JPH0743884A - 投影露光用のマスク又はレチクル並びに転写用マスク、 及びそれらによる露光又は転写パターン - Google Patents

投影露光用のマスク又はレチクル並びに転写用マスク、 及びそれらによる露光又は転写パターン

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JPH0743884A
JPH0743884A JP18596393A JP18596393A JPH0743884A JP H0743884 A JPH0743884 A JP H0743884A JP 18596393 A JP18596393 A JP 18596393A JP 18596393 A JP18596393 A JP 18596393A JP H0743884 A JPH0743884 A JP H0743884A
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JP18596393A
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Sumuto Shimizu
澄人 清水
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多種類の所望の線幅を有するパターンを形成
できる投影露光用のマスク又はレチクル並びに転写用マ
スク、及びそれらによる露光又は転写パターンを提供す
る。 【構成】 多種類の設計線幅を有するパターンを設けた
投影露光用のマスクM又はレチクルにおいて、前記マス
ク上又はレチクル上のパターンを投影露光して得られる
露光パターンが有する多種類の線幅がそれぞれ所望の線
幅となるように、対応する前記所望の各線幅との比をそ
れぞれ独立的に設定した多種類の設計線幅、を有するパ
ターンを設けたことを特徴とする投影露光用のマスク又
はレチクル。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、投影露光やパターン転
写等のリソグラフィーで用いられる投影露光用のマスク
又はレチクル並びに転写用マスク、及びそれらによる露
光又は転写パターンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、微細加工に関する種々の技術が大
幅に進歩し、デバイスではサブミクロン以下のリソグラ
フィーの量産化も始まっている。技術の進歩の中で露光
技術については、露光波長が短波長化されて、露光光学
系の技術や位相シフト法の技術等の超解像技術が進歩
し、さらにレジスト材料の研究開発も進展している。そ
して、縮小投影露光法においては、0.2 μm 以下の加工
が可能となってきている。
【0003】こうした技術的背景のもとに、微細加工技
術は広範囲に応用されつつあり、パターン線幅を細くし
ただけでなく、多種類の線幅を混在させたパターンにつ
いても検討がなされている。例えば、X線用光学素子と
して用いられるゾーンプレートの製造への応用が検討さ
れている。ゾーンプレートは、同心円状に配置された多
数の輪帯(ゾーン)で構成されており、光に対して透明
な輪帯と不透明な輪帯が交互に設置されている。そし
て、対応する波長光の回折現象により、入射光に対して
正または負の焦点距離を有する結像素子として機能す
る。
【0004】ゾーン数(輪帯数)は、数百から数千本以
上である。ゾーンの線幅は、数ミクロンから0.1 ミクロ
ン以下の範囲にわたり、最も太いパターン線幅は、最小
分解能線幅に対して10倍以上の値を有する。集光素子
として機能するゾーンプレートは、n番目のゾーン境界
半径rn について次のような関係を満たしている。 rn 2 =nfλ n=1,2,・・・N (1) f:焦点距離 λ:入射光の波長
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、数ミクロ
ンから0.1 ミクロン以下の範囲にわたって、一画角内に
多種類の線幅が混在するようなパターンを露光しようと
する場合、露光特性上、全てのパターンを所望の線幅に
露光することは困難である。つまり、ある線幅のパター
ンの露光条件を最適値に設定すると、それ以外の線幅の
パターンにおいて、大幅に太ったり或いは細ったりして
しまう。
【0006】図2は、マスク上のパターン線幅(設計線
幅)xと露光により形成されるパターン線幅x’との関
係を示す一例である。約0.7 ミクロンより太い線幅で
は、マスク上の線幅xと露光パターン線幅x’はほぼ等
しく、よい合致性を示しているが、それ以下の線幅では
合致性が急激に低下しており、0.3 ミクロン線幅のパタ
ーンでは、マスク上の線幅設計値xを100%とした場合に
対して、露光パターン線幅x’は、約160%と大きく異な
った値となっている。
【0007】つまり、ゾーンプレートのような多種類の
線幅を有するパターンを一画角内に露光する場合には、
特性上、一定の線幅以下のパターンでは、合致性が大幅
に低下するので、外周の最小線幅部分におけるラインア
ンドスペース(L&S)比が大きくなるという問題点が
ある。このような特性のまま製造されたゾーンプレート
は、外周部になる程ゾーン線幅のL&S比が大きくな
り、回折効率を大きく低下させるという問題点を有す
る。
【0008】合致性がよくないという問題点は、ドライ
プロセス等の超微細加工の際に、例えば、上層パターン
をマスクとしてエッチングにより、下層に形成する転写
パターンについても言えることである。ドライプロセス
又はウェットプロセス等により転写されたパターンの線
幅は、マスク(上層パターン)の線幅より太くなるのが
一般的である。
【0009】本発明の目的は、多種類の所望の線幅を有
するパターンを形成できる投影露光用のマスク又はレチ
クル並びに転写用マスク、及びそれらによる露光又は転
写パターンを提供することにある。
【0010】
【課題を解決しようとする手段】そのため、本発明は第
一に「多種類の設計線幅を有するパターンを設けた投影
露光用のマスク又はレチクルにおいて、前記マスク上又
はレチクル上のパターンを投影露光して得られる露光パ
ターンが有する多種類の線幅がそれぞれ所望の線幅とな
るように、対応する前記所望の各線幅との比をそれぞれ
独立的に設定した多種類の設計線幅、を有するパターン
を設けたことを特徴とする投影露光用のマスク又はレチ
クル(請求項1)」を提供する。
【0011】また、本発明は第ニに「請求項1記載のマ
スク上又はレチクル上のパターンを投影露光して得られ
る、多種類の所望の線幅を有することを特徴とする露光
パターン(請求項2)」を提供する。また、本発明は第
三に「超微細加工で使用される、多種類の線幅を有する
パターンを設けた転写用マスクにおいて、前記マスク上
のパターンを転写して得られる転写パターンが有する複
数の線幅がそれぞれ所望の線幅となるように、対応する
前記所望の各線幅との比をそれぞれ独立的に設定した多
種類の設計線幅、を有するパターンを設けたことを特徴
とする転写用マスク(請求項3)」を提供する。また、
本発明は第四に「請求項3記載の転写用マスク上のパタ
ーンを投影露光して得られる、多種類の所望の線幅を有
することを特徴とする転写パターン(請求項4)」を提
供する。
【0012】
【作用】前述したように、数ミクロンから0.1 ミクロン
以下の範囲にわたって、一画角内に多種類の線幅(設計
線幅)が混在するパターン(マスク又はレチクル上)を
露光しようとする場合に、ある線幅のパターンの露光条
件を最適値に設定して露光しても、それ以外の線幅のパ
ターンにおいて、大幅に太ったり或いは細ったりしてし
まう。
【0013】例えば、マスク上の或る設計線幅をxとし
たときに、この設計線幅に対応する露光線幅が1.5 x
(所望線幅はx)となってしまう場合について考える。
この場合に、露光線幅を所望の幅xとするためには、マ
スク上の前記設計線幅をxから(x×x/1.5 x=)x
/1.5 に変更する必要がある。即ち、各所望の露光線幅
x(100%)に対応する設計線幅を、一律に100%
対応値xとした1:1対応のマスクを使用しても、所望
の露光幅はごく一部(露光条件を最適値に設定した部
分)でしか得られない。一方、前記1:1対応のマスク
を使用して得られた、各設計線幅xと実際に得られる各
露光線幅x’との比率を利用して、各所望の線幅x毎に
適した(独立的な)設計線幅の値y(y=x2 /x’)
としたマスクを使用することで、すべての露光線幅をそ
れぞれ所望の値xにすることができる。超微細加工で使
用される、多種類の線幅を有するパターンを設けた転写
用マスクの場合についても、同様である。以下、実施例
により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。
【0014】
【実施例1】図2は、波長248nm のKrF エキシマレーザ
ーを光源にして、1/5 倍の縮小投影露光法により露光し
たパターンの線幅を測長評価した結果であり、レチクル
上の設計寸法(線幅)xに対する測定値(露光線幅)
x’とそれらの寸法比x’/xを示したものである。レ
ジストRは、波長248nm に吸収をもつdeep UV 対応のも
のであり、膜厚は約0.3 ミクロンである。
【0015】この評価結果から明らかなように、露光さ
れたパターン寸法x’は約0.9 ミクロンより太い部分で
は、レチクル上設計寸法xにほぼ等しい線幅である(図
3a参照)のに対して、約0.9 ミクロン以下では直線性
が徐々に低下し(xとx’との合致性が低下する、図3
b参照)、設計寸法xが細くなればなるほど、露光パタ
ーン線幅x’と設計寸法xとの比が大きくなる傾向にあ
る。
【0016】その結果、設計線幅xを100%とした場合の
露光パターン線幅x’を調べると、0.5 ミクロンパター
ンでは約115%、0.3 ミクロンパターンに至っては、約16
0%にもなっている。この露光特性(各設計線幅xと実際
に得られる各露光線幅x’との比率)を利用して、各所
望の線幅x毎に独立的に適した設計線幅の値y(y=x
2 /x’)としたレチクルを使用することで、すべての
露光線幅をそれぞれ所望の値xにすることができた。
【0017】
【実施例2】微細加工におけるパターン転写は、反応性
イオンエッチング(以下、RIE と略す)、イオンビーム
エッチング(以下、IBE と略す)等のドライプロセス、
あるいはウエットプロセス等によっておこなうことが多
い。本実施例では、一例としてIBE 法を用いてAuにパタ
ーン転写する場合について説明する。
【0018】IBE は、非常に異方性の強いエッチング方
法であり、イオンは基板に向かってほぼ垂直に入射す
る。エッチングマスク(転写用マスク)Mには有機膜を
用いており、エッジがイオンビームによって大きくダメ
ージを受けるので、その形状が下層の被転写層T(Au)
にも転写される。また、転写時のパターン部分を微視的
にみると、イオンの入射と同時に反射するイオンがあ
り、この反射イオンは入射イオンの入射角度に若干の影
響を与えて、イオン入射角に幅が生じる。
【0019】従って、転写して得られるパターンの線幅
w’はエッチングマスクMの線幅wより太ってしまうの
が一般的である(図4参照)。本実施例では、エッチン
グマスクMを有機膜、被エッチング層(被転写層)Tで
ある下層をAuとした。前記のエッチングマスクMの線幅
wと実際に得られる転写パターンの線幅w’との比率を
利用して、各所望の線幅w毎に独立的に適した設計線幅
の値z(z=w2 /w’)としたレチクルLを使用する
ことで、すべての転写線幅をそれぞれ所望の値にするこ
とができた。
【0020】
【実施例3】本発明にかかる、多種類の所望線幅を有す
る露光又は転写パターンが得られるマスクM又はレチク
ルLを使用して、内周から外周に向かってゾーンの線幅
が徐々に細くなっている(所望の多種類の線幅を有する
パターンからなる)軟X線用ゾーンプレートZP(図1
参照)を製造した。
【0021】ゾーンプレートZPは前記(1)式の関係
にあり、露光は縮小投影法により、またパターン転写は
IBE 法を用いてAuに加工した。ゾーンプレートZPの直
径は4.27mm、最小ゾーン幅は0.25μm、第1ゾーンZ
1 (最内側のゾーン)直径は32.7μm、ゾーン数は約35
00本であった。
【0022】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば多種類の所
望の線幅を有する露光又は転写パターンが容易に得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】入射光に対して正の焦点距離を有するゾーンプ
レート(図1a)及び入射光に対して負の焦点距離を有
するゾーンプレート(図1b)の一例を示す概略平面図
である。
【図2】露光用のマスク又はレチクル上の設計線幅xと
露光して得られる線幅x’との関係を示すデータの一例
である。
【図3】露光用のマスク又はレチクル上の設計線幅xと
露光して得られる線幅x’との合致(図3a)部分及び
非合致部分(図3b)の例を示す概略側面図である。
【図4】転写用マスク(上層パターン)上の設計線幅w
と転写して得られる線幅w’との非合致性の例を示す概
略側面図(a:転写前、b:転写後)である。
【主要部分の符号の説明】
M・・・マスク L・・・レチクル ZP・・ゾーンプレート Z1 ・・第1ゾーン Zm ・・最小線幅を有するゾーン x・・・設計線幅(露光用のマスク又はレチクル上) x’・・露光線幅 w・・・設計線幅(転写用マスク上) w’・・転写線幅 R・・・レジスト T・・・被転写層 以上

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多種類の設計線幅を有するパターンを設
    けた投影露光用のマスク又はレチクルにおいて、 前記マスク上又はレチクル上のパターンを投影露光して
    得られる露光パターンが有する多種類の線幅がそれぞれ
    所望の線幅となるように、対応する前記所望の各線幅と
    の比をそれぞれ独立的に設定した多種類の設計線幅、を
    有するパターンを設けたことを特徴とする投影露光用の
    マスク又はレチクル。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のマスク上又はレチクル上
    のパターンを投影露光して得られる、多種類の所望の線
    幅を有することを特徴とする露光パターン。
  3. 【請求項3】 超微細加工で使用される、多種類の線幅
    を有するパターンを設けた転写用マスクにおいて、 前記マスク上のパターンを転写して得られる転写パター
    ンが有する複数の線幅がそれぞれ所望の線幅となるよう
    に、対応する前記所望の各線幅との比をそれぞれ独立的
    に設定した多種類の設計線幅、を有するパターンを設け
    たことを特徴とする転写用マスク。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の転写用マスク上のパター
    ンを投影露光して得られる、多種類の所望の線幅を有す
    ることを特徴とする転写パターン。
JP18596393A 1993-07-28 1993-07-28 投影露光用のマスク又はレチクル並びに転写用マスク、 及びそれらによる露光又は転写パターン Pending JPH0743884A (ja)

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