JPH04136854A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04136854A JPH04136854A JP2256983A JP25698390A JPH04136854A JP H04136854 A JPH04136854 A JP H04136854A JP 2256983 A JP2256983 A JP 2256983A JP 25698390 A JP25698390 A JP 25698390A JP H04136854 A JPH04136854 A JP H04136854A
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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
- G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
-
- G—PHYSICS
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70283—Mask effects on the imaging process
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［産業上の利用分野］
本発明は半導体装置等の製造に用いるホトマスり、特に
照明光の位相を変える処理を施したホトマスク、その製
造方法、それを用いたパタン形成方法及びこのホトマス
クを製造するためのホトマスクブランクスに関する。 ［従来の技術］ マスクパタンを転写する露光装置の解像力を向」ニさせ
る従来技術のひとつとして、マスク透過光に位相を導入
する方法がある。例えば特公昭６２−５０８１１号では
、不透明部をはさむ両側の光透過部の少なくとも一方に
位相を変える透明膜を形成している。この方法によれば
従来と同一のレンズで解像度を格段に高めることが出来
る。 また、特開昭６２−６７５４７では、単一の光透過部の
解像度向上手段として、上記単一の光透過部の両側に透
過光の位相を反転した解像限界以下の光透過部を設けて
いる。 さらにまた、特開昭５３−５５７２にｉ土、回折歪が低
レベルの安定なホトマスクとして、光透過部と半透明部
とに位相差を与えたホ１〜マスクか提案されている。
照明光の位相を変える処理を施したホトマスク、その製
造方法、それを用いたパタン形成方法及びこのホトマス
クを製造するためのホトマスクブランクスに関する。 ［従来の技術］ マスクパタンを転写する露光装置の解像力を向」ニさせ
る従来技術のひとつとして、マスク透過光に位相を導入
する方法がある。例えば特公昭６２−５０８１１号では
、不透明部をはさむ両側の光透過部の少なくとも一方に
位相を変える透明膜を形成している。この方法によれば
従来と同一のレンズで解像度を格段に高めることが出来
る。 また、特開昭６２−６７５４７では、単一の光透過部の
解像度向上手段として、上記単一の光透過部の両側に透
過光の位相を反転した解像限界以下の光透過部を設けて
いる。 さらにまた、特開昭５３−５５７２にｉ土、回折歪が低
レベルの安定なホトマスクとして、光透過部と半透明部
とに位相差を与えたホ１〜マスクか提案されている。
」１記従来技術においては、通常の透過型マスクを作成
した後、透過光の位相を変えるための透明膜、いわゆる
位相シフタを形成する必要がある。。 さらに、上記位相シフタは隣合った透過部を透過する光
の位相が互いに反転するように配置する必要がある。従
って、複雑な素子パタンへの位相シフタの配置では、シ
フタの配置が困難な場合等が発生し、効率よくシックを
配置するには、試行錯誤や高度な検討が必要であり、多
大な労力が必要であった。 また、マスクの製造工程も従来に比べ倍増しており、工
程増に伴う欠陥の発生や歩留まり低下が大きな問題とな
っていた。また、透明膜の欠陥の修正も多くの労力が必
要であり、実用化の大きな障害になっていた。 本発明の目的は、微細なパタンか形成でき、解像不良の
発生率を減少できるポ１−マスクを提供することにある
。 本発明の第２の目的は、そのホｌ〜マスクを製造する方
法を提供することにある。 本発明の第３の目的は、そのホトマスクを製造するため
のホトマスクブランクスを提供することにある。 本発明の第４の［」的は、そのホトマスクを用いたパタ
ン形成方法を提供することにある。
した後、透過光の位相を変えるための透明膜、いわゆる
位相シフタを形成する必要がある。。 さらに、上記位相シフタは隣合った透過部を透過する光
の位相が互いに反転するように配置する必要がある。従
って、複雑な素子パタンへの位相シフタの配置では、シ
フタの配置が困難な場合等が発生し、効率よくシックを
配置するには、試行錯誤や高度な検討が必要であり、多
大な労力が必要であった。 また、マスクの製造工程も従来に比べ倍増しており、工
程増に伴う欠陥の発生や歩留まり低下が大きな問題とな
っていた。また、透明膜の欠陥の修正も多くの労力が必
要であり、実用化の大きな障害になっていた。 本発明の目的は、微細なパタンか形成でき、解像不良の
発生率を減少できるポ１−マスクを提供することにある
。 本発明の第２の目的は、そのホｌ〜マスクを製造する方
法を提供することにある。 本発明の第３の目的は、そのホトマスクを製造するため
のホトマスクブランクスを提供することにある。 本発明の第４の［」的は、そのホトマスクを用いたパタ
ン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段）
上記目的は、（１）透明基板」−に、露光光に対して半
透明な領域と、透明な領域とを少なくとも有し、該半透
明な領域と、該透明な領域とをそれぞれ通過する光の位
相差が実質的に１８０°となる構成とし、該透明な領域
のパタンは、単一なホール、トラｌ−、スペース又はラ
インのパタンであることを特徴とするホトマスク、（２
）上記１記載のホトマスクおいて、上記半透明な領域の
露光光の透過率が、透明な領域の露光光の透過率を１０
０％としたとき、１％から５０％の範囲にあることを特
徴とするホ１−マスク、（３）透明基板上に、不透明な
領域と、半透明な領域と、透明な領域とを有し、該半透
明な領域と、該透明な領域とをそれぞれ通過する光の位
相差が実質的に１８０°となる構成とし、該透明な領域
のパタンは、単一なホール、ドット、スペース又はライ
ンのパタンであることを特徴とするホトマスク、 （４）上記３記載のホトマスクおいて、上記半透明な領
域の露光光の透過率が、透明な領域の露光光の透過率を
１００％としたとき、１％から５０％の範囲にあること
を特徴とするホトマスクによって達成される。 一ヒ記第２の目的は、（５）透明基板上に、露光光に対
し半透明な膜を少なくとも１Ｎ含む半透明層を形成する
」二程及び該半透明層の所望の部分を除去し、該半透明
層を所望のパタンとする工程を有することを特徴とする
−に記載又は２記載のホｌ−マスクの製造方法、（６）
透明基板上に、エツチングストッパ層を形成する工程、
該エッチングストッパ層上に露光光に対し半透明な膜を
少なくとも１層含む半透明層を形成する工程及び該半透
明層の所望の部分を除去し、該半透明層を所望のパタン
とする工程を有することを特徴とする上記１又は２記載
のホトマスクの製造方法、（７）透明基板りに、半透明
膜を形成する工程、該半透明膜を所望のパタンに除去す
る工程及び露出した該透明基板を所望の深さに除去する
工程を有することを特徴とする上記１又は２記載のホ１
−マスクの製造方法によって達成される。 −に記載３の目的は、（８）透明基板上に、Ｙ透明な膜
の少なくとも１層を含む半透明層を有し、かつ、該半透
明層は露光光に対して透過率が１％から５０％の範囲で
あり、該半透明層を構成する膜の膜厚は、 Σ （（ｎｌ−１）ｄ、）：φλ ユ＝１ （ただし、ｄ＋及びｎｌは半透明層を構成する１番目の
膜の厚さ及び屈折率、ｍは半透明層を構成する膜の数、
λは關光光の波長、φは］／４≦φ≦３／４の範囲の値
である）の関係を満たすことを特徴とするホトマスクブ
ランクス、（９）ｌ記載記載のホトマスクブランクスに
おいて、上記半透明層は、さらに透明な膜の少なくとも
ＩＭを含む複合膜であることを特徴とするホトマスクブ
ランクス、（１０）ｌ記載又は９記載のホトマスクブラ
ンクスにおいて、上記透明基板と上記半透明層との間に
導電性簿膜を設けたことを特徴とするホトマスクブラン
クス、（］−１−） Ｊ二記載、９又は１０記載のホト
マスクブランクスにおいて、−に起生透明な膜は、厚み
４０ ｎ ｍ以下のＣｒよりなる膜であることを特徴と
するホトマスクブランクスによって達成される。 上記第４の目的は、（１２）基板上に感光性材料の薄膜
を有する試料を準備する工程と、上記１から４のいずれ
かに記載のホトマスクを介して、該試料を所望の波長の
光で照射する工程と、該試料を現像し、該感光性材料の
パタンを形成することを特徴とするパタン形成方法によ
って達成される。 上記（５）（６）（８）（９）（１，０）における半透
明層とは、半透明な膜の少なくとも１層を有すものであ
り、他にさらに透明な膜を含む複合膜であってもよい。 すなわち、この半透明層全体として半透明であり、かつ
透明な領域との間に」−記位相差を生じさせればよい。 ［作用］ 半透明膜から通過した光は、光透過部を通過した光に対
して位相が反転しているため、その境界部で位相が反転
し、境界部での光強度がＯに近づく。これにより、相対
的に光透過部を通過した光の強度と、パタン境界部の光
強度の比は大きくなり従来法に比ヘコンＩ・ラストの高
い光強度分布か得られる。 これについて図面を用いて説明する。まず従来法を第２
図を用いて説明する。第２図（ａ）は従来法のホトマス
クの断面図を示し、１はガラス基板、２は遮光膜のＣｒ
膜である。光透過部３を通過した光の振幅分布は、第２
図（ｂ）に示すように同一符号である。この光をレンズ
を通しウェハ」二に投影すると、第２図（ｃ）に示すよ
うに、遮光部直下まで光強度が広がった分布となる。従
って、従来法では微細なパタンを形成することが困難で
あった。 これに対比して本発明を第１図で説明する。第１図（ａ
）は本発明のホ１〜マスクの一例の断面図である。１は
ガラス基板、４は半透明膜である。 半透明膜４の膜厚ｔは、 し＝λ／ａ（ｎ−１） （ただし、λは露光光の波長、Ｔ）は半透明膜の屈折率
、ａは１．３≦ａ≦４ の範囲の値である）の関係とな
るように調整する。このマスクを透過した光の振幅分布
は、第１図（ｂ）に示すように光透過部３を通過した光
が正の符号であるのに対し、半透明膜４を通過した光の
位相は反転し負の符号となる。この光をレンズを通しウ
ェハ」二に投影すると、第１図（ｃ）に示すように、光
透過部３と半透明膜４の境界で位相反転しているため、
その直下で光強度はほぼＯとなる。そのため光強度分布
の広がりが押さえられ、コントラストの高い微細なパタ
ンか形成できる。 【実施例】 以下、本発明の詳細な説明する。 （実施例１） 本発明の第１の実施例のホ１−マスクとして第１図で示
す構造のものを製造した。。第１図（ａ）はホトマスク
の断面図を示す。１はガラス基板、４は半透明膜である
。半透明膜４の膜厚は、ｔ＝λ／ａ（ｎ−１） （ただし、λは露光光の波長、ｎは半透明膜の屈折率、
ａは１．３≦ａ≦４ の範囲の値である）の関係となる
ように調整した。露光波長は水銀ランプのｊ線（３６５
ｎｍ）を用いた。ここで半透明膜４には塗布ガラスに吸
光剤を添加したものを用いた。このガラスの露光光に対
する屈折率は約１．４５であったので、塗布ガラスの膜
厚は約４２０ｎｍとした。また、この時露光光の透過率
が１５％となるよう吸光剤の添加量を調整した。 なお、上記透過率の設定は、使用するレジストの感度、
感光特性を考慮し、決定する必要があり、１５％に限ら
ないが本発明の効果を得るには１％以上が望ましい。さ
らに透過率の上限は実用的なプロセスのばらつき等を考
慮すると５０％程度が望ましいが、これ以上でも効果は
得られる。より効果的なのは５から３０％の範囲である
。透明な領域のパタンは、単一なホール、ドット、スペ
ース又はラインのパタンをそれぞれ形成した。 また、本発明の効果を得るには半透明膜の膜厚ｔは ｔ−λ／ａ（ｎ−１） におけるａが１．３≦ａ≦４の範囲が望ましいが。 この範囲以外でも僅かながらコン１〜ラスト向上効果は
得られる。また、半透明膜４の材料は塗布ガラスに限ら
ず、有機膜、無機膜等所望の透過率が得られ、かつ透過
した光の位相が光透過部３を通過した光の位相に対しほ
ぼ反転できれば、如何なる材料でも適用可能である。ま
た、マスクの構造は上記実施例では半透明膜４を単一の
膜で構成したが、これに限らない。 このホＩ・マスクを用いることにより、透過光の光強度
は、第１図（ｃ）に示すように、光透過部３と半透明膜
４の境界の直下で光強度はほぼＯとなり、そのため光強
度分布の広がりが押さえられ、コントラストの高い微細
なパタンか形成できた。 （実施例２） 第２の実施例は、第３図に示すように半透明層の構成を
多層膜とした。ガラス基板１−上に薄いＣｒ膜６と塗布
ガラス膜７を被着し、所望のパタン部を除去した。この
場合は、薄いＣｒ膜６で透過率を１％に調整し、塗布ガ
ラス膜７で透過部との位相差を調整した。薄いＣｒ膜の
露光光に対する透過率は１から５０％の範囲であればよ
い。塗布ガラス膜７の膜厚は上記第１の実施例で示した
半透明膜４の膜厚制限とほぼ同しでもよいが、さらに高
精度に１８０°の位相差を設定するため、薄いＣｒ膜６
を透過する光の位相すれも考慮した。 即ち、この実施例では半透明層は薄いＣｒ膜６と塗布ガ
ラス膜７とよりなり、薄いＣｒ膜６の厚みは透過率を１
％となるように定め、塗布ガラス膜７の厚みを Σ （（ｎ＋ １）ｄ＋）＝φλ （ただし、ｄ＋及びｎ、は半透明層を構成する５番目の
膜の厚さ及び屈折率、ｍは半透明層を構成する膜の数で
この実施例では２、λは露光光の波長、φは１／４≦φ
≦３／４の範囲の値である）の関係を満たすようにした
。この構造でも実施例１と同じ効果が得られた。 （実施例３） 第３の実施例では、第４図に示すように、ガラス基板１
上に、薄いＣｒ膜６を形成し、この薄いＣｒ膜６を所望
のパタンに除去し、しかる後ガラス基板を所望の深さに
エツチングした。薄いＣｒ膜の膜厚は４０ ｎ ｍ以下
とし、露光光に対する透過率を第１の実施例で示したよ
うに１、から５０％の範囲に調整することが好ましい。 この実施例では１％とした。エツチング深さは、上記第
２の実施例で示した塗布ガラス膜の膜厚制限と同じく、
高精度に１８ｏ°の位相差を設定するために、薄いＣｒ
膜６を透過する光の位相ずれを考慮して定めた。 また、ガラス基板１のエツチング深さの制御が困難な場
合には、第５図に示すような構造にすれば良い。ガラス
基板Ｊ上に、ＴＴＯからなる透明なエツチングストッパ
８を設け、その上に透明膜９、その」二に薄いＣｒ膜６
を設けである。第４図及び第５図の構造でも実施例１と
同じ効果が得られた。 （実施例４） 第４の実施例は、第１−の実施例の加ニーにの問題点を
対策した構造である。第１図の半透明膜４は塗布ガラス
を用いたが、この材料とガラス基板１はほぼ同じ材質で
あり、半透明膜４をフッ化水素酸系の溶液等でエツチン
グする場合や、ＣＦ、系のガス等を用いたドライエツチ
ングで加工する場合、十分な選択性がとれない。従って
、高度なエツチング制御が必要となる。これに対し、本
実施例は、第６図に示すように、ガラス基板１と半透明
１摸４の間にエツチングストッパ８を配置した。 ここでは、シリコン窒化膜を用いたがこれに限らない。 また、ガラス基板上に導電材料がない場合は、電子線で
のパタン形成でチャージアンプ現象が発生し、パタンの
位置すれ等の問題が生しるので、エツチングストッパ８
をＴＴＯ膜等の導電膜とすることも有効である。その他
の方法でチャージアップを防止する場合は、導電膜を用
いる必要はない。半透明膜４の膜厚については前記と同
様にした。 以上のように本発明のマスク構造は、光透過部と半透明
部を通過する光の位相が反転するように調整されている
事が必要である。また、通常のマスク又は従来の位相シ
フト型マスクと同一基板内に本発明の構造を組合せるこ
とも有効である。即ち、露光装置とマスクの位置を整合
するために用いる合わせマーク部やマスクとウェハの位
置を整合するため用いる検出窓パターンを通常の遮光膜
で形成したところ、半透明膜を用いたときよりも検出信
号は高いＳＮ比が得られた。 また、本発明の効果はホールパタンの形成に有効であり
、従来０．５μｍ径のホールパタンの形成が限界だった
光学系で０．４μｍ径のホールパタンか形成できた。さ
らに、焦点位置ずれによる解像度劣化も小さいことも確
認できた。 また、上記各実施例で示した本発明のホトマスクを半導
体素子の電極配線導通孔の形成に用いたところ、今まで
よりＯ，１μｍ小さい導通孔が形成できた。さらに焦点
深度の向」二に伴い、解像不良の発生率も大幅に改善で
きた。 また、言うまでもないが、本発明の効果は露光波長によ
らない。上記実施例では露光波長に１線（３６５ｎ ｍ
）を用いた例を示したが、この波長に限らない。ｇ線（
４，３６ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキ
シマレーザ光等でも同様の結果が得られた。 【発明の効果） 本発明によれば、従来の透過型マスクに比べ微細なパタ
ンか形成できた。またホトマスクの作成工程も従来の透
過型マスクとほぼ同じであり、従来の位相シフトマスク
に比べ大幅に工程の簡略化が計れた。 また１本発明のホトマスクを用いて半導体素子を作成し
た結果、従来型のホ）・マスクに比ヘパタンの微細化が
実現でき、素子面積の縮小化が実現できた。さらに焦点
深度の向上に伴い、解像不良の発生率も大幅に改善でき
た。
透明な領域と、透明な領域とを少なくとも有し、該半透
明な領域と、該透明な領域とをそれぞれ通過する光の位
相差が実質的に１８０°となる構成とし、該透明な領域
のパタンは、単一なホール、トラｌ−、スペース又はラ
インのパタンであることを特徴とするホトマスク、（２
）上記１記載のホトマスクおいて、上記半透明な領域の
露光光の透過率が、透明な領域の露光光の透過率を１０
０％としたとき、１％から５０％の範囲にあることを特
徴とするホ１−マスク、（３）透明基板上に、不透明な
領域と、半透明な領域と、透明な領域とを有し、該半透
明な領域と、該透明な領域とをそれぞれ通過する光の位
相差が実質的に１８０°となる構成とし、該透明な領域
のパタンは、単一なホール、ドット、スペース又はライ
ンのパタンであることを特徴とするホトマスク、 （４）上記３記載のホトマスクおいて、上記半透明な領
域の露光光の透過率が、透明な領域の露光光の透過率を
１００％としたとき、１％から５０％の範囲にあること
を特徴とするホトマスクによって達成される。 一ヒ記第２の目的は、（５）透明基板上に、露光光に対
し半透明な膜を少なくとも１Ｎ含む半透明層を形成する
」二程及び該半透明層の所望の部分を除去し、該半透明
層を所望のパタンとする工程を有することを特徴とする
−に記載又は２記載のホｌ−マスクの製造方法、（６）
透明基板上に、エツチングストッパ層を形成する工程、
該エッチングストッパ層上に露光光に対し半透明な膜を
少なくとも１層含む半透明層を形成する工程及び該半透
明層の所望の部分を除去し、該半透明層を所望のパタン
とする工程を有することを特徴とする上記１又は２記載
のホトマスクの製造方法、（７）透明基板りに、半透明
膜を形成する工程、該半透明膜を所望のパタンに除去す
る工程及び露出した該透明基板を所望の深さに除去する
工程を有することを特徴とする上記１又は２記載のホ１
−マスクの製造方法によって達成される。 −に記載３の目的は、（８）透明基板上に、Ｙ透明な膜
の少なくとも１層を含む半透明層を有し、かつ、該半透
明層は露光光に対して透過率が１％から５０％の範囲で
あり、該半透明層を構成する膜の膜厚は、 Σ （（ｎｌ−１）ｄ、）：φλ ユ＝１ （ただし、ｄ＋及びｎｌは半透明層を構成する１番目の
膜の厚さ及び屈折率、ｍは半透明層を構成する膜の数、
λは關光光の波長、φは］／４≦φ≦３／４の範囲の値
である）の関係を満たすことを特徴とするホトマスクブ
ランクス、（９）ｌ記載記載のホトマスクブランクスに
おいて、上記半透明層は、さらに透明な膜の少なくとも
ＩＭを含む複合膜であることを特徴とするホトマスクブ
ランクス、（１０）ｌ記載又は９記載のホトマスクブラ
ンクスにおいて、上記透明基板と上記半透明層との間に
導電性簿膜を設けたことを特徴とするホトマスクブラン
クス、（］−１−） Ｊ二記載、９又は１０記載のホト
マスクブランクスにおいて、−に起生透明な膜は、厚み
４０ ｎ ｍ以下のＣｒよりなる膜であることを特徴と
するホトマスクブランクスによって達成される。 上記第４の目的は、（１２）基板上に感光性材料の薄膜
を有する試料を準備する工程と、上記１から４のいずれ
かに記載のホトマスクを介して、該試料を所望の波長の
光で照射する工程と、該試料を現像し、該感光性材料の
パタンを形成することを特徴とするパタン形成方法によ
って達成される。 上記（５）（６）（８）（９）（１，０）における半透
明層とは、半透明な膜の少なくとも１層を有すものであ
り、他にさらに透明な膜を含む複合膜であってもよい。 すなわち、この半透明層全体として半透明であり、かつ
透明な領域との間に」−記位相差を生じさせればよい。 ［作用］ 半透明膜から通過した光は、光透過部を通過した光に対
して位相が反転しているため、その境界部で位相が反転
し、境界部での光強度がＯに近づく。これにより、相対
的に光透過部を通過した光の強度と、パタン境界部の光
強度の比は大きくなり従来法に比ヘコンＩ・ラストの高
い光強度分布か得られる。 これについて図面を用いて説明する。まず従来法を第２
図を用いて説明する。第２図（ａ）は従来法のホトマス
クの断面図を示し、１はガラス基板、２は遮光膜のＣｒ
膜である。光透過部３を通過した光の振幅分布は、第２
図（ｂ）に示すように同一符号である。この光をレンズ
を通しウェハ」二に投影すると、第２図（ｃ）に示すよ
うに、遮光部直下まで光強度が広がった分布となる。従
って、従来法では微細なパタンを形成することが困難で
あった。 これに対比して本発明を第１図で説明する。第１図（ａ
）は本発明のホ１〜マスクの一例の断面図である。１は
ガラス基板、４は半透明膜である。 半透明膜４の膜厚ｔは、 し＝λ／ａ（ｎ−１） （ただし、λは露光光の波長、Ｔ）は半透明膜の屈折率
、ａは１．３≦ａ≦４ の範囲の値である）の関係とな
るように調整する。このマスクを透過した光の振幅分布
は、第１図（ｂ）に示すように光透過部３を通過した光
が正の符号であるのに対し、半透明膜４を通過した光の
位相は反転し負の符号となる。この光をレンズを通しウ
ェハ」二に投影すると、第１図（ｃ）に示すように、光
透過部３と半透明膜４の境界で位相反転しているため、
その直下で光強度はほぼＯとなる。そのため光強度分布
の広がりが押さえられ、コントラストの高い微細なパタ
ンか形成できる。 【実施例】 以下、本発明の詳細な説明する。 （実施例１） 本発明の第１の実施例のホ１−マスクとして第１図で示
す構造のものを製造した。。第１図（ａ）はホトマスク
の断面図を示す。１はガラス基板、４は半透明膜である
。半透明膜４の膜厚は、ｔ＝λ／ａ（ｎ−１） （ただし、λは露光光の波長、ｎは半透明膜の屈折率、
ａは１．３≦ａ≦４ の範囲の値である）の関係となる
ように調整した。露光波長は水銀ランプのｊ線（３６５
ｎｍ）を用いた。ここで半透明膜４には塗布ガラスに吸
光剤を添加したものを用いた。このガラスの露光光に対
する屈折率は約１．４５であったので、塗布ガラスの膜
厚は約４２０ｎｍとした。また、この時露光光の透過率
が１５％となるよう吸光剤の添加量を調整した。 なお、上記透過率の設定は、使用するレジストの感度、
感光特性を考慮し、決定する必要があり、１５％に限ら
ないが本発明の効果を得るには１％以上が望ましい。さ
らに透過率の上限は実用的なプロセスのばらつき等を考
慮すると５０％程度が望ましいが、これ以上でも効果は
得られる。より効果的なのは５から３０％の範囲である
。透明な領域のパタンは、単一なホール、ドット、スペ
ース又はラインのパタンをそれぞれ形成した。 また、本発明の効果を得るには半透明膜の膜厚ｔは ｔ−λ／ａ（ｎ−１） におけるａが１．３≦ａ≦４の範囲が望ましいが。 この範囲以外でも僅かながらコン１〜ラスト向上効果は
得られる。また、半透明膜４の材料は塗布ガラスに限ら
ず、有機膜、無機膜等所望の透過率が得られ、かつ透過
した光の位相が光透過部３を通過した光の位相に対しほ
ぼ反転できれば、如何なる材料でも適用可能である。ま
た、マスクの構造は上記実施例では半透明膜４を単一の
膜で構成したが、これに限らない。 このホＩ・マスクを用いることにより、透過光の光強度
は、第１図（ｃ）に示すように、光透過部３と半透明膜
４の境界の直下で光強度はほぼＯとなり、そのため光強
度分布の広がりが押さえられ、コントラストの高い微細
なパタンか形成できた。 （実施例２） 第２の実施例は、第３図に示すように半透明層の構成を
多層膜とした。ガラス基板１−上に薄いＣｒ膜６と塗布
ガラス膜７を被着し、所望のパタン部を除去した。この
場合は、薄いＣｒ膜６で透過率を１％に調整し、塗布ガ
ラス膜７で透過部との位相差を調整した。薄いＣｒ膜の
露光光に対する透過率は１から５０％の範囲であればよ
い。塗布ガラス膜７の膜厚は上記第１の実施例で示した
半透明膜４の膜厚制限とほぼ同しでもよいが、さらに高
精度に１８０°の位相差を設定するため、薄いＣｒ膜６
を透過する光の位相すれも考慮した。 即ち、この実施例では半透明層は薄いＣｒ膜６と塗布ガ
ラス膜７とよりなり、薄いＣｒ膜６の厚みは透過率を１
％となるように定め、塗布ガラス膜７の厚みを Σ （（ｎ＋ １）ｄ＋）＝φλ （ただし、ｄ＋及びｎ、は半透明層を構成する５番目の
膜の厚さ及び屈折率、ｍは半透明層を構成する膜の数で
この実施例では２、λは露光光の波長、φは１／４≦φ
≦３／４の範囲の値である）の関係を満たすようにした
。この構造でも実施例１と同じ効果が得られた。 （実施例３） 第３の実施例では、第４図に示すように、ガラス基板１
上に、薄いＣｒ膜６を形成し、この薄いＣｒ膜６を所望
のパタンに除去し、しかる後ガラス基板を所望の深さに
エツチングした。薄いＣｒ膜の膜厚は４０ ｎ ｍ以下
とし、露光光に対する透過率を第１の実施例で示したよ
うに１、から５０％の範囲に調整することが好ましい。 この実施例では１％とした。エツチング深さは、上記第
２の実施例で示した塗布ガラス膜の膜厚制限と同じく、
高精度に１８ｏ°の位相差を設定するために、薄いＣｒ
膜６を透過する光の位相ずれを考慮して定めた。 また、ガラス基板１のエツチング深さの制御が困難な場
合には、第５図に示すような構造にすれば良い。ガラス
基板Ｊ上に、ＴＴＯからなる透明なエツチングストッパ
８を設け、その上に透明膜９、その」二に薄いＣｒ膜６
を設けである。第４図及び第５図の構造でも実施例１と
同じ効果が得られた。 （実施例４） 第４の実施例は、第１−の実施例の加ニーにの問題点を
対策した構造である。第１図の半透明膜４は塗布ガラス
を用いたが、この材料とガラス基板１はほぼ同じ材質で
あり、半透明膜４をフッ化水素酸系の溶液等でエツチン
グする場合や、ＣＦ、系のガス等を用いたドライエツチ
ングで加工する場合、十分な選択性がとれない。従って
、高度なエツチング制御が必要となる。これに対し、本
実施例は、第６図に示すように、ガラス基板１と半透明
１摸４の間にエツチングストッパ８を配置した。 ここでは、シリコン窒化膜を用いたがこれに限らない。 また、ガラス基板上に導電材料がない場合は、電子線で
のパタン形成でチャージアンプ現象が発生し、パタンの
位置すれ等の問題が生しるので、エツチングストッパ８
をＴＴＯ膜等の導電膜とすることも有効である。その他
の方法でチャージアップを防止する場合は、導電膜を用
いる必要はない。半透明膜４の膜厚については前記と同
様にした。 以上のように本発明のマスク構造は、光透過部と半透明
部を通過する光の位相が反転するように調整されている
事が必要である。また、通常のマスク又は従来の位相シ
フト型マスクと同一基板内に本発明の構造を組合せるこ
とも有効である。即ち、露光装置とマスクの位置を整合
するために用いる合わせマーク部やマスクとウェハの位
置を整合するため用いる検出窓パターンを通常の遮光膜
で形成したところ、半透明膜を用いたときよりも検出信
号は高いＳＮ比が得られた。 また、本発明の効果はホールパタンの形成に有効であり
、従来０．５μｍ径のホールパタンの形成が限界だった
光学系で０．４μｍ径のホールパタンか形成できた。さ
らに、焦点位置ずれによる解像度劣化も小さいことも確
認できた。 また、上記各実施例で示した本発明のホトマスクを半導
体素子の電極配線導通孔の形成に用いたところ、今まで
よりＯ，１μｍ小さい導通孔が形成できた。さらに焦点
深度の向」二に伴い、解像不良の発生率も大幅に改善で
きた。 また、言うまでもないが、本発明の効果は露光波長によ
らない。上記実施例では露光波長に１線（３６５ｎ ｍ
）を用いた例を示したが、この波長に限らない。ｇ線（
４，３６ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキ
シマレーザ光等でも同様の結果が得られた。 【発明の効果） 本発明によれば、従来の透過型マスクに比べ微細なパタ
ンか形成できた。またホトマスクの作成工程も従来の透
過型マスクとほぼ同じであり、従来の位相シフトマスク
に比べ大幅に工程の簡略化が計れた。 また１本発明のホトマスクを用いて半導体素子を作成し
た結果、従来型のホ）・マスクに比ヘパタンの微細化が
実現でき、素子面積の縮小化が実現できた。さらに焦点
深度の向上に伴い、解像不良の発生率も大幅に改善でき
た。
第１図は本発明の一実施例のホトマスクの断面図、透過
光の振幅分布図及び光強度図、第２図は従来のホトマス
クの断面図、透過光の振幅分布図及び光強度図、第３図
、第４図、第５図、第６図は本発明の他の実施例の断面
図である。 １・・・ガラス基板 ２・・・Ｃｒ膜３ ・光透
過部 ４・半透明膜６・薄いＣｒ膜 ７
塗布ガラス膜８・・エツチングストッパ ９・・透明ｊ模
光の振幅分布図及び光強度図、第２図は従来のホトマス
クの断面図、透過光の振幅分布図及び光強度図、第３図
、第４図、第５図、第６図は本発明の他の実施例の断面
図である。 １・・・ガラス基板 ２・・・Ｃｒ膜３ ・光透
過部 ４・半透明膜６・薄いＣｒ膜 ７
塗布ガラス膜８・・エツチングストッパ ９・・透明ｊ模
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、透明基板上に、露光光に対して半透明な領域と、透
明な領域とを少なくとも有し、該半透明な領域と、該透
明な領域とをそれぞれ通過する光の位相差が実質的に１
８０°となる構成とし、該透明な領域のパタンは、単一
なホール、ドット、スペース又はラインのパタンである
ことを特徴とするホトマスク。 ２、請求項１記載のホトマスクおいて、上記半透明な領
域の露光光の透過率が、透明な領域の露光光の透過率を
１００％としたとき、１％から５０％の範囲にあること
を特徴とするホトマスク。 ３、透明基板上に、不透明な領域と、半透明な領域と、
透明な領域とを有し、該半透明な領域と該透明な領域と
をそれぞれ通過する光の位相差が実質的に１８０°とな
る構成とし、該透明な領域のパタンは、単一なホール、
ドット、スペース又はラインのパタンであることを特徴
とするホトマスク。 ４、請求項３記載のホトマスクおいて、上記半透明な領
域の露光光の透過率が、透明な領域の露光光の透過率を
１００％としたとき、１％から５０％の範囲にあること
を特徴とするホトマスク。 ５、透明基板上に、露光光に対し半透明な膜を少なくと
も１層含む半透明層を形成する工程及び該半透明層の所
望の部分を除去し、該半透明層を所望のパタンとする工
程を有することを特徴とする請求項１又は２記載のホト
マスクの製造方法。 ６、透明基板上に、エッチングストッパ層を形成する工
程、該エッチングストッパ層上に露光光に対し半透明な
膜を少なくとも１層含む半透明層を形成する工程及び該
半透明層の所望の部分を除去し、該半透明層を所望のパ
タンとする工程を有することを特徴とする請求項１又は
２記載のホトマスクの製造方法。 ７、透明基板上に、半透明膜を形成する工程、該半透明
膜を所望のパタンに除去する工程及び露出した該透明基
板を所望の深さに除去する工程を有することを特徴とす
る請求項１又は２記載のホトマスクの製造方法。 ８、透明基板上に、半透明な膜の少なくとも１層を含む
半透明層を有し、かつ、該半透明層は露光光に対して透
過率が１％から５０％の範囲であり、該半透明層を構成
する膜の膜厚は、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、ｄ＿ｉ及びｎ＿ｉは半透明層を構成するｉ番
目の膜の厚さ及び屈折率、ｍは半透明層を構成する膜の
数、λは露光光の波長、φは１／４≦φ≦３／４の範囲
の値である）の関係を満たすことを特徴とするホトマス
クブランクス。 ９、請求項８記載のホトマスクブランクスにおいて、上
記半透明層は、さらに透明な膜の少なくとも１層を含む
複合膜であることを特徴とするホトマスクブランクス。 １０、請求項８又は９記載のホトマスクブランクスにお
いて、上記透明基板と上記半透明層との間に導電性薄膜
を設けたことを特徴とするホトマスクブランクス。 １１、請求項８、９又は１０記載のホトマスクブランク
スにおいて、上記半透明な膜は、厚み４０ｎｍ以下のＣ
ｒよりなる膜であることを特徴とするホトマスクブラン
クス。 １２、基板上に感光性材料の薄膜を有する試料を準備す
る工程と、請求項１から４のいずれかに記載のホトマス
クを介して、該試料を所望の波長の光で照射する工程と
、該試料を現像し、該感光性材料のパタンを形成するこ
とを特徴とするパタン形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25698390A JP3105234B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
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