JPH0815848A - フォトレチクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フォトレチクルの回折現象による光の拡がりに
よって生じる解像力の低下を低減する。 【構成】光透過性基板１の主面１１上に形成された遮光
パターン２の光透過部２２のエッジ部２２Ｅを通過する
光の回折による拡がりを補正するように、光を収束させ
るレンズ効果を有する光透過性膜６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフォトレチクルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の通常のフォトレチクルは、図６に
示すように、光透過性基板１と基板の主面１１上の遮光
用クロムパターン２とから構成されており、クロムパタ
ーン２による遮光部２１および光透過部（開口部）２２
の平面形状は、半導体ウエハ上に形成しようとするフォ
トレジストパターンと相似形になるように形成されてい
る。例えばフォトレチクルのパターンは形成しようとす
るフォトレジストパターンの５倍に形成されており、縮
小投影露光により半導体ウエハ上のフォトレジストにパ
ターンを形成する。

【０００３】光透過性基板の主面１２から入射した光３
は遮光用クロムパターン２の光透過部２２のみを通過し
た光像４となって縮小レンズに入射されるが、この際に
光透過部２２のエッジ部分２２Ｅで光の回折現象のため
に拡がった光４１となるから、縮小レンズを通してフォ
トレジスト上に結像されるクロムパターンの像は、この
光の回折現象のためにクロムパターンの平面形状と完全
には相似形ではなく像のエッジ部分でボケが生じ解像力
に限界が存在する。

【０００４】これは、理想的な光学系を用いて像を結像
させた場合でも、被写体上の任意の点から出た光の像が
回折によって拡がるために完全な点として結像すること
がなくある分布をもつ拡がりを持つことが原因である。

【０００５】このために従来は、解像度を高くする手法
としては回折による光の拡がりを小さくするために、使
用するレンズの開口数を大きくしたり、使用する光の波
長を短くしたりする手法がとられていた。

【０００６】また、フォトレチクルを使って光の回折現
象による解像度の低下を抑制するための手法として、フ
ォトレチクル上のクロムパターンの平面形状に凹凸を設
けたり、形成したいフォトレジストパターンに対応する
クロムパターンの近傍に別のダミーパターンを設けた
り、クロムパターンの上に透明膜を形成しその上に別の
ダミーパターンを形成したりすることにより、光の回折
現象によって拡がった回折光の拡がりを、近傍からの別
の回折光と光の位相を適度にずらした状態で干渉させる
という方法で結果的に抑制するという各種の位相シフト
法が検討されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、位相シフト法を用いない場合は解像度を高くするの
に限界があり、解像力が低く微細なフォトレジストパタ
ーンの形成において不利となる問題点を有する。

【０００８】一方、位相シフト法を用いる場合では形成
しようとするフォトレジストパターンとそれに対応する
フォトレチクル上のクロムパターンの形状が異なるため
クロムパターンの設計が困難であるという問題点があっ
た。

【０００９】しかも、光の干渉作用のためのダミーパタ
ーンを付加する手法を用いる場合は、ダミーパターンを
作成するためのスペースが必要となり、同一面積内に多
くの電子回路を集積しようとする高集積化の障害となり
やすく、さらに２つの回折光を適度に位相をずらして干
渉させようとするため、露光に使用しようとする光の波
長の数分の１の加工精度が必要となりフォトレチクルの
製作が困難であるという問題点もあった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、光を遮
光する遮光部と光を通過させる光透過部（開口部）とか
らなる遮光パターンを光透過性基板の一主面上に形成し
たフォトレチクルにおいて、前記遮光パターンの光透過
部のエッジ部分で通過する光の回折による拡がりを補正
するように、すなわち相殺するように光を収束させるレ
ンズ効果を有する光透過性膜を前記光透過部のエッジ部
分の近傍に設けたフォトレチクルにある。ここで、前記
レンズ効果を有する光透過性膜を前記遮光パターンの上
に設け、これにより前記遮光パターンの光透過部のエッ
ジ部分を通過して回折により拡がった光が該光透過性膜
により収束するようにすることができる。あるいは、前
記レンズ効果を有する光透過性膜を前記光透過性基板の
凹部内に設け、これにより該光透過性膜を通して収束し
た光が前記遮光パターンの光透過部を通過するようにす
ることもできる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。

【００１２】図１は本発明の第１の実施例のフォトレチ
クル１０を示す断面図である。

【００１３】たがいに並行な主面１１，１２、すなわち
均一な厚さの石英ガラス製の光透過性基板１の一方の主
面１１上に遮光用クロムパターン２が形成されている。
そしてこの遮光用クロムパターン２は、クロム膜が存在
して光を遮断する遮光部２１とクロム膜が存在しないで
光が通過する光透過部（開口部）２２とから構成されて
いる。

【００１４】光透過性基板１の他方の主面１２から入射
した光３、例えばｉ線やｇ線は基板１を透過し、遮光用
クロムパターン２の遮光部２１および光透過部２２のう
ち光透過部２２のみを通過した光像の光４となって縮小
レンズに向うが、光透過部２２のエッジ部分（端部分）
２２Ｅ近傍を通過した光４は回折による回折光４１にな
り拡がろうとする。

【００１５】そこで本実施例では、光透過部２２上に凸
レンズ状のレンズ効果膜５を設けて、遮光用クロムパタ
ーン２の光透過部２２を通過した露光用の光４の回折光
４１の拡がりを抑制した光４２にする。すなわち回折光
４１による拡がりをレンズ作用で補正した光４２にす
る。

【００１６】なお、凸レンズ状のレンズ効果透明膜５の
レンズ効果は、遮光用クロムパターン２の光透過部２２
のエッジ部分２２Ｅの近傍、すなわち遮光用クロムパタ
ーン２の光透過部２２と遮光部２１との境界部分近傍の
みで必要であり、このエッジ部分２２Ｅより離れた光透
過部２２の中央部付近上では必ずしも必要ないので、中
央部上のレンズ効果透明膜５の表面は光透過性基板１の
主面と並行でもよい。また、エッジ部分近傍でレンズ効
果により曲げられる光の屈折角度は、使用する光学系に
応じて適切に設定される必要がある。

【００１７】また、このようなフォトレチクルの製造方
法の例としては、光透過性基板１上に遮光用クロムパタ
ーン２を形成した後、遮光用クロムパターン２の面上に
均一の膜厚にレンズ効果透明膜用の膜を形成し、その上
にさらにネガ型フォトレジストを塗布し、遮光用クロム
パターン面の反対側から平行度の高くない光でセルフア
ライメント露光を行い、現像後の異方性エッチングでレ
ンズ効果透明膜用の膜の不要部分を除去し、使用後のフ
ォトレジストを剥離し、さらに等方性のウェットエッチ
ングで角を丸くして凸レンズ状の形状とすることができ
る。

【００１８】実施例では遮光パターンとしてクロム膜パ
ターンを例示したが、露光光を有効に遮断しかつマスク
パターンの形成が容易な材質の膜のパターンであればク
ロム膜に限定する必要はない。

【００１９】またレンズ効果透明膜用の膜としては、ガ
ラス系の膜や透明の樹脂膜を用いることができるが、ガ
ラス系の膜としてプラズマＣＶＤ酸化膜等は生成条件で
その屈折率を操作変更することができるので、所定の屈
折率を有する本発明のフォトレチクルの設計自由度が高
くなる。また、凸レンズ状の形状寸法はレンズ設計用の
コンピュータシュミレーションによりなされ、実験によ
る確認後、半導体装置の製造に実際に用いるフォトレチ
クルに適用される。

【００２０】図５を参照して縮小投影露光装置（光ステ
ッパ）の概略を示す。防振台５６上にレーザ干渉系５８
により位置制御されるＸ−Ｙステージ５７が設けられ、
その上にフォトレジストを表面に塗布した半導体ウエハ
６０を載置する。光源５１を発した光は、インテグレー
タ−５２，コンデンサ−レンズ５３を通った光３が本発
明のフォトレチクル１０により光像４となり、この光像
４が縮小レンズ５５により１／ｍ（ｍは例えば５）に縮
小されて半導体ウエハ６０上のフォトレジストに縮小投
影してそこに潜像を形成する。またフォトレチクル１０
の近傍にはレチクルアライメント機構５４を有し、半導
体ウエハ６０の近傍にはｏｆｆ−ａｘｉｓアライメント
機構５９を有しているが本発明には直接関係ないから説
明を省略する。

【００２１】図２は本発明の第２の実施例のフォトレチ
クル１０を示す断面図である。なお、図２において図１
と同一もしくは類似の箇所は同じ符号で示してあるから
重複する説明は省略する。

【００２２】図２の第２の実施例においては、遮光用ク
ロムパターン２が形成されている光透過性基板１の主面
１１の全面上に凸レンズ状のレンズ効果透明膜６が設け
られている。

【００２３】このレンズ効果透明膜６の製造方法として
は、第１の実施例と同様にセルフアライメント露光を利
用しても製造できるが、レンズ効果透明膜用の膜を平坦
に成膜後に熱処理などの物理的または化学的処理によっ
て膜を膨張させることができるような性質の材料を使用
して製作することによって簡単に製造できる。

【００２４】図３は本発明の第３の実施例のフォトレチ
クル１０を示す断面図である。なお、図３において図１
と同一もしくは類似の箇所は同じ符号で示してあるから
重複する説明は省略する。

【００２５】図３の第３の実施例においては、遮光用ク
ロムパターン２が形成されている光透過性基板１の主面
１１の全面上にレンズ効果透明膜７が設けられている
が、この実施例のレンズ効果透明膜７は光屈折率が小さ
い材質の第１のレンズ効果透明膜７１と光屈折率が第１
のレンズ効果透明膜７１より大きい第２のレンズ効果透
明膜７２との積層構造により構成され、遮光用クロムパ
ターン２の光透過部２２上で凸レンズとして作用する。

【００２６】レンズ効果透明膜７の製造方法としては、
第１のレンズ効果透明膜７１を平坦に成膜した後で脱水
処理のような方法で収縮させるか、あるいはステップカ
バレッジがあまりよくないＣＶＤ技術を用いて平坦にな
らないように成膜し、その後、その上に平坦になるよう
に第２のレンズ効果透過膜７２を塗布のような方法で形
成する。

【００２７】図４は本発明の第４の実施例のフォトレチ
クル１０を示す断面図である。なお、図４において図１
と同一もしくは類似の箇所は同じ符号で示してあるから
重複する説明は省略する。

【００２８】図４の第４の実施例においては、光透過性
基板１を遮光性クロムパターン２をマスクとして等方性
エッチングにより光透過部２２下の光透過性基板１の部
分に凹部１３を形成し、その後、光透過性基板１より光
屈折率の大きな材質のレンズ効果膜９で凹部を充填し、
かつ遮光性クロムパターン２上にその表面を平坦に形成
する。

【００２９】この第４の実施例では、遮光性クロムパタ
ーン２の光透過部２２へ入射する露光用の光３が、遮光
性クロムパターン２の光透過部２２へ入射するより前に
レンズ効果によって収束させた光４２とし、光透過部２
２を通過する際の回折光４１による拡がりを前もって相
殺しようとするものである。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、フォトレ
チクル上の遮光用クロムパターンの光透過部を通過した
光の回折による拡がりを、光透過部のエッジ部分（端部
分）近傍に設けたレンズ効果を有する光透過性の膜で収
束させることにより、光の回折による拡がりによって生
じる解像力の低下を軽減するという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のフォトレチクルを示す
断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例のフォトレチクルを示す
断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例のフォトレチクルを示す
断面図である。

【図４】本発明の第４の実施例のフォトレチクルを示す
断面図である。

【図５】本発明の実施例のフォトレチクルを用いる投影
縮小露光装置（光ステッパ）のの例を示す概略図であ
る。

【図６】従来技術のフォトレチクルを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 光透過性基板 ２ 遮光用クロムパターン ３ フォトレチクルに入射する光 ４ フォトレチクルから出る光（光像） ５，６，７，９ レンズ効果透明膜 １０ フォトレチクル １１，１２ 光透過性基板の主面 １３ 光透過性基板の凹部 ２１ 遮光部 ２２ 光透過部 ２２Ｅ 光透過部のエッジ部分 ４１ 回折光 ４２ 回折光の拡がりを抑制した光 ５１ 光源 ５２ インテグレーター ５３ コンデンサーレンズ ５４ レチクルアライメント機構 ５５ 縮小レンズ ５６ 防振台 ５７ Ｘ−Ｙステージ ５８ レーザ干渉系 ５９ ｏｆｆ−ａｘｉｓアライメント機構 ６０ 半導体ウエハ ７１ 第１のレンズ効果透明膜 ７２ 第２のレンズ効果透明膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を遮光する遮光部と光を通過させる光
   透過部とからなる遮光パターンを光透過性基板の一主面
   上に形成したフォトレチクルにおいて、前記遮光パター
   ンの光透過部のエッジ部分で通過する光の回折による拡
   がりを補正するように光を収束させるレンズ効果を有す
   る光透過性膜を前記光透過部のエッジ部分の近傍に設け
   たことを特徴とするフォトレチクル。
2. 【請求項２】 前記レンズ効果を有する光透過性膜を前
   記遮光パターンの上に設け、これにより前記遮光パター
   ンの光透過部のエッジ部分を通過して回折により拡がっ
   た光が該光透過性膜により収束することを特徴とする請
   求項１記載のフォトレチクル。
3. 【請求項３】 前記レンズ効果を有する光透過性膜を前
   記光透過性基板の凹部内に設け、これにより該光透過性
   膜を通して収束した光が前記遮光パターンの光透過部を
   通過することを特徴とする請求項１記載のフォトレチク
   ル。