JPH07271013A - ホールパタン形成用マスク - Google Patents
ホールパタン形成用マスクInfo
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- JPH07271013A JPH07271013A JP8275694A JP8275694A JPH07271013A JP H07271013 A JPH07271013 A JP H07271013A JP 8275694 A JP8275694 A JP 8275694A JP 8275694 A JP8275694 A JP 8275694A JP H07271013 A JPH07271013 A JP H07271013A
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 吸収型位相シフトマスクの透過率を増大させ
ることなく、すなわち光学像の２次ピークの強度を増大
させることなく、焦点余裕をもったホールパタンの形成
を行えるようにする。 【構成】 マスクパタンの振幅透過率分布を、転写しよ
うとするホールパタンの中心からの距離に対して、０次
のベッセル関数（図１（ａ）参照）とする。具体的に
は、この連続的な振幅透過率分布を階段状の関数で近似
し（図１（ｂ））、、吸収型位相シフトマスクで実現す
る。例えば、転写しようとするホールパタンＨＰM の中
心から半径１．１λ／ＮＡおよび２．１λ／ＮＡの円の
円周線上に、円環状の帯（透過部）ＨＰS1およびＨＰS2
を補助パタンとして設ける。
ることなく、すなわち光学像の２次ピークの強度を増大
させることなく、焦点余裕をもったホールパタンの形成
を行えるようにする。 【構成】 マスクパタンの振幅透過率分布を、転写しよ
うとするホールパタンの中心からの距離に対して、０次
のベッセル関数（図１（ａ）参照）とする。具体的に
は、この連続的な振幅透過率分布を階段状の関数で近似
し（図１（ｂ））、、吸収型位相シフトマスクで実現す
る。例えば、転写しようとするホールパタンＨＰM の中
心から半径１．１λ／ＮＡおよび２．１λ／ＮＡの円の
円周線上に、円環状の帯（透過部）ＨＰS1およびＨＰS2
を補助パタンとして設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＬＳＩなどの微細パ
タンを投影レンズを用いて基板上に形成する場合に用い
るマスクに関し、特にホールパタンを形成する場合に用
いるホールパタン形成用マスクに関するものである。
タンを投影レンズを用いて基板上に形成する場合に用い
るマスクに関し、特にホールパタンを形成する場合に用
いるホールパタン形成用マスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩなどの微細パタンを投影レ
ンズを用いて基板上に形成する場合、マスク上の遮光部
（Ｃｒ等）によって光を遮断することによって、像面に
光のコントラストを作り出している。しかし、露光波長
λ，投影レンズの開口数ＮＡの光学系において、マスク
上の光透過部の大きさを０．６λ／ＮＡ程度以下にする
と像面上の光強度分布の半値幅は変化せず、光学像のピ
ーク強度が小さくなるだけである。このため、パタンの
微細化は約０．６λ／ＮＡで限界となる。さらに、限界
寸法のパタン形成においては、光学的な焦点深度が小さ
く、実用的な焦点余裕が得られない。図１４に０．６λ
／ＮＡのサイズのホールパタンを露光した場合の光強度
分布を示す。焦点をずらした場合に、すなわち像面の位
置（デフォーカス）によって、形状および光強度の劣化
が著しい。このため、通常の遮光マスクでは、このサイ
ズのホールパタンの形成は困難であった。
ンズを用いて基板上に形成する場合、マスク上の遮光部
（Ｃｒ等）によって光を遮断することによって、像面に
光のコントラストを作り出している。しかし、露光波長
λ，投影レンズの開口数ＮＡの光学系において、マスク
上の光透過部の大きさを０．６λ／ＮＡ程度以下にする
と像面上の光強度分布の半値幅は変化せず、光学像のピ
ーク強度が小さくなるだけである。このため、パタンの
微細化は約０．６λ／ＮＡで限界となる。さらに、限界
寸法のパタン形成においては、光学的な焦点深度が小さ
く、実用的な焦点余裕が得られない。図１４に０．６λ
／ＮＡのサイズのホールパタンを露光した場合の光強度
分布を示す。焦点をずらした場合に、すなわち像面の位
置（デフォーカス）によって、形状および光強度の劣化
が著しい。このため、通常の遮光マスクでは、このサイ
ズのホールパタンの形成は困難であった。
【０００３】これに対し、単に光を遮光するだけではな
く、位相を１８０度反転した光を重ね合わせることによ
って光強度分布のパタンエッジ部を急峻にし、小さいホ
ールパタンを形成する方法（位相シフトマスク）がYana
gishita 等によってオプティカルレーザ〔SPIE vol.146
3 Optical Laser Microlithography IV (1991)〕に提案
された。図１５（ａ）にこのマスクの平面図を、図１５
（ｂ）にこのマスクの側断面図を示す。同図において、
１はガラス、２は遮光パタン（Ｃｒ）、３はシフタパタ
ンである。このような位相シフトマスクを用いれば、光
強度分布の半値幅を狭く、また焦点深度の深い光学像を
形成することができる。しかし、この方法では、ガラス
１上に遮光パタン２とシフタパタン３を別々に作り込む
必要があり、マスク作成の工程数が増える上に、遮光パ
タン２とシフタパタン３の位置合わせに高い精度が必要
である。
く、位相を１８０度反転した光を重ね合わせることによ
って光強度分布のパタンエッジ部を急峻にし、小さいホ
ールパタンを形成する方法（位相シフトマスク）がYana
gishita 等によってオプティカルレーザ〔SPIE vol.146
3 Optical Laser Microlithography IV (1991)〕に提案
された。図１５（ａ）にこのマスクの平面図を、図１５
（ｂ）にこのマスクの側断面図を示す。同図において、
１はガラス、２は遮光パタン（Ｃｒ）、３はシフタパタ
ンである。このような位相シフトマスクを用いれば、光
強度分布の半値幅を狭く、また焦点深度の深い光学像を
形成することができる。しかし、この方法では、ガラス
１上に遮光パタン２とシフタパタン３を別々に作り込む
必要があり、マスク作成の工程数が増える上に、遮光パ
タン２とシフタパタン３の位置合わせに高い精度が必要
である。
【０００４】これに対し、遮光パタンとシフタパタンの
位置合わせを必要としない位相シフトマスクとして、マ
スク上の遮光部にある程度の透過率をもたせた遮光体を
用い、さらにこの遮光部を通過する光の位相を１８０度
反転させる方法（吸収型位相シフトマスク）がB.J.Lin
によってソリッドステートテクノロジー〔Solid StateT
echnology vol.34(1992)〕に提案された。この吸収型位
相シフトマスクでは、上述した位相シフトマスクのよう
な遮光パタンとシフタパタンの位置合わせは必要となら
ない。このため、マスクの作成は、位相シフトマスクよ
り容易である。しかし、従来の吸収型位相シフトマスク
は、マスクのバックグラウンド部（吸収体部分）からの
被りを小さくし、またホールパタンの周辺部に発生する
２次ピークを低減するため、遮光部の透過率を１０％以
下としている。図１６は、このマスクを用いた場合の像
面における光強度分布を、デフォーカスをパラメータと
して示したものである。デフォーカスによってホールパ
タンの中心部における光強度の劣化がみられる。すなわ
ち、光学的な焦点深度が最大の条件とはなっていない。
このようなデフォーカスによる光強度の劣化をなくすた
めには、１０％より大きな透過率をもつ吸収型位相シフ
トマスクを用いなければならない。
位置合わせを必要としない位相シフトマスクとして、マ
スク上の遮光部にある程度の透過率をもたせた遮光体を
用い、さらにこの遮光部を通過する光の位相を１８０度
反転させる方法（吸収型位相シフトマスク）がB.J.Lin
によってソリッドステートテクノロジー〔Solid StateT
echnology vol.34(1992)〕に提案された。この吸収型位
相シフトマスクでは、上述した位相シフトマスクのよう
な遮光パタンとシフタパタンの位置合わせは必要となら
ない。このため、マスクの作成は、位相シフトマスクよ
り容易である。しかし、従来の吸収型位相シフトマスク
は、マスクのバックグラウンド部（吸収体部分）からの
被りを小さくし、またホールパタンの周辺部に発生する
２次ピークを低減するため、遮光部の透過率を１０％以
下としている。図１６は、このマスクを用いた場合の像
面における光強度分布を、デフォーカスをパラメータと
して示したものである。デフォーカスによってホールパ
タンの中心部における光強度の劣化がみられる。すなわ
ち、光学的な焦点深度が最大の条件とはなっていない。
このようなデフォーカスによる光強度の劣化をなくすた
めには、１０％より大きな透過率をもつ吸収型位相シフ
トマスクを用いなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、我々は、光学
的な焦点深度が最大となる吸収型位相シフトマスクをジ
ャパニーズジャーナル〔Japanese Journal of Applied
Physics vol.32(1993)〕に提案した。このジャパニーズ
ジャーナルに提案したマスクによる光学像の光強度分布
を図１７に示す。この場合の吸収型位相シフトマスクの
遮光部の透過率は１７％で、ホールパタンのサイズは
０．６λ／ＮＡである。この場合、ホールパタンの中心
部の光強度のデフォーカスによる劣化は最小となるが、
ホールパタンの中心部のピーク強度の約５０％の強度を
持つ２次ピークが形成される。図１８にこのマスクを用
いて形成したレジストのホールパタンの断面図を示す。
同図において、４は基板、５はレジスト、６は転写され
たホールパタンである。ホールパタン６の周辺部には膜
減り７がみられるものの、垂直な壁面形状をもった孤立
微細ホールパタンを充分な焦点余裕をもって形成するこ
とができた。しかし、この方法では、ホールパタンが接
近して配置された場合、２次ピーク同士の干渉によりさ
らに大きな２次ピークが発生し、ホールパタンの形成が
困難となる。
的な焦点深度が最大となる吸収型位相シフトマスクをジ
ャパニーズジャーナル〔Japanese Journal of Applied
Physics vol.32(1993)〕に提案した。このジャパニーズ
ジャーナルに提案したマスクによる光学像の光強度分布
を図１７に示す。この場合の吸収型位相シフトマスクの
遮光部の透過率は１７％で、ホールパタンのサイズは
０．６λ／ＮＡである。この場合、ホールパタンの中心
部の光強度のデフォーカスによる劣化は最小となるが、
ホールパタンの中心部のピーク強度の約５０％の強度を
持つ２次ピークが形成される。図１８にこのマスクを用
いて形成したレジストのホールパタンの断面図を示す。
同図において、４は基板、５はレジスト、６は転写され
たホールパタンである。ホールパタン６の周辺部には膜
減り７がみられるものの、垂直な壁面形状をもった孤立
微細ホールパタンを充分な焦点余裕をもって形成するこ
とができた。しかし、この方法では、ホールパタンが接
近して配置された場合、２次ピーク同士の干渉によりさ
らに大きな２次ピークが発生し、ホールパタンの形成が
困難となる。
【０００６】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、吸収型位相
シフトマスクの透過率を増大させることなく、すなわち
光学像の２次ピークの強度を増大させることなく、焦点
余裕をもったホールパタンの形成を行うことの可能なホ
ールパタン形成用マスクを提供することにある。
なされたもので、その目的とするところは、吸収型位相
シフトマスクの透過率を増大させることなく、すなわち
光学像の２次ピークの強度を増大させることなく、焦点
余裕をもったホールパタンの形成を行うことの可能なホ
ールパタン形成用マスクを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、その第１発明（請求項１に係る発明）は、そ
のマスクパタンの振幅透過率分布を、転写しようとする
ホールパタンの中心からの距離に対して、０次のベッセ
ル関数としたものである。また、その第２発明（請求項
２に係る発明）は、転写しようとするホールパタンの周
囲に所定の透過率および位相をもって光を透過する遮光
部を有してなる吸収型位相シフトマスクにおいて、ホー
ルパタンの周辺の遮光部中にホールパタンと同じ透過率
および位相をもって光を透過する補助パタンを形成した
ものである。また、その第３発明（請求項３に係る発
明）は、第２発明において、ホールパタンの中心からの
０次のベッセル関数が極大値をとる位置を中心として補
助パタンを形成し、この補助パタンの幅とホールパタン
の幅との比を、その補助パタンの中心が位置する０次の
ベッセル関数のピーク部分と横軸とに囲まれる面積とホ
ールパタンの中心が位置する０次のベッセル関数のピー
ク部分と横軸とに囲まれる面積との比と等しくしたもの
である。また、その第４発明（請求項４に係る発明）
は、第２発明において、補助パタンの形状を、ホールパ
タンの中心から半径１．１λ／ＮＡの円の円周線に沿っ
て形成された円環状の帯、もしくはホールパタンの中心
からその一辺までの距離が１．１λ／ＮＡの正多角形の
外周線に沿って形成された正多角形環状の帯、もしくは
ホールパタンの中心からの距離が１．１λ／ＮＡの位置
に断片的に形成された直線状の帯としたものである。
るために、その第１発明（請求項１に係る発明）は、そ
のマスクパタンの振幅透過率分布を、転写しようとする
ホールパタンの中心からの距離に対して、０次のベッセ
ル関数としたものである。また、その第２発明（請求項
２に係る発明）は、転写しようとするホールパタンの周
囲に所定の透過率および位相をもって光を透過する遮光
部を有してなる吸収型位相シフトマスクにおいて、ホー
ルパタンの周辺の遮光部中にホールパタンと同じ透過率
および位相をもって光を透過する補助パタンを形成した
ものである。また、その第３発明（請求項３に係る発
明）は、第２発明において、ホールパタンの中心からの
０次のベッセル関数が極大値をとる位置を中心として補
助パタンを形成し、この補助パタンの幅とホールパタン
の幅との比を、その補助パタンの中心が位置する０次の
ベッセル関数のピーク部分と横軸とに囲まれる面積とホ
ールパタンの中心が位置する０次のベッセル関数のピー
ク部分と横軸とに囲まれる面積との比と等しくしたもの
である。また、その第４発明（請求項４に係る発明）
は、第２発明において、補助パタンの形状を、ホールパ
タンの中心から半径１．１λ／ＮＡの円の円周線に沿っ
て形成された円環状の帯、もしくはホールパタンの中心
からその一辺までの距離が１．１λ／ＮＡの正多角形の
外周線に沿って形成された正多角形環状の帯、もしくは
ホールパタンの中心からの距離が１．１λ／ＮＡの位置
に断片的に形成された直線状の帯としたものである。
【０００８】
【作用】したがってこの発明によれば、その第１発明で
は、光軸に対してなす角度が一定の光束によって、光学
像が得られる。また、その第２発明では、ホールパタン
の周辺の遮光部中に形成する補助パタンによって、マス
クパタンの振幅透過率分布を０次のベッセル関数に近似
することが可能となる。また、その第３発明では、第２
発明において、補助パタンの形成位置、補助パタンの
幅、ホールパタンと補助パタンとの間の遮光部領域の幅
が規定される。また、その第４発明では、第２発明にお
いて、補助パタンの形成位置およびその形状が規定され
る。
は、光軸に対してなす角度が一定の光束によって、光学
像が得られる。また、その第２発明では、ホールパタン
の周辺の遮光部中に形成する補助パタンによって、マス
クパタンの振幅透過率分布を０次のベッセル関数に近似
することが可能となる。また、その第３発明では、第２
発明において、補助パタンの形成位置、補助パタンの
幅、ホールパタンと補助パタンとの間の遮光部領域の幅
が規定される。また、その第４発明では、第２発明にお
いて、補助パタンの形成位置およびその形状が規定され
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。 〔実施例１〕焦点深度が大きいということは、光学像の
光軸方向の依存性が小さいことを意味する。ところで、
光軸に対してなす角度が一定の光束、すなわち光束の進
行方向ベクトルが光軸を中心軸とした円錐の側面上にの
み分布する光束によって光学像が形成される場合には、
その焦点深度は非常に大きくなる。これは、光軸から等
しい角度をもった光束はお互いに光軸に垂直な面内で位
相が等しいため、像面の位置（デフォーカス）に依らず
同じように干渉し合うためである。
る。 〔実施例１〕焦点深度が大きいということは、光学像の
光軸方向の依存性が小さいことを意味する。ところで、
光軸に対してなす角度が一定の光束、すなわち光束の進
行方向ベクトルが光軸を中心軸とした円錐の側面上にの
み分布する光束によって光学像が形成される場合には、
その焦点深度は非常に大きくなる。これは、光軸から等
しい角度をもった光束はお互いに光軸に垂直な面内で位
相が等しいため、像面の位置（デフォーカス）に依らず
同じように干渉し合うためである。
【００１０】このような光束を像面上に発生させるマス
クパタンとして、図１（ａ）に示すような、０次のベッ
セル関数の振幅透過率分布を有するマスクパタンが考え
られる。すなわち、転写しようとするホールパタンの中
心からの距離に対して、その振幅透過率分布を０次のベ
ッセル関数としたマスクパタンが考えられる。このよう
なマスクパタンを有するマスクを用いれば、像面上での
光強度分布は図２に示すようになる。ホールパタンの中
心部のピーク強度は図１４に示した通常のマスク（Ｃｒ
マスク）による光学像よりも約２０％細くなっている。
これにより、Ｃｒマスクを用いた場合に比べ、より微細
なホールパタンの形成が可能となる。また、上述した理
由により、光学像の光軸方向の依存性はないので、焦点
深度が大きなホールパタン形成を行うことができる。こ
のマスクを用いてレジストに形成したホールパタンの断
面図を図３に示す。図１８に示した従来の吸収型位相シ
フトマスクを用いた場合に比べ、ホールパタン６の周辺
部にレジスト膜減りがみられず、２次ピークの影響がな
い微細ホールパタン形成を焦点余裕をもって行うことが
できた。
クパタンとして、図１（ａ）に示すような、０次のベッ
セル関数の振幅透過率分布を有するマスクパタンが考え
られる。すなわち、転写しようとするホールパタンの中
心からの距離に対して、その振幅透過率分布を０次のベ
ッセル関数としたマスクパタンが考えられる。このよう
なマスクパタンを有するマスクを用いれば、像面上での
光強度分布は図２に示すようになる。ホールパタンの中
心部のピーク強度は図１４に示した通常のマスク（Ｃｒ
マスク）による光学像よりも約２０％細くなっている。
これにより、Ｃｒマスクを用いた場合に比べ、より微細
なホールパタンの形成が可能となる。また、上述した理
由により、光学像の光軸方向の依存性はないので、焦点
深度が大きなホールパタン形成を行うことができる。こ
のマスクを用いてレジストに形成したホールパタンの断
面図を図３に示す。図１８に示した従来の吸収型位相シ
フトマスクを用いた場合に比べ、ホールパタン６の周辺
部にレジスト膜減りがみられず、２次ピークの影響がな
い微細ホールパタン形成を焦点余裕をもって行うことが
できた。
【００１１】〔実施例２〕図１（ａ）に示した連続的な
振幅透過率分布を階段状の関数で近似したのが図１
（ｂ）である。この振幅透過率分布は、透過率が＋１．
０および−０．３の値を持つために、吸収型位相シフト
マスクで実現することができる。このような階段状の振
幅透過率分布を有するホールパタン形成用のマスクパタ
ンを図４に示す。このマスクパタンでは、階段状の振幅
透過率分布を得るべく、ホールパタンＨＰM （透過部）
を中心とする０次のベッセル関数の極大値をとる位置
に、補助パタンＨＰS を設けている。すなわち、転写し
ようとするホールパタンＨＰM の中心から半径１．１λ
／ＮＡおよび２．１λ／ＮＡの円の円周線に沿って所定
幅Ｗ１およびＷ２で円環状の帯（透過部）ＨＰS1および
ＨＰS2を設け、この円環状の帯ＨＰS1およびＨＰS2を補
助パタンとしている。なお、同図において、ＭＳは遮光
部（ハーフトーン部）であって、所定の振幅透過率（本
実施例では、−０．３）を有し、この部分を透過する光
の位相を１８０度反転させる。すなわち、本実施例で
は、遮光部ＭＳ中に、ホールパタンＨＰM と同一透過率
の補助パタンＨＰS1およびＨＰS2を設けている。
振幅透過率分布を階段状の関数で近似したのが図１
（ｂ）である。この振幅透過率分布は、透過率が＋１．
０および−０．３の値を持つために、吸収型位相シフト
マスクで実現することができる。このような階段状の振
幅透過率分布を有するホールパタン形成用のマスクパタ
ンを図４に示す。このマスクパタンでは、階段状の振幅
透過率分布を得るべく、ホールパタンＨＰM （透過部）
を中心とする０次のベッセル関数の極大値をとる位置
に、補助パタンＨＰS を設けている。すなわち、転写し
ようとするホールパタンＨＰM の中心から半径１．１λ
／ＮＡおよび２．１λ／ＮＡの円の円周線に沿って所定
幅Ｗ１およびＷ２で円環状の帯（透過部）ＨＰS1および
ＨＰS2を設け、この円環状の帯ＨＰS1およびＨＰS2を補
助パタンとしている。なお、同図において、ＭＳは遮光
部（ハーフトーン部）であって、所定の振幅透過率（本
実施例では、−０．３）を有し、この部分を透過する光
の位相を１８０度反転させる。すなわち、本実施例で
は、遮光部ＭＳ中に、ホールパタンＨＰM と同一透過率
の補助パタンＨＰS1およびＨＰS2を設けている。
【００１２】この実施例では、０次のベッセル関数を近
似した階段状の関数をその振幅透過率分布としているた
め、このマスクパタンによって生じる２次ピークの強度
は、０次のベッセル関数とした場合とほゞ等しく、ホー
ルパタンの中心部のピーク強度の約１５％である。この
ことは、図１７を用いて説明した従来の吸収型位相シフ
トマスクの場合の２次ピークの強度がホールパタンの中
心部におけるピーク強度の約５０％であることと比較す
れば、２次ピークの強度が格段に低減されていることを
示す。また、０次のベッセル関数を近似した振幅透過率
分布をもつために、焦点深度の大きい光学像を形成する
ことができる。このようなマスクパタンを有する吸収型
位相マスクを用いた場合も、実施例１の場合と同様、図
３で示されるように、その周辺部にレジストの膜減りが
ないホールパタン６を焦点余裕をもって形成することが
できた。
似した階段状の関数をその振幅透過率分布としているた
め、このマスクパタンによって生じる２次ピークの強度
は、０次のベッセル関数とした場合とほゞ等しく、ホー
ルパタンの中心部のピーク強度の約１５％である。この
ことは、図１７を用いて説明した従来の吸収型位相シフ
トマスクの場合の２次ピークの強度がホールパタンの中
心部におけるピーク強度の約５０％であることと比較す
れば、２次ピークの強度が格段に低減されていることを
示す。また、０次のベッセル関数を近似した振幅透過率
分布をもつために、焦点深度の大きい光学像を形成する
ことができる。このようなマスクパタンを有する吸収型
位相マスクを用いた場合も、実施例１の場合と同様、図
３で示されるように、その周辺部にレジストの膜減りが
ないホールパタン６を焦点余裕をもって形成することが
できた。
【００１３】なお、上述したマスクパタンにおいて、補
助パタンＨＰS の幅Ｗは次のようにして決定している。
先ず、図１（ａ）に示した連続的な振幅透過率分布を、
図５に示すような階段状の関数で近似する。このような
振幅透過率分布を有するマスクパタンは、遮光部の振幅
透過率の変化が連続的ではないものの、３つ以上の振幅
透過率分布を有するものである。このマスクパタンの振
幅透過率を吸収型位相シフトマスクで近似する。ここで
は、補助パタンＨＰS1について、その幅Ｗ１の決定につ
いて説明する。ホールパタンＨＰM で図５における領域
Ａを、補助パタンＨＰS1で領域Ｃを、ハーフトーン部Ｍ
Ｓで領域ＢおよびＤを近似する。まず、ハーフトーン部
ＭＳの振幅透過率を近似で求める。中心部に近い領域Ｂ
の振幅透過率は−０．４０であるので、ハーフトーン部
ＭＳの振幅透過率を−０．４０で近似する。ホールパタ
ンＨＰM の半径ｒは階段関数の領域Ａの１／２幅と同じ
０．３８λ／ＮＡを用いる。
助パタンＨＰS の幅Ｗは次のようにして決定している。
先ず、図１（ａ）に示した連続的な振幅透過率分布を、
図５に示すような階段状の関数で近似する。このような
振幅透過率分布を有するマスクパタンは、遮光部の振幅
透過率の変化が連続的ではないものの、３つ以上の振幅
透過率分布を有するものである。このマスクパタンの振
幅透過率を吸収型位相シフトマスクで近似する。ここで
は、補助パタンＨＰS1について、その幅Ｗ１の決定につ
いて説明する。ホールパタンＨＰM で図５における領域
Ａを、補助パタンＨＰS1で領域Ｃを、ハーフトーン部Ｍ
Ｓで領域ＢおよびＤを近似する。まず、ハーフトーン部
ＭＳの振幅透過率を近似で求める。中心部に近い領域Ｂ
の振幅透過率は−０．４０であるので、ハーフトーン部
ＭＳの振幅透過率を−０．４０で近似する。ホールパタ
ンＨＰM の半径ｒは階段関数の領域Ａの１／２幅と同じ
０．３８λ／ＮＡを用いる。
【００１４】このような前提で、補助パタンＨＰS1の幅
Ｗ１を決定する。この場合、領域Ａの斜線部の面積ＳＡ
と領域Ｃの斜線部の面積ＳＣとの比とｒとＷ１との比が
等しくなるように、すなわちＳＡ／ＳＣ＝ｒ／Ｗ１とな
るように、補助パタンＨＰS1の幅Ｗ１を決定する。これ
により、本実施例においては、Ｗ１＝（ＳＣ／ＳＡ）・
ｒ＝０．６５・ｒ、すなわち０．２５λ／ＮＡとして補
助パタンＨＰS1の幅Ｗ１が決定される。なお、補助パタ
ンＨＰS1の幅Ｗ１が決定されれば、ホールパタンＨＰM
と補助パタンＨＰS1との間のハーフトーン部ＭＳの幅も
自ずと決定される。なお、この近似方法は、０次のベッ
セル関数の各ピーク部分と横軸（Ｘ軸）とに囲まれる部
分（図６に示すＳ０，Ｓ１，Ｓ２…）の面積の比が階段
状の関数と横軸（Ｘ軸）とで囲まれる長方形の面積の比
で近似できることを用いている。すなわち、本実施例に
おいて、補助パタンＨＰS の幅Ｗとホールパタンの幅２
・ｒとの比は、その補助パタンＨＰS の中心が位置する
０次のベッセル関数のピーク部分と横軸とに囲まれる面
積とホールパタンＨＰM の中心が位置する０次のベッセ
ル関数のピーク部分と横軸とに囲まれる面積との比で表
されていると言える。
Ｗ１を決定する。この場合、領域Ａの斜線部の面積ＳＡ
と領域Ｃの斜線部の面積ＳＣとの比とｒとＷ１との比が
等しくなるように、すなわちＳＡ／ＳＣ＝ｒ／Ｗ１とな
るように、補助パタンＨＰS1の幅Ｗ１を決定する。これ
により、本実施例においては、Ｗ１＝（ＳＣ／ＳＡ）・
ｒ＝０．６５・ｒ、すなわち０．２５λ／ＮＡとして補
助パタンＨＰS1の幅Ｗ１が決定される。なお、補助パタ
ンＨＰS1の幅Ｗ１が決定されれば、ホールパタンＨＰM
と補助パタンＨＰS1との間のハーフトーン部ＭＳの幅も
自ずと決定される。なお、この近似方法は、０次のベッ
セル関数の各ピーク部分と横軸（Ｘ軸）とに囲まれる部
分（図６に示すＳ０，Ｓ１，Ｓ２…）の面積の比が階段
状の関数と横軸（Ｘ軸）とで囲まれる長方形の面積の比
で近似できることを用いている。すなわち、本実施例に
おいて、補助パタンＨＰS の幅Ｗとホールパタンの幅２
・ｒとの比は、その補助パタンＨＰS の中心が位置する
０次のベッセル関数のピーク部分と横軸とに囲まれる面
積とホールパタンＨＰM の中心が位置する０次のベッセ
ル関数のピーク部分と横軸とに囲まれる面積との比で表
されていると言える。
【００１５】〔実施例３〕実施例２では、できるだけ０
次のベッセル関数に近い振幅透過率分布をマスクパタン
にもたせるために遮光部中に円環状の補助パタンを多重
に設けた。補助パタンは必ずしもこのような円環状とし
なくてもよい。図７では、ホールパタンＨＰM ’の周辺
に、上述した円環状の補助パタンＨＰS1を近似するもの
として、正方形環状の補助パタンＨＰS1’を設けてい
る。この例では、ホールパタンＨＰM ’を正方形とし、
そのサイズをａ＝０．６λ／ＮＡ、補助パタンＨＰS1’
の環状の外側寸法をｂ＝２．５５λ／ＮＡ、内側寸法を
ｃ＝１．９５λ／ＮＡとし、すなわちホールパタンＨＰ
M ’の中心からその一辺までの距離が１．１λ／ＮＡの
正方形の外周線に沿って０．３λ／ＮＡの幅で正方形環
状の補助パタンＨＰS1’を設けている。また、ハーフト
ーン部ＭＳの透過率は９％としている。このマスクパタ
ンを有する吸収型位相シフトマスクをコヒーレント光で
露光した場合を例にとってその効果を説明する。
次のベッセル関数に近い振幅透過率分布をマスクパタン
にもたせるために遮光部中に円環状の補助パタンを多重
に設けた。補助パタンは必ずしもこのような円環状とし
なくてもよい。図７では、ホールパタンＨＰM ’の周辺
に、上述した円環状の補助パタンＨＰS1を近似するもの
として、正方形環状の補助パタンＨＰS1’を設けてい
る。この例では、ホールパタンＨＰM ’を正方形とし、
そのサイズをａ＝０．６λ／ＮＡ、補助パタンＨＰS1’
の環状の外側寸法をｂ＝２．５５λ／ＮＡ、内側寸法を
ｃ＝１．９５λ／ＮＡとし、すなわちホールパタンＨＰ
M ’の中心からその一辺までの距離が１．１λ／ＮＡの
正方形の外周線に沿って０．３λ／ＮＡの幅で正方形環
状の補助パタンＨＰS1’を設けている。また、ハーフト
ーン部ＭＳの透過率は９％としている。このマスクパタ
ンを有する吸収型位相シフトマスクをコヒーレント光で
露光した場合を例にとってその効果を説明する。
【００１６】このマスクを用いて像面に形成した像の光
強度分布を図８に示す。図１６，図１７に示した従来の
吸収型位相シフトマスクの光強度分布に比べホールパタ
ンの中心部のピーク強度が強い。また、デフォーカス時
に光のピーク強度の劣化がほとんどないことが分かる。
さらに、焦点位置をずらした場合の半値幅の変化がほと
んどないため、焦点位置からずれた所でもベストフォー
カス位置と同じ寸法のホールパタンが形成され、焦点余
裕の大きいパタン形成が行える。さらに、このマスク
は、吸収型位相シフトマスクであるために位相シフトマ
スクのように遮光パタンとシフタパタンを別々に作成す
る必要がなく、マスク作成の工程数が通常の遮光マスク
の場合と同等であり、また遮光パタンとシフタパタンの
位置合わせが不要であるため作成が容易である。
強度分布を図８に示す。図１６，図１７に示した従来の
吸収型位相シフトマスクの光強度分布に比べホールパタ
ンの中心部のピーク強度が強い。また、デフォーカス時
に光のピーク強度の劣化がほとんどないことが分かる。
さらに、焦点位置をずらした場合の半値幅の変化がほと
んどないため、焦点位置からずれた所でもベストフォー
カス位置と同じ寸法のホールパタンが形成され、焦点余
裕の大きいパタン形成が行える。さらに、このマスク
は、吸収型位相シフトマスクであるために位相シフトマ
スクのように遮光パタンとシフタパタンを別々に作成す
る必要がなく、マスク作成の工程数が通常の遮光マスク
の場合と同等であり、また遮光パタンとシフタパタンの
位置合わせが不要であるため作成が容易である。
【００１７】このマスクを用いてレジストに形成したホ
ールパタンの断面図を図９に示す。このマスクを用いた
場合も、その周辺部にレジストの膜減りがほとんどない
ホールパタン６を、焦点余裕をもって形成することがで
きた。なお、この実施例では、ホールパタンＨＰM ’の
周辺に１重として補助パタンＨＰS1’を設けたが、図１
０に示すように二重としてもよい。また、補助パタンは
必ずしも正方形環状としなくてもよく、ホールパタンＨ
ＰM ’を囲む正多角形環状としてもよい。また、図１１
に示すように、ホールパタンＨＰM ’の周辺に直線状の
補助パタンＨＰSLを断片的に設けるものとしてもよい。
この場合、補助パタンＨＰSLは、ホールパタンＨＰM ’
の中心からの距離が１．１λ／ＮＡの位置に所定幅で形
成することは言うまでもない。
ールパタンの断面図を図９に示す。このマスクを用いた
場合も、その周辺部にレジストの膜減りがほとんどない
ホールパタン６を、焦点余裕をもって形成することがで
きた。なお、この実施例では、ホールパタンＨＰM ’の
周辺に１重として補助パタンＨＰS1’を設けたが、図１
０に示すように二重としてもよい。また、補助パタンは
必ずしも正方形環状としなくてもよく、ホールパタンＨ
ＰM ’を囲む正多角形環状としてもよい。また、図１１
に示すように、ホールパタンＨＰM ’の周辺に直線状の
補助パタンＨＰSLを断片的に設けるものとしてもよい。
この場合、補助パタンＨＰSLは、ホールパタンＨＰM ’
の中心からの距離が１．１λ／ＮＡの位置に所定幅で形
成することは言うまでもない。
【００１８】〔実施例４〕次に、ホールパタンが密集し
て配置された場合について説明する。この場合も、補助
パタンは、各ホールパタンを中心とする半径１．１λ／
ＮＡの円の円周線に沿って形成する円環状の補助パタン
を近似するものとして形成する。このため、ホールパタ
ンが一列に並んだ場合、補助パタンはホールパタンの列
に沿ったラインパタンとなる。図１２はホールパタンが
一列に並んだ場合の例である。この例では、ホールパタ
ンＨＰM1’〜ＨＰM3’のサイズをａ＝０．６λ／ＮＡ、
ホールパタンピッチをｐ＝１．２λ／ＮＡ、補助パタン
ＨＰSL1 とＨＰSL2 の外側間の寸法をｂ＝２．５５λ／
ＮＡ、内側間の寸法をｃ＝１．９５λ／ＮＡとしてい
る。このマスクパタンを有する吸収型位相シフトマスク
を用いて像面に形成した像の光強度分布を図１３に示
す。実施例１で説明した孤立のホールパタンの場合と同
様に、焦点位置をずらした場合のピーク強度の劣化およ
び半値幅の変化はほとんどない。このマスクを用いて、
その周辺部にレジストの膜減りがほとんどないホールパ
タンの列を、焦点余裕をもって形成することができた。
て配置された場合について説明する。この場合も、補助
パタンは、各ホールパタンを中心とする半径１．１λ／
ＮＡの円の円周線に沿って形成する円環状の補助パタン
を近似するものとして形成する。このため、ホールパタ
ンが一列に並んだ場合、補助パタンはホールパタンの列
に沿ったラインパタンとなる。図１２はホールパタンが
一列に並んだ場合の例である。この例では、ホールパタ
ンＨＰM1’〜ＨＰM3’のサイズをａ＝０．６λ／ＮＡ、
ホールパタンピッチをｐ＝１．２λ／ＮＡ、補助パタン
ＨＰSL1 とＨＰSL2 の外側間の寸法をｂ＝２．５５λ／
ＮＡ、内側間の寸法をｃ＝１．９５λ／ＮＡとしてい
る。このマスクパタンを有する吸収型位相シフトマスク
を用いて像面に形成した像の光強度分布を図１３に示
す。実施例１で説明した孤立のホールパタンの場合と同
様に、焦点位置をずらした場合のピーク強度の劣化およ
び半値幅の変化はほとんどない。このマスクを用いて、
その周辺部にレジストの膜減りがほとんどないホールパ
タンの列を、焦点余裕をもって形成することができた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、第１発明では、そのマスクパタンの振幅
透過率分布を転写しようとするホールパタンの中心から
の距離に対して０次のベッセル関数として、また第２，
第３，第４発明では、そのマスクパタンの振幅透過率分
布を転写しようとするホールパタンの中心からの距離に
対して０次のベッセル関数に近似するものとして、吸収
型位相シフトマスクの透過率を増大させることなく、す
なわち光学像の２次ピークの強度を増大させることな
く、焦点余裕をもったホールパタンの形成を行うことが
可能となる。
発明によれば、第１発明では、そのマスクパタンの振幅
透過率分布を転写しようとするホールパタンの中心から
の距離に対して０次のベッセル関数として、また第２，
第３，第４発明では、そのマスクパタンの振幅透過率分
布を転写しようとするホールパタンの中心からの距離に
対して０次のベッセル関数に近似するものとして、吸収
型位相シフトマスクの透過率を増大させることなく、す
なわち光学像の２次ピークの強度を増大させることな
く、焦点余裕をもったホールパタンの形成を行うことが
可能となる。
【図１】 ０次のベッセル関数の振幅透過率分布および
この振幅透過率分布を階段状の関数で近似した振幅透過
率分布を示す図である。
この振幅透過率分布を階段状の関数で近似した振幅透過
率分布を示す図である。
【図２】 ０次のベッセル関数の振幅透過率分布を有す
る吸収型位相シフトマスクを用いて形成した光学像の光
強度分布を示す図である。
る吸収型位相シフトマスクを用いて形成した光学像の光
強度分布を示す図である。
【図３】 この吸収型位相シフトマスクを用いて形成し
たホールパタンの断面図である。
たホールパタンの断面図である。
【図４】 階段状の振幅透過率分布を有するマスクパタ
ン（補助パタンを有するマスクパタン）を例示する図で
ある。
ン（補助パタンを有するマスクパタン）を例示する図で
ある。
【図５】 このマスクパタンでの補助パタンの幅の決定
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図６】 このマスクパタンでの補助パタンの幅の決定
を補足説明するための図である。
を補足説明するための図である。
【図７】 補助パタンを有するマスクパタンの他の例を
示す図である。
示す図である。
【図８】 このマスクパタンを有する吸収型位相シフト
マスクを用いて像面に形成した光学像の光強度分布を示
す図である。
マスクを用いて像面に形成した光学像の光強度分布を示
す図である。
【図９】 この吸収型位相シフトマスクを用いて形成し
たホールパタンの断面図である。
たホールパタンの断面図である。
【図１０】 補助パタンを有するマスクパタンの別の例
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】 補助パタンを有するマスクパタンのさらに
別の例を示す図である。
別の例を示す図である。
【図１２】 ホールパタンが密集して配置された場合の
補助パタンを有するマスクパタンを例示する図である。
補助パタンを有するマスクパタンを例示する図である。
【図１３】 このマスクパタンを有する吸収型位相シフ
トマスクを用いて像面に形成した光学像の光強度分布を
示す図である。
トマスクを用いて像面に形成した光学像の光強度分布を
示す図である。
【図１４】 通常の遮光マスクを用いて０．６λ／ＮＡ
のホールパタンを露光した場合の光学像の光強度分布を
示す図である。
のホールパタンを露光した場合の光学像の光強度分布を
示す図である。
【図１５】 Yanagishita 等によって提案された位相シ
フトマスクを示す図である。
フトマスクを示す図である。
【図１６】 B.J.Lin によって提案された吸収型位相シ
フトマスクを用いて形成した光学像の光強度分布を示す
図である。
フトマスクを用いて形成した光学像の光強度分布を示す
図である。
【図１７】 我々が先に提案した吸収型位相シフトマス
クを用いて形成した光学像の光強度分布を示す図であ
る。
クを用いて形成した光学像の光強度分布を示す図であ
る。
【図１８】 この吸収型位相シフトマスクを用いて形成
したホールパタンの断面図である。
したホールパタンの断面図である。
１…ガラス、２…遮光パタン、３…シフタパタン、４…
基板、５…レジスト、６…転写されたホールパタン、Ｍ
Ｓ…遮光部（ハーフトーン部）、ＨＰM …転写しようと
するホールパタン、ＨＰS1，ＨＰS2…補助パタン。
基板、５…レジスト、６…転写されたホールパタン、Ｍ
Ｓ…遮光部（ハーフトーン部）、ＨＰM …転写しようと
するホールパタン、ＨＰS1，ＨＰS2…補助パタン。
Claims (4)
- 【請求項１】 そのマスクパタンの振幅透過率分布が、
転写しようとするホールパタンの中心からの距離に対し
て、０次のベッセル関数とされていることを特徴とする
ホールパタン形成用マスク。 - 【請求項２】 転写しようとするホールパタンの周囲に
所定の透過率および位相をもって光を透過する遮光部を
有してなる吸収型位相シフトマスクにおいて、前記ホー
ルパタンの周辺の遮光部中に前記ホールパタンと同じ透
過率および位相をもって光を透過する補助パタンが形成
されていることを特徴とするホールパタン形成用マス
ク。 - 【請求項３】 請求項２において、ホールパタンの中心
からの０次のベッセル関数が極大値をとる位置を中心と
して補助パタンが形成され、 この補助パタンの幅と前記ホールパタンの幅との比が、
その補助パタンの中心が位置する０次のベッセル関数の
ピーク部分と横軸とに囲まれる面積と前記ホールパタン
の中心が位置する０次のベッセル関数のピーク部分と横
軸とに囲まれる面積との比で表されていることを特徴と
するホールパタン形成用マスク。 - 【請求項４】 請求項２において、補助パタンの形状
が、ホールパタンの中心から半径１．１λ／ＮＡの円の
円周線に沿って形成された円環状の帯、もしくはホール
パタンの中心からその一辺までの距離が１．１λ／ＮＡ
の正多角形の外周線に沿って形成された正多角形環状の
帯、もしくはホールパタンの中心からの距離が１．１λ
／ＮＡの位置に断片的に形成された直線状の帯であるこ
とを特徴とするホールパタン形成用マスク。但し、λは
露光波長、ＮＡは投影レンズの開口数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8275694A JPH07271013A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ホールパタン形成用マスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8275694A JPH07271013A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ホールパタン形成用マスク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07271013A true JPH07271013A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13783292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8275694A Pending JPH07271013A (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ホールパタン形成用マスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07271013A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10142768A (ja) * | 1996-11-04 | 1998-05-29 | Lg Semicon Co Ltd | 位相反転マスク及びその製造方法 |
| JP2006337474A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Fujitsu Ltd | 露光用マスクとその製造方法、及び半導体装置の製造方法 |
| US7897298B2 (en) | 2006-03-06 | 2011-03-01 | Panasonic Corporation | Photomask, photomask fabrication method, pattern formation method using the photomask and mask data creation method |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP8275694A patent/JPH07271013A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10142768A (ja) * | 1996-11-04 | 1998-05-29 | Lg Semicon Co Ltd | 位相反転マスク及びその製造方法 |
| JP2006337474A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Fujitsu Ltd | 露光用マスクとその製造方法、及び半導体装置の製造方法 |
| US7659040B2 (en) | 2005-05-31 | 2010-02-09 | Fujitsu Microelectronics Limited | Exposure mask and method of manufacturing the same, and semiconductor device manufacturing method |
| JP4499616B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2010-07-07 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 露光用マスクとその製造方法、及び半導体装置の製造方法 |
| US7897298B2 (en) | 2006-03-06 | 2011-03-01 | Panasonic Corporation | Photomask, photomask fabrication method, pattern formation method using the photomask and mask data creation method |
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