JPH03125150A - Mask and mask preparation - Google Patents

Mask and mask preparation

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JPH03125150A
JPH03125150A JP1262157A JP26215789A JPH03125150A JP H03125150 A JPH03125150 A JP H03125150A JP 1262157 A JP1262157 A JP 1262157A JP 26215789 A JP26215789 A JP 26215789A JP H03125150 A JPH03125150 A JP H03125150A
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JP
Japan
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film
mask
light
pattern
resist
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JP1262157A
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Japanese (ja)
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Akira Imai
彰 今井
Hiroshi Fukuda
宏 福田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof

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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the contrast of a projected optical image for transfer mask patterns of various shapes and to form a resist pattern excellent in cross- selectional shape by using a phase shift mask arranged directly next to at least one of transmissive areas so that lights which have passed through a mask differ by about 180 deg. from each other in phase. CONSTITUTION:A pair of light transmitting areas is provided; the pair is arranged so that both the areas are in contact with each other; at least one of them is provided with a means 12 for making lights which have passed through their respective light transmitting areas almost 180 deg. different from each other in phase. In this case, the phase of the light which has passed through the light transmitting area and that of the light which has passed through a phase shifter are offset by shifting the phases almost 180 deg. from each other, at their boundary part; consequently light intensity is extremely decreased. That is, the light-shielding effect which is far more intense can be obtained in such a mask. Thus, a satisfactory optical image of high contrast can obtained for an arbitrary linear pattern.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、半導体素子、超伝導体素子、磁性体素子、光
IC1等の各種固体素子の微細パタン形成に用いられる
投影露光法用マスク及びその作製方法に関する。
The present invention relates to a projection exposure mask used for forming fine patterns in various solid-state devices such as semiconductor devices, superconductor devices, magnetic devices, and optical ICs, and a method for manufacturing the same.

【従来の技術】[Conventional technology]

従来、VLS I等の固体素子の微細パタンの形成は、
主に縮小投影露光法により行なわれてきた。 上記方法は投影光学系を用いて、レジストを塗布した基
板上に、マスクパタンを結像させることにより上記マス
クパタンの転写を行なうものである。 縮小投影露光法における限界解像度は、露光波長λに比
例し、投影光学系の開口数NAに反比例する。従って露
光光の短波長化と投影レンズの高NA化により、解像度
の向上が推進されてきた。しかし、上記方法による高解
像度化は、投影光学系の設計、製造技術及び光源の制約
等の面から、限界に近づいている。 一方、これら限界を超える方法の一つとして。 マスク上の隣合った透光部を通過した光の間に位相差を
導入することにより解像力の向上、焦点深度の増大をは
かる方法(以下、位相シフト法と呼ぶ)がある、これに
ついては、例えば特開昭58−173744に述べられ
ている。 この方法は、例えば細長い透過領域と不透明領域の繰返
しパタンの場合、マスク上の互いに隣合った透過領域を
通過した光の位相差がほぼ180度になるように、上記
透過領域のひとつおきに位相差を導入するための透明材
料(以下1位相シフタと呼ぶ)を設けるものである。上
記パタンの場合、位相シックを設けない場合と比較して
、解像度は40%程度向上することが報告されている。 以上の事実は、例えば、アイ・イー・イー・イートラン
ザクション オン エレクトロン デバイスイズ、イー
 デイ−29、ナンバー12(1982年)第1828
頁から第1836頁(■EEE、Trans、Elec
tron  Devices、ED29.No、12 
(1982)pp1828−1836)において論じら
れている。
Conventionally, the formation of fine patterns for solid-state devices such as VLSI
This has mainly been done using the reduction projection exposure method. The above method uses a projection optical system to form an image of the mask pattern onto a substrate coated with a resist, thereby transferring the mask pattern. The critical resolution in the reduction projection exposure method is proportional to the exposure wavelength λ and inversely proportional to the numerical aperture NA of the projection optical system. Therefore, improvements in resolution have been promoted by shortening the wavelength of exposure light and increasing the NA of projection lenses. However, increasing the resolution using the above method is approaching its limits due to limitations in the design of the projection optical system, manufacturing technology, and light source. On the other hand, as one way to overcome these limitations. There is a method (hereinafter referred to as the phase shift method) that aims to improve resolution and increase the depth of focus by introducing a phase difference between the lights that have passed through adjacent transparent parts on the mask. For example, it is described in Japanese Patent Laid-Open No. 58-173744. For example, in the case of a repeating pattern of elongated transmissive areas and opaque areas, this method is applied at every other transmissive area so that the phase difference of light passing through adjacent transmissive areas on the mask is approximately 180 degrees. A transparent material (hereinafter referred to as a 1-phase shifter) is provided for introducing a phase difference. It has been reported that in the case of the above pattern, the resolution is improved by about 40% compared to the case where no phase thick is provided. The above facts can be found in, for example, IE Transactions on Electron Devices, E.D.-29, No. 12 (1982) No. 1828.
From page to page 1836 (■EEE, Trans, Elec
tron Devices, ED29. No.12
(1982) pp 1828-1836).

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術は、透過領域と不透明領域が繰り返し配置
されているような、ある特定のバタン形状にしか適用す
ることができないという問題があった。また、上記従来
技術では、互いに180度の位相差が導入された複数の
透過領域は相互に分離されていなければならない。この
ような互いに分離したパタンを形成する場合、ネガ型レ
ジストを用いなければならず、現在のLSI製造工程で
主に用いられているポジ型レジストを適用することが困
難であるという問題があった。 本発明の目的は、上記問題点を解決して、様々な形状の
転写パタンの投影光学像のコントラストを向上し、良好
な形状のバタン形成を可能とするマスクを提供すること
にある。本発明の他の目的は、上記マスクの製造方法を
提供することにある。 (課題を解決するための手段] 上記目的は、(1)投影光学系を用いて投影露光される
ためのマスクパタンを有するマスクにおいて、少なくと
も一対の光透過領域を有し、該−対の光透過領域は互い
に接するように配置され、それぞれの光透過領域を通過
した光の位相を互いにほぼ180度異ならしめるための
手段を、該−対の光透過領域の少なくとも1方に有する
ことを特徴とするマスク、(2)上記マスクは不透明領
域を有し、上記一対の光透過領域のいずれか一方を該不
透明領域に実質的に接してその周辺部に配置したことを
特徴とする上記1記載のマスク、(3)上記一対の光透
過領域の一方の幅がλ/NA(但し、λは上記投影露光
する光の波長、NAは上記投影光学系の開口数である)
以下であり、かつ、該一方の光透過領域は他方の光透過
領域の中に配置されていることを特徴とする上記1記載
のマスク、(4)上記一対の光透過領域を通過した光の
位相を互いにぼは180度異ならしめるための手段は、
露光光に対して透明な材料であり、かつ、該透明な材料
の屈折率n及び厚さdが、(n−1)d=Φλ (但し、Φは、5/12≦Φ≦7/12の範囲の値、λ
は、上記投影露光する光の波長である)の関係を満たす
ことを特徴とする上記1記載のマスク、(5)上記透明
な材料が、有機高分子化合物、酸化シリコン、窒化シリ
コン、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、インジ
ウム酸化物、すず酸化物の少なくとも1つからなる材料
である上記4記載のマスク、(6)基板上に、所定の膜
厚の透明膜、不透明膜、レジスト膜を積層する工程。 該レジスト膜を所定のレジストパタンとする工程、該レ
ジストパタンをマスクとして上記不透明膜をエツチング
して遮光バタンを形成する工程、上記レジストパタンを
除去し、被膜を全面に被着し、該被膜を異方性エツチン
グして該遮光パタンの側壁部のみに所定の幅の該被膜を
残存させ、側壁バタンを形成する工程、該側壁バタン及
び上記不透明膜をマスクとして上記透明膜をエツチング
する工程、該側壁部の被膜を除去する工程を含むことを
特徴とする上記2記載のマスク作製方法、(7)基板上
に、所定の膜厚の不透明膜、レジスト膜を積層する工程
、該レジスト膜を所定のレジストパタンとする工程、該
レジストパタンをマスクとして上記不透明膜をエツチン
グして遮光パタンを形成する工程、上記レジストパタン
を除去し、被膜を全面に被着し、該被膜を異方性エツチ
ングして該遮光バタンの側壁部のみに所定の輻の該被膜
を残存させ、側壁バタンを形成する工程を含むことを特
徴とする上記2記載のマスク作製方法、(8)基板上に
、所定の膜厚の透明膜、不透明膜、レジスト膜を積層す
る工程、該レジスト膜を所定のレジストパタンとする工
程、該レジストパタンをマスクとして上記不透明膜をエ
ツチングする工程、該不透明膜の除去された部分に露出
した上記透明膜をエツチングする工程、上記不透明膜の
輪郭に沿って所定の幅に上記透明膜が露出するように上
記不透明膜の輪郭部を除去する工程を含むことを特徴と
する上記2記載のマスク作製方法、(9)基板上に、不
透明膜、レジスト膜を積層する工程。 該レジスト膜を所定のレジストパタンとする工程、該レ
ジストパタンをマスクとして上記不透明膜をエツチング
する工程、該不透明膜の除去された部分に露出した上記
基板を所定の深さだけエッチングする工程、上記不透明
膜の輪郭に沿って所定の幅に上記基板のエツチングされ
ない部分が露出するように上記不透明膜の輪郭部を除去
する工程を含むことを特徴とする上記2記載のマスク作
製方法によって達成される。 本発明において、一対の光透過領域を通過した光の位相
を互いにぼは180度異むらしめるための手段として、
例えば所定の厚さの上記5項に記載したような材質の露
光光に対して透明な物質が用いられる。また、周領域に
共通の材質が存在しても、それぞれの領域においてその
厚みが所定の厚みだけ異なるならば上記手段が存在する
ものと認められる。
The above-mentioned conventional technology has a problem in that it can only be applied to a certain specific shape of a button, in which a transparent area and an opaque area are repeatedly arranged. Further, in the above-mentioned conventional technology, the plurality of transmission regions having a phase difference of 180 degrees must be separated from each other. When forming such mutually separated patterns, it is necessary to use a negative resist, and there is a problem in that it is difficult to apply a positive resist, which is mainly used in the current LSI manufacturing process. . An object of the present invention is to provide a mask that solves the above-mentioned problems, improves the contrast of projected optical images of transfer patterns of various shapes, and makes it possible to form battens with good shapes. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the above mask. (Means for Solving the Problems) The above object is to provide (1) a mask having a mask pattern for projection exposure using a projection optical system, having at least one pair of light transmitting regions, The light transmitting regions are arranged so as to be in contact with each other, and at least one of the pair of light transmitting regions has means for making the phases of the light passing through the respective light transmitting regions different from each other by approximately 180 degrees. (2) The mask has an opaque region, and one of the pair of light-transmissive regions is disposed substantially in contact with and around the opaque region, as described in 1 above. mask, (3) the width of one of the pair of light transmission areas is λ/NA (where λ is the wavelength of the light for the projection exposure, and NA is the numerical aperture of the projection optical system);
The mask according to item 1 above, wherein the mask is as follows, and the one light-transmitting region is arranged within the other light-transmitting region, (4) the mask of the above-mentioned pair of light-transmitting regions is The means to make the phases differ from each other by approximately 180 degrees is as follows:
The material is transparent to exposure light, and the refractive index n and thickness d of the transparent material are (n-1)d=Φλ (where Φ is 5/12≦Φ≦7/12 A range of values, λ
is the wavelength of the light used for projection exposure; (5) the transparent material is an organic polymer compound, silicon oxide, silicon nitride, magnesium fluoride; , the mask according to 4 above, which is made of at least one of calcium fluoride, indium oxide, and tin oxide; (6) a transparent film, an opaque film, and a resist film having a predetermined thickness are laminated on the substrate; Process. A step of forming the resist film into a predetermined resist pattern, a step of etching the opaque film using the resist pattern as a mask to form a light-shielding button, removing the resist pattern, depositing a film on the entire surface, and removing the film. A step of anisotropic etching to leave the film of a predetermined width only on the side wall portion of the light-shielding pattern to form a side wall batten; a step of etching the transparent film using the side wall batt and the opaque film as a mask; 2. The mask manufacturing method as described in 2 above, which includes the step of removing the film on the side wall portion, (7) laminating an opaque film and a resist film of a predetermined thickness on the substrate, and depositing the resist film in a predetermined thickness. forming a resist pattern, etching the opaque film using the resist pattern as a mask to form a light-shielding pattern, removing the resist pattern, depositing a film over the entire surface, and anisotropically etching the film. 2. The method for manufacturing a mask according to the above 2, characterized in that the method includes the step of forming a side wall batten by leaving the coating with a predetermined radius only on the side wall portion of the light shielding batten; (8) forming a predetermined film on the substrate; A step of laminating a thick transparent film, an opaque film, and a resist film, a step of forming the resist film into a predetermined resist pattern, a step of etching the opaque film using the resist pattern as a mask, and a step of etching the opaque film on the removed portion of the opaque film. Item 2 above, characterized in that the method includes the steps of etching the exposed transparent film, and removing the outline of the opaque film so that the transparent film is exposed over a predetermined width along the outline of the opaque film. (9) a step of laminating an opaque film and a resist film on a substrate; a step of forming the resist film into a predetermined resist pattern; a step of etching the opaque film using the resist pattern as a mask; a step of etching the substrate exposed in the portion from which the opaque film has been removed to a predetermined depth; Achieved by the method for manufacturing a mask according to the above item 2, which includes the step of removing the contour of the opaque film so that the unetched portion of the substrate is exposed to a predetermined width along the contour of the opaque film. . In the present invention, as a means for making the phases of light passing through a pair of light transmission regions different from each other by approximately 180 degrees,
For example, a material transparent to exposure light having a predetermined thickness as described in item 5 above is used. Further, even if a common material is present in the circumferential regions, if the thickness of each region differs by a predetermined thickness, it is recognized that the above means exists.

【作用l 第1図(a)は透過した光の位相が互いに180度異む
ら2つの透過類−域(以下、第1の透過領域及び第2の
透過領域と呼ぶ)を有するマスクの部分断面を、第1図
(b)、(c)はその2つの通過領域が直接液する接続
部における、マスク透過後の光の位相と、基板上におけ
る光強度を示したものである。上記2つの透過領域を通
過した光の位相が両者の境界部で互いに打ち消しあうこ
とにより、光強度が格段に弱められることが分かる。こ
の原理を以下のような様々なマスクパタンに適用するこ
とができる。 第2図(a)、(b)、(c)は、ラインアンドスペー
スパタンの不透明領域の両側に微小幅の位相シフタを設
けた場合のマスクの断面、マスク通過直後における光の
位相及び基板上における光強度を示したものである。ま
た、第3図は、位相シフタを設けない従来型マスクの断
面、上記と対応する光の位相、光強度を示したものであ
る。第2図と第3図の比較から、マスクの透過領域と不
透明領域の境界に微小幅の位相シフタを設けることによ
り、ラインアンドスペースパタンにおいてよりコントラ
ストの高い良好な光学像が得られることが分かる。この
方法は、任意形状のパタンに適用できるため、レジスト
プロセス、パタンレイアウト等に対する制約がない、ま
た、この効果は、基板が合焦点位置から光軸方向にずれ
た位置においても認められる。 第4図は1幅をλ/NA以下とした帯状の位相シフタを
透過領域中に配置した場合のマスクの断面、マスク通過
直後における光の位相及び基板上における光強度を示し
たものである。また、第5図は、第4図と同じ幅で位相
シフタではなく帯状の不透明領域を透過領域中に配置し
た場合について同様に示したものである。第4図に示し
たように、マスクは透過領域のみから構成されているに
もかかわらず、位相差を導入した第2の透過領域が不透
明領域である場合と同様の遮光効果が得られている。し
かも、第5図に示した従来型マスクでは遮光部の光強度
が完全に0とならないのに対して1本発明によるマスク
ではより強い遮光効果を得ることができる。従って1本
発明によるマスクを用いることにより、任意の線状パタ
ンに対して、コントラストの高い良好な光学像が得られ
る。 第6図は、透過領域中に、解像限界より大きな寸法の帯
状の位相シフタを周期的に配置した場合のマスクの断面
、マスク通過直後における光の位相及び基板上における
光強度を示したものである。 第6図に示したように、上記第1の透過領域と第2の透
過領域の境界付近に不透明領域が存在しないにもかかわ
らず、ここで光強度が零となることが分かる。即ち、上
記境界を遮光パタンとして用いることができる。また、
この場4合、基板上の光強度の周期はマスクパタンの周
期の2倍となっていることが分かる。従って、極めて微
細なラインアンドスペースパタンを形成することができ
る。 以上の効果は全て第1図同様透過領域を通過した光の位
相と位相シフタを通過した光の位相が。 両者の境界部で互いにほぼ180度ずれることにより打
ち消し合い光強度が格段に弱められることに起因する。 【実施例】 以下、本発明を実施例を用いて詳述する。 実施例 I NA=0.42の投影光学系を有する縮小率10:1の
i線(波長365nm)縮小投影露光装置を用いて、第
2図に示したようなラインアントスペースパタンの転写
を行なった。ここで、上記パタンの周期は1.2μmと
し、遮光領域の両端の位相シフタの幅、遮光領域の幅を
、それぞれ0.05μm、0.5μmとした。従って、
マスク上での上記幅は、それぞれ0.5μm、5.0μ
mとなる。上記遮光領域及び位相シフタを配置した領域
の幅は必ずしも上記の値に限らない。ただし、位相シフ
タの幅は、従来マスクの解像限界以下であることが好ま
しい。 次に第7図を用いて本実施例によるマスク作製プロセス
を示す。まず、合成石英基板1上に順に、窒化シリコン
膜2を1100nの厚みに、酸化シリコン膜3を420
nmの厚みに、クロム膜4を80nmの厚みに、いずれ
も蒸着により積層した(第7図a)。ここで窒化シリコ
ン膜2.酸化シリコン膜3.クロム膜4は、各々1位相
シフタのエツチングにおけるストッパ膜1位相シフタ膜
、不透明膜として用いるものである。ここで、位相シフ
タ膜の材料として酸化シリコンを用いたが、レジスト等
の露光光に対して透明な有機高分子膜、窒化シリコン、
フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、SOG等を用い
てもかまわない。また、不透明膜としてクロム膜を用い
たがモリブデンシリサイド膜等を用いてもかまわない。 また、エツチングストッパ膜も窒化シリコン膜に限らず
、また、これを省略することも可能である。さらに、こ
れらの膜に加えて、透明導電膜等を積層してもよい。 一般に、位相シフタの膜厚の最適値は次式で決定される
。 d=λ/2(n−1) 本実施例において、λは露光波長365nm、nは上記
波長側゛こおける酸化シリコン膜の屈折率1.43であ
る。上式に従って1位相シフタである酸化シリコン膜の
膜厚は約424±10nmとすることが好ましい。上記
基板上にネガ型レジストRD200ON (日立化成、
製品名)を塗布し、電子線描画装置を用いて、所定の遮
光パタン領域を描画した。本実施例ではRD200ON
 (日立化成、製品名)を用いたが、別のレジストを用
いてもよい。描画及び所定のレジスト現像処理を行ない
レジストパタンを形成した後、これをマスクとして所定
のエツチング液を用いてクロム膜4の湿式エツチングを
行なった。しかる後に、さらに、上記レジストを除去し
て、所定のクロムパタン5を得た(第7図b)。次に、
上記マスクの全面に均一な窒化シリコン膜6をプラズマ
CVD法により被膜しく第7図c)、さらに上記被膜を
膜厚方向に異方性ドライエツチングして上記クロムパタ
ンの側壁部のみにほぼ0.5μmの幅の上記被膜を自己
選択的に残存させ、側壁パタン7を形成した(第7図d
)。ここで、窒化シリコン膜6の代わりに、レジスト、
SOG等の塗布膜を用いてもよく、また、CVDや蒸着
等の方法を用いて形成してもよい。次に、上記窒化シリ
コンからなる側壁パタン7及び上記クロムパタン5をマ
スクとして、上記酸化シリコン膜の異方性ドライエツチ
ングを行なった(第7図e)。しかる後に前記側壁パタ
ン7をドライエツチングにより除去してクロムパタン5
の輪郭部に酸化シリコン膜3の表面を露出させ、所望の
位相シフトマスクを得た(第7図f)。 ここで、上記クロムパタン5を形成した後、クロムパタ
ン又はクロムパタンを形成する際に用いたレジストパタ
ンをマスクとして酸化シリコン膜3を異方性ドライエツ
チングにより除去し、しかる後にクロム膜を若干量等方
的にエツチングすることにより酸化シリコン膜3をクロ
ムパタン5の輪郭部に露出させてもよい。なお、この方
法を行なう場合、上記クロムパタンを形成する際にマス
クとして用いたレジスト膜は、クロム膜を等方的エツチ
ングするまで除去しない方が好ましい。 なお、位相シフトマスクの作製方法は、上に述べたもの
に限らず、他の公知の方法によってもがまわない。例え
ば、クロムパタンの側壁部に残存させた被膜自体を位相
シフタとしてもよい。また、透明膜を用いずに、合成石
英基板を所定の深さだけエツチングすることにより位相
シフタを形成してもよい。 このようにして作製した位相シフトマスクを前記縮小投
影露光装置を用いて、シリコン基板上に塗布したレジス
ト膜に転写した。比較のために、従来型のマスクを用い
て、同一寸法のラインアンドスペースパタンの転写も行
なった。本実施例ではレジストとしてTSMR8900
(東京応化、製品名)を用いたが、他のレジストを用い
てもかまわない、また、本実施例ではコヒーレンスファ
クタの値を0.5としたが、これ以外の値を用いてもよ
い、露光後、所定の現像処理を行ない、上記基板上にレ
ジストパタンを形成した。形成した上記レジストパタン
を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した結果、従
来型マスクを用いた場合と比較して1本発明によるマス
クを用いた場合の方が、より垂直な断面形状でパタンを
形成することができた。また、露光量裕度が約30%向
上した。さらに、合焦点位置を中心として±1.5μm
程度の焦点深度が得られた。 実施例 2 実施例1と同じ方法により、ただし窒化シリコン膜、酸
化シリコン膜を形成することなく1合成石英基板上に所
定厚みのクロム膜、レジスト膜を形成した。さらに側壁
パタン形成まで実施例1と同様に行ない、この窒化シリ
コンの側壁パタンを位相シフタ膜とした。 作製した位相シフトマスクを縮小投影露光装置を用いて
、シリコン基板上に塗布したレジスト膜に転写したとこ
ろ、実施例1とほぼ同様な結果が得られた。 実施例 3 NA=0.54の投影光学系を有する縮小率5:1のg
線縮小投影露光装置(波長436nm)を用いて1.0
μm周期のLSI配線パタン及びGaAs  MOSF
ETのゲートパタンの転写を行なった0本実施例で用い
たマスクの遮光パタン及び位相シフタの配置を第8図(
a)、(b)に示す、但し1図中の寸法は5分の1に縮
小されたウェハ上の値を示している0本実施例によるマ
スクでは、ゲート及び配線部分は、主として、遮光バタ
ン(不透明領域)を設けずに位相シフタのみで構成する
。すなわち、第4図に示した原理に基づくものである。 ここで1位相シフタ12の幅は0.2μm(ウェハ上)
とした、上記幅は0.2μmに限るものではないが、従
来マスクの解像限界以下であることが好ましい、配線端
のパッド部分15には遮光パタン14を設けた。上記遮
光パタン14の輪郭部には幅の狭い位相シフタ12を配
置した。また、上記位相シフタである酸化シリコンの厚
さは、実施例1で述べた式においてλ=438nm、n
=1.42より、約519±10nmとすることが好ま
しい。 次に、マスク作製プロセスを示す、まず、実施例1と同
じく合成石英基板上に順に、窒化シリコン膜、酸化シリ
コン膜、クロム膜を積層した。ただし、酸化シリコンの
厚さは520nmとした。 ここで窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、クロム膜は、
各々、位相シフタのエツチングにおけるストッパ膜1位
相シフタ膜、不透明膜として用いるものである。上記基
板上にネガ型レジストRD200ON (日立化成、製
品名)を塗布し、電子線描画装置を用いて、所定の遮光
領域を描画した。 しかるのち、所定のレジスト現像処理を行ないレジスト
パタンを形成した後、これをマスクとしてクロム膜の湿
式エツチングを行ない、前記パッド部分のクロムパタン
を形成した0次に、上記レジストを再度塗布し、電子線
描画装置を用いて第8図に示したゲート及び配線部分の
位相シフタ12のパタンを描画した後、所定のレジスト
現像処理を行ないレジストパタンを形成した。さらに、
上記パタンをマスクとして上記酸化シリコン膜の湿式エ
ツチングを行ない、上記ゲート又は配線部分の位相シフ
タ12を形成した0次に、前記パッド部分のクロムパタ
ンを湿式エツチングにより若干量等方的にエツチングし
て上記クロムパタンの輪郭部に上記酸化シリコン膜を露
出させ、所望の位相シフトマスクを得た。 なお1位相シフトマスクの作製方法は、上に述べたもの
に限らず、他の公知の方法によってもかまわない。 このようにして作製した位相シフトマスクを前記縮小投
影露光装置を用いて、シリコン基板上に塗布したレジス
ト膜に転写した0本実施例ではしシストとしてTSMR
8900(東京応化、製品名)を用いたが、別のレジス
トを用いてもかまわない。露光後、所定の現像処理を行
ない、上記基板上にレジストパタンを形成した。形成し
た上記レジストパタンを走査型電子顕微鏡(SEM)に
よりamした結果、良好な形状及び断面形状で上記配線
パタンを形成できた。また1合焦点位置を中心として±
1.0μm程度の焦点深度を得た。 比較のため、本実施例の位相シフタ部を全て遮光パタン
(不透明領域)で置き換えた従来型マスクを用いて同様
の露光を行なったが、レジストパタンは全く解像しなか
った。 実施例 4 NA=0.35の投影光学系を有するKrFエキシマレ
ーザステッパ(波長248nm)を用いて、第6図に示
した原理に基づき、0.2μmのラインアンドスペース
パタン(周期0.4μm)の転写を行なった。即ち、本
実施例によるマスクでは、通常の遮光部及び位相シフタ
の境界部を遮光部として用いる。従って、ウェハ上に形
成されるラインアンドスペースバタンの周期はウェハ上
に配置された位相シフタパタンの周期の半分となる。そ
こで、ウェハ上@0.4μmの位相シフタを0.8μm
周期で配置した。 次に第9図を用いてマスク作製プロセスを説明する。ま
ず、合成石英基板1上に順に、窒化シリコン膜2を20
nmの厚さに、酸化シリコン膜3を260nmの厚さに
蒸着により積層した。ここで窒化シリコン膜2.酸化シ
リコン膜3は、各々、位相シフタのエツチングにおける
ストッパ膜、位相シフタ膜として用いるものである。上
記位相シフタとして用いる酸化シリコン膜3の厚さは、
実施例1で述べた式におけるλ=248nm、n=1.
48より、約260±10nmとすることが好ましい。 上記基板上にネガ型レジストRD200ON (日立化
成、製品名)を塗布し、電子線描画装置を用いて1位相
シフタを配置する領域を描画した0本実施例ではRD2
00ON (日立化成、製品名)を用いたが、別のネガ
型あるいはポジ型レジストを用いてもよい、描画の後、
所定のレジスト現像処理を行ないレジストパタン8を形
成した。しかる後、上記レジストパタン8をマスクとし
て上記酸化シリコン膜の湿式エツチングを行ない、さら
にレジストパタン8を除去し1位相シフタ9を形成した
。これにより、所望の位相シフトマスクを得た。 なお1位相シフトマスクの作製方法は、上に述べたもの
に限らず、他の公知の方法によってもかまわない。例え
ば、酸化シリコン膜を用いずに上記レジストパタン自体
を位相シフタとして用いてもよい、また、合成石英基板
を所定の深さだけエツチングすることにより位相シフタ
を形成してもよい。 このようにして作製した位相シフトマスクを前記ステッ
パを用いて、シリコン基板上に塗布した化学増幅系ネガ
型レジスト5AL−601(シブレイ社、製品名)に、
上記パタンを転写した。比較のために、従来型のマスク
を用いて、同一周期のラインアンドスペースバタンの転
写も行なった。 本実施例ではコヒーレンスファクタの値を0.3とした
が、これ以外の値を用いても構わない。また1本実施例
では化学増幅系ネガ型レジスト5AL−601(シブレ
イ社、製品名)を用いたが、他のレジストを用いてもか
まわない。上記パタンを所定の露光条件で露光した後、
所定の露光後べ一りを行なった。しかる後、所定の現像
処理を行ないレジストパタンを形成した。 形成したレジスト形状を走査型電子顕微鏡(SEM)に
より観察した結果、従来型のマスクを用いた場合、上記
パタンは全く解像しなかった。これに対して、本発明に
よるマスクを用いた場合は。 良好な形状で上記パタンを形成できた。また1合焦点位
置を中心として±1μm程度の焦点深度を得た。 実施例 5 NA=0.35の投影光学系を有するKrFエキシマレ
ーザステッパ(波長248nm)を用いて、第11図に
示すような孤立配線パタンの転写を行なった。 第10図を用いてこのマスク作製プロセスを説明する。 まず、合成石英基板1上に順に、クロム膜4を厚さ80
nm積層したものを用意した(第10図(a))、ここ
で、クロム膜4は不透明膜として用いるものである。上
記基板上にネガ型レジストRD200ON (日立化成
、製品名)を塗布し、電子線描画装置を用いて、所定の
遮光バタン領域を描画した0本実施例ではRD200O
N(日立化成、製品名)を用いたが、別のレジストを用
いてもよい。描画の後、所定のレジスト現像処理を行な
いレジストパタン8を形成した。しかる後、上記レジス
トパタン8をマスクとして、混酸を用いて上記クロム膜
の湿式エツチングを行なった(第10図(b))。次に
、環化水素酸を環化アンモニウムで60倍に希釈したエ
ツチング液を用いて1合成石英基板の湿式エツチングを
行ない、レジストパタン8とクロムパタン5と合成石英
基板1の3層からなるバタン22を形成した(第10図
(Q))、本実施例では、合成石英基板を位相シフタと
して用いるため1合成石英基板のエツチング深さは、実
施例1で述べた式においてλ=248nm、n:1.4
8より、260nmとした。ここで、合成石英基板の上
記エツチング液に対するエツチング速度が20nm/秒
であることから、エツチング時間を約1300秒とした
0次に、再度、混酸を用いてクロム膜の湿式エツチング
を行なった(第10図(d))。ここで、クロムパタン
5の輪郭部に、幅0.5μmに上記バタン化された合成
石英基板を露出させるために、クロム膜のエッチング速
度25nm/秒より約20秒間エツチングを行なった。 しかる後、上記レジストパタン8を除去し、所望の位相
シフトマスクを得た(第10図(e))。 なお、位相シフトマスクの作製方法は、上に述べたもの
に限らず、他の公知の方法によってもかまわない。 このようにして作製した位相シフトマスクを前記ステッ
パを用いて、シリコン基板上に塗布した化学増幅系ネガ
型レジスト5AL−601(シブレイ社、製品名)に、
上記バタンを転写した。比較のために、従来型のマスク
を用いて、同一パタンの転写も行なった0本実施例では
コヒーレンスファクタの値を0.3としたが、これ以外
の値を用いても構わない、また、本実施例では化学増幅
系ネガ型レジスト5AL−601(シブレイ社。 製品名)を用いたが、他のレジストを用いてもかまわな
い、上記バタンを所定の露光条件で露光した後、所定の
露光後ベーク及び現像処理を行ないレジストパタンを形
成した。 形成したレジスト形状を走査型電子顕微鏡(SEM)に
より観察した結果、従来型マスクを用いた場合と比較し
て、本発明によるマスクを用いた場合の方が、より垂直
な断面形状でバタンを形成することができた。また1合
焦点位置を中心と・して±1μm程度の焦点深度を得た
。 (発明の効果] 以上本発明によれば、マスク透過後の光の位相が互いに
ほぼ180度異むら様な少なくとも1対の透過領域を、
直接隣接して配置した位相シフトマスクを用いることに
より、様々な形状の転写マスクパタンに対して、投影光
学像のコントラストを向上し、優れた断面形状を有する
レジストパタンを形成することができた。
[Operations] Figure 1(a) shows a partial cross-section of a mask that has two transmission regions (hereinafter referred to as the first transmission region and the second transmission region) in which the phases of transmitted light differ by 180 degrees from each other. FIGS. 1(b) and 1(c) show the phase of the light after passing through the mask and the light intensity on the substrate at the connecting portion where the two passing regions directly communicate with each other. It can be seen that the phases of the light that has passed through the two transmission regions cancel each other out at the boundary between the two, thereby significantly weakening the light intensity. This principle can be applied to various mask patterns such as: Figures 2 (a), (b), and (c) show the cross section of the mask when phase shifters with minute widths are provided on both sides of the opaque area of the line-and-space pattern, the phase of the light immediately after passing through the mask, and the surface of the substrate. This shows the light intensity at . Further, FIG. 3 shows a cross section of a conventional mask without a phase shifter, and the phase and light intensity of light corresponding to the above. A comparison between Figures 2 and 3 shows that by providing a phase shifter with a minute width at the boundary between the transparent and opaque areas of the mask, a good optical image with higher contrast can be obtained in the line-and-space pattern. . Since this method can be applied to patterns of arbitrary shapes, there are no restrictions on the resist process, pattern layout, etc., and this effect can be observed even at a position where the substrate is shifted from the focal point position in the optical axis direction. FIG. 4 shows the cross section of a mask, the phase of light immediately after passing through the mask, and the light intensity on the substrate when a band-shaped phase shifter with a width of λ/NA or less is arranged in the transmission region. Furthermore, FIG. 5 similarly shows the case where a band-shaped opaque region having the same width as FIG. 4 is arranged in the transparent region instead of a phase shifter. As shown in Fig. 4, although the mask is composed of only a transparent area, the same light-shielding effect as when the second transparent area in which a phase difference is introduced is an opaque area is obtained. . Moreover, in contrast to the conventional mask shown in FIG. 5 in which the light intensity at the light-shielding portion does not become completely zero, the mask according to the present invention can provide a stronger light-shielding effect. Therefore, by using the mask according to the present invention, a good optical image with high contrast can be obtained for any linear pattern. Figure 6 shows the cross section of the mask, the phase of light immediately after passing through the mask, and the light intensity on the substrate when band-shaped phase shifters with dimensions larger than the resolution limit are periodically arranged in the transmission region. It is. As shown in FIG. 6, it can be seen that the light intensity becomes zero here even though there is no opaque region near the boundary between the first transmission region and the second transmission region. That is, the boundary can be used as a light shielding pattern. Also,
It can be seen that in case 4, the period of light intensity on the substrate is twice the period of the mask pattern. Therefore, an extremely fine line and space pattern can be formed. All of the above effects are caused by the phase of the light passing through the transmission region and the phase of the light passing through the phase shifter, as in Figure 1. This is due to the fact that they are shifted by approximately 180 degrees at the boundary between the two, which cancels each other out and significantly weakens the light intensity. [Examples] The present invention will be described in detail below using examples. Example I A line and space pattern as shown in FIG. 2 was transferred using an i-line (wavelength 365 nm) reduction projection exposure apparatus with a reduction ratio of 10:1 and a projection optical system with NA=0.42. Ta. Here, the period of the pattern was 1.2 μm, and the width of the phase shifter at both ends of the light-shielding region and the width of the light-shielding region were 0.05 μm and 0.5 μm, respectively. Therefore,
The above widths on the mask are 0.5 μm and 5.0 μm, respectively.
m. The widths of the light shielding area and the area where the phase shifter is arranged are not necessarily limited to the above values. However, the width of the phase shifter is preferably equal to or less than the resolution limit of the conventional mask. Next, the mask manufacturing process according to this example will be described using FIG. First, a silicon nitride film 2 with a thickness of 1100 nm and a silicon oxide film 3 with a thickness of 420 nm were sequentially deposited on a synthetic quartz substrate 1.
A chromium film 4 was deposited to a thickness of 80 nm and a chromium film 4 was deposited to a thickness of 80 nm, both by vapor deposition (FIG. 7a). Here, silicon nitride film 2. Silicon oxide film 3. The chromium film 4 is used as a stopper film, a single phase shifter film, and an opaque film in the etching of the single phase shifter. Here, silicon oxide was used as the material for the phase shifter film, but organic polymer films transparent to exposure light such as resists, silicon nitride, etc.
Magnesium fluoride, lithium fluoride, SOG, etc. may also be used. Further, although a chromium film is used as the opaque film, a molybdenum silicide film or the like may also be used. Further, the etching stopper film is not limited to the silicon nitride film, and it is also possible to omit it. Furthermore, in addition to these films, a transparent conductive film or the like may be laminated. Generally, the optimum value of the film thickness of the phase shifter is determined by the following equation. d=λ/2(n-1) In this example, λ is the exposure wavelength of 365 nm, and n is the refractive index of the silicon oxide film on the wavelength side of 1.43. According to the above formula, it is preferable that the thickness of the silicon oxide film serving as the one-phase shifter is approximately 424±10 nm. Negative resist RD200ON (Hitachi Chemical,
(product name) was applied, and a predetermined light-shielding pattern area was drawn using an electron beam drawing device. In this example, RD200ON
(Hitachi Chemical, product name) was used, but another resist may be used. After a resist pattern was formed by drawing and a prescribed resist development process, the chromium film 4 was wet-etched using a prescribed etching solution using this as a mask. Thereafter, the resist was further removed to obtain a predetermined chrome pattern 5 (FIG. 7b). next,
A uniform silicon nitride film 6 is coated on the entire surface of the mask by the plasma CVD method (FIG. 7c), and then the film is anisotropically dry etched in the film thickness direction to a thickness of approximately 0.5 μm only on the side walls of the chromium pattern. The above-mentioned film having a width of
). Here, instead of the silicon nitride film 6, a resist,
A coating film such as SOG may be used, or it may be formed using a method such as CVD or vapor deposition. Next, using the sidewall pattern 7 made of silicon nitride and the chromium pattern 5 as masks, the silicon oxide film was anisotropically dry etched (FIG. 7e). After that, the side wall pattern 7 is removed by dry etching to form a chrome pattern 5.
The surface of the silicon oxide film 3 was exposed at the contour part, and a desired phase shift mask was obtained (FIG. 7f). After forming the chromium pattern 5, the silicon oxide film 3 is removed by anisotropic dry etching using the chromium pattern or the resist pattern used in forming the chromium pattern as a mask, and then a small amount of the chromium film is isotropically etched. The silicon oxide film 3 may be exposed at the contour of the chromium pattern 5 by etching. In addition, when performing this method, it is preferable that the resist film used as a mask when forming the chromium pattern is not removed until the chromium film is isotropically etched. Note that the method for manufacturing the phase shift mask is not limited to the one described above, and other known methods may be used. For example, the film itself left on the side wall of the chrome pattern may be used as a phase shifter. Alternatively, the phase shifter may be formed by etching a synthetic quartz substrate to a predetermined depth without using a transparent film. The phase shift mask thus produced was transferred onto a resist film coated on a silicon substrate using the reduction projection exposure apparatus. For comparison, a line-and-space pattern of the same size was also transferred using a conventional mask. In this example, TSMR8900 is used as a resist.
(Tokyo Ohka, product name), but other resists may be used. Also, in this example, the coherence factor value was 0.5, but other values may be used. After exposure, a prescribed development process was performed to form a resist pattern on the substrate. As a result of observing the formed resist pattern using a scanning electron microscope (SEM), it was found that the pattern had a more vertical cross-sectional shape when using the mask according to the present invention than when using a conventional mask. was able to form. Furthermore, the exposure latitude was improved by about 30%. Furthermore, ±1.5 μm around the focal point position
A depth of focus of approximately Example 2 A chromium film and a resist film of a predetermined thickness were formed on a synthetic quartz substrate using the same method as in Example 1, but without forming a silicon nitride film or a silicon oxide film. Furthermore, the same steps as in Example 1 were carried out up to the formation of sidewall patterns, and this silicon nitride sidewall pattern was used as a phase shifter film. When the produced phase shift mask was transferred onto a resist film coated on a silicon substrate using a reduction projection exposure apparatus, almost the same results as in Example 1 were obtained. Example 3 g with a reduction ratio of 5:1 with a projection optical system of NA=0.54
1.0 using a line reduction projection exposure device (wavelength 436 nm)
μm period LSI wiring pattern and GaAs MOSF
Figure 8 shows the arrangement of the mask light-shielding pattern and phase shifter used in this example, where the ET gate pattern was transferred.
The dimensions shown in a) and (b), however, are the values on a wafer that has been reduced to one-fifth. In the mask according to this embodiment, the gate and wiring portions are mainly It consists of only a phase shifter without providing an opaque region. That is, it is based on the principle shown in FIG. Here, the width of 1 phase shifter 12 is 0.2 μm (on the wafer)
Although the width is not limited to 0.2 μm, it is preferably less than the resolution limit of a conventional mask.A light-shielding pattern 14 is provided at the pad portion 15 at the end of the wiring. A narrow phase shifter 12 is arranged at the outline of the light shielding pattern 14. Further, the thickness of the silicon oxide which is the phase shifter is λ=438 nm, n
=1.42, it is preferable to set it to approximately 519±10 nm. Next, the mask manufacturing process will be described. First, as in Example 1, a silicon nitride film, a silicon oxide film, and a chromium film were sequentially laminated on a synthetic quartz substrate. However, the thickness of silicon oxide was 520 nm. Here, the silicon nitride film, silicon oxide film, and chromium film are
Each of these is used as a stopper film, a phase shifter film, and an opaque film in phase shifter etching. A negative resist RD200ON (Hitachi Chemical, product name) was applied onto the substrate, and predetermined light-shielding areas were drawn using an electron beam drawing device. After that, a prescribed resist development process was performed to form a resist pattern, and then the chromium film was wet-etched using this as a mask to form a chrome pattern on the pad area. After drawing the pattern of the phase shifter 12 of the gate and wiring portion shown in FIG. 8 using a drawing device, a prescribed resist development process was performed to form a resist pattern. moreover,
The silicon oxide film is wet-etched using the pattern as a mask to form the phase shifter 12 on the gate or wiring portion.Next, the chromium pattern on the pad portion is isotropically etched by wet etching to form the above-mentioned phase shifter 12. The silicon oxide film was exposed on the contour of the chrome pattern to obtain a desired phase shift mask. Note that the method for manufacturing the phase shift mask is not limited to the one described above, and other known methods may be used. The phase shift mask produced in this way was transferred onto a resist film coated on a silicon substrate using the reduction projection exposure apparatus.
8900 (Tokyo Ohka, product name) was used, but another resist may be used. After exposure, a prescribed development process was performed to form a resist pattern on the substrate. As a result of scanning the formed resist pattern using a scanning electron microscope (SEM), it was possible to form the wiring pattern with a good shape and cross-sectional shape. Also, ± around one in-focus position
A depth of focus of about 1.0 μm was obtained. For comparison, similar exposure was performed using a conventional mask in which all the phase shifter portions of this example were replaced with light-shielding patterns (opaque areas), but the resist pattern was not resolved at all. Example 4 Using a KrF excimer laser stepper (wavelength 248 nm) having a projection optical system with NA=0.35, a 0.2 μm line-and-space pattern (period 0.4 μm) was created based on the principle shown in FIG. The transcription was carried out. That is, in the mask according to this embodiment, the boundary between the normal light shielding part and the phase shifter is used as the light shielding part. Therefore, the period of the line-and-space pattern formed on the wafer is half the period of the phase shifter pattern arranged on the wafer. Therefore, we changed the phase shifter from 0.4 μm on the wafer to 0.8 μm.
Arranged in cycles. Next, the mask manufacturing process will be explained using FIG. 9. First, 20 silicon nitride films 2 are sequentially deposited on a synthetic quartz substrate 1.
A silicon oxide film 3 was deposited to a thickness of 260 nm by vapor deposition. Here, silicon nitride film 2. The silicon oxide film 3 is used as a stopper film and a phase shifter film in the etching of the phase shifter, respectively. The thickness of the silicon oxide film 3 used as the phase shifter is:
In the formula described in Example 1, λ=248 nm, n=1.
48, preferably about 260±10 nm. A negative resist RD200ON (Hitachi Chemical, product name) was coated on the above substrate, and an area where one phase shifter would be placed was drawn using an electron beam lithography system.
00ON (Hitachi Chemical, product name) was used, but other negative or positive resists may be used. After drawing,
A resist pattern 8 was formed by performing a prescribed resist development process. Thereafter, the silicon oxide film was wet-etched using the resist pattern 8 as a mask, and the resist pattern 8 was further removed to form a one-phase shifter 9. As a result, a desired phase shift mask was obtained. Note that the method for manufacturing the phase shift mask is not limited to the one described above, and other known methods may be used. For example, the resist pattern itself may be used as a phase shifter without using a silicon oxide film, or the phase shifter may be formed by etching a synthetic quartz substrate to a predetermined depth. The phase shift mask thus produced was applied to a chemically amplified negative resist 5AL-601 (Sibley, product name) coated on a silicon substrate using the stepper.
The above pattern was transferred. For comparison, a line and space pattern with the same period was also transferred using a conventional mask. In this embodiment, the value of the coherence factor is set to 0.3, but other values may be used. Further, in this embodiment, a chemically amplified negative resist 5AL-601 (manufactured by Sibley Co., Ltd., product name) was used, but other resists may be used. After exposing the above pattern under predetermined exposure conditions,
Balancing was performed after a predetermined exposure. Thereafter, a prescribed development process was performed to form a resist pattern. As a result of observing the formed resist shape using a scanning electron microscope (SEM), when a conventional mask was used, the above pattern was not resolved at all. In contrast, when using the mask according to the present invention. The above pattern could be formed in a good shape. Further, a depth of focus of about ±1 μm was obtained around one in-focus position. Example 5 An isolated wiring pattern as shown in FIG. 11 was transferred using a KrF excimer laser stepper (wavelength 248 nm) having a projection optical system with NA=0.35. This mask manufacturing process will be explained using FIG. 10. First, a chromium film 4 is sequentially deposited on a synthetic quartz substrate 1 to a thickness of 80 mm.
A chromium film 4 is used as an opaque film (FIG. 10(a)). A negative resist RD200ON (Hitachi Chemical, product name) was coated on the above substrate, and predetermined light-shielding regions were drawn using an electron beam lithography system.
Although N (Hitachi Chemical, product name) was used, another resist may be used. After drawing, a predetermined resist development process was performed to form a resist pattern 8. Thereafter, using the resist pattern 8 as a mask, the chromium film was wet-etched using a mixed acid (FIG. 10(b)). Next, the synthetic quartz substrate 1 is wet-etched using an etching solution prepared by diluting cyclohydric acid 60 times with ammonium cyclide. (FIG. 10 (Q)). In this example, since a synthetic quartz substrate is used as a phase shifter, the etching depth of one synthetic quartz substrate is λ=248 nm, n: 1.4
8, it was set to 260 nm. Here, since the etching rate of the synthetic quartz substrate with the above-mentioned etching solution is 20 nm/sec, the etching time was set to about 1300 seconds, and the chromium film was wet-etched again using a mixed acid. Figure 10(d)). Here, in order to expose the patterned synthetic quartz substrate to a width of 0.5 μm on the contour of the chrome pattern 5, etching was performed for about 20 seconds at an etching rate of 25 nm/sec for the chromium film. Thereafter, the resist pattern 8 was removed to obtain a desired phase shift mask (FIG. 10(e)). Note that the method for manufacturing the phase shift mask is not limited to the one described above, and other known methods may be used. The phase shift mask thus produced was applied to a chemically amplified negative resist 5AL-601 (Sibley, product name) coated on a silicon substrate using the stepper.
The above batan was transcribed. For comparison, the same pattern was also transferred using a conventional mask. In this example, the coherence factor value was set to 0.3, but other values may be used. In this example, a chemically amplified negative resist 5AL-601 (Sibley Co., Ltd. product name) was used, but other resists may also be used. Post-baking and development were performed to form a resist pattern. As a result of observing the formed resist shape using a scanning electron microscope (SEM), it was found that the batten was formed with a more vertical cross-sectional shape when using the mask according to the present invention compared to when using a conventional mask. We were able to. Further, a depth of focus of approximately ±1 μm was obtained with one in-focus position as the center. (Effects of the Invention) According to the present invention, at least one pair of transmission regions in which the phases of light after passing through a mask are different from each other by approximately 180 degrees,
By using phase shift masks placed directly adjacent to each other, it was possible to improve the contrast of projected optical images for transfer mask patterns of various shapes, and to form resist patterns with excellent cross-sectional shapes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理作用を示した模式図、第2図、第
4図及び第6図は、それぞれ1本発明の一実施例のマス
クパタンの断面形状とマスク通過直後における光の位相
と基板上の光強度を示した模式図、第3図及び第5図は
、それぞれ、従来型のマスクパタンの断面形状とマスク
通過直後における光の位相と基板上の光強度を示した模
式図、第7図、第9図及び第10図は、それぞれ、本発
明の一実施例である位相シフトマスクの作製プロセスの
一例を示した工程図、第8図及び第11図は1本発明の
一実施例のマスクパタンの配置図である。 1・・・合成石英基板 3・・・酸化シリコン膜 5・・・クロムパタン 8・・・レジストパタン 11・・・基板 2.6・・・窒化シリコン膜 4・・・クロム膜 7・・・側壁バタン 9.12・・・位相シフタ 13・・・不透明膜 14・・・遮光バタン 15・・・パッド部分 22・・・バタン
Fig. 1 is a schematic diagram showing the principle operation of the present invention, and Fig. 2, Fig. 4, and Fig. 6 respectively show the cross-sectional shape of a mask pattern of one embodiment of the present invention and the phase of light immediately after passing through the mask. 3 and 5 are schematic diagrams showing the cross-sectional shape of a conventional mask pattern, the phase of light immediately after passing through the mask, and the light intensity on the substrate, respectively. , FIG. 7, FIG. 9, and FIG. 10 are process diagrams showing an example of the manufacturing process of a phase shift mask that is an embodiment of the present invention, and FIG. 8 and FIG. FIG. 3 is a layout diagram of a mask pattern in one embodiment. 1...Synthetic quartz substrate 3...Silicon oxide film 5...Chromium pattern 8...Resist pattern 11...Substrate 2.6...Silicon nitride film 4...Chromium film 7...Side wall Button 9.12... Phase shifter 13... Opaque film 14... Light shielding button 15... Pad portion 22... Bang

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、投影光学系を用いて投影露光されるためのマスクパ
タンを有するマスクにおいて、少なくとも一対の光透過
領域を有し、該一対の光透過領域は互いに接するように
配置され、それぞれの光透過領域を通過した光の位相を
互いにほぼ180度異ならしめるための手段を、該一対
の光透過領域の少なくとも1方に有することを特徴とす
るマスク。 2、上記マスクは不透明領域を有し、上記一対の光透過
領域のいずれか一方を該不透明領域に実質的に接してそ
の周辺部に配置したことを特徴とする請求項1記載のマ
スク。 3、上記一対の光透過領域の一方の幅がλ/NA(但し
、λは上記投影露光する光の波長、NAは上記投影光学
系の開口数である)以下であり、かつ、該一方の光透過
領域は他方の光透過領域の中に配置されていることを特
徴とする請求項1記載のマスク。 4、上記一対の光透過領域を通過した光の位相を互いに
ほぼ180度異ならしめるための手段は、露光光に対し
て透明な材料であり、かつ、該透明な材料の屈折率n及
び厚さdが、 (n−1)d=Φλ (但し、Φは、5/12≦Φ≦7/12の範囲の値、λ
は、上記投影露光する光の波長である)の関係を満たす
ことを特徴とする請求項1記載のマスク。 5、上記透明な材料が、有機高分子化合物、酸化シリコ
ン、窒化シリコン、フッ化マグネシウム、フッ化カルシ
ウム、インジウム酸化物、すず酸化物の少なくとも1つ
からなる材料である請求項4記載のマスク。 6、基板上に、所定の膜厚の透明膜、不透明膜、レジス
ト膜を積層する工程、該レジスト膜を所定のレジストパ
タンとする工程、該レジストパタンをマスクとして上記
不透明膜をエッチングして遮光パタンを形成する工程、
上記レジストパタンを除去し、被膜を全面に被着し、該
被膜を異方性エッチングして該遮光パタンの側壁部のみ
に所定の幅の該被膜を残存させ、側壁パタンを形成する
工程、該側壁パタン及び上記不透明膜をマスクとして上
記透明膜をエッチングする工程、該側壁部の被膜を除去
する工程を含むことを特徴とする請求項2記載のマスク
作製方法。 7、基板上に、所定の膜厚の不透明膜、レジスト膜を積
層する工程、該レジスト膜を所定のレジストパタンとす
る工程、該レジストパタンをマスクとして上記不透明膜
をエッチングして遮光パタンを形成する工程、上記レジ
ストパタンを除去し、被膜を全面に被着し、該被膜を異
方性エッチングして該遮光パタンの側壁部のみに所定の
幅の該被膜を残存させ、側壁パタンを形成する工程を含
むことを特徴とする請求項2記載のマスク作製方法。 8、基板上に、所定の膜厚の透明膜、不透明膜、レジス
ト膜を積層する工程、該レジスト膜を所定のレジストパ
タンとする工程、該レジストパタンをマスクとして上記
不透明膜をエッチングする工程、該不透明膜の除去され
た部分に露出した上記透明膜をエッチングする工程、上
記不透明膜の輪郭に沿って所定の幅に上記透明膜が露出
するように上記不透明膜の輪郭部を除去する工程を含む
ことを特徴とする請求項2記載のマスク作製方法。 9、基板上に、不透明膜、レジスト膜を積層する工程、
該レジスト膜を所定のレジストパタンとする工程、該レ
ジストパタンをマスクとして上記不透明膜をエッチング
する工程、該不透明膜の除去された部分に露出した上記
基板を所定の深さだけエッチングする工程、上記不透明
膜の輪郭に沿って所定の幅に上記基板のエッチングされ
ない部分が露出するように上記不透明膜の輪郭部を除去
する工程を含むことを特徴とする請求項2記載のマスク
作製方法。
[Claims] 1. A mask having a mask pattern for projection exposure using a projection optical system, which has at least a pair of light transmitting regions, and the pair of light transmitting regions are arranged so as to be in contact with each other. 2. A mask comprising, in at least one of the pair of light transmitting regions, a means for making the phases of light that has passed through each of the light transmitting regions different from each other by approximately 180 degrees. 2. The mask according to claim 1, wherein the mask has an opaque region, and one of the pair of light transmitting regions is disposed substantially in contact with and around the opaque region. 3. The width of one of the pair of light transmission areas is less than or equal to λ/NA (where λ is the wavelength of the projection exposure light, and NA is the numerical aperture of the projection optical system), and 2. The mask according to claim 1, wherein the light transmitting region is located within the other light transmitting region. 4. The means for making the phases of the light passing through the pair of light transmission regions different from each other by approximately 180 degrees is a material that is transparent to the exposure light, and the refractive index n and thickness of the transparent material d is (n-1)d=Φλ (where Φ is a value in the range of 5/12≦Φ≦7/12, λ
2. The mask according to claim 1, wherein: is the wavelength of the light for projection exposure. 5. The mask according to claim 4, wherein the transparent material is a material consisting of at least one of an organic polymer compound, silicon oxide, silicon nitride, magnesium fluoride, calcium fluoride, indium oxide, and tin oxide. 6. A step of laminating a transparent film, an opaque film, and a resist film of a predetermined thickness on a substrate, a step of forming the resist film into a predetermined resist pattern, and a step of etching the opaque film using the resist pattern as a mask to shield light. a process of forming a pattern;
removing the resist pattern, depositing a film over the entire surface, and anisotropically etching the film to leave the film of a predetermined width only on the sidewalls of the light-shielding pattern to form a sidewall pattern; 3. The method of manufacturing a mask according to claim 2, further comprising the steps of: etching the transparent film using the sidewall pattern and the opaque film as a mask; and removing the coating on the sidewall. 7. A step of laminating an opaque film and a resist film of a predetermined thickness on the substrate, a step of forming the resist film into a predetermined resist pattern, and etching the opaque film using the resist pattern as a mask to form a light-shielding pattern. Step of removing the resist pattern, depositing a film on the entire surface, and anisotropically etching the film to leave a predetermined width of the film only on the sidewalls of the light-shielding pattern to form a sidewall pattern. 3. The mask manufacturing method according to claim 2, further comprising the step of: 8. A step of laminating a transparent film, an opaque film, and a resist film of a predetermined thickness on a substrate, a step of forming the resist film into a predetermined resist pattern, a step of etching the opaque film using the resist pattern as a mask, a step of etching the transparent film exposed in the removed portion of the opaque film; and a step of removing the outline of the opaque film so that the transparent film is exposed to a predetermined width along the outline of the opaque film. 3. The mask manufacturing method according to claim 2, further comprising: 9. Laminating an opaque film and a resist film on the substrate;
a step of forming the resist film into a predetermined resist pattern; a step of etching the opaque film using the resist pattern as a mask; a step of etching the substrate exposed in the removed portion of the opaque film to a predetermined depth; 3. The method of manufacturing a mask according to claim 2, further comprising the step of removing the contour of the opaque film so that an unetched portion of the substrate is exposed over a predetermined width along the contour of the opaque film.
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