料の個別の層からなる。マスク層７
の光透過率は、公知の技術に従って特定のパターンに対
して最適化される。
の両者を実現する材料、例えば従来技術で示したＩｔｏ
氏等のＳｉＮｘの単一層が好ましい例として用いられて
いる。一方、マスク層７は、周知のように、光減衰と位
相シフトのための材料の個別の層からなる。マスク層７
の光透過率は、公知の技術に従って特定のパターンに対
して最適化される。
【００４１】ハーフトーン型ＰＳＭにおける上記の構造
は、この発明において変形される。この実施の形態にお
いては、比較的高い光透過率を持った２つの領域９ａ，
９ｂを細長い孔３の対向する端部に隣接してそれぞれ形
成している。マスク層３の残りの（一次）領域は、その
光透過率をｔ1 とすると、０＜ｔ1 ≦２０％であり、一
方、補助的な二次領域９ａ，９ｂはｔ1 より高い光透過
率ｔ2 （０＜ｔ2 ≦２０％）になっている。一例として
更に詳しくは、光透過率ｔ1 は約４〜８％であり、ｔ2
は約６〜１０％である（２％の差）。所定のマスクパタ
ーンに対して、光透過率ｔ1 とｔ2 との間の最適な差
は、光透過率の高い二次領域の最適な位置決めと、相対
的な寸法規制として、露光のシミュレーションや実際の
露光試験により経験的に決定できる。光透過率ｔ1 とｔ
2 の差は１０％を越えず、また二次領域の全面積は一次
領域の面積の１／３を越えないことが望ましい。二次領
域の形状は変化しても良く、また長方形、正方形、楕円
及び円形等の形状でも良い。
は、この発明において変形される。この実施の形態にお
いては、比較的高い光透過率を持った２つの領域９ａ，
９ｂを細長い孔３の対向する端部に隣接してそれぞれ形
成している。マスク層３の残りの（一次）領域は、その
光透過率をｔ1 とすると、０＜ｔ1 ≦２０％であり、一
方、補助的な二次領域９ａ，９ｂはｔ1 より高い光透過
率ｔ2 （０＜ｔ2 ≦２０％）になっている。一例として
更に詳しくは、光透過率ｔ1 は約４〜８％であり、ｔ2
は約６〜１０％である（２％の差）。所定のマスクパタ
ーンに対して、光透過率ｔ1 とｔ2 との間の最適な差
は、光透過率の高い二次領域の最適な位置決めと、相対
的な寸法規制として、露光のシミュレーションや実際の
露光試験により経験的に決定できる。光透過率ｔ1 とｔ
2 の差は１０％を越えず、また二次領域の全面積は一次
領域の面積の１／３を越えないことが望ましい。二次領
域の形状は変化しても良く、また長方形、正方形、楕円
及び円形等の形状でも良い。
【００４２】従来のハーフトーン型ＰＳＭにおける細長
い孔状パターンに対して、図１（ａ）の従来技術の像強
度のシミュレーションプロットに示したように、わずか
な焦点ずれ条件、例えば±１．０μｍはかなりの量のイ
メージショートニング（すなわち、細長い孔状パターン
の対向する端部における光像コントラストと強度の低
下）を招く。本発明者は、この問題は、イメージショー
トニング（像コントラストの減少）が生じる領域に隣接
して透過率を高めた領域を設けることにより排除または
かなり低減させることができることを見いだした。細長
い孔状パターンの場合は、イメージショートニングは孔
の対向する端部に生じる。図２（ａ）は、上記図４に示
したマスクを用いた場合、同じ焦点ずれに対してイメー
ジショートニングはほとんどまたは全く生じないことを
示している。
い孔状パターンに対して、図１（ａ）の従来技術の像強
度のシミュレーションプロットに示したように、わずか
な焦点ずれ条件、例えば±１．０μｍはかなりの量のイ
メージショートニング（すなわち、細長い孔状パターン
の対向する端部における光像コントラストと強度の低
下）を招く。本発明者は、この問題は、イメージショー
トニング（像コントラストの減少）が生じる領域に隣接
して透過率を高めた領域を設けることにより排除または
かなり低減させることができることを見いだした。細長
い孔状パターンの場合は、イメージショートニングは孔
の対向する端部に生じる。図２（ａ）は、上記図４に示
したマスクを用いた場合、同じ焦点ずれに対してイメー
ジショートニングはほとんどまたは全く生じないことを
示している。
【００４３】従来のマスクに対するマスク形状の拡大代
により、最良の焦点位置におけるイメージショートニン
グを低減することができる。このような補償はマスク偏
りに対する焦点ずれ状態におけるイメージショートニン
グの問題は解決しないが、焦点ずれ条件におけるイメー
ジショートニングを低減させることができる。この点
で、この発明は従来のマスクに比べてリソグラフィ性能
の全体を改善するものである。
により、最良の焦点位置におけるイメージショートニン
グを低減することができる。このような補償はマスク偏
りに対する焦点ずれ状態におけるイメージショートニン
グの問題は解決しないが、焦点ずれ条件におけるイメー
ジショートニングを低減させることができる。この点
で、この発明は従来のマスクに比べてリソグラフィ性能
の全体を改善するものである。
【００４４】上記のように、透過率を比較的高めた領域
もまた、獲得できる全体の解像性能（ある露光許容度に
対する焦点深度）を増加させるように作用する。これ
は、細長い孔状パターンに対して、従来のハーフトーン
型ＰＳＭに対する（図１（ｂ）参照）露光量−焦点ずれ
のシミュレーション曲線（Ｅ−Ｄツリー）とマスク１に
対するそれ（図２（ｂ）参照）との比較により示され
る。図１（ｂ）において、曲率の大きい曲線１１ａ，１
１ｂは、細長い孔状パターン（異なる合焦／焦点ずれ条
件における特定の臨界寸法（ＣＤ）基準、例えば０．２
５μｍのデザインルールに対して２５ｎｍ）の長辺（長
さ寸法）に沿い下方にあるレジスト材料を十分に露光す
るのに必要な露光量の対数を表す。Ｙ（焦点）軸上の点
１２は最良の焦点位置を表す。同様に、曲率の小さい曲
線１３ａ，１３ｂは、細長い孔状パターンの短辺（幅寸
法）に沿う下方のレジスト材料を十分に露光するのに必
要な露光量を表す。
もまた、獲得できる全体の解像性能（ある露光許容度に
対する焦点深度）を増加させるように作用する。これ
は、細長い孔状パターンに対して、従来のハーフトーン
型ＰＳＭに対する（図１（ｂ）参照）露光量−焦点ずれ
のシミュレーション曲線（Ｅ−Ｄツリー）とマスク１に
対するそれ（図２（ｂ）参照）との比較により示され
る。図１（ｂ）において、曲率の大きい曲線１１ａ，１
１ｂは、細長い孔状パターン（異なる合焦／焦点ずれ条
件における特定の臨界寸法（ＣＤ）基準、例えば０．２
５μｍのデザインルールに対して２５ｎｍ）の長辺（長
さ寸法）に沿い下方にあるレジスト材料を十分に露光す
るのに必要な露光量の対数を表す。Ｙ（焦点）軸上の点
１２は最良の焦点位置を表す。同様に、曲率の小さい曲
線１３ａ，１３ｂは、細長い孔状パターンの短辺（幅寸
法）に沿う下方のレジスト材料を十分に露光するのに必
要な露光量を表す。
【００４５】曲率の小さい曲線１３ａ，１３ｂと曲率の
大きい曲線１１ａ，１１ｂとで規定されたハッチング領
域１５は、獲得できる全体の解像性能を表す。ｙ（焦
点）軸に沿い測定されたハッチング領域１５の最大幅は
最良の焦点１２からの許容可能なずれの範囲、すなわち
焦点深度を表す。図２（ｂ）において、曲線１１ａ’，
１１ｂ’は図１（ｂ）の曲線１１ａ，１１ｂよりはるか
に小さな曲率を有し、実質的に広いハッチング領域１５
をもたらすことがわかる。このようにして、この発明の
マスク１に対する全解像性能及び焦点深度は、従来のハ
ーフトーン型ＰＳＭに対するものよりかなり大きくなる
ことがわかる。
大きい曲線１１ａ，１１ｂとで規定されたハッチング領
域１５は、獲得できる全体の解像性能を表す。ｙ（焦
点）軸に沿い測定されたハッチング領域１５の最大幅は
最良の焦点１２からの許容可能なずれの範囲、すなわち
焦点深度を表す。図２（ｂ）において、曲線１１ａ’，
１１ｂ’は図１（ｂ）の曲線１１ａ，１１ｂよりはるか
に小さな曲率を有し、実質的に広いハッチング領域１５
をもたらすことがわかる。このようにして、この発明の
マスク１に対する全解像性能及び焦点深度は、従来のハ
ーフトーン型ＰＳＭに対するものよりかなり大きくなる
ことがわかる。
【００４６】図５は、線状パターン１９（ポジレジスト
の場合）を含むハーフトーン型ＰＳＭ１７に対する上記
の原理の適用を説明する図である。図４の実施の形態と
同様に、ハーフトーンマスク２１は光透過率ｔ1 の一次
領域を有している。線状パターンの２つの端部に隣接し
て光透過率を高めた透過率ｔ2 の２つの二次領域２３
ａ，２３ｂが設けられている。細長い孔状パターンの実
施の形態（図４）に対する透過率ｔ1 とｔ2 の範囲、及
びそれらの一次及び二次領域の相対的な大きさもまた、
図５の線状パターンの実施の形態に対して適用可能であ
る。この構成により、第１の実施の形態と同様に焦点深
度を深くすると共にイメージショートニングを低減でき
る。
の場合）を含むハーフトーン型ＰＳＭ１７に対する上記
の原理の適用を説明する図である。図４の実施の形態と
同様に、ハーフトーンマスク２１は光透過率ｔ1 の一次
領域を有している。線状パターンの２つの端部に隣接し
て光透過率を高めた透過率ｔ2 の２つの二次領域２３
ａ，２３ｂが設けられている。細長い孔状パターンの実
施の形態（図４）に対する透過率ｔ1 とｔ2 の範囲、及
びそれらの一次及び二次領域の相対的な大きさもまた、
図５の線状パターンの実施の形態に対して適用可能であ
る。この構成により、第１の実施の形態と同様に焦点深
度を深くすると共にイメージショートニングを低減でき
る。
【００４７】図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、こ
の発明による位相シフトマスクの製造工程について説明
する。図６（ａ）はプロセスフローチャート、図６
（ｂ）は１つの可能な例として図４に示した細長い孔状
パターンを持つマスクの処理工程を示している。第１ス
テップ２５では、従来と同様にしてハーフトーンのマス
ク構造２７を形成する。この工程では、電子ビームまた
はレーザパターニングを伴うコーティングなどの従来の
技術を用い、基板５上に回路パターンに対応するハーフ
トーンマスク層７を形成する。
の発明による位相シフトマスクの製造工程について説明
する。図６（ａ）はプロセスフローチャート、図６
（ｂ）は１つの可能な例として図４に示した細長い孔状
パターンを持つマスクの処理工程を示している。第１ス
テップ２５では、従来と同様にしてハーフトーンのマス
ク構造２７を形成する。この工程では、電子ビームまた
はレーザパターニングを伴うコーティングなどの従来の
技術を用い、基板５上に回路パターンに対応するハーフ
トーンマスク層７を形成する。
【００４８】次に、レジスト材料を上記マスク構造２７
上に塗布し、パターニングステップ２９（例えば、電子
ビームまたはレーザビームによるパターニング）を施
す。これによって、透過率を高くする二次領域に対応す
る領域のマスク上からレジストを除去する。このように
してレジストパターン３１を形成する。
上に塗布し、パターニングステップ２９（例えば、電子
ビームまたはレーザビームによるパターニング）を施
す。これによって、透過率を高くする二次領域に対応す
る領域のマスク上からレジストを除去する。このように
してレジストパターン３１を形成する。
【００４９】次に、ステップ３３で、弱い酸化処理を行
い、二次領域３４ａ，３４ｂにおける露出されたハーフ
トーン材料を部分的に酸化する。ＳｉＮｘからなるハー
フトーン材料を酸化することによってＳｉＯ2 が形成さ
れ、光透過率が高くなる。上記弱い酸化処理は、他のハ
ーフトーン位相シフト材料、例えばＭｏＳｉＯｘＮｙ、
ＣｒＯｘ、Ｃ、及びＣｒの光透過率、及び多層型ハーフ
トーン位相シフトマスク、例えばＣｒ／ＳｉＯ2 のハー
フトーン層（例えば、Ｃｒ）の光透過率を高くするのに
も有効である。上記酸化プロセスは、光透過率の所望の
増加を実現するために注意深く制御されるべきである。
酸化剤としては、使用されているレジスト材料及びハー
フトーン材料の観点から選択されるべきである。酸化剤
は、制御可能な割合でハーフトーン材料を酸化し、同時
にレジスト層を損なわない必要がある。２つの一般に適
切な酸化技術はＯ2 灰化（プラズマ）と硫酸溶液を用い
たものである。
い、二次領域３４ａ，３４ｂにおける露出されたハーフ
トーン材料を部分的に酸化する。ＳｉＮｘからなるハー
フトーン材料を酸化することによってＳｉＯ2 が形成さ
れ、光透過率が高くなる。上記弱い酸化処理は、他のハ
ーフトーン位相シフト材料、例えばＭｏＳｉＯｘＮｙ、
ＣｒＯｘ、Ｃ、及びＣｒの光透過率、及び多層型ハーフ
トーン位相シフトマスク、例えばＣｒ／ＳｉＯ2 のハー
フトーン層（例えば、Ｃｒ）の光透過率を高くするのに
も有効である。上記酸化プロセスは、光透過率の所望の
増加を実現するために注意深く制御されるべきである。
酸化剤としては、使用されているレジスト材料及びハー
フトーン材料の観点から選択されるべきである。酸化剤
は、制御可能な割合でハーフトーン材料を酸化し、同時
にレジスト層を損なわない必要がある。２つの一般に適
切な酸化技術はＯ2 灰化（プラズマ）と硫酸溶液を用い
たものである。
【００５０】最後に、ステップ３５で残存しているレジ
スト材料を除去し、図４に示したものに対応する完成さ
れたマスク構造１が得られる。この発明の第２の主要な
実施の形態を２つの好適な変形例、すなわち細長い孔状
パターンに対するものと線状パターンに対するものを用
いて説明する。上記第１の主要な実施の形態に対して、
第２の主要な実施の形態に係るマスク構造は、得られる
全体の解像性能と焦点深度を増加させ、更にイメージシ
ョートニングを減少させるように作用する。更に、第２
の主要な実施の形態では、露光されたパターンのコーナ
ー形状を改善でき、且つハーフトーン型ＰＳＭと従来の
不透明なマスク構造の両者に適用可能である。第２の主
要な実施の形態の構造は単独で用いることも、第１の主
要な実施の形態の構造と組み合わせて用いることもでき
る。
スト材料を除去し、図４に示したものに対応する完成さ
れたマスク構造１が得られる。この発明の第２の主要な
実施の形態を２つの好適な変形例、すなわち細長い孔状
パターンに対するものと線状パターンに対するものを用
いて説明する。上記第１の主要な実施の形態に対して、
第２の主要な実施の形態に係るマスク構造は、得られる
全体の解像性能と焦点深度を増加させ、更にイメージシ
ョートニングを減少させるように作用する。更に、第２
の主要な実施の形態では、露光されたパターンのコーナ
ー形状を改善でき、且つハーフトーン型ＰＳＭと従来の
不透明なマスク構造の両者に適用可能である。第２の主
要な実施の形態の構造は単独で用いることも、第１の主
要な実施の形態の構造と組み合わせて用いることもでき
る。
【００５１】変形例の各々において、マスクの回路パタ
ーンのエッジに沿う丸められた表面形状は、像強度とコ
ントラストを増加させるように、光をその正常な経路か
ら回折させるために用いられる。これは、孔や線などの
回路パターンのコーナー部において露光マスクに生じる
丸みを補償するものである。ある程度の丸みは現在のマ
スク製造技術にとって不可避である。このような丸み
は、イメージショートニングを悪化させることになり、
リソグラフィー性能を劣化させる。
ーンのエッジに沿う丸められた表面形状は、像強度とコ
ントラストを増加させるように、光をその正常な経路か
ら回折させるために用いられる。これは、孔や線などの
回路パターンのコーナー部において露光マスクに生じる
丸みを補償するものである。ある程度の丸みは現在のマ
スク製造技術にとって不可避である。このような丸み
は、イメージショートニングを悪化させることになり、
リソグラフィー性能を劣化させる。
【００５２】図７ないし図９はそれぞれ、回路パターン
が細長い孔（ポジレジストの場合）３９を有する第１の
変形例を示すものである。マスク４１は、例えば水晶の
ような光透過性基板４３とマスク材料がパターニングさ
れた層４５とを有している。上記マスク層４５は、光を
遮断する不透明材料、例えばクロムあるいはハーフトー
ン型位相シフト材料のいずれを用いてよい。もし、後者
の場合は、この層４５としては、第１の主要な実施の形
態のように、光減衰と位相シフトの二重の機能を実施す
る単一層、すなわちＳｉＮｘか、これらの機能をそれぞ
れ実現する２つの層のいずれかからなる。
が細長い孔（ポジレジストの場合）３９を有する第１の
変形例を示すものである。マスク４１は、例えば水晶の
ような光透過性基板４３とマスク材料がパターニングさ
れた層４５とを有している。上記マスク層４５は、光を
遮断する不透明材料、例えばクロムあるいはハーフトー
ン型位相シフト材料のいずれを用いてよい。もし、後者
の場合は、この層４５としては、第１の主要な実施の形
態のように、光減衰と位相シフトの二重の機能を実施す
る単一層、すなわちＳｉＮｘか、これらの機能をそれぞ
れ実現する２つの層のいずれかからなる。
【００５３】図９に示したように、細長い孔３９はその
コーナー４７においてある程度の丸みを有する。この丸
みは、コーナーの解像力（精細度）を低下させ、焦点ず
れに対するイメージショートニングを起こそうとする
（特に、パターンの長手方向で）。
コーナー４７においてある程度の丸みを有する。この丸
みは、コーナーの解像力（精細度）を低下させ、焦点ず
れに対するイメージショートニングを起こそうとする
（特に、パターンの長手方向で）。
【００５４】この発明においては、光透過性材料からな
る付加した層４８を、マスク層４５のエッジ上にほぼ丸
い表面４６を生成するように、基板４３とマスク層４５
上に堆積形成している。上記光透過性材料は、スピン−
オン−グラス（ＳＯＧ）膜などのようなＳｉＯ2 コーテ
ィングが好ましい。より好ましくは、光透過性材料層４
８の厚さは、一般にマスク層４５の厚さの５０％以上に
すべきではない。このような層は、実際のマスク境界５
１に対して外向きに移動される（通常は、約１００ｎｍ
程度の距離δ）見かけのマスク境界５０を下にあるレジ
スト被覆ウェハ上に生成するように、この層を介して照
射された露光光４９を回折させる効果を有する。これ
は、コーナーにおける光強度を増加させ、コーナーの精
細度を改善する効果を有する。
る付加した層４８を、マスク層４５のエッジ上にほぼ丸
い表面４６を生成するように、基板４３とマスク層４５
上に堆積形成している。上記光透過性材料は、スピン−
オン−グラス（ＳＯＧ）膜などのようなＳｉＯ2 コーテ
ィングが好ましい。より好ましくは、光透過性材料層４
８の厚さは、一般にマスク層４５の厚さの５０％以上に
すべきではない。このような層は、実際のマスク境界５
１に対して外向きに移動される（通常は、約１００ｎｍ
程度の距離δ）見かけのマスク境界５０を下にあるレジ
スト被覆ウェハ上に生成するように、この層を介して照
射された露光光４９を回折させる効果を有する。これ
は、コーナーにおける光強度を増加させ、コーナーの精
細度を改善する効果を有する。
【００５５】図９に示したように、マスクにより投影さ
れる画像の大きさはマスクパターンの実際の大きさ（各
々の辺に対して約１００ｎｍ）より大きい。よって、マ
スクパターンの大きさ及び倍率縮小の任意の量を決定す
るときは、これを考慮する必要がある。
れる画像の大きさはマスクパターンの実際の大きさ（各
々の辺に対して約１００ｎｍ）より大きい。よって、マ
スクパターンの大きさ及び倍率縮小の任意の量を決定す
るときは、これを考慮する必要がある。
【００５６】図３（ａ）は、上記図７ないし図９のハー
フトーン型ＰＳＭに対する像強度シミュレーションプロ
ットを示す図である。最良の焦点条件に対して、従来の
ハーフトーン型ＰＳＭ（図１（ａ））及び図４のハーフ
トーン型ＰＳＭ（図２（ａ））に対して示したシミュレ
ーション結果と比べて、コーナーの解像度（精細度）が
大幅に改良される。焦点ずれ位置に対しては、図４の実
施の形態と同等、すなわち従来のハーフトーン型ＰＳＭ
（あるいは、従来のバイナリマスク）に対して大きく低
減されたイメージショートニングが得られる。
フトーン型ＰＳＭに対する像強度シミュレーションプロ
ットを示す図である。最良の焦点条件に対して、従来の
ハーフトーン型ＰＳＭ（図１（ａ））及び図４のハーフ
トーン型ＰＳＭ（図２（ａ））に対して示したシミュレ
ーション結果と比べて、コーナーの解像度（精細度）が
大幅に改良される。焦点ずれ位置に対しては、図４の実
施の形態と同等、すなわち従来のハーフトーン型ＰＳＭ
（あるいは、従来のバイナリマスク）に対して大きく低
減されたイメージショートニングが得られる。
【００５７】図３（ｂ）は、上記図７ないし図９のハー
フトーン型ＰＳＭに対するＥ−Ｄツリーのシミュレーシ
ョン結果を示す図である。この図から明らかなように、
図４の実施の形態と同様に、曲線１１ａ”，１１ｂ”は
図１（ｂ）の曲線１１ａ，１１ｂよりはるかに小さな曲
率となり、実質的に広いハッチング領域１５”（ｙ（焦
点）軸に沿って測定した）となる。このように、この発
明によるマスク４１に対する全体の解像性能及び焦点深
度は従来のハーフトーン型ＰＳＭに対するものよりかな
り大きくなることがわかる。
フトーン型ＰＳＭに対するＥ−Ｄツリーのシミュレーシ
ョン結果を示す図である。この図から明らかなように、
図４の実施の形態と同様に、曲線１１ａ”，１１ｂ”は
図１（ｂ）の曲線１１ａ，１１ｂよりはるかに小さな曲
率となり、実質的に広いハッチング領域１５”（ｙ（焦
点）軸に沿って測定した）となる。このように、この発
明によるマスク４１に対する全体の解像性能及び焦点深
度は従来のハーフトーン型ＰＳＭに対するものよりかな
り大きくなることがわかる。
【００５８】図１０ないし図１２はそれぞれ、回路パタ
ーンが線状パターン５２（ポジレジストの場合）を含む
第２の主要な実施の形態の第２の変形例を示す図であ
る。図７ないし図９に示した第１の変形例と同様に、マ
スク５３はマスク材料５７の層を用いてパターニングし
た光透過性基板５５を備えている。第１の変形例（図７
ないし図９）に関して示したマスク材料の代替物（例え
ば、不透明材料を用いたハーフトーン型ＰＳＭ）も第２
の変形例に適用される。
ーンが線状パターン５２（ポジレジストの場合）を含む
第２の主要な実施の形態の第２の変形例を示す図であ
る。図７ないし図９に示した第１の変形例と同様に、マ
スク５３はマスク材料５７の層を用いてパターニングし
た光透過性基板５５を備えている。第１の変形例（図７
ないし図９）に関して示したマスク材料の代替物（例え
ば、不透明材料を用いたハーフトーン型ＰＳＭ）も第２
の変形例に適用される。
【００５９】図１２に示したように、線状パターン５２
はそのコーナー５９である程度の丸みを有する。第１変
形例におけるように、このような丸みはコーナーの解像
力を低下させ、特に焦点ずれ状態でイメージショートニ
ングを起こし易い。
はそのコーナー５９である程度の丸みを有する。第１変
形例におけるように、このような丸みはコーナーの解像
力を低下させ、特に焦点ずれ状態でイメージショートニ
ングを起こし易い。
【００６０】この第２変形例においては、マスク基板５
５はマスク層５７のエッジの下にある丸みのある表面６
２を与える凹領域６１を有する。この凹領域は、基板５
５の上面を、マスク層５７の厚さの３倍（３ｘ）を越え
ない深さまでエッチングすることにより形成される。有
効な丸み形状を生成するためには、等方性のエッチング
プロセス（例えば、ウェットエッチングかケミカルドラ
イエッチング（ＣＤＥ）のいずれか）を用いると良い。
丸みのある表面６２は線状パターンのエッジに隣接する
露光光６３を内側方向に回折させる効果がある。光６３
は、実際のマスク境界６７に対して外方に移動される見
かけのマスク境界６５を生成するようにマスク層５７に
よりブロックされる（または減衰及び位相シフトされ
る）。これは、次に、コーナーによる限定を改良し、線
状パターンのコーナーにおける光強度と像コントラスト
を増加させる。更に、第１の変形例におけるように、全
体の解像性能及び焦点深度の実質的な増加が得られる。
５はマスク層５７のエッジの下にある丸みのある表面６
２を与える凹領域６１を有する。この凹領域は、基板５
５の上面を、マスク層５７の厚さの３倍（３ｘ）を越え
ない深さまでエッチングすることにより形成される。有
効な丸み形状を生成するためには、等方性のエッチング
プロセス（例えば、ウェットエッチングかケミカルドラ
イエッチング（ＣＤＥ）のいずれか）を用いると良い。
丸みのある表面６２は線状パターンのエッジに隣接する
露光光６３を内側方向に回折させる効果がある。光６３
は、実際のマスク境界６７に対して外方に移動される見
かけのマスク境界６５を生成するようにマスク層５７に
よりブロックされる（または減衰及び位相シフトされ
る）。これは、次に、コーナーによる限定を改良し、線
状パターンのコーナーにおける光強度と像コントラスト
を増加させる。更に、第１の変形例におけるように、全
体の解像性能及び焦点深度の実質的な増加が得られる。
【００６１】以上の説明では、この発明をその好ましい
実施の形態を用いて説明した。この開示を再検討するこ
とによって、特許請求の範囲の各請求項に記載された意
図及び技術的範囲内で他の実施の形態、変更例、変形例
等が当業者にとって可能であろう。
実施の形態を用いて説明した。この開示を再検討するこ
とによって、特許請求の範囲の各請求項に記載された意
図及び技術的範囲内で他の実施の形態、変更例、変形例
等が当業者にとって可能であろう。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、解像性能を向上でき且つ焦点深度を深くできる位相
シフトマスクが得られる。また、イメージショートニン
グを低減できる位相シフトマスクが得られる。更に、前
記のようなマスク構造を生成する効率的な方法、特に従
来の半導体製造技術を用いて実行できる位相シフトマス
クの製造方法が得られる。
ば、解像性能を向上でき且つ焦点深度を深くできる位相
シフトマスクが得られる。また、イメージショートニン
グを低減できる位相シフトマスクが得られる。更に、前
記のようなマスク構造を生成する効率的な方法、特に従
来の半導体製造技術を用いて実行できる位相シフトマス
クの製造方法が得られる。
【図１】（ａ）図は、ベスト焦点位置と焦点ずれ状態に
ある、従来のハーフトーン型ＰＳＭの細長い孔状パター
ンを介して照射された露光光に対する像強度のシミュレ
ーションプロットを示す図、（ｂ）図は、（ａ）図の細
長い孔状パターンのマスクに対する露光量−焦点ずれの
シミュレーション曲線（Ｅ−Ｄツリー）をグラフとして
示す図。
ある、従来のハーフトーン型ＰＳＭの細長い孔状パター
ンを介して照射された露光光に対する像強度のシミュレ
ーションプロットを示す図、（ｂ）図は、（ａ）図の細
長い孔状パターンのマスクに対する露光量−焦点ずれの
シミュレーション曲線（Ｅ−Ｄツリー）をグラフとして
示す図。
【図２】（ａ）図は、ベスト焦点位置と焦点ずれ状態に
ある、この発明の第１の主要な実施の形態に係る位相シ
フトマスクの細長い孔状パターンを介して照射された露
光光に対する像強度のシミュレーションプロットを示す
図、（ｂ）図は、（ａ）図の細長い孔のマスクパターン
に対する露光量−焦点ずれのシミュレーション曲線（Ｅ
−Ｄツリー）をグラフとして示す図。
ある、この発明の第１の主要な実施の形態に係る位相シ
フトマスクの細長い孔状パターンを介して照射された露
光光に対する像強度のシミュレーションプロットを示す
図、（ｂ）図は、（ａ）図の細長い孔のマスクパターン
に対する露光量−焦点ずれのシミュレーション曲線（Ｅ
−Ｄツリー）をグラフとして示す図。
【図３】（ａ）図は、ベスト焦点位置と焦点ずれ状態に
ある、この発明の第２の主要な実施の形態に係る位相シ
フトマスクの細長い孔状パターンを介して照射された露
光光に対する像強度のシミュレーションプロットを示す
図、（ｂ）図は、（ａ）図の細長い孔のマスクパターン
に対する露光量−焦点ずれのシミュレーション曲線（Ｅ
−Ｄツリー）をグラフとして示す図。
ある、この発明の第２の主要な実施の形態に係る位相シ
フトマスクの細長い孔状パターンを介して照射された露
光光に対する像強度のシミュレーションプロットを示す
図、（ｂ）図は、（ａ）図の細長い孔のマスクパターン
に対する露光量−焦点ずれのシミュレーション曲線（Ｅ
−Ｄツリー）をグラフとして示す図。
【図４】この発明の第１の主要な実施の形態に係るハー
フトーン型ＰＳＭにおける孔状パターンのマスク構造
（ポジレジストの場合）を示す概略的な上面図。
フトーン型ＰＳＭにおける孔状パターンのマスク構造
（ポジレジストの場合）を示す概略的な上面図。
【図５】この発明の第１の主要な実施の形態に係るハー
フトーン型ＰＳＭにおける線状パターンのマスク構造
（ポジレジストの場合）を示す概略的な上面図。
フトーン型ＰＳＭにおける線状パターンのマスク構造
（ポジレジストの場合）を示す概略的な上面図。
【図６】（ａ）図は、第１の主要な実施の形態のマスク
構造を形成する方法を示すプロセスフローチャート、
（ｂ）図は、図４の孔状パターンマスク構造に対する、
（ａ）図に示したプロセスステップの一部を示す上面
図。
構造を形成する方法を示すプロセスフローチャート、
（ｂ）図は、図４の孔状パターンマスク構造に対する、
（ａ）図に示したプロセスステップの一部を示す上面
図。
【図７】この発明の第２の主要な実施の形態に係る第１
のマスク構造の部分断面図。
のマスク構造の部分断面図。
【図８】図７に示したマスク構造の概略的な部分拡大断
面図であり、このマスクを介して照射される露光光につ
いて説明するための図。
面図であり、このマスクを介して照射される露光光につ
いて説明するための図。
【図９】図７に示したマスク構造の概略的な上面図であ
り、このマスクを介して照射される露光光について説明
するための図。
り、このマスクを介して照射される露光光について説明
するための図。
【図１０】この発明の第２の主要な実施の形態に係る第
２のマスク構造の部分断面図。
２のマスク構造の部分断面図。
【図１１】図１０に示した第２のマスク構造の概略的な
部分断面図であり、このマスクをを介して照射される露
光光について説明するための図。
部分断面図であり、このマスクをを介して照射される露
光光について説明するための図。
【図１２】図１１に示した第２のマスク構造の概略的な
上面図であり、このマスクを介して照射される露光光に
ついて説明するための図。
上面図であり、このマスクを介して照射される露光光に
ついて説明するための図。
【符号の説明】
１…ハーフトーン型位相シフトマスク、３…細長い孔、
５…光透過性基板、７…マスク層、１９ａ，９ｂ…二次
領域、１７…ハーフトーン型位相シフトマスク、１９…
線状パターン、２１…ハーフトーンマスク、２３ａ，２
３ｂ…二次領域、２７…ハーフトーンマスク構造、３１
…レジストパターン、３４ａ，３４ｂ…二次領域、３９
…細長い孔、４１…マスク、４３…光透過性基板、４５
…マスク層、４６…丸い表面、４８…光透過性材料層、
５１…マスク境界、５２…線状パターン、５３…マス
ク、５５…マスク基板、５７…マスク層、５９…コーナ
ー、６２…丸み表面、６３…露光光、６５…見かけのマ
スク境界、６７…実際のマスク境界。
５…光透過性基板、７…マスク層、１９ａ，９ｂ…二次
領域、１７…ハーフトーン型位相シフトマスク、１９…
線状パターン、２１…ハーフトーンマスク、２３ａ，２
３ｂ…二次領域、２７…ハーフトーンマスク構造、３１
…レジストパターン、３４ａ，３４ｂ…二次領域、３９
…細長い孔、４１…マスク、４３…光透過性基板、４５
…マスク層、４６…丸い表面、４８…光透過性材料層、
５１…マスク境界、５２…線状パターン、５３…マス
ク、５５…マスク基板、５７…マスク層、５９…コーナ
ー、６２…丸み表面、６３…露光光、６５…見かけのマ
スク境界、６７…実際のマスク境界。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03F 1/00 - 1/16
Claims (16)
- 【請求項１】 光透過性基板と、 この光透過性基板上に形成され、光透過率ｔ１ の一次
領域とｔ１ より高い光透過率ｔ２ の二次領域とを有
し、回路パターンを感光性材料へ露光するための半透明
膜層とを具備し、 上記回路パターンは、細長い孔状パターンを含み、上記
光透過率ｔ２ の二次領域は、上記細長い孔状パターン
の対向する各端部に隣接して上記細長い孔状パターンの
外側にそれぞれ配置され、上記光透過率ｔ１ の一次領
域は、上記二次領域間の上記細長い孔状パターンの対向
する長辺に沿って上記細長い孔状パターンの外側に配置
されることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマス
ク。 - 【請求項２】 前記光透過率ｔ１ ，ｔ２ は、０＜ｔ
１ 、ｔ２ ≦２０％、及び０＜ｔ２ −ｔ１ ≦１０
％の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のハ
ーフトーン型位相シフトマスク。 - 【請求項３】 前記光透過率ｔ１ は約４〜８％であ
り、前記光透過率ｔ２ は約６〜１０％であることを特
徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相シフトマ
スク。 - 【請求項４】 光透過性基板と、 この光透過性基板上に形成され、光透過率ｔ １ が約４
〜８％の一次領域とｔ１ より高い光透過率ｔ２ の二
次領域とを有し、回路パターンを感光性材料へ露光する
ための半透明膜層とを具備し、 上記回路パターンは、線状パターンを含み、上記光透過
率ｔ２ の二次領域は、上記線状パターンの対向する各
端部に隣接する上記線状パターン内にそれぞれ配置さ
れ、上記光透過率ｔ１ の一次領域は、上記二次領域間
の上記線状パターンの対向する長辺に沿って上記線状パ
ターンの内側に配置されることを特徴とするハーフトー
ン型位相シフトマスク。 - 【請求項５】 前記光透過率ｔ ２ は、ｔ ２ ≦２０％
であり、０＜ｔ２ −ｔ１ ≦１０％の関係を満たすこ
とを特徴とする請求項４に記載のハーフトーン型位相シ
フトマスク。 - 【請求項６】 前記光透過率ｔ２ は約６〜１０％であ
ることを特徴とする請求項４に記載のハーフトーン型位
相シフトマスク。 - 【請求項７】 前記二次領域は、長方形、正方形、楕円
及び円の少なくともいずれか１つの形状を有し、前記二
次領域の面積の全体は前記一次領域の面積の１／３に等
しいか、それ以下であることを特徴とする請求項１ない
し６いずれか１つの項に記載のハーフトーン型位相シフ
トマスク。 - 【請求項８】 光透過性基板上に回路パターンを形成す
るための細長い孔状パターンを含む半透明材料を配置
し、予備的なマスク構造を形成する工程と、 上記半透明材料における上記細長い孔状パターンの対向
する各端部に隣接した上記細長い孔状パターンの外側の
領域の光透過率を、上記半透明材料の上記細長い孔状パ
ターンの対向する長辺に沿った上記細長い孔状パターン
の外側の一次領域に対して高くなるように選択的に部分
酸化させ、光透過率を高めた二次領域を生成する工程と
を具備することを特徴とするハーフトーン型位相シフト
マスクの製造方法。 - 【請求項９】 光透過性基板上に回路パターンを形成す
るための線状パターンを含む半透明材料を配置し、予備
的なマスク構造を形成する工程と、 上記半透明材料における上記線状パターンの対向する各
端部に隣接した上記線状パターン内の領域の光透過率
を、上記半透明材料の上記線状パターンの対向する長辺
に沿った上記線状パターンの内側の一次領域に対して高
くなるように選択的に部分酸化させ、光透過率を高めた
二次領域を生成する工程とを具備することを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。 - 【請求項１０】 前記選択的な部分酸化により光透過率
を高めた二次領域を生成する工程は、 レジスト材料層を前記予備的なマスク構造上に塗布形成
する工程と、 前記一次領域上に上記レジスト材料層を残存させ、前記
二次領域上を露出させるように上記レジスト材料層をパ
ターニングする工程と、 前記二次領域に酸化処理を施す工程と、 上記酸化処理の後、前記一次領域を被覆しているレジス
ト層を除去する工程とを備えることを特徴とする請求項
８または９に記載のハーフトーン型位相シフトマスクの
製造方法。 - 【請求項１１】 前記酸化処理は、Ｏ２ 灰化処理であ
ることを特徴とする請求項１０に記載のハーフトーン型
位相シフトマスクの製造方法。 - 【請求項１２】 前記酸化処理は、硫酸処理であること
を特徴とする請求項１０に記載のハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造方法。 - 【請求項１３】 前記レジスト材料層のパターニング工
程は、電子ビーム及びレーザビームリソグラフィーの一
方により行われることを特徴とする請求項１０ないし１
２いずれか１つの項に記載のハーフトーン型位相シフト
マスクの製造方法。 - 【請求項１４】 前記選択的な部分酸化により光透過率
を高めた二次領域を生成する工程は、前記一次領域の光
透過率ｔ１ が０＜ｔ１ ≦２０％の範囲内で、且つ前
記二次領域の光透過率ｔ２ が０＜ｔ２ ≦２０％の範
囲内となるように実施されることを特徴とする請求項８
ないし１３いずれか１つの項に記載のハーフトーン型位
相シフトマスクの製造方法。 - 【請求項１５】 前記選択的な部分酸化により光透過率
を高めた二次領域を生成する工程は、前記一次領域の光
透過率ｔ１ が約４〜８％となり、前記二次領域の光透
過率ｔ２ が約６〜１０％となるように実施されること
を特徴とする請求項８ないし１３いずれか１つの項に記
載のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。 - 【請求項１６】 前記二次領域は長方形、正方形、楕円
及び円の少なくとも１つの形状を有し、前記二次領域の
面積の全体は前記一次領域の面積の１／３に等しいか、
それ以下であることを特徴とする請求項８ないし１５い
ずれか１つの項に記載のハーフトーン型位相シフトマス
クの製造方法。
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|---|---|---|---|
| US652641 | 1996-05-31 | ||
| US08/652,641 US5869212A (en) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | Integrated circuit photofabrication masks and methods for making same |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083065A JPH1083065A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3499714B2 true JP3499714B2 (ja) | 2004-02-23 |
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| US6274281B1 (en) | 1999-12-28 | 2001-08-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Using different transmittance with attenuate phase shift mask (APSM) to compensate ADI critical dimension proximity |
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| US6524755B2 (en) | 2000-09-07 | 2003-02-25 | Gray Scale Technologies, Inc. | Phase-shift masks and methods of fabrication |
| US6451490B1 (en) | 2000-11-08 | 2002-09-17 | International Business Machines Corporation | Method to overcome image shortening by use of sub-resolution reticle features |
| US6534225B2 (en) | 2001-06-27 | 2003-03-18 | International Business Machines Corporation | Tapered ion implantation with femtosecond laser ablation to remove printable alternating phase shift features |
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| US7227228B2 (en) * | 2004-05-21 | 2007-06-05 | Kabushika Kaisha Toshiba | Silicon on insulator device and method of manufacturing the same |
| EP1804119A1 (en) | 2005-12-27 | 2007-07-04 | Interuniversitair Microelektronica Centrum | Method for manufacturing attenuated phase- shift masks and devices obtained therefrom |
| US8524443B2 (en) * | 2010-07-07 | 2013-09-03 | Eulitha A.G. | Method and apparatus for printing a periodic pattern with a large depth of focus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3245882B2 (ja) * | 1990-10-24 | 2002-01-15 | 株式会社日立製作所 | パターン形成方法、および投影露光装置 |
| JP2725899B2 (ja) * | 1991-03-27 | 1998-03-11 | シャープ株式会社 | ホトマスク |
| JP3163666B2 (ja) * | 1991-07-29 | 2001-05-08 | ソニー株式会社 | 位相シフトマスクを用いたパターン形成方法 |
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- 1996-05-31 US US08/652,641 patent/US5869212A/en not_active Expired - Fee Related
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-
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- 2003-05-23 JP JP2003146488A patent/JP4068503B2/ja not_active Expired - Fee Related
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