JPH0695354A - 光学マスク - Google Patents

光学マスク

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JPH0695354A
JPH0695354A JP24179692A JP24179692A JPH0695354A JP H0695354 A JPH0695354 A JP H0695354A JP 24179692 A JP24179692 A JP 24179692A JP 24179692 A JP24179692 A JP 24179692A JP H0695354 A JPH0695354 A JP H0695354A
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JP
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phase shift
phase
optical mask
shift transmission
transmission part
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JP24179692A
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Isamu Hairi
勇 羽入
Satoru Asai
了 浅井
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/30Alternating PSM, e.g. Levenson-Shibuya PSM; Preparation thereof

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】透過光に位相差を与える位相シフタを有し、半
導体装置等の製造の際に使用される投影露光装置用の光
学マスクに関し、位相シフトを用いる場合に、露光マー
ジンを向上すること。 【構成】入射光の位相をシフトしない0°位相シフト透
過部5と、 前記入射光の位相を 180°シフトする 180
°位相シフト透過部6と、 0°〜 180°の間の位相で
前記入射光をシフトさせる中間位相シフト透過部7と、
前記中間位相シフト透過部7による位相シフトに対して
180°反転した位相で前記入射光を位相シフトさせる反
転中間位相シフト透過部8とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学マスクに関し、よ
り詳しくは、透過光に位相差を与える位相シフタを有
し、半導体装置等の製造の際に使用される投影露光装置
用の光学マスクに関する。
【0002】近年の超LSIの開発においては、高速
化、高集積化を実現するために、ハーフミクロン以下の
パターン形成が必要となってきた。このような微細化を
実現するために、パターン形成の基本であるリソグラフ
ィ工程では、量産性と解像性に優れた縮小投影露光装置
(ステッパー)の採用が必須のものとなっている。
【0003】しかし、装置の進歩よりも微細化が早く進
んだため、ステッパーの公称解像度を越えるパターンサ
イズの形成が要求されていおり、レジスト材料やレジス
トプロセスの改良により、装置の性能を限界まで引出す
必要がある。また、装置の限界を向上させる技術とし
て、光学マスクの一部に露光光の位相を反転させる位相
板を設けた位相シフト露光法がある。
【0004】
【従来の技術】位相シフト露光法では、マスク上の光透
過部に交互に位相シフタを配置する必要があるが、実際
の超LSIに適用すると、位相シフタを矛盾なくマスク
上に配置することは困難である。
【0005】例えば、半導体集積回路に用いるパターン
を幾つかに分けて0°と 180°の位相シフタを配置すれ
ば、0°位相シフタと 180°位相シフタが接する箇所も
生じてくる。
【0006】このような矛盾を避けて位相シフタを配置
するために、0°位相シフタと 180°位相シフタの境界
に、90°という中間の位相をもつシフタを配置するか、
又は、その境界領域を個別に露光する二重露光が必要に
なる。
【0007】しかし、後者の二重露光によれば、光学マ
スクを変えて二度露光する分だけスループットが低下
し、しかも、シフタパターンの完全な位置合わせを行う
ことが難しくなるので、歩留りが悪くなる。
【0008】そこで、90°位相シフト透過部を設ける光
学マスクが提案されている。90°位相シフタを備えた光
学マスクとしては、例えば図7(a),(b) に示すようなパ
ターンがある。
【0009】図7(a) は、ライン&スペースのパターン
を有する光学マスクであって、そのラインパターン71
上には0°位相シフト透過部72と 180°位相シフト透
過部73を有し、その境界部分に90°位相シフト透過部
74を設けたものである。
【0010】この場合、0°位相シフト透過部72同士
や 180°位相シフト透過部73同士が隣り合わないよう
に互い違いに配置されている。図7(b) は、ライン&ス
ペースのラインパターン74、75を遮光膜76により
2分割するとともに、それらの向かい合う側の端部をそ
れぞれ橋絡パターン77、78により接続した光学マス
クを示している。
【0011】そして、各ラインパターン74、75の縦
と横の方向には、0°位相シフト透過部79と 180°位
相シフト透過部80が交互に配置され、さらに、橋絡パ
ターン77、78のうちラインパターン74、75の 1
80°位相シフト透過部80に繋がる部分はそのまま 180
°位相シフト透過部となり、また、0°位相シフト透過
部79に繋がる部分は90°位相シフト透過部81となる
ようになっている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図7(a) に示
す光学マスクによれば、90°位相シフト透過部74が遮
光膜70を挟んで縦方向に続けて配置されているので、
90°位相シフト透過部74を通して回折する光が十分に
相殺されなくなり、位相シフトが部分的に機能しなくな
る。
【0013】しかも、90°位相シフト透過部74を透過
する光の強度は、図8に示すように小さくなり、露光マ
ージンが低下し、パターンに欠陥が生じやすくなるとい
った問題がある。
【0014】これに対して、図7(c) に示すように、90
°位相シフト透過部74を千鳥状に並べることも可能で
あるが、これによれば、互いに90°の位相差のあるシフ
ト透過部70、73、74が遮光膜70を挟んで縦方向
に交互に並ぶので、それらの間の領域では位相シフタに
よる効果が半減し、露光マージンの低下は免れない。
【0015】一方、図7(b) に示す光学マスクによれ
ば、向かい合う2つの短絡パターン77、78内の 180
°位相シフト透過部80と90°シフト透過部81は、そ
れぞれ遮光膜76を挟んで互いに向かい合うことになる
が、それらの間の領域の光は、90°の位相差によっては
十分に打ち消されず、露光マージンの低下という問題が
生じている。
【0016】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、位相シフトを用いる場合に、露光マージ
ンを向上できる光学マスクを提供することを目的とす
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図1に
例示するように、入射光の位相をシフトしない0°位相
シフト透過部5と、 前記入射光の位相を 180°シフト
する 180°位相シフト透過部6と、0°〜 180°の間位
相で前記入射光をシフトさせる中間位相シフト透過部7
と、前記中間位相シフト透過部7による位相シフトに対
して 180°反転した位相で前記入射光を位相シフトさせ
る反転中間位相シフト透過部8とを有することを特徴と
する光学マスクにより達成する。
【0018】または、前記中間位相シフト透過部7と前
記反転中間位相シフト透過部8は、それぞれ前記0°位
相シフト透過部5と前記 180°位相シフト透過部6との
境界に別々に形成されていることを特徴とする光学マス
クにより達成する。
【0019】または、前記中間位相シフト透過部7と前
記反転中間位相シフト透過部8は、遮光膜2を介して近
傍に配置されていることを特徴とする光学マスクにより
達成する。
【0020】または、前記中間位相は、−90°又は 270
°であることを特徴とする光学マスクによって達成す
る。
【0021】
【作 用】本発明によれば、0°と180 °の位相シフタ
を有するとともに、0°〜 180°の間の位相シフタと、
これに 180°反転する位相シフタを備えている。
【0022】したがって、0°位相シフタと 180°位相
シフタの境界同士が接近する場合に、中間位相シフタと
反転位相シフタをそれらの境界に別々に配置すれば、そ
れらの境界では 180°の位相シフト効果が生じるので、
光強度の低下が抑えられ、露光マージンが拡大する。
【0023】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 (a)本発明の第1実施例の説明 図1は、本発明の第1実施例を示す光学マスクの平面図
と断面図である。
【0024】図1において符号1は、−90°位相となる
石英マスク基板で、その上には、クロムよりなる遮光膜
2が形成され、その遮光膜2には間隔をおいて開口され
た複数のラインパターン3、4が形成されており、ライ
ンパターン3、4を通過した光が石英マスク基板1を通
り抜けるように構成されている。
【0025】また、各ラインパターン3、4の上には0
°位相シフト透過部5と 180°位相シフト透過部6が設
けられ、また、ラインパターン3の0°位相シフト透過
部5は、両隣のラインパターン4の 180°位相シフト透
過部6の間に挟まれるように配置されている。また、0
°位相シフト透過部5と 180°位相シフト透過部6の境
界は縦方向に一列に配置され、各ラインパターン3の境
界には、それぞれ90°位相シフト透過部7と−90°位相
シフト透過部8が交互に配置されている。
【0026】上記した0°位相シフト透過部5と90°位
相シフト透過部7と 180°位相シフト透過部6には、そ
れぞれ、入射光を0°、90°、 180°の位相でシフトし
て石英マスク基板1から出射させ得る膜厚をもつ第一の
SiO2膜10、第二のSiO2膜11、第三のSiO2膜12が形
成されている。
【0027】次に、上記した光学マスクの作用について
説明する。上記した光学マスクを使用すれば、ラインパ
ターン3、4の間の遮光膜2の下には回折により光が回
り込むが、隣合うラインパターン3、4は、全て 180°
ずつ位相反転して光が透過するので、パターン間にある
遮光膜2の下の光強度は露光に支障のない程度まで低下
することになる。
【0028】また、ラインパターン3、4の幅とその間
隔、即ちライン&スペースの幅を0.35μmとし、90°
位相シフト透過部7と−90°位相シフト透過部8のライ
ン方向の長さを0.4μmとして、ラインパターン3のA
−A線に沿った光強度を調べたところ、図2に示すよう
な結果が得られた。
【0029】なお、露光の際には、レンズ開口数を0.
54、コヒーレンスファクタσを0.3とするとともに、
露光光としてi線(波長;365nm)を使用した。これ
によれば、1つのラインパターン3の90°位相シフト透
過部7とその周辺の光強度は、−90°位相シフト透過部
8を設けない従来の光学マスクを用いた場合の(図8)
に示す光強度よりも大きくなっている。
【0030】また、図2と図8の破線に示すように0.
75μmの焦点ズレがある場合であっても、−90°位相
シフタと90°位相シフタを交互に設けた本実施例の方が
光強度が大きく、露光対象となるレジストを十分に開口
できることが分かる。
【0031】次に、上記したi-線用の光学マスクの形成
方法を図3、図4に基づいて説明する。まず、i線に対
して−90°の位相となる石英マスク基板1を用い、その
上にクロムよりなる遮光膜2を積層する。ついで、フォ
トリソグラフィー法により遮光膜2をパターニングし、
図1(a) に示すように、直線状に開口した複数のライン
パターン3、4を間隔をおいて形成する。この場合のラ
インパターン3、4の幅とその間にある遮光膜2の幅を
それぞれ0.35μmとする。
【0032】次に、図3(a),図4(a) に示すように、石
英マスク基板1の上に、位相シフタとなるSiO2膜14を
CVD法により5700Åの厚さに積層する。続いて、
図3(b),図4(b) に示すように、フォトレジスト15を
塗布し、これを露光、現像して90°位相シフト透過部7
及び−90°位相シフト透過部8に合わせて窓15、16
を形成する。そして、窓15、16から露出したSiO2
14をドライエッチング法により1900Åだけ薄層化
し、ついでフォトレジスト15を剥離する。
【0033】この後に、図3(c),図4(c) に示すよう
に、再びフォトレジスト18を塗布、露光、現像して0
°位相シフト透過部5及び−90°位相シフト透過部8の
形成位置に窓19を形成する。
【0034】これにつづいて、窓19から露出したSiO2
膜14を3800Åだけエッチング除去し、0°位相シ
フト透過部5には1900Åの厚さのSiO2膜14を残す
とともに、−90°位相シフト透過部8ではSiO2膜14を
完全に除去する。そして最後にフォトレジスト18を剥
離すると、図3(d) 及び図4(d) に示すように、厚さの
異なるSiO2膜14からなる位相シフタが形成される。
【0035】この場合、SiO2膜14は、厚さ1900Å
で90°の位相差を与えるので、以上の工程により形成さ
れる光学マスクは、図1に示すような構造になる。な
お、90°と−90°の中間の位相シフタの代わりに、90°
と270 °の位相シフタを設けても同じ結果が得られる。 (b)本発明の第2実施例の説明 図5は、第2実施例の光学マスクの平面図とその光強度
分布図である。
【0036】図5(a) において、7aは、90°位相シフ
ト透過部、8aは、−90°位相シフト透過部であって、
それらの幅をインパターン3、4よりも広くした点で第
1実施例と相違する。なお、図5の符号のうち、図1と
同じものは同じ要素を示している。
【0037】このような光学マスクを使用して、第1実
施例と同様な条件で光強度の計算を行い、その光強度を
調べたところ、C−C線断面における90°位相シフト透
過部の光強度は図5(b) に示すようになった。実線で示
す光強度分布は、焦点ズレが無い場合であり、第1実施
例に比べて露光マージンが大きくなる。また、破線は
0.75μmの焦点ズレがある場合を示しており、図8
に示す従来装置の露光強度に比べて90°位相シフト領域
における光強度の落ち込み幅が狭くなり、より露光マー
ジンが拡大する。 (c)本発明の第3実施例の説明 図6は、本発明の第3実施例の光学マスクを示す平面図
である。
【0038】図6において符号21は、−90°位相とな
る石英マスク基板で、その上にはクロムよりなる遮光膜
22が形成されており、その遮光膜22には横方向に延
びる直線状のラインパターン23が、間隔をおいて縦に
複数本形成されている。
【0039】また、それらのラインパターン23は遮光
膜22を介して2つに分割されており、それらの向かい
合う端部にはそれぞれ橋絡用ラインパターン25、26
が縦方向に延在されている。
【0040】また、縦方向に平行に配置された複数本の
ラインパターン23には、それぞれ交互に0°位相シフ
ト透過部27と 180°位相シフト透過部28が配置さ
れ、しかも、同じ直線上にあって遮光膜22により分割
された2つのラインパターン23の一方は0°位相シフ
ト透過部27となり、他方は 180°位相シフト透過部2
8となるように構成されている。
【0041】また、向かい合う2つの橋絡用のラインパ
ターン25、26の一方は、90°位相シフト透過部29
となり、他方は−90°位相シフト透過部30となってい
る。このような光学マスクを使用すれば、対向する2つ
の橋絡用ラインパターン25、26の位相差がそれぞれ
180°となるので、この間の領域の光強度が大幅に低下
するとともに、橋絡用ラインパターン25、26の光強
度が高くなり、露光マージンが大きくなる。
【0042】この結果、露光によるパターンの欠陥が大
幅に低減される。
【0043】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、0°
と180 °の位相シフタを有するとともに、0°〜 180°
の中間の位相シフタと、これに対して 180°反転する位
相シフタを設けるようにしたので、0°位相シフタと 1
80°位相シフタの境界同士が接近する場合に、中間位相
シフタと反転位相シフタをそれらの境界に別々に配置し
て、それらの境界とその間の領域において位相シフト効
果を生じさせることができ、光強度の低下を抑え、露光
マージンを拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す光学マスクの平面図
と、そのA−A線断面図、B−B線断面図である。
【図2】本発明の第1実施例の光強度分布図である。
【図3】本発明の第1実施例の光学マスクの製造工程を
示す断面図(その1)である。
【図4】本発明の第1実施例の光学マスクの製造工程を
示す断面図(その2)である。
【図5】本発明の第2実施例の光学マスクを示す平面図
と、その光強度分布図である。
【図6】本発明の第3実施例の光学マスクを示す平面図
である。
【図7】従来の光学マスクを示す平面図である。
【図8】従来の光学マスクによる光強度分布図である。
【符号の説明】
1、21 石英マスク基板 2、22 遮光膜 3、4、23 ラインパターン 5、27 0°位相シフト透過部 6、28 180 °位相シフト透過部 7、7a、29 90°位相シフト透過部 8、8a、30 −90°位相シフト透過部 25、26 橋絡用ラインパターン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入射光の位相をシフトしない0°位相シフ
    ト透過部(5)と、 前記入射光の位相を 180°シフトする 180°位相シフト
    透過部(6)と、 0°〜 180°の間の位相で前記入射光をシフトさせる中
    間位相シフト透過部(7)と、 前記中間位相シフト透過部(7)による位相シフトに対
    して 180°反転した位相で前記入射光を位相シフトさせ
    る反転中間位相シフト透過部(8)とを有することを特
    徴とする光学マスク。
  2. 【請求項2】前記中間位相シフト透過部(7)と前記反
    転中間位相シフト透過部(8)は、それぞれ前記0°位
    相シフト透過部(5)と前記 180°位相シフト透過部
    (6)との境界に別々に形成されていることを特徴とす
    る請求項1記載の光学マスク。
  3. 【請求項3】前記中間位相シフト透過部(7)と前記反
    転中間位相シフト透過部(8)は、遮光膜(2)を介し
    て近傍に配置されていることを特徴とする請求項1記載
    の光学マスク。
  4. 【請求項4】前記中間位相は、−90°又は 270°である
    ことを特徴とする請求項1、2又は3記載の光学マス
    ク。
JP24179692A 1992-09-10 1992-09-10 光学マスク Withdrawn JPH0695354A (ja)

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US5428478A (en) 1995-06-27

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