JP2933759B2 - 位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents

位相シフトマスクの製造方法

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、位相シフトマスクの製
造方法に係り、特に、露光後のパターン精度及び制御性
を向上する位相シフトマスクの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、位相シフトマスクとして、例え
ば、レベンソン型の位相シフトマスク、エッジ強調型の
位相シフトマスク、シフターのみで光強度プロファイル
パターンが形成された位相シフトマスクなど、各種位相
シフト方式に応じたマスクが開発されている。
【0003】前記レベンソン型の位相シフトマスクは、
解像力の向上効果を有し、連続パターン(隣合うパター
ン)の分離に効果を発揮する。しかしながらその反面、
連続パターンでないループ状パターンや複数に組み合わ
せたパターン群などには、適用できないという問題があ
った。このため、実際のLSI(大規模集積回路)に使
用する場合、パターン設計に制約を設ける必要があっ
た。また、遮光パターン形成後にシフターパターンを位
置合わせする必要があるため、マスク作製が難しいとい
う問題があった。そして、前記シフターパターンを発生
させるCAD(Computer Aided Des
ign)も必要である。
【0004】前記エッジ強調型の位相シフトマスクは、
従来の遮光パターンの周辺にシフターを設けるだけなの
で、設計の付加が小さく適用パターンの自由度も比較的
大きい。また、遮光部パターンの背面露光という手法
で、シフターパターンを形成するので、セルフアライン
(自己整合)により位置合わせができる。しかしなが
ら、前記背面露光は、解像度に難点があるため、適用パ
ターンのサイズに限界があり、0.4μm以下の線パタ
ーンが形成できないという問題があった。
【0005】前記シフターのみで光強度プロファイルパ
ターンが形成された位相シフトマスクは、解像力の向上
効果を有し、適用パターンの自由度も大きい。また、1
回の描画でマスク制作を行えるため、位置合わせの問題
もなく実用的である。しかしながら、パターン設計が非
常に難しい他、非常に微細な繰り返しパターンで遮光部
を形成するため、描画時間が非常に長くかり、生産性に
劣るという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、各位相シ
フトマスクには、各々長所と問題点があるため、前記位
相シフトマスクの中から、所望のパターンに最も適した
マスクをその都度選び使用していた。しかしながら、近
年のLSIは、益々パターンが複雑化し、同一基板上に
様々な微細パターンが形成されている。従って、前記の
ように所望のパターンに最も適したマスクを選び、これ
を使用してその都度露光する方法では、対処しきれない
という問題があった。
【0007】そこで、それぞれのパターンに最適な位相
シフトマスクパターン構造を同一支持体上に複数備えた
位相シフトマスクが望まれてきた。しかしながら、エッ
ジ強調型の位相シフトマスク及びシフターのみで光強度
プロファイルパターンが形成された位相シフトマスク
は、シフター単独のパターン描画を必要としないのに対
し、レベンソン型の位相シフトマスクは、シフター単独
のパターン描画を必要とするため、これらのパターンを
同一支持体上に形成することは、事実上できなかった。
【0008】本発明は、このような問題を解決すること
を課題とするものであり、露光後のパターン精度及び制
御性を向上する位相シフトマスクの製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、支持体上にシフター層を形成する第1工
程と、遮光層を形成する第2工程と、フォトレジスト層
を形成する第3工程と、イオンビームのイオン種類を変
えることにより前記フォトレジスト層にコントラストを
付ける多重コントラスト露光を行う第4工程と、現像す
る第5工程と、エッチングを行う第6工程と、を備えた
ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法を提供す
るものである。
【0010】
【0011】
【作用】発明によれば、支持体上にシフター層、遮光
層及びフォトレジスト層を形成し、多重コントラスト露
光を行うことで、1回の露光工程(描画工程)で、レベ
ンソン型の位相シフトマスクパターン、エッジ強調型の
位相シフトマスクパターン及びシフターのみで光強度プ
ロファイルパターンを形成する位相シフトマスクパター
ンを同一支持体上のフォトレジスト層に描画することが
できる。従って、位置合わせの問題がなく、高精度な描
画を行うことができる。その後、これを現像すること
で、前記フォトレジスト層に前記3種類の位相シフトマ
スクパターンを形成することができる。そして、次工程
で行うエッチングでは、この位相シフトマスクパターン
をマスクとして使用することができ、同一支持体上に精
度が向上した前記3種類の位相シフトマスクを製造する
ことができる。
【0012】そして、発明によれば、多重コントラス
ト露光として、イオンビームのイオン種類を変えること
によりフォトレジスト層にコントラストを付けるイオン
種変調露光を行う。このため、例えば電子ビームの露光
エネルギ(照射量)を変えることにより露光深さを制御
するような他の多重コントラスト露光に比べて、露光深
さをより正確に制御することができる。
【0013】
【実施例】次に、本発明に係る実施例について、図面を
参照して説明する。図1ないし図8は、本発明の一実施
例に係る位相シフトマスクの製造工程を示す一部断面図
である。先ず、図1に示す工程では、石英ガラスからな
る支持体1上に、SOG(Spin on Glas
s)法により、例えば、i線用なら4000Å程度の膜
厚で、シリコン酸化膜からなるシフター層2を形成す
る。次いで、当該シフター層2の上に、酸化クロムを用
い、200Å程度の膜厚で遮光層3を形成する。
【0014】次に、図2に示す工程では、図1に示す工
程で得た遮光層3の上に、フォトレジストとして、ノボ
ラック系樹脂製で耐ドライエッチング性に優れたフォト
レジスト(『SAL601−ER7』(商品名);シプ
レイ社製)を用いて、1.0μm程度の膜厚でフォトレ
ジスト層4を形成する。次いで、図3に示す工程では、
図2に示す工程で得た支持体1に、選択的に多重コント
ラスト露光を行う。この多重コントラスト露光は、FI
B(Focused Ion Beam)を用いて、イ
オン種変調露光(イオンの種類を変えることにより、フ
ォトレジスト層4にコントラストを付ける)を行う。即
ち、フォトレジスト層4を厚さ方向に全て露光する部分
には、ベリリウムイオンを200KeVに加速して描画
し、フォトレジスト層4を厚さ方向の途中まで露光する
部分には、シリコンイオンを200KeVに加速して描
画する。この時、シリコンイオンは、フォトレジスト層
4の上面から2500Å程度まで露光する。このよう
に、イオン種変調露光によって多重コントラスト露光を
行うと、例えば電子ビームの露光エネルギ(照射量)を
変えることにより露光深さを調整する他の露光方法を採
用した場合に比べて、露光深さをより正確に制御するこ
とができる。
【0015】次に、図4に示す工程では、図3に示す工
程で得た支持体1を、TMAH(Tetra Meth
yl Ammonium Hydro Oxide)を
用いて現像し、同一支持体1上に、フォトレジスト層4
からなる多重コントラストレジストパターン、即ち、レ
ベンソン型位相シフトマスクパターン5、シフターのみ
で光強度プロファイルパターンが形成される位相シフト
マスクパターン6、及び、エッジ強調型位相シフトマス
クパターン7を得る。このように、前記3種類の位相シ
フトマスクパターン5、6、7を1回の露光で得ること
ができるため、パターンの位置精度が非常に向上する。
【0016】次いで、図5に示す工程では、図4に示す
工程で得た前記位相シフトマスクパターン5、6、7を
マスクとし、塩素系ガス及びフッソ系ガスを用いて異方
性エッチングを行い、マスク領域以外の遮光層3及びシ
フター層2を除去する。次に、図6に示す工程では、フ
ォトレジスト層4をO2 RIE(RIE;Reacti
ve Ion Etching)で異方性エッチングす
る。この時、シフターのみで光強度プロファイルパター
ンが形成される位相シフトマスクパターン6のフォトレ
ジスト層4が除去されるまで、異方性エッチングを行
う。
【0017】次いで、図7に示す工程では、図6に示す
工程で得た支持体1上に露出している遮光層3を、塩素
系ガスを用いて異方性エッチングする。次に、図8に示
す工程では、図7に示す工程で得た支持体1上のフォト
レジスト層4をアッシングにより剥離した後、洗浄し、
同一支持体1上に、レベンソン型位相シフトマスクパタ
ーン5構造、シフターのみで光強度プロファイルパター
ンが形成された位相シフトマスクパターン構造6、及び
エッジ強調型位相シフトマスクパターン7構造を得た。
このようにして、前記位相シフトマスクパターン5、
6、7構造を同一支持体1上に備えた位相シフトマスク
を得た。
【0018】尚、図1に示す工程では、シリコン酸化膜
によりシフター層2を形成したが、これに限らず、フッ
素樹脂など、シフターとしての機能を有する物質であれ
ば、他の物質によりシフター層2を形成してもよい。ま
た、図1に示す工程では、SOG法によりシフター層2
を形成したが、これに限らず、スパッタ法や、ECRC
VD(Electron Cyclotron Res
onance Chemical Vapor Dep
osition)法などにより形成してもよい。また、
支持体1をエッチングして、シフター層2を形成しても
よい。
【0019】そして、図1に示す工程では、支持体1と
して、石英ガラスを用いたが、これに限らず、マスク
(レチクル)としての機能を有する透過性の高い物質で
あれば、他の物質を用いてもよい。また、図1に示す工
程では、酸化クロムを用いて遮光層3を形成したが、こ
れに限らず、遮光性を有し、後のエッチング工程に支障
をきたさないものであれば、他の物質を用いてもよい。
【0020】そして、図2に示す工程では、『SAL6
01−ER7』を用いてフォトレジスト層4を形成した
が、これに限らず、X線フォトレジストや電子線フォト
レジストであれば、他のフォトレジストを用いてもよ
い。また、図3に示す工程では、多重コントラスト露光
として、ベリリウムイオン及びシリコンイオンを用いた
イオン種変調露光を行ったが、これに限らず、所望によ
り他のイオンを用いたイオン種変調露光を行ってもよ
い。
【0021】そして、図4に示す工程では、TMAHを
用いて現像を行ったが、これに限らず、露光後のフォト
レジスト層4を現像可能であれば、他の物質を用いて現
像してもよい。また、図5、図6及び図7に示す工程で
は、それぞれ異方性エッチングを行ったが、当該異方性
エッチングに使用するエッチングガスなどは、異方性エ
ッチングが行える性質を有すれば、前記ガスに限定され
るものではない。
【0022】そして、図8に示す工程では、支持体1上
のフォトレジスト層4をアッシングにより剥離したが、
これに限らず、他の方法により剥離してもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように発明によれば、支
持体上にシフター層、遮光層及びフォトレジスト層を形
成し、多重コントラスト露光を行うことで、1回の露光
工程(描画工程)で、例えば3種類の位相シフトマスク
パターンをフォトレジスト層に描画することができる。
従って、位置合わせの問題がなく、高精度な描画を行う
ことができる。その後、これを現像及びエッチングする
ことで、同一支持体上に精度が向上した前記3種類の位
相シフトマスクを製造することができる。従って、フォ
トリソグラフィーのプロセス精度が向上すると共に、生
産性も向上することができる。しかも、多重コントラス
ト露光としてイオン種変調露光を行うため、露光露光深
さをより正確に制御することができ、高精度の位相シフ
トマスクを製造することができる。
【0024】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る、位相シフトマスクの
製造工程を示す一部断面図である。
【図2】本発明の一実施例に係る、位相シフトマスクの
製造工程を示す一部断面図である。
【図3】本発明の一実施例に係る、位相シフトマスクの
製造工程を示す一部断面図である。
【図4】本発明の一実施例に係る、位相シフトマスクの
製造工程を示す一部断面図である。
【図5】本発明の一実施例に係る、位相シフトマスクの
製造工程を示す一部断面図である。
【図6】本発明の一実施例に係る、位相シフトマスクの
製造工程を示す一部断面図である。
【図7】本発明の一実施例に係る、位相シフトマスクの
製造工程を示す一部断面図である。
【図8】本発明の一実施例に係る、位相シフトマスクの
製造工程を示す一部断面図である。
【符号の説明】
1 支持体 2 シフター層 3 遮光層 4 フォトレジスト層 5 レベンソン型位相シフトマスクパターン 6 シフターのみで光強度プロファイルが形成される
位相シフトマスクパターン 7 エッジ強調型位相シフトマスクパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 1/08 H01L 21/027

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持体上にシフター層を形成する第1工
    程と、遮光層を形成する第2工程と、フォトレジスト層
    を形成する第3工程と、イオンビームのイオン種類を変
    えることにより前記フォトレジスト層にコントラストを
    付ける多重コントラスト露光を行う第4工程と、現像す
    る第5工程と、エッチングを行う第6工程と、を備えた
    ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法
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