JP2864601B2 - リソグラフィ用光学マスクおよびその製造方法 - Google Patents

リソグラフィ用光学マスクおよびその製造方法

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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 位相シフタを有するリソグラフィ用光学マスクに関
し, 遮光層に設けられた開口内における位相シフタの層厚
が均一にされた高解像度の光学マスクを提供可能とする
ことを目的とし, その構造が,光透過性基板上に遮光層と位相シフタを
構成する光透過層とが形成されており,該遮光層と光透
過層とが積層された部分では該光透過層が該基板と遮光
層との間に介在していることを含むように,または,そ
の製造方法が,光透過性のマスク基板の一表面に位相シ
フタを構成する光透過層を形成し,該マスク基板表面に
画定された第1および第2の領域のうちの該第1の領域
における該光透過層をエッチング除去し該第2の領域に
該光透過層を選択的に残留させ,該第2の領域に該光透
過層が選択的に残留する該マスク基板表面に遮光層を形
成し,該遮光層を選択的にエッチング除去して該第1お
よび第2の領域に所望の第1および第2のパターンに対
応する開口を形成する諸工程を含むように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は,解像度の向上を目的とする位相シフト露光
法に用いられる光学マスクに関する。
半導体集積回路の高速化および高密度化にともなって
微細リソグラフィ技術が必要とされている。これを実現
する方法として,位相シフト露光技術が注目されてい
る。
〔従来の技術〕
例えば,水銀ランプのg−線(波長λ=4358Å)を用
いる縮小投影露光法において,投影面におけるパターン
の間隔が0.4μm程度になると,これらパターンによる
光の回折効果により,パターン間の遮光層により遮光さ
れるべき領域も同時に露光されてしまう現象が顕著にな
る。この現象を防止するために,露光マスク上において
互いに近接するパターンの一方を透過する光の位相を,
他方のパターンを透過する光より半波長分ずらし,両パ
ターンの回折光を遮光層下で互いに打ち消し合うように
する,いわゆる位相シフト露光法が提案されている。
(例えばM.D.Levenson,et al.,IEEE,ED−29,No.12,p.18
28参照) 〔発明が解決しようとする課題〕 上記位相シフト露光法において,近接する二つのパタ
ーンのそれぞれを透過する光の位相を互いにずらすため
に,一方のパターンに,位相シフタと呼ばれる,例えば
SiO2から成る光透過層が形成される。この光透過層は,d
=λ/2(n−1)で表される厚さが与えられる。ここ
に,λは光の波長,nは位相シフタを構成する光透過層の
屈折率である。
ところで,従来の位相シフタを有するマスクは,第4
図に示すように,光透過性のマスク基板1上に,所定の
パターンに対応する開口2および3が設けられた,例え
ば金属クロム,または,金属クロムと酸化クロムから成
る遮光層4を形成し,そののち,近接する開口の一方,
例えば開口2に,SiO2層5から成る位相シフタを形成し
ていた。開口内にのみSiO2層5を形成することは実際上
困難であるから,SiO2層5は,開口2の周囲における遮
光層4の段差を覆うように形成されることになる。その
結果,この開口内周辺におけるSiO2層5の厚さが所定値
より大きくなり,上記のような回折光が互いに打ち消し
合う位相シフト量からのずれを生じる。すなわち,所定
の開口内全体にわたって位相シフタとしての最適条件が
満足されなくなる。
本発明は,開口周囲における遮光層の段差によらず,
開口内全体にわたって均一な層厚を有する位相シフタを
形成可能とし,高解像度のリソグラフィ用光学マスクを
提供可能とすることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
光透過性基板と,該光透過性基板の一表面に互いに隣
接するように画定された第1および第2の領域のうちの
該第1の領域に選択的に形成され且つ位相シフタを構成
する光透過層と,該光透過層が形成された該第1の領域
の端部を覆うと共に該光透過性基板表面上の第2の領域
の端部を覆うように延在する遮光層とを備えたことを特
徴とする本発明に係るリソグラフィ用光学マスク,また
は,光透過性のマスク基板の一表面に位相シフタを構成
する光透過層を形成する工程と,該マスク基板表面に互
いに隣接するように画定された第1および第2の領域の
うちの該第2の領域における該光透過層をエッチング除
去して該第2の領域に該マスク基板表面を表出させると
共に該第1の領域に該光透過層を選択的に残留させる工
程と,該マスク基板表面の全面に遮光層を形成する工程
と,該遮光層を選択的にエッチング除去して該光透過層
が形成された該第1の領域の端部を覆うと共に該光透過
性基板表面上の第2の領域の端部を覆うように延在する
遮光層を形成する工程とを含むことを特徴とする本発明
に係るリソグラフィ用光学マスクの製造方法によって達
成される。
〔作用〕
第1図は方法の原理説明図であって,例えば,透明石
英板のようなマスク基板1表面に画定された所定領域
に,位相シフタを構成するSiO2層51が形成されており,
SiO2層51周辺の段差を覆うようにして,遮光層41が形成
されている。SiO2層51上の遮光層41には,所定のパター
ンに対応する開口21が設けられている。図示の構造から
分かるように,本発明の光学マスクにおいては,開口21
内全体にわたってSiO2層51の厚さが均一であり,開口21
を通過する光の位相シフト量が均一化され,微細パター
ンの露光に必要な高解像性を実現できる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第2図は,本発明の一実施例として,5:1縮小投影露光
用の光学マスクを製造する工程における要部断面図であ
って,パターンが,0.3μmのライン・アンド・スペース
とすると,マスク上では,1.5μmの透過部と遮光部の繰
り返しとなる。こパターンの透過部の一つおきに位相シ
フタを配置する場合が示されている。
例えば,透明石英から成るマスク基板1の一表面に,
位相シフタを構成する厚さ0.4736μmのSiO2層を,周知
の熱CVD法または蒸着法を用いて堆積する。上記SiO2
の厚さは,その屈折率(n)を1.46とし,波長(λ)が
4358Åのg−線を用いるとして前記の式より求められた
値である。このSiO2層を,第2図(a)に示すように,
中心間隔6μm,幅2.2μmのストライプ状のSiO2層52に
パターンニングする。このパターンニングは,周知のリ
フト・オフ法あるいはエッチング法等を任意に用いて行
えばよい。
次いで,マスク基板1表面全体に,遮光層を構成す
る,例えば金属クロム(Cr)層を堆積する。そして,こ
のCr層を,周知のエッチング技術を用いてパターンニン
グし,第2図(b)に示すように,マスク基板1上およ
びSiO2層52上に,幅1.5μmの開口2Aおよび2Bを形成す
る。上記Cr層から成る遮光層42の,開口2Aおよび2B間に
おける幅は,1.5,μmとなる。なお,遮光層42として,
金属クロム層の代わりに,金属クロム層と酸化クロム
(CrO2)層とを積層したものを用いてもよい。
上記のようにして製造された光学マスクを用いて5:1
縮小投影露光を行うことにより,開口2Bを通過したg−
線の光は,開口2Aを通過した光と半波長だけ位相がずれ
ており,両光の遮光層42下への回折光は互いに打ち消し
合うので,0.3μmのライン・アンド・スペースのパター
ンが高精度で形成可能となる。
第3図は本発明の別の実施例の工程における要部断面
図であって,第2図による光学マスクの製造方法の変形
例である。すなわち,透明石英から成るマスク基板1表
面に,例えば,厚さ約2000ÅのSi3N4膜7を形成し,こ
の上に前記実施例と同様の厚さのSiO2層を堆積する。Si
3N4膜7は,このSiO2層をSiO2層52の形状にパターンニ
ングするためのエッチング等において,マスク基板1を
保護するために設けられるもので,光透過性の材料であ
れば,Si3N4に限定されることはない。
SiO2層をSiO252が形成されたのち,マスク基板1表面
全体に,CrまたはCrとCrO2から成る遮光層42を堆積し,
これをパターンニングして,前記実施例と同様の開口2A
および2Bを形成する。
第3図の構造によれば,マスク基板1を侵すことな
く,SiO2層52を除去することもできる。したがって,欠
陥が発生した位相シフタをマスク基板1から選択的に除
去し,再形成することを可能とする利点がある。なお,
上記実施例において,マスク基板と位相シフタを構成す
る材料はSiO2に限定されず,各々の屈折率ができるだけ
近いものであればよいこと,また,遮光層の構成材料は
Cr系のものに限定されないことは言うまでもない。さら
に,本発明は,縮小投影露光用のマスク以外の投影露光
用光学マスクにも有効に適用可能であることは勿論であ
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば,位相シフタを有する光学マスクにお
いて,位相シフタを構成する光透過層の層厚の不均一に
起因する解像度の低下を回避可能とし,サブミクロン領
域の高精度微細パターンを形成可能とする効果がある。
さらに,位相シフタを構成する光透過層の厚さ(d)
は,その屈折率(n)により変わるが,本発明は,厚さ
(d)によらず,開口内における厚さ(d)を均一にす
ることができるため,マスク構成材料の選択およびパタ
ーン配置等の設計における自由度を大きくする効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図, 第2図は本発明の一実施例説明図, 第3図は本発明の別の実施例説明図, 第4図は従来の問題点説明図 である。 図において, 1はマスク基板,2と3と21と2Aと2Bは開口,4と41と42は
遮光層,5と51と52はSiO2層,7はSi3N4膜,である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−292643(JP,A) 特開 平1−147458(JP,A) 特開 平2−211451(JP,A) 特開 平3−45951(JP,A) 特開 平3−78747(JP,A) 特開 平3−267940(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光透過性基板と, 該光透過性基板の一表面に互いに隣接するように画定さ
    れた第1および第2の領域のうちの該第1の領域に選択
    的に形成され且つ位相シフタを構成する光透過層と, 該光透過層が形成された該第1の領域の端部を覆うと共
    に該光透過性基板表面上の第2の領域の端部を覆うよう
    に延在する遮光層 とを備えたことを特徴とするリソグラフィ用光学マス
    ク。
  2. 【請求項2】光透過性のマスク基板の一表面に位相シフ
    タを構成する光透過層を形成する工程と, 該マスク基板表面に互いに隣接するように画定された第
    1および第2の領域のうちの該第2の領域における該光
    透過層をエッチング除去して該第2の領域に該マスク基
    板表面を表出させると共に該第1の領域に該光透過層を
    選択的に残留させる工程と, 該マスク基板表面の全面に遮光層を形成する工程と, 該遮光層を選択的にエッチング除去して該光透過層が形
    成された該第1の領域の端部を覆うと共に該光透過性基
    板表面上の第2の領域の端部を覆うように延在する遮光
    層を形成する工程 とを含むことを特徴とするリソグラフィ用光学マスクの
    製造方法。
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