JP3125865B2 - 位相反転マスクの製造方法 - Google Patents
位相反転マスクの製造方法Info
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- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/30—Alternating PSM, e.g. Levenson-Shibuya PSM; Preparation thereof
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位相反転マスクの
製造方法に係り、特に信頼性を向上させ、かつ工程を容
易にし得る位相反転マスクの製造方法に関する。
製造方法に係り、特に信頼性を向上させ、かつ工程を容
易にし得る位相反転マスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体素子の製造工程において
多く使われる写真石版工程は、半導体素子を作ろうとす
る形状に光を透過させる部分と光を遮断させる部分とに
分けられたフォトマスクを主に使用した。即ち、一般的
なフォトマスクは、遮光パターンと透光パターンとで構
成され、選択的な露光ができるようになっている。しか
し、パターン密度の増加に伴い、光の回折現象が発生し
て、解像度の向上に限界があった。そこで、位相反転マ
スクを利用して解像度を向上させる方法が多方面で研究
されている。
多く使われる写真石版工程は、半導体素子を作ろうとす
る形状に光を透過させる部分と光を遮断させる部分とに
分けられたフォトマスクを主に使用した。即ち、一般的
なフォトマスクは、遮光パターンと透光パターンとで構
成され、選択的な露光ができるようになっている。しか
し、パターン密度の増加に伴い、光の回折現象が発生し
て、解像度の向上に限界があった。そこで、位相反転マ
スクを利用して解像度を向上させる方法が多方面で研究
されている。
【０００３】位相反転マスクを用いる技術は、光をその
ままに透過させる透光領域と、光を１８０゜反転させて
透過させる反転透光領域とを組み合わせて使用する技術
であり、遮光パターンと透光パターンとの間で解像度が
低下するのを防止したものである。そして、このような
マスクは、マスクの製造技術の発達により、光の位相差
を応用した種々のマスクが登場し、光学解像度を向上さ
せた。位相反転マスクとしては、レベンソン（Ｌｅｖｅ
ｎｓｏｎ）の位相反転マスク（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｔ
ｙｐｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｍａｓｋ）
や、ニタヤマ（Ｎｉｔａｙａｍａ）などがコンタクトホ
ールの解像限界を向上させるために提案したリム（ＲＩ
Ｍ）型位相反転マスクなどがある。最近では、減衰型位
相反転マスク（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓ
ｈｉｆｔ Ｍａｓｋ）（他の表現で、ハーフトーン（ｈ
ａｌｆｔｏｎｅ）位相反転マスク又はｔπ位相反転マス
ク（ｔはｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅを意味する）とも
呼ばれる。）が開発されて、位相反転マスクの面積を減
少させた。
ままに透過させる透光領域と、光を１８０゜反転させて
透過させる反転透光領域とを組み合わせて使用する技術
であり、遮光パターンと透光パターンとの間で解像度が
低下するのを防止したものである。そして、このような
マスクは、マスクの製造技術の発達により、光の位相差
を応用した種々のマスクが登場し、光学解像度を向上さ
せた。位相反転マスクとしては、レベンソン（Ｌｅｖｅ
ｎｓｏｎ）の位相反転マスク（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｔ
ｙｐｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｍａｓｋ）
や、ニタヤマ（Ｎｉｔａｙａｍａ）などがコンタクトホ
ールの解像限界を向上させるために提案したリム（ＲＩ
Ｍ）型位相反転マスクなどがある。最近では、減衰型位
相反転マスク（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓ
ｈｉｆｔ Ｍａｓｋ）（他の表現で、ハーフトーン（ｈ
ａｌｆｔｏｎｅ）位相反転マスク又はｔπ位相反転マス
ク（ｔはｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅを意味する）とも
呼ばれる。）が開発されて、位相反転マスクの面積を減
少させた。
【０００４】以下、添付図面に基づき従来の位相反転マ
スクの製造方法を説明する。図３及び図４は、従来の位
相反転マスクの製造方法を示す断面図である。従来の方
法では、まず、図３（ａ）に示すように、透光性基板１
０上に遮光層１１と第１感光膜１２を順次に形成する。
この際、遮光層１１はクロムを使用して形成し、完璧な
遮光効果を奏するために一定の厚さ以上に形成する。次
に、図３（ｂ）に示すように、露光及び現像工程で、遮
光領域を定義するように、一定の間隙に第１感光膜１２
をパターニングする。
スクの製造方法を説明する。図３及び図４は、従来の位
相反転マスクの製造方法を示す断面図である。従来の方
法では、まず、図３（ａ）に示すように、透光性基板１
０上に遮光層１１と第１感光膜１２を順次に形成する。
この際、遮光層１１はクロムを使用して形成し、完璧な
遮光効果を奏するために一定の厚さ以上に形成する。次
に、図３（ｂ）に示すように、露光及び現像工程で、遮
光領域を定義するように、一定の間隙に第１感光膜１２
をパターニングする。
【０００５】次に、図３（ｃ）に示すように、パターニ
ングされた第１感光膜１２をマスクとして用いた食刻工
程で遮光層１１を選択的に除去して、透光性基板１０が
露出するオープン領域１３を形成する。次に、図３
（ｄ）に示すように、遮光層１１上の第１感光膜１２を
除去する。その後、図４（ａ）に示すように、オープン
領域１３を含む遮光層１１上の全面に第２感光膜１４を
形成する。
ングされた第１感光膜１２をマスクとして用いた食刻工
程で遮光層１１を選択的に除去して、透光性基板１０が
露出するオープン領域１３を形成する。次に、図３
（ｄ）に示すように、遮光層１１上の第１感光膜１２を
除去する。その後、図４（ａ）に示すように、オープン
領域１３を含む遮光層１１上の全面に第２感光膜１４を
形成する。
【０００６】次に、図４（ｂ）に示すように、露光及び
現像工程でオープン領域１３が一つおきに露出するよう
に第２感光膜１４をパターニングする。この際、第２感
光膜１４は、除去部を遮光層１１の間隔より大きくとっ
て、遮光層１１上でずれの吸収余裕を有するようにす
る。
現像工程でオープン領域１３が一つおきに露出するよう
に第２感光膜１４をパターニングする。この際、第２感
光膜１４は、除去部を遮光層１１の間隔より大きくとっ
て、遮光層１１上でずれの吸収余裕を有するようにす
る。
【０００７】次に、図４（ｃ）に示すように、パターニ
ングされた第２感光膜１４をマスクとして食刻工程でオ
ープン領域１３の透光性基板１０を位相反転厚さｄだけ
食刻して位相反転領域１５を形成する。この際、位相反
転厚さｄは、以下の式１に従う。 ｄ＝λ／２（ｎー１） ・・・（１） ただし、式１において、ｄ＝食刻の深さ、λ＝露光波長
の長さ、ｎ＝基板の屈折率をそれぞれ示す。また、透光
性基板１０を位相反転厚さｄだけ食刻するときに使用す
る工程は、反応性イオン食刻（ＲＩＥ： Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈ）法を用いたエッチング工程と
し、食刻ガスとしてはＣＦ4 ガスを使用する。
ングされた第２感光膜１４をマスクとして食刻工程でオ
ープン領域１３の透光性基板１０を位相反転厚さｄだけ
食刻して位相反転領域１５を形成する。この際、位相反
転厚さｄは、以下の式１に従う。 ｄ＝λ／２（ｎー１） ・・・（１） ただし、式１において、ｄ＝食刻の深さ、λ＝露光波長
の長さ、ｎ＝基板の屈折率をそれぞれ示す。また、透光
性基板１０を位相反転厚さｄだけ食刻するときに使用す
る工程は、反応性イオン食刻（ＲＩＥ： Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈ）法を用いたエッチング工程と
し、食刻ガスとしてはＣＦ4 ガスを使用する。
【０００８】その後、図４（ｄ）に示すように、透光性
基板１０及び遮光層１１上に残留する第２感光膜１４を
除去して、工程を完了する。
基板１０及び遮光層１１上に残留する第２感光膜１４を
除去して、工程を完了する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のよう
な従来の位相反転マスクの製造方法においては、次のよ
うな問題点があった。第１に、第２感光膜１４をマスク
として用いて透光性基板１０を位相反転厚さだけ反応性
イオン食刻法で食刻する工程（図４（ｃ））において、
遮光層１１の一部分が第２感光膜１４でマスキングされ
ないため、遮光層１１と透光性基板１０との間に食刻選
択比があるといっても、食刻ガス（ＣＦ4 ガス）により
遮光層１１が一定の厚さ食刻されて、位相反転マスクを
用いた露光工程時に光透過率が増加して、結果的に正確
なパターンの形成が難しくなる。よって、位相反転マス
クとしての信頼度を低下させた。第２に、遮光層１１が
食刻されると、遮光層１１を形成するクロムと食刻ガス
のＣ、Ｆなどが結合してパーチクルを作ったり、透光性
基板１０の位相反転領域１５にパーチクルが蒸着したり
する問題が発生して、位相反転マスクを用いた正確なパ
ターンの転写が難しくなる。やはり、位相反転マスクと
しての信頼度が低下した。
な従来の位相反転マスクの製造方法においては、次のよ
うな問題点があった。第１に、第２感光膜１４をマスク
として用いて透光性基板１０を位相反転厚さだけ反応性
イオン食刻法で食刻する工程（図４（ｃ））において、
遮光層１１の一部分が第２感光膜１４でマスキングされ
ないため、遮光層１１と透光性基板１０との間に食刻選
択比があるといっても、食刻ガス（ＣＦ4 ガス）により
遮光層１１が一定の厚さ食刻されて、位相反転マスクを
用いた露光工程時に光透過率が増加して、結果的に正確
なパターンの形成が難しくなる。よって、位相反転マス
クとしての信頼度を低下させた。第２に、遮光層１１が
食刻されると、遮光層１１を形成するクロムと食刻ガス
のＣ、Ｆなどが結合してパーチクルを作ったり、透光性
基板１０の位相反転領域１５にパーチクルが蒸着したり
する問題が発生して、位相反転マスクを用いた正確なパ
ターンの転写が難しくなる。やはり、位相反転マスクと
しての信頼度が低下した。
【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
信頼性を向上させ、かつ工程を容易にし得る位相反転マ
スクの製造方法を提供することを目的とする。
信頼性を向上させ、かつ工程を容易にし得る位相反転マ
スクの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の位相反転マスクの製造方法は、透光性基
板上に遮光層を形成し、さらにこの遮光層上に第１マス
ク層パターンを形成する工程と、前記第１マスク層パタ
ーンをマスクとして前記遮光層をパターニングして複数
個の遮光層パターンを形成する工程と、前記第１マスク
層パターン上を含む前記透光性基板上の全面に第２マス
ク層を形成する工程と、前記遮光層パターンと遮光層パ
ターンとの間の前記透光性基板が露出するように第２マ
スク層をパターニングして第２マスク層パターンを形成
する工程と、前記第１及び第２マスク層パターンをマス
クとして前記透光性基板に位相反転領域を形成する工程
とを具備するものとする。
めに、本発明の位相反転マスクの製造方法は、透光性基
板上に遮光層を形成し、さらにこの遮光層上に第１マス
ク層パターンを形成する工程と、前記第１マスク層パタ
ーンをマスクとして前記遮光層をパターニングして複数
個の遮光層パターンを形成する工程と、前記第１マスク
層パターン上を含む前記透光性基板上の全面に第２マス
ク層を形成する工程と、前記遮光層パターンと遮光層パ
ターンとの間の前記透光性基板が露出するように第２マ
スク層をパターニングして第２マスク層パターンを形成
する工程と、前記第１及び第２マスク層パターンをマス
クとして前記透光性基板に位相反転領域を形成する工程
とを具備するものとする。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる位相反転マスクの製造方法の実施の形態を詳細に説
明する。図１及び図２は、本発明の位相反転マスクの製
造方法の実施の形態を示す断面図である。本発明の実施
の形態では、まず、図１（ａ）に示すように、透光性基
板２０上に遮光層２１及び第１感光膜２２を順次に形成
する。この際、透光性基板２０は、ガラスや石英のうち
１つで形成し、遮光層２１は、クロムで形成するか、又
はクロム層と酸化クロム（ＣｒＯ2 ）層とを積層したも
ので形成することができる。
よる位相反転マスクの製造方法の実施の形態を詳細に説
明する。図１及び図２は、本発明の位相反転マスクの製
造方法の実施の形態を示す断面図である。本発明の実施
の形態では、まず、図１（ａ）に示すように、透光性基
板２０上に遮光層２１及び第１感光膜２２を順次に形成
する。この際、透光性基板２０は、ガラスや石英のうち
１つで形成し、遮光層２１は、クロムで形成するか、又
はクロム層と酸化クロム（ＣｒＯ2 ）層とを積層したも
ので形成することができる。
【００１３】次に、図１（ｂ）に示すように、露光及び
現像工程で、遮光領域を定義するように、一定の間隙に
第１感光膜２２をパターニングし、複数の第１感光膜パ
ターン（第１マスク層パターン）２２ａを形成する。そ
の後、図１（ｃ）に示すように、第１感光膜パターン２
２ａをマスクとして食刻工程で遮光層２１をパターニン
グし、遮光層２１を一定間隔の複数の遮光層パターン２
１ａとすることにより、透光性基板２０を一定間隔に露
出させる。この遮光層パターン２１ａ間に露出した透光
性基板部分は、透光領域として使用するオープン領域２
３である。
現像工程で、遮光領域を定義するように、一定の間隙に
第１感光膜２２をパターニングし、複数の第１感光膜パ
ターン（第１マスク層パターン）２２ａを形成する。そ
の後、図１（ｃ）に示すように、第１感光膜パターン２
２ａをマスクとして食刻工程で遮光層２１をパターニン
グし、遮光層２１を一定間隔の複数の遮光層パターン２
１ａとすることにより、透光性基板２０を一定間隔に露
出させる。この遮光層パターン２１ａ間に露出した透光
性基板部分は、透光領域として使用するオープン領域２
３である。
【００１４】次に、第１感光膜パターン２２ａ上を含む
透光性基板２０上の全面に図１（ｄ）に示すように第２
感光膜（第２マスク層）２４を形成する。この際、第２
感光膜２４の粘着性を向上させるために、遮光層パター
ン２１ａの形成後、第２感光膜２４を蒸着する前に、表
面処理工程を実施する。この表面処理工程は、遮光層パ
ターン２１ａ形成時に発生するパーチクルを除去するた
めに脱イオン水と超音波発生器を用いて超音波洗浄をす
る。さらに、ポリマーを除去するための工程としてアル
カリ性処理をする。また、遮光層パターン２１ａ形成後
に、第１感光膜パターン２２ａを硬化させるためにベー
キング処理をする。
透光性基板２０上の全面に図１（ｄ）に示すように第２
感光膜（第２マスク層）２４を形成する。この際、第２
感光膜２４の粘着性を向上させるために、遮光層パター
ン２１ａの形成後、第２感光膜２４を蒸着する前に、表
面処理工程を実施する。この表面処理工程は、遮光層パ
ターン２１ａ形成時に発生するパーチクルを除去するた
めに脱イオン水と超音波発生器を用いて超音波洗浄をす
る。さらに、ポリマーを除去するための工程としてアル
カリ性処理をする。また、遮光層パターン２１ａ形成後
に、第１感光膜パターン２２ａを硬化させるためにベー
キング処理をする。
【００１５】しかる後、図２（ａ）に示すように、露光
及び現像工程で、位相反転領域を形成する部分の第２感
光膜２４を除去し、第２感光膜パターン２４ａを形成す
る。より詳しくは、隣接する各一対の遮光層パターン２
１ａ間の透光性基板２０部分（オープン領域２３）が一
つおきに露出するように第２感光膜２４を除去する。こ
の際、第２感光膜２４の除去部を第１感光膜パターン２
２ａ相互間（遮光層パターン２１ａ相互間）の間隔より
大きくとって、第１感光膜パターン２２ａ上にずれの吸
収余裕を有するようにする。
及び現像工程で、位相反転領域を形成する部分の第２感
光膜２４を除去し、第２感光膜パターン２４ａを形成す
る。より詳しくは、隣接する各一対の遮光層パターン２
１ａ間の透光性基板２０部分（オープン領域２３）が一
つおきに露出するように第２感光膜２４を除去する。こ
の際、第２感光膜２４の除去部を第１感光膜パターン２
２ａ相互間（遮光層パターン２１ａ相互間）の間隔より
大きくとって、第１感光膜パターン２２ａ上にずれの吸
収余裕を有するようにする。
【００１６】しかる後、図２（ｂ）に示すように、第１
及び第２感光膜パターン２２ａ，２４ａをマスクとし
て、透光性基板２０の露出オープン領域２３を食刻工程
で位相反転厚さｄだけ除去して位相反転領域２５を形成
する。この食刻時、透光性基板２０と食刻選択比が高い
第１感光膜パターン２２ａが遮光層パターン２１ａ上に
形成されているため、この遮光層パターン２１ａが損傷
するのを防止できる。
及び第２感光膜パターン２２ａ，２４ａをマスクとし
て、透光性基板２０の露出オープン領域２３を食刻工程
で位相反転厚さｄだけ除去して位相反転領域２５を形成
する。この食刻時、透光性基板２０と食刻選択比が高い
第１感光膜パターン２２ａが遮光層パターン２１ａ上に
形成されているため、この遮光層パターン２１ａが損傷
するのを防止できる。
【００１７】その後、図２（ｃ）に示すように、透光性
基板２０及び遮光層パターン２１ａ上に残留する第１及
び第２感光膜パターン２２ａ，２４ａを除去して、工程
を完了する。
基板２０及び遮光層パターン２１ａ上に残留する第１及
び第２感光膜パターン２２ａ，２４ａを除去して、工程
を完了する。
【００１８】
【発明の効果】以上のような本発明の位相反転マスクの
製造方法によれば、次のような効果がある。第１に、遮
光層パターン形成時にマスクとして用いた第１感光膜パ
ターン（第１マスク層パターン）を遮光層パターン形成
後も除去しないで残して、透光性基板に位相反転領域を
形成する際の遮光層パターン食刻防止マスクとして用い
たので、位相反転領域形成のための食刻工程時に遮光層
パターンの損傷を防止することができる。よって、遮光
層パターン部分での光透過率の増加やパーチクルの蒸着
を防止でき、正確なパターンの転写が可能となり、信頼
度高い位相反転マスクを得られる。第２に、遮光層パタ
ーン形成後、マスクとして用いた第１感光膜パターンを
除去しないで、位相反転領域形成のためのマスクとして
用いたので、位相反転領域を形成のための第２感光膜パ
ターン（第２マスク層パターン）のずれ余裕を多くとる
ことができる。よって、第２感光膜パターンの形成工程
（パターニング工程）が容易となる。
製造方法によれば、次のような効果がある。第１に、遮
光層パターン形成時にマスクとして用いた第１感光膜パ
ターン（第１マスク層パターン）を遮光層パターン形成
後も除去しないで残して、透光性基板に位相反転領域を
形成する際の遮光層パターン食刻防止マスクとして用い
たので、位相反転領域形成のための食刻工程時に遮光層
パターンの損傷を防止することができる。よって、遮光
層パターン部分での光透過率の増加やパーチクルの蒸着
を防止でき、正確なパターンの転写が可能となり、信頼
度高い位相反転マスクを得られる。第２に、遮光層パタ
ーン形成後、マスクとして用いた第１感光膜パターンを
除去しないで、位相反転領域形成のためのマスクとして
用いたので、位相反転領域を形成のための第２感光膜パ
ターン（第２マスク層パターン）のずれ余裕を多くとる
ことができる。よって、第２感光膜パターンの形成工程
（パターニング工程）が容易となる。
【図１】本発明による位相反転マスクの製造方法の実施
の形態を示す断面図。
の形態を示す断面図。
【図２】本発明による位相反転マスクの製造方法の実施
の形態を示し、図１に続く工程を示す断面図。
の形態を示し、図１に続く工程を示す断面図。
【図３】従来の位相反転マスクの製造方法を示す断面
図。
図。
【図４】従来の位相反転マスクの製造方法を示し、図３
に続く工程を示す断面図。
に続く工程を示す断面図。
２０ 透光性基板 ２１ 遮光層 ２１ａ 遮光層パターン ２２ａ 第１感光膜パターン ２３ オープン領域 ２４ 第２感光膜 ２４ａ 第２感光膜パターン ２５ 位相反転領域
Claims (1)
- 【請求項１】 透光性基板上に遮光層を形成し、さらに
この遮光層上に第１マスク層パターンを形成する工程
と、 前記第１マスク層パターンをマスクとして前記遮光層を
パターニングして複数個の遮光層パターンを形成する工
程と、前記遮光層パターン形成時に発生するパーチクルを除去
するために脱イオン水と超音波発生器を用いて超音波洗
浄を行う工程と、 前記第１マスク層パターン上を含む前記透光性基板上の
全面に第２マスク層を形成する工程と、 前記遮光層パターンと遮光層パターンとの間の前記透光
性基板が露出するように第２マスク層をパターニングし
て第２マスク層パターンを形成する工程と、 前記第１及び第２マスク層パターンをマスクとして前記
透光性基板を選択的に食刻して前記透光性基板に位相反
転領域を形成する工程とを具備することを特徴とする位
相反転マスクの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960034655A KR100192360B1 (ko) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 위상 반전 마스크 제조방법 |
| KR1996P-34655 | 1996-08-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083066A JPH1083066A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3125865B2 true JP3125865B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=19470260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19101897A Expired - Fee Related JP3125865B2 (ja) | 1996-08-21 | 1997-07-16 | 位相反転マスクの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5891596A (ja) |
| JP (1) | JP3125865B2 (ja) |
| KR (1) | KR100192360B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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