JP3161474B2 - 位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents

位相シフトマスク及びその製造方法

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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】
【産業上の利用分野】本発明は、自己整合型あるいはエ
ッジ強調型と称するタイプの位相シフトマスク及びその
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のフォトマスクでは、接近したパタ
ーンはマスクの透過部から漏れた光が干渉し合い、解像
不良を起こすという問題が生じていた。そこで、隣接し
ているパターンを透過する投影光の位相を180度反転
し、微細パターンの解像性を向上させる位相シフト技術
を用いた位相シフトマスクが開発され注目されている。
すなわち、位相シフト層のパターンエッジ部分では、位
相が急峻に180度反転し、そのためにエッジ部分の光の
コントラストが強調され、孤立パターンなどにおいて極
めて微細なパターンを解像することができる。
【0003】ところで、従来の自己整合型の位相シフト
マスクは、図4(a)に示すように、透明基板21上の遮
光パターン22の上に自己整合的にシフターパターン23を
形成し、遮光パターン22のサイドエッチングを行なって
オーバーハング形状とするか、あるいは同図(b)に示
すように、シフターパターン23上に遮光パターン22を形
成し、サイドエッチングを行なう方法をとっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構造では、ドライエッチングで切削された表面が粗いた
め、この領域の透過光が散乱を生じて光のコヒーレンシ
ーを低下させたり、光強度を弱めるという問題があっ
た。
【0005】本発明は、このような従来の問題に鑑みな
されたもので、その目的とするところは、位相の反転に
よりパターンエッジのコントラストを強調する優れた位
相シフト効果を発揮し、しかも従来のような光のコヒー
レンシーの低下や光強度の弱まりといった不都合が生じ
ない位相シフトマスク及びその製造方法を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の位相シフトマスクは、遮光領域と、該遮
光領域に隣接する第1の透過領域と、該第1の透過領域
に隣接し、かつ第1の透過領域との透過光の位相差が18
0度となる第2の透過領域とを有し、前記遮光領域及び
第1の透過領域が透明基板に設けた凹部に形成されてい
ることを特徴とする。
【0007】
【0008】また、請求項2の位相シフトマスクの製造
方法は、リソグラフィ工程を経てエッチングにより透明
基板に凹部を形成し、次いでリフトオフによってこの凹
部に遮光パターンを形成し、更に透明基板背面からの露
において露光量をオーバー気味にすることにより前記
遮光パターン上にレジストパターンを形成し、前記遮光
パターンのサイドエッチングを行なうことを特徴とす
る。
【0009】また、請求項3の位相シフトマスクの製造
方法は、透明基板上に少なくともエッチング停止層及び
透明シフター層をこの順に設け、リソグラフィ工程を経
てエッチングにより前記透明シフター層のパターニング
を行ない、次いで形成された透明シフター層の凹部にリ
フトオフによって遮光パターンを形成し、更に透明基板
背面からの露光において露光量をオーバー気味にするこ
とにより前記遮光パターン上にレジストパターンを形成
し、前記遮光パターンのサイドエッチングを行なうこと
を特徴とする。
【0010】以下、添付図面を参照して本発明を更に詳
述する。
【0011】図1(a)は本発明の位相シフトマスクの
実施例の構成を示す断面図である。同図(b)は本発明
の方法により製造された位相シフトマスクの構成を示す
断面図である。
【0012】図1(a)に示す構成においては、透明基
板1のエッチングにより設けられた凹部に遮光層4によ
る遮光領域と、この遮光領域に隣接する第1の透過領域
Aが形成されており、これに隣接するその他の領域が第
2の透過領域Bを形成している。また、同図(b)に示
す構成においては、透明基板11上にエッチング停止層12
を有し、その上にパターニングされた透明シフター層13
が設けられ、この透明シフター層13の凹部が遮光層4に
よる遮光領域と、これに隣接する第1の透過領域Aを形
成し、透明シフター層13が第2の透過領域Bを形成して
いる。すなわち、(a)との違いは、シフターが透明基
板のエッチングにより形成されるのではなく、基板上に
透明シフター層を設け、これをエッチングすることによ
り位相シフターが形成されることである。
【0013】図1(a),(b)のいずれの構成におい
ても、位相シフト効果としては、第1の透過領域Aと第
2の透過領域Bとの間に180度の透過光の位相差があれ
ばよく、このようにすることによって図4に示す従来構
造と同様な位相シフトマスクとしての効果を持つ。従来
構造では、前述した様にドライエッチングによる粗面化
で光のコヒーレンシーが低下したり、光強度が弱まると
いった不都合が生じていたが、本発明では、後述の如く
第2の透過領域はエッチングされないので、このような
不都合は生じない。また、遮光パターンに隣接する第1
の透過領域の位相シフトにおける役割は位相の反転によ
るパターンエッジのコントラスト強調のみであり、面の
粗さによる不具合は殆ど影響しない。
【0014】ここで、第1の透過領域Aと第2の透過領
域Bとの間で透過光の位相差が180度となる条件は、図
1(a)では、ガラスの屈折率をn、露光光源波長をλ
とし、凹部のエッチング深さをdとすると、d=λ/
{2(n−1)}となるようなエッチング深さで透明基
板1に凹部が形成されればよい。また、同図(b)で
は、シフター層13の屈折率をn′、露光光源波長をλと
し、シフター層13の厚さをd′とすると、d′=λ/
{2(n′−1)}となるような厚さでシフター層13が
形成されればよい。
【0015】次に、本発明に係る位相シフトマスクの製
造方法について説明する。
【0016】まず、図1(a)に示す構成の位相シフト
マスクの製造方法を図2により説明すると、透明基板1
上に導電層2を公知の薄膜形成方法を用いて形成し、そ
の上に電子線レジスト3を塗設する(同図(a)参
照)。導電層2を設けることにより、電子線描画時のチ
ャージアップ現象の発生を防止できる。導電層2として
は、例えば酸化インジウム・スズ合金(ITO)、タン
タル等の薄膜が使用でき、その厚さは特に限定されるも
のではないけれども、2〜10nm程度の厚さが好まし
い。また、透明基板1は、従来からマスク基板として使
用されているソーダガラス、石英ガラス等の光学的に透
明な材料からなり、その厚さは本質的な制約はないが、
通常0.2〜6mm程度のものが用いられる。
【0017】次に電子線描画によりレジストパターンを
形成し、次いで透明基板1をドライエッチングしてシフ
ターを形成する(同図(b),(c)参照)。この時の
エッチング深さは前述の如くして決定される。
【0018】同図(d),(e)はリフトオフと称する
方法で、全面に遮光層4を成膜し、レジストパターン3
を溶解するとともにレジスト上の遮光層を除去して、透
明基板1の凹部に遮光パターンを形成する。遮光層4と
しては、クロム等が代表的であるが、これに酸化クロム
等を積層して低反射防止層とすることもできる。遮光性
を有するためには一定の光学濃度(一般には2.6〜3.0程
度)が必要である。遮光層4の膜厚は一定の光学濃度を
もたせるために0.02〜0.2μm程度である。
【0019】次に、基板表面の導電層2を除去した後、
全面にフォトレジスト5を塗布し、基板裏面より露光6
すると、遮光パターン自身をマスクとしたレジストパタ
ーンが形成される(同図(f),(g)参照)。このと
き露光量をオーバー気味にすると、遮光パターンよりも
レジストパターン寸法が小さくなる。これをエッチング
することにより、遮光パターンをサイドエッチングした
と同様なパターンが形成され位相シフトマスクが完成す
る(同図(h)参照)。このときのエッチング量は、遮
光パターン自身の寸法によって異なるが、2〜4μm幅
ならサイドエッチング量は片側0.3〜0.4μm位が適当で
ある。
【0020】次に、図1(b)に示す構成の位相シフト
マスクの製造方法を図3により説明すると、まず同図
(a)に示すように、透明基板11上に、エッチング停止
層12、透明シフター層13及び導電層14をこの順に公知の
薄膜形成方法を用いて形成し、その上に電子線レジスト
15を塗設する。透明基板11、導電層14には前記と同様の
ものが使用される。
【0021】また、エッチング停止層12は、文字通り、
シフター層13のドライエッチングの際に下地の基板がエ
ッチングされるのを防止するためのもので、当然のこと
ながらシフター層13とのドライエッチング選択比が大き
く、かつ透明な材質のものが選択される。例えば、シフ
ター層13がSiO2で構成されるような場合には、エッ
チング停止層12としては、アルミナ(Al23)、窒化
シリコン(Si34)、ジルコニア(ZrO2)、マグ
ネシアスピネル(MgO・Al23)等の材質が使用さ
れる。エッチング停止層12の厚さについては特に限定は
ないが、5〜20nm程度の厚さが望ましい。
【0022】シフター層13は透明材料であればよいが、
通常はSiO2、SOG等が用いられる。シフター層13
は、透過光の位相を180度反転させるためのもので、シ
フター層13の膜厚は、透過光が基板1に対して180度の
位相差を持つようにするべく前述の如くして設定され
る。例えばシフター層の屈折率nを1.47(SiO2)、
露光光源波長λを365nmとすると前述の式にのっとり、
シフター層の膜厚は390nmである。
【0023】次に電子線描画によりレジストパターンを
形成し、次いで導電層14及び透明シフター層13をドライ
エッチングしてシフターを形成する(図3(b),
(c)参照)。
【0024】続いて、前述のリフトオフにより、シフタ
ー層13の凹部に遮光層16からなる遮光パターンを形成し
(同図(d),(e)参照)、次いで全面にフォトレジ
スト17を塗布し、基板裏面からの露光18により遮光パタ
ーン上にレジストパターンを形成し(同図(f),
(g)参照)、これをエッチングすることによって同図
(h)に示すような位相シフトマスクが完成する。
【0025】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。
【0026】実施例−1 洗浄済の合成石英ガラス基板(厚さ2.3mm)上に、
導電層として膜厚5nmのタンタル膜をスパッタリング法
により形成し、その上にポジ型電子線レジスト(チッソ
(株)製,商品名PBS)を約500nmの厚さに塗布
し、所定のベーク処理後、ラスタースキャン型電子線描
画装置を使用して、加速電圧10KV、ドーズ量約2.5μ
C/cm2にて所定のパターン描画を行ない、現像処理し
てレジストパターンを得た。所定のベーク処理後、上記
レジストパターンをマスキングパターンとして、ガラス
基板のドライエッチングを、平行平板型リアクティブエ
ッチング装置にてC26とH2ガスを用いて行なった。
該ドライエッチングは異方性が高く、レジストとの選択
比が大きい条件で行なった。エッチング条件は、ガス比
26:H2=10:1、パワー300W、ガス圧0.03Torr
とした。このときのエッチング深さは390nmとした。
【0027】次に、クロム膜と酸化クロム膜とを積層し
た膜厚100nmの低反射防止遮光膜をスパッタリング法に
より基板の表面側の全面に形成し、しかる後、熱濃硫酸
溶液を使用して上記レジストパターンを溶解するととも
にレジスト上の遮光膜を除去して、遮光パターンを得
た。更に、基板表面に露出した導電層を除去した後、基
板の表面側全面にフォトレジスト(ヘキスト社製,商品
名AZ1350J)を約500nmの厚さに塗布し、所定のベー
ク処理後、基板裏面側より紫外線を用いて露光量をオー
バー気味に全面露光を行ない、所定の現像処理をして、
前記遮光パターンをマスクとしたレジストパターンを形
成した。続いて、硫酸セリウムアンモニウムエッチング
液を用いたウェットエッチングにより、遮光パターンの
サイドエッチングを行ない、最後にレジストパターンを
剥離して、図1(a)に示す如き構造の位相シフトマス
クを得た。
【0028】実施例−2 洗浄済のガラス基板上に、エッチング停止層として膜厚
20nmのAl23膜をスパッタリング法により形成し、そ
の上に、シフター層として膜厚390nmのSiO2層を同様
にスパッタリング法により形成した。その上に、導電層
として膜厚5nmのタンタル膜をスパッタリング法により
形成し、更にその上に実施例−1と同様のポジ型電子線
レジストを塗布し、実施例−1と同様にして電子線描画
を行なってレジストパターンを得た。次に、該レジスト
パターンをマスキングパターンとしてシフター層のドラ
イエッチングを行なった。エッチング条件は実施例−1
と同様にした。
【0029】エッチング終了後、実施例−1と全く同様
にして、遮光膜を全面に形成し、前記レジストパターン
を除去して、遮光パターンを得、フォトレジストを全面
に塗布後、基板裏面からの全面露光により遮光パターン
上にフォトレジストパターンを形成した後、これをウェ
ットエッチングして、図1(b)に示す構造の位相シフ
トマスクを得た。
【0030】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、位相の反転によりパターンエッジのコントラスト
を強調する優れた位相シフト効果を発揮せしめることが
でき、しかも本発明により製造された位相シフトマスク
は、第2の透過領域がエッチングされないので、従来の
様にドライエッチングによる粗面化で光のコヒーレンシ
ーが低下したり、光強度が弱まるといった不都合が生じ
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)はそれぞれ本発明の位相シフト
マスクの一実施例及び他の実施例の構成を示す断面図で
ある。
【図2】(a)〜(h)は本発明一実施例の位相シフト
マスクを製造する方法を工程順に示す断面図である。
【図3】(a)〜(h)は本発明の他の実施例の位相シ
フトマスクを製造する方法を工程順に示す断面図であ
る。
【図4】(a),(b)はそれぞれ従来の位相シフトマ
スクの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1,11 透明基板 2,14 導電層 3,15 電子線レジスト層 4,16 遮光層 5,17 フォトレジスト層 6,18 紫外線露光 12 エッチング停止層 13 透明シフター層

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遮光領域と、該遮光領域に隣接する第1
    の透過領域と、該第1の透過領域に隣接し、かつ第1の
    透過領域との透過光の位相差が180度となる第2の透過
    領域とを有し、前記遮光領域及び第1の透過領域が透明
    基板に設けた凹部に形成されていることを特徴とする位
    相シフトマスク。
  2. 【請求項2】 リソグラフィ工程を経てエッチングによ
    り透明基板に凹部を形成し、次いでリフトオフによって
    この凹部に遮光パターンを形成し、更に透明基板背面か
    らの露光において露光量をオーバー気味にすることによ
    り前記遮光パターン上にレジストパターンを形成し、前
    記遮光パターンのサイドエッチングを行なうことを特徴
    とする位相シフトマスクの製造方法。
  3. 【請求項3】 透明基板上に少なくともエッチング停止
    層及び透明シフター層をこの順に設け、リソグラフィ工
    程を経てエッチングにより前記透明シフター層のパター
    ニングを行ない、次いで形成された透明シフター層の凹
    部にリフトオフによって遮光パターンを形成し、更に透
    明基板背面からの露光において露光量をオーバー気味に
    することにより前記遮光パターン上にレジストパターン
    を形成し、前記遮光パターンのサイドエッチングを行な
    う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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