JPH04361258A - パターンの形成方法及びパターン原板 - 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】

【産業上の利用分野】本発明は位相シフト膜を有したパ
ターンの形成方法及びパターン原板に関し、特に半導体
素子の製造用の露光装置に用いる原画としてのホトマス
ク（レチクル）面上に回路パターンやアライメントパタ
ーン等のパターンを形成する際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】原画パターン（パターン）の描かれたマ
スク（以下、レティクルと称す）を照明系で照明し、レ
ティクル面上のパターンを投影レンズによりウエーハ面
上に投影転写する縮小型の投影露光装置には、投影転写
できるパターンの微細化が要求されている。縮小型の投
影露光装置がどの程度の微細なパターンまで転写できる
かを表わす解像度は、周期的に明暗が変化するレティク
ルパターンを用いて、ウエーハ上で隣接する２ヶ所の明
部が分離できるかどうかで評価している。この解像度を
向上させる一手法として、レティクル面上のパターンの
うち隣接する２ヶ所の透過部分を通過した照明光の位相
を例えば１８０度変える位相シフト膜（位相シフタ）を
用いる位相シフト法がある。

【０００３】この位相シフト法において、照明光の位相
を変化させるレティクルパターンについては、アイ・イ
ー・イー　　トランザクション　　オン　　エレクトロ
ン　　デバイシズ、ＥＤ−２９巻、第１２号（１９８２
年）第１８２８頁（ＩＥＥＴｒａｎｓ　　ｏｎ　　Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ　　Ｄｅｖｉｃｅｓ，ｖｏｌ　　ＥＤ−２
９　　Ｎｏ．１２（１９８２年）ｐ１８２８）における
マーク　　ディー　　レヴンソン（ＭａｒｃＤ．Ｌｅｖ
ｅｎｓｏｎ）等による”インプルーヴィング　　レゾル
ーション　　イン　　ホトリソグラフィ　　ウィズ　　
ア　　フェイズーシフト　　マーク（Ｉｍｐｒｏｖｉｎ
ｇ　　Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　　ｉｎ　　Ｐｈｏｔｏｌ
ｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　　ｗｉｔｈ　　ａ　　Ｐｈａｓ
ｅ−Ｓｈｉｆｔｉｎｇ　　Ｍａｒｋ）”と題する文献に
おいて論じられている。本文献で提案しているレティク
ルは、レティクル基板上にパターンの原画となる遮光部
を設け、更にその上に通過する照明光の位相を変化させ
る位相シフト膜を設けている。

【０００４】位相シフト法を利用したパターン原板には
、いくつかのタイプがある。図５は位相シフト膜を用い
た代表的な位相シフトパターンを説明する為の概略図で
ある。

【０００５】図５（Ａ）は従来の位相シフト膜を用いて
いないパターン原板で、基板１面上に遮光部２より成る
パターンを形成している。図５（Ｂ）は空間周波数変調
型と言われる位相シフトパターンであり、パターンのう
ちの隣り合う透明部の一方に位相シフト膜（位相シフタ
）を設け双方の透明部を通過する２つの光束間に１８０
度の位相差を付与している。即ち、位相シフト膜により
通過光束の位相を１８０度反転させている。図５（Ｃ）
はエッジ強調型と言われる位相シフトパターンであり、
パターンのうち遮光部２の両脇（周囲）に位相シフト膜
３を設け、その領域と他の位相シフト膜のない領域とを
通過する光束間に１８０度の位相差を付与している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図５（Ｂ）の空間周波
数変調型は解像度の向上の効果は大きい（４０％〜５０
％）という特長があるが、周期性のある回路パターンに
対してのみしか適用することができないという問題点が
ある。

【０００７】又、図５（Ｃ）のエッジ強調型はどのよう
な形状の回路パターンにも適用することができるが解像
度の向上の効果は空間周波数変調型のものに比べてすく
ないという問題点がある。この為従来はパターンの形状
に応じて空間周波数変調型又はエッジ強調型の一方の位
相シフト法を用いてパターン原板を形成していた。この
為、種々なパターン形状のものに対しては一部にしか位
相シフト膜を用いた効果が得られないという問題点があ
った。

【０００８】本発明は通過光の位相を反転させる位相シ
フト膜を有した位相シフトパターンとして同一基板面上
にパターン形状により、例えば空間周波数変調型やエッ
ジ強調型等の複数の位相シフトパターンを適宜、領域毎
に形成することができ、どのような形状のパターンであ
っても分解能及びコントラストを容易に向上させること
ができるパターンの形成方法及びパターン原板（ホトマ
スク、レチクル）の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のパターンの形成
方法としては透明な基板面上に、該基板の屈折率と異な
る材質であって、かつ通過光束に対して所定の位相差を
付与する位相シフト膜を設け、該位相シフト膜面上に遮
光部より成るパターンを形成し、該パターンの隣り合う
一方の透明部面上に設けた位相シフト膜を除去してパタ
ーン領域を形成する工程と該遮光部より成るパターンを
形成する該遮光部の周囲の位相シフト膜を残し、他の領
域の位相シフト膜を除去したパターン領域を形成する工
程とを有することを特徴としている。

【００１０】又、本発明のパターン原板としては基板面
上に該基板の屈折率と異なる材質であって、かつ通過光
束に対して所定の位相差を付与する位相シフト膜とその
面上に遮光部より成るパターンとを設けており、該パタ
ーンの隣接する透明部の一方に位相シフト膜が存在する
ように構成した第１パターン領域と、該基板面上の位相
シフト膜の面上に遮光部より成るパターンとを設けてお
り、該パターンの遮光部の周囲のみに該位相シフト膜が
存在するように構成した第２パターン領域とを有してい
ることを特徴としている。

【００１１】

【実施例】図１は本発明のパターン原板の要部断面図で
ある。

【００１２】図中１は透明な基板であり、石英等から成
っている。３は通過光束に１８０度の位相差を付与する
位相シフト膜（位相シフタ）であり、例えばＳｉＯ２　
等から成り、基板１面上に蒸着法により設けている。２
は回路パターンでありＣｒ等の金属遮光膜より成り、位
相シフト膜３面上に設けている。領域Ｘは所謂空間周波
数変調型の位相シフトパターン、領域Ｙは所謂エッジ強
調型の位相シフトパターンを示している。

【００１３】本実施例では領域Ｘに設けた空間周波数変
調型の位相シフトパターンでは透明部３ａと隣接する位
相シフト膜を設けた透明部３ｂとを通過する光束間に１
８０度の位相差を付与している。又、領域Ｙのエッジ強
調型の位相シフトパターンではパターンを形成する遮光
部２の周囲に位相シフト膜３が存在するようにして、透
明部３ａと位相シフト膜を設けた透明部３ｃとを通過す
る光束間に１８０度の位相差を付与している。

【００１４】本実施例ではまず基板１面上に位相シフト
膜３を形成し、その位相シフト膜面上に金属遮光膜等に
より所定の回路パターンを形成するようにしており、こ
れにより同一基板面上に種類の異ったタイプの位相シフ
トパターンが容易に形成することができるようにしてい
る。

【００１５】次に本発明の位相シフト膜を利用したパタ
ーン原板の製造方法について説明する。図２は本発明の
パターンの形成方法の各工程を示す実施例１の説明図で
ある。

【００１６】工程Ａにおいて石英等の基板１面上にＳｉ
Ｏ２　等の誘電体から成る位相シフト膜３と位相シフト
膜３面上にＣｒ、Ａｌ等の金属膜から成る遮光膜２を多
層蒸着する。

【００１７】このときＳｉＯ２　の屈折率ｎをｎ＝１．
５とすると、位相シフト膜としてのＳｉＯ２　の膜厚ｄ
が半導体素子製造用の露光装置の照明光の波長をλとす
ると

【００１８】

【数１】 となるように設定している。

【００１９】工程Ｂにおいて、遮光膜２面上にレジスト
（ネガレジスト）を塗布し、これに光又はＥＢ（電子ビ
ーム）描画機で所望のパターンを露光描画して、該レジ
ストを現像する。そして現像後、遮光膜２を例えば（Ｎ
Ｈ４　）Ｃ８　（ＮＯ３　）６　とＨＣｌＯ４　とＨ２
　Ｏの混合液でエッチングし、所望のパターンに相当す
る領域の遮光膜２をはく離除去する。

【００２０】工程Ｃにおいて、工程Ｂにおける遮光膜２
側の面上にポジレジスト４を塗布し、光又はＥＢ描画機
でポジレジスト４側より領域Ｙをパターン露光する。工
程Ｄにおいては現像する。このとき光の当った領域Ｙの
ポジレジスト４は除去される。工程Ｅにおいてポジレジ
スト５を塗布する。そして基板１側より領域Ｙを光露光
する。工程Ｆにおいてポジレジスト５を現像する。この
とき光が当った領域のポジレジスト５は除去される。工
程Ｇにおいて、遮光膜（Ｃｒ膜）２をＣＣｌ４＋Ｏ２　
のガスでドライエッチングを施し、レジスト５でおおわ
れている遮光膜２の一部分を除去する。工程Ｈにおいて
、ポジレジスト５のパターンをマスクとしてＣＦ４　ガ
スで位相シフト膜（ＳｉＯ２　）３をドライエッチング
したあとポジレジスト５とネガレジスト４をはく離除去
する。

【００２１】これにより同一基板１面上の領域Ｘに空間
周波数変調型の位相シフトパターンを、領域Ｙにエッジ
強調型の位相シフトパターンを各々形成している。

【００２２】図３、図４は本発明のパターンの形成方法
の各工程を示す実施例２の説明図である。工程Ａと工程
Ｂは図２の実施例１と同じである。

【００２３】工程Ｃにおいて工程Ｂにおける遮光膜２側
の面にレジスト６を塗布する。そして領域Ｘの空間周波
数変調型の位相シフトパターンと領域Ｙのエッジ強調型
の位相シフトパターンの各領域毎に応じて光露光をする
。同図では領域Ｙのみを先に処理する場合を示している
。即ち、エッジ強調型の領域Ｙの露光は基板１側から行
っている。

【００２４】工程Ｄにおいてレジスト６を現像する。こ
のとき光の当った領域のレジスト６は除去される。工程
Ｅにおいて、ＣＣｌ４　＋Ｏ２　で遮光膜（Ｃｒ）２を
ドライエッチングする。工程Ｆにおいて、レジスト６を
プロテクターとしてＣＦ４　ガスで位相シフト膜（Ｓｉ
Ｏ２　）３をドライエッチングし、その後レジスト６を
はく離除去する。工程Ｇにおいて、レジスト７を塗布す
る。そして領域Ｘのみに光又はＥＢ描画機でパターン露
光又はパターン描画を行なう。工程Ｈにおいてレジスト
７を現像する。例えば光の当った（ＥＢ露光した）領域
のレジスト７は除去される。工程ＩにおいてＣＦ４　ガ
スで位相シフト膜（ＳｉＯ２　）３をドライエッチング
し、その後レジスト７をはく離除去する。

【００２５】これにより同一基板１面上の領域Ｘに空間
周波数変調型の位相シフトパターンを、領域Ｙにエッジ
強調型の位相シフトパターンを各々形成している。

【００２６】以上の各実施例においては同一基板面上の
異なる領域にパターン形状に応じて空間周波数変調型と
エッジ強調型の他の異なるタイプの位相シフトパターン
を形成しても良く、これによれば解像力の向上効果と回
路パターンの汎用性を更に容易に拡げることができる。

【００２７】本発明に係るパターン原板は縮小、拡大、
等倍用としての使用が可能である。又遮光膜としての金
属膜の材質はＣｒの他にＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｔａ等が適
用可能である。又、位相シフト膜としてはＳｉＯ２　の
他にＭｇＦ２　、Ａｌ２　Ｏ３　等の光学薄膜等の誘電
体膜が使用可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く同一基板面上
の異った領域にパターン形状により、空間周波数変調型
やエッジ強調型等の異ったタイプの位相シフトパターン
を形成することができ、解像力の向上効果を容易に図る
ことができるパターンの形成方法及びパターン原板を達
成することができる。

【００２９】特に従来のようにパターンの透明部の一部
に位相シフト膜を設けると図６に示すように遮光部２の
間に設けた位相シフト膜３が透明部３ａにおいて平面と
ならず曲面となり、ダレてくるので適切なる位相差を付
与することが難しくなってくる。

【００３０】本発明では図１に示すように位相シフト膜
３面上にパターンを形成しているので、例えば透明部３
ａと位相シフト膜を設けた透明部３ｂとの間にダレはな
く精度良く位相差を付与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパターン原板の実施例１の要部概略図

【図２】本発明のパターンの形成方法の実施例１の説明
図

【図３】本発明のパターンの形成方法の実施例２の説明
図

【図４】本発明のパターンの形成方法の実施例２の説明
図

【図５】従来の位相シフトパターンの説明図

【図６】従
来の位相シフトパターンの断面概略図

【符号の説明】

１　　透明な基板 ２　　遮光部 ３　　位相シフト膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透明な基板面上に、該基板の屈折率と
   異なる材質であって、かつ通過光束に対して所定の位相
   差を付与する位相シフト膜を設け、該位相シフト膜面上
   に遮光部より成るパターンを形成し、該パターンの隣り
   合う一方の透明部面上に設けた位相シフト膜を除去して
   パターン領域を形成する工程と該遮光部より成るパター
   ンを形成する該遮光部の周囲の位相シフト膜を残し、他
   の領域の位相シフト膜を除去したパターン領域を形成す
   る工程とを有することを特徴とするパターンの形成方法
   。
2. 【請求項２】　　基板面上に該基板の屈折率と異なる材
   質であって、かつ通過光束に対して所定の位相差を付与
   する位相シフト膜とその面上に遮光部より成るパターン
   とを設けており、該パターンの隣接する透明部の一方に
   位相シフト膜が存在するように構成した第１パターン領
   域と、該基板面上の位相シフト膜の面上に遮光部より成
   るパターンとを設けており、該パターンの遮光部の周囲
   のみに該位相シフト膜が存在するように構成した第２パ
   ターン領域とを有していることを特徴とするパターン原
   板。