JP3234995B2 - 位相シフトマスクブランクと位相シフトマスクブランクの製造方法、及び位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents

位相シフトマスクブランクと位相シフトマスクブランクの製造方法、及び位相シフトマスクの製造方法

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,LSI、超LSIなど
の高密度集積回路の製造に用いられるフオトマスクに係
り、特に微細なパターンを高密度に形成する際に用いら
れる位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクに
関する。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI、超LSIなどの半導体集
積回路は,Siウエ−ハ−などの被加工基板上にレジス
トを塗布し、ステッパ−などにより所望のパターンを露
光した後、現像、エッチングを行う、いわゆるリソグラ
フィ−工程を繰り返すことにより製造されている。
【0003】このようなリソグラフィ−工程に使用され
るレチクルと呼ばれるフオトマスクは、半導体集積回路
の高集積化に伴って、ますます,高精度を要求される傾
向にあり、例えば、代表的なLSIであるDRAMを例
にとると、1MビットDRAM用の5倍のレチクル、す
なわち、露光するパターンの5倍サイズを有するレチク
ルにおける寸法のずれは、平均値±3 σ (σは標準偏
差) をとった場合においても0.15μm の精度が要求さ
れ、同様に、4MビットDRAM用の5倍のレチクルは
0.1 〜0.15μm の寸法精度が、16MビットDRAM用
の5倍のレチクルは0.05 〜0.1 μm の寸法精度が要求
されている。
【0004】さらに、これらのレチクルを使用して形成
されるデバイスパターンの線幅は、1MビットDRAM
で1.2 μm 、4MビットDRAMでは0.8 μm 、16M
ビットDRAMでは0.6 μm とますます微細化が要求さ
れており、このような要求にこたえるために、さまざま
な露光方法が研究されている。ところが、例えば64M
DRAMクラスの次次世代のデバイスパターンになる
と、これまでのレチクルを用いたステッパ−露光方式で
はレジストパターンの解像限界になり、例えば特開昭5
8−173744号公報、特公昭62−59296号公
報などに示されているような、位相シフトマスクという
新しい考え方のレチクルが提案されている。
【0005】位相シフトマスクを用いる位相シフトリソ
グラフィ−は、レチクルを透過する光の位相を操作する
ことによって投影像の分解能を向上させる技術である。
位相シフトリソグラフィ−を図に従い簡単に説明する。
図1は位相シフト法を示す説明図、図2は従来法を示す
説明図であり、図1(a) および図2(a) はレチクルの断
面図、図1(b) および図2(b) はレチクル上の光の振
幅、図1(c) および図2(c) はウエハ−上の光の振幅、
図1(d) および図2(d) はウエハ−上の光強度をそれぞ
れ示し、1は基板、2pは遮光パターン、3pは位相シ
フタ−、Lは光を示す。
【0006】従来法においては、図2(a) に示すよう
に、ガラスからなる基板1にクロム等からなる遮光パタ
ーン2pが形成されて、所定のパターンの光透過部が形
成されているだけであるが、位相シフトリソグラフィ−
では、図1のように、レチクルの一対の光透過部の一方
に位相を反転させるための透過膜からなる位相シフタ−
3pが設けられている。従って、従来法においては、レ
チクル上の光の振幅は、図2(b) に示すように同相とな
り、ウエハ−上の光の振幅も、図2(c) に示すように同
相となるので、その結果図2(d) のように、ウエハ−上
のパターンを分離することができない。
【0007】これに対して、位相シフトリソグラフィ−
においては、位相シフタ3pを透過した光は、図1(b)
に示すように、隣接パターンの間で互いに逆位相になさ
れるため、パターンの境界部で光の強度が零になり、図
1(d) に示すように、隣接するパターンを明瞭に分離す
ることができる。このように、位相シフトリソグラフィ
−では、従来は分離できなかったパターンも分離可能と
なり、解像度を向上させることができる。
【0008】つぎに、位相シフトマスクブランクの製造
工程を図面を参照して説明する。図3は位相シフトマス
クブランクの製造工程を示す概念の断面図であり、図
中、1は基板、4は導電層、3は位相シフト層、Sはス
パッタリング、2は遮光層をあらわしている。まず、光
学研磨された基板1上に導電層 (ネサ等の後述する酸素
プラズマのエッチング防止層を兼ねる) 4を形成し、更
に、この上からスピンオングラス(以下SOGという)
の様な露光光に対して十分な透過率を示す位相シフタ材
を塗布・スピンコ−トする。この時、角型基板の4辺周
辺部は、図3(b) のように厚膜化している。更に、図3
(c) に示すように、この上からCr等の遮光性物質をス
パッタリングSなどにより成膜し、図3(d) に示すよう
に、遮光層2を有する位相シフトマスクブランクが完成
する。
【0009】つぎに、上シフタ−型の位相シフトマスク
の製造工程を図面を参照して説明する。図4は、位相シ
フトマスクの製造工程を示す概念の断面図であり、図
中、1は基板、4は導電層、2p は遮光パターン(クロ
ムパターン)、3は位相シフト層、IRは電離放射線、
5p はレジストパターン、EPはエッチングガスプラズ
マ、3p は位相シフタ−、OPは酸素プラズマを示す。
【0010】まず、遮光パターン(クロムパターン)2
p を形成したフオトマスクの図4(a) を検査し、必要に
よっては修正を加え、洗浄した後、図4(b) に示すよう
に、遮光パターン2p の上にSiO2 等からなる位相シ
フト層3をスピンコ−トで形成する。この時、角型基板
の四辺周辺部は、厚膜化している。次に、図4(c) に示
すように、位相シフト層3にクロロメチル化ポリスチレ
ン等の電離放射線レジスト層5を形成し、図4(d) に示
すように、電離放射線レジスト層5上に、常法と同様に
してアラインメントを行い、電離放射線露光装置などの
電離放射線IRによって所定のパターンを描画し、現
像、リンスして図4(e) に示すように、レジストパター
ン5p を形成する。
【0011】次に、必要に応じて、加熱処理、およびデ
ィスカム処理を行った後、図4(f)に示すように、レジ
ストパターン5p の開口部より露出する位相シフト層3
領域をエッチングガスプラズマEPにより、ドライエッ
チングし位相シフタ−3p を形成する。この位相シフタ
−3p の形成は、エッチングガスプラズマEPによるド
ライエッチングに代えて、ウエットエッチングにより行
ってもよい。次に、残存したレジストを、図4(g) に示
すように、酸素プラズマOPにより灰化除去する。以上
の工程により図4(h) に示すような位相シフタ−3p を
有する位相シフトマスクが完成する。
【0012】このように、従来の位相シフトマスク及び
位相シフトマスクブランクにおいては、位相シフト層が
スピンオングラス(SOG)のようなスピンコ−トによ
り形成する場合、角型基板の周辺部領域に位相シフト層
の厚膜領域が発生し、ここからクラックなどが発生する
ことによって、欠陥の多発、引いては高コスト化、製造
期間の長期化など多くの問題を生じている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は,上記のよう
な問題点をを排除し,より実用的で、欠陥の発生を抑
え、併せて低コスト化を可能とした位相シフトマスクブ
ランク及び位相シフトマスクの製造方法を提供する。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板の周辺部
に上層の位相シフト層をリフトオフ可能な材料層を設け
る工程と、上層にスピンコートにより位相シフト層を設
ける工程と、位相シフト層をリフトオフする工程とを包
含し、前記リフトオフが加熱により行なわれる位相シフ
トマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方法であ
る。リフトオフ可能な材料層に加熱溶解性のものを用
い、リフトオフを加熱溶解により行うものである。さら
に、前記上層の位相シフト層をリフトオフ可能な材料層
が、常温(25 ℃) で固体であり、150 ℃以下の融点をも
ち、適温加熱で融解する物質であることを特徴とする位
相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方
法である。
【0015】以下、図面を参照して上記の手段を説明す
る。図5は、本発明に係る位相シフトマスクブランクの
工程図であり、図中1は基板、4は導電層、6は上層の
位相シフト層をリフトオフ可能な材料層、3は位相シフ
ト層、Hは加熱処理、3k はリフトオフ後の位相シフト
層を示す。図5(a) に示すように、基板1上に導電層4
を設け、図5(b) に示すように、上層の位相シフト層を
リフトオフ可能な材料層6のパターンを基板周辺部 (四
隅のコーナー三角状部を含んでもよい)に形成する。つ
ぎに図5(c) に示すように、位相シフタ−層3をシフタ
−材がSOGの場合は、スピンコ−ト法によって形成す
る。
【0016】この後、図5(d) に示すように、加熱処理
Hを行い、図5(e) に示すように、上層の位相シフト層
をリフトオフ可能な材料層6をリフトオフ除去する。こ
の後、洗浄、検査し、不要な欠陥領域のない、リフトオ
フ後の位相シフト層3kを有する位相シフトマスクブラ
ンクの位相シフト層が完成する。
【0017】また、この方法は、上シフタ−型の位相シ
フトマスクの製造方法においても、位相シフタ−層形成
の前段階に、加熱処理によって溶融・除去できる物質の
パターンを位相シフト層を除去したい任意の領域に形成
しておくことによって全く同様にして適用できる。
【0018】
【実施例】
(実施例1)ネサ膜による導電層を成膜したQz (石
英) 基板に位相シフト層の除去したい領域にのみ、フェ
ノ−ル(融点40.85 ℃) を用いて除去用パターン (上層
の位相シフト層をリフトオフ可能な材料層のパターン)
を形成した。この上から除去用パターンを溶解しないS
OGをスピンコ−トした。この基板を約60℃に加熱し、
除去用パターンを溶解、除去用パターンと除去用パター
ンの上の位相シフト層 (SOG)を併せてリフトオフ除
去した。この後に、クロムをスパッタして遮光層を形成
した位相シフトマスクブランクは、SOG剥がれ等が発
生せず、良品率が高く、高精度の位相シフトマスクブラ
ンクが得られた。
【0019】(実施例2)クロムの遮光膜パターンを形
成した基板に、位相シフト層を除去したい領域にのみ、
フェノ−ル(融点40.85 ℃) を用いて除去用パターン
(上層の位相シフト層をリフトオフ可能な材料層のパタ
ーン) を形成した。この上から除去用パターンを溶解し
ないSOGをスピンコ−トした。この基板を約60℃に加
熱し、除去用パターンを溶解、除去用パターンと除去用
パターン上の位相シフト層 (SOG)を併せてリフトオ
フ除去した。このようにして欠陥領域のない位相シフト
層を形成した後は、従来法同様に、レジスト層を形成
し、製版、位相シフト層をエッチングすることによって
位相シフトパターン(位相シフター)を形成し、更に、
レジストパターンの剥離をおこなった。完成した位相シ
フトマスクは、SOG剥がれ等が発生せず、短製造期間
で,良品率が高く、高精度の位相シフトマスクを得るこ
とができた。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、位相シフトマスクブラ
ンク及び位相シフトマスクの製造工程において、SOG
の厚膜が欠けたり割れたりすることによる欠陥の多発を
防止し、製造期間の短期化、低コストを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図1】位相シフト法を示す説明図である。
【図2】従来法を示す説明図である。
【図3】従来の位相シフトマスクブランクの製造工程を
示す概念の断面図である。
【図4】従来の位相シフトマスクの製造工程を示す概念
の断面図である。
【図5】本発明の位相シフトマスクブランクの製造工程
を示す概念の断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 遮光層 2p 遮光パターン 3 位相シフト層 3p 位相シフター(位相シフトパターン) 3k リフトオフ後の位相シフト層 4 導電層 5 電離放射線レジスト層 5p 電離放射線レジストパターン 6 上層の位相シフト層をリフトオフ可能な材料層 L 光 S スパッタリング IR 電離放射線 EP エッチングプラズマ OP 酸素プラズマ H 加熱処理

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の周辺部に、上層の位相シフト層を
    リフトオフ可能な材料層を設ける工程と、上層にスピン
    コートにより位相シフト層を設ける工程と、位相シフト
    層をリフトオフする工程とを包含し、前記リフトオフが
    加熱により行われることを特徴とする位相シフトマスク
    ブランクの製造方法。
  2. 【請求項2】 基板の周辺部に、上層の位相シフト層を
    リフトオフ可能な材料層を設ける工程と、上層にスピン
    コートにより位相シフト層を設ける工程と、位相シフト
    層をリフトオフする工程とを包含し、前記リフトオフが
    加熱により行われる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】 上層の位相シフト層をリフトオフ可能な
    材料層が、常温(25℃) で固体、150 ℃以下の融点をも
    ち、適温加熱で融解する物質であることを特徴とする請
    求項1〜2いずれか1項記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 基板の周辺部に、上層の位相シフト層
    を、加熱によりリフトオフ可能な材料層を有し、上層に
    スピンコートによる位相シフト層を有することを特徴と
    する位相シフトマスクブランク。
  5. 【請求項5】 上層の位相シフト層をリフトオフ可能な
    材料層が、常温(25℃) で固体、150 ℃以下の融点をも
    ち、適温加熱で融解する物質であることを特徴とする請
    求項4記載の位相シフトマスクブランク。
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