JPH07152140A - Production of halftone type phase shift mask - Google Patents

Production of halftone type phase shift mask

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JPH07152140A
JPH07152140A JP29975593A JP29975593A JPH07152140A JP H07152140 A JPH07152140 A JP H07152140A JP 29975593 A JP29975593 A JP 29975593A JP 29975593 A JP29975593 A JP 29975593A JP H07152140 A JPH07152140 A JP H07152140A
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JP
Japan
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pattern
film
light
phase shift
mask
Prior art date
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Application number
JP29975593A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhide Yamashiro
一秀 山城
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Hoya Corp filed Critical Hoya Corp
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Publication of JPH07152140A publication Critical patent/JPH07152140A/en
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a process for production of a halftone type phase shift mask with which mask patterns imparted with biases for improving the depth of focus are obtainable by a relatively simple method without using intricate techniques such as conversion of EB data. CONSTITUTION:A method for forming a film necessary for constituting light translucent parts on a transparent substrate 1 and forming the mask patterns consisting of light transmissive parts and the light translucent parts by a photolithography method in these parts is used as a method for forming the mask patterns imparted with the biases. Light shielding film patterns 2 having the sizes complying with the design value of the mask are formed on this transparent substrate 1 as the mask for exposing in this photolithography method. A photoresist 5a formed in the sections formed with the films 4a necessary for constituting the light translucent parts is subjected to overexposing by using this mask for exposing, by which the mask patterns imparted with the biases are formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マスクパターンを光透
過部と光半透過部とで構成し、両者を通過する光の位相
を異ならしめてこれらの境界部近傍を通過した光が打ち
消し合うようにして境界部のコントラストを向上させる
ようにしたハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a mask pattern composed of a light-transmitting portion and a light-semitransmitting portion so that the phases of the light passing therethrough are different from each other so that the light passing near the boundary portion thereof cancels each other out. The present invention relates to a method of manufacturing a halftone type phase shift mask which improves the contrast at the boundary.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体LSI製造の際の微細パターン転
写を行うフォトマスクの1つであって、特に単一のホー
ル、ドット又はライン等の孤立したパターン転写に適し
たものととして、マスクパターンを光透過部と光半透過
部とで構成し、両者を通過しようとする光の位相を異な
らしめてこれらの境界部近傍を通過した光が打ち消し合
うようにして境界部のコントラストを向上させるように
したハーフトーン型位相シフトマスクが知られている
(例えば、特開平4−136854号公報参照)。
2. Description of the Related Art A mask pattern is one of photomasks for transferring a fine pattern in manufacturing a semiconductor LSI, and is particularly suitable for transferring an isolated pattern such as a single hole, dot or line. It is composed of a light transmitting part and a light semi-transmitting part, and the phases of the light passing through the two are made different so that the light passing through the vicinity of these boundaries cancels each other to improve the contrast of the boundaries. A halftone type phase shift mask is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-136854).

【0003】しかし、上述のハーフトーン型位相シフト
マスクは、パターン境界部のコントラストを極めて良好
に保つことはできるが、転写パターンの焦点深度という
観点でみると、通常のフォトマスクに比べても必ずしも
十分な焦点深度が得られないことがわかってきた。
However, although the above-mentioned halftone type phase shift mask can keep the contrast of the pattern boundary extremely excellent, from the viewpoint of the depth of focus of the transfer pattern, it is not always the case with a normal photomask. It has become clear that a sufficient depth of focus cannot be obtained.

【0004】この焦点深度を大きくする方法として、マ
スクパターンに適当なバイアスを与えること、すなわ
ち、マスクパターンの光透過部のパターンを本来の設計
寸法より大きく設定することによって、焦点深度の大き
な向上が得られ、しかも露光光量の減少の効果も得られ
る方法が提案されている(例えば、SOLID STATE TECHNO
LOGY(1992)43-47 参照)。
As a method of increasing the depth of focus, a suitable bias is applied to the mask pattern, that is, the pattern of the light transmitting portion of the mask pattern is set to be larger than the original design size, whereby the depth of focus is greatly improved. A method has been proposed in which the effect of reducing the amount of exposure light is also obtained (for example, SOLID STATE TECHNO
LOGY (1992) 43-47).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、ハ
ーフトーン型位相シフトマスクのマスクパターンを形成
するには、透明基板上に形成した半透光膜上に電子線レ
ジストを塗布し、これに電子線描画装置を用いて電子線
露光を行って現像・エッチング処理を施す方法が用いら
れる。この場合、形成されるマスクパターンは電子線描
画装置に入力されるパターンデータであるEBデータに
よって決まる。このため、この方法において、上述の焦
点深度を深くするためのバイアスを付与するためには、
本来のマスクパターンを表すEBデータにバイアス付与
のためのデータ変換を施す必要がある。
By the way, generally, in order to form a mask pattern of a halftone type phase shift mask, an electron beam resist is applied on a semitransparent film formed on a transparent substrate, and an electron beam resist is applied to this. A method is used in which electron beam exposure is performed using a line drawing device and development / etching processing is performed. In this case, the formed mask pattern is determined by EB data which is pattern data input to the electron beam drawing apparatus. Therefore, in this method, in order to apply the bias for increasing the depth of focus described above,
It is necessary to perform data conversion for biasing the EB data representing the original mask pattern.

【0006】ところが、このEBデータは、数千万図形
数を持つ場合も少なくないので、上記データ変換に多く
の時間を要するという問題がある。例えば、2000万
図形数程度のEBデータを変換するには、通常十時間以
上を要する。しかも、それ以上の大容量データの場合、
データー変換機のディスク容量等の問題で変換不可能な
場合も生じ得る。
However, since this EB data often has tens of millions of figures, there is a problem that it takes a lot of time for the data conversion. For example, it usually takes ten hours or more to convert EB data of about 20 million figures. Moreover, in the case of larger data,
There may be a case where conversion is not possible due to problems such as the disk capacity of the data converter.

【0007】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、EBデータの変換等の繁雑な手法を用いるこ
となく、比較的簡単な方法により、焦点深度向上のため
のバイアスの付与されたマスクパターンが得られるハー
フトーン型位相シフトマスクの製造方法を提供すること
を目的としたものである。
The present invention has been made under the background described above, and imparts a bias for improving the depth of focus by a relatively simple method without using a complicated method such as conversion of EB data. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a halftone type phase shift mask that can obtain the mask pattern thus obtained.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの
製造方法は、 (構成1) 微細パターン露光を施すためのマスクであ
り、透明基板の表面上に形成するマスクパターンを、実
質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部と
実質的に露光に寄与しない強度の光を透過させる光半透
過部とで構成し、かつこの光半透過部を通過した光の位
相と前記光透過部を通過した光の位相とを異ならしめる
ことにより、前記光透過部と光半透過部との境界近傍を
通過した光が互いに打ち消し会うようにして境界部のコ
ントラストを良好に保持できる転写パターンが得られる
ようにしたハーフトーン型位相シフトマスクであって、
前記マスクパターンを、前記光透過部のパターン形状の
寸法を前記転写パターン寸法から規定される本来の寸法
より大きく設定するバイアス付与が施されたものとする
ことにより、前記転写時における焦点深度を向上させる
ようにしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造する
ハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法において、
前記バイアスが付与されたマスクパターンを形成する方
法として、前記透明基板に前記光半透過部を構成するた
めに必要な膜を形成してこの部位にフォトリソグラフィ
ー法によって光透過部と光半透過部とからなるマスクパ
ターンを形成する方法を用いるようにし、このフォトリ
ソグラフィー法における露光用マスクとして、前記透明
基板に、前記転写パターン寸法から規定される本来のパ
ターン寸法通りの寸法を有する低透過率膜パターン又は
遮光膜パターンを形成して、この低透過率膜パターン又
は遮光膜パターンによって露光パターンが規制されるよ
うにした露光用マスクを形成し、この露光用マスクを用
いて前記光半透過部を構成するために必要な膜を形成し
た部位に形成されたフォトレジストに通常の露光量より
多い露光量で露光を行うオーバー露光を施すことによっ
て、前記バイアスが付与されたマスクパターンを形成す
ることを特徴とした構成とし、この構成1の態様とし
て、 (構成2) 構成1のハーフトーン型位相シフトマスク
の製造方法において、前記光半透過部は、前記透明基板
の一方の面である表面又は他方の面である裏面のいずれ
か一方又は双方に形成された1又は2以上の低透過率膜
によって主として光透過率を制御する機能を担わせ、該
低透過率膜の下の透明基板自体の厚さ方向の一部によっ
て主として位相シフト機能を担わせるようにしたもので
あり、前記光透過部は、前記透明基板を厚さ方向に一部
除去した領域で構成されるようにしたものであることを
特徴とした構成、及び、 (構成3) 構成1のハーフトーン型位相シフトマスク
の製造方法において、前記光半透過部は、前記透明基板
の一方の面である表面又は他方の面である裏面のいずれ
か一方又は双方に形成された1又は2以上の低透過率膜
によって主として光透過率を制御する機能を担わせ、該
低透過率膜の上又は下に形成された高透過率膜によって
主として位相シフト機能を担わせるようにしたものであ
り、前記光透過部は、前記低透過率膜及び高透過率膜が
除去された領域で構成されるようにしたものであること
を特徴とした構成とし、また、この構成3の態様とし
て、 (構成4) 構成3のハーフトーン型位相シフトマスク
の製造方法において、前記露光用マスクは、前記透明基
板上の表面に形成された第1の低透過率膜に、前記転写
パターン寸法から規定される本来のパターン寸法通りの
寸法を有するパターンを形成した低透過率膜パターンに
よって露光パターンが規制されるもので構成し、前記フ
ォトリソグラフィー法における露光は、前記低透過率膜
パターンの上に、順次、第2の低透過率膜、位相シフト
機能を担う高透過率膜及びフォトレジスト膜を形成した
後、前記低透過率膜パターンを通して前記フォトレジス
トに向けて前記透明基板の裏面側からオーバー露光する
ことによって行うものであり、前記光透過部と光半透過
部とからなるマスクパターンは、前記オーバー露光によ
りバイアスが付与されて形成されたレジストパターンを
エッチングマスクにして、順次前記高透過率膜及び第2
の低透過率膜をエッチングし、又は、順次前記高透過率
膜、第2の低透過率膜及び低透過率膜パターンの一部を
エッチングすることにより形成するものであって、前記
露光用マスクの露光パターンを規制するパターンとして
用いた低透過率膜パターンを、前記光半透過部の光透過
率制御機能を担う膜の少なくとも一部として利用するよ
うにしたことを特徴とした構成とし、さらに、構成1な
いし4のいずれかの態様として、 (構成5) 構成1ないし4のいずれかのハーフトーン
型位相シフトマスクの製造方法において、前記透明基板
の上にエッチングストッパー膜が形成されていることを
特徴とした構成とし、この構成5の態様として、 (構成6) 構成5のハーフトーン型位相シフトマスク
の製造方法において、前記エッチングストッパー膜は、
酸化スズ、酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化イ
ンジウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ガリウム
のいずれか、又は、それらの2種以上の混合物もしくは
化合物で構成されているものであることを特徴とする構
成とし、また、構成1ないし6のいずれかの態様とし
て、 (構成7) 構成1ないし6のいずれかのハーフトーン
型位相シフトマスクの製造方法において、前記低透過率
膜は、クロム、モリブデン、シリコン、タンタル、タン
グステンのいずれか、又は、それらの2種以上の元素を
主成分とする材料で構成される膜厚が600nm以下の
膜材料からなることを特徴とした構成とし、さらに、構
成3及び4の態様として、 (構成8) 構成3及び4のハーフトーン型位相シフト
マスクの製造方法において、前記高透過率膜は、シリコ
ンを主成分とし、それに酸素、窒素、炭素、フッ素のい
ずれか又はそれらの2種以上の元素を含む材料で構成さ
れたものであることを特徴とする構成とし、また、構成
1の態様として、 (構成9) 構成1のハーフトーン型位相シフトマスク
の製造方法において、前記光半透過部は、その材料自体
が光透過率を制御する機能と位相シフト機能とを兼ね備
えた膜で構成されたものであることを特徴とした構成と
し、この構成9の態様として、 (構成10) 構成9のハーフトーン型位相シフトマス
クの製造方法において、前記光半透過部を構成する光透
過率を制御する機能と位相シフト機能とを兼ね備えた膜
が、タンタル、クロム、モリブデン、シリコン、タング
ステンのいずれか又はこれらの2種以上の元素に、酸
素、窒素、炭素、ホウ素のいずれか又はこれらの2種以
上の元素を加えた材料からなるものであることを特徴と
する構成としたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a halftone type phase shift mask according to the present invention comprises (Structure 1) a mask for performing fine pattern exposure, which comprises: The mask pattern formed on the surface is composed of a light transmissive portion that transmits light having an intensity that substantially contributes to exposure and a light semi-transmissive portion that transmits light that does not substantially contribute to exposure, and By making the phase of the light passing through the light semi-transmissive portion different from the phase of the light passing through the light transmissive portion, the light passing through the vicinity of the boundary between the light transmissive portion and the light semi-transmissive portion may cancel each other. A halftone type phase shift mask which is configured to obtain a transfer pattern capable of maintaining good contrast at the boundary,
The mask pattern is biased to set the pattern shape dimension of the light transmitting portion larger than the original dimension defined by the transfer pattern dimension, thereby improving the depth of focus during the transfer. In the manufacturing method of the halftone type phase shift mask for manufacturing the halftone type phase shift mask,
As a method of forming the mask pattern to which the bias is applied, a film necessary for forming the light semi-transmissive portion is formed on the transparent substrate, and a light transmissive portion and a light semi-transmissive portion are formed on this portion by photolithography. And a low-transmittance film having a size according to the original pattern size defined by the transfer pattern size on the transparent substrate as an exposure mask in the photolithography method. A pattern or a light-shielding film pattern is formed, and an exposure mask in which the exposure pattern is regulated by the low-transmittance film pattern or the light-shielding film pattern is formed. Exposing the photoresist formed in the area where the film required for construction is formed to a higher exposure than the normal exposure The mask pattern to which the bias is applied is formed by performing overexposure to be performed. As an aspect of this configuration 1, (configuration 2) a method for manufacturing a halftone phase shift mask of configuration 1 In the above-mentioned light semi-transmissive portion, the light transmittance is mainly formed by one or more low transmittance films formed on one or both of the front surface which is one surface of the transparent substrate and the back surface which is the other surface. And a part of the transparent substrate under the low-transmittance film in the thickness direction mainly has a phase-shifting function, and the light-transmissive portion is the transparent substrate. And a method of manufacturing the halftone phase shift mask of Configuration 1, wherein the region is partially removed in the thickness direction. In the above, the semi-transmissive portion mainly transmits light by one or more low transmittance films formed on either or both of the front surface which is one surface of the transparent substrate and the back surface which is the other surface. And a high-transmittance film formed above or below the low-transmittance film mainly serves to perform a phase shift function. The structure is characterized in that it is composed of a region in which the refractive index film and the high transmittance film are removed. Further, as a mode of this structure 3, (configuration 4) halftone phase of configuration 3 In the method for manufacturing a shift mask, the exposure mask has a pattern in which a first low-transmittance film formed on a surface of the transparent substrate has a size according to an original pattern size defined from the transfer pattern size. Forming The exposure pattern is controlled by the low-transmittance film pattern described above, and the exposure in the photolithography method sequentially includes a second low-transmittance film and a phase shift function on the low-transmittance film pattern. After forming the high-transmittance film and the photoresist film, the over-exposure is performed from the back surface side of the transparent substrate toward the photoresist through the low-transmittance film pattern, and the light-transmitting portion and the light are used. The mask pattern including the semi-transmissive portion is formed by sequentially using the resist pattern formed by applying the bias by the overexposure as an etching mask, and sequentially forming the high transmittance film and the second film.
Of the low-transmittance film, or by sequentially etching a part of the high-transmittance film, the second low-transmittance film and the low-transmittance film pattern, the exposure mask The low-transmittance film pattern used as a pattern for regulating the exposure pattern of is used as at least a part of a film having a light-transmittance control function of the light semi-transmissive portion, As an aspect of any one of Configurations 1 to 4, (Configuration 5) In the method of manufacturing a halftone phase shift mask according to any one of Configurations 1 to 4, an etching stopper film is formed on the transparent substrate. As a mode of this configuration 5, (configuration 6) In the method for manufacturing a halftone phase shift mask of configuration 5, the etching stopper The membrane is
A structure characterized by being composed of any one of tin oxide, antimony oxide, magnesium oxide, indium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, gallium oxide, or a mixture or compound of two or more thereof. Further, as an aspect of any one of configurations 1 to 6, (configuration 7) in the method of manufacturing a halftone phase shift mask according to any one of configurations 1 to 6, the low transmittance film is chromium, molybdenum, or silicon. A structure characterized by being made of a film material having a film thickness of 600 nm or less, which is composed of either tantalum or tungsten, or a material containing two or more kinds of these elements as main components, and further has structures 3 and 4 As an aspect of (Structure 8), in the method for manufacturing a halftone phase shift mask according to Structures 3 and 4, the high transmittance film is And silicon as a main component, and a material containing any one or more of oxygen, nitrogen, carbon, and fluorine, or a material containing two or more of them, and a configuration 1 (Structure 9) In the method for manufacturing a halftone type phase shift mask according to Structure 1, the light semi-transmissive portion is formed of a film whose material itself has both a function of controlling light transmittance and a phase shift function. As a mode of this configuration 9, as a mode of this configuration 9, (Configuration 10) In the method of manufacturing a halftone phase shift mask of configuration 9, the light transmittance of the light semi-transmissive portion is controlled. The film that has both the function to perform and the function to shift the phase is one of tantalum, chromium, molybdenum, silicon, and tungsten, or two or more of these elements, and oxygen, nitrogen, carbon, and phosphorus. It is configured such that it is made of a material containing any one or more of these elements of boron.

【0009】[0009]

【作用】構成1によれば、繁雑なデータ変換を施すこと
なく、従来の製造工程にわずかな工程の追加あるいは変
更を加えることにより、バイアスが付与されたマスクパ
ターンを有するハーフトーン型位相シフトマスクを迅速
に製造することが可能となる。
According to the configuration 1, the halftone phase shift mask having the biased mask pattern is obtained by adding or changing a slight number of steps to the conventional manufacturing steps without performing complicated data conversion. It is possible to rapidly manufacture.

【0010】また、構成2によれば、バイアスが付与さ
れたマスクパターンを有するハーフトーン型位相シフト
マスクであって、かつ、透明基板自体の一部を利用して
位相シフト層を構成したタイプのハーフトーン型位相シ
フトマスクを簡単にかつ迅速に製造することが可能とな
る。
According to Structure 2, the halftone type phase shift mask has a mask pattern to which a bias is applied, and the phase shift layer is formed by utilizing a part of the transparent substrate itself. It is possible to easily and quickly manufacture the halftone type phase shift mask.

【0011】また、構成3によれば、バイアスが付与さ
れたマスクパターンを有するハーフトーン型位相シフト
マスクであって、かつ、位相シフト層を構成する高透過
率膜を透明基板上に設けたタイプのハーフトーン型位相
シフトマスクを簡単にかつ迅速に製造することが可能と
なる。
According to the structure 3, a halftone type phase shift mask having a mask pattern to which a bias is applied, and a high transmittance film forming a phase shift layer is provided on a transparent substrate. It becomes possible to easily and quickly manufacture the halftone phase shift mask.

【0012】さらに、構成4によれば、バイアス付与の
ためのオーバー露光するために形成した低透過率膜パタ
ーンをそのまま半透過部の一部として利用することが可
能となる。
Further, according to the structure 4, the low-transmittance film pattern formed for over-exposure for applying the bias can be used as it is as a part of the semi-transmissive portion.

【0013】構成5,6によれば、エッチングの際に透
明基板を損傷することを防止することができ、しかも、
エッチング方法の選択の自由度を大きく確保することが
可能になる。
According to the constitutions 5 and 6, it is possible to prevent the transparent substrate from being damaged during etching, and moreover,
It is possible to secure a large degree of freedom in selecting the etching method.

【0014】構成7,8によれば、マスクバイアスが付
与され、かつ、十分な性能を有するハーフトーン型位相
シフトマスクが比較的容易に得られる。
According to the structures 7 and 8, a mask bias is applied, and a halftone type phase shift mask having sufficient performance can be obtained relatively easily.

【0015】構成9,10によれば、マスクバイアスが
付与され、かつ、光半透過部を単一の膜で構成するタイ
プのハーフトーン型位相シフトマスクを得ることができ
る。
According to the configurations 9 and 10, it is possible to obtain a halftone phase shift mask of the type in which a mask bias is applied and the light semi-transmissive portion is composed of a single film.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1は本発明の実施例1にかかるハーフト
ーン型位相シフトマスクの製造方法の製造工程説明図で
ある。以下、図1を参照にしながら実施例1を説明す
る。なお、この実施例は、透明基板自体の一部を利用し
て位相シフト層を構成するタイプのハーフトーン型位相
シフトマスクの製造に本発明を適用した例であり、透明
基板の裏面に、転写パターン寸法から規定される本来の
パターン寸法通りの寸法を有する遮光膜パターンを形成
して、この遮光膜パターンを露光用マスクにした背面露
光により、透明基板の表面に形成されたフォトレジスト
をオーバー露光するようにした例である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a manufacturing process explanatory view of a method of manufacturing a halftone phase shift mask according to Embodiment 1 of the present invention. Hereinafter, Embodiment 1 will be described with reference to FIG. This example is an example in which the present invention is applied to the production of a halftone type phase shift mask of the type in which the phase shift layer is formed by using a part of the transparent substrate itself. Over-exposure the photoresist formed on the surface of the transparent substrate by forming a light-shielding film pattern having a size according to the original pattern size defined from the pattern size, and performing back exposure using this light-shielding film pattern as an exposure mask. This is an example of doing so.

【0017】図1(A)において、まず、石英ガラスか
らなる透明基板1の裏面(図中下方側の面)に、厚さ1
00nmで光透過率がゼロ(光学密度OD=3)のクロ
ム膜からなる遮光膜2aをスパッタリング法により作成
する。次に、遮光膜2の上にポジ型電子線レジスト(Z
EP−7000;日本ゼオン(株)の商品名)をスピン
コート法により塗布して、厚さ500nmの電子線レジ
スト膜3aを形成する。次に、電子線レジスト膜3a
に、図示しない電子線描画装置によって所定の条件(5
μC/cm2 、20kV等)で所定のパターン描画によ
る電子線露光を施す。この場合の電子線描画装置に入力
するEBデータは、この実施例の方法によって製造され
るハーフトーン型位相シフトマスクによって転写すべき
転写パターン寸法から規定される本来のパターン寸法通
りの寸法を示すデータであり、上記電子線描画装置によ
って描かれるパターンは、上記転写パターン寸法から規
定される本来のパターン寸法通りの寸法(マスク設計
値)を有するものである。
In FIG. 1A, first, a transparent substrate 1 made of quartz glass has a thickness 1 on the back surface (the surface on the lower side in the drawing).
A light shielding film 2a made of a chromium film having a light transmittance of zero (optical density OD = 3) at 00 nm is formed by a sputtering method. Next, a positive type electron beam resist (Z
EP-7000; trade name of Nippon Zeon Co., Ltd.) is applied by a spin coating method to form an electron beam resist film 3a having a thickness of 500 nm. Next, the electron beam resist film 3a
In addition, a predetermined condition (5
Electron beam exposure is performed by drawing a predetermined pattern at (μC / cm 2 , 20 kV, etc.). In this case, the EB data input to the electron beam drawing apparatus is data showing a size according to the original pattern size defined from the transfer pattern size to be transferred by the halftone type phase shift mask manufactured by the method of this embodiment. The pattern drawn by the electron beam drawing apparatus has a size (mask design value) according to the original pattern size defined from the transfer pattern size.

【0018】次に、図1(B)に示されるように、電子
線露光後の電子線レジスト膜3aを所定の現像液で現像
し、電子線レジスト膜パターン3を形成する。次に、電
子線レジスト膜パターン3をマスクに、図示しない反応
性イオンエッチング装置(RIE)でエッチングガスに
塩素と酸素の混合ガスを用い、500W、0.1tor
rの条件でクロムの遮光膜2aをエッチングして遮光膜
パターン2を形成するする。
Next, as shown in FIG. 1B, the electron beam resist film 3a after electron beam exposure is developed with a predetermined developing solution to form an electron beam resist film pattern 3. Next, using the electron beam resist film pattern 3 as a mask, a mixed gas of chlorine and oxygen is used as an etching gas by a reactive ion etching device (RIE) not shown, and 500 W, 0.1 torr.
The light shielding film 2a made of chromium is etched under the condition of r to form the light shielding film pattern 2.

【0019】次に、図1(C)に示されるように、不要
となった電子線レジスト膜パターン3を熱硫酸で剥離
し、次いで、遮光膜パターン2が形成された裏面の反対
面である透明基板1の表面に厚さ25nmで透過率が8
%(波長365nm)のクロム膜からなる低透過率膜4
aをスパッタリング法により形成する。次に、この低透
過率膜4aの上に、ポジ型フォトレジスト(AZ−13
50;ヘキストジャパン(株)の商品名)をスピンコー
ト法により塗布し、厚さ600nmのフォトレジスト膜
5aを形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, the unnecessary electron beam resist film pattern 3 is peeled off with hot sulfuric acid, and then the surface opposite to the back surface on which the light shielding film pattern 2 is formed. The thickness of the transparent substrate 1 is 25 nm and the transmittance is 8
% (Wavelength 365 nm) chrome film with low transmittance film 4
a is formed by a sputtering method. Then, a positive photoresist (AZ-13) is formed on the low transmittance film 4a.
50; a trade name of Hoechst Japan Co., Ltd.) is applied by a spin coating method to form a photoresist film 5a having a thickness of 600 nm.

【0020】次に、図1(D)に示されるように、遮光
膜パターン2が形成された裏面全面から遮光膜パターン
2を露光用マスクにしてフォトレジスト膜5aに向けて
所定の露光光を照射し、低透過率膜4aを通して上記フ
ォトレジスト膜5aに背面露光によるオーバー露光を施
し、現像してフォトレジスト膜パターン5を形成する。
Next, as shown in FIG. 1D, a predetermined exposure light is applied from the entire back surface on which the light shielding film pattern 2 is formed to the photoresist film 5a using the light shielding film pattern 2 as an exposure mask. The photoresist film 5a is exposed to light, over-exposed by backside exposure to the photoresist film 5a, and developed to form a photoresist film pattern 5.

【0021】ここで、オーバー露光とは、露光対象物、
すなわち、フォトレジスト膜5aに対して、露光用マス
ク、すなわち、遮光膜パターン2の開口部(露光光の通
過領域)の寸法通りの露光が得られる露光量(露光時
間)よりも多い露光量(露光時間)で露光することを意
味する。このオーバー露光したフォトレジスト膜5aを
現像すると、現像によって除去されるフォトレジスト膜
5aの領域の寸法が遮光膜パターン2の開口部の寸法
(マスク設計値)よりも大きくなる。図2は実施例1の
条件下における露光時間に対するマスク設計値との差の
関係を示したものである。図2に示されるように、露光
時間を制御することで必要なマスクバイアスを付与する
ことができる。
Here, overexposure means an object to be exposed,
In other words, an exposure amount (exposure time) larger than the exposure amount (exposure time) with which the photoresist film 5a can be exposed according to the size of the exposure mask, that is, the opening (exposure light passage region) of the light shielding film pattern 2 Exposure time). When the over-exposed photoresist film 5a is developed, the size of the region of the photoresist film 5a removed by the development becomes larger than the size (mask design value) of the opening of the light shielding film pattern 2. FIG. 2 shows the relationship between the exposure time and the mask design value under the conditions of Example 1. As shown in FIG. 2, the required mask bias can be applied by controlling the exposure time.

【0022】次に、図1(E)に示されるように、上記
フォトレジスト膜パターン5をマスクにして反応性ドラ
イエッチングにより低透過率膜4aをエッチングして、
低透過率膜パターン4を形成する。この場合のドライエ
ッチング条件はエッチングガスとして塩素と酸素の混合
ガスを用い、圧力を0.1torrにし、パワーを50
0Wとする。次に、上記フォトレジスト膜パターン5と
低透過率膜パターン4とをマスクにして、反応性ドライ
エッチングにより透明基板1の表面を深さが350nm
になるようにエッチングし、透明基板1自体に位相シフ
ト層を形成する。このときの条件はエッチングガスとし
て、CHF3 ガスと酸素との混合ガスを用い、圧力を
0.1torr、パワーを500Wとする。
Next, as shown in FIG. 1E, the low transmittance film 4a is etched by reactive dry etching using the photoresist film pattern 5 as a mask,
The low transmittance film pattern 4 is formed. The dry etching conditions in this case are a mixed gas of chlorine and oxygen as an etching gas, a pressure of 0.1 torr, and a power of 50.
Set to 0W. Next, with the photoresist film pattern 5 and the low-transmittance film pattern 4 as a mask, the surface of the transparent substrate 1 is 350 nm deep by reactive dry etching.
To form a phase shift layer on the transparent substrate 1 itself. At this time, a mixed gas of CHF 3 gas and oxygen is used as an etching gas, the pressure is 0.1 torr, and the power is 500 W.

【0023】次に、図1(F)に示されるように、フォ
トレジスト膜パターン5を濃硫酸で除去し、また、遮光
膜パターン2を硝酸第二セリウムアンモニウム165g
と過塩素酸(70%)42mlに純水を加え1000m
lにしたエッチング液を上記遮光膜パターン2のみにス
プレーして除去することによって、透明基板1上に光半
透過部と光透過部がマスク上に形成され、位相シフト部
を基板の一部で構成するタイプでかつ必要なマスクバイ
アスを付与されたハーフトーン型位相シフトマスクを得
る。
Next, as shown in FIG. 1F, the photoresist film pattern 5 is removed with concentrated sulfuric acid, and the light-shielding film pattern 2 is 165 g of ceric ammonium nitrate.
And add pure water to 42 ml of perchloric acid (70%) and 1000 m
By spraying and removing only the light-shielding film pattern 2 with the etching solution made into 1 l, the light-semitransmissive part and the light-transmissive part are formed on the mask on the transparent substrate 1, and the phase shift part is formed on a part of the substrate. A halftone phase shift mask of the type to be constructed and to which a necessary mask bias is applied is obtained.

【0024】こうして得たハーフトーン型位相シフトマ
スクのマスクとしての基本的性能は従来のバイアスを付
与しないハーフトーン型位相シフトマスク、あるいは、
従来の遮光膜を用いた通常のフォトマスクと同等の性能
を示し、かつ、焦点深度の具体的特性ついては、後述す
る実施例2の説明の項でまとめて示すが、上記従来の位
相シフトマスクよりも勝れた性能を示すことが確認され
ている。
The basic performance of the thus-obtained halftone type phase shift mask as a mask is that of a conventional halftone type phase shift mask without applying a bias, or
The same performance as that of a conventional photomask using a conventional light-shielding film is shown, and the specific characteristics of the depth of focus are collectively shown in the section of the description of Example 2 described later. It has been confirmed that it also shows superior performance.

【0025】なお、上述の実施例では透明基板1の裏面
に遮光膜2aを形成し、これにパターン形成処理を施し
て遮光膜パターン2を形成した後に、透明基板1の表面
に低透過率膜4a及びポジ型のレジスト塗布を施してフ
ォトレジスト膜5a形成したが、これは、透明基板1に
始めから遮光膜2a、低透過率膜4a及びフォトレジス
ト膜5aを形成してもよい。
In the above-described embodiment, the light-shielding film 2a is formed on the back surface of the transparent substrate 1, and the light-shielding film pattern 2 is formed by patterning the light-shielding film 2a. 4a and a positive resist coating were applied to form the photoresist film 5a, but the light shielding film 2a, the low transmittance film 4a and the photoresist film 5a may be formed on the transparent substrate 1 from the beginning.

【0026】また、本実施例では必要なマスクバイアス
を与えるオーバー露光を施すのに、露光時間を制御する
方法を示したが、これは露光時間を一定に保持し、露光
光の光強度(露光量)を増減させても同様の効果と線幅
制御性が得られる。
Further, in this embodiment, the method of controlling the exposure time for performing the overexposure for giving the necessary mask bias was shown, but this method keeps the exposure time constant and the light intensity of the exposure light (exposure Even if the amount) is increased or decreased, the same effect and line width controllability can be obtained.

【0027】また、本実施例では低透過率膜2aとして
クロムを用いたが、これは、クロム、モリブデン、シリ
コン、タンタル、タングステンのいずれか、又は、それ
らの2種以上の元素を主成分とする材料で構成されるも
のであればよく、この場合、他成分として、微量の酸
素、窒素、フッ素、炭素などを含んでいてもよい。
In this embodiment, chromium is used as the low-transmittance film 2a, but this is made of any one of chromium, molybdenum, silicon, tantalum, and tungsten, or two or more of these elements as a main component. In this case, a trace amount of oxygen, nitrogen, fluorine, carbon, etc. may be contained as another component.

【0028】また、本実施例では、光半透過部の光透過
率Tが8%であるハーフトーン型位相シフトマスクの例
を示したが、光半透過部の光透過率Tは、0.5〜80
%の間のいずれでもよい。
Further, in this embodiment, the example of the halftone type phase shift mask in which the light transmittance T of the light semi-transmissive portion is 8% is shown, but the light transmittance T of the light semi-transmissive portion is 0. 5-80
It can be anywhere between%.

【0029】(実施例2)図3は本発明の実施例2にか
かるハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の工程
説明図である。以下、図3を参照にしながら実施例2を
説明する。なお、この実施例は、透明基板自体の一部を
利用して位相シフト層を構成するタイプのハーフトーン
型位相シフトマスクの製造に本発明を適用した例である
点では実施例1と同じである。しかし、実施例1では、
透明基板の裏面に、転写パターン寸法から規定される本
来のパターン寸法通りの寸法を有する遮光膜パターンを
形成して、この遮光膜パターンを露光用マスクにした背
面露光により、透明基板の表面に形成されたフォトレジ
ストをオーバー露光するようにし、最終的にはこの遮光
膜パターンを除去するようにしたが、実施例2では、こ
の遮光膜パターンの代わりに第1の低透過率膜パターン
を用い、この第1の低透過率膜パターンを最終的に取り
除かずに残しておいて、これと表面に形成した第2の低
透過率膜パターンとで光半透過部の光透過率制御機能を
担わせるようにした点で実施例1と異なる。したがっ
て、第1の低透過率膜パターンの形成は実施例1におけ
る遮光膜パターンを形成する工程とほぼ同じなので、こ
の工程の図示は省略して説明する。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a process explanatory view of a method of manufacturing a halftone type phase shift mask according to Embodiment 2 of the present invention. The second embodiment will be described below with reference to FIG. It should be noted that this embodiment is the same as the first embodiment in that the present invention is applied to the manufacture of a halftone phase shift mask of the type in which the phase shift layer is formed by using a part of the transparent substrate itself. is there. However, in Example 1,
Form a light-shielding film pattern on the back surface of the transparent substrate, which has dimensions that match the original pattern dimensions defined by the transfer pattern dimensions, and form the light-shielding film pattern on the front surface of the transparent substrate by back exposure using this mask as an exposure mask. The exposed photoresist was overexposed and the light shielding film pattern was finally removed. In Example 2, the first low transmittance film pattern was used instead of the light shielding film pattern. The first low-transmittance film pattern is left without being finally removed, and the second low-transmittance film pattern formed on the surface thereof serves to control the light transmittance of the light semi-transmissive portion. This is the difference from Example 1. Therefore, the formation of the first low-transmittance film pattern is almost the same as the step of forming the light-shielding film pattern in the first embodiment, and therefore the illustration of this step will be omitted.

【0030】まず、石英ガラスからなる透明基板21の
裏面に厚さ15nmのクロム膜からなる第1の低透過率
膜をスパッタリング法により作成する。次に、この第1
の低透過率膜の上にポジ型電子線レジスト(ZEP−7
000;日本ゼオン(株)の商品名)をスピンコート法
により塗布して、厚さ500nmの電子線レジスト膜を
形成する。次に、電子線レジスト膜に電子線描画装置に
よって所定の条件(5μC/cm2 、20kV等)で所
定のパターン描画による露光を施す。この場合の電子線
描画装置に入力するEBデータは、この実施例の方法に
よって製造されるハーフトーン型位相シフトマスクによ
って転写すべき転写パターン寸法から規定される本来の
パターン寸法通りの寸法を示すデータであり、上記電子
線描画装置によって描かれるパターンは、上記転写パタ
ーン寸法から規定される本来のパターン寸法通りの寸法
(マスク設計値)を有するものである。次に、露光後の
レジスト膜を所定の現像液で現像し、電子線レジストパ
ターンを形成する。次いで、この電子線レジストパター
ンをマスクに反応性イオンエッチング装置(RIE)で
エッチングガスに塩素と酸素の混合ガスを用い、500
W、0.1torrの条件でクロムからなる第1の低透
過率膜をエッチングし、不要となったレジストを熱硫酸
で剥離する(以上図示せず)。
First, a first low transmittance film made of a chromium film having a thickness of 15 nm is formed on the back surface of the transparent substrate 21 made of quartz glass by a sputtering method. Then this first
Positive electron beam resist (ZEP-7
000; product name of Nippon Zeon Co., Ltd.) is applied by a spin coating method to form an electron beam resist film having a thickness of 500 nm. Next, the electron beam resist film is exposed by a predetermined pattern drawing under a predetermined condition (5 μC / cm 2 , 20 kV, etc.) by an electron beam drawing apparatus. In this case, the EB data input to the electron beam drawing apparatus is data showing a size according to the original pattern size defined from the transfer pattern size to be transferred by the halftone type phase shift mask manufactured by the method of this embodiment. The pattern drawn by the electron beam drawing apparatus has a size (mask design value) according to the original pattern size defined from the transfer pattern size. Next, the exposed resist film is developed with a predetermined developing solution to form an electron beam resist pattern. Next, using this electron beam resist pattern as a mask, a mixed gas of chlorine and oxygen is used as an etching gas in a reactive ion etching apparatus (RIE), and
The first low transmittance film made of chromium is etched under the conditions of W and 0.1 torr, and the unnecessary resist is removed with hot sulfuric acid (not shown above).

【0031】これにより、透明基板21の裏面に第1の
低透過率膜パターン22が形成される(図3(A)参
照)。
As a result, the first low transmittance film pattern 22 is formed on the back surface of the transparent substrate 21 (see FIG. 3A).

【0032】次にパターン形成されたマスクの反対面に
厚さ15nmのクロム膜からなる第2の低透過率膜24
aをスパッタリング法により形成し、この第2の低透過
率膜24aの上に、ポジ型フォトレジスト(AZ−13
50;ヘキストジャパン(株)商品名)をスピンコート
法により塗布し、厚さ600nmのフォトレジスト膜2
5aを形成する(同図3(A)参照)。
Next, a second low transmittance film 24 made of a chromium film having a thickness of 15 nm is formed on the surface opposite to the patterned mask.
a is formed by a sputtering method, and a positive photoresist (AZ-13 is formed on the second low transmittance film 24a.
50; Hoechst Japan Co., Ltd. product name) is applied by a spin coating method to form a photoresist film 2 having a thickness of 600 nm.
5a is formed (see FIG. 3A).

【0033】次に、第1の低透過率膜パターン22をマ
スクとして透明基板21の裏面側全面から背面露光を施
し、透明基板21の表面側のパターニングされていない
第2の低透過率膜24aを通して上記フオトレジスト膜
25aにオーバー露光し、現像してフォトレジスト膜パ
ターン25を形成する(図3(B)参照)。この場合、
露光時間を制御することで必要なマスクバイアスを与え
ることは実施例1と同じである。
Next, backside exposure is performed from the entire back surface side of the transparent substrate 21 using the first low transmittance film pattern 22 as a mask, and the unpatterned second low transmittance film 24a on the front surface side of the transparent substrate 21. The photoresist film 25a is over-exposed and developed to form a photoresist film pattern 25 (see FIG. 3B). in this case,
Providing the necessary mask bias by controlling the exposure time is the same as in the first embodiment.

【0034】次に、上記フォトレジスト膜パターン25
をマスクにして反応性ドライエッチングにより第2の低
透過率膜24aをエッチングして第2の低透過率膜パタ
ーン24を形成する。この場合のドライエッチング条件
はエッチングガスとして塩素と酸素の混合ガスを用い、
圧力を0.1torr、パワーを500Wとする。次
に、上記フォトレジスト膜パターン25と低透過率膜パ
ターン24とをマスクにして、反応性ドライエッチング
により石英基板を350nmの深さまでエッチングし、
透明基板21自体からなる位相シフト層を形成する(図
3(C)参照)。このときの条件はエッチングガスとし
てCHF3 と酸素の混合ガスを用い、圧力0.1tor
r、500Wとする。
Next, the photoresist film pattern 25 is formed.
Is used as a mask to etch the second low transmittance film 24a by reactive dry etching to form a second low transmittance film pattern 24. The dry etching condition in this case is to use a mixed gas of chlorine and oxygen as an etching gas,
The pressure is 0.1 torr and the power is 500W. Next, using the photoresist film pattern 25 and the low transmittance film pattern 24 as a mask, the quartz substrate is etched to a depth of 350 nm by reactive dry etching,
A phase shift layer composed of the transparent substrate 21 itself is formed (see FIG. 3C). At this time, the etching gas is a mixed gas of CHF 3 and oxygen, and the pressure is 0.1 torr.
r, 500W.

【0035】しかるのち、不要となったフォトレジスト
膜パターン25を熱硝酸で剥離する。これにより、透明
基板21の裏面にマスク設計値どおりの開口パターンを
もつ第1の低透過率膜パターン22が形成され、表面に
必要なマスクバイアスをもった第2の低透過率膜パター
ン24が形成されており、これら第1の低透過率膜パタ
ーン22と第2の低透過率膜パターン24とによって光
半透過部の光透過率の制御機能を担い、位相シフト機能
を透明基板21自体の一部で担うようにしたタイプのの
ハーフトーン型位相シフトマスクが得られる(図3
(D)参照)。
After that, the photoresist film pattern 25 which is no longer needed is peeled off with hot nitric acid. As a result, the first low-transmittance film pattern 22 having the opening pattern according to the mask design value is formed on the back surface of the transparent substrate 21, and the second low-transmittance film pattern 24 having the necessary mask bias is formed on the front surface. The first low-transmittance film pattern 22 and the second low-transmittance film pattern 24 have a function of controlling the light transmittance of the light semi-transmissive portion and a phase shift function of the transparent substrate 21 itself. A halftone type phase shift mask of a type that is partially responsible can be obtained (FIG. 3).
(D)).

【0036】この実施例によっても、実施例1と同等の
特性を有するハーフトーン型位相シフトマスクを得るこ
とができる。しかも、この実施例によれば、バイアスを
付与するオーバー露光の露光用マスクとして形成した第
1の低透過率膜パターンを取り除かなくてもよいから、
遮光膜パターンを取り除く必要のある実施例1に比較し
て工程を1つ省略できるという利点がある。
Also according to this embodiment, a halftone type phase shift mask having the same characteristics as those of the first embodiment can be obtained. Moreover, according to this embodiment, it is not necessary to remove the first low-transmittance film pattern formed as the overexposure exposure mask for applying the bias.
There is an advantage that one process can be omitted as compared with the first embodiment in which the light shielding film pattern needs to be removed.

【0037】次に、上述の実施例1(マスクAとする)
及び実施例2(マスクB)と、従来のバイアスの付与さ
れていないマスクパターンを有するハーフトーン型位相
シフトマスク(マスクC)及び遮光膜を用いた通常のフ
ォトマスク(マスクD)との焦点深度特性を比較した結
果を説明する。なお、この比較は、実際の条件に近似し
た条件を想定したコンピュータシュミレーション法によ
って行ったものである。
Next, the above-described first embodiment (designated as mask A)
And the depth of focus between Example 2 (mask B) and a conventional halftone phase shift mask (mask C) having a mask pattern to which a bias is not applied and an ordinary photomask (mask D) using a light shielding film. The result of comparing the characteristics will be described. It should be noted that this comparison is performed by a computer simulation method assuming a condition similar to an actual condition.

【0038】想定した条件は次の通りである。まず、各
位相シフトマスクを1/5縮小投影露光装置(ステッパ
ー)用のマスクとして用いることとした。また、その場
合のマスクパターンをマスク設計値が線幅2μm□であ
る孤立コンタクトホール(ウエハー上0.4μm)であ
るとした。さらに、転写の際の露光装置の露光条件とし
て、開口数NA=0.5、インコヒーレント比σ=0.
3、露光光の波長λ=365nmとし、また、転写象の
焦点ずれ量DEFOCUS は、0μmを基準に想定した。図4
は比較対象にしたマスクA,B,C,Dの構成及びマス
クパターン寸法を示すものである。また、図5はマスク
A(1μmのバイアス付与)及びマスクBで転写した場
合の被転写体ウエハー上での光強度プロファイルを示す
ものである。以下では、この図5に示されるプロファイ
ルの光強度のピーク値をImaxとし、ピークの両側に
形成される暗部の光強度値をIminとする。
The assumed conditions are as follows. First, each phase shift mask was used as a mask for a 1/5 reduction projection exposure apparatus (stepper). Further, the mask pattern in that case is an isolated contact hole (0.4 μm on the wafer) having a mask design value of a line width of 2 μm □. Further, as exposure conditions of the exposure device at the time of transfer, numerical aperture NA = 0.5 and incoherent ratio σ = 0.
3. The wavelength λ of the exposure light was λ = 365 nm, and the defocus amount DEFOCUS of the transfer image was assumed to be 0 μm as a reference. Figure 4
Shows the configuration and mask pattern dimensions of the masks A, B, C, and D to be compared. Further, FIG. 5 shows a light intensity profile on the transfer target wafer when transferred with the mask A (1 μm bias applied) and the mask B. In the following, the peak value of the light intensity of the profile shown in FIG. 5 is Imax, and the light intensity value of the dark part formed on both sides of the peak is Imin.

【0039】焦点深度特性の比較は、転写象の焦点ずれ
量(DEFOCUS )を変化させた場合のImaxの依存性、
並びに、DEFOCUS を変化させた場合のコントラスト(C
ontrast)Cの依存性を求めてこれらの依存性の
度合いによって比較する。これらの依存性が小さいほど
焦点深度が深く、焦点深度特性が優秀であるということ
ができる。なお、コントラストCとしては次式で定義し
たものを採用した。
The comparison of the depth of focus characteristics is made by the dependence of Imax when the defocus amount (DEFOCUS) of the transfer image is changed,
Also, the contrast when changing DEFOCUS (C
and the degree of these dependencies is compared. It can be said that the smaller these dependencies are, the deeper the depth of focus is and the better the depth of focus characteristics are. As the contrast C, the one defined by the following equation was adopted.

【0040】 C=(Imax−Imin)/(Imax+Imin) 図6は比較対象にしたマスクA,B,C,DのDEFOCUS
に対するImaxの依存性を示したグラフ、図7は比較
対象にしたマスクA,B,C,DのDEFOCUS に対するコ
ントラストCの依存性を示したグラフである。
C = (Imax−Imin) / (Imax + Imin) FIG. 6 shows the DEFOCUS of the masks A, B, C, and D which are comparison targets.
FIG. 7 is a graph showing the dependence of Imax on the contrast C, and FIG. 7 is a graph showing the dependence of the contrast C on the DEFOCUS of the masks A, B, C, and D to be compared.

【0041】図6及び図7から明らかなように、実施例
1(マスクA)及び実施例2(マスクB)のハーフトー
ン型位相シフトマスクは、従来のマスク(マスクC,
D)に比較して焦点深度に依らず非常に大きなImax
を示すと同時に、DEFOCUS とCの関係においてもDEFOCU
S が大きくなっても比較的高コントラストが得られるこ
とがわかる。
As is apparent from FIGS. 6 and 7, the halftone type phase shift masks of Example 1 (mask A) and Example 2 (mask B) are conventional masks (mask C,
Very large Imax regardless of depth of focus compared to D)
And at the same time showing the relationship between DEFOCUS and C, DEFOCU
It can be seen that a relatively high contrast can be obtained even if S becomes large.

【0042】(実施例3)図8は本発明の実施例3にか
かるハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の工程
説明図である。以下、図8を参照にしながら実施例3を
説明する。なお、この実施例は、位相シフト機能を担う
高透過率膜を透明基板とは別個に透明基板上に形成する
タイプのハーフトーン型位相シフトマスクの製造に本発
明を適用した例である点で、実施例1,2と異なる。ま
た、実施例2においては透明基板の裏面に形成した第1
の低透過率膜パターンを、本実施例3では、第2の低透
過率膜パターンに重ねて表面に形成するようにし、さら
に、基板表面にエッチングストッパー膜を形成した後に
各膜類を形成するようにした点で実施例2と異なる。し
かし、そのほかの点は基本的に実施例1,2と同様であ
る。したがって、エッチングストッパー膜の形成及び第
1の低透過率膜パターンの形成工程の図示は省略して説
明する。
(Embodiment 3) FIG. 8 is a process explanatory view of a method of manufacturing a halftone phase shift mask according to Embodiment 3 of the present invention. The third embodiment will be described below with reference to FIG. Note that this example is an example in which the present invention is applied to the manufacture of a halftone phase shift mask of the type in which a high transmittance film having a phase shift function is formed on a transparent substrate separately from the transparent substrate. , Different from the first and second embodiments. In addition, in Example 2, the first formed on the back surface of the transparent substrate
In the third embodiment, the low-transmittance film pattern is formed on the surface so as to overlap the second low-transmittance film pattern, and each film is formed after forming the etching stopper film on the substrate surface. This is the difference from Example 2. However, other points are basically the same as in the first and second embodiments. Therefore, the illustration of the steps of forming the etching stopper film and forming the first low-transmittance film pattern will be omitted.

【0043】まず、石英ガラスからなる透明基板31の
表面に、厚さ20nmのMgAl24-x からなるエッ
チングストッパー膜36を、MgとAlの混合ターゲッ
トを用い、アルゴンと酸素の混合ガスの反応性スパッタ
リングで作成する。次に、このエッチングストッパー膜
36の上に、厚さ15nmのクロム膜からなる第1の低
透過率膜をスパッタリング法により作成する。次に、こ
の第1の低透過率膜の上にポジ型電子線レジスト(ZE
P−7000;日本ゼオン(株)の商品名)をスピンコ
ート法により塗布して、厚さ500nmの電子線レジス
ト膜を形成する。次に、この電子線レジスト膜に電子線
描画装置によって所定の条件(5μC/cm2 、20k
V等)でマスク設計値通りの寸法のパターン描画による
露光を施す。次いで、この電子線露光後のレジスト膜を
所定の現像液で現像して電子線レジストパターンを形成
する。しかる後、この電子線レジストパターンをマスク
に反応性イオンエッチング装置(RIE)により、エッ
チングガスに塩素と酸素の混合ガスを用い、500W、
0.1torrの条件でクロム膜からなる第1の低透過
率膜をエッチングし、不要となったレジストを熱硫酸で
剥離することによって、第1の低透過率膜パターン32
を形成する(図8(A)参照)。
First, an etching stopper film 36 made of MgAl 2 O 4 -x having a thickness of 20 nm is formed on the surface of a transparent substrate 31 made of quartz glass by using a mixed target of Mg and Al and a mixed gas of argon and oxygen. Created by reactive sputtering. Next, a first low-transmittance film made of a chromium film having a thickness of 15 nm is formed on the etching stopper film 36 by a sputtering method. Then, a positive electron beam resist (ZE) is formed on the first low transmittance film.
P-7000; trade name of Nippon Zeon Co., Ltd.) is applied by a spin coating method to form an electron beam resist film having a thickness of 500 nm. Next, the electron beam resist film was subjected to predetermined conditions (5 μC / cm 2 , 20 k
(V, etc.) is used to perform exposure by drawing a pattern having a dimension according to the mask design value. Next, the resist film after the electron beam exposure is developed with a predetermined developing solution to form an electron beam resist pattern. Then, using this electron beam resist pattern as a mask, a reactive ion etching apparatus (RIE) was used, and a mixed gas of chlorine and oxygen was used as an etching gas.
The first low-transmittance film pattern 32 is formed by etching the first low-transmittance film made of a chromium film under the condition of 0.1 torr and removing the unnecessary resist with hot sulfuric acid.
Are formed (see FIG. 8A).

【0044】次に、第1の低透過率膜パターン32が形
成されたマスク面(表面)に厚さ15nmのMoSix
からなる第2の低透過率膜34aをスパッタリング法に
より形成し、その上に、SiO2 系皮膜形成用塗布液
(アキュグラス#311;アライドシグナル社製品名)
(以下SOGと呼ぶ)をスピンコート法により塗布、焼
成して厚さ360nmの高透過率膜(SOG膜)37a
を形成する。この高透過率膜37aは位相シフト機能を
担うものである。次に、この高透過率膜37a上に、ポ
ジ型フォトレジスト(AZ−1350;ヘキストジャパ
ン(株)商品名)をスピンコート法により塗布し、厚さ
600nmのフォトレジスト膜38aを形成する(図8
(B)参照)。
Next, a 15 nm-thick MoSi x film is formed on the mask surface (surface) on which the first low-transmittance film pattern 32 is formed.
The second low-transmittance film 34a made of SiO 2 is formed by the sputtering method, and a coating solution for forming a SiO 2 film (Acuglass # 311; product name of Allied Signal Co., Ltd.) is formed thereon.
(Hereinafter referred to as SOG) is applied by a spin coating method and baked to form a high transmittance film (SOG film) 37a having a thickness of 360 nm.
To form. The high transmittance film 37a has a phase shift function. Next, a positive photoresist (AZ-1350; Hoechst Japan Co., Ltd. trade name) is applied onto the high transmittance film 37a by a spin coating method to form a photoresist film 38a having a thickness of 600 nm (FIG. 8
(See (B)).

【0045】次に、透明基板31のなにも成膜されてい
ない裏面から露光光を照射し、クロムからなる第1の低
透過率膜パターン32をマスクにした背面露光を行う。
この背面露光は、表面側のパターニングされていないM
oSix 膜からなる第2の低透過率膜34a及びSOG
膜37aを通してフォトレジスト膜38aに対してオー
バー露光し、現像してバイアスの付与されたフォトレジ
ストパターン38を形成する。この場合、露光時間を制
御することで必要なマスクバイアスを制御性よく与える
ことができる。
Next, exposure light is irradiated from the back surface of the transparent substrate 31 on which no film is formed, and back exposure is performed using the first low-transmittance film pattern 32 of chromium as a mask.
This backside exposure is performed by unpatterned M on the front side.
Second low-transmittance film 34a and SOG made of oSi x film
The photoresist film 38a is overexposed through the film 37a and developed to form a biased photoresist pattern 38. In this case, the required mask bias can be given with good controllability by controlling the exposure time.

【0046】次に、上記フォトレジストパターン38を
マスクにして反応性ドライエッチングによりSOG膜3
7aをエッチングしてSOG膜パターン37を形成す
る。この場合のドライエッチング条件はエッチングガス
がCHF3 と酸素との混合ガス、圧力0.1torr、
パワー500Wとする。
Next, the SOG film 3 is formed by reactive dry etching using the photoresist pattern 38 as a mask.
The SOG film pattern 37 is formed by etching 7a. The dry etching conditions in this case are as follows: the etching gas is a mixed gas of CHF 3 and oxygen, the pressure is 0.1 torr,
The power is 500W.

【0047】次に、上記フォトレジストパターン38と
SOG膜パターン37をマスクにして、反応性ドライエ
ッチングによりMoSix からなる第2の低透過率膜3
4aをエッチングして第2の低透過率膜パターン34を
形成する(図8(C)参照)。このときの条件はエッチ
ングガスとしてCF4 と酸素の混合ガスを用い、圧力
0.2torr、パヱアーを500Wとする。この場
合、MoSix からなる第2の低透過率膜34aはエッ
チングされるが、このエッチングガスに十分な耐性を有
するCrからなる第1の低透過率膜パターン32はその
まま残った形となる。
Next, by using the photoresist pattern 38 and the SOG film pattern 37 as a mask, the second low transmittance film 3 made of MoSi x is formed by reactive dry etching.
4a is etched to form a second low transmittance film pattern 34 (see FIG. 8C). At this time, a mixed gas of CF 4 and oxygen is used as an etching gas, the pressure is 0.2 torr, and the power is 500 W. In this case, the second low-transmittance film 34a made of MoSi x is etched, but the first low-transmittance film pattern 32 made of Cr having sufficient resistance to this etching gas remains as it is.

【0048】しかるのち、不要となったフォトレジスト
を熱硫酸で剥離することにより、透明基板1の表面に、
マスク設計値通りの寸法のパターンを有する第1の低透
過率膜パターンに重ねてバイアスが付与されたパターン
を有する第2の低透過率膜パターンを形成し、これらに
より光透過率制御機能を担わせ、第2の低透過率膜パタ
ーンの上に形成した高透過率膜パターンによって位相シ
フト機能を担わせるようにしたハーフトーン型位相シフ
トマスクを得ることができる。
Thereafter, the photoresist which is no longer needed is peeled off with hot sulfuric acid, so that the surface of the transparent substrate 1 is
A second low-transmittance film pattern having a biased pattern is formed on the first low-transmittance film pattern having a pattern having a size according to the mask design value, and the second low-transmittance film pattern has a light transmittance control function. In addition, a halftone type phase shift mask can be obtained in which the high transmittance film pattern formed on the second low transmittance film pattern has a phase shift function.

【0049】この実施例によっても上述の各実施例と同
等の利点が得られる。
According to this embodiment, the same advantages as those of the above-mentioned embodiments can be obtained.

【0050】(実施例3の変形例)図9は実施例3の変
形例の製造工程説明図である。この変形例は、実施例3
におけるCrからなる第1の低透過率膜パターン32の
代わりに、MoSix からなる第1の低透過率膜321
を用いた点以外は、実施例3と同じである。この実施例
においては、第1の低透過率膜パターン32が、第2の
低透過率膜34aのエッチングの際に該第2の低透過率
膜34aのパターンと同じパターンになるようにその一
部が除去される点で実施例3と異なる(図9(C),
(D)参照)。この場合も実施例3と同様の利点を有す
る。
(Modification of Third Embodiment) FIGS. 9A to 9C are explanatory views of manufacturing steps of a modification of the third embodiment. This modification is the third embodiment.
In place of the first low-transmittance film pattern 32 made of Cr, the first low-transmittance film 321 made of MoSi x .
Example 3 is the same as Example 3 except that was used. In this embodiment, the first low-transmittance film pattern 32 is formed so as to have the same pattern as the pattern of the second low-transmittance film 34a when the second low-transmittance film 34a is etched. The third embodiment is different from the third embodiment in that the parts are removed (FIG. 9C,
(D)). Also in this case, the same advantages as the third embodiment are obtained.

【0051】(実施例4)図10は本発明の実施例4に
かかるハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程説明
図である。以下、図10を参照にしながら実施例4を説
明する。なお、この実施例は、光半透過部を、その材料
自体が光透過率を制御する機能と位相シフト機能とを兼
ね備えた膜で構成したハーフトーン型位相シフトマスク
に本発明を適用した例である。
(Embodiment 4) FIG. 10 is an explanatory view of a manufacturing process of a halftone type phase shift mask according to Embodiment 4 of the present invention. The fourth embodiment will be described below with reference to FIG. Note that this embodiment is an example in which the present invention is applied to a halftone type phase shift mask in which the light semi-transmissive portion is made of a film whose material itself has both a function of controlling light transmittance and a phase shift function. is there.

【0052】まず、石英ガラスからなる透明基板41の
裏面に、厚さが100nmで光透過率がゼロ(光学密度
OD=3)のクロム膜からなる遮光膜をスパッタリング
法により成膜する。次に、この遮光膜の上にポジ型電子
線レジスト(ZEP−810s;日本ゼオン(株)の商
品名)をスピンコート法により塗布して、厚さ500n
mの電子線レジスト膜を形成する。次に、この電子線レ
ジスト膜に電子線描画装置によって所定の条件(5μC
/cm2 、20kV等)で設計値通りの寸法のパターン
を描画して露光を施す。次に、露光後の電子線レジスト
膜を所定の現像液で現像し電子線レジストパターンを形
成する。次いで、この電子線レジストパターンをマスク
にして、反応性イオンエッチング装置(RIE)でエッ
チングガスに塩素と酸素の混合ガスを用い、500W、
0.1torrの条件でクロムの遮光膜をエッチング
し、不要となったレジストを熱硫酸で剥離する。これに
より、透明基板41の裏面に、マスク設計値通りのパタ
ーン寸法を有する遮光膜パターン42が形成される(図
(10(A)参照)。
First, a light shielding film made of a chromium film having a thickness of 100 nm and a light transmittance of zero (optical density OD = 3) is formed on the back surface of the transparent substrate 41 made of quartz glass by a sputtering method. Then, a positive type electron beam resist (ZEP-810s; trade name of Nippon Zeon Co., Ltd.) is applied on the light-shielding film by spin coating to give a thickness of 500 n.
An electron beam resist film of m is formed. Then, the electron beam resist film was subjected to predetermined conditions (5 μC
/ Cm 2, to draw a pattern dimension as designed at 20kV etc.) subjected to exposure. Next, the electron beam resist film after exposure is developed with a predetermined developing solution to form an electron beam resist pattern. Then, using this electron beam resist pattern as a mask, a mixed gas of chlorine and oxygen is used as an etching gas in a reactive ion etching apparatus (RIE) at 500 W,
The light-shielding film of chromium is etched under the condition of 0.1 torr, and the unnecessary resist is removed with hot sulfuric acid. As a result, the light-shielding film pattern 42 having the pattern dimension according to the mask design value is formed on the back surface of the transparent substrate 41 (see FIG. 10A).

【0053】次に、透明基板41の表面に厚さ15nm
のスズ、アンチモン膜で構成される導電性のエッチング
ストッパー膜46をスパッタリング法により形成する。
Next, the surface of the transparent substrate 41 has a thickness of 15 nm.
A conductive etching stopper film 46 composed of tin and antimony film is formed by sputtering.

【0054】次に、タンタルアルコキシド(Ta(OC
2 5 4 )とアルコールの混合物をスピンコート法に
より塗布して焼成し、厚さ200nmで透過率Tが8%
(365nm)であって位相シフト層を兼ね備えたTa
x からなるハーフトーン膜47aを形成する(同図1
0(A)参照)。
Next, tantalum alkoxide (Ta (OC
A mixture of 2 H 5 ) 4 ) and alcohol is applied by a spin coating method and baked, and the transmittance T is 8% at a thickness of 200 nm.
(365 nm) that also serves as a phase shift layer
A halftone film 47a made of O x is formed (see FIG. 1).
0 (A)).

【0055】次に、ハーフトーン膜47aの上に、ポジ
型フォトレジスト(AZ−1350;ヘキストジャパン
(株)商品名)をスピンコート法により塗布して厚さ6
00nmのフォトレジスト膜48aを形成する(同図1
0(A)参照)。
Next, a positive type photoresist (AZ-1350; trade name of Hoechst Japan Co., Ltd.) is applied onto the halftone film 47a by spin coating to give a thickness of 6
A photoresist film 48a having a thickness of 00 nm is formed (see FIG. 1).
0 (A)).

【0056】次に、遮光膜パターン42が形成された裏
面側から所定の露光光を照射し、エッチングストッパー
膜46及びハーフトーン膜47aを通してフォトレジス
ト膜48aに対して背面露光によるオーバー露光を施
し、現像してバイアスを付与したフォトレジストパター
ン48を形成する。この場合、露光時間を制御すること
で必要なマスクバイアスを与えることができる(同図1
0(A)参照)。
Next, a predetermined exposure light is irradiated from the back surface side on which the light shielding film pattern 42 is formed, and the photoresist film 48a is overexposed by the back surface exposure through the etching stopper film 46 and the halftone film 47a. A photoresist pattern 48 which is developed and biased is formed. In this case, the required mask bias can be applied by controlling the exposure time (see FIG. 1).
0 (A)).

【0057】次に、上記フォトレジストパターン48を
マスクにして反応性ドライエッチングによりTaOx か
らなるハーフトーン膜47aをエッチングする。この場
合のドライエッチング条件はエッチングガスCF4 と酸
素の混合ガス、圧力0.1torr、500Wとする。
Next, the halftone film 47a made of TaOx is etched by reactive dry etching using the photoresist pattern 48 as a mask. The dry etching conditions in this case are a mixed gas of etching gas CF 4 and oxygen, a pressure of 0.1 torr, and 500 W.

【0058】次に、残留するフォトレジストパターン4
8を濃硫酸で除去し、また、遮光膜パターン42を、硝
酸第二セリウムアンモニウム165gと過塩素酸(70
%)42mlに純水を加え1000mlにしたエッチン
グ液を上記遮光膜のみにスプレーして除去する。これに
より、透明基板41上に光半透過部と光透過部がマスク
上に形成され、光半透過部を位相シフト機能と光透過率
制御機能とを兼ね備えた1層の膜で構成するタイプで、
必要なマスクバイアスを形成されたハーフトーン位相シ
フトマスクを容易が得られる。この実施例によっても、
上述の各実施例と同様の利点が得られるほか、工程を単
純化できるという利点が得られる。
Next, the remaining photoresist pattern 4
8 was removed with concentrated sulfuric acid, and the light-shielding film pattern 42 was formed with 165 g of ceric ammonium nitrate and perchloric acid (70
%) 42 ml of pure water is added to make 1000 ml of the etching solution and is sprayed and removed only on the light shielding film. Thereby, the light semi-transmissive portion and the light transmissive portion are formed on the mask on the transparent substrate 41, and the light semi-transmissive portion is composed of a single-layer film having both a phase shift function and a light transmittance control function. ,
It is easy to obtain a halftone phase shift mask in which a necessary mask bias is formed. This example also
In addition to the same advantages as those of the above-described embodiments, the advantage that the process can be simplified is obtained.

【0059】なお、エッチングストッパー膜の材料は、
上述の実施例で掲げた材料のほかにも、例えば、酸化ス
ズ、酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化インジウ
ム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ガリウムのいず
れか、又は、それらの2種以上の混合物もしくは化合物
で構成されているものを用いることができる。
The material of the etching stopper film is
In addition to the materials listed in the above examples, for example, tin oxide, antimony oxide, magnesium oxide, indium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, gallium oxide, or a mixture or compound of two or more thereof. Can be used.

【0060】また、低透過率膜の材料としては、クロ
ム、モリブデン、シリコン、タンタル、タングステンの
いずれか、又は、それらの2種以上の元素を主成分とす
る材料で構成されるものであればよく、その膜厚は60
0nm以下の範囲であればよい。
The material of the low-transmittance film may be any one of chromium, molybdenum, silicon, tantalum, and tungsten, or a material containing two or more of these elements as its main components. Well, the film thickness is 60
The range may be 0 nm or less.

【0061】さらに、高透過率膜は、シリコンを主成分
とし、それに酸素、窒素、炭素、フッ素のいずれか又は
それらの2種以上の元素を含む材料であればよい。
Further, the high-transmittance film may be made of a material containing silicon as a main component and oxygen, nitrogen, carbon, or fluorine, or a material containing two or more of these elements.

【0062】光半透過部を構成する光透過率を制御する
機能と位相シフト機能とを兼ね備えた膜の材料として
は、タンタル、クロム、モリブデン、シリコン、タング
ステンのいずれか又はこれらの2種以上の元素に、酸
素、窒素、炭素、ホウ素、フッ素のいずれか又はこれら
の2種以上の元素を加えた材料を用いることができる。
As the material of the film having both the function of controlling the light transmittance of the light semi-transmissive portion and the phase shift function, any one of tantalum, chromium, molybdenum, silicon and tungsten, or two or more kinds of these materials can be used. A material obtained by adding any one of oxygen, nitrogen, carbon, boron, and fluorine or two or more of these elements to an element can be used.

【0063】また、上述の各記実施例ではレジスト剥離
に熱硫酸を用いたが、単なる有機、無機処理液を用いて
もよい。
Although hot sulfuric acid was used for stripping the resist in each of the above-mentioned embodiments, a simple organic or inorganic treatment liquid may be used.

【0064】位相シフト機能を担う高透過率膜及びハー
フトーン膜の成膜にはスピンコート法を用いたが、反応
性スパッタリング法、蒸着法、CVD法等を用いてもよ
い。
Although the spin coat method was used for forming the high-transmittance film and the halftone film having the phase shift function, a reactive sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method or the like may be used.

【0065】また、各実施例ではCrのエッチングでは
塩素・酸素の混合ガスによるドライエッチングを用いた
が、エッチングガスは、塩素、HBr、HCl、BCl
3 、CH3 Cl、SiCl4 等単独又は2種以上の混
合、又は、これらに酸素、窒素、水素、He、アルゴン
等のガス単独又は2種以上混合したものを加えて用いて
もよい。あるいは、遮光膜Crの剥離で用いたエッチン
グ液によるウエットエッチングでもよい。
Further, in each of the examples, dry etching using a mixed gas of chlorine and oxygen was used for the etching of Cr, but the etching gas is chlorine, HBr, HCl, BCl.
3 , CH 3 Cl, SiCl 4, etc. may be used singly or in a mixture of two or more kinds, or in addition to these, a gas such as oxygen, nitrogen, hydrogen, He, argon or the like or a mixture of two or more kinds may be used. Alternatively, wet etching using the etching solution used for peeling off the light shielding film Cr may be used.

【0066】MoSix のエッチングはCF4 ・酸素、
SOGエッチングはCHF3 ・酸素混合ガスによるドラ
イエッチングを示したが、いずれもCF4 、CHF3
26 、NF3 、C3 8 、CH2 2 、SF6 等の
単独あるいは2種以上の混合ガス、又は、それらに酸
素、水素、窒素、He、アルゴン等を単独あるいは2種
以上を混合したものを加えて用いてもよい。
MoSi x is etched with CF 4 · oxygen,
SOG etching showed dry etching with a mixed gas of CHF 3 and oxygen, but in each case, CF 4 , CHF 3 ,
C 2 F 6, NF 3, C 3 F 8, CH 2 F 2, alone or in a mixed gas such as SF 6, or they oxygen, hydrogen, nitrogen, He, alone or two or argon, etc. A mixture of the above may be added and used.

【0067】なお、各実施例に示さなかったタンタル、
クロム、モリブデン、シリコン、タングステンの単独及
びこれらの2種以上の元素に酸素、窒素、炭素、ホウ
素、フッ素の単独及びこれらの2種以上の元素を加えた
膜も、上記に示したガスの組み合わせにより容易にエッ
チングされる。またCrを含む膜は硝酸第二セリウムア
ンモニウム165gと過塩素酸(70%)42mlに純
水を加え1000mlにしたエッチング液にて容易にエ
ッチングできる。
Incidentally, tantalum, which is not shown in each embodiment,
Chromium, molybdenum, silicon, tungsten alone, or a film obtained by adding oxygen, nitrogen, carbon, boron, fluorine alone or two or more of these elements to these two or more elements, is also a combination of the above gases. Are more easily etched. The film containing Cr can be easily etched with an etching solution in which pure water is added to 165 g of ceric ammonium nitrate and 42 ml of perchloric acid (70%) to make 1000 ml.

【0068】本実施例に示す材料は透明性が高いために
導電性がないか、又は、低い場合が多い。その場合、エ
ッチングストッパーに導電性をもたせたり、電子線レジ
ストに導電性高分子を混合させたり、電子線レジストの
上又は下に有機導電膜を設けたり、あるいは、アルミニ
ウム、モリブデン、MoSix 等の金属薄膜を電子線描
画時のチャージアップ防止膜として用いてもよい。チャ
ージアップ防止膜は所定の剥離方法で剥離できる。
In many cases, the materials shown in this embodiment have no or low conductivity because of their high transparency. In that case, the etching stopper has conductivity, the electron beam resist is mixed with a conductive polymer, an organic conductive film is provided above or below the electron beam resist, or a metal such as aluminum, molybdenum, or MoSix is used. You may use a thin film as a charge-up prevention film at the time of electron beam drawing. The charge-up prevention film can be peeled off by a predetermined peeling method.

【0069】また、上記実施例では設計どおりのレジス
トパターンを形成するのに電子線露光を挙げたがこれは
他の露光法であってもよく、この場合はその露光方法に
応じたレジストを用いることは勿論である。
In the above embodiment, electron beam exposure was used to form a resist pattern as designed, but other exposure methods may be used. In this case, a resist suitable for the exposure method is used. Of course.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明にかかる
ハーフトーン型位相シフトマスクは、バイアスが付与さ
れたマスクパターンを形成する方法として、透明基板に
光半透過部を構成するために必要な膜を形成してこの部
位にフォトリソグラフィー法によって光透過部と光半透
過部とからなるマスクパターンを形成する方法を用いる
ようにし、このフォトリソグラフィー法における露光用
マスクとして、透明基板に、マスク設計値通りの寸法を
有する低透過率膜パターン又は遮光膜パターンを形成
し、この露光用マスクを用いて前記光半透過部を構成す
るために必要な膜を形成した部位に形成されたフォトレ
ジストに通常の露光量より多い露光量で露光を行うオー
バー露光を施すことによって、前記バイアスが付与され
たマスクパターンを形成するようにしたもので、これに
より、EBデータの変換という繁雑な手法等を用いるこ
となく、比較的簡単な方法により、焦点深度向上のため
のバイアスの付与されたマスクパターンが得られるハー
フトーン型位相シフトマスクの製造方法を得ているもの
である。
As described above in detail, the halftone phase shift mask according to the present invention is used for forming a light semi-transmissive portion on a transparent substrate as a method for forming a mask pattern to which a bias is applied. By using a method of forming a required film and forming a mask pattern consisting of a light transmissive portion and a light semi-transmissive portion by a photolithography method in this portion, as a mask for exposure in this photolithography method, on a transparent substrate, A photo formed on a portion where a film necessary for forming the light semi-transmissive portion is formed by forming a low-transmittance film pattern or a light-shielding film pattern having dimensions according to the mask design value. By exposing the resist to an overexposure in which the exposure amount is larger than the normal exposure amount, the biased mask pattern is formed. With this, it is possible to obtain a biased mask pattern for improving the depth of focus by a relatively simple method without using a complicated method such as conversion of EB data. The manufacturing method of the mold phase shift mask is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例1にかかるハーフトーン型位
相シフトマスクの製造方法の製造工程説明図である。
FIG. 1 is a manufacturing process explanatory diagram of a method of manufacturing a halftone phase shift mask according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 露光時間とマスク設計値との差の関係を示す
グラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the exposure time and the mask design value.

【図3】 本発明の実施例2にかかるハーフトーン型位
相シフトマスクの製造方法の製造工程説明図である。
FIG. 3 is a manufacturing process explanatory diagram of the manufacturing method of the halftone phase shift mask according to the second embodiment of the present invention.

【図4】 マスクA,B,C,Dの構成及びマスクパタ
ーン寸法を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of masks A, B, C, and D and mask pattern dimensions.

【図5】 マスクA(1μmのバイアス付与)及びマス
クBで転写した場合の被転写体ウエハー上での光強度プ
ロファイルを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a light intensity profile on a transfer target wafer when transferred using a mask A (a bias of 1 μm is applied) and a mask B.

【図6】 マスクA,B,C,DについてDEFOCUS とI
maxとの関係のシュミレーション結果を示すグラフで
ある。
6] DEFOCUS and I for masks A, B, C and D
It is a graph which shows the simulation result of the relationship with max.

【図7】 マスクA,B,C,DについてDEFOCUS とコ
ントラストCとの関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between DEFOCUS and contrast C for masks A, B, C and D.

【図8】 本発明の実施例3にかかるハーフトーン型位
相シフトマスクの製造方法の製造工程説明図である。
FIG. 8 is a manufacturing process explanatory diagram of the method of manufacturing the halftone phase shift mask according to the third embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施例3の変形例にかかるハーフト
ーン型位相シフトマスクの製造方法の製造工程説明図で
ある。
FIG. 9 is a manufacturing process explanatory diagram of the method of manufacturing the halftone phase shift mask according to the modification of the third embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施例のにかかるハーフトーン型
位相シフトマスクの製造方法の製造工程説明図である。
FIG. 10 is a manufacturing process explanatory diagram of the method of manufacturing the halftone phase shift mask according to the example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…透明基板、2…遮光膜パターン、2a…遮光膜、3
…電子線レジスト膜パターン、3a…電子線レジスト
膜、4…低透過率膜パターン、4a…低透過率膜、5…
フォトレジスト膜パターン、5a…フォトレジスト膜。
1 ... Transparent substrate, 2 ... Shading film pattern, 2a ... Shading film, 3
Electron beam resist film pattern, 3a Electron beam resist film, 4 ... Low transmittance film pattern, 4a ... Low transmittance film, 5 ...
Photoresist film pattern, 5a ... Photoresist film.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微細パターン露光を施すためのマスクで
あり、透明基板の表面上に形成するマスクパターンを、
実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部
と実質的に露光に寄与しない強度の光を透過させる光半
透過部とで構成し、かつこの光半透過部を通過した光の
位相と前記光透過部を通過した光の位相とを異ならしめ
ることにより、前記光透過部と光半透過部との境界近傍
を通過した光が互いに打ち消し会うようにして境界部の
コントラストを良好に保持できる転写パターンが得られ
るようにしたハーフトーン型位相シフトマスクであっ
て、 前記マスクパターンを、前記光透過部のパターン形状の
寸法を前記転写パターン寸法から規定される本来の寸法
より大きく設定するバイアス付与が施されたものとする
ことにより、前記転写時における焦点深度を向上させる
ようにしたハーフトーン型位相シフトマスクを製造する
ハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法において、 前記バイアスが付与されたマスクパターンを形成する方
法として、 前記透明基板に前記光半透過部を構成するために必要な
膜を形成してこの部位にフォトリソグラフィー法によっ
て光透過部と光半透過部とからなるマスクパターンを形
成する方法を用いるようにし、 このフォトリソグラフィー法における露光用マスクとし
て、前記透明基板に、前記転写パターン寸法から規定さ
れる本来のパターン寸法通りの寸法を有する低透過率膜
パターン又は遮光膜パターンを形成して、この低透過率
膜パターン又は遮光膜パターンによって露光パターンが
規制されるようにした露光用マスクを形成し、 この露光用マスクを用いて前記光半透過部を構成するた
めに必要な膜を形成した部位に形成されたフォトレジス
トに通常の露光量より多い露光量で露光を行うオーバー
露光を施すことによって、前記バイアスが付与されたマ
スクパターンを形成することを特徴としたハーフトーン
型位相シフトマスクの製造方法。
1. A mask for performing fine pattern exposure, comprising a mask pattern formed on the surface of a transparent substrate,
The light transmitting portion that transmits the light having the intensity that substantially contributes to the exposure and the light semi-transmissive portion that transmits the light that does not substantially contribute to the exposure are formed. By making the phase and the phase of the light passing through the light transmitting portion different from each other, the light passing through the vicinity of the boundary between the light transmitting portion and the light semi-transmitting portion cancels each other to improve the contrast of the boundary portion. A halftone type phase shift mask capable of obtaining a transfer pattern which can be held, wherein the mask pattern is set to have a dimension of a pattern shape of the light transmitting portion larger than an original dimension defined from the transfer pattern dimension. Halftone type which manufactures a halftone type phase shift mask in which the depth of focus at the time of transfer is improved by applying a bias. In the method for manufacturing a phase shift mask, as a method of forming the biased mask pattern, a film necessary for forming the light semi-transmissive portion is formed on the transparent substrate, and a photolithography method is applied to this portion. A method for forming a mask pattern composed of a light transmitting portion and a light semi-transmitting portion is used, and as the exposure mask in this photolithography method, the transparent substrate is provided with an original pattern dimension defined by the transfer pattern dimension. Forming a low-transmittance film pattern or a light-shielding film pattern having a dimension of, and forming an exposure mask in which the exposure pattern is regulated by the low-transmittance film pattern or the light-shielding film pattern. A photoresist formed on a portion where a film necessary to form the light semi-transmissive portion is formed using A method of manufacturing a halftone type phase shift mask, characterized in that the mask pattern to which the bias is applied is formed by performing overexposure in which the strike is exposed with an exposure amount larger than a normal exposure amount.
【請求項2】 請求項1に記載のハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造方法において、 前記光半透過部は、前記透明基板の一方の面である表面
又は他方の面である裏面のいずれか一方又は双方に形成
された1又は2以上の低透過率膜によって主として光透
過率を制御する機能を担わせ、該低透過率膜の下の透明
基板自体の厚さ方向の一部によって主として位相シフト
機能を担わせるようにしたものであり、 前記光透過部は、前記透明基板を厚さ方向に一部除去し
た領域で構成されるようにしたものであることを特徴と
したハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
2. The method of manufacturing a halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the light semi-transmissive portion is one of a front surface of the transparent substrate and a back surface of the other surface. Alternatively, one or more low-transmittance films formed on both sides have a function of mainly controlling the light transmittance, and a phase shift is mainly caused by a part of the transparent substrate under the low-transmittance film in the thickness direction. The half-tone phase shifter is configured to have a function, and the light transmitting portion is configured by a region in which the transparent substrate is partially removed in a thickness direction. Mask manufacturing method.
【請求項3】 請求項1に記載のハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造方法において、 前記光半透過部は、前記透明基板の一方の面である表面
又は他方の面である裏面のいずれか一方又は双方に形成
された1又は2以上の低透過率膜によって主として光透
過率を制御する機能を担わせ、該低透過率膜の上又は下
に形成された高透過率膜によって主として位相シフト機
能を担わせるようにしたものであり、 前記光透過部は、前記低透過率膜及び高透過率膜が除去
された領域で構成されるようにしたものであることを特
徴としたハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
3. The method of manufacturing a halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the light semi-transmissive portion is one of a front surface and a back surface of the transparent substrate. Alternatively, one or more low-transmittance films formed on both sides have a function of mainly controlling the light transmittance, and a high-transmittance film formed above or below the low-transmittance film mainly serves as a phase shift function. The half-tone phase is characterized in that the light transmitting portion is constituted by a region where the low transmittance film and the high transmittance film are removed. Shift mask manufacturing method.
【請求項4】 請求項3に記載のハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造方法において、 前記露光用マスクは、前記透明基板上の表面に形成され
た第1の低透過率膜に、前記転写パターン寸法から規定
される本来のパターン寸法通りの寸法を有するパターン
を形成した低透過率膜パターンによって露光パターンが
規制されるもので構成し、 前記フォトリソグラフィー法における露光は、前記低透
過率膜パターンの上に、順次、第2の低透過率膜、位相
シフト機能を担う高透過率膜及びフォトレジスト膜を形
成した後、前記低透過率膜パターンを通して前記フォト
レジストに向けて前記透明基板の裏面側からオーバー露
光することによって行うものであり、 前記光透過部と光半透過部とからなるマスクパターン
は、前記オーバー露光によりバイアスが付与されて形成
されたレジストパターンをエッチングマスクにして、順
次前記高透過率膜及び第2の低透過率膜をエッチング
し、又は、順次前記高透過率膜、第2の低透過率膜及び
低透過率膜パターンの一部をエッチングすることにより
形成するものであって、 前記露光用マスクの露光パターンを規制するパターンと
して用いた低透過率膜パターンを、前記光半透過部の光
透過率制御機能を担う膜の少なくとも一部として利用す
るようにしたことを特徴としたハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造方法。
4. The method of manufacturing a halftone type phase shift mask according to claim 3, wherein the exposure mask is formed on the first low transmittance film formed on the surface of the transparent substrate, and the transfer pattern is formed on the first low transmittance film. The exposure pattern is constituted by a low-transmittance film pattern formed with a pattern having a size according to the original pattern size defined by the size, and the exposure in the photolithography method is performed by exposing the low-transmittance film pattern. A second low-transmittance film, a high-transmittance film having a phase shift function, and a photoresist film are sequentially formed on the back surface of the transparent substrate toward the photoresist through the low-transmittance film pattern. From the overexposure, and the mask pattern composed of the light transmissive portion and the light semitransmissive portion is exposed by the overexposure. The high transmittance film and the second low transmittance film are sequentially etched by using the resist pattern formed by applying ashes as an etching mask, or the high transmittance film and the second low transmittance film are sequentially etched. And a low-transmittance film pattern formed by etching a part of the low-transmittance film pattern, wherein the low-transmittance film pattern used as a pattern for regulating the exposure pattern of the exposure mask is used for the light transmission of the light-semitransmissive portion. A method of manufacturing a halftone phase shift mask, characterized in that it is used as at least a part of a film having a rate control function.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載のハ
ーフトーン型位相シフトマスクの製造方法において、 前記透明基板の上にエッチングストッパー膜が形成され
ていることを特徴としたハーフトーン型位相シフトマス
クの製造方法。
5. The method of manufacturing a halftone phase shift mask according to claim 1, wherein an etching stopper film is formed on the transparent substrate. Shift mask manufacturing method.
【請求項6】 請求項5に記載のハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造方法において、 前記エッチングストッパー膜は、酸化スズ、酸化アンチ
モン、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化アルミ
ニウム、酸化亜鉛、酸化ガリウムのいずれか、又は、そ
れらの2種以上の混合物もしくは化合物で構成されてい
るものであることを特徴とするハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造方法。
6. The method of manufacturing a halftone phase shift mask according to claim 5, wherein the etching stopper film is any of tin oxide, antimony oxide, magnesium oxide, indium oxide, aluminum oxide, zinc oxide and gallium oxide. Or a method of manufacturing a halftone type phase shift mask, characterized by comprising a mixture or compound of two or more kinds thereof.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかに記載のハ
ーフトーン型位相シフトマスクの製造方法において、 前記低透過率膜は、クロム、モリブデン、シリコン、タ
ンタル、タングステンのいずれか、又は、それらの2種
以上の元素を主成分とする材料で構成される膜厚が60
0nm以下の膜材料からなることを特徴としたハーフト
ーン型位相シフトマスクの製造方法。
7. The method of manufacturing a halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the low transmittance film is any one of chromium, molybdenum, silicon, tantalum, and tungsten, or those. Film thickness composed of a material whose main component is two or more elements of 60
A method of manufacturing a halftone phase shift mask, which is characterized by comprising a film material having a thickness of 0 nm or less.
【請求項8】 請求項3及び4に記載のハーフトーン型
位相シフトマスクの製造方法において、 前記高透過率膜は、シリコンを主成分とし、それに酸
素、窒素、炭素、フッ素のいずれか又はそれらの2種以
上の元素を含む材料で構成されたものであることを特徴
とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
8. The method of manufacturing a halftone phase shift mask according to claim 3, wherein the high-transmittance film contains silicon as a main component, and oxygen, nitrogen, carbon, fluorine, or any of them is used. 2. A method of manufacturing a halftone type phase shift mask, comprising a material containing two or more kinds of elements.
【請求項9】 請求項1に記載のハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造方法において、 前記光半透過部は、その材料自体が光透過率を制御する
機能と位相シフト機能とを兼ね備えた膜で構成されたも
のであることを特徴としたハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造方法。
9. The method of manufacturing a halftone phase shift mask according to claim 1, wherein the light semi-transmissive portion is a film whose material itself has both a function of controlling light transmittance and a phase shift function. A method of manufacturing a halftone type phase shift mask, which is characterized by being configured.
【請求項10】 請求項9に記載のハーフトーン型位相
シフトマスクの製造方法において、 前記光半透過部を構成する光透過率を制御する機能と位
相シフト機能とを兼ね備えた膜が、タンタル、クロム、
モリブデン、シリコン、タングステンのいずれか又はこ
れらの2種以上の元素に、酸素、窒素、炭素、ホウ素、
フッ素のいずれか又はこれらの2種以上の元素を加えた
材料からなるものであることを特徴とするハーフトーン
型位相シフトマスクの製造方法。
10. The method of manufacturing a halftone type phase shift mask according to claim 9, wherein the film having both the function of controlling the light transmittance of the light semi-transmissive portion and the phase shift function is tantalum, chromium,
Any one of molybdenum, silicon, tungsten, or two or more of these elements, oxygen, nitrogen, carbon, boron,
A method of manufacturing a halftone phase shift mask, comprising a material containing any one of fluorine or two or more of these elements.
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