JP2641362B2 - リソグラフィー方法および位相シフトマスクの作製方法 - Google Patents
リソグラフィー方法および位相シフトマスクの作製方法Info
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/29—Rim PSM or outrigger PSM; Preparation thereof
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路及び他
のデバイス作製に用いられる光リソグラフィー技法に関
し、特にリソグラフィー技法によりデバイスを作製する
光学システムに使用される、位相シフトマスクの作製方
法に関する。これらのマスクはまた、特に倍率を有する
光システムに用いられる場合、”レティクル”と呼ばれ
る。
のデバイス作製に用いられる光リソグラフィー技法に関
し、特にリソグラフィー技法によりデバイスを作製する
光学システムに使用される、位相シフトマスクの作製方
法に関する。これらのマスクはまた、特に倍率を有する
光システムに用いられる場合、”レティクル”と呼ばれ
る。
【０００２】半導体集積回路作製の際には、トランジス
タのようなデバイスをウェハあたりできるだけ多く作製
することが望ましい。従って、トランジスタあるいは他
の特性サイズを可能な限り小さくすることが望まれる。
例えば、金属層間で電気的に結合させるための、金属ス
トライプの特性サイズ、すなわちその幅Ｗ、あるいは金
属で満たされる絶縁層の空隙の特性サイズを小さくする
ことが望まれる。従って、集積回路を作製する半導体ウ
ェハのフォトレジスト層に、幅Ｗの孤立形状を転写する
ことが必要とされる場合、マスク（レティクル）内には
幅Ｃの形状が必要とされる。この幅Ｃがマスクの遮光層
内の単なる空隙である場合、比Ｗ／Ｃはｍとなり、ｍは
マスクパターンをフォトレジスト層に縮小転写するのに
用いられる、光システムの横方向倍率として知られる。
しかし、回折光の影響が支配的になると、像のエッジが
不明瞭（解像性の劣化）となり、フォトレジスト層に結
像された際に解像度が劣化する。
タのようなデバイスをウェハあたりできるだけ多く作製
することが望ましい。従って、トランジスタあるいは他
の特性サイズを可能な限り小さくすることが望まれる。
例えば、金属層間で電気的に結合させるための、金属ス
トライプの特性サイズ、すなわちその幅Ｗ、あるいは金
属で満たされる絶縁層の空隙の特性サイズを小さくする
ことが望まれる。従って、集積回路を作製する半導体ウ
ェハのフォトレジスト層に、幅Ｗの孤立形状を転写する
ことが必要とされる場合、マスク（レティクル）内には
幅Ｃの形状が必要とされる。この幅Ｃがマスクの遮光層
内の単なる空隙である場合、比Ｗ／Ｃはｍとなり、ｍは
マスクパターンをフォトレジスト層に縮小転写するのに
用いられる、光システムの横方向倍率として知られる。
しかし、回折光の影響が支配的になると、像のエッジが
不明瞭（解像性の劣化）となり、フォトレジスト層に結
像された際に解像度が劣化する。
【０００３】International Electron Device Meeting
(IEDM) Technical Digest, pp.57-60(3.3.1-3.3.4)（１
９８９年１２月）に掲載の、"New Phase Shifting Mask
withSelf-Aligned Phase Shifters for a Quarter Mic
ron Lithography"において、A.Nitayamaらは、解像度、
つまりフォトレジスト層１０１上に結像されるマスク形
状の解像性を改善するために、透明な位相シフト部を有
するマスクの利用を示している。それらのマスクには透
明な光位相シフト層がパターニングされ、マスクの不透
明部のエッジから既定の距離に配置されたエッジを有す
る層が形成されている。各位相シフト層の厚さｔは、λ
／２（ｎ−１）と等しく、ここでλは光源の波長、ｎは
位相シフト層の屈折率である。従って、これらの位相シ
フト層によって、光の位相はπだけシフト（位相遅れ）
される。回折の原理から、この位相シフト層によって解
像度が改善される。このようなマスクは、”位相シフ
ト”マスクと呼ばれている。
(IEDM) Technical Digest, pp.57-60(3.3.1-3.3.4)（１
９８９年１２月）に掲載の、"New Phase Shifting Mask
withSelf-Aligned Phase Shifters for a Quarter Mic
ron Lithography"において、A.Nitayamaらは、解像度、
つまりフォトレジスト層１０１上に結像されるマスク形
状の解像性を改善するために、透明な位相シフト部を有
するマスクの利用を示している。それらのマスクには透
明な光位相シフト層がパターニングされ、マスクの不透
明部のエッジから既定の距離に配置されたエッジを有す
る層が形成されている。各位相シフト層の厚さｔは、λ
／２（ｎ−１）と等しく、ここでλは光源の波長、ｎは
位相シフト層の屈折率である。従って、これらの位相シ
フト層によって、光の位相はπだけシフト（位相遅れ）
される。回折の原理から、この位相シフト層によって解
像度が改善される。このようなマスクは、”位相シフ
ト”マスクと呼ばれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前掲のA.Nitayamaらに
よって示されたマスク構造は、単一アライメントレベル
プロセスによって作製され、ウェットエッチングに耐性
のあるＰＭＭＡ位相シフト層の下の遮光クロム層をウェ
ットエッチングして、その下のＰＭＭＡ層をエッチング
し、位相シフトマスクを形成する。しかし、クロム層の
横方向エッチングの制御は難しく、クロム層のエッジの
位置の制御も難しい。そのような困難に関わらず、遮光
クロム層のエッジの位置合わせは、マスクの解像度を改
善するために精密に制御されねばならない。
よって示されたマスク構造は、単一アライメントレベル
プロセスによって作製され、ウェットエッチングに耐性
のあるＰＭＭＡ位相シフト層の下の遮光クロム層をウェ
ットエッチングして、その下のＰＭＭＡ層をエッチング
し、位相シフトマスクを形成する。しかし、クロム層の
横方向エッチングの制御は難しく、クロム層のエッジの
位置の制御も難しい。そのような困難に関わらず、遮光
クロム層のエッジの位置合わせは、マスクの解像度を改
善するために精密に制御されねばならない。
【０００５】さらに、A.Nitayamaらの手法では、ライン
アンドスペース群パターンあるいは比較的小さい位相シ
フト補助スロットを有する孤立空隙のような、任意形状
のマスクには十分に対応することができない。位相シフ
トスロットを有する空隙と同様、ラインアンドスペース
群パターンを形成する手法について、M.D.Levensonらに
よる、IEEE Transactions onElectron Devices, Vol.ED
-29, pp.1828-1836（１９８２年）に掲載の、"Improved
Resolution in Photolithography with a Phase Shift
ingMask,"に示されている。この論文には、そのような
マスクデバイスの作製手法が示されているが、２段階ア
ライメント（２アライメントレベル手法）が必要とさ
れ、正確なアライメントを行い、マスク作製プロセス
（電子ビームリソグラフィー）を簡素化するためには望
ましくない。
アンドスペース群パターンあるいは比較的小さい位相シ
フト補助スロットを有する孤立空隙のような、任意形状
のマスクには十分に対応することができない。位相シフ
トスロットを有する空隙と同様、ラインアンドスペース
群パターンを形成する手法について、M.D.Levensonらに
よる、IEEE Transactions onElectron Devices, Vol.ED
-29, pp.1828-1836（１９８２年）に掲載の、"Improved
Resolution in Photolithography with a Phase Shift
ingMask,"に示されている。この論文には、そのような
マスクデバイスの作製手法が示されているが、２段階ア
ライメント（２アライメントレベル手法）が必要とさ
れ、正確なアライメントを行い、マスク作製プロセス
（電子ビームリソグラフィー）を簡素化するためには望
ましくない。
【０００６】従って、位相シフトマスクを作製するため
の、より汎用性があり制御性の良い単一アライメントレ
ベル手法が要求される。さらに、セルフアライン特性を
達成するための、より汎用性があり制御性の良い単一ア
ライメントレベルリソグラフィー技術が望まれる。
の、より汎用性があり制御性の良い単一アライメントレ
ベル手法が要求される。さらに、セルフアライン特性を
達成するための、より汎用性があり制御性の良い単一ア
ライメントレベルリソグラフィー技術が望まれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】位相シフトマスク（レテ
ィクル）等に用いられる、セルフアライン特性のための
単一アライメントレベルリソグラフィー方法に関し、本
発明では以下の段階を有する：
ィクル）等に用いられる、セルフアライン特性のための
単一アライメントレベルリソグラフィー方法に関し、本
発明では以下の段階を有する：
【０００８】（ａ）レジスト層の第１、２、３領域に、
段階（ｂ）に先だってお互いに異なった量で照射を行
い、それによって第２及び第３領域が段階（ｂ）の現像
に耐性を有するが、第１領域は耐性を有しないように
し、また、第３領域が段階（ｄ）の現像に耐性を有する
が、第２領域は耐性を有しないようにし、レジスト層
は、第２材料層上の第１材料層上に配置され、第１領域
は第２領域と隣接し第１の共通界面を有し、第２領域は
第３領域と隣接し第２の共通界面を有し、 （ｂ）レジスト層の第１段階の現像によって、第２領域
及び第３領域を残存させて、第１領域のレジスト層を除
去し、 （ｃ）第１材料層の、レジスト層の現像前の第１領域下
部に対応する領域のみをエッチングし、 （ｄ）第３領域の現像特性は段階（ａ）から（ｄ）によ
って影響されないので、レジスト層の第２段階の現像に
よって、レジスト層の第３領域は残層させて、第２領域
を除去し、 （ｅ）第２材料層の、レジスト層の現像前の第１領域下
部に対応する領域のみを厚さ方向にエッチングし、第２
材料層のその領域の厚さを減少させ、 （ｆ）第１材料層の、レジスト層の現像前の第２領域下
部に対応する領域をエッチングし、それによって第１材
料層及び第２材料層に、第２及び第１共通界面に対して
アライメントされたエッジを形成する。
段階（ｂ）に先だってお互いに異なった量で照射を行
い、それによって第２及び第３領域が段階（ｂ）の現像
に耐性を有するが、第１領域は耐性を有しないように
し、また、第３領域が段階（ｄ）の現像に耐性を有する
が、第２領域は耐性を有しないようにし、レジスト層
は、第２材料層上の第１材料層上に配置され、第１領域
は第２領域と隣接し第１の共通界面を有し、第２領域は
第３領域と隣接し第２の共通界面を有し、 （ｂ）レジスト層の第１段階の現像によって、第２領域
及び第３領域を残存させて、第１領域のレジスト層を除
去し、 （ｃ）第１材料層の、レジスト層の現像前の第１領域下
部に対応する領域のみをエッチングし、 （ｄ）第３領域の現像特性は段階（ａ）から（ｄ）によ
って影響されないので、レジスト層の第２段階の現像に
よって、レジスト層の第３領域は残層させて、第２領域
を除去し、 （ｅ）第２材料層の、レジスト層の現像前の第１領域下
部に対応する領域のみを厚さ方向にエッチングし、第２
材料層のその領域の厚さを減少させ、 （ｆ）第１材料層の、レジスト層の現像前の第２領域下
部に対応する領域をエッチングし、それによって第１材
料層及び第２材料層に、第２及び第１共通界面に対して
アライメントされたエッジを形成する。
【０００９】以上の段階によって、第１材料層及び第２
材料層に、第２及び第１共通界面に対してアライメント
され、従ってお互いにアライメントされたエッジが形成
される。
材料層に、第２及び第１共通界面に対してアライメント
され、従ってお互いにアライメントされたエッジが形成
される。
【００１０】レジスト層の残存する第３領域は、必要な
らば除去される。段階（ａ）で用いられる照射には、電
子、フォトン、イオンが用いられる。
らば除去される。段階（ａ）で用いられる照射には、電
子、フォトン、イオンが用いられる。
【００１１】第１、２、３領域を適切に構成することに
よって、ポジレジストあるいはネガレジスト層を用いる
ことができる。どちらの方法でも（ポジレジストあるい
はネガレジスト）、本発明では単一のレジスト層のみが
必要とされ、異なった領域に異なった量の照射を行い、
従って単一のアライメント（照射に関する）のみが必要
とされる。本発明の手法によれば、集積回路作製あるい
は他のリソグラフィー処理のための、光システムのレテ
ィクルとして用いられる、位相シフトマスクを作製する
のに用いることができる。マスクの形状（エッジ）は、
レジスト層の第１、２、３領域間の境界の輪郭を描くこ
とによって、単一アライメントで決定される。その結
果、それらのエッジの形状が、光システムのフォトレジ
スト層に転写されるパターンの形状を決定することにな
る。
よって、ポジレジストあるいはネガレジスト層を用いる
ことができる。どちらの方法でも（ポジレジストあるい
はネガレジスト）、本発明では単一のレジスト層のみが
必要とされ、異なった領域に異なった量の照射を行い、
従って単一のアライメント（照射に関する）のみが必要
とされる。本発明の手法によれば、集積回路作製あるい
は他のリソグラフィー処理のための、光システムのレテ
ィクルとして用いられる、位相シフトマスクを作製する
のに用いることができる。マスクの形状（エッジ）は、
レジスト層の第１、２、３領域間の境界の輪郭を描くこ
とによって、単一アライメントで決定される。その結
果、それらのエッジの形状が、光システムのフォトレジ
スト層に転写されるパターンの形状を決定することにな
る。
【００１２】
【実施例】図１に、所望の位相シフトマスク５００（図
４）の作製における、デバイスの初期段階２００を示
す。明確にするために、マスクのパターンは正方形を仮
定しているが、本発明に関して、円空隙あるいはライン
アンドスペース形状のような他の形状を作製することも
可能で、以下に述べるレジスト層に形成される種々の領
域の輪郭を修正することによって、ラインアンドスペー
ス群形状等にすることも可能である。
４）の作製における、デバイスの初期段階２００を示
す。明確にするために、マスクのパターンは正方形を仮
定しているが、本発明に関して、円空隙あるいはライン
アンドスペース形状のような他の形状を作製することも
可能で、以下に述べるレジスト層に形成される種々の領
域の輪郭を修正することによって、ラインアンドスペー
ス群形状等にすることも可能である。
【００１３】基板１１は誘電体で、通常均一厚のアモル
ファス石英である。基板１１は、マスクパターンがフォ
トレジスト層に転写される際に、光システムで用いられ
る光の波長λに対して透明である。層１２は（波長λに
対して）透明な位相シフト層で、石英基板１１上のガラ
ス層等が用いられる。あるいは、層１２を用いなくても
良い。
ファス石英である。基板１１は、マスクパターンがフォ
トレジスト層に転写される際に、光システムで用いられ
る光の波長λに対して透明である。層１２は（波長λに
対して）透明な位相シフト層で、石英基板１１上のガラ
ス層等が用いられる。あるいは、層１２を用いなくても
良い。
【００１４】位相をπシフトさせるために、層１２の厚
さは均一にλ／２（ｎ−１）に等しくし、ここでλは光
リソグラフィーシステムの光源の真空中での波長、ｎは
層１２の材料の屈折率である。層１２を用いない場合に
は、基板１１に設ける溝１７の深さは、λ／２（ｎ−
１）と等しい値とする。ただし、ここでλは光源の真空
中での波長、ｎは基板１１の屈折率である。
さは均一にλ／２（ｎ−１）に等しくし、ここでλは光
リソグラフィーシステムの光源の真空中での波長、ｎは
層１２の材料の屈折率である。層１２を用いない場合に
は、基板１１に設ける溝１７の深さは、λ／２（ｎ−
１）と等しい値とする。ただし、ここでλは光源の真空
中での波長、ｎは基板１１の屈折率である。
【００１５】層１３は不透明な層で、０．１μmの均一
な厚さのクロム層等を用い、位相シフト層１２の表面に
堆積されている。あるいは、層１２を用いない場合に
は、基板１１の表面に直接堆積される。
な厚さのクロム層等を用い、位相シフト層１２の表面に
堆積されている。あるいは、層１２を用いない場合に
は、基板１１の表面に直接堆積される。
【００１６】均一厚のポジレジスト層１０は、ポリクレ
ゾールホルムアルデヒドのようなポリマー、及び置換
１，２−ナフトキノンジアゾ化物のような照射に感応す
る化合物との混合物が用いられる。この層１０は均一な
厚さ０．５μmとし、このようなレジストとして、Shipl
ey CompanyのMP2400を用いることができる。レジスト層
１０は電子ビームによって、領域１５及び１６に対し
て、それぞれ照射線量Ｄ２及びＤ１で照射される。照射
線量Ｄ２はＤ１より多い。例えば、Ｄ２は１平方センチ
メートル当り２０マイクロクーロン、Ｄ１は１平方セン
チメートル当り１０マイクロクーロンであり、両照射線
量共に２０ｋｅＶでの値である。通常領域１５の外形は
正方形であり、領域１６の形状は正方形環であるが、上
記のように他の形状でも良い。領域１４に対する照射線
量は概ねゼロである。
ゾールホルムアルデヒドのようなポリマー、及び置換
１，２−ナフトキノンジアゾ化物のような照射に感応す
る化合物との混合物が用いられる。この層１０は均一な
厚さ０．５μmとし、このようなレジストとして、Shipl
ey CompanyのMP2400を用いることができる。レジスト層
１０は電子ビームによって、領域１５及び１６に対し
て、それぞれ照射線量Ｄ２及びＤ１で照射される。照射
線量Ｄ２はＤ１より多い。例えば、Ｄ２は１平方センチ
メートル当り２０マイクロクーロン、Ｄ１は１平方セン
チメートル当り１０マイクロクーロンであり、両照射線
量共に２０ｋｅＶでの値である。通常領域１５の外形は
正方形であり、領域１６の形状は正方形環であるが、上
記のように他の形状でも良い。領域１４に対する照射線
量は概ねゼロである。
【００１７】電子ビーム照射の後、適切な現像液によっ
てレジストを現像し、領域１４及び１６はそのまま残存
させ、レジスト層の領域１５を除去する。例として、Ａ
Ｚ２４０１現像液（Ｓｈｉｐｌｅｙ）の希釈液で、現像
液と水の体積比１対５のものを用いて、約８分間で現像
できる。その後、除去されたレジスト領域１５の下のク
ロム層１３の領域が、硝酸セリウムアンモニウム溶液に
よるウェットエッチングあるいは塩素化ガスプラズマに
よるドライエッチングによってエッチングされる。この
時点で、デバイスの段階３００（図２）が得られる。
てレジストを現像し、領域１４及び１６はそのまま残存
させ、レジスト層の領域１５を除去する。例として、Ａ
Ｚ２４０１現像液（Ｓｈｉｐｌｅｙ）の希釈液で、現像
液と水の体積比１対５のものを用いて、約８分間で現像
できる。その後、除去されたレジスト領域１５の下のク
ロム層１３の領域が、硝酸セリウムアンモニウム溶液に
よるウェットエッチングあるいは塩素化ガスプラズマに
よるドライエッチングによってエッチングされる。この
時点で、デバイスの段階３００（図２）が得られる。
【００１８】次に、レジストをさらに現像し、この場合
にはより濃度の高い現像液を用いて、レジスト領域１４
はそのまま残存させ、レジスト領域１６を除去する。例
として、ＳｈｉｐｌｅｙのＡＺ２４０１現像液の希釈液
で、現像液と水の体積比１対４のものを用いて、約５分
間で現像できる。その後、ガラス層１２は石英基板１１
との界面までエッチングされる、あるいは層１２を用い
ない場合には、緩衝フッ化水素酸水溶液によるウェット
エッチングあるいはＣＨＦ3プラズマによるドライエッ
チングによって石英基板をエッチングする。このプロセ
スの時点で、段階４００（図３）が得られる。
にはより濃度の高い現像液を用いて、レジスト領域１４
はそのまま残存させ、レジスト領域１６を除去する。例
として、ＳｈｉｐｌｅｙのＡＺ２４０１現像液の希釈液
で、現像液と水の体積比１対４のものを用いて、約５分
間で現像できる。その後、ガラス層１２は石英基板１１
との界面までエッチングされる、あるいは層１２を用い
ない場合には、緩衝フッ化水素酸水溶液によるウェット
エッチングあるいはＣＨＦ3プラズマによるドライエッ
チングによって石英基板をエッチングする。このプロセ
スの時点で、段階４００（図３）が得られる。
【００１９】次に、クロム層の照射された領域、つま
り、除去されたレジスト領域１６の下の部分が、ウェッ
トあるいはドライエッチングによってエッチングされ
る。最後に、残存するレジスト領域１４が、ウェット有
機溶剤あるいは酸性溶液によるウェットエッチングある
いは、Ｏ2プラズマによるドライエッチングによって除
去され、所望の位相シフトマスク５００（図４）が得ら
れる。
り、除去されたレジスト領域１６の下の部分が、ウェッ
トあるいはドライエッチングによってエッチングされ
る。最後に、残存するレジスト領域１４が、ウェット有
機溶剤あるいは酸性溶液によるウェットエッチングある
いは、Ｏ2プラズマによるドライエッチングによって除
去され、所望の位相シフトマスク５００（図４）が得ら
れる。
【００２０】層１２（あるいは基板１１）のエッチング
は、特に層１２（あるいは基板１１）のエッチングがウ
ェットエッチングプロセスの場合、そのようなプロセス
が通常レジスト領域１６に変化を与えないので、ちょう
どレジスト領域１６に先だって行うことができる。不要
な残余物を取り除く場合には、各エッチング段階あるい
は現像段階の後で、酸素プラズマ処理を付け加えること
もできる。
は、特に層１２（あるいは基板１１）のエッチングがウ
ェットエッチングプロセスの場合、そのようなプロセス
が通常レジスト領域１６に変化を与えないので、ちょう
どレジスト領域１６に先だって行うことができる。不要
な残余物を取り除く場合には、各エッチング段階あるい
は現像段階の後で、酸素プラズマ処理を付け加えること
もできる。
【００２１】図５に、本発明の他の実施例に関する、前
述の光システムのレティクルとして用いるための、所望
の位相シフトマスク９００（図８）の作製における、初
期段階６００を示す。図５では、段階６００でのレジス
ト材料がネガティブであること以外は、全ての要素は図
１と同じであり、同じ参照番号が与えられている。この
レジスト材料として、例えば、ＳｈｉｐｌｅｙによるＳ
ＡＬ６０１レジスト、０．５μm均一厚のものを、７０
℃で４分間ベーキングしたものを用いることができる。
レジスト層は、領域１５、１６、及び１４が、それぞれ
Ｄ２、Ｄ１、Ｄ０の照射線量で、電子ビーム照射され
る。通常、Ｄ２は１平方センチメートル当り７マイクロ
クーロン、Ｄ１は１平方センチメートル当り４マイクロ
クーロンであり、電子が約２０ｋｅＶで加速された場合
の値である。Ｄ０は概ねゼロである。
述の光システムのレティクルとして用いるための、所望
の位相シフトマスク９００（図８）の作製における、初
期段階６００を示す。図５では、段階６００でのレジス
ト材料がネガティブであること以外は、全ての要素は図
１と同じであり、同じ参照番号が与えられている。この
レジスト材料として、例えば、ＳｈｉｐｌｅｙによるＳ
ＡＬ６０１レジスト、０．５μm均一厚のものを、７０
℃で４分間ベーキングしたものを用いることができる。
レジスト層は、領域１５、１６、及び１４が、それぞれ
Ｄ２、Ｄ１、Ｄ０の照射線量で、電子ビーム照射され
る。通常、Ｄ２は１平方センチメートル当り７マイクロ
クーロン、Ｄ１は１平方センチメートル当り４マイクロ
クーロンであり、電子が約２０ｋｅＶで加速された場合
の値である。Ｄ０は概ねゼロである。
【００２２】電子ビーム照射の後レジストは、通常０．
２７Ｎ水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等の、ウ
ェット現像液によって４分間で現像される。このように
して、領域１５及び１６はそのまま残存し、レジスト領
域１４が除去される。不要な残余物を取り除く場合に
は、酸素プラズマ処理によって行える。その後、除去さ
れたレジスト領域１４の下のクロム層の部分が、ドライ
あるいはウェットエッチングされる。例として、硝酸セ
リウムアンモニウム溶液によるウェットエッチングによ
って行うことができる。この時点で、デバイスの段階７
００（図６）が得られる。
２７Ｎ水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等の、ウ
ェット現像液によって４分間で現像される。このように
して、領域１５及び１６はそのまま残存し、レジスト領
域１４が除去される。不要な残余物を取り除く場合に
は、酸素プラズマ処理によって行える。その後、除去さ
れたレジスト領域１４の下のクロム層の部分が、ドライ
あるいはウェットエッチングされる。例として、硝酸セ
リウムアンモニウム溶液によるウェットエッチングによ
って行うことができる。この時点で、デバイスの段階７
００（図６）が得られる。
【００２３】次に、レジストはより高濃度の現像液、通
常０．５４Ｎ水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等
の、ウェット現像液によって４分間で現像される。不要
な残余物は前述のように、酸素プラズマ処理によって除
去できる。その後、ガラス層１２、あるいはガラス層を
用いない場合には石英基板１１がエッチングされる。例
えば、（ガラス層１２を用いない場合には）石英基板１
１は、ＣＨＦ3プラズマ、約１００ｓｃｃｍ、２．７Ｐ
ａ、２００ワットの条件で、Plasma Therm SL720エッチ
ングチャンバー内で、９分間でドライエッチングされ
る。このようにして、石英基板１１の照射された領域
が、深さ３８５ｎｍにエッチングされる。不要な残余物
は、酸素プラズマ処理によって除去できる。この時点
で、デバイスの段階８００（図７）が得られる。
常０．５４Ｎ水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等
の、ウェット現像液によって４分間で現像される。不要
な残余物は前述のように、酸素プラズマ処理によって除
去できる。その後、ガラス層１２、あるいはガラス層を
用いない場合には石英基板１１がエッチングされる。例
えば、（ガラス層１２を用いない場合には）石英基板１
１は、ＣＨＦ3プラズマ、約１００ｓｃｃｍ、２．７Ｐ
ａ、２００ワットの条件で、Plasma Therm SL720エッチ
ングチャンバー内で、９分間でドライエッチングされ
る。このようにして、石英基板１１の照射された領域
が、深さ３８５ｎｍにエッチングされる。不要な残余物
は、酸素プラズマ処理によって除去できる。この時点
で、デバイスの段階８００（図７）が得られる。
【００２４】次に、クロム層１２が、通常硝酸セリウム
アンモニウム溶液によって処理し、レジスト領域１５の
下のクロム層１３の部分が残存し、ここまでに除去され
ているレジスト領域１４及び１６の下のクロム層１３の
部分が除去される。最後に、レジスト領域１５がプラズ
マ処理によって除去される。この時点で、前述の光シス
テムでレティクルとして用いることのできる、所望の位
相シフトマスク９００（図８）が得られる。
アンモニウム溶液によって処理し、レジスト領域１５の
下のクロム層１３の部分が残存し、ここまでに除去され
ているレジスト領域１４及び１６の下のクロム層１３の
部分が除去される。最後に、レジスト領域１５がプラズ
マ処理によって除去される。この時点で、前述の光シス
テムでレティクルとして用いることのできる、所望の位
相シフトマスク９００（図８）が得られる。
【００２５】前述の、不要な残余物を除去するための酸
素プラズマ処理は、必須ではない。
素プラズマ処理は、必須ではない。
【００２６】本発明は特定の実施例について示したが、
本発明の主旨を逸脱することなく種々の変形が成し得
る。クロム遮光層１３の代わりに、ケイ化モリブデンの
ような不透明材料を用いることができる。シリカのよう
な十分な遮光性を有する材料を用いることができる。ガ
ラス層１２を用いなくても良く、あるいは基板上に熱分
解法によって成長された、二酸化ケイ素のように、その
下の基板に対して選択的にエッチングされる、つまり高
エッチング率を有する、他の材料を用いることができ
る。さらに、回折の原理に従って、πの位相シフト以外
に対応する厚さの、位相シフト層を用いることもでき
る。
本発明の主旨を逸脱することなく種々の変形が成し得
る。クロム遮光層１３の代わりに、ケイ化モリブデンの
ような不透明材料を用いることができる。シリカのよう
な十分な遮光性を有する材料を用いることができる。ガ
ラス層１２を用いなくても良く、あるいは基板上に熱分
解法によって成長された、二酸化ケイ素のように、その
下の基板に対して選択的にエッチングされる、つまり高
エッチング率を有する、他の材料を用いることができ
る。さらに、回折の原理に従って、πの位相シフト以外
に対応する厚さの、位相シフト層を用いることもでき
る。
【００２７】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明では、位相
シフトマスク（レティクル）等に用いられる、セルフア
ライン特性のための単一アライメントレベルリソグラフ
ィー技術に関し、レジスト層の第１、２、３領域に、お
互いに異なった線量で照射を行い、３つの領域を形成
し、これらの３領域は、２種の異なった濃度の現像液に
よって選択的に現像され、レジスト層をパターニング
し、遮光層とその下の位相シフト層に異なったパターン
が形成され、透明基板（１１）上に、あるいはその一部
として透明位相シフト層が形成され、以上のように第２
及び第１共通界面に対してアライメントされたエッジを
形成することによって、位相シフトマスクを作製する際
の、より汎用性があり制御性の良い単一アライメントレ
ベル位相シフトマスク作製手法を提供することができ
る。
シフトマスク（レティクル）等に用いられる、セルフア
ライン特性のための単一アライメントレベルリソグラフ
ィー技術に関し、レジスト層の第１、２、３領域に、お
互いに異なった線量で照射を行い、３つの領域を形成
し、これらの３領域は、２種の異なった濃度の現像液に
よって選択的に現像され、レジスト層をパターニング
し、遮光層とその下の位相シフト層に異なったパターン
が形成され、透明基板（１１）上に、あるいはその一部
として透明位相シフト層が形成され、以上のように第２
及び第１共通界面に対してアライメントされたエッジを
形成することによって、位相シフトマスクを作製する際
の、より汎用性があり制御性の良い単一アライメントレ
ベル位相シフトマスク作製手法を提供することができ
る。
実施例では、電子ビーム照射に対して、ポジレジスト層
（図１から４）あるいは、ネガレジスト層（図５から
８）が用いられる。
（図１から４）あるいは、ネガレジスト層（図５から
８）が用いられる。
【図１】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の、種々の段階における断面図。
作製する際の、種々の段階における断面図。
【図２】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の、種々の段階における断面図。
作製する際の、種々の段階における断面図。
【図３】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の、種々の段階における断面図。
作製する際の、種々の段階における断面図。
【図４】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の、種々の段階における断面図。
作製する際の、種々の段階における断面図。
【図５】本発明の他の実施例によって、位相シフトマス
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
【図６】本発明の他の実施例によって、位相シフトマス
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
【図７】本発明の他の実施例によって、位相シフトマス
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
【図８】本発明の他の実施例によって、位相シフトマス
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
１０ レジスト層 １１ 石英基板 １２ 位相シフト層 １３ 遮光層 １４ 領域 １５ 領域 １６ 領域 １７ 溝 ２００ 第１段階 ３００ 第２段階 ４００ 第３段階 ５００ 位相シフトマスク ６００ 第１段階 ７００ 第２段階 ８００ 第３段階 ９００ 位相シフトマスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−276552（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−211451（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−128843（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−51151（ＪＰ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】 リソグラフィー方法において、 （ａ）単一のレジスト層の第１、２、３領域（図１の１
５、１６、１４）に、段階（ｂ）に先だってお互いに異
なった線量（図１のＤ２、Ｄ１、Ｄ０）で電子ビーム照
射を１回だけ行い、それによって、第２及び第３領域は
段階（ｂ）の現像に耐性を有するが、第１領域は耐性を
有しないようにし、また、第３領域は段階（ｄ）の現像
に耐性を有するが、第２領域は耐性を有しないように
し、レジスト層（１０）は、第２材料層（１２）上の第
１材料層（１３）上に配置され、前記第１領域は前記第
２領域に隣接して第１の共通界面を有し、前記第２領域
は前記第３領域に隣接して第２の共通界面を有する段
階、 （ｂ）レジスト層の第１段階の現像によって、第２領域
及び第３領域を残存させて、第１領域（図２の１５）の
レジスト層を除去する段階、 （ｃ）第１材料層（１３）の、レジスト層（１０）の現
像前の第１領域（図１の１５）下部に対応する領域のみ
をエッチングする段階、 （ｄ）レジスト層の第２段階の現像によって、レジスト
層の第３領域（図３の１４）は残存させて、第２領域
（図３の１６）を除去する段階、 （ｅ）第２材料層（１２）の、レジスト層の現像前の第
１領域（図１の１５）下部に対応する領域のみを厚さ方
向にエッチングし、第２材料層のその領域の厚さを減少
させる段階、 （ｆ）第１材料層（１３）の、レジスト層の現像前の第
２領域（図１の１６）下部に対応する領域をエッチング
する段階、 前記一連の段階は（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ）の順序で行われ、 以上の段階によって第１材料層（１３）及び第２材料層
（１２）に、第２及び第１共通界面に対してアライメン
トされたエッジが形成されることを特徴とするリソグラ
フィー方法。 - 【請求項２】 単一のレジスト層の第３領域に照射され
る電子ビームの照射 線量（Ｄ０）が概ねゼロであり、第
１領域に照射される電子ビームの面積当たりの照射線量
（Ｄ２）が第２領域に照射される電子ビームの面積当た
りの照射線量（Ｄ１）よりも大きい請求項１のリソグラ
フィー方法。 - 【請求項３】 第２の材料層（１２）が、第３の材料か
らなる基板上に配置され、レジスト層の現像前の第１領
域（図１の１５）下部に対応する領域の第２材料層（１
２）の全厚が、段階（ｅ）で除去される請求項１のリソ
グラフィー方法。 - 【請求項４】 リソグラフィー方法において、 （ａ）単一のレジスト層の第１、２、３領域（図５の１
４、１６、１５）に、段階（ｂ）に先だってお互いに異
なった線量（図５のＤ０、Ｄ１、Ｄ２）で電子ビーム照
射を１回だけ行い、それによって、第２及び第３領域は
段階（ｂ）の現像に耐性を有するが、第１領域は耐性を
有しないようにし、また、第３領域は段階（ｄ）の現像
に耐性を有するが、第２領域は耐性を有しないように
し、レジスト層（１０）は、第２材料層（１２）上の第
１材料層（１３）上に配置され、前記第１領域は前記第
２領域に隣接して第１の共通界面を有し、前記第２領域
は前記第３領域に隣接して第２の共通界面を有する段
階、 （ｂ）レジスト層の第１段階の現像によって、第２領域
及び第３領域を残存させて、第１領域（図６の１４）の
レジスト層を除去する段階、 （ｃ）第１材料層（１３）の、レジスト層（１０）の現
像前の第１領域（図５の１４）下部に対応する領域のみ
をエッチングする段階、 （ｄ）レジスト層の第２段階の現像によって、レジスト
層の第３領域（図７の１５）は残存させて、第２領域
（図７の１６）を除去する段階、 （ｅ）第２材料層（１２）の、レジスト層の現像前の第
１領域（図５の１４）下部に対応する領域のみを厚さ方
向にエッチングし、第２材料層のその領域の厚さを減少
させる段階、 （ｆ）第１材料層（１３）の、レジスト層の現像前の第
２領域（図５の１６）下部に対応する領域をエッチング
する段階、 前記一連の段階は（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ）の順序で行われ、 以上の段階によって第１材料層（１３）及び第２材料層
（１２）に、第２及び第１共通界面に対してアライメン
トされたエッジが形成されることを特徴とするリソグラ
フィー方法。 - 【請求項５】 単一のレジスト層の第１領域（図５の１
４）に照射される電子ビームの照射線量（Ｄ０）が概ね
ゼロであり、第３領域（図５の１５）に照射される電子
ビームの面積当たりの照射線量（Ｄ２）が第２領域（図
５の１６）に照射される電子ビームの面積当たりの照射
線量（Ｄ１）よりも大きい請求項４のリソグラフィー方
法。 - 【請求項６】 第２の材料層（１２）が、第３の材料か
らなる基板上に配置され、レジスト層の現像前の第１領
域（図５の１４）下部に対応する領域の第２材料層（１
２）の全厚が、段階（ｅ）で除去される請求項４のリソ
グラフィー方法。 - 【請求項７】 位相シフトマスクの作製方法において、 （ａ）単一のレジスト層の第１、２、３領域（図１の１
５、１６、１４）に、段階（ｂ）に先だってお互いに異
なった線量（図１のＤ２、Ｄ１、Ｄ０）で電子ビーム照
射を１回だけ行い、それによって、第２及び第３領域は
段階（ｂ）の現像に耐性を有するが、第１領域は耐性を
有しないようにし、また、第３領域は段階（ｄ）の現像
に耐性を有するが、第２領域は耐性を有しないように
し、レジスト層（１０）は、第２材料層（１２）上の第
１材料層（１３）上に配置され、第２材料層は第３の材
料からなる基板上に配置され、前記第１領域は前記第２
領域に隣接して第１の共通界面を有し、前記第２領域は
前記第３領域に隣接して第２の共通界面を有する段階、 （ｂ）レジスト層の第１段階の現像によって、第２領域
及び第３領域を残存させて、第１領域（図２の１５）の
レジスト層を除去する段階、 （ｃ）第１材料層（１３）の、レジスト層（１０）の現
像前の第１領域（図１の１５）下部に対応する位置の領
域のみをエッチングする段階、 （ｄ）レジスト層の第２段階の現像によって、レジスト
層の第３領域（図３の１４）は残存させて、第２領域
（図３の１６）を除去する段階、 （ｅ）第２材料層（１２）の、レジスト層の現像前の第
１領域（図１の１５） 下部に対応する位置の領域のみを
厚さ方向にエッチングし、第２材料層のその領域の厚さ
を減少さる段階、 （ｆ）第１材料層（１３）の、レジスト層の現像前の第
２領域（図１の１６）下部に対応する位置の領域をエッ
チングする段階、 前記一連の段階は（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ）の順序で行われ、 以上の段階によって第１材料層（１３）及び第２材料層
（１２）に、第２及び第１共通界面に対してアライメン
トされたエッジが形成されることからなり、 露光用光源の光の波長に対して、第１の材料層が遮光層
となり、第２の材料層が透明層となることを特徴とする
位相シフトマスクの作製方法。 - 【請求項８】 位相シフトマスクの作製方法において、 （ａ）単一のレジスト層の第１、２、３領域（図５の１
４、１６、１５）に、段階（ｂ）に先だってお互いに異
なった線量（図５のＤ０、Ｄ１、Ｄ２）で電子ビーム照
射を１回だけ行い、それによって、第２及び第３領域は
段階（ｂ）の現像に耐性を有するが、第１領域は耐性を
有しないようにし、また、第３領域は段階（ｄ）の現像
に耐性を有するが、第２領域は耐性を有しないように
し、レジスト層（１０）は、第２材料層（１２）上の第
１材料層（１３）上に配置され、第２材料層は第３の材
料からなる基板上に配置され、前記第１領域は前記第２
領域に隣接して第１の共通界面を有し、前記第２領域は
前記第３領域に隣接して第２の共通界面を有する段階、 （ｂ）レジスト層の第１段階の現像によって、第２領域
及び第３領域を残存させて、第１領域（図６の１４）の
レジスト層を除去する段階、 （ｃ）第１材料層（１３）の、レジスト層（１０）の現
像前の第１領域（図５の１４）下部に対応する領域のみ
をエッチングする段階、 （ｄ）レジスト層の第２段階の現像によって、レジスト
層の第３領域（図７の１５）は残存させて、第２領域
（図７の１６）を除去する段階、 （ｅ）第２材料層（１２）の、レジスト層の現像前の第
１領域（図５の１４）下部に対応する領域のみを厚さ方
向にエッチングし、第２材料層のその領域の厚さを減少
させる段階、 （ｆ）第１材料層（１３）の、レジスト層の現像前の第
２領域（図５の１６）下部に対応する領域をエッチング
する段階、 前記一連の段階は（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ）の順序で行われ、 以上の段階によって第１材料層（１３）及び第２材料層
（１２）に、第２及び第１共通界面に対してアライメン
トされたエッジが形成されることからなり、 露光用光源の光の波長に対して、第１の材料層が遮光層
となり、第２の材料層が透明層となることを特徴とする
位相シフトマスクの作製方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US66176191A | 1991-02-27 | 1991-02-27 | |
| US661761 | 1991-02-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04344645A JPH04344645A (ja) | 1992-12-01 |
| JP2641362B2 true JP2641362B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=24655013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5614192A Expired - Lifetime JP2641362B2 (ja) | 1991-02-27 | 1992-02-07 | リソグラフィー方法および位相シフトマスクの作製方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0501696B1 (ja) |
| JP (1) | JP2641362B2 (ja) |
| DE (1) | DE69227935T2 (ja) |
| HK (1) | HK1003452A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0567419A2 (en) * | 1992-04-23 | 1993-10-27 | International Business Machines Corporation | A shifter-based rim phase shifting structure and process to fabricate the same |
| US5308721A (en) * | 1992-06-29 | 1994-05-03 | At&T Bell Laboratories | Self-aligned method of making phase-shifting lithograhic masks having three or more phase-shifts |
| US6436587B1 (en) * | 2000-09-18 | 2002-08-20 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Method of making a multi-level reticle using bi-level photoresist, including a phase-shifted multi-level reticle |
| KR100484517B1 (ko) * | 2000-12-19 | 2005-04-20 | 호야 가부시키가이샤 | 그레이톤 마스크 및 그 제조 방법 |
| US20070269749A1 (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-22 | Richard Elliot Schenker | Methods to reduce the minimum pitch in a pattern |
| JP2015102608A (ja) * | 2013-11-22 | 2015-06-04 | Hoya株式会社 | フォトマスクの製造方法、フォトマスク、パターン転写方法及び表示装置の製造方法 |
| JP2015106001A (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | Hoya株式会社 | フォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び表示装置の製造方法 |
| CN105842981B (zh) * | 2016-05-03 | 2020-01-07 | 岭南师范学院 | 一种低成本精密芯片模具光刻掩膜的制备方法 |
| JP2017076146A (ja) * | 2016-12-26 | 2017-04-20 | Hoya株式会社 | フォトマスクの製造方法、フォトマスク、パターン転写方法及び表示装置の製造方法 |
| JP2017068281A (ja) * | 2016-12-27 | 2017-04-06 | Hoya株式会社 | フォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び表示装置の製造方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3727233A (en) * | 1969-11-06 | 1973-04-10 | Gijutsuin K Int Trade Ind | Method of recording an electronic image |
| US4035522A (en) * | 1974-07-19 | 1977-07-12 | International Business Machines Corporation | X-ray lithography mask |
| JPS62276552A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | Hitachi Micro Comput Eng Ltd | パタ−ン形成用マスク及びそれを用いた電子装置の製造方法 |
| US5234780A (en) * | 1989-02-13 | 1993-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Exposure mask, method of manufacturing the same, and exposure method using the same |
| JPH02211451A (ja) * | 1989-02-13 | 1990-08-22 | Toshiba Corp | 露光マスク，露光マスクの製造方法及びこれを用いた露光方法 |
| KR920009369B1 (ko) * | 1990-05-25 | 1992-10-15 | 삼성전자 주식회사 | 마스크의 제작방법 |
| JPH0451151A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-19 | Fujitsu Ltd | 位相シフトレチクルの製作方法 |
| JPH04128843A (ja) * | 1990-09-20 | 1992-04-30 | Fujitsu Ltd | 露光用マスク製作方法 |
-
1992
- 1992-02-07 JP JP5614192A patent/JP2641362B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-21 EP EP19920301477 patent/EP0501696B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-21 DE DE1992627935 patent/DE69227935T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-03-24 HK HK98102491A patent/HK1003452A1/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0501696B1 (en) | 1998-12-23 |
| DE69227935D1 (de) | 1999-02-04 |
| JPH04344645A (ja) | 1992-12-01 |
| DE69227935T2 (de) | 1999-07-08 |
| HK1003452A1 (ja) | 1998-10-30 |
| EP0501696A1 (en) | 1992-09-02 |
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