JP2785757B2 - フォトマスク - Google Patents
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は縮小投影露光装置に
用いられるフォトマスクに関し、特に微細パターンの形
成を行う半導体装置製造用のフォトマスクに関する。
用いられるフォトマスクに関し、特に微細パターンの形
成を行う半導体装置製造用のフォトマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程の一つであ
るリソグラフィー工程では、主に光リソグラフィーが用
いらてきた。現在、光リソグラフィーに於いては、縮小
投影露光装置の投影レンズの高ＮＡ化により、縮小線幅
が０．３５μｍ程度の半導体装置の量産も可能となって
きた。しかし、レンズの高ＮＡ化により解像力は向上す
るものの反対に焦点深度は減少してしまう。この為さら
に微細な０．３５μｍ以下のパターン形成を考えると、
これまでのような投影レンズの高ＮＡ化だけでは、半導
体装置の安定した量産が困難となってきた。
るリソグラフィー工程では、主に光リソグラフィーが用
いらてきた。現在、光リソグラフィーに於いては、縮小
投影露光装置の投影レンズの高ＮＡ化により、縮小線幅
が０．３５μｍ程度の半導体装置の量産も可能となって
きた。しかし、レンズの高ＮＡ化により解像力は向上す
るものの反対に焦点深度は減少してしまう。この為さら
に微細な０．３５μｍ以下のパターン形成を考えると、
これまでのような投影レンズの高ＮＡ化だけでは、半導
体装置の安定した量産が困難となってきた。
【０００３】そこで、様々な超解像手法が検討されるよ
うになってきた。一般に超解像手法とは、照明光学系，
フォトマスク，および投影レンズ系における光の透過率
および位相を制御することにより結像面での光強度分布
を改善する手法である。各種方法があるなかでも、照明
系の最適化による解像特性の向上、いわゆる変形照明法
は実現性が高く近年特に注目を集めている。
うになってきた。一般に超解像手法とは、照明光学系，
フォトマスク，および投影レンズ系における光の透過率
および位相を制御することにより結像面での光強度分布
を改善する手法である。各種方法があるなかでも、照明
系の最適化による解像特性の向上、いわゆる変形照明法
は実現性が高く近年特に注目を集めている。
【０００４】そして、このための縮小投影露光装置は、
たとえば、特開昭６１−９１６６２号公報に示されてい
る。変形照明法およびそれを実現する露光装置について
述べる前に一般的な露光装置について簡単に説明する。
たとえば、特開昭６１−９１６６２号公報に示されてい
る。変形照明法およびそれを実現する露光装置について
述べる前に一般的な露光装置について簡単に説明する。
【０００５】まず、図９に縮小投影露光装置の主な構成
要素を示す。光源として超高圧水銀ランプ１０１を用
い、放射された光を楕円ミラー１０２で集光し、コール
ドミラー１０３で反射する。そして、レンズ１０４によ
り平行とした後、干渉フィルター１０５を通す。超高圧
水銀ランプ１０１は露光光であるｇ線（波長４３６ｎ
ｍ）あるいはｉ線（波長３６５ｎｍ）の光を効率よく放
射するように設計されているが、赤外（長波長）から紫
外（短波長）線まで連続したスペクトルの光を発生させ
る。その為、楕円ミラー１０２及びコールドミラー１０
３で光路を変えると同時に、波長の長い光（熱線）を分
離し、この干渉フィルター１０５でさらに所定の波長の
光のみにしぼる。この後、照明の均一性を得るためフィ
ライアイレンズ１０６を設ける。フライアイレンズ１０
６は、一般には四角形の細長い同型の単体レンズを数十
本並行に束ねた光学素子であり、それぞれの単体レンズ
が焦点を結び、光源群を形成する。照明される対象物で
あるフォトマスクからは、もともとの超高圧水銀ランプ
１０１ではなく、このフライアイレンズで形成される点
光源群が照明光源とみえ、この点光源群の形状のみが解
像特性に影響を与える。その為、フライアイレンズで形
成される点光源群は有効光源と呼ばれる。
要素を示す。光源として超高圧水銀ランプ１０１を用
い、放射された光を楕円ミラー１０２で集光し、コール
ドミラー１０３で反射する。そして、レンズ１０４によ
り平行とした後、干渉フィルター１０５を通す。超高圧
水銀ランプ１０１は露光光であるｇ線（波長４３６ｎ
ｍ）あるいはｉ線（波長３６５ｎｍ）の光を効率よく放
射するように設計されているが、赤外（長波長）から紫
外（短波長）線まで連続したスペクトルの光を発生させ
る。その為、楕円ミラー１０２及びコールドミラー１０
３で光路を変えると同時に、波長の長い光（熱線）を分
離し、この干渉フィルター１０５でさらに所定の波長の
光のみにしぼる。この後、照明の均一性を得るためフィ
ライアイレンズ１０６を設ける。フライアイレンズ１０
６は、一般には四角形の細長い同型の単体レンズを数十
本並行に束ねた光学素子であり、それぞれの単体レンズ
が焦点を結び、光源群を形成する。照明される対象物で
あるフォトマスクからは、もともとの超高圧水銀ランプ
１０１ではなく、このフライアイレンズで形成される点
光源群が照明光源とみえ、この点光源群の形状のみが解
像特性に影響を与える。その為、フライアイレンズで形
成される点光源群は有効光源と呼ばれる。
【０００６】そして、フライアイレンズ１０６の直後
（焦点位置付近）には、絞り１０７が設けられ、有効光
源の形状を決定する。この有効光源の光はレンズ１０
８，ミラー１０９及びコンデンサーレンズ１１０等の光
路を通して、フォトマスク１００上を均一に照明する。
フィライアイレンズ１０６を用いるのは、一つの点光源
だけでは、その光源とフォトマスク１００上の各位置と
の距離が異なるため、照明強度の均一性が得られない為
である。複数の有効光源を用いることにより、フォトマ
スクの全面で良好な照明均一が得られることを可能とし
ている。そして、フォトマスク１００を選択に透過した
光は投影レンズ系１１１により、感光性樹脂の塗布され
た半導体基板１１２上に結像される。
（焦点位置付近）には、絞り１０７が設けられ、有効光
源の形状を決定する。この有効光源の光はレンズ１０
８，ミラー１０９及びコンデンサーレンズ１１０等の光
路を通して、フォトマスク１００上を均一に照明する。
フィライアイレンズ１０６を用いるのは、一つの点光源
だけでは、その光源とフォトマスク１００上の各位置と
の距離が異なるため、照明強度の均一性が得られない為
である。複数の有効光源を用いることにより、フォトマ
スクの全面で良好な照明均一が得られることを可能とし
ている。そして、フォトマスク１００を選択に透過した
光は投影レンズ系１１１により、感光性樹脂の塗布され
た半導体基板１１２上に結像される。
【０００７】次に、フライアイレンズ１０６の直後の絞
り１０７の影響に関して説明する。図９に示した一般の
照明法ではフライアイレンズ１０６の直後の絞り１０７
は円形の開口となっている。円形とするのは解像特性に
パターン方向依存性が生じないようにする為である。例
えば、絞りの形状を四角形とすると縦横方向パターンと
斜め（４５度，１３５度方向）パターンとの解像特性が
異ってしまう。そして、この絞り１０７の大きさが、照
明系のＮＡを決定し解像特性に影響を及ぼす。
り１０７の影響に関して説明する。図９に示した一般の
照明法ではフライアイレンズ１０６の直後の絞り１０７
は円形の開口となっている。円形とするのは解像特性に
パターン方向依存性が生じないようにする為である。例
えば、絞りの形状を四角形とすると縦横方向パターンと
斜め（４５度，１３５度方向）パターンとの解像特性が
異ってしまう。そして、この絞り１０７の大きさが、照
明系のＮＡを決定し解像特性に影響を及ぼす。
【０００８】通常、照明系のＮＡに対する投影レンズ系
１１１のＮＡの比である、コヒーレントフアクターσ値
によりこの有効光源の大きさは示され、０．３から０．
７程度のσ値がフォトマスクのパターンにより選択され
る。例えば、微細なラインアンドスペースパターンでは
σ値は大きい方が焦点深度が広がり解像特性が良く、孤
立のコンタクトホールパターンに対してはσ値は小さい
方がよい。
１１１のＮＡの比である、コヒーレントフアクターσ値
によりこの有効光源の大きさは示され、０．３から０．
７程度のσ値がフォトマスクのパターンにより選択され
る。例えば、微細なラインアンドスペースパターンでは
σ値は大きい方が焦点深度が広がり解像特性が良く、孤
立のコンタクトホールパターンに対してはσ値は小さい
方がよい。
【０００９】更に、σ値の最適化だけなく、それぞれの
フォトマスクパターンに対して有効光源形状を最適化す
ることも行われる。これが一般に言われる変形照明法で
あり、またその光源形状（絞り開口形状）によりいくつ
かの方式に分類される。
フォトマスクパターンに対して有効光源形状を最適化す
ることも行われる。これが一般に言われる変形照明法で
あり、またその光源形状（絞り開口形状）によりいくつ
かの方式に分類される。
【００１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は従来の変形照明法
の原理を説明する為の絞りの平面図及びフライアイレン
ズ以降の光学素子の構成図であり、図１０（ａ），
（ｂ）は通常のもの、又図１０（ｃ），（ｄ）は特開昭
６１−９１６６２号公報に示されたものである。
の原理を説明する為の絞りの平面図及びフライアイレン
ズ以降の光学素子の構成図であり、図１０（ａ），
（ｂ）は通常のもの、又図１０（ｃ），（ｄ）は特開昭
６１−９１６６２号公報に示されたものである。
【００１１】図１０（ｃ），（ｄ）に示すように、絞り
１０７Ｂの中央部を遮光して、フライアイレンズ１０６
の周辺箇所のみを用いる照明法は輪帯照明法と呼ばれ
る。図１０（ａ）に示すような通常の円形開口の絞り１
０７Ａでは、同図（ｂ）に示すようにフォトマスク５に
ほぼ垂直に入射する光が存在する。フォトマスク５のパ
ターンを解像する為には、その回折光のうち、０次光と
＋１あるいは−１次光を集めることが必要であるが、パ
ターンが微細になると回折角が大きくなり投影レンズ系
１１１に入らなくなる。その為、微細パターンにおいて
は、垂直に入射する光は解像には寄与しないノイズ成分
となり、像面での光強度分布のコントラストを低下させ
てしまう。しかし、同図（ｃ）に示すようなリング形の
開口部を有する絞り１０７Ｂを用いると、フォトマスク
５に斜めからのみ光が入射し、その分、＋１あるいは−
１次回折光のいずれかが投影レンズ系１１１に入るよう
になり、照明光の大部分がパターンを解像させるのに役
立つようになる。このように、輪帯照明法では、照明光
のうち解像に寄与しない垂直入射成分を除去することに
より解像度および焦点深度を向上させることができる。
１０７Ｂの中央部を遮光して、フライアイレンズ１０６
の周辺箇所のみを用いる照明法は輪帯照明法と呼ばれ
る。図１０（ａ）に示すような通常の円形開口の絞り１
０７Ａでは、同図（ｂ）に示すようにフォトマスク５に
ほぼ垂直に入射する光が存在する。フォトマスク５のパ
ターンを解像する為には、その回折光のうち、０次光と
＋１あるいは−１次光を集めることが必要であるが、パ
ターンが微細になると回折角が大きくなり投影レンズ系
１１１に入らなくなる。その為、微細パターンにおいて
は、垂直に入射する光は解像には寄与しないノイズ成分
となり、像面での光強度分布のコントラストを低下させ
てしまう。しかし、同図（ｃ）に示すようなリング形の
開口部を有する絞り１０７Ｂを用いると、フォトマスク
５に斜めからのみ光が入射し、その分、＋１あるいは−
１次回折光のいずれかが投影レンズ系１１１に入るよう
になり、照明光の大部分がパターンを解像させるのに役
立つようになる。このように、輪帯照明法では、照明光
のうち解像に寄与しない垂直入射成分を除去することに
より解像度および焦点深度を向上させることができる。
【００１２】また、上記変形照明法のほかにも、フォト
マスク側の改善による超解像手法である、位相シフトマ
スクの検討も盛んに行われている。位相シフトマスクに
も多数の方式が提案されているが、いずれもフォトマス
クを透過する光の位相を制御することにより結像面上で
の光強度分布のプロファイルを改善し、解像度および焦
点深度を向上させる手法である。特に最近では、そのマ
スク作成の容易さからハーフトーン方式の位相シフトマ
スクが注目されている。ハーフトーン方式（減衰方式）
の位相シフトマスクは、通常のフォトマスクの遮光膜を
半透明膜とし、５〜１０％程度の光を漏らし、かつその
漏れた光の位相を透明部分の光の位相と１８０度異なら
せるフォトマスクである。
マスク側の改善による超解像手法である、位相シフトマ
スクの検討も盛んに行われている。位相シフトマスクに
も多数の方式が提案されているが、いずれもフォトマス
クを透過する光の位相を制御することにより結像面上で
の光強度分布のプロファイルを改善し、解像度および焦
点深度を向上させる手法である。特に最近では、そのマ
スク作成の容易さからハーフトーン方式の位相シフトマ
スクが注目されている。ハーフトーン方式（減衰方式）
の位相シフトマスクは、通常のフォトマスクの遮光膜を
半透明膜とし、５〜１０％程度の光を漏らし、かつその
漏れた光の位相を透明部分の光の位相と１８０度異なら
せるフォトマスクである。
【００１３】しかし、位相シフトマスクを用いる場合も
照明条件は重要である。すなわち、コンタクトホールパ
ターンのハーフトーンマスクに対しては、フライアイレ
ンズ直後の絞りを小さくし、干渉性の高い照明条件にし
なければ、位相シフト法の効果が得られない。また、ラ
インアンドスペースパターンのように周期パターン用の
ハーフトーンマスクに対しては、絞りの中央部分を遮光
して輪帯照明としなければ十分な効果がえられない。輪
帯照明法では従来０次光と＋／−１次光の３光束で像を
形成していたのに対して、＋／−１次光の片方を捨てて
いるため２光束干渉となり、０次光と＋／−１次光の片
方の強度が大きく異なるためコントラストが低下すると
いう欠点があった。そこで、ハーフトーンマスクと組み
合わせ、０次光を低下させ１次光と釣り合わせることに
よりコントラストを向上させることができる。
照明条件は重要である。すなわち、コンタクトホールパ
ターンのハーフトーンマスクに対しては、フライアイレ
ンズ直後の絞りを小さくし、干渉性の高い照明条件にし
なければ、位相シフト法の効果が得られない。また、ラ
インアンドスペースパターンのように周期パターン用の
ハーフトーンマスクに対しては、絞りの中央部分を遮光
して輪帯照明としなければ十分な効果がえられない。輪
帯照明法では従来０次光と＋／−１次光の３光束で像を
形成していたのに対して、＋／−１次光の片方を捨てて
いるため２光束干渉となり、０次光と＋／−１次光の片
方の強度が大きく異なるためコントラストが低下すると
いう欠点があった。そこで、ハーフトーンマスクと組み
合わせ、０次光を低下させ１次光と釣り合わせることに
よりコントラストを向上させることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
の縮小投影露光においては、マスクパターンにより高σ
／低σの照明条件を変更するのにフライアイレンズ直後
の絞りをはずして交換していた。しかし一般の量産工程
で用いられる露光装置では、絞りを自動的に交換する機
構はない為、照明条件を変更するのは困難であるという
問題点があった。
の縮小投影露光においては、マスクパターンにより高σ
／低σの照明条件を変更するのにフライアイレンズ直後
の絞りをはずして交換していた。しかし一般の量産工程
で用いられる露光装置では、絞りを自動的に交換する機
構はない為、照明条件を変更するのは困難であるという
問題点があった。
【００１５】例えば、露光装置の光学系のカバーを開
け、作業者が作業を行えば絞りの交換はできるが、この
場合は露光装置の光学系にゴミを落とす可能性が生じ
る。そのため、絞りの交換作業のたびに光学系内の異物
検査を行うことが必要となる。しかし、この光学系内の
異物検査は数時間も要するため量産性が極端に低下して
しまうという問題を生じる。このような理由で、作業者
による絞り交換は実際の量産現場では行われていなかっ
た。
け、作業者が作業を行えば絞りの交換はできるが、この
場合は露光装置の光学系にゴミを落とす可能性が生じ
る。そのため、絞りの交換作業のたびに光学系内の異物
検査を行うことが必要となる。しかし、この光学系内の
異物検査は数時間も要するため量産性が極端に低下して
しまうという問題を生じる。このような理由で、作業者
による絞り交換は実際の量産現場では行われていなかっ
た。
【００１６】なお、ごく最近の露光装置では上記理由を
ふまえて、絞りの自動交換機能を有する機種も開発され
ている。例えば大きな円板の同心円上に複数の絞りを有
し、この円板を回転させて絞りを変える方式や、長い板
に複数の絞りを有しこの長い板をスライドさせて絞りを
交換する機構がある。しかし、これら最新機能を有する
露光装置は高額であるため、すでに使用中の露光装置と
置き換えることはコスト面の問題で困難であり、現状の
露光装置での対策が望まれていた。
ふまえて、絞りの自動交換機能を有する機種も開発され
ている。例えば大きな円板の同心円上に複数の絞りを有
し、この円板を回転させて絞りを変える方式や、長い板
に複数の絞りを有しこの長い板をスライドさせて絞りを
交換する機構がある。しかし、これら最新機能を有する
露光装置は高額であるため、すでに使用中の露光装置と
置き換えることはコスト面の問題で困難であり、現状の
露光装置での対策が望まれていた。
【００１７】本発明の目的は、既存の露光装置において
も照明条件の変更が容易にできるフォトマスクを提供す
ることにある。
も照明条件の変更が容易にできるフォトマスクを提供す
ることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】第１の発明のフォトマス
クは、透明基板上に第１の膜により形成された所定のパ
ターンを有し、透過照明により照明され前記所定のパタ
ーンを結像面上に形成するフォトマスクにおいて、前記
透明基板の表面或いは裏面の全面に入射角度により光の
透過率が異なる第２の膜を有していることを特徴とする
ものである。
クは、透明基板上に第１の膜により形成された所定のパ
ターンを有し、透過照明により照明され前記所定のパタ
ーンを結像面上に形成するフォトマスクにおいて、前記
透明基板の表面或いは裏面の全面に入射角度により光の
透過率が異なる第２の膜を有していることを特徴とする
ものである。
【００１９】
【００２０】この透過率において、角度依存性を有する
膜によりマスク上のパターンに特定方向からの光を強調
して入射させることにより、各マスクパターンに対して
より適切な照明を可能としている。
膜によりマスク上のパターンに特定方向からの光を強調
して入射させることにより、各マスクパターンに対して
より適切な照明を可能としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施
の形態のフォトマスクの上面図及びＡ−Ａ線断面図であ
る。
て説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施
の形態のフォトマスクの上面図及びＡ−Ａ線断面図であ
る。
【００２２】図１（ａ），（ｂ）に示すようにフォトマ
スク１０は、石英の透明基板１と、この基板１の上面に
形成されたクロムの遮光膜２による孤立のコンタクトホ
ールパターンと、基板の下面に形成された多層コーティ
ング膜３とから主に構成されている。そしてこの多層コ
ーティング膜３によりマスク入射光に対して透過率の角
度依存性を生じさせている。ここで、図２に示すように
多層コーティング膜は厚さ８６．９ｎｍの窒化シリコン
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜６および厚さ１２３．８ｎｍの酸化シ
リコン（ＳｉＯ2 ）膜７の各５層で形成されている。
スク１０は、石英の透明基板１と、この基板１の上面に
形成されたクロムの遮光膜２による孤立のコンタクトホ
ールパターンと、基板の下面に形成された多層コーティ
ング膜３とから主に構成されている。そしてこの多層コ
ーティング膜３によりマスク入射光に対して透過率の角
度依存性を生じさせている。ここで、図２に示すように
多層コーティング膜は厚さ８６．９ｎｍの窒化シリコン
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜６および厚さ１２３．８ｎｍの酸化シ
リコン（ＳｉＯ2 ）膜７の各５層で形成されている。
【００２３】なお、多層コーティング膜３を構成するこ
れらの透明膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ）の膜厚ｔはｔ＝
ｍλ／４ｎ（λは光の波長，ｎは透明膜の屈折率、ｍは
偶数２、４、６、・・・）により決定されている。この
条件を満たす場合、垂直入射光に対して、各透明膜内の
入射光と反射光の位相が一致するため、干渉により強め
られ光の強度が増加する。すなわち、垂直入射光の透過
率が最大となり、入射角度が大きくなるほど、膜内の反
射光の位相がずれ、透過率が低下するようになる。そし
て、その角度依存性は、膜の積層数により決定される。
ここで用いた、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 のｉ線（λ＝３６
５ｎｍ）に対するｎ値はそれぞれ２．０９９と１．４７
４なので、その膜厚は、８６．９ｎｍおよび１２３．８
ｎｍとなる。
れらの透明膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ）の膜厚ｔはｔ＝
ｍλ／４ｎ（λは光の波長，ｎは透明膜の屈折率、ｍは
偶数２、４、６、・・・）により決定されている。この
条件を満たす場合、垂直入射光に対して、各透明膜内の
入射光と反射光の位相が一致するため、干渉により強め
られ光の強度が増加する。すなわち、垂直入射光の透過
率が最大となり、入射角度が大きくなるほど、膜内の反
射光の位相がずれ、透過率が低下するようになる。そし
て、その角度依存性は、膜の積層数により決定される。
ここで用いた、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 のｉ線（λ＝３６
５ｎｍ）に対するｎ値はそれぞれ２．０９９と１．４７
４なので、その膜厚は、８６．９ｎｍおよび１２３．８
ｎｍとなる。
【００２４】図３にこの多層コーティング膜３の透過率
の角度依存性を示す。同図に示すよう、多層コーティン
グ膜３は、入射光の透過率において入射角が大きいほど
透過率が低くなる特性を有し、垂直の透過率を１００％
とした時に入射角度５度では透過率が５０％になってい
る。よって、孤立コンタクトホールパターンに対して、
焦点深度を狭める照明光の斜め入射成分を低減させ、焦
点深度を拡大できる。
の角度依存性を示す。同図に示すよう、多層コーティン
グ膜３は、入射光の透過率において入射角が大きいほど
透過率が低くなる特性を有し、垂直の透過率を１００％
とした時に入射角度５度では透過率が５０％になってい
る。よって、孤立コンタクトホールパターンに対して、
焦点深度を狭める照明光の斜め入射成分を低減させ、焦
点深度を拡大できる。
【００２５】なお、多層コーティング膜の透過率の角度
依存性は交互に積層させる材料の屈折率と膜厚および積
層数で広範囲に設定可能であるが、平均の透過率がある
程度低下するとスループットの問題が生じるので、もと
の透過率（石英で９２％）の１／３以下にならないよう
に設定する必要がある。尚、第１の実施の形態では多層
コーティング膜としてＳｉ3 Ｎ4 膜とＳｉＯ2 膜とを用
いたが、これに限定されるものではなく、ＳｎＯ4 膜，
ＨｆＯ2 膜，Ａｌ2 Ｏ3 膜及びＩＴＯ（インジウム・テ
ィン・オキサイド）膜等を用いることができる。
依存性は交互に積層させる材料の屈折率と膜厚および積
層数で広範囲に設定可能であるが、平均の透過率がある
程度低下するとスループットの問題が生じるので、もと
の透過率（石英で９２％）の１／３以下にならないよう
に設定する必要がある。尚、第１の実施の形態では多層
コーティング膜としてＳｉ3 Ｎ4 膜とＳｉＯ2 膜とを用
いたが、これに限定されるものではなく、ＳｎＯ4 膜，
ＨｆＯ2 膜，Ａｌ2 Ｏ3 膜及びＩＴＯ（インジウム・テ
ィン・オキサイド）膜等を用いることができる。
【００２６】図４は本発明の第２の実施の形態のフォト
マスクの上面図およびＢ−Ｂ線断面図である。
マスクの上面図およびＢ−Ｂ線断面図である。
【００２７】図４（ａ），（ｂ）に示すようにフォトマ
スク１０Ａは、透明基板１とこの基板の一方の面に形成
された遮光膜２からなる所定のパターンと、基板の他方
の面に形成された多層コーティング膜３Ａとから構成さ
れている。ここではパターンが露光装置の解像限界に近
い寸法の周期パターン（ラインアンドスペースパター
ン）となっている。そして多層コーティング膜３Ａは第
１の実施の形態と同様にＳｉ3 Ｎ4 膜とＳｉＯ2 膜とか
ら構成されるが多層コーティング膜の透過率の角度依存
性は第１の実施の形態とは反対になっている。
スク１０Ａは、透明基板１とこの基板の一方の面に形成
された遮光膜２からなる所定のパターンと、基板の他方
の面に形成された多層コーティング膜３Ａとから構成さ
れている。ここではパターンが露光装置の解像限界に近
い寸法の周期パターン（ラインアンドスペースパター
ン）となっている。そして多層コーティング膜３Ａは第
１の実施の形態と同様にＳｉ3 Ｎ4 膜とＳｉＯ2 膜とか
ら構成されるが多層コーティング膜の透過率の角度依存
性は第１の実施の形態とは反対になっている。
【００２８】ここでは、多層コーティング膜３Ａを構成
する透明膜の膜厚ｔをｔ＝ｍ2 λ／４ｎ（λは光の波
長，ｎは透明膜の屈折率、ｍ2 は奇数１，３，５・・
・）としている。このとき、垂直入射光に対して、各透
明膜内の入射光の位相が１８０度異なるため、干渉によ
り打ち消し合い、強度が低下する。すなわち、垂直入射
光の透過率が最低となり、入射角度が大きくなるほど膜
内の反射光の位相がずれ、透過率が増加するようにな
る。そして、その角度依存性は、膜の積層数により決定
される。ここで用いた、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 のｉ線
（λ＝３６５ｎｍ）に対するｎ値はそれぞれ２．０９９
と１．４７４なので、その膜厚は、４３．５ｎｍおよび
６１．９ｎｍとなる。すなわち、図５に示すように、垂
直に入射する光の透過率が低くなるようにしている。こ
のように、輪帯照明法と同様にパターン形成に寄与しな
い垂直入射成分を低減することにより焦点深度を拡大す
ることができる。
する透明膜の膜厚ｔをｔ＝ｍ2 λ／４ｎ（λは光の波
長，ｎは透明膜の屈折率、ｍ2 は奇数１，３，５・・
・）としている。このとき、垂直入射光に対して、各透
明膜内の入射光の位相が１８０度異なるため、干渉によ
り打ち消し合い、強度が低下する。すなわち、垂直入射
光の透過率が最低となり、入射角度が大きくなるほど膜
内の反射光の位相がずれ、透過率が増加するようにな
る。そして、その角度依存性は、膜の積層数により決定
される。ここで用いた、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 のｉ線
（λ＝３６５ｎｍ）に対するｎ値はそれぞれ２．０９９
と１．４７４なので、その膜厚は、４３．５ｎｍおよび
６１．９ｎｍとなる。すなわち、図５に示すように、垂
直に入射する光の透過率が低くなるようにしている。こ
のように、輪帯照明法と同様にパターン形成に寄与しな
い垂直入射成分を低減することにより焦点深度を拡大す
ることができる。
【００２９】図６（ａ），（ｂ）は本発明に関連する技
術のフォトマスクの上面図およびＣ−Ｃ線断面図であ
る。図６（ａ），（ｂ）に示すように、フォトマスク１
０Ｂは透明基板１と、この透明基板１上に形成された半
透明膜４からなるコンタクトホールパターンとから構成
されている。そして、図７に示すように、半透明膜４は
厚さ４ｎｍのクロム膜８と厚さ６０ｎｍの酸化シリコン
膜７の各５層の多層コーティング膜で形成され、透明部
と半透明部を透過する光に１８０度の位相差を生じさせ
ている。また、入射光の透過率において角度依存性を有
しており、図８に示すように、垂直入射光に対してより
高い透過率を有し入射角度が大きくなるほど透過率が低
くなっている。
術のフォトマスクの上面図およびＣ−Ｃ線断面図であ
る。図６（ａ），（ｂ）に示すように、フォトマスク１
０Ｂは透明基板１と、この透明基板１上に形成された半
透明膜４からなるコンタクトホールパターンとから構成
されている。そして、図７に示すように、半透明膜４は
厚さ４ｎｍのクロム膜８と厚さ６０ｎｍの酸化シリコン
膜７の各５層の多層コーティング膜で形成され、透明部
と半透明部を透過する光に１８０度の位相差を生じさせ
ている。また、入射光の透過率において角度依存性を有
しており、図８に示すように、垂直入射光に対してより
高い透過率を有し入射角度が大きくなるほど透過率が低
くなっている。
【００３０】このように構成されたマスクを用いること
により、通常の露光装置（コヒーレントファクターσ＝
０．５〜０．７）においても、照明光の垂直入射成分を
相対的に大きくし、位相シフト効果を十分得ることが可
能となる。なお、目的とするパターンがラインアンドス
ペースパターンのように周期パターンの場合には、上記
とは反対に入射角度が大きいほど透過率が大きくなるよ
うな透過率依存性のある多層コーティング膜により半透
明膜を構成する。この場合には、変形照明とハーフトー
ンマスクの組み合わせと同等の効果が得られ、より焦点
深度を拡大することができる。
により、通常の露光装置（コヒーレントファクターσ＝
０．５〜０．７）においても、照明光の垂直入射成分を
相対的に大きくし、位相シフト効果を十分得ることが可
能となる。なお、目的とするパターンがラインアンドス
ペースパターンのように周期パターンの場合には、上記
とは反対に入射角度が大きいほど透過率が大きくなるよ
うな透過率依存性のある多層コーティング膜により半透
明膜を構成する。この場合には、変形照明とハーフトー
ンマスクの組み合わせと同等の効果が得られ、より焦点
深度を拡大することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、フォトマ
スクを構成する透明基板上に入射角度により透過率が異
なる層を形成することにより、照明条件の変更が容易で
はない既存の露光装置においても照明条件の最適化が容
易に可能となる効果がある。また擬似的に変形照明法が
実現でき、焦点深度および解像度を向上させることが可
能となるという効果もある。
スクを構成する透明基板上に入射角度により透過率が異
なる層を形成することにより、照明条件の変更が容易で
はない既存の露光装置においても照明条件の最適化が容
易に可能となる効果がある。また擬似的に変形照明法が
実現でき、焦点深度および解像度を向上させることが可
能となるという効果もある。
【図１】本発明の第１の実施の形態のフォトマスクの上
面図および断面図。
面図および断面図。
【図２】第１の実施の形態のフォトマスクの多層コーテ
ィング膜の断面図。
ィング膜の断面図。
【図３】第１の実施の形態のフォトマスクが有する多層
コーティング膜の透過率の角度依存性を示した図。
コーティング膜の透過率の角度依存性を示した図。
【図４】本発明の第２の実施の形態のフォトマスクの上
面図および断面図。
面図および断面図。
【図５】第２の実施の形態のフォトマスクが有する多層
コーティング膜の透過率の角度依存性を示した図。
コーティング膜の透過率の角度依存性を示した図。
【図６】本発明に関連する技術のフォトマスクの上面図
および断面図。
および断面図。
【図７】本発明に関連する技術のフォトマスクの半透明
膜部分の断面図。
膜部分の断面図。
【図８】本発明に関連する技術のフォトマスクが有する
多層コーティング膜の透過率の角度依存性を示した図。
多層コーティング膜の透過率の角度依存性を示した図。
【図９】従来の縮小投影露光装置の主な光学素子の構成
図。
図。
【図１０】従来の変形照明法の原理を説明する為の絞り
の平面図及び光学素子の構成図。
の平面図及び光学素子の構成図。
１ 透明基板 ２ 遮光膜 ３，３Ａ 多層コーティング膜 ４ 半透明膜 ５ フォトマスク ６ 酸化シリコン膜 ７ 窒化シリコン膜 ８ クロム膜 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１００ フォトマスク １０１ 超高圧水銀ランプ １０２ 楕円ミラー １０３ コールドミラー １０４ レンズ １０５ 干渉フィルター １０６ フライアイレンズ １０７ 絞り １０８ レンズ １０９ ミラー １１０ コンデンサーレンズ １１１ 投影レンズ系 １１２ 半導体基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−253655（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−342205（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−19109（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−83027（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232677（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−95359（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−24638（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−45446（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−100408（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209849（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03F 1/08 H01L 21/027
Claims (2)
- 【請求項１】 透明基板上に第１の膜により形成された
所定のパターンを有し、透過照明により照明され前記所
定のパターンを結像面上に形成するフォトマスクにおい
て、前記透明基板の表面或いは裏面の全面に入射角度に
より光の透過率が異なる第２の膜を有していることを特
徴とするフォトマスク。 - 【請求項２】 前記透過率の角度依存性を有する第２の
膜は、屈折率の異なる複数の材料からなる積層膜である
請求項１記載のフォトマスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22238195A JP2785757B2 (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | フォトマスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22238195A JP2785757B2 (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | フォトマスク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0968790A JPH0968790A (ja) | 1997-03-11 |
| JP2785757B2 true JP2785757B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=16781470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22238195A Expired - Fee Related JP2785757B2 (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | フォトマスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2785757B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5897977A (en) * | 1996-05-20 | 1999-04-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Attenuating embedded phase shift photomask blanks |
| JP2003504861A (ja) * | 1999-07-01 | 2003-02-04 | エイエスエムエル ネザランドズ ベスローテン フエンノートシャップ | 空間濾波による画像向上装置および方法 |
| JP2002296757A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Hoya Corp | ハーフトーン型位相シフトマスク及びマスクブランク |
| JP2002296758A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Hoya Corp | ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク |
| DE10218989A1 (de) * | 2002-04-24 | 2003-11-06 | Zeiss Carl Smt Ag | Projektionsverfahren und Projektionssystem mit optischer Filterung |
| US6939650B2 (en) * | 2003-01-17 | 2005-09-06 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method of patterning photoresist on a wafer using a transmission mask with a carbon layer |
| JP5299937B2 (ja) | 2006-05-18 | 2013-09-25 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 光近接効果を補正する方法 |
| JP5672424B2 (ja) * | 2009-07-01 | 2015-02-18 | 株式会社ニコン | 投影光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05232677A (ja) * | 1992-02-20 | 1993-09-10 | Hitachi Ltd | フォトマスクの製造方法 |
| JPH0619109A (ja) * | 1992-06-30 | 1994-01-28 | Dainippon Printing Co Ltd | ハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法 |
| JP3034704B2 (ja) * | 1992-08-31 | 2000-04-17 | ホーヤ株式会社 | 位相シフトマスク及びその製造方法 |
| JP3262302B2 (ja) * | 1993-04-09 | 2002-03-04 | 大日本印刷株式会社 | 位相シフトフォトマスク、位相シフトフォトマスク用ブランクス及びそれらの製造方法 |
| JPH07253655A (ja) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Fujitsu Ltd | 露光マスク |
-
1995
- 1995-08-30 JP JP22238195A patent/JP2785757B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0968790A (ja) | 1997-03-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980428 |
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