JPH08123009A - 位相シフトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 透明基板１上に遮光膜９によって露光パター
ンが形成され、遮光膜９で覆われていない光透過領域
に、位相シフター２により透過光を位相シフトする領域
８と該透過光を位相シフトしない領域９とを有し、該位
相シフター２の端部に、幅が使用する露光装置の解像限
界以下で、且つ、長さが該解像限界以上の矩形突部４を
有している。 【効果】 加工工程を増やすことなく、非位相シフト領
域と位相シフト領域との境界領域のパターンに断線を生
じさせず、また不要なパターンを形成させずにパターニ
ングすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置等の製造に
用いられる位相シフトマスクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年生産されている超ＬＳＩ半導体装置
ではシリコン基板上に、ミクロオーダーのトランジスタ
や配線が多数集積されている。これらの微細なパターン
の形成には半導体基板上に塗布されたレジストにマスク
パターンを１／５縮小転写することにより、ミクロオー
ダーのパターンを形成する縮小投影露光技術が使用され
ている。現在量産がなされている１メガビットや４Ｍメ
ガビットのＤＲＡＭにおける最小線幅はそれぞれ１．２
０μｍ、０．８０μｍである。将来生産が予定されてい
る６４メガビットや２５６メガビットで使用される最小
線幅は、０．４０〜０．２５μｍと予想されているが、
現在のｉ線の縮小投影露光機（ステッパ）での解像限界
線幅は０．４０μｍ程度であり、６４メガビットや２５
６メガビットのＤＲＡＭで使用される最小線幅０．４０
〜０．２５μｍを形成できない。また、ＫｒＦエキシマ
レーザーを用いた場合、レジストがｉ線及びｇ線レジス
トほど技術開発がなされていないため、６４メガビット
や２５６メガビットのＤＲＡＭで使用される最小線幅
０．４０〜０．２５μｍを満足できない。

【０００３】そこで、位相シフト法が開発されてきた
が、その中で渋谷・ＬＥＶＥＮＳＯＮ型位相シフト法
は、マスク上に隣接する開口部に位相シフターを交互に
配置し、隣合う開口部を透過する光の位相を１８０°変
化させ、光の回折による隣りの開口部を透過した光との
干渉を避けることにより限界解像力を向上させた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体集積回
路の大部分は繰返しパターンなので位相シフターを交互
に配置できるが、周辺部では各種のパターンがあるた
め、位相シフターを配置することが困難であり、同一配
線において、位相シフト法により形成する部分と位相シ
フト法によらずに形成する部分とがある。

【０００５】この場合には、図１２（ａ）及び（ｂ）に
示すように、位相がシフトされた光（位相１８０°）に
より形成されるパターンと位相がシフトされていない光
（位相０°）により形成されるパターンとを接続する場
合には境界部の光強度が零になり、図９に示すように境
界部に断線部１１が生じるという問題がある。尚、図９
は従来技術を用いて形成された配線パターンの平面図で
あり、図１２（ａ）、（ｂ）は従来技術の問題点の説明
に供する図である。

【０００６】一例として、図７に示す配線パターン５を
ネガ型レジストを用いた位相シフト法により形成しよう
とする場合の露光用マスクの平面図を図８に示す。

【０００７】まず、位相シフトの効果を得るためには図
８に示すように露光用マスクの開口部に位相シフター２
を交互に配置する必要があるが、このとき必ず、位相シ
フトによらず配線パターンが形成される領域（以下、
「非位相シフト領域」という。）７と位相シフトにより
配線パターンが形成される領域（以下、「位相シフト領
域」という。）８との境界部３ができ、この部分におい
て図１２（ｂ）に示すように光の位相反転が急激に起こ
るため光強度が零となり、境界部３レジストが露光され
ない領域が生じる。その結果得られる配線パターンは、
例えば、図９に示すように境界部３において断線が生じ
る。

【０００８】また、同様に図７に示す配線パターン５を
ポジ型レジストを用いた位相シフト法により形成しよう
とする場合の露光用マスクの平面図は図１０に示す。こ
こでもネガ型レジストを用いた場合と同様に位相シフタ
ー２の境界部３ができるため、この部分において光強度
が零となるため、レジストが残り、その結果、最終的に
得られる配線パターン５は図１１に示すように境界部３
においてショートパターン部１２が形成される。

【０００９】尚、図７は理想的な配線パターンの平面図
の１例であり、図９は図８に示す露光用マスクを用いた
結果得られる配線パターンの平面図であり、図１１は図
１０に示す露光用マスクを用いた結果得られる配線パタ
ーンの平面図である。

【００１０】これらの不要パターンの形成を防ぐ技術と
して、幾つかの提案がなされている。

【００１１】例えば、特開平４−３４２２５５号公報に
おいては、マスクの開口部に半透明膜を配置し、開口部
に透過率の異なる領域を設け、透過率の高い部分に位相
シフターの境界部分を配置するようにして、この部分を
オーバー露光することにより、光強度が零となる部分を
なくし、不要パターンの形成を防いている。また、特開
平４−３３５３５１号公報においては、位相シフターの
境界部をスロープ状に加工して、光の位相を１８０°か
ら０°まで連続的に変化させることにより、光強度の低
下を防いでいる。

【００１２】しかし、これらの方法では、位相シフター
の境界部だけのために加工工程が増える上に、その加工
自体が困難を要する技術であるため、コスト的にみても
精度的にみても実用性が低い。

【００１３】また、これらの技術以外にも、レジストの
不要パターン部分だけを別のマスクで露光した後除去す
る方法もあるが、これもまた別のマスクが必要となるた
めコスト増となる。

【００１４】本発明は、工程数を増やすことなく、位相
シフト領域と非位相シフト領域との境界部の断線や不要
なパターンの形成を防ぐ手段を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の位相シフトマス
クは、透明基板上に遮光膜によって露光パターンが形成
され、遮光膜で覆われていない光透過領域に、位相シフ
ターにより透過光を位相シフトする領域と該透過光を位
相シフトしない領域とを有し、該位相シフターにより透
過光を位相シフトする領域と該透過光を位相シフトしな
い領域との境界領域上の上記位相シフターの端部に、幅
が使用する露光装置の解像限界線幅より短く、且つ、長
さが該解像限界線幅より長い矩形突部を有することを特
徴とするものである。

【００１６】

【作用】図５（ａ）に示すように、位相シフターの境界
近傍領域に露光装置の解像限界以下の補助パターンを設
けることにより、位相シフト効果が充分に得られず、図
５（ｂ）に示すように、光強度が零となる領域がなくな
る。

【００１７】尚、図５（ａ）は本発明の一実施例の位相
シフトマスクの一部拡大図であり、同（ｂ）は、同
（ａ）に示す位相シフトマスクの光強度分布図であり、
図５（ａ）において、１は透明基板、２は位相シフター
を示す。

【００１８】この結果、位相シフターの境界部において
もレジストは露光され、最終的に形成されるパターンの
断線又は不要なパターンの形成を防ぐことができる。

【００１９】

【実施例】以下、一実施例に基づいて本発明について詳
細に説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例のネガ型レジスト
を用いた場合の位相シフトマスクの平面図であり、図２
は図１に示す位相シフトマスクを用いて形成された配線
パターンの平面図であり、図３は本発明の一実施例のポ
ジ型レジストを用いた場合の位相シフトマスクの平面図
であり、図４は図３に示す位相シフトマスクを用いて形
成された配線パターンの平面図であり、図６は本発明の
他の実施例の位相シフトパターンの一部拡大図である。

【００２１】図１乃至図４及び図６において、１は透明
基板、２は位相シフター、３は境界領域、４は突部、５
は配線パターン、６はノッチ、７は非位相シフト領域、
８は位相シフト領域、９は遮光膜、１０は位相シフター
２と遮光膜９との交点を示す。

【００２２】本発明の第１の実施例として、図７に示す
ような配線パターン５をネガ型レジスト及びポジ型レジ
ストを用いて形成しようとする場合について説明する。

【００２３】まず、位相シフトの効果を得るためにはネ
ガ型レジストを用いた場合は図１に示すように、透明基
板１上に形成された露光用マスクの開口部に位相シフタ
ー２を交互に配置する必要があり、非位相シフト領域７
と位相シフト領域８との境界部３ができるが、位相シフ
ター２の端部に幅が露光装置の解像限界線幅より短く、
長さが解像限界線幅以上の突部４を設ける。この突部に
より境界部３での光の位相反転が緩やかになり光強度が
零となる部分がなくなるので、レジストは露光され、最
終的には図２に示すような断線のない配線パターン５が
形成できる。

【００２４】また、位相シフトの効果を得るためにはポ
ジ型レジストを用いた場合は図３に示すように、透明基
板１上に形成された露光用マスクの開口部に位相シフタ
ー２を交互に配置する必要があり、非位相シフト領域７
と位相シフト領域８との境界部３ができるが、位相シフ
ター２の端部に幅が露光装置の解像限界線幅より短く、
長さが解像限界線幅以上の突部４を設ける。この突部に
より境界部３での光の位相反転が緩やかになり光強度が
零となる部分がなくなるので、レジストは露光され、最
終的には図４に示すようなショートパターン部のない配
線パターン５が形成できる。

【００２５】尚、図１及び図３に示すように、位相シフ
ター２と遮光膜９との交点１０において光強度が最も低
くなるため、最終的に形成された配線パターン５にはノ
ッチ６が形成される場合もあるが、このノッチ６は微小
なサイズであるので問題とはならない。

【００２６】また、ネガ型レジストを用いる場合もポジ
型レジストを用いる場合もともに、位相シフター２の境
界部３に設けた突部４の寸法は、波長としてｉ線を用い
る露光装置の場合は幅（Ａ）は０．２０〜０．３０μｍ
程度は好ましく、長さ（Ｂ）は少なくとも解像限界線よ
り大きく、好ましくは０．５μｍ以上の長さを必要とす
る。また、ＫｒＦエキシマレーザー等のようなｉ線より
更に短い波長を用いる場合においても突部４の幅をその
波長より短く、長さをその波長以上とすることにより本
発明を実現することができる。

【００２７】上述したマスクの開口部における位相シフ
ター２の突部４は、少なくとも一辺が露光装置の解像限
界線幅より短く、他方が解像限界線幅以上にすればよい
ので、例えば、図６に示すようなものも適用可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、位相シフト
マスクの作成のおいて加工工程を増やすことなく、位相
がシフトされた光により形成されるパターンと位相がシ
フトされていない光により形成されるパターンとの境界
領域のパターンに断線を生じさせず、また不要なパター
ンを形成させずにパターニングすることができる。

【００２９】したがって、各種半導体集積回路のレイア
ウトパターンに位相シフト法が利用でき、微細化及び高
密度化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のネガ型レジストを用る場合
の位相シフトマスクの平面図である。

【図２】図１に示す位相シフトマスクを用いて形成され
た配線パターンの平面図である。

【図３】本発明の一実施例のポジ型レジストを用る場合
の位相シフトマスクの平面図である。

【図４】図３に示す位相シフトマスクを用いて形成され
た配線パターンの平面図である。

【図５】本発明の作用の説明に供する図である。

【図６】本発明の他の実施例の位相シフトマクスの一部
拡大図である。

【図７】理想的な配線パターンの一例の平面図である。

【図８】従来のネガ型レジストを用る場合の位相シフト
マクスの平面図である。

【図９】図８に示す位相シフトマスクを用いて形成され
た配線パターンの平面図である。

【図１０】従来のポジ型レジストを用る場合の位相シフ
トマクスの平面図である。

【図１１】図１０に示す位相シフトマスクを用いて形成
された配線パターンの平面図である。

【図１２】従来技術の問題点の説明に供する図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 位相シフター ３ 境界部 ４ 突部 ５ 配線パターン ６ ノッチ ７ 非位相シフト領域 ８ 位相シフト領域 ９ 遮光領域 １０ 位相シフターと遮光膜との交点 １１ 断線部 １２ ショートパターン部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に遮光膜によって露光パター
   ンが形成され、遮光膜で覆われていない光透過領域に、
   位相シフターにより透過光を位相シフトする領域と該透
   過光を位相シフトしない領域とを有し、該位相シフター
   により透過光を位相シフトする領域と該透過光を位相シ
   フトしない領域との境界領域上の上記位相シフターの端
   部に、幅が使用する露光装置の解像限界線幅より短く、
   且つ、長さが該解像限界線幅より長い矩形突部を有する
   ことを特徴とする位相シフトマスク。