JP2001092106A - 位相シフト型フォトマスク - Google Patents
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Abstract
の位相シフターを形成してなる位相シフト型フォトマス
クにおいて、露光光が上記位相シフターの内部において
多重反射することを特徴とする位相シフト型フォトマス
ク。 【効果】 本発明によれば、シフター膜を薄くすること
ができ、また膜厚の変動に対して位相変動を小さくする
ことができると共に、膜に要求される光学的な制約を少
なくすることができる。
Description
等の高密度集積回路や磁気ヘッド等の微細加工に用いら
れる位相シフト型のフォトマスクに関する。
I、VLSI等の半導体集積回路素子の製造には、フォ
トマスクを使ったフォトリソグラフィー技術が用いられ
ている。これらは、石英ガラス等の透明な基板の上に遮
光膜として一般的にはクロム膜を形成すると共に、クロ
ム膜の表面には光の反射を防止するために酸化クロム膜
を形成したフォトマスクブランクスを用いて、このブラ
ンクスの遮光膜に所定パターンを形成したものをフォト
マスクとして用いている。
れて加工寸法が微細化し、露光時に光の回折効果によっ
て遮光部が狭まったり、近接パターン間での干渉効果の
ために遮光部パターン形状が歪んだり、微細な形状を加
工できなくなるという問題がある。そこで、これを解決
するために、入射光のコヒーレント性を利用した位相シ
フター膜を用いたフォトマスクが提案された(特開昭5
8−173744号、特公昭62−59296号、特開
平7−110572号公報)。位相シフターにはいくつ
かの方式があり、透過式マスクにおいては遮光部に若干
の光透過性をもたせ、遮光膜内を通過する光と遮光膜を
通過しない光との位相差をπとすることで遮光部の端部
での光の減衰の仕方を大きくしたハーフトーン型(特開
平4−136854号公報)、隣り合う一対の光透過部
の片側に位相シフターを形成するレベンソン型(特公昭
62−59296号公報)等が開示されている。
889047号公報のように反射層を2層以上設け、違
った高さからの反射による位相差を利用する方法も提案
されている。
厚、膜質に厳しい均一性が要求され、位相差を厳密に制
御しなければいけないという製造上の難しさがある。例
えば、位相シフター膜の製造には、一般的には反応性ス
パッター法が用いられているが、位相シフターとして開
示されている(特開平7−140635号公報)Mo−
Si−O−Nを反応性スパッターで成膜しようとする
と、面内の光学膜厚が不均一になりやすく、位相シフタ
ーとして要求される均一性を満たすのが難しいという問
題がある。
薄い膜厚で用いることのできる高屈折率の膜であっても
屈折率から膜厚は一義的に決まってしまい、透過率の観
点から吸収係数が決まり、位相シフターとして用いるこ
とができる膜が限定されてしまうという問題がある。
では、特開平6−308713号公報に記載があるよう
に、位相シフターが単層膜では、入射光の波長をλ、膜
の屈折率をnとすると、膜厚dは次の式を満たす必要が
あることが知られ、位相シフター内で光は多重反射せず
に透過していることがわかる。(n−1)d=λ/2
まると決まってしまい、薄くできず、生産性の向上がは
かれないだけでなく、マスクのそりの原因となったり、
膜が剥離しやすくなるという問題がある。
で、位相シフター膜の膜厚を薄くすることができ、位相
差の変動を小さくすることができる位相シフト型フォト
マスクを提供することを目的とする。
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、位相シフター膜を多重反射させることにより、膜厚
の変動に対して位相変動を小さくすることができ、膜に
要求される光学的な制約を少なくし得ることを知見し、
本発明をなすに至った。
ォトマスクを提供する。 請求項1:露光光が透過する基板上に第2光透過部の位
相シフターを形成してなる位相シフト型フォトマスクに
おいて、露光光が上記位相シフターの内部において多重
反射することを特徴とする位相シフト型フォトマスク。 請求項2:位相シフターが2層以上の膜からなる請求項
1記載のフォトマスク。 請求項3:位相シフターが少なくとも反射膜と透明膜と
を有する請求項2記載のフォトマスク。
ーは、光の多重反射を利用して位相差が180度のとこ
ろに停留点を設けるようにするもので、位相シフター内
で多重反射させる構造とすることで、以下のような効果
がある。 (1)位相差πとなる膜厚のところで、位相差の膜厚
(光学膜厚)依存性を小さくすることができ、更には膜
厚に殆どよらないようにすることができる。このため、
膜厚、膜質がばらついても位相差の変動を小さくでき、
成膜が容易になる。 (2)入射光を透過する膜であれば利用することができ
る。従って、吸収係数が小さすぎる膜も利用できるよう
になり、光学的な性質以外の膜応力等で膜を選ぶことが
できるようになる。 (3)膜内で光が多重反射するため、膜厚を薄くするこ
とができる。
本発明の位相シフトマスクは、図1に示したように、石
英、CaF2等の露光光が透過する基板1上に、シフタ
ー膜2をパターン形成してなるものであり、シフター膜
間が第1光透過部1a、シフター膜が第2光透過部2a
となるものであるが、本発明は、この第2光透過部2a
のシフター内で多重反射することを特徴とするものであ
る。
相シフターの透明膜は入射波長に対する膜の吸収係数が
小さい方がよい。位相シフターを単層膜で形成する時は
屈折率が大きい方がよい。より多重反射の効果を出すた
めに2層以上の膜から構成した方がよく、2層の膜の光
学定数が大きく異なると、効果はより大きくなる。更
に、多重反射の効果を出すために3層以上としてもよ
い。
とも反射膜と透明膜からなるようにするのがよく、例え
ば、透明膜を金属膜で挟み込む構造とすると効果は大き
くなる。
相シフター2は、反射膜21,22間に透明膜23を形
成したものである。
ウム・ガーネット(GGG)、リチウムタンタレート、
SiO2、SiN、SiON、SiC等が好ましく、ま
た、反射膜としては、金、銅、クロム等の金属膜等が挙
げられる。
る透過率、位相値、反射率を満たすように膜厚を選ぶ
が、薄い方が好ましく、300nm以下、更には200
nm以下とすることが好ましい。
に制約はなく、ハーフトーン型、レベンソン型等に用い
られる。また、シフターの成膜方法としては特に制約は
なく、CVD、スパッター法等でよい。
特に制限はなく、水銀灯のg線、i線等にも用いること
ができるが、微細加工を行う上では短い方がよく、Kr
Fエキシマレーザーの248nmかそれ以下が望まし
く、更にはArFエキシマレーザーの193nmかそれ
以下が望ましい。
く、ハードディスク用のヘッドの加工、マイクロマシン
の加工にも適用することが可能である。
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。
クロム膜を20nm形成した後に、透明膜として酸化珪
素を成膜し、続けてクロム膜を15nm形成した時の位
相差を酸化珪素の膜厚を変えてArFの波長で計算した
ところ、図2に示すようになった。これより酸化珪素の
膜厚が90nm近傍で位相差はπ(180度)となり、
この膜厚では膜厚が変動してもほとんど位相差が変化し
ないことがわかった。すべての膜厚の和は145nmで
π(180度)となり、比較例の単層膜の時よりも40
%も膜厚を薄くすることができる。
nm、反射膜としてクロム膜を15nm形成した後に、
透明膜として酸化珪素を成膜し、続けてクロム膜を15
nm形成した時の位相差を酸化珪素の膜厚を変えてAr
Fの波長で計算したところ、図3に示すようになった。
これより酸化珪素の膜厚が90nm近傍で位相差はπ
(180度)となり、この膜厚では膜厚が変動してもほ
とんど位相差が変化しないことがわかった。すべての膜
厚の和は145nmでπ(180度)となり、比較例の
単層膜の時よりも40%も膜厚を薄くすることができ
る。
を形成した時の計算結果は図4のようになり、膜厚と共
に位相が変化することがわかる。位相差がπとなる膜厚
は240nmとなる。
ことができ、また膜厚の変動に対して位相変動を小さく
することができると共に、膜に要求される光学的な制約
を少なくすることができる。
断面図である。
を示すグラフである。
を示すグラフである。
示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 露光光が透過する基板上に第2光透過部
の位相シフターを形成してなる位相シフト型フォトマス
クにおいて、露光光が上記位相シフターの内部において
多重反射することを特徴とする位相シフト型フォトマス
ク。 - 【請求項2】 位相シフターが2層以上の膜からなる請
求項1記載のフォトマスク。 - 【請求項3】 位相シフターが少なくとも反射膜と透明
膜とを有する請求項2記載のフォトマスク。
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