JP3009492B2 - Phase shift mask and manufacturing method thereof - Google Patents
Phase shift mask and manufacturing method thereofInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は位相シフトマスクとその
製造方法に関するものである。The present invention relates to a phase shift mask and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】大規模集積回路（ＬＳＩ）の製造プロセ
スでは、フォトリソグラフィ用のフォトマスクとして、
位相シフトマスクが用いられる。かかる位相シフトマス
クとしては、例えば特開昭５８−１７３７４４、同６２
−５０８１１、同６２−６７５１４、特開平１−１４７
４５８、同１−２８３９２５に開示されたものが知られ
ている。図６は従来の位相シフトマスクの製造工程を示
す断面図である。石英などの透光性材料からなる基板１
の表面には、遮光膜となるべきクロム膜２が全面に形成
され、その上にレジスト膜３１がパターン形成される
（図６（ａ）参照）。そして、レジスト膜３１をマスク
としてクロム膜２がエッチングされ、パターニングされ
た遮光膜２１が形成される（図６（ｂ）参照）。次に、
全面にシフタ膜となるべきシフタ材料膜４が形成され
（図６（ｃ）参照）、さらにレジスト材料が塗布、パタ
ーニングされてレジスト膜３２のマスクが形成される
（図６（ｄ）参照）。しかる後、レジスト膜３２をマス
クとしてシフタ材料膜がエッチングされ、パターニング
されたシフタ膜４１が得られる。2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a large-scale integrated circuit (LSI), a photomask for photolithography is used.
A phase shift mask is used. Examples of such a phase shift mask are disclosed in, for example, JP-A-58-173744 and 62
50811, 62-67514, JP-A-1-147
458 and 1-283925 are known. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional phase shift mask. Substrate 1 made of a translucent material such as quartz
A chromium film 2 to be a light-shielding film is formed on the entire surface, and a resist film 31 is pattern-formed thereon (see FIG. 6A). Then, the chromium film 2 is etched using the resist film 31 as a mask to form a patterned light-shielding film 21 (see FIG. 6B). next,
A shifter material film 4 to be a shifter film is formed on the entire surface (see FIG. 6C), and a resist material is further applied and patterned to form a mask of the resist film 32 (see FIG. 6D). Thereafter, the shifter material film is etched using the resist film 32 as a mask, and a patterned shifter film 41 is obtained.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の位相シフトマスクでは、遮光膜２１の端部
に段差があるために、この部分でシフタ膜４１が薄くな
り、所望の位相シフト特性が得られない欠点があった。
また、上記従来の位相シフトマスクでは、遮光膜２１と
シフタ膜４１に重なりが生じるため、パターンの修正が
容易でない欠点があった。さらに、マスク検査が難しい
などの欠点もあった。However, in the above-described conventional phase shift mask, since there is a step at the end of the light-shielding film 21, the shifter film 41 becomes thinner in this portion, and a desired phase shift characteristic is obtained. There was a drawback that was not obtained.
Further, in the above-mentioned conventional phase shift mask, since the light-shielding film 21 and the shifter film 41 overlap with each other, there is a disadvantage that the pattern cannot be easily corrected. In addition, there are drawbacks such as difficulty in mask inspection.
【０００４】本発明は、かかる課題を解決した位相シフ
トマスクとその製造方法を提供することを目的とする。[0004] It is an object of the present invention to provide a phase shift mask and a method for manufacturing the same that have solved the above problems.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る位相シフト
マスクは、透光性の基板にパターニングされた遮光膜と
パターニングされたシフタ膜が形成されたものにおい
て、遮光膜は基板の一方の表面に形成され、シフタ膜は
基板の他方の表面に形成されていることを特徴とする。A phase shift mask according to the present invention comprises a light-transmitting substrate on which a patterned light-shielding film and a patterned shifter film are formed, wherein the light-shielding film is provided on one surface of the substrate. And the shifter film is formed on the other surface of the substrate.
【０００６】本発明に係る位相シフトマスクの第１の製
造方法は、透光性の基板の一方の表面にパターニングさ
れた遮光膜を形成すると共に、基板の他方の表面にパタ
ーニングされたシフタ膜となるべきシフタ材料膜を形成
する第１工程と、シフタ膜を形成すべき領域を覆う遮光
マスクを基板の一方の表面に形成すると共に、シフタ材
料膜上にポジ型レジスト膜を形成する第２の工程と、基
板の一方の表面側からの露光によってポジ型レジスト膜
をパターニングする第３の工程と、パターニングされた
ポジ型レジスト膜をマスクとしてシフタ材料膜をエッチ
ングする第４の工程とを備えることを特徴とする。According to a first method of manufacturing a phase shift mask according to the present invention, a patterned light-shielding film is formed on one surface of a light-transmitting substrate, and a patterned shifter film is formed on the other surface of the substrate. A first step of forming a shifter material film to be formed, and a second step of forming a light-shielding mask covering a region where the shifter film is to be formed on one surface of the substrate and forming a positive resist film on the shifter material film And a third step of patterning the positive resist film by exposure from one surface side of the substrate and a fourth step of etching the shifter material film using the patterned positive resist film as a mask. It is characterized by.
【０００７】また、本発明に係る位相シフトマスクの第
２の製造方法は、透光性の基板の一方の表面にパターニ
ングされた遮光膜を形成すると共に、基板の他方の表面
にパターニングされたシフタ膜となるべきシフタ材料膜
を形成する第１工程と、シフタ膜を形成すべき領域に開
口を有する遮光マスクを基板の一方の表面に形成すると
共に、シフタ材料膜上にネガ型レジスト膜を形成する第
２の工程と、基板の一方の表面側からの露光によってネ
ガ型レジスト膜をパターニングする第３の工程と、パタ
ーニングされたネガ型レジスト膜をマスクとしてシフタ
材料膜をエッチングする第４の工程とを備えることを特
徴とする。In a second method of manufacturing a phase shift mask according to the present invention, a patterned light-shielding film is formed on one surface of a light-transmitting substrate and a patterned shifter is formed on the other surface of the substrate. A first step of forming a shifter material film to be a film, forming a light-shielding mask having an opening in a region where the shifter film is to be formed on one surface of the substrate, and forming a negative resist film on the shifter material film A second step of patterning, a third step of patterning the negative resist film by exposure from one surface side of the substrate, and a fourth step of etching the shifter material film using the patterned negative resist film as a mask And characterized in that:
【０００８】[0008]
【作用】本発明の位相シフトマスクでは、基板の一面側
に遮光膜、他面側にシフタ膜が形成されるので、遮光膜
の段差によってシフタ膜の厚さが影響を受けたり、ま
た、シフタ膜が遮光膜に重なったりすることがない。本
発明の第１の製造方法では、ポジ型レジストを用いてシ
フタ膜のパターニングを行っているので、シフタ膜を形
成すべきでない領域からシフタ材料を正確に除去でき
る。また、第２の製造方法によれば、ネガ型レジストを
用いてシフタ膜のパターニングを行っているので、シフ
タ膜が機能すべき領域のみに、シフタ材料を正確に残存
できる。In the phase shift mask according to the present invention, a light-shielding film is formed on one side of the substrate and a shifter film is formed on the other side. The film does not overlap with the light shielding film. In the first manufacturing method of the present invention, since the shifter film is patterned using the positive resist, the shifter material can be accurately removed from the region where the shifter film should not be formed. Further, according to the second manufacturing method, since the shifter film is patterned using the negative resist, the shifter material can be accurately left only in the region where the shifter film should function.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１０】図１は実施例に係る位相シフトマスクの断
面図であり、同図（ａ）の位相シフトマスクはポジ型レ
ジストを用いた図２〜図３の方法で作製され、同図
（ｂ）の位相シフトマスクはネガ型レジストを用いた図
４〜図５の方法で作製できる。また、図１（ｃ）の位相
シフトマスクは、基板１の一面側と他面側で独立のレジ
ストワークをすることで作製できるが、この方法は特に
説明しない。FIG. 1 is a cross-sectional view of a phase shift mask according to an embodiment. The phase shift mask of FIG. 1A is manufactured by a method shown in FIGS. The phase shift mask (1) can be manufactured by a method shown in FIGS. 4 and 5 using a negative resist. The phase shift mask shown in FIG. 1C can be manufactured by performing independent resist work on one side and the other side of the substrate 1, but this method is not particularly described.
【００１１】図１（ａ）〜（ｃ）に示す通り、本発明の
位相シフトマスクでは石英などの基板１の一方の面側
に、クロムなどのパターニングされた遮光膜２１が形成
されている。そして、基板１の他方の面側に、位相シフ
タとして機能する透光性の光学材料からなるシフタ膜４
１がパターン形成されている。ここで、位相シフトを生
じさせるシフト領域Ａが図示の位置であるとすると、こ
れに対する基板１の他面側にはシフタ膜４１が形成され
ている。この場合、シフタ膜４１は、平滑な基板１の他
面上に形成されるので、遮光膜２１のパターンエッヂで
膜厚が変わることはない。また、遮光膜２１とシフタ膜
４１は別の面に形成されるので、マスク検査が容易であ
り、パターンの修正も容易になる。As shown in FIGS. 1A to 1C, in the phase shift mask of the present invention, a light-shielding film 21 made of chromium or the like is formed on one surface of a substrate 1 made of quartz or the like. Then, on the other surface side of the substrate 1, a shifter film 4 made of a light-transmitting optical material functioning as a phase shifter
1 is patterned. Here, assuming that a shift region A for causing a phase shift is at the position shown in the figure, a shifter film 41 is formed on the other surface side of the substrate 1 corresponding thereto. In this case, since the shifter film 41 is formed on the other surface of the smooth substrate 1, the film thickness does not change due to the pattern edge of the light shielding film 21. Further, since the light-shielding film 21 and the shifter film 41 are formed on different surfaces, mask inspection is easy and pattern correction is easy.
【００１２】次に、図（ａ）に示す位相シフトマスクの
製造プロセスを、図２および図３で説明する。Next, a manufacturing process of the phase shift mask shown in FIG. 1A will be described with reference to FIGS.
【００１３】まず、石英製の基板１を用意し、一方の面
にクロム膜２、他方の面にシフタ材料膜４を形成する
（図２（ａ）参照）。ここで、クロム膜２の膜厚は１０
００オングストローム程度以下とする。シフタ材料膜４
としては例えばＳＯＧ（Spin on glass)を用い、厚さは
１５００オングストローム程度とする。次に、クロム膜
２上にＰＭＭＡ等のレジスト材料を５０００オングスト
ローム以下の厚さで塗布し、電子ビーム露光と現像によ
ってパターニングされたレジスト膜３３を形成する（図
２（ｂ）参照）。しかる後、レジスト膜３３をマスクと
してクロム膜２をウェットエッチングし、レジスト膜３
３を除去することでパターニングされた遮光膜２１を形
成する（図２（ｃ）参照）。First, a quartz substrate 1 is prepared, and a chromium film 2 is formed on one surface and a shifter material film 4 is formed on the other surface (see FIG. 2A). Here, the thickness of the chromium film 2 is 10
It should be less than about 00 angstroms. Shifter material film 4
For example, SOG (Spin on glass) is used, and the thickness is about 1500 Å. Next, a resist material such as PMMA is applied on the chromium film 2 to a thickness of 5000 Å or less, and a resist film 33 patterned by electron beam exposure and development is formed (see FIG. 2B). Thereafter, the chromium film 2 is wet-etched using the resist film 33 as a mask to form the resist film 3.
3 is removed to form a patterned light-shielding film 21 (see FIG. 2C).
【００１４】次に、基板１の遮光膜２１を形成した面側
にレジスト材料を塗布し、フォトリングラフィによりパ
ターニングされたレジスト膜３４を得る。ここで、レジ
スト膜３４の形成された領域は、シフト領域Ａを含む範
囲である。そして、これと相前後して、基板１のシフタ
材料膜４上にはポジ型レジスト膜３５を形成する（図２
（ｄ）参照）。そして、遮光膜２１側からの光照射によ
り感光すると、現像を行うことによって、感光しなかっ
た部分でポジ型レジスト膜３５が残る。ここで、基板１
の遮光膜２１側のレジスト膜３４は、ポジ型レジスト膜
３５の露光時に吸光膜として機能するよう、その材質お
よび厚さ等を設定する必要がある（図３（ａ）参照）。
次いで、ポジ型レジスト膜３５をマスクとしてシフタ材
料膜４をエッチングし（図３（ｂ）参照）、レジスト膜
３４およびポジ型レジスト膜３５を除去すると、図３
（ｃ）のような位相シフトマスクが得られる。図中に点
線で示す通り、一面側の遮光膜２１と他面側のシフタ膜
４１のエッヂが整合し、かつシフト領域Ａがシフタ膜４
１でカバーされているのがわかる。Next, a resist material is applied to the surface of the substrate 1 on which the light-shielding film 21 is formed, and a resist film 34 patterned by photolinography is obtained. Here, the region where the resist film 34 is formed is a range including the shift region A. Around this, a positive resist film 35 is formed on the shifter material film 4 of the substrate 1 (FIG. 2).
(D)). Then, when exposed by light irradiation from the light-shielding film 21 side, by performing development, the positive resist film 35 remains in the unexposed portions. Here, substrate 1
The material, thickness, and the like of the resist film 34 on the side of the light shielding film 21 need to be set so as to function as a light absorbing film when exposing the positive resist film 35 (see FIG. 3A).
Next, the shifter material film 4 is etched using the positive resist film 35 as a mask (see FIG. 3B), and the resist film 34 and the positive resist film 35 are removed.
A phase shift mask as shown in (c) is obtained. As shown by a dotted line in the drawing, the edges of the light-shielding film 21 on one surface and the shifter film 41 on the other surface are aligned, and the shift region A is
You can see that it is covered by 1.
【００１５】次に、図１（ｂ）に示す位相シフトマスク
の製造プロセスを、図４および図５で説明する。Next, a manufacturing process of the phase shift mask shown in FIG. 1B will be described with reference to FIGS.
【００１６】まず、図４（ａ）〜（ｃ）の工程は図２
（ａ）〜（ｃ）の工程と同一なので、その説明を省略す
る。図４（ｃ）のマスク板に対しては、基板１の遮光膜
２１側にレジストが塗布され、シフト領域Ａにおいて開
口を有するようにパターニングされたレジスト膜３６が
形成される。そして、これと相前後して、基板１のシフ
タ材料膜４上にネガ型レジスト膜３７が塗布形成される
（図４（ｄ）参照）。First, the steps shown in FIGS.
Since these steps are the same as the steps (a) to (c), description thereof will be omitted. 4 (c), a resist is applied to the light-shielding film 21 side of the substrate 1 to form a resist film 36 which is patterned so as to have an opening in the shift region A. Around the same time, a negative resist film 37 is applied on the shifter material film 4 of the substrate 1 (see FIG. 4D).
【００１７】次に、遮光膜２１側から露光するとシフト
領域Ａのみでネガ型レジスト膜３７は感光するので、現
像によってこの部分のみネガ型レジストが残る。ここ
で、レジスト膜３６は上記の露光において、吸光膜とし
て働く（図５（ａ）参照）。しかる後、ネガ型レジスト
膜３７をマスクとしてシフタ材料膜４をエッチングし
（図５（ｂ）参照）、レジスト膜３６およびネガ型レジ
スト膜３７を除去すると、図５（ｃ）の位相シフトマス
クが得られる。ここで、シフタ膜４１はシフト領域Ａに
完全に整合に形成されている。Next, when the light is exposed from the light shielding film 21 side, the negative resist film 37 is exposed only in the shift region A, so that the negative resist remains only in this portion by development. Here, the resist film 36 functions as a light absorbing film in the above exposure (see FIG. 5A). Thereafter, the shifter material film 4 is etched using the negative resist film 37 as a mask (see FIG. 5B), and the resist film 36 and the negative resist film 37 are removed. As a result, the phase shift mask of FIG. can get. Here, the shifter film 41 is formed completely in alignment with the shift region A.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明によ
れば、基板の一面側に遮光膜、他面側にシフタ膜が形成
されるので、遮光膜の段差によってシフタ膜の厚さが影
響を受けたり、また、シフタ膜が遮光膜に重なったりす
ることがない。そして、本発明の第１の製造方法では、
ポジ型レジストを用いてシフタ膜のパターニングを行っ
ているので、シフタ膜を形成すべきでない領域からシフ
タ材料を正確に除去できる。また、第２の製造方法によ
れば、ネガ型レジストを用いてシフタ膜のパターニング
を行っているので、シフタ膜が機能すべき領域のみに、
シフタ材料を正確に残存できる。このため、シフタ膜の
膜厚を均一にすることができ、マスク検査やパターンの
修正が容易になる効果を有する。As described above in detail, according to the present invention, since the light-shielding film is formed on one side of the substrate and the shifter film is formed on the other side, the thickness of the shifter film is reduced by the step of the light-shielding film. There is no influence or the shifter film overlaps the light-shielding film. And in the first manufacturing method of the present invention,
Since the shifter film is patterned using the positive resist, the shifter material can be accurately removed from the region where the shifter film should not be formed. Further, according to the second manufacturing method, since the patterning of the shifter film is performed using the negative resist, only the region where the shifter film should function is provided.
The shifter material can remain accurately. For this reason, the thickness of the shifter film can be made uniform, which has the effect of facilitating mask inspection and pattern correction.
【図１】本発明の実施例に係る位相シフトマスクの断面
図である。FIG. 1 is a sectional view of a phase shift mask according to an embodiment of the present invention.
【図２】実施例の位相シフトマスクの製造方法の第１の
例（前半）を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first example (first half) of a method for manufacturing a phase shift mask according to an embodiment.
【図３】実施例の位相シフトマスクの製造方法の第１の
例（後半）を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first example (second half) of the method for manufacturing the phase shift mask of the embodiment.
【図４】実施例の位相シフトマスクの製造方法の第２の
例（前半）を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a second example (first half) of the method for manufacturing the phase shift mask according to the embodiment.
【図５】実施例の位相シフトマスクの製造方法の第２の
例（後半）を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a second example (second half) of the method of manufacturing the phase shift mask according to the embodiment.
【図６】従来の製造方法を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional manufacturing method.
１…基板 ２１…遮光膜 ４１…シフタ膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 21 ... Light shielding film 41 ... Shifter film
Claims (4)
グされた遮光膜を形成すると共に、前記基板の他方の表
面にパターニングされたシフタ膜となるべきシフタ材料
膜を形成する第１工程と、 前記シフタ膜を形成すべき領域を覆う遮光マスクを前記
基板の一方の表面に形成すると共に、前記シフタ材料膜
上にポジ型レジスト膜を形成する第２の工程と、前記基
板の一方の表面側からの露光によって前記ポジ型レジス
ト膜をパターニングする第３の工程と、 前記パターニングされたポジ型レジスト膜をマスクとし
て前記シフタ材料膜をエッチングする第４の工程とを備
えることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。A first step of forming a patterned light-shielding film on one surface of a translucent substrate, and forming a shifter material film to be a patterned shifter film on the other surface of the substrate; A second step of forming a light-shielding mask covering a region where the shifter film is to be formed on one surface of the substrate and forming a positive resist film on the shifter material film; A third step of patterning the positive resist film by exposure from the side, and a fourth step of etching the shifter material film using the patterned positive resist film as a mask. Shift mask manufacturing method.
クが前記パターニングされた遮光膜の一部を露出するよ
うに形成され、前記第３の工程における露光によって、
前記遮光マスクが形成された遮光膜のエッジと整合した
エッジを有するポジ型レジスト膜が形成されることを特
徴とする、前記請求項１記載の位相シフトマスクの製造
方法。2. In the second step, the light-shielding mask is formed so as to expose a part of the patterned light-shielding film, and by the exposure in the third step,
2. The method according to claim 1, wherein a positive resist film having an edge aligned with an edge of the light shielding film on which the light shielding mask is formed is formed.
グされた遮光膜を形成すると共に、前記基板の他方の表
面にパターニングされたシフト膜となるべきシフタ材料
膜を形成する第１工程と、 前記シフタ膜を形成すべき領域に開口を有する遮光マス
クを前記基板の一方の表面に形成すると共に、前記シフ
タ材料膜上にネガ型レジスト膜を形成する第２の工程
と、 前記基板の一方の表面側からの露光によって前記ネガ型
レジスト膜をパターニングする第３の工程と、 前記パターニングされたネガ型レジスト膜をマスクとし
て前記シフタ材料膜をエッチングする第４の工程とを備
えることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。3. A first step of forming a patterned light-shielding film on one surface of a light-transmitting substrate and forming a shifter material film to be a patterned shift film on the other surface of the substrate. A second step of forming a light-shielding mask having an opening in a region where the shifter film is to be formed on one surface of the substrate, and forming a negative resist film on the shifter material film; A third step of patterning the negative resist film by exposure from the front side of the substrate, and a fourth step of etching the shifter material film using the patterned negative resist film as a mask. Of manufacturing a phase shift mask.
クが前記パターニングされた遮光膜の開口側の一部を露
出するように形成され、前記第３の工程における露光に
よって、前記遮光マスクが形成された遮光膜のエッジと
整合したエッジを有するネガ型レジスト膜が形成される
ことを特徴とする、前記請求項３記載の位相シフトマス
クの製造方法。4. In the second step, the light shielding mask is formed so as to expose a part of the patterned light shielding film on the opening side, and the light shielding mask is formed by the exposure in the third step. 4. The method according to claim 3, wherein a negative resist film having an edge aligned with the edge of the light-shielding film is formed.
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