JPH10142768A - 位相反転マスク及びその製造方法 - Google Patents
位相反転マスク及びその製造方法Info
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- JPH10142768A JPH10142768A JP9301697A JP30169797A JPH10142768A JP H10142768 A JPH10142768 A JP H10142768A JP 9301697 A JP9301697 A JP 9301697A JP 30169797 A JP30169797 A JP 30169797A JP H10142768 A JPH10142768 A JP H10142768A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は遮光層パターンを、位相反転層を利
用して形成することによって段差を改善させた、位相反
転マスク及びその製造方法に関する。 【解決手段】 本発明による位相反転マスクは、遮光パ
ターンを位相反転層と同じ材質の限界解像以下のサイズ
とした遮光パターンと透光パターンとで形成させたこと
を特徴とする。
用して形成することによって段差を改善させた、位相反
転マスク及びその製造方法に関する。 【解決手段】 本発明による位相反転マスクは、遮光パ
ターンを位相反転層と同じ材質の限界解像以下のサイズ
とした遮光パターンと透光パターンとで形成させたこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は位相反転マスクに関
するもので、特に遮光パターンによる段差に影響されな
い、位相反転マスク及びその製造方法に関する。
するもので、特に遮光パターンによる段差に影響されな
い、位相反転マスク及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、半導体素子の製造工程で多く
用いられるフォトリソグラフィ工程では、半導体素子を
製造しようとする形状に光を透過させる部分と、光を遮
断させる部分とに分けられたフォトマスクを多く用いて
いる。すなわち、一般のフォトマスクは、遮光パターン
と透光パターンとから構成され、選択的に露光すること
ができるようになっている。しかし、パターン密度の増
加によって光の回折現象が発生するので、パターン密度
の増加に制限があった。そのための解決策として位相反
転マスクを利用することが研究されている。透過する光
の一部を位相反転させることによって解像度を増加させ
る方法である。
用いられるフォトリソグラフィ工程では、半導体素子を
製造しようとする形状に光を透過させる部分と、光を遮
断させる部分とに分けられたフォトマスクを多く用いて
いる。すなわち、一般のフォトマスクは、遮光パターン
と透光パターンとから構成され、選択的に露光すること
ができるようになっている。しかし、パターン密度の増
加によって光の回折現象が発生するので、パターン密度
の増加に制限があった。そのための解決策として位相反
転マスクを利用することが研究されている。透過する光
の一部を位相反転させることによって解像度を増加させ
る方法である。
【０００３】位相反転マスクを利用する技術は、光をそ
のまま透過させる透光領域と、遮光領域と、光を１８０
°反転させて透過させる反転透光領域とを組合わせて使
用する技術であって、基本的には、透光領域とその隣の
透光領域との間が狭くなってもそれらの像を分離するこ
とができるようにしたものである。そして、このような
位相反転マスクは、マスク製造技術の発達によって、光
の位相差を応用した変形マスクが登場して、光学の解像
限界を増加させることができるようになった。
のまま透過させる透光領域と、遮光領域と、光を１８０
°反転させて透過させる反転透光領域とを組合わせて使
用する技術であって、基本的には、透光領域とその隣の
透光領域との間が狭くなってもそれらの像を分離するこ
とができるようにしたものである。そして、このような
位相反転マスクは、マスク製造技術の発達によって、光
の位相差を応用した変形マスクが登場して、光学の解像
限界を増加させることができるようになった。
【０００４】位相反転マスクは、レベンソンの位相反転
マスクを始めとして、ニタヤマ等がコンタクトホールの
解像限界を向上させるために提案したリム型位相反転マ
スク、その他の種類の位相反転マスクが出現した。以下
において、添付図面を参照して、従来の位相反転マスク
を説明する。図１はレベンソン、すなわちＡｌｔｅｒｎ
ａｔｅタイプの位相反転マスクである。Ａｌｔｅｒｎａ
ｔｅタイプ位相反転マスクを簡単に説明すると、遮光パ
ターンを間に２つの透光パターンが隣接してある場合、
その隣接する２つの透光パターンを通過した光の振幅を
反対にする位相反転マスクである。以下、その製造方法
を説明する。
マスクを始めとして、ニタヤマ等がコンタクトホールの
解像限界を向上させるために提案したリム型位相反転マ
スク、その他の種類の位相反転マスクが出現した。以下
において、添付図面を参照して、従来の位相反転マスク
を説明する。図１はレベンソン、すなわちＡｌｔｅｒｎ
ａｔｅタイプの位相反転マスクである。Ａｌｔｅｒｎａ
ｔｅタイプ位相反転マスクを簡単に説明すると、遮光パ
ターンを間に２つの透光パターンが隣接してある場合、
その隣接する２つの透光パターンを通過した光の振幅を
反対にする位相反転マスクである。以下、その製造方法
を説明する。
【０００５】まず、図１ａに示したとおり、透光性基板
１上にエッチングストッパー層２及び遮光層３を順に形
成する。この時、遮光層３は一般的にクロムで形成し、
完璧な遮光効果を得るため、一定の厚さ以上に厚く形成
する。図１ｂに示したとおり、遮光層３上にレジスト４
を堆積し、電子ビーム照射及び現像工程によってレジス
ト４をパターニングし、そのパターニングされたレジス
ト４をマスクとしたエッチング工程によって、遮光層３
を選択的にエッチングして、複数のオープニング領域５
を有する遮光層パターン３ａを形成する。図１ｃに示し
たとおり、遮光層パターン３ａを含む前面に、位相反転
層６を形成する。図１ｄに示したとおり、前記位相反転
層６を選択的に除去して、交互のオープニング領域５に
反転層６が残るように形成する。
１上にエッチングストッパー層２及び遮光層３を順に形
成する。この時、遮光層３は一般的にクロムで形成し、
完璧な遮光効果を得るため、一定の厚さ以上に厚く形成
する。図１ｂに示したとおり、遮光層３上にレジスト４
を堆積し、電子ビーム照射及び現像工程によってレジス
ト４をパターニングし、そのパターニングされたレジス
ト４をマスクとしたエッチング工程によって、遮光層３
を選択的にエッチングして、複数のオープニング領域５
を有する遮光層パターン３ａを形成する。図１ｃに示し
たとおり、遮光層パターン３ａを含む前面に、位相反転
層６を形成する。図１ｄに示したとおり、前記位相反転
層６を選択的に除去して、交互のオープニング領域５に
反転層６が残るように形成する。
【０００６】図２は、従来の他の位相反転マスクの製造
工程を示す断面図等で、これもまたＡｌｔｅｒｎａｔｅ
タイプ位相反転マスクである。先ず、図２ａに示した
とおり、透光性基板１上にエッチングストッパー層２、
位相反転層６及び遮光層３を順に形成する。遮光層３上
にレジスト４を堆積した後、電子ビーム照射及び現像工
程によってレジスト４をパターニングした後、パターニ
ングされたレジスト４をマスクとして利用したエッチン
グ工程によって、遮光層３をエッチングして、図２ｂに
示したとおり、複数のオープニング領域５等を有する遮
光層パターン３ａを形成する。図２ｃに示したとおり、
複数のオープニング領域５の交互ものの位置の位相反転
層６を選択的に除去する。すなわち、一つのオープニン
グ領域には位相反転層６がなく、その隣のオープニング
領域には位相反転層６を残すというように交互に位相反
転層をオープニングに形成する。
工程を示す断面図等で、これもまたＡｌｔｅｒｎａｔｅ
タイプ位相反転マスクである。先ず、図２ａに示した
とおり、透光性基板１上にエッチングストッパー層２、
位相反転層６及び遮光層３を順に形成する。遮光層３上
にレジスト４を堆積した後、電子ビーム照射及び現像工
程によってレジスト４をパターニングした後、パターニ
ングされたレジスト４をマスクとして利用したエッチン
グ工程によって、遮光層３をエッチングして、図２ｂに
示したとおり、複数のオープニング領域５等を有する遮
光層パターン３ａを形成する。図２ｃに示したとおり、
複数のオープニング領域５の交互ものの位置の位相反転
層６を選択的に除去する。すなわち、一つのオープニン
グ領域には位相反転層６がなく、その隣のオープニング
領域には位相反転層６を残すというように交互に位相反
転層をオープニングに形成する。
【０００７】図３は、図１ｄまたは図２ｃに示した、位
相反転マスクを通過した光の強度を示すプロファイル図
である。位相反転層が形成されたオープニング領域と、
位相反転層が形成されないオープニング領域とを通過し
た光の強度プロファイルが険しいことを示している。す
なわち、隣接したオープニング領域を通過した光の振幅
が反対であるので、隣接する２つのオープニング領域の
境界の遮光層パターン領域で、それぞれの透過光のサイ
ドローブによる異常パターンの発生を防止しているとい
うことを示している。
相反転マスクを通過した光の強度を示すプロファイル図
である。位相反転層が形成されたオープニング領域と、
位相反転層が形成されないオープニング領域とを通過し
た光の強度プロファイルが険しいことを示している。す
なわち、隣接したオープニング領域を通過した光の振幅
が反対であるので、隣接する２つのオープニング領域の
境界の遮光層パターン領域で、それぞれの透過光のサイ
ドローブによる異常パターンの発生を防止しているとい
うことを示している。
【０００８】図４は、従来のさらに他の位相反転マスク
の製造工程を示す断面図であって、ニタヤマがフォトレ
ジストホールの解像限界を向上させるために提案した、
リム型位相反転マスク、すなわちエッジ強調型の製造工
程断面図である。このリム型位相反転マスクを簡単に説
明すると、遮光領域間のオープニング領域の透光領域の
リム部分、すなわち周辺部に、透光領域を通過した光の
位相と反対となる位相反転領域を形成したものである。
実際の像とは関係ない周囲の位相反転領域を通過した光
が、実際の像となる透光領域を通過した光と干渉しあ
い、相殺して、サイドローブによる異常パターンの形成
を防止し、正確なフォトレジストホールを形成できる位
相反転マスクである。
の製造工程を示す断面図であって、ニタヤマがフォトレ
ジストホールの解像限界を向上させるために提案した、
リム型位相反転マスク、すなわちエッジ強調型の製造工
程断面図である。このリム型位相反転マスクを簡単に説
明すると、遮光領域間のオープニング領域の透光領域の
リム部分、すなわち周辺部に、透光領域を通過した光の
位相と反対となる位相反転領域を形成したものである。
実際の像とは関係ない周囲の位相反転領域を通過した光
が、実際の像となる透光領域を通過した光と干渉しあ
い、相殺して、サイドローブによる異常パターンの形成
を防止し、正確なフォトレジストホールを形成できる位
相反転マスクである。
【０００９】図４ａに示したとおり、透光性基板１０上
に、遮光層１１とレジスト１２とを順に積層する。その
後、電子ビーム照射及び現像工程によって、遮光層パタ
ーン形成領域のレジスト１２をパターニングした後、パ
ターニングされたレジスト１２をマスクとして利用して
エッチングし、遮光層を選択的に除去して、複数のオー
プニング領域１３を有する遮光層パターン１１を形成す
る。この時、遮光層パターン１はクロムを用いる。レジ
スト１２を除去した後、遮光層パターン１１を含む前面
に、位相反転層１４として使用するＰＭＭＡ(Poly-Meth
yl-Methacrylate)を堆積した後、図４ｂに示したとお
り、紫外線によって背面露光する。その後、ＰＭＭＡを
現像すると、図４ｃに示したとおり、紫外線が照射され
た部分が除去され、遮光層パターン１１上層のＰＭＭＡ
が残る。この例では、ＰＭＭＡはポジチブ型である。す
なわち、オープニング領域１３に形成されたＰＭＭＡの
みが除去される。最後に、図４ｄに示したとおり、位相
反転層１４下部の遮光層パターン１１の中で、位相反転
層１４のリム部分の遮光層パターン１１を湿式エッチン
グ法を用いて部分的に除去する。この遮光層パターン１
１が除去された部分の位相反転層１４の幅(Ｗ)は、透光
による実際の像とは関係がないが、オープニング領域１
３を通過した光と反対の位相の、１８０±１０°位相シ
フトされた光を透過させる。この周辺部の位相シフトし
た光がオープニング領域１３を通過した光の裾の部分が
広がるのを防止して、マスクの解像力を増加させる。
に、遮光層１１とレジスト１２とを順に積層する。その
後、電子ビーム照射及び現像工程によって、遮光層パタ
ーン形成領域のレジスト１２をパターニングした後、パ
ターニングされたレジスト１２をマスクとして利用して
エッチングし、遮光層を選択的に除去して、複数のオー
プニング領域１３を有する遮光層パターン１１を形成す
る。この時、遮光層パターン１はクロムを用いる。レジ
スト１２を除去した後、遮光層パターン１１を含む前面
に、位相反転層１４として使用するＰＭＭＡ(Poly-Meth
yl-Methacrylate)を堆積した後、図４ｂに示したとお
り、紫外線によって背面露光する。その後、ＰＭＭＡを
現像すると、図４ｃに示したとおり、紫外線が照射され
た部分が除去され、遮光層パターン１１上層のＰＭＭＡ
が残る。この例では、ＰＭＭＡはポジチブ型である。す
なわち、オープニング領域１３に形成されたＰＭＭＡの
みが除去される。最後に、図４ｄに示したとおり、位相
反転層１４下部の遮光層パターン１１の中で、位相反転
層１４のリム部分の遮光層パターン１１を湿式エッチン
グ法を用いて部分的に除去する。この遮光層パターン１
１が除去された部分の位相反転層１４の幅(Ｗ)は、透光
による実際の像とは関係がないが、オープニング領域１
３を通過した光と反対の位相の、１８０±１０°位相シ
フトされた光を透過させる。この周辺部の位相シフトし
た光がオープニング領域１３を通過した光の裾の部分が
広がるのを防止して、マスクの解像力を増加させる。
【００１０】図５は、図４ｄに示したリム型の位相反転
マスクを通過した光の強度を示すプロファイル図であ
る。オープニング領域１３を通過した光と、オープニン
グ領域１３と接した状態で形成された位相反転層１４を
通過した光が、その重畳部分で相互に相殺され、オープ
ニング領域１３を通過した光強度分布を急峻になること
を示している。すなわち、フォトレジストパターンを形
成する時、垂直方向に正確にパターニングすることがで
きる。
マスクを通過した光の強度を示すプロファイル図であ
る。オープニング領域１３を通過した光と、オープニン
グ領域１３と接した状態で形成された位相反転層１４を
通過した光が、その重畳部分で相互に相殺され、オープ
ニング領域１３を通過した光強度分布を急峻になること
を示している。すなわち、フォトレジストパターンを形
成する時、垂直方向に正確にパターニングすることがで
きる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来のＡｌｔｅｒｎａ
ｔｅタイプの位相反転マスクと、リム型位相反転マスク
とは、位相反転型でない一般的なフォトマスクを写真転
写用のレチクルとして使用した場合と比較すると、サイ
ドローブ、すなわち主透過光の裾の広がりを防止するこ
とができ、より正確なフォトレジストパターンを形成す
ることができるという長所はあるが、下記のような問題
点があった。 １． 基板上に位相反転層以外に遮光層パターンをも形
成しなければならないので、遮光層パターンと位相反転
層との接触部分の付着力及び、応力等によって位相反転
層パターンが変形することがあるという問題である。 ２． クロム等の遮光物質を使用して遮光層パターンを
形成し、それと重ねるように位相反転層を形成している
ので、遮光層パターンの厚さによる段差が発生して、位
相反転マスクを使用してウェーハ上に露光する時、段差
による位相反転誤差が発生することがあった。 ３． リム型位相反転マスクの場合、遮光層パターンを
湿式エッチングしてアンダーカットさせているのでリム
部分を正確に形成するのが困難で、信頼度の向上に制限
があった。 ４． 位相反転マスクの製造工程が多工程で複雑であっ
て、パーティクルの発生可能性が高く、位相反転マスク
の信頼度を低下させた。本発明は、前述したような従来
の位相反転マスクの問題点等を解決するためになされた
ものである。
ｔｅタイプの位相反転マスクと、リム型位相反転マスク
とは、位相反転型でない一般的なフォトマスクを写真転
写用のレチクルとして使用した場合と比較すると、サイ
ドローブ、すなわち主透過光の裾の広がりを防止するこ
とができ、より正確なフォトレジストパターンを形成す
ることができるという長所はあるが、下記のような問題
点があった。 １． 基板上に位相反転層以外に遮光層パターンをも形
成しなければならないので、遮光層パターンと位相反転
層との接触部分の付着力及び、応力等によって位相反転
層パターンが変形することがあるという問題である。 ２． クロム等の遮光物質を使用して遮光層パターンを
形成し、それと重ねるように位相反転層を形成している
ので、遮光層パターンの厚さによる段差が発生して、位
相反転マスクを使用してウェーハ上に露光する時、段差
による位相反転誤差が発生することがあった。 ３． リム型位相反転マスクの場合、遮光層パターンを
湿式エッチングしてアンダーカットさせているのでリム
部分を正確に形成するのが困難で、信頼度の向上に制限
があった。 ４． 位相反転マスクの製造工程が多工程で複雑であっ
て、パーティクルの発生可能性が高く、位相反転マスク
の信頼度を低下させた。本発明は、前述したような従来
の位相反転マスクの問題点等を解決するためになされた
ものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による位相反転マ
スクは、遮光層パターンの形成物質を、位相反転層の形
成物質と同一物質を利用して形成したことを特徴とする
ものである。より具体的には、光学的に透明な透光性基
板上に、複数の位相反転層ホールと位相反転層パターン
とが、縦横交互に、いわゆる市松模様に配置させて遮光
層パターンを形成させ、その遮光層パターンの一方の側
にオープニング領域を、他方の側に位相反転層を形成さ
せてものである。また、本発明による位相反転マスクの
製造方法は、光学的に透明な透光性基板上に位相反転層
を形成して、その位相反転層を透光領域と遮光領域とに
分け、その遮光領域の位相反転層を選択的にパターニン
グして、点対称関係の複数の位相反転層ホールと点対称
関係の複数の位相反転層パターンとが、市松模様からな
る遮光層パターンを形成すると同時に、透光領域中の一
方の側の透光領域の位相反転層のみを選択的に除去し
て、遮光層パターンをその間に置いて、その両隣が相互
に異なる位相を有する第１透光領域及び第２透光領域を
形成するようにしたことを特徴とする。
スクは、遮光層パターンの形成物質を、位相反転層の形
成物質と同一物質を利用して形成したことを特徴とする
ものである。より具体的には、光学的に透明な透光性基
板上に、複数の位相反転層ホールと位相反転層パターン
とが、縦横交互に、いわゆる市松模様に配置させて遮光
層パターンを形成させ、その遮光層パターンの一方の側
にオープニング領域を、他方の側に位相反転層を形成さ
せてものである。また、本発明による位相反転マスクの
製造方法は、光学的に透明な透光性基板上に位相反転層
を形成して、その位相反転層を透光領域と遮光領域とに
分け、その遮光領域の位相反転層を選択的にパターニン
グして、点対称関係の複数の位相反転層ホールと点対称
関係の複数の位相反転層パターンとが、市松模様からな
る遮光層パターンを形成すると同時に、透光領域中の一
方の側の透光領域の位相反転層のみを選択的に除去し
て、遮光層パターンをその間に置いて、その両隣が相互
に異なる位相を有する第１透光領域及び第２透光領域を
形成するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】このような本発明の実施形態を、
添付図面を参照して詳細に説明すると下記のとおりであ
る。図６は、本発明の第１実施形態による位相反転マス
クの平面図である。まず、本第１実施形態による位相反
転マスクは、図６に示したとおり、光学的に透明な透光
性基板２０の所定の位置に遮光層パターン２３が設けら
れるが、その遮光層パターン２３は位相反転層ホール２
１と位相反転層パターン２２とが縦横交互に配置された
市松模様とされている。その遮光層パターン２３の一方
の側に第１透光領域のオープニング領域２４を、他方の
側に第２透光領域の位相反転層２５を形成させてある。
これらの第１、第２透光領域は、いずれも限界解像度以
上の線幅を有する。これに対して位相反転層ホール２１
は限界解像度以下の線幅である。また、透光性基板２０
は、ガラスか石英のいずれかであり、遮光層パターン２
３は、酸化物（例えばSiO2)、ＳＯＧ(Spin On Glass)、
感光性ポリマー（例えば、ＰＭＭＡ(Poly-Methyl-Metha
crylate)のいずれか１つから形成される。第１透光領域
２４と第２透光領域との間、すなわち市松模様の遮光層
パターン２３の幅をラインとし、オープニング領域２４
の幅または、位相反転層２５の幅をスペースとした場
合、１つのラインと１つのスペースとを足した大きさ
は、０．６μｍ以下に形成される。この時、遮光パター
ン２３中の位相反転層ホール２１は、点対称状態に形成
されており、位相反転層パターン２２もまた点対称状態
に形成されており、各ホール２１と各パターン２２と
は、相互に線対称の状態である。この時、市松模様の遮
光層パターン２３は、限界解像以下の大きさに形成され
る。遮光層パターン２３の横及び縦の長さが同一であ
る、すなわち正方形であるとし、遮光層パターン２３の
一側面の長さをＬとした場合、遮光層パターン２３の一
側面の長さＬは、 Ｌ＝（０．４λ）／（Ｎ・Ａ）〜（０．１λ）／（Ｎ・
Ａ） の範囲である。（ここにおいて、０．４〜０．１は露光
定数、λは露光波長、そしてＮ・Ａはレンズの開口
数）。この時、λはｉラインステッパーを使用するので
３６５ｎｍで、Ｎ・Ａはレンズの開口数であって０．５
２である。したがって、前記の式によって、遮光層パタ
ーン２３の横及び縦は、それぞれ０．３μｍ以下に形成
される。この時、位相反転層２５の物質は、ＳｉＯ2 、
ＳＯＧ、ポリマーの中のいずれか１つであって、遮光層
パターン２３に利用される位相反転層パターン２２の形
成物質から形成される。
添付図面を参照して詳細に説明すると下記のとおりであ
る。図６は、本発明の第１実施形態による位相反転マス
クの平面図である。まず、本第１実施形態による位相反
転マスクは、図６に示したとおり、光学的に透明な透光
性基板２０の所定の位置に遮光層パターン２３が設けら
れるが、その遮光層パターン２３は位相反転層ホール２
１と位相反転層パターン２２とが縦横交互に配置された
市松模様とされている。その遮光層パターン２３の一方
の側に第１透光領域のオープニング領域２４を、他方の
側に第２透光領域の位相反転層２５を形成させてある。
これらの第１、第２透光領域は、いずれも限界解像度以
上の線幅を有する。これに対して位相反転層ホール２１
は限界解像度以下の線幅である。また、透光性基板２０
は、ガラスか石英のいずれかであり、遮光層パターン２
３は、酸化物（例えばSiO2)、ＳＯＧ(Spin On Glass)、
感光性ポリマー（例えば、ＰＭＭＡ(Poly-Methyl-Metha
crylate)のいずれか１つから形成される。第１透光領域
２４と第２透光領域との間、すなわち市松模様の遮光層
パターン２３の幅をラインとし、オープニング領域２４
の幅または、位相反転層２５の幅をスペースとした場
合、１つのラインと１つのスペースとを足した大きさ
は、０．６μｍ以下に形成される。この時、遮光パター
ン２３中の位相反転層ホール２１は、点対称状態に形成
されており、位相反転層パターン２２もまた点対称状態
に形成されており、各ホール２１と各パターン２２と
は、相互に線対称の状態である。この時、市松模様の遮
光層パターン２３は、限界解像以下の大きさに形成され
る。遮光層パターン２３の横及び縦の長さが同一であ
る、すなわち正方形であるとし、遮光層パターン２３の
一側面の長さをＬとした場合、遮光層パターン２３の一
側面の長さＬは、 Ｌ＝（０．４λ）／（Ｎ・Ａ）〜（０．１λ）／（Ｎ・
Ａ） の範囲である。（ここにおいて、０．４〜０．１は露光
定数、λは露光波長、そしてＮ・Ａはレンズの開口
数）。この時、λはｉラインステッパーを使用するので
３６５ｎｍで、Ｎ・Ａはレンズの開口数であって０．５
２である。したがって、前記の式によって、遮光層パタ
ーン２３の横及び縦は、それぞれ０．３μｍ以下に形成
される。この時、位相反転層２５の物質は、ＳｉＯ2 、
ＳＯＧ、ポリマーの中のいずれか１つであって、遮光層
パターン２３に利用される位相反転層パターン２２の形
成物質から形成される。
【００１４】以下において、図７を参照して、本発明の
第１実施形態による位相反転マスクの製造工程を説明す
る。図７は、図６のＡ−Ａ′線に沿った製造工程を示す
断面図である。図７ａに示したとおり、光学的に透明な
透光性基板３０の上に、位相反転層３１及びレジスト３
２を順に形成する。図７ｂに示したとおり、レジスト３
２に、遮光層パターンの形成領域及び、透光性基板を露
出させる第１透光領域を形成する領域を区画して、電子
ビームを選択的に照射して現像し、レジスト３２をパタ
ーニングした後、パターニングされたレジスト３２をマ
スクとして利用したエッチング工程で、位相反転層３１
を選択的に除去して、位相反転層ホール３３と位相反転
層パターン３１ａとからなる遮光層パターン３４を形成
させ、かつその遮光層パターン３４の一方の側に第１透
光領域として使用するオープニング領域３５を形成す
る。また、遮光層パターン３４の他方の側の位相反転層
３１のパターニングされなかった位相反転層３１は、第
２透光領域として使用する。
第１実施形態による位相反転マスクの製造工程を説明す
る。図７は、図６のＡ−Ａ′線に沿った製造工程を示す
断面図である。図７ａに示したとおり、光学的に透明な
透光性基板３０の上に、位相反転層３１及びレジスト３
２を順に形成する。図７ｂに示したとおり、レジスト３
２に、遮光層パターンの形成領域及び、透光性基板を露
出させる第１透光領域を形成する領域を区画して、電子
ビームを選択的に照射して現像し、レジスト３２をパタ
ーニングした後、パターニングされたレジスト３２をマ
スクとして利用したエッチング工程で、位相反転層３１
を選択的に除去して、位相反転層ホール３３と位相反転
層パターン３１ａとからなる遮光層パターン３４を形成
させ、かつその遮光層パターン３４の一方の側に第１透
光領域として使用するオープニング領域３５を形成す
る。また、遮光層パターン３４の他方の側の位相反転層
３１のパターニングされなかった位相反転層３１は、第
２透光領域として使用する。
【００１５】図７ｃに示したとおり、パターニングされ
たレジスト３２を除去する。位相反転層ホール３３は光
透過率が１００％で、透過された光に対する位相が０°
である一方、位相反転層パターン３１ａは光透過率が８
０−１００％で、透過された光に対する位相を１８０±
１０°に反転させる。これらが透明基板上に市松模様に
形成されているので、双方の光のウェーハ上における振
幅は相互に相殺され、市松模様は遮光層として働くこと
ができる。本第１実施形態では、それぞれの位相反転層
ホール３３と、それぞれの位相反転層パターン３１ａと
を０．０５μｍの大きさで形成した。
たレジスト３２を除去する。位相反転層ホール３３は光
透過率が１００％で、透過された光に対する位相が０°
である一方、位相反転層パターン３１ａは光透過率が８
０−１００％で、透過された光に対する位相を１８０±
１０°に反転させる。これらが透明基板上に市松模様に
形成されているので、双方の光のウェーハ上における振
幅は相互に相殺され、市松模様は遮光層として働くこと
ができる。本第１実施形態では、それぞれの位相反転層
ホール３３と、それぞれの位相反転層パターン３１ａと
を０．０５μｍの大きさで形成した。
【００１６】以上のとおり、本第１実施形態による位相
反転マスクは、市松模様の遮光層パターンの両側に光を
そのまま透過させる第１透光領域と、透過した光の位相
を反転させる位相反転透過領域である第２透過領域とが
形成された位相反転マスクである。すなわち、位相反転
させない透過領域と位相反転透過領域とを交互に配置し
た位相反転マスクである。また、遮光層パターン及び位
相反転層の形成物質は同じもの、例えばＰＭＭＡを使用
すれば、エッチング工程なしに電子ビーム照射による、
一回のみの露光及び現像工程によって、同一の効果を有
する位相反転マスクを形成することができる。
反転マスクは、市松模様の遮光層パターンの両側に光を
そのまま透過させる第１透光領域と、透過した光の位相
を反転させる位相反転透過領域である第２透過領域とが
形成された位相反転マスクである。すなわち、位相反転
させない透過領域と位相反転透過領域とを交互に配置し
た位相反転マスクである。また、遮光層パターン及び位
相反転層の形成物質は同じもの、例えばＰＭＭＡを使用
すれば、エッチング工程なしに電子ビーム照射による、
一回のみの露光及び現像工程によって、同一の効果を有
する位相反転マスクを形成することができる。
【００１７】図８は、図７に示した位相反転マスクを通
過した光のプロファイル図で、フェーム（ＦＡＩＭ）と
いうシミュレーション装備で評価したものである。従来
のＡｌｔｅｒｎａｔｅタイプの位相反転マスクを通過し
た光のプロファイルと同一の光強度を示す効果があるこ
とが認められる。
過した光のプロファイル図で、フェーム（ＦＡＩＭ）と
いうシミュレーション装備で評価したものである。従来
のＡｌｔｅｒｎａｔｅタイプの位相反転マスクを通過し
た光のプロファイルと同一の光強度を示す効果があるこ
とが認められる。
【００１８】以下において、本発明の第２実施形態によ
る位相反転マスク及びその製造方法を、添付図面の図９
〜図１１を参照して説明する。図９は本発明の第２実施
形態に従う位相反転マスクの平面図である。本第２実施
形態による位相反転マスクは、図９に示したとおり、光
学的に透明な透光性基板２０上に位相反転層ホール２１
と位相反転層パターン２２とが市松模様に配置された遮
光層パターン２３がほぼ正方形状に形成されている。こ
の遮光層パターン２３が所定の間隔で複数配置されてい
る。その遮光層パターン２３の間にオープニング領域２
４が配置される。このオープニング領域２４のリム部分
でもあり、かつ遮光層パターン２３を囲むように位相反
転層２５形成されている。市松模様の位相反転層ホール
２１と、位相反転層パターン２２とは共に正方形状であ
り交替に形成されている。この位相反転層ホール２１
は、点対称の状態に形成されており、位相反転層パター
ン２２もまた点対称の状態に形成されている。位相反転
層２５の形成物質は、ＳｉＯ2 、ＳＯＧ、感光性ポリマ
ーの中のいずれか１つであって、遮光層パターン２３に
使用する位相反転層パターン２２物質と同一物質で形成
される。
る位相反転マスク及びその製造方法を、添付図面の図９
〜図１１を参照して説明する。図９は本発明の第２実施
形態に従う位相反転マスクの平面図である。本第２実施
形態による位相反転マスクは、図９に示したとおり、光
学的に透明な透光性基板２０上に位相反転層ホール２１
と位相反転層パターン２２とが市松模様に配置された遮
光層パターン２３がほぼ正方形状に形成されている。こ
の遮光層パターン２３が所定の間隔で複数配置されてい
る。その遮光層パターン２３の間にオープニング領域２
４が配置される。このオープニング領域２４のリム部分
でもあり、かつ遮光層パターン２３を囲むように位相反
転層２５形成されている。市松模様の位相反転層ホール
２１と、位相反転層パターン２２とは共に正方形状であ
り交替に形成されている。この位相反転層ホール２１
は、点対称の状態に形成されており、位相反転層パター
ン２２もまた点対称の状態に形成されている。位相反転
層２５の形成物質は、ＳｉＯ2 、ＳＯＧ、感光性ポリマ
ーの中のいずれか１つであって、遮光層パターン２３に
使用する位相反転層パターン２２物質と同一物質で形成
される。
【００１９】しかし、図６の第１実施形態の位相反転マ
スクと異なる点は、オープニング領域２４と位相反転層
２５とが交互に形成されるものでなく、オープニング領
域２４のリム部分に位相反転層２５が形成され、遮光層
パターン２３が位相反転層２５に囲まれて形成されてい
る。すなわち、透光領域に使用するオープニング領域２
４のリム部分に、位相反転層２５が形成されるので、リ
ム型の位相反転マスクと類似な構造として形成されるの
である。
スクと異なる点は、オープニング領域２４と位相反転層
２５とが交互に形成されるものでなく、オープニング領
域２４のリム部分に位相反転層２５が形成され、遮光層
パターン２３が位相反転層２５に囲まれて形成されてい
る。すなわち、透光領域に使用するオープニング領域２
４のリム部分に、位相反転層２５が形成されるので、リ
ム型の位相反転マスクと類似な構造として形成されるの
である。
【００２０】以下において、図９Ａ−Ａ′線に沿った製
造工程を示す断面図である図１０を参照して、本第２実
施形態による位相反転マスクの製造工程を説明する。ま
ず、図１０ａに示したとおり、光学的に透明な透光性基
板３０上に、位相反転層３１及びレジスト３２を順に形
成する。図１０ｂに示したとおり、遮光層パターンの形
成領域と、透光領域の形成領域を区画して、レジスト３
２に電子ビームを選択的に照射し現像して、レジスト３
２をパターニングした後、パターニングされたレジスト
３２をマスクとして利用したエッチング工程によって、
位相反転層３１を選択的に除去して、位相反転層ホール
３３と位相反転層パターン３１ａとからなる遮光層パタ
ーン３４を形成する。そして、同時に遮光層パターン３
４間の透光領域中から、パターン３４を所定間隔で囲む
位相反転層３１を以外の透光領域の位相反転層３１を選
択的に除去して、第１透光領域に使用するオープニング
領域３５を形成する。そして、遮光層パターン３４を囲
むように形成した位相反転層３１は、実際にフォトレジ
ストをパターニングする領域ではなく、第１透光領域と
して使用するオープニング領域３５を通過した光との位
相が反対の第２透光領域である。図１０ｃに示したとお
り、レジスト３２を除去する。
造工程を示す断面図である図１０を参照して、本第２実
施形態による位相反転マスクの製造工程を説明する。ま
ず、図１０ａに示したとおり、光学的に透明な透光性基
板３０上に、位相反転層３１及びレジスト３２を順に形
成する。図１０ｂに示したとおり、遮光層パターンの形
成領域と、透光領域の形成領域を区画して、レジスト３
２に電子ビームを選択的に照射し現像して、レジスト３
２をパターニングした後、パターニングされたレジスト
３２をマスクとして利用したエッチング工程によって、
位相反転層３１を選択的に除去して、位相反転層ホール
３３と位相反転層パターン３１ａとからなる遮光層パタ
ーン３４を形成する。そして、同時に遮光層パターン３
４間の透光領域中から、パターン３４を所定間隔で囲む
位相反転層３１を以外の透光領域の位相反転層３１を選
択的に除去して、第１透光領域に使用するオープニング
領域３５を形成する。そして、遮光層パターン３４を囲
むように形成した位相反転層３１は、実際にフォトレジ
ストをパターニングする領域ではなく、第１透光領域と
して使用するオープニング領域３５を通過した光との位
相が反対の第２透光領域である。図１０ｃに示したとお
り、レジスト３２を除去する。
【００２１】本第２実施形態による位相反転マスクを更
に詳しく説明する。遮光層パターン３４は、正方形形状
の位相反転層ホール３３と正方形形状の位相反転層パタ
ーン３１ａが交替に形成されているもので、位相反転層
ホール３３は点対称の状態で形成されており、位相反転
層パターン３１ａも点対称の状態で形成されており、各
位相反転層ホール３３と各位相反転層パターン３１ａと
は、相互に線対称の状態で形成されている。また、本第
２実施形態では、それぞれの位相反転層ホール３３と、
それぞれの位相反転層パターン３１ａを０．０５μｍの
大きさで形成した。そして、遮光層パターン３４を囲む
ように、オープニング領域３５のリム部分に形成した位
相反転層３１は、オープニング領域３５を通過した光の
裾が広がるのを防止して、フォトレジストで正確にパタ
ーニングすることができるように、すなわちメーン透光
領域のオープニング領域３５を通過した光の強度が、光
の回折現象によって広がることを防止し、光強度の傾斜
を険しくして、要望するパターンを正確に形成すること
ができるようにするものである。また、遮光層パターン
３４及び位相反転層の形成物質に、ＰＭＭＡを使用する
場合は、エッチング工程なしに電子ビームの照射による
一回のみの露光及び現像工程によって、同一な効果を有
する位相反転マスクを形成することができる。
に詳しく説明する。遮光層パターン３４は、正方形形状
の位相反転層ホール３３と正方形形状の位相反転層パタ
ーン３１ａが交替に形成されているもので、位相反転層
ホール３３は点対称の状態で形成されており、位相反転
層パターン３１ａも点対称の状態で形成されており、各
位相反転層ホール３３と各位相反転層パターン３１ａと
は、相互に線対称の状態で形成されている。また、本第
２実施形態では、それぞれの位相反転層ホール３３と、
それぞれの位相反転層パターン３１ａを０．０５μｍの
大きさで形成した。そして、遮光層パターン３４を囲む
ように、オープニング領域３５のリム部分に形成した位
相反転層３１は、オープニング領域３５を通過した光の
裾が広がるのを防止して、フォトレジストで正確にパタ
ーニングすることができるように、すなわちメーン透光
領域のオープニング領域３５を通過した光の強度が、光
の回折現象によって広がることを防止し、光強度の傾斜
を険しくして、要望するパターンを正確に形成すること
ができるようにするものである。また、遮光層パターン
３４及び位相反転層の形成物質に、ＰＭＭＡを使用する
場合は、エッチング工程なしに電子ビームの照射による
一回のみの露光及び現像工程によって、同一な効果を有
する位相反転マスクを形成することができる。
【００２２】図１１は、図１０ｃに示したような、位相
反転マスクを通過した光のプロファイルを示す図であっ
て、フェーム（ＦＡＩＭ）というシミュレーション装備
で試みたものである。従来のリム型位相反転マスクの、
図４ｄに示した位相反転マスクを通過した光のプロファ
イルダイアグラムの図５と同一な光強度を示す効果があ
ることが認められる。
反転マスクを通過した光のプロファイルを示す図であっ
て、フェーム（ＦＡＩＭ）というシミュレーション装備
で試みたものである。従来のリム型位相反転マスクの、
図４ｄに示した位相反転マスクを通過した光のプロファ
イルダイアグラムの図５と同一な光強度を示す効果があ
ることが認められる。
【００２３】
【発明の効果】以上のような本発明の位相反転マスク
は、下記のような効果がある。本発明は、透光パターン
と位相反転パターンと遮光パターンとで形成されるが、
遮光パターンも位相反転パターンも共に同じ物質で形成
されているので、一層に形成され、遮光層の上に位相反
転層を形成させるといったことがないので、段差が無
く、従来の遮光層と位相反転層とを重ねてことによって
発生する段差の問題が一切生じない。また、本発明は、
上記のように遮光パターンを位相反転層を用いて形成さ
せているので、クロムなどの遮光物質を使用して別に遮
光パターンを形成する必要が無い。よって、工程が単純
になる。また、パーティクル発生可能性を低下させて歩
留まりを向上させることができる。さらに、遮光層パタ
ーンの位相反転層ホールと位相反転層パターンとを同一
の大きさの正方形形状に形成すると、位相反転層ホール
と位相反転層パターンとを通過した光のウェーハ上にお
ける振幅が反対に表れるため、互いに相殺されて充分な
遮光層パターンとして機能する。遮光層パターンの幅と
オープニング領域又は位相反転層の幅とを足した長さを
０．６μｍ以下に形成しているので、実際解像をする領
域の透光領域は０．３５μｍに形成され、遮光層パター
ンは限界解像以下の大きさの０．２８μｍ以下に形成さ
れる。したがって、クロムみたいな遮光層を形成するこ
とと同じ効果が得られる。
は、下記のような効果がある。本発明は、透光パターン
と位相反転パターンと遮光パターンとで形成されるが、
遮光パターンも位相反転パターンも共に同じ物質で形成
されているので、一層に形成され、遮光層の上に位相反
転層を形成させるといったことがないので、段差が無
く、従来の遮光層と位相反転層とを重ねてことによって
発生する段差の問題が一切生じない。また、本発明は、
上記のように遮光パターンを位相反転層を用いて形成さ
せているので、クロムなどの遮光物質を使用して別に遮
光パターンを形成する必要が無い。よって、工程が単純
になる。また、パーティクル発生可能性を低下させて歩
留まりを向上させることができる。さらに、遮光層パタ
ーンの位相反転層ホールと位相反転層パターンとを同一
の大きさの正方形形状に形成すると、位相反転層ホール
と位相反転層パターンとを通過した光のウェーハ上にお
ける振幅が反対に表れるため、互いに相殺されて充分な
遮光層パターンとして機能する。遮光層パターンの幅と
オープニング領域又は位相反転層の幅とを足した長さを
０．６μｍ以下に形成しているので、実際解像をする領
域の透光領域は０．３５μｍに形成され、遮光層パター
ンは限界解像以下の大きさの０．２８μｍ以下に形成さ
れる。したがって、クロムみたいな遮光層を形成するこ
とと同じ効果が得られる。
【図１】 従来の一位相反転マスクの製造工程を示す断
面図。
面図。
【図２】 従来の他の位相反転マスクの製造工程を示す
断面図。
断面図。
【図３】 図１ｄまたは図２ｃに示した、位相反転マス
クを通過した光の強度を示すプロファイルダイアグラ
ム。
クを通過した光の強度を示すプロファイルダイアグラ
ム。
【図４】 従来のまた他の位相反転マスクの製造工程を
示す断面図。
示す断面図。
【図５】 図４ｄに示した、位相反転マスクを通過した
光の強度の示すプロファイルを示す図。
光の強度の示すプロファイルを示す図。
【図６】 本発明の第１実施形態に従う位相反転マスク
の平面図。
の平面図。
【図７】 図６のＡ−Ａ′線に沿った製造工程を示す断
面図。
面図。
【図８】 図７ｃに示した、位相反転マスクを通過した
光の強度の示すプロファイルを示す図。
光の強度の示すプロファイルを示す図。
【図９】 本発明の第２実施形態に従う位相反転マスク
の平面図。
の平面図。
【図１０】 図９のＢ−Ｂ′線に沿った製造工程を示す
断面図。
断面図。
【図１１】 図１０ｃに示した、位相反転マスクを通過
した光の強度の示すプロファイルを示す図。
した光の強度の示すプロファイルを示す図。
２０、３０： 透光性基板 ２１、３３： 位相反転層ホール ２２、３１ａ： 位相反転層パターン ２３、３４： 遮光層パターン ２４、３５： オープニング領域 ２５、３１： 位相反転層 ３２： 電子ビームレジスト
Claims (8)
- 【請求項１】 透光基板上に、限界解像以上の線幅を持
つ光の位相を変えないオープニング領域と、同様に限界
解像以上の線幅を持つ光の位相を反転させる位相反転層
とを形成させると共に、その間に、限界解像以下の線幅
を持つ光の位相を変えない部分と、同様に限界解像以下
の線幅を持つ光の位相を反転させる前記透光パターンの
位相反転層を形成させた材質と同じ位相反転層とで遮光
パターンを形成させたことを特徴とする位相反転マス
ク。 - 【請求項２】 光学的に透明な透光性基板と；前記透光
性基板上に、限界解像以下の線幅の複数の位相反転層ホ
ールと限界解像以下の線幅の複数の位相反転層パターン
とが、市松模様に形成された遮光層パターンと；前記遮
光層パターンの一方の側に形成されるオープニング領域
と；前記遮光層パターンの他方の側に形成される透光領
域である位相反転層とを含むことを特徴とする位相反転
マスク。 - 【請求項３】 光学的に透明な透光性基板と；前記透光
性基板上に、市松模様に配置された限界解像以下の線幅
の位相反転層ホールと限界解像以下の線幅の位相反転層
パターンとが形成された遮光層パターンと；前記遮光層
パターンの間に形成されるオープニング領域と；前記オ
ープニング領域のリム部分に形成され、同時に遮光層パ
ターンを囲むように形成される位相反転層とを含むこと
を特徴とする位相反転マスク。 - 【請求項４】 前記遮光層パターンの位相反転層ホール
と位相反転層パターンとは、それぞれ同一の大きさの正
方形形状から形成されることを特徴とする請求項２又は
３記載の位相反転マスク。 - 【請求項５】 光学的に透明な透光性基板上に位相反転
層を形成する工程と； 前記位相反転層を透光領域と遮
光領域とに区画する工程と；前記遮光領域の位相反転層
を選択的にパターニングして、点対称関係の複数の位相
反転層ホールと、点対称関係の複数の位相反転層パター
ンとが市松模様に配置される遮光層パターンを形成する
と同時に、遮光層パターンの一方の側の透光領域の位相
反転層のみを選択的に除去し、遮光層パターンを間に置
いて、相互に異なる位相を有する第１透光領域及び、第
２透光領域を形成する工程とを有することを特徴とする
位相反転マスクの製造方法。 - 【請求項６】 前記遮光層パターンの全幅をラインと
し、オープニング領域２４の幅または、位相反転層２５
の幅をスペースとした場合、１つのラインと１つのスペ
ースとを足した長さは、０．６μｍ以下に形成されるこ
とを特徴とする請求項５記載の位相反転マスクの製造方
法。 - 【請求項７】 光学的に透明な透光性基板上に位相反転
層を形成する工程と； 前記位相反転層を遮光領域及び
透光領域とを区画する工程と：前記遮光領域の位相反転
層を選択的にパターニングして、点対称関係の複数の位
相反転層ホールと、点対称関係の複数の位相反転層パタ
ーンとが市松模様に配置される遮光層パターンを形成す
ると同時に、遮光層パターン間の透光領域中の遮光層パ
ターンを所定間隔で囲む位相反転層を以外の透光領域の
位相反転層を選択的に除去して、オープニング領域を形
成する工程とを有することを特徴とする位相反転マスク
の製造方法。 - 【請求項８】 前記遮光層パターンを囲んでいる位相反
転層の幅が同一であると見なし、その幅をＷ、光源の波
長をλ、レンズの開口数をＮ・Ａとした場合、下記式が
成立するように形成することを特徴とする請求項７記載
の位相反転マスクの製造方法。 Ｗ＝ ０．２λ／Ｎ・Ａ
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