JPH07199448A

JPH07199448A - 露光用マスク

Info

Publication number: JPH07199448A
Application number: JP33825693A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ito; 信一伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】補助開孔部を設けることにより主開孔部の解
像性能を向上させることができ、且つ補助開孔部を暗部
として形成することを可能とした露光用マスクを提供す
ること。【構成】透光性基板上にマスクパターンが形成された
露光用マスクにおいて、マスクパターンは、露光すべき
パターン２０１，２０２に対応して設けられ、隣接する
もの同士で透過光の位相が互いに１８０度異なる主開孔
部２１１，２１２と、隣接する主開孔部の中間に設けら
れた補助開孔部２２０を具備するもので、補助開孔部２
２０は、隣接するもの同士で透過光の位相が互いに１８
０度異なる領域２２１，２２２に二分され、領域２２１
の透過光の位相が該領域に面する主開孔部２１１の透過
光に対して１８０度異なり、領域２２２の透過光の位相
が該領域に面する主開孔部２１２の透過光に対して１８
０度異なるように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置の製造
工程のリソグラフィー工程に用いられる投影露光用マス
クに係わり、特にレベンソン型位相シフト法を利用する
露光用マスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体技術の進歩と共に、半導体装置ひ
いては半導体素子の高速化，高集積化が進められてい
る。それに伴い、パターンの微細化の必要性は益々高く
なり、パターン寸法も微細化，高精度化が要求されるよ
うになっている。

【０００３】この要求を満たす目的で、露光光源に遠紫
外光など短波長の光が用いられるようになってきた。し
かし、今後露光光源に用いられようとしているＫｒＦエ
キシマレーザの２４８ｎｍの発振線を露光光に用いたプ
ロセスでは、専用のレジストは化学増幅型レジストが開
発されつつあるものの研究段階にあり、ｇ線，ｉ線又は
電子線用のレジストに頼っているのが現状である。しか
し、ｇ線，ｉ線用のレジストは、ノボラック樹脂がベー
スになっており、この物質の２４８ｎｍにおける吸収が
大きいためレジストの表面しか露光できず、レジスト膜
底部まで光が達しない。このため、高アスペクト比のパ
ターンを形成することは難しい。

【０００４】また、電子線はレジスト上に直接描画する
ことでパターンの微細化を行うことが可能であるが、レ
ジストヒーティング，チャージアップ及びスループット
等の問題があり、大量生産には向かない。一方、Ｘ線等
の放射線、又は電子線，イオンビーム等の荷電粒子線を
用いたプロセスでは、解像度向上は図れるものの、装
置，レジストが未だ研究段階にあり直ちに利用すること
は難しい。

【０００５】このように、露光光源を変えることで微細
化する場合には種々の問題が生じており、容易にこの目
的を達成することは難しい。そこで最近、露光光源を変
えずに微細化をする試みが成されてきている。その一つ
の手法として、位相シフト法がある。この手法では、光
透過部分に部分的に位相反転層を設け、隣接するパター
ンで光の負の干渉を生ぜしめ、パターン精度の向上を図
るものである。

【０００６】位相シフト法の中でとりわけ解像性能が向
上する手法に、レベンソン型位相シフト法（特公昭６２
−５０８１１号公報）がある。この手法では、遮光パタ
ーンが配置されたマスクについて、光透過部に対し交互
に位相シフタを設けている。この位相シフタを透過した
光の位相は、位相シフタを配置していない部分を透過し
た光に対し１８０°反転する。このように、隣接した透
過部の光の位相を反転させることにより、隣接するパタ
ーン相互で光の負の干渉を生じさせて解像性能を向上さ
せている。

【０００７】レベンソン型位相シフト法の場合、周期的
パターンに対しては解像性能及び焦点深度の向上は大き
いが、孤立パターンでは効果がないなどパターン配置に
制約がある。例えば、図６に示すようなコンタクトホー
ルパターンの場合、位相シフト法を用いてもパターン６
０１，６０２相互の干渉効果が得られないため、位相シ
フト法の効果を望むことはできなかった。

【０００８】このような孤立パターンに対し位相シフト
効果を持たせる手法に、特開昭６２−６７５１４号公報
に述べられているものがある。この手法は、図７に示す
ように、主開孔部７０１の周囲に解像しない微細な開孔
部７０２を設け、この微細開孔部７０２と主開孔部７０
１を透過する光に１８０°の位相差を設けることでパタ
ーン分離を可能とするものである。

【０００９】しかしながら、この種の方式にあっては次
のような問題があった。即ち、微細開孔部７０２を透過
する光量が少ないため、主開孔部７０１を透過する光に
対して十分な干渉効果が得られない。また、大きい焦点
深度を得ようとした場合には微細開孔部７０２を広くと
ることが必要となるが、この場合は微細開孔部自体が解
像するという問題を招く。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、孤立
パターンに対する位相シフト法では、主開孔部に隣接す
るように解像限界以下の補助開孔部を設け、主開孔部と
補助開孔部を透過する光に１８０°の位相を与えること
で、孤立パターンにおいても位相シフト効果を持たせて
いた。しかし、補助開孔部が小さいと位相シフト効果を
十分に得ることができず、十分な位相シフト効果を得る
ために補助開孔部を大きくすると、補助開孔部自体も解
像するという問題が生じていた。

【００１１】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、位相シフト効果を得る
に十分な補助開孔部を設けることにより主開孔部の解像
性能を向上させることができ、且つ補助開孔部自体が解
像するのを防止し得る露光用マスクを提供することにあ
る。

【００１２】

【発明を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。即ち本発
明は、透光性基板上に所望パターンの開孔部を有するマ
スクパターンが形成された露光用マスクにおいて、マス
クパターンは、露光すべきパターンに対応して設けら
れ、且つ隣接するもの同士で透過光の位相が同相又は互
いに１８０度異なる主開孔部と、隣接する主開孔部の中
間に設けられた補助開孔部とを具備するもので、補助開
孔部は、隣接するもの同士で透過光の位相が互いに１８
０度異なるように少なくとも２つの領域に分割され、且
つ補助開孔部のうち主開孔部に面する領域は、該領域を
透過する光の位相が該領域に面する主開孔部を透過する
光に対して１８０度異なるように設定されていることを
特徴とする。

【００１３】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) ウエハ等の被露光試料上寸法で隣接する主開孔部の
エッジ間隔ｄをλ／ＮＡで除した値が０．６以上である
とき、隣接する主開孔部間にそれぞれの主開孔部のエッ
ジからの距離をλ／ＮＡで除した値が０．６以下となる
位置にエッジを有する補助開孔部が設けられ、且つ補助
開孔部の内部がλ／ＮＡで除した値が０．４以下の幅を
持つ領域で分割され、互いに隣接する領域で１８０°の
位相差を有するようにすること。なお、上記の０．６と
いう値は、レベンソン型位相シフト法により干渉効果が
生じる最大の値であり、これ以上大きいと干渉効果は期
待できない。また、補助開孔部における０．４以下とい
う値は、補助開孔部によるパターンが解像されない値で
ある。 (2) 補助開孔部の位相が互いに１８０°異なる領域は、
直線，曲線又はこれらの線を組み合わせて形成された境
界線で隣接されていること。 (3) 隣接する主開孔部において透過光の位相が同相の場
合、これらの間の補助開孔部を３つの領域に分割するこ
と。 (4) 隣接する主開孔部において透過光の位相が互いに１
８０度異なる場合、これらの間の補助開孔部を２つの領
域に分割すること。

【００１４】

【作用】本発明によれば、隣接する主開孔部間に補助開
孔部を設け、主開孔部と補助開孔部における透過光の干
渉を利用することで、主開孔部におけるパターンの解像
性能を向上させることができる。これに加えて、補助開
孔部を透過光の位相が１８０度異なる領域に分割するこ
とにより、補助開孔部自身が解像されるのを防止するこ
とが可能となる。

【００１５】図１に、本発明の基本概念を示す。本発明
では、まず隣接する２つの主開孔部１１１，１１２の間
に補助開孔部１２０を設け、補助開孔部１２０と主開孔
部１１１，１１２との間で１８０°の位相を設けること
で負の干渉を生ぜしめ、パターン分離を向上させること
を基本とする。ここで、補助開孔部１２０に対し主開孔
部１１１、１１２との相対位相差がそれぞれ１８０°と
なるようにすれば、主開孔部１１１，１１２の解像性能
は向上する。しかし、補助開孔部１２０が大きい場合に
は、主開孔部１１１，１１２の他に補助開孔部１２０も
解像するという問題が生じる。

【００１６】この補助開孔部の解像を防止するため、本
発明では補助開孔部を少なくとも２つの領域に分割し、
これらの各領域で位相が互いに１８０°異なるようにす
ることで、補助開孔部内では負の干渉効果により暗部を
形成し、隣接する主開孔部との間ではレベンソン法と同
じ効果を引き出すものである。

【００１７】即ち、図１では補助開孔部１２０を２つの
領域１２１，１２２に分割し、主開孔部１１１に面する
領域１２１を主開孔部１１１に対し位相差１８０°とな
るように調整し、また主開孔部１１２に面する領域１２
２を主開孔部１１２に対し位相差１８０°となるように
調整している。また、補助開孔部１２０が解像しないよ
うにするため、補助開孔部１２０を構成する２つの領域
１２１と１２２の間でも相対位相差が１８０°となるよ
うに構成している。

【００１８】このようにすることで、主開孔部１１１及
び１１２の解像性能は向上し、同時に補助開孔部１２０
は暗部として形成することが可能となる。なお、図１で
は隣接する主開孔部１１１，１１２を透過する光の位相
が互いに１８０度異なるものとしたが、これらの位相は
同相であってもよい。この場合は、補助開孔部１２０を
奇数個、例えば３個の領域に分割すればよい。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。（実施例１）図２は本発明の第１の実施例に係わる露光
用マスクを説明するためのもので、（ａ）は被露光試料
としてのウエハ上に形成すべきレジストパターン（コン
タクトホール）を示し、（ｂ）は上記パターンを実現す
るためマスクパターンを示している。

【００２０】ウエハ上レジストパターン２０１，２０２
に相当するマスクパターンはそれぞれ２１１，２１２で
ある。本実施例では、透光性基板上にＣｒ，ＭｏＳｉ又
はＳｉ系の遮光膜を形成し、この遮光膜を一部除去して
主開孔部２１１，２１２が形成されている。そして、隣
接する主開孔部間には、補助開孔部２２０がそれぞれ設
けられている。

【００２１】主開孔部２１１について着目すると、主開
孔部２１１の解像性能を向上させるため、主開孔部２１
１の回りに補助開孔部２２０が４つ設けられている。な
お、補助開孔部２２０はコンタクトホールパターンの各
辺に平行になるように設けられている。また、補助開孔
部２２０はその中央で領域が仕切られ、主開孔部２１１
に面している領域２２１は主開孔部２１１を透過する光
に対し１８０°の位相差を生じるようにした。同様に、
主開孔部２１２に面している領域２２２は主開孔部２１
２を透過する光に対し１８０°の位相差を生じるように
した。ここで、１８０°の位相差は基板を掘り込むこと
で形成した。なお、主開孔部２１１と２１２を透過する
光の相対位相差は１８０°とした。

【００２２】このように配置したマスクを用い、ウエハ
上にポジレジストが塗られた基板にパターンを転写し現
像することで、所望のレジストパターンを形成すること
ができた。このとき、十分な位相シフト効果による主開
孔部の解像性能の向上が認められ、さらに補助開孔部に
よる解像は生じないのが確認された。

【００２３】また、本実施例では補助開孔部を図３
（ａ）に示すように直線により分割したが、これに限ら
ず、（ｂ）に示す矩形線、（ｃ）に示す三角波線、
（ｄ）に示す斜線、（ｅ）に示す波線のように分割して
も構わない。さらに、領域の幅及び面積は、レジストの
初期膜厚１に対し膜減量が０．２以下となるようであれ
ばいかなる値でも構わない。

【００２４】なお、１８０°の位相差は、予め遮光膜上
に塗布ガラスを形成、或いはＣＶＤ法等でＳｉＯ₂ ，Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ 等の透明膜を所望の厚さに形成し、それらを部
分的に除去することで得ることも可能である。また、透
明基板上に透明基板とは異なる組成の透明膜を設け、更
にその上に遮光膜を設けた基板を用い、開孔部を形成し
た後、透明膜を部分的に除去することによっても得るこ
とが可能である。（実施例２）図４は本発明の第２の実施例に係わる露光
用マスクを説明するためのもので、（ａ）はウエハ上に
形成すべきレジストパターン（コンタクトホール）を示
し、（ｂ）は上記パターンを実現するためマスクパター
ンを示している。

【００２５】ウエハ上レジストパターン４０１，４０２
に相当するマスクパターンはそれぞれ４１１，４１２で
ある。マスクパターンでは、Ｃｒ，ＭｏＳｉ，Ｓｉ系の
遮光膜又は半透明膜上に設けられた主開孔部４１１の解
像性能を向上させるため、主開孔部４１１の回りに補助
開孔部４２０を４つ設けた。なお、補助開孔部４２０は
ホールパターンの各辺に平行になるように設けられてい
る。

【００２６】図４では、主開孔部間が図２と比較して若
干離れているため補助開孔部４２０を３つの領域に仕切
り、主開孔部４１１に面している側４２１を主開孔部４
１１を透過する光に対し１８０°の位相差を生じるよう
にした。また、主開孔部４１２に面している領域４２２
を主開孔部４１２を透過する光に対し１８０°の位相差
を生じるようにした。補助開孔部のうち４１３はこれと
隣接する領域４１１及び４１２を透過する光とそれぞれ
位相が１８０°異なるようにした（従って４２１と４２
２は同位相となる）。この場合、主開孔部４１１と４１
２は同位相となる。ここで、１８０°の位相差を基板を
掘り込むことで形成した。

【００２７】このように配置したマスクを用い、ウエハ
上にポジレジストが塗られた基板に転写し現像すること
で、所望のレジストパターンを形成することができた。
この場合も第１の実施例と同様に、主開孔部の解像性能
の向上が確認され、補助開孔部の解像は生じないのが確
認された。

【００２８】第１及び第２の実施例で述べたように、隣
接する開孔部の距離が比較的近い場合には補助開孔部を
２分割することが好ましい。また、間隔が大きい場合に
は分割数を増やし、分割して得られた隣接する領域で互
いに位相差が１８０°となるように調整することで、そ
のもの自身解像することのない補助パターンを作成する
ことが可能である。

【００２９】また、本実施例はコンタクトホールパター
ンについて関するものであるが、孤立のライン又はスペ
ースパターンに対しても適用可能である。また、本実施
例では補助開孔部を直線により分割したが、前記図３に
示すような各種の分割が可能である。また、領域の幅及
び面積は、レジストの初期膜厚１に対し膜減量が０．２
以下となるようであればいかなる値でも構わない。

【００３０】なお、１８０°の位相差は、予め遮光膜上
に塗布ガラスを形成、或いはＣＶＤ法等でＳｉＯ₂ ，Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ 等の透明膜を所望の厚さに形成し、それらを部
分的に除去することで得ることも可能である。また、透
明基板上に透明基板とは異なる組成の透明膜を設け、更
にその上に遮光膜を設けた基板を用い、開孔部を形成し
た後、透明膜を部分的に除去することによっても得るこ
とが可能である。（実施例３）図５は本発明の第３の実施例に係わる露光
用マスクを説明するためのもので、（ａ）はウエハ上に
形成すべきレジストパターン（ライン＆スペース及び孤
立パターン）を示し、（ｂ）（ｃ）は上記パターンを実
現するためマスクパターンを示している。

【００３１】ウエハ上レジストパターン５０１，５０２
に相当するマスクパターンはそれぞれ５１１，５１２で
ある。マスクパターンでは、Ｃｒ，ＭｏＳｉ，Ｓｉ系の
遮光膜又は半透明膜上に設けられた主開孔部５１１及び
５１２の解像性能を向上させるため主開孔部５１１と５
１２の中間に補助開孔部５２０を設けた。図５（ｂ）で
は、補助開孔部５２０を２つの領域に仕切り、主開孔部
５１１に面している領域５２１を主開孔部５１１を透過
する光に対し１８０°の位相差を生じるようにした。ま
た、主開孔部５１２に面している領域５２２を主開孔部
５１２を透過する光に対し１８０°の位相差を生じるよ
うにした。ここで、１８０°の位相差を基板を掘り込む
ことで形成した。

【００３２】図５（ｃ）では、補助開孔部５２０が解像
性能向上を狙う主開孔部５１１，５１２とは別の主開孔
部に近付く部分において補助開孔部５２０を更に分割
し、上記別の主開孔部とは透過光の位相が１８０度異な
る領域５３１，５３２を設けている。

【００３３】このように配置したマスクを用い、ウエハ
上にポジレジストが塗られた基板に転写し現像すること
で、所望のレジストパターンを形成することができた。
この場合も第１の実施例と同様に、主開孔部の解像性能
の向上が確認され、補助開孔部の解像は生じないのが確
認された。

【００３４】本実施例においても、第１及び第２の実施
例と同様に、主開孔部の間隔が広い場合には補助開孔部
の分割数を増やし、分割して得られた隣接する領域で互
いに位相差が１８０°となるように調整することでその
もの自身解像することのない補助パターンを作成するこ
とが可能である。

【００３５】また、本実施例では補助開孔部を直線によ
り分割したが、前記図３に示すように、分割を矩形線，
三角波線，斜線，波線のように分割しても構わない。ま
た、領域の幅及び面積は、レジストの初期膜厚１に対し
膜減量が０．２以下となるようであれば、いかなる値で
も構わない。

【００３６】なお、１８０°の位相差は、予め遮光膜上
に塗布ガラスを形成、或いはＣＶＤ法等でＳｉＯ₂ ，Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ 等の透明膜を所望の厚さに形成し、それらを部
分的に除去することで得ることも可能である。また、透
明基板上に透明基板とは異なる組成の透明膜を設け、更
にその上に遮光膜を設けた基板を用い、開孔部を形成し
た後、透明膜を部分的に除去することによっても得るこ
とが可能である。また、本発明は上述した各実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、隣
接する主開孔部間に設ける補助開孔部を少なくとも２つ
の領域に分割し、分割した各領域で透過光の位相が互い
に１８０°異なるようにしているので、位相シフト効果
を得るに十分な補助開孔部を設けて主開孔部の解像性能
を向上させるのは勿論のこと、補助開孔部自体が解像す
るのを防止し得る露光用マスクを実現することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本概念を説明するためのもので、開
孔部と像強度分布を示す図。

【図２】第１の実施例に係わる露光用マスクを説明する
ためのもので、形成すべきコンタクトホールパターンと
それに対応するマスクパターンを示す図。

【図３】補助開孔部の分割領域境界線の例を示す図。

【図４】第２の実施例に係わる露光用マスクを説明する
ためのもので、形成すべきコンタクトホールパターンと
それに対応するマスクパターンを示す図。

【図５】第３の実施例に係わる露光用マスクを説明する
ためのもので、形成すべきライン＆スペース及び孤立パ
ターンとそれに対応するマスクパターンを示す図。

【図６】従来の孤立パターンにおける開孔部と像強度分
布を示す図。

【図７】従来の孤立パターンに位相シフト法を適用した
時の開孔部と像強度分布を示す図。

【符号の説明】

１１１，１１２，２１１，２１２，４１１，４１２，５１１，５１２…主開孔部１２０，２２０，４２０，５２０…補助開孔部１２１，２２１，４２１，５２１…左側の主開孔部に面
している領域１２２，２２２，４２２，５２２…右側の主開孔部に面
している領域４２３…いずれの主開孔部にも面していない領域２０１，２０２，４０１，４０２，５０１，５０２…露
光すべきパターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基板上に所望パターンの開孔部を有
するマスクパターンが形成された露光用マスクにおい
て、前記マスクパターンは、露光すべきパターンに対応して
設けられ、且つ隣接するもの同士で透過光の位相が同相
又は互いに１８０度異なる主開孔部と、隣接する主開孔
部の中間に設けられた補助開孔部とからなり、前記補助開孔部は、隣接するもの同士で透過光の位相が
互いに１８０度異なるように少なくとも２つの領域に分
割され、且つ前記補助開孔部のうち前記主開孔部に面す
る領域は、該領域を透過する光の位相が該領域に面する
主開孔部を透過する光に対して１８０度異なるように設
定されてなることを特徴とする露光用マスク。
【請求項２】前記隣接するもの同士で通過光の位相が同
相となる主開孔部に対しては、この隣接する主開孔部の
間に設けられた補助開孔部が３つの領域に分割され、前
記主開孔部に隣接した前記補助開孔部の領域は前記主開
孔部に対し１８０°異なる位相を有するように設定され
てなることを特徴とする請求項１に記載の露光用マス
ク。