JPH052259A - フオトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 孤立パターンをパターンの一部として有する
フォトマスクを投影露光する場合、転写パターンの解像
度を向上させ、なおかつ作成が簡便なフォトマスクを提
供する。 【構成】 位相部材２を半透明にして僅かに光が透過す
るようにする。透過光の強度はフォトレジストの感度以
下になるように位相部材の光の透過率を定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置で使用する
フォトマスクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特公昭６２−５０８１１号公報（以降文
献１とする）には投影露光装置によりウエファ上にマス
クパターンを転写する場合に解像度を向上させる一手法
として、透明部と不透明部から構成されたフォトマスク
上の隣接する透明部の少なくとも一方に位相部材を付与
し、両側を透過する照明光に位相差を与える方法が述べ
られている。この手法は透明部が近接したパターンの解
像度を向上させるが、孤立したパターンの解像度は向上
させない。

【０００３】この問題を解決するため、特開昭６２−６
７５１４号公報（以降文献２とする）では第１の透明部
の周囲に微細な第２の補助透明部を設け、第１の透明部
および第２の補助透明部いずれか一方に位相部材を付与
する手法が述べられている。第２の補助透明部を光学系
の解像限界以下の微細なパターンにすると、第２の補助
透明部は転写されず、同時に第１の透明部の解像度が向
上する。第１の透明部のみが転写されるため、この手法
は孤立したパターンに対しても有効である。

【０００４】上記の２種類の手法では、フォトマスク
は、不透明部、位相部材を付与しない透明部、位相部材
を付与した透明部の３種類の部分で構成されている。こ
のためフォトマスクの製造工程は複雑なものとなる。こ
れに対し、第３８回応用物理学会連合講演会講演予稿集
（１９９１）ｐｐ．５３５，“位相シフト法によるＳｕ
ｂ μｍリソグラフィー（９）−ハーフトーン位相シフ
トマスク”（以降文献３とする）には、透明部と、透明
な位相部材を半透明はクロム膜上に付与した部分との２
種類から構成されるフォトマスクが提案されている。こ
のフォトマスクの断面図を図２に示す。１はガラス基
板、３は透明部、４は位相差１８０°を与える半透明
部、５は半透明クロム膜、６は透明な位相部材である。
このフォトマスクは２種類の部分から構成されているた
め、文献１および２などの３種類の部分から構成される
フォトマスクに比べ構造が単純であり、それゆえ製造工
程も比較的簡単になる。

【０００５】以上の３つの文献では主に位相部材を透過
した光の位相シフト量が１８０度の場合を考察してい
る。これに対し、特開平１−１４７４５８号公報（以降
文献４とする）では、位相シフト量が１８０度からずれ
た場合に、最も解像度が向上する焦点位置が変動するこ
とを利用して、位相シフト量を部分的に１８０度からず
らすことにより段差のあるウエファ上に転写するパター
ン全体の解像度を向上する手法が述べられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図２に示された文献３
のフォトマスクの構造は比較的単純ではあるが、半透明
なクロム膜と透明な位相部材の２種類の層を形成する必
要がある。また、半透明なクロム膜を形成するにはクロ
ムの膜厚を数十ｎｍと非常に薄くする必要があり、この
ような膜を無欠陥で形成するのは難しい。

【０００７】本発明の目的は、文献３のフォトマスクと
同じように孤立パターンに対しても解像度を向上させる
効果を持ち、作成がより簡便なフォトマスクを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のフォトマスク
は、図１（ａ）に示すような簡単な構造であり、透明基
板１上に半透明な位相部材２を設け、位相部材を透過し
た光の強度がこの透過した光により露光されるフォトレ
ジストの感度以下になるように位相部材の光の透過率を
定めたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】図１（ｂ），（ｃ）で本発明のフォトマスクに
より孤立パターンの解像度が向上する理由を説明する。
透明基板１に付着された半透明な位相部材２の膜厚は透
過光の位相を１８０度シフトさせる値となっている。こ
の膜厚は数百ｎｍとなり文献２で必要とされる半透明な
クロム膜の膜厚よりずっと厚いため精度よく形成可能で
ある。また、位相部材２の光の透過率は透過光の強度が
フォトレジストの感度より低くなるように調節される。
このとき半透明部４は強度が弱いためレジストには転写
されない。また同時に、半透明部４の透過光は透明部３
の透過光とは位相が１８０度異なるため、透明部３の透
過光の回折による横方向への広がりを抑えている。それ
ゆえ、本発明のフォトマスクを用いると孤立パターンの
解像度が向上する。文献２において、本発明と同様な効
果は透明部の近傍に位相を反転した微細な補助透明部を
設けることにより得られているが、本発明に比べてより
複雑な構造となっている。

【００１０】

【実施例】図１（ａ）は本発明の一実施例であるフォト
マスクの断面を示す。透明なガラス基板１の下に半透明
な位相部材２を付着させている。位相部材の屈折率ｎは
通常１．５程度なので、露光光源の波長としてλ＝３６
５ｎｍを用いると、位相部材の膜厚をλ／２／（ｎ−
１）〜３６５ｎｍとすることにより１８０度の位相シフ
ト量が得られる。透明部３の幅を１．５μｍ、縮小光学
系の倍率１／５、縮小レンズの開口数ＮＡ＝０．５、コ
ヒレンスファクターσ＝０．５として、ウエファ上の光
強度を計算した結果を図３に示す。光強度は透明部の中
心で１となるように規格化してある。７は半透明部４の
光の透過率が０％の場合のウエファ上の光強度分布を、
８は透過率が５％の場合のウエファ上の光強度分布を、
９は透過率が１０％の場合のウエファ上の光強度分布を
示している。透過率は０％の場合は不透明な膜を用いた
場合と同じ結果を与える。また、半透明部４の光の透過
率を５％あるいは１０％とすることにより、光強度分布
の幅が不透明な膜を用いた場合に比べ狭くなり解像度が
向上することがわかる。但し、このとき透明部３の中心
での光強度は不透明な膜を用いた場合に比べそれぞれ５
８％あるいは５５％と小さくなるため、半透明部４の光
の透過率の選び方には、光源の照度，レジストの感度な
どの露光条件に応じた最適化が必要である。

【００１１】半透明な位相部材２は、例えば前記波長に
おいて光の透過率の高い二酸化珪素と透過率の低い三酸
化二クロムをスパッタリングにより混合して透明基板上
に積層することにより形成される。あるいは前記波長に
おいて透明なＳＯＧ（スピンオングラス）に不純物を混
合することにより透過率を下げ、これを塗布することに
よっても形成可能である。露光波長がより短波長になる
とＳＯＧの透過率が下がるため、不純物を混合しなくて
も半透明な位相部材が形成される。

【００１２】以上、位相シフト量として１８０度の場合
を例として挙げたが、文献４に述べられているように位
相シフト量を１８０度からずらすことにより段差のある
ウエファ上に転写するパターン全体の解像度を向上させ
ることができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明のフォトマスクは、透明基板に半
透明な位相部材を付着させるだけなので作成が非常に簡
単である。半透明な位相部材の膜厚は、光の透過率を同
一にした場合、半透明なクロム膜よりずっと厚くとれる
ため欠陥も生じにくい。本発明のフォトマスクを用いる
ことにより、孤立パターンをパターンの一部として有す
るフォトマスクを投影露光する場合、転写パターンの解
像度を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例を示すフォトマスク
断面図、（ｂ），（ｃ）はこのフォトマスクを使用した
場合のウエファ上での透過光の振幅および強度を示す図
である。

【図２】従来の文献３中のフォトマスクの断面図であ
る。

【図３】図１（ａ）のフォトマスクにおける半透明部４
の光の透過率を様々に変化させた場合のウエファ上にお
ける透過光の強度分布を示す図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 半透明な位相部材 ３ 透明部 ４ 位相差１８０°を与える半透明部 ５ 半透明クロム膜 ６ 透明な位相部材 ７ 透過率が０％の場合のウエファ上の光強度分布 ８ 透過率が５％の場合のウエファ上の光強度分布 ９ 透過率が１０％の場合のウエファ上の光強度分布

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】透明基板上に半透明な位相部材を設け、前
   記位相部材を透過した光の強度がこの透過した光により
   露光されるフォトレジストの感度以下になるように前記
   位相部材の光の透過率を定めたことを特徴とするフォト
   マスク。