JPH0412354A - リソグラフィー用光学マスク - 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］ 位相シフト露光法に用いられる光学マスクに関し、 位相シフトの効果を増加させるリソグラフィー用光学マ
スクを提供することを目的とし、ガラス基板上に設けら
れた単一パターンと、前記ガラス基板上に設けられ、前
記単一パターンの周囲に配置された補助パターンと、前
記単一パターン又は前記補助パターン上に設けられ、前
記単一パターンと前記補助パターンの露光光の位相を１
８０度ずらし、前記単一パターンの露光光の透過率を前
記補助パターンの透過光の透過率より減少させる位相シ
フタとを有するように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、位相シフト露光法に用いられる光学マスクに
関する。

近年のＬＳＩの高速化、高集積化に伴い、微細リングラ
フィ技術か要求されている。このため、位相シフトを利
用した露光技術を用いて、微細すソグラフィ技術を確立
する必要がある。

［従来の技術］ 位相シフト法は、マスクを透過する光の位相を変化させ
ることによって投影像の分解能およびコントラストを向
上させる技術である。

位相シフト法ではマスク上の相対する光透過部の一方に
位相を反転させるための透明膜を設ける。

光透過部を透過した光は隣接パターン間で互いに逆位相
となり、パターンの境界部で光強度が０になり、パター
ンが分離する。このように、位相シフト法を用いること
により、従来は分離ができなかったパターンも分離可能
となり、解像度が向上した。

露光光はよりコヒーレントな光に近いことが望まれ、照
明光学系のＮＡと投影レンズ側のＮＡの比であるコヒー
レンス・ファクタσの値は０．３程度必要である。露光
光がインコヒーレントな光に近づくにしたがい、すなわ
ちコヒーレンス・ファクタσが大きくなるにしたがって
位相シフトの効果は減少する。

通常位相シフタには、無色透明の膜を用い、位相シフタ
とその他の部分の透過率が、はぼ等しくなるように設計
されている。ｇ線用のシフタ材としては、Ｓ　ｉ　０２
等が用いられる。

コンタクトホール等を形成するための単一パターンの場
合は、パターン周囲に位相の反転した補助パターン（微
細スリット）を配置する。

［発明が解決しようとする課題］ 単一パターンの場合、位相の反転効果を解像限界以下の
補助パターンを使って得る。このため、パターンのエツ
ジ部では、光強度の押し下げ効果がライン・アンド・ス
ペースのパターンに比べて小さい。従って、コヒーレン
ス・ファクタσが０゜５程度以上、すなわち、露光光が
インコヒーレントな光に近づくにつれ位相シフトの効果
は減少し、微細なスペースやホールを開口することが困
難であった。

本発明の目的は、位相シフトの効果を増加させるリソグ
ラフィー用光学マスク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、ガラス基板上に設けられた単一パターンと
、前記ガラス基板上に設けられ、前記単一パターンの周
囲に配置された補助パターンと、前記単一パターン又は
前記補助パターン上に設けられ、前記単一パターンと前
記補助パターンの露光光の位相を１８０度ずらし、前記
単一パターンの露光光の透過率を前記補助パターンの透
過光の透過率より減少させる位相シフタとを有すること
を特徴とするリソグラフィー用光学マスクによって達成
される。

［作用］ 本発明によれば、位相シフトの効果が増加し、微細なス
ペースやホールを開口することができる。

［実施例コ 本発明の一実施例による光学マスクを第１図を用いて説
明する。

石英ガラス基板１のクロム蒸着面のクロムを剥離して、
例えばコンタクトホール形成用の一辺が０．５μｍの矩
形開口の単一パターン３が形成されている。単一パター
ン３の周囲で、単一パターン３の開口の中心から距離０
．７μｍの位置に軸中心を有し単一パターン３の開口の
各辺と平行に、長さ１．２μｍ、幅０．２０μｍの長方
形開口の補助パターン９が形成されている。

石英ガラス基板１のクロム蒸着側に、屈折率ｎ２．８の
Ｔ　ｉ　Ｏ２膜を厚さ約１２０ｎｍ蒸着し、リフトオフ
法を用いて単一パターン３に位相シフタ膜５が形成され
ている。位相シフタ膜５を設けたことにより、単一パタ
ーン３を透過する光は、補助パターン９を透過する光よ
りも１８０度位相が反転されてウェーハ上に到達する。

さらに位相シフタ５の材質をＴ　ｉ　Ｏ２膜としたこと
により、単一パターン３の透過率を補助パターン９の透
過率よりも僅かに低下するようにしている。

石英ガラス基板１の開口部以外に残されているクロム膜
は遮光膜７として利用される。

第２図は本発明の一実施例による光学マスクの説明図で
ある。

第２図（ａ）は本実施例の光学マスクである。

ＮＡ＝０．４５、ｄ＝０．５の、ｇ線を用いる露光装置
に本実施例の光学マスクを使用し、ウェーハ上に単一ホ
ールを形成する。

同図（ｂ）は本実施例の光学マスクと従来の光学マスク
を用いて露光したときのウェーハ上での光の電界強度分
布の比較を示すグラフである。位相シフタ部とその他の
部分の透過率がほぼ等しい従来の位相シフタを用いた場
合の単一パターン３を透過した光の、ウェーハ上での電
界強度分布ａ′を破線で示す。

電界強度分布ａは、本実施例の位相シフタ膜５を有する
光学マスクを用いて露光した単一パターン３を透過した
光の、ウェーハ上での電界強度分布であり、図中実線で
示されている。透過率を補助パターン９より減少させた
本実施例の位相シフり５を用いた場合の電界強度分布ａ
のピークは、従来の位相シフタを用いた場合の電界強度
分布ａ′より低くなっている。

電界強度分布すは補助パターン９を透過してきた光の電
界強度分布である。本実施例では、補助パターン９の透
過率が単一パターン３に比して大きいため、従来例より
も、相対的に位相シフタの効果が大きくなる。

第２図（Ｃ）はウェーハ上での光の強度分布を示す図で
ある。

ウェーハ上に到達した光の強度は、各電界強度の和の二
乗として表される。従って、本実施例の位相シフタ５を
有する単一パターン３による電界強度分布ａと補助パタ
ーン９による電界強度分布すによって得られる光強度分
布は第２図（ｃ）のＡのようになる。従来の位相シフタ
を有する単一パターン３による電界強度分布ａ′と補助
パターン９の電界強度分布すによる光強度分布は同様に
Ａ′となる。

本実施例の光学マスクで得られる光強度分布Ａの方が、
透過率が低下した分だけ従来の光学マスクで得られる光
強度分布Ａ′よりピークは低くなる。補助パターン９に
よる光強度分布は一定であるから、従来の位相シフトよ
りも本実施例の方が、相対的により位相シフタの効果が
大きくなる。

第２図（ｄ）は光強度分布Ａを光強度分布Ａ′に規格化
し、光強度分布ＡとＡ′ピークの高さを合わせたもので
ある。ピークの高さを合わせるには、光強度分布Ａの露
光時間を変えることにより、ピーク強度のエネルギをＡ
′と同一にすることによって達成できる。光強度分布Ａ
を光強度分布Ａ′に規格化すると、光強度分布Ａの光強
度が０゜７程度の位Ｎ、ｌ！の方が、光強度分布Ａ′の
光強度が０．７程度の位置１′より狭くなるので、光強
度分布Ａのラインシェイプは、光強度分布Ａ′のライン
シェイプより急峻になる。

すなわち、ピーク強度エネルギを同一にした場合、本実
施例の位相シフト５を用いたほうが露光光の分解能を高
くすることができる。従って、位相シフトの効果を増加
させることにより、ウェーハ上に微細パターンを形成す
ることができる。

第３図に本実施例の光学マスクの効果を示す。

本実施例と従来例とを比較して示したシミュレーション
結果であり、マスク寸法に対し得られた開口寸法をプロ
ットしたものである。

■は位相シフタを用いない通常プロセス、Ｏは従来の位
相シフトプロセスであり、位相シフタ膜を幅０．２５μ
ｍ、長さ１．１５μｍ、厚さ４７４ｎｍとし、屈折率１
．４６のＳｉＯ□膜を補助パターンに形成したものであ
る。・は本実施例による位相シフトプロセスである。

マスク寸法を０．５μｍとすると、通常プロセスの場合
は目標の開口寸法を得ることが不可能である。従来の位
相シフトプロセスの場合は０．３４μｍの開口寸法を得
られるが、本実施例の光学マスクを用いた位相シフトプ
ロセスの場合、０゜５μｍのマスク寸法において０．４
１μｍの開口寸法を得ることができるという顕著な効果
が得られる。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、位相シフトの効果を増加
させることにより、微細なスペースやホールを開口する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光学マスクを示す図、 第２図は本発明の一実施例による光学マスクの説明図、 第３図は本発明の一実施例による光学マスクの効果を示
す図 である。 図において、 １・・・石英ガラス基板 ３・・・単一パターン ５・・・位相シフタ膜 ７・・・遮光膜 ９・・・補助パターン ｔ［！！ｔＩ７＼座 七ｃｍ畔態屈■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラス基板上に設けられた単一パターンと、 前記ガラス基板上に設けられ、前記単一パターンの周囲
   に配置された補助パターンと、 前記単一パターン又は前記補助パターン上に設けられ、
   前記単一パターンと前記補助パターンの露光光の位相を
   １８０度ずらし、前記単一パターンの露光光の透過率を
   前記補助パターンの透過光の透過率より減少させる位相
   シフタと を有することを特徴とするリソグラフィー用光学マスク
   。