JPH08248616A - 露光用マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レベンソン法とハーフトーン法を組み合わせ
た露光方式において、周期パターンと孤立のパターンの
像強度のバランスをはかる。 【構成】 透光性基板101 上に透光性位相シフタ102 及
び半透明位相シフタ103からなるマスクパターンを形成
した露光用マスクにおいて、位相シフタ102,103は、各
々のパターンを通過する露光光に対してそれぞれ１８０
度の位相差を与えるものであり、ライン＆スペース部で
は、隣接するラインの一方のみに位相シフタ102 が形成
され、スペースは、位相シフタ103 からなる領域と位相
シフタ102,103 がオーバラップした領域との２つの領域
に分離され、かつ分離された各領域は露光光に対し隣接
するラインと１８０度の位相差を有し、孤立部では、開
口部104 の周辺に位相シフタ102,103 のオーバーラップ
した領域が形成され、その外側に位相シフタ103 のみか
らなる領域が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置のリソ
グラフィー工程に用いられる露光用マスクに係わり、特
に位相シフタを利用した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未だ研究段階にあり、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。
ｇ線，ｉ線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低スループ
ット等の問題があり、大量生産には向かない。さらに、
Ｘ線等の放射線、又は電子線やイオンビーム等の荷電粒
子線を用いたプロセスでは、解像度向上ははかれるもの
の、装置，レジストが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微細化を達成す
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、隣接するパターンとの間で生じ
る光の回折の悪影響を除去し、パターン精度の向上をは
かるものである。

【０００６】位相シフト法の中でとりわけ解像性能が向
上する方法にレベンソン型位相シフト法がある。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で、パ
ターン相互の光の負の干渉を生じさせ解像性能を向上さ
せている。

【０００７】また、位相シフトマスクの別な手法とし
て、位相シフタのエッジの部分で暗部が生じることを利
用した手法もある。この手法によれば、急峻な光強度変
化を得ることができ、ウエハプロセスとしてネガ型のレ
ジストを用いた場合には微細なスペースパターンを形成
することができる。例えば３６５ｎｍの波長においても
波長以下の２５０ｎｍ幅の溝を形成することが可能であ
った。

【０００８】ところが、レベンソン型マスクの場合、解
像性能は優れているものの、パターン配置に制約があ
る。例えば、周期パターンには大変有効であるが孤立パ
ターンでは位相シフト効果を得ることができない。ま
た、位相シフタのエッジの部分で暗部が生じることを利
用した手法では、微細なパターンの形成は可能である
が、大面積パターンを形成することはできず、この部分
は従来より用いられている遮光パターンにより形成され
ている。この場合、位相シフタにより微細パターンが形
成されても、遮光膜により形成されるパターンの解像性
能が悪いため、十分に位相シフトマスクの性能を発揮す
ることができなかった。

【０００９】これを解決する手法として特開平６−１６
１０９１公報に示されるような、レベンソン効果とハー
フトーン効果を組み合わせた手法がある。この方式で
は、密集パターン部分でレベンソン効果を、またレベン
ソン効果を得られなかった孤立部分でハーフトーン効果
を得ることができる。

【００１０】しかしながら、レベンソン効果とハーフト
ーン効果を組み合わせた方式にあっては、周期パターン
と孤立パターンで適正露光量が大きく異なり、このため
に大きな焦点深度は得られないという問題がある。

【００１１】図１３にＬ＝０．１８μｍのライン＆スペ
ースパターンと孤立抜きパターン（隣接するパターンと
の距離が３Ｌ以上のパターン：露光マスクの孤立開口部
に相当）において、所望寸法±１０％で解像させるのに
必要な露光量を各デフォーカスに対して求めた結果を示
す。図中実線で挟まれた領域は周期パターン、点線で挟
まれた領域は孤立抜きパターンで必要な露光量範囲を示
している。適正露光量は周期パターンと孤立抜きパター
ンで大きく異なり、孤立抜きパターンでより大きな露光
量が必要であることが分かる。ここで、両パターンを同
時に所望寸法±１０％で解像させ、更に露光量マージン
として１０％の確保を必要とすると０．３３μｍの焦点
深度しか得られなかった（斜線域）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、レベ
ンソン法とハーフトーン法を組み合わせた露光方式にあ
っては、周期パターンと孤立パターンで適正露光量が大
きく異なり、このために大きな焦点深度は得られないと
いう問題があった。

【００１３】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、レベンソン法とハーフ
トーン法を組み合わせた露光方式において、半透明周期
パターンで生じる適正露光量の差を小さくし、周期パタ
ーンと孤立のパターンのいずれにおいても焦点深度を拡
大することを可能にした露光用マスクを提供することに
ある。

【００１４】

【課題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。即ち第１
の発明では、透光性基板とこの透光性基板上に配置され
たマスクパターンとを具備した露光マスクにおいて、前
記マスクパターンとして露光光において前記透光性基板
と透光性位相シフトパターンの透明部の光路長差と少な
くとも１８０度異なる光路長を有する半透明位相シフト
パターンを構成要素に含み、前記マスクパターンとして
前記透光性位相シフトパターンが一部半透明位相シフト
パターンとオーバーラップしている領域を持ち、且つ、
前記透光性基板上の少なくとも１つの開口部が、隣接す
る領域の少なくとも一部に露光光に対して前記開口部と
それぞれがほぼ１８０度異なる光路長を有する透光性位
相シフトパターンと半透明位相シフトパターンがオーバ
ーラップしている領域を有し、且つ、その外側に前記開
口部とほぼ１８０度異なる光路長を有する半透明位相シ
フトパターンからなる領域を有することを特徴とする露
光用マスクを提供している。

【００１５】望ましくは前記透光性基板上の少なくとも
１つの開口部で、隣接する領域の少なくとも一部に露光
光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０度異なる
光路長を有する透光性位相シフトパターンと半透明位相
シフトパターンがオーバーラップしている領域を有し、
且つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異なる光路
長を有する半透明位相シフトパターンからなる領域を有
する開口部が密集パターン群の外周部に沿って形成され
ていることを特徴としている。

【００１６】望ましくは前記密集パターン群は隣接する
開口部の距離が隣接する開口部幅の３倍以下であること
を特徴としている。望ましくは前記透光性基板上の少な
くとも１つの開口部で、隣接する領域の少なくとも一部
に露光光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０度
異なる光路長を有する透光性位相シフトパターンと半透
明位相シフトパターンがオーバーラップしている領域を
有し、且つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異な
る光路長を有する半透明位相シフトパターンからなる領
域を有する開口部は、隣接する開口部との距離を開口部
幅の３倍以上有する開口部であることを特徴としてい
る。

【００１７】望ましくは前記半透明位相シフトパターン
が、シリコン，ゲルマニウム，ガリウムアルセナイド，
チタン，アルミニウム，クロム，錫，インジウム，ニッ
ケル，コバルト，タンタル，ハフニウム，金属シリサイ
ドのいずれが一種で構成されるか、或いはこれらの酸化
物，窒化物，水素化物，炭化物，ハロゲン化物から構成
されるか、或いはこれらの混合物から構成されることを
特徴としている。

【００１８】また、第２の発明では、透光性基板とこの
透光性基板上に配置されたマスクパターンとを具備した
露光マスクにおいて、前記マスクパターンとして露光光
において前記透光性基板と透光性位相シフトパターンの
透明部の光路長差と少なくとも１８０度異なる光路長を
有する半透明位相シフトパターンを構成要素に含み、前
記マスクパターンとして前記透光性位相シフトパターン
が一部半透明位相シフトパターンとオーバーラップして
いる領域を持ち、且つ、前記透光性基板上の少なくとも
１つの開口部が、隣接する領域の少なくとも一部に、露
光光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０度の位
相差を有する透光性位相シフトパターンと半透明位相シ
フトパターンのオーバーラップしている領域を有し、且
つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異なる光路長
を有する半透明位相シフトパターンの領域と、前記開口
部とそれがほぼ１８０度異なる光路長を有する透光性位
相シフトパターンと半透明位相シフトパターンがオーバ
ーラップした領域の２領域で構成される単位領域を少な
くとも１つ有することを特徴とする露光用マスクを提供
している。

【００１９】望ましくは前記透光性基板上の少なくとも
１つの開口部で、隣接する領域の少なくとも一部に露光
光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０度の位相
差を有する透光性位相シフトパターンと半透明位相シフ
トパターンのオーバーラップしている領域を有し、且
つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異なる光路長
を有する半透明位相シフトパターンの領域と前記開口部
とそれぞれがほぼ１８０度異なる光路長を有する透光性
位相シフトパターンと半透明位相シフトパターンがオー
バーラップした領域の２領域で構成される単位領域を少
なくとも１つ有する開口部は、密集パターン群の外周部
に沿って形成されていることを特徴としている。

【００２０】望ましくは前記密集パターン群は隣接する
開口部の距離が隣接する開口部幅の３倍以下であること
を特徴としている。望ましくは前記透光性基板上の少な
くとも１つの開口部で、隣接する領域の少なくとも一部
に、露光光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０
度の位相差を有する透光性位相シフトパターンと半透明
位相シフトパターンのオーバラップしている領域を有
し、且つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異なる
光路長を有する半透明位相シフトパターンの領域と、前
記開口部とそれぞれがほぼ１８０度異なる光路長を有す
る透光性位相シフトパターンと半透明位相シフトパター
ンがオーバラップした領域の２領域ので構成される単位
領域を少なくとも１つ有する開口部は、隣接する開口部
との距離を開口部幅の３倍以上有する開口部であること
を特徴としている。

【００２１】望ましくは前記半透明位相シフトパターン
が、シリコン，ゲルマニウム，ガリウムアルセナイド，
チタン，アルミニウム，クロム，錫，インジウム，ニッ
ケル，コバルト，タンタル，ハフニウム，金属シリサイ
ドのいずれか１種で構成されるか、或いはこれらの酸化
物，窒化物，水素化物，炭化物，ハロゲン化物から構成
されるか、或いはこれらの混合物から構成されることを
特徴としている。

【００２２】また、第３の発明では透光性基板とこの透
光性基板上に配置されたマスクパータンとを具備した露
光用マスクにおいて、前記マスクパターンとして露光光
において前記透光性基板と透光性位相シフトパターンの
透明部の光路長差と少なくとも１８０度異なる光路長を
有する半透明位相シフトパターンを構成要素に含み、前
記マスクパターンとして前記透光性位相シフトパターン
の境界を含むように半透明位相シフトパターンが少なく
とも一部に存在し、且つ、前記透光性基板上の少なくと
も１つの開口部が、隣接する領域の少なくとも一部に露
光光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０度異な
る光路長を有する透光性位相シフトパターンと半透明位
相シフトパターンがオーバラップしている領域を有し、
且つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異なる光路
長を有する半透明位相シフトパターンからなる領域を有
することを特徴とする露光用マスク提供している。

【００２３】望ましくは前記透光性基板上の少なくとも
１つの開口部で、隣接する領域の少なくとも一部に露光
光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０度異なる
光路長を有する透光性位相シフトパターンと半透明位相
シフトパターンがオーバラップしている領域を有し、且
つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異なる光路長
を有する半透明位相シフトパターンからなる領域を有す
る開口部が密集パターン群の外周部に沿って形成されて
いることを特徴としている。

【００２４】望ましくは前記密集パターン群は隣接する
開口部の距離が隣接する開口部幅の３倍以下であること
を特徴としている。望ましくは前記透光性基板上の少な
くとも１つの開口部で、隣接する領域の少なくとも一部
に露光光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０度
異なる光路長を有する透光性位相シフトパターンと半透
明位相シフトパターンがオーバラップしている領域を有
し、且つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異なる
光路長を有する半透明位相シフトパターンからなる領域
を有する開口部は、隣接する開口部との距離を開口部幅
の３倍以上有する開口部であることを特徴としている。

【００２５】望ましくは前記半透明位相シフトパターン
が、シリコン，ゲルマニウム，ガリウムアルセナイド，
チタン，アルミニウム，クロム，錫，インジウム，ニッ
ケル，コバルト，タンタル，ハフニウム，金属シリサイ
ドのいずれか１種で構成されるか、或いはこれらの酸化
物，窒化物，水素化物，炭化物，ハロゲン化物から構成
されるか、或いはこれらの混合物から構成されることを
特徴としている。

【００２６】また第４の発明では、透光性基板とこの透
光性基板上に配置されたマスクパターンとを具備した露
光用マスクにおいて、前記マスクパターンとして露光光
において前記透光性基板と透光性位相シフトパターンの
透明部の光路長と少なくとも１８０度異なる光路長を有
する半透明位相シフトパターンを構成要素に含み、前記
マスクパターンとして前記透光性位相シフトパターンの
境界を含むように半透明位相シフトパターンが少なくと
も一部に存在し、且つ、前記透光性基板上の少なくとも
１つの開口部が、隣接する領域の少なくとも一部に、露
光光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０度の位
相差を有する透光性位相シフトパターンと半透明位相シ
フトパターンのオーバラップしている領域を有し、且
つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異なる光路長
を有する半透明位相シフトパターンの領域と、前記開口
部とそれぞれがほぼ１８０度異なる光路長を有する透光
性位相シフトパターンと半透明位相シフトパターンがオ
ーバラップした領域の２領域で構成される単位領域を少
なくとも１つ有することを特徴とする露光用マスクを提
供している。

【００２７】望ましくは前記透光性基板上の少なくとも
１つの開口部で、隣接する領域の少なくとも一部に、露
光光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０度の位
相差を有する透光性位相シフトパターンと半透明位相シ
フトパターンのオーバラップしている領域を有し、且
つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異なる光路長
を有する半透明位相シフトパターンの領域と、前記開口
部とそれぞれがほぼ１８０度異なる光路長を有する透光
性位相シフトパターンと半透明位相シフトパターンがオ
ーバラップした領域の２領域で構成される単位領域を少
なくとも１つ有する開口部は、密集パターン群の外周部
に沿って形成されていることを特徴としている。

【００２８】望ましくは前記密集パターン群は隣接する
開口部の距離が隣接する開口部幅の３倍以下であること
を特徴としている。望ましくは前記透光性基板上の少な
くとも１つの開口部で、隣接する領域の少なくとも一部
に、露光光に対して前記開口部とそれぞれがほぼ１８０
度の位相差を有する透光性位相シフトパターンと半透明
位相シフトパターンのオーバラップしている領域を有
し、且つ、その外側に前記開口部とほぼ１８０度異なる
光路長を有する半透明位相シフトパターンの領域と、前
記開口部とそれぞれがほぼ１８０度異なる光路長を有す
る透光性位相シフトパターンと半透明位相シフトパター
ンがオーバラップした領域の２領域で構成される単位領
域を少なくとも１つ有する開口部は、隣接する開口部と
の距離を開口部幅の３倍以上有する開口部であることを
特徴としている。

【００２９】望ましくは前記半透明位相シフトパターン
が、シリコン，ゲルマニウム，ガリウミアルセナイド，
チタン，アルミニウム，クロム，錫，インジウム，ニッ
ケル，コバルト，タンタル，ハフニウム，金属シリサイ
ドのいずれか１種で構成されるか、或いはこれらの酸化
物，窒化物，水素化物，炭化物，ハロゲン化物から構成
されるか、或いはこれらの混合物から構成されることを
特徴としている。

【００３０】

【作用】本発明のマスク断面構造を図５（ｉ）に示す。
ライン＆スペース（開口部：半透光性遮光部＝１：１の
密集パターン部）から成る周期パターン群では１つの開
口部３１０に注目したとき、その周囲に開口部とほぼ１
８０度異なる光路長を有する半透明位相シフトパターン
３０３Ｐが配置されている。また、隣接する開口部のほ
ぼ中間３０５に透光性位相シフトパターン３０１Ｐのエ
ッジが来るように配置されている。

【００３１】このように配置することで、主開口部間同
士と、主開口部とそれに隣接する半透明位相シフトパタ
ーンの双方で位相シフト効果を得ることを可能にする。
なおここでは、透明位相シフトパターン３０１Ｐは透明
基板３０１と同じ材料とし、基板３０１を選択エッチン
グした残りの凸部で形成している。

【００３２】一方、孤立抜きマスクパターン（開口部：
半透光性遮光部＝１：３の孤立部）では、主開口部３１
１に隣接する領域で主開口部に対しそれぞれ１８０度異
なる光路長を有する透光性位相シフトパターン３０１Ｐ
と半透明位相シフトパターン３０３Ｐを積層させた領域
３１２を持たせ、その外側で主開口部に対し１８０度異
なる光路長を有する半透明位相シフトパターンのみとす
ることで、像強度を増幅させることが可能となる。

【００３３】図１と図２に、それぞれ本発明と従来法で
得られるウエハ上０．１８μｍに相当するライン＆スペ
ースマスクパターン（ａ）及び０．１８μｍの孤立抜き
マスクパターン（ｂ）の像強度を示す。１０１，２０１
は透光性基板、１０２，２０２は透光性位相シフト膜、
１０３，２０３は半透明位相シフト膜、１０４は開口
部、１０５はオーバーラップ領域、１０６はその外側領
域、１１０，２１０は例えば現像時の境界レベルとなる
像強度、１１１は孤立パターン周囲の部分を示してい
る。

【００３４】図２に示す従来法では、ライン＆スペース
マスクパターンが１：１に解像する像強度２１０では、
孤立抜きマスクパターンでマスクスペース幅があたかも
小さく傾向が見られた。この場合、レジストパターンで
はライン＆スペースパターンと孤立パターンで仕上がり
寸法が異なることになる。一方、図１に示す本発明のマ
スク（図５）では、同じ像強度１１０で双方のパターン
が所望寸法で解像することを可能にした。なお、主開口
部の縁から透光性位相シフトパターン境界までの距離
は、主開口部寸法Ｌに対してＬ／４程度（図１ではウエ
ハ上寸法０．０４５μｍ）が好ましかった。

【００３５】なお、図１（ｂ）に示す位相シフタの配置
では孤立パターン（開口部：透光性遮光部＝１：３程度
の孤立部）周囲１１１で光強度が強くなる部分が生じて
しまう。この問題を解決するには、主開口部に対してこ
れに隣接する領域が、前記透光性位相シフトパターンが
前記半透明位相シフトパターンに覆われ、且つ、その外
側に少なくとも一対の前記開口部とそれぞれがほぼ１８
０度異なる光路長を有する半透明位相シフトパターン領
域と透光性位相シフトパターンがオーバラップする領域
と、前記開口部とほぼ１８０度異なる光路長を有する半
透明位相シフトパターンに覆われた領域で構成される領
域を設定するとよい。この一対の領域の大きさとしては
Ｌ／２程度が好ましかったが、それ以外の値でも主開口
部周囲で光強度を露光の際レジストの残さが生じない程
度（ネガレジスト使用時）に止めることができれば如何
なる値でもよい。

【００３６】また、本発明の適用範囲として主開口部と
隣接する開口部の距離が主開口部幅の３倍（３Ｌ：Ｌ＝
開口部寸法）以下であるとしたのは、図３に示すよう
に、この距離より小さい場合周期性が得られてレベンソ
ン法の適用範囲となり、これより大きい場合はレベンソ
ン法の非適用範囲となることによる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の詳細を実施例を用いて詳細に
説明する。 （実施例１）本実施例は請求項１に記載した手法により
ＫｒＦ露光用マスクを作成したものである。

【００３８】まず、図４（ａ）に示すように、ＳｉＯ₂
露光用透明基板上３０１に光露光用レジスト３０２を膜
厚１．０μｍで形成した。このレジスト３０２に対し、
Ｉ線を光源とするレーザ描画装置を用いて露光を行い、
次いで現像を行って、図４（ｂ）に示すように、レジス
トパターン３０２Ｐを形成した。

【００３９】次いで、図４（ｃ）に示すように、レジス
トパターン３０２Ｐをマスクとし、基板３０１の露出部
分に対しＣＦ₄ とＯ₂ の混合ガスを用いた異方性エッチ
ングを行い、エッチングされずに残った部分で透明位相
シフトパターン３０１Ｐを形成した。この時のエッチン
グ量は２４８ｎｍで、エッチングを行わない部分に対し
位相差１８０°が設けられていた。なお、位相差に対す
る許容は１８０°に対し±１０°でこの範囲内であれば
構わない。

【００４０】次いで、図４（ｄ）に示すように、このマ
スクを硫酸と過酸化水素水の混合溶液に浸してレジスト
３０２を酸化除去した。次いで、図４（ｅ）に示すよう
に、この基板の透明位相シフトパターンを形成した表面
に半透明位相シフト膜３０３を形成した。成膜はＳｉを
ターゲットとし、微量のＮ₂ 雰囲気中でスパッタにより
行い、ＳｉＮ_1.0 膜を膜厚８０ｎｍで形成した。

【００４１】次いで、図５（ｆ）に示すように、この基
板上に光露光用レジスト３０４を膜厚１．０μｍで塗布
した。このレジスト３０４に対し、Ｉ線を光源とするレ
ーザ描画装置を用いて露光を行い、次いで現像を行っ
て、図５（ｇ）に示すように、レジストパターン３０４
Ｐを形成した。

【００４２】次いで、図５（ｈ）に示すように、このレ
ジストパターン３０４Ｐをマスクとし、半透明位相シフ
ト膜３０３の露出部分に対し、ＣＦ₄ ガスを用いて異方
性エッチングを行った。その後、レジスト３０４を除去
し、半透明位相シフトパターン３０３Ｐを作成し、図５
（ｉ）に示すように、露光用マスクを作成した。

【００４３】本マスクを配線レイヤに適用して２４８ｎ
ｍに感光性を有するレジストを被加工基板上に膜厚０．
５μｍで形成し、これに対し２４８ｎｍに中心波長を有
する光源により縮小光学系を介した露光を行った。この
時の開口数は０．５、コヒーレントファクターは０．３
であった。

【００４４】本マスクを用いることにより、０．１８μ
ｍの周期パターンと孤立パターンの双方で焦点深度０．
９５μｍを得ることができた。本手法を用いない場合に
は焦点深度０．３３μｍしか得ることができず、また孤
立パターン部で寸法の不均一性が生じていたが、本発明
によるマスクを適用することで良好なパターンを得るこ
とができ、これを加工して作成したデバイスの電気的特
性も極めて良好であった。

【００４５】本手法で半透明位相シフト膜としてＳｉＮ
ｘ膜の他に、Ｓｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ及びＴｉＡｌ，Ｃ
ｒ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｉｎ，Ｈｆ，ＭＳｉ（Ｍ：Ｎｉ，Ｍ
ｏ，ＡｌＳｉ，Ｗなどの金属）を初めとする金属元素及
び金属シリサイドの窒化物，酸化物，水素化物，ハロゲ
ン化物或いはこれらの混合体により作成しても構わな
い。また、このときの強度透過率は目的に応じ、１〜１
６％の範囲で調整が可能である。

【００４６】なお、透明基板の材質もＳｉＯ₂ に限るも
のではなく、ＣａＦ₂ ，ＭｇＧ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ などを用
いても構わない。また、本実施例に用いたマスク製造方
法は露光波長ＫｒＦに限るものではなく、ｇ線，ｉ線，
ｈ線，ＡｒＦ線、その他の波長に用いるマスクについて
も有効である。 （実施例２）実施例１と同様の手法により透明位相シフ
トパターンのエッジ部分でパターンを形成するためのマ
スクを作成した。

【００４７】本マスクをセル分離レイヤに適用し、２４
８ｎｍに感光性を有するレジストを被加工基板上に膜厚
０．５μｍで形成し、これに対し２４８ｎｍに中心波長
を有する光源により縮小光学系を介した露光を行った。
この時の開口数は０．５、コヒーレントファクターは
０．３であった。

【００４８】本マスクを用い透明シフタエッジで作成し
た０．１３μｍパターンと０．１８μｍ孤立パターンの
双方で焦点深度０．８μｍを得ることができた。本手法
を用いない場合には焦点深度０．２μｍしか得ることが
できず、また孤立パターン部分で寸法の不均一性が生じ
ていたが、本発明によるマスクを適用することで良好な
パターンを得ることができ、これを加工し作成したデバ
イスの電気的特性も大変良好であった。

【００４９】本手法で半透明位相シフト膜としてＳｉＮ
ｘ膜の他に、Ｓｉ，Ｇｅ，ＧａＡｓ及びＴｉＡｌ，Ｃ
ｒ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｉｎ，Ｈｆ，ＭＳｉ（Ｍ：Ｎｉ，Ｍ
ｏ，ＡｌＳｉ，Ｗなどの金属）を初めとする金属元素及
び金属シリサイドの窒化物，酸化物，水素化物，ハロゲ
ン化物或いはこれらの混合体により作成しても構わな
い。また、このときの強度透過率は目的に応じ、１〜１
６％の範囲で調整が可能である。

【００５０】なお、透明基板の材質もＳｉＯ₂ に限るも
のではなく、ＣａＦ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃などを用いても構わ
ない。また、本実施例に用いたマスク製造方法は露光波
長ＫｒＦに限るものではなく、ｇ線，ｉ線，ｈ線，Ａｒ
Ｆ線、その他の波長に用いるマスクについても有効であ
る。 （実施例３）実施例１と同様の手法で作成した配線用マ
スクで、孤立開口部周囲に開口部と逆位相と同位相の透
明位相シフトパターンを周期的に繰り返した領域を設
け、この領域上に開口部と１８０度異なる光路長を有す
る半透明位相シフト膜を設けたマスクを作成した。

【００５１】本マスクを用いることで実施例１と同様の
性能を得ることができ、同時にエッチング時のレジスト
膜を損失することなく加工精度を大幅に向上させること
ができた。 （実施例４）実施例２と同様の手法で作成したセル分離
用マスクで、孤立開口部周囲に開口部と逆位相と同位相
の透明位相シフトパターンを周期的に繰り返した領域を
設け、この領域上に開口部と１８０度異なる光路長を有
する半透明位相シフト膜を設けたマスクを作成した。

【００５２】本マスクを用いることで実施例１と同様の
性能を得ることができ、同時にエッチング時のレジスト
膜を損失することなく加工精度を大幅に向上させること
ができた。 （実施例５）なお、本手法では密集パターン，孤立パタ
ーンのいずれに対しても半透明位相シフトパターンに幅
を狭くする方法で変換差を付けることが可能である。変
換差を設けた場合には、焦点深度，露光量（スループッ
ト）に対して改善する傾向にある。なお、密集パター
ン，孤立パターンの同時に変換差を設けた場合、変換差
量として同程度であることが望ましい。

【００５３】ここで、変換差量はウェハ上所望寸法Ｗに
対しマスク開口寸法Ｍを １．１Ｗ×Ｂ ≦ Ｍ ≦ １．３Ｗ×Ｂ の範囲にすると良好な効果を得ることができる。Ｂは露
光量の転写倍率の逆数である。なお、図１はマスクパタ
ーンを１：１として表しているが、実際にはウェハ上パ
ターン寸法Ｗ＝０．１８μｍに対して開口寸法をＭ／Ｂ
＝０．２３μｍ（１．２７Ｗ）に設定し、光強度を増加
させている。なお、この時の主開口部に隣接した半透明
部と位相シフト部がオーバーラップし、主開口部と３６
０度（０度）の位相差を持つ領域のマスク上の幅Ｌは ０．１Ｗ×Ｂ ≦ Ｌ ≦ ０．３Ｗ×Ｂ にするとよい。

【００５４】また、変換差の設定法として密集パターン
を設計寸法と同程度とし、孤立パターンのみ設定しても
よい。この場合、孤立パターン部は図１２に示すように
主開口部に隣接するように１８０度の半透明位相シフト
部を設定する。図１２では、所望パターンＷに対してウ
ェハ上換算で０．２Ｗだけ開口部を広げて作成した露光
マスクのウェハ上像強度である。図１２に示すように、
開口部を所望寸法より広くすることで、密集パターンと
同じ露光量を与えた時に孤立パターンについても所望寸
法で加工することが可能である。

【００５５】ここで、ウェハ上寸法Ｗに対してマスク寸
法Ｍはほぼ １．１Ｗ×Ｂ ≦ Ｍ ≦ １．３Ｗ×Ｂ の範囲にするとよい。ここで、Ｂは露光装置の転写倍率
の逆数である。さらに、マスク寸法Ｍはそのマスクの透
過率にも依存するので、透過率に応じた寸法の設定が必
要である。一般に透過率が高くなるに従いマスク寸法Ｍ
は広く設定する必要がある。 （変形例）本発明は上記した各実施例に以外に、次のよ
うに種々変形して実施することが可能である。図６〜図
１１を参照して簡単に説明する。

【００５６】図６（ａ）は前記図５（ｉ）に示す構造と
基本的に同様であり、６０１は透明基板、６０３は半透
明位相シフト膜、６０４は孤立開口部、６０５はその周
辺部を示している。この構造では前述したように、開口
部６０４に対し周辺部６０５よりも外側の領域で光強度
が強くなってしまう。そこで、図６（ｂ）に示すよう
に、半透明位相シフト膜６０５と透明位相シフト膜（基
板６０１の凸部）とのオーバーラップ領域と半透明位相
シフト膜６０５のみの領域からなる単位領域６０７を形
成する。これにより、開口部６０４とその外側とのコン
トラストの向上をはかっている。なお、単位領域６０７
は１つでもよいし、複数個連続して形成してもよい。

【００５７】図７（ａ）（ｂ）は、透明基板７０１の凸
部を透明位相シフトパターンとして利用するのではな
く、新たに透明位相シフト膜７０２を形成した例であ
り、光学的構成及び作用は図６（ａ）（ｂ）と同じであ
る。なお、７０３〜７０５は６０３〜６０５に対応して
いる。

【００５８】図８（ａ）（ｂ）は、図７（ａ）（ｂ）と
同様に透明位相シフト膜を用い、さらに透明位相シフト
膜８０２を透明基板８０１の凹部に埋込み平坦化し、そ
の上に平坦化透明膜８０８を介して半透明位相シフト膜
８０３を形成した例である。光学的構成及び作用は図６
（ａ）（ｂ）と同じである。なお、８０４，８０５は６
０４，６０５に対応している。

【００５９】図９（ａ）（ｂ）は、図６（ａ）（ｂ）に
加え、ライン＆スペースの端部にも孤立パターンと同様
な半透明位相シフト膜と透明位相シフト膜のオーバーラ
ップした領域を設けたものである。なお、９０１〜９０
７は６０１〜６０７に対応している。

【００６０】図１０（ａ）（ｂ）は、図７（ａ）（ｂ）
に加え、ライン＆スペースの端部にも孤立パターンと同
様な半透明位相シフト膜と透明位相シフト膜のオーバー
ラップした領域を設けたものである。なお、１００１〜
１００７は７０１〜７０７に対応している。

【００６１】図１１（ａ）（ｂ）は、図８（ａ）（ｂ）
に加え、ライン＆スペースの端部にも孤立パターンと同
様な半透明位相シフト膜と透明位相シフト膜のオーバー
ラップした領域を設けたものである。なお、１１０１〜
１１０８は８０１〜８０８に対応している。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を適用する
ことで周期パターンなどの密集パターンと孤立パターン
の双方の光強度のバランスを得ることのできる露光用マ
スクを作成することができ、この露光用マスクを用いて
作成したデバイスの電気的特性も大きく改善することを
可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマスクを用いた際の周期パターンと孤
立パターンの像強度。

【図２】従来法のマスクを用いた際の周期パターンと孤
立パターンの像強度。

【図３】周期パターンと孤立パターンの境界を説明する
図。

【図４】本発明のマスクの製造方法の説明図。

【図５】本発明のマスクの製造方法の説明図。

【図６】孤立パターン部のみ本発明を適用したマスクの
断面図。

【図７】孤立パターン部のみ本発明を適用したマスクの
断面図。

【図８】孤立パターン部のみ本発明を適用したマスクの
断面図。

【図９】孤立パターン部と周期パターンの端部に本発明
を適用したマスクの断面図。

【図１０】孤立パターン部と周期パターンの端部に本発
明を適用したマスクの断面図。

【図１１】孤立パターン部と周期パターンの端部に本発
明を適用したマスクの断面図。

【図１２】本発明のマスクを用いた際の周期パターンと
孤立パターンの像強度。

【図１３】従来のマスクで作成した際の周期パターンと
孤立パターンの適正露光量差を説明する図。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１…透明基板（透光性基板） １０２，２０２…透明位相シフト膜 １０３，２０３，３０３…半透明位相シフト膜 １０４，２０４，３１０，３１１…開口部 １０５…オーバラップ領域 １０６，２０６…周辺領域 ３０１Ｐ…透明位相シフトパターン（透光性位相シフト
パターン） ３０２，３０４…レジスト ３０２Ｐ，３０４Ｐ…レジストパターン ３０３Ｐ…半透明位相シフトパターン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性基板と、この透光性基板上に配置さ
   れた透光性位相シフトパターン及び半透明位相シフトパ
   ターンからなるマスクパターンとを備えた露光用マスク
   において、 前記マスクパターンを構成する各位相シフトパターン
   は、各々のパターンを通過する露光光に対してそれぞれ
   １８０度の位相差を与えるものであり、且つ透光性位相
   シフトパターンと半透明位相シフトパターンとは一部オ
   ーバーラップしている領域を持ち、 前記マスクパターンの少なくとも１つの開口部が、隣接
   する領域の少なくとも一部に透光性位相シフトパターン
   と半透明位相シフトパターンがオーバーラップしている
   領域を有し、且つその外側に半透明位相シフトパターン
   からなる領域を有することを特徴とする露光用マスク。
2. 【請求項２】透光性基板と、この透光性基板上に配置さ
   れた透光性位相シフトパターン及び半透明位相シフトパ
   ターンからなるマスクパターンとを備えた露光用マスク
   において、 前記マスクパターンを構成する各位相シフトパターン
   は、各々のパターンを通過する露光光に対してそれぞれ
   １８０度の位相差を与えるものであり、且つ透光性位相
   シフトパターンと半透明位相シフトパターンとは一部オ
   ーバーラップしている領域を持ち、 前記マスクパターンの少なくとも１つの開口部が、隣接
   する領域の少なくとも一部に、透光性位相シフトパター
   ンと半透明位相シフトパターンがオーバーラップしてい
   る領域を有し、且つその外側に、半透明位相シフトパタ
   ーンの領域と透光性位相シフトパターン及び半透明位相
   シフトパターンがオーバーラップした領域との２領域で
   構成される単位領域を少なくとも１つ有することを特徴
   とする露光用マスク。
3. 【請求項３】透光性基板と、この透光性基板上に配置さ
   れた透光性位相シフトパターン及び半透明位相シフトパ
   ターンからなるマスクパターンとを備えた露光用マスク
   において、 前記マスクパターンを構成する各位相シフトパターン
   は、各々のパターンを通過する露光光に対してそれぞれ
   １８０度の位相差を与えるものであり、且つ透光性位相
   シフトパターンの境界部を含むように半透明位相シフト
   パターンが形成され、 前記マスクパターンの少なくとも１つの開口部が、隣接
   する領域の少なくとも一部に透光性位相シフトパターン
   と半透明位相シフトパターンがオーバーラップしている
   領域を有し、且つその外側に半透明位相シフトパターン
   からなる領域を有することを特徴とする露光用マスク。
4. 【請求項４】透光性基板と、この透光性基板上に配置さ
   れた透光性位相シフトパターン及び半透明位相シフトパ
   ターンからなるマスクパターンとを備えた露光用マスク
   において、 前記マスクパターンを構成する各位相シフトパターン
   は、各々のパターンを通過する露光光に対してそれぞれ
   １８０度の位相差を与えるものであり、且つ透光性位相
   シフトパターンの境界部を含むように半透明位相シフト
   パターンが形成され、 前記マスクパターンの少なくとも１つの開口部が、隣接
   する領域の少なくとも一部に、透光性位相シフトパター
   ンと半透明位相シフトパターンがオーバーラップしてい
   る領域を有し、且つその外側に、半透明位相シフトパタ
   ーンの領域と透光性位相シフトパターン及び半透明位相
   シフトパターンがオーバーラップした領域との２領域で
   構成される単位領域を少なくとも１つ有することを特徴
   とする露光用マスク。
5. 【請求項５】前記マスクパターンは、密集部と孤立部を
   有するもので、 密集部では、隣接する開口部の一方のみに透光性位相シ
   フトパターンが形成され、開口部間の半透過性遮光部
   は、半透明位相シフトパターンからなる領域と半透明位
   相シフトパターン及び透光性位相シフトパターンからな
   る２つの領域に分離され、かつ分離された各領域は露光
   光に対し隣接する開口部と１８０度の位相差を有し、 孤立部では、開口部の周辺に透光性位相シフトパターン
   と半透明位相シフトパターンのオーバーラップした領域
   が形成され、その外側に半透明位相シフトパターンのみ
   からなる領域が形成されていることを特徴とする請求項
   １〜４のいずれかに記載の露光用マスク。