JP2851499B2 - 位相シフトマスク - Google Patents

位相シフトマスク

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JP2851499B2 JP30112992A JP30112992A JP2851499B2 JP 2851499 B2 JP2851499 B2 JP 2851499B2 JP 30112992 A JP30112992 A JP 30112992A JP 30112992 A JP30112992 A JP 30112992A JP 2851499 B2 JP2851499 B2 JP 2851499B2
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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)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は位相シフトマスクに関
し、より詳細には半導体製造用フォトリソグラフィ工程
で利用される位相シフトマスクに関する。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体集積回路の高密度化、縮小
化に伴い、その製造工程における各種パターンにはます
ます微細化が要求されるようになっている。従って、か
かる微細パターン加工を行うためには、フォトリソグラ
フィにおいてエッチング用マスクとして用いられるレジ
スト膜のパターニング自体をより微細かつ正確に行うこ
とが要求されている。
【0003】従来のCOB(キャパシタ・オン・ビット
ライン)構造のDRAMの蓄積電極パターンをフォトリ
ソグラフィ工程により形成する場合に用いるマスクにつ
いて説明する。なお、以下のマスクは1/5縮小投影露
光用のマスクとして形成されたものである。ポジレジス
トを用いる場合のマスクパターンは、図7(a)及び図
8(a)に示したように、クロム等の遮光材料71、8
1で通常のマスクパターン70、80が形成されてい
る。この際、このマスクは64MDRAM相当のパター
ンで形成されている。
【0004】また、ネガレジストを用いる場合の位相シ
フトマスクパターンは、図9及び図10に示したよう
に、そのパターンがシフタ(光の位相を180度変化さ
せる材料)91、101によって形成されている。この
際、このマスク90、100は64MDRAM相当のパ
ターンで形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなマスクパ
ターン70、80、90、100を用いてレジスト上に
露光を行った場合、光の回り込み(光の回折効果)によ
り、長辺方向のパターンシフトが大きく、パターンが縮
小するという課題があった。つまり、i線ステッパ(波
長:365nm、NA=0.54)により、図7(a)
及び図8(a)のクロム71、81で形成されたマスク
70、80を用いてポジレジスト72、82上に1/5
縮小投影露光を行った場合には、図7(b)及び図8
(b)に示したように、実際に投影されるべきパターン
よりも、長辺方向に0.2〜0.3μm程度のシフト
A、Bが生じる。
【0006】また、i線ステッパ(波長:365nm)
により、図9及び図10のシフタ91、101のみで形
成されたマスク90、100を用いてネガレジスト上に
1/5縮小投影露光を行った場合には、マスクパターン
により長辺方向に0.4〜0.5μm程度のシフトが生
じる。本発明はこのような課題に鑑みなされたものであ
って、光の回折効果を減少させることにより、光強度分
布を変化させ、所望のパターンを厳密に制御することが
できる位相シフトマスクを提供することを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明によれば、位相シフタによってパターニング
されている光露光プロセスに用いる位相シフトマスクで
あって、パターンの一部の位相シフタが、露光光の波長
と同程度の寸法だけマスクに対して水平方向に除去さ
、位相シフタの中央部分の光強度がパターン形成され
るしきい値以下である位相シフタのパターン幅であるこ
とを特徴とする位相シフトマスクが提供される。
【0008】本発明の位相シフトマスクにおいて、位相
シフトマスクは透明基板上に位相シフタをパターニング
することにより形成されており、位相シフタとしては、
露光光を吸収しないものとし、位相を150〜210度
程度反転させる材料であれば特に限定されるものではな
い。具体的には、SOG、レジスト等を使用することが
好ましい。この際のシフタの膜厚は、露光光の種類、屈
折率、製造工程等により適宜調整することができる。膜
厚dは次式で示され、 d=λ/2(n−1) (但し、λは露光波長、nはシフタの屈折率を示す。) 約0.50〜0.23μmが好ましい。
【0009】また、1/5縮小投影露光用の位相シフト
マスクとして形成されている場合には、位相シフタのパ
ターンの線幅は約0.5〜1.5μmが好ましく、さら
に好ましくは約1.0μmである。つまり、露光後のレ
ジスト上に0.1〜0.3μm程度のパターンが転写さ
れるように、位相シフタのパターニングを行うことが好
ましい。これは、図6に示したように、位相シフトマス
ク60上の位相シフタ61(線幅a)によって規定され
るネガレジスト62において、位相シフタ61の中央部
分の光強度bがパターン形成されるしきい値以下であれ
ばよく、位相シフタ61の線幅が大きくなれば(線幅
a′)、それに応じて位相シフタ61の中央部分の光強
度b′がパターン形成されるしきい値以上になり、不要
なレジストパターン62aが形成されてしまうためであ
る。
【0010】さらに、位相シフタと隣接する位相シフタ
との間隔は約5.0〜10.0μmが好ましい。なお、
マスク寸法、位相シフタのパターンサイズ等を適宜選択
すれば、それに応じて縮小率を変更することができる。
本発明において位相シフトマスクは、透明基板上に形成
されているものである。透明基板は石英基板等の透明な
基板であり、通常の露光光プロセス等で用いる波長領域
で光の透過に何ら影響を及ぼさない基板が好ましい。こ
の際の透明基板の厚みは特に限定されるものではない
が、2.0〜8.0mm程度が好ましい。
【0011】本発明の位相シフトマスクを用いる際の光
露光プロセスでの露光光は特に限定されるものではない
が、i線(365nm)、g線(436nm)、エキシ
マ線(KrF:248nm,ArF:193nm)等を
用いることができる。本発明の位相シフトマスクにおい
て、位相シフタのパターンの一部がマスクに対して水平
方向に除去されており、その除去部分は露光光の波長と
同程度の寸法であることが好ましく、k(λ/NA)
(但し、k=プロセス定数、λ=露光波長、NA=開口
数)程度までが好ましい。すなわち、1/5縮小投影露
光用の位相シフトマスクを用い、i線ステッパを用いて
露光する場合には、マスク上の位相シフを1.0〜
2.0μm程度マスクに対して水平方向に除去すること
が好ましく、g線ステッパを用いて露光した場合には
2.0〜2.5μm程度、エキシマ線(KrF:248
nm,ArF:193nm)ステッパを用いて露光した
場合には0.5〜1.5μm程度除去することがまし
い。また、位相シフタを除去する部分は、長辺、短辺を
問わず、光強度プロファイルを変化させることができれ
ば、特に限定されるものではない。例えば、長辺又は短
辺のいれかを除去する場合には、それらあるいは単位
パターンの中心部から対称に除去することが好ましい。
また、長辺又は短辺の中心部を、露光光の波長と同程度
の寸法除去することができる。さらに、2本の位相シフ
トパターンが十字状、X字状又はT字状等に交差する部
分、又はそれ以上の本数が一か所で重なる部分を全部除
去するか、交差する部分を一部除去するか、あるいは、
交差する部分から長辺又は短辺方向に露光光の波長と同
程度の寸法だけ除去することもできる。
【0012】
【作用】本発明の位相シフトマスクによれば、位相シフ
タによってパターニングされている光露光プロセスに用
いる位相シフトマスクであって、パターンの一部の位相
シフタが、露光光の波長と同程度の寸法だけマスクに対
して水平方向に除去され、位相シフタの中央部分の光強
度がパターン形成されるしきい値以下である位相シフタ
のパターン幅であるので、余分な光の回折が抑制され、
光の平面的な強度分布が変化する。従って、露光された
レジストパターンのシフトが抑制されることとなる。
【0013】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の位相シフトマ
スクの実施例を説明する。 実施例1 図1に示すように、1/5縮小投影露光用マスク10と
して、透明基板上に位相シフタであるSOG11によっ
て単位パターンが繰り返し形成されている。この場合の
SOG11の膜厚は、屈折率を1.43として、約0.
42μmであり、SOG11の線幅Aは約1.0μmで
あり、単位パターン(C×B)は5.0×9.0μmで
形成されている。また、SOG11パターンがT字状に
交差する部分11aのSOG11の一部が約1.0μm
の間隔Dでマスク10に対して水平方向に除去されてい
る。
【0014】このマスク10を用いて、i線によりネガ
レジスト(東京応化製ネガレジスト:TSMR−iN2
00)上に露光を行った。 実施例2 図2に示すように、1/5縮小投影露光用マスク20と
して、透明基板上に位相シフタであるSOG21によっ
て単位パターンが繰り返し形成されている。この場合の
SOG21の膜厚は、屈折率を1.43として、約0.
42μmであり、SOG21の線幅Aは約1.0μmで
あり、単位パターン(C×B)は5.0×9.0μmで
形成されている。また、SOG21パターンがT字状に
交差する部分21aのSOG21の一部が約1.5μm
の間隔でマスク20に対して水平方向に除去されてい
る。 実施例3 図3に示すように、1/5縮小投影露光用マスク30と
して、透明基板上に位相シフタであるSOG31によっ
て単位パターンが繰り返し形成されている。この場合の
SOG31の膜厚は、屈折率を1.43として、約0.
42μmであり、SOG31の線幅Aは約1.0μmで
あり、単位パターン(C×B)は5.0×9.0μmで
形成されている。また、SOG31パターンが十字状に
交差する部分31aのSOG31の一部が約1.0μm
の間隔Dでマスク30に対して水平方向に除去されてい
る。 実施例4 図4に示すように、1/5縮小投影露光用マスク40と
して、透明基板上に位相シフタであるSOG41によっ
て単位パターンが繰り返し形成されている。この場合の
SOG41の膜厚は、屈折率を1.43として、約0.
42μmであり、SOG41の線幅Aは約1.0μmで
あり、単位パターン(C×B)は5.0×9.0μmで
形成されている。また、SOG41パターンが十字状に
交差する部分41aのSOG41の一部が約2.0μm
の間隔でマスク40に対して水平方向に除去されてい
る。
【0015】このように構成されている位相シフトマス
ク10、20、30、40においては、特にコーナー部
分での光強度分布が改善され、その形状がそのままレジ
ストパターンに形成されることとなり、レジストパター
ンのシフト量を0.1〜0.4μm程度改善することが
できる。 実施例5 図5に示すように、1/5縮小投影露光用マスク50と
して、透明基板上に位相シフタであるSOG51によっ
て単位パターンが繰り返し形成されている。この場合の
SOG51の膜厚は、屈折率を1.43として、約0.
42μmであり、SOG51の線幅Aは約1.0μmで
あり、単位パターン(C×B)は5.0×9.0μmで
形成されている。また、短辺上のSOG41の一部が約
2.0μmの間隔Dでマスク50に対して水平方向に
去されている。
【0016】このように構成されている位相シフトマス
ク10、20、30、40においては、コーナー部分で
の光強度分布が改善されると共に、長辺方向の光強度分
布も同時に改善されることとなり、その形状がそのまま
レジストパターンに形成されることとなり、レジストパ
ターンのシフト量を0.1〜0.4μm程度改善するこ
とができる。
【0017】
【発明の効果】本発明に係わる位相シフトマスクによれ
ば、位相シフタによってパターニングされている光露光
プロセスに用いる位相シフトマスクであって、パターン
の一部の位相シフタが、露光光の波長と同程度の寸法だ
マスクに対して水平方向に除去され、位相シフタの中
央部分の光強度がパターン形成されるしきい値以下であ
る位相シフタのパターン幅であるので、余分な光の回折
が抑制され、光の平面的な強度分布を変化させることが
でき、露光されたレジストパターンのシフトを抑制する
ことができる。
【0018】従って、本発明に係わる位相シフトマスク
を用いて露光を行うことにより、マ微細で信頼性の高い
パターン加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる位相シフトマスクの第1の実施
例を示す要部の平面図である。
【図2】位相シフトマスクの第2の実施例を示す要部の
平面図である。
【図3】位相シフトマスクの第3の実施例を示す要部の
平面図である。
【図4】位相シフトマスクの第4の実施例を示す要部の
平面図である。
【図5】位相シフトマスクの第5の実施例を示す要部の
平面図である。
【図6】位相シフタの線幅を説明するための図である。
【図7】従来のマスク及びそのマスクを用いて露光した
場合のレジストパターンを示す平面図である。
【図8】従来の別のマスク及びそのマスクを用いて露光
した場合のレジストパターンを示す平面図である。
【図9】従来の位相シフトマスクを示す平面図である。
【図10】従来の別の位相シフトマスクを示す平面図で
ある。
【符号の説明】
10、20、30、40、50 位相シフトマスク 11、21、31、41、51 SOG(位相シフタ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相シフタによってパターニングされて
    いる光露光プロセスに用いる位相シフトマスクであっ
    て、パターンの一部の位相シフタが、露光光の波長と同
    程度の寸法だけマスクに対して水平方向に除去され、位
    相シフタの中央部分の光強度がパターン形成されるしき
    い値以下である位相シフタのパターン幅であることを特
    徴とする位相シフトマスク。
  2. 【請求項2】 パターンの交差する部分の一部ないし全
    部の位相シフタが、露光光の波長と同程度の寸法だけ除
    去されている請求項1記載の位相シフトマスク。
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