JP2004226967A - 誘導されたトポグラフィおよび導波路効果を減少させるための位相シフト・マスクおよびプレーナ位相シフト・マスク用の埋め込み型エッチング停止部 - Google Patents

Abstract

【課題】位相シフトマスクの製造において、基板を掘り込んで位相差を形成するためのエッチングマスクを提供する。
【解決手段】位相差を形成するためのエッチングスマスク３００はガラスもしくは石英の層３１０、エッチング停止層３８０、ポリマー層３３０、ハードマスク３２０より構成される。レジストプロセスをした後、ハードマスク３２０をパターニングし、ポリマー層３３０をエッチングした後、エッチング停止層３８０を除去する。このエッチングマスクを用いてガラスもしくは石英の層３１０をエッチングして１８０°の位相差を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、リソグラフ投影装置用の位相シフト・マスク、位相シフト・マスクを製造する方法、および本発明の位相シフト・マスクで製造されたデバイスに関する。

ここで使用する「パターニング・デバイス」という用語は、基板のターゲット部分に作成されるべきパターンに相当するパターン化断面を備えた入来放射ビームを与えるのに使用されることが可能なデバイスとして広義に解釈されなければならない。「ライト・バルブ」という用語もやはりこの背景で使用される可能性がある。概して、パターンは、集積回路またはその他のデバイスといったターゲット部分に作成されるデバイス内の特定の機能層に対応するであろう（下記参照）。そのようなパターニング・デバイスの一実施例はマスクである。マスクの概念はリソグラフではよく知られており、それにはバイナリマスク、交番位相シフトマスク、および減衰位相シフトマスクといったマスク・タイプ、ならびに様々なハイブリッド・マスク・タイプが含まれる。放射ビーム中にそのようなマスクを設置することは、マスクに当たる放射のマスク上のパターンに従った選択的透過（透過型マスクのケース）または反射（反射型マスクのケース）を引き起こす。マスクのケースでは、支持構造は概してマスク・テーブルであり、それは入来放射ビーム中の所望の位置にマスクが保持され得ることおよび所望であればビームに関してそれが移動可能となることを確実にする。

パターニング・デバイスの別の実施例はプログラム可能なミラー・アレーである。そのようなアレーの一実施例は粘弾性制御層と反射表面を有するマトリックスアドレス指定可能な表面である。そのような装置の背後にある基本原理は、例えば、反射表面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、それに対してアドレス指定されていない領域は入射光を非回折光として反射するというものである。適切なフィルタを使用して、非回折光は反射ビームからフィルタで除去されることが可能であり、回折光だけがその後方に残る。この方式で、マトリックスアドレス指定可能な表面のアドレス指定パターンに従ってビームをパターン化することが可能になる。プログラム可能なミラー・アレーの別の選択肢となる実施例は微小ミラーのマトリックス配列を使用し、適切な局所的電場を印加すること、または圧電アクチュエータを使用することによって、それらの各々が個々に軸の周りで傾けられることが可能となる。再び、ミラー群は、アドレス指定されたミラー群が非アドレス指定ミラー群とは異なる方向に入来放射ビームを反射するように、マトリックスアドレス指定可能である。この方式で、マトリックスアドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンに従って反射ビームをパターン化することが可能になる。必要なマトリックスアドレス指定は適切な電子装置を使用して実行される。上記に述べた状況の両方で、パターニング・デバイスは１つまたは複数のプログラム可能なミラー・アレーを含むことが可能である。ここに言及したミラー・アレーに関するさらなる情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号と第５，５２３，１９３号、およびＰＣＴ公告ＷＯ ９８／３８５９７号とＷＯ ９８／３３０９６号から見出され得る。プログラム可能なミラー・アレーのケースでは、支持構造は例えばフレームまたはテーブルとして具現化されてもよく、それは要求されるごとく、固定型または移動可能にされてもよい。

パターニング・デバイスの別の実施例はプログラム可能なＬＣＤアレーである。そのような構造の一実施例は米国特許第５，２２９，８７２号に与えられている。上記のように、このケースの支持構造は例えばフレームまたはテーブルとして具現化されてもよく、それは要求されるごとく、固定型または移動可能にされてもよい。

単純化する目的で、この文書の残りの部分は、或る場所で、マスクとマスク・テーブルを含む実施例に特定してそれ自体指向される。しかしながら、そのような例で検討される一般原則は上記で述べたようにパターニング・デバイスの広義の背景で見られるべきである。

リソグラフ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用されることが可能である。そのようなケースでは、パターニング・デバイスがＩＣの個々の層に対応した回路パターンを作り出し、放射感応材料（レジスト）の層でコーティングされた基板（シリコン・ウェハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは複数のダイを含む）の上にこのパターンが画像化される。概して、１枚のウェハは隣り合うターゲット部分の全体的ネットワークを含み、それらが投影システムを介して連続的に１つずつ照射されるであろう。マスク・テーブル上のマスクによるパターニングを使用する現在の装置では、２つの異なるタイプの装置の間で区別が為される。リソグラフ投影装置の一方のタイプでは、マスク・パターン全体を一度にターゲット部分上に露光することによって各々のターゲット部分が照射される。そのような装置は普通、ウェハ・ステッパと称される。別の選択肢となる装置は普通、ステップ・アンド・スキャン装置と称され、各々のターゲット部分は、投影ビームの下で所定の基準方向（「スキャニング」方向）にマスク・パターンを徐々にスキャンし、その間で同期してこの方向と平行または反平行に基板テーブルをスキャンすることによって照射される。概して投影システムは倍率因数Ｍ（概して＜１）を有するであろうから、基板テーブルがスキャンされる速度Ｖはマスク・テーブルがスキャンされるそれの因数Ｍ倍であろう。ここで述べたようなリソグラフ装置に関するさらなる情報は、例えば米国特許第６，０４６，７９２号から見出され得る。

リソグラフ投影装置を使用する公知の製造方法では、（例えばマスク内の）パターンは放射感応材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に覆われた基板の上に画像化される。この画像化に先立って、基板は下地塗り、レジスト・コーティングおよびソフト・ベークといった様々な手順を受けてもよい。露光後、基板は露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベークおよび画像化された外観の計測／検査といった他の手順を受けてもよい。この手順の配列はデバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基本として使用される。そのようなパターン化された層は、その後、エッチング、イオン・インプランテーション（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学的機械的研磨法などといった、すべて個々の層を仕上げることを意図された様々な処理を受ける。もしもいくつかの層が必要とされるならば、全手順、またはその変形例が各々の新たな層について繰り返されなければならないであろう。様々な積層のオーバーレイ（並列配置）が可能な限り正確であることを確実化することは重要である。この目的で、ウェハ上の１つまたは複数の位置に小さな基準マークが設けられ、その結果、ウェハ上で座標系の基点を規定する。光学デバイスおよび電子デバイスを基板ホルダ位置決めデバイス（これ以降「アラインメント・システム」と称する）と組み合わせて使用して、このマークはその後、新たな層が既にある層の上に並列配置される必要がある度に再配置されれ、アラインメント基準として使用されてもよい。最終的に、基板（ウェハ）上に複数デバイスのアレーが存在するであろう。その後、これらのデバイスはダイシングもしくはソーイングといった技術によって互いに切り離され、そこから個々のデバイスはピン等に接続されたキャリヤ上に実装され得る。そのような方法に関するさらなる情報は、例えば、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔによる「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、第３版、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４の本から得ることが可能である。

単純化するために、投影システムはこれ以降「レンズ」と称される。しかしながら、この用語は、例えば屈折性光学系、反射性光学系、反射屈折性のシステムを含む様々なタイプの投影システムを包含するように広義に解釈されるべきである。放射システムはまた、放射の投影ビームを指向、成形または制御するためのこれらのどのような設計タイプによっても動作する部品も含み、そのような部品もやはり以下では集合的もしくは単独に「レンズ」と称される。さらに、リソグラフ装置は２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプであってもよい。そのような「マルチ・ステージ」デバイスでは、追加のテーブルが並列で使用されてもよく、あるいは１つまたは複数のテーブルに準備の工程が実行され、その間に１つまたは複数のテーブルが露光に使用されてもよい。二重ステージのリソグラフ装置は、例えば、米国特許第５，９６９，４４１号およびＷＯ ９８／４０７９１号に述べられている。

交番位相シフト・マスクは光学リソグラフ・システムの解像度を上げるために使用される。交番位相シフト・マスクは、マスク上の隣り合う特徴形状間に透過される光に１８０°の位相シフトを導入することによって解像度を上げる。

図２は知られている構造による交番位相シフト・マスク１００の概略の例示である。マスク１００はガラスもしくは石英の層１１０および不透明材料の層、すなわちハード・マスク１２０を含む。ハード・マスク１２０は、例えば、クロムで形成されることが可能である。ガラスもしくは石英の層１００はパターンの特徴形状１３０を規定するようにエッチングされた部分を含む。ハード・マスク１２０の間のガラスもしくは石英の層１００の領域１４０は源放射２００のための増加した経路長を規定し、隣り合う特徴形状間の領域１４０を通過する源放射２００を隣りの特徴形状１３０を規定するエッチング部分を通過する源放射２００と１８０°位相外れにシフトさせる。１８０°の位相シフトを作り出すために、特徴形状１３０は０．５λ／（ｎ−１）に等しい深さＤまでエッチングされ、ここでλは源放射２００の波長であり、ｎはガラスもしくは石英の層１１０の屈折率である。

深さＤまでガラスもしくは石英の層１１０のエッチングの速度と時間を制御することは困難である。ガラスもしくは石英の層１１０の材料の変更はマスク１００の表面を横切る深さＤの変化を引き起こし、エッチングの速度と時間にわたる制御は、正確に深さＤを作り出すために正確に制御されなければならない。マスク１００全体にわたる深さＤの変化は隣り合う特徴形状間の位相シフトに変化を生じさせ、それにより、隣り合う特徴形状間の位相シフトが、例えば１７５°あるいは１８５°になる可能性がある。マスク１００の隣り合う特徴形状間の位相シフトの変化はマスク１００の解像度および境界寸法均一性の低下に結びつく。

図３は公知構造のまた別の交番位相シフト・マスク１５０の概略の例示である。マスク１５０は石英もしくはガラスの層１６０を含む。マスク１５０はパターンの特徴形状１３１、１３２を規定するエッチング部分を含む。特徴形状１３２は特徴形状１３１よりも小さい境界寸法ＣＤを有する。マスク１５０はまた、ハード・マスク１２０、およびエッチング部分１３１と１３２の間にあってその領域を通過する源放射２００が特徴形状１３１、１３２を通過する源放射２００と１８０°位相外れにシフトされる領域１４５も含む。

エッチングの速度と時間を正確に制御することの困難さは、大きいパターンの特徴形状に隣接する微細もしくは微小パターンの特徴形状を形成することもやはり困難にするが、その理由は異なるサイズの特徴形状は異なる速度でエッチングされるからである。さらに高いエッチング速度とさらに低いエッチング時間を必要とする微小特徴形状は、さらに低いエッチング速度とさらに高いエッチング時間を必要とする大きな特徴形状に先行して所望の深さまでエッチングされる。

微細もしくは微小特徴形状、すなわち小さいＣＤを有する特徴形状はまた、源放射２００のためのトンネルもしくはファイバとしてはたらく傾向がある。源放射２００は特徴形状１３２の側壁１３３から反射されるので、層１６０の石英もしくはガラスと空気の間の境界の効果が源放射２００の位相シフトを減少させ、マスク１５０の解像度を低下させる。この境界効果は高ＮＡシステム、特に注液式のリソグラフに使用するシステムで一層強調される。

位相シフトの利点は特徴形状のサイズの増大につれて減少する。大きな特徴形状に関する解像度の向上は減衰位相シフト・マスクで達成されることが可能である。解像度は、例えば９０°の位相シフトで改善されることが可能である。それらは交番位相シフト・マスクよりも低い解像度および処理許容範囲を供給するけれども、減衰位相シフト・マスクは交番位相シフト・マスクよりも設計と製造が単純である。

フォトリソグラフ投影装置の向上した解像度を供給する交番位相シフト・マスクおよび減衰位相シフト・マスクを提供することが本発明の態様である。誘導されるトポグラフィおよび／または導波路効果を低下させる位相シフト・マスクを提供することもやはり本発明の態様である。マスクを横切る位相シフトの改善された制御を供給しながらその一方でマスク上に形成されるパターンのエッチングの速度と時間の誤差のさらに大きい余裕度を可能にする交番位相シフト・マスクおよび減衰位相シフト・マスクの製造方法を提供することが本発明のさらなる態様である。集積回路、集積光学システム、磁区メモリ、液晶ディスプレイ・パネル、および薄膜磁気ヘッドの用途のために、本発明による位相シフト・マスクを使用して投影ビームを与える工程を含む方法によって作製されるデバイスを提供することが本発明のまたさらなる態様である。

この態様およびその他の態様は本発明に従って、リソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイス内で達成され、このパターニング・デバイスはガラスもしくは石英の層、樹脂製のポリマー層、およびガラスもしくは石英の層と樹脂製ポリマー層の間のエッチング停止層を含み、そこでは樹脂製ポリマー層にパターンが形成され、パターンに相当する領域ではガラスもしくは石英の層と樹脂製ポリマー層の間にエッチング停止層が設けられない。

本発明のさらなる態様によると、フォトリソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスの製造方法が提供され、その方法が、ガラスもしくは石英の層とエッチング停止層を含むブランクを供給する工程、エッチング停止層の上に樹脂製ポリマーの層を形成する工程、樹脂製無機ポリマー層の上に不透明材料の層を形成する工程、不透明材料層の上に放射感応材料層を塗布する工程、放射感応材料層をパターン化された投影放射ビームに露光する工程、パターンに相当する不透明材料層の部分を除去する工程、樹脂製ポリマー層内のパターンを現像する工程、およびパターンに相当するエッチング停止層の部分を除去する工程を含む。

本発明のさらなる態様によると、フォトリソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスが提供され、そのパターニング・デバイスが、ガラスもしくは石英の層、減衰材料の層、およびガラスもしくは石英の層と樹脂製ポリマー層の間のエッチング停止層を含み、そこでは樹脂製ポリマー層にパターンが形成され、パターンに相当する領域ではガラスもしくは石英の層と樹脂製ポリマー層の間にエッチング停止層が設けられず、かつフォトリソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスの製造方法が提供され、その方法が、ガラスもしくは石英の層とエッチング停止層を含むブランクを供給する工程、エッチング停止層の上に減衰材料の層を形成する工程、減衰材料の層の上に不透明材料の層を形成する工程、不透明材料層の上に放射感応材料層を塗布する工程、放射感応材料層をパターン化された投影放射ビームに露光する工程、パターンに相当する不透明材料層の部分を除去する工程、減衰材料層内のパターンを現像する工程、およびパターンに相当するエッチング停止層の部分を除去する工程を含む。

本発明のまたさらなる態様によると、リソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスが提供され、そのパターニング・デバイスが、内部に形成されたパターンを有するガラスもしくは石英の層を含み、そこでは光学的に透過性の材料、光学的に半透明の材料、および不透明材料のうちの１つでパターンが充填され、その材料がガラスもしくは石英の層とは異なる屈折率と誘電定数を有し、かつフォトリソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスの製造方法が提供され、その方法が、ガラスもしくは石英のブランクを供給する工程、ブランクの上に放射感応材料の層を塗布する工程、放射感応材料層をパターン化された投影放射ビームに露光する工程、ブランク内のパターンを現像する工程、現像されたパターンを、ガラスもしくは石英のブランクとは異なる屈折率と誘電定数を有する光学的に透明の材料、光学的に半透明の材料および不透明材料のうちの１つで充填する工程、およびパターンが形成されていないブランクの部分から材料をエッチングする工程を含む。

本発明のまたさらなる態様によると、集積回路、集積光学システム、磁区メモリ用のパターン、液晶ディスプレイ・パネル、および薄膜磁気ヘッドに使用するためのデバイスが提供され、そのデバイスが、放射感応材料の層によって少なくとも部分的に覆われている基板を供給する工程、放射の投影ビームを供給する工程、本発明によるパターニング・デバイスを使用して投影ビームにその断面にパターンを与える工程、およびパターン化された放射ビームを放射感応材料の層のターゲット部分上に投影する工程を含む方法によって製造される。

本明細書ではＩＣの製造で本発明による装置の使用法に対して特定の言及が為される可能性があるけれども、そのような装置が多数の他の可能な用途を有することは明確に理解されるべきである。例えば、それは集積光学システム、磁区メモリ用の手引きおよび検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に使用されてもよい。そのような代替の用途の背景でこの文書の中の「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用もさらに一般的な用語の「マスク」、「基板」および「ターゲット部分」でそれぞれ置き換えられると考えられるべきであることを当業者は理解するであろう。

本明細書では、「放射」および「ビーム」という用語は（例えば３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を備えた）紫外放射および（５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する極紫外放射）ＥＵＶを含むすべてのタイプの電磁放射、ならびにイオン・ビームまたは電子ビームといった粒子ビームを包含するように使用される。「位相シフト・マスク」という用語が、限定はされないが９０°および／または１８０°を含む所望の、または制御された位相シフトを有するいかなるマスクにも関することもやはり理解されるべきである。

ここで添付の概略的な図面を参照しながら、本発明の実施例を単なる範例の方式で説明する。図中で、対応する参照番号は対応する部品を示す。

図１は本発明の特定の実施例によるリソグラフ投影装置１を図式的に描いている。本装置は、放射（例えばＵＶもしくはＥＵＶであって、例えば２４８ｎｍ、１９３ｎｍもしくは１５７ｎｍの波長で動作するエキシマ・レーザ、または１３．６ｎｍで動作するレーザ点火プラズマ源によって発生）の投影ビームＰＢを供給する放射システムＥｘ、ＩＬを含む。本実施例では、放射システムは放射源ＬＡもやはり含む。本装置はまた、マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを設けられ、かつ投影システムＰＬに関してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決めデバイスＰＭに接続された第１の目標テーブル（マスク・テーブル）ＭＴ、基板Ｗ（例えばレジスト被覆されたシリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダを設けられ、かつ投影システムＰＬに関して基板を正確に位置決めするための第２の位置決めデバイスＰＷに接続された第２の目標テーブル（基板テーブル）ＷＴ、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）の上にマスクＭＡの照射部分を画像化するように構成され、かつ配置された投影システムもしくはレンズＰＬ（例えば石英および／またはＣａＦ_２レンズ・システムまたは屈折もしくは反射屈折システム、ミラー群または電場偏向器アレー）も含む。投影システムＰＬは基準フレームＲＦ上に支持される。ここに描いたように、本装置は透過タイプ（すなわち透過性のマスクを有する）である。しかしながら、概して、それは反射タイプであって、例えば反射性のマスクを備えていることもやはり可能である。場合によっては、本装置は上述したタイプのプログラム可能ミラー群のような別の種類のパターニング・デバイスを使用することも可能である。

線源ＬＡ（例えばＵＶエキシマ・レーザ、ストレージ・リングまたはシンクロトロン内で電子ビームの経路の周りに設けられたアンジュレータもしくはウィグラ、レーザで生じるプラズマ源、放電源または電子もしくはイオンのビーム源）は放射のビームＰＢを発生する。ビームＰＢは、直接または例えばビーム・エクスパンダＥｘのような調整器を横切った後のいずれかで照明システム（イルミネータ）ＩＬ内に供給される。イルミネータＩＬはビーム内の強度分布の外側および内側半径量（一般的にはそれぞれシグマ・アウターおよびシグマ・インナーと称される）を設定するための調整デバイスＡＭを含むことが可能である。付け加えると、それは概して光結合器ＩＮと集光レンズＣＯのような様々な他の部品を含むであろう。この方式で、マスクＭＡに当たるビームＰＢはその断面に所望の均一性と強度を有する。

図１に関して、線源ＬＡは（線源ＬＡが例えば水銀ランプであるケースがしばしばあるので）リソグラフ投影装置のハウジング内にあってもよいが、それはリソグラフ投影装置から遠隔にあって、それが作り出す放射ビームが（例えば適切な指向ミラーの補助で）装置内に導かれることもやはり可能であるということに留意すべきである。後者の筋書きはしばしば、線源ＬＡがエキシマ・レーザであるときのケースである。本発明はこれらの筋書きの両方を包含する。特に、本発明および特許請求項は、例えば１５７ｎｍ、１２６ｎｍおよび１３．６ｎｍの波長を伴なうといった約１７０ｎｍ未満の波長を有する放射の投影ビームを供給するように放射システムＥｘ、ＩＬが構成される実施例を包含する。

その後、ビームＰＢはマスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡを途中で捕捉する。マスクＭＡを横切った後、ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、それがビームＰＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に焦点集束させる。第２の位置決めデバイスＰＷ（および干渉計ＩＦ）の補助で、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路内の様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように正確に移動させられることが可能となる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭは、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後、またはスキャン時に、ビームＰＢの経路に関してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用されることが可能である。概して、目標テーブルＭＴ、ＷＴの移動はロング・ストロークのモジュール（粗い位置決め）とショート・ストロークのモジュール（微細な位置決め）の補助で実現されるであろう。しかしながら、ウェハ・ステッパのケースでは（ステップ・アンド・スキャン装置とは対照的に）マスク・テーブルＭＴは単にショート・ストロークのアクチュエータに接続されるだけであるか、または固定される可能性がある。マスクのアラインメント・マークＭ_１、Ｍ_２および基板のアラインメント・マークＰ_１、Ｐ_２を使用してマスクＭＡと基板Ｗは位置合わせされることが可能である。

トラック・システムとも称されるウェハ処理装置２が動作可能なようにリソグラフ投影装置１に接続される可能性がある。ウェハ処理装置２はカセットからトラック・システムへとウェハを移送するように構成および配置された介在区画、レジスト被覆用スピン・モジュール、ベーク・モジュール、冷却モジュールおよびレジスト現像用スピン・モジュールを含む処理区画、およびウェハ処理装置２からリソグラフ投影装置１へとウェハを移送するように構成および配置された第２の介在区画を含んでもよい。ウェハは複数の区画間で搬送され、処理モジュールの中でウェハ搬送機構によって配給、処理、取り出しおよび搬送される。

描かれた装置は次の２つの異なるモードで使用されることが可能である。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に定位置に保たれ、マスクの画像全体が一度に（すなわち１回の「フラッシュ」で）ターゲット部分Ｃの上に投影される。その後、異なるターゲット部分ＣがビームＰＢによって照射可能となるように基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向に移される。
２．スキャン・モードでは、所定のターゲット部分Ｃが１回の「フラッシュ」で露光されないことを除いて基本的に同じ筋書きが適用される。その代わりに、マスク・テーブルＭＴが速度ｖで所定の方向（「スキャン方向」と称され、例えばｙ方向）に可動性であり、それにより、投影ビームＰＢがマスクの画像にわたってスキャンさせられる。それと共に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで同じまたは逆の方向で同時に移動させられ、ここでＭはレンズＰＬの倍率（通常、Ｍ＝１／４または１／５）である。この方式で、解像度を譲歩することなく比較的大きなターゲット部分Ｃが露光されることが可能となる。

図４を参照すると、本発明の一実施例による交番位相シフト・マスク３００はガラスもしくは石英の層３１０、エッチング停止層３８０、樹脂製ポリマー層３３０、および不透明材料の層、すなわちハード・マスク３２０を含む。エッチング部分はパターンの特徴形状３３１、３３２を規定する。エッチング停止層３８０はマスク３００を作製するために選択されたエッチングのタイプによって除去されない材料で形成される。例えば、もしも樹脂製ポリマーの層３３０がプラズマ・ツールといったものによってドライ・エッチングされる場合、エッチング停止層３８０はプラズマ・ツールによって除去されない材料で製作される。別の実施例として、もしも樹脂製ポリマーの層３３０が例えば酸によってウェット・エッチングされる場合、エッチング停止層３８０は酸によって除去されない材料で製作される。エッチング停止層３８０は、例えばＣｒＮ、ＣｒＣ、ＣｒＯ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＮＯ、ＴａＯ、Ｗ（およびその酸化物）、およびＭｇ（およびその酸化物）といったクロムもしくはその他の材料で形成されることが可能である。無機材料の層３３０は、透明でかつ容易に溶解可能、もしくはドライ・エッチング可能な材料、例えば樹脂のポリマーであるシルセスキオキサン水素（ＨＳＱ）で形成される。層３３０は、例えば低級石英ガラス、工業用グレードの溶融石英または「不純物混在」グレードの溶融石英といった他の材料で形成されることも可能である。ハード・マスク３２０は金属の層、例えばクロムまたは他の材料の膜である。

図５を参照すると、本発明による交番位相シフト・マスクを作製する方法は、エッチング停止層を有するマスク・ブランクを供給する工程Ｓ１１０、マスク・ブランクの上に樹脂製ポリマー層を形成する工程Ｓ１２０、樹脂製ポリマーの層の上にハード・マスクを形成する工程Ｓ１３０、ハード・マスク上にレジストを塗布する工程Ｓ１４０、レジストを露光する工程Ｓ１５０、ハード・マスクを除去する工程Ｓ１６０、樹脂製ポリマーの層内のパターンを現像する工程Ｓ１７０、およびエッチング停止部を除去する工程Ｓ１８０を含む。

図６を参照すると、マスク・ブランク３０５はガラスもしくは石英の層３１０とエッチング停止層３８０を含む。樹脂製ポリマーの層３３０は、例えばスピン・コーティングによってマスク・ブランク３０５の上に形成される。ハード・マスク３２０は、例えばスパッタリングによって無機材料の層３３０の上に形成される。レジスト３４０は、例えばスピン・コーティングによってハード・マスク３２０の上に塗布される。レジスト３４０はパターン化された放射源２１０に露光される。

図７を参照すると、レジスト３４０がパターン化された放射減２１０に露光され、露光されたレジストの下にあるハード・マスク３２０が除去される。露光されたレジストは、例えば溶剤が加えられ、露光されたレジストがマスクを越えて可溶化することによって除去されることが可能である。ハード・マスク３２０は、ハード・マスク３２０の材料に応じて、例えばウェット・エッチングまたはドライ・エッチングといった適切なエッチング処理によって除去されることが可能である。

図８を参照すると、ウェットまたはドライのいずれかのエッチングによって無機材料の層３３０の中にパターンが現像される。エッチング停止層３８０はエッチング処理によって除去されない材料で形成されるので、先行技術による交番位相シフト・マスクの製造に使用される処理のようにエッチングの速度と時間の正確な制御が重要になることはない。マスク３００は残留レジスト３４０を除去するために洗浄されてもよい。

無機材料層３３０内のパターンの現像の間にオーバー・エッチングが生じた場合、エッチング停止層３８０はエッチング処理によって除去されず、ガラスもしくは石英の層３１０のエッチングを防止するので、パターンの特徴形状がガラスもしくは石英の層３１０内にエッチングされることはないであろう。

図９を参照すると、エッチング停止層３８０はまた、大きな特徴形状３３３に隣接した小さな特徴形状３３４のエッチングも可能にする。小さな特徴形状、すなわち小さな境界寸法を備えた特徴形状は一層高いエッチング速度と一層小さいエッチング時間を必要とする。大きな特徴形状、すなわち大きな境界寸法を備えた特徴形状は一層低いエッチング速度と一層高いエッチング時間を必要とする。小さい特徴形状３３４は、隣接する大きい特徴形状３３３がエッチング停止層３８０まで完全にエッチングされる前にエッチング停止層３８０まで完全にエッチングされるであろうけれども、エッチング停止層３８０はエッチングされないであろうから、大きい特徴形状３３３のエッチングを完了する間のエッチング剤に対するエッチング完了済みの小さい特徴形状３３４の連続暴露が小さい特徴形状３３４の下にあるガラスもしくは石英の層３１０のエッチングを引き起こすことはない。特徴形状３３３、３３４のエッチングが完了すると、パターンの特徴形状３３３、３３４に対応するエッチング停止層の部分が取り除かれてマスクの作製が完了する。

交番位相シフト・マスクとしてマスクを説明してきたが、マスク・ブランクの上に減衰材料の層を置くことによって本発明のまた別の範例的実施例による減衰位相シフト・マスクが作製され得ることは理解されるべきである。図１０を参照すると、減衰位相シフト・マスクを製造する方法は、エッチング停止層を有するマスク・ブランクを供給する工程Ｓ２１０、マスク・ブランクの上に減衰材料の層を形成する工程Ｓ２２０、減衰材料の層の上にハード・マスクを形成する工程Ｓ２３０、ハード・マスク上にレジストを塗布する工程Ｓ２４０、レジストを露光する工程Ｓ２５０、ハード・マスクを除去する工程Ｓ２６０、減衰材料の層内のパターンを現像する工程Ｓ２７０、およびエッチング停止部を除去する工程Ｓ２８０を含む。

減衰材料の層は、例えばモリブデンとシリコンで形成されてもよい。モリブデンとシリコンは、例えばスパッタリングによってハード・マスクの上に形成され得る。マスク・ブランクに減衰層を付着させるために、減衰位相シフト・マスクを形成するのに適したいかなる材料も使用されてよく、減衰材料を付着させるのに適したいかなる方法も使用されてよい。

図１１を参照すると、本発明によって作製された減衰位相シフト・マスク４００はガラスもしくは石英の層４１０、エッチング停止層４８０、減衰材料の層４３０およびハード・マスク４２０を含む。減衰材料の層４３０はマスク・ブランク４０５の上に形成される。特徴形状４３１と４３２は減衰材料の層４３０内にエッチングされる。特徴形状４３１と４３２内のエッチング停止層４８０の部分は、特徴形状４３１と４３２のエッチング後に除去される。

図１２を参照すると、本発明のまた別の範例的実施例による交番位相シフト・マスク５００はガラスもしくは石英の層５１０、例えばクロムで形成されたハード・マスク５２０、およびマスク５００内にエッチングされたパターンの特徴形状５３１、５３２を含む。特徴形状５３２は特徴形状５３１よりも小さいＣＤを有する。マスク５００の特徴形状５３１、５３２は充填材料５５０で充填される。充填材料５５０は光学的に透明または減衰性のどのような材料であってもよく、あるいは不透明材料であってもよい。

再び図３を参照すると、公知構造のマスク１５０では、源放射２００がマスク１５０を通過するとき、それは小さい方の特徴形状１３２の側壁１３３に当たる。放射が特徴形状１３２を通過するとき、放射の一部は様々な角度で側壁１３３に当たり、その角度はブルースター角よりも大きいかまたは小さい。側壁１３３からの源放射２００の反射は、マスク１５０の解像度を下げる伝搬の不規則性およびマスク１５０の位相シフト特性の制御の損失に結びつく。

再び図１２を参照すると、充填材料５５０はガラスもしくは石英の層５１０の屈折率ｎ_５１０と誘電係数ｋ_５１０とは異なる屈折率ｎ_５５０と誘電係数ｋ_５５０を有するように選択される。所望の位相シフトを生じさせるために特徴形状５３１、５３２の各々がエッチングされる深さＤはガラスもしくは石英の層５１０と充填材料５５０の屈折率間の差異Δｎ＝ｎ_５１０−ｎ_５５０およびガラスもしくは石英の層５１０と充填材料５５０の誘電係数間の差異Δｋ＝ｋ_５１０−ｋ_５５０に直線的に反比例する。差異ΔｎとΔｋが増加するほど、所望の位相シフトを生じさせるために特徴形状５３１と５３２がエッチングされなければならない深さＤは減少する。逆に、差異ΔｎとΔｋが減少するほど、所望の位相シフトを生じさせるために特徴形状５３１と５３２がエッチングされなければならない深さＤは増加する。上記で検討したように、交番位相シフト・マスクについては１８０°の位相シフトが望ましく、減衰位相シフト・マスクについては１８０°未満の位相シフトが望ましい。

図１３を参照すると、本発明のまた別の範例的実施例による位相シフト・マスク６００はガラスもしくは石英の層６１０、複数の特徴形状６３１、６３２および特徴形状６３１、６３２内の充填材料６５０を含む。

上記で検討したように、充填材料はガラスもしくは石英の層の屈折率と誘電係数とは異なる屈折率と誘電係数を有するどのような材料であってもよい。充填材料は、例えばフォトレジスト、ガラス、石英またはＨＳＱであることが可能である。充填材料はまた、他の光学特性を有する材料であることも可能である。例えば、充填材料は放射を偏光させる材料であることが可能である。

図１４を参照すると、本発明による位相シフト・マスクを製造するための方法は、マスク・ブランクを供給する工程Ｓ３１０、マスク・ブランクにレジストを塗布する工程Ｓ３２０、パターン化された放射源にレジストを露光する工程Ｓ３３０、マスク・ブランク内のパターンを現像する工程Ｓ３４０、マスク・ブランクのパターンの特徴形状を充填するために充填材料を加える工程Ｓ３５０および充填材料をエッチ・バックする工程Ｓ３６０を含む。

充填材料は、公知方法によってマスク・ブランクに加えられることが可能である。例えば、充填材料はマスク上にスピン・コート、スパッタ、電気メッキまたは気相蒸着されることが可能である。

図１４に描かれた方法は、ハード・マスクを含まない図１３のマスクを製造するのに使用されることが可能である。ハード・マスク５２０を含む図１２のマスクを製造する方法は図１５に図式的に描かれている。この方法はハード・マスクを含むマスク・ブランクを供給する工程Ｓ４１０、マスク・ブランクにレジストを塗布する工程Ｓ４２０、パターン化された放射源にレジストを露光する工程Ｓ４３０、露光されたレジストの下にあるハード・マスクを除去する工程Ｓ４３５、マスク・ブランク内のパターンを現像する工程Ｓ４４０、マスク・ブランクのパターンの特徴形状を充填するために充填材料を加える工程Ｓ４５０および充填材料をエッチ・バックする工程Ｓ４６０を含む。

図１６と図１７を参照すると、充填材料はパターンの特徴形状を完全に充填して特長形状の上に延びるように加えられる。その後、図１２と図１３にそれぞれ示したマスクを作り出すために充填材料はエッチ・バックされる。充填材料のエッチ・バックは、例えば化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）によって為されることが可能である。ＣＭＰはまた、トポグラフィ、すなわちマスクの解像度を下げる可能性のあるマスク内平面度誤差を下げるために使用されることも可能である。マスク５００のハード・マスク５２０は研磨の間のＣＭＰ停止部としてはたらく。

図１８を参照すると、集積回路、集積光学システム、磁区メモリ、液晶ディスプレイ・パネル、または薄膜磁気ヘッドに使用するためのデバイスを製造する方法は、放射感応材料の層によって少なくとも部分的に覆われている基板を供給する工程Ｓ５１０、放射システムを使用して放射の投影ビームを供給する工程Ｓ５２０、本発明の範例的な実施例によるマスクを使用して、投影ビームにその断面のパターンを与える工程Ｓ５３０、およびパターン化された放射ビームを放射感応材料の層のターゲット部分上に投影する工程Ｓ５４０を含む。図１８の方法に先行してデバイスの機能と性能および機能を実現するためのパターンの設計があることは当業者に理解されるであろう。本発明によるマスクの設計と製造が図１８に示した方法にやはり先行し得ることもまた理解されるであろう。基板またはウェハ、生産および処理が図１８に示した方法に先行し得ることもやはり理解されるであろう。ウェハ処理は、例えばウェハ表面を酸化する工程、ウェハ表面上で絶縁膜を形成する工程、真空蒸着といったものによってウェハ上に電極を形成する工程、ウェハ内にイオンを注入する工程、および光感応薬剤でウェハをドープする工程を含んでよい。図１８に示した方法に引き続くその他のウェハ処理工程にはレジストを現像する工程、現像したレジストをエッチングのような方法で除去する工程、およびエッチングの後の不要なレジストを除去する工程が含まれる。例えばダイシング、ボンディング、パッケージング（チップのシール処理）、および動作と寿命のチェック検査を含むデバイスの組み立てと検査が、図１８に示した方法の後に続くこともやはり理解されるであろう。

図１９を参照すると、本発明による範例的な方法によって製造されたデバイス９００は、内部に形成された特徴形状９３３、９３４を含むパターンを有する基板９１０を含む。上記で検討したように、デバイス９００が集積回路、集積光学システム、磁区メモリ、液晶ディスプレイ・パネル、および薄膜磁気ヘッドの製造の中で形成される可能性があることは理解されるべきである。デバイス９００が、本方法もしくはその変形例を繰り返すことによって形成されることが可能な複数のパターン化された層を含む可能性があることもやはり理解されるべきである。

本発明の特定の実施例を以上に述べてきたが、説明した以外の方法で本発明が実施されることが可能であることは理解されるであろう。この説明は本発明を限定することを意図するものではない。

フォトリソグラフ投影装置の概略を例示する図である。 公知構造の交番位相シフト・マスクの概略を例示する図である。 公知構造のまた別の交番位相シフト・マスクの概略を例示する図である。 本発明の範例的な実施例による交番位相シフト・マスクの概略を例示する図である。 本発明の範例的な実施例による交番位相シフト・マスクを製造する方法の概略を例示する図である。 本発明の方法による製造時の、本発明による交番位相シフト・マスクの概略を例示する図である。 本発明の方法による製造時の、本発明による交番位相シフト・マスクの概略を例示する図である。 本発明の方法による製造時の、本発明による交番位相シフト・マスクの概略を例示する図である。 本発明の方法による製造時の、本発明による交番位相シフト・マスクの概略を例示する図である。 本発明の範例的な実施例による減衰位相シフト・マスクを作製する方法の概略を例示する図である。 本発明による減衰位相シフト・マスクの概略を例示する図である。 本発明のまた別の範例的な実施例による位相シフト・マスクの概略を例示する図である。 本発明のまた別の範例的な実施例による位相シフト・マスクの概略を例示する図である。 本発明の範例的な実施例による位相シフト・マスクを製造する方法の概略を例示する図である。 本発明のまた別の範例的な実施例による位相シフト・マスクを製造する方法の概略を例示する図である。 充填材料を加えた後でかつ充填材料をエッチ・バックする前の図１２のマスクの概略を例示する図である。 充填材料を加えた後でかつ充填材料をエッチ・バックする前の図１３のマスクの概略を例示する図である。 集積回路、集積光学システム、磁区メモリ、液晶ディスプレイ・パネル、または薄膜磁気ヘッドに使用するためのデバイスを製造する方法の概略を例示する図である。 本発明による方法によって製造されたデバイスの概略を例示する図である。

Claims (26)

1. リソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスであって、
   ガラスもしくは石英の層、
   樹脂製ポリマーの層、および
   ガラスもしくは石英の層と樹脂製ポリマー層の間のエッチング停止層を含み、樹脂製ポリマー層にパターンが形成され、かつパターンに相当する領域でガラスもしくは石英の層と樹脂製ポリマー層の間にエッチング停止層が設けられないパターニング・デバイス。
2. 樹脂製ポリマー層がシルセスキオキサン水素で形成される、請求項１に記載のパターニング・デバイス。
3. エッチング停止層がクロムで形成される、請求項１に記載のパターニング・デバイス。
4. 樹脂製ポリマー層の上にさらに不透明材料の層を含み、樹脂製ポリマー層内のパターンに対応して不透明材料の層がパターン化される、請求項１に記載のパターニング・デバイス。
5. 不透明材料の層がクロムである、請求項４に記載のパターニング・デバイス。
6. フォトリソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスを製造する方法であって、
   ガラスもしくは石英の層とエッチング停止層を含むブランクを供給する工程、
   エッチング停止層の上に樹脂製ポリマーの層を形成する工程、
   樹脂製ポリマー層の上に不透明材料の層を形成する工程、
   不透明材料層の上に放射感応材料の層を塗布する工程、
   放射感応材料の層をパターン化された放射の投影ビームに露光する工程、
   パターンに対応する不透明材料層の部分を除去する工程、
   樹脂製ポリマー層内のパターンを現像する工程、および
   パターンに対応するエッチング停止層の部分を除去する工程を含む方法。
7. 樹脂製ポリマー層がシルセスキオキサン水素であり、スピン・コーティングによって形成される、請求項６に記載の方法。
8. 不透明材料の層がスパッタリングによって形成される、請求項６に記載の方法。
9. パターンがウェット・エッチングによって現像される、請求項６に記載の方法。
10. パターンが、プラズマ・ツールによるエッチングによって現像される、請求項６に記載の方法。
11. リソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスであって、
    ガラスもしくは石英の層、
    減衰材料の層、および
    ガラスもしくは石英の層と樹脂製無機ポリマー層の間のエッチング停止層を含み、減衰材料の層にパターンが形成され、かつパターンに相当する領域でガラスもしくは石英の層と減衰材料の層の間にエッチング停止層が設けられないパターニング・デバイス。
12. 減衰材料の層がモリブデンとシリコンで形成される、請求項１１に記載のパターニング・デバイス。
13. エッチング停止層がクロムで形成される、請求項１１に記載のパターニング・デバイス。
14. 減衰材料の層の上にさらに不透明材料の層を含み、減衰材料の層内のパターンに対応して不透明材料の層がパターン化される、請求項１１に記載のパターニング・デバイス。
15. 不透明材料の層がクロムである、請求項１４に記載のパターニング・デバイス。
16. フォトリソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスを製造する方法であって、
    ガラスもしくは石英の層とエッチング停止層を含むブランクを供給する工程、
    エッチング停止層の上に減衰材料の層を形成する工程、
    減衰材料の層の上に不透明材料の層を形成する工程、
    不透明材料層の上に放射感応材料の層を塗布する工程、
    放射感応材料の層をパターン化された放射の投影ビームに露光する工程、
    パターンに対応する不透明材料層の部分を除去する工程、
    減衰材料の層内のパターンを現像する工程、および
    パターンに対応するエッチング停止層の部分を除去する工程を含む方法。
17. 減衰材料の層がスパッタリングによって形成される、請求項１６に記載の方法。
18. 不透明材料の層がスパッタリングによって形成される、請求項１６に記載の方法。
19. パターンがウェット・エッチングによって現像される、請求項１６に記載の方法。
20. パターンが、プラズマ・ツールを伴なうエッチングによって現像される、請求項１６に記載の方法。
21. リソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスであって、
    中に形成されたパターンを有するガラスもしくは石英の層を含み、パターンが、光学的に透明の材料、光学的に半透明の材料、および不透明材料のうちの１つで充填され、その材料がガラスもしくは石英の層の屈折率と誘電係数とは異なる屈折率と誘電係数を有するパターニング・デバイス。
22. ガラスもしくは石英の層の上にさらに不透明材料の層を含み、不透明材料の層がガラスもしくは石英の層内のパターンに対応したパターンを有する、請求項２１に記載のパターニング・デバイス。
23. フォトリソグラフ投影装置に使用するためのパターニング・デバイスを製造する方法であって、
    ガラスもしくは石英のブランクを供給する工程、
    ブランクの上に放射感応材料の層を塗布する工程、
    放射感応材料の層をパターン化された放射の投影ビームに露光する工程、
    ブランク内のパターンを現像する工程、
    現像されたパターンを光学的に透明の材料、光学的に半透明の材料および不透明材料のうちの１つで充填する工程を含み、その材料がガラスもしくは石英のブランクとは異なる屈折率と誘電係数を有し、
    パターンが形成されていないブランクの部分から材料をエッチングする工程を含む方法。
24. 放射感応材料の層を塗布する前にガラスもしくは石英のブランクに不透明材料の層を設ける工程をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
25. 材料をエッチングする工程が化学的機械的研磨法を含む、請求項２３に記載の方法。
26. 集積回路、集積光学システム、磁区メモリ用のパターン、液晶ディスプレイ・パネル、および薄膜磁気ヘッドに使用するためのデバイスであって、
    放射感応材料の層によって少なくとも部分的に覆われている基板を供給する工程、
    放射の投影ビームを供給する工程、
    請求項１、１１および２１のうちの１つによるパターニング・デバイスを使用して投影ビームにその断面のパターンを与える工程、
    パターン化された放射ビームを放射感応材料の層のターゲット部分の上に投影する工程を含む方法によって製造されるデバイス。

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