JPH05333524A - 位相シフトマスクおよびその製造方法 - Google Patents

位相シフトマスクおよびその製造方法

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JPH05333524A
JPH05333524A JP14388292A JP14388292A JPH05333524A JP H05333524 A JPH05333524 A JP H05333524A JP 14388292 A JP14388292 A JP 14388292A JP 14388292 A JP14388292 A JP 14388292A JP H05333524 A JPH05333524 A JP H05333524A
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JP
Japan
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opening
light
phase shift
film
shift mask
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Withdrawn
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JP14388292A
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English (en)
Inventor
Tadao Yasusato
直生 安里
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH05333524A publication Critical patent/JPH05333524A/ja
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】補助パターン方式の位相シフトマスクにおい
て、補助パターンの形成を容易にする。 【構成】透明基板1上の遮光膜2に第1の開口5を形成
し、その上に透明膜3を形成する。その後、透明膜3お
よび遮光膜2をエッチングし、第1の開口5の周辺部分
に第2の開口6A,6Bを形成する。第2の開口6A,
6Bの寸法は第1の開口5と同程度にできるため、第2
の開口6A,6Bの形成が安定して行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子製造のリソク
ラフィ工程に用いられる、縮小投影露光用の位相シフト
マスクおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子製造のリソグラフィ技術とし
ては、一般にフォトリソグラフィが用いられてきた。半
導体素子の高密度・高集積化の為フォトリソグラフィの
分野においては、これまで主に露光装置の高NA化,短
波長化が進められ、より微細パターンの形成が可能とな
ってきた。そして現在、最小寸法が0.5μm程度の半
導体素子の製造もフォトリソグラフィにより可能となっ
ている。
【0003】しかし、露光装置の高NA化,短波長化に
より解像力は向上するものの、反対に焦点深度は減少し
てしまう。そのため、焦点深度の確保がより重要な問題
となってきた。焦点深度の点から、これまでのような単
純な高NA化,短波長化による解像力の向上は困難とな
ってきた。
【0004】そこで近年、解像力及び焦点深度を向上さ
せフォトリソグラフィの限界を延ばす方法として位相シ
フト法が注目されている。位相シフト法はニコンによる
特願昭55−136483号公報及びIBMによるアイ
・イー・イー・イー・トランズクションズ・オン・エレ
クトロン・デバイセス(IEEE Transacti
ons Electron Devices)vol.
ED−29,p1828−p1836,1982によ
り、ほぼ同時期に提案された。
【0005】この方法はフォトマスク上の隣接する開口
の一方の上に透明膜を形成し、透過する光の位相を互い
に180度異ならせるものである。位相シフトマスクを
用いない場合、隣接する開口の間隔が狭くなると、回折
により開口間の本来遮光部となる領域に光が漏れ、隣接
する開口が分離されなくなる。一方、位相シフトマスク
では、隣接する開口を透過する光の位相が互いに180
度異なっているため、隣接する開口間で漏れた光が打ち
消し合い遮光領域を形成する。そのためより微細な寸法
まで分離して解像出来る。
【0006】この最初の位相シフトマスク(以後レベン
ソン型と呼ぶ)は、繰り返しパターンのような密集した
パターンにしか適用できなかったが、その後孤立したパ
ターンに適用する方法が、例えばプロシーデイングスオ
ブ エス ピー アイ イー:オプティカル レーザー
マイクロリソグラフィ(Proceedingsof
SPIE:Opticfl/Laser Micro
lithography)2vol.1088,p25
〜33(1989)が提案されている。以下この一般に
補助パターン方式と呼ばれる位相シフトマスクについて
説明する。
【0007】図4(a),(b)は従来の位相シフトマ
ススの平面図及びC−C線断面図である。石英等の透明
基板1上にはITO等の導電膜4が形成されている。導
電膜4は電子ビーム露光の際のチャージアップ防止と後
工程の透明膜4のエッチングの際のエッチングストッパ
ーとしての為のものである。導電膜4は本質的に必要な
ものではない。導電膜4の上にはクロム及び酸化クロム
からなる遮光膜2が形成されており、遮光膜2には第1
の開口5および第1の開口5の周辺部に補助パターンと
して第2の開口6a,6bが形成されている。そして第
2の開口6a,6bの上には透明膜3a,3bが形成さ
れており、その膜厚tはt=λ/2(n−1)となるよ
うに設定されている。ここに、λは露光光の波長、nは
透明膜3a,3bの屈折率である。また、第2の開口6
a,6bの寸法はその位相シフトマスクを使用する露光
装置により最適値が異なる。
【0008】すなわち、第2の開口6a,6bの寸法が
大きすぎると第2の開口6a,6b自体が解像され、ま
た逆に小さすきると第1の開口5の解像を助ける効果が
無くなる。NA=0.5前後のi−線ステッパーを用い
る場合、5倍マスク上で第2の開口6a,6bの幅Sは
0.5μm程度である。
【0009】またこのように、それ自体は解像しない補
助パターンである第2の開口は、第1の開口のような孤
立パターンの周辺だけでなく、密集したパターンの外周
にも設けられる。たとえば、レベンソン型位相シフトマ
スクのラインアンドスペースパターンでは、露光時のフ
ォーカスを変化させていくと、まずマスクの最外周の2
本の開口が解像しなくなる。そのためこの2本の開口の
解像を助けるため、補助パターンがその外側に設けられ
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】この従来の補助パター
ンを用いる位相シフトマスクにおいては、補助パターン
の幅が他のパターンに比較して極端に小さいため、補助
パターンの形成が困難であった。通常の5倍マスク上
で、デバイスパターンは1.5μm以上の線幅であるの
に対し、補助パターンの開口の幅は0.5μm程度とす
る必要がある。
【0011】そのため、電子ビーム露光およびクロムな
どの遮光膜のエッチングにおいて、1.5μm以上のパ
ターンに合せた条件での、0.5μm幅の補助パターン
の形成は寸法制御が困難であった。補助パターンの寸法
が小さくなると隣接パターンの解像を助ける効果が低下
し、逆にその寸法が大きくなると補助パターン自体が解
像されてしまうという問題があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】第1の発明の位相シフト
マスクは、透明基板上の遮光膜に形成された第1の開口
と、この第1の開口を含む全面に形成された透明膜と、
前記第1の開口の周辺部の前記透明膜と前記遮光膜とに
形成された補助パターンとしての第2の開口とを含むも
のである。
【0013】第2の発明の位相シフトマスクの製造方法
は、透明基板上に遮光膜を形成したのちパターニングし
第1の開口を形成する工程と、この第1の開口を含む全
面に透明膜を形成したのち前記第1の開口の周辺部の前
記透明膜及び前記遮光膜をパターニングし補助パターン
としての第2の開口を形成する工程とを含むものであ
る。
【0014】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1(a)〜(e)は本発明の第1の実施例の位相
シフトマスクの製造方法を説明するための断面図であ
る。
【0015】まず図1(a)に示すように、石英などの
透明基板1上にITOなどからなる導電膜4を形成し、
さらにその上にクロムおよび酸化クロムによる遮光膜2
を形成する。
【0016】次に図1(b)に示すように、遮光膜2上
に電子線レジスト7を塗布し、リソグラフィ技術を用い
パターンニングを行なった後、ウェットまたはCl2
スを用いるドライエッチングを行ない、第1の開口5を
形成する。
【0017】次に、図1(c)に示すように、SOGを
塗布し、400℃,1時間のベーキングを行ない透明膜
3を形成する。透明膜3の膜厚tは、第1の開口5上
で、t=λ/2(n−1)となるように設定する。ここ
に、λは露光光の波長であり、nは透明膜3の屈折率で
ある。次に図1(d)に示すように、再び電子線レジス
ト7Aを塗布した後、重ね合せ描画を行ない現像し、第
1の開口5に隣接して第2の開口のレジストパターンを
形成する。
【0018】次に図1(e)に示すように、CF4 を用
いたドライエッチングにより透明膜3をパターニング
し、続いてCl2 を用いたドランイエッチングあるいは
ウエットエッチングにより、遮光膜2をパターニング
し、第2の開口6A,6Bを形成する。最後に、電子線
レジスト7Aを剥離することにより、図2(a),
(b)の平面図及びA−A線断面図に示す位相シフトマ
スクが完成する。
【0019】このように本実施例により形成された位相
シフトマスクの第2の開口6A,6Bは、遮光膜2と透
明膜3に同一寸法で形成されており、そのエッジは一致
している。本位相シフトマスクを部分的コヒーレント光
により透過照明し、レンズ系を通して結像させると、第
1の開口5と第2の開口6A,6Bを通る光の0次光は
打ち消し合い、そのため第1の開口5の像はコントラス
トが向上する。また、第2の開口6A,6Bでは回折さ
れる光の一部が透明膜3での側壁で遮光され、また透明
膜を透過する光も部分的に位相差が与えられるため、第
2の開口6A,6Bは解像されない。
【0020】一例として、開口数NA=0.45,コヒ
ーレンスファクターσ=0.3,縮小率1/5のi−線
(λ=0.365nm)ステッパーを用いる場合、0.
3μmの孤立スペースを形成するためのマスク上のパタ
ーンを図2(a),(b)を用いて説明する。ここでマ
スク上の第1の開口5の寸法S1 を1.5μm,第2の
開口6A,6Bの寸法S2 を1.5μm,そして第1の
開口5と第2の開口6A,6Bの間隔lを1.5μmと
する。本マスクを用い、ポジ型レジストの塗布された半
導体基板上に縮少投影露光を行なうことにより、半導体
基板上に第1の開口5による幅0.3μmの孤立スペー
スを精度良く形成することができる。
【0021】また、図1(e)で説明したように、遮光
膜2をウエットエッチングによりパターニングした場
合、サイドエッチングが生じ、第2の開口6A,6Bの
エッジと透明膜3のエッジは正確に一致しなくなるが、
このズレは、0.1μm程度までは許容される。また、
第1の開口5と第2の開口6A,6Bを同時に形成し、
その後透明膜3を成膜し、重ね合せ露光を行ない透明膜
をパターニングしても良い。
【0022】次に本発明の第2の実施例について図3を
用いて説明する。図3(a),(b)は第2の実施例を
説明するための平面図及びB−B線断面図であり、本発
明をホールパターンを形成するためのフォトマスクに適
用した場合を示す。
【0023】図3(a),(b)に示すように、孤立パ
ターンである第1の開口5Aの解像を助けるために、そ
の周辺部分にそれ自体は解像しないパターンである第2
の開口6を設ける方式の位相露光用フォトマスクにおい
ては、ホールパターンに適用した際電子ビーム露光のデ
ータ数が極端に増加するという問題があった。しかし本
実施例においては、透明膜3と遮光膜2への4個の第2
の開口6の形成を同時に行なうため、とくにホールパタ
ーンでは従来よりデータ数を少なくできるという利点が
ある。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、補
助パターンである第2の開口の寸法を隣接する第1の開
口の寸法と同程度にできるので、電子線露光およびエッ
チングによる第2の開口の形成が容易になり、微細なデ
バイスパターンを精度良く形成できるという効果を有す
る。
【0025】また、透明膜と遮光膜とを同時にパターニ
ングして第2の開口を形成することにより、透明膜のパ
ターニング用のデータ作成が不要となるという効果もあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するためのマスク
断面図。
【図2】本発明の第1の実施例を説明するためのマスク
の平面図及び断面図。
【図3】本発明の第2の実施例を説明するためのマスク
の平面図及び断面図。
【図4】従来の位相シフトマスクを説明するための平面
図及び断面図。
【符号の説明】
1 透明基板 2 遮光膜 3,3a,3b 透明膜 4 導電膜 5,5A 第1の開口 6,6A,6a,6B,6b 第2の開口 7,7A 電子線レジスト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上の遮光膜に形成された第1の
    開口と、この第1の開口を含む全面に形成された透明膜
    と、前記第1の開口の周辺部の前記透明膜と前記遮光膜
    とに形成された補助パターンとしての第2の開口とを含
    むことを特徴とする位相シフトマスク。
  2. 【請求項2】 透明基板上に遮光膜を形成したのちパタ
    ーニングし第1の開口を形成する工程と、この第1の開
    口を含む全面に透明膜を形成したのち前記第1の開口の
    周辺部の前記透明膜及び前記遮光膜をパターニングし補
    助パターンとしての第2の開口を形成する工程とを含む
    ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
JP14388292A 1992-06-04 1992-06-04 位相シフトマスクおよびその製造方法 Withdrawn JPH05333524A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6004699A (en) * 1997-02-28 1999-12-21 Nec Corporation Photomask used for projection exposure with phase shifted auxiliary pattern
US7001711B2 (en) 1999-11-08 2006-02-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Patterning method using a photomask
JP2008076940A (ja) * 2006-09-25 2008-04-03 Toppan Printing Co Ltd 硬化パターンおよびその製造方法、フォトマスク、ならびに露光装置

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Effective date: 19990831