JP3126649B2 - 位相シフトマスクを製造する方法 - Google Patents
位相シフトマスクを製造する方法Info
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路及び
他のデバイスの製造に使用される光リソグラフィに関
し、特に、これらの回路及びデバイスの製造用の光リソ
グラフィシステムに使用される光リソグラフィマスク及
びこのマスクをマスキングする方法に関する。これらの
マスクは異なる倍率を有する光システムに使用される場
合には特別に「レチクル」とも呼ばれている。
他のデバイスの製造に使用される光リソグラフィに関
し、特に、これらの回路及びデバイスの製造用の光リソ
グラフィシステムに使用される光リソグラフィマスク及
びこのマスクをマスキングする方法に関する。これらの
マスクは異なる倍率を有する光システムに使用される場
合には特別に「レチクル」とも呼ばれている。
【0002】
【従来の技術】図1は従来の技術によるワークピース1
20に特徴物を規定する光リソグラフィ製造システム1
00を示す。このワークピース120は一般的に半導体
ウェーハ(基板)、及びこのウェーハ上部主表面にある
1つまたは複数の物質層(図示せず)を含んでいる。
20に特徴物を規定する光リソグラフィ製造システム1
00を示す。このワークピース120は一般的に半導体
ウェーハ(基板)、及びこのウェーハ上部主表面にある
1つまたは複数の物質層(図示せず)を含んでいる。
【0003】さらに具体的には、一般的に波長λの単色
光の放射が水銀ランプのような光源106により放出さ
れる。この放射は、不透明スクリーン105上の孔と、
平行光レンズまたはレンズシステム104と、不透明材
料上の孔(高輝度領域)の形で形成された特徴物のパタ
ーンを有するパターン付きリソグラフィマスク(「レチ
クル」)103と、集光レンズまたはレンズシステム1
02とを連続的に透過する。リソグラフィマスク103
から放出した光放射は、集光レンズ102によりワーク
ピース120の上部主表面上のフォトレジスト層101
に集光される。このようにして、透明と不透明の部分の
パターンにより形成されたリソグラフィマスク103の
パターンは、フォトレジスト層101上に集光される。
開口プロセス(一般的にウェット開口プロセスである)
において、使用されるフォトレジストのポジ及びネガの
種類によって、フォトレジストの材料の光の入射される
領域だけはそれぞれ除去されたり、そのまま残されたり
する。このように、マスクのパターンはフォトレジスト
層101上に伝送(印刷)されるようになる。
光の放射が水銀ランプのような光源106により放出さ
れる。この放射は、不透明スクリーン105上の孔と、
平行光レンズまたはレンズシステム104と、不透明材
料上の孔(高輝度領域)の形で形成された特徴物のパタ
ーンを有するパターン付きリソグラフィマスク(「レチ
クル」)103と、集光レンズまたはレンズシステム1
02とを連続的に透過する。リソグラフィマスク103
から放出した光放射は、集光レンズ102によりワーク
ピース120の上部主表面上のフォトレジスト層101
に集光される。このようにして、透明と不透明の部分の
パターンにより形成されたリソグラフィマスク103の
パターンは、フォトレジスト層101上に集光される。
開口プロセス(一般的にウェット開口プロセスである)
において、使用されるフォトレジストのポジ及びネガの
種類によって、フォトレジストの材料の光の入射される
領域だけはそれぞれ除去されたり、そのまま残されたり
する。このように、マスクのパターンはフォトレジスト
層101上に伝送(印刷)されるようになる。
【0004】後続のエッチングプロセス、例えば、ウェ
ットエッチングまたはドライエッチングは一般的に半導
体ウェーハからなるワークピース120の選択された部
分を除去する。ここで、ワークピース120上の除去さ
れる部分は開口プロセスにより除去されたフォトレジス
ト層101の下の領域であり、フォトレジストの残され
ている領域の下の領域ではない。別法として、このよう
なワークピース120の選択エッチングの代わりに、不
純物イオンが開口プロセスにより除去されたフォトレジ
スト層の下の領域でワークピース120に注入され、フ
ォトレジストの残されている領域の下の領域には注入さ
れない。それ故に、何れの場合でも、リソグラフィマス
ク103のパターン、すなわち、マスクの特徴物は例え
ば、半導体集積回路の技術に必要なワークピース120
に伝送される。
ットエッチングまたはドライエッチングは一般的に半導
体ウェーハからなるワークピース120の選択された部
分を除去する。ここで、ワークピース120上の除去さ
れる部分は開口プロセスにより除去されたフォトレジス
ト層101の下の領域であり、フォトレジストの残され
ている領域の下の領域ではない。別法として、このよう
なワークピース120の選択エッチングの代わりに、不
純物イオンが開口プロセスにより除去されたフォトレジ
スト層の下の領域でワークピース120に注入され、フ
ォトレジストの残されている領域の下の領域には注入さ
れない。それ故に、何れの場合でも、リソグラフィマス
ク103のパターン、すなわち、マスクの特徴物は例え
ば、半導体集積回路の技術に必要なワークピース120
に伝送される。
【0005】公知のように、不透明スクリーン105上
の孔は平行光レンズ104の焦点面にあり、入射長L1
とL2は簡単なレンズ102の場合において、1/L1+
1/L2=1/Fを満足する。ここでFは集光レンズ1
02の焦点長である。
の孔は平行光レンズ104の焦点面にあり、入射長L1
とL2は簡単なレンズ102の場合において、1/L1+
1/L2=1/Fを満足する。ここでFは集光レンズ1
02の焦点長である。
【0006】集積回路の製造においては、ウェーハ当た
りに可能な限り多くのトランジスタを形成することが好
ましい。これにより、トランジスタのサイズをできるだ
け小さくする必要がある。同様に、例えば同一レベルの
金属化または他の電気接続を形成するために、他の特徴
物のサイズ、例えば、金属化ストリップの特徴物の長さ
(すなわち、その幅)、または金属で充填される絶縁層
上の孔のサイズは可能な限り小さく造られる必要があ
る。
りに可能な限り多くのトランジスタを形成することが好
ましい。これにより、トランジスタのサイズをできるだ
け小さくする必要がある。同様に、例えば同一レベルの
金属化または他の電気接続を形成するために、他の特徴
物のサイズ、例えば、金属化ストリップの特徴物の長さ
(すなわち、その幅)、または金属で充填される絶縁層
上の孔のサイズは可能な限り小さく造られる必要があ
る。
【0007】幾何学光学によると、フォトレジスト層1
01上に幅Wを有する特徴物を印刷する必要があれば、
幅Cを有する特徴物はリソグラフィマスク103に配置
される。また幾何学光学によると、Cの幅を有する特徴
物が不透明層上の単一の孔であれば、「横倍率」m=W
/Cとなる。ここで、m=L2/L1である。しかし、回
折効果が重要となる場合、シャープな白黒イメージの代
わりに、対象の特徴物Cの回折パターンはフォトレジス
ト層101上に形成され、イメージのエッジははっきり
しなくなる。これにより、リソグラフィマスク103の
特徴物の解像度は、フォトレジスト層に集光され、ワー
クピースに転写されるときに、劣化してしまう。
01上に幅Wを有する特徴物を印刷する必要があれば、
幅Cを有する特徴物はリソグラフィマスク103に配置
される。また幾何学光学によると、Cの幅を有する特徴
物が不透明層上の単一の孔であれば、「横倍率」m=W
/Cとなる。ここで、m=L2/L1である。しかし、回
折効果が重要となる場合、シャープな白黒イメージの代
わりに、対象の特徴物Cの回折パターンはフォトレジス
ト層101上に形成され、イメージのエッジははっきり
しなくなる。これにより、リソグラフィマスク103の
特徴物の解像度は、フォトレジスト層に集光され、ワー
クピースに転写されるときに、劣化してしまう。
【0008】従来の技術において、この回折問題は、位
相シフト特徴物のパターンを含んだ位相シフト領域を有
するマスクを使用することにより緩和される。このマス
クは周知の「位相シフトマスク」であり、以下ではマス
ク103が「位相シフトマスク」とも称される。これら
の位相シフト特徴物は、リソグラフィマスク103を透
過する波長λのビームに、マスクの選択された領域上に
あるマスクの他の特徴物に対して位相シフトψを与え
る。一般的に、この位相シフトψは約π(=180°)
になるよう形成される。これらの位相シフト特徴物のパ
ターンは一般的に「マスクの主特徴物」と称される領域
に配置される。
相シフト特徴物のパターンを含んだ位相シフト領域を有
するマスクを使用することにより緩和される。このマス
クは周知の「位相シフトマスク」であり、以下ではマス
ク103が「位相シフトマスク」とも称される。これら
の位相シフト特徴物は、リソグラフィマスク103を透
過する波長λのビームに、マスクの選択された領域上に
あるマスクの他の特徴物に対して位相シフトψを与え
る。一般的に、この位相シフトψは約π(=180°)
になるよう形成される。これらの位相シフト特徴物のパ
ターンは一般的に「マスクの主特徴物」と称される領域
に配置される。
【0009】位相シフトマスクは「クリア」領域及び
「減衰」領域により形成されたその位相シフト特徴物に
より形成される。「クリア領域」とは透明領域であり、
すなわち、約波長λで光強度透過率T=1となる領域で
ある。「減衰領域」とは、部分透明領域であり、すなわ
ち、波長λでTが約0.05〜0.15の範囲にあり、
一般的に約0.10になる領域を意味する。そして、位
相シフトψとは、減衰領域に対してクリア領域を伝送さ
れた波長λの放射の位相シフトを意味する。このような
マスクは「減衰位相シフトマスク」と称される。また、
必要ならば、このマスクの主特徴物領域は不透明領域、
すなわち、波長λで約T<0.01となる領域を含むこ
とができる。
「減衰」領域により形成されたその位相シフト特徴物に
より形成される。「クリア領域」とは透明領域であり、
すなわち、約波長λで光強度透過率T=1となる領域で
ある。「減衰領域」とは、部分透明領域であり、すなわ
ち、波長λでTが約0.05〜0.15の範囲にあり、
一般的に約0.10になる領域を意味する。そして、位
相シフトψとは、減衰領域に対してクリア領域を伝送さ
れた波長λの放射の位相シフトを意味する。このような
マスクは「減衰位相シフトマスク」と称される。また、
必要ならば、このマスクの主特徴物領域は不透明領域、
すなわち、波長λで約T<0.01となる領域を含むこ
とができる。
【0010】それ故に、減衰位相シフトマスクにおい
て、マスク103の簡単な孔Cの形に示された特徴物は
簡単な孔よりももっと複雑となり、前述した位相シフト
特徴物(図1には図示せず)のパターンを含むことにな
る。具体的には、主特徴物領域は前述した位相シフト特
徴物のパターンを含んで、フォトレジスト層101上に
それにより形成されたイメージは、ワークピース120
のデバイス特徴物(例えば、不純物イオンの注入された
ワークピース120の選択された領域、またはワークピ
ース120の部分が除去されたワークピース120の選
択された領域)に対応する。
て、マスク103の簡単な孔Cの形に示された特徴物は
簡単な孔よりももっと複雑となり、前述した位相シフト
特徴物(図1には図示せず)のパターンを含むことにな
る。具体的には、主特徴物領域は前述した位相シフト特
徴物のパターンを含んで、フォトレジスト層101上に
それにより形成されたイメージは、ワークピース120
のデバイス特徴物(例えば、不純物イオンの注入された
ワークピース120の選択された領域、またはワークピ
ース120の部分が除去されたワークピース120の選
択された領域)に対応する。
【0011】周知のように、ステップツール及び繰り返
しツール(図示せず)は、フォトレジスト層101上に
連続的なイメージを形成するために、ステップ及び繰り
返し移動を結合した露光工程に使用される。このプロセ
スにおいて、ワークピース120はチップ(「ダイ」)
領域に分割されている。各チップ領域は、一般的にワー
クピース120のステップとリピート位置により得られ
た領域(101により覆われる領域)により規定され
る。フォトレジスト層101の各対応(覆われる)チッ
プ領域は光リソグラフィ製造システム100の光ビーム
に連続的に露光される。この露光はチップ領域の全部を
一回で入射光に照射されるタイプ(全部のチップ領域を
包囲するのに十分な断面を有する)でもよいし、入射光
ビームがチップの領域をスキャン(操作)するタイプ
(全部のチップ領域を覆う断面を有する必要がない)で
もよい。
しツール(図示せず)は、フォトレジスト層101上に
連続的なイメージを形成するために、ステップ及び繰り
返し移動を結合した露光工程に使用される。このプロセ
スにおいて、ワークピース120はチップ(「ダイ」)
領域に分割されている。各チップ領域は、一般的にワー
クピース120のステップとリピート位置により得られ
た領域(101により覆われる領域)により規定され
る。フォトレジスト層101の各対応(覆われる)チッ
プ領域は光リソグラフィ製造システム100の光ビーム
に連続的に露光される。この露光はチップ領域の全部を
一回で入射光に照射されるタイプ(全部のチップ領域を
包囲するのに十分な断面を有する)でもよいし、入射光
ビームがチップの領域をスキャン(操作)するタイプ
(全部のチップ領域を覆う断面を有する必要がない)で
もよい。
【0012】このステップ−リピータプロセスに際し
て、マスク103をステップ−リピータツール(以下で
は「ステッパーツール」と称する)に配置するために
は、マスク−ツー−ステッパーツール整合マーク(以下
では「レチクル整合マーク」と称する)が主特徴物領域
の外部のマスク103に配置される。これらのレチクル
整合マーク(図1には図示せず)は不透明領域を含んだ
方が有利である。これらのレチクル配置領域は主特徴物
領域の減衰領域のエッジに対して自己整合されるエッジ
を有することが基本である。すなわち、これらのレチク
ル整合マークと主特徴物領域の減衰領域は同一のリソグ
ラフィ処理ステップにおいて形成され、そこで単一のパ
ターン付きレジスト層はレチクル整合マークのエッジと
主特徴物領域の減衰領域のエッジとの両方を規定する。
て、マスク103をステップ−リピータツール(以下で
は「ステッパーツール」と称する)に配置するために
は、マスク−ツー−ステッパーツール整合マーク(以下
では「レチクル整合マーク」と称する)が主特徴物領域
の外部のマスク103に配置される。これらのレチクル
整合マーク(図1には図示せず)は不透明領域を含んだ
方が有利である。これらのレチクル配置領域は主特徴物
領域の減衰領域のエッジに対して自己整合されるエッジ
を有することが基本である。すなわち、これらのレチク
ル整合マークと主特徴物領域の減衰領域は同一のリソグ
ラフィ処理ステップにおいて形成され、そこで単一のパ
ターン付きレジスト層はレチクル整合マークのエッジと
主特徴物領域の減衰領域のエッジとの両方を規定する。
【0013】また周知のように、フォトレジスト層10
1に入射された光の範囲を1つのチップ領域に制限する
ために、ステッパーツールは不透明シャッター(以下で
は「シャッターブレード」と称する)を含む。このシャ
ッターブレードの配置に関連する避けられない位置決め
誤差を補償するために、不透明リング(図示せず)がマ
スク自身の上に配置されている。この不透明リングは主
特徴物領域を包囲する。特に、この不透明リングは主特
徴物領域に対して自己整合でき、この主特徴物領域の境
界を形成するエッジを有することが望ましい。
1に入射された光の範囲を1つのチップ領域に制限する
ために、ステッパーツールは不透明シャッター(以下で
は「シャッターブレード」と称する)を含む。このシャ
ッターブレードの配置に関連する避けられない位置決め
誤差を補償するために、不透明リング(図示せず)がマ
スク自身の上に配置されている。この不透明リングは主
特徴物領域を包囲する。特に、この不透明リングは主特
徴物領域に対して自己整合でき、この主特徴物領域の境
界を形成するエッジを有することが望ましい。
【0014】チップ領域間の距離(ステップ−リピータ
プロセスにより規定される)を最小化し、ワークピース
120上の高価な主特徴物領域の浪費を避けるために、
不透明リングの内部エッジは主特徴物領域の特徴物に自
己整合するようになる。しかし、減衰位相シフトマスク
の場合においては、このリングが(主特徴物領域の)減
衰領域と同時に、且つこの減衰領域の減衰材料と同一の
材料で形成されれば(経済の視点から)、リングは、完
全遮断の代わりに約10%の入射光強度を透過させる。
このようにして、ステップ−リピート露光プロセスにお
いては、主特徴物領域のエッジ領域では、2つの異なる
ステップ−リピート露光における照射を受けるため、約
20%(=2×10%)の入射光強度を受けることにな
る。またその角部領域では、4回の異なるステップ−リ
ピート露光における照射を受けるため、約40%(=4
×10%)の入射光強度を受けることになる。このた
め、不必要な光背景が主特徴物領域のエッジ及び角部領
域で起こってしまう。この背景はこのエッジ及び角部領
域のある特徴物の規定の劣化を招く。
プロセスにより規定される)を最小化し、ワークピース
120上の高価な主特徴物領域の浪費を避けるために、
不透明リングの内部エッジは主特徴物領域の特徴物に自
己整合するようになる。しかし、減衰位相シフトマスク
の場合においては、このリングが(主特徴物領域の)減
衰領域と同時に、且つこの減衰領域の減衰材料と同一の
材料で形成されれば(経済の視点から)、リングは、完
全遮断の代わりに約10%の入射光強度を透過させる。
このようにして、ステップ−リピート露光プロセスにお
いては、主特徴物領域のエッジ領域では、2つの異なる
ステップ−リピート露光における照射を受けるため、約
20%(=2×10%)の入射光強度を受けることにな
る。またその角部領域では、4回の異なるステップ−リ
ピート露光における照射を受けるため、約40%(=4
×10%)の入射光強度を受けることになる。このた
め、不必要な光背景が主特徴物領域のエッジ及び角部領
域で起こってしまう。この背景はこのエッジ及び角部領
域のある特徴物の規定の劣化を招く。
【0015】この背景の問題に加えて、前述したレチク
ル整合マークが、不透明領域の代わりに主特徴物領域の
減衰領域と同時に減衰領域により形成される場合(経済
性の視点から)、これらのレチクル整合マークのイメー
ジの定義のシャープさ(コントラスト比)は低減され
る。コントラスト比の減少はマスク103のステッパー
ツールに対する、ひいてはワークピース120に対する
整合精度を悪化させる。
ル整合マークが、不透明領域の代わりに主特徴物領域の
減衰領域と同時に減衰領域により形成される場合(経済
性の視点から)、これらのレチクル整合マークのイメー
ジの定義のシャープさ(コントラスト比)は低減され
る。コントラスト比の減少はマスク103のステッパー
ツールに対する、ひいてはワークピース120に対する
整合精度を悪化させる。
【0016】さらに前述したように、減衰位相シフトマ
スクの位相シフト特徴物は(1)減衰領域と(2)クリ
ア領域との2つの基本領域により規定される。そのた
め、この2つの基本領域とともに、レチクル整合マーク
または不透明リング、またはこのレチクル整合マークと
不透明リングの両方を自己整合の方法で形成する方法が
要求される。すなわち、この方法は、不透明リングのエ
ッジまたはレチクル整合マークのエッジを規定し、また
は、不透明リングとレチクル整合マークとの両方のエッ
ジを規定する同一のリソグラフィステップにおいて、減
衰領域のエッジを含む位相シフト領域を規定できること
が望まれている。また、主特徴物領域が不透明領域を含
めば、この主特徴物領域の減衰領域を同一リソグラフィ
ステップで、(必要ならば)且つそれに対する自己整合
の方法で形成する際に、これらの不透明領域を形成する
方法が必要である。
スクの位相シフト特徴物は(1)減衰領域と(2)クリ
ア領域との2つの基本領域により規定される。そのた
め、この2つの基本領域とともに、レチクル整合マーク
または不透明リング、またはこのレチクル整合マークと
不透明リングの両方を自己整合の方法で形成する方法が
要求される。すなわち、この方法は、不透明リングのエ
ッジまたはレチクル整合マークのエッジを規定し、また
は、不透明リングとレチクル整合マークとの両方のエッ
ジを規定する同一のリソグラフィステップにおいて、減
衰領域のエッジを含む位相シフト領域を規定できること
が望まれている。また、主特徴物領域が不透明領域を含
めば、この主特徴物領域の減衰領域を同一リソグラフィ
ステップで、(必要ならば)且つそれに対する自己整合
の方法で形成する際に、これらの不透明領域を形成する
方法が必要である。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、同一のリソグラフィステップにおいて、自己整合の
方法で不透明領域と減衰位相シフト領域を同時に形成す
る方法を提供することである。
は、同一のリソグラフィステップにおいて、自己整合の
方法で不透明領域と減衰位相シフト領域を同時に形成す
る方法を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、光リソグラフィ製造システム100のマ
スク103として使用される光リソグラフィマスクを次
のステップで示す方法により製造する。 (a)上部主平面表面を有する透明基板を準備し、その
上に第1材料で造った第1層が配置され、この第1層は
ほぼ均一の第1厚さhを有し、且つこの第1材料は波長
λの光放射に対して部分的に透明である。
に、本発明は、光リソグラフィ製造システム100のマ
スク103として使用される光リソグラフィマスクを次
のステップで示す方法により製造する。 (a)上部主平面表面を有する透明基板を準備し、その
上に第1材料で造った第1層が配置され、この第1層は
ほぼ均一の第1厚さhを有し、且つこの第1材料は波長
λの光放射に対して部分的に透明である。
【0019】(b)第2材料製の第2層を第1層の上部
表面の全面に堆積させ、この第2層は第1材料と異なる
化学組成の第2材料により造られ、この第2層はほぼ均
一の厚さを有し、且つ第2層は十分の厚さを有し、第1
層と合わせて、波長λの放射に対して不透明となる。 (c)第2層の上部表面に第1パターン付きレジスト層
を形成する。
表面の全面に堆積させ、この第2層は第1材料と異なる
化学組成の第2材料により造られ、この第2層はほぼ均
一の厚さを有し、且つ第2層は十分の厚さを有し、第1
層と合わせて、波長λの放射に対して不透明となる。 (c)第2層の上部表面に第1パターン付きレジスト層
を形成する。
【0020】(d)第1パターン付きレジスト層を第2
層のエッチングのプロテクト層として用いて、第1パタ
ーン付きレジスト層または得られたパターン付き第2層
を第1材料のエッチングのプロテクト層として用いて、
第1層と第2層の側面部分をエッチングして、第1パタ
ーン付き不透明層が間隔を置いた領域を有するよう形成
され、各領域は少なくとも1つのエッジ(以下では「側
壁」と称する)を有し、且つ各領域は第1材料の得られ
たパターン層により覆われている第2材料の得られた同
様なパターン層により構成される。
層のエッチングのプロテクト層として用いて、第1パタ
ーン付きレジスト層または得られたパターン付き第2層
を第1材料のエッチングのプロテクト層として用いて、
第1層と第2層の側面部分をエッチングして、第1パタ
ーン付き不透明層が間隔を置いた領域を有するよう形成
され、各領域は少なくとも1つのエッジ(以下では「側
壁」と称する)を有し、且つ各領域は第1材料の得られ
たパターン層により覆われている第2材料の得られた同
様なパターン層により構成される。
【0021】(e)間隔を置いた領域の上部表面を全面
に、且つこの領域の全部ではなく少なくともある部分の
間の全スペースをコートした第2パターンレジスト層を
形成する。 (f)第2パターン付きレジスト層をパターン付きの第
2層のエッチングのプロテクトマスクとして用いてパタ
ーン付き第2層露出部分のみをエッチングして、第2パ
ターン付き不透明層とパターン付きの部分的透明層を形
成する。
に、且つこの領域の全部ではなく少なくともある部分の
間の全スペースをコートした第2パターンレジスト層を
形成する。 (f)第2パターン付きレジスト層をパターン付きの第
2層のエッチングのプロテクトマスクとして用いてパタ
ーン付き第2層露出部分のみをエッチングして、第2パ
ターン付き不透明層とパターン付きの部分的透明層を形
成する。
【0022】ステップ(e)においては、パターン付き
の第2レジスト層は少なくとも1つ(全部ではない)の
間隔を置いた領域の上部表面の部分のみか、少なくとも
1つ(全部ではない)の間隔を置いた領域の側壁を覆っ
ている。
の第2レジスト層は少なくとも1つ(全部ではない)の
間隔を置いた領域の上部表面の部分のみか、少なくとも
1つ(全部ではない)の間隔を置いた領域の側壁を覆っ
ている。
【0023】このようにして、第2パターン付き不透明
層は、第2パターン付きレジスト層が存在する場所で形
成される。第2パターン付き不透明層、すなわち、間隔
を置いた領域間の(透明)スペースまたは第2パターン
付きレジスト層の存在する領域にあるそれ自身の(不透
明)領域は、整合マーク及びシャッターマーク(ある場
合)を含む領域として機能する。パターン付きの部分透
明層は、第2パターン付きレジスト層の存在していない
領域で形成され、位相シフト特徴物を含む領域として機
能する。
層は、第2パターン付きレジスト層が存在する場所で形
成される。第2パターン付き不透明層、すなわち、間隔
を置いた領域間の(透明)スペースまたは第2パターン
付きレジスト層の存在する領域にあるそれ自身の(不透
明)領域は、整合マーク及びシャッターマーク(ある場
合)を含む領域として機能する。パターン付きの部分透
明層は、第2パターン付きレジスト層の存在していない
領域で形成され、位相シフト特徴物を含む領域として機
能する。
【0024】ステップ(e)において、第2パターン付
きレジスト層は間隔を置いた領域の上部表面の全部、且
つこの領域の少なくともある部分(全部ではない)の間
の全スペースを覆っていたので、得られた第2パターン
付き不透明層はパターン付きの部分透明層に関して自己
整合するようになる。すなわち、第2パターン付きレジ
スト層の整合はそれほど精度を必要としないことにな
る。それは、第2パターン付きレジスト層は不透明とな
る間隔を置いた領域の全表面、及びこの領域の間の全ス
ペースを覆って、パターン付きの部分透明層(位相シフ
ト領域)の形成された領域を覆っていないからである。
きレジスト層は間隔を置いた領域の上部表面の全部、且
つこの領域の少なくともある部分(全部ではない)の間
の全スペースを覆っていたので、得られた第2パターン
付き不透明層はパターン付きの部分透明層に関して自己
整合するようになる。すなわち、第2パターン付きレジ
スト層の整合はそれほど精度を必要としないことにな
る。それは、第2パターン付きレジスト層は不透明とな
る間隔を置いた領域の全表面、及びこの領域の間の全ス
ペースを覆って、パターン付きの部分透明層(位相シフ
ト領域)の形成された領域を覆っていないからである。
【0025】第2パターン付きレジスト層の残された厚
さは、得られたリソグラフィマスクを光リソグラフィ製
造システム100に使用する前に除去する方がよい。
また、好ましくはステップ(c)は、第2層の上部表面
にほぼ均一な厚さとなる第1レジスト層を形成し、第1
レジストを光効果放射の第1パターンに露光し、そして
第1レジスト層を開口することにより行われる。
さは、得られたリソグラフィマスクを光リソグラフィ製
造システム100に使用する前に除去する方がよい。
また、好ましくはステップ(c)は、第2層の上部表面
にほぼ均一な厚さとなる第1レジスト層を形成し、第1
レジストを光効果放射の第1パターンに露光し、そして
第1レジスト層を開口することにより行われる。
【0026】また、好ましくはステップ(d)は、第1
パターン付きレジスト層を第1プロテクトマスクとして
用いて、第2層のみをエッチングして、その後(1)第
1パターン付きレジスト層を除去し、(2)得られたパ
ターン付きの第2層を第2プロテクトマスクとして用い
て第1層のみをエッチングすることにより行われる。
パターン付きレジスト層を第1プロテクトマスクとして
用いて、第2層のみをエッチングして、その後(1)第
1パターン付きレジスト層を除去し、(2)得られたパ
ターン付きの第2層を第2プロテクトマスクとして用い
て第1層のみをエッチングすることにより行われる。
【0027】
【0028】図2に示すように、透明平行スラブ10は
一般的に石英製で、上部主表面10.5を有している。
上部主表面10.5の上に部分透明層11がある。この
部分透明層11は一般的にモリブデンシリコン製であ
り、約80nm〜100nmの厚さを有している。この
部分透明層11の上部表面に不透明層12があり、この
不透明層12はクロムまたは酸窒化クロム製である。こ
の不透明層12はそれ自身が不透明である必要がない
が、その厚さが不透明層12と部分透明層11を合わせ
て波長λの光に対して不透明となる必要がある。
一般的に石英製で、上部主表面10.5を有している。
上部主表面10.5の上に部分透明層11がある。この
部分透明層11は一般的にモリブデンシリコン製であ
り、約80nm〜100nmの厚さを有している。この
部分透明層11の上部表面に不透明層12があり、この
不透明層12はクロムまたは酸窒化クロム製である。こ
の不透明層12はそれ自身が不透明である必要がない
が、その厚さが不透明層12と部分透明層11を合わせ
て波長λの光に対して不透明となる必要がある。
【0029】パターン付きレジスト層13が不透明層1
2の上部表面にある。このパターン付きレジスト層13
は一般的に、光または電子ビームのパターンのような光
効果放射のパターンを、レジストを照射して、均一な厚
さのレジストをパターニングし、レジストを開口するこ
とにより形成される。
2の上部表面にある。このパターン付きレジスト層13
は一般的に、光または電子ビームのパターンのような光
効果放射のパターンを、レジストを照射して、均一な厚
さのレジストをパターニングし、レジストを開口するこ
とにより形成される。
【0030】図2に示している構造の上部表面はドライ
エッチングで処理されて、不透明層12の全厚さがパタ
ーン付きレジスト層13によりプロテクトされない領域
で除去される。このようにして、不透明層12はパター
ン付き不透明層32となる(図3)。次に、上述のよう
に露出した部分透明層11の部分は周知のドライまたは
ウェットエッチングにより処理され、部分透明層11の
露出領域の全厚さが除去されて、パターン付き部分的不
透明層31が形成される(図4)。このパターン付き部
分的不透明層31はその上に覆われているパターン付き
不透明層32とともに間隔を置いた領域を形成し、各領
域は複合層31、32の対により形成される。以上に示
した(図示せず)ように、これらの間隔を置いた複合層
31、32は一般的に相互分離した(伸びた)ストライ
プ、または相互分離したアイランド、またはこれらの結
合の形になっている。
エッチングで処理されて、不透明層12の全厚さがパタ
ーン付きレジスト層13によりプロテクトされない領域
で除去される。このようにして、不透明層12はパター
ン付き不透明層32となる(図3)。次に、上述のよう
に露出した部分透明層11の部分は周知のドライまたは
ウェットエッチングにより処理され、部分透明層11の
露出領域の全厚さが除去されて、パターン付き部分的不
透明層31が形成される(図4)。このパターン付き部
分的不透明層31はその上に覆われているパターン付き
不透明層32とともに間隔を置いた領域を形成し、各領
域は複合層31、32の対により形成される。以上に示
した(図示せず)ように、これらの間隔を置いた複合層
31、32は一般的に相互分離した(伸びた)ストライ
プ、または相互分離したアイランド、またはこれらの結
合の形になっている。
【0031】パターン付きレジスト層13の残るすべて
の部分は除去される。別法として、不透明層12のエッ
チングの後且つ部分透明層11のエッチングの前に残さ
れたパターン付きレジスト層13のすべての部分は、部
分透明層11のエッチングの前に除去される。この場合
には、パターン付き不透明層32は部分透明層11のエ
ッチングに対するプロテクトパターン付きマスクとして
機能する。
の部分は除去される。別法として、不透明層12のエッ
チングの後且つ部分透明層11のエッチングの前に残さ
れたパターン付きレジスト層13のすべての部分は、部
分透明層11のエッチングの前に除去される。この場合
には、パターン付き不透明層32は部分透明層11のエ
ッチングに対するプロテクトパターン付きマスクとして
機能する。
【0032】次に、造られた構造の上部表面は第2パタ
ーン付きレジスト層15により覆われている(図5)。
パターニングはレジスト層13(図2)と相似の方法で
行われる。この第2パターン付きレジスト層15は複合
層31、32の全上部表面及びその一部(全部ではな
い)の間の全スペースをコートする。また、1つの複合
層31、32の上部表面の部分のみもコートする。そし
て、得られた構造体は従来のウェットまたはドライエッ
チングにより処理されて、パターン付き不透明層32の
露出部分の全厚さ(しかし、その厚さのみ)を除去する
が、31の厚さをほとんどエッチングしない。このよう
にして、パターン付き複合層31、32及び31、62
は第2パターン付きレジスト層15の存在する場所のみ
で残される。他の場所においては、第2パターン付きレ
ジスト層15は存在せず、残された層(場合によって
は、透明平行スラブ10から離れている)はパターン付
き部分的不透明層31である。
ーン付きレジスト層15により覆われている(図5)。
パターニングはレジスト層13(図2)と相似の方法で
行われる。この第2パターン付きレジスト層15は複合
層31、32の全上部表面及びその一部(全部ではな
い)の間の全スペースをコートする。また、1つの複合
層31、32の上部表面の部分のみもコートする。そし
て、得られた構造体は従来のウェットまたはドライエッ
チングにより処理されて、パターン付き不透明層32の
露出部分の全厚さ(しかし、その厚さのみ)を除去する
が、31の厚さをほとんどエッチングしない。このよう
にして、パターン付き複合層31、32及び31、62
は第2パターン付きレジスト層15の存在する場所のみ
で残される。他の場所においては、第2パターン付きレ
ジスト層15は存在せず、残された層(場合によって
は、透明平行スラブ10から離れている)はパターン付
き部分的不透明層31である。
【0033】最後に、第2パターン付きレジスト層15
に残されている全てのレジスト材料は除去される。この
ように得られた構造(図6)は、パターン付き部分的不
透明層31により形成された位相シフト特徴物が部分的
透明層(T=0.1)の右側のエッジで終了する場合に
は特に有用である。特徴物が透明層の右側のエッジで終
了する場合には、図5と図6に示された連続の製造段階
はそれぞれ図7と8に示された工程に置き換えられる。
もっと具体的には、第2パターン付きレジスト層15
(図5)はレジスト層17(図7)により置き換えられ
る。このレジスト層17は隣接したパターン付き部分的
不透明層31、パターン付き不透明層32の対の間にあ
るスペースの部分のみをコートする場合において第2パ
ターン付きレジスト層15と異なる。パターン付き不透
明層32の露出部分、且つこの露出部分のみ(パターン
付き部分的不透明層31の厚さの大きな部分ではない)
がウェットエッチングまたはドライエッチングにより処
理される。最後に、レジスト層17は完全に除去される
(図8)。
に残されている全てのレジスト材料は除去される。この
ように得られた構造(図6)は、パターン付き部分的不
透明層31により形成された位相シフト特徴物が部分的
透明層(T=0.1)の右側のエッジで終了する場合に
は特に有用である。特徴物が透明層の右側のエッジで終
了する場合には、図5と図6に示された連続の製造段階
はそれぞれ図7と8に示された工程に置き換えられる。
もっと具体的には、第2パターン付きレジスト層15
(図5)はレジスト層17(図7)により置き換えられ
る。このレジスト層17は隣接したパターン付き部分的
不透明層31、パターン付き不透明層32の対の間にあ
るスペースの部分のみをコートする場合において第2パ
ターン付きレジスト層15と異なる。パターン付き不透
明層32の露出部分、且つこの露出部分のみ(パターン
付き部分的不透明層31の厚さの大きな部分ではない)
がウェットエッチングまたはドライエッチングにより処
理される。最後に、レジスト層17は完全に除去される
(図8)。
【0034】図6と図8に示した構造において、パター
ン付き非複合減衰領域31及びその間にあるスペースは
主特徴物領域を形成する。図6に示した構造において
は、パターン付き部分的不透明層31、62は不透明リ
ングとして機能することができる。図8に示した構造に
おいては、パターン付き非複合領域31に最も近い複合
領域31、32は不透明リングとして機能する。図6と
8の両方においては、残された複合領域31、32はレ
チクル整合マークとして機能することができる。
ン付き非複合減衰領域31及びその間にあるスペースは
主特徴物領域を形成する。図6に示した構造において
は、パターン付き部分的不透明層31、62は不透明リ
ングとして機能することができる。図8に示した構造に
おいては、パターン付き非複合領域31に最も近い複合
領域31、32は不透明リングとして機能する。図6と
8の両方においては、残された複合領域31、32はレ
チクル整合マークとして機能することができる。
【0035】図6と図8の両方に示した構造において
は、すべての領域31と32のすべての側壁は同一のパ
ターン付きレジスト層13により規定されて、そのた
め、相互に自己整合となっていた。領域62の左側側壁
(図6のみ)はパターン付きレジスト層13によって規
定されていないが、代わりに62の右側エッジはパター
ン付きレジスト層13により規定されて、領域31と3
2に対して自己整合となっており、全体領域62は同一
の処理ステップによって領域32により造られた。さら
に、領域62を必要としない減衰領域31の左側と右側
の両方は他のすべての減衰領域31に対して自己整合と
なっている。
は、すべての領域31と32のすべての側壁は同一のパ
ターン付きレジスト層13により規定されて、そのた
め、相互に自己整合となっていた。領域62の左側側壁
(図6のみ)はパターン付きレジスト層13によって規
定されていないが、代わりに62の右側エッジはパター
ン付きレジスト層13により規定されて、領域31と3
2に対して自己整合となっており、全体領域62は同一
の処理ステップによって領域32により造られた。さら
に、領域62を必要としない減衰領域31の左側と右側
の両方は他のすべての減衰領域31に対して自己整合と
なっている。
【0036】本発明は特定の実施形態についてのべた
が、他の様々な変形が考えられる。例えば、必要なら
ば、1つまたは複数の不透明領域を位相シフト領域で形
成することができ、この領域の各々は1つまたは複数の
側壁を有し、パターン付き不透明領域62(図6)また
は32(図6または図8)のように、同様な方法により
相互に自己整合となる。
が、他の様々な変形が考えられる。例えば、必要なら
ば、1つまたは複数の不透明領域を位相シフト領域で形
成することができ、この領域の各々は1つまたは複数の
側壁を有し、パターン付き不透明領域62(図6)また
は32(図6または図8)のように、同様な方法により
相互に自己整合となる。
【0037】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法によ
り、不透明リングのエッジまたはレチクル整合マークの
エッジを規定し、または、不透明リングとレチクル整合
マークとの両方のエッジを規定する同一のリソグラフィ
ステップにおいて、減衰領域のエッジを含む位相シフト
領域を規定することができた。
り、不透明リングのエッジまたはレチクル整合マークの
エッジを規定し、または、不透明リングとレチクル整合
マークとの両方のエッジを規定する同一のリソグラフィ
ステップにおいて、減衰領域のエッジを含む位相シフト
領域を規定することができた。
【図1】本発明の応用に使用される光リソグラフィシス
テムを表す図。
テムを表す図。
【図2】本発明の実施例による位相シフトマスクの製造
段階における断面図。
段階における断面図。
【図3】本発明の実施例による位相シフトマスクの製造
段階における断面図。
段階における断面図。
【図4】本発明の実施例による位相シフトマスクの製造
段階における断面図。
段階における断面図。
【図5】本発明の実施例による位相シフトマスクの製造
段階における断面図。
段階における断面図。
【図6】本発明の実施例による位相シフトマスクの製造
段階における断面図。
段階における断面図。
【図7】本発明の実施例による位相シフトマスクの製造
段階における断面図。
段階における断面図。
【図8】本発明の実施例による位相シフトマスクの製造
段階における断面図。
段階における断面図。
10 透明平行スラブ 10.5 上部主表面 11 部分透明層 12 不透明層 13 パターン付きレジスト層 15 第2パターン付きレジスト層 17 レジスト層 31 パターン付き部分的不透明層 32 パターン付き不透明層 100 光リソグラフィ製造システム 101 フォトレジスト層 102 集光レンズ 103 リソグラフィマスク(レチクル) 104 平行光レンズ 105 不透明スクリーン 106 光源 120 ワークピース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ジョセフ デマルコ アメリカ合衆国,08816 ニュージャー ジー,イースト ブラウンズウィック, ザ コモンズ 3403 (72)発明者 タエホ クーック アメリカ合衆国,180962 ペンシルヴァ ニア,マカンギー,ランターン コート 2517 (72)発明者 ロバート ルイス コステラック,ジュ ニア アメリカ合衆国,07924 ニュージャー ジー,バーナーズヴィル,チャイルズ ロード 6 (56)参考文献 特開 平6−289589(JP,A)
Claims (5)
- 【請求項1】 位相シフトマスクを製造する方法におい
て、 (a)波長λの光放射に対して部分的に透明な第1層
(11)が上部表面に配置されている基板(10)を準
備するステップと、 (b)前記第1層の上部表面に、第1層と化学的に異な
る材料であって第1層との組み合わせで波長λの光放射
に対して不透明となるような十分な厚さの第2層(1
2)を準備するステップと、 (c)前記第2層の上部表面に第1パターン付きレジス
ト層(13)を形成するステップと、 (d)前記第1パターン付きレジスト層を第2層のエッ
チングのプロテクト層として用い、第1パターン付きレ
ジスト層または得られたパターン付き第2層を第1層の
エッチングのプロテクトマスクとして用いて、第1パタ
ーン付き不透明層(31、32)が、その各々が少なく
とも1つの側壁によって境界形成された上部表面を有す
る間隔の置いた領域を有して形成されるように、第1層
と第2層をエッチングするステップと、 (e)この間隔を置いた領域のいくつか(全部ではな
い)の全上部表面およびそれらの間の全スペースをコー
トする第2パターン付きレジスト層(図5の15と図7
の17)を形成するステップと、 (f)第2パターン付きレジスト層をこの第2パターン
付き層のエッチングのプロテクトマスクとして用いて、
第2パターン付き不透明層およびパターン付き部分的透
明層を形成するために、この第2パターン付き第2層の
露出部分のみをエッチングするステップとを含み、 前記第2パターン付き不透明層は、少なくとも1つのレ
クチル整合マークを含む第1のパターンを有し、前記レ
クチル整合マークは、前記部分的透明層の第2のパター
ンと自己整合していることを特徴とする位相シフトマス
クを製造する方法。 - 【請求項2】 前記ステップ(e)において、第2パタ
ーン付きレジスト層は、全部ではなく少なくとも1つの
間隔を置いた領域の間のスペースの部分のみをコートす
ることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記ステップ(e)において、第2パタ
ーン付きレジスト層は、少なくとも1対の間隔を置いた
領域の間のスペースの部分のみをコートすることを特徴
とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 第2パターン付きレジスト層をストリッ
プするステップを含むことを特徴とする請求項1に記載
の方法。 - 【請求項5】 前記ステップ(c)は、 前記ステップ(c)は、第1パターン付きレジスト層を
エッチングの第1プロテクトマスクとして用いてほぼ第
2層のみをエッチングし、得られた第2パターン付き層
を第2プロテクトマスクとして用いて第1層のみをエッ
チングするステップによって行われることを特徴とする
請求項1,2,3,4のいずれか1項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/366,952 US5589303A (en) | 1994-12-30 | 1994-12-30 | Self-aligned opaque regions for attenuating phase-shifting masks |
US366952 | 2003-02-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08278626A JPH08278626A (ja) | 1996-10-22 |
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