JPH09152708A - フォトマスク - Google Patents
フォトマスクInfo
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- JPH09152708A JPH09152708A JP31125995A JP31125995A JPH09152708A JP H09152708 A JPH09152708 A JP H09152708A JP 31125995 A JP31125995 A JP 31125995A JP 31125995 A JP31125995 A JP 31125995A JP H09152708 A JPH09152708 A JP H09152708A
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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】
【課題】焦点深度を改良したフォトマスクを提供し、も
って感光性樹脂膜の微細パターンの形成を可能にする。 【解決手段】遮光膜２に接した透明基板１の箇所に幅Ｗ
の凹部３を形成して第１の透明領域１１を構成し、遮光
膜２との間に第１の透明領域１１を挟んで位置す透明基
板の箇所に第２の透明領域１２を構成することにより、
第１の透明領域１１からの露光光の位相を第２の透明領
域１２からの露光光の位相より進ませ、これによりフォ
ーカス特性を改善する。
って感光性樹脂膜の微細パターンの形成を可能にする。 【解決手段】遮光膜２に接した透明基板１の箇所に幅Ｗ
の凹部３を形成して第１の透明領域１１を構成し、遮光
膜２との間に第１の透明領域１１を挟んで位置す透明基
板の箇所に第２の透明領域１２を構成することにより、
第１の透明領域１１からの露光光の位相を第２の透明領
域１２からの露光光の位相より進ませ、これによりフォ
ーカス特性を改善する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は投影露光装置用のフ
ォトマスクに係わり、特に半導体素子の製造工程で微細
パターン形成のために用いられるフォトマスクに関す
る。
ォトマスクに係わり、特に半導体素子の製造工程で微細
パターン形成のために用いられるフォトマスクに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体素子の製造工程に於いて
は、半導体基板上にパターンを形成するために、主に光
リソグラフィ技術を用いている。光リソグラフィでは、
縮小投影露光装置によりフォトマスク（透明領域と遮光
領域からなるパターンが形成された露光用原板であり、
縮小率が１：１でない場合は特にレチクルとも呼ばれる
が、本明細書ではいずれもフォトマスクと称す）のパタ
ーンによる感光性樹脂膜に所定のパターンを得ることが
できる。
は、半導体基板上にパターンを形成するために、主に光
リソグラフィ技術を用いている。光リソグラフィでは、
縮小投影露光装置によりフォトマスク（透明領域と遮光
領域からなるパターンが形成された露光用原板であり、
縮小率が１：１でない場合は特にレチクルとも呼ばれる
が、本明細書ではいずれもフォトマスクと称す）のパタ
ーンによる感光性樹脂膜に所定のパターンを得ることが
できる。
【０００３】これまでの光リソグラフィ技術において
は、おもに露光装置の開発、とりわけ投影レンズの高Ｎ
Ａ化および露光光の波長λの短波長化により半導体素子
の微細化に対処してきた。ここでＮＡ（開口数）とはレ
ンズがどれだけ広がった光を集められるかに対応し、こ
の値が大きいほどより広がった光が集められ、レンズの
性能が良いことになる。そしてこのレンズの開口数ＮＡ
が大きいほど、また露光光の波長λが短いほど感光性樹
脂膜の限界解像度がより微細になって、これをエッチン
グマスクにして半導体素子を製造するための微細パター
ンを形成することが可能になる。
は、おもに露光装置の開発、とりわけ投影レンズの高Ｎ
Ａ化および露光光の波長λの短波長化により半導体素子
の微細化に対処してきた。ここでＮＡ（開口数）とはレ
ンズがどれだけ広がった光を集められるかに対応し、こ
の値が大きいほどより広がった光が集められ、レンズの
性能が良いことになる。そしてこのレンズの開口数ＮＡ
が大きいほど、また露光光の波長λが短いほど感光性樹
脂膜の限界解像度がより微細になって、これをエッチン
グマスクにして半導体素子を製造するための微細パター
ンを形成することが可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したようにレンズ
の開口数の高ＮＡ化および露光光の短波長化により解像
度が向上しこれにより理論的には微細パターンの形成が
可能となる。
の開口数の高ＮＡ化および露光光の短波長化により解像
度が向上しこれにより理論的には微細パターンの形成が
可能となる。
【０００５】しかしながらレンズの高ＮＡ化および露光
光の短波長化により逆に焦点深度（焦点位置のずれが許
容できる範囲）が減少し、わずかに焦点の位置がずれて
も感光性樹脂膜に所定のパターンが得られなくなるか
ら、この焦点深度の点で更なる微細化が困難となってき
た。
光の短波長化により逆に焦点深度（焦点位置のずれが許
容できる範囲）が減少し、わずかに焦点の位置がずれて
も感光性樹脂膜に所定のパターンが得られなくなるか
ら、この焦点深度の点で更なる微細化が困難となってき
た。
【０００６】したがって本発明の目的は焦点深度を改良
したフォトマスクを提供し、もって感光性樹脂膜の微細
パターンの形成を可能にすることである。
したフォトマスクを提供し、もって感光性樹脂膜の微細
パターンの形成を可能にすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、透明基
板上に選択的に形成された遮光膜により、透明領域と遮
光領域とからなる所定のパターンを有するフォトマスク
において、前記透明領域は、前記遮光領域に接しかつ該
遮光領域に沿って帯状に形成された第１の透明領域と、
前記遮光領域との間に前記第１の透明領域を挟んで位置
する第２の透明領域とを有し、前記第１の透明領域から
の露光光は前記第２の透明領域からの露光光より位相が
進む構成となっているフォトマスクにある。ここで、前
記第１の透明領域からの露光光は前記第２の透明領域か
らの露光光より３〜３０度位相が進む構成となっている
ことが好ましい。さらに、前記遮光領域から前記第２の
透明領域に至る前記第１の透明領域の幅Ｗ（μｍ）は、
０．８２×（λ／ＮＡ）以上であり、２．８８×（λ／
ＮＡ）以下、（但し、λ（μｍ）は露光光の波長、ＮＡ
はレンズの開口数）であることが好ましい。
板上に選択的に形成された遮光膜により、透明領域と遮
光領域とからなる所定のパターンを有するフォトマスク
において、前記透明領域は、前記遮光領域に接しかつ該
遮光領域に沿って帯状に形成された第１の透明領域と、
前記遮光領域との間に前記第１の透明領域を挟んで位置
する第２の透明領域とを有し、前記第１の透明領域から
の露光光は前記第２の透明領域からの露光光より位相が
進む構成となっているフォトマスクにある。ここで、前
記第１の透明領域からの露光光は前記第２の透明領域か
らの露光光より３〜３０度位相が進む構成となっている
ことが好ましい。さらに、前記遮光領域から前記第２の
透明領域に至る前記第１の透明領域の幅Ｗ（μｍ）は、
０．８２×（λ／ＮＡ）以上であり、２．８８×（λ／
ＮＡ）以下、（但し、λ（μｍ）は露光光の波長、ＮＡ
はレンズの開口数）であることが好ましい。
【０００８】また、透明基板の平坦主面からエッチング
により凹部を形成して、前記凹部の箇所を前記第１の透
明領域とし、前記凹部が形成されていない前記透明基板
の箇所を前記第２の透明領域とすることができる。ある
いは、透明基板の平坦主面上に選択的に透明膜を形成
し、前記遮光膜および前記透明膜が形成されていない前
記透明基板の箇所を前記第１の透明領域とし、前記透明
膜が形成されている前記透明基板の箇所を該透明膜とと
もに前記第２の透明領域とすることができる。
により凹部を形成して、前記凹部の箇所を前記第１の透
明領域とし、前記凹部が形成されていない前記透明基板
の箇所を前記第２の透明領域とすることができる。ある
いは、透明基板の平坦主面上に選択的に透明膜を形成
し、前記遮光膜および前記透明膜が形成されていない前
記透明基板の箇所を前記第１の透明領域とし、前記透明
膜が形成されている前記透明基板の箇所を該透明膜とと
もに前記第２の透明領域とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。
明する。
【００１０】本発明の第１の実施の形態のフォトマスク
およびその製造方法について図面を参照して説明する。
なお、ここでは露光装置として、縮小率５倍（マスクパ
ターン寸法：結像面上パターン寸法＝５：１），ＮＡ
（開口数）＝０．６，σ（コヒーレンスファクター）＝
０．６のｉ線縮小投影露光装置を用いることとし、感光
性樹脂膜に０．３５μｍ（結像面上）の孤立ラインパタ
ーンを形成するための幅Ｌが１．７５μｍのマスク孤立
パターンを示すものとする。なおここで孤立パターンと
は、ラインアンドスペースような周期パターンではな
く、例えばマスクパターンが幅Ｌの遮光膜パターンの場
合、このパターンから２×Ｌの範囲内には他の遮光膜パ
ターンが存在しないものである。また、後で示すシミュ
レーションの条件としてこの他に、感光性樹脂膜の膜厚
は１．０μｍで半導体基板上面はシリコン（Ｓｉ）とし
ている。
およびその製造方法について図面を参照して説明する。
なお、ここでは露光装置として、縮小率５倍（マスクパ
ターン寸法：結像面上パターン寸法＝５：１），ＮＡ
（開口数）＝０．６，σ（コヒーレンスファクター）＝
０．６のｉ線縮小投影露光装置を用いることとし、感光
性樹脂膜に０．３５μｍ（結像面上）の孤立ラインパタ
ーンを形成するための幅Ｌが１．７５μｍのマスク孤立
パターンを示すものとする。なおここで孤立パターンと
は、ラインアンドスペースような周期パターンではな
く、例えばマスクパターンが幅Ｌの遮光膜パターンの場
合、このパターンから２×Ｌの範囲内には他の遮光膜パ
ターンが存在しないものである。また、後で示すシミュ
レーションの条件としてこの他に、感光性樹脂膜の膜厚
は１．０μｍで半導体基板上面はシリコン（Ｓｉ）とし
ている。
【００１１】図１（Ａ）は実施の形態のフォトマスクを
示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ部
の縦断面図である。
示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ部
の縦断面図である。
【００１２】石英ガラスの透明基板１の平坦な主面上に
選択的に形成されたクロム膜等の遮光膜２により、透明
領域１０と遮光領域２とからなる所定のパターンを有す
るフォトマスクとなっている。透明領域１０は露光光の
透過率が９０％以上の領域であり、遮光領域２は露光光
の透過率が略０％の領域である。本実施の形態のフォト
マスクはさらに、遮光領域２に接しかつ遮光領域２に沿
ってＷの幅を有して帯状に位置する第１の透明領域１１
と、遮光領域２との間に第１の透明領域１１を挟んで位
置する第２の透明領域１２とを有して透明領域１０が形
成され、第１の透明領域１１からの露光光は第２の透明
領域１２からの露光光より位相が進む構成となってい
る。
選択的に形成されたクロム膜等の遮光膜２により、透明
領域１０と遮光領域２とからなる所定のパターンを有す
るフォトマスクとなっている。透明領域１０は露光光の
透過率が９０％以上の領域であり、遮光領域２は露光光
の透過率が略０％の領域である。本実施の形態のフォト
マスクはさらに、遮光領域２に接しかつ遮光領域２に沿
ってＷの幅を有して帯状に位置する第１の透明領域１１
と、遮光領域２との間に第１の透明領域１１を挟んで位
置する第２の透明領域１２とを有して透明領域１０が形
成され、第１の透明領域１１からの露光光は第２の透明
領域１２からの露光光より位相が進む構成となってい
る。
【００１３】すなわち、遮光膜２により幅Ｌが１．７５
μｍ幅の孤立ラインパターン２が形成され、この孤立ラ
インパターン２から幅Ｗが０．８７５μｍの範囲の透明
基板を平坦主面からエッチングして深さＤが４４ｎｍの
凹部３を形成して第１の透明領域１１を構成している。
そして、露光光であるｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）に対
する透明基板１である石英ガラスの屈折率ｎは１．４６
なので、この凹部３による段差により、孤立ラインライ
ンパターン２の周辺の光、すなわち第１の透明領域１１
を通過する光の位相はその外側の第２の透明領域１２す
なわちエッチング加工されない石英透明基板の箇所より
進むことになる（段差部は空気となるので、屈折率は
１）。すなわち、第２の透明領域１２を通過する光の位
相を基準とすると孤立パターン周辺の第１の透明領域１
１では＋２０度の位相差（２０度進んだ位相）が生じる
ことになる。
μｍ幅の孤立ラインパターン２が形成され、この孤立ラ
インパターン２から幅Ｗが０．８７５μｍの範囲の透明
基板を平坦主面からエッチングして深さＤが４４ｎｍの
凹部３を形成して第１の透明領域１１を構成している。
そして、露光光であるｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）に対
する透明基板１である石英ガラスの屈折率ｎは１．４６
なので、この凹部３による段差により、孤立ラインライ
ンパターン２の周辺の光、すなわち第１の透明領域１１
を通過する光の位相はその外側の第２の透明領域１２す
なわちエッチング加工されない石英透明基板の箇所より
進むことになる（段差部は空気となるので、屈折率は
１）。すなわち、第２の透明領域１２を通過する光の位
相を基準とすると孤立パターン周辺の第１の透明領域１
１では＋２０度の位相差（２０度進んだ位相）が生じる
ことになる。
【００１４】図２に図１に示した本発明のフォトマスク
のフォーカス特性（焦点位置と感光性樹脂膜パターンの
寸法との関係）のシミュレーション結果を示す（●を実
線で結んだデータ）。
のフォーカス特性（焦点位置と感光性樹脂膜パターンの
寸法との関係）のシミュレーション結果を示す（●を実
線で結んだデータ）。
【００１５】また図２には、比較として従来のフォトマ
スク（本明細書および図面において″従来のフォトマス
ク″とは、図１の凹部を形成しないで、すなわち透明領
域内で位相差を発生させないで石英透明基板の平坦主面
上にそのまま同様の孤立ラインパターンを形成したフォ
トマスク、のことである）の結果も示している（○を点
線で結んだデータ）。
スク（本明細書および図面において″従来のフォトマス
ク″とは、図１の凹部を形成しないで、すなわち透明領
域内で位相差を発生させないで石英透明基板の平坦主面
上にそのまま同様の孤立ラインパターンを形成したフォ
トマスク、のことである）の結果も示している（○を点
線で結んだデータ）。
【００１６】なお、ここで焦点位置の″＋／−″は、半
導体基板が投影レンズに近づく方向を″＋″、反対に遠
ざかる方向を″−″としており、シミュレーションにお
ける焦点位置＝０μｍは感光性樹脂膜の膜厚の中央に焦
点があった場合である。
導体基板が投影レンズに近づく方向を″＋″、反対に遠
ざかる方向を″−″としており、シミュレーションにお
ける焦点位置＝０μｍは感光性樹脂膜の膜厚の中央に焦
点があった場合である。
【００１７】図２に示すように、本発明のフォトマスク
を用いた場合は、焦点位置が−側で、従来のフォトマス
クを用いた場合に傾斜の大きかった孤立ラインパターン
のフォーカス特性を平坦化し、これにより正確な寸法制
御が可能となっている。すなわち焦点位置が多少ずれて
も意図する寸法により近づいた寸法の感光性樹脂膜パタ
ーンが形成されるようになっている。
を用いた場合は、焦点位置が−側で、従来のフォトマス
クを用いた場合に傾斜の大きかった孤立ラインパターン
のフォーカス特性を平坦化し、これにより正確な寸法制
御が可能となっている。すなわち焦点位置が多少ずれて
も意図する寸法により近づいた寸法の感光性樹脂膜パタ
ーンが形成されるようになっている。
【００１８】なお、従来マスクでこのようにフォーカス
特性が大きく傾くのは、主に感光性樹脂膜が有限の膜厚
（通常１〜３μｍ）を有するためと考えられる。すなわ
ち、結像面での光強度を考えると、焦点位置の正負によ
り全く対称的に変化する。よって、感光性樹脂膜の膜厚
が″０″であればフォーカス特性も焦点位置の正負で対
称となる。しかし、感光性樹脂膜はある膜厚を有し、そ
の膜厚内での焦点位置の差が生じているので、焦点位置
を正負にずらして露光した場合に感光性樹脂膜の露光状
態が異なることになる。実際、感光性樹脂膜の膜厚を変
化させると、このフォーヵス特性の傾きも変化し、膜厚
を薄くすると傾きは小さくなり、反対に厚くすると大き
くなった。
特性が大きく傾くのは、主に感光性樹脂膜が有限の膜厚
（通常１〜３μｍ）を有するためと考えられる。すなわ
ち、結像面での光強度を考えると、焦点位置の正負によ
り全く対称的に変化する。よって、感光性樹脂膜の膜厚
が″０″であればフォーカス特性も焦点位置の正負で対
称となる。しかし、感光性樹脂膜はある膜厚を有し、そ
の膜厚内での焦点位置の差が生じているので、焦点位置
を正負にずらして露光した場合に感光性樹脂膜の露光状
態が異なることになる。実際、感光性樹脂膜の膜厚を変
化させると、このフォーヵス特性の傾きも変化し、膜厚
を薄くすると傾きは小さくなり、反対に厚くすると大き
くなった。
【００１９】ここで本発明のフォトマスクによりフォー
カス特性が補正できることは、一般の位相シフトマスク
において、位相エラーが生じるとフォーカス特性が傾く
現象と同じと考えることができる。特に、渋谷ーレベン
ソン方式の位相シフトマスクにおいては、位相エラーが
生じると、その位相エラーの正負および大きさによりフ
ォーカス特性が傾くことが知られており、そのため位相
エラーは設定値の数％以内に抑えることが必要とされて
いた。一方、本発明では、位相シフトマスク以外では生
じていなかった位相エラーを透明領域を改良することに
より意識的に生じさせ、その制御された位相エラーによ
りフォーカス特性を補正している。
カス特性が補正できることは、一般の位相シフトマスク
において、位相エラーが生じるとフォーカス特性が傾く
現象と同じと考えることができる。特に、渋谷ーレベン
ソン方式の位相シフトマスクにおいては、位相エラーが
生じると、その位相エラーの正負および大きさによりフ
ォーカス特性が傾くことが知られており、そのため位相
エラーは設定値の数％以内に抑えることが必要とされて
いた。一方、本発明では、位相シフトマスク以外では生
じていなかった位相エラーを透明領域を改良することに
より意識的に生じさせ、その制御された位相エラーによ
りフォーカス特性を補正している。
【００２０】次に、図３および図４に本発明のフォトマ
スクにより、各焦点位置で感光性樹脂膜に投影縮小露光
し現像後に得られる感光性樹脂膜パターンの断面形状を
シミュレーションで得た結果を示す図であり、形成され
る感光性樹脂膜パターンの断面形状を右下さがりの実線
のハッチングで示す。
スクにより、各焦点位置で感光性樹脂膜に投影縮小露光
し現像後に得られる感光性樹脂膜パターンの断面形状を
シミュレーションで得た結果を示す図であり、形成され
る感光性樹脂膜パターンの断面形状を右下さがりの実線
のハッチングで示す。
【００２１】同様に図５および図６に従来のフォトマス
クにより、各焦点位置で感光性樹脂膜に投影縮小露光し
現像後に得られる感光性樹脂膜パターンの断面形状をシ
ミュレーションで得た結果を示す図であり、形成される
感光性樹脂膜パターンの断面形状を左下さがりの点線の
ハッチングで示す。
クにより、各焦点位置で感光性樹脂膜に投影縮小露光し
現像後に得られる感光性樹脂膜パターンの断面形状をシ
ミュレーションで得た結果を示す図であり、形成される
感光性樹脂膜パターンの断面形状を左下さがりの点線の
ハッチングで示す。
【００２２】図３乃至図６の各図において、横軸は半導
体基板上の位置Ｘ（ｎｍ）であり、縦軸は感光性樹脂膜
の膜厚方向の位置Ｚ（ｎｍ）である。また各図における
焦点位置の″＋／−″は、図２と同様に、半導体基板が
投影レンズに近づく方向を″＋″、反対に遠ざかる方向
を″−″としており、シミュレーションにおける焦点位
置＝０．０μｍは感光性樹脂膜の膜厚の中央に焦点があ
った場合である。
体基板上の位置Ｘ（ｎｍ）であり、縦軸は感光性樹脂膜
の膜厚方向の位置Ｚ（ｎｍ）である。また各図における
焦点位置の″＋／−″は、図２と同様に、半導体基板が
投影レンズに近づく方向を″＋″、反対に遠ざかる方向
を″−″としており、シミュレーションにおける焦点位
置＝０．０μｍは感光性樹脂膜の膜厚の中央に焦点があ
った場合である。
【００２３】図６に示す従来のフォトマスクの場合も図
４に示す本発明のフォトマスクの場合も、焦点位置が＋
０．２μｍ以上では得られる感光性樹脂膜パターンの膜
厚（寸法Ｚ）が減少し始め、またその側壁の角度も９０
度よりかなり小さくなって上面が先鋭の断面形状となっ
ているからこの感光性樹脂膜パターンをエッチングマス
クとして次のエッチング工程（例えば感光性樹脂膜パタ
ーン下の導電膜をエッチングして配線層を形成する工
程）を考えると実用には適さない。すなわち、エッチン
グでの寸法変化が大きくなってしまう。
４に示す本発明のフォトマスクの場合も、焦点位置が＋
０．２μｍ以上では得られる感光性樹脂膜パターンの膜
厚（寸法Ｚ）が減少し始め、またその側壁の角度も９０
度よりかなり小さくなって上面が先鋭の断面形状となっ
ているからこの感光性樹脂膜パターンをエッチングマス
クとして次のエッチング工程（例えば感光性樹脂膜パタ
ーン下の導電膜をエッチングして配線層を形成する工
程）を考えると実用には適さない。すなわち、エッチン
グでの寸法変化が大きくなってしまう。
【００２４】一方、感光性樹脂膜パターンの寸法変化が
１０％までを許容するとすると、″−″側の限界も図
５、図３および上記した図２から定義できる。
１０％までを許容するとすると、″−″側の限界も図
５、図３および上記した図２から定義できる。
【００２５】すなわち、従来のフォトマスクでは、焦点
位置が−０．４μｍ〜０．０μｍの０．４μｍが焦点深
度となる。一方、本発明のフォトマスクでは、焦点位置
が−０．６μｍ〜０．０μｍの０．６μｍが焦点深度と
なり、約５０％の焦点深度拡大の効果が得られている。
位置が−０．４μｍ〜０．０μｍの０．４μｍが焦点深
度となる。一方、本発明のフォトマスクでは、焦点位置
が−０．６μｍ〜０．０μｍの０．６μｍが焦点深度と
なり、約５０％の焦点深度拡大の効果が得られている。
【００２６】なお、現状の製造技術では透明マスク基板
にエッチングで凹部を形成する際の凹部深さや幅の精度
は２〜３％であるが、この凹部の深さや幅が数％程度ず
れたとしても得られるフォーカス特性はあまり変動しな
い。すなわち上記実施の形態における位相差２０度がこ
の程度変化してもほとんど差は生じなかった。よって、
本発明のフォトマスクはマスク作製時の許容誤差が非常
に大きく意図するマスクを容易に製造することができ
る。
にエッチングで凹部を形成する際の凹部深さや幅の精度
は２〜３％であるが、この凹部の深さや幅が数％程度ず
れたとしても得られるフォーカス特性はあまり変動しな
い。すなわち上記実施の形態における位相差２０度がこ
の程度変化してもほとんど差は生じなかった。よって、
本発明のフォトマスクはマスク作製時の許容誤差が非常
に大きく意図するマスクを容易に製造することができ
る。
【００２７】図７は本発明の他の実施の形態のフォトマ
スクを示す縦断面図である。なお、図７において図１と
同一もしくは類似の箇所は同じ符号を付してあるから重
複する説明は省略する。
スクを示す縦断面図である。なお、図７において図１と
同一もしくは類似の箇所は同じ符号を付してあるから重
複する説明は省略する。
【００２８】図７では、孤立ラインパターン２の付近の
第１の透過領域１１を透過した光のの位相を第２の透過
領域１２を透過した光の位相より、例えば２０度進める
ために、第２の透過領域１２に二酸化シリコン膜等の膜
厚Ｔの透明膜４を用いており、この場合も図１のフォト
マスクと同様の効果が得られる。
第１の透過領域１１を透過した光のの位相を第２の透過
領域１２を透過した光の位相より、例えば２０度進める
ために、第２の透過領域１２に二酸化シリコン膜等の膜
厚Ｔの透明膜４を用いており、この場合も図１のフォト
マスクと同様の効果が得られる。
【００２９】すなわち図７において、石英透明基板１の
平坦主面上に選択的に透明膜４を形成し、遮光膜２およ
び透明膜４が形成されていない透明基板１の箇所が幅Ｗ
の第１の透明領域１１となり、透明膜４が形成されてい
る透明基板１の箇所がこの透明膜４とともに第２の透明
領域１２となる。
平坦主面上に選択的に透明膜４を形成し、遮光膜２およ
び透明膜４が形成されていない透明基板１の箇所が幅Ｗ
の第１の透明領域１１となり、透明膜４が形成されてい
る透明基板１の箇所がこの透明膜４とともに第２の透明
領域１２となる。
【００３０】本発明においてフォーカス特性を補正する
効果は、孤立ラインパターン周辺の位相変化領域すなわ
ち第１の透明領域の第２の透明領域に対する位相差（凹
部の深さ（Ｄ）もしくは透明膜の膜厚（Ｔ））および第
１の透明領域の幅Ｗにより変化する。
効果は、孤立ラインパターン周辺の位相変化領域すなわ
ち第１の透明領域の第２の透明領域に対する位相差（凹
部の深さ（Ｄ）もしくは透明膜の膜厚（Ｔ））および第
１の透明領域の幅Ｗにより変化する。
【００３１】まず、第１の透明領域の幅Ｗに関する影響
を説明する。図８に実施の形態のフォトマスクの第１の
透明領域の幅Ｗを変化させた際のフォーカス特性をシミ
ュレーションで検討した結果を示す。同図において、フ
ォトマスク上の幅Ｗ＝０．８７５μｍ（結像面すなわち
感光性樹脂膜における面で０．１７５μｍ）のフォーカ
ス特性を●印で示し、幅Ｗ＝０．５μｍ（結像面で０．
１μｍ）に狭めた場合のフォーカス特性を■印で示し、
幅Ｗ＝１．７５μｍ（結像面で０．３５μｍ）に広げた
場合のフォーカス特性を◆印で示す。
を説明する。図８に実施の形態のフォトマスクの第１の
透明領域の幅Ｗを変化させた際のフォーカス特性をシミ
ュレーションで検討した結果を示す。同図において、フ
ォトマスク上の幅Ｗ＝０．８７５μｍ（結像面すなわち
感光性樹脂膜における面で０．１７５μｍ）のフォーカ
ス特性を●印で示し、幅Ｗ＝０．５μｍ（結像面で０．
１μｍ）に狭めた場合のフォーカス特性を■印で示し、
幅Ｗ＝１．７５μｍ（結像面で０．３５μｍ）に広げた
場合のフォーカス特性を◆印で示す。
【００３２】マスク上の幅Ｗが０．５μｍの場合および
１．７５μｍの場合でも従来のフォトマスクと比べると
良好なフォーカス特性が得られているが、マスク上の幅
Ｗが０．８７５μｍの場合よりフォーカス特性の傾きの
補正がされていない。
１．７５μｍの場合でも従来のフォトマスクと比べると
良好なフォーカス特性が得られているが、マスク上の幅
Ｗが０．８７５μｍの場合よりフォーカス特性の傾きの
補正がされていない。
【００３３】本発明は、孤立パターンのエッジ近傍に故
意に位相エラーを生じさせることによりフォーカス特性
の傾きを補正させているので、この位相エラー領域すな
わち第１の透過領域の幅が狭いと当然その効果が減少す
る。一方、この第１の透過領域の幅が広くなりすぎても
エッジ近傍に意図する位相エラーが生じなくなるのでそ
の効果が減少する。したがって位相エラー領域の幅には
適正の範囲が存在する。
意に位相エラーを生じさせることによりフォーカス特性
の傾きを補正させているので、この位相エラー領域すな
わち第１の透過領域の幅が狭いと当然その効果が減少す
る。一方、この第１の透過領域の幅が広くなりすぎても
エッジ近傍に意図する位相エラーが生じなくなるのでそ
の効果が減少する。したがって位相エラー領域の幅には
適正の範囲が存在する。
【００３４】上記実施の形態で説明した露光条件で種々
の場合をシミュレーションで検討した結果、上記図８で
示す幅Ｗ＝０．５μｍおよび幅Ｗ＝１．７５μｍが実用
上の観点からそれぞれ下限および上限とするのが適して
いる。
の場合をシミュレーションで検討した結果、上記図８で
示す幅Ｗ＝０．５μｍおよび幅Ｗ＝１．７５μｍが実用
上の観点からそれぞれ下限および上限とするのが適して
いる。
【００３５】実施の形態の露光条件のレンズのＮＡ（開
口数）は０．６、使用露光光はｉ線でそのλ（波長）は
３６５ｎｍ＝０．３６５μｍである。したがってこの露
光条件で得られた幅Ｗ＝０．５μｍおよび幅Ｗ＝１．７
５μｍを他の露光条件にも適用できるようにλ（μｍ）
／ＮＡで規格化すると、幅Ｗの下限ＷL （μｍ）＝０．
８２×（λ／ＮＡ）となり、幅Ｗの上限ＷU （μｍ）＝
２．８８×（λ／ＮＡ）となる。
口数）は０．６、使用露光光はｉ線でそのλ（波長）は
３６５ｎｍ＝０．３６５μｍである。したがってこの露
光条件で得られた幅Ｗ＝０．５μｍおよび幅Ｗ＝１．７
５μｍを他の露光条件にも適用できるようにλ（μｍ）
／ＮＡで規格化すると、幅Ｗの下限ＷL （μｍ）＝０．
８２×（λ／ＮＡ）となり、幅Ｗの上限ＷU （μｍ）＝
２．８８×（λ／ＮＡ）となる。
【００３６】次に、位相差の影響について説明する。位
相差は位相エラー（位相差の０および１８０度からの
差）が大きいほどフォーカス特性が変化するが、位相エ
ラーが大きすぎると、上記位相エラー領域である第１の
透過領域の幅Ｗのわずかの変化がフォーカス特性が大き
く変動させることになり、マスク作製上のマージンが減
少してマスク作製が困難となる。一方、現在いろいろの
照明法が検討されておりコヒーレントファクタ（σ）も
それぞれ異なるが種々の場合を検討した結果、現在一般
に使用されている縮小投影露光装置の露光条件に対して
は、第１の透明領域からの露光光を第２の透明領域から
の露光光より３〜３０度位相が進む構成とすることが適
切であり、このような位相差が得られるように、図１で
は凹部３の深さＤを定め、図７では透明膜４の膜厚Ｔを
定める。
相差は位相エラー（位相差の０および１８０度からの
差）が大きいほどフォーカス特性が変化するが、位相エ
ラーが大きすぎると、上記位相エラー領域である第１の
透過領域の幅Ｗのわずかの変化がフォーカス特性が大き
く変動させることになり、マスク作製上のマージンが減
少してマスク作製が困難となる。一方、現在いろいろの
照明法が検討されておりコヒーレントファクタ（σ）も
それぞれ異なるが種々の場合を検討した結果、現在一般
に使用されている縮小投影露光装置の露光条件に対して
は、第１の透明領域からの露光光を第２の透明領域から
の露光光より３〜３０度位相が進む構成とすることが適
切であり、このような位相差が得られるように、図１で
は凹部３の深さＤを定め、図７では透明膜４の膜厚Ｔを
定める。
【００３７】石英透明基板もしくは透明膜の屈折率を
ｎ、露光光の波長をλ（ｎｍ）とし、位相差をΔθ
（度）とすると、凹部３の深さＤ（ｎｍ）もしくは透明
膜４の膜厚Ｔ（ｎｍ）は、λ÷｛２×（ｎ−１）｝×
｛Δθ÷１８０｝であらわされる。
ｎ、露光光の波長をλ（ｎｍ）とし、位相差をΔθ
（度）とすると、凹部３の深さＤ（ｎｍ）もしくは透明
膜４の膜厚Ｔ（ｎｍ）は、λ÷｛２×（ｎ−１）｝×
｛Δθ÷１８０｝であらわされる。
【００３８】例えば図１の場合、石英透明基板の屈折率
ｎ＝１．４６，使用露光光のｉ線の波長λ＝３６５ｎｍ
であるから、３度の位相差を得る凹部の深さすなわち凹
部の深さの下限ＤL は６．６ｎｍとなり、３０度の位相
差を得る凹部の深さすなわち凹部の深さの上限ＤU は６
６．１ｎｍとなる。
ｎ＝１．４６，使用露光光のｉ線の波長λ＝３６５ｎｍ
であるから、３度の位相差を得る凹部の深さすなわち凹
部の深さの下限ＤL は６．６ｎｍとなり、３０度の位相
差を得る凹部の深さすなわち凹部の深さの上限ＤU は６
６．１ｎｍとなる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明のフォトマス
クは、透明領域に段差を設けることにより意図的に位相
エラーを発生させて孤立パターンのフォーカス特性を改
善している。
クは、透明領域に段差を設けることにより意図的に位相
エラーを発生させて孤立パターンのフォーカス特性を改
善している。
【００４０】したがって、解像度を向上させるためにレ
ンズの高ＮＡ化および露光光の短波長化とした露光条件
の場合も、焦点深度が高くなっており焦点位置のずれが
許容できる範囲が広がっているから、感光性樹脂膜によ
る所定の微細レジストパターンが得られ、これをエッチ
ングマスクとして半導体素子に所定の微細素子パターン
を得ることができる。
ンズの高ＮＡ化および露光光の短波長化とした露光条件
の場合も、焦点深度が高くなっており焦点位置のずれが
許容できる範囲が広がっているから、感光性樹脂膜によ
る所定の微細レジストパターンが得られ、これをエッチ
ングマスクとして半導体素子に所定の微細素子パターン
を得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態のフォトマスクを示す図で
あり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ部の縦
断面図である。
あり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ部の縦
断面図である。
【図２】本発明の実施の形態のフォトマスクのフォーカ
ス特性を従来のフォトマスクと比較して示した図であ
る。
ス特性を従来のフォトマスクと比較して示した図であ
る。
【図３】本発明の実施の形態のフォトマスクにより形成
される感光性樹脂膜パターンの断面形状を示す図であ
る。
される感光性樹脂膜パターンの断面形状を示す図であ
る。
【図４】本発明の実施の形態のフォトマスクにより形成
される感光性樹脂膜パターンの断面形状を示す図であ
る。
される感光性樹脂膜パターンの断面形状を示す図であ
る。
【図５】従来のフォトマスクにより形成される感光性樹
脂膜パターンの断面形状を示す図である。
脂膜パターンの断面形状を示す図である。
【図６】従来のフォトマスクにより形成される感光性樹
脂膜パターンの断面形状を示す図である。
脂膜パターンの断面形状を示す図である。
【図７】本発明の他の実施の形態のフォトマスクを示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態のフォトマスクの第１の透
明領域の幅Ｗを変化させた際のフォーカス特性を示す図
である。
明領域の幅Ｗを変化させた際のフォーカス特性を示す図
である。
１ 透明基板 ２ 遮光膜、遮光領域 ３ 凹部 ４ 透明膜 １０ 透明領域 １１ 第１の透明領域 １２ 第２の透明領域
【手続補正書】
【提出日】平成８年１２月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】なお、現状の製造技術では透明マスク基板
にエッチングで凹部を形成する際の凹部深さや幅の精度
は２〜３％であるが、この凹部の深さや幅が数％程度ず
れたとしても得られるフォーカス特性はあまり変動しな
い。すなわち上記実施の形態における位相差２０度がこ
の程度変化してもほとんど差は生じなかった。よって、
本発明のフォトマスクはマスク作製時の許容誤差が非常
に大きく意図するマスクを容易に製造することができ
る。尚、本手法を従来の補助パターン手法と合わせて用
いることも可能である。すなわち、孤立ラインパターン
の左右に微細な補助パターンを配置し、孤立パターン周
辺と補助パターンの外側の透過光の位相差を生じさせ
る。このためには、例えば孤立パターンと補助パターン
の間の透明基板をエッチングする。この組み合わせ手法
では、マスク作製が困難であるという課題は依然残る
が、従来の補助パターン手法よりさらに焦点深度が拡大
できるという利点がある。
にエッチングで凹部を形成する際の凹部深さや幅の精度
は２〜３％であるが、この凹部の深さや幅が数％程度ず
れたとしても得られるフォーカス特性はあまり変動しな
い。すなわち上記実施の形態における位相差２０度がこ
の程度変化してもほとんど差は生じなかった。よって、
本発明のフォトマスクはマスク作製時の許容誤差が非常
に大きく意図するマスクを容易に製造することができ
る。尚、本手法を従来の補助パターン手法と合わせて用
いることも可能である。すなわち、孤立ラインパターン
の左右に微細な補助パターンを配置し、孤立パターン周
辺と補助パターンの外側の透過光の位相差を生じさせ
る。このためには、例えば孤立パターンと補助パターン
の間の透明基板をエッチングする。この組み合わせ手法
では、マスク作製が困難であるという課題は依然残る
が、従来の補助パターン手法よりさらに焦点深度が拡大
できるという利点がある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】例えば図１の場合、石英透明基板の屈折率
ｎ＝１．４６，使用露光光のｉ線の波長λ＝３６５ｎｍ
であるから、３度の位相差を得る凹部の深さすなわち凹
部の深さの下限ＤL は６．６ｎｍとなり、３０度の位相
差を得る凹部の深さすなわち凹部の深さの上限ＤU は６
６．１ｎｍとなる。尚、通常の補助パターン手法と同様
に、本手法に於いても位相変化部をさらに多数形成する
ことにより、周期性をより高め、孤立ラインパターンの
焦点深度を拡大することができる（ａ）。すなわち、孤
立ラインパターンの周辺透明基板上に周期的に段差（透
明基板のエッチング部あるいは透明膜）を形成すれば、
焦点深度はさらに拡大する。そして、２つの位相変化部
の間隔を狭め、２つの位相変化部で１つの遮光部が形成
されるようにしても同様の効果が得られる（ｂ）。
ｎ＝１．４６，使用露光光のｉ線の波長λ＝３６５ｎｍ
であるから、３度の位相差を得る凹部の深さすなわち凹
部の深さの下限ＤL は６．６ｎｍとなり、３０度の位相
差を得る凹部の深さすなわち凹部の深さの上限ＤU は６
６．１ｎｍとなる。尚、通常の補助パターン手法と同様
に、本手法に於いても位相変化部をさらに多数形成する
ことにより、周期性をより高め、孤立ラインパターンの
焦点深度を拡大することができる（ａ）。すなわち、孤
立ラインパターンの周辺透明基板上に周期的に段差（透
明基板のエッチング部あるいは透明膜）を形成すれば、
焦点深度はさらに拡大する。そして、２つの位相変化部
の間隔を狭め、２つの位相変化部で１つの遮光部が形成
されるようにしても同様の効果が得られる（ｂ）。
Claims (5)
- 【請求項１】 透明基板上に選択的に形成された遮光膜
により、透明領域と遮光領域とからなる所定のパターン
を有するフォトマスクにおいて、前記透明領域は、前記
遮光領域に接しかつ該遮光領域に沿って帯状に形成され
た第１の透明領域と、前記遮光領域との間に前記第１の
透明領域を挟んで位置する第２の透明領域とを有し、前
記第１の透明領域からの露光光は前記第２の透明領域か
らの露光光より位相が進む構成となっていることを特徴
とするフォトマスク。 - 【請求項２】 前記第１の透明領域からの露光光は前記
第２の透明領域からの露光光より３〜３０度位相が進む
構成となっていることを特徴とする請求項１記載のフォ
トマスク。 - 【請求項３】 前記遮光領域から前記第２の透明領域に
至る前記第１の透明領域の幅Ｗ（μｍ）の範囲は、 ０．８２×（λ／ＮＡ）≦Ｗ≦２．８８×（λ／ＮＡ） （但し、λ（μｍ）は露光光の波長、ＮＡはレンズの開
口数）であることを特徴とする請求項１もしくは請求項
２記載のフォトマスク。 - 【請求項４】 透明基板の平坦主面からエッチングによ
り凹部を形成して、前記凹部の箇所を前記第１の透明領
域とし、前記凹部が形成されていない前記透明基板の箇
所を前記第２の透明領域としたことを特徴とする請求項
１、請求項２もしくは請求項３記載のフォトマスク。 - 【請求項５】 透明基板の平坦主面上に選択的に透明膜
を形成し、前記遮光膜および前記透明膜が形成されてい
ない前記透明基板の箇所を前記第１の透明領域とし、前
記透明膜が形成されている前記透明基板の箇所を該透明
膜とともに前記第２の透明領域としたことを特徴とする
請求項１、請求項２もしくは請求項３記載のフォトマス
ク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31125995A JP2773718B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | フォトマスクおよびパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31125995A JP2773718B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | フォトマスクおよびパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09152708A true JPH09152708A (ja) | 1997-06-10 |
| JP2773718B2 JP2773718B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=18014998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31125995A Expired - Fee Related JP2773718B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | フォトマスクおよびパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773718B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7026081B2 (en) | 2001-09-28 | 2006-04-11 | Asml Masktools B.V. | Optical proximity correction method utilizing phase-edges as sub-resolution assist features |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02140743A (ja) * | 1988-11-22 | 1990-05-30 | Hitachi Ltd | 集積回路装置の製造方法 |
| JPH03259256A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | フォトマスク |
| JPH0424637A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | フォトマスクおよびその製造方法 |
| JPH0429143A (ja) * | 1990-05-24 | 1992-01-31 | Sony Corp | 位相シフトマスクの製造方法 |
| JPH0451151A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-19 | Fujitsu Ltd | 位相シフトレチクルの製作方法 |
| JPH06266094A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-09-22 | Texas Instr Inc <Ti> | 半導体製造のためのフォトマスク |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP31125995A patent/JP2773718B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02140743A (ja) * | 1988-11-22 | 1990-05-30 | Hitachi Ltd | 集積回路装置の製造方法 |
| JPH03259256A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-19 | Mitsubishi Electric Corp | フォトマスク |
| JPH0424637A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | フォトマスクおよびその製造方法 |
| JPH0429143A (ja) * | 1990-05-24 | 1992-01-31 | Sony Corp | 位相シフトマスクの製造方法 |
| JPH0451151A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-19 | Fujitsu Ltd | 位相シフトレチクルの製作方法 |
| JPH06266094A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-09-22 | Texas Instr Inc <Ti> | 半導体製造のためのフォトマスク |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7026081B2 (en) | 2001-09-28 | 2006-04-11 | Asml Masktools B.V. | Optical proximity correction method utilizing phase-edges as sub-resolution assist features |
| US7399559B2 (en) | 2001-09-28 | 2008-07-15 | Asml Masktools B.V. | Optical proximity correction method utilizing phase-edges as sub-resolution assist features |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2773718B2 (ja) | 1998-07-09 |
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|---|---|---|---|
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