JPH04204653A

JPH04204653A - 露光用マスクおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH04204653A
Application number: JP2334249A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 隆佐藤; Yoko Tanaka; 陽子田中; Akihiro Nitayama; 仁田山　晃寛; Fumio Horiguchi; 文男堀口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-27
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JP3083551B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、露光用マスクおよびその製造方法に係り、特
にリソグラフィのマスクの形成に関する。

（従来の技術）半導体集積回路は、高集積化、微細化の一途を辿ってい
る。その半導体集積回路の製造に際し、リソグラフィ技
術は加工の要として特に重要である。

超ＬＳＩなどの半導体装置の製造分野においては、所望
のパターンを形成してなるマスクおよび結像光学系を介
して所望の基板上に光照射を行い縮小投影露光を行う技
術が広く用いられている。

この場合、投影露光装置の解像力は、結像素子の開口数
（ＮＡ）と使用する光の波長（λ）で決まり、結像可能
な最小線幅（Ｌ）はＬ（Ｋλ／ＮＡで現すことができる。すなわち、解像力を向上させよう
とすると開口数を大きくするかあるいは光源の波長を短
くする必要がある。

現在のりソグラフィ技術では、高圧水銀ランプを光源と
するなら最小線幅０．５μｌ程度が限界である。０．５
μ町以下のパターン寸法にはＫｒＦエキシマレーザある
いは電子線を用いた直接描画技術や、Ｘ線等倍露光技術
の開発が進められているが、量産性、プロセスの多用性
等の理由から、光りソグラフィに対する期待は非常に大
きくなっている。

このような状況の中で光源に対しては、Ｇ線、ｉ線、エ
キシマレーザ、Ｘ線等種々の光源の採用が検討されてお
り、また、レジストに対しても新レジストの開発やＲＥ
Ｌのような新レジスト処理が検討され、さらには、５Ｒ
ＥＰ、ＣＥＬイメージリバース法等も研究が進められて
いる。

これに対し、マスク製作技術に対しては、充分な検討が
なされていなかったが、１９８２年ＩＢＭ社のレベンソ
ンらにより、位相シフト法が提案され、注目されている
。

この位相シフト法は、マスクを透過する光の位相を操作
することにより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。

この原理について第７図を参照しつつ説明する。

この方法では、第７図（ａ）に示すように、石英基板１
１１上にスパッタ法等により形成したクロム（Ｃｒ）あ
るいは酸化クロム（Ｃｒ２０３）からなるマスクパター
ン１１２の隣り合う一対の透明部の一方に透明膜１１３
を形成したマスクを用い、第７図（ｂ）に示すようにこ
の部分の位相を反転させ光の振幅が２つの透過部の境界
部で打ち消し合うようにしたものである（第７図（Ｃ）
）。この結果、２つの透過部の境界部の光強度は０とな
り、第７図（ｄ）に示すように、２つの透過部よりウェ
ハ上に形成されるパターンを分離することができる。こ
のようにして、ＮＡ−０，２８のｇｌｌステッパで、０
．７μ前のパターンを解像し、解像度が約４０％向上し
た。このとき、位相を反転させるには位相シフタの膜厚
ｄはシフタ材料の屈折率をｎ５ｉｉｉ光波長をλとする
とｄ−λ／２（ｎ−１）の関係が必要となる。

さらに日立の寺沢らは、レベンソンらの技術をさらに発
展させて、第８図にその原理を示すようニ孤立ハターン
への適用を行った。この方法では、孤立パターンａの他
に単独では解像しないダミーとしての補助パターンｂを
設け、この部分に位相を反転させるシフタ１１３を配設
している。この方法テハ、ＮＡ−０，４２のｉ線ステツ
バで、０゜３μ層の孤立スペースおよび０．４μ謂径の
コンタクトホールが解像し、従来法に比べ解像度が約３
０％向上した。しかしながらコンタクトホールについて
はパターン寸法が小さくなればなるほど補助パターンと
の光強度差が小さくなるので透過部を透過する光強度が
全体的に弱められ解像しないという限界がある。

さらにまた、以上に説明した方法では、ライン・アンド
・スペースに対しては透過部１つおきにシフタを設置し
、孤立パターンに対しては補助パターン用にマスク層を
加工しシフタを配置するため、マスクパターンに対する
シフタの位置合わせや選択加工技術が必要となり工数が
大幅に増大するのをはじめ、マスクの製造工程が複雑と
なるという問題がある。

このような問題に鑑み、さらに、東芝の仁田山らは透過
部あるいは遮光部の周囲に位相シフタを設けた位相シフ
トマスク構造を提唱している。

第９図にこの原理を示す。このマスクは、第９図（ａ）
に示すように、石英基板１１１上に形成したクロム（Ｃ
ｒ）あるいは酸化クロム（Ｃｒ２０３）からなるマスク
パターン１１２の周囲に張り出すように形成した位相シ
フタ１１３としての透明膜を形成したマスクを用い、第
９図（ｂ）に示すようにこの部分の位相を反転させ光の
振幅が透過部両端で位相０°と位相１８０°の光が打ち
消し合い、光強度が小さくなりコントラストが向上する
ようにしたものである（第９図（Ｃ））。この結果、透
過部両端の光強度はほぼＯとなり、第９図（ｄ）に示す
ように、２つの透過部よりウェハ上に形成されるパター
ンを分離することができる。

このマスクは次のようにして形成される。

まず、第１０図（ａ）に示すように石英基板１］１上に
スパッタ法等によりクロム（Ｃｒ）あるいは酸化クロム
（Ｃｒ２０３　）１１２を１０００人程度堆積し、この
上にレジストを塗布し電子線描画を行い現像しレジスト
パターンＲをバターニングする。

次いで、第１０図（ｂ）に示すように、このレジストパ
ターンをマスクとしてウェットエツチング法または反応
性イオンエツチング法により、このマスク層１１２をパ
ターニングし、レジストパターンＲを剥離除去する。

この後、第１０図（ｃ）に示すように、ＰＭＭＡ膜１１
３を塗布し、バック露光を行い潜像１１３Ｓを形成する
。

そして、現像を行い、第１０図（ｄ＞に示すように、Ｐ
ＭＭＡ膜パターンからなる位相シフタ１１３を形成する
。

最後に、第１０図（ｅ）に示すように、このＰＭＭＡ膜
パターンからなる位相シフタ１１３をマスクとしてマス
ク層１１２のサイドエ・ツチングを行い、マスク層１１
２から位相シフタ１１３が張り出すように形成されたマ
スクが完成する。

このマスクではＰＭＭＡが位相シフタとなるわけである
が、ＰＭＭＡは透過率が高く、レジストプロファイルが
シャープであるため、良好な位相シフタとなる。また、
この方法では自己整合的に位相シフタのパターンを形成
することができるため、マスク合わせや、選択加工工程
が不要となり、簡単に形成することができる。

このようなマスクを用いて露光を行うと、各開口部を通
った光は、破線で示すように互いの位相が反転している
ため、マスク層の下の部分での光強度が大幅に低下し、
全体としての光は実線で示すように、強度分布からみて
、従来のマスクを用いた場合に比べ半分近い寸法までの
解像が可能となる。

しかしながら、この方法では、微細パターンの上にさら
に微細なシフタパターンを設けるため、シフタ幅の制御
が難しく、加工が困難であるという問題があった。

また、位相シフタと遮光膜との組み合わせてマスクを形
成する場合には、両者のパターン形成を別に形成しなけ
ればならず、２つの部分の位置合わせ精度が極めて重要
となり、もしこの精度か悪い場合には位相シフトマスク
としての機能を発揮し得なくなるという問題があった。

また、このような微細なパターンをＥＢ描画装置で露光
しようとするとパターンデータが膨大になり処理し切れ
ない量になる。これはＥＢ描画装置のパターンデータ処
理の特徴が、繰り返しパターンである場合についてはデ
ータ圧縮技術を使って少ないデータ量に圧縮することが
可能であるか、さまざまな領域の形状で存在する微細パ
ターンに対しては十分にデータ圧縮ができず、データ量
が膨大になるためであり、これは製造上の大きな問題と
なっている。

（発明が解決しようとする課題）このように、従来の位相シフト法を用いたフォトリソグ
ラフィのマスクにおいては、微細パターンの上にさらに
微細なシフタパターンを設けるため、シフタ幅の制御が
難しく、加工か困難であるという問題があった。

また、パターン寸法の異なる領域を有する場合、パター
ン寸法の大小に応じて異なる物質膜を形成しようとする
と各部分の位置合わせ精度が極めて重要となり、もしこ
の精度が悪い場合には位相シフトマスクとしての機能を
発揮し得なくなるという問題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、転写装置
の解像限界を向上せしめると共に、一定の光量で思丈な
パターン転写を行うことのできる露光用マスクを提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕（課題を解決するための手段）そこで本発明の第１の露光用マスクでは、マスクパター
ンは、他の部分とは光路長が異なりかつ所定の透過率を
有する、所望パターンよりも小さなパターンを配列し、
所定の透過率を有する領域と透過性領域とが混在するよ
うにし、必要とする透過率に応してその混在比が該パタ
ーンの一部において半透過性領域と透過性領域との振幅
透過率の比に逆比例するようにしている。

また、本発明の第２の露光用マスクでは、マスクパター
ンのパターン寸法を露光条件のλ／ＮＡで除した値か０
，５９以下であるマスクパターンに対しては、マスクパ
ターンは、所定の透過率を有しかつ他の部分とは光路長
の異なるパターンを用い、マスクパターンのパターン寸
法を露光条件のλ／ＮＡて除した値が０．５９以上であ
るマスクパターンに対しては、半透明膜パターンからな
る小パターンと透過性領域とが混在して配列され、この
混在比は小パターンと透過性領域との振幅透過率の比に
逆比例するように構成されている。

さらに本発明の第３の露光用マスクでは、所定の透過率
を有しかつ他の部分とは光路長の異なる膜からなる小パ
ターンと透過性領域とが混在して配列され、この混在比
を前記マスクパターンのパターン寸法を露光条件のλ／
ＮＡで除した値すなわち規格化寸法に応じて変化させる
ようにしている。

以上の露光用マスクにおいて、望ましくはこれらの小パ
ターンと透過性領域との混在する周期のピッチは、Ｓ＝
λ／ＮＡで表すとき、Ｓよりも小さくなるように構成す
る。

本発明の第４では、透光性基板上に、所定の透過率を有
しかつ他の部分とは光路長の異なる膜を堆積したのち、
少なくとも一部の領域に対し、パターン転写法により膜
を所定の周期および所定の混在比で小パターンに分割し
て小パターンを形成し、この後この小パターンに分割さ
れた領域の外部を含む領域をＥＢ露光法によりパターニ
ングして露光用マスクを形成するようにしている。

（作用）シミュレーションにより、シフタ透過率を変化させてウ
ェハ上に投影される光像強度分布を調べた結果、ある範
囲の寸法をもつマスクパターンでは、遮光膜パターンの
代わりに、所定の透過率を有する半透明膜パターンを用
いることにより、コントラストが向上することが判明し
た。

従って、ある範囲の寸法をもつマスクパターンでは、遮
光膜パターンの代わりに、所定の透過率を有する半透明
膜パターンを用いる、微細パターンの解像が容易となる
。しかしながら、パターン寸法に応じて最適の透過率を
有するパターンを形成するのが望ましいが、パターン寸
法毎に透過率を変化させるのは極めて困難であった。

また、透過率が１００％の位相シフタを等間隔て配列し
た場合、はとんと光を透過しなくなるということも発見
されている（１９９０秋季応用物理学会学術講演会予稿
集２７Ｐ−ＺＧ−１，松下電子、渡辺１戸所、井上）しかしながら、この位相シフタの透過率が１００％より
悪くなると、次第に遮光部としての役目を果たさなくな
り、光がもれてくるようになる。

ちなみに位相シフタの露光光に対する振幅透過率が２５
％の場合、規格化周波数が０．４８における透過率は２
０％近くになり厳密なパターン精度が必要な部分ではも
はや遮光部として機能しなくなる。

ところが位相シフタは、シフタ材料自体がもつ光の吸収
や、シフタ内での光の多重反射あるいは散乱によっても
透過率は減少しており、完全に透過率を１００％にする
ことは難しい。

また、位相シフタと遮光膜との組み合わせてマスクを形
成する場合には、半透明膜の位相シフタを用いた場合に
は、遮光部を透明な位相シックまたは遮光膜を用いて別
に形成しなければならす、２つの部分の位置合わせ精度
が極めて重要となり、もしこの精度が悪い場合には位相
シフトマスクとしての機能を発揮し得なくなるという問
題かあった。

そこで本発明者らは種々の実験の結果、半透明膜の位相
シフタのみで遮光領域を形成することができることを発
見した。

すなわち、本発明の第１の露光用マスクによればある範
囲の寸法をもつマスクパターンでは、遮光膜パターンの
代わりに、パターンの一部において位相シフタ領域と透
過性領域との振幅透過率の比に逆比例するように構成す
ることにより、遮光領域を形成することができ、半透過
性膜の配置のみて大面積の遮光部を作り出す二とが可能
となり、位相ンフタパターンと遮光パターンとを別工程
でパターニングする必要がなく、位置合わせも不要とな
り形成か極めて容易となる。

ここで、シミュレーション結果から、半透過性領域と透
過性領域とを混在させるときの両者の周期のピッチは、
被転写パターン上での規格化パターン寸法をＳ＝λ／Ｎ
Ａて表すとき、遮光部として扱うには０．６８よりも小
さいことが望ましいか、ＩＳよりも小さい値とすれば遮
光部とすることができる場合もある。

また、本発明の第２の露光用マスクでは、マスクパター
ンのパターン寸法を露光条件のλ／ＮＡで除した値が０
．５９以下であるマスクパターンに対しては、遮光膜パ
ターンの代わりに、所定の透過率を有しかつ他の部分と
は光路長の異なる半透明膜パターンを用い、０１５９以
上であるマスクパターンに対しては、遮光膜パターンの
代わりに、半透明膜パターンからなる小パターンと透過
性領域とが混在して配列され、この混在比は小パターン
と透過性領域との振幅透過率の比に逆比例するように構
成しているため、位相シフタパターンと遮光パターンと
を別工程でパターニングする必要かなく、位置合わせも
不要となり形成が極めて容易となる上、極めて高精度の
パターン形成が可能となる。

また、本発明の第３の露光用マスクによれば、遮光膜パ
ターンの代わりに、小パターンと透過性領域との混在比
を、マスクパターンのパターン寸法（規格化寸法）に応
して変化させるようにしているため、全ての領域を、パ
ターン寸法を変化させるのみで同一工程で形成すること
ができ、極めて製造が容易となる。

さらに本発明の第４では、透光性基板上に、所定の透過
率を有しかつ他の部分とは光路長の異なる膜を形成しこ
の少なくとも一部の領域に対し、パターン転写法により
膜を所定の周期および所定の混在比で小パターンに分割
して小パターンを形成した後この小パターンに分割され
た領域の外部を含む領域をＥＢ露光法によりパターニン
グして露光用マスクを形成するようにしているため、パ
ターンデータが膨大になり処理し切れない量になったり
することなく、容易に高精度の露光用マスクの形成が可
能となる。

ところで、光学像はＮＡ（光学系の開口数）。

λ（波長）に依存する。

しかしながら、パターン寸法のピッチＷを次式のように
規格化した場合、 γ−Ｗ／（λ／ＮＡ）同じ規格化寸法のピッチγをもつ光学像は相似比λ／Ｎ
Ａで完全に相似となる。ＮＡ／λは空間周波数領域での
カットオフ周波数を現しており、その逆数λ／ＮＡはカ
ットオフ周波数を１としてそれをＮＡ／λ分割した１目
盛り分の周波数となる。

このように各パターン寸法をこのλ／ＮＡで除すことに
より、その寸法が空間周波数領域上で占める位置を規格
化することができる。

この規格化寸法を用いて種々の実験を重ねた結果、規格
化寸法（露光条件のλ／ＮＡで除した値）のピッチが０
．５９以下であるマスクパターンに対して特に有効であ
ることがわかった。そこで、露光条件のλ／ＮＡで除し
た値が０．５９以下であるマスクパターンに対してのみ
、透過率０〜５０％を有し位相が１８０’　シフトする
ような半透明膜を用いてマスクパターンを形成すること
により、容易に、位相シフト効果を得ることができ、従
来のマスクでは解像できないようなパターンの解像が可
能となる。

そして、このパターンの大きさに応じた最適透過率を選
ぶ事が望ましいが、上記方法によれば、最適透過率とな
るような小パターンの配列密度を選択することにより、
同一材料でパターンのみを変化させることにより、極め
て高精度のパターン形成が可能となる。

（実施例）次に、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

実施例１第１図（ａ）および第１図（ｂ）、第２図（ａ）および
第２図（ｂ）は、本発明の第１の実施例の露光用マスク
の一部のパターン領域およびその細部、該パターン領域
の拡大断面および平面を示す図である。

この露光用マスクは、ＮＡ−０，４２の投影レンズを有
するＫｒＦエキシマレーザステッパ（λ＝　２４８　ｎ
ｌｌ１）に装着して用いるもので、透光性の石英基板１
の表面に、透過率２５％の半透明膜からなる０、３２μ
Ｍ幅のライン２Ｊｌと０．０８μｍ幅のスペース２Ｓと
のラインーアンド・スペースパターンからなるマスクパ
ターン２を配設してなるものである。ここで位相シフタ
部と位相シフタを形成しない部分とのピッチは規格化パ
ターン寸法で約０．３２Ｓ実寸法で０．４μＭである。

この半透明膜は、屈折率をｎとすると、λ／（２（ｎ−
１））を満たし、位相を１８０°シフトするように構成
されている。

このようにして形成された露光用マスクをＮＡ−０，４
２の投影レンズを有するＫｒＦエキシマレーザステッパ
に装着し、シリコン基板上に５ＡＬ６０１と指称されて
いるネガ型レジストを塗布したウェハに、パターン転写
（λ−２４８μｍ、コヒーレンジσ−０，５）を行い、
専用現像液で現像した。

これにより、この領域は非露光部としてレジストは全て
除去されている。

このようにして半透明パターンを用いて遮光領域を形成
するとができ、パターンを変えるのみで、−工程でマス
クパターンを形成することができるため、極めて容易に
製造可能である。

なお、パターン配置については一次元格子を形成したが
、これに限定されることなく、第３図に示すように２次
元格子を用いるなど適宜変更可能である。

この露光用マスクの製造に際しては、転写法を用いて一
度に露光形成する。

ちなみに、このパターンを同一透過率の位相シフタを用
いて０，２μＭづつの等間隔のライン・アンド・スペー
スパターンからなるマスクパターンとすると、透過する
光量が増加し遮光領域として機能しなくなる。

また、前記実施例では、光源としてはＫｒＦエキシマレ
ーザを用いたがこれに限定されることなく、例えば水銀
ランプのｉ線やｇ線を利用することも可能である。また
位相シフタの振幅透過率も２５％に限定されるものでは
ない。

例えば、光源として水銀ランプｉ線であるλ−３６５ｎ
＊とし、投影光学系にＮＡ−０，４５を用い、位相シウ
タの振幅透過率２０％のものを用い、位相シフタ部の屈
折率をｎとしてλ／　（２（ｎ　−１））を満たし、位
相を１８０’　シフトするように構成した、０．４２μ
闇幅のラインと０，０８μｍ幅のスペースとのライン・
アンド・スペースパターンからなるマスクパターンを配
設するようにしてもよい。ここで位相シフタ部と位相シ
フタを形成しない部分とのピッチは規格化パターン寸法
で約０．２８８実寸法で０．５μＡである。

この場合も、半透明パターンを用いて遮光領域を形成す
るとができ、パターンを変えるのみで、−工程でマスク
パターンを形成することができるため、極めて容易に製
造可能である。

また、露光用マスク上の遮光領域を形成する場合にはこ
の半透明パターンで形成する必要はなく部分的にＣｒ等
の遮光膜を組み合わせるようにしても良い。

さらに、位相シフタ部と位相シフタを形成しない部分と
のピッチを規格化パターンで現し、この値を変化させて
、これと透過率との関係を測定した結果を第４図に示す
。この図から、位相シフタ部と位相シフタを形成しない
部分とのピッチは規格化パターンで０．６８より小さい
場合にほぼは完全な遮光部として用いる事が可能である
。

なお、この半透明膜に色素を添加して透過率を調整する
ようにしてもよい。

実施例２次に、本発明の第２の実施例について詳細に説明する。

第５図（ａ）乃至第５図（ｄ）は本発明の第２の実施例
の露光用マスクの製造工程を示す図である。

この露光用マスクは、第５図（ａ）に示すように、透光
性の石英基板１１の表面に膜厚約５００人の窒化シリコ
ン膜１２とこの上層に膜厚約４０００人の酸化シリコン
膜１３とを積層した基板を出発材料とし、大小寸法の異
なるパターンを形成したもので、そのうち、ウェハ上で
の規格化されたパターン寸法が０．２８５．実寸法で０
．５以上μｍ１マスク上の寸法で２．０μ範のパターン
を形成する場合を考える。

なお、ここで酸化シリコン膜の膜厚は、ｄ−λ／　（２
（ｎ’　−１）　）を満たし、位相を１８０６シフトす
るように構成されている。

次に第５図（ｂ）に示すように、この上層にレジストパ
ターンを塗布し、１．０μｍのライン・アンド・スペー
スパターンからなるマスクパターンが全面に形成された
マスクを用意し位相シフトマスクとなるマスクに密着露
光することによってレジストパターン１４を得る。

さらに第５図（Ｃ）に示すように、これをパターニング
し、これをマスクとしてＣＦ４ガスを主成分とする反応
性ガスを用いた反応性イオンエツチングにより酸化シリ
コン膜１３をパターニングする。

さらに、第５図（ｄ）に示すように、０′２プラズマア
ツシヤを用いてレジストパターンを灰化し、位相シフト
マスクを完成する。

このようにして形成された位相シフトマスクは、ｉ線の
露光装置では全く光を通さないものとなり、Ｃｒ等によ
るマスクブランクスと光学的には同一の機能を有する。

この後、ポジ型ＥＢレジストパターンを塗布しパターン
として光を通したい部分に描画を行い現像処理によって
必要なレジストパターンを得、次にＣＦ４ガスを主成分
とする反応性ガスを用いた反応性イオンエツチングによ
り酸化シリコン膜１３をパターニングし、第１図に示し
たようなパターンを得る。

なお、前記実施例では酸化シリコン膜の光透過率が１０
０％の場合について説明したか、酸化シリコン膜の振幅
透過率が５０％のとき、マスク上での位相シフタの幅を
１．３３μｍ、位相シフタを付けない部分の幅を０９６
６μｍとするようにしてもよい。

なお、前記実施例では窒化シリコン膜上に酸化シリコン
膜を形成した場合について説明したか、両者の間にＣｒ
薄膜を付けるなどして位相シフタ部のみを半透過性にし
た場合にも適用可能である。

なお、半透明膜としては酸化シリコンに限定されるもの
ではなく、レジストなどの樹脂など他の材料でも良い。

さらに、この露光用マスクにはパターン上層または下層
にフッ化マグネシウムなどの反射防止膜をスパッタ法等
により形成する事も可能である。

実施例３以下、本発明の第３の実施例について説明する。

この例では、マスク表面をパターン寸法（規格化寸法）
に応して、４つにわけ、遮光膜パターンの代わりに、す
べて２５％の透過率を有しかつ他の部分とは光路長の異
なる酸化シリコンからなる半透明膜パターンからなる小
パターンの配置密度を４段階にわけ、これらを割り当て
ることにより、形成したことを特徴とするものである。

すなわち、第６図に示すように、この露光用マスクは、
ＮＡ−０，４２の投影レンズを有するＫｒＦエキシマレ
−サスチッパ（λ＝　２４８　ｎｍ）に装着して用いる
もので、透光性の石英基板２１の表面を、規格化寸法０
．５９以上の大パターンからなる第１の領域Ｐ１と、０
．５９〜０．３０のパターンからなる第２の領域Ｐ２と
、０．３０〜０．１５のパターンからなる第３の領域Ｐ
３と、０．１５以下の大パターンからなる第４の領域Ｐ
４とにわけ、第１乃至第３のいずれの領域も、透過率２
５％の半透明膜からなる所定幅のラインと所定幅のスペ
ースとのライン・アンド・スペースパターンからなる小
パターンの集合体で構成され、第４の領域のみがそのま
まのパターンで構成されてマスクパターンＭ１〜Ｍ４を
それぞれ構成してなるものである。

ここで第１の領域は、０．５μｍ幅のラインと０．１２
５μ一幅のスペースとのライン・アンド・スペースパタ
ーンで構成されており、位相シフタ部と位相シフタを形
成しない部分とのピッチは規格化パターン寸法で約０．
５８実寸法で０．６２５μ■である。

ここで第２の領域は、０．０７５μ寸幅のラインと０．
３μｍ幅のスペースとのライン・アンド・スペースパタ
ーンで構成されており、位相シフタ部と位相シフタを形
成しない部分とのピッチは規格化パターン寸法で約０．
３８実寸法で０，３７５μ謂である。

ここで第３の領域は、０．０５μｍ幅のラインと０．２
μＡ幅のスペースとのライン・アンド・スペースパター
ンで構成されており、位相シフタ部と位相シフタを形成
しない部分とのピッチは規格化パターン寸法で約０．２
５実寸法で０．２５μｍである。

ここで第４の領域は、０．１μｍ幅のラインと０．０２
５μ「幅のスペースとのライン・アンド・スペースパタ
ーンで構成されており、位相シフタ部と位相シフタを形
成しない部分とのピッチは規格化パターン寸法て約０．
ＩＳ実寸法て０．１２５μ「である。

このマスクは、製造に際しては、次のようにして行う。

まず、実施例２と同様、透光性基板上に位相シフト層を
堆積した後、順次第１乃至第３の３つの領域に対して、
実施例２と同様にして各密度のライン・アンド・スペー
スパターンからなる小ｌ々ターンを形成する。

ついて、ポジ型ＥＢレジストパターンを塗布しパターン
として光を通したい部分に描画を行い現像処理によって
必要なレジストノくターンを得、次にＣＦ４ガスを主成
分とする反応性ガスを用いた反応性イオンエツチングに
より酸化シリコン膜をパターニングし、第６図に示した
ようなノ々ターンを得る。

このようにして極めて容易に、ノくターン寸法に応じて
コントラストが最適になるような透過率を有するパター
ンで構成したのと等価とすることができ、高精度の露光
用マスクを得ることができる。

なお、この例では４つの領域に分け、小パターン密度を
段階的に変化させたが、かならずしも４つとする必要は
なく、２つ以上であればよく、また混在比を連続的に変
化させるようにしても良い。

以上本発明について実施例を用いて説明したが。

位相シフタとしては、レジストとしても用いられるポリ
メチルメタクリレートおよび無機膜である酸化シリコン
層について説明したが、これらに限定されるものではな
く、露光光として用いられる波長４３６ｒｚｎ以下の光
に対して透過率の高い材料であれば良い。例えば無機膜
としては、フッ化カルシウム（ＣａＦ）、フッ化マグネ
シウム（ＭｇＦ）、酸化アルミニウム（Ａ　１２０３　
）等地の材料を用いるようにしても良い。また、レジス
トとしては、ポリメチルメタクリレート、ポリトリフル
オロエチル−α−クロロアクリレート、クロロメチル化
ポリスチレン、ポリジメチルグルタルイミド、ポリメチ
ルイソプロペニルケトン等の材料が考えれれる。また、
パターンの厚さ等は、材料およびリソグラフィ光に応じ
て、適宜変更可能である。

また、透光性基板の材料についても、実施例に限定され
ることなく適宜変更可能である。

加えて、位相シフタ層は必ずしも１８０度の位、　相シ
フトを行うものである必要はなく、１８０度の近傍で遮
光膜エツジの光強度分布をシャープに低下させる程度で
あれば１８０度をいくばくかはずれたものでもよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明の露光用マスクによれ
ば、ある範囲の寸法をもつマスクパターンでは、遮光膜
パターンの代わりに、所定の透過率を有する小パターン
を所定の存在比で配設するようにしているため、この存
在比を変化させることにより透過率の異なる材料で形成
したのと同等のコントラストが向上効果を得ることがで
き、簡単な構成で解像度の向上をはかることができる。

また本発明の方法によれば、パターン転写法により膜を
所定の周期および所定の混在比で小パターンに分割して
小パターンを形成した後二の小パターンに分割された領
域の外部を含む領域をＥＢ露光法によりパターニングし
て露光用マスクを形成するようにしているため、パター
ンデータが膨大になり処理し切れない量になったりする
ことなく、容易に高精度の露光用マスクの形成が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例の露光用マ
スクを示す図、第３図は同露光用マスクの変形例を示す
図、第４図は位相シフタ部と位相シフタを形成しない部
分とのピッチと透過率との関係を測定した結果を示す図
、第５図（ａ）乃至第５図（ｄ）は本発明の第２の実施
例の露光用マスクの製造工程を示す図、第６図は本発明
の第３の実施例の露光用マスクを示す図、第７図乃至第
９図は従来例の位相シフト法の説明図、第１０図（ａ）
乃至第１０図（ｅ）は従来例の露光用マスクの製造工程
図である。１・・・石英基板、　　　２・・・マスクパターン１１
・・・石英基板、　　１２・・・マスクパターン、１３
・・・透明膜、　　２１・・・石英基板、２２・・・遮
光膜、　　２３・・半透明膜、３１・・・石英基板、　
３２・・・半透明膜、３３・・・酸化シリコン膜、１１１・・石英基板、１１２・・・マスクパターン２１１・・・石英基板、２１２・・・マスクパターン、２１３・・・透明膜。第１図ど−一一′−−−＼２！　　　２Ｓ第２図第３図Ｌ；ウェハ上マ°のチ見ｈｌｔ＋ずターン寸シ太（Ｓ）
λ Ｓ＝− ＮＡ入　光Ｊの５皮干ＮＡ　　才ＲＷ′ｌ光芋系の間口第４図第５図第９図１入タト縁口＋　１１＋＋第８図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透光性基板と、前記透光性基板上に配設されたマスクパターンとを具備した露光用マスクにおいて、前記マスクパターンは、所定の透過率を有しかつ他の部分とは光路長の異なる小パターンと透過性
領域とが混在して配列され、この混在比は前記小パター
ンと前記透過性領域との振幅透過率の比に逆比例するよ
うに構成されていることを特徴とする露光用マスク。
（２）透光性基板と、前記透光性基板上に配設されたマスクパターンとを具備した露光用マスクにおいて、前記マスクパターンのパターン寸法を露光条件のλ／ＮＡで除した値が０．５９以下であるマスク
パターンに対しては、マスクパターンは所定の透過率を
有しかつ他の部分とは光路長の異なる膜で構成され、前記マスクパターンのパターン寸法を露光条件のλ／ＮＡで除した値が０．５９以上であるマスク
パターンに対しては、前記膜からなる小パターンと透過
性領域とが混在して配列され、この混在比は前記小パタ
ーンと前記透過性領域との振幅透過率の比に逆比例する
ように構成されていることを特徴とする露光用マスク。
（３）透光性基板と、前記透光性基板上に配設されたマスクパターンとを具備した露光用マスクにおいて、前記マスクパターンは、所定の透過率を有しかつ他の部分とは光路長の異なる膜からなる小パター
ンと透過性領域とが混在して配列され、パターン領域内
におけるこの混在比を前記マスクパターンのパターン寸
法を露光条件のλ／ＮＡで除した値すなわち規格化寸法
に応じて変化させるようにしたことを特徴とする露光用
マスク。
（４）前記小パターンと前記透過性領域との混在する周
期のピッチは、Ｓ＝λ／ＮＡで表すとき、Ｓよりも小さ
くなるように構成したことを特徴とする請求項（１）乃
至（３）に記載の露光用マスク。（５）透光性基板上に
、所定の透過率を有しかつ他の部分とは光路長の異なる
膜を堆積する位相シフタ層堆積工程と、少なくとも一部の領域に対し、パターン転写法により前記膜を所定の周期および所定の混在比で小
パターンに分割する小パターン形成工程と、前記小パタ
ーンに分割された領域の外部を含む領域をＥＢ露光法によりパターニングするパターニ
ング工程とを含むようにしたことを特徴とする露光用マ
スクの製造方法。