JP3085264B2 - フォトマスクならびにその製造方法 - Google Patents

フォトマスクならびにその製造方法

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光用のフォ
トマスク、特に半導体製造工程で微細パターン形成のた
めに用いられるフォトマスクに関する。
【0002】
【従来の技術】現在、半導体素子の製造工程において
は、半導体基板上にパターンを形成するために、主に光
リソグラフィを用いている。光リソグラフィでは、レジ
ストの塗布された半導体基板上に、縮小投影露光装置に
よりフォトマスクのパターンを転写し、現像することに
よって所定のパターンを得る。近年の半導体素子パター
ンの微細化に対応して、この光リソグラフィ技術におい
ても各種開発研究がなされ、特に露光装置に関しては投
影レンズの高NA化が進んでいる。NA(開口数)とは
投影レンズの開口の半径に関する数値で、数値が大きい
ほど解像力が高く、明るくなるものである。しかしなが
ら、同時に焦点深度が減少してしまうので、わずかな焦
点位置のずれも許容できないという問題点があった。
【0003】そこで、照明光学系、フォトマスク、及び
投影レンズ系瞳面における透過率や位相を制御する手
法、すなわち超解像手法が検討されるようになった。中
でも照明光学系の最適化によって解像特性の向上を図る
方法、いわゆる変形照明法が注目されている。変形照明
法とは、フォトマスクを照明する有効光源の形状を変形
させることからついた名称であり、その手段として種々
の形状の絞り、あるいはフィルターを使用するものであ
る。これらの作用によってフォトマスクを特定の入射角
の光で照明し、その結果、回折光が生じるような周期的
なパターンに対して焦点深度を拡大する効果があった。
【0004】ただし変形照明法は、孤立パターンに対し
ては全く効果がなかった。そこで、このような孤立パタ
ーンの周囲に微細な補助パターンを配置する方法が、例
えば特開平4−268714号に開示されている。この
方法によれば、孤立していたメインパターンと新たに設
けられた補助パターンが、先述の周期パターンと同様の
パターン構成を形成し、焦点深度拡大の効果が得られ
る。また、補助パターンはごく微細であってそれ自身は
半導体基板上に結像しないので、メインパターン転写の
工程上何等影響を与えない点が優れていた。
【0005】しかし、半導体素子パターンの微細化に伴
って、フォトマスク製作上困難な点が生じてきた。ま
ず、補助パターンは上述のようにそれ自身結像しないこ
とが肝要であり、メインパターンの寸法よりも微小な寸
法でなければならない点が挙げられる。その結果、要求
される寸法は1ミクロン以下あるいはさらに微小なもの
へと限りなく微小化し、もはや製作上限界の域に近づき
つつあった。さらに、メインパターンと補助パターンの
寸法差に起因する光近接効果の影響も問題となってい
た。光近接効果とは、あるパターンの寸法や形状が周辺
のパターンの影響によって変化する現象である。マスク
描画装置、特に電子線描画装置による製作時において
は、この光近接効果により補助パターンの寸法が細り、
結果として焦点深度拡大の効果がなくなってしまう点が
問題であった。
【0006】また、マスク検査の工程においても問題が
あった。一般に、マスク検査法には、ダイツーダイ(d
ie to die)方式及びデータベース方式があ
る。ダイツーダイ方式は、1枚のフォトマスク上に同じ
パターンが配置されている場合に、そのパターンどうし
を比較するものである。この方法においては、微細な補
助パターンの寸法誤差が欠陥として検出されてしまう。
また、微細なパターンは、電子線描画装置による描画に
おけるマスクステージ移動時のバッティングエラーの影
響を受けやすく、正確な検査がますます困難であった。
また、データベース方式の検査とは、マスク設計データ
と製作したフォトマスクパターンの検査像を比較する検
査方法であり、ランダムなパターン、例えばロジック系
のデバイス等に適用されるが、この方法においても光近
接効果に起因する寸法誤差が欠陥として検出されてしま
い、適用は困難であった。
【0007】これに対し、特開平9−073166号に
おいては、補助パターンの透過率を40〜80%程度に
設定することにより、補助パターンをメインパターンと
同寸法としても半導体基板上に転写されないようにする
方法が開示されている。その製造方法を図4に示すとと
もに以下に詳述する。図4(a)に示されるようにマス
ク基板20上に透過率40〜80%程度の半透明膜21
と、遮光膜22を順次形成する。その後、図4(b)〜
(d)に示されるように、レジスト23を用いて遮光膜
22及び半透明膜21をエッチングし、所定の補助パタ
ーンを加工する。次に図4(e)及び(f)に示される
ようにメインパターン部の半透明膜21を選択的に除去
する。
【0008】材料としては、透過膜22には膜厚100
nmのクロム、半透明膜21には膜厚20〜30nmの
モリブデンシリサイドの薄膜を用いている。これらの材
料は、従来フォトマスクの材料として用いられているも
のであって、成膜やエッチングが容易である。この方法
により、メインパターンと補助パターンの寸法が同じで
光近接効果の影響がないフォトマスク、すなわち寸法精
度の高いフォトマスクが得られた。また、このフォトマ
スクは、ダイツーダイ方式のマスク検査が容易であっ
た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記フ
ォトマスクは、データベース方式の検査が困難な点に問
題があった。データベース方式においては、比較基準と
なるマスク設計データはCADあるいはマスク描画装置
独自のフォーマットデータである。このデータにおいて
は、メインパターンも補助パターンも遮光部として取り
扱われ、大きさは同一であると認知される。一方、フォ
トマスクパターンの検査像を透過光照明を用いてCCD
で取り込み、ピットマップデータとする際には、半透明
膜で形成された補助パターンは光強度が異なっているた
め、メインパターンと補助パターンの大きさがわずかに
異なって認知される。従って、マスク設計データとピッ
トマップデータを単純に比較するすることは不可能であ
った。すなわち、上記フォトマスクは、データベース方
式により検査されるロジック系デバイスへの適用が困難
であった。
【0010】そこで、本発明の解決しようとする課題
は、データベース方式による検査が可能で、ロジック系
デバイスへの適用に最適なフォトマスク及びその製造方
法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの、本発明のフォトマスクは、透明基板上に、遮光膜
により形成させるメインパターンと、露光光に対して一
定の遮光効果を有しかつ検査光に対して透明である半透
明膜により形成される補助パターンとを備えてなること
を特徴とする。
【0012】また、本発明のフォトマスクは、透明基板
上に、遮光膜と、透過率が露光光に対して80%以下で
かつ検査光に対して90%以上である半透明膜とを備え
てなることを特徴とする。
【0013】また、本発明のフォトマスクは、透明基板
上に半透明膜及び遮光膜を順次成膜する工程と、遮光膜
及び半透明膜の所定の部分をエッチングする工程と、エ
ッチングにより形成されたパターンの検査及び修正を行
う工程と、前記パターンのうち所定の部分の遮光膜のみ
を選択的に除去する工程と、選択的除去により形成され
たパターンを再び検査及び修正する工程とによって得ら
れることを特徴とする。
【0014】また、本発明のフォトマスクは、酸化ス
ズ、酸化インジウム、ITO、アルミナあるいはハフニ
ア等金属酸化物の半透明膜を備えてなることを特徴とす
る。
【0015】また、本発明のフォトマスクの製造方法
は、透明基板上に、遮光膜によりメインパターンを形成
、露光光に対して一定の遮光効果を有しかつ検査光に
対して透明である半透明膜により補助パターンを形成す
ることを形成することを特徴とする。
【0016】また、本発明のフォトマスクの製造方法
は、透明基板上に、遮光膜と、透過率が露光光に対して
80%以下でかつ検査光に対して90%以上である半透
明膜とを形成することを特徴とする。
【0017】また、本発明のフォトマスクの製造方法
は、透明基板上に半透明膜及び遮光膜を順次成膜する工
程と、遮光膜及び半透明膜の所定の部分をエッチングす
る工程と、エッチングにより形成されたパターンの検査
及び修正を行う工程と、前記パターンのうち所定の部分
の遮光膜のみを選択的に除去する工程と、選択的除去に
より形成されたパターンを再び検査及び修正する工程と
からなることを特徴とする。
【0018】また、本発明のフォトマスクの製造方法
は、酸化スズ、酸化インジウム、ITO、アルミナある
いはハフニア等金属酸化物の半透明膜を形成することを
特徴とする。
【0019】本発明における作用について説明する。膜
厚15nmの酸化スズ(SnO2 )の半透明膜が成膜さ
れた合成石英について、基板のみの透過率を100%と
した場合の透過率と波長の関係を図1に示す。一般的
に、金属及びシリサイド材料の酸化物、窒化物、酸化窒
化物は、短波長側での透過率が低く、長波長側の透過率
が高い。ここでも、波長248nmであるKrFエキシ
マレーザー光(代表的な露光光)に対しては50%、一
方、300nm以上の波長に対しては90%以上、波長
が488nmであるArレーザー光(代表的なマスク検
査光)に対しては96%の透過率となっている。従っ
て、このような半透明膜により形成された補助パターン
は、露光時においては従来同様半導体表面に現像されな
いが、ピットマップデータ取り込み時には透明部として
認識される。すなわち、マスク設計データとピットマッ
プデータの比較を正確に行うことができるので、データ
ベース形式の検査が可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
2に示すとともに以下に記述する。図2(a)に示すよ
うに、メインパターン11は孤立パターンであり、その
左右には、同寸法の補助パターン12が配置されてい
る。図2(a)のA−A’断面を図2(b)に示す。合
成石英からなる透明基板20上には半透明膜21が成膜
されており、さらにその上には遮光膜22が成膜されて
いる。メインパターン11部は半透明膜21及び遮光膜
22の積層となっており、補助パターン12部は半透明
膜21のみで形成されている。製造方法は図4に示した
従来法と同様で良く、また、遮光膜22はクロム、酸化
クロム等、通常使用されるものを用いれば良いが、半透
明膜21は、酸化スズを用いる。前述のように、酸化ス
ズは、露光装置の露光光に対しては50%の透過率、マ
スク検査光に対しては95%の透過率を示すので、デー
タベース方式のマスク検査を行うことが可能である。
【0021】また、半透明膜21の材料としては、同様
の効果を示す他の金属及び高融点金属シリサイド及びそ
の酸化物、窒化物、窒化酸化物を用いても良い。特にi
線(波長365nm)用位相シフトマスクのエッチング
ストッパーとして用いられている材料、すなわち酸化イ
ンジウム、ITO、アルミナ、ハフニア等は全て半透明
膜21の材料として使用可能である。
【0022】次に、本発明の第二の実施の形態を図3に
示す。図3(a)に示されるように、メインパターン1
1はT字状に隣接するラインパターンであり、そのライ
ン先端部に補助パターン12が配置されている。製造方
法及び材料は先述の実施例と同様であり、データベース
方式のマスク検査を行うことが可能である。さらに、本
実施例においては、半透明膜21からなる補助パターン
12は、ライン先端部の露光量を下げ、ライン先端の寸
法の縮みを防止する効果をも有する。すなわち、光近接
効果による形状や寸法の変化が起こりやすい部分に適用
することによって、これを防止する効果をも併せ持って
いる。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、半透明
膜を補助パターンに用いたフォトマスクにおいて、デー
タベース方式のマスク検査が可能となる。また、同時
に、光近接効果による形状や寸法の変化を阻止できるの
で、ロジック系デバイスへの適用に最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の作用を説明するためのデータを示す
図である。
【図2】 本発明の一実施の形態を示す説明図である。
【図3】 本発明の第二の実施の形態を示す説明図であ
る。
【図4】 従来法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
11 メインパターン 12 補助パターン 20 フォトマスク基板 21 半透明膜 22 遮光膜 23 レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−146256(JP,A) 特開 平9−73166(JP,A) 特開 平9−288346(JP,A) 特開 平3−144452(JP,A) 特開 平4−316048(JP,A) 特開 平3−196041(JP,A) 特開 平6−282064(JP,A) 特開 平7−209849(JP,A) 特開 平7−168343(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に、遮光膜により形成させる
    メインパターンと、露光光に対して一定の遮光効果を有
    しかつ検査光に対して透明である半透明膜により形成さ
    れる補助パターンとを備えてなることを特徴とするフォ
    トマスク。
  2. 【請求項2】 透明基板上に、遮光膜と、透過率が露光
    光に対して80%以下でかつ検査光に対して90%以上
    である半透明膜とを備えてなることを特徴とする請求項
    1に記載のフォトマスク。
  3. 【請求項3】 透明基板上に半透明膜及び遮光膜を順次
    成膜する工程と、遮光膜及び半透明膜の所定の部分をエ
    ッチングする工程と、エッチングにより形成されたパタ
    ーンの検査及び修正を行う工程と、前記パターンのうち
    所定の部分の遮光膜のみを選択的に除去する工程と、選
    択的除去により形成されたパターンを再び検査及び修正
    する工程とによって得られることを特徴とする請求項1
    又は請求項2に記載のフォトマスク。
  4. 【請求項4】 酸化スズ、酸化インジウム、ITO、ア
    ルミナあるいはハフニア等金属酸化物の半透明膜を備え
    てなることを特徴とする請求項1〜のいずれか一に記
    載のフォトマスク。
  5. 【請求項5】 透明基板上に、遮光膜によりメインパタ
    ーンを形成し、露光光に対して一定の遮光効果を有しか
    つ検査光に対して透明である半透明膜により補助パター
    を形成することを特徴とするフォトマスクの製造方
    法。
  6. 【請求項6】 透明基板上に、遮光膜と、透過率が露光
    光に対して80%以下でかつ検査光に対して90%以上
    である半透明膜とを形成することを特徴とする請求項
    に記載のフォトマスクの製造方法。
  7. 【請求項7】 透明基板上に半透明膜及び遮光膜を順次
    成膜する工程と、遮光膜及び半透明膜の所定の部分をエ
    ッチングする工程と、エッチングにより形成されたパタ
    ーンの検査及び修正を行う工程と、前記パターンのうち
    所定の部分の遮光膜のみを選択的に除去する工程と、選
    択的除去により形成されたパターンを再び検査及び修正
    する工程とからなることを特徴とする請求項5又は請求
    項6に記載のフォトマスクの製造方法。
  8. 【請求項8】 酸化スズ、酸化インジウム、ITO、ア
    ルミナあるいはハフニア等金属酸化物の半透明膜を形成
    することを特徴とする請求項のいずれか一に記載
    のフォトマスクの製造方法。
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