JP2652341B2 - Method for manufacturing phase inversion mask - Google Patents

Method for manufacturing phase inversion mask

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JP2652341B2 JP17314194A JP17314194A JP2652341B2 JP 2652341 B2 JP2652341 B2 JP 2652341B2 JP 17314194 A JP17314194 A JP 17314194A JP 17314194 A JP17314194 A JP 17314194A JP 2652341 B2 JP2652341 B2 JP 2652341B2
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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、位相反転マスクフェイ
ズ・シフト・マスクに係り、特に超精密半導体回路の製
造に適する位相反転マスクの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift mask and, more particularly, to a method for manufacturing a phase shift mask suitable for manufacturing ultra-precision semiconductor circuits.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子が高集積化され、パッ
ケージー密度が高まるにつれて微細な線幅を有するフォ
トマスクが求められており、特別に改良した製造技術も
発表されている趨勢である。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have been highly integrated and the package density has increased, a photomask having a fine line width has been demanded, and a specially improved manufacturing technique has been announced.

【0003】一般に、フォトリソグラフィーは、フォト
マスクを通じて半導体基板上に塗布されたフォトレジス
トの表面へ紫外線のような波長の光を透過させ、イメー
ジパターンを形成する技術である。一般的なフォトマス
クは、不透過パターンと透過パターンとから構成され、
選択的な露光ができるようになっているが、パターン密
度の増加により回折現象が発生して、解像度の向上に制
限がある。
In general, photolithography is a technique in which light having a wavelength such as ultraviolet light is transmitted to the surface of a photoresist applied on a semiconductor substrate through a photomask to form an image pattern. A general photomask is composed of an opaque pattern and a transmissive pattern,
Although selective exposure can be performed, a diffraction phenomenon occurs due to an increase in pattern density, and there is a limit to improvement in resolution.

【0004】すなわち、一般的なフォトマスクを用いて
露光する場合、解像度と焦点深度とは次のようである。 R(解像度)=κ1・λ/NA ・・・・・(1) ここで、κ1 は比例定数、λは露光時の光源波長、NA
は絞り値(Numerreical Apertur
e)である。 D.O.F(焦点深度)=κ2 −λ/(NA)2 ・・・・・(2) ここで、κ2 は比例定数である。
That is, when exposure is performed using a general photomask, the resolution and the depth of focus are as follows. R (resolution) = κ 1 λ / NA (1) where κ 1 is a proportional constant, λ is a light source wavelength at the time of exposure, and NA
Is the aperture (Numerical Apertur)
e). D. O. F (depth of focus) = κ 2 −λ / (NA) 2 (2) where κ 2 is a proportionality constant.

【0005】この解像度は、図1のようにその繰り返し
周期が小さくなる程、ウェハでの振幅は、隣接したパタ
ーン間での光の回折のために谷と山の差が小さくなって
区別できなくなる。それで、位相反転リソグラフィーを
利用して解像度を改善する研究が多方面にわたって行わ
れてきた。
In this resolution, as shown in FIG. 1, as the repetition period becomes smaller, the amplitude on the wafer becomes indistinguishable because the difference between valleys and peaks becomes smaller due to light diffraction between adjacent patterns. . Therefore, research for improving the resolution using phase inversion lithography has been conducted in various fields.

【0006】位相反転リソグラフィーは、照射された光
をそのまま透過させる透光領域と、位相反転物質を利用
して180°位相遷移させる透光領域とを遮光パターン
をはさんで配置して組合わせたものを全体的透光領域と
して使用する技術であり、遮光領域で透光領域間の回折
の相殺を生じさせ、光の回折による問題を減少すること
ができるものである。従って、光の強度を急峻に変調さ
せてマスクイメージに近いパターンイメージを形成する
ことができ、非常に複雑なパターンも転写が可能である
ように多様なリソグラフィー技術が開発されている。
[0006] In phase inversion lithography, a light-transmitting region that transmits irradiated light as it is and a light-transmitting region that makes a 180 ° phase transition by using a phase-inverting substance are arranged by interposing a light-shielding pattern and combined. This is a technique in which the light-transmitting region is used as an entire light-transmitting region, and the light-shielding region can offset the diffraction between the light-transmitting regions, thereby reducing the problem due to light diffraction. Accordingly, various lithography techniques have been developed so that a pattern image close to a mask image can be formed by steeply modulating the light intensity, and a very complicated pattern can be transferred.

【0007】位相反転マスクとしては、互いに隣接する
透光領域の一方に光の位相を反転させる透光膜が形成さ
れたレベンソン型(Levenson Type)マス
クと、異なる2つの透光領域のエッジ部分で位相を反転
させて光感度を低めるエッジ強調型マスク等がある。
The phase inversion mask includes a Levenson type mask in which a light transmitting film for inverting the phase of light is formed in one of the light transmitting regions adjacent to each other, and an edge portion of two different light transmitting regions. There is an edge emphasis type mask or the like that inverts the phase to lower the light sensitivity.

【0008】エッジ強調型の位相反転マスクは、位相反
転物質のパターンを位相反転物質の下部に形成された光
遮蔽層の幅より広く形成し、位相反転物質のパターンを
エッジマスクとして光遮蔽層の両側の側壁を選択的にウ
ェットエッチングして製造することにより、エッチング
された光遮蔽層の幅だけの位相反転層の効果を現すこと
ができる。
An edge-enhancement type phase inversion mask has a pattern of a phase inversion material formed wider than a width of a light shielding layer formed below the phase inversion material, and the pattern of the phase inversion material is used as an edge mask. By manufacturing by selectively wet etching the sidewalls on both sides, the effect of the phase inversion layer can be exhibited by the width of the etched light shielding layer.

【0009】このような従来の位相反転マスクを、図面
を参照して説明すると次のようである。図2および図3
は、従来のエッジ強調型の位相反転マスクの工程断面図
を示し、図2の(a)のように透明基板1上に遮光用金
属であるクロム(Cr)2を蒸着し、その上に第1感光
膜3を蒸着する。そして、電子ビームを露光して図2の
(b)のように遮光パターン領域を限定したあと、図2
の(c)のように遮光領域にのみクロム層が残るように
クロム2層を選択的に除去する。図2の(d)のように
第1感光膜3を除去し、全面に第2感光膜4を厚く蒸着
して基板側で背面露光・現像して、図3の(e)のよう
に遮光領域の相互間にのみ残るように感光膜4をパター
ニングする。そして図3の(f)のようにシリコン酸化
膜等の位相反転層5を蒸着する。この時、前記パターニ
ングされた感光膜4が厚く形成されているので段差が大
きい。そのために位相反転層5が不連続的に蒸着され
る。従って、図3の(g)のようにリフトオフ方法によ
り感光膜4とその上に形成された位相反転層5とを選択
的に除去する。そして図3の(h)のようにウェットエ
ッチング工程により遮光領域に形成されたクロム2をオ
ーバーエッチングする。
Such a conventional phase inversion mask will be described below with reference to the drawings. 2 and 3
2A is a sectional view showing a process of a conventional edge-enhancement type phase inversion mask. As shown in FIG. 2A, chromium (Cr) 2 which is a light-shielding metal is vapor-deposited on a transparent substrate 1. (1) The photosensitive film 3 is deposited. Then, the light shielding pattern area is limited as shown in FIG.
As shown in (c), the chromium 2 layer is selectively removed so that the chrome layer remains only in the light shielding region. As shown in FIG. 2 (d), the first photosensitive film 3 is removed, the second photosensitive film 4 is thickly deposited on the entire surface, and exposed and developed on the substrate side, and light is shielded as shown in FIG. 3 (e). The photosensitive film 4 is patterned so as to remain only between the regions. Then, as shown in FIG. 3F, a phase inversion layer 5 such as a silicon oxide film is deposited. At this time, the step is large because the patterned photosensitive film 4 is formed thick. For this purpose, the phase inversion layer 5 is discontinuously deposited. Therefore, as shown in FIG. 3G, the photosensitive film 4 and the phase inversion layer 5 formed thereon are selectively removed by the lift-off method. Then, as shown in FIG. 3 (h), the chromium 2 formed in the light shielding region by the wet etching process is over-etched.

【0010】一方、図4および図5は、従来の空間周波
数変調型の位相反転マスクの工程断面図を示す。従来の
空間周波数変調型の位相反転マスクの製造方法は、図4
の(a)のように透明基板1にクロム層2と第1感光膜
3を順次に蒸着し、透光領域にのみ選択的に電子ビーム
を露光および現像して、図4の(b)のように遮光領域
上にのみ第1感光膜3が残るようにパターニングする。
図4の(c)のように、パターニングされた第1感光膜
3をマスクとして利用して、露出されたクロム層2を選
択的に除去する。図4の(d)のように、前記第1感光
膜3を除去し、全面に第2感光膜4を厚く蒸着して、透
光領域を選択的に電子ビームで露光する。この時、透光
領域全部を露光させるのではなく一つ置きの透光領域に
露光する。図5の(e)のように現像して露光された部
分の第2感光膜4を除去する。図5の(f)のようにシ
リコン酸化膜(SiO2) などの位相反転層5を蒸着す
る。この時も同じく第2感光膜4が厚く蒸着されて段差
が大きく発生したので、位相反転層5が全面にしかし不
連続的に蒸着される。図5の(g)のように、リフトオ
フ方法により第2感光膜4とその上に形成された位相反
転層5とを選択的に除去して、従来の空間周波数変調型
の位相反転マスクを製造する。
On the other hand, FIGS. 4 and 5 are sectional views showing steps of a conventional spatial frequency modulation type phase inversion mask. A conventional method of manufacturing a spatial frequency modulation type phase inversion mask is shown in FIG.
As shown in FIG. 4A, a chromium layer 2 and a first photosensitive film 3 are sequentially deposited on a transparent substrate 1 and selectively exposed and developed with an electron beam only in a light-transmitting region. Is patterned so that the first photosensitive film 3 remains only on the light-shielding region.
As shown in FIG. 4C, the exposed chrome layer 2 is selectively removed using the patterned first photosensitive film 3 as a mask. As shown in FIG. 4 (d), the first photosensitive film 3 is removed, the second photosensitive film 4 is thickly deposited on the entire surface, and the light-transmitting region is selectively exposed with an electron beam. At this time, instead of exposing the entire light-transmitting area, every other light-transmitting area is exposed. As shown in FIG. 5E, the portion of the second photosensitive film 4 which has been developed and exposed is removed. As shown in FIG. 5F, a phase inversion layer 5 such as a silicon oxide film (SiO 2 ) is deposited. At this time, the second photosensitive film 4 is also deposited thickly and a large step is generated, so that the phase inversion layer 5 is deposited on the entire surface but discontinuously. As shown in FIG. 5G, the second photosensitive film 4 and the phase inversion layer 5 formed thereon are selectively removed by a lift-off method to manufacture a conventional spatial frequency modulation type phase inversion mask. I do.

【0011】このように製造された従来のエッジ強調型
の位相反転マスクは、遮光パターンのエッジ部分で位相
を反転させ、空間周波数変調型の位相反転マスクを互い
に隣接する透光領域の一方で光の位相を反転させる。
The conventional edge-enhancement type phase inversion mask manufactured as described above inverts the phase at the edge of the light-shielding pattern, and the spatial frequency modulation type phase-inversion mask is used for the light in one of the light-transmitting regions adjacent to each other. Is inverted.

【0012】図6は、従来の補助パターン強調型(Ou
t rigger Sub resolution)の
位相反転マスクのレイアウトであり、実際のパターンを
形成するための部分の透光領域Aの周辺部に微細補助パ
ターンB,B′を形成して、露光工程時の光の回折によ
る干渉現像を防止している。
FIG. 6 shows a conventional auxiliary pattern enhancement type (Ou
This is a layout of a phase inversion mask (trigger sub resolution), in which fine auxiliary patterns B and B ′ are formed in the periphery of the light transmitting region A in a portion where an actual pattern is formed, and the Interference development due to diffraction is prevented.

【0013】このような従来の補助パターン強調型の位
相反転マスクの製造方法を説明すると、次のようであ
る。まず、光の回折による干渉現像を補助パターンを利
用して防止しようとすると、実際のパターンを形成する
ための部分である透光領域Aとその周辺部の微細補助パ
ターンB,B′との幅の比は3:1の比率を有しなけれ
ばならず、実際のパターンを形成するための部分である
透光領域Aとその周辺部の微細補助パターンB,B′そ
れぞれとの間の遮光領域C,C′は実際のパターンを形
成するための部分の透光領域Aと同じ幅を有しなければ
ならない。従って、各領域B′,C′,A,C,Bの比
は1:3:3:3:1とならなければならない。このよ
うな比率によって、実際のパターンを形成するための部
分である透光領域Aのエッジ部分から発生する光の回折
を相殺するための光学的な特性が得られる。
A method of manufacturing such a conventional auxiliary pattern emphasis type phase inversion mask will be described as follows. First, when an attempt is made to prevent interference development due to light diffraction using an auxiliary pattern, the width between the light-transmitting region A, which is a part for forming an actual pattern, and the fine auxiliary patterns B, B 'around the light-transmitting region A is considered. Must have a ratio of 3: 1, and a light-shielding area between the light-transmitting area A, which is a part for forming an actual pattern, and each of the fine auxiliary patterns B, B 'around the area. C and C 'must have the same width as the light-transmitting region A of the portion for forming the actual pattern. Therefore, the ratio of each area B ', C', A, C, B must be 1: 3: 3: 3: 1. With such a ratio, optical characteristics for canceling the diffraction of light generated from the edge portion of the light transmitting region A, which is a portion for forming an actual pattern, can be obtained.

【0014】現在、補助パターン強調型の位相反転マス
クの製造においては、実際のパターンを形成しようとす
る透光領域の部分が0.4μm程度である時、微細補助
パターンは0.15μm程度の幅で形成する。パターン
の幅はこのように微細であるので、電子ビームを利用し
てパターニングしなければならない。
At present, in the manufacture of a phase inversion mask of the auxiliary pattern emphasis type, when a portion of a light-transmitting region where an actual pattern is to be formed is about 0.4 μm, the fine auxiliary pattern has a width of about 0.15 μm. Formed. Since the width of the pattern is fine, patterning must be performed using an electron beam.

【0015】その製造方法は、透明ガラス基板上に遮光
用金属であるクロムCrを蒸着し、その上に電子ビーム
用のフォトレジスト膜を付着する。そして、電子ビーム
を実際のパターンを形成するための部分である透光領域
Aとその周辺部の微細補助パターンB,B′領域とに選
択的に照射しフォトレジスト膜を現像して、透光領域を
限定したあと、残ったフォトレジスト膜をマスクとして
利用してクロム層を選択的に除去することで、補助パタ
ーン強調型の位相反転マスクを製造する。
According to the manufacturing method, chromium (Cr), which is a light-shielding metal, is deposited on a transparent glass substrate, and a photoresist film for an electron beam is adhered thereon. Then, the photoresist film is developed by selectively irradiating the electron beam to the light transmitting region A, which is a portion for forming an actual pattern, and the fine auxiliary patterns B, B 'around the light transmitting region A. After the region is limited, the chromium layer is selectively removed using the remaining photoresist film as a mask, thereby manufacturing an auxiliary pattern emphasis type phase inversion mask.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の位相反転マスクの製造方法においては、次のような
問題点がある。 (一)エッジ強調型の位相反転マスクの場合、遮光領域
のエッジ部分を等方性ウェットエッチングする際にアン
ダーカット現象が発生するので、正確な位相反転効果を
期待し難い。 (二)透明基板上に形成される位相反転層のパターンお
よび遮光金属層のパターンは、逆CD(Reverse
Crifical Dimesion)構造をもつの
で、マスクに生じた欠陥を修正し難い。 (三)空間周波数変調型の位相反転マスクの場合、エッ
ジ強調型より位相反転効果はよいが、透光領域の中に選
択的に位相反転層を形成するためフォトマスク工程がさ
らに加わるので、工程が複雑である。
However, such a conventional method for manufacturing a phase shift mask has the following problems. (1) In the case of an edge emphasis type phase inversion mask, an undercut phenomenon occurs when isotropic wet etching is performed on an edge portion of a light-shielding region, so that it is difficult to expect an accurate phase inversion effect. (2) The pattern of the phase inversion layer and the pattern of the light shielding metal layer formed on the transparent substrate are reverse CD (Reverse
Since the mask has a critical dimension (Critical Dimension) structure, it is difficult to correct a defect generated in the mask. (3) In the case of a spatial frequency modulation type phase inversion mask, the phase inversion effect is better than that of the edge emphasis type, but a photomask step is further added to selectively form a phase inversion layer in the light transmitting region. Is complicated.

【0017】(四)補助パターン強調型の位相反転マス
クを形成する場合、上述したように実際のパターンを形
成するための部分である透光領域Aとその周辺部の微細
補助パターンB,B′領域、および、実際のパターンを
形成するための部分である透光領域Aとその周辺部の微
細補助パターンB,B′それぞれとの間の遮光領域C,
C′など各領域B′,C′,A,C,Bの幅は所定の比
率(1:3:3:3:1)を有しなければならないが、
パターンの幅が狭いことを配慮すると、電子ビームの露
光の際に電子ビームのためにフォトレジストにチャージ
アップされる電子相互間の反発力または親和力が生じる
から、正確なパターン幅の形成が難しく、さらに価格上
昇や歩留まり低下などの短所がある。
(4) When forming the auxiliary pattern emphasis type phase inversion mask, as described above, the light transmitting region A for forming the actual pattern and the fine auxiliary patterns B and B 'around the light transmitting region A are provided. The light-shielding regions C, between the light-transmitting region A, which is a portion for forming the actual pattern, and the fine auxiliary patterns B, B 'around the region.
The width of each of the regions B ', C', A, C and B such as C 'must have a predetermined ratio (1: 3: 3: 3: 1).
Considering that the width of the pattern is narrow, a repulsion or affinity between electrons charged up in the photoresist due to the electron beam occurs when the electron beam is exposed, so that it is difficult to form an accurate pattern width, Further, there are disadvantages such as a rise in price and a decrease in yield.

【0018】本発明は、このような問題点を解決するた
めのものであり、本発明の目的は、電子ビームを利用せ
ず蒸着の厚さによってパターンの幅を制御するようにし
て、超精密半導体の回路を製造し得る補助パターン強調
型の位相反転マスクを提供することにある。
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to control the width of a pattern by the thickness of deposition without using an electron beam, thereby achieving ultra-precision. An object of the present invention is to provide an auxiliary pattern emphasis type phase inversion mask capable of manufacturing a semiconductor circuit.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の位相反転マスクの製造方法は、透明基板に
第1の遮光用金属層と第2の位相反転物質層を順次蒸着
し、実際のパターンを形成するための透光領域および透
光領域の補助パターンB,B′を含む部分を画定して、
画定された部分における第1遮光用金属層と第1の位相
反転物質層とを選択的に除去する工程と、全面に第2の
位相反転物質層を蒸着しエッチバックして、位相反転物
質層の側壁を形成する工程と、全面に前記第1の遮光用
金属層および第1,第2の位相反転物質層とのエッチン
グの選択比が大きい任意の物質を平坦に蒸着し、第1お
よび第2の位相反転物質層の表面が十分に露出されるよ
うに前記任意の物質をエッチバックする工程と、前記第
1の遮光用金属の高さに第1および第2の位相反転物質
層をエッチバックして、補助パターンB,B′領域に位
相反転層を形成する工程と、全面に第2の遮光用物質層
を蒸着しエッチバックして、前記位相反転物質の側壁に
第2の遮光用物質の壁を形成する工程を含むことにその
特徴がある。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a phase shift mask according to the present invention comprises the steps of sequentially depositing a first light shielding metal layer and a second phase shift material layer on a transparent substrate. Defining a light-transmitting region for forming an actual pattern and a portion including the auxiliary patterns B and B 'of the light-transmitting region,
Selectively removing the first light-shielding metal layer and the first phase inversion material layer in the defined portion; and depositing and etching back the second phase inversion material layer on the entire surface to form the phase inversion material layer. Forming an arbitrary material having a high etching selectivity with respect to the first light-shielding metal layer and the first and second phase inversion material layers over the entire surface; Etching back the arbitrary material so that the surface of the second phase inversion material layer is sufficiently exposed; and etching the first and second phase inversion material layers to the height of the first light shielding metal. Backing and forming a phase inversion layer in the auxiliary patterns B and B 'regions, and depositing and etching back a second light shielding material layer on the entire surface to form a second light shielding material on the side wall of the phase inversion material. It is characterized in that it includes a step of forming a material wall.

【0020】[0020]

【実施例】本発明の位相反転マスクの製造方法を、添付
図面を参照してより詳細に以下に説明する。図7の
(a)〜(d)および図8の(e)〜(h)は、本発明
の位相反転マスクの製造工程を示す(図9のD−D線に
沿う)断面図であり、図9は本発明による位相反転マス
クの平面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a phase shift mask according to the present invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings. 7 (a) to 7 (d) and FIGS. 8 (e) to 8 (h) are cross-sectional views (along line DD in FIG. 9) showing the manufacturing steps of the phase shift mask of the present invention. FIG. 9 is a plan view of a phase shift mask according to the present invention.

【0021】まず、本発明の位相反転マスクの製造方法
は、図7の(a)のように透明基板(ガラスまたは石
英)11に第1の遮光用金属であるクロム(Cr)層1
2と第1の位相反転物質層13および感光(フォトレジ
スト)膜14を順次に蒸着する。この時、クロム層12
の高さ(厚さ)は、後の工程で作られる位相反転層によ
って決められる。この第1の位相反転物質層13は、後
述する第2の位相反転物質層15と同じエッチングにお
ける特性(エッチセレクティビティ)を有する。
First, in the method of manufacturing a phase shift mask according to the present invention, as shown in FIG. 7A, a chromium (Cr) layer 1 serving as a first light-shielding metal is formed on a transparent substrate (glass or quartz) 11.
2 and a first phase inversion material layer 13 and a photosensitive (photoresist) film 14 are sequentially deposited. At this time, the chrome layer 12
Is determined by a phase inversion layer formed in a later step. The first phase inversion material layer 13 has the same etching characteristics (etch selectivity) as the second phase inversion material layer 15 described later.

【0022】すなわち、位相反転層の屈折率をnとし、
使用する露光の波長をλとすれば、クロム層12の高さ
(厚さ)dは次式で与えられる。 d=λ/2(n−1) ・・・・・(3) 従って、式(3)を利用してクロム層12の高さ(厚
さ)を調節して形成する。
That is, the refractive index of the phase inversion layer is n,
Assuming that the wavelength of exposure to be used is λ, the height (thickness) d of the chromium layer 12 is given by the following equation. d = λ / 2 (n−1) (3) Accordingly, the chromium layer 12 is formed by adjusting the height (thickness) of the chromium layer 12 using the equation (3).

【0023】図7の(b)のように、従来技術で説明し
たような実際のパターンを形成するための透光領域A
と、その周辺部の微細補助パターンB,B′領域と、実
際のパターンを形成するための透光領域Aおよび微細補
助パターンB,B′それぞれの間の遮光領域C,C′と
を包含した部分を画定し、画定された部分の第1の遮光
用金属であるクロム(Cr)層12と第1の位相反転物
質層13とを選択的に除去することにより、遮光クロム
パターン12aを形成する。
As shown in FIG. 7B, a light transmitting area A for forming an actual pattern as described in the prior art is used.
And fine auxiliary patterns B and B 'in the periphery thereof, and light-transmitting regions A and light-shielding regions C and C' between the fine auxiliary patterns B and B 'for forming actual patterns. A light-shielding chrome pattern 12a is formed by defining a portion and selectively removing the chromium (Cr) layer 12 and the first phase inversion material layer 13 as the first light-shielding metal in the defined portion. .

【0024】図7の(c)のように、感光膜14を除去
したあと、第1の遮光用金属であるクロムパターン12
aが形成された透明基板11の全面に第2の位相反転物
質層15を蒸着する。この時、第2の位相反転物質層1
5は、全面に均一に蒸着されるようにし、前記の補助パ
ターンB,B′幅と同じ厚さに蒸着する。
As shown in FIG. 7C, after the photosensitive film 14 is removed, the chromium pattern 12 which is the first light shielding metal is removed.
A second phase inversion material layer 15 is deposited on the entire surface of the transparent substrate 11 on which a is formed. At this time, the second phase inversion material layer 1
5 is deposited uniformly over the entire surface and is deposited to the same thickness as the width of the auxiliary patterns B and B '.

【0025】イオンミリング法、またはRIE(反応性
イオンエッチング)法等の異方性エッチング工程により
前記第2の位相反転物質層15をエッチングして、遮光
クロムパターン12aおよび第1の位相反転物質層13
の側面に、位相反転物質の側壁16を、図7の(d)の
ように形成する。得られた構造体の全面に、位相反転物
質層13,15に比べてエッチングの選択比が大きい感
光膜(フォトレジスト)17をその表面が平坦となるよ
うに蒸着する。
The second phase inversion material layer 15 is etched by an anisotropic etching process such as an ion milling method or an RIE (reactive ion etching) method to form a light-shielding chrome pattern 12a and a first phase inversion material layer. 13
The side wall 16 of the phase inversion material is formed on the side surface as shown in FIG. On the entire surface of the obtained structure, a photosensitive film (photoresist) 17 having a higher etching selectivity than the phase inversion material layers 13 and 15 is deposited so that its surface becomes flat.

【0026】RIE法等の異方性のエッチング工程によ
り感光膜を次のようにエッチバックする。すなわち、図
8の(e)のように、第1および第2の位相反転物質層
13,16の表面が十分に露出し、且つ残存の感光膜1
7がクロムパターン12aの高さに残るように感光膜を
エッチバックする。
The photosensitive film is etched back by an anisotropic etching process such as RIE as follows. That is, as shown in FIG. 8E, the surfaces of the first and second phase inversion material layers 13 and 16 are sufficiently exposed, and the remaining photosensitive film 1 is left.
The photosensitive film is etched back so that 7 remains at the height of the chrome pattern 12a.

【0027】図8の(f)のように、感光膜17をマス
クとして利用して、第1および第2の位相反転物質層1
3,16をRIE法などの異方性エッチング工程でエッ
チバックする。前述のように第1および第2の位相反転
物質層13,16のエッチングにおける特性が同一であ
るから、第1の位相反転物質層13の全体が除去される
と、クロムパターン12aの高さに補助パターンB,
B′領域に位相反転層15aが形成される。
As shown in FIG. 8F, using the photosensitive film 17 as a mask, the first and second phase inversion material layers 1 are used.
3 and 16 are etched back by an anisotropic etching process such as RIE. As described above, since the etching characteristics of the first and second phase inversion material layers 13 and 16 are the same, when the entire first phase inversion material layer 13 is removed, the height of the chromium pattern 12a is reduced. Auxiliary pattern B,
The phase inversion layer 15a is formed in the B 'region.

【0028】続けて、図8の(g)のように得られた構
造体の全面に第2の遮光用物質層18を蒸着する。この
時の第2の遮光用物質層18は、低圧CVD法によりタ
ングステンなどの金属または非晶質シリコンなどを蒸着
する。蒸着の厚さは露光波長λまたは遮光領域C,C′
の大きさを考慮して蒸着する。
Subsequently, a second light-shielding material layer 18 is deposited on the entire surface of the structure obtained as shown in FIG. At this time, the second light-shielding material layer 18 is formed by depositing a metal such as tungsten or amorphous silicon by a low-pressure CVD method. The thickness of the vapor deposition is the exposure wavelength λ or the light shielding areas C and C ′.
Is deposited in consideration of the size of the substrate.

【0029】すなわち、後工程の異方性エッチング時
に、透光領域Aおよび遮光領域C,C′の所望の幅が得
られるようにし、位相反転層とパターン領域で位相が十
分に反転するように第2の遮光用物質層の厚さを調節す
る。
That is, the desired width of the light-transmitting region A and the light-shielding regions C and C 'is obtained at the time of anisotropic etching in the subsequent step, and the phase is sufficiently inverted between the phase inversion layer and the pattern region. The thickness of the second light shielding material layer is adjusted.

【0030】図8の(h)のように、イオンミリングま
たはRIE法などの異方性エッチング工程により第2の
遮光用物質層18をエッチバックして、位相反転層15
aの側壁に第2の遮光用物質の壁19を形成する。
As shown in FIG. 8H, the second light-shielding material layer 18 is etched back by an anisotropic etching process such as ion milling or RIE to form the phase inversion layer 15.
A second light-shielding material wall 19 is formed on the side wall of FIG.

【0031】従って、このように製造された本発明の位
相反転マスクは、図9のように形成される。すなわち、
実際のパターンを形成するための透光領域Aと、その周
辺部の微細補助パターンB,B′領域と、実際のパター
ンを形成するための透光領域Aおよび微細補助パターン
B,B′の間の遮光領域C,C′とを含む部分を1次的
に限定して、その以外の部分に遮光クロムパターン12
aが形成され、遮光クロムパターン12aの側面に補助
パターンB,B′の幅に位相反転層15aが形成され、
位相反転層15aの側面に第2の遮光用物質層18の壁
19が形成された構造をもつ。
Therefore, the phase shift mask of the present invention thus manufactured is formed as shown in FIG. That is,
Between the light transmitting region A for forming the actual pattern and the fine auxiliary patterns B and B 'around the light transmitting region A and the light transmitting region A and the fine auxiliary patterns B and B' for forming the actual pattern The portion including the light-shielding regions C and C ′ is primarily limited, and the light-shielding chrome pattern 12
a, and a phase inversion layer 15a is formed on the side surface of the light-shielding chrome pattern 12a so as to have a width of the auxiliary patterns B and B '.
It has a structure in which the wall 19 of the second light-shielding material layer 18 is formed on the side surface of the phase inversion layer 15a.

【0032】このような本発明の位相反転マスクの光の
振幅および光の強さは、図10のような特性をもつ。
The light amplitude and light intensity of such a phase inversion mask of the present invention have characteristics as shown in FIG.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の位相反転
マスクにおいては、次のような効果がある。 (一)位相反転層を形成するための別のマスク工程(す
なわち、電子ビームまたはフォトリソグラフィー工程)
が必要でないので、全工程が簡単になる。 (二)電子ビームを利用したパターニング工程を使用せ
ず、蒸着の厚さによって各領域A′,B,B′,C,
C′の幅が決定できて、チャージアップされた電子間の
親和力または反発力によるパターンの誤差を防止するこ
とができるので、より精密な半導体回路を設計すること
ができる。
As described above, the phase shift mask of the present invention has the following effects. (1) Another mask step for forming a phase inversion layer (ie, electron beam or photolithography step)
Is not required, so that the entire process is simplified. (2) Each region A ', B, B', C, and C, depending on the thickness of the deposition, without using a patterning process using an electron beam.
Since the width of C ′ can be determined and pattern errors due to affinity or repulsion between charged electrons can be prevented, a more precise semiconductor circuit can be designed.

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

【図1】 一般的なマスク構造およびそれによる光の振
幅と光の強さを示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a general mask structure and the light amplitude and light intensity resulting therefrom.

【図2】 従来のエッジ強調型の位相反転マスクの工程
断面図(前半)である。
FIG. 2 is a process sectional view (first half) of a conventional edge-enhancement type phase shift mask.

【図3】 従来のエッジ強調型の位相反転マスクの工程
断面図(後半)である。
FIG. 3 is a process sectional view (second half) of a conventional edge-enhancement type phase shift mask.

【図4】 従来の空間周波数変調型の位相反転マスクの
工程断面図(前半)である。
FIG. 4 is a process sectional view (first half) of a conventional spatial frequency modulation type phase inversion mask.

【図5】 従来の空間周波数変調型の位相反転マスクの
工程断面図(後半)である。
FIG. 5 is a process sectional view (second half) of a conventional spatial frequency modulation type phase inversion mask.

【図6】 従来の補助パターンB,B′強調型の位相反
転マスクのレイアウトである。
FIG. 6 is a layout of a conventional auxiliary pattern B, B ′ emphasized phase inversion mask.

【図7】 本発明の位相反転マスクの工程断面図(前
半)である。
FIG. 7 is a process sectional view (first half) of a phase shift mask of the present invention.

【図8】 本発明の位相反転マスクの工程断面図(後
半)である。
FIG. 8 is a process sectional view (second half) of the phase inversion mask of the present invention.

【図9】 本発明の位相反転マスクの平面図である。FIG. 9 is a plan view of the phase shift mask of the present invention.

【図10】 本発明の位相反転マスクの光の振幅と光の
強さを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing light amplitude and light intensity of the phase inversion mask of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…基板、12…(第1の遮光用金属層としての)ク
ロム層、12a…遮光クロムパターン、13…(第1
の)位相反転物質層、14,17…感光膜、15…(第
2の)位相反転物質層、15a…位相反転層、16…位
相反転物質層の側壁、18…第2の遮光物質層、19…
第2の遮光物質の壁、A…透光領域、B,B′…微細補
助パターン。
11 ... substrate, 12 ... chrome layer (as first metal layer for light shielding), 12a ... chrome pattern for light shielding, 13 ... (first
A) phase inversion material layer, 14, 17 ... photosensitive film, 15 ... (second) phase inversion material layer, 15a ... phase inversion layer, 16 ... side wall of phase inversion material layer, 18 ... second light shielding material layer, 19 ...
Second light-shielding material wall, A: light-transmitting region, B, B ': fine auxiliary pattern.

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 透明基板に第1の遮光用金属層および第
1の位相反転物質層を順次蒸着し、実際のパターンを形
成するための透光領域およびこの透光領域の補助パタ
ーンを含む部分を画定して、画定された部分における前
記第1の遮光用金属層と、前記第1の位相反転物質層と
を選択的に除去する工程と、 全面に第2の位相反転物質層を蒸着しエッチバックし
て、位相反転物質の側壁を形成する工程と、 全面に前記第1の遮光用金属層並びに前記第1および第
2の位相反転物質層に比べてエッチングの選択比が大き
い任意の物質を平坦に蒸着し、前記第1および第2の位
相反転物質層の表面が十分に露出するように前記任意の
物質をエッチバックする工程と、 前記第1の遮光用金属層の高さに前記第1および第2の
位相反転物質層をエッチバックして、補助パターン領域
に位相反転層を形成する工程と、 全面に第2の遮光用物質層を蒸着しエッチバックして、
前記位相反転層の側壁に第2の遮光用物質の壁を形成す
る工程と、 を含んでなることを特徴とする位相反転マスクの製造方
法。
1. A light-transmitting region for forming an actual pattern and an auxiliary pattern for the light-transmitting region by sequentially depositing a first light-shielding metal layer and a first phase-inversion material layer on a transparent substrate. Defining a portion, selectively removing the first light-blocking metal layer and the first phase inversion material layer in the defined portion; and depositing a second phase inversion material layer on the entire surface Forming a side wall of the phase inversion material by etching back; and an arbitrary etching selectivity greater than the first light shielding metal layer and the first and second phase inversion material layers over the entire surface. A step of depositing a substance evenly and etching back the arbitrary substance so that the surfaces of the first and second phase inversion substance layers are sufficiently exposed; Etching the first and second phase inversion material layers Backing and forming a phase inversion layer in the auxiliary pattern area; and depositing and etching back a second light shielding material layer on the entire surface.
Forming a wall of a second light-shielding substance on a side wall of the phase inversion layer.
【請求項2】 前記第1の遮光用金属層の高さdは、位
相反転層の屈折率をnとし、使用する露光波長をλとし
てd=λ/2(n−1)の関係式で定まることを特徴と
する請求項1記載の位相反転マスクの製造方法。
2. The height d of the first light-shielding metal layer is represented by a relational expression of d = λ / 2 (n−1), where n is the refractive index of the phase inversion layer, and λ is the exposure wavelength to be used. The method for manufacturing a phase inversion mask according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記任意の物質は、感光膜で形成される
ことを特徴とする請求項1記載の位相反転マスクの製造
方法。
3. The method according to claim 1, wherein the arbitrary material is formed of a photosensitive film.
【請求項4】 前記第2の遮光用物質は、低圧CVD法
により非晶質シリコンまたはタングステンで形成される
ことを特徴とする請求項1記載の位相反転マスクの製造
方法。
Wherein said second light-shielding material, method of manufacturing a phase shift mask according to claim 1, characterized in that it is formed by amorphous Shitsushi silicon or tungsten by low-pressure CVD.
【請求項5】 前記任意の物質は、第1の遮光用金属層
の高さにエッチバックされることを特徴とする請求項1
記載の位相反転マスクの製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the arbitrary substance is etched back to a height of the first light shielding metal layer.
A manufacturing method of the phase inversion mask described in the above.
【請求項6】 前記位相反転層と、前記第2の遮光用金
属層と、実際のパターンを形成するための透光領域との
パターン幅の比が、1:3:3となるように形成される
ことを特徴とする請求項1記載の位相反転マスクの製造
方法。
6. A pattern width ratio of the phase inversion layer, the second metal layer for light shielding, and a light transmitting region for forming an actual pattern to be 1: 3: 3. The method according to claim 1, wherein the method is performed.
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