JPH07168342A - 位相シフトマスク、その位相シフトマスクの製造方法およびその位相シフトマスクを用いた露光方法 - Google Patents
位相シフトマスク、その位相シフトマスクの製造方法およびその位相シフトマスクを用いた露光方法Info
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Abstract
できる位相シフトマスク、位相シフトマスクの製造方法
および位相シフトマスクを用いた露光方法を提供する。 【構成】 石英基板1は、露光光を透過する第1の光透
過部1aと第2の光透過部1bとを有している。第1お
よび第2の光透過部1a、1bは、双方を透過する露光
光の位相が互いに180度変換されるよう構成されてい
る。半遮光膜3が、第1および第2の光透過部1a、1
b間に位置し、かつ第1および第2の光透過部1a、1
bの一部領域に形成されている。またこの半遮光膜3
は、3%以上30%以下の透過率を有している。
Description
の位相シフトマスクの製造方法およびその位相シフトマ
スクを用いた露光方法に関するものである。
および微細化にはめざましいものがある。それに伴い、
半導体基板(以下、単にウェハと称す)上に形成される
回路パターンの微細化も急速に進んできている。
ン形成における基本技術として広く認識されるところで
ある。よって、今日までに種々の開発、改良がなされて
きている。しかし、パターンの微細化は止まるところを
知らず、パターンの解像度向上への要求もさらに強いも
のとなってきている。
上に塗布されたフォトレジストにマスク(原画)状のパ
ターンを転写し、その転写されたフォトレジストを用い
て下層の被エッチング膜をパターニングする技術であ
る。このフォトレジストの転写時において、フォトレジ
ストに現像処理が施されるが、この現像処理によって光
のあたった部分のフォトレジストが除去されるタイプを
ポジ型、光のあたらない部分のフォトレジストが除去さ
れるタイプをネガ型のフォトレジストと言う。以下、フ
ォトリソグラフィ技術における従来の露光方法について
説明する。
の光学システムの概略図である。図45を参照して、こ
の光学システムは、マスク上のパターンを縮小してウェ
ハ上のフォトレジストに投射するものである。また光学
システムは、光源からフォトマスクのパターンまでの照
明光学系、フォトマスクのパターンからウェハまでの投
射光学系を有している。
1と、反射鏡112と、集光レンズ118と、フライア
イレンズ113と、絞り114bと、集光レンズ116
a、116b、116cと、ブラインド絞り115と、
反射鏡117とを有している。また投射光学系は望遠レ
ンズ119a、119bと、瞳面絞り125とを有して
いる。
111から発っせられた光111aは、反射鏡112に
より、たとえばg線(波長:436nm)のみが反射さ
れて、単一波長の光となる。次に、光111aは、フラ
イアイレンズ113の各フライアイ構成レンズ113a
の各々入射し、その後、絞り114bを通過する。
構成レンズ113aによって作り出された光路を示し、
光111cは、フライアイレンズ113によって作り出
される光路を示している。
レンズ116a、ブラインド絞り115および集光レン
ズ1116bを通過して、反射鏡117により所定角度
で反射される。
は、集光レンズ116cを透過した後、所定のパターン
が形成されたフォトマスク720の全面を均一に照射す
る。この後、光111aは投影レンズ119a、119
bにより所定の倍率に縮小され、半導体ウェハ121上
のフォトレジスト121aを露光する。
グラフィ技術における解像限界R(nm)は、 R=k1 ・λ/(NA) と表される。ここで、λは使用する光の波長(nm)、
NAはレンズの開口数、k1 はレジストプロセスに依存
する定数である。
を図るためには、すなわち微細パターンを得るために
は、k1 とλとの値を小さくし、NAの値を大きくする
方法が考えられる。つまり、レジストプロセスに依存す
る定数を小さくするとともに、短波長化や高NA化を進
めればよいのである。
しく、また短波長化および高NA化を進めることによっ
て、光の焦点深度δ(δ=k2 ・λ/(NA)2 )が浅
くなり、かえって解像度の低下を招くといった問題も生
じてくる。
スクを改良することにより、パターンの微細化を図る研
究がなされている。最近では、パターンの解像度を向上
させるフォトマスクとして位相シフトマスクが注目され
ている。以下、この位相シフトマスクの構造およびその
原理について通常のフォトマスクと比較して説明する。
なお位相シフトマスクについては、レベンソン方式およ
びハーフトーン方式について説明する。
フォトマスクを使用したときのマスクの断面、マスク上
の電場およびウェハ上の光強度を示す図である図46
(a)を参照して、通常のフォトマスクは、ガラス基板
501上に金属マスクパターン503が形成された構成
を有している。このような通常のフォトマスクでは、マ
スク上の電場は、図46(b)に示すように金属マスク
パターン503で空間的にパルス変調された電場とな
る。
ンが微細化すると、フォトマスクを透過した露光光は光
の回折効果のためにウェハ上の非露光領域(金属マスク
パターン503により露光光の透過が遮られた領域)に
も回り込む。このため、ウェハ上の非露光領域にも光が
照射されてしまい、光のコントラスト(ウェハ上の露光
領域と非露光領域との光強度の差)が低下する。結果と
して、解像度が低下し、微細なパターンの転写を行なう
ことが困難となる。
ソン方式の位相シフトマスクを使用したときのマスク断
面、マスク上の電場およびウェハ上の光強度を示す図で
ある。まず図47(a)を参照して、位相シフトマスク
では、通常のフォトマスクに位相シフタと呼ばれる光学
部材505が設けられている。
スクパターン503が形成され、露光領域と遮光領域と
が設けられ、この露光領域の1つおきに位相シフタ50
5が設けられている。この位相シフタ505は、透過光
の位相を180度変換する役割をなすものである。
相シフタ505を露光領域の1つおきに設けたため、位
相シフトマスクを透過した光によるマスク上の電場は、
その位相が交互に180度反転して構成される。このよ
うに隣接する露光領域間で光の位相が互いに逆位相とな
るため、光の干渉効果により逆位相の光の重なりあう部
分において光が互いに打消し合うことになる。
光領域間の境界において光の強度が小さくなり、ウェハ
上の露光領域と非露光領域とにおける光の強度差を十分
に確保することができる。これにより解像度の向上を図
ることが可能となり、微細なパターンの転写を行なうこ
とができる。
トーン方式の位相シフトマスクを使用したときのマスク
断面、マスク上の電場およびウェハ上の光強度を示す図
である。まず図48(a)を参照して、このハーフトー
ン方式の位相シフトマスクにおいても、上述のレベンソ
ン方式と同様、位相シフタと呼ばれる光学部材506が
設けられている。
01上の半透明膜503上にのみ形成されており、位相
シフタ506と半透明膜503との2層構造が設けられ
ている。この位相シフタ506は、上述と同様、透過光
の位相を180度変換する役割をなすものであり、半透
明膜503は、露光光を完全に遮ることなく露光光の強
度を減衰させる役割をなすものである。
相シフタ506と半透明膜503の2層構造を設けたた
め、マスク上の電場は、その位相が交互に180度変換
して構成され、かつ一方の位相の強度が他方の位相の強
度より小さくなる。つまり、位相シフタ506を透過し
たことにより位相が180度変換され、かつ半透過膜5
03を透過したことにより、現像後にフォトレジストを
所定膜厚残存させるように光の強度が減衰する。隣接す
る露光領域間で光の位相は互いに逆位相となるため、逆
位相の光が重なり合う部分において光が互いに打ち消し
合うことになる。
光パターンのエッジで位相が反転しているため、露光パ
ターンのエッジでの光強度を小さくすることができる。
その結果、半透明膜503を透過した領域と透過しない
領域との露光光の光強度の差が大きくなり、パターン像
の解像度を上げることが可能となる。
ン方式、ハーフトーン方式などの多種の方式がある。こ
の中でも、Marc Levenson により発明されたいわゆるレ
ベンソン方式の位相シフトマスクが原理的に優れた解像
性を有し、解像力の意味からは最も優れた方式と考えら
れている。
術が発明・提案されているが、実用化に至っているもの
はない。これらの提案の中でMarc D. Levenson et al.,
“Phase-Shifting Mask Strategies : Isolated Dark L
ines”MICROLITHOGRAPHY WORLD, pp.6-12, March/April
1992.に掲載されたMarc Levenson の製造技術が優れた
先行技術と考えられる。
レベンソン方式の位相シフトマスクを従来の第1の位相
シフトマスクとして、その構成および製造方法について
以下に説明する。
の構成を概略的に示す断面図である。図49を参照し
て、従来の第1の位相シフトマスク720は、石英基板
701と、遮光膜703とを有している。
溝が形成されている。この溝の形成されていない領域が
第1の光透過部701aをなし、溝の形成された領域が
第2の光透過部701bをなしている。この溝の側壁部
を覆い、かつ第1および第2の光透過部701a,70
1bの所定領域を露出するように遮光膜703が石英基
板701上に形成されている。この遮光膜703の透過
率は1%以下であり、その膜厚は、材質にクロム(C
r)を用いた場合には1000Å程度である。
701bとは、透過する露光光の位相が180度異なる
よう構成されている。このように、互いに隣接する光透
過部を透過する露光光の位相が180度変換されるた
め、上述したように解像度の向上を図ることが可能とな
る。
いる。次に従来の第1の位相シフトマスクの製造方法に
ついて説明する。
トマスクの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
まず図50を参照して、石英基板701の表面701a
上にクロム膜705aが形成される。このクロム膜70
5a上にレジスト膜707aが塗布される。このレジス
ト膜707aに露光・現像がなされる。
り、所望の形状を有するレジストパターン707が形成
される。このレジストパターン707をマスクとして異
方性エッチングが施される。この後、レジストパターン
707が除去される。
タパターンが転写されたクロム膜パターン705が形成
される。
705をマスクとして石英基板701に異方性エッチン
グが施される。これにより石英基板701の表面701
aに溝が形成され、シフタパターンが転写される。この
後、クロム膜パターン705が除去される。
基板701に第1の光透過部701aと第2の光透過部
701bとが形成される。
過部701a、701bが形成された表面全面にクロム
膜703aが形成される。このクロム膜703a上にレ
ジスト膜709aが塗布される。このレジスト膜709
aが露光・現像される。
所望の形状を有するレジストパターン709が形成され
る。このレジストパターン709をマスクとして異方性
エッチングを施すことにより、第1および第2の光透過
部701a、701bの所望領域を露出する遮光膜70
3が形成される。この後、レジストパターン709が除
去されて、図57に示す従来の位相シフトマスク720
が形成される。
法では、レジスト膜707a、709aが直接、石英基
板701上に塗布されることはない。このため、基板上
に直接レジスト膜が塗布される位相シフトマスクの製造
方法(特開平4−355758号公報、特開平2−21
1450号公報)に比較して、以下のような欠陥を容易
に修正できるという利点を有する。
の一例として、特開平4−355758号公報に示され
た位相シフトマスクの製造方法について説明する。
相シフトマスクの製造方法を工程順に示す概略断面図で
ある。まず図58を参照して、石英層801の表面上に
位相変化膜803が形成された後、位相変化膜803の
表面上に光遮断膜805が形成される。
ジストパターン807が形成された後、このレジストパ
ターン807をマスクとしてエッチングすることにより
光遮断膜805がパターニングされる。この後、レジス
トパターン807が除去される。
遮断膜805と位相変化膜803との表面上に直接フォ
トレジスト809が塗布される。このフォトレジスト8
09が所望の形状にパターニングされた後、このレジス
トパターン809をマスクとして位相変化膜803にエ
ッチングが施される。
り、位相変化膜803に溝811が形成される。この
後、レジストパターン809が除去されて、位相シフト
マスクが形成される。
造方法では、光遮断膜805がパターニングされた後
に、位相変化膜803にシフタパターンが形成される。
このため、図60に示すプロセスで位相変化膜(基板)
803の表面上に直接レジスト膜809が塗布されるこ
ととなる。
に示すようにレジスト膜809を貫通するピンホール8
09aが生じてしまう。このピンホール809aが生じ
た状態でレジストパターン809をマスクとしてエッチ
ングが施されると図63に示す状態となる。
エッチャントが侵入し、ピンホール809a底部の位相
変化膜803までもがエッチング除去され、欠陥が生じ
てしまう。このような欠陥が生じた位相シフトマスクを
ウェハの露光に用いた場合、所望領域以外においても、
この欠陥部分で露光光の位相が変換されてしまう。この
ため、ウェハ上に塗布されたレジスト膜を所望の形状に
露光できなくなる。
された場合、このレジストパターンをマスクとしてエッ
チング等を施すと基板にシフターの欠陥が直接導入され
てしまう。
製造方法では、上述したようにレジスト膜が石英基板上
に直接形成されることはない。このため、たとえピンホ
ールが生じたレジスト膜をマスクとして下層にエッチン
グを施しても、基板にシフターの欠陥が直接形成される
ことは防止される。
パターン707にピンホール707aが生じたとして
も、レジストパターン707の下層にはクロム膜705
が存在する。このため、レジストパターン707をマス
クとして下層にエッチングを施しても、ピンホール70
7a底部のクロム膜705がエッチング除去されるだけ
である。
じるピンホール欠陥(白欠陥)705aは石英基板70
1ではなく、その上のクロム膜705に生じる。それゆ
え、ピンホール欠陥705aは、図65に示すように、
FIB(Focussed Ion Beam)法によるカーボン系膜7
05cのデポジションで埋め込むことにより容易に修正
することができる。
されるべきところにクロム膜が残る残り欠陥(黒欠陥)
705bが生じることもある。しかし、この残り欠陥7
05bも石英基板701に直接形成される欠陥ではない
ため、図65に示すように、YAGレーザを用いたレー
ザ照射でブロー(溶融)除去することにより容易に修正
することができる。
れた従来の製造方法では、基板に直接、シフターの欠陥
が形成されるのではないため、容易に欠陥を修正できる
という利点を有する。
クを従来の第2の位相シフトマスクとして、その構成に
ついて以下に説明する。
の構成を概略的に示す断面図である。図66を参照し
て、従来の第2の位相シフトマスク920は、石英基板
901と、半透明膜903とを有している。石英基板9
01の主表面には所定の深さで溝が形成されている。
過部901aをなし、溝が形成されていない領域が第2
の光透過部901bをなしている。この溝の側壁部を覆
い、かつ第1の光透過部901aの所定領域を露出する
ように半透明膜903が石英基板901上に形成されて
いる。この半透明膜903は、この半透明膜903を透
過する露光光の強度を、その露光光がウェハ上のフォト
レジストを感光させない、もしくは現像後に所定膜厚を
残存させる程度にまで減衰させる役割をなしている。
901bとは、透過する露光光の位相が180度異なる
ように構成されている。このように、互いに隣接する光
透過部を透過する露光光の位相が180度変換されるた
め、上述したように解像度の向上を図ることが可能とな
る。
いる。
の位相シフトマスクでは、上述したように通常のフォト
マスクに比べると高い解像度が得られる。しかし、従来
の第1および第2の位相シフトマスクにも、[I]回路
パターンの複雑化、および[II]シフトマスク形成時
における欠陥の発生、により所望のパターン形状を得難
いという問題点があった。以下、その問題点について、
詳細に説明する。
半導体集積回路の回路パターンが微細化かつ複雑化され
ている。たとえば、DRAM(Dynamic RandomAccess M
emory)においては、そのメモリセル領域に周期的なパ
ターンが密集(以下、単に密集パターンと称する)して
おり、またその周辺回路領域に個々の機能を有する回路
パターンが孤立(以下、単に孤立パターンと称する)し
ている。
が混在する回路パターンをレベンソン方式の位相シフト
マスクで形成しようとすると、密集パターンでは高い解
像度が得られるが、孤立パターンではそれほど高い解像
度が得られない。一方、ハーフトーン方式の位相シフト
マスクで形成しようとすると、孤立パターンでは高い解
像度が得られるが、密集パターンではそれほど高い解像
度が得られない。
スクでは孤立パターンを高い解像度で形成できないこと
を説明するための図であり、(a)はレベンソン方式の
位相シフトマスクの断面図を示し、(b)は、(a)の
位相シフトマスクを用いて露光した場合のウェハ上の光
強度を示している。
回路パターンから離れて存在している。このため、その
孤立パターンを構成する露光領域701b(以下、孤立
露光領域と称する)は他の回路パターンを構成する露光
領域から相当量離れて配置されている。よって、孤立露
光領域701bを透過してウェハ上に照射される露光光
が、他の露光領域を透過した逆位相の露光光と重なり合
う部分は生じない。それゆえ、光の干渉効果により逆位
相の光が互いに打消し合うことで高い解像度が得られる
という位相シフトマスクの効果が得られない。
に示すように互いに隣接する露光領域間で互いに逆位相
の光が重なり合う。このため、光の重なり合う部分で光
が互いに打消し合って、解像度の向上を図ることができ
る。
シフトマスクでは密集パターンを高い解像度で形成でき
ないことを説明するための図であり、(a)はハーフト
ーン方式の位相シフトマスクの断面図を示し、(b)は
(a)の位相シフトマスクを用いて露光した場合のウェ
ハ上の光強度を示している。
路パターンが密集しているため、複数の露光領域901
a、901aは、互いに近接して配置されている。この
ため、隣り合う露光領域901a間で同位相の光が互い
に重なり合う部分P3 が生じてしまう。同位相の光が互
いに重なり合うと、露光領域901bを透過した逆位相
の光の強度が小さいため、露光パターンのエッジ(P3
部)で光強度が小さくならない事態が生じる。この場
合、露光領域と非露光領域とで光の強度差が不十分とな
るため、解像度の向上を図ることができない。
に示すように同位相の光の重なり合う部分が生じない。
このため、露光パターンのエッジにおいて、逆位相の光
との重なり合いにより、光強度の差が十分となるため、
解像度の向上を図ることができる。
が混在するパターンでは、従来の第1または第2の位相
シフトマスクを用いても、いずれかのパターンを高い解
像度で形成することができない。従って、密集パターン
と孤立パターンとを有するような複雑な回路パターンで
は所望のパターン形状を得ることが困難となる。
の発生 Marc Levenson により提案された従来の製造方法では、
石英基板701にシフタパターンを形成するため、石英
基板701に異方性エッチングが施される。このため、
この製造方法では、遮光膜の石英基板への密着性が悪
い、石英基板上に異物が残留しやすい、残り欠陥に
よる弊害が発生しやすい、などの理由から所定のパター
ン形状を得ることが困難であるという問題点があった。
3のプロセスで、石英基板701に異方性エッチングが
施される。このため、このエッチングで形成される溝の
側壁と底壁とは略直角をなす。次に、図55に示すプロ
セスで、この溝上をも覆うように、クロム膜703aが
成膜される。しかし、上記のような形状を有する溝の側
壁部には正常な成膜が行なわれ難い。特に、スパッタ法
のように段差被覆性の悪い方法によりクロム膜703a
を形成する場合は、なおさら正常な成膜が行なわれ難
い。
部(図中D3 で示す領域)において、クロム膜703a
の石英基板701に対する密着性が悪くなる。このよう
にクロム膜703aの密着性が良好でない場合、位相シ
フトマスクの製造プロセスにおける洗浄工程で容易にク
ロム膜703が剥がれてしまう。また、位相シフトマス
ク完成後の洗浄によっても容易に遮光膜703が剥がれ
てしまう。
た部分はいわゆる白欠陥となる。この白欠陥の生じた位
相シフトマスクを用いてウェハを露光する場合、ウェハ
上の露光すべきでない領域までもが露光されてしまい、
所望の形状にパターニングできなくなる。
は、図52、図53のプロセスで石英基板701に異方
性エッチングが施されるため、図70に示すようにこの
エッチングで形成される溝の底壁と側壁とは略直角をな
す。このように段差エッジ(図中D4 で示す領域)が略
直角をなすため、この段差エッジに異物750aが容易
にトラップ(捕獲)されてしまう。
スで石英基板701の表面に溝が形成された後、クロム
膜パターン705が除去される。この除去時に異物が段
差エッジにトラップされてしまう。また、エッチング装
置内部から生じる異物やエッチング液中の異物も段差エ
ッジ部にトラップされてしまう。
されると、図71、図72に示す遮光膜703のパター
ニング時に、エッチャントが異物を通して(もしくは、
異物を高速で溶かした後)レジスト709の下に回り込
む。これにより図73に示すように遮光膜703が過剰
にエッチング除去されてしまう。この過剰にエッチング
除去された部分は、いわゆる白欠陥になる。この白欠陥
によりウェハ上の本来露光されるべきでない領域が露光
されてしまうため、所望の形状にパターニングできなく
なる。
3の部分は、段差側壁に接しておらず、中空に突き出し
た状態となっている。このため、レジスト除去後の洗浄
や、遮光膜703の欠陥修正後の洗浄などにより、遮光
膜703の部分Kが容易に剥がれ、上記と同様、白欠陥
となってしまう。
ジ上に形成される遮光膜703の表面にも下地の段差形
状が反映される。このため、遮光膜703の段差エッジ
に沿う部分(図中D5 に示す領域)にも上述と同様、異
物750bが容易にトラップされてしまう。
形状のものであった場合に、この異物750bは遮光部
にはみ出した状態で残留する場合が生じる。この異物7
50bが露光光を通さない材質であれば、必ず、いわゆ
る黒欠陥となってしまう。また異物750bが露光光を
通すものであっても、透過する光の位相を相当量(通常
は10度〜20度)以上変化させる材質である場合に
は、遮光マスク703が正常な位相シフトマスクとして
働くことを妨げてしまう。このため、ウェハ上のレジス
トに転写される形状が歪んでしまい、欠陥が生じてしま
う。
おいて石英基板701の段差部などに異物がトラップさ
れてしまった場合、ウェハ上のレジストを所望の形状に
露光することが困難となる。
において、図75に示すように残り欠陥705bが生じ
ることがある。この残り欠陥705bは上述のレーザー
ブロー等の方法により修正することができる。しかし、
発生した残り欠陥705bのすべてを検知し、修正でき
るわけではない。また、製造工程の簡略化のため、修正
の工程を省きたい場合もある。このような場合には、依
然として残り欠陥705bが残った状態が生じる。
図52、図53に示すプロセスで異方性エッチングによ
り石英基板701の表面に溝が形成される。しかし、こ
の残り欠陥705bが生じた状態で異方性エッチングが
施されると、図76に示すようにエッチングされるべき
領域であるにもかかわらずエッチングされない領域(図
中D6 に示す領域)が生じる。
位相シフトマスクでは、隣接する光透過部間で透過する
露光光の位相が180度変換されない。具体的には、光
透過部701aと光透過部701abとを透過する露光
光の位相は同じとなる。このため、両透過部701a、
701abを透過した露光光は、その露光光の重なり合
う部分において互いに強め合うことになる。結果とし
て、ウェハ上の露光領域および遮光領域での光強度の差
が小さくなり、解像度が低下してしまい、所望のパター
ン形状を形成することが困難となる。
エッチングされない領域701abが光透過部に部分的
に生じた場合には、転写パターンの形状が崩れてしま
う。
bとエッチング除去される領域701bbとでは透過す
る露光光の位相が逆位相となる。このため、エッチング
除去されない領域701abとエッチング除去される領
域701bbとの間の境界部Pにおいて、露光光が互い
に打消し合うことにより、光強度0の部分が生じる。
ストは露光されない。よって、露光すべき部分であるの
に露光されない領域がレジストに生じてしまい、所望の
形状のレジストパターンが得られない。このようなレジ
ストパターンを用いて下層のパターニングを行なうと、
下層のパターニング形状が不良となる。
されるネガ型のレジストを用いた場合には、光強度が0
の部分(領域P)にはレジストは残らない。すなわち、
本来レジストを残すべき領域であるのにレジストが残ら
ない領域が生じてしまう。このようなレジストパターン
を用いて、たとえば配線層をパターニングにより形成す
る場合、図79に示すように光強度0となる領域Pにお
いて配線が断線してしまう。
解像度が低下するのみならず、パターン形状の不良が生
じてしまう。
の事項を鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、所望のパターン形状を容易に形成できる位相シ
フトマスク、その位相シフトマスクの製造方法およびそ
の位相シフトマスクを用いた露光方法を提供することで
ある。
位相シフトマスクは、基板と、半遮光膜とを備えてい
る。基板は、露光光を透過する第1の光透過部と、第2
の光透過部とを有している。第2の光透過部は、第1の
光透過部と隣り合い、かつ第1の光透過部を透過する露
光光の位相と異なった位相で露光光を透過する。半遮光
膜は、隣り合う第1および第2の光透過部の境界部に位
置し、かつ第1および第2の光透過部の一部領域に形成
されている。第1の光透過部は、第1の透過領域と、半
遮光膜が形成された第1の減衰透過領域とを有してい
る。第1の透過領域を透過した露光光の強度は第1の減
衰透過領域を透過した露光光の強度よりも大きい。第2
の光透過部は、第2の透過領域と、半遮光膜が形成され
た第2の減衰透過領域とを有している。第2の透過領域
を透過した露光光の強度は第2の減衰透過領域を透過し
た露光光の強度よりも大きい。この半遮光膜の透過率
は、3%以上30%以下である。
スクでは、基板は、第1の光透過部の表面と第2の光透
過部の表面とで構成される所定高さの段差を有してい
る。半遮光膜はこの基板の段差を覆っている。この基板
の段差の側壁は、段差の高さと実質的に同じ半径の曲率
をなす形状を有している。
トマスクでは、基板は第1の膜と、第1の膜上に形成さ
れた第1の膜と異なる被エッチング特性を有する材料か
らなる第2の膜とを有し、第1の光透過部の表面は第1
の膜の表面よりなり、第2の光透過部の表面は第2の膜
の表面よりなっている。
光の位相と透過後の露光光の位相とが実質的に同じとな
るように形成されている。
は、基板と、遮光膜とを備えている。基板は、露光光を
透過する第1の光透過部と、第2の光透過部とを有して
いる。第2の光透過部は、透過する露光光の位相を第1
の光透過部を透過する露光光の位相に対して逆位相に変
換する。また第1の光透過部の表面と第2の光透過部の
表面とが所定高さの段差を構成している。遮光膜は、こ
の基板の段差を覆い、かつ第1および第2の光透過部の
所定領域を露出するように露光光の透過を遮っている。
基板の段差側壁底部は、段差の高さと実質的に同じ半径
の曲率をなす形状を有している。
スクでは、基板は第1の膜と、第1の膜上に形成され第
1の膜と異なる被エッチング特性を有する材料からなる
第2の膜とを有し、第1の光透過部の表面は第1の膜の
表面よりなり、第2の光透過部の表面は第2の膜の表面
よりなっている。
を用いた露光方法は、以下の工程を備えている。
て露光光が位相シフトマスクに照射される。そして位相
シフトマスクを透過した露光光が被エッチング膜上のフ
ォトレジストに投射され、フォトレジストの所望領域が
感光される。この位相シフトマスクは、基板と、半遮光
膜とを備えている。基板は、露光光を透過する第1の光
透過部と、第2の光透過部とを有している。第2の光透
過部は、第1の光透過部と隣り合い、かつ第1の光透過
部を透過する露光光の位相と異なった位相で露光光を透
過する。半遮光膜は、隣り合う第1および第2の光透過
部の境界部に位置し、かつ第1および第2の光透過部の
一部領域に形成されている。第1の光透過部は、第1の
透過領域と、半遮光膜が形成された第1の減衰透過領域
とを有している。第1の透過領域を透過した露光光の強
度は第1の減衰透過領域を透過した露光光の強度よりも
大きい。第2の光透過部は、第2の透過領域と、半遮光
膜が形成された第2の減衰透過領域とを有している。第
2の透過領域を透過した露光光の強度は第2の減衰透過
領域を透過した露光光の強度よりも大きい。また半遮光
膜の透過率は3%以上30%以下である。
を用いた露光方法は、以下の工程を備えている。
て露光光が位相シフトマスクに照射される。そして位相
シフトマスクを透過した露光光が被エッチング膜上のフ
ォトレジストに投射され、フォトレジストの所望領域が
感光される。この位相シフトマスクは、基板と、遮光膜
とを備えている。基板は、露光光を透過する第1の光透
過部と、第2の光透過部とを有している。第2の光透過
部は、第1の光透過部を透過する露光光の位相と異なっ
た位相で露光光を透過する。この第1の光透過部の表面
と第2の光透過部の表面とは所定高さの段差を構成して
いる。遮光膜は、この基板の段差を覆い、第1および第
2の光透過部の所定領域を露出している。また基板の段
差の側壁は、段差の高さと実質的に同じ半径の曲率をな
す形状を有している。
の製造方法は以下の工程を備えている。
第1の光透過部と隣り合い、かつ第1の光透過部を透過
する露光光の位相と異なった位相で露光光を透過する第
2の光透過部とを有する基板が形成される。そして隣り
合う第1および第2の光透過部の境界部に位置するよう
に基板上に半遮光膜が形成される。それにより、第1の
光透過部は、第1の透過領域と、半遮光膜が形成された
第1の減衰透過領域とを有し、第1の透過領域を透過し
た露光光の強度は第1の減衰透過領域を透過した露光光
の強度よりも大きく、第2の光透過部は、第2の透過領
域と、半遮光膜が形成された第2の減衰透過領域とを有
し、第2の透過領域を透過した露光光の強度は第2の減
衰透過領域を透過した露光光の強度よりも大きい。この
半遮光膜は、その透過率が3%以上30%以下となるよ
うに形成される。
の製造方法は以下の工程を備えている。
定の形状のマスクが形成される。そしてマスクを用いて
基板の主表面を等方的にエッチングすることにより、第
1の光透過部と、透過する露光光の位相を第1の光透過
部を透過する露光光と異なった位相で露光光を透過する
第2の光透過部とが基板に形成される。そしてエッチン
グされた基板の主表面上に、第1の光透過部の所定領域
と第2の光透過部の所定領域とを露出するように、露光
光の透過を遮る遮光膜が形成される。
スクの製造方法では、基板は、第1の膜と、第1の膜上
に形成され第1の膜と異なる被エッチング特性を有する
材料からなる第2の膜とを有し、基板の主表面を等方的
にエッチングする工程は、第1の膜の表面が露出するま
で第2の膜の所定部分を除去することを含む。
は、半遮光膜によって隔てられた第1および第2の透過
領域間の距離は小さく密になった場合(つまり密集パタ
ーンになった場合)、第1および第2の透過領域を透過
した露光光が露光パターンのエッジ部で互いに重なり合
う。この重なり合う露光光は互いに位相が異なる、すな
わち位相が互いに反転しているため、重なり合う部分で
露光光が互いに打消し合う。このため、露光パターンの
エッジ部に必ず光強度0の部分が生じるため、露光パタ
ーンの形状がシャープになり、解像度の向上を図ること
ができる。
30%以下に設定されており、ある程度露光光を透過す
る。つまり、第1および第2の減衰透過領域をも露光光
は透過する。このため、半遮光膜によって隔てられた第
1および第2の透過領域間の距離が大きくなり、いずれ
かの透過領域(たとえば第1の透過領域)が孤立し、孤
立パターンとなった場合でも、第1の透過領域を透過し
た露光光と第2の減衰透過領域を透過した露光光とが露
光パターンのエッジ部で互いに重なり合う。この重なり
合う露光光は位相が異なる、すなわち位相が互いに反転
しているため、重なり合う部分で露光光が互いに打消し
合う。このため、露光パターンのエッジ部に必ず光強度
0の部分が生じるため、露光パターンの形状がシャープ
になり、解像度の向上を図ることができる。
ンの双方で高い解像度を得ることができるため、回路パ
ターンが複雑化されても、所望のパターン形状を容易に
形成することができる。
フォトレジストを感光させないか、もしくは感光させて
も所定の膜厚を残すように、調整されなければならな
い。半遮光膜の透過率が30%を越えると、この半遮光
膜を透過した光がフォトレジストを感光などさせるおそ
れがある。それゆえ、半遮光膜の透過率は30%以下で
なければならない。
ぎると、半遮光膜を透過した光と位相の異なる光の重な
り合いにより、シャープな露光パターンを得るという効
果が得られなくなる。半遮光膜の透過率が3%より小さ
くなると、この半遮光膜を透過した光が弱くなりすぎて
上記の効果が得られなくなってしまう。それゆえ、半遮
光膜の透過率は3%以上でなければならない。
トマスクでは、基板の段差の側壁が段差の高さと実質的
に同じ半径の曲率をなす形状を有している。すなわち、
段差側壁がなだらかに形成されている。このため、この
段差部上に半遮光膜が形成された場合でも、半遮光膜の
基板に対する密着性は良好となる。
るため、洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラ
ップされることは防止される。
難くなるため、所望のパターン形状を容易に形成するこ
とができる。
トマスクでは、基板が、互いに被エッチング特性の異な
る材料からなる第1および第2の膜を有している。この
ため、基板表面に段差を形成するための第2の膜のエッ
チング時において、第1の膜がエッチングストッパ層と
して機能する。よって、基板表面に形成される段差の高
さの制御性は良好となり、容易に所定高さの段差を形成
することができる。したがって、第1の光透過部と第2
の光透過部との位相シフト角の制御性が極めて良好とな
る。
では、基板の段差の側壁が段差の高さと実質的に同じ半
径の曲率をなす形状を有している。すなわち、段差側壁
がなだらかに形成されている。このため、この段差部上
に遮光膜が形成された場合でも、遮光膜の基板に対する
密着性は良好となる。
ため、洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラッ
プされることは防止される。
難くなるため、所望のパターン形状を容易に形成するこ
とができる。
トマスクでは、基板が、互いに被エッチング特性の異な
る材料からなる第1および第2の膜を有している。この
ため、基板表面に段差を形成するための第2の膜のエッ
チング時において、第1の膜がエッチングストッパ層と
して機能する。よって、基板表面に形成される段差の制
御性は良好となり、容易に所定高さの段差を形成でき
る。したがって、第1の光透過部と第2の光透過部との
位相シフト角の制御性が極めて良好となり、回路パター
ンのより一層の微細化を図った場合でも所望のパターン
形状を容易に形成することができる。
を用いた露光方法では、密集パターンおよび孤立パター
ンの双方で高い解像度の得られる位相シフトマスクが用
いられる。このため、密集パターンおよび孤立パターン
の混在する回路パターンでも、所望のパターン形状を容
易に形成することができる。
双方を位相シフトマスクにより形成できるため、コヒー
レンシσを適切な値に設定することができる。したがっ
て、位相シフトによる効果をより顕著に得ることができ
るため、解像度が向上し、所望のパターン形状を容易に
形成することができる。
を用いた露光方法では、遮光膜の基板に対する密着性が
良好で、かつ異物がトラップされ難い位相シフトマスク
が用いられる。このため、欠陥によるパターン形状の不
良が生じ難く、ゆえに所望のパターン形状を容易に形成
することができる。
の製造方法では、密集パターンおよび孤立パターンの双
方で高い解像度を得ることができ、かつそれにより所望
のパターン形状を容易に得ることのできる位相シフトマ
スクが製造できる。
は、基板の主表面が等方的にエッチングされる。このた
め、このエッチングで形成される段差側壁は異方性エッ
チングが施される場合に比較してなだらかな形状とな
る。よって、この段差部上に遮光膜が形成された場合で
も、遮光膜の基板に対する密着性は良好となる。
め、洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラップ
されることは防止される。
ャントがマスクなどの下側にも回り込む。このため、仮
に基板上に残り欠陥があったとしても、このエッチング
によりエッチャントが残り欠陥の下側に回り込み、その
基板の部分を除去する。よって、残り欠陥は下層を失っ
て基板から脱落する。ゆえに残り欠陥があった場合で
も、基板を等方的にエッチングすることにより、基板の
エッチング除去すべき領域にエッチング除去されない部
分が生じることはない。したがって、このように形成さ
れた位相シフトマスクを用いてウェハ上のレジスト膜を
露光する場合、解像度の低下およびパターン形状の不良
は防止される。
難くなるため、所望のパターン形状を容易に形成するこ
とができる。
スクの製造方法では、基板が互いに被エッチング特性の
異なる材料からなる第1および第2の膜を有している。
このため、基板表面に段差を形成するための第2の膜の
エッチング時において、第1の膜がエッチングストッパ
層として機能する。よって、基板表面に形成される段差
の高さの制御性は良好となり、容易に所定高さの段差を
形成することができる。したがって、第1の光透過部と
第2の光透過部との位相シフト角の制御性が極めて良好
となり、それにより所望のパターン形状を容易に形成で
きる位相シフトマスクを製造することができる。
説明する。実施例1 図1は、本発明の第1の実施例における位相シフトマス
クの構成を概略的に示す断面図である。
相シフトマスク20は、石英基板1と半遮光膜3とを有
している。石英基板1の表面には、溝が形成されてい
る。この溝が形成されていない領域が第1の光透過部1
aをなし、溝が形成されている領域が第2の光透過部1
bをなしている。この第1の光透過部1aと第2の光透
過部1bとは、各々透過する露光光の位相が180度異
なるように構成されている。
れていない第1の透過領域1Lと、半遮光膜3によって
覆われる第1の減衰透過領域1N1 とを有している。ま
た第2の光透過部1bは、半遮光膜3によって覆われて
いない第2の光透過領域1Mと半遮光膜3によって覆わ
れる第2の減衰透過領域1N2 とを有している。
ている。この溝の側壁により段差が構成されている。こ
の段差を覆い、かつ第1および第2の光透過部1a、1
bの所定領域を露出するように半遮光膜3が石英基板1
の表面上に形成されている。
透過率を有している。また、この半遮光膜3は、透過後
の露光光の位相を透過前の露光光の位相に対して0°、
360°、360°×2、…、306×n°、…、変換
する。すなわち、半遮光膜3は実質的に透過光の位相を
変化させず、半遮光膜3を透過する前の露光光の位相と
透過した後の露光光の位相とを実質的に同じとする。
ロム(Cr)膜が用いられる。またクロム膜の具体的膜
厚は、露光光を10%透過させるとすれば、露光光にi
線を用いた場合には約200Åであり、KrFエキシマ
レーザ光を用いた場合には約150Åである。またクロ
ム膜の膜厚は、用いる露光光の波長および設定する透過
率によって異なるため、100〜300Åの範囲内で設
定されればよい。
び第2の光透過部1a、1bの位相差を設けるため、た
とえば露光光としてi線が用いられる場合には約405
0Åであり、KrFエキシマレーザ光が用いられる場合
には、約2720Åである。
方法について説明する。図2は、本発明の第1の実施例
における位相シフトマスクの製造方法を示す概略断面図
である。図2を参照して、6.35mmの厚みを有する
石英基板が準備された後、従来と同様の工程により石英
基板1の表面に溝が形成される。これにより、石英基板
1、第1の光透過部1aと第2の光透過部1bとが形成
される。
が100〜300Åの膜厚で形成される。このクロム膜
3の表面上に所望の形状を有するレジストパターン9が
形成される。このレジストパターン9をマスクとしてク
ロム膜3に異方性エッチングが施されることにより、溝
の側壁を覆い、かつ第1および第2の光透過部1a、1
bの所望領域を露出する半遮光膜3が形成される。この
後レジストパターン9が除去されて図1に示す位相シフ
トマスク20が形成される。
ターンおよび孤立パターンの双方で高い解像度が得られ
る。以下、そのことについて詳細に説明する。
は、密集パターンで高い解像度が得られることを説明す
るための図であり、(a)は密集パターンに適用された
本実施例の位相シフトマスクの概略断面図であり、
(b)は(a)の位相シフトマスクを用いた場合のウェ
ハ上の光強度を示す図である。
り合う透過領域(半遮光膜3によって覆われていない領
域)1L、1Mが互いに近接して配置されている。この
ため、隣り合う透過領域1L、1Mの各々を透過した露
光光は、図中一点鎖線で示すように露光パターンのエッ
ジ部で互いに重なり合う。この重なり合う露光光は互い
に位相が異なる、すなわち互いに位相が反転しているた
め、互いに打消し合う。このため、図中実線で示すよう
に露光パターンの光強度は、そのエッジ部(隣り合う露
光パターンの間)に光強度0の部分を必ず有する。よっ
て、露光パターンのエッジ部における形状がシャープに
なり、光強度差を十分に設けることができるため解像度
の向上を図ることができる。
ターンの光強度が局部的に高くなっているのは、光遮光
膜3が完全に露光光の透過を遮らず、ある程度露光光を
透過するためである。
は、孤立パターンでも高い解像度が得られることを説明
するための図であり、(a)は孤立パターンに適用され
た本実施例の位相シフトマスクの概略断面図であり、
(b)は(a)の位相シフトマスクを用いた場合のウェ
ハ上の光強度を示す図である。
り合う透過領域の各々は、相当量離れて配置されてい
る。このため、隣り合う透過領域1M、1M(もしくは
1Mと1L、もしくは1Lと1L)の各々を透過した露
光光は互いに重なり合うことはない。しかし、本実施例
では、遮光膜3はその透過率が3%以上30%以下とな
るように設定されており、ある程度露光光を透過する。
このため、減衰透過領域(遮光膜3に覆われた領域)1
Nも露光光をある程度透過する。よって、透過領域1M
を透過した露光光と減衰透過領域1Nを透過して露光光
とが露光パターンのエッジ部で互いに重なり合う。この
重なり合う露光光は位相が異なるため、互いに打消し合
う。よって、図中実線で示すように露光パターンの光強
度はそのエッジ部に光強度0の部分を必ず有し、これに
よって露光パターンのエッジ部における形状はシャープ
になり解像度の向上を図ることができる。
は、密集パターンおよび孤立パターンの双方で高い解像
度が得られる。よって、同一マスク上に密集および孤立
のパターンが混在する場合でも、本実施例を適用すれ
ば、高い解像度が得られる。したがって、回路パターン
がより一層微細化、複雑化されても、所望のパターン形
状を容易に形成することができる。
いて、半遮光膜3を透過した露光光がフォトレジストを
感光させない、もしくはフォトレジストを感光させても
現像後にある程度の膜厚を残すように露光光の強度は調
整されなければならない。
時の露光量と現像後のレジスト残膜との関係を示す図で
ある。図5を参照して、通常のホールパターンの露光で
は、現像後にレジストの残膜が0になる露光量(図中R
点)の約3〜4倍の光量でマスクに露光光が照射され
る。このため、半遮光膜3の透過率が30%を越える
と、半遮光膜3を透過した露光光により、フォトレジス
トの膜厚が0になるか、またはフォトレジストが膜減り
し、エッチングマスクに用いることができなくなる。そ
れゆえ、半遮光膜3の透過率は30%以下でなければな
らない。
すぎると図4で説明したように位相の異なる露光光の重
なり合いによりシャープな露光パターンを得るという効
果が得られなくなる。半遮光膜3の透過率を3%より小
さくすると、この半遮光膜3を透過した露光光の強度が
小さくなりすぎて、上述の効果が得られなくなる。それ
ゆえ、半遮光膜3の透過率は3%以上でなければならな
い。
するパターンに本実施例の位相シフトマスクを適用した
場合の位相シフトマスクの具体的構成と、それにより形
成された混在パターンとについて説明する。
例の位相シフトマスクを適用した場合の具体的構成
(a)と、それにより形成されたレジストパターンを有
するウェハ断面構造(b)を示す図である。
て、石英基板1の表面に所望の間隔を有して複数個の溝
が形成されている。この溝の形成されていない領域が第
1の光透過部1aとなり、溝の形成された領域が第2の
光透過部1bとなる。この溝の側壁を覆い、かつ第1お
よび第2の光透過部1a、1bの所定領域を露出するよ
うに遮光膜3がパターニングされている。
て、上記の位相シフトマスクを用いてウェハ121上の
フォトレジストを露光・現像した場合、各々レジストパ
ターン121b、121cが得られる。なお、フォトレ
ジストとして、いずれもネガ型のフォトレジストが用い
られている。フォトレジスト121bの領域E11および
レジストパターン121cの領域E12は密集パターンで
ある。またレジストパターン121bの領域F11はいわ
ゆる孤立抜きパターンであり、レジストパターン121
cの領域F12、F13は、いわゆる孤立残しパターンであ
る。
L、1M間の距離S1 と、両領域1L、1Mを透過した
露光光の露光パターンの重なり程度との関係について考
察する。
of duty ratio of line and spacein phase-shifting
lithography” SPIE vol.1927,55,pp.677〜685 に記載
された図である。この図は、レベンソン方式の位相シフ
トマスクと通常のマスクとについて、ウェハ上における
遮光部の寸法(Space Width )と焦点深度(DOF)と
の関係を示すグラフである。
り、横軸は隣り合う透過領域間のウェハ上での距離(す
なわち、ウェハ上に照射された遮光部の寸法)である。
この図からわかるように、マスクの遮光部の寸法がウェ
ハ上で0.7μm以下のときには、レベンソン方式の位
相シフトマスクの方が通常のマスクに比べて焦点深度が
大きくなる。しかし、寸法が0.7μm以上では、レベ
ンソン方式の位相シフトマスクと通常のマスクとがほぼ
同じ焦点深度となり、その差がなくなってしまう。
このi線の波長は0.365μmであるため、寸法0.
7μmはi線の波長λの約2倍(2λ)に相当する。つ
まり、ウェハ上に照射された遮光部の寸法が2λ以下で
なければレベンソン方式の位相シフト効果が得られな
い。
位相シフトマスク上での遮光部の寸法に換算するには、
図45に示す投射光学系の倍率を考慮する必要がある。
図45を参照して、通常、位相シフトマスク720の回
路パターンは、投射光学系により、所定の倍率で縮小さ
れて、フォトレジスト121aに照射される。仮に位相
シフトマスク720の回路パターンが5倍に縮小されて
フォトレジスト121aに照射されるとすれば、位相シ
フトマスク720上ににおいて5μmの寸法はフォトレ
ジスト121a上で1μmの寸法を照射されることとな
る。このため、投射光学系によりn倍に縮小されてウェ
ハ121上に照射された遮光部の寸法が2λであれば、
位相シフトマスク上での遮光部の寸法は2λ×nにな
る。
ソン方式の位相シフトマスクでは、位相シフトマスク上
での遮光部の寸法が約2λ×n以下でないと、位相シフ
トの効果が得られない。このことは以下のように説明さ
れる。
寸法と位相シフトマスクとしての効果の関係を説明する
ための図であり、(a)は通常のレベンソン方式の位相
シフトマスクの概略断面図であり、(b)は遮光部の寸
法が2λ×nより大きい場合、(c)は遮光部の寸法が
2λ×nより小さい場合の各光強度を示している。
領域1Nの寸法S100 が2λ×nを超えた場合、隣り合
う透過領域1L、1Mを透過する露光光が互いに重なり
合わない。このため、減衰透過領域1Nの寸法S100 が
2λ×nより大きい場合には、位相シフトマスクの効果
が得られず、焦点深度が通常のマスクと同様になるもの
と考えられる。
て、減衰透過領域1Nの寸法が2λ×nより小さい場
合、隣り合う透過領域1L、1Mを透過する露光光が互
いに重なり合う。このため、位相シフトマスクの効果が
得られ、焦点深度が通常のマスクよりも大きくなるもの
と考えられる。
透過する露光光が互いに重なり合うか否かは、透過領域
1L、1M間に設けられる減衰透過領域1Nの寸法が2
λ×nより大きいかまたは小さいかにより決定されると
考えられる。この考察を本実施例に適用すれば、以下の
結論が得られる。
が2λ×nより小さければ、隣り合う透過領域1L、1
Mを透過した露光光は互いに重なり合う。このため、レ
ベンソン方式の位相シフト効果が得られる。
域1Nの寸法が2λ×nより大きければ、隣り合う透過
領域1L、1Mを透過した露光光は互いに重なり合うこ
とはない。しかし、透過領域1Mと減衰透過領域1Nと
を透過した露光光が互いに重なり合う。このため、この
場合にはハーフトーン方式の位相シフト効果が得られ
る。
では、減衰透過領域1Nの寸法S10 0 を2λ×nより小
さくすればベンソン方式の、またその寸法S100 を2λ
×nより大きくすればハーフトーン方式の位相シフト効
果が各々得られる。
孤立パターンとが混在する回路パターンを形成する場
合、密集パターン領域E12では、半遮光膜3の寸法S3
を2λ×nより小さく設定し、孤立パターン領域では半
遮光膜3の寸法S2 を2λ×nより大きく設定すればよ
い。
た露光方法について説明する。図10は、本発明の第1
の実施例における位相シフトマスクを用いた露光方法を
実現する光学システムの概略図である。図10を参照し
て、本実施例の露光方法では、用いるマスク20および
絞り114以外は従来の露光方法とほぼ同様である。絞
り114が従来と異なるのは、本実施例の位相シフトマ
スクを用いることにより、従来のマスクを用いた場合と
比べて、使用する露光光のコヒーレンシσの値が異なる
ためである。以下、そのことについて詳細に説明する。
位相シフトマスクでは、コヒーレンシ(Coherency )σ
は小さいことが好ましい。ここでコヒーレンシσとは、
光の干渉の程度を表わすものであり、コヒーレンシσが
小さいほど光の干渉の程度が大きく、コヒーレンシσが
大きいほど光の干渉の程度が小さくなることを意味す
る。つまり、位相シフトマスクは、逆位相の光の干渉に
より解像度の向上を図る技法であるため、光の干渉の程
度は大きいほど好ましい。ゆえに、位相シフトマスクを
用いる場合、コヒーレンシσは小さいことが好ましい。
ただし、露光量の低減など実用上の制約により、位相シ
フトマスクではコヒーレンシσは0.3程度とされる。
しないほうが好ましいため、コヒーレンシσは大きいほ
ど好ましい。このため、通常のマスクでは設備上の制約
よりコヒーレンシσは0.6程度とされる。
Mのごとき密集パターンと、その周辺回路領域121P
のごとき孤立パターンとを含む回路パターンを形成する
場合、従来では、密集パターンには位相シフトマスク
が、孤立パターンには通常のマスクが各々用いられてい
た。つまり、同一マスク上に位相シフトマスクと通常の
マスクとが混在して形成されていた。
コヒーレンシσを0.3にすると通常のマスクの解像度
が低下し、またコヒーレンシσを0.6にすると位相シ
フトマスクの解像度が低下してしまう。このため、両マ
スクの中間をとって、0.4〜0.5程度のコヒーレン
シσが使用されていた。しかし、このコヒーレンシσ
(0.4〜0.5)では、位相シフトマスクおよび通常
マスクの双方でそれほど高い解像度が得られない。この
ため、回路パターンがより一層微細化された場合、所望
のパターン形状の形成が困難であった。
果を用いて密集パターンおよび孤立パターンの双方を形
成することができる。このため、本実施例では密集およ
び孤立の混在するパターンであっても、マスクに照射す
る露光光のコヒーレンシσを、位相シフトマスクに適し
た0.3に設定することで、高い解像度を得ることがで
き、所望のパターン形状を容易に得ることが可能とな
る。
114の開口径によって決定される。従って、従来例と
コヒーレンシσの異なる本実施例は絞り114の構成、
特にその開口径が従来のものと異なる。以下、本実施例
の絞り114について説明する。
図12を参照して、絞り114は遮光性の円板114a
と、開口114bとを有している。露光光は絞り114
の開口114bを透過する。この開口114bの開口径
rを小さくすることによってコヒーレンシσを小さくす
ることができる。また、開口径rを大きくすれば、コヒ
ーレンシσは大きくなる。実施例2 図13は、本発明の第2の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。図13を参照
して、石英基板201の表面上に所定の間隔を有して複
数個の半遮光膜203が形成されている。半遮光膜20
3から露出する石英基板201の表面の1つおきにシフ
タとなる石英層205が形成されている。このシフタ2
05の形成された部分が第1の光透過部201aとな
り、シフタの形成されていない部分が第2の光透過部2
01bとなる。この第1および第2の光透過部201
a,201bでは、透過する露光光の位相が約180度
異なる。
3の形成されていない第1の透過領域201Lと、半遮
光膜203の形成された第1の減衰透過領域201N1
とを有している。また、第2の光透過部201bは、半
遮光膜203の形成されていない第2の透過領域201
Mと、半遮光膜203の形成された第2の減衰透過領域
201N2 とを有している。
が用いられる。そのクロム膜の膜厚は、露光光を10%
透過させるとすれば、露光光としてi線を用いる場合に
は約200Åであり、KrFエキシマレーザ光を用いる
場合には約150Åである。
長および設定する透過率によって異なるため、100〜
300Åの範囲内で設定されればよい。
る。図14〜図16は、本発明の第2の実施例における
位相シフトマスクの製造方法を工程順に示す概略断面図
である。まず図14を参照して、石英基板201の表面
上にたとえば200Åの膜厚でクロム膜が形成される。
このクロム膜を写真製版技術によりパターニングするこ
とによって、所望の形状を有する半遮光膜203が形成
される。
ように石英基板201全面に石英層205aが形成され
る。
に所望の形状を有するレジストパターン209が形成さ
れる。このレジストパターン209をマスクとして石英
層205に異方性エッチングが施される。このエッチン
グにより、半遮光膜203から露出する石英基板201
の表面の1つおきにシフタ205が石英により形成され
る。そしてシフタ205の形成された領域が第1の光透
過部201aとされ、シフタの形成されていない領域が
第2の光透過部201bとされる。この後レジストパタ
ーン209が除去されて、図13に示す位相シフトマス
クが得られる。
膜203が、第1および第2の光透過部の一部領域に形
成されており、かつ3%以上30%以下の透過率を有し
ている。このため、第1の実施例と同様、密集パターン
および孤立パターンの双方において高い解像度を得るこ
とができる。したがって、複雑な回路パターンでも所望
のパターン形状を容易に形成することができる。
パターンに本実施例の位相シフトマスクを適用した場
合、たとえば図17(a)、図18(a)に示す位相シ
フトマスクの構成が得られる。
て、石英基板201の表面上に互いに所望の間隔を有す
るように複数個の半遮光膜203が形成されている。こ
の半遮光膜203から露出する石英基板201の表面も
しくは半遮光膜205の表面上にシフタ205が形成さ
れる。シフタ205が形成された領域は第1の光透過部
201aとなり、シフタ205が形成されていない領域
は、第2の光透過部201bとなる。この第1および第
2の光透過部201a、201bは、互いに透過する露
光光の位相が約180度異なる。
て、上記の位相シフトマスクを用いてウェハ121上に
レジストパターン121d、121eが形成される。こ
のレジストパターン121dの領域E21とレジストパタ
ーン121eの領域E21は密集パターン領域である。ま
たレジストパターン121dの領域F21はいわゆる孤立
抜きパターンであり、レジストパターン121eの領域
F22、F23はいわゆる孤立残しパターンである。
1の実施例と同様、図13に示す半遮光膜203の寸法
S5 を2λ×n(n:投射光学系の倍率)より小さく、
もしくは大きくすることにより、レベンソン方式または
ハーフトーン方式の位相シフト効果のいずれかを選択す
ることができる。
ン領域E21においては半遮光膜203の寸法S6 を2λ
×nよりも小さく設定し、かつ孤立パターン領域では半
遮光膜203の寸法S7 を2λ×nより大きくする。こ
れにより、密集パターン領域E21においては、レベンソ
ン方式の位相シフト効果が得られ、孤立パターン領域E
22においてはハーフトーン方式の位相シフト効果が得ら
れる。従って、密集パターンおよび孤立パターンの双方
で高い解像度が得られる。
第1の実施例と同様、位相シフト効果を用いて、密集パ
ターンおよび孤立パターンの双方を形成することができ
る。このため、露光光のコヒーレンシσを位相シフトマ
スクに適した値(0.3)に設定することで混在パター
ンにおいても高い解像度を得ることができる。実施例3 図19は、本発明の第3の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。また図20
は、図19の領域D1 を拡大して示す部分断面図であ
る。
における位相シフトマスク320は、石英基板301と
遮光膜303とを有している。石英基板301の表面に
は、溝が形成されている。この溝の形成されていない領
域が第1の光透過部301aをなし、溝の形成されてい
る領域が第2の光透過部301bをなしている。この第
1の光透過部301aと第2の光透過部301bとは、
各々透過する露光光の位相が180度異なるように構成
されている。
01の底面から第1の高さ位置に形成されている。これ
に対して第2の光透過部301bの表面は、石英基板3
01の底面から第1の高さよりも低い第2の高さ位置に
形成されている。このため、第1の光透過部301aと
第2の光透過部301bとの間には段差が存在する。こ
の段差の形状は、段差の高さR31と実質的に同じ半径R
32の曲率を有している。
透過部301a、301bの所定領域を露出するように
遮光膜303が石英基板301の表面上に形成されてい
る。
方法について説明する。図21〜図28は、本発明の第
3の実施例における位相シフトマスクの製造方法を工程
順に示す概略断面図である。
度に形成された合成石英を素材とする石英基板301に
必要な洗浄・前処理が施される。この後、石英基板30
1上にドープトアモルファスシリコン膜305aが通常
の直流放電型スパッタ装置により300〜1000Åの
膜厚で形成される。このドープトアモルファスシリコン
膜305aの表面全面に、通常のスピンコータにより電
子線レジスト膜307aが3000Å以下の膜厚で形成
される。この電子線レジスト膜307aに電子線描画装
置によりレベンソン型位相シフトマスクのシフタパター
ンが描画される。
現像装置により現像することによって、レジストパター
ン307が形成される。このレジストパターン307を
マスクとしてプラズマエッチング装置でCF4 とO2 を
95対5の割合に混合したガスのプラズマによりドープ
トアモルファスシリコン膜305aが石英基板301に
対して選択的にエッチングされる。
る。それゆえ、ドープトアモルファスシリコン膜305
aを100%オーバエッチングしたときの石英基板のエ
ッチング量は5〜16Åであり、約10Åである。この
ため、このエッチングのシフタの位相角に対する影響は
無視し得る量である。この後、通常の酸素プラズマによ
るアッシングによって、電子線レジストパターン7が除
去される。この後、さらにアルカリ洗浄液により洗浄が
施される。
プトアモルファスシリコン膜305にシフタパターンが
形成される。このシフタパターンの欠陥検査は通常の光
学式欠陥検査機により行なわれる。このようなマスクプ
ロセスでは一般的であるが、白欠陥はほとんど発生せ
ず、黒欠陥のみが発生し、検出されることが多い。この
黒欠陥は、上述した通常のレーザ修正装置により修正が
可能であり、これを行なうことにより無欠陥化される。
おける濡れ性を改善するため(濡れやすくするため)、
酸素プラズマによる表面処理が行なわれる。この後、フ
ッ化アンモニウムとフッ化水素酸とを50対1の割合で
混合した溶液に界面活性剤を添加したものを用いて石英
基板301に所望の量(i線露光用マスクでは約410
0Å)ウエットエッチングが施される。このウエットエ
ッチングにより石英基板301にシフタパターンが形成
される。
トアモルファスシリコン膜305は石英基板301に対
してエッチングマスク材となる。このとき、ドープトア
モルファスシリコン膜305と石英基板301との密着
性は十分であるため、ドープトアモルファスシリコン膜
305と石英基板301との界面にエッチャントが侵入
しがたい。
い場合には、図中点線で示すように、この界面に沿って
石英基板301がエッチング除去される。このため、ア
モルファスシリコン膜305が剥がれやすくなる。しか
しながら、前述のように密着性が良好でこの界面にエッ
チャントは侵入しがたいため、このようなドープトアモ
ルファスシリコン膜305の剥がれが生じる心配はな
い。
石英基板301のエッチング速度は十分に小さい。この
ため、エッチング量により決まる位相シフト角の制御性
は±5度以内に収まる。
305がCF4 とO2 とを95対5の割合で混合したガ
スのプラズマにより除去される。このときのドープトア
モルファスシリコン膜305と石英基板301とのエッ
チング選択比は約60である。それゆえ、ドープトアモ
ルファスシリコン膜305を100%オーバエッチング
したときの石英基板301のエッチング量は5〜16Å
であり、約10Åである。このため、このエッチングの
シフタの位相角に対する影響は無視し得る量である。
基板301に第1の光透過部301aと第2の光透過部
301bとが形成される。この後、アルカリ洗浄液によ
る洗浄が行なわれる。
光膜材となるクロム膜303aが通常の直流放電型スパ
ッタ装置により約1000Åの膜厚で表面全面に形成さ
れる。このクロム膜303aの表面全面に、通常のスピ
ンコータにより電子線レジスト膜309aが約3000
Åの膜厚で形成される。この電子線レジスト膜309a
に電子線描画装置により所望の形状が描画される。
現像装置により現像を行なうことによって、電子線レジ
ストパターン309が形成される。
地のシフタパターンとのアライメントが必要であるが、
この精度は通常の電子線ビーム描画装置の精度で十分で
ある。すなわち、通常の電子ビーム描画装置の精度は
0.1μm程度であり、下地のパターン形状に比較して
十分小さいため、下地パターンとのアライメント精度は
この電子ビーム描画装置の精度で十分である。
除去される。さらに、通常の欠陥検査・修正が行なわ
れ、これにより図28に示すような所望のレベンソン型
位相シフトマスク320が形成される。
と図20を用いて説明したように、第1の光透過部30
1aと第2の光透過部301bとの間の段差の形状は、
段差の高さR31と実質的に同じ半径R32の曲率を有して
いる。このため、本実施例における段差は、図49に示
す従来の位相シフトマスク720の段差に比較してなだ
らかな形状を有している。それゆえ、この段差部を覆う
ように形成される遮光膜303の石英基板301に対す
る密着性は、従来の位相シフトマスク720よりも良好
となる。
では、石英基板301の段差がなだらかに形成される。
このため、図24、図25に示すプロセスでドープトア
モルファスシリコン膜305の除去時に生じる異物など
が段差底部にトラップされることは防止される。それゆ
え、異物が段差底部に残留することは防止される。
24に示すプロセスで石英基板301に等方性エッチン
グが施される。このため、仮に図29に示すようにドー
プトアモルファスシリコン膜305の残り欠陥305b
がある場合でも、残り欠陥305bの下層もエッチング
除去される。
ングでは、エッチャントの回り込み性がよい。このた
め、マスク305や残り欠陥305bの下側にまでエッ
チャントが回り込む。よって、マスク305の下側領域
および残り欠陥305bの下側領域に分布する石英基板
301もエッチング除去される。このようにエッチング
除去された場合、残り欠陥305bはその下層を失って
石英基板301から脱落する。よって、残り欠陥305
bがあるために、除去されるべき領域に除去されない部
分が生じることはない。よって、このように製造された
位相シフトマスクを用いてウェハ上のレジスト膜を露光
させる場合、良好な解像度が得られ、かつパターン形状
の不良も生じない。
光膜303の代わりに第1および第2の実施例で用いら
れる半遮光膜が用いられてもよい。たとえば半遮光膜と
してクロム膜が用いられる。そのクロム膜厚は、露光光
を10%透過させるとすれば、露光光にi線が用いられ
る場合には約200Åであり、KrFエキシマレーザ光
が用いられる場合には約150Åである。またクロム膜
の膜厚は、用いる露光光の波長および設定する透過率に
よって異なるため100〜300Åの範囲内で設定され
ればよい。
膜を用いれば、第1および第2の実施例で得られる効果
と同様の効果を得ることができる。
03は、第1および第2の光透過部301a、301b
の一部領域に形成され、かつ3%以上30%以下の透過
率を有している。このため、第1および第2の実施例と
同様、密集パターンおよび孤立パターンの双方で高い解
像度を得ることができる。したがって、複雑な回路パタ
ーンでも所望のパターン形状を形成することが容易であ
る。
するパターンに本実施例の位相シフトマスクを適用した
場合、たとえば位相シフトマスクの具体的構成は図31
(a)、図32(a)に示すようになる。
石英基板301の表面に所望の間隔を有して複数個の溝
が形成されている。この溝の側壁は溝の深さと実質的に
同じ半径の曲率を有している。この溝の形成されていな
い領域が第1の光透過部301aとなり、溝の形成され
ている領域が第2り光透過部301bとなる。
301bは、透過される露光光の位相が互いに180度
異なる。この溝の側壁を覆い、かつ第1および第2の光
透過部301a、301bの所定領域を露出するように
半遮光膜303が形成されている。
19に示すように半遮光膜303の寸法S10を2λ×n
(n:投射光学系の倍率)より小さく、もしくは大きく
することにより、レベンソン方式マスクハーフトーン方
式の位相シフト効果を選択することができる。
ーン領域E31においては半遮光膜303の寸法S11を2
λ×nより小さくし、かつ孤立パターン領域では半遮光
膜ま303の寸法S12を2λ×nより大きくする。これ
により、密集パターン領域E 31においてはレベンソン方
式の位相シフト効果が得られ、かつ孤立パターン領域に
おいてはハーフトーン方式の位相シフト効果が得られ
る。従って、密集パターンおよび孤立パターンの双方で
高い解像度が得られる。
1の実施例と同様、位相シフト効果を用いて、密集パタ
ーンおよび孤立パターンの双方を形成することができ
る。このため、露光光のコヒーレンシσを位相シフトマ
スクに適した値(0.3)に設定することで、高い解像
度を得ることができる。実施例4 図33は、本発明の第4の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。また、図34
は、図33の領域D2 を拡大して示す部分断面図であ
る。
における位相シフトマスク420は、石英基板411
と、エッチングストッパ膜413と、シリコン酸化膜
(SOG:Spin On Glass )415と、遮光膜403と
を有している。石英基板411の表面上には、エッチン
グストッパ膜413とシリコン酸化膜415とが順に積
層して形成されている。また石英基板411とエッチン
グストッパ膜413とシリコン酸化膜415とにより露
光光を透過する基板401が構成されている。
SnO、Al2 O3 などよりなり、100〜1000Å
の膜厚を有している。またシリコン酸化膜415は約4
000Åの膜厚で形成されている。このシリコン酸化膜
415には溝が形成されており、その溝の底部において
エッチングストッパ膜413の一部表面が露出してい
る。この溝の形成されていない領域が第1の光透過部4
01aをなし、溝の形成されている領域が第2の光透過
部401bをなしている。
シリコン酸化膜415の上部表面とは、シリコン酸化膜
415の厚み分だけ高さ位置が異なる。このため、この
エッチングストッパ膜413とシリコン酸化膜415と
の上部表面により段差が構成される。すなわち、第1の
光透過部401aの表面と第2の光透過部401bの表
面との間に段差が構成される。この段差の形状は、段差
の高さR41と実質的に同じ半径R42の曲率を有してい
る。
覆うように、かつ第1の光透過部401aと第2の光透
過部401bとの所望領域を露出するようにクロム(C
r)よりなる遮光膜403が形成されている。
シフトマスクの製造方法について説明する。
おける位相シフトマスクの製造方法を工程順に示す概略
断面図である。
表面全面にエッチングストッパ膜413、シリコン酸化
膜415、ドープトアモルファスシリコン膜405aと
が各々100〜1000Å、4000Å以下、300〜
1000Åの膜厚で順に積層して形成される。ドープト
アモルファスシリコン膜405aの表面全面に通常のス
ピンコータにより電子線レジスト膜407aが3000
Åの膜厚で形成される。この電子線レジスト膜407a
に電子線描画装置によりレベンソン型位相シフトマスク
のシフタパターンが描画される。
像装置により現像することによりレジストパターン40
7が形成される。このレジストパターン407をマスク
として、等方プラズマエッチング装置でCF4 とO2 を
95対5の割合で混合したガスのプラズマによりドープ
トアモルファスシリコン膜405がシリコン酸化膜41
5に対して選択的にエッチングされる。
ドープトアモルファスシリコン膜405のエッチング選
択比は約60である。それゆえ、ドープトアモルファス
シリコン膜を100%オーバエッチングしたときのシリ
コン酸化膜415のエッチング量は5〜16Åであり、
約10Åである。このため、このエッチングのシフタの
位相角に対する影響は無視し得る量である。この後、通
常の酸素プラズマによるアッシングによって電子線レジ
ストパターン407が除去され、アルカリ洗浄液による
洗浄が行なわれる。
プトアモルファスシリコン膜405にシフタパターンが
形成される。このシフタパターンの欠陥検査が通常の光
学式欠陥検査機により行なわれる。このようなマスクプ
ロセスでは一般的であるが、白欠陥はほとんど発生せ
ず、黒欠陥のみが発生し、検出されることが多い。この
黒欠陥は通常のレーザ修正装置で修正が可能であり、こ
れを行なうことにより無欠陥化される。
を改善するため(濡れやすくするため)、酸素プラズマ
による表面処理が行なわれる。この後、フッ化アンモニ
ウムとフッ化水素酸とが50対1の割合で混合された溶
液に界面活性剤を添加されたものにより、エッチングス
トッパ膜413の表面が露出するまでウエットエッチン
グが行なわれる。このウエットエッチングにより基板4
01にシフタパターンが形成される。
トアモルファスシリコン膜405とシリコン酸化膜41
5との密着性は十分である。このため、ドープトアモル
ファスシリコン膜405の剥がれが発生する心配は全く
ない。またシリコン酸化膜415のウエットエッチング
時においてエッチングストッパ膜413がエッチングス
トッパの役割をなす。このため、位相シフト角の制御性
は極めて良好である。
ングにより、シリコン酸化膜415の一部が除去され、
エッチングストッパ膜413の一部表面が露出する。こ
の後、等方プラズマエッチング装置でCF4 とO2 とを
95対5の割合で混合したガスのプラズマによりドープ
トアモルファスシリコン膜405が除去される。
の光透過部401aと第2の光透過部401bとを有す
る基板401(石英基板411とエッチングストッパ膜
413とシリコン酸化膜415とから構成される)が得
られる。この後、アルカリ洗浄液による洗浄が行なわれ
る。
面全面を覆うように遮光膜材となるクロム膜403aが
通常の直流放電型スパッタ装置により1000Å程度の
膜厚で形成される。そのクロム膜403aの表面全面に
通常のスピンコータにより電子線レジスト膜409aが
約3000Åの膜厚で形成される。この電子線レジスト
膜409aに電子線描画装置により所望の形状のパター
ンが描画される。
現像装置により現像されることにより、レジストパター
ン409が形成される。
地のシフタパターンとのアライメントが必要であるが、
このアライメント精度は通常の電子線ビーム描画装置の
精度で十分である。すなわち、通常の電子線ビーム描画
装置の精度は0.1μm程度であり、下地のパターン形
状に比較して十分小さいため、アライメント精度は電子
線ビーム描画装置の精度で十分である。
クとしてクロム膜403aを選択的にエッチングするこ
とによって、クロム膜の遮光膜パターン403が形成さ
れる。この後、電子線レジストパターン409が通常の
酸素プラズマによるアッシングによって除去される。こ
の後さらに、通常の欠陥検査・修正が行なわれ、図42
に示す所望のレベンソン型位相シフトマスク420が形
成される。
3、図34に示すように第1の光透過部401aの表面
と第2の光透過部401bの表面との間に構成される段
差の形状は、段差の高さR41と実質的に同じ半径R42の
曲率を有している。すなわち、本実施例における段差側
壁は図49に示す従来の位相シフトマスク720の段差
側壁に比較してなだらかな形状を有している。このた
め、本実施例の段差部上に遮光膜403が形成されて
も、遮光膜403のシリコン酸化膜415に対する密着
性は良好となる。
このため、図38、図39のプロセスでドープトアモル
ファスシリコン膜405の除去時に生じる異物が段差底
部にトラップされることは防止される。
方法では、図37、図38に示すプロセスでシリコン酸
化膜115に等方性エッチングが施される。この等方性
エッチングでは、エッチャントがマスク405および残
り欠陥(図示せず)の下側領域にまで回り込む。このた
め、第3の実施例で図29、図30を用いて説明したよ
うに、本実施例においても、残り欠陥が発生したとして
も、これによりエッチング除去されるべき領域にエッチ
ング除去されない部分が生じることはない。よって、こ
のように製造された位相シフトマスクを用いてウェハ上
のレジスト膜を露光させる場合、良好な解像度が得ら
れ、かつパターン形状の不良も生じない。
の実施例のように単層構造ではない。すなわち、基板4
01は、石英基板411とエッチングストッパ膜413
とシリコン酸化膜415との3層構造よりなっている。
このエッチングストッパ膜413は、シリコン酸化膜4
15をエッチングするときにエッチングストッパの役割
をなす。このため、シリコン酸化膜415のエッチング
時にエッチングストッパ膜413がエッチングされるこ
とはほとんどない。よって、図39に示すように、第1
の光透過部401aの表面と第2の光透過部401bの
表面との間の距離d1 は容易に制御できる。
シリコン酸化膜415の下層に設けたため、厳密にシリ
コン酸化膜415のエッチング量を制御せずとも、第1
および第2の光透過部401a、401bの表面間の距
離を所望の距離d1 に容易に制御できる。第1および第
2の光透過部401a、401bの位相シフト角の差は
この距離d1 により決定される。ゆえに、基板401を
上述の3層構造とすることにより、容易に第1の光透過
部401aと第2の光透過部401bとの位相シフト角
の差を制御することが可能となる。したがって、位相シ
フト角の制御性が極めて良好となる。
ては、遮光膜403の代わりに第1および第2の実施例
で用いた半遮光膜を用いることができる。この半遮光膜
としては、たとえばクロム膜が用いられる。またそのク
ロム膜の膜厚は、露光光を10%透過させるとすれば、
露光光としてi線を用いた場合には約200Åであり、
KrFエキシマレーザ光を用いた場合には約150Åで
ある。
長および設定する透過率によって異なるため、100〜
300Åの範囲内で設定されればよい。
パターンに、半遮光膜を用いた本実施例の位相シフトマ
スクを適用した場合、たとえば位相シフトマスクの具体
的構成は図43(a)、図44(a)に示すようにな
る。
て石英基板411の表面全面にエッチングストッパ膜4
13が形成されている。このエッチングストッパ膜41
3の所定領域上にシリコン酸化膜415が形成されてい
る。このシリコン酸化膜415には、エッチングストッ
パ膜413に達する溝が形成されている。この溝の側壁
は、シリコン酸化膜415の膜厚と実質的に同じ半径の
曲率を有している。
第1の光透過部401aとなり、シリコン酸化膜415
の形成されていない部分が第2の光透過部401bとな
る。曲率をなすシリコン酸化膜415の側壁を覆い、か
つ第1および第2の光透過部401a、401bの所定
領域を露出するように半遮光膜403が形成されてい
る。
フトマスクを用いて形成したレジストパターンは、図4
3(b)、図44(b)に各々示されている。レジスト
パターン121iの領域E41およびレジストパターン1
21hの領域E42は密集パターン領域であり、レジスト
パターン121iの領域F41はいわゆる孤立抜きパター
ンである。またレジストパターン121hの領域F42、
F43はいわゆる孤立残しパターンである。
トマスクでは、図33に示す半遮光膜403の寸法S15
を2λ×nより小さく、もしくは大きくすることによ
り、レベンソン方式マスクハーフトーン方式の位相シフ
ト効果を選択することができる。
41の半遮光膜413の寸法S16は2λ×nより小さく
し、孤立パターン領域の半遮光膜403の寸法S17は2
λ×nより大きくする。これにより、密集パターン領域
E41においてはレベンソン方式の位相シフト効果が得ら
れ、かつ孤立パターン領域ではハーフトーン方式の位相
シフト効果が得られる。したがって、密集パターンおよ
び孤立パターンの双方で高い解像度が得られる。
トマスクでは、位相シフト効果を用いて密集パターンお
よび孤立パターンの双方を形成することができる。この
ため、露光光のコヒーレンシσを位相シフトマスクに適
した値(0.3)に設定することができる。したがっ
て、密集パターンおよび孤立パターンの双方で高い解像
度が得ることができる。
光膜3、203、303、403として、クロムを用い
たが、特にクロムに限定されるものではなく、透過率の
みを制御でき、実質位相を変化させないい材質であれば
どのようなものでも適用することができる。
英基板411とエッチングストッパ膜413とシリコン
酸化膜415との3層構造からなる場合について説明し
たが、これに限定されるものではない。具体的には、少
なくとも互いに被エッチング特性の異なる2層の積層構
造よりなっていればよく、3層以上の積層構造であって
もよい。
ッパ膜413がSnOあるいはAl 2 O3 よりなる場合
について説明したが、これに限られるものではない。具
体的には、90%以上の透過率を有し、シリコン酸化膜
のウエットエッチングに対して耐性を有する材料であれ
ばよい。
られるものではなく、少なくとも透過率が90%以上の
材料であればよい。またシリコン酸化膜の膜厚は400
0Åであるとして説明したが、この膜厚はその材質によ
って異なる。すなわち、膜厚dは、
屈折率)で示す関係を満たす値であればよい。
1、201、301、411は、石英である必要はな
く、少なくとも透過率が90%以上の材料よりなってい
ればよい。
ドープトアモルファスシリコン膜305、405は、こ
れ以外の材料よりなっていてもよい。具体的にはMoS
i2などのように導電性があり、かつ耐フッ酸性に優れ
た材料であればよい。なお、係る材料の特性として導電
性が必要な理由としては、この膜の表面上に塗布された
レジスト膜に電子線ビーム描画法により露光を行なうた
めである。このため、この膜の表面上に形成されるレジ
スト膜に電子線ビーム描画法以外の方法により露光を施
す場合には、係る膜の特性として導電性は不要である。
r)よりなる場合について説明したが、これに限定され
るものではない。具体的には、CrO/Cr/CrOな
どのような多層膜であってもよい。遮光膜303、40
3に求められる特性としては、露光光を透過しないこ
と、耐薬品性に優れていること(洗浄時を考慮)、密着
性があることなどがある。それゆえ、これらの特性を満
たす材料であれば遮光膜303、403に適用すること
が可能である。
した寸法・材質などは、これに限定されるものではな
く、任意に選択できるものである。
クでは、半遮光膜が第1および第2の光透過部間に位置
し、第1および第2の光透過部の一部領域に形成されて
いる。また半遮光膜は3%以上30%以下の透過率を有
している。このため、密集パターンおよび孤立パターン
において高い解像度を得ることができる。したがって、
所望のパターン形状を容易に得ることができる。
トマスクでは、基板の段差の側壁が段差の高さの実質的
に同じ半径の曲率をなす形状を有している。このため、
この段差部上に半遮光膜が形成された場合、半遮光膜の
基板に対する密着性が向上する。また段差がなだらかに
形成されているため、洗浄工程において生じる異物が段
差底部にトラップされることは防止される。したがっ
て、所望の形状を有するパターンを容易に得ることがで
きる。
トマスクでは、基板が互いに被エッチング特性の異なる
材料からなる第1および第2の膜を有している。このた
め、第1の光透過部と第2の光透過部との位相シフト角
の制御性が極めて良好となる。したがって、所望のパタ
ーン形状を容易に得ることができる。
では、基板の段差の側壁が段差の高さと実質的に同じ半
径の曲率をなす形状を有している。このため、この段差
部上に遮光膜が形成された場合、遮光膜の基板に対する
密着性が向上する。
め、洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラップ
されることは防止される。
トマスクでは、基板が互いに被エッチング特性の異なる
材料からなる第1および第2の膜を有している。このた
め、第1の光透過部と第2の光透過部との位相シフト角
の制御性が極めて良好となる。したがって、所望のパタ
ーン形状を容易に得ることができる。
を用いた露光方法では、密集パターンおよび孤立パター
ンの双方で高い解像度を得られる位相シフトマスクが用
いられている。このため密集パターンおよび孤立パター
ンの混在する回路パターンでも所望のパターン形状を容
易に得ることができる。
を位相シフト効果により形成できるため、露光光のコヒ
ーレンシσを位相シフトマスクに適切な値に設定するこ
とができる。したがって、所望のパターン形状を容易に
得ることができる。
を用いた露光方法では、遮光膜の基板に対する密着性が
良好で、かつ異物がトラップされ難い位相シフトマスク
が用いられる。このため、欠陥によりパターン形状の不
良が生じ難く、所望のパターン形状を容易に得ることが
できる。
の製造方法では、密集パターンおよび孤立パターンの双
方で高い解像度を得ることができる。したがって、所望
のパターン形状を容易に得ることのできる位相シフトマ
スクを製造できる。
の製造方法では、基板の主表面が等方的にエッチングさ
れる。このため、このエッチングで形成される段差は異
方性エッチングが施される場合に比較してなだらかな形
状となる。よって、この段差部上に遮光膜が形成された
場合、遮光膜の基板に対する密着性が向上する。
洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラップされ
ることは防止される。
ャントがマスクの下側にも回り込む。それゆえ、仮に基
板上に残り欠陥があったとしても、このエッチングによ
りエッチャントが残り欠陥の下側に回り込み、基板のそ
の部分を除去する。よって、残り欠陥は下層を失って脱
落する。ゆえに、残り欠陥があった場合でも、等方的に
エッチングすることにより、基板のエッチング除去すべ
き領域にエッチング除去されない部分が生じることはな
い。したがって、解像度の低下およびパターン形状の不
良は防止される。
スクの製造方法では、基板が互いに被エッチング特性の
異なる材料からなる第1および第2の膜を有している。
したがって、第1の光透過部と第2の光透過部との位相
シフト角の制御性が極めて良好となり、それにより所望
のパターン形状を容易に形成できる位相シフトマスクを
製造できる。
クの構成を概略的に示す断面図である。
クの製造方法を示す概略断面図である。
クでは密集パターンにおいて高い解像度が得られること
を説明するための図であり、(a)は本実施例の位相シ
フトマスクの概略断面図であり、(b)はウェハ上の光
強度を示す図である。
クでは孤立パターンにおいて高い解像度が得られること
を説明するための図であり、(a)は本実施例の位相シ
フトマスクの概略断面図であり、(b)はウェハ上の光
強度を示す図である。
現像された後のレジスト残膜との関係を示すグラフであ
る。
クを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパター
ンに適用した場合の構成およびそれにより形成されるレ
ジストパターンを概略的に示す断面図である。
クを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパター
ンに適用した場合の構成およびそれにより形成されるレ
ジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクとについて、ウェハ上の遮光膜の寸法と焦点深度と
の関係を示すグラフである。
るための図である。
スクを用いた露光方法を実現する光学システムの模式図
である。
体的回路パターンの平面図である。
スクの構成を概略的に示す断面図である。
スクの製造方法の第1工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第2工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第3工程を示す概略断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクの構成を概略的に示す断面図である。
である。
スクの製造方法の第1工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第2工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第3工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第4工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第5工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第6工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第7工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第8工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法において残り欠陥が生じた場合を説明す
るための第1工程図である。
スクの製造方法において残り欠陥が生じた場合を説明す
るための第2工程図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクの構成を概略的に示す断面図である。
である。
スクの製造方法の第1工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第2工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第3工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第4工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第5工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第6工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第7工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第8工程を示す概略断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
模式図である。
断面、マスク上の電場およびウェハ上の光強度について
説明するための図である。
たときのマスク断面、マスク上の電場およびウェハ上の
光強度について説明するための図である。
したときのマスク断面、マスク上の電場およびウェハ上
の光強度について説明するための図である。
す断面図である。
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
製造方法の第1工程を示す概略断面図である。
製造方法の第2工程を示す概略断面図である。
製造方法の第3工程を示す概略断面図である。
製造方法の第4工程を示す概略断面図である。
製造方法における弊害を説明するための第1工程図であ
る。
製造方法における弊害を説明するための第2工程図であ
る。
説明するための第1工程図である。
説明するための第2工程図である。
の構成を概略的に示す断面図である。
孤立パターンを形成する場合の弊害を説明するための図
である。
で密集パターンを形成する場合の弊害を説明するための
図である。
密着性が低下することを説明するための概略断面図であ
る。
留による弊害を説明するための第1工程図である。
留による弊害を説明するための第2工程図である。
留による弊害を説明するための第3工程図である。
留による弊害を説明するための第4工程図である。
差部上に異物が残留した場合の弊害を説明するための概
略断面図である。
による弊害を説明するための第1工程図である。
による弊害を説明するための第2工程図である。
による弊害を説明するための第3工程図である。
が部分的に生じた場合の弊害を説明するための概略断面
図である。
を用いてパターニングした配線層の構成を示す概略平面
図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 露光光を透過する第1の光透過部と、前
記第1の光透過部と隣り合い、かつ前記第1の光透過部
を透過する露光光の位相と異なった位相で露光光を透過
する第2の光透過部とを有する基板と、 隣り合う前記第1および第2の光透過部の境界部に位置
し、かつ前記第1および第2の光透過部の一部領域に形
成された半遮光膜とを備え、 前記第1の光透過部は、第1の透過領域と、前記半遮光
膜が形成された第1の減衰透過領域とを有し、 前記第1の透過領域を透過した露光光の強度は前記第1
の減衰透過領域を透過した露光光の強度よりも大きく、 前記第2の光透過部は、第2の透過領域と、前記半遮光
膜が形成された第2の減衰透過領域とを有し、 前記第2の透過領域を透過した露光光の強度は前記第2
の減衰透過領域を透過した露光光の強度よりも大きく、 前記半遮光膜の透過率は、3%以上30%以下である、
位相シフトマスク。 - 【請求項2】 前記基板は、前記第1の光透過部の表面
と前記第2の光透過部の表面とで構成される所定高さの
段差を有し、 前記半遮光膜は、前記基板の段差を覆い、 前記基板の段差の側壁は、前記段差の高さと実質的に同
じ半径の曲率をなす形状を有している、請求項1に記載
の位相シフトマスク。 - 【請求項3】 前記基板は、第1の膜と、前記第1の膜
上に形成され、前記第1の膜と異なる被エッチング特性
を有する材料からなる第2の膜とを有し、 前記第1の光透過部の表面は前記第1の膜の表面よりな
り、前記第2の光透過部の表面は前記第2の膜の表面よ
りなる、請求項2に記載の位相シフトマスク。 - 【請求項4】 前記半遮光膜は、その半遮光膜の透過前
の露光光の位相と透過後の露光光の位相とが実質的に同
じとなるように形成されている、請求項1に記載の位相
シフトマスク。 - 【請求項5】 露光光を透過する第1の光透過部と、前
記第1の光透過部を透過する露光光の位相と異なった位
相で露光光を透過する第2の光透過部とを有し、前記第
1の光透過部の表面と前記第2の光透過部の表面とが所
定高さの段差を構成する基板と、 前記基板の段差を覆い、前記第1および第2の光透過部
の所定領域を露出する遮光膜とを備え、 前記基板の段差の側壁は、前記段差の高さと実質的に同
じ半径の曲率をなす形状を有している、位相シフトマス
ク。 - 【請求項6】 前記基板は、第1の膜と、前記第1の膜
上に形成され前記第1の膜と異なる被エッチング特性を
有する材料からなる第2の膜とを有し、 前記第1の光透過部の表面は前記第1の膜の表面よりな
り、前記第2の光透過部の表面は前記第2の膜の表面よ
りなる、請求項4に記載の位相シフトマスク。 - 【請求項7】 光源から露光光を発する工程と、 前記露光光を位相シフトマスクに照射する工程と、 前記位相シフトマスクを透過した露光光を被エッチング
膜上のフォトレジストに投射し、感光させる工程とを備
え、 前記位相シフトマスクは、 前記露光光を透過する第1の光透過部と、前記第1の光
透過部と隣り合い、かつ前記第1の光透過部を透過する
露光光の位相と異なった位相で露光光を透過する第2の
光透過部とを有する基板と、 隣り合う前記第1および第2の光透過部の境界部に位置
し、かつ前記第1および第2の光透過部の一部領域に形
成された半遮光膜とを備え、 前記第1の光透過部は、第1の透過領域と、前記半遮光
膜が形成された第1の減衰透過領域とを有し、 前記第1の透過領域を透過した露光光の強度は前記第1
の減衰透過領域を透過した露光光の強度よりも大きく、 前記第2の光透過部は、第2の透過領域と、前記半遮光
膜が形成された第2の減衰透過領域とを有し、 前記第2の透過領域を透過した露光光の強度は前記第2
の減衰透過領域を透過した露光光の強度よりも大きく、 前記半遮光膜の透過率は3%以上30%以下である、露
光方法。 - 【請求項8】 光源から露光光を発する工程と、 前記露光光を位相シフトマスクに照射する工程と、 前記位相シフトマスクを透過した露光光を被エッチング
膜上のフォトレジストに投射し、感光させる工程とを備
え、 前記位相シフトマスクは、 前記露光光を透過する第1の光透過部と、前記第1の光
透過部を透過する露光光の位相と異なった位相で露光光
を透過する第2の光透過部とを有し、前記第1の光透過
部の表面と前記第2の光透過部の表面とが所定高さの段
差を構成する基板と、 前記基板の段差を覆い、前記第1および第2の光透過部
の所定領域を露出する遮光膜とを備え、 前記基板の段差の側壁は、前記段差の高さと実質的に同
じ半径の曲率をなす形状を有する、露光方法。 - 【請求項9】 露光光を透過する第1の光透過部と、前
記第1の光透過部と隣り合い、かつ前記第1の光透過部
を透過する露光光の位相と異なった位相で露光光を透過
する第2の光透過部とを有する基板を形成する工程と、 隣り合う前記第1および第2の光透過部の境界部に位置
し、かつ前記第1および第2の光透過部の一部領域に延
在する半遮光膜を形成する工程とを備え、 それにより前記第1の光透過部は、第1の透過領域と、
前記半遮光膜が形成された第1の減衰透過領域とを有
し、前記第1の透過領域を透過した露光光の強度は前記
第1の減衰透過領域を透過した露光光よりも大きく、前
記第2の光透過部は、第2の透過領域と、半遮光膜が形
成された第2の減衰透過領域とを有し、第2の透過領域
を透過した露光光の強度は第2の減衰透過領域を透過し
た露光光よりも大きく、 前記半遮光膜は、その透過率が3%以上30%以下とな
るように形成される、位相シフトマスクの製造方法。 - 【請求項10】 露光光を透過する基板の主表面上に所
定の形状のマスクを形成する工程と、 前記マスクを用いて前記基板の主表面を等方的にエッチ
ングすることにより、第1の光透過部と、前記第1の光
透過部を透過する露光光と異なった位相で露光光を透過
する第2の光透過部とを前記基板に形成する工程と、 エッチングされた前記基板の主表面上に、前記第1の光
透過部の所定領域と前記第2の光透過部の所定領域とを
露出するように、露光光の透過を遮る遮光膜を形成する
工程とを備えた、位相シフトマスクの製造方法。 - 【請求項11】 前記基板は、第1の膜と、前記第1の
膜上に形成され前記第1の膜と異なる被エッチング特性
を有する材料からなる第2の膜とを有し、 前記基板の主表面を等方的にエッチングする工程は、前
記第1の膜の表面が露出するまで前記第2の膜の所定部
分を除去することを含む、請求項9に記載の位相シフト
マスクの製造方法。
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