JPH04251253A - 露光マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（目次） ・産業上の利用分野 ・従来の技術（図２，図７〜図９） ・発明が解決しようとする課題 ・課題を解決するための手段 ・作用 ・実施例 （１）第１及び第２の実施例（図１，図２，図３（ａ）
，図６） （２）第３の実施例（図４，図６） （３）第４及び第５の実施例（図３（ｂ），図５，図６
）・発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、露光マスクに関し、更
に詳しく言えば、角部のあるマスクパターンを有する露
光マスクに関する。

【０００３】

【従来の技術】図７（ａ）は、従来例の露光マスクにつ
いて説明する断面図で、図中、１ａ〜１ｄは石英基板表
面に選択的に形成された、角部を有する長方形状の遮光
膜で、半導体基板上に絶縁分離用のフィールド絶縁膜を
残す領域に対応している。また、２は遮光膜１ａ〜１ｄ
の間の石英基板の露出する領域で、露光用光に対して透
明な透光領域である。

【０００４】次に、ＬＯＣＯＳ（選択酸化）法により素
子形成領域を囲む素子分離領域のフィールド酸化膜を形
成するため、このような露光マスクを用いてレジストパ
ターンを形成する方法について図２（ａ）〜（ｄ）を参
照しながら説明する。

【０００５】まず、図２（ａ）に示すように、半導体基
板３上にブロッキング用の酸化膜を形成した後、窒化膜
５を形成する。

【０００６】次に、窒化膜５上にレジスト膜６を形成し
た後、図７（ａ）に示す露光マスク７を用い、露光マス
ク７の透光領域２に対応する、フィールド酸化膜を形成
すべき領域に選択的に露光を行う（図２（ｂ））。

【０００７】次に、レジスト膜６を現像すると、フィー
ルド酸化膜を形成すべき領域のレジスト膜６のみが除去
される（図２（ｃ））。

【０００８】次いで、残存するレジストパターン膜６ａ
，６ｂをマスクとして窒化膜５をエッチング・除去した
後、残存する窒化膜５ａ，５ｂをマスクとして半導体基
板３を選択的に酸化すると、半導体基板３上にフィール
ド酸化膜８が形成される（図２（ｄ））。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体装置の高密度化に伴い、一層のパターンの微細化を行
うとともに、露光用光として微細化に適した波長の短い
ｉ線等を用いるようになっている。

【００１０】しかし、通常、パターンの微細化を行い、
かつ波長の短いｉ線等を用いると、半導体基板３からの
露光用光の反射等により、１８０度以下の角度を有する
遮光膜１ａ〜１ｄの角部周辺に対応するレジスト膜６の
領域で近接効果が生じ、この部分の光強度が過剰となる
。このため、図７（ｂ）に示すように、現像により選択
的に形成されるレジストパターン膜６ａ〜６ｄは角部が
とれて丸くなる。

【００１１】更に、図８（ａ）に示すようなマスクパタ
ーンにおいても、遮光膜９ａ〜９ｇからなるラインパタ
ーンの突き合わせ部（Ｃ部）や１８０度以下の角度を有
するラインパターンの屈曲部（Ｂ部）で近接効果により
、投影された光学像分布の光強度が過剰になる。また、
１８０度以上の角度を有するラインパターンの屈曲部（
Ａ部）で投影された光学像分布の光強度が不足する。こ
のため、図８（ｂ）に示すように、上記の光強度の過剰
な部分や不足する部分で、形成されたレジストパターン
膜１０ａ〜１０ｇの角部がとれて丸くなる。

【００１２】また、図９（ａ）に示すマスクパターンに
おいても、１８０度以下の角度を有する遮光膜１１ａ，
１１ｂの角部（Ｄ部）周辺の透光領域に対応するレジス
ト膜の領域で近接効果により、投影された光学像分布の
光強度が過剰になり、このため、図９（ｂ）に示すよう
に、対応するレジストパターン膜１２ａ，１２ｂの角部
がとれて丸くなる。

【００１３】従って、マスクパターンに忠実なレジスト
パターン膜６ａ〜６ｄ，１０ａ〜１０ｇ，１２ａ，１２
ｂを形成することが困難になるという問題がある。

【００１４】この問題を解決するために、多層レジスト
法が用いられている。しかし、この方法では、感光材と
してのレジスト膜の他に、レジスト膜の下地として耐エ
ッチング性を有する平坦化膜を形成する必要がある。ま
た、レジスト膜を現像した後、平坦化膜をエッチングす
る必要があり、工程が増えるという問題がある。

【００１５】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、工程を増やすことなく、露光マスクに描
かれたマスクパターンを忠実に被露光体に転写すること
ができる露光マスクを提供することを目的とするもので
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、第１に、図
４（ａ）に示すように、被露光体に転写するマスクパタ
ーンの描かれた露光マスクにおいて、前記被露光体に投
影された前記マスクパターンの光学像分布の光強度が過
剰なこととなる該被露光体の領域と対応する露光マスク
の透光領域２７，２８に、解像限界以下の遮光性の補助
パターン２４ａ，２４ｂ，２５が設けられていることを
特徴とする露光マスクによって達成され、第２に、図４
（ａ）に示すように、前記遮光性の補助パターン２４ａ
，２４ｂ，２５が、０度以上，１８０度以下の角度を有
する遮光膜の角部に隣接する前記透光領域２７，２８に
設けられていることを特徴とする第１の発明に記載の露
光マスクによって達成され、　　第３に、図４（ａ）に
示すように、被露光体に転写するマスクパターンの描か
れた露光マスクにおいて、前記被露光体に投影された前
記マスクパターンの光学像分布の光強度が不足すること
となる該被露光体の領域と対応する露光マスクの透光領
域２９に隣接する遮光膜２３ａ，２３ｂ，２３ｄ，２３
ｆ，２３ｇに、解像限界以下の透光性の補助パターン２
６が設けられていることを特徴とする露光マスクによっ
て達成され、第４に、図４（ａ）に示すように、前記透
光性の補助パターン２６が、１８０度以上，３６０度以
下の角度を有する前記遮光膜２３ａ，２３ｂ，２３ｄ，
２３ｆ，２３ｇの角部に設けられていることを特徴とす
る第３の発明に記載の露光マスクによって達成され、第
５に、図６（ａ），（ｄ）に示すように、前記補助パタ
ーン２４ａ，２４ｂ，２５，２６が、露光波長／（４×
開口数）以下の幅を有する帯状の領域３８，４２に被覆
されるような平面形状を有するものであることを特徴と
する第１，第２，第３又は第４の発明に記載の露光マス
クによって達成される。

【００１７】

【作用】本発明の露光マスクによれば、第１に、図４（
ａ）に示すように、被露光体に過剰な光強度を与えるこ
ととなる露光マスクの透光領域２７，２８、例えばマス
クパターンの、０度以上，１８０度以下の角度を有する
遮光膜の角部に隣接する透光領域２７，２８に、遮光性
の補助パターン２４ａ，２４ｂ，２５が設けられている
ので、光強度が過剰となる被露光体の領域は遮光性の補
助パターン２４ａ，２４ｂ，２５により選択的に光強度
が弱められる。このため、被露光体に照射される露光用
光の強度は均一化される。

【００１８】第２に、図４（ａ）に示すように、被露光
体の光強度が不足することとなる露光マスクの透光領域
２９に隣接する遮光膜２３ａ，２３ｂ，２３ｄ，２３ｆ
，２３ｇに、例えば、マスクパターンの、１８０度以上
，３６０度以下の角度を有する遮光膜２３ａ，２３ｂ，
２３ｄ，２３ｆ，２３ｇの角部に、透光性の補助パター
ン２６が設けられているので、被露光体に照射される光
強度の不足を補って、選択的に光強度を増すことができ
る。このため、被露光体に照射される露光用の光の強度
は均一化される。

【００１９】また、図６（ａ），（ｄ）に示すように、
上記の補助パターン２４ａ，２４ｂ，２５，２６はとも
に、解像限界以下の大きさの形状、例えば幅が露光波長
／（４×開口数）以下の帯状の領域３８，４２に被覆さ
れるような平面形状を有するものであるので、補助パタ
ーン２４ａ，２４ｂ，２５，２６が被露光体に転写され
ることはない。

【００２０】以上により、従来と異なり、近接効果を防
止することができるので、露光マスクに描かれたマスク
パターンを忠実に被露光体に転写することができる。

【００２１】

【実施例】（１）第１及び第２の実施例図１（ａ），（
ｂ）は、本発明の第１の実施例の補助パターンを有する
露光マスクについて説明する平面図である。図１（ａ）
は、露光マスクで、石英基板表面に描かれたマスクパタ
ーン、図１（ｂ）は、図１（ａ）の露光マスクを用い、
レジスト膜を露光・現像して形成されたレジストパター
ン膜である。

【００２２】図１（ａ）において、１３ａ〜１３ｄは転
写されるべき、クロムからなる長方形状の遮光膜で、互
いにほぼ露光波長／（２×開口数）の間隔をおいて配置
されており、遮光膜１３ａ〜１３ｄ以外の領域は石英基
板が露出する格子状の透光領域１５となっている。

【００２３】また、１４は、格子状の透光領域１５であ
って、９０度の角度を有する遮光膜１３ａ〜１３ｄの角
部に隣接する透光領域１６に設けられた、図６（ａ）に
示すように露光波長／（４×開口数）以下の幅を有する
帯状の領域３８に被覆されるような平面形状、即ち一辺
が露光波長／（５×開口数）の正方形状の補助パターン
である。

【００２４】次に、このような露光マスクを用いて半導
体基板上にＬＯＣＯＳ法により絶縁分離領域を形成する
方法について図１（ａ），（ｂ）及び図２（ａ）〜（ｄ
）を参照しながら説明する。

【００２５】まず、半導体基板１７上にブロッキング用
の酸化膜１８を形成した後、窒化膜１９を形成する（図
２（ａ））。

【００２６】次いで、窒化膜１９上にレジスト膜（被露
光体）２０を形成した後、図１（ａ）に示す露光マスク
２１を用い、露光用光としての波長３６５　ｎｍのｉ腺
によりレジスト膜２０を露光し、レジスト膜２０にマス
クパターンを転写する（図２（ｂ））。このとき、レジ
スト膜２０に過剰な光強度を与えることとなる露光マス
ク２１上の透光領域、即ち、９０度の角度を有する遮光
膜１３ａ〜１３ｄの角部に隣接する透光領域１６に、遮
光性の補助パターン１４が設けられているので、レジス
ト膜２０に過剰な光強度を与えることとなる領域は遮光
性の補助パターン１４により選択的に光強度が弱められ
る。このため、レジスト膜２０に照射される露光用光の
強度は均一化される。また、上記の補助パターン１４は
ともに、幅が露光波長／（４×開口数）以下の帯状の領
域に被覆されるような平面形状を有するものであるので
、解像限界以下となり、補助パターン１４がレジスト膜
２０に転写されることはない。これにより、露光マスク
２１に描かれたマスクパターンを忠実にレジスト膜２０
に転写することができる。

【００２７】次に、露光されたレジスト膜２０を現像す
ると、レジストパターン膜２０ａ〜２０ｄが形成される
。このとき、露光マスク２１に描かれたマスクパターン
は忠実にレジスト膜２０に転写されているので、遮光膜
１３ａ〜１３ｄの形状通りのレジストパターン膜２０ａ
〜２０ｄを形成することができる（図２（ｃ））。なお
、この場合の平面図を図１（ｂ）に示す。

【００２８】その後、レジストパターン膜２０ａ〜２０
ｄをマスクとして窒化膜１９を選択的にエッチングした
後、残存する窒化膜１９ａ，１９ｂをマスクとして半導
体基板１７を選択的に熱酸化すると、素子分離領域にフ
ィールド酸化膜２２が形成される。このとき、遮光膜１
３ａ〜１３ｄの形状通りのレジストパターン膜２０ａ〜
２０ｄをマスクとしているので、設計の形状通りの素子
形成領域及び素子分離領域を形成することができる（図
２（ｄ））。

【００２９】なお、第１の実施例では補助パターン１４
として正方形状のものを用いているが、図６（ｂ）に示
すような、幅が露光波長／（４×開口数）の帯状の領域
４０に被覆されるような大きさの円形状のもの補助パタ
ーン３９を用いてもよい。

【００３０】また、図３（ａ）は、第２の実施例として
の補助パターンを有するマスクパターンである。この場
合、図１（ａ）と異なるところは、遮光膜１３ａ〜１３
ｄが図１（ａ）に示す遮光膜１３ａ〜１３ｄの間隔の２
倍の間隔、即ちほぼ露光波長／開口数の間隔をおいて配
置されていることである。これにより、格子状の透光領
域１５も幅が露光波長／開口数となっている。そして、
これに応じて幅が露光波長／（４×開口数）以下の帯状
の領域に被覆されるような平面形状を有する補助パター
ン１４ａ〜１４ｄとして、一辺が露光波長／（５×開口
数）の正方形状のものが４個設けられている。

【００３１】このように補助パターン１４ａ〜１４ｄを
設けても、露光マスクの透光領域１６に対応する光強度
が過剰となるレジスト膜の領域の光強度を選択的に弱め
て全体としての光強度を均一化することができる。これ
により、近接効果を抑制して忠実なレジストパターン膜
を形成することができる。

【００３２】（２）第３の実施例 図４（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施例の補助パ
ターンを有する露光マスクについて説明する平面図であ
る。図４（ａ）は、露光マスクで、石英基板表面に描か
れたマスクパターン、図４（ｂ）は、図４（ａ）の露光
マスクを用い、レジスト膜を露光・現像して形成された
レジストパターン膜である。

【００３３】図４（ａ）において、２３ａ〜２３ｇは転
写されるべき、幅Ｗ１が露光波長／（２×開口数）のＶ
字形状の遮光膜を繰り返し並べたジグザグの縞模様の遮
光膜で、屈曲部（角部）と屈曲部（角部）との間の直線
部分に、長さＷ１の対辺と、長さＷ３が露光波長／（２
×開口数）の対辺を有する平行四辺形または菱形状の、
遮光膜が除去された透光領域からなるつきあわせ部を有
し、隣接するジグザグの縞模様の遮光膜２３ａ及び２３
ｂ／２３ｃ〜２３ｅ／２３ｆ及び２３ｇは互いに露光波
長／（２×開口数）の等間隔Ｗ２をおいて配置されてお
り、遮光膜２３ａ〜２３ｇ以外の領域は幅Ｗ２が露光波
長／（２×開口数）のジグザグの縞模様の透光領域３１
となっている。

【００３４】また、２４ａ，２４ｂは、突き合わせ部に
設けられた、図６（ｄ）に示すような、幅が露光波長／
（４×開口数）以下の帯状の領域４２に被覆されるよう
な平面形状、即ち一辺Ｗ３が露光波長／（６×開口数）
の菱形状又は平行四辺形状の補助パターンで、補助パタ
ーン２４ａと２４ｂとの間の間隔Ｗ６、及び補助パター
ン２４ａ，２４ｂと遮光膜との間の間隔Ｗ５はともに露
光波長／（６×開口数）となっている。

【００３５】更に、２５は、０度以上，１８０度以下の
角度を有する遮光膜２３ａ，２３ｂ，２３ｄ，２３ｆ，
２３ｇの角部と隣接する透光領域に形成された、図６（
ａ）に示すような一辺が露光波長／（６×開口数）の正
方形状の遮光性の補助パターンである。但し、一辺は屈
曲部（角部）の遮光膜２３ａ〜２３ｇと重なっているた
め、顕在していない。２６は、１８０度以上，３６０度
以下の角度を有する遮光膜２３ａ，２３ｂ，２３ｄ，２
３ｆ，２３ｇの屈曲部（角部）に形成された、図６（ａ
）に示すような一辺が露光波長／（６×開口数）の正方
形状の透光性の補助パターンである。但し、一辺は透光
領域３１と重なっているため、顕在していない。　　こ
のようなマスクパターンによれば、光強度が過剰となる
、突き合わせ部を含む透光領域２７，及び０度以上，１
８０度以下の角度を有する遮光膜２３ａ，２３ｂ，２３
ｄ，２３ｆ，２３ｇの角部と隣接する透光領域と、光強
度が不足する、１８０度以上，３６０度以下の角度を有
する遮光膜２３ａ，２３ｂ，２３ｄ，２３ｆ，２３ｇの
屈曲部（角部）とに補助パターンが形成されているので
、レジスト膜（被露光体）に投影される光学像分布の光
強度を均一化することができる。従って、この露光マス
クを用いてレジスト膜を露光・現像することにより形成
されるレジストパターン膜３０ａ〜３０ｇは、設計どお
りの忠実な形状を有するものとなる。

【００３６】（３）第４及び第５の実施例図５（ａ），
（ｂ）は、本発明の第４の実施例の補助パターンを有す
る露光マスクについて説明する平面図である。

【００３７】図５（ａ）において、３２ａ，３２ｂは並
行して形成された、幅が露光波長／（２×開口数）の帯
状の遮光膜で、各遮光膜３２ａ，３２ｂは一定周期で幅
の広い領域を有し、この幅の広い領域と隣接する遮光膜
３２ａ，３２ｂとの間隔が約露光波長／（２×開口数）
となっている。３３は、幅が広くなっている遮光膜３２
ａ，３２ｂの領域の、角度９０度を有する角部に隣接す
る共通の透光領域３４に形成された幅が約露光波長／（
４×開口数），長さが約露光波長／（２×開口数）の長
方形状の補助パターンで、この透光領域３４は、光強度
の過剰となる被露光体の領域に対応する。

【００３８】このようなマスクパターンによれば、光強
度が過剰となる被露光体の領域に対応する透光領域３４
に、図６（ｃ）に示すような、解像限界以下の幅となる
、露光波長／（４×開口数）以下の幅を有する帯状の領
域４１に被覆されるような平面形状、即ち幅が露光波長
／（４×開口数），長さ約露光波長／（２×開口数）の
長方形状の補助パターン３３が形成されているので、補
助パターン３３をレジスト膜（被露光体）に投影するこ
となく、光強度を均一化することができる。従って、こ
の露光マスクを用いてレジスト膜を露光・現像すること
により形成されるレジストパターン膜３５ａ，３５ｂは
、設計どおりの忠実な形状を有するものとなる。

【００３９】なお、図５（ａ）の帯状の遮光膜３２ａ，
３２ｂの間隔が広い場合には、図３（ａ）のように複数
の解像限界以下の補助パターン１４ａ〜１４ｄを設ける
ことの他に、第５の実施例として、図３（ｂ）に示すよ
うに、幅が例えば露光波長／（５×開口数）の遮光性の
膜を終端接続するように補助パターン３６を形成するこ
ともできる。これにより、図６（ｅ）に示すように、補
助パターン３６は露光波長／（４×開口数）以下の幅を
有する帯状の領域４３に被覆され、解像限界以下になる
ので、補助パターン３６をレジスト膜（被露光体）に投
影することなく、レジスト膜に投影される光学像分布の
光強度を均一化することができる。従って、この露光マ
スクを用いてレジスト膜を露光・現像することにより、
形成されるレジストパターン膜は、設計どおりの忠実な
形状を有するものとなる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明の露光マスクによ
れば、第１に、被露光体に過剰な光強度を与える露光マ
スクの透光領域に、遮光性の補助パターンが設けられて
いるので、被露光体の光強度が過剰となる領域は遮光性
の補助パターンにより光強度が弱められ、このため、被
露光体に照射される露光用の光の強度は均一化される。 また、遮光性の補助パターンは解像限界以下なので、補
助パターンが被露光体に転写されることはない。これに
より、露光マスク上のマスクパターンを忠実に被露光体
に転写し、これに基づいて設計値通りの忠実なパターン
を形成することができる。

【００４１】更に、第２に、被露光体の光強度が不足す
ることとなる領域と対応する露光マスクの透光領域に隣
接する遮光膜に、透光性の補助パターンが設けられてい
るので、被露光体に照射される光の強度を増すことがで
き、このため、被露光体に照射される露光用の光の強度
は均一化される。また、透光性の補助パターンは解像限
界以下なので、補助パターンが被露光体に転写されるこ
とはない。これにより、露光マスク上のマスクパターン
を忠実に被露光体に転写し、これに基づいて設計値通り
の忠実なパターンを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の補助パターンを有する
露光マスクについて説明する平面図

【図２】角部を有する露光マスクを用いてフィールド酸
化膜を形成する方法について説明する断面図である。

【図３】本発明の第２及び第５の実施例の露光マスクに
ついて説明する平面図である。

【図４】本発明の第３の実施例の補助パターンを有する
露光マスクについて説明する平面図である。

【図５】本発明の第４の実施例の補助パターンを有する
露光マスクについて説明する平面図である。

【図６】本発明の実施例の補助パターンについて説明す
る平面図である。

【図７】第１の従来例の露光マスクについて説明する平
面図である。

【図８】第２の従来例の露光マスクについて説明する平
面図である。

【図９】第３の従来例の露光マスクについて説明する平
面図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ，９ａ〜９ｇ，１１ａ，１１ｂ，１３ａ〜１
３ｄ，２３ａ〜２３ｇ，３２ａ，３２ｂ遮光膜、２，１
５，３１　　透光領域、 ３，１７　　半導体基板、 ４，１８　　酸化膜、 ５，５ａ，５ｂ，１９，１９ａ，１９ｂ　　窒化膜、６
ａ〜６ｄ，１０ａ〜１０ｇ，１２ａ，１２ｂ，２０ａ〜
２０ｄ，３０ａ〜３０ｇ，３５ａ，３５ｂレジストパタ
ーン膜、７，２１　　露光マスク、 ８，２２　　フィールド酸化膜、 １４，１４ａ〜１４ｄ，２４ａ，２４ｂ，２５，２６，
３３，３６，３９　　補助パターン、 １６，２７，２８，３４　　光強度の過剰となる被露光
体の領域と対応する透光領域、 ２９　　光強度の不足することとなる被露光体の領域と
対応する透光領域、 ３８，４０〜４３　　帯状の領域。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被露光体に転写するマスクパターンの
   描かれた露光マスクにおいて、前記被露光体に投影され
   た前記マスクパターンの光学像分布の光強度が過剰とな
   る該被露光体の領域と対応する露光マスクの透光領域（
   ２７，２８）に、解像限界以下の遮光性の補助パターン
   （２４ａ，２４ｂ，２５）が設けられていることを特徴
   とする露光マスク。
2. 【請求項２】　　前記遮光性の補助パターン（２４ａ，
   ２４ｂ，２５）が、０度以上，１８０度以下の角度を有
   する遮光膜の角部に隣接する透光領域（２７，２８）に
   設けられていることを特徴とする請求項１記載の露光マ
   スク。
3. 【請求項３】　　被露光体に転写するマスクパターンの
   描かれた露光マスクにおいて、前記被露光体に投影され
   た前記マスクパターンの光学像分布の光強度が不足する
   こととなる該被露光体の領域と対応する露光マスクの透
   光領域（２９）に隣接する遮光膜（２３ａ，２３ｂ，２
   ３ｄ，２３ｆ，２３ｇ）に、解像限界以下の透光性の補
   助パターン（２６）が設けられていることを特徴とする
   露光マスク。
4. 【請求項４】　　前記透光性の補助パターン（２６）が
   、１８０度以上，３６０度以下の角度を有する遮光膜（
   ２３ａ，２３ｂ，２３ｄ，２３ｆ，２３ｇ）の角部に設
   けられていることを特徴とする請求項３記載の露光マス
   ク。
5. 【請求項５】　　前記補助パターン（２４ａ，２４ｂ，
   ２５又は２６）が、露光波長／（４×開口数）以下の幅
   を有する帯状の領域（３８，４２）に被覆されるような
   平面形状を有するものであることを特徴とする請求項１
   ，請求項２，請求項３又は請求項４記載の露光マスク。