JPH05232675A - ホトマスク及びそれを用いたレジストパターン形成方法 - Google Patents

ホトマスク及びそれを用いたレジストパターン形成方法

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JPH05232675A
JPH05232675A JP17210691A JP17210691A JPH05232675A JP H05232675 A JPH05232675 A JP H05232675A JP 17210691 A JP17210691 A JP 17210691A JP 17210691 A JP17210691 A JP 17210691A JP H05232675 A JPH05232675 A JP H05232675A
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JP
Japan
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pattern
photomask
phase shifter
edge
resist
Prior art date
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JP17210691A
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English (en)
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Hideyuki Jinbo
秀之 神保
Yoshiyuki Kawazu
佳幸 河津
Yoshio Yamashita
吉雄 山下
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相シフタのエッジを用いたパターニングに
より光学系の解像限界以下の何種類かの寸法のレジスト
パターンを同時に得ることができるホトマスク及びそれ
を用いたレジストパターン形成方法を提供する。 【構成】 投影露光法により位相シフタ11のエッジ1
1aを用いてレジストを露光するレジストパターンの形
成にあたり、位相シフトパターン及び該位相シフトパタ
ーンのエッジに対応して微細なピッチで配列されたクロ
ムパターン12を設けるようにしたものである。そのホ
トマスクを用いて、位相シフタのエッジラインを転写す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSI等の製造に用い
られるホトリソグラフィ技術に係り、特にそのためのホ
トマスク及びそれを用いたレジストパターン形成方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】投影露光によるホトリソグラフィ技術の
分野においても、半導体装置の高集積化に対応できる微
細なレジストパターンを形成できる技術が種々提案され
ている。それらの中で、注目されている技術の一つに位
相シフト法と称される技術がある。この位相シフト方法
は特公昭62−59296号公報に開示されいる。すな
わち、図4にその一部断面図を示すように、露光光を透
過する透過部3を具えるホトマスク5であって、透過部
3の隣り合ったものの少なくとも一対において、透過光
が干渉して強め合うことがないように、上記一対の透過
部を通過する光に位相差を与える位相シフタ7を、上記
一対の透過部の少なくとも一方に設けたものであった。
【0003】このホトマスク5を用いることにより、遮
光部1及び透過部3のレジスト上での光コントラストが
向上するので、位相シフタ7を設けない場合よりも微細
なライン・アンドスペースパターンが得られる。このよ
うに、ウエハ上での光コントラストを上げるためにホト
マスク上に露光光の位相をずらす位相シフタ(薄い膜)
7を部分的に設けて投影露光法の解像力を向上させるも
のであった。
【0004】また、本願出願人による提案にかかる特願
平2−190162号では、この位相シフト法を微細な
孤立パターン形成用に特に改良したマスクが示されてい
る。これは位相シフタのエッジ部を転写すると非常に細
かい暗線となることを利用したものである。例えば、現
在LSI転写に用いられているi線ステッパで通常のク
ロムマスクを用いると、0.3〜0.4μmのパターン
を形成するのが限界であるが、このマスクを用いるとポ
ジ型レジストでは残しラインパターンの、ネガ型レジス
トでは溝パターンの0.15μm程度のパターンが安定
して形成できる。また、パターン寸法のコントロールは
露光量を変化させることによって行うことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た位相シフト方法では投影露光光学系の解像限界以下の
パターンで何水準かの寸法、例えば0.15μm、0.
2μm、0.3μmのライン等を必要とする場合にはそ
れに対応できないという問題点があった。本発明は、以
上述べた位相シフタのエッジを用いたパターニングで光
学系の解像限界以下の何種類かの寸法のレジストパター
ンを同時に得ることができるホトマスク及びそれを用い
たレジストパターン形成方法を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 (A)投影露光法により位相シフタのエッジを用いてレ
ジストを露光するレジストパターンの形成にあたり、位
相シフトパターン及び該位相シフトパターンのエッジに
対応して微細なピッチで配列された遮光パターンを設け
るようにしたものである。
【0007】(B)前記ホトマスクにおいて、微細なピ
ッチは、用いる光学系の開口数をNA、波長をλとした
ときに0.5×(λ/NA)以下とする。 (C)前記遮光パターンは長方形でありその長辺が位相
シフタのエッジに対し垂直で、その長辺が互いに平行に
配列されている。 (D)前記の配列される遮光パターンは同一形状であ
る。
【0008】(E)前記位相シフタの下にそのエッジに
合わせて、そのエッジのみと同等の光分布が得られる、
0.25×(λ/NA)以下の幅の微細パターンを形成
する。 (F)前記遮光パターンは、長方形であり、その長辺が
位相シフタのエッジに対し平行で、その長辺が互いに平
行に配列されている。
【0009】(G)前記の配列される遮光パターンは同
一形状である。 (H)前記位相シフタの下にそのエッジに合わせて、そ
のエッジのみと同等の光分布が得られる、0.25×
(λ/NA)以下の幅の微細パターンを形成する。 (I)ホトマスクの位相シフタのエッジを用いてレジス
トを露光するレジストパターン形成方法において、位相
シフトパターン及び微細なピッチで配列された遮光パタ
ーンを有するホトマスクを用意し、前記位相シフタのエ
ッジラインを転写する。
【0010】(J)転写するエッジの線幅を、微細なピ
ッチで配列した遮光パターンの幅により制御する。 (K)転写するエッジの線幅を、微細なピッチで配列し
た遮光パターンのピッチにより制御する。
【0011】
【作用】本発明によれば、上記したように、位相シフタ
のエッジを用いてパターンを形成するホトマスク及びそ
れを用いたレジストパターン形成方法において、位相シ
フタのエッジに垂直あるいは平行な、解像限界以下のク
ロムのラインパターンを解像限界以下のピッチで配置す
る。そのクロムのラインパターンはその部分のウエハ上
の光強度を一様に低下させる。これにより、ウエハ上で
の光強度を制御し、レジスト寸法を制御することができ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の第1実施例を示
すマスクパターンを示す図である。この図に示すよう
に、マスク基板10の透過領域上に微細なピッチの微細
な幅のクロムパターン12と位相シフタ11が形成され
る。ここで、作製したマスクでは、ウエハ上寸法で位相
シフタ11は2μm幅で100μmの長さとし、クロム
パターン12は4μm幅で0.1μmの高さ、あるいは
0.2μmの高さのものを0.4μmピッチで配列し
た。これらのパターンでは位相シフタ11のエッジ11
a、つまり、輪郭に相当する部分が欲しいパターンとし
て転写される。クロムパターン12はこのピッチでの配
列であると、次のパターニング実験で用いるステッパの
光学系、波長365μm、NA0.42の条件では解像
しないで一様に光強度を低下させるにすぎない。
【0013】このように構成されたマスクパターンと、
クロムパターンを配置していない位相シフタパターン
(2μm×100μm)を含んだマスクを作製し、パタ
ーニング実験を行なった。ここで位相シフタは電子線レ
ジストOEBR−100(東京応化製)を膜厚320μ
mで形成して用いた。スピンコート法により直径3イン
チ(3×2.56cm)のシリコン基板上にポジ型レジ
ストPFR−TT−15(日本合成ゴム製)を1μm厚
で塗布した。
【0014】次いで、レジスト塗布済みのそのシリコン
基板をホットプレートを用い100C°で90秒間ベー
クする。次に、この試料をi線投影露光装置RA101
ULII(日立製作所製)にセットし、製作したマスクを
介し、100〜1000mJ/cm2 で露光した。その
後、110C°で120秒間ホットプレートによりベー
クし、続いてNMD−W(現像液:東京応化製)で60
秒間のパドル現像を行なった。そこで、得られたレジス
トパターンの寸法をSEM測長機S6000(日立製)
で測定した。
【0015】露光量とパターンの寸法の関係を図2に示
す。図2に示すように、例えば、露光量が200mJ/
cm2 のとき、位相シフタパターンのエッジは、(1)
下地が普通の透過領域のものは、レジストは0.14
μmに仕上がっているが、(2)0.1μmクロームを
0.4μmピッチで配列した遮光パターンを有するもの
では、レジストは0.22μmに、(3)0.2μm
クロムを0.4μmピッチで配列した遮光パターンを有
するものでは0.33μmに仕上がっている。
【0016】このように同一の露光量で寸法の異なるパ
ターンを得ることができる。また、パターン寸法の制御
は配列するクロムの幅を変えることによって可能である
ことも分かる。また、3種のパターンでグラフの傾きが
同じであり位相シフタのエッジだけでの光強度分布と同
等であることが分かる。図3に、シュミレーションより
求めた0.1μmクロムを0.4μmピッチで配列した
上でのエッジによるもの(a)と透過領域上のエッジに
よるもの(b)の光強度分布を示す。
【0017】この図から明らかなように、各ポジション
で光強度の比は一定であり、クロムパターンを形成した
遮光パターンを入れたものは56%となっている。この
クロムを配列した遮光パターンは、エッジによる良好な
光強度分布を保持したまま光強度を下げることが可能で
ある。上記したように、投影露光法により位相シフタの
エッジ11aを用いてレジストを露光するレジストパタ
ーンの形成にあたり、位相シフトパターン11及び該位
相シフトパターン11のエッジ11aに対応して微細な
ピッチで配列された遮光パターンを設ける。また、その
遮光パターンの微細なピッチは、用いる光学系の開口数
をNA、波長をλとしたときに0.5(λ/NA)以下
とする。
【0018】更に、前記遮光パターンは、長方形であ
り、その長辺が位相シフタのエッジに対し垂直で、その
長辺が互いに平行に配列されている。図5は本発明の第
2の実施例を示すマスクパターンを示す図である。図
中、20はマスク基板、21は位相シフタ、22は遮光
パターンを構成するクロムパターンであり、この実施例
においては、クロムパターン22は、長方形であり、そ
の長辺が位相シフタ21のエッジ21aに対し平行で、
その長辺が互いに平行に配列されている。そのクロムパ
ターンの幅及びピッチは図1におけるものと同様であ
る。
【0019】このようにして構成されたホトマスクを用
いて、位相シフタのエッジラインを転写する。その転写
するエッジの線幅は、微細なピッチで配列した遮光パタ
ーンの幅及び又はピッチにより制御する。図6は本発明
の第3の実施例を示すマスクパターンを示す図である。
【0020】図中、30はマスク基板、31は位相シフ
タ、32は遮光パターンを構成するクロムパターンであ
り、この実施例においては、位相シフタ31の下にその
エッジ31aに合わせて、そのエッジ31aのみと同等
の光分布が得られる、0.25×(λ/NA)以下の幅
の微細クロムパターン33を形成するようにしている。
【0021】図7は本発明の第4の実施例を示すマスク
パターンを示す図である。図中、40はマスク基板、4
1は位相シフタ、42は遮光パターンを構成するクロム
パターンであり、この実施例においては、位相シフタ4
1の下にそのエッジ41aに合わせて、そのエッジ41
aのみと同等の光分布が得られる、0.25×(λ/N
A)以下の幅の微細クロムパターン43を形成するよう
にしている。
【0022】このように、エッジには、微細クロムパタ
ーンが形成された位相シフタを用いることもできるの
で、エッジにおける乱反射が防止されたシャープなエッ
ジを具備する位相シフタを用いて、精確なレジストパタ
ーン形成を行うことができる。なお、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種
々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除
するものではない。
【0023】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明
は、位相シフタのエッジを用いるパターニングにおい
て、位相シフタのエッジに対し垂直あるいは平行なクロ
ームパターンを光学系の解像限界以下で配列するように
したので、その部分のウエハ面での光強度をコントロー
ルすることができる。そのため、0.3μm以下の各種
の微細なスペースやラインのレジストパターンを寸法を
形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すマスクパターンを示
す図である。
【図2】本発明にかかる露光量に対するパターン幅の特
性図である。
【図3】本発明にかかる位相シフタのエッジからの距離
に対する相対光強度の特性図である。
【図4】従来のホトマスクの一部断面図である。
【図5】本発明の第2実施例を示すマスクパターンを示
す図である。
【図6】本発明の第3実施例を示すマスクパターンを示
す図である。
【図7】本発明の第4実施例を示すマスクパターンを示
す図である。
【符号の説明】
10,20,30,40 マスク基板 11,21,31,41 位相シフタ 11a,21a,31a,41a 位相シフタのエッ
ジ 12,22,32,42 クロムパターン 33 微細クロムパターン
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7352−4M H01L 21/30 311 W

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 投影露光法により位相シフタのエッジを
    用いてレジストを露光するレジストパターンの形成にあ
    たり、位相シフトパターン及び該位相シフトパターンの
    エッジに対応して微細なピッチで配列された遮光パター
    ンを具備するホトマスク。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のホトマスクにおいて、微
    細なピッチは、用いる光学系の開口数をNA、波長をλ
    としたときに0.5×(λ/NA)以下とすることを特
    徴とするホトマスク。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のホトマスクにおいて、前
    記遮光パターンは長方形でありその長辺が位相シフタの
    エッジに対し垂直で、その長辺が互いに平行に配列され
    ていることを特徴とするホトマスク。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のホトマスクにおいて、配
    列される遮光パターンは同一形状であることを特徴とす
    るホトマスク。
  5. 【請求項5】 請求項3記載のホトマスクにおいて、前
    記位相シフタの下にそのエッジに合わせて、そのエッジ
    のみと同等の光分布が得られる、0.25×(λ/N
    A)以下の幅の微細パターンを形成したことを特徴とす
    るホトマスク。
  6. 【請求項6】 請求項1記載のホトマスクにおいて、前
    記遮光パターンは、長方形であり、その長辺が位相シフ
    タのエッジに対し平行で、その長辺が互いに平行に配列
    されていることを特徴とするホトマスク。
  7. 【請求項7】 請求項6記載のホトマスクにおいて、配
    列される遮光パターンは同一形状であることを特徴とす
    るホトマスク。
  8. 【請求項8】 請求項6記載のホトマスクにおいて、前
    記位相シフタの下にそのエッジに合わせて、そのエッジ
    のみと同等の光分布が得られる、0.25×(λ/N
    A)以下の幅の微細パターンを形成したことを特徴とす
    るホトマスク。
  9. 【請求項9】 ホトマスクの位相シフタのエッジを用い
    てレジストを露光するレジストパターン形成方法におい
    て、(a)位相シフトパターン及び微細なピッチで配列
    された遮光パターンを有するホトマスクを用意し、
    (b)前記位相シフタのエッジラインを転写することを
    特徴とするレジストパターン形成方法。
  10. 【請求項10】 請求項9記載のレジストパターン形成
    方法において、転写するエッジの線幅を、微細なピッチ
    で配列した遮光パターンの幅により制御することを特徴
    とするレジストパターン形成方法。
  11. 【請求項11】 請求項9記載のレジストパターン形成
    方法において、転写するエッジの線幅を、微細なピッチ
    で配列した遮光パターンのピッチにより制御することを
    特徴とするレジストパターン形成方法。
JP17210691A 1991-07-12 1991-07-12 ホトマスク及びそれを用いたレジストパターン形成方法 Withdrawn JPH05232675A (ja)

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US07/909,994 US5324600A (en) 1991-07-12 1992-07-07 Method of forming resist pattern and photomask therefor

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6420094B1 (en) * 1992-06-02 2002-07-16 Fujitsu Limited Optical exposure method
US6677107B1 (en) 1999-06-30 2004-01-13 Hitacji, Ltd. Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device, optical mask used therefor, method for manufacturing the same, and mask blanks used therefor
DE19611726B4 (de) * 1995-03-24 2004-07-01 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd., Ichon Blindstruktur zur Außeraxial-Belichtung

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