JPH03144452A - 位相差マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体製造におけるホトリソグラフィ工程で
位相差法を用いる際に使用される位相差マスク、特に位
相反転のために設けられた位相シフター層の位置等の検
査が可能な位相差マスクに関するものである。

（従来の技術〉 従来、この種の分野の技術としては、例えば、第２図の
ようなものがあった。以下、その構成を図を用いて説明
する。

第２図は、従来の位相差マスクの一構成例を示す縦断面
図である。

この位相差マスクは、光りを透過するためのガラス板１
を有し、そのガラス板↓の表面の一方叫には、光りを遮
蔽するクロム等からなる遮光層２が所定のパターンで形
成されている。これらガラス板１及び遮光層２の表面の
一部に光りの振幅に）８０°の位相差を与えるための位
相シフター層３が形成されている。

この位相シフター層３の膜厚ｄは、 ｄ＝λ１／（２（ｎ　　１）） 但し、ｎ；屈折率 λ１　；露光波長 となり、感光後のホトレジス１〜、Ｓ　ｉ　０２　、Ｓ
。

Ｇ、及びＭＧＦ２等の透明膜で単層構造に構成されてい
る。

第３図は、第２図の位相差マスクのウェハ測からの平面
図である。

ガラス板上と遮光層２とで開ロバターン２ａが形成され
ている。そのパターン２ａの四隅及び遮光層２の表面の
１部に渡り、位相シフター層３が形成されている。

以上のように構成される位相差マスクの表面に光りが照
射されると、その光りは次のような状態変化を経てマス
ク上に到達する。その過程を第４図および第５図を用い
て説明する。

第４図は、第３図の投影図を示す図である。第５図は、
第２図中の光りの状態例を示す図であり、同図（ａ）は
第２図中の位相シフター層３を通過後の光りの振幅を示
す波形図、同図（ｂ）はマスク上の光りの振幅を示す波
形図、同図（Ｃ＞はマスク上の光りの光強度を示す波形
図である。

まず、光りはガラス板上を通過し、その後、遮光層２上
以外の部分、即ち、第４図に示すような開ロバターンの
投影図が図示しないウェハ上のレジストに達し、露光が
行われる。この時、位相差シフター層３を通過する光り
は、第５図（ａ）のＬａに示すように、その振幅に対し
て↓８０°の位相差が与えられる。そして、第５図（ｂ
＞が示すようにウェハ上の光の振幅をコントロールし、
第５図（Ｃ）が示す最大値Ｘと最小値ｙとの差であるウ
ェハ上での光強度の差（コントラスト）を増大させる。

これにより、ウェハ上の投影像のコントラストを改善し
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成の位相差マスクでは、次のよう
な課題があった。

位相シフター層３を通過する光りの透過率は、−殻内に
光学式検査機に用いられている光の波長に対して一様に
高い。このため、位相シフター層３の検査において、あ
る波長の光を用いた場合にそのマスクの遮光部分以外で
は透過光量が多いので、位相シフター層３のパターン位
置等の検査が困難となる。

第６図は、例えば感光後のホトレジストを用いて構成し
た第２図中の位相シフター層３の分光透過率曲線を示す
波形図であり、第７図は、ある透明膜を用いて構成した
第２図中の位相シフター層３の分光反射率曲線を示す波
形図である。この第６図が示すように可視光領域の波長
に対して一様に透過率が高く、また第７図が示すように
単層透明膜しては反射率が低いので、光りは透過しやす
い。その半面、第６図及び第７図における例えば波長λ
１．λ２のいづれを使用した場合でも透過光量が多くな
る。

これにより、開ロバターン２ａに対して位相シフター層
３を形成した場合、波長λ１．λ２のいづれにおいても
検出されるパターンは、第４図に示すような投影図にな
り、位相シフター層３の位置（重なり精度）および欠陥
等の検査をすることができないという問題があった。

本発明は、前記従来技術が持っていた課題として、位相
シフター層の位置および欠陥等の検査をすることができ
ない点について解決した位相差マスクを提供するもので
ある。

（課題を解決するための手段） 第１の発明では、前記課題を解決するために、所定の振
幅を有する光をウェハ測へ通過させる透光板と、前記透
光板の表面に所定のパターンで形威され、前記光を遮蔽
して前記ウェハ上に所定のパターンの投影像を露光する
ための遮光層と、前記透光板及び前記遮光層の表面の一
部に形戒され、前記投影像のコントラストを該位相差に
応じて増大させる位相シフター層と、を備えた位相差マ
スクにおいて、前記位相シフター層を次のように構成し
たものである。

前記光の透過率が前記光の第１の波長により高レベルに
、第２の波長により低レベルにそれぞれ設定される染料
を含有し、かつ、前記第１の波長による前記投影像の光
強度に対して前記第２の波長での光強度が判別可能な膜
厚の有機膜で構成したものである。

第２の発明では、前記位相シフター層は、前記光の反射
率が前記第１の波長により低レベルに、前記第２の波長
により高レベルにそれぞれ設定される材質で構成し、前
記遮光層は、前記光の反射率が前記第１の波長により高
レベルに、前記第２の波長により低レベルにそれぞれ設
定される材質で構成したものである。

（作用） 第１の発明によれば、以上のように位相差マスクを構成
したので、位相シスター層は、露光時の第１の波長に対
して高透過率となり、検査時の第２の波長に対して低透
過率となる。さらに、露光時において、光の振幅に位相
差を与えるように働く。

第２の発明によれば、位相シスター層は、露光時の第１
の波長に対して低反射率となり、検査時の第２の波長に
対して高反射率となる。遮光層は露光時の第１の波長に
対して高反射率となり、検査時の第２の波長に対して低
反射率となるように働く。

したがって、前記課題を解決することができるのである
。

（実施例） 第１図は、本発明の第１の実施例を示す位相差マスクの
縦断面図である。

この位相差マスクは、所定の振幅を有する光りを透過す
るための透光板であるガラス板１１を有し、そのガラス
板１１の表面には、光りを遮蔽するクロムＣｒ等からな
る遮光層１２が所定のパターンで形成されている。これ
らガラス板ｌ↑及び遮光層上２の表面の一部に光りの振
幅に１８０゜の位相差を与えるための有機膜からなる位
相シフター層１３が形成されている。

位相シフター層１３には、その位置及び欠陥等を検査す
るための染料（例えば、長瀬産業株式会社製の商品名Σ
）が含有され、感光後のホトレジスト、ＳｉＯ２、ＳＯ
Ｇ、及びＭ　Ｇ　Ｆ　２等の透明膜で単層構造に構成さ
れている。

第８図は、第１図の位相差マスクのウェハ測からの平面
図である。

透光板であるガラス板１工と遮光層１２とで開ロバター
ン１２ａが形戒されている。そのパターン１２ａの四隅
及び遮光層１２の表面の一部に渡り、染料１３ａを含有
した位相シフター層１３が形成されている。

第９図は、第１図中の位相シフター層１３にホトレジス
ト膜を用いたときの分光透過率曲線を示す波形図である
。

この第９図が示す分光透過率が高レベルの第１の波長λ
１　（例えば、３６５ｎｍ）がウェハ上に露光するため
の露光波長、分光透過率が低レベルの第２の波長λ２　
（例えば、４３６ｎｍ）が位相シフター層１３の位置及
び欠陥等を検査するための検査波長としてそれぞれ用い
られている。

第１０図は、位相シフター層１３であるホトレジスト膜
に対する波長λ２の透過光強度を示す図である。この第
１０図が示すように、ホトレジスト膜の膜厚の増加に従
って透過光強度は減少する。

なお、位相シフター層１３の膜厚りは、波長λ１による
投影像の光強度に対して波長λ２での光強度が判別でき
るように設定され、かつＤ＝λ１　／　（２（ｎ−１）
　） 但し、ｎ；屈折率 λ１　；露光波長 の関係が成り立つように設定されている。

以上のように構成される位相差マスクの表面に光りが照
射されると、その先りは次のような状態変化を経てマス
ク上に到達する。その過程を第１１図（ａ＞（ｂ）を用
いて説明する。

第１１図（ａ）（ｂ）は、第８図の投影図を示す図であ
り、同図（ａ）は波長λ２により得られる投影図、及び
同図（ｂ＞は波長λ１により得られる投影図である。

位相シフター層１３の位置等を検査する場合、波長λ２
の光りが、ガラス板１１の上部から照射されると、その
光りはガラス板１１を通過し、遮光層）２及び位相シフ
ター層１３以外の部分、つまり、第Ｉ１図（ａ）に示す
ような投影図が得られる。この第１１図（ａ）の投影図
の太線部ｘ１〜ｘ４の位置を検査することにより、位相
シフター層１３の位置及び欠陥等が検査される。

図示しないウェハ上のレジストに露光する場合、波長λ
１の光りを使用する。その光りをガラス板１１の上部か
ら照射すると、その光りはガラス板１１から遮光Ｎ１２
以外の部分を通過して図示しないウェハ上のレジストに
達する。つまり、第８図の開ロバターン１２ａと等しい
形状である第１１図（ｂ）に示すような投影図が、その
レジストに露光される。この時、位相差シフター屑３を
通過する光りは、その振幅に対して１８０°の位相差が
与えられる。

本実施例では、次のような利点がある。

染料を含有して透過光率が高レベルの第１の波長λ１と
低レベルの第２の波長λ２とを有する有機膜で位相シフ
ター層１３を構成したので、透過光率の低レベルの第２
の波長λ２を用いて位相差シフター４１３の検査を行う
ことにより、透過光量を変えないで容易に位相差シフタ
ー層１３の位置等の検査ができる。

第１２図は、本発明の第２の実施例を示す位相差マスク
の縦断面図であり、同一の要素には共通の符号が付され
ている。

この位相差マスクには、第１図と同様にガラス板１１及
び遮光層１２Ａが設けられている。これらガラス板１１
及び遮光層１２Ａの表面の一部に、光りの振幅に１８０
°の位相差を与えるための位相シフター、ＩＷ１３Ａが
形成されている。

位相シフター層１３Ａには、露光波長に対しては高反射
率（低透過率）、検出波長に対しては低反射率（高透過
率〉となるような材質、例えば、ＭＧＦ２等で構成され
ている。

さらに、遮光層１２Ａは、露光波長に対しては低反射率
（高透過率）、検出波長に対しては高反射率（低透過率
〉となるような材質、例えば、５ｒＴｉ０３等で構成さ
れている。

第１３図は、第１２図の位相差マスクのウェハ側からの
平面図である。

第１図と同様に、ガラス板１１及び遮光層↑２Ａが設け
られ、それらガラス板１１及び遮光層１２Ａにより開ロ
バターン１２ａが形成されている。

そのパターン１２ａの四隅及び遮光１１２Ａの表面の一
部に渡り、位相シフター層１３Ａか形成されている。

第１４図は、第１２図中の位相シフター層１３Ａ及び遮
光層１２Ａの分光反射率曲線を示す波形図である。

この第１４図の曲線Ｐは位相シフター層１３Ａの分光反
射率曲線を示し、曲線Ｑは遮光１１２Ａの分光反射率曲
線を示すもので、第１の波長λ１（例えば、２００ｎｍ
）が露光波長、第２の波長λ２　（例えば、３５０ｎｍ
）が検査波長としてそれぞれ用いられている。

以上のように構成される位相差マスクの表面に光りが照
射されると、その先りは次のような経過を経る。その経
過を第１５図および第１６図を用いて説明する。

第１５図（ａ＞（ｂ）は、第１図の位相差マスクに光り
が照射された場合の使用状態図であり、同図（ａ）は第
１の波長λ１が照射された場合を示す図、同図（ｂ）は
第２の波長λ２が照射された場合を示す図である。

また、第１６図（ａ＞（ｂ）は、第１５図の投影図を示
す図であり、同図（ａ）は波長λ１により得られる投影
図、及び同図（ｂ）は波長λ２により得られる投影図で
ある。

波長λ１の光りがガラス板１１の上部から照射されると
、第１５図（ａ）に示すように、遮光層１２Ａはその光
りを反射し、位相シフター層１３Ａおよびガラス板１１
は光りを透過する。このため、第１６図（ａ）に示され
るような投影図が得られる。

また、波長λ２がガラス板１１の上部から照射されると
、第１５図（ｂ）に示すように、位相シフター１１３Ａ
はその光りを反射し、遮光１１２Ａおよびガラス板１↑
は光りを透過する。このため、第１６図（ｂ）に示され
るような投影図が得られる。これにより、位相シスター
層１３Ａの位置及び欠陥等の検査が行われる。

本実施例では、第）の実施例と同様に、透過光量を変え
ないで容易に位相差シフター層１３Ａの位置等の検査が
できるという利点がある。

なお、本発明は、図示の実施例に限定されず、種々の変
形が可能である。

（Ｉ）　　透光板にガラス１１を用いたが、他の透光板
性の基板を用いてもよい。

（ＩＩ）　　遮光Ｎ１２にＣｒ、遮光層１２Ａに５ｒＴ
ｉ○３を用いたが、材質はこれらに限定されない。

（発明の効果〉 以上詳細に説明したように、第１の発明では、染料を含
有して透過光率が高レベルの第Ｉの波長と低レベルの第
２の波長とを有する有機膜で位相シフター層を構成した
ので、透過光率の低レベルの第２の波長を用いて位相差
シフター層の検査を行うことにより、透過光量を変えな
いで容易に位相差シフター層の位置等の検査ができる。

第２の発明では、位相シフター層と遮光層とを第１及び
第２の波長でそれぞれ反射率が大きく相違するようにし
たので、第２の波長を用いた場合に、遮光層の反射率は
小さく、位相シフター層の反射率は大きいので、その位
相シフター層の反射光を検出することにより、位相シフ
ター層の位置及び欠陥等の検査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す位相差マスクの縦
断面図、第２図は従来の位相差マスクの縦断面図、第３
図は第２図の位相差マスクの平面図、第４図は第２図の
投影図、第５図は第２図中の光りの状態例を示す図、第
６図は従来の分光透過率曲線を示す波形図、第７図は従
来の分光反射率曲線を示す波形図、第８図は第１図の位
相差マスクの平面図、第９図は第１の実施例の分光透過
率曲線を示す波形図、第１０図は第２の波長時の透過光
強度を示す波形図、第１１図は第８図の投影図を示す図
、第１２図は本発明の第２の実施例を示す位相差マスク
の縦断面図、第１３図は第１２図の位相差マスクの平面
図、第１４図は第２の実施例の分光透過率［１ｊ線を示
す図、第１５図（ａ＞（ｂ）は第１２図の位相差マスク
に光りが照射された場合の使用状態図であり、同図（ａ
）は第１の波長の場合を示す図、同図（ｂ）は第２の波
長の場合を示す図、第１６図（ａ）（ｂ）は第１５図（
ａ＞（ｂ）の投影図をそれぞれ示す図である。 １１・・・・・・ガラス板、１２．１２Ａ・・・・・・
遮光層、１３゜ １３Ａ・・・・・・位相シスター層、 １３ａ・・・・・・染 料、 Ｌ・・・・・・光。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の振幅を有する光をウェハ側へ通過させる透光
   板と、前記透光板の表面に所定のパターンで形成され、
   前記光を遮蔽して前記ウェハ上に所定のパターンの投影
   像を露光するための遮光層と、前記透光板及び前記遮光
   層の表面の一部に形成され、前記振幅に対して位相差を
   与える位相シフター層と、を備えた位相差マスクにおい
   て、 前記位相シフター層は、 前記光の透過率が前記光の第１の波長により高レベルに
   、第２の波長により低レベルにそれぞれ設定される染料
   を含有し、かつ、前記第１の波長による前記投影像の光
   強度に対して前記第２の波長での光強度が判別可能な膜
   厚の有機膜で構成したことを特徴とする位相差マスク。 ２、請求項１記載の位相差マスクにおいて、前記位相シ
   フター層は、 前記光の反射率が前記第１の波長により低レベルに、前
   記第２の波長により高レベルにそれぞれ設定される材質
   で構成し、 前記遮光層は、 前記光の反射率が前記第１の波長により高レベルに、前
   記第２の波長により低レベルにそれぞれ設定される材質
   で構成した位相差マスク。