JPH07253649A

JPH07253649A - 露光用マスク及び投影露光方法

Info

Publication number: JPH07253649A
Application number: JP4361694A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ito; 信一伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【目的】レベンソン型位相シフト法における周期的パ
ターンと同等に孤立パターンに対する解像力及び焦点深
度を向上させることができ、パターン露光精度の向上を
はかり得る露光用マスクを提供すること。【構成】透光性基板１０１上に所望のマスクパターン
を形成した露光用マスクにおいて、透光性基板１０１上
に開口パターンを有するように形成され、第１の露光波
長λ１と第２の露光波長λ２のいずれにおいても遮光性
を有する第１の膜１０４と、第１の膜１０４の開口パタ
ーンに選択的に形成され、第１の露光波長λ１において
透光性を有し透過光に対して１８０度の位相差を与え且
つ第２の露光波長λ２において遮光性を有する第２の膜
１０３とを具備してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
のリソグラフィーに用いられる投影露光技術に係わり、
特に位相シフト効果を利用した露光用マスクとこれを用
いた投影露光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体技術の進歩と共に、半導体
素子の高速化，高集積化が進められており、これに伴い
パターンの微細化の必要性は益々高くなり、パターン寸
法も微細化，高精度化が要求されるようになっている。
この要求を満たす目的で、露光光源に遠紫外光など短波
長の光が用いられるようになってきた。しかし、今後露
光光源に用いられようとしているＫｒＦエキシマレーザ
の２４８ｎｍの発振線を露光光に用いたプロセスでは、
専用のレジストは化学増幅型レジストが開発されつつあ
るものの未だ研究段階にある。

【０００３】そこで最近、露光光源を変えずにパターン
寸法を微細化をする試みが成されてきている。その一つ
の手法として、位相シフト法がある。この手法は、光透
過部に部分的に位相反転層を設け、隣接するパターンで
光の負の干渉を生ぜしめてパターン精度の向上を図るも
のである。

【０００４】位相シフト法の中でとりわけ解像性能が向
上する手法に、レベンソン型位相シフト法（特公昭６２
−５０８１１号公報）がある。この手法では、遮光パタ
ーンが配置されたマスクで、光透過部の交互に位相シフ
タを設けている。この位相シフタを位相シフタを配置し
ていない部分を透過した光に対し１８０°反転するよう
調整することで、パターン相互で光の負の干渉を生じさ
せ解像性能を向上させる。

【０００５】しかしながら、レベンソン型位相シフト法
は、周期的パターンに対して解像性能及び焦点深度の向
上が大きい反面、孤立パターンでは効果が無いなどパタ
ーン配置に制約があった。

【０００６】一方、遮光膜に隣接する領域とこれに隣接
する主開口部との位相差を１８０°として位相シフト効
果を生じさせる手法（エッジ遮光法）、或いは半透明膜
に位相シフト効果を持たせる手法（ハーフトーン法）を
適用することで、孤立パターンに対し解像力及び焦点深
度の向上を成すことが可能である。しかし、これらの手
法では、レベソン型位相シフト法のように飛躍的な向上
効果を得ることは難しかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、エッ
ジ遮光法やハーフトーン法により孤立パターンに対する
解像力及び焦点深度を多少は向上させることができる
が、レベンソン型位相シフト法における周期的パターン
と同等に孤立パターンに対する解像力及び焦点深度を向
上させることは困難であった。

【０００８】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、レベンソン型位相シフ
ト法における周期的パターンと同等に孤立パターンに対
する解像力及び焦点深度を向上させることができ、パタ
ーン露光精度の向上をはかり得る露光用マスク及び投影
露光方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、孤立パ
ターンに対しては周期パターン露光と孤立パターン露光
を組み合わせることで解像性能と焦点深度の向上をはか
り、周期パターンに対してはレベンソン型位相シフト法
を適用することで、より解像性能と焦点深度の向上をは
かることにある。

【００１０】即ち、本発明（請求項１）は、透光性基板
上に所望のマスクパターンを形成した露光用マスクにお
いて、透光性基板上に開口パターンを有するように形成
され、第１の露光波長と第２の露光波長のいずれにおい
ても遮光性を有する第１の膜と、第１の膜の開口パター
ンに選択的に形成され、第１の露光波長において透光性
を有し透過光に対して所望の位相差を与え且つ第２の露
光波長において遮光性を有する第２の膜とを具備してな
ることを特徴とする。

【００１１】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) 第２の膜を透過する第１の露光波長の光は、透光性
基板を透過する光に対し１８０°の整数倍の位相差を持
つこと。 (2) 露光用マスクの製法として、透光性基板上に第１の
露光波長に対し透光性を有し透過光に対して所望の位相
差を与え且つ第２の露光波長に対し遮光性を有するよう
に調整された第２の膜を形成する工程と、第１の露光波
長と第２の露光波長のいずれにおいても遮光性を有する
第１の膜を形成する工程と、第１の膜を部分的に除去す
る工程と、第１の膜の除去された領域から露出する第２
の膜を部分的に除去する工程とを含むこと。 (3) 露光用マスクの製法として、透光性基板上に第１の
露光波長に対し透光性を有し透過光に対して所望の位相
差を与え且つ第２の露光波長に対し遮光性を有するよう
に調整された第２の膜を形成する工程と、第２の膜を部
分的に除去する工程と、第１の露光波長と第２の露光波
長のいずれにおいても遮光性を有する第１の膜からなる
パターンを形成する工程とを含むこと。 (4) 露光用マスクの製法として、透光性基板を部分的に
エッチングする工程と、少なくともエッチングした領域
に第１の露光波長に対し透光性を有し透過光に対して所
望の位相差を与え且つ第２の露光波長に対し遮光性を有
するように調整された第２の膜を形成する工程と、第２
の膜を部分的に除去する工程と、第１の露光波長と第２
の露光波長のいずれにおいても遮光性を有する第１の膜
からなるパターンを形成する工程を含む露光マスク製造
方法を提供している。 (5) 第１の膜からなるパターンが周期性を有し、且つ所
望のパターンが第１の膜からなるパターンと第２の膜か
らなるパターンの和により現わされること。

【００１２】また、本発明（請求項２）は、透光性基板
上に所望のマスクパターンを形成した露光用マスクにお
いて、透光性基板上に開口パターンを有するように形成
され、第１の露光波長と第２の露光波長のいずれにおい
ても遮光性を有する第１の膜と、第１の膜の開口パター
ンに選択的に形成され、第１の露光波長において透光性
を有し且つ第２の露光波長において遮光性を有する第２
の膜と、第１の膜の開口パターンに選択的に形成され、
第１の露光波長において透光性を有し且つ透過光に対し
て所望の位相差を与える第３の膜とを具備してなること
を特徴とする。

【００１３】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) 第３の膜を透過する第１の露光波長の光は、透光性
基板を透過する光に対し１８０°の整数倍の位相差を持
つこと。 (2) 第２の膜を透過する第１の露光波長の光は透光性基
板を透過する光に対し１８０°の奇数倍（又は偶数倍）
の位相差を持ち、第３の膜を透過する第１の露光波長の
光は透光性基板を透過する光に対し１８０°の整数倍
（又は奇数倍）の位相差を持つこと。 (3) 第１の露光波長において第２の膜と第３の膜を透過
する光の位相が１８０°の奇数倍異なり、且つ透光性基
板の開孔部と透光性基板の開孔部に隣接する第２の膜乃
至第３の膜を透過する光の位相が１８０°の奇数倍異な
るように調整されたこと。 (4) 露光用マスクの製法として、第１の露光波長と第２
の露光波長のいずれにおいても遮光性を有する第１の膜
を形成する工程と、第１の膜の少なくとも一部を除去し
第１の膜からなるパターンを形成する工程と、第１の露
光波長において透光性を有し透光性基板を透過する光に
対し１８０°の奇数倍の位相差を持つように調整された
第２の膜からなるパターンを形成する工程と、第１の露
光波長において透光性を有し透光性基板を透過する光に
対し１８０°の偶数倍の位相差を持つように調整された
第３の膜からなるパターンを形成する工程とを含むこ
と。 (5) 第１の膜からなるパターンが周期性を有し、且つ所
望のパターンが第１の膜からなるパターンと第２の膜か
らなるパターンの和により現わされること。

【００１４】また、本発明（請求項３）は、マスクに形
成されたパターンを被露光基板上に転写する投影露光方
法において、透光性基板上に第１の露光波長と第２の露
光波長のいずれにおいても遮光性を有する第１の膜が開
口パターンを有するように形成され、第１の露光波長に
おいて透光性を有し透過光に対して所望の位相差を与え
且つ第２の露光波長において遮光性を有する第２の膜が
第１の膜の開口パターンに選択的に形成された露光用マ
スクを用い、光軸に対し同一位置で露光用マスクに対す
る照射を第１の露光波長と第２の露光波長で２度行い、
第１及び第２の露光波長により得られる各マスク像を被
露光基板上の同一位置に投影させることを特徴とする。

【００１５】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) 露光用マスクに対する照射は、投影露光装置の露光
波長を第１の露光波長と第２の露光波長を同時に選択す
ることで、１度で成されること。 (2) 露光用マスクに対する照射は、投影露光装置の露光
波長を第１の露光波長と第２の露光波長を別々に選択す
ることで、２度で成されること。 (3) 被露光基板上に、第１の露光波長と第２の露光波長
のいずれに対しても感光性を有する感光性材料が形成さ
れること。 (4) 被露光基板上に第２の露光波長に感光し且つ第１の
露光波長に殆ど感光しない第１の感光性樹脂膜が形成さ
れ、且つこの上に第１の露光波長により感光する第２の
感光性樹脂膜が形成されること。

【００１６】

【作用】本発明の露光用マスクの基本構成を以下に記
す。透光性基板上に第１の露光波長と第２の露光波長の
いずれにおいても遮光性を有する第１の膜から成るパタ
ーンを形成する。このパターンは周期的に配置すること
が望ましい。本発明の露光用マスクでは周期的なパター
ンが基本となり、第１の露光波長により露光を行うこと
で第１の膜からなるパターンのみが転写される。ここ
で、第１の露光波長に対し透光性を有し透光性基板を透
過する光に対し１８０°の奇数倍の位相差を持つように
調整された第２の膜からなるパターンを、第１の膜から
なるパターン間の開孔部に交互に形成することで、第１
の露光波長に対して位相シフト効果を生ぜしめ、高解像
力と幅広い焦点深度を得ることができる。

【００１７】ここで、第２の膜は第１及び第２の露光波
長に対する選択性と、第１の露光波長に対する位相差形
成の２つの機能を有するが、これらの機能を第２及び第
３の膜に振り分けるようにしてもよい。

【００１８】なお、この露光で得られるのは、周期的な
パターンの光学像であり所望とする孤立パターンの光学
像ではない。そこで、周期パターンのうち孤立パターン
に相当する部分で積算光強度を増加させる目的で、その
部分に対し第２の露光波長による露光を行う。このとき
第２の露光波長で遮光性を有する第２の膜及び第３の膜
（第３の膜が第２の露光波長に対し遮光性を有する場合
に限る）も暗部となり、これらのパターンと第１の膜か
らなるパターンが配置された領域全てが暗部パターンと
して形成される。

【００１９】このように２種の露光波長を用い露光を行
うことで、孤立パターン部の積算光強度を他のパターン
と比較し大きくすることができる。一方、被露光基板に
おいては、更に光強度の相対的な大きさを感光性樹脂材
料により即ち、特定の露光量以上を照射することにより
現像が進むような材料を用いることで孤立抜きパターン
として形成することができる。また、特定の露光量以下
を照射した領域で現像が進むような材料を用いた場合に
は孤立残しパターンとして形成することができる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例を用いて発明を詳細に説明す
る。（実施例１）図１は、本発明の第１の実施例に係わる露
光用マスク及び投影露光方法を示す図である。本実施例
は、ＫｒＦ露光（λ１＝２４８ｎｍ）に対し周期パター
ン転写を行い、ＡｒＦ露光（λ２＝１９３ｎｍ）に対し
孤立パターン転写を行う露光用マスクに関する。

【００２１】露光用マスクは、透光性基板１０１の下面
にＣｒ＋ＣｒＯからなる遮光膜（第１の膜）１０４のパ
ターンを形成し、さらに透光性基板１０１の下面の一部
にＳｉＮ膜（第２の膜）１０３を埋込んで構成される。
ＳｉＮ膜１０３は、基板１０１を透過する波長λ１の光
に対し１８０度の位相差を形成し、波長λ２の光を遮断
するものである。

【００２２】このような露光用マスクを用い、ＫｒＦ光
とＡｒＦ光のいずれの露光波長においても感光性を有す
るレジストを塗布した基板に対して露光を行った。ま
ず、露光光源としてＫｒＦ光（波長λ１）を用いて照射
することで、図１（ａ）に示すように、遮光膜１０４の
開口パターンに相当する領域が暗部となり光学像が形成
された。

【００２３】このとき、ＳｉＮ膜１０３では位相が１８
０度ずれるため、ＳｉＮ膜１０３の有無によりマスクの
各パターンを通過した光の位相差が１８０度となる。従
って、ＳｉＮ膜１０３のない開口パターンに隣接する開
口パターンにＳｉＮ膜１０３を形成しておけば、ＳｉＮ
膜１０３のない開口パターンに対するドーププロファイ
ルが急峻なものとなる。なお、１１０は基板透明部を透
過する透過光、１１１はＳｉＮ膜１０３を透過し位相が
１８０度ずれた透過光である。

【００２４】次いで、基板とマスクの相対位置を変化さ
せることなく、露光光源としてＡｒＦ光（波長λ２）を
用いて照射することで、図１（ｂ）に示すように、１０
３又は１０４が存在する領域が暗部となり、光学像が形
成された。つまり、波長λ２の光を照射すると、ＳｉＮ
膜１０３のない開口パターンのみから通過光１２０が得
られる。

【００２５】これを現像し、一定量以上の光が照射され
た領域のみを除去したところ、２回の露光においていず
れも光照射された領域でレジストを除去でき、微細パタ
ーンを形成することができた。つまり、波長λ１，λ２
の光により２回の露光を行うことによって、図１（ｃ）
に示すように、ＳｉＮ膜１０３のない開口パターンの像
のみが被露光基板上に良好に結像され、孤立パターンを
高解像度で形成することが可能となる。

【００２６】なお、本実施例では１０４から成るライ
ン：スペース＝１：１の０．４μｍ周期パターンを用
い、孤立スペース０．２μｍパターンを精度良く形成す
ることができた。

【００２７】図２は、本実施例の露光用マスクの製造工
程を示す断面図である。まず、図２（ａ）に示すよう
に、ＳｉＯ₂より成る透光性基板１０１上に感光性樹脂
膜を形成し、光露光，現像を行うことにより感光性樹脂
パターン１０２を形成する。続いて、図２（ｂ）に示す
ように、感光性樹脂パターン１０２をマスクとし透光性
基板１０１を部分的にエッチングし、更にレジストを除
去する。なお、基板エッチングでは、ＳｉＮの２４８ｎ
ｍでの屈折率ｎに対して略２４８／２（ｎ−１．５）と
なるようにした。

【００２８】次いで、図２（ｃ）に示すように、透光性
基板１０１をエッチングした面に対しＳｉＮ膜１０３を
ＣＶＤ法により成膜する。このときの成膜量を１５０ｎ
ｍとした。続いて、図２（ｄ）に示すように、ＳｉＮ膜
１０３を成膜した表面を機械的研磨により透光性基板面
が露出するまで削った。その後、図２（ｅ）に示すよう
に、ＳｉＮ膜１０３が形成された基板表面の少なくとも
一部に、スパッタリング法によりクロム７０ｎｍと酸化
クロム３０ｎｍを順次成膜し、遮光膜１０４を形成し
た。

【００２９】次いで、図２（ｆ）に示すように、この基
板に感光性樹脂膜を形成し、光露光，現像を行うことに
より感光性樹脂パターン１０５を形成した。続いて、図
２（ｇ）に示すように、感光性樹脂パターン１０５をマ
スクとして遮光膜１０４を部分的にエッチングし、更に
レジストを除去することにより所望の露光用マスクを作
成した。

【００３０】なお、本実施例では機械的研磨により基板
表面の平坦化を行ったが、ＳｉＮ膜１０３をＣＶＤ法で
作成した後、表面を樹脂膜で覆い更に熱処理を施すこと
で平坦化を行い、無選択エッチング（エッチングを行う
過程において表面に露出する物質のエッチング速度を等
しい条件でエッチング）することで平面性を維持しなが
ら加工を行うことも可能である。なお、本手法ではＡｒ
Ｆ光に対し遮光性を有し、ＫｒＦ光で透光性を有する材
料としてＳｉＮ膜を用いたが、これらの露光波長に対し
同様の性質を持つ物質であればいかなる物を用いても構
わない。また、膜を構成する物質の組成を調整し、Ａｒ
Ｆ光に対する遮光性及びＡｒＦ光に対する透光性の程度
を変化させても良い。

【００３１】また、本実施例はＡｒＦ光とＫｒＦ光に対
し波長依存性を有するマスクに関する製造方法について
述べたが、これに限るものではなく、他の露光波長の組
み合わせにおても、一方の光に対し透光性を有し他方の
光に対し遮光性を有する物質をＳｉＮ膜の代わりに用い
ることで適用可能である。また、この実施例の変形例と
して、第１の膜としての遮光膜１０４及び第２の膜とし
てのＳｉＮ膜１０３を図９（ａ）〜（ｃ）に示すように
構成してもよい。（実施例２）図３は、本発明の第２の実施例に係わる露
光用マスク及び投影露光方法を示す図である。図中の２
０１，２０３，２０４，２１０，２１１，２２０は、図
１の１０１，１０３，１０４，１１０，１１１，１２０
に相当している。

【００３２】この実施例の基本的な構成は第１の実施例
と同様であるが、本実施例では第２の膜２０３に波長λ
１に対して若干の光吸収性を持たせている。光吸収性を
持たせる手段としては、例えばＳｉＮ膜２０３の硅素の
割合を増せばよい。

【００３３】このような構成であれば、ＫｒＦ露光にお
いて第２の膜２０３を通過する光の強度を基板２０１の
透明部を通過する光の強度よりも弱くすることができ、
これによりハーフトーン位相シフト効果を持たせること
ができる。従って、第１の実施例以上に、孤立パターン
に対する解像力及び焦点深度を向上させることができ
る。（実施例３）図４は、本発明の第３の実施例に係わる露
光用マスク及び投影露光方法を示す図である。本実施例
は、ｉ線露光（λ１＝３６５ｎｍ）に対し周期パターン
位相シフト転写を行い、ＫｒＦ露光（λ２＝２４８ｎ
ｍ）に対し孤立パターン転写を行う露光用マスクに関す
る。

【００３４】露光用マスクは、透光性基板３０１の下面
の一部にＳｉＮ膜（第２の膜）３０３を埋込み形成し、
下面に遮光膜（第１の膜）３０４のパターンを形成し、
さらに遮光膜３０４の開口パターンの一部を覆うように
ＳｉＯ₂ 膜（第３の膜）３０７を形成したものである。
第２の膜３０３は、波長λ１の光を透過し波長λ２の光
を遮断するものである。第３の膜３０７は、波長λ１の
光に対し１８０度の位相差を設けるためのものである。

【００３５】このような露光用マスクを用い、水銀ラン
プのｉ線光（波長λ１）とＫｒＦ光（波長λ２）のいず
れの露光波長においても感光性を有するレジストを塗布
した基板に対して露光を行った。まず、露光光源として
水銀ランプのｉ線光を用いて照射したところ、図４
（ａ）に示すように、遮光膜３０４のパターンに相当す
る領域が暗部となり光学像が形成された。

【００３６】このとき、ＳｉＯ₂ 膜３０７では位相が１
８０度ずれるため、ＳｉＯ₂ 膜３０７の有無によりマス
クの各パターンを通過した光の位相差が１８０度とな
る。従って、ＳｉＯ₂ 膜３０７のない開口パターンに隣
接する開口パターンにＳｉＯ₂膜３０７を形成しておけ
ば、ＳｉＯ₂ 膜３０７のない開口パターンに対するドー
ププロファイルが急峻なものとなる。なお、３１０は基
板透明部を透過する透過光、３１１はＳｉＯ₂ 膜３０７
を透過し位相が１８０度ずれた透過光、３１２はＳｉＮ
膜３０３を透過し位相が３１０と同じ透過光である。

【００３７】次いで、基板とマスクの相対位置を変化さ
せることなく、露光光源としてＫｒＦ光を用いて照射し
たところ、図４（ｂ）に示すように、３０３又は３０４
が存在する領域が暗部となり、光学像が形成された。つ
まり、波長λ２の光を照射すると、ＳｉＮ膜３０３のな
い開口パターンのみから通過光３２０が得られる。

【００３８】これを現像し、一定量以上の光が照射され
た領域のみを除去したところ、２回の露光においていず
れも光照射された領域でレジストを除去でき、微細パタ
ーンを形成することができた。つまり、波長λ１，λ２
の光により２回の露光を行うことによって、図４（ｃ）
に示すように、ＳｉＮ膜３０３のない開口パターンの像
のみが被露光基板上に良好に結像され、孤立パターンを
高解像度で形成することが可能となる。

【００３９】なお、本実施例では３０４から成るライ
ン：スペース＝１：１の０．６μｍピッチの周期パター
ンを用い、孤立スペース０．３μｍパターンを精度良く
形成することができた。

【００４０】図５は、本実施例の露光用マスクの製造工
程を示す断面図である。まず、図５（ａ）に示すよう
に、第１の実施例と同様にして、ＳｉＯ₂ より成る透光
性基板３０１上を部分的にエッチングし、この部分にＳ
ｉＮ膜３０３を埋込み、さらに遮光膜３０４のパターン
を形成した。

【００４１】ここで、基板３０１のエッチング量は後の
工程でエッチングした部分に成膜する組成を調整したＳ
ｉＮに対し、これを透光性膜として扱う露光波長λ１と
その時の組成を調整したＳｉＮの屈折率ｎ１に対し少な
くともｄ＝λ１（ｎ１−１．４７）以上の深さとした。
そして、組成を調整したＳｉＮの膜厚がｄ＝２０２ｎｍ
（本実施例ではｎ１＝２．８）とほぼ等しくなるところ
で研磨を終了した。

【００４２】次いで、図５（ｂ）に示すように、この基
板に感光性樹脂膜を形成し、光露光，現像を行うことに
より感光性樹脂パターン３０６を形成した。続いて、図
５（ｃ）に示すように、感光性樹脂パターン３０６をマ
スクに、該パターンの開口部でかつＳｉＯ₂ 及びＳｉＮ
表面より液相中で選択的にＳｉＯ₂ 膜３０７を成長させ
た。この時の成膜量は、選択的に成長させたＳｉＯ₂ 膜
３０７の屈折率１．４３を考慮し４２４ｎｍとした。

【００４３】最後に、図５（ｄ）に示すように、感光性
樹脂パターン３０６を除去し、ＳｉＯ₂ 膜３０７から成
るパターンを形成した。なお、本実施例では機械的研磨
により基板表面の平坦化を行ったが、組成を調整したＳ
ｉＮ膜３０３をＣＶＤ法で作成した後、表面を樹脂膜で
覆い更に熱処理を施すことで平坦化を行い、無選択エッ
チング（エッチングを行う過程において表面に露出する
物質エッチング速度を等しい条件でエッチング）するこ
とで平面性を維持しながら加工を行うことも可能であ
る。

【００４４】本実施例では、ＳｉＮ膜３０３の厚さをｄ
＝λ１／（ｎ１−１．４７）としたが、この厚さをｄ＝
λ１／（２（ｎ１−１．４７））とし、ＳｉＯ₂ 膜パタ
ーンを図５（ｅ）に示す如く配置しても構わない。

【００４５】また、本実施例ではＫｒＦに対し遮光性を
有し、水銀のｉ線で透光性を有する材料として組成が調
整されたＳｉＮ膜を用いたが、これらの露光波長に対し
同様の性質を持つ物質であればいかなる物を用いても構
わない。さらに、本実施例ではＳｉＯ₂ パターンを液相
成長法により形成したが、ＣＶＤ等の手法により膜形成
を行い感光性樹脂パターンをマスクにＳｉＯ₂ 膜を部分
的に除去しても構わない。また、本実施例では水銀ｉ線
に対し透過光の位相を調整する目的でＳｉＯ₂膜を用い
たが、水銀のｉ線に対し透光性を有する材料であればこ
れに代わり用いても構わない。

【００４６】また、図３（ｅ）に示すように、露光光に
対し、基板を透過した光に対し実質０°の位相差を与え
るようＳｉＯ₂ 膜を調整し、且つＳｉＮ膜の膜厚を基板
を透過した光に対し１８０°の位相差を与えるよう調整
することによっても孤立パターンの解像性能と焦点深度
の向上を図ることが可能である。

【００４７】また、本実施例は水銀のｉ線とＫｒＦに対
し波長依存性を有するマスクに関する製造方法について
述べたが、これに限るものではなく、他の露光波長の組
み合わせにおいても、一方の光λ１に対し透光性を有し
他方の光に対し遮光性を有する物質をＳｉＮ膜の代わり
に用い、且つ少なくλ１において透光性を有する膜をＳ
ｉＯ₂ 膜（位相調整膜）の代わりに用いることで適用可
能である。

【００４８】また、この実施例の変形例として、第１の
膜としての遮光膜３０４、遮光膜としての３０４、第２
の膜としてのＳｉＮ膜３０３、及び第２の膜としてのＳ
ｉＯ₂ 膜３０７を図１０（ａ）〜（ｅ）に示すように構
成してもよい。（実施例４）図６は、本発明の第４の実施例に係わる露
光用マスク及び投影露光方法を示す図である。図中の４
０１，４０３，４０４，４０７，４１０，４１１，４１
２，４２０は、図４の３０１，３０３，３０４，３０
７，３１０，３１１，３１２，３２０に相当している。

【００４９】この実施例の基本的な構成は第３の実施例
と同様であるが、本実施例では第２の膜４０３に波長λ
１に対して若干の光吸収性を持たせている。光吸収性を
持たせる手段としては、例えばＳｉＮ膜４０３の硅素の
割合を増せばよい。

【００５０】このような構成であれば、ｉ線露光におい
て第２の膜４０３を通過する光の強度を基板４０１の透
明部を通過する光の強度よりも弱くすることができ、こ
れによってハーフトーン位相シフト効果を持たせること
ができる。従って、第３の実施例以上に、孤立パターン
に対する解像力及び焦点深度を向上させることができ
る。（実施例５）図７は、本発明の第５の実施例に係わる露
光用マスク及び投影露光方法を示す図である。本実施例
は、ＫｒＦ露光（λ１＝２４８ｎｍ）に対し周期パター
ン位相シフト転写を行い、ＡｒＦ露光（λ２＝１９３ｎ
ｍ）に対し孤立パターン転写を行う露光用マスクに関す
る。

【００５１】露光用マスクは、透光性基板５０１の下面
に遮光膜５０４のパターンを形成し、さらに遮光膜５０
４の開口パターンの一部を覆うようにＳｉＯ₂ 膜５２
１，５２２を形成したものである。ＳｉＯ₂ 膜は波長λ
１の光を透過し所望の位相差を与え、波長λ２の光を遮
断するものである。

【００５２】このような露光用マスクを用い、ＡｒＦ光
とＫｒＦ光のいずれの露光波長においても感光性を有す
るレジストを塗布した基板に対して露光を行った。ま
ず、露光光源としてＫｒＦ光（λ１）を用いて照射した
ところ、図７（ａ）に示すように、遮光パターン５０４
のパターンに相当する領域が暗部となり光学像が形成さ
れた。

【００５３】このとき、ＳｉＯ₂ 膜５２１では位相が１
８０度、Ｓｉ０₂ 膜５２２では位相が３６０度ずれる。
従って、ＳｉＯ₂ 膜のない開口パターンに隣接する開口
パターンにＳｉＯ₂ 膜５２１を形成しておけば、ＳｉＯ
₂ 膜５２１，５２２のない開口パターンに対するドープ
プロファイルが急峻なものとなる。なお、５１０は基板
透明部を透過する透過光、５１１はＳｉＯ₂ 膜５２１を
透過し位相が１８０度ずれた透過光、５１２はＳｉＯ₂
膜５２２を透過し位相が５１０と同じ透過光である。

【００５４】次いで、基板とマスクの相対位置を変化さ
せること無く、露光光源にＡｒＦ光（λ２）を用いて照
射したところ、図７（ｂ）に示すように、５０４，５２
１，５２２の各々が存在する領域が暗部となり、光学像
が形成された。つまり、波長λ２の光を照射すると、Ｓ
ｉＯ₂ 膜５２１，５２２のない開口パターンのみから通
過光５２０が得られる。

【００５５】これを現像し、一定量以上の光が照射され
た領域のみを除去したところ、２回の露光においていず
れも光照射された領域でレジストを除去でき、微細パタ
ーンを形成することができた。つまり、波長λ１，λ２
の光により２回の露光を行うことによって、図７（ｃ）
に示すように、ＳｉＯ₂ 膜５２１，５２２のない開口パ
ターンの像のみが被露光基板上に良好に結像され、孤立
パターンを高解像度で形成することが可能となる。

【００５６】なお、本実施例では５０４から成るライ
ン：スペース＝１：１の０．４μｍピッチの周期パター
ンを用い、孤立スペース０．２μｍパターンを精度良く
形成することができた。また、本実施例のようにして位
相差を合わせた膜に、更にＳｉＯ₂ 膜の硅素の割合を増
し、ＫｒＦ光に対し若干の吸収を生じさせる機能を持た
せる手法においても孤立パターンの解像性能と焦点深度
の向上を図ることが可能である。

【００５７】図８は、本実施例の露光用マスクの製造工
程を示す断面図である。まず、図８（ａ）に示すよう
に、ＳｉＯ₂ より成る透光性基板５０１上の少なくとも
一部にスパッタリング法によりクロム７０ｎｍと酸化ク
ロム３０ｎｍ成膜し遮光膜５０４を形成した。続いて、
図８（ｂ）に示すように、基板に感光性樹脂膜を形成
し、光露光，現像を行うことにより感光性樹脂パターン
５０５を形成し、これをマスクとし遮光膜５０４を部分
的にエッチングして開口パターンを形成し、更に図８
（ｃ）に示すようにレジストを除去し所望の露光用マス
クを作成した。

【００５８】次いで、図８（ｄ）に示すように、感光性
樹脂膜を形成し、光露光，現像を行うことにより感光性
樹脂パターン５０８を形成し、ＳｉＯ₂ 表面より液相中
で選択的にＳｉＯ₂ 膜５２１を成長させた。この時の成
膜量は選択的に成長させたＳｉＯ₂ 膜５２１の屈折率
１．４５を考慮し２７６ｎｍとした。また、このＳｉＯ
₂ 膜５２１はＫｒＦ（２４８ｎｍ）では強度透過率がほ
ぼ１００％であるがＡｒＦ（１９３ｎｍ）で、２７６ｎ
ｍ膜厚で用いた場合には強度透過率１％以下となる。

【００５９】次いで、感光性樹脂パターン５０８をを除
去したのち、図８（ｅ）に示すように、感光性樹脂膜を
形成し、光露光，現像を行うことにより感光性樹脂パタ
ーン５０９を形成した。続いて、ＳｉＯ₂ 表面より液相
中で選択的にＳｉＯ₂ 膜５２２を成長させた。この時の
成膜量は選択的に成長させたＳｉＯ₂ 膜５２２の屈折率
１．４５を考慮し５５２ｎｍとした。そして、図８
（ｆ）に示すように、感光性樹脂パターン５０９を除去
して位相シフトパターンを形成した。

【００６０】なお、本実施例ではＡｒＦ光に対し遮光性
を有し、ＫｒＦ光で透光性を有する材料として組成が調
整されたＳｉＯ₂ 膜を用いたが、これらの露光波長に対
し同様の性質を持つ物質であればいかなる物を用いても
構わない。

【００６１】また、本実施例でＳｉＯ₂ パターンを液相
成長法により形成したが、ＣＶＤ等の手法により膜形成
を行い、感光性樹脂パターンをマスクにＳｉＯ₂ 膜を部
分的に除去しても構わない。さらに、ＫｒＦ光に対し透
過光の位相を調整する目的でＳｉＯ₂ 膜を用いたが、Ｋ
ｒＦに対し透光性を有し、且つＡｒＦ光に対し遮光性を
有する材料であればこれに代わり用いても構わない。

【００６２】また、本実施例はＡｒＦ光とＫｒＦに対し
波長依存性を有するマスクに関する製造方法について述
べたが、これに限るものではなく、他の露光波長の組み
合わせにおも、一方の光に対し透光性を有し他方の光に
対し遮光性を有する物質を位相調整膜に用いることで適
用可能である。

【００６３】また、本実施例では５０４をＡｒＦ光で遮
光性を有し、ＫｒＦ光で透光性を有する組成を調整した
ＳｉＮ膜を用いたが、これに限るものでは無く、５０４
が遮光性を有する露光波長の組み合わせであればいかな
る露光波長を組み合わせても構わない。また材料もこれ
に限るものではない。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の露光用マス
クは、孤立パターンに対し、周期パターン露光と孤立パ
ターン露光を組み合わせることで、解像性能と焦点深度
の向上を図るものである。さらに周期パターン露光では
これらのパターンにレベンソン型位相シフト法を適用す
ることで、より解像性能と焦点深度の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係わる露光用マスク及び投影露
光方法を示す図。

【図２】第１の実施例における露光用マスクの製造工程
を示す断面図。

【図３】第２の実施例に係わる露光用マスク及び投影露
光方法を示す図。

【図４】第３の実施例に係わる露光用マスク及び投影露
光方法を示す図。

【図５】第３の実施例における露光用マスクの製造工程
を示す断面図。

【図６】第４の実施例に係わる露光用マスク及び投影露
光方法を示す図。

【図７】第５の実施例に係わる露光用マスク及び投影露
光方法を示す図。

【図８】第５の実施例における露光用マスクの製造工程
を示す断面図。

【図９】第１の実施例の変形例を示す断面図。

【図１０】第３の実施例の変形例を示す断面図。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１，４０１，５０１…透光性基板１０２，１０５，３０６，５０５，５０８，５０９…感
光性樹脂パターン１０３，２０３，３０３，４０３…ＳｉＮ膜（第２の
膜）１０４，２０４，３０４，４０４，５０４…遮光膜（第
１の膜）３０７，４０７…ＳｉＯ₂ 膜（第３の膜）５２１，５２２…ＳｉＯ₂ 膜１１０，２１０，３１０，４１０，５１０…λ１透過光
（基板部と同位相）１１１，２１１，３１１，４１１，５１１…λ１透過光
（基板部と逆位相）１２０，２２０，３２０，４２０，５２０…λ２透過光
（基板部と同位相）３１２，４１２，５１２…λ１透過光（基板部と同位
相）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/027

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基板上に所望のマスクパターンを形
成した露光用マスクにおいて、前記透光性基板上に開口パターンを有するように形成さ
れ、第１の露光波長と第２の露光波長のいずれにおいて
も遮光性を有する第１の膜と、第１の膜の開口パターン
に選択的に形成され、第１の露光波長において透光性を
有し透過光に対して所望の位相差を与え且つ第２の露光
波長において遮光性を有する第２の膜とを具備してなる
ことを特徴とする露光用マスク。
【請求項２】透光性基板上に所望のマスクパターンを形
成した露光用マスクにおいて、前記透光性基板上に開口パターンを有するように形成さ
れ、第１の露光波長と第２の露光波長のいずれにおいて
も遮光性を有する第１の膜と、第１の膜の開口パターン
に選択的に形成され、第１の露光波長において透光性を
有し且つ第２の露光波長において遮光性を有する第２の
膜と、第１の膜の開口パターンに選択的に形成され、第
１の露光波長において透光性を有し且つ透過光に対して
所望の位相差を与える第３の膜とを具備してなることを
特徴とする露光用マスク。
【請求項３】透光性基板上に第１の露光波長と第２の露
光波長のいずれにおいても遮光性を有する遮光膜が所望
の開口パターンを有するように形成され、第１の露光波
長において透光性を有し透過光に対して所望の位相差を
与え且つ第２の露光波長において遮光性を有する補助膜
が第１の膜の開口パターンに選択的に形成された露光用
マスクを用い、光軸に対し同一位置で露光用マスクに対
する照射を第１の露光波長と第２の露光波長で２度行
い、第１及び第２の露光波長により得られる各マスク像
を被露光基板上の同一位置に投影させることを特徴とす
る投影露光方法。