JPH0973166A

JPH0973166A - 露光用フォトマスクおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH0973166A
Application number: JP16599596A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Hashimoto; 修一橋本; Kunihiko Kasama; 邦彦笠間
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1997-03-18
Anticipated expiration: 2016-06-26
Also published as: JP2877200B2

Abstract

(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィーにおいて、孤立パター
ンの焦点深度を向上させるとともに、周期パターンの端
や孤立パターンの光学的な近接効果を減少させること。【解決手段】透明基板上に遮光膜でパターンが形成さ
れる露光用フォトマスクにおいて、投影露光で半導体基
板の表面に転写される主パターンが前記遮光膜で形成さ
れ、且つ、前記露光用の照射光に対して透過率の低い材
料膜で形成される補助用パターンが前記主パターンの周
辺部分に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造用
の投影露光装置で使用する露光用フォトマスクに属す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＤＲＡＭに代表される半導体集積回路の
集積度は上昇の一途を辿り、それに応じてパターンの線
幅は非常に小さいものとなってきている。これに伴い半
導体基板上に回路パターンを形成するフォトリソグラフ
ィー工程では更に高い解像度パターンの転写が要求され
てきている。現状のフォトリソグラフィー工程では縮小
投影露光装置（ステッパ）により紫外光でフォトマスク
上の回路パターンを半導体基板上に塗布されたレジスト
（＝感光性有機膜）に焼き付けてパターンが形成されて
いる。このパターン転写のためには半導体基板表面を投
影レンズの結像面に一致させるのが理想であるが、ＬＳ
Ｉが積層構造であるために生じる段差や基板が平坦でな
いことなどの理由により、両者の間にずれが生じる。

【０００３】理想的結像面から多少ずれた場合でもパタ
ーン形成するためには、ある程度の焦点深度（＝パター
ン形成可能な光軸方向の範囲）が必要となり、必要焦点
深度を確保することが高解像度と共に重要となる。

【０００４】一般に解像度Ｒと焦点深度ＤＯＦはレーリ
ーの式と呼ばれる次式で与えられる。

【０００５】Ｒ＝ｋ₁・λ／ＮＡ …（１）ＤＯＦ＝ｋ₂・λ／（Ｎａ）² …（２）ここでλは露光波長、ＮＡはレンズ開口数、ｋ₁、ｋ₂
はプロセスに依存する係数を示す。（１）式より、解像
限界は波長λを短くし、ＮＡを大きくすることにより向
上する事が分かる。しかし、（２）式より短波長化およ
び高ＮＡ化はＤＯＦを減少させてしまう。現状では、解
像度の向上に伴って焦点深度が急激に減少しており、必
要な焦点深度を確保することが難しくなってきている。

【０００６】一方、（２）式から分かる様に、焦点深度
の減少は短波長化の方が高ＮＡ化よりも緩やかである。
このため、短波長化が進められてきており、露光光源と
して水銀灯のｇ線（λ＝４３６ｎｍ）からｉ線（λ＝３
６５ｎｍ）、さらにはＫｒＦエキシマレーザー（λ＝２
４８ｎｍ）が使用されるようになってきている。しか
し、波長を変えるとレジストプロセスも変更しなければ
ならず、これが短波長化に伴う大きな課題となってい
る。

【０００７】解像性能を向上させるためには、（１）式
および（２）式の係数ｋ₁を小さくし係数ｋ₂を大きく
することも有効になる。これらの係数はレジストプロセ
スまたは光学系の精度に大きく依存する。このうちレジ
ストプロセスは、フォトレジスト材料あるいはウェハー
表面へのその塗布の方法および露光照射後の現像方法等
の工程を含んでいる。そして、この中で特にフォトレジ
スト材料が解像性能の向上に対して大きな役割を有して
いる。

【０００８】ｉ線の波長で使用されてきたレジストはノ
ボラック系レジストであり、これはノボラック樹脂と感
光剤の混合物である。ノボラック樹脂は親水性でアルカ
リ現像液に可溶であるが、感光剤は親油性であり樹脂の
溶解抑止剤として機能する。露光されると、露光部の感
光剤が親水性のものに化学変化し、露光部が現像液に可
溶となりポジ型レジストとして機能する。

【０００９】ＫｒＦエキシマレーザーの波長では、ノボ
ラック系のレジストは吸光度が大き過ぎて使用できず、
化学増幅系レジストと呼ばれる新しい反応機構を持つレ
ジストが使用されるようになった。化学増幅系レジスト
はポリビニルフェノールの水酸基を疎水性の基（保護
基）で置換した樹脂と酸発生剤から成る。露光されると
酸発生剤から発生した水素イオンが移動して触媒として
働き、樹脂の保護基が脱離され現像液に可溶となり、ポ
ジ型レジストとして機能する。

【００１０】さらに、先述した回路パターンの微細化に
対応するため、超解像技術といわれる技術が実用化の観
点で種々に検討されている。この超解像技術の代表的な
ものは、工夫を加える箇所によって次の３つの方法に大
別できる。即ち、投影光学系の光源形状を変更するもの
（変形照明法）、投影レンズの瞳面を変更するもの（瞳
フィルター法）、フォトマスクを変更するもの（位相シ
フト法、補助パターン法）である。これらの超解像技術
の効果は、フォトマスク上のパターンの種類に依存して
異なる。

【００１１】変形照明法、位相シフト法は２光束干渉を
利用するもので周期的に配列したパターンの解像度と焦
点深度を向上させることができる。

【００１２】瞳フィルター法は投影レンズの瞳面の空間
周波数分布を変更することによって結像面を多重にする
方法で周期パターンと孤立パターンの両方に効果があ
る。しかしながら、この瞳フィルター法は投影レンズの
瞳面を変更するので実プロセスへの導入は容易では無
い。

【００１３】補助パターン法は、主パターンの周辺にこ
の主パターンの寸法以下の補助パターンを形成し、解像
度と焦点深度を向上させる方法である。以下に、この補
助パターン法について特開平５−１６５１９４号公報に
記載されている内容を説明する。図１２は、この従来の
補助パターン法の場合のフォトマスクの上面図を示して
いる。ここで、このフォトマスクは１／５に縮小投影露
光するステッパで使用されるものとする。図１２に示さ
れるように、マスク基板となる透明なガラス基板１０１
の表面にクロムからなる遮光膜１０２が付着される。そ
して、主パターンである回路パターン用の開口部１０３
が設けられる。また、補助パターン用の開口部１０４お
よび１０５が、この回路パターン用の開口部１０３に隣
接して形成される。ここで、例えば、開口部１０３の幅
は１．５μｍ、開口部１０４および１０５の幅は０．７
５μｍに設定され、開口部１０３と１０４の中心距離お
よび開口部１０３および１０５の中心距離は両方とも
４．５μｍに設定される。

【００１４】このように補助パターン法では、フォトマ
スクに形成される主パターンである回路パターンに隣接
してこの回路寸法より小さい寸法の補助用のパターンが
設けられる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】先述したように、解像
度と焦点深度の向上を計るために、超解像技術の中で比
較的実プロセスへの導入が容易な変形照明法が実用化さ
れつつある。この変形照明法は周期性のある回路パター
ン（以下、周期パターンと呼称する）には有効である
が、孤立した回路パターン（以下、孤立パターンと呼称
する）には効果が小さい。また、このような周期パター
ンにおいてもパターンの端部等、周期性の途切れる部分
では解像の形状が悪化する。これは、孤立パターンや周
期パターンの端部では光が一様に回折されるので、２光
束干渉の効果が得られなくなるためである。

【００１６】先述した補助パターン法では、主パターン
である回路パターンに隣接して補助パターンが形成され
るため、回路パターンが孤立して形成されることはな
い。このため、前述の変形照明法が有効になる。しか
し、従来の技術の補助パターン法では、補助パターンの
幅は主パターン寸法より小さく設定される。このため
に、主パターンが解像度限界で設計される場合には、補
助パターンは解像度限界以下になりパターンの微細化に
伴いマスク作製が困難になる。

【００１７】以上は解像度と焦点深度に関する問題であ
るが、回路パターンの疎密性の違いによる寸法差も大き
な問題となる。このうち、周期パターンと孤立パターン
の寸法差は近接効果と呼ばれ、近接効果を小さく抑える
ことも重要な課題となっている。すなわち、露光した際
の光強度分布が、周期パターンと孤立パターンで異なる
ために、このようなマスクで露光する際に周期パターン
が設計通りになるように露光量を合わせると孤立パター
ンが設計寸法から外れてしまうという問題が生じる。

【００１８】さらに、ＫｒＦエキシマレーザーリソグラ
フィーで化学増幅系レジストを使用するようになってか
ら、レジスト寸法が光強度分布で予想される以上に細く
なったり、レジストパターン形状が悪くするという現象
が生じ、新たな問題となっている。化学増幅系レジスト
が従来のレジストと異なる点は、露光により酸が発生し
拡散することである。

【００１９】発生する酸の量は光強度に比例する。そし
て、この濃度が高い部分の酸によって上述したレジスト
パターンへの悪影響が生じると考えられるので、光照射
量の多い領域の光強度を選択的に下げる必要がある。

【００２０】本発明の目的は、孤立パターンの焦点深度
を向上させると共に、周期パターン端や孤立パターンで
の光学的な近接効果を減少させ、さらに、化学増幅系レ
ジスト使用時の広いスペース部の酸の発生量を抑え多量
の酸の拡散によるパターン形状への悪影響を防ぐことに
ある。

【００２１】また、微細化により従来の補助パターンマ
スクの作成が困難となった場合でも、補助パターンマス
クを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】このために本発明では、
透明基板上に遮光膜でパターンを形成した露光用フォト
マスクにおいて、投影露光で半導体基板の表面に転写さ
れる主パターンが前記遮光膜で形成され、且つ、前記露
光用の照射光に対して、透過率の低い材料膜で形成され
る補助用パターンが前記主パターンの周辺部分に配設さ
れている。ここで、前記補助用パターンの寸法が前記主
パターンの寸法と同一であり、且つ、複数の前記補助用
パターンが一定のピッチで配列される。

【００２３】ここで、前記補助用パターンを形成する前
記透過率の低い材料膜としてモリブデンシリサイド薄膜
が用いられる。

【００２４】また、前記透明基板でパターンの形成され
ていない領域を透過する露光用の照射光と前記補助用パ
ターンを透過する露光用の照射光との位相差が３６０°
（２πラジアン）の倍数となるように設定される。

【００２５】ここで、前記主パターンが前記遮光膜によ
る孤立したライン状のパターンとなる。

【００２６】あるいは、前記主パターンが前記遮光膜で
形成されるライン状のパターンであり一定ピッチで配列
される。

【００２７】あるいは、前記主パターンが前記遮光膜を
部分的に除去した開口状の孤立パターンとなっている。

【００２８】このような露光用フォトマスクの製造方法
は、前記透明基板上に適当な透過率を持つ半透明膜を堆
積し、前記半透明膜上にシリコン酸化膜を形成する工程
と、前記シリコン酸化膜上に遮光膜を堆積する工程と、
第１のレジストマスクで前記遮光膜、シリコン酸化膜お
よび半透明膜をドライエッチングでパターニングする工
程と、第２のレジストマスクで前記パターニングされ遮
光膜のうち所定の遮光膜のパターンをドライエッチング
する工程とを含む。

【００２９】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の詳
細な説明を行う。図１（ａ），図１（ｂ）、図２（ａ）
〜（ｄ）および図３は本発明の第１の実施の形態例を説
明するための図である。ここで、図１（ａ）は本発明の
フォトマスクの上面図であり、図１（ｂ）はその断面図
である。ここで、このようなフォトマスクは１／５の縮
小投影露光のステッパーで使用されるものとする。この
ため、ウェハー上のフォトレジストへの転写パターンの
５倍の寸法の回路パターンがフォトマスク上のパターン
の寸法になる。以下の説明はフォトレジストがポジ型の
場合で行われる。

【００３０】図１（ａ）および図１（ｂ）に示すよう
に、マスク基板となるガラス基板１の表面に回路パター
ンであるライン状の孤立ライン２が形成される。ここ
で、この孤立ライン２の線幅は１．２５μｍである。そ
して、その孤立ライン２の一方の側に補助パターン３，
４および５が同一のピッチでそれぞれ平行に配置して形
成される。さらに、この孤立ライン２の他方の側に同様
の補助パターン３ａ，４ａおよび５ａが同一のピッチで
設けられる。ここで、これらの補助パターンの線幅は孤
立ライン２の線幅と同一であり１．２５μｍである。さ
らに、この補助パターン間の感覚の寸法も１．２５μｍ
に設定される。

【００３１】図１（ｂ）に示すように、このような孤立
ライン２は、補助パターン３，３ａ，４，４ａ，５およ
び５ａと同一の構成材料の上にクロムの遮光膜２′を付
着させて形成される。そして、この孤立ライン２はフォ
トリソグラフィーの投影露光の照射光を完全に遮光する
ように形成される。これに対し、補助パターン３，３
ａ，４，４ａ，５および５ａは、前述の照射光のうち所
定量の光を透過するものである。

【００３２】図１（ａ）および図１（ｂ）では、このよ
うな補助パターンが孤立ライン２の両側に３本ずつ形成
されるばあいについて説明したが、この補助パターンの
数は３本ずつに限定されるものでない。このような補助
パターンの数は、次に説明する補助パターンの光の透過
率も考慮して決められる。

【００３３】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、先述した補助
パターンの光の透過率を変化させたときのシミュレーシ
ョンでの光強度分布を示している。ここで、図２
（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）および図２（ｄ）はそ
れぞれ前述した光の透過率が１００％、５０％、３０％
および０％の場合に対応する。そして、縦軸の光強度は
図２（ａ）でスペース領域での強度で規格かされてい
る。なお、このシミュレーションでは、１／５の縮小投
影露光において光学条件はＮＡ＝０．５、σ＝０．７、
ラムダ＝２４８ｎｍとして行われた。ここで、σは光源
のコヒーレンシーを示す値であり、照明光源側の光学レ
ンズのＮＡを投影レンズのＮＡで除した値で表される。

【００３４】図２において、図２（ａ）の補助パターン
の光透過率１００％のものが通常の孤立ラインパターン
の場合に相当し、図２（ｄ）の透過率０％のものが通常
の周期パターンに相当する。

【００３５】ここで、縮小投影露光で０．２５μｍのラ
インおよびスペースのパターンの線幅が設計通りになる
光強度をＩ_tとすると、図２（ｄ）よりＩ_t＝０．３３
７となる。このＩ_tを基準の光強度とすると、光強度が
Ｉ_tより小さいとレジストパターンがウェハー上に残
り、Ｉ_tより大きいとレジストパターンが残らないこと
になる。

【００３６】補助パターンは前述したようにレジストパ
ターンとして残らないようにする必要がある。ここで図
２（ｄ）で説明した光強度を考慮すると、補助パターン
の透過率は光強度がＩ_tより大きくなる範囲すなわち３
０％以上になるように設定すれば良いことが分かる。

【００３７】なお、この透過率３０％の補助パターン部
の光強度は透過率１００％のそれに比べて平均で６割程
度となるので、化学増幅系レジストを使用する際の補助
パターン部の酸発生量を約６割に抑えることが可能であ
る。

【００３８】図１（ａ）および図１（ｂ）では、ライン
状の孤立ラインの両側に補助パターンを配置する場合に
ついて説明したが、図３に示すようにライン状のパター
ンがあるピッチで配置される場合すなわちラインによる
周期パターンの場合でも同様に補助パターンが形成され
る。図３に示すように、ラインとスペースの幅の比が
１：１の周期ライン１１の両側に同じ寸法の補助パター
ン１２，１２ａ，１３，１３ａ，１４および１４ａが設
置されている。ここで、これらのラインあるいはスペー
スのパターンの線幅は１．２５μｍである。なお、これ
らの補助パターンの照射光の透過率は、図２（ａ）〜図
２（ｄ）で説明したのと同様の方法で求められ、３０％
から５０％程度になるように設定される。

【００３９】このような場合には、周期パターンの端に
あるラインのパターンにも周期性を持たせることができ
る。同時に、ラインパターンの周辺部の光強度を下げる
ことができ、化学増幅系レジスト使用時に広いスペース
部分で多量に発生する酸によるレジストパターンへの悪
影響を抑えることができる。これらについて図４（ａ）
および図４（ｂ）で説明する。

【００４０】図４（ａ）は、この周期ラインのパターン
あるいは孤立ラインのパターンが形成されたフォトマス
クの断面図である。ここで、図１（ａ）、図１（ｂ）お
よび図３に示したものと同一の符号は同一物を表す。そ
して、図４（ｂ）は、このフォトマスクを通して縮小投
影露光をした時のレジスト膜に投影される光強度分布で
ある。

【００４１】図４（ａ）に示すように周期ライン１１の
途切れた端部から補助パターン１２，１２ａ，１３，１
３ａ等が配列されると、図４（ｂ）に示すＡ領域の光強
度はガラス基板１のスペース領域を透過したＢ領域の光
強度の６割程度に低下する。この光強度の低下により、
先述したような広いスペース部分での多量の酸発生は抑
制されるようになる。

【００４２】また、このＡ領域の光強度は周期的に変化
する。この周期的な光強度変化は、半透明である補助パ
ターン１２，１２ａ，１３および１３ａ等によって生じ
る。そして、これらの補助パターンは高次の回折光をも
生じさせる。そして、これらの補助パターンは高次の回
折光をも生じさせる。これらの補助パターンから生じる
複数次の回折光は、先述した変形照明法での２光束干渉
に利用できるため、周期ライン１１の端部のラインパタ
ーンの焦点深度も向上するようになる。

【００４３】次に、図５（ａ）および図５（ｂ）および
図６（ａ）〜図６（ｄ）に基づいて本発明の第２の実施
例を説明する。ここで、図５（ａ）は孤立したスペース
のパターンの場合の本発明のフォトマスクの上面図であ
り、図５（ｂ）はその断面図である。また、図６は、こ
のフォトマスクを通して縮小投影露光される場合のシミ
ュレーションでの光強度分布を示している。ここで、シ
ミュレーションの光学条件は第１の実施の形態例の場合
と同一である。

【００４４】図５（ａ）および図５（ｂ）に示すよう
に、ガラス基板２１に孤立スペース２２のパターンが次
のようにして形成される。すなわち、遮光膜パターン２
３，２４，２５および２６が一方の側に同一ピッチで形
成され、さらに、孤立スペース２２を挟んで遮光膜パタ
ーン２３ａ，２４ａ，２５ａおよび２６ａが他方の側に
同一ピッチで形成される。そして、これら遮光膜パター
ン間に補助パターン２７，２８，２９，２７ａ，２８ａ
および２９ａが形成される。ここで、孤立スペース幅、
遮光膜パターン幅および補助パターン幅の寸法はいずれ
も１．２５μｍである。この遮光膜パターン２３，２３
ａ，２４，２４ａ，２５，２５ａ，２６および２６ａ
は、図５（ｂ）に示すように、補助パターンと同一の構
成材料である補助パターン材３０の上にクロムの遮光膜
２３′，２３ａ′，２４′，２４ａ′，２５′，２５
ａ′，２６′および２６ａ′を付着させて形成される。
そして、これらの遮光膜パターンはフォトリソグラフィ
ーの投影露光の照射光を完全に遮光するように形成され
る。これに対し、補助パターン２７，２７ａ，２８，２
８ａ，２９および２９ａは補助パターン材３０のみで構
成され、前述の照射光のうち所定の光量を透過する。

【００４５】次に、第１の実施の形態例と同様の光学条
件でシミュレーションを行い光強度分布を求めた結果を
図６に示す。ここで、図６（ａ）、図６（ｂ）、図６
（ｃ）および図６（ｄ）は補助パターンの光透過率がそ
れぞれ１００％、５０％、３０％および０％の場合に対
応する。本実施例の場合、図６（ａ）の補助パターンの
光透過率１００％の場合が通常のラインとスペースが等
間隔に並んだパターンに相当し、図５（ｄ）の透過率０
％のものが通常の孤立スペースのパターンに相当する。
この孤立スペースパターンの場合、補助パターン部のフ
ォトレジストが開口してはいけないので、補助パターン
部の光強度分布はＩ_t＝０．３３７よりも小さくなる必
要がある。この条件を満たす光透過率は４０％以下であ
る。

【００４６】なお、孤立スペースの場合、補助パターン
部での照射光の透過率が高いとフォトレジスト部の膜減
りとなるため、この点にも注意して補助パターンの照射
光の透過率を設定する必要がある。

【００４７】次に、図７および図８に基づいて本発明の
第３の実施の形態例を説明する。ここで、図７および図
８は本発明の第３の実施例を示すマスク上面図であり、
本発明をラインとスペースの比が１：３でありこのライ
ンとスペースが同一ピッチで配置する場合に適用した例
を示す。

【００４８】図７に示されるように、ラインパターン３
２，３３，３４，３５および３６が形成され、これらの
ラインパターン間に補助パターン３７，３８，３９，４
０，４１および４２が形成される。この場合には、ライ
ンパターン間のスペース部は全て半透明膜である補助パ
ターンで形成されることになる。

【００４９】このようなパターン構成の場合には、スペ
ース部が広くなるので、通常、スペース部の光強度が高
くなるが、この部分に補助パターンを適用することによ
り、スペース部の光強度を抑えることができ、化学増幅
系レジスト使用時の酸のレジストパターンへの悪影響を
抑えることができる。

【００５０】図８では、図７で説明したのと同様にライ
ンパターン５２，５３，５４，５５および５６が配置さ
れる場合に、これらのラインパターン間に補助パターン
５７，５８，５９，６０，６１および６２が１本づつ挿
入される。ここで、これらのラインパターンおよび補助
パターンの寸法は同一である。この場合には、補助パタ
ーンの本数と照射光の透過率は第１の実施例で説明した
のと同様のシミュレーションによって求められる。本実
施例のラインとスペ−スの比は１：３であるが、スペー
スの比がより大きくなった場合にも同様に適用できる。

【００５１】次に図９に基づいて本発明の第４の実施例
を説明する。図９（ａ）〜図９（ｆ）は本発明のフォト
マスクの製造方法を示す製造工程順の断面図である。図
９（ａ）に示すように、ガラス基板７１上にモリブデン
シリサイド（ＭｏＳｉ）で形成される半透明膜７２を堆
積させる。ここで、この半透明膜７２の膜厚は４５ｎｍ
程度に設定される。この場合、ｉ線の光の透過率は４０
％程度になる。次に、膜厚が４０ｎｍ程度のシリコン酸
化膜７３をプラズマを用いた化学気相成長（ＣＶＤ）法
で形成する。このようにした後、膜厚が１００ｎｍ程度
のクロムをスパッタ法で成膜し遮光薄膜７４を形成す
る。そして、全体を被覆するレジスト膜７５を堆積す
る。

【００５２】次に、図９（ｂ）に示すように、公知の写
真蝕刻法で第１のレジストマスク７６を形成する。そし
て、この第１のレジストマスク７６をドライエッチング
のマスクにして前述の遮光薄膜７４、シリコン酸化膜７
３、半透明膜７２を微細加工する。このようにした後、
第１のレジストマスク７６を剥離すると図９（ｃ）のよ
うに、遮光膜７７および７７ａ、補助パターン７８、シ
リコン酸化膜パターン７９が形成される。

【００５３】次に、図９（ｄ）に示すように、もう一度
レジスト膜８０を塗布した後、図９（ｅ）に示すように
孤立ラインのパターンのみにレジスト膜が残るように第
２のレジストマスク８１を形成する。そして、この第２
のレジストマスク８１をドライエッチングのマスクにし
て遮光膜７７ａのみをエッチングする。ここで、シリコ
ン酸化膜パターン７９は、補助パターン７８がエッチン
グされるのを防止する機能を有する。このようにして、
図９（ｆ）に示すように、ガラス基板７１上に孤立ライ
ン８２を有しその両側に補助パターン８３を有するフォ
トマスクが形成されるようになる。

【００５４】このフォトマスクの製造方法では遮光膜を
クロム、半透明膜をＭｏＳｉ系の薄膜で構成したが、遮
光膜あるいは半透明膜はこのような材料の組み合わせに
限らないことを言及しておく。

【００５５】次に、補助パターン７８を透過する光の位
相差の制御方法について説明する。補助パターンを透過
する光とスペース部を透過する光の位相差が生じた場
合、主パターンのレジストパターン形成に悪影響を及ぼ
す恐れがある。そこで位相差は小さく抑える必要があ
り、±１０°の範囲内にする。また、位相差は一周期分
変化しても同じであるので３６０°ｎ±１０°の範囲内
であっても良い。ここで、ｎは整数である。この位相差
は半透明膜の厚さによって生じるので図９（ａ）のＭｏ
Ｓｉの半透明膜７２の厚さと光学濃度を調整することに
よって制御される。

【００５６】次に、図１０に基づいて、本発明の第５の
実施の形態例を説明する。本実施例は、主パターン８２
の下の補助パターン８３を透過する光の位相差の制御方
法に関するものである。補助パターン８３を透過する照
射光の位相がスペース８４を透過する照射光に対してｘ
°ずれる場合、ガラス基板８５を３６０°−ｘ°の位相
差を与える厚さほど削る。実際に削る量ｄは、照射光の
波長をλ、ガラス基板８５の屈折率をｋとすると、ｄ＝
λ／（ｋ−１）で求められる。このようにすると、補助
パターン８３を透過する光とスペース８４を透過する光
の位相差が３６０°となり、位相差によるレジストパタ
ーン形成への悪影響を防ぐことができる。

【００５７】ガラス基板８５を削る方法は、第４の実施
の形態例のフォトマスク作成方法において、図９（ｃ）
の様にパターンが形成された後、あるいは図９（ｆ）の
様にパターンが形成された後に、それらのパターンをマ
スクにしてエッチングすることにより行われる。

【００５８】次に、図１１に基づいて、本発明の第６の
実施の形態例を説明する。本実施例の特徴は、補助パタ
ーン８７をＭｏＳｉ等の光学薄膜で形成するのではな
く、主パターン８６を有するガラス基板８９の表面をプ
ラズマ処理によって荒らすことで透過率を下げて形成し
ていることである。この場合、補助パターン８７の膜厚
は殆ど変化しないので、補助パターン８７を透過する照
射光とスペース８８を透過する照射光に位相差が生じ
ず、位相差の制御を行う必要がない。

【００５９】以上に説明した実施の形態例では、露光波
長を２４８ｎｍ、パターン形状をラインパターン、スペ
ースパターンとし、縮小投影露光後のこれらのパターン
幅を０．２５μｍ、さらに補助パターン幅を０．２５μ
ｍとした。しかし、露光波長、パターン形状、パターン
寸法は必要に応じて所定の値に設定するものとする。こ
のようにして所定の値に変更した場合でも本発明の効果
は実施の形態例で説明したと同様に得られる。ただし、
このように変更する場合は、補助パターン８７の透過率
をシミュレーションや実験によって最適化する必要があ
る。

【００６０】また、孤立ラインのパターン、孤立スペー
スのパターン、周期パターンおよびラインとスペースの
周期パターン等が同一マスク上に存在する場合には、補
助パターン８７の光透過率を調節する必要がある。

【００６１】このような場合、補助パターン８７の光透
過率をパターンの種類毎に変更することは難しいので、
補助パターン８７の線幅を補助パターン８７を透過する
光の総量がそれぞれのパターンで最適になるように調整
する。例えば、孤立ラインのパターンと孤立スペースの
パターンでは、孤立スペース用の補助パターンの線幅を
孤立ライン用のものよりも小さくする。

【００６２】また以上の実施例では、補助パターンを主
パターンの両側に配置する場合について説明した。しか
し、このような補助パターンを主パターンの上下左右に
配置し主パターンのまわりを補助パターンで囲むように
しても良いことを言及しておく。また、補助パターンが
複数で配列される場合、これらの補助パターンは同一に
なる場合について説明したが、これらの補助パターンの
寸法がそれぞれ異なる場合でも本発明の効果は同様に生
じる。さらに、実施例では露光用フォトマスクがステッ
パーで使用される場合について説明したが、１対１の投
影露光装置や走査型露光装置の場合でも本発明の効果は
同様に形成されることに触れておく。

【００６３】

【発明の効果】このように本発明では、主パターンのま
わりに光透過率を制御した補助パターンが配置される。
このために、主パターンである孤立ライン、孤立スペー
ス、周期ラインあるいは孤立スペースの端に周期性を持
たせることができるので、光学的な近接効果を減らすこ
とができる。また、本発明のマスクを変形照明と組み合
わせた場合、孤立パターンの焦点深度を大幅に向上させ
る事ができる。

【００６４】また、孤立パターンや周期パターンの端等
の広いスペース部の光強度が下がるので化学増幅系レジ
スト使用時の広いスペース部の酸の発生量が抑えられ、
酸の拡散に起因するパターンへの悪影響を抑えることが
できる。

【００６５】また、本発明の補助パターンの線幅は主パ
ターンと同程度で良く、微細化によって主パターンの線
幅がマスク製造限界になり従来の補助パターンマスクが
作れない場合でも、補助パターンマスクを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光フォトマスクおよびその製造方法
の第１の実施の形態例を説明するためのフォトマスクの
図である。

【図２】本発明の第１の実施例を説明する光強度分布図
である。

【図３】本発明の第１の実施例を説明するためのフォト
マスクの平面図である。

【図４】本発明の第１の実施例の効果化を説明する光強
度分布図である。

【図５】本発明の露光フォトマスクおよびその製造方法
の第２の実施例を説明するためのフォトマスクの図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施例を説明する光強度分布図
である。

【図７】本発明の露光フォトマスクおよびその製造方法
の第３の実施例を説明するためのフォトマスクの平面図
である。

【図８】本発明の第３の実施例を説明するためのフォト
マスクの平面図である。

【図９】本発明のフォトマスク製造での製造工程順の断
面図である。

【図１０】本発明の露光フォトマスクおよびその製造方
法の第４の実施例を説明するためのフォトマスクの断面
図である。

【図１１】本発明の露光フォトマスクおよびその製造方
法の第５の実施例を説明するためのフォトマスクの断面
図である。

【図１２】従来の技術でのフォトマスクの平面図であ
る。

【符号の説明】

１，２１，３１，５１，７１，８９，１０１ガラス
基板ガラス基板２，８２孤立ライン２３′，２４′，２５′，２６′，２３ａ′，２４
ａ′，２５ａ′，２６ａ′，７７，７７ａ，１０２
遮光膜３，３ａ，４，４ａ，５，５ａ，１２，１２ａ，１３，
１３ａ，１４，１４ａ，２７，２７ａ，２８，２８ａ，
２９，２９ａ，３７，３８，３９，４０，４１，４２，
５７，５８，５９，６０，６１，６２，７８，８３，８
７補助パターン１１周期ライン２２孤立スペース２３，２３ａ，２４，２４ａ，２５，２５ａ，２６，２
６ａ遮光膜パターン３０補助パターン材３２，３３，３４，３５，３６，５２，５３，５４，５
５，５６ラインパターン７２半透明薄膜７３シリコン酸化膜７４遮光薄膜７５，８０レジスト膜７６第１のレジストマスク７９シリコン酸化膜パターン８１第２のレジストマスク８６主パターン８４，８８スペース１０３，１０４，１０５開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に遮光膜でパターンが形成さ
れる露光用フォトマスクに於いて、投影露光で半導体基
板の表面に転写される主パターンが前記遮光膜で形成さ
れ、且つ、前記露光用の照射光に対して透過率の低い材
料膜で形成される補助用パターンが前記主パターンの周
辺部分に配設されていることを特徴とする露光用フォト
マスク。
【請求項２】前記補助用パターンの寸法が前記主パタ
ーンの寸法と同一であり、且つ、複数の前記補助用パタ
ーンが一定のピッチで配列されていることを特徴とする
請求項１記載の露光用フォトマスク。
【請求項３】前記補助用パターンを形成する前記透過
率の低い材料膜がモリブデンシリサイド薄膜であること
を特徴とする請求項１記載の露光用フォトマスク。
【請求項４】前記透明基板でパターンを形成されてい
ない領域を透過する露光用の照射光と前記補助用パター
ンを透過する露光用の照射光との位相差が３６０°（２
πラジアン）の倍数となることを特徴とする請求項１記
載の露光用フォトマスク。
【請求項５】前記主パターンが前記遮光膜による孤立
したライン状のパターンであることを特徴とする請求項
２記載の露光用フォトマスク。
【請求項６】前記主パターンが前記遮光膜で形成され
るライン状のパターンであり一定ピッチで配列されてい
ることを特徴とする請求項２記載の露光用フォトマス
ク。
【請求項７】前記主パターンが前記遮光膜を部分的に
除去した開口状の孤立パターンであることを特徴とする
請求項１記載の露光用フォトマスク。
【請求項８】前記透明基板上に適当な透過率を持つ半
透明膜を堆積し、前記半透明膜上にシリコン酸化膜を形
成する工程と、前記シリコン酸化膜上に遮光膜を堆積す
る工程と、第１のレジストマスクで前記遮光膜、シリコ
ン酸化膜および半透明膜をドライエッチングでパターニ
ングする工程と、第２のレジストマスクで前記パターニ
ングされた遮光膜のうち所定の遮光膜のパターンをドラ
イエッチングする工程とを含むことを特徴とする請求項
１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項
６又は請求項７記載の露光用フォトマスクの製造方法。
【請求項９】前記露光用フォトマスクにおいて、パタ
ーンが形成されていない領域を透過する露光用の照射光
と前記補助用パターンを透過する露光用の照射光との位
相差を、パターンが形成されていないガラス基板部分を
削ることで３６０°（２πラジアン）の倍数となるよう
にする位相差制御方法。
【請求項１０】前記補助用パターンを透過率の低い材
料で形成される代わりに、ガラス基板表面をプラズマ処
理によって荒らすことで形成する前記露光用フォトマス
ク。