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JPS6259296B2 - - Google Patents
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JPS6259296B2 - - Google Patents

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JPS6259296B2
JPS6259296B2 JP58019020A JP1902083A JPS6259296B2 JP S6259296 B2 JPS6259296 B2 JP S6259296B2 JP 58019020 A JP58019020 A JP 58019020A JP 1902083 A JP1902083 A JP 1902083A JP S6259296 B2 JPS6259296 B2 JP S6259296B2
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JP
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phase shift
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phase
transparent
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JP58019020A
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    • 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
    • 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
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G—PHYSICS
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    • 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
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    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70283—Mask effects on the imaging process

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はフオトリソグラフイで使用するための
マスク、特に少なくとも部分的にコヒーレントな
光を用いて使用するための位相推移マスクに関す
る。
背景技術 IBM Technical Disclosure Bulletin、1974年
４月号、3784〜85ページの“Microoptics in ａ
Mask”はフオトリソグラフイ・マスクの分解
能を改善するための方法を提案している。この改
善はマスクの溝の壁面を正確に成形する事によつ
て達成される。分解能の改善は、散乱されずまつ
すぐに進行した波と溝の壁面で反射された波との
干渉の結果として生じる。この発明は反射によつ
て入射光を条件付けており、透過中に条件付けを
行なう透明部材は用いていない。
米国特許第3942981号は、透明マスク基板上に
形成された一段高い透明領域を用いたフオトマス
クを提案している。一段高い透明領域の縁を通過
した光は、露光すべき表面に影を形成するように
屈折される。このマスクを使用すると、一段と高
い透明領域の周辺の形のパターンが生じる。この
発明はマスクの透過特性によつて入射光の条件付
けを行なつているが、位相推移された光及び位相
推移されない光に関係する干渉パターンは関与し
ていない。
米国特許第3615449号は、回折格子と同じ原理
で動作するフオトマスクを開示している。露光す
べき基板は、マスクの回折作用を利用するために
マスクから所定の距離に置かれる。やはりここで
も、マスクを通過した時の光の位相推移は存在し
ない。
米国特許第4068260号は、低域光学フイルタを
開示している。このフイルタは透明基板上に支持
された「光学的位相素子」より成る。これらの光
学的位相素子も透明である。フイルタ作用は、光
学素子を通過した位相のずれた光が、透明基板を
通過した位相の合つた光と相互作用する時に起き
る。しかしマスキングの応用については何の言及
も存在しない。
発明の開示 本発明によれば、マスクの１つおきの透過領域
の上又は下に透明材料が配置されたマスクが与え
られる。透明材料は（ｎ−１）ｄ＝Φλとなるよ
うな屈折率ｎ及び厚さｄを有する。但しλは入射
光の波長、Φは1/4と3/4の間の分数である。
普通の、従来のリソグラフイ用マスクは不透明
領域及び透過領域の両者から成つている。本発明
では、１つおきの透過領域が、その上又はその下
のいずれかに、透明材料を有している。「１つお
き」という表現が使われる時、それは普通に使わ
れており、透過領域の半分が透明材料を有し、そ
れを有するものはそれを有さないものと交互に現
れる事を意味するつもりである。言い換えると、
材料を有する領域及び有さない領域の交互のパタ
ーンが存在する。
本発明のマスクは、少なくとも部分的にコヒー
レントな光を用いて使用する事を意図している。
記号σは当分野で光の非コヒーレント性の尺度と
して習慣的に用いられている。σが０に等しい
時、光は完全にコヒーレントである。σが無限大
の時、完全な非コヒーレンスが存在する。本発明
のマスクはσが１よりも小さい場合に用いる事が
好ましい。最も好ましいのはσが0.7以下の場合
である。実際上、完全にコヒーレントなレーザ光
が最も有利に用いられるが、本発明は部分的にコ
ヒーレントな光の場合でも有利に用いられる。
前述のように、Φは1/4と3/4の間の分数であ
る。Φが1/2である事が最も好ましい。
透明材料は有機物でも又無機物でも良い。有用
な材料としては例えば、フツ化マグネシウム、二
酸化チタン及び二酸化ケイ素等の無機物並びに特
にポリマー材料等の有機物がある。良好な材料は
ポリメチルメタクリレートである。
発明を実施するための最良の形態 第１図は、ガラス１０上にクロム１２のパター
ンが付着された従来の透過マスク１を示す。第２
図は本発明の１実施例の位相推移マスク２を示
す。このマスクはガラス１０上のクロム１２のパ
ターンによつて画定された開口の１つおきに位相
推移体１４が設けられている。
完全にコヒーレントな光の場合、強度を計算す
るために、各々の隣接した開口から回折された波
による電場は加算され２乗されなければならな
い。２つの開口によつて回折された電場の間の強
め合うような干渉は開口間の強度を最大化し、そ
れによつてコヒーレント照明を有する光学系の分
解能を減少させる。第１図はこの場合について説
明しており、最もありふれた投影リソグラフイ露
光装置における状況に相当する。
隣接する開口を透過した波が互いに180゜位相
がずれるように構成される時は、弱め合うような
干渉が開口の像の間の強度を最小化させる。その
ような状況は、本発明のマスクにおいて、第２図
のように適当な透明材料が１つおきの開口を覆う
時に起きる。どのような所与の光学系も、そのよ
うな位相推移透過物体の像を、位相推移を持たな
い対応する透過物体よりも良い分解能及びより高
いコントラストで投影するであろう。その結果得
られる分解能及びコントラストの改善は微細線条
の光学的リソグラフイにおいて非常に価値があ
る。
σ＜0.3の部分的コヒーレンスを有する照明の
場合は分解能が倍増し、σ＜0.7の場合はかなり
の分解能の改善が得られた。電子ビーム・リソグ
ラフイによつて典型的なデバイス構造を持つよう
にパターン化された位相推移マスクを用い、
Mann4800 10×露光装置を用いて露光して得られ
た結果は、1000本／mmの分解能でプリントされた
同じ構造を用いて使用可能な分解能の40％の増加
を明らかにした。位相推移マスク構造体は、マス
クとウエハとの間に大きなギヤツプがあるプロキ
シミテイ露光も容易にする事ができる。従つて位
相推移マスクは、超大規模集積化において光学的
リソグラフイの分解能を高めるために非常に望ま
しい道具である。
上述のように、透明材料はマスクの１つおきの
透過領域の上又は下のいずれにあつても良い。従
つて生産マスクは２工程、即ち強度パターンを画
定する不透明膜が形成される工程及び位相推移パ
ターンが形成される工程によつて製造されなけれ
ばならない。後者は前者よりも低い分解能しか必
要でないが、正確に重ね合されなければならな
い。いずれの工程を最初に行なう事もできる。焦
点深度を考慮すれば位相推移パターンを強度パタ
ーンの上部に付着する方が良いかもしれないが、
一方散乱光を考慮すればその逆の方が良いかもし
れない。３段階の工程を用いれば、異なつた屈折
率ｎを有する２つの位相推移材料を付着する事が
可能になる。そうすれば表面トポグラフイのない
マスクが得られるであろう。しかしながら、生産
マスクの製作は少なくとも２つの予備的パターン
即ち強度パターンのためのもの、位相パターンの
ためのものの製作、正確な重ね合せ、及び付加的
処理を必要とする事は明らかである。厚さの制御
される精度は航空カメラ・レンズの反射防止膜に
おいて達成される精度と同様である。典型的な処
理手順は下記の通りである。
１ 基板をクロムで被覆し、さらにレジストで被
覆する。
２ 強度画成層を露光する。
３ レジストを現像する。
４ クロムをエツチングし、余分のレジストを除
去する。
５ 位相層のためのレシストで被覆する。
６ 位相層を露光する。
７ レジストを現像する。
８ マスクに位相推移層を蒸着する。
９ フオトレジスト及びレジスト上の位相推移層
を除去する。
レジスト自身を位相推移体として用いる事がし
ばしば望ましい。
実際のマスクの開口は種々の間隔と形状を有す
る事を理解しなければならない。ある開口対の間
の間隔が充分に大きい時は、例えその対の一方を
通過する光が位相推移層を通過するとしても、何
らの意味のある分解能の改善は期待できない。そ
のような場合は、例え２つの名目上は隣接してい
る開口を共に位相推移層のある又は共に位相推移
層のない状態にするとしても、ある付加的な考慮
を満足するように位相推移層のパターンを設計し
ても良い。
本発明の変型において、位相推移層は２つ以上
の異なつた厚さd1，d2等を有し、特定の隣接した
開口は（ｎ−１）（d1−d2）＝Φλとなるような異
なつた厚さの位相推移層が上又は下に重ねられて
いても良い。他の開口は位相推移層が全く欠如し
ていても良い。即ち、そのような裸の開口に隣接
して厚さd1の位相推移層があれば、前記の条件
（ｎ−１）d1＝Φλが適用されるであろう。明ら
かにこの変型において、異なつた開口対に異なつ
た値のΦを適用しても良い。
本発明の他の変型において、位相推移層は屈折
率n1，n2等を有する２つ以上の異なつた材料から
構成しても良い。隣接する開口は、異なつた材料
及びおそらく異なつた厚さを有する位相推移層が
上又は下に配置され得る。厚さ及び屈折率に対す
る条件はn1d1−n2d2＝Φλである。但しn1及びd1
はある１つの開口上の位相推移層の屈折率及び厚
さ、等である。この変型の特別な場合において
は、d1＝d2であり、位相推移層の表面は平坦であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のマスクの断面、マスクにおける
電場、ウエハにおける電場、及びウエハにおける
光の強度を示す図、第２図は本発明の１実施例の
マスクの断面、マスクにおける電場、ウエハにお
ける電場、及びウエハにおける光の強度を示す図
である。 １０……ガラス、１２……クロム、１４……位
相推移体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 少なくとも部分的にコヒーレントな入射光を
    用いるフオトリソグラフイにおいて使用するため
    の、不透明領域及び透過領域を具備するマスクで
    あつて、上記透過領域の隣り合つたものの少なく
    とも１対において、透過光が干渉して強め合うこ
    とのないように上記１対の透過領域を通過する光
    に位相差を与える透明材料を上記１対の透過領域
    の少なくとも一方に設けることを特徴としたマス
    ク。
JP58019020A 1982-04-05 1983-02-09 マスク Granted JPS58173744A (ja)

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US365672 1982-04-05

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