JPH10293392A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半透明位相シフトマスクにおいて、素子領域
内部に実効的な暗部を、遮光膜を使わずに形成する。 【構成】 半透明位相シフト部３と透過部５を最適な寸
法組合せで構成することにより、実効的な暗部を形成す
る。 【効果】 半透明膜のみのパタンで実効的な暗部を形成
することができ、マスク作成工程を増やすこと無く、実
用上有用な半透明位相シフトマスクを作成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】マスクパタンを転写する露光装置の解像
力を向上させる従来技術のひとつとして、特開平０４−
１３６８５４に述べられているように、マスク内に半透
明部と透明部を設け、上記半透明部を通過するわずかな
光と、透明部を通過する光の位相を反転させるようにし
た半透明位相シフトマスクがある。この方法では、パタ
ンを転写するレジストの感度以下の光を半透明膜から通
過させ、この光と透過部を通過してきた光の位相が反転
するようにして、パタンのコントラストを向上させてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
半透明位相シフトマスクを用いたリソグラフィ工程で
は、透過部と遮光部との光の透過率が遮光膜を用いたと
きと比較すると小さくなるので露光光量の変動に対する
裕度が、若干減少する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明では素子領域内部に実効的に遮光部として作
用する部分を形成するようにした。特に、遮光部は遮光
膜を新たに形成するのはマスク作成工程の増加につなが
るので、半透明膜を解像度以下のパタンに加工すること
により形成した。特に半透明部と透明部の面積比率を最
適化して暗部を形成した。

【０００５】

【作用】半透明位相シフトパタンと透明パタンを同じ寸
法で解像度限界以下のピッチで配置するとパタンイメー
ジは消えるが、一様の光強度は０にならない。これは、
半透明位相シフト部を通過した光と透明部を通過した光
の光量に差があるため、位相反転効果による光の打ち消
し作用が効率良く行われないためである。半透明位相シ
フト部の設定透過率に応じて半透明位相シフト部の面積
と透明部の面積の比率を調整することにより光強度を０
にすることができる。従って、本マスクは半透明位相シ
フト部と透明部だけで構成されるため、新たに遮光部形
成用遮光膜を形成することが不要であり、マスク作成工
程が簡略化される。なお、上記遮光部は、素子領域内の
遮光部形成に適用できる。この場合、透過部と遮光部と
の光の透過率の比を大きくできるので露光光量の変動に
対する裕度を増すことができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１
（ａ）に本実施例で用いたマスクの外観を示す。図１
（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図である。１が透明基
板、２が半透明位相シフト部と透明部が配列されている
素子パタン部である。３が半透明位相シフトパタンを解
像限界以下のピッチで配列した、ウェーハ上では遮光部
として作用する部分である。４は露光装置側で露光光を
遮光するためのマスキングブレードである。マスキング
ブレードは位置精度が悪いため、遮光部として作用する
領域３の幅の中間位置より外側を遮光するように設定し
た。遮光部として作用する領域３の詳細を図２を用いて
説明する。図２（ａ）がパタンの平面形状である。半透
明位相シフト部３内に透明パタン部５を形成した。透明
パタン５の配列ピッチ６は用いる投影光学系の解像度特
性に依存し決定される。配列ピッチＰは次式で表わされ
る Ｐ＝α・λ／ＮＡ （ただし、ＮＡは投影レンズの
開口数、λは露光波長、αは係数）ここで係数αは実験
により０．８以下にすることが望ましいが、照明系の特
性やパタン形状等によって最適値はこれに限らない。透
明パタン５の幅７が暗部形成に大きく影響する。図２
（ｂ）に透明パタン５の幅７を変えたときにウェーハ上
でえられる投影光光強度を示す。投影光光強度は、図２
（ａ）のＡ−Ｂを通過した光強度を示している。透過パ
タン５のピッチは配列ピッチの式のα＝０．５７を用い
決定し、０．４μｍとした。半透明位相シフト部の透過
率９％、１６％、２５％の３種類について、透過パタン
５の寸法を変えて投影光光強度の変化を調べた。グラフ
の横軸は透過パタン寸法とした。透過パタンの寸法に依
存し透過光光強度に極小値が存在し、この極小値は半透
明位相シフト部の透過率に依存して変化することがわか
る。すなわち、半透明位相シフト部３の透過率に応じて
最適な透過パタン寸法が存在することがわかる。透過パ
タン寸法７に対する半透明位相シフト部８の寸法比率を
αとすると、その最適値は次式で表わされる。α＝β・
√Ｔ （ただし、Ｔは半透明位相シフト部の透過率、β
は係数）許容できる投影光光強度は目的によって異なる
が、２重露光によるレジストの感光を防止する目的の場
合は、半透明位相シフト部の半分程度の強度にすれば良
い。しかし、微細パタンを含む部分と二重露光されるの
を防止する目的の場合には、微細パタンの寸法変動を極
力抑える必要があり、許容できる投影光光強度は０．０
５以下にすることが望ましい。この場合のβはおおよそ
β＝０．５〜２．０となる。ここで求めた最適条件で図
１の領域３を形成し、実際に投影露光装置を用い、素子
部２をステップアンドリピート露光した。その結果、領
域３が二重露光された領域でもパタンの崩れや寸法シフ
トの発生も無く良好な素子パタンが形成できた。以上の
ように、半透明位相シフト部と透過部を最適な寸法組合
せで構成することにより、実効的な暗部を形成すること
ができた。なお、本実施例では半透明位相シフト領域に
線状の透明パタンを形成した例を示したが、これに限ら
ない。例えば、島状パタンやその他のパタンとしても特
に問題は無い、α＝β・√（Ｔ／１００）のαを透過パ
タン面積に対する半透明位相シフト部の面積比率に置き
換えればほぼ同様の結果が得られる。又、本実施例では
半透明位相シフトパタンと透明パタンの組合せで構成し
た暗部を、２重露光防止に適用したが、用途はこれに限
らない。暗部を必要とするマスク位置整合用の窓パタン
や、ウェーハ位置検出用のパタン、あるいは大面積の半
透明位相シフト部など、必要な部所に適用できることは
いうまでもない。また上記ホトマスクは半導体素子を作
製するときのパタン形成に有用である。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、半透明位相シフト部と
透過部を最適な寸法組合せで構成することにより、新た
に遮光膜を形成しなくとも、実効的な暗部を形成するこ
とができ、マスク作成工程を増やすこと無く、実用上有
用な半透明位相シフトマスクを作成することができる。
また、透過部と遮光部との光の透過率の比を大きくでき
るので露光光量の変動に対する裕度を増すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマスク構成の説明図で、（ａ）は
マスクの平面図、（ｂ）は断面図である。

【図２】本発明に係るのマスクの詳細な説明図で、
（ａ）は遮光部の平面図、（ｂ）は透明パタンの寸法と
投影露光光強度との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…透明基板、２…素子部パタン領域、３…半透明位相
シフトパタンを解像限界以下のピッチで配列した遮光領
域。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光を透過する第１の透明部と前記第１の透
   明部よりも光の透過率が小さく透過光の位相が前記第１
   の透明部を透過した光の位相と反転する第１の半透明部
   とを有する第１の領域と、光を透過する第２の透明部と
   前記第２の透明部よりも光の透過率が小さく透過光の位
   相が前記第２の透明部を透過した光の位相と反転する第
   ２の半透明部が交互に繰り返し配置された第２の領域と
   を有するマスクに光を照射して、半導体基板に前記マス
   クに形成されたパターンを露光する工程を有する半導体
   装置の製造方法であって、前記第１の領域と第２の領域
   は共に半導体装置の素子領域のなかに形成されており、
   前記半導体基板上の前記マスクの前記第２の領域に対応
   する領域での光の強度は前記半導体基板上の前記マスク
   の前記第１の半透明部に対応する領域での光の強度より
   も小さいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】前記マスクの第２の領域の、前記第２の透
   明部と前記第２の半透明部の繰り返しのパターンピッチ
   （Ｐ）は、 Ｐ＝α・λ/ＮＡ、 （ＮＡは投影レンズの開口数、λは露光光の波長、α≦
   0.8)であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
   置の製造方法。
3. 【請求項３】前記マスクの第２の領域に形成された前記
   第２の透明部と前記第２の半透明部の各パターンは、前
   記半透明部のパターン面積に対する前記透明部のパター
   ン面積の比（α）が、 α＝β・√Ｔ （Ｔは半透明部の透過率、0.5≦β≦
   2.0) であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の
   製造方法。