JPH0651494A - リソグラフイ用移相マスク - Google Patents

リソグラフイ用移相マスク

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JPH0651494A
JPH0651494A JP4269185A JP26918592A JPH0651494A JP H0651494 A JPH0651494 A JP H0651494A JP 4269185 A JP4269185 A JP 4269185A JP 26918592 A JP26918592 A JP 26918592A JP H0651494 A JPH0651494 A JP H0651494A
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mask
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pixels
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JP4269185A
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Inventor
Andrew J Muray
アンドリュー・ジェイ・マーレイ
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Etec Systems Inc
Original Assignee
Etec Systems Inc
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/28—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof with three or more diverse phases on the same PSM; Preparation thereof

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • 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】 別個の領域を画成する移相マスクの使用によ
り非常に大規模な集積回路ウエーハ上に特徴をフオトリ
ソグラフイで製造するリソグラフイ用移相マスクを提供
することにある。 【構成】 別個の領域を画成する移相マスクの使用によ
り非常に大規模の集積回路上に特徴をフオトリソグラフ
イで製造するための方法および装置である。これは反対
位相を有するマスクの部分により形成される領域の接合
における強さゼロの問題を克服する。マスクは、ピクセ
ルの位相割当てが光学的解像度および焦点深さを考慮す
るアルゴリズムから合成されるように、遷移領域におい
てピクセルに割り当てられる３つの位相を画成する遷移
領域を含んでいる。各ピクセルに、遷移領域の対応する
光学画像の強さ変化が最小にされるように、それにより
反対位相の２つの領域間の傾斜をシミユレートする遷移
領域を作る３つの別個の位相の１つが割り当てられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非常に大規模集積回路の
製造のためのフオトリソグラフイに使用されるような移
相マスクに関する。より詳細には、この発明は光学的露
光後２つの領域間に滑らかな遷移をかつしたがつて移相
強度ゼロによりアーテイフアクトを持たない集積回路の
特徴に遷移領域を作るために異なる位相からなる隣接す
る移相マスク領域間に遷移領域を形成する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光学リソグラフイ用の移相マスク技術は
良く知られている。コヒーレントまたは部分的にコヒー
レントな光源からの光がマスクにより重畳される２つマ
スクそれ以上のビームに分割される場合に、上方位置の
領域の強さはビームの強さの合計を超える最大と、ゼロ
かも知れない最小との間で点から点へ変化する。この現
象は干渉と呼ばれる。移相はパターン設計の調整により
干渉最大および最小の位置および強さに影響を及ぼしか
つ光ビームの位相の変化を熟慮することができる。これ
はより高い空間的周波数物体の画像、縁部コントラスト
の増大、より大きな露光許容範囲、および／または改善
された焦点深さを生じる。移相は代表的にはマスク上に
透過性材料からなる特別にパターンが付された層（また
は複数の層）を導入することにより達成される。それは
選択的に少なくとも１つの特別な層を効果的に設けるよ
うに種々の厚さにマスク基板をエツチングすることによ
り実行される。光は基板を通ってかつ特別な層を通って
伝播するので、光の波長はそれぞれ基板および特別な層
の屈折率により周囲空気の波長から減少される。
【０００３】特別な材料層を通るかつそれなしの２つの
ビーム間の光路差は、ｎが特別な層の屈折率でかつａが
この特別な層の厚さである場合に（ｎ−１）ａである。
位相差はその場合に伝達された光の波長（真空中）によ
り除算される光路差に比例する。通常π（１８０°）の
移相、すなわち、波長の１／２が望ましい。追加された
層は通常移相器である考えられる。移相の実行のための
種々の手段のさらに他の詳細は、１９９０年９月２６日
のバーン・ジエイ・リンによる、１９９０年の第１０回
ベイ・エリア・クロム・ユーザー・シンポジウムの「光
学マスク技術における移相および他のチヤレンジ」にあ
る。
【０００４】かくして、移相はフオトリソグラフイマス
クの２つの隣接する開口を通って伝送される波が互いに
位相が１８０°ずれるように実行され、それにより破壊
的な干渉は２つの開口により形成される画像間の強さを
最小にする。光学系が移相なしに対応する伝送物体より
良好な解像度および高いコントラストを有するかかる移
相伝送物体の画像を投射する。解像度およびコントラス
トのこの改善は、非常に大規模集積回路の製造に代表的
であるように、繊細な線光学リソグラフイにおいて非常
に好都合である。
【０００５】移相マスクの使用により遭遇される１つの
問題は互いに当接するマスクの２つの隣接する領域が異
なる位相からなるとき発生する。反対の型の位相の２つ
の隣接する領域間の遷移領域の存在は代表的には例えば
「Ｔ」接合が必要とされるかまたは肘部の２つのアーム
が異なる位相からなる「肘部」にあるとき、または２つ
の直線構造が互いに当接するときに遭遇される。例え
ば、図１の上面図に示されるように、マスクは位相０°
の領域Ａおよび位相１８０°の領域Ｂを含み、この場合
に領域ＡおよびＢはウエーハ上に半導体領域のごとき、
単一の特徴をともに画成する２つの隣接する構造を印刷
すべくなされる。領域ＡおよびＢの両側の区域１０，１
２はクロムのごとき材料で被覆されるマスクの露光され
ない不透明な部分である。留意すべきことは、図１が図
２および関連の図３ないし図８であるような「ＳＰＬＡ
Ｔ」（バークレーのカリフオルニア大学により良く知ら
れた装置）と呼ばれる部分コヒーレンスのホプキンスモ
デルを使用する投射リソグラフイ装置用のコンピユータ
発生光学シミユレーシヨンであるということである。図
１ないし図８の特徴の印刷された線の幅は０．３５μｍ
である。
【０００６】図１に示したマスク（光学的諸特性から理
解されるように）は図２に示すごとく領域ＡおよびＢと
の間の接合においてウエーハ上に形成された画像に強さ
ゼロを形成する。この望ましくない強さゼロ１６は真っ
直ぐに明瞭に画成された線である領域ＡおよびＢにより
画成された特徴線に代えて橋絡している、すなわち、遷
移領域で露光されない部分（点線）１６がある図２の逆
にされた地域の画像強さ（点線）において示される。代
表的な用途においてこれは領域ＡおよびＢにより画成さ
れる半導体領域が非常に望ましくない不連続性を含むか
も知れないことを意味する。
【０００７】多数の技術がこの問題を解決するのに提案
された。１つの解決は０°位相である領域Ａ、１８０°
位相である領域Ｂ、かつまた９０°位相である中間領域
Ｃを含む図３に示されるようなマスクの使用である。
【０００８】理解されるべきことは、移相マスクの文脈
において、代表的には０°位相がその領域の上方に存在
する移相器がないことを意味するということである。１
８０°位相はマスクのその領域の上方に透明な材料（移
相器層）の十分な厚さがあることを示す。例えば十分な
厚さは（ｎ−１）で除算される波長の１／２である約３
６００Åであり、ここでｎはウエーハ上にマスクパター
ンを印刷するのに使用される３６５ｎｍ光用の移相器の
屈折率（ここでは１．５）である。９０°位相はマスク
のその部分の上方の移相器層の厚さが十分な厚さの１／
２、すなわち、この例においてほぼ１８００Åであるこ
とを示す。理解されるべきことは、移相層の種々の厚さ
がマスクの通常のマスクキングおよびエツチング工程に
より達成されるということである。移相層材料はＰＭＭ
ＡまたはＳＯＧ（ガラス上に引き伸ばされた）のごとき
レジストであつても良い。他の変形において、実際のマ
スク基板材料（石英のごとき）は通常マスクされ、Ｅビ
ーム装置により露光され、次いで種々の厚さの副領域を
画成すべくエツチングされ、各厚さは１つの位相を画成
する。
【０００９】集積回路製造に使用されるとき図３（シミ
ユレーシヨンにおいて）に示すマスクは図４に示される
（同様にシミユレートされる）ようにウエーハ上に特徴
を印刷する。画像強さは再び図４に白線で示される。図
４において図３の領域ＡとＣの間およびＣとＢとの間に
画成される２つの接合においてさらに顕著な強さゼロ２
２，２４がある。再び、これはそれが低下された画像で
りかつそれゆえ欠陥のある半導体デバイス（すなわち、
減じられた製造歩留り）を製造するかも知れないため望
ましくない。
【００１０】しかしながら、留意すべきことは、図２の
改善を超える図４の別個の改善（強さゼロの減少によつ
て）があるということである。したがつて、１つの追加
の位相を導入することは、すなわち、３つの位相０°，
９０°および１８０°を有することは、これが多分非常
に小さい線幅の集積回路に関して不十分であるけれど
も、幾らかの改善を供することは明らかである。理解さ
れるべきことは、移相が十分に１μｍ以下の特徴の大き
さを有するそれらのごとき、小さい線幅の集積回路に最
も有用であるということである。
【００１１】図５は、付与された臨界寸法（線幅のごと
き）に関する露光焦点ぼけ輪郭を示す、図４に示した画
像の露光焦点ぼけの図である。図５の垂直軸は露光強さ
の任意の目盛りであり；水平軸は焦点ぼけ距離をμｍで
示す。陰影が付けられた区域はリソグラフイが許容し得
る、すなわち臨界寸法が＋１０％許容誤差内に維持され
る場所である。露光輪郭は図４の線特徴を通って水平線
（ａおよびｂが付される）に沿って取られる。陰影が付
けられた区域により画成される露光許容範囲は０μｍ焦
点ぼけ距離においても同様にかなり狭く、そしてより高
い焦点ぼけ距離において急に低下する。
【００１２】図３のマスクを超える公知の改良は遷移領
域を形成する４つの位相を有するように追加の位相を導
入することである。図６に示されるように、ここでマス
クは０°位相を有する領域Ａ、１８０°位相を有する領
域Ｂ、６０°位相を有する領域Ｄ、および１２０°領域
を有する領域Ｅを含んでいる。４つの位相のこの備えは
結果として生じる画像に０°領域Ａと１８０°位相領域
との間により滑らかな遷移を提供しかつ図７にシミユレ
ーシヨンにおいて示されるように、減少された強さのゼ
ロ２８，３０，３２、すなわち連続線に近づいてウエー
ハ上に特徴を形成する。しかしながら、シミユレーシヨ
ンは４つの位相の図７の変形も同様に一定の範囲で望ま
しくない強さゼロ２８，３０，３２を呈することを示
す。図８は図７の画像の露光焦点ぼけの図を示す。留意
すべきことは、灰色の区域が０μｍおよび図５の対応図
より高い焦点ぼけ距離の双方において顕著に広いが、よ
り高い焦点ぼけ距離においてまだ十分に狭いということ
である。ここで、露光輪郭は図７の画像の４つの任意に
配置された水平線（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）に沿って行われ
る。
【００１３】これは５つまたはそれ以上の位相が例えば
０．３５μｍの特徴の大きさにおいて優れた解像度のた
めに必要とされることを示唆する。図９は１５の位相
（対応するマスクおよび画像シミユレーシヨンは示され
ない）に関する露光焦点ぼけ図を示す。１５の位相が０
μｍにおいて広い露光許容範囲を提供する一方、許容範
囲（灰色区域）はまだ２μｍの焦点ぼけ距離においてか
なり狭い。したがつて非常に多数の位相は従来技術を使
用するよより少なくとも最適画像を結果としてまだ生じ
る。
【００１４】しかしながら、図６の４つの位相のマスク
（または例えば５つの位相を有するマスク）により設け
られるようなこの問題に対する解決はかかる多重位相領
域がマスク作成のコストおよび複雑さを実質上増加する
ような顕著な欠点を有する。これは、マスク中の移相媒
体に対する所望のパターンの伝送がマスク製造の複雑さ
および時間を増加するため、通常の電子ビームマスクリ
ソグラフイ装置を使用する追加の移相器層がマスク製造
を複雑にするためである。特別な方法工程を要求する複
雑さの増加はマスクの歩留りを顕著に減少しかつそれゆ
えコストを増加する。
【００１５】図６の上面図に示されるマスクは石英基板
４０上に形成されたマスクにより図１０の断面側面図に
示される。移相器Ｂ，Ｅ，Ｄの３つの厚さが基板上に形
成される。最大の厚さは１８０°移相である領域Ｂにあ
る。領域ＤおよびＥは移相の量に比例して、比較的薄
い。０°移相である領域Ａにおいて、移相器材料は存在
しない。かくして遷移領域は断面図に見られるようにス
テツプ型傾斜である。上述されたように、適切に印刷す
る遷移領域の目標に近づきながらこの構造はマスク上に
形成するために比較的困難でか複雑である顕著な欠点を
有しかつまた５つの位相まで形成するような追加の処理
工程を要求する。
【００１６】また、移相に関連して、１９９０年２月２
０日にバーン・ジエイ・リン等に交付されたアメリカ合
衆国特許第４，９０２，８９９号はリソグラフイの解像
度より小さい複数の不透明要素または透明要素を含んで
いるマスクを使用する改善された画像品質を有するリソ
グラフイ方法に向けられる。第５欄で、第１１行で始ま
って、リン等は異なるピクセルが移相マスクに関して変
化する厚さの領域を画成する移相マスク中のピクセルの
使用を開示する。
【００１７】
【発明が解決すべき課題】しかしながら、この明細書は
記載された方法の実行を開示していない。また、この明
細書は異なる位相の２つの当接する領域間の接合、すな
わち、強さゼロのその中の望ましくない存在の問題に向
けられていない。
【００１８】本発明の目的は、別個の領域を画成する移
相マスクの使用により非常に大規模な集積回路ウエーハ
上に特徴をフオトリソグラフイで製造するリソグラフイ
用移相マスクを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、リソグ
ラフイ用移相マスクは、遷移領域がその各々が１実施例
において３つの位相の１つである小さな副領域を使用す
ることにより移相器材料中の傾斜をシミユレートする、
反対位相の２つの領域間に遷移領域を含んでいる。これ
は好都合に３つの位相のみを有する遷移領域を提供し、
それは４またはそれ以上の位相を使用する従来の遷移領
域の解像度および焦点深さに関して利点を有する。３つ
の位相は遷移領域中のピクセル（任意の大きさおよび形
状の副領域）に割り当てられ、それにより各ピクセルの
位相割当ては製造方法の光学的解像度および焦点深さを
考慮する対数により割当てられる。
【００２０】要求される最小数の位相は、位相の内の２
つのが０°および１８０°であるならば、これら２つの
位相が単に電界の記号を逆にするので、３つである。追
加の自由度は９０°のごとき非ゼロ複合（直交）要素を
有する位相により得られる。種々の位相配置によるピク
セルからの電界寄与の合計は画像（すなわち、ウエーハ
上のレジスト層に印刷された）において異なる全体位相
を有する結果となる。割当てアルゴリズムは個々のピク
セルに対する位相の割当てを決定しかつ実際の位相割当
て以外の位相の作用をシミユレートするための種々のピ
クセル配置を提供する。かくして連続遷移、すなわち、
傾斜は位相の適宜な割当てにより対抗される。ピクセル
の大きさ（直径）はリソグラフイ装置の開口数で除算さ
れる意図される入射光の波長のほぼ１／５である（しか
しより小さな大きさにすることもできる）。
【００２１】この方法は非遷移領域の移相技術により達
成し得る臨界寸法変化に匹敵し得る、露光投与の臨界寸
法変化を最小にする。遷移領域は、４つまたはそれ以上
の位相を使用する通常の技術を使用して低下された遷移
領域と同様に、３つの位相を有する高い品質として、す
なわち幾つかの強さゼロを有する。
【００２２】１実施例において、反対位相の２つの領域
間のマスクの遷移領域は移相材料中に任意の数（ほぼ５
のごとき）の中間領域を含んでいる。各中間領域は各副
領域（１実施例中のピクセル）が特定の位相からなる幾
つかの副領域を含みそして各中間領域の副領域が遷移領
域により接合されることができる位相からの漸進的な遷
移を提供するように選択される。かくして例えば０°領
域に隣接する第１中間領域は主として９０°位相の幾つ
かの副領域と０°位相の副領域からなる。次の隣接する
中間領域は０°位相副領域のほぼ半分および９０°位相
副領域の半分である。次の中間領域はすべて９０°位相
である。次の中間領域は９０°の半分および１８０°位
相副領域の半分である。次の中間領域は幾つか９０°位
相副領域を有するほとんど１８０°位相副領域である。
最後の中間領域はすべて１８０°位相副領域である。副
領域はマスク作成画像装置により露光されるようなピク
セルにすることができる。
【００２３】かくして両方の実施例によれば、遷移は中
間遷移領域に対応する光学画像の強さ変化が最小にさ
れ、および／または光学画像の縁部コントラストに対す
る感度が最小にされ、および／または解像度が改善さ
れ、および／または焦点感度が遷移領域において最小に
されるように０°位相領域から１８０°位相領域に作ら
れる。合成された遷移領域パターン、すなわち、種々の
ピクセルの選択はパターン操作アルゴリズムおよび最適
化技術の組み合わせを使用してこの結果を達成する。
【００２４】他の実施例において、使用される位相ｎの
数は４つまたはそれ以上にすることができ、各場合にお
いて、焦点の深さ（焦点ぼけ距離）および露光許容範囲
（強さ変化）は位相の幾つかの数ｎを有する従来の移相
マスクにより設けられるそれらを超えている。
【００２５】
【実施例】図１１は本発明による移相マスクの１部分の
上面図をシミユレーシヨンにおいて示す。図１１の構造
は図３の構造に対応するが、図１１においては、３つの
別個の位相領域、すなわち、０°，９０°，および１８
０°であることに代えて、遷移領域５０は３つの位相、
すなわち０°（すべて白色ピクセル）、９０°（より暗
いピクセル）、および１８０°（陰影が付けられたピク
セル）のピクセルの行および列のモザイクである。遷移
領域はそれぞれ０°および１８０°位相からなる２つの
端部領域Ａ，Ｂを接合する。０°位相領域Ａに最も近い
遷移領域５０のこれらの部分（ピクセルの行）は主とし
て０°位相ピクセルである。これらの行のピクセルの幾
つかは９０°位相である。遷移領域５０の中心におい
て、３つの行中で、すべてのピクセルは９０°位相から
なる。０°位相領域Ａから遷移領域の中心へ前進して、
各行のピクセルのほぼ直線的に増加する比例は９０°位
相からなる。次いで１８０°位相領域Ｂに向かって図面
において上方に移動して、遷移領域５０は９０°位相ピ
クセルと１８０°位相ピクセルの各行における組み合わ
せであり、ほぼ直線的に増加する各行の１８０°位相ピ
クセルの比例は１８０°位相領域Ｂに向かって上方に移
動する。１８０°位相領域Ｂにすぐ隣接する遷移領域の
行はほとんど１８０°位相ピクセルである。遷移領域５
０は１２ピクセルの幅であり、すなわち、各行のピクセ
ルは、１２の列を画成する１２のピクセルを有する。各
ピクセルは通常正方形を画成するために四辺形に配置さ
れる４つの円形の電子ビームスポツトにより定義され
る。
【００２６】図示のごとく、０°と１８０°位相領域
Ａ，Ｂとの間の遷移領域５０は０°六１８０°位相領域
Ａ，Ｂであるより２つのピクセル（領域５０の幅の２０
％）だけ幅広である。この剰余の幅は通常のマスクパタ
ーンからの画像のずれを最小にする。
【００２７】ピクセルがそれにより特定の位相に割り当
てられる対数をさらに定義するために、図１１におい
て、遷移領域５０のピクセルの最下方の行は１２個のピ
クセルを有し、そのうちの１０個が０°位相でありかつ
２個が９０°位相である。次の２つの行（上方に向かっ
ている）は各々０°位相の８個のピクセルおよび９０°
位相の４個のピクセルを有する。上方に移動している次
の３つの行は０°位相の６個のピクセルおよび９０°位
相の６個のピクセルを各々有する。次の３つの行（領域
５０の中心）はすべて９０°位相ピクセルである。領域
５０の上方部分のピクセルは、１８０°位相ピクセルが
領域５０の下方部分に使用される０°位相ピクセルに取
り換えられる以外、各行の各位相のピクセルの数によつ
て下方部分のそれらのほぼ鏡像（領域５０の水平軸線）
である。領域５０の各行においてピクセルの配置はラン
ダムであるが領域５０の垂直軸線のまわりに対称であ
る。
【００２８】遷移領域５０の長さ（領域Ａから領域Ｂへ
の距離）は０．６＊λ／ｎａないし２．０＊λ／ｎａの
範囲内にある。
【００２９】理解されるべきことは、上述のごとく、マ
スク作成の文脈において、「位相」は移相層の局部的な
厚さにのみ言及し、０°位相が移相層を持たないことを
意味し、１８０°が印刷に使用される画像光の波長の１
／２の厚さを有する移相層を意味し、そして９０°が画
像光の波長の１／４の厚さに言及するということであ
る。
【００３０】ウエーハ上に特徴を製造（作像）するのに
使用されるとき図１１にシミユレーシヨンにおいて示さ
れるマスクは図１２の露光焦点ぼけ図に（シミユレーシ
ヨンにおいて）示される露光特性を有する特徴を提供す
る。作像された特徴（図示せず）は最小の強さゼロのみ
を呈し、そして好都合には図１２に示されるように、大
きな焦点ぼけ距離においても同様に比較的広い露光許容
範囲を有する。かくして図１１のマスクにより設けられ
る解像度は図６の従来のマスクにより設けられる解像度
に匹敵し得る。好都合には、しかしながら、これは図６
の従来技術におけるように４つの位相よりむしろ３つの
みの位相の使用により達成される。
【００３１】図１３は図１１のマスクと同様な他のマス
クを示し、その差は図１３においては、ピクセルが同様
な位相のピクセルが列において可能な範囲に配置される
ように組織されることである。図１４は図１３のマスク
が図１１のマスクとするように同様な露光焦点ぼけリソ
グラフイ結果（すなわち、画像が良好なように）をもた
らすことを示す。かくして顕微鏡基礎での遷移領域５０
の各行上のピクセルの配置は結果として生じる画像の品
質に影響を及ぼさない。望ましくは、しかしながら、再
び図１３において各ピクセル行はピクセル位相割当てに
よつて領域５０の垂直軸線のまわりに対称である。
【００３２】図１５は本発明によるマスクの他の実施例
を示す。遷移領域６２は０°位相領域Ａを１８０°位相
領域Ｂと接続する。遷移領域６２の中心の近くには９０
°位相の比較的狭い領域６６がある。９０°位相領域６
６と０°位相領域Ａとの間の中間には２つの領域６８，
７０があり、その下方の領域６８は０°位相副領域（ま
たピクセルと呼ばれる）と９０°位相副領域７６の組み
合わせである。図において上方に移動する次の中間の領
域７０はまたそのような組み合わせであるが９０°位相
副領域７６は領域７０の区域のより大きな比率である。
すべて９０°位相領域６６のすぐ上方には幾つか１８０
°位相副領域８４を有する主として９０°位相副領域６
６である他の中間領域６６がある。図において上方に移
動している次の中間領域８８は幾つか９０°位相副領域
６６を有する主として１８０°位相副領域８４である。
次の領域はすべて１８０°位相領域Ｂである。
【００３３】図１５において副領域（ピクセル）６６，
７４等は細長い矩形である。図１５のマスクは、図１５
において、（１）ピクセルが細長い矩形（正方形でな
い）であり、（２）（任意に）６行６８，７０，６６，
８０，８８のみのピクセルがあり、（３）ピクセル（領
域６６を除いて）の各行において、図１１におけるよう
なよりランダムな配置よりむしろ、２つの型のピクセル
が交替し、そして（４）図１５において、ピクセルの大
きさ（長さおよび幅）の大きさが行から行へ異なるため
に、図１１のマスクと異なる。
【００３４】シミユレーシヨンの結果は本発明による実
際の微細なピクセル配置（行または列によつて）がかか
るマスクを使用して印刷される特徴の実施に関して重大
でないことを示す。言い換えれば、従来技術を超えて新
規である上述されたピクセル配置の微細な品質でありそ
してまた所望の利点を備える。
【００３５】図１５の各副領域の幅は約０．２＊λ／ｎ
ａであり、ここでλはマスクからウエーハに印刷するの
に使用される光の波長であり、そしてｎａは印刷作像装
置の開口数である。図１５のピクセル矩形および図１１
および図１３の正方形は任意の形状であり、副領域（ピ
クセル）は密接な包装が可能であるきかがくてきな形
状、すなわち、六角形、正方形矩形等にすることができ
る。
【００３６】図１１、図１３および図１５のマスクのウ
エーハを作像するための製造および使用は以下の通りで
ある。通常の石英マスク基板により開始して、クロム層
が通常その基本的な構造に塗布される。クロム層は次い
で通常マスクされかつ該マスクの非不透明部分（開口）
を画成するためにエツチングされる。次いでＰＢＳのご
とき通常のＥビーム（電子ビーム）レジストからなるレ
ジスト層が基板の露光された（クロムが付されてない）
部分に塗布される。これはネガまたはポジレジストであ
っても良い。次いで通常のＥビームマスク描写装置を使
用して、Ｅビームが第１の通過によつてレジストの表面
を走査し、通常マスクパターンを描写（露光）し、かつ
とくに０°位相ピクセルである遷移領域のそれらのピク
セルを特定の投与量で露光する。遷移領域の他のピクセ
ルはこの第１の通過で露光されない。
【００３７】次いで第２の露光通過がマスク上で行わ
れ、異なる投与量（代表的には第１の通過投与量の１／
２）において遷移領域の９０°位相ピクセルを露光す
る。りりかいされるべきことは、これら２つの通過がま
たマスク上への他の特徴の描写のために使用されるとい
うことである。
【００３８】次いで露光されたレジストが通常現像され
かつ下方に横たわる基板が通常エツチングされ、露光の
程度に対応する基板表面上に移相器層の局部的な厚さの
区域を形成する。留意すべきことは、１８０°位相ピク
セルがそれらが移相器材料の最大厚さを示すので露光さ
れないということである。
【００３９】選択的に、すべての位相のピクセルはピク
セル間の適用量を変化することにより一方の通過におい
て描写される。
【００４０】選択的に、現像およびエツチング工程は２
つの露光工程の各々にすぐ追随する。
【００４１】基板がエツチングされかつすべての残りの
レジストが剥がされた後、マスクの他の処理は普通であ
る。
【００４２】マスクは次いでウエーハ上へパターンをわ
フオトリソグラフイで形成（特徴を印刷）するのに通常
使用される。移相マスクの実際の使用は全体的に通常で
ありそして、解像度（または焦点の深さのごとき他の対
応する光学要因）が改善される以外、現存するウエーハ
製造方法に匹敵し得る。
【００４３】理解されるべきことは、上記が例示であり
かつ限定していないということである。例えば、３つの
位相よりむしろ４つの位相（またはそれ以上）を使用す
ることができる。４つの位相が使用される場合におい
て、これらの位相は０°，６０°，１２０°，および１
８０°であつても良い。かくして遷移領域の第１行は０
°位相端部領域に隣接するすべて０°位相ピクセルであ
りそしてピクセルの割当てはすべての６０°位相ピクセ
ル行への幾つかのピクセル行を介しての遷移である。遷
移領域の次の部分はすべて１２０°位相ピクセル行への
幾つかの行を介してのピクセル割当ての遷移、および最
後の部分は１８０°位相端部領域に隣接するすべて１８
０°位相ピクセルへの幾つかの行を介しての遷移であ
る。
【００４４】３つの位相の使用の上記記載は同様な結果
を達成するために４つの位相の従来の使用を超えて３つ
の位相を使用することにおいて本発明の利点を強調す
る。他の実施例において、ピクセルの追加の行（すなわ
ち、より小さい大きさのピクセル）が画像解像度を改善
する。また本発明はすべての光学的波長、かつまた紫外
線、赤外線、および他の波長においてリソグラフイに使
用のマスクに適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】叙上のごとく、本発明は、それぞれ２つ
の異なる第１および第２位相の第１および第２領域間の
遷移領域を画成するリソグラフイ用移相マスクにおい
て、該移相マスクが少なくとも第３位相を画成しそし
て、主として第１位相の副領域および部分的に第３位相
の副領域から構成される第１領域に隣接する遷移領域の
第１部分；および主として第２位相の副領域および部分
的に第３位相の副領域から構成される第２領域に隣接す
る遷移の第２部分からなる構成としたので、別個の領域
を画成する移相マスクの使用により非常に大規模な集積
回路ウエーハ上に特徴をフオトリソグラフイで製造する
リソグラフイ用移相マスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来使用の移相マスクおよび結果として生じる
ウエーハ画像を示す説明図である。
【図２】従来使用の移相マスクおよび結果として生じる
ウエーハ画像を示す説明図である。
【図３】従来使用の移相マスクおよび結果として生じる
ウエーハ画像を示す説明図である。
【図４】従来使用の移相マスクおよび結果として生じる
ウエーハ画像を示す説明図である。
【図５】従来使用の移相マスクおよび結果として生じる
ウエーハ画像を示す説明図である。
【図６】従来使用の移相マスクおよび結果として生じる
ウエーハ画像を示す説明図である。
【図７】従来使用の移相マスクおよび結果として生じる
ウエーハ画像を示す説明図である。
【図８】従来使用の移相マスクおよび結果として生じる
ウエーハ画像を示す説明図である。
【図９】従来使用の移相マスクおよび結果として生じる
ウエーハ画像を示す説明図である。
【図１０】従来使用の移相マスクおよび結果として生じ
るウエーハ画像を示す説明図である。
【図１１】本発明による移相マスクおよび結果として生
じるウエーハ画像を示す説明図である。
【図１２】本発明による移相マスクおよび結果として生
じるウエーハ画像を示す説明図である。
【図１３】本発明による移相マスクおよび結果として生
じるウエーハ画像を示す説明図である。
【図１４】本発明による移相マスクおよび結果として生
じるウエーハ画像を示す説明図である。
【図１５】本発明による移相マスクおよび結果として生
じるウエーハ画像を示す説明図である。
【符号の説明】
５０ 遷移領域 ６２ 遷移領域 ６６ 副領域 ７４ 副領域 ７６ 副領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それぞれ２つの異なる第１および第２位
    相の第１および第２領域間の遷移領域を画成するリソグ
    ラフイ用移相マスクにおいて、該移相マスクが少なくと
    も第３位相を画成しそして、 主として第１位相の副領域および部分的に第３位相の副
    領域から構成される第１領域に隣接する遷移領域の第１
    部分；および主として第２位相の副領域および部分的に
    第３位相の副領域から構成される第２領域に隣接する遷
    移の第２部分からなることを特徴とするリソグラフイ用
    移相マスク。
  2. 【請求項２】 各副領域が矩形であることを特徴とする
    請求項１に記載のリソグラフイ用移相マスク。
  3. 【請求項３】 前記第３位相が第１の２つの位相に対し
    て複雑な光学成分を含むことを特徴とする請求項１に記
    載のリソグラフイ用移相マスク。
  4. 【請求項４】 各副領域が少なくとも１つのピクセルか
    ら形成されることを特徴とする請求項１に記載のリソグ
    ラフイ用移相マスク。
  5. 【請求項５】 各副領域の幅がリソグラフイに使用され
    る画像装置の開口数により分割されるフオトリソグラフ
    イ用入射光の波長の約１／５に等しいことを特徴とする
    請求項１に記載のリソグラフイ用移相マスク。
  6. 【請求項６】 前記副領域がクローズパツキン形状から
    なることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフイ用
    移相マスク。
  7. 【請求項７】 前記第１位相が移相器層の存在により画
    成されかつ前記第２位相が前記マスクの基板上の移層器
    層の不存在により画成されることを特徴とする請求項１
    に記載のリソグラフイ用移送マスク。
  8. 【請求項８】 前記ピクセルが行および列において配置
    され、該列が遷移領域の長さににより画成される軸線に
    沿って配置され、そして各行内の前記ピクセルが前記遷
    移領域の中心線のまわりに対称的に位相割当てによつて
    配置されることを特徴とする請求項４に記載のリソグラ
    フイ用移相マスク。
  9. 【請求項９】 各行中のピクセルの位相割当てが前記第
    １領域または第２領域からの行の距離のほぼ直線関数で
    あることを特徴とする請求項８に記載のリソグラフイ用
    移相マスク。
  10. 【請求項１０】 前記遷移領域が幅において前記第１領
    域の幅から約２０％だけ異なることを特徴とする請求項
    １に記載のリソグラフイ用移相マスク。
  11. 【請求項１１】 請求項１のマスクを使用する基板上に
    特徴をリソグラフイで形成する方法において、 請求項１のマスクを設け；感知層をその表面上に有する
    基板上に前記マスクを通して放射線を通すことにより前
    記基板上に特徴をリソグラフイで画成し；そして画成さ
    れた特徴を前記基板に形成する工程からなることを特徴
    とする基板上へのリソグラフイによる特徴形成方法。
  12. 【請求項１２】 マスクを使用する基板上に特徴をリソ
    グラフイで形成する方法において、 異なる位相の２つの領域間の少なくとも１つの遷移領域
    を画成するためにマスクを設け、該マスクの領域が前記
    ２つの領域間の傾斜をシミユレートし；感知層上にマス
    クを通して放射線を通すことにより基板の表面上に形成
    された前記感知層上に特徴をリソグラフイで画成し；そ
    して画成された特徴を前記基板にエツチングすることを
    特徴とする基板上へのリソグラフイによる特徴形成方
    法。
  13. 【請求項１３】 基板を設け；レジスト層を基板上に形
    成し；マスク上の反対の第１および第２位相の第１およ
    び第２領域間の遷移領域を画成するレジスト層上で複数
    のピクセルを露光し、前記マスクがまた少なくとも第３
    位相を画成し、前記遷移領域の第１部分が主として第１
    位相のピクセルかつ部分的に第３位相のピクセルから構
    成され、そして前記遷移領域の第２部分が主として第２
    位相のピクセルおよび部分的に第３位相のピクセルから
    構成され；そして前記レジスト層を現像することを特徴
    とする基板上へのリソグラフイによる特徴形成方法。
JP4269185A 1991-09-12 1992-09-14 リソグラフイ用移相マスク Pending JPH0651494A (ja)

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