JP2005202012A

JP2005202012A - 透過型位相シフトフォトマスクの製造方法

Info

Publication number: JP2005202012A
Application number: JP2004006446A
Authority: JP
Inventors: Masahito Tanabe; 将人田辺
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】エッチング面に荒れがなく、レジストパターンと遮光層パターンの重ね合わせ精度が向上した、解像性に優れた高品質なフォトマスクを効率よく製造する透過型位相シフトフォトマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】遮光層２、第一レジスト層３を積層、第一レジストパターン３’をマスクとして遮光層をエッチングし遮光層パターン２’を形成、第一レジストパターンを剥離し、ポジ型フォトレジストにて第二レジスト層５を、裏面から露光を行い遮光層パターン上に第二レジストパターン５’を形成、第二レジストパターン及び遮光層パターンをマスクとしてドライエッチングして掘り込み部７を形成、第二レジストパターンと遮光層パターンを剥離する工程を含むこと。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩ製造に用いる位相シフトフォトマスクの製造方法に関するものであり、特に、解像性に優れた、高品質な透過型位相シフトフォトマスクを効率よく製造する製造方法、及びシフター欠陥のない透過型位相シフトフォトマスクの製造方法に関する。

位相シフトフォトマスクの１つとして、透過型位相シフトフォトマスク又はクロムレス位相シフトフォトマスクと呼ばれるものが提案されている。これは、透明基板上に隣接する２つの透明な領域を有し、両領域間の位相差が実質的に１８０°になる構成のものであり、半導体素子のライン、スペース、ドット等において解像度が上がり、焦点深度が広がることが示されている。
この時の位相差を与える透明膜の膜厚をｄとし、露光波長をλ、その露光波長での屈折率をｎとすると、ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝の関係を満たすとき最も効果がある。

このような透過型位相シフトフォトマスクの構造としては、図３に断面を示したような構造が提案されている。図３中、２１は石英基板、２２は第一透過部、２３は第二透過部を示す。このようなフォトマスクに露光光が入射すると、第一透過部２２と第二透過部２３を通過した光の間に１８０°の位相差が生じ、この２つの光が結像面上の両者の境界に対応する位置で干渉して、実質的に強度がゼロになり、解像限界以下のパターンが描画できるものである。

このような透過型位相シフトフォトマスクの製造方法として、例えば、図４に示す製造方法が提案されている。
図４に示すように、この製造方法は、透明基板３１上に金属あるいは金属化合物の膜３２が形成され、その上にフォトレジスト３３が塗布されたブランク３０を用い（図４（ａ））、先ず、レジストパターン３４を形成し、そのレジストパターンをマスクにして前記金属あるいは金属化合物の膜３２をドライエッチング３５して、金属あるいは金属化合物のパターン３６を形成する（図４（ｂ）〜（ｃ））。

次に、レジストパターン３４を剥離し、金属あるいは金属化合物のパターン３６をマスクにして前記透明基板３１をドライエッチング３７し、金属あるいは金属化合物のパターン３６を除去し（図４（ｄ）〜（ｅ））、透過型位相シフトフォトマスクを得るといった製造方法である。
しかし、この製造方法は、金属あるいは金属化合物のパターン３６をマスクにして透明基板をドライエッチングするので、透明基板のエッチング面に荒れが発生するといった問題を有する。

また、透過型位相シフトフォトマスクの他の製造方法として、図５に示す製造方法が提案されている。
図５に示すように、この製造方法は、透明基板４１上に金属あるいは金属化合物の膜４２が形成され、その上にフォトレジスト４３が塗布されたブランク４０を用い（図５（ａ））、先ず、レジストパターン４４を形成し（図５（ｂ））、そのレジストパターンをマスクにして前記金属あるいは金属化合物の膜４２をドライエッチングして、金属あるいは金属化合物のパターン４６を形成する（図５（ｃ）〜（ｄ））。

次に、レジストパターン４４及び金属あるいは金属化合物のパターン４６をマスクにして前記透明基板４１をドライエッチング４７し、レジストパターン４４及び金属あるいは
金属化合物のパターン４６を除去し（図５（ｅ）〜（ｇ））、透過型位相シフトフォトマスクを得るといった製造方法である。
前記図４に示す製造方法との相違は、透明基板４１をドライエッチング４７する際に、マスクとなる金属あるいは金属化合物のパターン４６の上にレジストパターン４４を存在させたままドライエッチングを行う点である。

しかし、この製造方法は、同一のレジストパターン４４をマスクにして金属あるいは金属化合物の膜４２と透明基板４１のエッチングを行うので、この両エッチングに耐えられるフォトレジストの選択が困難であるといった問題を有する。
また、この製造方法は、金属あるいは金属化合物の膜のエッチングと透明基板のエッチングを連続して行う。従って、金属あるいは金属化合物の膜のエッチングで欠陥（残存欠陥あるいは／および欠落欠陥）があっても、そのまま透明基板のドライエッチングを行って、位相差を与える部分（シフター：図３に示すｄ）を形成するので、シフター欠陥が発生してしまうといった問題を有する。
特開平７−４３８８５号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ドライエッチングによって透明基板のエッチング面に荒れを発生させることなく、また、フォトレジストの選択の巾を広げて解像性を優れたものとし、更には、透明基板をドライエッチングする際のレジストパターンと遮光層パターンの重ね合わせ精度を向上させた、すなわち、解像性に優れた高品質な透過型位相シフトフォトマスクを効率よく製造することのできる透過型位相シフトフォトマスクの製造方法を提供することを課題とするものである。

また、上記透過型位相シフトフォトマスクの製造方法において、遮光層の欠陥に起因するシフター欠陥の発生を皆無にすることのできる透過型位相シフトフォトマスクの製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、透明基板上に隣接する２つの透明領域を有し、一方の透明領域が他方の透明領域に対して透過光の位相を反転させる位相シフト部を有する透過型位相シフトフォトマスクの製造方法において、
（１）透明基板の片面上に遮光層、第一レジスト層を順次に積層する工程と、
（２）該第一レジスト層をパターニングして、位相シフト部に相当する部分が欠落した形状の第一レジストパターンを形成する工程と、
（３）該第一レジストパターンをマスクとして遮光層をエッチングによってパターニングして、位相シフト部に相当する部分が欠落した形状の遮光層パターンを形成する工程と、（４）第一レジストパターンを剥離する工程と、
（５）第一レジストパターンが剥離された透明基板の片面上にポジ型フォトレジストを用いて第二レジスト層を積層する工程と、
（６）透明基板の他面（裏面）から全面露光、及び現像処理を行い、遮光層パターン上に第二レジストパターンを形成する工程と、
（７）該第二レジストパターン及び遮光層パターンをマスクとして透明基板をドライエッチングして掘り込み部を形成する工程と、
（８）第二レジストパターンを剥離する工程と、
（９）遮光層パターンを剥離する工程と
を含むことを特徴とする透過型位相シフトフォトマスクの製造方法である。

また、本発明は、上記発明による透過型位相シフトフォトマスクの製造方法において、前記（４）工程と（５）工程の間に、遮光層パターンの欠陥の有無の検査を行い、欠陥が存在する場合には欠陥を修正する工程を含むことを特徴とする透過型位相シフトフォトマスクの製造方法である。

本発明は、透明基板上に遮光層、第一レジスト層を積層し、位相シフト部が欠落した形状の第一レジストパターンを形成し、第一レジストパターンをマスクとして遮光層をエッチングによってパターニングして、位相シフト部が欠落した形状の遮光層パターンを形成し、第一レジストパターンを剥離し、透明基板上にポジ型フォトレジストを用いて第二レジスト層を積層し、透明基板の裏面から全面露光、及び現像処理を行い、遮光層パターン上に第二レジストパターンを形成し、第二レジストパターン及び遮光層パターンをマスクとして透明基板をドライエッチングして掘り込み部を形成し、第二レジストパターン及び遮光層パターンを剥離する工程を含むので、透明基板のエッチング面に荒れはなく、フォトレジストの選択の巾を広げて解像性を優れたものとし、レジストパターンと遮光層パターンの重ね合わせ精度を向上させた、すなわち、解像性に優れた高品質な透過型位相シフトフォトマスクを効率よく製造することのできる透過型位相シフトフォトマスクの製造方法となる。

また、上記透過型位相シフトフォトマスクの製造方法において、第二レジスト層の積層の前に、遮光層パターンの欠陥の有無の検査を行い、欠陥が存在する場合には欠陥を修正する工程を含むので、遮光層の欠陥に起因するシフター欠陥の発生を皆無にすることのできる透過型位相シフトフォトマスクの製造方法となる。

本発明を一実施の形態に基づいて以下に説明する。

図１（ａ）〜（ｆ）、及び図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明による透過型位相シフトフォトマスクの製造方法を説明する工程図である。図１（ａ）に示すように、先ず、透明基板１の片面上に、金属あるいは金属化合物の遮光層２、例えば、電子線レジストを用いた第一レジスト層３を順次に積層する。

次に、電子線露光装置を用いた描画、及び現像処理を行い、位相シフト部に相当する部分が欠落した形状の第一レジストパターン３’を形成する（図１（ｂ）〜（ｃ）。尚、図１（ｃ）においては、金属あるいは金属化合物の遮光層２上に異物４が存在している例を示している。

次に、第一レジストパターン３’をマスクとして、金属あるいは金属化合物の遮光層２をエッチングによってパターニングして、位相シフト部に相当する部分が欠落した形状の、金属あるいは金属化合物の遮光層パターン２’を形成する。
続いて、第一レジストパターン３’を剥離する（図１（ｄ）〜（ｅ））。

次に、金属あるいは金属化合物の遮光層パターン２’の欠陥の有無の検査を行い、金属あるいは金属化合物の遮光層パターン２’の欠陥部４’を修正する（図１（ｅ）〜（ｆ））。

次に、欠陥部４’が修正された透明基板１の片面上にポジ型フォトレジストを用いて第二レジスト層５を形成する。続いて、透明基板１の他面（裏面）から全面露光６、及び片面から現像処理を行い、金属あるいは金属化合物の遮光層パターン２’上に第二レジストパターン５’を形成する（図２（ａ）〜（ｃ））。

次に、金属あるいは金属化合物の遮光層パターン２’と第二レジストパターン５’をマスクとして透明基板１をドライエッチングして掘り込み部７を形成し、続いて、第二レジストパターン５’及び金属あるいは金属化合物の遮光層パターン２’を剥離して（図２（ｄ）〜（ｆ））、透過型位相シフトフォトマスクを製造する。

上記のように、本発明による透過型位相シフトフォトマスクの製造方法は、図２（ｃ）に示すように、透明基板１をドライエッチングする際のマスクとして、下層の金属あるいは金属化合物の遮光層パターン２’と上層の第二レジストパターン５’で構成されるパターンを用いているので、透明基板１のエッチング面に荒れが発生することはない。

また、本発明による透過型位相シフトフォトマスクの製造方法は、金属あるいは金属化合物の遮光層２をエッチングして金属あるいは金属化合物の遮光層パターン２’を形成する際のマスクとしての第一レジストパターン３’と、透明基板１をドライエッチングして堀り込み部７（位相シフター）を形成する際のマスクとしての第二レジストパターン５’を別々に設定している。
従って、各々のエッチング条件に適したレジストの種類を選択することができ、また、各々のエッチング条件に適したレジストの膜厚を設定することができる。
これは、高解像度、高精度が求められる遮光層パターン、及び位相シフターの形成には好ましいものである。

また、本発明による透過型位相シフトフォトマスクの製造方法は、図２（ｂ）〜（ｃ）に示すように、位相シフターを形成するために透明基板１をドライエッチングする際のマスクとして設けられる第二レジストパターン５’を、裏面露光により設けるので、遮光層パターン２’と第二レジストパターン５’の重ね合わせ精度を向上させることができ、従って、位相シフターの形状がより精度の優れたものとなる。

更に、請求項２に係わる発明の、透過型位相シフトフォトマスクの製造方法は、透明基板上に遮光層パターン２’を形成した後に、遮光層パターンの検査、修正を行うので、遮光層の欠陥に起因するシフター欠陥の発生をゼロにすることができる。

（ａ）〜（ｆ）は、本発明による透過型位相シフトフォトマスクの製造方法を説明する工程図である。（ａ）〜（ｆ）は、本発明による透過型位相シフトフォトマスクの製造方法を説明する工程図である。透過型位相シフトフォトマスクの一例の構造を示す断面図である。透過型位相シフトフォトマスクの製造方法の一例を示す説明図である。透過型位相シフトフォトマスクの製造方法の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１、３１、４１・・・透明基板
２・・・金属あるいは金属化合物の遮光層
２’・・・金属あるいは金属化合物の遮光層パターン
３・・・第一レジスト層
３’・・・第一レジストパターン
４・・・異物
４’・・・欠陥部
５・・・第二レジスト層
５’・・・第二レジストパターン
６・・・全面露光
７・・・掘り込み部
２１・・・石英基板
２２・・・第一透過部
２３・・・第二透過部
３０、４０・・・ブランク
３２、４２・・・金属あるいは金属化合物の膜
３３、４３・・・フォトレジスト
３４、４４・・・レジストパターン
３５、３７、４５、４７・・・ドライエッチング
３６、４６・・・金属あるいは金属化合物のパターン

Claims

透明基板上に隣接する２つの透明領域を有し、一方の透明領域が他方の透明領域に対して透過光の位相を反転させる位相シフト部を有する透過型位相シフトフォトマスクの製造方法において、
（１）透明基板の片面上に遮光層、第一レジスト層を順次に積層する工程と、
（２）該第一レジスト層をパターニングして、位相シフト部に相当する部分が欠落した形状の第一レジストパターンを形成する工程と、
（３）該第一レジストパターンをマスクとして遮光層をエッチングによってパターニングして、位相シフト部に相当する部分が欠落した形状の遮光層パターンを形成する工程と、（４）第一レジストパターンを剥離する工程と、
（５）第一レジストパターンが剥離された透明基板の片面上にポジ型フォトレジストを用いて第二レジスト層を積層する工程と、
（６）透明基板の他面（裏面）から全面露光、及び現像処理を行い、遮光層パターン上に第二レジストパターンを形成する工程と、
（７）該第二レジストパターン及び遮光層パターンをマスクとして透明基板をドライエッチングして掘り込み部を形成する工程と、
（８）第二レジストパターンを剥離する工程と、
（９）遮光層パターンを剥離する工程と
を含むことを特徴とする透過型位相シフトフォトマスクの製造方法。
前記（４）工程と（５）工程の間に、遮光層パターンの欠陥の有無の検査を行い、欠陥が存在する場合には欠陥を修正する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の透過型位相シフトフォトマスクの製造方法。