JP2671816B2 - 位相シフトマスクの作製方法 - Google Patents
位相シフトマスクの作製方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位相シフトマスク、特
にハーフトーン型位相シフトマスクの作製方法に関する
ものである。
にハーフトーン型位相シフトマスクの作製方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】位相シフトマスクは、超解像露光の一方
式としてメモリ等の高集積化に有望視されている。特に
ハーフトーン型位相シフトマスクは、コンタクトホール
の形成に有効であり、出来上がり形状，工程，および作
成に必要なデータ数が、従来マスクとほとんど変わらな
いことから実用性も高いと期待されている。ハーフトー
ン型位相シフトマスクには、２層構造型と単層構造型の
２種類がある。
式としてメモリ等の高集積化に有望視されている。特に
ハーフトーン型位相シフトマスクは、コンタクトホール
の形成に有効であり、出来上がり形状，工程，および作
成に必要なデータ数が、従来マスクとほとんど変わらな
いことから実用性も高いと期待されている。ハーフトー
ン型位相シフトマスクには、２層構造型と単層構造型の
２種類がある。
【０００３】２層構造型は、透過率を制御する金属薄膜
層と位相量を制御する透明薄膜層とから構成されてい
る。２層構造型の欠点は、上部の層が、洗浄工程で剥が
れ易い等、機械的強度が脆弱であること、２回の成膜工
程が必要なことである。
層と位相量を制御する透明薄膜層とから構成されてい
る。２層構造型の欠点は、上部の層が、洗浄工程で剥が
れ易い等、機械的強度が脆弱であること、２回の成膜工
程が必要なことである。
【０００４】単層構造型は、岩淵らによりジャパニーズ
ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス，第３２
巻，頁５９００−５９０２（１９９３）に報告されてお
り、１種類の薄膜で透過率と位相量を制御するので、機
械的強度の問題，工程数増加の問題は解決される。しか
し、位相シフト効果に必要な特定の透過率，屈折率を、
化学量的組成の薄膜から得ることは極めて困難であるた
め、成膜時に薄膜を構成する元素の構成比を調整するこ
とが必要となる。このようにして得られる薄膜は、スト
イキオメトリックな膜に較べて安定性に乏しい。またエ
ッチングも、速度，終点検出等が困難であることが多
く、位相誤差が大きくなり易い。
ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス，第３２
巻，頁５９００−５９０２（１９９３）に報告されてお
り、１種類の薄膜で透過率と位相量を制御するので、機
械的強度の問題，工程数増加の問題は解決される。しか
し、位相シフト効果に必要な特定の透過率，屈折率を、
化学量的組成の薄膜から得ることは極めて困難であるた
め、成膜時に薄膜を構成する元素の構成比を調整するこ
とが必要となる。このようにして得られる薄膜は、スト
イキオメトリックな膜に較べて安定性に乏しい。またエ
ッチングも、速度，終点検出等が困難であることが多
く、位相誤差が大きくなり易い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の技術
では、機械的強度および安定性に優れ、位相誤差が許容
範囲内に抑えられたハーフトーン型位相シフトマスクを
得ることは困難である。
では、機械的強度および安定性に優れ、位相誤差が許容
範囲内に抑えられたハーフトーン型位相シフトマスクを
得ることは困難である。
【０００６】
【０００７】本発明の他の目的は、このようなハーフト
ーン型位相シフトマスクの作製方法を提供することにあ
る。
ーン型位相シフトマスクの作製方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【０００９】
【課題を解決するための手段】 本発明は 、透明ガラス基
板上に、透過光に対して光学的な位相差を与える半透明
材料からなるマスクパターンを形成した露光用マスクの
作製方法において、透明ガラス基板上に開口部が得られ
るように半透明薄膜をパターニングする工程と、前記透
明ガラス基板を、パターニング面が内側となり、裏面が
外側となるように成膜室に装着する工程と、光化学分解
を起こして透明薄膜を前記開口部に形成する原料ガスを
前記成膜室に導入する工程と、前記透明ガラス基板を通
して、前記原料ガスが吸収し分解する波長の光を、前記
透明薄膜と前記半透明膜の露光波長における光路長差が
半波長の奇数倍となるまで、照射し続ける工程と、を含
むことを特徴とする。
板上に、透過光に対して光学的な位相差を与える半透明
材料からなるマスクパターンを形成した露光用マスクの
作製方法において、透明ガラス基板上に開口部が得られ
るように半透明薄膜をパターニングする工程と、前記透
明ガラス基板を、パターニング面が内側となり、裏面が
外側となるように成膜室に装着する工程と、光化学分解
を起こして透明薄膜を前記開口部に形成する原料ガスを
前記成膜室に導入する工程と、前記透明ガラス基板を通
して、前記原料ガスが吸収し分解する波長の光を、前記
透明薄膜と前記半透明膜の露光波長における光路長差が
半波長の奇数倍となるまで、照射し続ける工程と、を含
むことを特徴とする。
【００１０】
【作用】光ＣＶＤは、光化学反応によって原料ガスを分
解し、薄膜を形成する技術である。光ＣＶＤでは、取り
つけられた窓を通して光を照射することによって原料ガ
スを分解し、成膜室内の基板上に薄膜を形成することを
目的としているが、基本的に原料ガスが存在し、且つ光
が到達する領域であればどこでも薄膜は形成される。従
って、窓として光ＣＶＤに用いる光を遮光する膜をパタ
ーニングされた透明ガラス基板を用いれば、遮光膜の開
口部にのみ薄膜形成を生じさせることができる。
解し、薄膜を形成する技術である。光ＣＶＤでは、取り
つけられた窓を通して光を照射することによって原料ガ
スを分解し、成膜室内の基板上に薄膜を形成することを
目的としているが、基本的に原料ガスが存在し、且つ光
が到達する領域であればどこでも薄膜は形成される。従
って、窓として光ＣＶＤに用いる光を遮光する膜をパタ
ーニングされた透明ガラス基板を用いれば、遮光膜の開
口部にのみ薄膜形成を生じさせることができる。
【００１１】本発明は、このことを利用してハーフトー
ン型位相シフトマスクを作製するものである。あらかじ
め露光光を３〜２０％しか透過しない半透明性薄膜をパ
ターニングしたマスク基板を、このパターニング面が内
側になるように光ＣＶＤチャンバの窓部に装着し、チャ
ンバ内に透明性薄膜を形成するための原料ガスを導入す
る。
ン型位相シフトマスクを作製するものである。あらかじ
め露光光を３〜２０％しか透過しない半透明性薄膜をパ
ターニングしたマスク基板を、このパターニング面が内
側になるように光ＣＶＤチャンバの窓部に装着し、チャ
ンバ内に透明性薄膜を形成するための原料ガスを導入す
る。
【００１２】半透明性薄膜の膜厚ｔ1 は、透過率をＴ，
露光波長における吸収係数をαとすると、下式（１）を
満たすように決定する。
露光波長における吸収係数をαとすると、下式（１）を
満たすように決定する。
【００１３】 Ｔ＝ｅｘｐ（−α×ｔ1 ） （１） このマスク基板の裏面から原料ガスが吸収し分解する波
長の光を照射すると、半透明性薄膜パターンの開口部に
は透明性薄膜が堆積するが、半透明性薄膜パターン上に
は十分な光量が到達しないために堆積は生じない。半透
明性薄膜と透明薄膜の露光波長における位相差が半波長
の奇数倍となるまで成膜を継続することによって、ハー
フトーン型の位相シフトマスクを得ることができる。
長の光を照射すると、半透明性薄膜パターンの開口部に
は透明性薄膜が堆積するが、半透明性薄膜パターン上に
は十分な光量が到達しないために堆積は生じない。半透
明性薄膜と透明薄膜の露光波長における位相差が半波長
の奇数倍となるまで成膜を継続することによって、ハー
フトーン型の位相シフトマスクを得ることができる。
【００１４】透明薄膜の膜厚ｔ2 は、半透明薄膜の屈折
率をｎ1 ，透明薄膜の屈折率をｎ2 ，露光波長をλとす
ると、下式（２）を満たすように決定する。
率をｎ1 ，透明薄膜の屈折率をｎ2 ，露光波長をλとす
ると、下式（２）を満たすように決定する。
【００１５】 （２π／λ）〔（ｎ2 −１）ｔ2 −（ｎ1 ＋１）ｔ1 〕＝ （２ｍ＋１）π （２） （ｍ＝０，１，２，・・・・・） 本発明においては２層構造を用いていないため、洗浄工
程においても十分な耐性を持っている。また本発明にお
いては、開口部と遮光部の位相差を開口部に形成する透
明膜厚で調整できるので、半透明薄膜の材料選択の幅は
広く、エッチング速度が十分に大きく、基板との選択比
も大きくとれるＣｒ，Ｓｉ，Ａｌ等を用いることができ
る。また透明薄膜の成膜速度はマスク基板面内でほぼ均
一なので、位相誤差は小さく抑えることができる。また
本発明は、半透明性薄膜，透明性薄膜の材料として、い
ずれも自然界に存在する組成比の材料を用いることが可
能なので、膜質の変化は生じにくく安定である。
程においても十分な耐性を持っている。また本発明にお
いては、開口部と遮光部の位相差を開口部に形成する透
明膜厚で調整できるので、半透明薄膜の材料選択の幅は
広く、エッチング速度が十分に大きく、基板との選択比
も大きくとれるＣｒ，Ｓｉ，Ａｌ等を用いることができ
る。また透明薄膜の成膜速度はマスク基板面内でほぼ均
一なので、位相誤差は小さく抑えることができる。また
本発明は、半透明性薄膜，透明性薄膜の材料として、い
ずれも自然界に存在する組成比の材料を用いることが可
能なので、膜質の変化は生じにくく安定である。
【００１６】
【実施例】以下、本発明をＡｒＦエキシマレーザ露光用
のハーフトーン型位相シフトマスクに適用した実施例を
図面を参照して詳細に行う。
のハーフトーン型位相シフトマスクに適用した実施例を
図面を参照して詳細に行う。
【００１７】本実施例の位相シフトマスクの作製方法を
説明する。
説明する。
【００１８】図１は、本実施例の位相シフトマスクの作
製方法の各工程を表す模式図である。
製方法の各工程を表す模式図である。
【００１９】まず、図１（ａ）に示すように、合成石英
基板１上に半透明部となるＳｉ薄膜２を蒸着により１０
０〜３００オングストロームの厚さに成膜する。
基板１上に半透明部となるＳｉ薄膜２を蒸着により１０
０〜３００オングストロームの厚さに成膜する。
【００２０】次に、図１（ｂ）に示すように、所望形状
の開口部３が得られるようにパターニングする。
の開口部３が得られるようにパターニングする。
【００２１】続いて、合成石英基板１を光ＣＶＤチャン
バにパターニング面が内側となるように固定する。
バにパターニング面が内側となるように固定する。
【００２２】図２に、光ＣＶＤチャンバ４の構造および
光ＣＶＤチャンバに合成石英基板１を装着した状態を示
す。光ＣＶＤチャンバ４は、底部に窓部６が設けられて
おり、この窓部を通して基板を照射するように低圧水銀
ランプ７が設けられている。また、チャンバ内に原料ガ
スを供給する供給管８と、排気管９が設けられ、排気管
はロータリーポンプ１０に連絡されている。
光ＣＶＤチャンバに合成石英基板１を装着した状態を示
す。光ＣＶＤチャンバ４は、底部に窓部６が設けられて
おり、この窓部を通して基板を照射するように低圧水銀
ランプ７が設けられている。また、チャンバ内に原料ガ
スを供給する供給管８と、排気管９が設けられ、排気管
はロータリーポンプ１０に連絡されている。
【００２３】合成石英基板１は、パターニング面とは反
対側の裏面が、チャンバ３の窓部６に装着される。従っ
て、パターニング面は、チャンバ内に向いている。
対側の裏面が、チャンバ３の窓部６に装着される。従っ
て、パターニング面は、チャンバ内に向いている。
【００２４】供給管８から、原料ガスとしてジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ）と亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）を流しながら、
低圧水銀ランプ７により１８４．９ｎｍ光をチャンバ４
の窓部６を経て合成石英基板１の裏面に照射する。
（Ｓｉ2 Ｈ6 ）と亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）を流しながら、
低圧水銀ランプ７により１８４．９ｎｍ光をチャンバ４
の窓部６を経て合成石英基板１の裏面に照射する。
【００２５】開口部３には、透明性薄膜であるＳｉＯ2
薄膜５が堆積するが、半透明性薄膜パターン上には十分
な光量が到達しないために堆積は生じない。位相シフタ
膜となるＳｉＯ2 膜５は、１５００〜１７００オングス
トロームの厚さに形成する。
薄膜５が堆積するが、半透明性薄膜パターン上には十分
な光量が到達しないために堆積は生じない。位相シフタ
膜となるＳｉＯ2 膜５は、１５００〜１７００オングス
トロームの厚さに形成する。
【００２６】以上のようにして、最終的に図１（ｃ）に
示すようなハーフトーン型位相シフトマスクが作製され
る。
示すようなハーフトーン型位相シフトマスクが作製され
る。
【００２７】このようにして得られた、ハーフトーン型
位相シフトマスクは、Ｓｉ薄膜２でのＡｒＦエキシマレ
ーザ光透過率が５〜２０％、Ｓｉ薄膜２を透過した光と
ＳｉＯ2 膜５を透過した光の位相差が１８０度±５度で
あった。
位相シフトマスクは、Ｓｉ薄膜２でのＡｒＦエキシマレ
ーザ光透過率が５〜２０％、Ｓｉ薄膜２を透過した光と
ＳｉＯ2 膜５を透過した光の位相差が１８０度±５度で
あった。
【００２８】本発明においては、位相シフタおよび半透
明部分が単層構造であるため、洗浄に対する強度は十分
に高い。また本発明では位相シフタ部分はストイキオメ
トリックなＳｉＯ2 、半透明部分はＳｉ単体であるた
め、長期間の使用で膜質に変化が生じることはなく、極
めて安定である。Ｓｉ表面は徐々に自然酸化膜で覆われ
てゆくが、厚みは数十オングストローム程度で位相量や
透過率に影響を与えることはない。また本発明において
エッチングが必要になるのはＳｉ薄膜のパターニング時
のみであり、ＣＣｌ4 等のエッチャントガスにより高い
選択比で容易にエッチングできる。
明部分が単層構造であるため、洗浄に対する強度は十分
に高い。また本発明では位相シフタ部分はストイキオメ
トリックなＳｉＯ2 、半透明部分はＳｉ単体であるた
め、長期間の使用で膜質に変化が生じることはなく、極
めて安定である。Ｓｉ表面は徐々に自然酸化膜で覆われ
てゆくが、厚みは数十オングストローム程度で位相量や
透過率に影響を与えることはない。また本発明において
エッチングが必要になるのはＳｉ薄膜のパターニング時
のみであり、ＣＣｌ4 等のエッチャントガスにより高い
選択比で容易にエッチングできる。
【００２９】上記実施例においてはＳｉ薄膜２の形成に
蒸着を用いているが、形成方法はスパッタでもＣＶＤで
も構わない。また半透明部分にＳｉを用いているがＣｒ
でもＡｌでも構わない。ただし膜厚は各々の消衰係数に
応じて変える必要がある。この際、透明薄膜の膜厚も半
透明部分での位相シフトに応じて変えることが必要なの
は言うまでもない。
蒸着を用いているが、形成方法はスパッタでもＣＶＤで
も構わない。また半透明部分にＳｉを用いているがＣｒ
でもＡｌでも構わない。ただし膜厚は各々の消衰係数に
応じて変える必要がある。この際、透明薄膜の膜厚も半
透明部分での位相シフトに応じて変えることが必要なの
は言うまでもない。
【００３０】また、透明膜としたＳｉＯ2 膜を用いてい
るがＡｌ2 Ｏ3 膜でも構わない。この場合、原料ガスと
してはＴＭＡ，ＤＭＡ等の有機金属材料、およびＮ2 Ｏ
を用い、屈折率に応じた膜厚を形成する。
るがＡｌ2 Ｏ3 膜でも構わない。この場合、原料ガスと
してはＴＭＡ，ＤＭＡ等の有機金属材料、およびＮ2 Ｏ
を用い、屈折率に応じた膜厚を形成する。
【００３１】また、成膜用の光源に低圧水銀ランプを用
いているが、重水素ランプ、ＡｒＦエキシマレーザでも
構わない。
いているが、重水素ランプ、ＡｒＦエキシマレーザでも
構わない。
【００３２】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
機械的強度に優れ、長期間の使用でもマスク材料が安定
なハーフトーン型位相シフトマスクを、位相誤差±５度
の精度で作製することができる。
機械的強度に優れ、長期間の使用でもマスク材料が安定
なハーフトーン型位相シフトマスクを、位相誤差±５度
の精度で作製することができる。
【図１】本発明を適用した実施例を示す模式図である。
【図２】チャンバの構造を示す図である。
１ 合成石英基板 ２ Ｓｉ薄膜 ３ 開口部 ４ 光ＣＶＤチャンバ ５ ＳｉＯ2 膜 ６ 窓部 ７ 低圧水銀ランプ ８ 供給管 ９ 排気管 １０ ロータリーポンプ
Claims (2)
- 【請求項１】 透明ガラス基板上に、透過光に対して光
学的な位相差を与える半透明材料からなるマスクパター
ンを形成した露光用マスクの作製方法において、透明ガ
ラス基板上に開口部が得られるように半透明薄膜をパタ
ーニングする工程と、前記透明ガラス基板を、パターニ
ング面が内側となり、裏面が外側となるように成膜室に
装着する工程と、光化学分解を起こして透明薄膜を前記
開口部に形成する原料ガスを前記成膜室に導入する工程
と、前記透明ガラス基板を通して、前記原料ガスが吸収
し分解する波長の光を、前記透明薄膜と前記半透明膜の
露光波長における光路長差が半波長の奇数倍となるま
で、照射し続ける工程と、を含むことを特徴とする位相
シフトマスクの作製方法。 - 【請求項２】 前記半透明薄膜はＳｉ薄膜であり、前記
透明薄膜はＳｉＯ2薄膜であり、前記原料ガスは、Ｓｉ2
Ｈ6 とＮ2 Ｏであり、前記照射される光は、１８４．
９ｎｍ光であることを特徴とする請求項２記載の位相シ
フトマスクの作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21163994A JP2671816B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 位相シフトマスクの作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21163994A JP2671816B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 位相シフトマスクの作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0876351A JPH0876351A (ja) | 1996-03-22 |
| JP2671816B2 true JP2671816B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=16609113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21163994A Expired - Lifetime JP2671816B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 位相シフトマスクの作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2671816B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3347670B2 (ja) | 1998-07-06 | 2002-11-20 | キヤノン株式会社 | マスク及びそれを用いた露光方法 |
| KR100451952B1 (ko) * | 2002-09-17 | 2004-10-08 | 김진곤 | 위상판 제조방법 및 이에 의하여 제조된 위상판 |
| TWI585510B (zh) * | 2016-02-19 | 2017-06-01 | 力晶科技股份有限公司 | 相移式光罩及其製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05197160A (ja) * | 1992-01-20 | 1993-08-06 | Toshiba Corp | パターン形成方法 |
| JP2957000B2 (ja) * | 1990-10-12 | 1999-10-04 | 三菱電機株式会社 | 位相シフトマスク |
| JPH05210231A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-20 | Sharp Corp | 位相シフトマスク及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-09-06 JP JP21163994A patent/JP2671816B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0876351A (ja) | 1996-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970610 |