JPH0777796A - 露光用マスク及び露光方法 - Google Patents

露光用マスク及び露光方法

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JPH0777796A
JPH0777796A JP22487993A JP22487993A JPH0777796A JP H0777796 A JPH0777796 A JP H0777796A JP 22487993 A JP22487993 A JP 22487993A JP 22487993 A JP22487993 A JP 22487993A JP H0777796 A JPH0777796 A JP H0777796A
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JP
Japan
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mask
exposure
pattern
phase shift
patterns
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JP22487993A
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English (en)
Inventor
Yasuyuki Kushida
康之 櫛田
Kazumasa Doi
一正 土井
Terubumi Naoe
光史 直江
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相シフト構造を有する露光用マスクとその
露光用マスクを使用する露光方法に関し、複数種類の微
細パターンを総て解像度良く転写することが可能な露光
用マスク及び露光方法を提供することを目的とする。 【構成】 微細なホールパターン1と微細な線/間隔パ
ターン2からなるパターンの転写に際し、露光用マスク
を、ホールパターン1露光用のエッジ強調型位相シフト
構造を有する第一の分割マスク10と、線/間隔パターン
2露光用のレベンソン型位相シフト構造を有する第二の
分割マスク20とで構成し、第一の分割マスク10と第二の
分割マスク20とを順次使用して同一フォトレジスト膜を
順次露光する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は位相シフト構造を有する
露光用マスクとその露光用マスクを使用する露光方法に
関する。
【0002】近年、半導体デバイスは高集積・高密度化
の要求に対応してパターンの微細化が続けられている。
紫外線露光法でのパターン微細化の限界を突破する技術
として、フォトマスクを透過する露光光線に位相差を与
えることにより露光光線相互の干渉を利用して解像度を
向上させる「位相シフト法」が注目されており、位相差
を生じる構造(以下、位相シフト構造と記す)を有する
マスク(以下、位相シフトマスクと記す)を使用する露
光方法の実用化が進められている。
【0003】
【従来の技術】位相シフト法としてはエッジ強調方式や
レベンソン方式等、マスクの位相シフト構造が異なる種
々の方式が提案されている(例えば、日経マイクロデバ
イス誌1991年5月号52〜58頁参照)。
【0004】このうち、エッジ強調方式の位相シフトマ
スクは、遮光膜の開口の周縁に沿って一定幅の位相シフ
タを設け、開口のパターンをシフタパターンとメインパ
ターンとで構成し、シフタパターンを透過する光とメイ
ンパターンを透過する光との間に位相差を与えるもので
ある。レベンソン方式の位相シフトマスクは、隣り合う
透光パターンの一方の透明基板の厚さを他方のそれと変
えることにより、両者を透過する光に位相差を与えるも
のである。
【0005】従来は、一つのフォトレジスト膜の露光に
際しては、いずれか一つの方式の位相シフトマスクを使
用していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これら種々の位相シフ
トの方式は、いずれもあらゆるパターンに対して同程度
に解像度を向上させるわけではない。例えば、エッジ強
調方式の位相シフトマスクを使用した場合、ホールパタ
ーンに対しては解像度向上の効果が大きいが、線/間隔
パターンに対しては僅かであり、一方、レベンソン方式
の位相シフトマスクを使用した場合、ホールパターンに
対しては適用が困難であるが、線/間隔パターンに対し
ては解像度向上の効果が大きい。又、エッジ強調方式の
位相シフトマスクの場合には、パターンの寸法によって
シフタパターンの幅の最適値が異なる。
【0007】ところが、実際のデバイス・パターンは様
々な形状・寸法のパターンを組み合わせて構成されてい
るから、そのうちの複数種類のパターンについて解像度
の向上が必要な場合には、一つの位相シフト方式の採用
によって複数種類のパターン総てに対して所望の解像度
を得ることが困難である、という問題があった。
【0008】本発明はこのような問題を解決して、パタ
ーンの形状・寸法に応じた最適の位相シフトマスクを使
用して総ての微細パターンを解像度良く転写することが
可能な露光用マスク及び露光方法を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的は本発明によれ
ば、〔1〕第一のパターンと第二のパターンを含む複数
種類のパターンを露光するためのマスクであって、遮光
膜に設けた露光用開口の周縁に沿って位相シフタを備え
てなる第一の位相シフト構造を有する該第一のパターン
露光用の第一の分割マスクと、該第一の位相シフト構造
とは少なくとも位相シフタの配置が異なる第二の位相シ
フト構造を有する該第二のパターン露光用の第二の分割
マスクを含む複数の分割マスクで構成したことを特徴と
する露光用マスクとすることで、〔2〕第一のパターン
と第二のパターンを含む複数種類のパターンを露光する
ためのマスクであって、第一の遮光膜の該第一のパター
ン露光用開口の周縁に沿って第一の幅を有する位相シフ
タを備えた第一の分割マスクと、第二の遮光膜の該第二
のパターン露光用開口の周縁に沿って第二の幅を有する
位相シフタを備えた第二の分割マスクを含む複数の分割
マスクで構成したことを特徴とする露光用マスクとする
ことで、〔3〕前記〔1〕又は〔2〕における第一の分
割マスクと第二の分割マスクを含む複数の分割マスクを
順次使用して同一フォトレジスト膜を順次露光すること
を特徴とする露光方法とすることで、達成される。
【0010】
【作用】様々な形状・寸法のパターンを組み合わせて構
成されたデバイス・パターンのうちの複数種類のパター
ンについて解像度の向上が必要な場合に、そのそれぞれ
に適した複数の位相シフトの方式(即ち、位相シフト構
造)、若しくは位相シフタの寸法を採用すれば、その複
数種類のパターン総てに対して所望の解像度を得ること
が出来る。ところが、異なる位相シフト構造を持つマス
クを同一の製造工程で作れるとは限らず、又、異なる寸
法の位相シフタを持つマスクを同一の処理条件で作れる
とは限らない。
【0011】本発明は、これらを一枚のマスクに作り込
むのではなく、位相シフタを自己整合プロセスで形成す
ることが可能なエッジ強調型位相シフト構造を持つマス
クと他の位相シフト構造を持つマスクとに分けたから、
又、エッジ強調型位相シフト構造においては、位相シフ
タの幅ごとにマスクを分けたから、それらの製造工程に
無理がなく、従って、欠陥の少ないマスクを容易に得る
ことが出来る。そしてこれらのマスクはパターンの形状
・寸法に応じた最適の位相シフト構造を有するものであ
るから、微細パターンを解像度良く転写することが可能
となる。
【0012】
【実施例】本発明に係る露光用マスク及び露光方法の第
一の実施例を図1、図3及び図4を参照しながら説明す
る。
【0013】図1は第一の実施例のマスク構成を示す平
面図及び断面図である。この例は、ホールパターン1と
線/間隔パターン2について解像度の向上を図るもので
あり(図1(A) 参照)、ホールパターン1の露光にはエ
ッジ強調方式を、又、線/間隔パターン2の露光にはレ
ベンソン方式をそれぞれ採用し、露光用マスクはホール
パターン1露光用の第一の分割マスク10(図1(B1),(B
2) 参照)と線/間隔パターン2露光用の第二の分割マ
スク20(図1(C1),(C2) 参照)とで構成した。
【0014】第一の分割マスク10、第二の分割マスク20
共に、石英ガラス等からなる透明基板11,21の表面にク
ロム等からなる遮光膜12,22を被着し、この遮光膜12,
22に開口が設けられているが、この開口部分が両者で異
なっている。
【0015】第一の分割マスク10は、ホールパターン1
を露光するために遮光膜12に設けた開口内で、その周縁
部を一定幅で残して透明基板11の厚さが薄くなってい
る。この薄くなっている部分(凹部)がメインパターン
1A、周縁部がシフタシフタパターン1Bであり、この厚さ
の差(段差)は両者を透過する光線の間に 180°の位相
差が生じる値となっている。
【0016】第二の分割マスク20は、線/間隔パターン
2を露光するために遮光膜22に設けた開口、即ち平行に
並ぶ複数の線パターンの隣接する二本2A、2Bの一方が他
方より透明基板21の厚さが薄くなっている。この厚さの
差は両者を透過する光線の間に 180°の位相差が生じる
値となっている。
【0017】これら第一の分割マスク10(即ち、エッジ
強調型位相シフトマスク)及び第二の分割マスク20(即
ち、レベンソン型位相シフトマスク)は次のようにして
製造する。
【0018】図3はエッジ強調型位相シフトマスクの製
造方法の一例を示す断面図である。先ず、石英ガラス等
からなる透明基板11の表面にクロム等からなる遮光膜12
を被着し、電子ビーム露光法等で遮光膜12にメインパタ
ーンと同寸の開口を設ける(図3(a) 参照)。次に、透
明基板11の表面側にフォトレジスト13を塗布し、裏面側
から紫外線を照射してフォトレジスト13を選択的に露光
する(図3(b) 参照)。次に、フォトレジスト13を現像
する(図3(c) 参照)。その後、このフォトレジスト13
をマスクとして透明基板11をエッチングし、透明基板11
にメインパターン1Aを形成する(図3(d) 参照)。
【0019】次に、フォトレジスト13を一旦剥離した
後、再び透明基板11の表面側に別のフォトレジスト14を
塗布し、裏面側から紫外線を照射してフォトレジスト15
を選択的に露光する(図3(e) 参照)。次に、フォトレ
ジスト14を現像する(図3(f)参照)。その後、遮光膜1
2をサイドエッチングして開口を拡げる(図3(g) 参
照)。次に、フォトレジスト14を剥離すると、シフタパ
ターン1Bとメインパターン1Aと遮光膜12からなるエッジ
強調型位相シフトマスク10が完成する(図3(h) 参
照)。
【0020】図4はレベンソン型位相シフトマスクの製
造方法の一例を示す断面図である。先ず、石英ガラス等
からなる透明基板21の表面にクロム等からなる遮光膜22
を被着し、電子ビーム露光法等で遮光膜22に透光パター
ンとなる線状の開口を多数設ける(図4(a) 参照)。次
に、透明基板21の表面側にフォトレジスト23を塗布し、
隣合う開口の一方を遮蔽する(即ち、一本置きに遮蔽す
る)マスク24を介して裏面側から紫外線を照射してフォ
トレジスト23を選択的に露光する(図4(b) 参照)。次
に、フォトレジスト23を現像する(図4(c) 参照)。そ
の後、このフォトレジスト23をマスクとして透明基板21
をエッチングし、線状透光パターン2Bを形成する(図4
(d) 参照)。その後、フォトレジスト23を除去すると、
隣接する線状透光パターン2A, 2Bにおいて透明基板21の
厚さが異なるレベンソン型位相シフトマスク20が完成す
る(図4(e) 参照)。
【0021】次に、これらのマスクを使用する露光方法
を説明する。露光装置としては縮小投影露光装置を使用
する。従って、第一の分割マスク10、第二の分割マスク
20共に、上述のパターンは総て所望のレジストパターン
の例えば5倍に拡大したものである。先ず第一の分割マ
スク10によりホールパターン1を露光し、引続き第二の
分割マスク20により線/間隔パターン2を露光する。こ
の際、被露光体(即ちウェーハ)側の位置合わせマーク
は同じものを第一の分割マスク10とのマスク合わせに
も、第二の分割マスク20とのマスク合わせにも使用す
る。
【0022】以上の方法により微細なホールパターンと
微細な線/間隔パターンとを同一のフォトレジスト膜に
露光し、その後現像した結果、得られたレジストパター
ンの解像度は総て良好であった。
【0023】次に、本発明に係る露光用マスク及び露光
方法の第二の実施例を図2を参照しながら説明する。図
2は第二の実施例のマスク構成を示す平面図及び断面図
である。この例は、寸法の異なる二種類のホールパター
ン3及び4について解像度の向上を図るものであり(図
2(A) 参照)、いずれもエッジ強調方式を採用するが、
位相シフタの幅は異なる。そのため、露光用マスクはホ
ールパターン3露光用の第一の分割マスク30(図2(B
1),(B2) 参照)とホールパターン4露光用の第二の分割
マスク40(図2(C1),(C2) 参照)とで構成した。
【0024】第一の分割マスク30、第二の分割マスク40
共に、石英ガラス等からなる透明基板31,41の表面にク
ロム等からなる遮光膜32,42を被着し、この遮光膜32,
42に開口が設けられており、この開口内で、その周縁部
を一定幅で残して透明基板31, 41の厚さが薄くなってい
る。この薄くなっている部分がメインパターン3A, 4A、
周縁部がシフタシフタパターン3B, 4Bであり、このシフ
タシフタパターン3Bと4Bの幅が異なっている。メインパ
ターン3A, 4Aとシフタシフタパターン3B, 4Bとの透明基
板31,41の厚さの差(即ち段差)は両者等しく、共に透
過する光線の間に 180°の位相差が生じる値となってい
る。
【0025】これら第一の分割マスク30及び第二の分割
マスク40は共にエッジ強調型位相シフトマスクであるか
ら、その製造方法は先に第一の実施例で説明した分割マ
スク10のそれと同じであるから省略する。但し、遮光膜
をサイドエッチングする工程(図3(g) 参照)におい
て、その処理条件が第一の分割マスク30と第二の分割マ
スク40とで異なる。
【0026】次に、これらのマスクを使用する露光方法
を説明する。これは先に第一の実施例で説明したものと
同じであり、縮小投影露光装置を使用して、先ず第一の
分割マスク30によりホールパターン3を露光し、引続き
第二の分割マスク40によりホールパターン4を露光す
る。この際、被露光体(即ちウェーハ)側の位置合わせ
マークは同じものを第一の分割マスク30とのマスク合わ
せにも、第二の分割マスク40とのマスク合わせにも使用
する。
【0027】以上の方法により微細な二種類のホールパ
ターンを同一のフォトレジスト膜に露光し、その後現像
した結果、得られたレジストパターンの解像度は総て良
好であった。
【0028】本発明は以上の実施例に限定されることな
く、更に種々変形して実施することが出来る。例えば露
光用マスクを三つ以上の分割マスクで構成し、これらを
順次使用して同一フォトレジスト膜を順次露光する場合
であっても、本発明は有効である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数種類の微細パターンを総て解像度良く転写すること
が可能な露光用マスク及び露光方法を提供することが出
来、半導体デバイスの高集積・高密度化等に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一の実施例のマスク構成を示す図
である。
【図2】 本発明の第二の実施例のマスク構成を示す図
である。
【図3】 エッジ強調型位相シフトマスクの製造方法を
示す図である。
【図4】 レベンソン型位相シフトマスクの製造方法を
示す図である。
【符号の説明】
1,3,4 ホールパターン 1A, 3A, 4A メインパターン 1B, 3B, 4B シフタパターン 2 線/間隔パターン 2A, 2B 線状透光パターン 10, 30 第一の分割マスク 11, 21, 31, 41 透明基板 12,22, 32, 42 遮光膜 13, 14, 23 フォトレジスト 20, 40 第二の分割マスク 24 マスク
───────────────────────────────────────────────────── 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 7352−4M H01L 21/30 528

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一のパターン(1) と第二のパターン
    (2) を含む複数種類のパターンを露光するためのマスク
    であって、 遮光膜(12)に設けた露光用開口の周縁に沿って位相シフ
    タ(1B)を備えてなる第一の位相シフト構造を有する該第
    一のパターン(1) 露光用の第一の分割マスク(10)と、 該第一の位相シフト構造とは少なくとも位相シフタの配
    置が異なる第二の位相シフト構造を有する該第二のパタ
    ーン(2) 露光用の第二の分割マスク(20)を含む複数の分
    割マスクで構成したことを特徴とする露光用マスク。
  2. 【請求項2】 第一のパターン(3) と第二のパターン
    (4) を含む複数種類のパターンを露光するためのマスク
    であって、 第一の遮光膜(32)の該第一のパターン(3) 露光用開口の
    周縁に沿って第一の幅を有する位相シフタ(3B)を備えた
    第一の分割マスク(30)と、第二の遮光膜(42)の該第二の
    パターン(4) 露光用開口の周縁に沿って第二の幅を有す
    る位相シフタ(4B)を備えた第二の分割マスク(40)を含む
    複数の分割マスクで構成したことを特徴とする露光用マ
    スク。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の第一の分割マスク
    (10, 30)と第二の分割マスク(20, 40)を含む複数の分割
    マスクを順次使用して同一フォトレジスト膜を順次露光
    することを特徴とする露光方法。
JP22487993A 1993-09-10 1993-09-10 露光用マスク及び露光方法 Withdrawn JPH0777796A (ja)

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Cited By (6)

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