JPH05142749A

JPH05142749A - 露光用マスク

Info

Publication number: JPH05142749A
Application number: JP30942591A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 隆佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-11-25
Filing date: 1991-11-25
Publication date: 1993-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、実際の集積回路パターン中に適用
して効果を得ることができ、位相シフト効果を最大限に
発揮することのできる露光マスクを提供することを目的
とする。【構成】本発明の露光マスクでは、透過部を４つの領
域に区分し、この透過部を第１の領域と、第１の領域に
対して９０度の位相差をもつ第２の領域と、第１の領域
に対して１８０度の位相差をもつ第３の領域と、第１の
領域に対して２７０度の位相差をもつ第４の領域とし、
透過部で異なる位相の領域が隣接する場合にはこれらの
領域の位相差が９０度であり、遮光部を挟んで異なる位
相の領域が隣接する場合にはこれらの領域の位相差が１
８０度であるように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、露光用マスクに係り、
特にリソグラフィのマスクの位相シフタに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路では、高集積化、微細化
の一途を辿っており、フォトリソグラフィによってこれ
をいかにして精度よく実現するかが大きな課題となって
いる。例えば、図５(a) に示すように透明基板１１上に
２つのパターンｓ１とｓ２とが非常に近接して形成され
ている場合、これを介して投影したパターンの光強度は
図５(b) に示すように明確にパターンｓ１とｓ２とを区
別して解像することができなくなる。このとき、ｓ１と
ｓ２を透過してでてくる光は同位相であるが、これらの
位相をずらすことにより解像性を向上させる方法があ
る。

【０００３】これは位相シフト法と呼ばれているもの
で、遮光領域と透過領域とを備えた露光用マスクにおい
て遮光領域をはさむ一対の透過領域の少なくとも一方に
透明材料を重ね、露光の際、各々の透過領域を透過した
光の間に位相差を生じさせ、これらの光がウェハの本来
遮光領域となる領域において干渉して強め会わないよう
にしたマスク構造である（特公昭６２−５９２９６号公
報）。すなわちこの方法は、光透過領域に位相反転層を
設け、隣接するパターンからの光の回折の影響を除去
し、パターン精度の向上をはかるものである。

【０００４】図６にこの原理を示す。このマスクは、図
６(a) に示すように、石英基板１１上に形成したクロム
（Ｃｒ）あるいは酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）からなるマ
スクパターン１２の間に形成した位相シフタ１３として
の透明膜を形成したマスクを用い、図６(b) に示すよう
にこの部分の位相を反転させ光の振幅が透過部両端で位
相０°と位相１８０°の光が打ち消し合い、光強度が小
さくなりコントラストが向上するようにしたものである
（図６(c) ）。この結果、透過部両端の光強度はほぼ０
となり、図６(d) に示すように、２つの透過部よりウエ
ハ上に形成されるパターンを分離することができる。

【０００５】この位相シフト法のなかでも隣接する２つ
の光透過部に対し交互に１８０度の位相差を設けるよう
にしたレベンソン型の位相シフタがある。この方法では
３つ以上のパターンが隣接する場合効果を発揮するのは
難しい。すなわち２つのパターンの光位相差を１８０度
とした場合、もう１つのパターンは先の２つのパターン
のうち一方と同位相となり、その結果位相差１８０度の
パターン同志は解像するが、位相差０度のパターン同志
では非解像となるという問題がある。この問題を解決す
るためには、デバイス設計を根本からみなおす必要があ
り、直ちに実用化するにはかなりの困難を有する。

【０００６】例えば、図７に示すように、１８０度の位
相差をもつようにした領域１３と位相差０度の領域１４
とを遮光体１５を挟んで配置したとき、この、１８０度
の位相差をもつようにした領域１３は透過領域であるは
ずの外側領域でも接することになり、その接した部分１
６と１７とで光が透過しない部分ができてしまうという
問題があるそこでこの問題を解決する方法として、その境界領域に
位相差が０度と１８０度の間であるような領域を加える
方法が提案されている。例えば平成２年９月の第５１回
応用物理学会学術講演会講演予稿集４９１ページ（講演
番号２７ｐ−ＺＧ−４）には図８に示すように位相差が
０度と６０度と１２０度と１８０度とを用いることが報
告されており、また同４９２ページ（講演番号２７ｐ−
ＺＧ−６）方には図９に示すようにマスク基板１８上に
位相シフタ１９と他の透過領域との境目に９０度のサブ
シフタ２０を用いる構造が報告されている。あるいは平
成３年３月の第３８回応用物理学会連合講演会講演予稿
集５３７ページ（講演番号２９ｐ−ＺＣ−７）には図１
０に示すような提案もある。これはマスク基板Ｐ０との
位相差が９０度の第１の位相シフタＰ１と２７０度の位
相差となる第２の位相シフタＰ２を交互に配置すること
で隣接するパターン間に一対の１８０度の相対位相差を
生じさせるようにしたものである。

【０００７】これらの報告はいずれもシフタとそれ以外
の部分での境目の位相差が１８０度あると、そこに不要
な遮光領域ができるという現象が生じるため、三種の位
相差が異なる領域を用いて位相差を徐々に変化させるよ
うにして、このような現象を生じさせないことを目的と
しており、その効果を上げている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように一対の透過
領域の位相差を用いる従来の技術は、２次元配置におけ
る上記のような提案により、単純な繰り返し配置では、
良好な効果を得ることができるようになった。

【０００９】しかし実際の集積回路パターンでは単純な
繰り返しパターン以外のパターンが多く存在している。
このため実際の集積回路パターンの代表的な例への適用
では問題があるということがわかった。

【００１０】すなわち、例えば、集積回路パターンが図
９のように遮光体２１を挟んで一対の位相差１８０度を
持つ領域を形成し、また遮光体２３を挟んでもう１つの
一対の位相差１８０度を持つ領域を形成することができ
る。しかし遮光体２１と遮光体２２との間にある遮光体
２３ではここを挟んで一対の位相差１８０度を持つ領域
を形成することはできない。このことは実際の集積回路
パターンでは前述したような方法が適用できない場合が
多いことを示している。

【００１１】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、実際の集積回路パターン中に適用して効果を得るこ
とができ、位相シフト効果を最大限に発揮することので
きる露光マスクを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の露光マス
クでは、透過部を４つの領域に区分し、各領域は透過光
の位相が異なるように構成し、透過部を第１の領域と、
第１の領域に対して９０度の位相差をもつ第２の領域
と、第１の領域に対して１８０度の位相差をもつ第３の
領域と、第１の領域に対して２７０度の位相差をもつ第
４の領域とを含み、透過部で異なる位相の領域が隣接す
る場合にはこれらの領域の位相差が９０度であり、遮光
部を挟んで異なる位相の領域が隣接する場合にはこれら
の領域の位相差が１８０度であるように構成している。

【００１３】

【作用】このように透過部を４つの領域に区分すること
により、いかなる場合にも遮光部を挟んで位相差が１８
０度となるようにすることができるため、図６に示した
場合と同様この部分の位相を反転させ光の振幅が透過部
両端で位相差１８０度の光が打ち消し合い、光強度が小
さくなりコントラストが向上し、この結果、透過部両端
の光強度はほぼ０となり、図６(d) に示したように、２
つの透過部よりウエハ上に形成されるパターンを分離す
ることができる。このようにして解像度が向上し、パタ
ーンの分離性と精度の向上をはかることができる。

【００１４】すなわち透過部を区切り、隣接領域との位
相差が１８０度となるようにするとともに、その区切っ
た部分では互いに９０度または２７０度の位相差をもつ
ようにすれば、この区切り部分は遮光領域とはならな
い。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。

【００１６】実施例１図１は本発明の第１の実施例の露光用マスクにおける遮
光体部と光透過部の位相シフタ配置を示す図である。

【００１７】この露光用マスクは、石英基板上にＣｒ膜
パターンからなる遮光体を形成したもので、遮光体１，
２，３によってパターン部が形成されている。この遮光
体部の周囲の光透過部は光の位相が透過部によって異な
るように構成した４つの位相シフタ領域Ｓ１〜Ｓ４（位
相シフタを形成しない領域に対する位相差０度，９０
度，１８０度，２７０度）に分割されている。

【００１８】図面から明らかなように位相シフタは光透
過部で異なる位相の領域が隣接する場合（位相シフタ領
域Ｓ０とＳ１，位相シフタ領域Ｓ１とＳ２）はその位相
差が９０度となっており、一方遮光体部を挟んでいる場
合（位相シフタ領域Ｓ１とＳ３，位相シフタ領域Ｓ０と
Ｓ２）にはその位相差が１８０度となっている。

【００１９】このマスクを用いてステッパによるパター
ン形成を行った場合、用いるステッパによる光源の波長
が０．３６５μm 、照明系のコヒーレンシσが０．３、
投影光学系のＮＡが０．５の場合、ポジレジスト上に
０．２５μm のパターンを精度良く形成することができ
る。ちなみに従来は０．４μm のパターンしか得ること
ができなかった。また位相シフタ部のつなぎ目すなわち
Ｓ０とＳ１の境界およびＳ０とＳ３の境界は位相差９０
度または２７０度となるようにしているためパターンと
して現れてくることもない。

【００２０】また、シフタの膜厚ｄは，シフタ材料の屈
折率をｎ，露光波長をλとすると、例えば、位相差が９０度のとき、ｄ＝（λ／４）・（ｎ−１）１８０度のとき、ｄ＝（λ／２）・（ｎ−１）２７０度のとき、ｄ＝（３λ／４）・（ｎ−１）とすればよい。

【００２１】この露光マスクの製造に際しては、シフタ
となるべき光透過膜をＣＶＤ法による酸化シリコン膜に
よって基板全体に堆積し、これを各位相シフタの厚さに
なるようにリソグラフィおよびエッチングによって形成
するようにすればよい。

【００２２】なお、この位相差は必ずしも厳密に正確な
値ではなくても多少の誤差があっても同様の効果を得る
ことができる。

【００２３】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。

【００２４】この場合は、パターン例が異なり、図２に
示すように４つの遮光帯部４，５，６，７と光透過部
（Ｓ０〜Ｓ３）とによって形成されている。ここでも実
施例１の場合と同様位相差０の位相シフタのある領域ま
たは位相シフタを設けない領域をＳ０とし、９０度，１
８０度，２７０度の領域をそれぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ３で
表した。

【００２５】このマスクを用いてステッパによるパター
ン形成を行った場合、用いるステッパによる光源の波長
が０．３６５μm 、照明系のコヒーレンシσが０．３、
投影光学系のＮＡが０．５の場合、ポジレジスト上に
０．２５μm のパターンを精度良く形成することができ
る。

【００２６】なお前記実施例ではポジレジストを用いる
場合について説明したが、ネガレジストを用いる場合に
も適用可能であることはいうまでもない。他の実施例と
して図３および図４にネガレジスト用のパターンを示
す。この場合も前記実施例と同様に(b) に位相差０の位
相シフタのある領域または位相シフタを設けない領域を
Ｓ０とし、９０度，１８０度，２７０度の領域をそれぞ
れＳ１，Ｓ２，Ｓ３に分割している。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば透過部を４つの領域に区分することにより、いかなる
場合にも遮光部を挟んで位相差が１８０度となるように
することができるため、解像度が向上し、パターンの分
離性と精度の向上をはかることができる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【００２９】

【図１】本発明の第１の実施例の露光用マスクのパター
ン配置例を示す図

【００３０】

【図２】本発明の第２の実施例の露光用マスクのパター
ン配置例を示す図

【００３１】

【図３】本発明の他の実施例の露光用マスクのパターン
配置例を示す図

【００３２】

【図４】本発明の他の実施例の露光用マスクのパターン
配置例を示す図

【００３３】

【図５】通常の露光マスクの解像原理を示す図

【００３４】

【図６】従来の位相シフトマスクの解像原理を示す図

【００３５】

【図７】従来の位相シフトマスクで生じる不都合の例を
示す図

【００３６】

【図８】従来例の位相シフタを示す図

【００３７】

【図９】従来例の位相シフタを示す図

【００３８】

【図１０】従来例の位相シフタを示す図

【００３９】

【符号の説明】

１〜７遮光帯１１石英基板１２遮光膜１３位相シフタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透過部と遮光部とを含み、パターン転写
を行うための露光マスクにおいて、前記透過部を透過光の位相が異なるように構成した４つ
の領域に区分し、前記透過部が、第１の領域と、第１の
領域に対して９０度の位相差をもつ第２の領域と、第１
の領域に対して１８０度の位相差をもつ第３の領域と、
第１の領域に対して２７０度の位相差をもつ第４の領域
とを含み、透過部で異なる位相の領域が隣接する場合にはこれらの
領域の位相差が９０度であり、遮光部を挟んで異なる位
相の領域が隣接する場合にはこれらの領域の位相差が１
８０度であるように構成されていることを特徴とする露
光用マスク。