JP3225673B2 - Method for manufacturing phase shift mask - Google Patents

Method for manufacturing phase shift mask

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JP3225673B2
JP3225673B2 JP5054693A JP5054693A JP3225673B2 JP 3225673 B2 JP3225673 B2 JP 3225673B2 JP 5054693 A JP5054693 A JP 5054693A JP 5054693 A JP5054693 A JP 5054693A JP 3225673 B2 JP3225673 B2 JP 3225673B2
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
においてフォトリソグラフィ用のフォトマスク(レチク
ル)として使用される位相シフト・マスクの製造方法に
関し、特にいわゆるエッジ強調型の位相シフト・マスク
における主パターンと補助パターンの加工精度を向上さ
せる方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a phase shift mask used as a photomask (reticle) for photolithography in the field of manufacturing semiconductor devices, and more particularly to a method of manufacturing a so-called edge-enhancement type phase shift mask. The present invention relates to a method for improving the processing accuracy of a main pattern and an auxiliary pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の分野においてはサブミ
クロン・レベルの加工が量産工場において既に実現さ
れ、今後のハーフミクロン・レベル、さらには64Mビ
ットDRAMクラスで必須となるクォーターミクロン・
レベルの加工に関する研究が進められている。
2. Description of the Related Art In the field of semiconductor integrated circuits, submicron level processing has already been realized in mass production factories, and quarter micron level processing which will be indispensable in the future half micron level and further 64 Mbit DRAM class.
Research on level processing is underway.

【0003】このような微細加工の進歩の鍵となった技
術はフォトリソグラフィであり、従来の進歩は露光波長
の短波長化、およびステッパ(縮小投影露光装置)の縮
小投影レンズの高開口数(NA)化によるところが大き
い。このうち、短波長化に関しては、KrFエキシマ・
レーザ光(248nm)を用いる遠紫外線リソグラフィ
が有望であるが、十分な性能を有するレジスト材料の開
発が遅れており、直ちに量産現場へ導入することは難し
い。
The technology that has been the key to the advance of such fine processing is photolithography. Conventional advances have been made to shorten the exposure wavelength and increase the numerical aperture of a reduction projection lens of a stepper (reduction projection exposure apparatus). NA). Of these, regarding the shortening of the wavelength, KrF excimer
Although deep ultraviolet lithography using laser light (248 nm) is promising, development of a resist material having sufficient performance has been delayed, and it is difficult to immediately introduce it into a mass production site.

【0004】これに対し、露光光の高調波成分を利用し
て解像度を上昇させるいわゆる超解像技術により、従来
の高圧水銀ランプを光源とするg線(436nm)リソ
グラフィ、あるいはi線(365nm)リソグラフィを
延命する試みも数多く行われている。
On the other hand, a so-called super-resolution technique for increasing the resolution by using a harmonic component of exposure light is used for g-line (436 nm) lithography using a conventional high-pressure mercury lamp as a light source or i-line (365 nm). Many attempts have been made to extend lithography life.

【0005】超解像技術として脚光を浴びている技術の
ひとつに、位相シフト法がある。これは、フォトマスク
を透過する露光光に局部的な位相差を与えることによ
り、透過光相互の干渉を利用して解像度の向上を図る方
法である。位相シフト法では、位相差を発生させるため
に、レチクルを構成するガラス,石英等からなる透明基
板に所定のパターンを有する位相シフタを形成すること
が必要である。この位相差は通常は180°に設定さ
れ、SOG(スピン・オン・グラス)等からなる透明膜
パターン、あるいは透明基板を所定の深さにエッチング
して形成される溝部等により与えられる。
One of the super-resolution techniques that has been spotlighted is a phase shift method. This is a method for improving the resolution by giving a local phase difference to the exposure light transmitted through the photomask and utilizing the mutual interference of the transmitted light. In the phase shift method, in order to generate a phase difference, it is necessary to form a phase shifter having a predetermined pattern on a transparent substrate made of glass, quartz, or the like constituting the reticle. This phase difference is usually set to 180 °, and is given by a transparent film pattern made of SOG (spin-on-glass) or the like, or a groove formed by etching a transparent substrate to a predetermined depth.

【0006】位相シフト法による解像度向上の原理は、
空間周波数変調とエッジ強調とに大別され、これらの原
理とマスク構造の組み合わせにより様々な種類の位相シ
フト・マスクが提案されている。このうち、後者のエッ
ジ強調は、コンタクト・ホールのような孤立パターンに
対して解像度の改善効果が大きい。エッジ強調の原理に
もとづく代表的な位相シフト・マスクは、主パターンの
周囲に解像限界以下の微細な寸法を有する補助パターン
を配したものである。ここで、位相差をガラス基板に溝
部を刻むことにより発生させる場合には、主パターンあ
るいは補助パターンのいずれを溝部としても良い。
The principle of resolution improvement by the phase shift method is as follows.
There are broadly divided into spatial frequency modulation and edge enhancement, and various types of phase shift masks have been proposed by combining these principles and mask structures. Among them, the latter edge enhancement has a great effect of improving the resolution of an isolated pattern such as a contact hole. A typical phase shift mask based on the principle of edge enhancement has an auxiliary pattern having a fine size equal to or smaller than the resolution limit around a main pattern. Here, when the phase difference is generated by carving a groove in the glass substrate, either the main pattern or the auxiliary pattern may be used as the groove.

【0007】いずれにしても、光透過部を構成する主パ
ターンと補助パターンとの間で透過光の位相が反転する
ことにより、中央の主パターンにおける透過光の光強度
分布が急峻となり、解像度が向上するわけである。
In any case, since the phase of the transmitted light is inverted between the main pattern and the auxiliary pattern forming the light transmitting portion, the light intensity distribution of the transmitted light in the central main pattern becomes steep, and the resolution is increased. It improves.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に主パターンの周囲に補助パターンを配したエッジ強調
型位相シフト・マスクの製造プロセスでは、主パターン
の形成領域を規定する際と補助パターンの形成領域を規
定する際に各1回、計2回のリソグラフィを行わなけれ
ばならない。
By the way, in the manufacturing process of the edge-enhancement type phase shift mask in which the auxiliary pattern is arranged around the main pattern as described above, when the main pattern forming region is defined and when the auxiliary pattern is formed. In defining the formation region, lithography must be performed twice, once each.

【0009】一般にレチクル上の遮光膜パターンを形成
するためのリソグラフィは、電子ビーム・リソグラフィ
により行われている。しかし、1回目の電子ビーム・リ
ソグラフィにより電気的に孤立した遮光膜パターンが形
成されるようなプロセスでは、2回目の電子ビーム・リ
ソグラフィを行った場合に上述の孤立した遮光膜パター
ンの残留電荷の影響で電子ビームが偏向され、所望のパ
ターンが得られない虞れがある。
In general, lithography for forming a light-shielding film pattern on a reticle is performed by electron beam lithography. However, in a process in which an electrically isolated light-shielding film pattern is formed by the first electron beam lithography, when the second electron beam lithography is performed, the residual charge of the above-described isolated light-shielding film pattern is reduced. Due to the influence, the electron beam is deflected, and a desired pattern may not be obtained.

【0010】この問題を解決するため、たとえば特開平
4−50942号公報では、1回目の電子ビーム・リソ
グラフィとエッチングにより透明基板に主パターンまた
は補助パターンとなる溝部を形成した後、基体の全面を
透明導電膜で被覆し、しかる後に2回目の電子ビーム・
リソグラフィを行う技術が開示されている。しかし、こ
の透明導電膜は、後工程にて遮光膜に対して選択性を確
保できる条件でエッチング除去しなければならない。た
とえば、上記透明導電膜としてMoSix (モリブデン
・シリサイド)を用いた場合には、これをCF4 等のフ
ッ素系ガスを用いて除去している。
In order to solve this problem, for example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 4-50942, after forming a groove serving as a main pattern or an auxiliary pattern in a transparent substrate by the first electron beam lithography and etching, the entire surface of the substrate is removed. After coating with a transparent conductive film, the second electron beam
A technique for performing lithography is disclosed. However, this transparent conductive film must be removed by etching in a later step under conditions that can ensure selectivity to the light-shielding film. For example, when MoSi x (molybdenum silicide) is used as the transparent conductive film, it is removed using a fluorine-based gas such as CF 4 .

【0011】しかし、このときのエッチング下地である
上記遮光膜は極めて薄い膜であるため、かかる選択エッ
チングは決して容易ではない。しかも、このときのエッ
チングにより透明基板も同時にエッチングされるため、
先に形成された溝部がさらに深くなってしまう。これに
よる位相シフト量の変化を相殺するためには、理論上は
このときの深さの増加分を見込んで予め溝部の深さを小
さく設定しておけば良いが、実際にこのような深さの制
御を常に再現性良く行うことは技術的に困難である。
However, since the light-shielding film serving as the etching base at this time is an extremely thin film, such selective etching is not easy. Moreover, since the transparent substrate is simultaneously etched by this etching,
The previously formed groove is further deepened. In order to offset the change in the amount of phase shift due to this, theoretically, the depth of the groove should be set small in advance in consideration of the increase in the depth at this time. It is technically difficult to always perform the control with good reproducibility.

【0012】そこで本発明は、孤立した遮光膜パターン
における残留電荷の影響を受けず、エッジ強調型位相シ
フト・マスクを高精度に再現性良く製造することが可能
な方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method capable of producing an edge-enhancement type phase shift mask with high accuracy and high reproducibility without being affected by residual charges in an isolated light-shielding film pattern. I do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の位相シフト・マ
スクの製造方法は、上述の目的に鑑みて提案されるもの
であり、透明マスク基板上の遮光膜パターンに開口され
た光透過部が、主パターン、および露光光の位相をシフ
トさせるために該主パターンの周囲に配置される補助パ
ターンから構成される位相シフト・マスクを製造する方
法であって、透明マスク基板の全面に成膜された遮光膜
上にレジスト層を形成し、荷電粒子ビーム照射と現像処
理により主パターンに倣った開口部を有するレジスト・
パターンを形成する工程と、前記レジスト・パターンを
マスクとして前記遮光膜を選択的にエッチング除去し、
さらに前記透明マスク基板の厚さ方向の一部をエッチン
グして溝型の主パターンを形成する工程と、前記レジス
ト・パターンを除去する工程と、基体の全面にフォトレ
ジスト層を形成し、光照射と現像処理により光透過部に
倣った開口部を有するフォトレジスト・パターンを形成
する工程と、前記フォトレジスト・パターンをマスクと
して前記開口部内に表出する前記遮光膜をエッチング除
去して補助パターンを形成する工程を有するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION A method of manufacturing a phase shift mask according to the present invention is proposed in view of the above-mentioned object, and a light transmitting portion opened in a light shielding film pattern on a transparent mask substrate is provided. A method of manufacturing a phase shift mask composed of a main pattern, and an auxiliary pattern arranged around the main pattern to shift the phase of exposure light, wherein the phase shift mask is formed on the entire surface of a transparent mask substrate. A resist layer is formed on the light-shielding film, and has an opening that follows the main pattern by charged particle beam irradiation and development.
Forming a pattern and selectively etching away the light-shielding film using the resist pattern as a mask,
Forming a groove-shaped main pattern by etching a part of the transparent mask substrate in a thickness direction; removing the resist pattern; forming a photoresist layer on the entire surface of the substrate; Forming a photoresist pattern having an opening following the light transmitting portion by a developing process, and etching and removing the light shielding film exposed in the opening using the photoresist pattern as a mask to form an auxiliary pattern. It has a step of forming.

【0014】本発明はまた、透明マスク基板の全面に成
膜された遮光膜上にレジスト層を形成し、荷電粒子ビー
ム照射と現像処理により補助パターンに倣った開口部を
有するレジスト・パターンを形成する工程と、前記レジ
スト・パターンをマスクとして前記遮光膜を選択的にエ
ッチング除去し、さらに前記透明マスク基板の厚さ方向
の一部をエッチングして溝型の補助パターンを形成する
工程と、前記レジスト・パターンを除去する工程と、基
体の全面にフォトレジスト層を形成し、光照射と現像処
理により光透過部内で少なくとも主パターンに倣った開
口部を有するフォトレジスト・パターンを形成する工程
と、前記フォトレジスト・パターンをマスクとして前記
開口部内に表出する前記遮光膜をエッチング除去して主
パターンを形成する工程を有するものである。
According to the present invention, a resist layer is formed on a light-shielding film formed on the entire surface of a transparent mask substrate, and a resist pattern having an opening following an auxiliary pattern is formed by irradiation with a charged particle beam and a developing process. And selectively etching away the light-shielding film using the resist pattern as a mask, and further etching a part of the transparent mask substrate in a thickness direction to form a groove-shaped auxiliary pattern, Removing the resist pattern, forming a photoresist layer on the entire surface of the substrate, forming a photoresist pattern having an opening at least following the main pattern in the light transmitting portion by light irradiation and development processing, Using the photoresist pattern as a mask, the light shielding film exposed in the opening is removed by etching to form a main pattern. And it has a process.

【0015】本発明はさらに、前記レジスト層を電子ビ
ーム・レジスト材料を用いて構成し、前記荷電粒子ビー
ム照射として電子ビーム照射を行うものである。
Further, the present invention is characterized in that the resist layer is formed by using an electron beam resist material, and the charged particle beam is irradiated with an electron beam.

【0016】[0016]

【作用】本発明のポイントは、1回目のリソグラフィは
従来どおり電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いたリソ
グラフィにより行うが、2回目のリソグラフィをフォト
リソグラフィにより行うことにある。これら1回目,2
回目のリソグラフィは、いずれが主パターンまたは補助
パターンの形成領域を規定するものであっても構わな
い。いずれにしても、フォトリソグラフィによるパター
ン形成は、基体上の残留電荷の影響を受けないので、2
回とも電子ビーム・リソグラフィを行う場合に比べてパ
ターン形成精度が格段に向上する。
The point of the present invention is that the first lithography is performed by lithography using a charged particle beam such as an electron beam as in the past, but the second lithography is performed by photolithography. These first two
Any of the first lithography may define the formation region of the main pattern or the auxiliary pattern. In any case, since pattern formation by photolithography is not affected by the residual charge on the substrate,
Each time, the pattern formation accuracy is significantly improved as compared with the case where electron beam lithography is performed.

【0017】また、フォトリソグラフィの採用により、
前述の公報に記載されるような透明導電膜に係わる一連
のプロセス、すなわち透明導電膜の成膜や遮光膜に対す
る選択エッチング等が不要となる。また、この選択エッ
チングが省略されることで、既に透明基板に形成された
溝部の深さが変化することもなくなるため、プロセス設
計が容易となる。これにより位相シフト・マスクの加工
精度が向上し、品質も均一化される。
Also, by adopting photolithography,
A series of processes related to the transparent conductive film as described in the above-mentioned publications, that is, the formation of the transparent conductive film and the selective etching of the light-shielding film become unnecessary. Further, by omitting the selective etching, the depth of the groove already formed in the transparent substrate does not change, thereby facilitating the process design. Thereby, the processing accuracy of the phase shift mask is improved, and the quality is uniform.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.

【0019】実施例1 本実施例は、コンタクト・ホールの主パターンを溝部に
より形成したエッジ強調型位相シフト・マスクの製造例
である。このプロセスを、図1および図2を参照しなが
ら説明する。まず、図1(a)に示されるように、石英
基板1上にCr遮光膜2およびポジ型の電子ビーム・レ
ジスト層3を順次形成したマスク基板に対し、電子ビー
ム(EB)照射を行った。この電子ビーム照射は、コン
タクト・ホールの主パターンに倣った領域において行っ
た。
Embodiment 1 This embodiment is an example of manufacturing an edge-emphasized phase shift mask in which a main pattern of a contact hole is formed by a groove. This process will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 1A, an electron beam (EB) irradiation was performed on a mask substrate on which a Cr light-shielding film 2 and a positive-type electron beam resist layer 3 were sequentially formed on a quartz substrate 1. . This electron beam irradiation was performed in a region following the main pattern of the contact hole.

【0020】次に、上記電子ビーム・レジスト層3を現
像して電子ビーム照射領域を選択的に溶解除去し、図1
(b)に示されるように主パターンに倣った開口部4を
形成した。次に、ドライエッチングを行い、図1(c)
に示されるように上記開口部4の内部に表出したCr遮
光膜2を除去し、さらに石英基板1に所定の深さの溝部
1aを形成した。この後、電子ビーム・レジスト層3を
除去した。これで、実際のコンタクト・ホール・パター
ンに対応する主パターンが形成されたわけである。
Next, the electron beam resist layer 3 is developed to selectively dissolve and remove the electron beam irradiation area.
As shown in (b), the opening 4 was formed following the main pattern. Next, dry etching is performed, and FIG.
As shown in FIG. 5, the Cr light-shielding film 2 exposed inside the opening 4 was removed, and a groove 1a having a predetermined depth was formed in the quartz substrate 1. Thereafter, the electron beam resist layer 3 was removed. Thus, a main pattern corresponding to the actual contact hole pattern is formed.

【0021】なお、ここで用いた石英基板1の屈折率n
は1.45である。一般に位相シフト・マスクにおい
て、位相を180°反転させるのに必要な位相シフタの
膜厚(ここでは溝部の深さ)dは、d=λ/2(n−
1)(1は空気の屈折率)で表される。本実施例では、
作製される位相シフト・マスクをi線ステッパ(λ=3
65nm)に搭載することを想定し、上式より溝部1a
の深さを405nmとした。
The refractive index n of the quartz substrate 1 used here is
Is 1.45. In general, in a phase shift mask, the thickness (here, the depth of the groove) of the phase shifter d required to invert the phase by 180 ° is d = λ / 2 (n−
1) (1 is the refractive index of air) In this embodiment,
The phase shift mask to be manufactured is an i-line stepper (λ = 3
65 nm), the groove 1a is calculated from the above formula.
Was 405 nm in depth.

【0022】次に、補助パターンの形成領域を規定する
ためのフォトリソグラフィを行った。すなわち、図2
(d)に示されるように、マスク基板の全面にポジ型の
フォトレジスト層5を形成し、このフォトレジスト層5
に対して別のフォトマスクPM 1 を介して波長λ1 の単
色光で選択露光を行った。ここで、上記フォトマスクP
1 は、石英基板6上に被着されたCr遮光膜7を通常
の電子ビーム・リソグラフィによりパターニングして作
成されるものである。上記Cr遮光膜7に設けられた開
口部8は、主パターンと補助パターンの形成領域、すな
わち光透過部のパターンに倣っている。
Next, an area for forming an auxiliary pattern is defined.
Photolithography was performed. That is, FIG.
As shown in (d), a positive type
Forming a photoresist layer 5;
Another photo mask PM 1Through the wavelength λ1Simply
Selective exposure was performed with colored light. Here, the photomask P
M1Is a method in which a Cr light-shielding film 7 deposited on a quartz
Patterning by electron beam lithography
It is something that is done. The opening provided on the Cr light shielding film 7
The opening 8 is a region where a main pattern and an auxiliary pattern are formed.
That is, it follows the pattern of the light transmitting portion.

【0023】なお、上記選択露光はフォトマスク同士の
間の等倍露光であり、現行の液晶ディスプレイ用ガラス
基板露光装置等と同様の装置を用いて行うことができ
る。上記フォトマスクPM1 と最終的に位相シフト・マ
スクとなるマスク基板とは、図示されないアライメント
・マークを利用して現行のステッパ(縮小投影露光装
置)に適用されている精度と同等の精度で位置合わせさ
れる。このとき、石英基板1の表面には先の電子ビーム
照射の際の散乱電子に起因する電荷が若干残留している
が、フォトリソグラフィはかかる残留電荷の影響を受け
なかった。
The above-mentioned selective exposure is the same-size exposure between the photomasks, and can be performed using an apparatus similar to an existing glass substrate exposure apparatus for a liquid crystal display. The mask substrate formed with the photomask PM 1 and finally phase shift mask, positional accuracy equivalent accuracy by using the alignment marks (not shown) is applied to the current stepper (reduction projection exposure apparatus) Be matched. At this time, although a small amount of electric charge caused by the scattered electrons at the time of the previous electron beam irradiation remains on the surface of the quartz substrate 1, photolithography was not affected by the residual electric charge.

【0024】次に、上記フォトレジスト層5を現像して
露光領域を選択的に溶解除去し、図2(e)に示される
ように補助パターン領域までをカバーする開口部9を形
成した。次に、ドライエッチングを行い、図2(f)に
示されるように上記開口部4の内部に表出したCr遮光
膜2を除去し、補助パターン1bを形成した。この後、
フォトレジスト層5を除去し、位相シフト・マスクを完
成した。
Next, the photoresist layer 5 was developed to selectively dissolve and remove the exposed area, thereby forming an opening 9 covering up to the auxiliary pattern area as shown in FIG. 2 (e). Next, as shown in FIG. 2F, the Cr light-shielding film 2 exposed inside the opening 4 was removed by dry etching to form an auxiliary pattern 1b. After this,
The photoresist layer 5 was removed to complete the phase shift mask.

【0025】この位相シフト・マスクをCr遮光膜2の
非形成面側から波長λ2 の露光光で露光した場合、主パ
ターンである溝部1aの透過光の位相がこれを周回する
補助パターン1bの透過光の位相に対して反転される。
これにより、主パターンのエッジ部でコントラストが強
調され、微細なコンタクト・ホール・パターンを解像さ
せることができる。
When this phase shift mask is exposed from the non-formed surface side of the Cr light shielding film 2 with exposure light having a wavelength of λ 2 , the phase of the transmitted light of the groove 1 a, which is the main pattern, of the auxiliary pattern 1 b orbiting around the groove 1 a It is inverted with respect to the phase of the transmitted light.
Thereby, the contrast is enhanced at the edge portion of the main pattern, and a fine contact hole pattern can be resolved.

【0026】実施例2 本実施例は、コンタクト・ホール周囲の補助パターンを
溝部により形成したエッジ強調型位相シフト・マスクの
製造例である。このプロセスを、図3および図4を参照
しながら説明する。まず、図3(a)に示されるよう
に、石英基板11上にCr遮光膜12およびポジ型の電
子ビーム・レジスト層13を順次形成したマスク基板に
対し、電子ビーム照射を行った。この電子ビーム照射
は、コンタクト・ホール周囲の補助パターンに倣った領
域において行った。
Embodiment 2 This embodiment is an example of manufacturing an edge-emphasized phase shift mask in which an auxiliary pattern around a contact hole is formed by a groove. This process will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3A, an electron beam was applied to a mask substrate on which a Cr light-shielding film 12 and a positive-type electron beam resist layer 13 were sequentially formed on a quartz substrate 11. This electron beam irradiation was performed in a region following the auxiliary pattern around the contact hole.

【0027】次に、上記電子ビーム・レジスト層13を
現像して電子ビーム照射領域を選択的に溶解除去し、図
3(b)に示されるように補助パターンに倣った開口部
14を形成した。次に、ドライエッチングを行い、図3
(c)に示されるように上記開口部14の内部に表出し
たCr遮光膜12を除去し、さらに石英基板11に深さ
405nmの溝部11aを形成した。この溝部11aに
囲まれる島状領域が、実際のコンタクト・ホール・パタ
ーンに対応する主パターン11bである。この後、電子
ビーム・レジスト層13を除去した。
Next, the electron beam resist layer 13 was developed to selectively dissolve and remove the electron beam irradiation region, thereby forming an opening 14 following the auxiliary pattern as shown in FIG. 3B. . Next, dry etching is performed, and FIG.
As shown in (c), the Cr light-shielding film 12 exposed inside the opening 14 was removed, and a groove 411 having a depth of 405 nm was formed in the quartz substrate 11. The island region surrounded by the groove 11a is the main pattern 11b corresponding to the actual contact hole pattern. Thereafter, the electron beam resist layer 13 was removed.

【0028】次に、主パターン11b上のCr遮光膜1
2を選択的に除去するため、これを実現するレジスト・
パターンを形成するためのフォトリソグラフィを行っ
た。すなわち、図4(d)に示されるように、マスク基
板の全面にポジ型のフォトレジスト層15を形成し、こ
のフォトレジスト層15に対して別のフォトマスクPM
2を介して波長λ1の単色光で選択露光を行った。この
ときの露光エネルギーは、上記フォトレジスト層15の
うちCr遮光膜12上の厚さ分だけを感光させ得る大き
さに設定した。
Next, the Cr light shielding film 1 on the main pattern 11b
2 to selectively remove 2
Photolithography for forming a pattern was performed. That is, as shown in FIG. 4D, a positive photoresist layer 15 is formed on the entire surface of the mask substrate, and another photoresist mask PM is formed on this photoresist layer 15.
2, selective exposure was performed with monochromatic light of wavelength λ1. The exposure energy at this time was set to such a value that only the thickness of the photoresist layer 15 on the Cr light shielding film 12 could be exposed.

【0029】ここで、上記フォトマスクPM2 は、石英
基板16上に被着されたCr遮光膜17を通常の電子ビ
ーム・リソグラフィによりパターニングして作成される
ものである。いま、溝部11aの幅をc、主パターン1
1bの幅をbとすると、上記Cr遮光膜17に設けられ
る開口部18の幅aは、a−b≦2cの関係を満たすよ
うに決定されている。このように溝型の補助パターンを
先に形成し、後から中央の主パターン上の遮光膜を除去
することにより主パターンと補助パターンとの位置ずれ
を防止しようとする考え方は、たとえば特開平4−51
151号公報等に開示されているとおりである。
Here, the photomask PM 2 is formed by patterning the Cr light shielding film 17 deposited on the quartz substrate 16 by ordinary electron beam lithography. Now, the width of the groove 11a is c, the main pattern 1
Assuming that the width of 1b is b, the width a of the opening 18 provided in the Cr light shielding film 17 is determined so as to satisfy the relationship of ab ≦ 2c. The idea of forming the groove-shaped auxiliary pattern first and removing the light-shielding film on the central main pattern later to prevent the main pattern and the auxiliary pattern from being displaced is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 4-1992. −51
151 or the like.

【0030】特に、図4(d)に示される例では、a−
b=cの関係が満たされることにより、フォトマスクP
2 とマスク基板とのアライメント余裕度が最大となっ
ている。つまり、両者が正確にアライメントされた場合
には、開口部18を透過した露光光により溝部11aの
ちょうど中心までの領域が露光されるわけである。この
状態から左右へc/2の大きさまでのズレは、許容され
る。
In particular, in the example shown in FIG.
When the relationship of b = c is satisfied, the photomask P
Alignment margin of the M 2 and the mask substrate is the largest. In other words, when both are accurately aligned, the region up to the center of the groove 11a is exposed by the exposure light transmitted through the opening 18. A deviation from this state to the left and right of a size of c / 2 is allowed.

【0031】このフォトリソグラフィも、先の電子ビー
ム照射による残留電荷の影響は受けなかった。
This photolithography was not affected by the residual charges due to the previous electron beam irradiation.

【0032】次に、上記フォトレジスト層15を現像し
て露光領域を選択的に溶解除去し、図4(e)に示され
るように補助パターン11aの半分までをカバーする開
口部19を形成した。この開口部19の深さは、Cr遮
光膜12をちょうど表出させる深さである。
Next, the photoresist layer 15 is developed to selectively dissolve and remove the exposed area, thereby forming an opening 19 covering up to half of the auxiliary pattern 11a as shown in FIG. 4 (e). . The depth of the opening 19 is a depth at which the Cr light shielding film 12 is just exposed.

【0033】次に、ドライエッチングを行い、図2
(f)に示されるように上記開口部4の内部に表出した
主パターン11b上のCr遮光膜12を除去した。この
後、フォトレジスト層15を除去し、位相シフト・マス
クを完成した。この位相シフト・マスクを、Cr遮光膜
2の非形成面側から波長λ2 の露光光で露光すると、補
助パターンである溝部11aの透過光の位相がその中央
に位置する主パターン11bの透過光の位相に対して反
転される。これにより、主パターン11bのエッジ部で
コントラストが強調され、微細なコンタクト・ホール・
パターンを解像させることができる。
Next, dry etching is performed, and FIG.
As shown in (f), the Cr light-shielding film 12 on the main pattern 11b exposed inside the opening 4 was removed. Thereafter, the photoresist layer 15 was removed to complete a phase shift mask. When this phase shift mask is exposed with exposure light of wavelength λ 2 from the non-formed surface side of the Cr light-shielding film 2, the phase of the light transmitted through the groove 11a, which is the auxiliary pattern, is transmitted through the main pattern 11b located at the center thereof. Is inverted with respect to the phase of Thereby, the contrast is enhanced at the edge portion of the main pattern 11b, and the fine contact hole
The pattern can be resolved.

【0034】以上、本発明を2例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、マスク基板を構成する各材料
は上述のものに限られず、石英基板に替えてガラス基板
を用いたり、ポジ型の電子ビーム・レジスト材料あるい
はフォトレジスト材料に替えてネガ型のレジスト材料を
用いても何ら構わない。
Although the present invention has been described based on two embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the materials constituting the mask substrate are not limited to those described above, and a glass substrate may be used instead of the quartz substrate, or a negative resist material may be used instead of the positive electron beam resist material or the photoresist material. It doesn't matter.

【0035】また、1回目のリソグラフィは、上述の電
子ビーム照射ではなくイオン・ビーム照射により行うこ
ともできる。この他、フォトリソグラフィにおける露光
波長、主パターンもしくは補助パターンとして形成され
る溝部の深さ等が適宜変更可能であることは、言うまで
もない。
The first lithography can be performed by ion beam irradiation instead of the electron beam irradiation described above. In addition, it goes without saying that the exposure wavelength in photolithography, the depth of the groove formed as the main pattern or the auxiliary pattern, and the like can be appropriately changed.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明ではエッジ強調型位相シフト・マスクの製造過程にお
いて主パターンまたは補助パターンのいずれかを形成す
るための2回のリソグラフィのうち、2回目のリソグラ
フィをフォトリソグラフィにより行う。これにより、荷
電粒子ビームを用いた1回目のリソグラフィによりマス
ク基板上に残留電荷が存在したとしても、この影響を受
けずに精密な主パターンまたは補助パターンを形成する
ことができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, two out of two lithography steps for forming either the main pattern or the auxiliary pattern in the manufacturing process of the edge-enhancement type phase shift mask. The second lithography is performed by photolithography. Thus, even if residual charges exist on the mask substrate by the first lithography using the charged particle beam, a precise main pattern or auxiliary pattern can be formed without being affected by the residual charges.

【0037】本発明は、i線リソグラフィの延命策とし
てきわめて有望であり、これにより0.35〜0.4μ
mが主なパターン・ルールとなる64MビットDRAM
もしくは16MビットSRAM等の半導体装置を高い信
頼性をもって製造することが可能となる。
The present invention is extremely promising as a life-extending measure for i-line lithography, and
64Mbit DRAM where m is the main pattern rule
Alternatively, a semiconductor device such as a 16 Mbit SRAM can be manufactured with high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】溝型の主パターンを有するコンタクト・ホール
・パターン形成用のエッジ強調型位相シフト・マスクを
製造するプロセス例をその工程順にしたがって示す概略
断面図であり、(a)は石英基板上にCr遮光膜および
電子ビーム・レジスト層が形成されたマスク基板に対し
電子ビーム照射を行った状態、(b)は上記電子ビーム
・レジスト層を現像して開口部を形成した状態、(c)
は上記開口部内に表出するCr遮光膜を除去し、石英基
板を所定の深さにエッチングして溝型の主パターンを形
成し、電子ビーム・レジスト層を除去した状態をそれぞ
れ表す。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a process for manufacturing an edge-enhancement type phase shift mask for forming a contact hole pattern having a groove-shaped main pattern in the order of steps, and FIG. A mask substrate on which a Cr light-shielding film and an electron beam resist layer are formed; (b) shows a state in which the electron beam resist layer is developed to form an opening; (c)
Represents a state in which the Cr light-shielding film exposed in the opening is removed, the quartz substrate is etched to a predetermined depth to form a groove-shaped main pattern, and the electron beam resist layer is removed.

【図2】図1のプロセス例の続きを示す概略断面図であ
り、(d)は上記マスク基板の全面にフォトレジスト層
を形成し、別のフォトマスクを介して主パターンおよび
補助パターンをカバーする領域を選択露光した状態、
(e)は上記フォトレジスト層を現像して開口部を形成
した状態、(f)は上記開口部内に表出するCr遮光膜
を除去して補助パターンを形成し、フォトレジスト層を
除去して位相シフト・マスクを完成した状態をそれぞれ
表す。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a continuation of the process example of FIG. 1; FIG. Area to be selected and exposed,
(E) is a state in which the photoresist layer is developed to form an opening, and (f) is a state in which the Cr light-shielding film exposed in the opening is removed to form an auxiliary pattern, and the photoresist layer is removed. The state in which the phase shift mask is completed is shown.

【図3】溝型の補助パターンを有するコンタクト・ホー
ル・パターン形成用のエッジ強調型位相シフト・マスク
を製造するプロセス例をその工程順にしたがって示す概
略断面図であり、(a)は石英基板上にCr遮光膜およ
び電子ビーム・レジスト層が形成されたマスク基板に対
し電子ビーム照射を行った状態、(b)は上記電子ビー
ム・レジスト層を現像して開口部を形成した状態、
(c)は上記開口部内に表出するCr遮光膜を除去し、
石英基板を所定の深さにエッチングして溝型の補助パタ
ーンを形成し、電子ビーム・レジスト層を除去した状態
をそれぞれ表す。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process for manufacturing an edge-enhancement type phase shift mask for forming a contact hole pattern having a groove-shaped auxiliary pattern in the order of steps, and FIG. A mask substrate on which a Cr light-shielding film and an electron beam resist layer are formed; and (b) a state in which an opening is formed by developing the electron beam resist layer.
(C) removes the Cr light-shielding film exposed in the opening,
A state in which a quartz substrate is etched to a predetermined depth to form a groove-shaped auxiliary pattern and an electron beam resist layer is removed is shown.

【図4】図3のプロセス例の続きを示す概略断面図であ
り、(d)は上記マスク基板の全面にフォトレジスト層
を形成し、別のフォトマスクを介して主パターンの全体
および補助パターンの一部をカバーする領域を選択露光
した状態、(e)は上記フォトレジスト層を現像して開
口部を形成した状態、(f)は上記開口部内に表出する
Cr遮光膜を除去して主パターンを形成し、フォトレジ
スト層を除去して位相シフト・マスクを完成した状態を
それぞれ表す。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a continuation of the process example of FIG. 3; (E) is a state in which an opening is formed by developing the photoresist layer, and (f) is a state in which a Cr light-shielding film exposed in the opening is removed. The phase shift mask is completed by forming the main pattern and removing the photoresist layer, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 ・・・石英基板 1a ・・・溝部(主パターン) 1b ・・・補助パターン 2,12 ・・・Cr遮光膜 3,13 ・・・(ポジ型)電子ビーム・レジスト
層 5,15 ・・・(ポジ型)フォトレジスト層 11a ・・・溝部(補助パターン) 11b ・・・主パターン PM1 ,PM2 ・・・フォトマスク
1,11: quartz substrate 1a: groove (main pattern) 1b: auxiliary pattern 2,12: Cr light-shielding film 3,13 (positive type) electron beam resist layer 5,15 ... (positive) photoresist layer 11a ... groove (auxiliary patterns) 11b ... main pattern PM 1, PM 2 ... photomask

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 透明マスク基板上の遮光膜パターンに開
口された光透過部が、主パターン、および露光光の位相
をシフトさせるために該主パターンの周囲に配置される
補助パターンから構成される位相シフト・マスクの製造
方法において、 透明マスク基板の全面に成膜された遮光膜上にレジスト
層を形成し、荷電粒子ビーム照射と現像処理により主パ
ターンに倣った開口部を有するレジスト・パターンを形
成する工程と、 前記レジスト・パターンをマスクとして前記遮光膜を選
択的にエッチング除去し、さらに前記透明マスク基板の
厚さ方向の一部をエッチングして溝型の主パターンを形
成する工程と、 前記レジスト・パターンを除去する工程と、 基体の全面にフォトレジスト層を形成し、光照射と現像
処理により光透過部に倣った開口部を有するフォトレジ
スト・パターンを形成する工程と、 前記フォトレジスト・パターンをマスクとして前記開口
部内に表出する前記遮光膜をエッチング除去して補助パ
ターンを形成する工程を有することを特徴とする位相シ
フト・マスクの製造方法。
1. A light-transmitting portion opened in a light-shielding film pattern on a transparent mask substrate is constituted by a main pattern and an auxiliary pattern arranged around the main pattern to shift the phase of exposure light. In the method for manufacturing a phase shift mask, a resist layer is formed on a light-shielding film formed on the entire surface of a transparent mask substrate, and a resist pattern having an opening portion following a main pattern is formed by irradiation with a charged particle beam and development processing. Forming, and selectively etching away the light-shielding film using the resist pattern as a mask, and further forming a groove-shaped main pattern by etching a part of the transparent mask substrate in a thickness direction, Removing the resist pattern, forming a photoresist layer on the entire surface of the base, and irradiating and developing the opening to follow the light transmitting portion. Forming a photoresist pattern having a phase shift, and forming an auxiliary pattern by etching and removing the light-shielding film exposed in the opening using the photoresist pattern as a mask. Manufacturing method of mask.
【請求項2】 透明マスク基板上の遮光膜パターンに開
口された光透過部が、主パターン、および露光光の位相
をシフトさせるために該主パターンの周囲に配置される
補助パターンから構成される位相シフト・マスクの製造
方法において、 透明マスク基板の全面に成膜された遮光膜上にレジスト
層を形成し、荷電粒子ビーム照射と現像処理により補助
パターンに倣った開口部を有するレジスト・パターンを
形成する工程と、 前記レジスト・パターンをマスクとして前記遮光膜を選
択的にエッチング除去し、さらに前記透明マスク基板の
厚さ方向の一部をエッチングして溝型の補助パターンを
形成する工程と、 前記レジスト・パターンを除去する工程と、 基体の全面にフォトレジスト層を形成し、光照射と現像
処理により光透過部内で少なくとも主パターンに倣った
開口部を有するフォトレジスト・パターンを形成する工
程と、 前記フォトレジスト・パターンをマスクとして前記開口
部内に表出する前記遮光膜をエッチング除去して主パタ
ーンを形成する工程を有することを特徴とする位相シフ
ト・マスクの製造方法。
2. A light-transmitting portion opened in a light-shielding film pattern on a transparent mask substrate is composed of a main pattern and an auxiliary pattern disposed around the main pattern to shift the phase of exposure light. In the method for manufacturing a phase shift mask, a resist layer is formed on a light-shielding film formed on the entire surface of a transparent mask substrate, and a resist pattern having an opening following an auxiliary pattern is formed by irradiation with a charged particle beam and a developing process. Forming, and selectively etching away the light-shielding film using the resist pattern as a mask, and further forming a groove-shaped auxiliary pattern by etching a part of the transparent mask substrate in a thickness direction, Removing the resist pattern, forming a photoresist layer on the entire surface of the substrate, and irradiating with light and developing to reduce the amount of light in the light transmitting portion. Forming a photoresist pattern having an opening also following the main pattern, and forming a main pattern by etching and removing the light shielding film exposed in the opening using the photoresist pattern as a mask. A method for manufacturing a phase shift mask.
【請求項3】 前記レジスト層が電子ビーム・レジスト
材料からなり、前記荷電粒子ビーム照射が電子ビーム照
射であることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の位相シフト・マスクの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the resist layer is made of an electron beam resist material, and the charged particle beam irradiation is an electron beam irradiation. .
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