JPH0561183A - Exposing mask - Google Patents

Exposing mask

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JPH0561183A
JPH0561183A JP29454091A JP29454091A JPH0561183A JP H0561183 A JPH0561183 A JP H0561183A JP 29454091 A JP29454091 A JP 29454091A JP 29454091 A JP29454091 A JP 29454091A JP H0561183 A JPH0561183 A JP H0561183A
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mask
pattern
exposure
light
transmittance
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陽子 田中
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真 中瀬
Takashi Sato
隆 佐藤
Hiroaki Hazama
博顕 間
Haruki Komano
治樹 駒野
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Abstract

PURPOSE:To improve the resolution threshold of a transfer device and to allow faithful pattern transfer at a specified light quantity by using translucent film patterns in place of light shielding film patterns. CONSTITUTION:The exposing mask which has a light transparent substrate 1 and the mask patterns 2 constituting of a light shieldable material disposed on the light transparent substrate 1 is so constituted as to include the translucent film patterns constituted as to vary the optical path length to exposing light. Namely, the translucent film patterns are used in place of the light shielding film patterns as the mask patterns 2 having the sizes in a certain range. The translucent film patterns having a prescribed transmittance are preferably used if the value obtd. by dividing the pattern size of the mask patterns 2 by l/NA of the exposing conditions is <=0.61 and the opaque patterns of nearly 0 transmittance are used if the above-mentioned value is >=0.61. Further, the amplitude transmittance of the translucent film patterns is adjusted according to the sizes of the mask patterns 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、露光マスクに係り、特
にリソグラフィのマスクに関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to exposure masks, and more particularly to lithographic masks.

【0002】[0002]

【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。
2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuits are becoming highly integrated and miniaturized. When manufacturing the semiconductor integrated circuit,
Lithography technology is particularly important as a cornerstone of processing.

【0003】現在のリソグラフィ技術では、マスクパタ
ーンを縮小光学系を介してLSI基板上に投影露光する
方法が主に用いられているが、高圧水銀ランプを光源と
するなら最小線幅0.5μm 程度が限界である。0.5
μm 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、光リソグラフィに対する期待は非常に大
きくなっている。
In the current lithographic technology, a method of projecting and exposing a mask pattern on an LSI substrate through a reduction optical system is mainly used, but if a high pressure mercury lamp is used as a light source, the minimum line width is about 0.5 μm. Is the limit. 0.5
Direct patterning technology using KrF excimer laser or electron beam and X-ray same-magnification exposure technology are being developed for pattern dimensions of less than μm, but due to reasons such as mass productivity and process versatility, optical lithography Expectations for are very high.

【0004】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RELのような新レジスト処理が検討され、さ
らには、SREP.CELイメージリバース法等も研究
が進められている。
Under these circumstances, the G
Of various light sources such as X-ray, i-line, excimer laser, and X-ray is being considered, and development of a new resist and a new resist treatment such as REL are also being considered for the resist. Research is also proceeding on the CEL image reverse method and the like.

【0005】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。
On the other hand, regarding the mask manufacturing technique,
Though not fully examined, 1982 IBM
Levenson et al. Of the company proposed a phase shift method and received attention.

【0006】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。
The phase shift method is a technique for improving the resolution and contrast of a projected image by manipulating the phase of light passing through a mask.

【0007】この原理について図20を参照しつつ説明
する。この方法では、図20(a) に示すように、石英基
板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(Cr2 3 )からなるマスクパタ
ーン12の隣り合う一対の透明部の一方に透明膜13を
形成したマスクを用い、図20(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(図20(c) )。こ
の結果、2つの透過部の境界部の光強度は0となり、図
20(d) に示すように、2つの透過部よりウエハ上に形
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g線ステッパで、0.7μm 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n、露光波長をλとするとd=λ/2
(n−1)の関係が必要となる。
This principle will be described with reference to FIG. In this method, as shown in FIG. 20 (a), chromium (Cr) formed on the quartz substrate 11 by a sputtering method or the like.
Alternatively, a mask in which a transparent film 13 is formed on one of a pair of adjacent transparent portions of a mask pattern 12 made of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) is used, and the phase of this portion is inverted as shown in FIG. 20 (b). The amplitude of the light is canceled at the boundary between the two transmission parts (FIG. 20 (c)). As a result, the light intensity at the boundary between the two transmissive portions becomes 0, and the pattern formed on the wafer can be separated from the two transmissive portions as shown in FIG. In this way, the 0.7 μm pattern was resolved by the g-line stepper with NA = 0.28, and the resolution was improved by about 40%. At this time, in order to invert the phase, the film thickness d of the phase shifter is d = λ / 2 where n is the refractive index of the shifter material and λ is the exposure wavelength.
The relationship of (n-1) is required.

【0008】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、図21にその原理を示すように
孤立パ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
13を配設している。この方法では、NA=0.42の
i線ステッパで、0.3μm の孤立スペースおよび0.
4μm 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30%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。
Terazawa et al. Of Hitachi further developed the technique of Levenson et al. And applied it to an isolated pattern as shown in the principle of FIG. In this method, in addition to the isolated pattern a, an auxiliary pattern b as a dummy that is not resolved by itself is provided, and a shifter 13 for inverting the phase is provided at this portion. In this method, an i-line stepper with NA = 0.42, an isolated space of 0.3 .mu.m and 0.
A 4 μm diameter contact hole was resolved, and the resolution was improved by about 30% compared to the conventional method. However, with respect to the contact hole, the smaller the pattern size is, the smaller the difference in light intensity with the auxiliary pattern is. Therefore, there is a limit that the light intensity transmitted through the transmissive portion is weakened as a whole and is not resolved.

【0009】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
となり工程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。
Furthermore, in the above-described method, shifters are installed for every other transmissive portion for lines and spaces, and for isolated patterns, a mask layer is processed for an auxiliary pattern and shifters are used. Since the arrangement is performed, there is a problem that the shifter is aligned with the mask pattern and a selective processing technique is required, which significantly increases the number of steps and complicates the mask manufacturing process.

【0010】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。
In view of such a problem, further, Nitayama et al. Of Toshiba have proposed a phase shift mask structure in which a phase shifter is provided around a transmission portion or a light shielding portion.

【0011】図22にこの原理を示す。このマスクは、
図22(a) に示すように、石英基板11上に形成したク
ロム(Cr)と酸化クロム(Cr23 )との積層膜か
らなるマスクパターン12の周囲に張り出すように形成
した位相シフタ13としての透明膜を形成したマスクを
用い、図22(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(図22(c) )。この結
果、透過部両端の光強度はほぼ0となり、図22(d) に
示すように、2つの透過部よりウエハ上に形成されるパ
ターンを分離することができる。
FIG. 22 shows this principle. This mask is
As shown in FIG. 22 (a), a phase shifter formed so as to project around a mask pattern 12 formed of a laminated film of chromium (Cr) and chromium oxide (Cr 2 O 3 ) formed on a quartz substrate 11. As shown in Fig. 22 (b), the phase of this part is reversed by using a mask with a transparent film as No. 13, and the amplitude of the light cancels out the light of phase 0 ° and phase 180 ° at both ends of the transmitting part. The intensity is reduced and the contrast is improved (FIG. 22 (c)). As a result, the light intensity at both ends of the transmissive part becomes almost zero, and the pattern formed on the wafer can be separated from the two transmissive parts as shown in FIG. 22 (d).

【0012】このマスクは次のようにして形成される。This mask is formed as follows.

【0013】まず、図23(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)と酸化クロム
(Cr2 3 )との積層膜12を100nm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をパターニングする。
First, as shown in FIG. 23 (a), the quartz substrate 1
A laminated film 12 of chromium (Cr) and chromium oxide (Cr 2 O 3 ) is deposited on the substrate 1 by a sputtering method or the like to a thickness of about 100 nm,
A resist is applied on this, electron beam drawing is performed, and development is performed to pattern the resist pattern R.

【0014】次いで、図23(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エットエッチング法ま
たは反応性イオンエッチング法により、このマスク層1
2をパターニングし、レジストパターンRを剥離除去す
る。
Then, as shown in FIG. 23B, the mask layer 1 is formed by wet etching or reactive ion etching using the resist pattern as a mask.
2 is patterned, and the resist pattern R is removed by peeling.

【0015】この後、図23(c) に示すように、PMM
A膜13を塗布し、バック露光を行い潜像13Sを形成
する。
After this, as shown in FIG. 23 (c), the PMM
A film 13 is applied and back exposure is performed to form a latent image 13S.

【0016】そして、現像を行い、図23(d) に示すよ
うに、PMMA膜パターンからなる位相シフタ13を形
成する。
Then, development is performed to form a phase shifter 13 having a PMMA film pattern, as shown in FIG.

【0017】最後に、図23(e) に示すように、このP
MMA膜パターンからなる位相シフタ13をマスクとし
てマスク層12のサイドエッチングを行い、マスク層1
2から位相シフタ13が張り出すように形成されたマス
クが完成する。
Finally, as shown in FIG. 23 (e), this P
Side etching of the mask layer 12 is performed by using the phase shifter 13 having the MMA film pattern as a mask to form the mask layer 1
A mask formed so that the phase shifter 13 overhangs from 2 is completed.

【0018】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。
In this mask, PMMA serves as a phase shifter, but PMMA has a high transmittance and a sharp resist profile, so that it serves as a good phase shifter.

【0019】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。
Further, according to this method, since the phase shifter pattern can be formed in a self-aligning manner, mask alignment and selective processing steps are not required, and the pattern can be easily formed.

【0020】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。
When exposure is performed using such a mask,
The light passing through each opening has their phases inverted as shown by the broken line, so the light intensity at the lower part of the mask layer is significantly reduced, and the light as a whole is shown by the solid line. In view of the intensity distribution, it is possible to resolve up to approximately half the size of the conventional mask.

【0021】このような構造のマスクにおいて位相シフ
タの透過率を100%と仮定し、シフタ幅の最適化を行
ったところ、パターン寸法に応じて、コントラスト向上
効果の最も大きい最適シフタ幅が異なることがわかっ
た。例えば、図19に示すようにNA=0.42のエキ
シマ・ステッパを用いる場合、0.3μmのライン・ア
ンド・スペースの最適シフタ幅は0.04μm (ウェハ
上)、0.25μm のライン・アンド・スペースの最適
シフタ幅は0.06μm (ウェハ上)である。
When the transmittance of the phase shifter in the mask having such a structure is assumed to be 100% and the shifter width is optimized, the optimum shifter width having the largest contrast improving effect differs depending on the pattern size. I understood. For example, as shown in FIG. 19, when an excimer stepper with NA = 0.42 is used, the optimum shifter width for a line and space of 0.3 μm is 0.04 μm (on the wafer) and 0.25 μm for a line and space. -The optimum space shifter width is 0.06 μm (on the wafer).

【0022】このようにパターン寸法に応じて、コント
ラスト向上効果の最も大きい最適シフタ幅を設定するこ
とにより、最大のコントラスト向上効果を得ることがで
き従来では解像し得なかった微細パターンの解像も可能
となる。
As described above, by setting the optimum shifter width having the largest contrast improving effect in accordance with the pattern size, the maximum contrast improving effect can be obtained and the resolution of a fine pattern which cannot be resolved by the conventional technique. Will also be possible.

【0023】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、加工が極めて困難であるという
問題があった。
However, in this method, since a finer shifter pattern is provided on the fine pattern, there is a problem that the shifter width is difficult to control and the processing is extremely difficult.

【0024】またこのようなシフタパターンは透過性の
膜かあるいは反透過性の膜かのいずれかを使用しなけれ
ばならない。ところが、超LSIの製造工程で用いるマ
スクはゴミの付着が全くない状態でなければならないた
め頻繁に洗浄が必要になる。このため位相シフトマスク
も繰り返し洗浄に耐え得るだけの強度を有するものであ
る必要があるが、シフタをレジストで形成しようとする
と強度の点では全く実用に供し得るものではなかった。
Further, such a shifter pattern must use either a permeable film or an anti-permeable film. However, since the mask used in the VLSI manufacturing process must be free from dust, it must be cleaned frequently. For this reason, the phase shift mask also needs to have a strength sufficient to withstand repeated cleaning, but if the shifter is formed of a resist, it cannot be put to practical use in terms of strength.

【0025】[0025]

【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、シフタ幅の制御やアライメントが難し
く、加工が困難であるという問題があった。
As described above, in the conventional photolithographic mask using the phase shift method, since a finer shifter pattern is provided on the fine pattern, it is difficult to control the shifter width and perform alignment. However, there was a problem that processing was difficult.

【0026】また、超LSIの製造工程で用いるマスク
として、強度的に十分使用できるものはなかった。
Further, as a mask used in the VLSI manufacturing process, there has been no one that can be sufficiently used in terms of strength.

【0027】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
光量で忠実なパターン転写を行うことのできる露光マス
クおよびその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an exposure mask capable of improving the resolution limit of a transfer device and performing faithful pattern transfer with a constant amount of light, and a manufacturing method thereof. The purpose is to

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】そこで本発明の第1の露
光マスクでは、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、半透明膜パターンを用
いるようにしている。望ましくは、マスクパターンのサ
イズに応じて半透明膜パターンの振幅透過率を調整する
ようにしている。
Therefore, in the first exposure mask of the present invention, a semitransparent film pattern is used instead of the light shielding film pattern in the mask pattern having a certain range of dimensions. Desirably, the amplitude transmittance of the semitransparent film pattern is adjusted according to the size of the mask pattern.

【0029】また望ましくは、半透明膜パターンを、露
光光で解像されないような複数の微細領域に分割された
振幅透過率の異なる複数の領域から構成している。
Further, desirably, the semitransparent film pattern is composed of a plurality of regions having different amplitude transmittances divided into a plurality of fine regions which are not resolved by exposure light.

【0030】望ましくは、半透明膜パターンを、微細領
域の占有面積比率によって振幅透過率を調整するように
構成している。
Desirably, the semitransparent film pattern is constructed so that the amplitude transmittance is adjusted by the occupation area ratio of the fine region.

【0031】望ましくは、半透明膜パターンは、イオン
注入によって振幅透過率の変化された領域を含むように
している。
Desirably, the semitransparent film pattern includes a region whose amplitude transmittance is changed by ion implantation.

【0032】また本発明の第2の露光マスクでは、露光
光に対する光路長が異なるように構成されたシフト膜
と、この膜の上層または下層に形成されたマスク基板と
露光光に対して所定の透過率を有するように構成された
透過率調整層としての半透明膜との積層構造で構成され
るようにしている。
In the second exposure mask of the present invention, the shift film having different optical path lengths with respect to the exposure light, the mask substrate formed on the upper or lower layer of this film, and the predetermined exposure light are provided. It is configured to have a laminated structure with a translucent film as a transmittance adjusting layer configured to have transmittance.

【0033】本発明の第3では位相シフタを構成する材
料の振幅透過率を調整することにより、コントラスト向
上に効果的なシフタ幅を大きくし、シフタ幅に必要とさ
れる精度を緩和するようにしている。すなわちマスクパ
ターンのパターン寸法を露光条件のλ/NAで除した値
が0.34から0.68となるとき、位相シフタの振幅
透過率を100%以下にし、位相シフタ幅を隣接パター
ンに影響を及ぼさない程度に大きく選択できるようにし
ている。望ましくはシフタ幅を十分に大きくしておき、
パターン寸法に応じてコントラストが最大となるように
位相シフタの振幅透過率を選択するようにしている。
In the third aspect of the present invention, by adjusting the amplitude transmittance of the material forming the phase shifter, the shifter width effective for improving the contrast is increased and the precision required for the shifter width is relaxed. ing. That is, when the value obtained by dividing the pattern dimension of the mask pattern by λ / NA of the exposure condition is 0.34 to 0.68, the amplitude transmittance of the phase shifter is set to 100% or less, and the phase shifter width affects the adjacent pattern. It is designed so that it can be selected so large that it does not reach. It is desirable to make the shifter width large enough,
The amplitude transmittance of the phase shifter is selected so that the contrast becomes maximum according to the pattern size.

【0034】[0034]

【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、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
向上することが分かった。本発明はこの点に鑑みてなさ
れたもので、上記構成をとることにより、微細パターン
の解像が容易となる。また、位相シフタのパターニング
を遮光膜パターンとは別に行うことなく1回で形成でき
るため、パターン制御が容易である。
As a result of examining the light image intensity distribution projected on the wafer by changing the shifter transmittance by simulation, it is possible to use a semitransparent film pattern having a predetermined transmittance in place of the light shielding film pattern. It was found that the contrast was improved. The present invention has been made in view of this point, and with the above configuration, resolution of a fine pattern is facilitated. Further, since the patterning of the phase shifter can be performed once without performing the patterning of the light shielding film pattern, the pattern control is easy.

【0035】望ましくは、マスクパターンのサイズに応
じて半透明膜パターンの振幅透過率を調整することによ
り、解像度を向上させることができる。
Desirably, the resolution can be improved by adjusting the amplitude transmittance of the semitransparent film pattern according to the size of the mask pattern.

【0036】また、一定の透過率を有し、露光光学系の
解像度以下の微細な半透明膜パターンを用いて占有面積
透過率が異なるように構成することにより実際にパター
ンサイズに応じた振幅透過率のパターンを容易に形成す
ることができる。
Further, by using a fine semitransparent film pattern having a constant transmittance and having a resolution equal to or lower than the resolution of the exposure optical system so that the occupied area transmittance is different, the amplitude transmission according to the pattern size is actually performed. The rate pattern can be easily formed.

【0037】また、本発明の第2の露光マスクは、露光
光に対する光路長が異なるように構成されたシフト膜
と、この膜の上層または下層に形成されたマスク基板と
露光光に対して所定の透過率を有するように構成された
透過率調整層としての半透明膜との積層構造で構成され
るようにしているため、位相をシフトさせる膜と透過率
を調整する膜とを独立に選択することができ容易に形成
可能である上、位相をシフトさせるシフト層を酸化シリ
コン膜やスピンオングラスとするなど樹脂以外の材料を
も含めて適宜選択する事が可能となり、超LSIの製造
工程で用いる場合のように繰り返し洗浄に耐え得るだけ
の強度を有するパターンを得ることができる。
In the second exposure mask of the present invention, the shift film having different optical path lengths with respect to the exposure light, the mask substrate formed on the upper or lower layer of the film, and the predetermined exposure light are provided. Since it has a laminated structure with a translucent film as a transmittance adjusting layer configured to have a transmittance of 1, the film for shifting the phase and the film for adjusting the transmittance are independently selected. In addition to being able to easily form, it is possible to appropriately select materials including materials other than resin, such as a silicon oxide film or spin-on-glass for the shift layer that shifts the phase. It is possible to obtain a pattern having strength enough to withstand repeated washing as in the case of using.

【0038】ところで、光学像はNA(光学系の開口
数),λ(波長)に依存する。
The optical image depends on NA (numerical aperture of optical system) and λ (wavelength).

【0039】しかしながら、パターン寸法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γをもつ光学像は相似比λ/NA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/N
A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。
However, when the pattern size w is standardized as follows: γ = w / (λ / NA) Optical images having the same standardized size γ are completely similar at the similarity ratio λ / NA. NA / λ represents a cutoff frequency in the spatial frequency domain, and its reciprocal λ / NA is a frequency corresponding to one division obtained by dividing the cutoff frequency by 1 and NA / λ. Thus, each pattern dimension is set to this λ / N
By dividing by A, the position occupied by the dimension in the spatial frequency domain can be standardized.

【0040】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)
が0.61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0.61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。なお、この半透明膜の透過率はパターン寸
法に応じてコントラストが最適となる値を選択するよう
にすればよい。
As a result of repeating various experiments using this standardized dimension, the standardized dimension (value divided by λ / NA of exposure conditions)
It was found to be particularly effective for a mask pattern having a value of 0.61 or less. Therefore, a mask is formed using a semitransparent film having a transmittance of 0 to 50% and a phase shift of 180 ° only for a mask pattern whose value divided by λ / NA of the exposure condition is 0.61 or less. By forming a pattern, the phase shift effect can be easily obtained,
It is possible to resolve a pattern that cannot be resolved by a conventional mask. The transmissivity of the semitransparent film may be selected such that the contrast is optimum according to the pattern size.

【0041】また、本発明者らは、等間隔のライン・ア
ンド・スペ−スにおける最適な振幅透過率とシフタ幅の
関係を求めるため、光像強度分布を求めるプログラムを
用いてシミュレーションを行った。この結果からコント
ラストが極大となるシフタの振幅透過率はシフタ幅によ
って異なり、振幅透過率を小さくすればするほどシフタ
幅は大きくすることができることがわかった。そしてこ
の結果、この現象は、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0.34から0.68
の時に共通である事が分かった。そこでこの範囲内の各
パターン寸法においてシフタの透過率を任意に調整する
ことによりシフタ加工に十分な精度を得られる範囲のシ
フタ幅で、大きなコントラスト向上効果を得ることがで
きる。
The inventors of the present invention performed a simulation using a program for obtaining an optical image intensity distribution in order to obtain the optimum relationship between the amplitude transmittance and the shifter width in a line-and-space at equal intervals. .. From this result, it was found that the amplitude transmittance of the shifter where the contrast becomes maximum depends on the shifter width, and the width of the shifter can be increased as the amplitude transmittance is decreased. As a result, as a result of this phenomenon, the value obtained by dividing the pattern size of the mask pattern by λ / NA of the exposure condition is 0.34 to 0.68.
It turned out to be common at the time. Therefore, by adjusting the transmittance of the shifter arbitrarily in each pattern dimension within this range, a large contrast improving effect can be obtained with a shifter width within a range in which sufficient accuracy can be obtained for shifter processing.

【0042】またシフタ幅を十分に大きくしておき、パ
ターン寸法に応じてコントラストが最大となるように位
相シフタの振幅透過率を選択するようにすれば、製造が
極めて容易となる。
Further, if the shifter width is made sufficiently large and the amplitude transmittance of the phase shifter is selected so that the contrast becomes maximum according to the pattern size, the manufacturing becomes extremely easy.

【0043】[0043]

【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。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0044】実施例1 図1は本発明の第1の実施例の露光用マスクの断面を示
す図である。
Example 1 FIG. 1 is a diagram showing a cross section of an exposure mask of Example 1 of the present invention.

【0045】この露光用マスクは、5倍体マスクであ
り、透光性の石英基板1の表面に、膜厚0.25μm 透
過率6%の半透明膜からなる1.5μm 幅のライン・ア
ンド・スペースパターンからなるマスクパターン2を配
設してなるものである。このラインアンドスペースはウ
ェハ上に転写されて0.3μm の幅のライン・アンド・
スペースパターンとなる。
This exposure mask is a quintuple mask, and a line and line of 1.5 μm width made of a semitransparent film having a film thickness of 0.25 μm and a transmittance of 6% is formed on the surface of the transparent quartz substrate 1. A mask pattern 2 composed of a space pattern is provided. This line-and-space is transferred onto the wafer and has a line-and-space width of 0.3 μm.
It becomes a space pattern.

【0046】この半透明膜は、p−TERPHENYL
とPMMAとを、1:4で混合し、これをエチルセロソ
ルブアセテートに溶かしたものを回転塗布し、膜厚0.
25μm となるようにしたのち、露光現像を行い、0.
3μm 幅のライン・アンド・スペースパターンとしたも
のである。
This semitransparent film is made of p-TERPHENYL.
And PMMA were mixed at a ratio of 1: 4, and this was dissolved in ethyl cellosolve acetate and spin-coated to give a film thickness of 0.
After adjusting the thickness to 25 μm, exposure and development are performed, and
It is a line-and-space pattern with a width of 3 μm.

【0047】このようにして形成された露光用マスク
を、NA=0.42の投影レンズを有するKrFエキシ
マレーザステッパに装着し、シリコン基板上にSAL6
01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=248nm、コヒーレンシσ=
0.5)を行い、専用現像液で現像した。
The exposure mask thus formed is mounted on a KrF excimer laser stepper having a projection lens with NA = 0.42, and SAL6 is mounted on a silicon substrate.
Pattern transfer (λ = 248 nm, coherency σ =) to a wafer coated with a negative resist called 01.
0.5) was carried out, and it was developed with a dedicated developer.

【0048】これにより、従来の露光マスクでは解像し
得なかった高精度の0.3μm 幅のライン・アンド・ス
ペースパターンからなるレジストパターンを得ることが
できる。
As a result, it is possible to obtain a highly accurate resist pattern consisting of a line-and-space pattern having a width of 0.3 μm, which cannot be resolved by the conventional exposure mask.

【0049】次に、等間隔のライン・アンド・スペース
パターンにおける最適なシフタ透過率を求めるため、独
自に作成した光像強度分布を求めるプログラムを用いて
シミュレーションを行った。その結果を図2に示す。
Next, in order to obtain the optimum shifter transmittance in the line-and-space pattern at equal intervals, simulation was performed using a program for independently obtaining the light image intensity distribution. The result is shown in FIG.

【0050】露光条件としてはKrFエキシマレーザ
光、NA=0.42、λ=248nm(λ/NA=0.5
9)、コヒーレンシσ=0.5に設定した。ここでは図
1に示したのと同様に透光性の石英基板11上に透過率
T=0%(クロム)、T=6%、T=20%の3種類の
半透明膜からなる0.3μm 幅のライン・アンド・スペ
ースパターンからなるマスクパターン2を配設したもの
を用い、各透過率に対する光像強度分布の変化を調べ
た。
The exposure conditions are KrF excimer laser light, NA = 0.42, λ = 248 nm (λ / NA = 0.5).
9) and coherency σ = 0.5. Here, as in the case shown in FIG. 1, there are three types of translucent films having transmissivity T = 0% (chromium), T = 6%, and T = 20% formed on a transparent quartz substrate 11. The change in the light image intensity distribution with respect to each transmittance was examined by using a mask pattern 2 having a line-and-space pattern having a width of 3 μm.

【0051】図2(a) 乃至図2(c) はパターン寸法0.
3μm のラインアンドスペースのパターンの透過率をT
=0%(クロム)、T=6%、T=20%と変化させて
シミュレーションを行った結果得られた光強度分布を示
す。この結果から、T=6%としたとき光強度分布の谷
の部分ががほぼ0となっており、T=0%のときよりコ
ントラストが向上していることがわかる。
2 (a) to 2 (c) show the pattern size 0.
The transmittance of the line and space pattern of 3 μm is T
The light intensity distributions obtained as a result of performing simulation by changing = 0% (chromium), T = 6%, and T = 20% are shown. From this result, it can be seen that the valley portion of the light intensity distribution is almost 0 when T = 6%, and the contrast is improved more than when T = 0%.

【0052】さらに、次式 C=(Imax −Imin )/(Imax +Imin ) ……(式) Imax …光強度分布波形の山の光強度 Imin …光強度分布波形の谷の光強度 C …コントラスト を用いてコントラストを算出し、図3にλ/NAで規格
化した寸法を用いて形成したパターンの透過率の変化に
対するコントラストの変化を示す。それぞれ曲線a,
b,c,d,e,f,g,hは0.68(0.40μm
)、0.63(0.37μm )、0.61(0.36
μm )、0.59(0.35μm )、0.51(0.3
μm )、0.42(0.25μm )、0.39(0.2
3μm )、0.34(0.20μm )のときの、透過率
の変化に対するコントラストの変化を示す。
Further, the following formula C = (I max −I min ) / (I max + I min ) ... (Formula) I max ... Light intensity of peak of light intensity distribution waveform I min ... of valley of light intensity distribution waveform The contrast was calculated using the light intensity C ... Contrast, and FIG. 3 shows the change in the contrast with respect to the change in the transmittance of the pattern formed using the dimensions standardized by λ / NA. Curve a,
b, c, d, e, f, g and h are 0.68 (0.40 μm
), 0.63 (0.37 μm), 0.61 (0.36)
μm), 0.59 (0.35 μm), 0.51 (0.3
μm), 0.42 (0.25 μm), 0.39 (0.2
3 shows the change in contrast with respect to the change in transmittance at 3 μm) and 0.34 (0.20 μm).

【0053】ラインアンドスペースの場合、0.37μ
m 以上のパターンでは、シフタの透過率を上げていくと
コントラストは低下するが、パターン寸法0.25μm
では、透過率16%、0.3μm では透過率6%、0.
35μm では透過率3%で、コントラストが最大となっ
ている。
0.37μ in case of line and space
For patterns of m or more, the contrast decreases as the shifter transmittance increases, but the pattern size is 0.25 μm.
, Transmittance 16%, 0.3 μm transmittance 6%, 0.
At 35 μm, the transmittance is 3% and the contrast is maximum.

【0054】この結果から、0.36μm (規格化され
た値で0.61)以上のパターンには、クロム等の遮光
膜を用い、それより小さいパターンには透過率を0%か
ら20%に調整した半透明のシフタを用いることによ
り、微細パターンの解像が可能となることがわかる。
From this result, a light-shielding film of chromium or the like is used for a pattern of 0.36 μm (a normalized value of 0.61) or more, and the transmittance is reduced from 0% to 20% for a pattern smaller than that. It is understood that the fine pattern can be resolved by using the adjusted semitransparent shifter.

【0055】なお、図3の結果を、それぞれの露光条件
のλ/NAに乗じるようにすれば、その露光条件でのパ
ターン寸法に応じてコントラストを最大とするような半
透明膜の透過率を得ることができる。
If the result of FIG. 3 is multiplied by λ / NA under each exposure condition, the transmissivity of the semitransparent film that maximizes the contrast according to the pattern dimension under the exposure condition is obtained. Obtainable.

【0056】また、図3から、規格化されたパターン寸
法が0.61以上のパターンには、クロム等の遮光膜を
用い、それより小さいパターンには半透明膜を用いこの
半透明膜の透過率を0〜50%の範囲に設定したとき、
コントラストの向上をはかることができることがわか
る。ここで規格化寸法0.39で最適透過率は50%と
なり、0.39より小さい0.34では透過率を調整し
ても効果がなく、透過率が50%より大きくしても効果
がないことがわかる。
Further, from FIG. 3, a light-shielding film such as chromium is used for a pattern having a standardized pattern size of 0.61 or more, and a semi-transparent film is used for a pattern having a smaller pattern size. When the rate is set in the range of 0-50%,
It can be seen that the contrast can be improved. Here, when the standardized dimension is 0.39, the optimum transmittance is 50%, and at 0.34 smaller than 0.39, there is no effect even if the transmittance is adjusted, and there is no effect even if the transmittance is greater than 50%. I understand.

【0057】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。
A dye may be added to this semitransparent film to adjust the transmittance.

【0058】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。Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail.

【0059】図4(a) および(b) は本発明の第2の実施
例の露光用マスクの要部を示す図である。
FIGS. 4A and 4B are views showing the main part of the exposure mask of the second embodiment of the present invention.

【0060】この露光用マスクは、露光光学系の解像度
限界以下のパターンを用い、マスクパターンのサイズに
応じてこの密度(面積占有率)を調整することにより振
幅透過率を制御し、パターンサイズ毎に最適な振幅透過
率となるようにし解像限界を向上するようにしたことを
特徴とするものである。
As this exposure mask, a pattern having a resolution limit of the exposure optical system or less is used, and the amplitude transmittance is controlled by adjusting the density (area occupancy ratio) according to the size of the mask pattern. It is characterized in that the resolution limit is improved by setting the optimum amplitude transmittance.

【0061】この露光用マスクは露光光の波長が436
nmの領域で用いるもので、この位相シフタとしての半透
膜パターンを透過してきた露光光は位相が180度反転
し、半透膜パターンを通過しない露光光と合成され、パ
ターン境界部で光強度がシャープになるようになってい
る。
This exposure mask has an exposure light wavelength of 436.
Used in the nm range, the exposure light that has passed through the semi-permeable membrane pattern as a phase shifter has its phase inverted by 180 degrees and is combined with the exposure light that does not pass through the semi-permeable membrane pattern, and the light intensity at the pattern boundary Is sharpened.

【0062】次に、この露光用マスクの製造工程につい
て説明する。
Next, the manufacturing process of this exposure mask will be described.

【0063】まず、図5(a) に示すように、大きさ5イ
ンチ四方、厚さ2.4mmの透光性の溶融石英基板1の表
面にスパッタリング法により、膜厚0.035μm のC
r膜3からなる半透明膜を堆積する。
First, as shown in FIG. 5A, the surface of a transparent fused silica substrate 1 having a size of 5 inches square and a thickness of 2.4 mm was sputtered to form a C film having a thickness of 0.035 μm.
A semitransparent film composed of the r film 3 is deposited.

【0064】そして、図5(b) に示すように、レジスト
Rを塗布しEB露光を用いたフォトリソグラフィ工程に
より、これをパターニングする。
Then, as shown in FIG. 5B, a resist R is applied and patterned by a photolithography process using EB exposure.

【0065】この後、図5(c) に示すように、このレジ
ストパターンRをマスクとし,CH2 Cl2 とO2 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ッチ
ングによりCr膜3をパターニングし、続いてCF4
主成分とするガスを用いたドライエッチングにより基板
1を0.42μm 程度エッチングし溝Tを形成する。こ
こでこのエッチングにより彫り込まれなかった領域4が
位相調整領域となる。このときの基板1の彫り込み量は
次式に従う。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, a Cr film is formed by reactive ion etching using the resist pattern R as a mask and a reactive gas containing CH 2 Cl 2 and O 2 gas as main components. 3 is patterned, and then the substrate 1 is etched by about 0.42 μm by dry etching using a gas containing CF 4 as a main component to form a groove T. Here, the region 4 not carved by this etching becomes the phase adjustment region. The engraving amount of the substrate 1 at this time complies with the following equation.

【0066】 (n1 −1)×d1 /λ+(n2 −1)×d2 /λ=0.5 n1 :Crの屈折率 d1 :Crの膜厚 n2 :石英基板の屈折率 d2 :石英基板の彫りこみ量 さらに、図5(d) に示すように、硫酸と過酸化水素水と
の混合溶液中に浸漬することによりレジストパターンR
のみを選択的に除去する。
(N 1 −1) × d 1 / λ + (n 2 −1) × d 2 /λ=0.5 n 1 : Refractive index of Cr d 1 : Thickness of Cr n 2 : Refraction of quartz substrate Rate d 2 : Engraved amount of quartz substrate Further, as shown in FIG. 5 (d), the resist pattern R is formed by immersing in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.
Only selectively remove.

【0067】この後、図5(e) に示すように、Cr膜3
を微細パターンに加工するためのレジストパターンR2
を形成する。
After that, as shown in FIG. 5 (e), the Cr film 3
Pattern R2 for processing a fine pattern
To form.

【0068】そして、図5(f) に示すように、このレジ
ストパターンR2 をマスクとしてCH2 Cl2 とO2
を主成分とするドライエッチングによりCr膜3からな
る半透明膜をパターニングし、続いて液相成長法により
酸化シリコン膜5をレジストパターンで囲まれた領域に
選択的に形成する。ここで酸化シリコン膜5の膜厚はC
r膜3を透過した露光光とこの酸化シリコン膜5を透過
した露光光の位相差が0となるようにする。
Then, as shown in FIG. 5 (f), the semi-transparent film made of the Cr film 3 is patterned by dry etching using CH 2 Cl 2 and O 2 as main components using the resist pattern R 2 as a mask, Then, the silicon oxide film 5 is selectively formed in the region surrounded by the resist pattern by the liquid phase growth method. Here, the thickness of the silicon oxide film 5 is C
The phase difference between the exposure light transmitted through the r film 3 and the exposure light transmitted through the silicon oxide film 5 is set to zero.

【0069】最後にレジストR2 を有機溶剤または酸に
よって剥離し露光マスクを完成する(図5(g) )。
Finally, the resist R2 is stripped with an organic solvent or an acid to complete the exposure mask (FIG. 5 (g)).

【0070】このようにして形成された露光マスクの位
相シフタは、パターンサイズに応じてCr膜3の微細パ
ターンと酸化シリコン膜5との面積占有率を調整し,最
適化したパターンとなるようにしている。
The phase shifter of the exposure mask thus formed adjusts the area occupancy ratio between the fine pattern of the Cr film 3 and the silicon oxide film 5 according to the pattern size so as to obtain an optimized pattern. ing.

【0071】この露光用マスクの露光に用いる露光光は
波長436nmであるものとして膜厚を決定した。
The film thickness was determined on the assumption that the exposure light used for the exposure of this exposure mask has a wavelength of 436 nm.

【0072】このようにして形成された露光用マスク
を、NA=0.42の投影レンズを有するg線ステッパ
に装着し、被処理基板上に塗布された0.5μm厚さの
ノボラック系ポジレジストPR−1024を露光したと
ころ、0.3μmのパターンまで極めて高精度に再現性
よく得られた。
The exposure mask thus formed was mounted on a g-line stepper having a projection lens with NA = 0.42, and a 0.5 μm-thick novolak-based positive resist applied on the substrate to be processed. When PR-1024 was exposed, a pattern of 0.3 μm was obtained with extremely high precision and reproducibility.

【0073】また、ここでは半透明膜としてのCr膜3
と酸化シリコン膜5との微細パターンの面積占有率を調
整することにより所望の振幅透過率を得るようにしてい
るため、パターンサイズに応じて振幅透過率を制御する
のが容易となる。
Further, here, the Cr film 3 as a semitransparent film is used.
Since the desired amplitude transmissivity is obtained by adjusting the area occupancy of the fine pattern of the silicon oxide film 5 and the silicon oxide film 5, it is easy to control the amplitude transmissivity according to the pattern size.

【0074】なお、前記実施例ではCr膜3と酸化シリ
コン膜5とに差があり、段差が形成されているが、酸化
クロム膜と酸化シリコン膜など屈折率の近い材料の組み
合わせを用いるようにすれば、段差をなくすことができ
光学的特性がさらに向上する。 また、半透明膜として
はCrに限定されるものではなく他の金属材料や他の材
料でも良い。すなわち、膜厚等を薄く設定することなど
によりどのような材料を用いても良い。また、透明膜と
しても酸化シリコンに限定されるものではなく、フッ化
カルシウム(CaF)、フッ化マグネシウム(Mg
F)、酸化アルミニウム(Al2 3 )等他の材料でも
良い。
In the above embodiment, the Cr film 3 and the silicon oxide film 5 are different from each other and a step is formed, but a combination of materials having a close refractive index such as a chromium oxide film and a silicon oxide film should be used. If so, the step can be eliminated and the optical characteristics can be further improved. Further, the semitransparent film is not limited to Cr, and other metal materials or other materials may be used. That is, any material may be used by setting a thin film thickness and the like. Also, the transparent film is not limited to silicon oxide, but may be calcium fluoride (CaF), magnesium fluoride (Mg).
Other materials such as F) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) may be used.

【0075】実施例3 次に、本発明の第3の実施例について詳細に説明する。Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail.

【0076】この例ではイオン注入により透過率をわず
かづつ変化させることができる点に着目し、振幅透過率
の微調整を行うようにしたことを特徴とするものであ
る。
In this example, attention is paid to the fact that the transmittance can be changed little by little by ion implantation, and the feature is that the amplitude transmittance is finely adjusted.

【0077】溶融石英からなる透明基板表面に30Ke
Vの加速電圧でシリコンイオンをイオン注入し、波長4
36nmにおける透過率を測定した。その結果を図6(a)
に示す。ここで横軸は注入イオンドーズ量であり、縦軸
は透過率である。この図からわかるように、ドーズ量の
増加とともに透過率は単調に減少することがわかる。こ
の露光用マスクは露光光の波長が436nmの領域で用い
るもので、この位相シフタとしての半透膜パターンを透
過してきた露光光は位相が180度反転し、半透膜パタ
ーンを通過しない露光光と合成され、パターン境界部で
光強度がシャープになるようになっている。
30 Ke on the surface of a transparent substrate made of fused silica
A silicon ion is ion-implanted at an acceleration voltage of V and a wavelength of 4
The transmittance at 36 nm was measured. The result is shown in Fig. 6 (a).
Shown in. Here, the horizontal axis is the implantation ion dose amount, and the vertical axis is the transmittance. As can be seen from this figure, the transmittance monotonously decreases with an increase in the dose amount. This exposure mask is used in a region where the wavelength of the exposure light is 436 nm, and the exposure light transmitted through the semi-transparent film pattern as the phase shifter has its phase inverted by 180 degrees and does not pass through the semi-transparent film pattern. The light intensity becomes sharp at the pattern boundary.

【0078】次に、この露光用マスクの製造工程につい
て説明する。
Next, the manufacturing process of this exposure mask will be described.

【0079】まず、図7(a) に示すように、大きさ5イ
ンチ四方、厚さ2.4mmの透光性の溶融石英基板1の表
面全体に均一にドーズ量7.0×1017/cm2 加速電圧
30KeVでシリコンイオンをイオン注入し半透明層6
を形成する。これによりこの半透明層6の波長が436
nmの露光光に対する透過率は6%となる。
First, as shown in FIG. 7 (a), a dose amount of 7.0 × 10 17 / is uniformly distributed over the entire surface of a translucent fused quartz substrate 1 having a size of 5 inches square and a thickness of 2.4 mm. cm 2 Acceleration voltage 30 KeV Silicon ion ion implantation semi-transparent layer 6
To form. As a result, the wavelength of the semitransparent layer 6 is 436.
The transmittance for the exposure light of nm is 6%.

【0080】この後、図7(b) に示すように、レジスト
Rを塗布しEB露光を用いたフォトリソグラフィ工程に
より、これをパターニングする。
Thereafter, as shown in FIG. 7B, a resist R is applied and patterned by a photolithography process using EB exposure.

【0081】この後し、図7(c) に示すように、このレ
ジストパターンRをマスクとし,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ッチングにより
深さ0.47μm 程度エッチングし溝Tを形成する。こ
こでこのエッチングにより彫り込まれなかった領域4が
位相調整領域となる。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, a depth of about 0.47 μm is obtained by reactive ion etching using the resist pattern R as a mask and a reactive gas containing CF 4 gas as a main component. Etching is performed to form the trench T. Here, the region 4 not carved by this etching becomes the phase adjustment region.

【0082】このようにして形成された露光用マスク
を、NA=0.42の投影レンズを有するg線ステッパ
に装着し、被処理基板上に塗布された0.5μm厚さの
ノボラック系ポジレジストPR−1024を露光したと
ころ、0.3μmのパターンまで極めて高精度に再現性
よく得られた。
The exposure mask thus formed was attached to a g-line stepper having a projection lens with NA = 0.42, and a 0.5 μm-thick novolac positive resist applied on the substrate to be processed. When PR-1024 was exposed, a pattern of 0.3 μm was obtained with extremely high precision and reproducibility.

【0083】このようにして形成される露光マスクの位
相シフタは、パターンサイズに応じてドーズ量あるいは
加速電圧を変化させたり、収束イオンビーム法(FI
B)により描画して微細なイオン注入領域を形成し,最
適化したパターンとなるようにしてもよい。
The phase shifter of the exposure mask thus formed changes the dose amount or accelerating voltage according to the pattern size, or the focused ion beam method (FI).
It is also possible to form a fine ion-implanted region by drawing according to step B) so as to obtain an optimized pattern.

【0084】なお、前記実施例では、シリコンイオンを
注入したが、シリコンイオンに限定されることなく適宜
変更可能である。ただし図6(a) に示したのと同様の注
入条件でAuを注入した場合図6(b) に示すようにドー
ズ量を増加しても透過率は80%で飽和してしまい、そ
れ以上の調整が不可能である。したがって注入イオンの
ドーズ量と共に透過率が単調に変化する特性が得られる
ようなイオンおよび注入エネルギーを選択する必要があ
る。
Although silicon ions are implanted in the above-mentioned embodiment, it is not limited to silicon ions and can be changed as appropriate. However, when Au is implanted under the same implantation conditions as shown in FIG. 6 (a), the transmittance saturates at 80% even if the dose amount is increased as shown in FIG. 6 (b). Cannot be adjusted. Therefore, it is necessary to select the ions and the implantation energy so that the characteristics that the transmittance monotonously changes with the dose amount of the implanted ions are obtained.

【0085】実施例4 次に、本発明の第4の実施例について詳細に説明する。Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail.

【0086】この例ではレジストパターンを介してイオ
ン注入を行うことにより選択的に半透明層を形成するよ
うにしている。
In this example, the semitransparent layer is selectively formed by performing ion implantation through the resist pattern.

【0087】次に、この露光用マスクの製造工程につい
て説明する。
Next, the manufacturing process of this exposure mask will be described.

【0088】まず、図7(a) に示すように、大きさ5イ
ンチ四方、厚さ2.4mmの透光性の溶融石英基板1にレ
ジストRを塗布しEB露光を用いたフォトリソグラフィ
工程により、これをパターニングし、このレジストパタ
ーンRを介して表面全体に均一にシリコンイオンをイオ
ン注入し図7(b) に示すように、半透明層7を形成す
る。このとき転写パターンサイズ毎にパターン領域中に
おけるレジストパターンRを調整しておくようにすれ
ば、領域毎に透過率を所望の値に制御することができ
る。
First, as shown in FIG. 7 (a), a resist R is applied to a translucent fused quartz substrate 1 having a size of 5 inches square and a thickness of 2.4 mm, and a photolithography process using EB exposure is performed. Then, this is patterned, and silicon ions are uniformly implanted into the entire surface through the resist pattern R to form a semitransparent layer 7 as shown in FIG. 7B. At this time, if the resist pattern R in the pattern area is adjusted for each transfer pattern size, the transmittance can be controlled to a desired value for each area.

【0089】次に、液相成長法により酸化シリコン膜8
をレジストパターンで囲まれた領域に選択的に形成す
る。ここで酸化シリコン膜8の膜厚は半透明層7と合わ
せて、透明基板を透過した露光光との位相差が,180
となるように選択する(図7(c) )。
Next, the silicon oxide film 8 is formed by the liquid phase growth method.
Are selectively formed in the region surrounded by the resist pattern. Here, the silicon oxide film 8 and the semitransparent layer 7 have a phase difference of 180 degrees with the exposure light transmitted through the transparent substrate.
(Fig. 7 (c)).

【0090】最後にレジストRを有機溶剤または酸によ
って剥離し露光マスクを完成する(図7(d) )。
Finally, the resist R is peeled off with an organic solvent or acid to complete the exposure mask (FIG. 7 (d)).

【0091】このようにして形成された露光マスクの位
相シフタは、パターンサイズに応じて酸化シリコン膜8
と半透明層7との積層構造をなす微細パターンの面積占
有率を調整し,最適化したパターンとなるようにしてい
る。
The phase shifter of the exposure mask thus formed has a silicon oxide film 8 depending on the pattern size.
The area occupancy of the fine pattern forming the laminated structure of the transparent layer 7 and the semi-transparent layer 7 is adjusted so that an optimized pattern is obtained.

【0092】実施例5 次に、本発明の第5の実施例について詳細に説明する。Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail.

【0093】図9は本発明の第5の実施例の露光用マス
クの断面を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a cross section of an exposure mask according to the fifth embodiment of the present invention.

【0094】この露光用マスクは、透光性の石英基板2
1の表面に、大小寸法の異なるパターンを形成したもの
で、規格化されたパターン寸法が0.61以上のパター
ンには、クロム等の遮光膜22を用い、それより小さい
パターンには半透明膜23を用いこの半透明膜の透過率
を0〜50%の範囲に設定したものである。
This exposure mask is a transparent quartz substrate 2
A light-shielding film 22 such as chrome is used for a pattern having a standardized pattern size of 0.61 or more, and a semi-transparent film is used for a smaller pattern. 23, the transmissivity of this semitransparent film is set in the range of 0 to 50%.

【0095】このとき、マスク表面の全てのパターン
が、極めてコントラスト良く形成されており、解像度も
大幅に増大している。
At this time, all the patterns on the mask surface are formed with extremely good contrast, and the resolution is greatly increased.

【0096】実施例6 次に、本発明の第6の実施例について詳細に説明する。Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described in detail.

【0097】図10は本発明の第6の実施例の露光用マ
スクの断面を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a cross section of an exposure mask according to the sixth embodiment of the present invention.

【0098】この露光用マスクは、0.37μm (規格
化された値で0.61)以上のパターンには、クロムの
遮光膜(図示せず)を用い、それより小さいパターンに
は透過率を0%から20%に調整した半透明のパターン
を用いることにより、微細パターンの解像を可能となる
ようにするものである。
In this exposure mask, a chrome light-shielding film (not shown) is used for a pattern of 0.37 μm (normalized value: 0.61) or more, and a transmittance is set for a pattern smaller than that. By using a semitransparent pattern adjusted from 0% to 20%, it is possible to resolve a fine pattern.

【0099】すなわち、この露光マスクは、透光性の石
英基板31の表面に形成された振幅透過率25%(光強
度透過率6.25%)となるように形成されたクロム薄
膜からなる半透明膜32と、該半透明膜32の上層に形
成された位相シフタとなる透明な酸化シリコン膜33と
から構成されていることを特徴とするもので、この酸化
シリコン膜33は露光光に対して180°位相がずれる
ようになっている。
That is, this exposure mask is a semi-chromium thin film formed on the surface of the transparent quartz substrate 31 so as to have an amplitude transmittance of 25% (light intensity transmittance of 6.25%). It is characterized in that it is composed of a transparent film 32 and a transparent silicon oxide film 33 which is formed on the upper layer of the semitransparent film 32 and serves as a phase shifter. 180 ° out of phase.

【0100】位相シフタとしたこの透明な酸化シリコン
膜33を透過してきた露光光は位相が180度反転し、
位相シフタ33を通過しない露光光と合成され、パター
ン境界部で光強度がシャープになるようになっている。
The phase of the exposure light transmitted through this transparent silicon oxide film 33 used as the phase shifter is inverted by 180 degrees,
It is combined with the exposure light that does not pass through the phase shifter 33 so that the light intensity becomes sharp at the pattern boundary.

【0101】次に、この露光用マスクの製造工程につい
て説明する。
Next, the manufacturing process of this exposure mask will be described.

【0102】まず、図11(a) に示すように、透光性の
石英基板1の表面にスパッタリング法により、Cr薄膜
からなる半透明膜32を形成し、さらにこの上層に露光
光に対して位相シフタとなる酸化シリコン膜33を蒸着
する。ここで位相シフタとしての酸化シリコン膜33の
膜厚は180°位相がずれるような膜厚となっている。
First, as shown in FIG. 11 (a), a semitransparent film 32 made of a Cr thin film is formed on the surface of a transparent quartz substrate 1 by a sputtering method. A silicon oxide film 33 to be a phase shifter is deposited. Here, the film thickness of the silicon oxide film 33 as the phase shifter is such that the phase shifts by 180 °.

【0103】そして、図11(b) に示すように、レジス
ト34を塗布しEB露光を用いたフォトリソグラフィ工
程により、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
オンエッチングにより酸化シリコン膜34をパターニン
グする。
Then, as shown in FIG. 11B, a resist 34 is applied and patterned by a photolithography process using EB exposure. Using this as a mask, a reactive gas containing CF 4 gas as a main component is used. The silicon oxide film 34 is patterned by reactive ion etching using.

【0104】さらに、図11(c) に示すように、CH2
Cl2 とO2 とを主成分とするドライエッチングにより
Cr薄膜からなる半透明膜32をパターニングし、レジ
スト34を有機溶剤または酸によって剥離し露光マスク
を完成する。
Further, as shown in FIG. 11 (c), CH 2
The semitransparent film 32 made of a Cr thin film is patterned by dry etching containing Cl 2 and O 2 as main components, and the resist 34 is stripped with an organic solvent or an acid to complete an exposure mask.

【0105】このようにして形成された露光マスクの位
相シフタは、半透明膜32と無機膜である酸化シリコン
膜33とでパターンが形成されているため、超LSIの
製造工程で繰り返し洗浄が施される場合にも十分にこの
洗浄に耐え得るだけの強度を有しており、長寿命で信頼
性の高いものとなっている。
Since the phase shifter of the exposure mask thus formed has a pattern formed by the semitransparent film 32 and the silicon oxide film 33 which is an inorganic film, it is repeatedly washed in the VLSI manufacturing process. In such a case, it has sufficient strength to withstand this cleaning, and has a long life and high reliability.

【0106】この露光用マスクの露光に用いる露光光は
波長436nmであるものとして膜厚を決定した。
The film thickness was determined on the assumption that the exposure light used for the exposure of this exposure mask has a wavelength of 436 nm.

【0107】なお、この位相シフタとして作用する部分
の酸化シリコン膜の厚さは、λ/2(n−1)となるよ
うに設定する。ここで、λは露光光の波長、nは酸化シ
リコン膜の屈折率である。
The thickness of the silicon oxide film in the portion acting as the phase shifter is set to be λ / 2 (n-1). Here, λ is the wavelength of the exposure light, and n is the refractive index of the silicon oxide film.

【0108】このようにして形成された露光用マスク
を、NA=0.42の投影レンズを有するg線ステッパ
に装着し、被処理基板上に塗布された0.5μm厚さの
ノボラック系ポジレジストPR−1024を露光したと
ころ、0.3μmのパターンが極めて高精度に再現性よ
く得られた。
The exposure mask thus formed was mounted on a g-line stepper having a projection lens with NA = 0.42, and a 0.5 μm-thick novolak-based positive resist applied on the substrate to be processed. When PR-1024 was exposed, a 0.3 μm pattern was obtained with extremely high precision and reproducibility.

【0109】ちなみに、この位相シフタ層を形成しない
で他については前記実施例と全く同様にして形成した従
来の露光用マスクで露光した場合の解像力は、せいぜい
0.4μm程度であった。これらの比較からも、本発明
実施例の露光用マスクおよびこれを用いた露光方法によ
れば、極めて高精度のパターンを得ることができること
がわかる。
By the way, the resolution was about 0.4 μm at most when exposed by the conventional exposure mask formed in exactly the same manner as in the above example except that this phase shifter layer was not formed. From these comparisons, it can be seen that the exposure mask of the embodiment of the present invention and the exposure method using the same can provide a pattern with extremely high accuracy.

【0110】なお、半透明膜としてはCrに限定される
ものではなく他の金属材料や他の材料でも良い。すなわ
ち、膜厚等を薄く設定することなどによりどのような材
料を用いても良い。また、透明膜としても酸化シリコン
に限定されるものではなく、フッ化カルシウム(Ca
F)、フッ化マグネシウム(MgF)、酸化アルミニウ
ム(Al2 3 )等他の材料でも良い。
The semitransparent film is not limited to Cr, and other metal materials or other materials may be used. That is, any material may be used by setting a thin film thickness and the like. Also, the transparent film is not limited to silicon oxide, but calcium fluoride (Ca
Other materials such as F), magnesium fluoride (MgF), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) may be used.

【0111】さらに、この露光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。
Further, it is possible to form an antireflection film of magnesium fluoride or the like on the upper or lower layer of the pattern of this exposure mask by the sputtering method or the like.

【0112】実施例7 図12は本発明の第7の実施例の露光用マスクの製造工
程を示す断面図である。 この露光用マスクは、透光性
の石英基板11の表面に、膜厚100nmのCr膜パター
ンを形成すると共に膜厚0.25μm 透過率30%の半
透明膜からなるシフタ幅0.6μm の位相シフタ121
を形成したことを特徴とするものである。 まず、図1
2(a) に示すように、膜厚100nmのCr膜パターンの
形成された透光性の石英基板11の表面に、p−TER
PHENYLとPMMAとを、1:4で混合し、これを
エチルセロソルブアセテートに溶かしたものを回転塗布
し、膜厚0.25μm となるようにする。この位相シフ
タの振幅透過率は30%であった。
Embodiment 7 FIG. 12 is a sectional view showing the steps of manufacturing an exposure mask according to the seventh embodiment of the present invention. In this exposure mask, a Cr film pattern having a film thickness of 100 nm is formed on the surface of a transparent quartz substrate 11 and a phase shifter having a film thickness of 0.25 μm and a translucency of 30% and a shifter width of 0.6 μm. Shifter 121
Is formed. First, Fig. 1
As shown in FIG. 2 (a), p-TER is formed on the surface of the translucent quartz substrate 11 on which a Cr film pattern having a film thickness of 100 nm is formed.
PHENYL and PMMA are mixed at a ratio of 1: 4, and a solution obtained by dissolving this in ethyl cellosolve acetate is spin-coated to give a film thickness of 0.25 μm. The amplitude transmittance of this phase shifter was 30%.

【0113】次に図12(b) に示すように、波長200
〜300nmの水銀灯による裏面露光を行う。
Next, as shown in FIG.
Backside exposure is performed with a mercury lamp of 300 nm.

【0114】そして図12(c) に示すように専用現像液
TSKで現像を行った。
Then, as shown in FIG. 12 (c), development was carried out with the dedicated developer TSK.

【0115】この後図12(d) に示すように、マスク上
でシフタ幅が0.6μm となるように硝酸第2セリウム
アンモニウム溶液でCrのサイドエッチングを行いマス
クを形成した。
Thereafter, as shown in FIG. 12 (d), side masking of Cr was performed with a ceric ammonium nitrate solution so that the shifter width was 0.6 μm on the mask to form a mask.

【0116】このようにして形成された露光用マスク
を、NA=0.42の投影レンズを有するKrFエキシ
マレーザステッパに装着し、シリコン基板上にSAL6
01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=248nm、コヒーレンシσ=
0.5)を行い、専用現像液で現像した。
The exposure mask thus formed is mounted on a KrF excimer laser stepper having a projection lens with NA = 0.42, and SAL6 is mounted on a silicon substrate.
Pattern transfer (λ = 248 nm, coherency σ =) to a wafer coated with a negative resist called 01.
0.5) was carried out, and it was developed with a dedicated developer.

【0117】これにより、従来の露光マスクでは解像し
得なかった高精度の0.25μm ,0.3μm 幅のライ
ン・アンド・スペースパターンからなるレジストパター
ンを得ることができる。
As a result, it is possible to obtain a highly accurate resist pattern consisting of line and space patterns of 0.25 μm and 0.3 μm width, which cannot be resolved by the conventional exposure mask.

【0118】シフタの振幅透過率が100%である従来
の場合、パターン寸法0.3μm における最適シフタ幅
はマスク上で0.2μm であるが、プロセス上±0.1
μm程度のばらつきが生じてしまう。このシフタ幅の誤
差により生じるコントラストの低下は図13(a) に示し
たように相対値で0.05とかなり大きい。
In the conventional case where the amplitude transmittance of the shifter is 100%, the optimum shifter width in the pattern dimension of 0.3 μm is 0.2 μm on the mask, but ± 0.1 in the process.
A variation of about μm will occur. The decrease in contrast caused by the error in the shifter width is a relatively large value of 0.05 as shown in FIG. 13 (a).

【0119】これに対し,位相シフタの振幅透過率30
%の最適シフタ幅0.6μm では同じ±0.1μm の誤
差でもコントラストの低下は図13(b) に示すように
0.005と非常に小さい。
On the other hand, the amplitude transmittance of the phase shifter is 30
%, The decrease in contrast is as small as 0.005 as shown in FIG. 13 (b) even with the same error of ± 0.1 μm.

【0120】このようにシフタの透過率を下げてシフタ
幅を大きくすることにより、シフタ幅の誤差によるコン
トラストの低下を抑制する事ができ、結果として良好な
レジストパターンを提供することができる。
By thus decreasing the transmittance of the shifter and increasing the shifter width, it is possible to suppress the reduction in contrast due to the shifter width error, and as a result, it is possible to provide a good resist pattern.

【0121】次に、図14に示すように等間隔のライン
・アンド・スペ−スにおける最適な振幅透過率とシフタ
幅δの関係を求めるため、光像強度分布を求めるプログ
ラムを用いてシミュレーションを行った。なお露光条件
はKrFエキシマレーザ光、NA=0.42,λ=24
8nm、コヒーレンシσ=0.5に設定した。振幅透過率
とシフタ幅とを変化させた時の最もコントラストの高く
なった組み合わせを図15(a) 乃至(e) に示す。この結
果から振幅透過率を小さくすればするほどシフタ幅は大
きくすることができることがわかった。
Next, as shown in FIG. 14, in order to obtain the optimum amplitude transmissivity and the shifter width δ in the line-and-space at equal intervals, a simulation is performed using a program for obtaining the light image intensity distribution. went. The exposure conditions are KrF excimer laser light, NA = 0.42, λ = 24.
It was set to 8 nm and coherency σ = 0.5. The combinations with the highest contrast when the amplitude transmittance and the shifter width are changed are shown in FIGS. 15 (a) to 15 (e). From this result, it was found that the shifter width can be increased as the amplitude transmittance is decreased.

【0122】さらに0.3μm のライン・アンド・スペ
−スにおいてシフタ幅を固定して振幅透過率を変化させ
た場合の光像強度分布のコントラストの変化を図16に
示す。
FIG. 16 shows the change in contrast of the light image intensity distribution when the shifter width is fixed and the amplitude transmittance is changed in a line and space of 0.3 μm.

【0123】この図からコントラストが極大となるシフ
タの振幅透過率はシフタ幅によって異なる事が分かる。
またコントラストが極大となる場合のシフタの振幅透過
率とシフタ幅との関係を測定した結果を図17に示す。
この図からシフタ振幅透過率を下げていくとシフタ幅を
大きくすることができることがわかる。
From this figure, it can be seen that the amplitude transmittance of the shifter having the maximum contrast varies depending on the shifter width.
FIG. 17 shows the result of measurement of the relationship between the amplitude transmittance of the shifter and the shifter width when the contrast becomes maximum.
From this figure, it is understood that the shifter width can be increased by decreasing the shifter amplitude transmittance.

【0124】また0.25μm のライン・アンド・スペ
−スにおいてシフタ幅を固定して振幅透過率を変化させ
た場合の光像強度分布のコントラストの変化を図18に
示す。
FIG. 18 shows the change in contrast of the light image intensity distribution when the shifter width is fixed and the amplitude transmittance is changed in a line and space of 0.25 μm.

【0125】またコントラストが極大となる場合のシフ
タの振幅透過率とシフタ幅との関係を測定した結果を図
19に示す。この場合も0.3μm のライン・アンド・
スペ−スと同様であった。
FIG. 19 shows the result of measurement of the relationship between the amplitude transmittance of the shifter and the shifter width when the contrast becomes maximum. In this case as well, the line and
It was similar to the space.

【0126】このような実験を繰り返した結果、この現
象は、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0.34から0.68の時に共通であ
る事が分かった。そこでこの範囲内の各パターン寸法に
おいてシフタの透過率を任意に調整することによりシフ
タ加工に十分な精度を得られる範囲のシフタ幅で、大き
なコントラスト向上効果を得ることができる。
As a result of repeating such an experiment, the phenomenon is that the pattern size of the mask pattern is changed to λ /
It was found that when the value divided by NA was 0.34 to 0.68, it was common. Therefore, by adjusting the transmittance of the shifter arbitrarily in each pattern dimension within this range, a large contrast improving effect can be obtained with a shifter width within a range in which sufficient accuracy can be obtained for shifter processing.

【0127】以上本発明について実施例を用いて説明し
たが、実施例の場合、位相シフタとしての透明膜は、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436nm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(Al2 3 )等他の材料を用いるようにし
ても良い。また、位相シフタとなるレジストとしては、
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られる。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。
The present invention has been described above with reference to the embodiments. In the embodiments, the transparent film as the phase shifter is the polymethyl methacrylate also used as the resist and the silicon oxide layer as the inorganic film.
The material is not limited to these, and any material having a high transmittance for light having a wavelength of 436 nm or less used as exposure light may be used. For example, other materials such as calcium fluoride (CaF), magnesium fluoride (MgF), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) may be used as the inorganic film. Further, as the resist that becomes the phase shifter,
Polymethylmethacrylate, polytrifluoroethyl-
Materials such as α-chloroacrylate, chloromethylated polystyrene, polydimethylglutarimide, polymethylisopropenyl ketone, etc. are considered. Further, the thickness of the pattern and the like can be appropriately changed depending on the material and the lithography light.

【0128】また、透光性基板および遮光膜の材料につ
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。
The materials for the transparent substrate and the light-shielding film are not limited to the examples, and can be changed as appropriate.

【0129】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
近傍でパターンエッ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。
In addition, the phase shifter layer does not necessarily have to perform a phase shift of 180 degrees, and 180 degrees may be used as long as it sharply lowers the light intensity distribution of the pattern edge in the vicinity of 180 degrees. It may be off.

【0130】[0130]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の露光
マスクによれば、遮光膜パターンの代わりに、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し、
解像度の向上をはかることができる。
As described above, according to the exposure mask of the present invention, the contrast is improved by using the semitransparent film pattern instead of the light shielding film pattern.
The resolution can be improved.

【0131】また本発明の第2の露光マスクによれば、
露光光に対する光路長が異なるように構成されたシフト
膜と、この膜の上層または下層に形成されたマスク基板
と露光光に対して所定の透過率を有するように構成され
た透過率調整層としての半透明膜との積層構造で構成さ
れるようにしているため、位相をシフトさせる膜と透過
率を調整する膜とを独立に選択することができ、洗浄な
どに対する強度の高い露光マスクを得ることができる。
According to the second exposure mask of the present invention,
A shift film configured to have different optical path lengths for exposure light, a mask substrate formed on the upper or lower layer of the film, and a transmittance adjusting layer configured to have a predetermined transmittance for exposure light. Since it has a laminated structure with the semi-transparent film, it is possible to independently select the film that shifts the phase and the film that adjusts the transmittance, and obtain an exposure mask with high strength for cleaning and the like. be able to.

【0132】本発明の第3では位相シフタを構成する材
料の振幅透過率を調整することにより、コントラスト向
上に効果的なシフタ幅を大きくし、シフタ幅に必要とさ
れる精度を緩和するようにしているため、容易に高精度
でかつコントラストの高いマスクを形成することが可能
となる。
In the third aspect of the present invention, by adjusting the amplitude transmittance of the material forming the phase shifter, the shifter width effective for improving the contrast is increased and the precision required for the shifter width is relaxed. Therefore, a mask with high precision and high contrast can be easily formed.

【0133】このようにして、本発明の露光マスクによ
れば、パターン密度に依存することなくパターンに忠実
で高精度のパターン形成を行うことができる。
As described above, according to the exposure mask of the present invention, it is possible to form a pattern with high accuracy and faithfulness to the pattern without depending on the pattern density.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の露光用マスクを示す図FIG. 1 is a diagram showing an exposure mask according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同露光用マスクの透過率を変化させてシミュレ
ーションを行った結果得られた光強度分布を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a light intensity distribution obtained as a result of performing a simulation by changing the transmittance of the exposure mask.

【図3】λ/NAで規格化した寸法を用いて形成した透
過率の変化に対するコントラストの変化を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a change in contrast with respect to a change in transmittance formed using a dimension standardized by λ / NA.

【図4】本発明の第2の実施例の露光マスクを示す図FIG. 4 is a diagram showing an exposure mask according to a second embodiment of the present invention.

【図5】同露光マスクの製造工程図FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the same exposure mask.

【図6】注入条件と透過率との関係を示す図FIG. 6 is a diagram showing a relationship between injection conditions and transmittance.

【図7】本発明の第3の実施例の露光用マスクの製造工
程を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a process of manufacturing an exposure mask according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施例の露光用マスクの製造工
程を示す図
FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of an exposure mask according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施例を示す図FIG. 9 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6の実施例の露光マスクを示す図FIG. 10 is a diagram showing an exposure mask according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】同露光マスクの製造工程図FIG. 11 is a manufacturing process diagram of the same exposure mask.

【図12】本発明の第7の実施例の露光用マスクの製造
工程を示す図
FIG. 12 is a diagram showing a process of manufacturing an exposure mask according to a seventh embodiment of the present invention.

【図13】同実施例におけるシフタ幅とコントラストと
の関係を示す図、
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between shifter width and contrast in the example.

【図14】本発明の第8の実施例の露光用マスクを示す
FIG. 14 is a diagram showing an exposure mask according to an eighth embodiment of the present invention.

【図15】シフタの振幅透過率とシフタ幅に対する光強
度分布のコントラストの関係を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the amplitude transmittance of the shifter and the contrast of the light intensity distribution with respect to the shifter width.

【図16】シフタの振幅透過率とシフタ幅に対する光強
度分布のコントラストの関係を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the amplitude transmittance of the shifter and the contrast of the light intensity distribution with respect to the shifter width.

【図17】シフタの振幅透過率とシフタ幅との関係を示
す図。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the amplitude transmittance of the shifter and the shifter width.

【図18】シフタの振幅透過率とシフタ幅に対する光強
度分布のコントラストの関係を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the amplitude transmittance of the shifter and the contrast of the light intensity distribution with respect to the shifter width.

【図19】シフタの振幅透過率とシフタ幅との関係を示
す図。
FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the amplitude transmittance of the shifter and the shifter width.

【図20】従来例の位相シフト法の説明図。FIG. 20 is an explanatory diagram of a conventional phase shift method.

【図21】従来例の位相シフト法の説明図FIG. 21 is an explanatory diagram of a conventional phase shift method.

【図22】従来例の位相シフト法の説明図。FIG. 22 is an explanatory diagram of a conventional phase shift method.

【図23】従来例の位相シフト法の説明図FIG. 23 is an explanatory diagram of a conventional phase shift method.

【図24】従来例の位相シフト法の説明図FIG. 24 is an explanatory diagram of a conventional phase shift method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英基板 2 マスクパターン 3 Crパターン 4 位相調整領域 5 酸化シリコン膜 6 イオン注入層 7 半透明層 8 酸化シリコン膜 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。 1 quartz substrate 2 mask pattern 3 Cr pattern 4 phase adjustment region 5 silicon oxide film 6 ion implantation layer 7 semitransparent layer 8 silicon oxide film 11 quartz substrate 12 mask pattern, 13 transparent film 21 quartz substrate 22 light shielding film 23 semitransparent film 31 Quartz substrate 32 semi-transparent film, 33 silicon oxide film.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年11月14日[Submission date] November 14, 1991

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0021】このような構造のマスクにおいて位相シフ
タの透過率を100%と仮定し、シフタ幅の最適化を行
ったところ、パターン寸法に応じて、コントラスト向上
効果の最も大きい最適シフタ幅が異なることがわかっ
た。例えば、図24に示すようにNA=0.42のエキ
シマ・ステッパを用いる場合、0.3μmのライン・ア
ンド・スペースの最適シフタ幅は0.04μm (ウェハ
上)、0.25μm のライン・アンド・スペースの最適
シフタ幅は0.06μm (ウェハ上)である。
When the transmittance of the phase shifter in the mask having such a structure is assumed to be 100% and the shifter width is optimized, the optimum shifter width having the largest contrast improving effect differs depending on the pattern size. I understood. For example, as shown in FIG. 24, when an excimer stepper with NA = 0.42 is used, the optimum shifter width for a line and space of 0.3 μm is 0.04 μm (on the wafer) and 0.25 μm for a line and space. -The optimum space shifter width is 0.06 μm (on the wafer).

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0046[Correction target item name] 0046

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0046】この半透明膜は、p−TERPHENYL
とPMMAとを、1:4で混合し、これをエチルセロソ
ルブアセテートに溶かしたものを回転塗布し、膜厚0.
25μm となるようにしたのち、露光現像を行い、1.
5μm 幅のライン・アンド・スペースパターンとしたも
のである。
This semitransparent film is made of p-TERPHENYL.
And PMMA were mixed at a ratio of 1: 4, and this was dissolved in ethyl cellosolve acetate and spin-coated to give a film thickness of 0.
After making it 25 μm, it is exposed and developed.
It is a line and space pattern with a width of 5 μm.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0088[Correction target item name] 0088

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0088】まず、図8(a) に示すように、大きさ5イ
ンチ四方、厚さ2.4mmの透光性の溶融石英基板1にレ
ジストRを塗布しEB露光を用いたフォトリソグラフィ
工程により、これをパターニングし、このレジストパタ
ーンRを介して表面全体に均一にシリコンイオンをイオ
ン注入し図8(b) に示すように、半透明層7を形成す
る。このとき転写パターンサイズ毎にパターン領域中に
おけるレジストパターンRを調整しておくようにすれ
ば、領域毎に透過率を所望の値に制御することができ
る。
First, as shown in FIG. 8A, a resist R is applied to a translucent fused silica substrate 1 having a size of 5 inches square and a thickness of 2.4 mm, and a photolithography process using EB exposure is performed. Then, this is patterned, and silicon ions are uniformly implanted into the entire surface through the resist pattern R to form a semitransparent layer 7 as shown in FIG. 8 (b). At this time, if the resist pattern R in the pattern area is adjusted for each transfer pattern size, the transmittance can be controlled to a desired value for each area.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0089[Correction target item name] 0089

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0089】次に、液相成長法により酸化シリコン膜8
をレジストパターンで囲まれた領域に選択的に形成す
る。ここで酸化シリコン膜8の膜厚は半透明層7と合わ
せて、透明基板を透過した露光光との位相差が,180
となるように選択する(図8(c) )。
Next, the silicon oxide film 8 is formed by the liquid phase growth method.
Are selectively formed in the region surrounded by the resist pattern. Here, the silicon oxide film 8 and the semitransparent layer 7 have a phase difference of 180 degrees with the exposure light transmitted through the transparent substrate.
(Fig. 8 (c)).

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0090[Correction target item name] 0090

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0090】最後にレジストRを有機溶剤または酸によ
って剥離し露光マスクを完成する(図8(d) )。
Finally, the resist R is peeled off with an organic solvent or an acid to complete the exposure mask (FIG. 8 (d)).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間 博顕 神奈川県川崎市幸区小向東芝町 1 株式 会社東芝総合研究所内 (72)発明者 駒野 治樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町 1 株式 会社東芝総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hiroaki Inter-inventor Hiromu Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa 1 Toshiba Research Institute, Inc. (72) Inventor Haruki Komano Komukai-shi Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research Institute, Inc.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透光性基板と、 前記透光性基板上に配設された遮光性材料からなるマス
クパターンとを具備した露光用マスクにおいて、 マスクパターンとして、露光光に対する光路長が異なる
ように構成された半透明膜パターンを含むようにしたこ
とを特徴とする露光用マスク。
1. An exposure mask comprising a light-transmissive substrate and a mask pattern made of a light-shielding material provided on the light-transmissive substrate, wherein the mask patterns have different optical path lengths with respect to the exposure light. An exposure mask, characterized in that it comprises a semi-transparent film pattern constructed as described above.
【請求項2】 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0.61以下であるマス
クパターンに対しては、所定の透過率を有する半透明膜
パターンを用い、 前記マスクパターンのパターン寸法を露光条件のλ/N
Aで除した値が0.61以上であるマスクパターンに対
しては、透過率がほとんど0となる不透明膜パターンを
用いるようにしたことを特徴とする請求項(1) に記載の
露光用マスク。
2. A semitransparent film pattern having a predetermined transmittance is used for a mask pattern having a value of 0.61 or less obtained by dividing a pattern dimension of the mask pattern by λ / NA of an exposure condition, The pattern size of the mask pattern is λ / N of the exposure condition.
The mask for exposure according to claim 1, wherein an opaque film pattern having a transmittance of almost 0 is used for a mask pattern whose value divided by A is 0.61 or more. .
【請求項3】 前記半透明膜パターンは、そのパターン
サイズに応じて振幅透過率が決定されていることを特徴
とする請求項(1) に記載の露光用マスク。
3. The exposure mask according to claim 1, wherein the translucent film pattern has an amplitude transmittance determined according to its pattern size.
【請求項4】 前記半透明膜パターンは、露光光で解像
されないような微細領域に分割された振幅透過率の異な
る複数の領域を有することを特徴とする請求項(1) に記
載の露光用マスク。
4. The exposure according to claim 1, wherein the semitransparent film pattern has a plurality of regions having different amplitude transmittances, which are divided into fine regions that are not resolved by exposure light. Mask.
【請求項5】 前記半透明膜パターンは、前記微細領域
の占有面積比率によって振幅透過率を制御するように構
成されていることを特徴とする請求項(4) に記載の露光
用マスク。
5. The exposure mask according to claim 4, wherein the semi-transparent film pattern is configured to control the amplitude transmittance according to the occupied area ratio of the fine region.
【請求項6】 前記半透明膜パターンは、イオン注入に
よって振幅透過率の変化された領域を含むことを特徴と
する請求項(4) に記載の露光用マスク。
6. The exposure mask according to claim 4, wherein the translucent film pattern includes a region whose amplitude transmittance is changed by ion implantation.
【請求項7】 透光性基板と、 前記透光性基板上に配設された遮光性材料からなるマス
クパターンとを具備した露光用マスクにおいて、 露光光に対する光路長が異なるように構成されたシフト
膜と、 この膜の上層または下層に形成されたマスク基板と露光
光に対して所定の透過率を有するように構成された透過
率調整層としての半透明膜との積層構造で構成されてい
ることを特徴とする露光用マスク。
7. An exposure mask comprising a light-transmissive substrate and a mask pattern made of a light-shielding material, which is disposed on the light-transmissive substrate, and has different optical path lengths with respect to the exposure light. A shift film, a mask substrate formed on the upper or lower layer of the film, and a semi-transparent film as a transmittance adjusting layer configured to have a predetermined transmittance for exposure light are laminated. An exposure mask that is characterized by
【請求項8】 透光性基板と、 前記透光性基板上に配設された遮光性材料からなるマス
クパターンと前記マスクパターンの周囲に配設され露光
光に対する光路長が異なるように構成された位相シフタ
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/N
Aで除した値が0.34から0.68となるとき、位相
シフタの振幅透過率を100%以下にし、この振幅透過
率に応じて位相シフタ幅が大きく決定されていることを
特徴とする露光用マスク。
8. A light-transmitting substrate, a mask pattern made of a light-shielding material provided on the light-transmitting substrate, and arranged around the mask pattern so as to have different optical path lengths for exposure light. And a phase shifter having an exposure condition of λ / N
When the value divided by A becomes 0.34 to 0.68, the amplitude shift factor of the phase shifter is set to 100% or less, and the phase shifter width is determined to be large according to the amplitude shift factor. Exposure mask.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009151030A (en) * 2007-12-19 2009-07-09 Toshiba Corp Photomask, method and device for correcting line width of photomask, and electronic device using the same

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