JPH03245145A - 投影露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （概　要〕 位相シフタを有するマスクを用いる投影露光方法に関し
。

互いに隣接するパターンの形状や配置によらず位相シフ
タを形成可能とすることを目的とし。

投影面に該第１のパターンを生じる第１の開口および該
投影面において該第１のパターンとの中心間距離がり、
であり且つ幅がり、以下である第３の光学的パターンを
生じる第３の開口とを有するとともに投影光の位相をπ
だけずらすための光透過層が該第１の開口もしくは該第
３の開口のいずれか一方に設けられた第１の分割マスク
を形成し。

該投影面に該第２のパターンを生じる第２の開口および
該投影面において該第２のパターンとの中心間距離がり
、ｔであり且つ幅がり、以下である第４の光学的パター
ンを生じる第４の開口とを有するともに投影光の位相を
πだけずらすための光透過層が該第２の開口もしくは該
第４の開口のいずれか一方に設けられた第２の分割マス
クを形成し、該投影面における所定位置に該第１のパタ
ーンおよび該第２のパターンが生じるように該第１の分
割マスクと第２の分割マスクとを位置合わせして該第１
のパターンと該第２のパターンとを個別に光学的に投影
露光する諸工程を含み、１、□は該投影面におけるフラ
ウンホーファー回折パターンの第２ピークの位置に対応
する大きさに且っり、は該第３の開口を通過した該投影
光および該第４の開口を通過した該投影光が該フォトレ
ジスト層を実質的に感光しない大きさに選ばれることか
ら構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光学的投影露光方法に係り、とくに位相シフ
タを用いて高解像度のパターンを形成する投影露光方法
に関する。

〔従来の技術〕

半導体集積回路の高速化および高密度化にともなって要
求される微細パターンを形成するためのりソグラフィ技
術として１位相シフト露光法が注目されている。

例えば、光源として水銀ランプのｇ線（波長λ・４３５
８人）を有し、開口数（ＮＡ）が０．４５の露光光学系
を用いる縮小投影露光法において、隣接するパターンど
うしが接近し１投影面上におけるパターン間隔が０．４
μ閣程度以下になると、これらパターンによる光の回折
効果により１両パターン間における遮光層により遮光さ
れるべき領域も同時に露光されてしまう現象が顕著にな
る。すなわちパターンエツジ部の解像度が低下する。

位相シフト露光法は、露光マスク上において互いに近接
する間ロバターンの一方を通過する光の位相を、他方の
間ロバターンを通過する光の位相に対してπ、すなわち
、１８０°だけずらし１両開ロバターンの回折光を遮光
層の下で互いに打ち消し合うようにして、解像度の低下
を防止するものである。（例えば門、Ｄ、　Ｌｅｖｅｎ
ｓｏｎ、　ｅｔ　ａｌ、、　ＩＥＥＥＥＤ−２９，Ｎｏ
、１２．　ｐ、１８２８（１９−−）参照）。

上記位相シフト露光法において、近接する二つの開ロバ
ターンのそれぞれを通過する光の位相を互いに１８０”
ずらすために、一方のパターンに。

位相シックと呼ばれる１例えば５ｉ０２から成る光透過
層が形成される。この光透過層はｄ・λ／２（ｎ−１）
で表される厚さが与えられる。ここに、λは露光に用い
る光の波長１　ｎは前記光透過層の屈折率である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記位相シフタを用いる投影露光法において
は、パターン幅およびパターン間隔が重要なパラメータ
である。すなわち、上記のような位相シックの効果が現
れるのは、マスク上における開口の幅が、投影面上で０
．４×λ／ＮＡ程度以下となる場合である。また、投影
面上における隣接パターンの間隔（中心間距離）が、フ
ラウンホーファー回折パターンの第２ピークの位置に対
応する大きさのときに１位相シフタの効果が最大になる
。

例えば、露光光学系の開口数（ＮＡ）が０．４５であり
。

投影光として前記ｇ線（λ・４３５８人）を用いるとす
ると１位相シフタの効果が現われる開口幅は約０．４μ
働以下である。また、フラウンホーファ回折パターンの
第２ピークの位置は、　０．７０Ｘλ／ＮＡ（λは投影
光の波長、　ＮＡは露光光学系の開口数）程度である。

したがって、上記ＮＡおよびλに対しては、投影面上に
おける中心間距離が約０．７μ鱈である隣接パターンを
生じる開口の一方に１位相シフタを設けた場合に効果が
最大となる。

ある微細幅のパターンに対して上記の位置に位相シック
を設ける開口が存在しない場合には、このパターンに対
応する開口に隣接して、補助的な開口を形成し、これら
の開口の一方に位相シフタを設ける。ただし、この補助
的な開口の幅は０．２０μ−以下とし、これによりこの
補助的開口を通過した光による実質的な露光が行われな
いようにする。

上記のように、マスク上のある開口に対して位相シフタ
の最適位置があり、しかも、この開口に沿って両側に位
相シフタを設けるのであるが、隣接するパターンを生じ
る二つの開口が、上記位相シックを形成するための最適
位置からずれており。

しかも、これら開口の間に位相シフト用の補助的開口を
形成するには接近しすぎているような場合には、有効な
位相シフト露光法が適用できない。

また、多数のパターンの形状や配置によっては。

マスク上における所望の開口に位相シックを形成するこ
とが不可能な場合が避けられない。これらについては１
本発明の実施例の項において具体的に説明する。

本発明は、隣接するパターンの形状や配置によらず、常
に、最適位置に位相シフタを設けることを可能とし、こ
れにより高解像度パターンの形成に用いられる投影露光
用マスクのレイアウト設計における自由度を高めること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、フォトレジスト層が塗布された基板表面か
ら威る投影面に対して、互いに隣接する第１のパターン
と第２のパターンとを光学的に投影露光する方法であっ
て、該投影面に該第１のパターンを生じる第１の開口お
よび該投影面において該第１のパターンとの中心間距離
がＬｔであり且つ幅がり、以下である第３の光学的パタ
ーンを生じる第３の開口とを有するとともに投影光の位
相をπだけずらすための光透過層が該第１の開口もしく
は該第３の開口のいずれか一方に設けられた第１の分割
マスクを形成する工程と、該投影面に該第２のパターン
を生じる第２の開口および該投影面において該第２のパ
ターンとの中心間距離がＬ２であり且つ幅がり、以下で
ある第４の光学的パターンを生じる第４の開口とを有す
るともに投影光の位相をπだけずらすための光透過層が
該第２の開口もしくは該第４の開口のいずれか一方に設
けられた第２の分割マスクを形成する工程と、該投影面
における所定位置に該第１のパターンおよび該第２のパ
ターンが生じるように該第１の分割マスクと第２の分割
マスクとを位置合わせして該第１のパターンと該第２の
パターンとを個別に光学的に投影露光する工程とを含み
、前記Ｌ！は該投影面における該投影光のフラウンホー
ファー回折パターンの第２ピークの位置に対応する大き
さに且つ前記り、は該第３の開口を通過した該投影光お
よび該第４の開口を通過した該投影光が該フォトレジス
ト層を実質的に感光しない大きさに選ばれることを特徴
とする本発明に係る投影露光方法によって達成される。

〔作　用〕

第１図は本発明の原理説明図であって、同図（ａ）に示
すように、マスク１は、１ｉｊｔ接する二つの開口２お
よび３が形成されたマスクである。開口２および３は幅
ｘ１を有し１かつ、中心間距離が×２であり、互いに位
相シックを設けるための最適位置にはないとする。した
がって、同図（ｂ）に示すように開口２の両側の最適位
置、すなわち、開口２との中心間距離がｘ３になる位置
に位相シフト用の補助的な開口４＾および４Ｂを形成し
ようとする。

しかしながら、開口４Ａは開口３と重なってしまうため
に形成できない、同様に、同図（Ｃ）に示すように、開
口３の両側の最適位置、すなわち、開口３との中心間距
離がＸ、になる位置に位相シフト用の補助的な開口５Ａ
および５Ｂを形成しようとすると。

開口５＾は開口２と重なってしまうために形成できない
。

本発明は１間口２と開口３とを別のマスクに形成し、同
図中）および（Ｃ）に示すように、それぞれのマスク１
＾およびＩＢに補助的な開口４Ａと４Ｂおよび開口５Ａ
と５Ｂを形成する。そして、開口４Ａと４Ｂの双方か、
あるいは１間口２かのいずれか一方、および開口５Ａと
５Ｂの双方か、あるいは、開口３かのいずれか一方に位
相シックを設ける。

そして、マスクＩＡおよびＩＢを用いて隣接するパター
ンを投影面上の所定位置に個別に投影露光する。その結
果、従来１両側の最適位置に位相シフタを設けることが
できなかった形状や配置のパターンについても、隣接パ
ターンに関係なく位相シフタを形成でき１位相シフト露
光法が可能となる。

開口４Ａと４Ｂおよび開口５Ａと５Ｂの幅は、これらの
開口を通過した投影光の光量によっては、投影面上のフ
ォトレジスト層が感光されない程度になるように、充分
狭くしておく。

なお１両マスクによる投影露光は、マスクを交換して段
階的に行う。また１個別にパターンを形成するマスク数
は二つ以上の任意とすることも可能である。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図は本発明の詳細な説明図であって、投影面上で幅
０．４μｍ、中心間距離１μｍである隣接パターンを露
光するための１１５縮小投影露光用のマスクを作製する
場合である。従来の方法によれば、同図（ａ）に示すよ
うに、同一のマスク１上に。

幅２．０μ−の開口２および３が、中心間距離５．０μ
麟で配置される。

これに対して本発明においては、同図へ）に示すように
、第１のマスクマスクＩＡに１幅２．０μ鋼の開口２と
幅１．０μｍの補助的な開口４Ａおよび４Ｂを形成する
。開口４Ａおよび４Ｂは、開口２の両側に。

開口２との中心間距離が３．５μｍになる位置に配置さ
れる。そして１例えば開口４Ａおよび４Ｂに、厚さ約４
７００人の５ｉＯｚｌから戒る位相シフタ６Ａおよび６
Ｂを形成する。同様にして、同図（Ｃ）に示すように。

第２のマスクマスク１Ｂに１幅２．０μ−の開口３と補
助的な開口５Ａおよび５Ｂを形成し、開口５Ａおよび５
Ｂに位相シフタ７Ａおよび７Ｂを形成する。開口５Ａお
よび５Ｂの幅および位置１位相シフタ７Ａおよび７Ｂの
材料および層厚等は上記と同じである。

上記マスクＩＡおよびＩＢを用いて１１５縮小投影露光
を行い１投影面におけるフォトレジスト層に。

幅０．４μ謬、中心間距離１．０μｍで隣接する二つの
パターンを露光する。位相シフト露光法により。

開口２および３による投影面上における光コントラスト
が強くなる。その結果、開口２および３の各々を通過す
る投影光の光量が最適化されたとき。

前記遮光領域におけるフォトレジスト層が露光されるこ
とがない。

上記において１幅１，０μｍ程度の開口４Ａと４Ｂおよ
び開口５Ａと５Ｂを通過した投影光によっては、フォト
レジスト層は充分な露光を受けず、現像しても開口が生
しない。

第３図は本発明の他の実施例説明図であって。

Ｌ１５縮小投影露光用のマスクの場合である。

同図（ａ）に示すように１幅２．ＯＡＩｍの開口２と。

開口２に平行に隣接する部分および開口２に垂直に折れ
曲がった部分を有する二つの開口３１および３２を形成
しようとする。開口３１および３２における開口２に隣
接する部分は１幅２，０μ網、開口２との中心間隔は５
．０μｍであり、前記実施例と同様に、これらの間の最
適位置に位相シフト用の補助的な開口を設けることがで
きない。

そこで、同図（ｂ）および（Ｃ）に示すように、開口２
と開口３１および３２とを、二つのマスクＩＡおよびＩ
Ｂに分割し、マスク１Ａには、開口２と、その両側に平
行に延在する補助的な開口４Ａおよび４Ｂを形成する。

開口４Ａおよび４Ｂの幅は１．０μｍ、開口２との中心
間距離は３．５μｍとする。そして１例えば開口２に、
厚さ約４７００ÅのＳｉＯ□層から成る位相シフタ６を
形成する。

一方、マスクＩＢには、開口３１および３２と、これら
において開口２に隣接する部分に沿って延在する補助的
な開口５Ａと、開口３１および３２にに沿って延在する
補助的な開口５Ｃおよび５Ｄを形成する。開口５Δと開
口５Ｃおよび５Ｄの幅は１．０μ鶴、これら開口と開口
３１および３２との中心間距離は３．５μｍとする。そ
して１例えば、開口５Ａには位相シフタ７Ａを。

開口５Ｃには位相シフタ７Ｃを、開口３２には位相シフ
タ７Ｄをそれぞれ形成する。なお１位相シフタ７Ａは。

開口５Ａにおいて開口３１に平行な部分にのみ設ければ
充分である。また３位相シフタ７Ａ、　７Ｃおよび７Ｄ
は１例えば厚さ約４７００人の５ｉＯｔ層から成る。

上記のようにして、開口２と開口３１および３２はこれ
らと開口５Ａと開口５Ｃおよび５Ｄとを含む開口の配置
からみて、開口またはこれらの隣接部分の一つおきに位
相シックが設けられることになり、投影面上のフォトレ
ジスト層に高解像度のパターンを露光することができる
。開口５Ａと開口５Ｃおよび５Ｄを通過した投影光によ
っては、フォトレジスト層は充分な露光を受けず、現像
しても開口が生しないことは前記実施例と同様である。

なお、開口３１および３２は、これらの一方に位相シッ
クを設けることにより５位相シフト露光によるパターン
の解像度の向上効果が期待できる。

第４図は本発明のさらに他の実施例説明図であって、１
１５縮小投影露光用のマスクの場合である。

同図（ａ）に示すように、輻２．Ｏｕｌ＋の開口２と。

開口２に平行に隣接する部分および開口２に垂直に折れ
曲がった部分を有する二つの開口３３および３４を形成
しようとする。開口３３は一辺が４．０μ園程度以上の
広い部分３３Ａを有しており、開口３４はこの部分３３
Ａを迂回するように湾曲している。開口３３および３４
における開口２に隣接する部分は幅２．Ｏｕ　ｖａ、開
口２との中心間隔は５．０μ−であり。

前記実施例と同様に、これらの間の最適位置に位相シフ
ト用の補助的な開口を設けることができない。

そこで、同図（ｂ）および（Ｃ）に示すように１開口２
と開口３３および３４とを二つのマスクＩＡおよびＩＢ
に分割し、マスクＬＡには１間口２と、その両側に平行
に延在する補助的な開口４Ａおよび４Ｂを形成する。

開口４Ａおよび４Ｂの幅は１．０μ園。開口２との中心
間距離は３．５μ麟とする。そし２て１例えば開口２に
厚さ約４７００人のＳｉｎ、層から成る位相シフタ６を
形成する。

一方、マスク１Ｂには、開口３３および３４と、開口３
３における開口２に平行に隣接する部分に沿って延在す
る補助的な開口５Ｅおよび５Ｆと、開口３４に沿って延
在する補助的な開口５Ｇを形成する。開口５Ｅ。

５Ｆおよび５Ｇの幅は１．０μ跡、これら開口と開口３
３および３４との中心間距離は３．５μ−とする。そし
て。

例えば、開口５Ｅに位相シフタ７Ｂを１間口３４には位
相シフタ７Ｆをそれぞれ形成する。位相シフタ７Ｅおよ
び７Ｆは１例えば厚さ約４７００人のＳｉＯ□層から威
る。

上記のようにして、開口２と開口３３および３４はこれ
らと開口５Ｅおよび５Ｆと開口５Ｇとを含む開口の配置
からみて、開口の一つおきに位相シフタが設けられるこ
とになり１投影面上のフォトレジスト層に高解像度のパ
ターンを露光することができる。

開口５Ｅおよび５Ｆと開口５Ｇを通過した投影光によっ
ては、フォトレジスト層は充分な露光を受けず。

現像しても開口が生じないことは前記実施例と同様であ
る。なお、開口３３および３４は、これらの−方に位相
シフタを設けることにより１位相シフト露光によるパタ
ーンの解像度の向上効果が期待できる。

上記各実施例において示した露光パターンと位相シフト
用の補助的なパターンとの中心間距離および前記補助的
パターンの幅等に関する数値は露光光学系の開口数（Ｎ
Ａ）、露光用光源の波長（λ）および投影露光における
縮小倍率等によって最適値が変化することは言うまでも
ない。

［発明の効果〕 上記実施例で説明した方法を組合せることにより、実用
的なパターンについて１位相シフト露光法を通用するこ
とが可能となり、投影露光用のマスクにおけるレイアウ
ト設計の自由度が拡大され高密度・高性能半導体集積回
路の製造に必要な高精度かつ微細パターンのりソグラフ
ィを可能とする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図。 第２図乃至第４図は本発明の詳細な説明図である。 図において。 １とＩＡとＩＢはマスク。 ２と３と４Ａと４８とＪ５Ａと５Ｂト５Ｃト５Ｄト５Ｅ
ト５Ｆト５Ｇと３１と３２と３３と３４は開口。 ６と６Ａと６Ｂと７Ａと７Ｂと７０と７Ｄと７Ｅと７Ｆ
は位相シフタ 本発明の原理説明図 第　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フォトレジスト層が塗布された基板表面から成る投影面
   に対して、互いに隣接する第１のパターンと第２のパタ
   ーンとを光学的に投影露光する方法であって、 該投影面に該第１のパターンを生じる第１の開口および
   該投影面において該第１のパターンとの中心間距離がＬ
   ＿２であり且つ幅がＬ＿３以下である第３の光学的パタ
   ーンを生じる第３の開口とを有するとともに投影光の位
   相をπだけずらすための光透過層が該第１の開口もしく
   は該第３の開口のいずれか一方に設けられた第１の分割
   マスクを形成する工程と、 該投影面に該第２のパターンを生じる第２の開口および
   該投影面において該第２のパターンとの中心間距離がＬ
   ＿２であり且つ幅がＬ＿３以下である第４の光学的パタ
   ーンを生じる第４の開口とを有するともに投影光の位相
   をπだけずらすための光透過層が該第２の開口もしくは
   該第４の開口のいずれか一方に設けられた第２の分割マ
   スクを形成する工程と、 該投影面における所定位置に該第１のパターンおよび該
   第２のパターンが生じるように該第１の分割マスクと第
   ２の分割マスクとを位置合わせして該第１のパターンと
   該第２のパターンとを個別に光学的に投影露光する工程 とを含み、前記Ｌ＿２は該投影面における該投影光のフ
   ラウンホーファー回折パターンの第２ピークの位置に対
   する大きさに且つ前記Ｌ＿３は該第３の開口を通過した
   該投影光および該第４の開口を通過した該投影光が該フ
   ォトレジスト層を実質的に感光しない大きさに選ばれる
   ことを特徴とする投影露光方法。