JP3455346B2 - 光リトグラフマスク及びその製造方法 - Google Patents
光リトグラフマスク及びその製造方法Info
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- G—PHYSICS
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-
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路やその
他のデバイスの製造等に用いられる光リトグラフィに関
する。特に、本発明は、上記のようなデバイスの製造用
の光学リトグラフィックシステムに用いられる光リトグ
ラフィックマスク及びこのようなマスクの製造方法に関
する。なお、これらのマスクは、特に倍率単位の異なる
の光学システムに用いられる場合には、”レチクル”と
呼称される。
他のデバイスの製造等に用いられる光リトグラフィに関
する。特に、本発明は、上記のようなデバイスの製造用
の光学リトグラフィックシステムに用いられる光リトグ
ラフィックマスク及びこのようなマスクの製造方法に関
する。なお、これらのマスクは、特に倍率単位の異なる
の光学システムに用いられる場合には、”レチクル”と
呼称される。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の製造にあたっては、例えば、
半導体ウェハにできるだけ多数のトランジスタを形成す
ることが好ましい。従って、トランジスタのサイズをで
きる限り小さくすることが好ましい。同様に、メタライ
ゼーション縞のサイズ、つまりその幅や、絶縁層内のア
パーチャ等の他のもののサイズについても、できるだけ
小さいものとすることが望ましい。なお、上記アパーチ
ャは、例えば、メタライゼーションの各レベル間の電気
的接続を取るために金属で満たされることとなる。
半導体ウェハにできるだけ多数のトランジスタを形成す
ることが好ましい。従って、トランジスタのサイズをで
きる限り小さくすることが好ましい。同様に、メタライ
ゼーション縞のサイズ、つまりその幅や、絶縁層内のア
パーチャ等の他のもののサイズについても、できるだけ
小さいものとすることが望ましい。なお、上記アパーチ
ャは、例えば、メタライゼーションの各レベル間の電気
的接続を取るために金属で満たされることとなる。
【０００３】幾何光学によれば、光リトグラフィックシ
ステム内の半導体ウェハ上にあるフォトレジスト層をプ
リントするには、幅Ｗと幅Ｃの互いに対応するフィーチ
ャをマスク（レチクル）上に設ける必要がある。更に、
幾何光学によれば、幅Ｃのフィーチャが不透明層の単純
アパーチャである場合、Ｗ／Ｃ＝ｍとすると、このｍ
は" 横倍率" として知られている値になる。
ステム内の半導体ウェハ上にあるフォトレジスト層をプ
リントするには、幅Ｗと幅Ｃの互いに対応するフィーチ
ャをマスク（レチクル）上に設ける必要がある。更に、
幾何光学によれば、幅Ｃのフィーチャが不透明層の単純
アパーチャである場合、Ｗ／Ｃ＝ｍとすると、このｍ
は" 横倍率" として知られている値になる。
【０００４】しかし、回折効果が重要になる場合、シャ
ープな白−黒像に代わって、物体フィーチャＣの回折パ
ターンがフォトレジスト層上に形成され、これにより像
の周縁が不明瞭となる。従って、フォトレジスト上に焦
点をあわせてワークピースに転写されることとなり、レ
チクルのフィーチャの解像度は悪くなってしまう。
ープな白−黒像に代わって、物体フィーチャＣの回折パ
ターンがフォトレジスト層上に形成され、これにより像
の周縁が不明瞭となる。従って、フォトレジスト上に焦
点をあわせてワークピースに転写されることとなり、レ
チクルのフィーチャの解像度は悪くなってしまう。
【０００５】従来技術においては、このような回折に関
する問題は、マスク上に位相シフト部（位相シフトフィ
ーチャ）を設けることで緩和されていた。このマスク
は、“位相シフトマスク”として知られており、同様
に、以下このようなマスクを“位相シフトマスク”と呼
称する。これらの位相シフトマスクフィーチャは光源か
ら照射される光線をφだけ位相シフトさせる。通常、こ
のφの値は約π（＝１８０°）である。
する問題は、マスク上に位相シフト部（位相シフトフィ
ーチャ）を設けることで緩和されていた。このマスク
は、“位相シフトマスク”として知られており、同様
に、以下このようなマスクを“位相シフトマスク”と呼
称する。これらの位相シフトマスクフィーチャは光源か
ら照射される光線をφだけ位相シフトさせる。通常、こ
のφの値は約π（＝１８０°）である。
【０００６】位相シフトフィーチャは、不透明（すなわ
ち、光学強度伝達係数、Ｔがほぼ０）または微透過性
（即ち、Ｔの値がほぼ０．０５〜０．１５、通常Ｔの値
は約０．１）のものが用いられる。ここで、Ｔの値は、
すべて波長λの光に対して測定されたものである。
ち、光学強度伝達係数、Ｔがほぼ０）または微透過性
（即ち、Ｔの値がほぼ０．０５〜０．１５、通常Ｔの値
は約０．１）のものが用いられる。ここで、Ｔの値は、
すべて波長λの光に対して測定されたものである。
【０００７】このように、位相シフトマスクにおいて
は、マスクに単純なアパーチャＣを形成する場合で示し
たように、そのフィーチャは、単純なアパーチャのみを
形成する場合より複雑なものとなっており、上述した位
相シフトフィーチャ（図示せず）が設けられるものとな
っている。
は、マスクに単純なアパーチャＣを形成する場合で示し
たように、そのフィーチャは、単純なアパーチャのみを
形成する場合より複雑なものとなっており、上述した位
相シフトフィーチャ（図示せず）が設けられるものとな
っている。
【０００８】通常、光リトグラフィシステムに用いられ
る場合において、位相シフトマスクは、（ａ）フィーチ
ャエリア、（ｂ）位置決め（アラインメント）エリアの
二つのエリアを有する。即ち、（ａ）フォトレジスト層
に形成される像を半導体ウェハやワークピースのデバイ
スフィーチャに対応させるためのフィーチャエリア（不
純物イオンが埋め込まれるか、またはワークピースの一
部が除去されるものであるエリア）と、（ｂ）フォトレ
ジスト層１０１上に形成されるイメージをワークピース
組み立て位置決めマークに対応させるためのワークピー
ス組み立て位置決めエリアである。この技術分野でよく
知られているように、フォトレジスト層１０１上に像を
形成するためのステップアンドリピート移動工程におい
て、ワークピースはチップ（ダイ）小割り部に分割され
る。各小割り部は、通常は、ワークピース（フォトレジ
スト層１０１によって覆われている）の最終ステップア
ンドリピート位置によって区画されて取り囲まれてい
る。フォトレジスト層１０１の各対応する小割り部は、
システム内において連続的に光線にさらされる。このス
テップアンドリピート処理にシステムを位置決めするた
めに、ワークピース組み立て位置決めマークに加えて、
ステップアンドリピート位置決めマークをもマスク上に
形成することが求められている。
る場合において、位相シフトマスクは、（ａ）フィーチ
ャエリア、（ｂ）位置決め（アラインメント）エリアの
二つのエリアを有する。即ち、（ａ）フォトレジスト層
に形成される像を半導体ウェハやワークピースのデバイ
スフィーチャに対応させるためのフィーチャエリア（不
純物イオンが埋め込まれるか、またはワークピースの一
部が除去されるものであるエリア）と、（ｂ）フォトレ
ジスト層１０１上に形成されるイメージをワークピース
組み立て位置決めマークに対応させるためのワークピー
ス組み立て位置決めエリアである。この技術分野でよく
知られているように、フォトレジスト層１０１上に像を
形成するためのステップアンドリピート移動工程におい
て、ワークピースはチップ（ダイ）小割り部に分割され
る。各小割り部は、通常は、ワークピース（フォトレジ
スト層１０１によって覆われている）の最終ステップア
ンドリピート位置によって区画されて取り囲まれてい
る。フォトレジスト層１０１の各対応する小割り部は、
システム内において連続的に光線にさらされる。このス
テップアンドリピート処理にシステムを位置決めするた
めに、ワークピース組み立て位置決めマークに加えて、
ステップアンドリピート位置決めマークをもマスク上に
形成することが求められている。
【０００９】さらに、この技術分野でよく知られている
ように、光リトグラフィシステムにおいては放射される
光線回折は好ましくなく、この回折によって、フォトレ
ジスト層１０１の一部から他の領域へと光線漏れが生じ
る。このような光線漏れは望ましくない。この隣接する
チップ小割り部との距離が非常に短い場合、ステップア
ンドリピート工程の間、この漏れた光線がフォトレジス
トワークピースのチップの小割り部の上方に隣接するフ
ォトレジスト層１０１のエリアを露光させ、バックグラ
ウンド光線となってしまう。このようなバックグラウン
ド光線も望ましくない。
ように、光リトグラフィシステムにおいては放射される
光線回折は好ましくなく、この回折によって、フォトレ
ジスト層１０１の一部から他の領域へと光線漏れが生じ
る。このような光線漏れは望ましくない。この隣接する
チップ小割り部との距離が非常に短い場合、ステップア
ンドリピート工程の間、この漏れた光線がフォトレジス
トワークピースのチップの小割り部の上方に隣接するフ
ォトレジスト層１０１のエリアを露光させ、バックグラ
ウンド光線となってしまう。このようなバックグラウン
ド光線も望ましくない。
【００１０】従って、このような光線漏れによって、隣
接するチップ小割り部のフィーチャの境界は、シャープ
さに欠けるものとなってしまう。この（ステップアンド
リピート）光線漏れに加えて、フィーチャエリアからフ
ォトレジスト層１０１上の位置決めエリアへの光線もれ
が生じて、フォトレジスト層１０１上の位置決めマーク
の像の境界（コントラスト比）はシャープさに欠けるも
のとなっていく。従って、このような光線漏れによっ
て、ワークピースに絶対的に形成されているフィーチャ
の位置の境界があいまいとなってしまう。
接するチップ小割り部のフィーチャの境界は、シャープ
さに欠けるものとなってしまう。この（ステップアンド
リピート）光線漏れに加えて、フィーチャエリアからフ
ォトレジスト層１０１上の位置決めエリアへの光線もれ
が生じて、フォトレジスト層１０１上の位置決めマーク
の像の境界（コントラスト比）はシャープさに欠けるも
のとなっていく。従って、このような光線漏れによっ
て、ワークピースに絶対的に形成されているフィーチャ
の位置の境界があいまいとなってしまう。
【００１１】これらのバックグラウンド光線を最小化す
るため、チップ間の距離（ステップアンドリピート工程
により決定される）、またはフィーチャエリアと位置決
めエリアとの距離を長くする方法がある。しかし、これ
によると、貴重なフィーチャエリアが狭くなってしま
う。
るため、チップ間の距離（ステップアンドリピート工程
により決定される）、またはフィーチャエリアと位置決
めエリアとの距離を長くする方法がある。しかし、これ
によると、貴重なフィーチャエリアが狭くなってしま
う。
【００１２】このような方法に代わるものとして、従来
技術においては、フィーチャエリアと位置決めエリアと
の間だけでなく、位置決めエリアとチップ小割り部の境
界にも不透明なシャッタ層をマスク上に形成していた。
処理を経済的に行うために、位相シフト領域の不透明層
（Ｔ＝０）の形成時に、これらのシャッタ層を同時に形
成していた。
技術においては、フィーチャエリアと位置決めエリアと
の間だけでなく、位置決めエリアとチップ小割り部の境
界にも不透明なシャッタ層をマスク上に形成していた。
処理を経済的に行うために、位相シフト領域の不透明層
（Ｔ＝０）の形成時に、これらのシャッタ層を同時に形
成していた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位相シ
フトフィーチャが微透過性（すなわちＴ≠０）である場
合、このような方法では位置決めマーク及びシャッタ層
がともに微透過性となり、従って、システムにおける露
光工程の間だけでなく、ステップアンドリピート工程の
間にも、フォトレジスト層１０１の位置決めがあいまい
となり、依然として望ましからざる量の光線漏れが残っ
てしまう。
フトフィーチャが微透過性（すなわちＴ≠０）である場
合、このような方法では位置決めマーク及びシャッタ層
がともに微透過性となり、従って、システムにおける露
光工程の間だけでなく、ステップアンドリピート工程の
間にも、フォトレジスト層１０１の位置決めがあいまい
となり、依然として望ましからざる量の光線漏れが残っ
てしまう。
【００１４】本発明は、上記のような背景の下になされ
たものであり、光リトグラフィックシステムに用いられ
る位相シフトマスクであって、ワークピース上に形成さ
れるフィーチャの位置決めが正確で、光線漏れが抑制さ
れたマスクを提供することを課題とするものである。
たものであり、光リトグラフィックシステムに用いられ
る位相シフトマスクであって、ワークピース上に形成さ
れるフィーチャの位置決めが正確で、光線漏れが抑制さ
れたマスクを提供することを課題とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光リト
グラフィックシステムに用いられる位相シフトマスクが
提供される。このマスクは、位相シフトフィーチャに対
して自己位置決め（自己整合）するとともに強化された
（不透明にされた）位置決めマークと、微透過性である
位相シフトフィーチャを有する。このように自己位置決
め及び強化された位置決めマークは、ワークピース組立
マークとステップアンドリピートマークのいずれか又は
双方に対して用い得る。光線の漏れは、マスクの位置決
めエリアとフィーチャエリアとの間に位置する不透明な
シャッタ層の良好な特性によって小さくなる。マスク
は、フォトレジスト層１０１上のフィーチャエリアから
位置決めエリアへの光線の漏洩を防ぐための、強化（不
透明な）シャッタ層も持つことができる。
グラフィックシステムに用いられる位相シフトマスクが
提供される。このマスクは、位相シフトフィーチャに対
して自己位置決め（自己整合）するとともに強化された
（不透明にされた）位置決めマークと、微透過性である
位相シフトフィーチャを有する。このように自己位置決
め及び強化された位置決めマークは、ワークピース組立
マークとステップアンドリピートマークのいずれか又は
双方に対して用い得る。光線の漏れは、マスクの位置決
めエリアとフィーチャエリアとの間に位置する不透明な
シャッタ層の良好な特性によって小さくなる。マスク
は、フォトレジスト層１０１上のフィーチャエリアから
位置決めエリアへの光線の漏洩を防ぐための、強化（不
透明な）シャッタ層も持つことができる。
【００１６】一実施の形態において、マスクは、更にチ
ップエリア間における光線漏洩を防ぐための強化シャッ
タ層も有する。本発明によれば、このようなマスクの製
造方法も提供される。
ップエリア間における光線漏洩を防ぐための強化シャッ
タ層も有する。本発明によれば、このようなマスクの製
造方法も提供される。
【００１７】特定の実施の形態においては、本発明に係
る位相シフトマスクは、 （ａ）波長λの光線に対して透過性である基板と、 （ｂ）複数のエレメントよりなるパターン形成された層
であって、前記各エレメントは波長λの光線に対して微
透過性である第一材質よりなる層をそれぞれ有するとと
もに、前記基板の主表面に位置しているパターン形成さ
れた層と、 （ｃ）前記基板の主表面上に位置している１以上の強化
位置決めマークであって、前記各強化マークは、前記第
一材質よりなる層を有し、この第一材質よりなる層の主
表面は、前記第一材質層とは化学的に異なる第二材質よ
りなる層によって完全に被覆されているとともに、位置
決めマークの一つとこれに隣接するエレメントの一つと
の間には長手空間が形成され、各強化マークは波長λの
光線に対して不透明である強化位置決めマーク層と、 （ｄ）前記第一材質よりなる第一層を有する強化位置決
めシャッタ層であって、この第一層の主表面の一部が前
記第二材質より成る第二層によって被覆されている強化
位置決めシャッタ層とを有し、
る位相シフトマスクは、 （ａ）波長λの光線に対して透過性である基板と、 （ｂ）複数のエレメントよりなるパターン形成された層
であって、前記各エレメントは波長λの光線に対して微
透過性である第一材質よりなる層をそれぞれ有するとと
もに、前記基板の主表面に位置しているパターン形成さ
れた層と、 （ｃ）前記基板の主表面上に位置している１以上の強化
位置決めマークであって、前記各強化マークは、前記第
一材質よりなる層を有し、この第一材質よりなる層の主
表面は、前記第一材質層とは化学的に異なる第二材質よ
りなる層によって完全に被覆されているとともに、位置
決めマークの一つとこれに隣接するエレメントの一つと
の間には長手空間が形成され、各強化マークは波長λの
光線に対して不透明である強化位置決めマーク層と、 （ｄ）前記第一材質よりなる第一層を有する強化位置決
めシャッタ層であって、この第一層の主表面の一部が前
記第二材質より成る第二層によって被覆されている強化
位置決めシャッタ層とを有し、
【００１８】前記長手空間及びエレメントのいずれも前
記第二材質で被覆されることはない。また、前記複数の
エレメントからなるパターン形成された層、強化位置決
めマーク、強化位置決めシャッタ層、のそれぞれにおけ
る前記第一材質よりなる層の厚みは互いに実質的に等し
い第一の厚みを有している。
記第二材質で被覆されることはない。また、前記複数の
エレメントからなるパターン形成された層、強化位置決
めマーク、強化位置決めシャッタ層、のそれぞれにおけ
る前記第一材質よりなる層の厚みは互いに実質的に等し
い第一の厚みを有している。
【００１９】前記強化位置決めマーク、強化位置決めシ
ャッタ層、のそれぞれにおける前記第二材質よりなる層
の厚みは、互いに実質的に等しい第二の厚みを有する。
ャッタ層、のそれぞれにおける前記第二材質よりなる層
の厚みは、互いに実質的に等しい第二の厚みを有する。
【００２０】好ましくは、本発明に係るマスクは、前記
第一材質より成る層を被覆する第二材質よりなる層を有
して前記基板の主表面上に位置する強化チップ（チップ
シャッタ層）を有する。この場合、前記第一材質及び第
二材質はそれぞれ長手方向の長さが等しく、かつ、材質
及び厚みが前記第一層及び第二層における材質及び厚み
にそれぞれ等しいことを特徴とする請求項１記載のマス
クである。
第一材質より成る層を被覆する第二材質よりなる層を有
して前記基板の主表面上に位置する強化チップ（チップ
シャッタ層）を有する。この場合、前記第一材質及び第
二材質はそれぞれ長手方向の長さが等しく、かつ、材質
及び厚みが前記第一層及び第二層における材質及び厚み
にそれぞれ等しいことを特徴とする請求項１記載のマス
クである。
【００２１】好ましくは、前記第一材質は、実質的に窒
酸化クロムであることが好ましく、更に好ましくは、前
記第二材質は実質的にクロム又は酸化クロムである。
酸化クロムであることが好ましく、更に好ましくは、前
記第二材質は実質的にクロム又は酸化クロムである。
【００２２】本発明の他の実施の形態によれば、
（ａ）主表面を有する透明な基板であって、その主表面
には、第一材質よりなりパターン形成されて共通の厚み
ｈを有するとともに波長λの光線に対して微透過性であ
る第一層が設けられており、かつ、前記パターン形成さ
れた第一層が、前記主表面の第一エリア及び第二エリア
内の両方のエリアにわたって設けられているような基板
を用意するステップと、 （ｂ）前記パターン形成された第一層の主表面と前記基
板の主表面とに高さＨのフォトレジスト層を形成するス
テップと、 （ｃ）前記第一エリアの全域を被覆するフォトレジスト
層と、前記第二領域の一部を被覆するフォトレジスト層
と、前記第一エリア及び第二エリアの互いに隣接する層
の間のフォトレジスト層と、のそれぞれに電子ビームを
打ち込むステップと、 （ｄ）前記ステップ（ｃ）と同時または前又は後に、フ
ォトレジスト層の裏面の全域にわたって光線を照射する
ステップと、 （ｅ）フォトレジスト層を現像し、これにより、フォト
レジストの一部を除去してその他の部分をそのまま残
し、 （ｆ）前記第一材質と化学的に異なる第二の材質よりな
る第二層を形成し、 （ｇ）フォトレジストの残留部位を除去することで、前
記第二層におけるフォトレジスト上に被覆されている部
位がすべて除去され、かつ、その他の部分では除去され
ることがない、位相シフトマスクの製造方法が提供され
る。
には、第一材質よりなりパターン形成されて共通の厚み
ｈを有するとともに波長λの光線に対して微透過性であ
る第一層が設けられており、かつ、前記パターン形成さ
れた第一層が、前記主表面の第一エリア及び第二エリア
内の両方のエリアにわたって設けられているような基板
を用意するステップと、 （ｂ）前記パターン形成された第一層の主表面と前記基
板の主表面とに高さＨのフォトレジスト層を形成するス
テップと、 （ｃ）前記第一エリアの全域を被覆するフォトレジスト
層と、前記第二領域の一部を被覆するフォトレジスト層
と、前記第一エリア及び第二エリアの互いに隣接する層
の間のフォトレジスト層と、のそれぞれに電子ビームを
打ち込むステップと、 （ｄ）前記ステップ（ｃ）と同時または前又は後に、フ
ォトレジスト層の裏面の全域にわたって光線を照射する
ステップと、 （ｅ）フォトレジスト層を現像し、これにより、フォト
レジストの一部を除去してその他の部分をそのまま残
し、 （ｆ）前記第一材質と化学的に異なる第二の材質よりな
る第二層を形成し、 （ｇ）フォトレジストの残留部位を除去することで、前
記第二層におけるフォトレジスト上に被覆されている部
位がすべて除去され、かつ、その他の部分では除去され
ることがない、位相シフトマスクの製造方法が提供され
る。
【００２３】ここで、ステップ（ｅ）において、”フォ
トレジストの一部が除去される”とは、フォトレジスト
層の一部のみが、所定の長手部分において除去されるこ
とを意味する。より詳しくは、（１）電子ビームが打ち
込まれた部位、及び（２）第二エリアに位置しているが
電子ビームが打ち込まれることはなくかつ前記パターン
形成された層の上に位置しない部位である長手部位、の
双方の部位は、フォトレジストがそのまま残るというこ
とである。
トレジストの一部が除去される”とは、フォトレジスト
層の一部のみが、所定の長手部分において除去されるこ
とを意味する。より詳しくは、（１）電子ビームが打ち
込まれた部位、及び（２）第二エリアに位置しているが
電子ビームが打ち込まれることはなくかつ前記パターン
形成された層の上に位置しない部位である長手部位、の
双方の部位は、フォトレジストがそのまま残るというこ
とである。
【００２４】ステップ（ｆ）の間、好ましくは、フォト
レジスト層の残留部位の表面全体、及びフォトレジスト
層の残留部位によって被覆されてないパターン形成され
た第一層のすべてのエリア上に、第二層を形成する。更
に、好ましくは、ステップ（ｆ）では、前記第二層は、
前記パターン形成された第一層と組み合わされると波長
λの光線に対して不透明となるに十分な厚さで形成す
る。
レジスト層の残留部位の表面全体、及びフォトレジスト
層の残留部位によって被覆されてないパターン形成され
た第一層のすべてのエリア上に、第二層を形成する。更
に、好ましくは、ステップ（ｆ）では、前記第二層は、
前記パターン形成された第一層と組み合わされると波長
λの光線に対して不透明となるに十分な厚さで形成す
る。
【００２５】好ましくは、第二層は、（Ｈ−ｈ）の値の
約１／３より薄くする。通常第二層はクロム又は酸化ク
ロムである。一方、窒酸化クロムの組成が、十分クロム
にとむものであれば、マスクを不透明にするに十分な厚
さを有する窒酸化クロムとしても良く、通常は約５０ｎ
ｍである。
約１／３より薄くする。通常第二層はクロム又は酸化ク
ロムである。一方、窒酸化クロムの組成が、十分クロム
にとむものであれば、マスクを不透明にするに十分な厚
さを有する窒酸化クロムとしても良く、通常は約５０ｎ
ｍである。
【００２６】このようにして、上述したような光リトグ
ラフシステムに用い得る光フォトリソグラフィックマス
クが得られる。本発明により製造された場合、得られる
マスクは、光線フィーチャエリアから位置決めエリアへ
の光線の漏洩量を小さくするための強化位置決めシャッ
タ層だけでなく、自己位置決めされた強化位置決めマー
クをも有するものとなる。
ラフシステムに用い得る光フォトリソグラフィックマス
クが得られる。本発明により製造された場合、得られる
マスクは、光線フィーチャエリアから位置決めエリアへ
の光線の漏洩量を小さくするための強化位置決めシャッ
タ層だけでなく、自己位置決めされた強化位置決めマー
クをも有するものとなる。
【００２７】好ましくは、強化位置合わせシャッタ層
は、強化位置合わせマークと同時に形成する。これによ
り強化シャッタ層は自己位置決めされる。さらに、ステ
ッパ装置を用いた処理時と同様に、チップエリア間での
フォトレジスト層に生じる光線漏れを抑える強化チップ
シャッタ層を有することもできる。更に、強化チップシ
ャッタ層は、好ましくは強化位置決めマーク及び強化シ
ャッタ層の形成と同時に形成する。これにより、強化チ
ップシャッタ層も自己位置決めされる。
は、強化位置合わせマークと同時に形成する。これによ
り強化シャッタ層は自己位置決めされる。さらに、ステ
ッパ装置を用いた処理時と同様に、チップエリア間での
フォトレジスト層に生じる光線漏れを抑える強化チップ
シャッタ層を有することもできる。更に、強化チップシ
ャッタ層は、好ましくは強化位置決めマーク及び強化シ
ャッタ層の形成と同時に形成する。これにより、強化チ
ップシャッタ層も自己位置決めされる。
【００２８】好ましくは、前記ステップ（ｄ）とステッ
プ（ｅ）との間に、前記フォトレジスト層の表面に新た
に光線を照射するステップを有することが好ましい。
プ（ｅ）との間に、前記フォトレジスト層の表面に新た
に光線を照射するステップを有することが好ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１〜図６は、それぞれ、本発明の
一実施の形態に係る位相シフトマスクの連続するステー
ジにおける断面図を示す。
の形態を説明する。図１〜図６は、それぞれ、本発明の
一実施の形態に係る位相シフトマスクの連続するステー
ジにおける断面図を示す。
【００３０】図１に、平行スラブ型で、通常（透明な）
水晶製とされる基板１０を示す。基板１０は、ある程度
透明で、パターン形成された窒酸化クロム層を支持す
る。この微透過性で、パターン形成された窒酸化クロム
層は４つの基本領域を有する。第一領域は、微透過性で
パターン形成された層エレメント１１（マスクイメージ
ングフィーチャ１１）の形でマスクイメージングフィー
チャを有し、第二領域は、微透過性でローカライズされ
た層エレメント１２（位置決めマークシャッタ１２）を
有し、第三領域は、微透過性で、パターン形成された層
エレメント１３（位置決めマーク１３）を有し、また、
第四領域は微透過性でローカライズされた層エレメント
１４（チップシャッタ）を有する。
水晶製とされる基板１０を示す。基板１０は、ある程度
透明で、パターン形成された窒酸化クロム層を支持す
る。この微透過性で、パターン形成された窒酸化クロム
層は４つの基本領域を有する。第一領域は、微透過性で
パターン形成された層エレメント１１（マスクイメージ
ングフィーチャ１１）の形でマスクイメージングフィー
チャを有し、第二領域は、微透過性でローカライズされ
た層エレメント１２（位置決めマークシャッタ１２）を
有し、第三領域は、微透過性で、パターン形成された層
エレメント１３（位置決めマーク１３）を有し、また、
第四領域は微透過性でローカライズされた層エレメント
１４（チップシャッタ）を有する。
【００３１】これら４つの領域は、フォトレジスト層１
５で被覆される。このフォトレジスト層は、通常、ホー
ストセラニーズ社製のＡＺ５２０６（Ｈｏｅｃｈｓｔ
Ｃａｌａｎｅｓｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ：Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｄｉｖｉｓｉｏ
ｎ， ３０７０ Ｈｉｇｈｗａｙ ２２ Ｗｅｓｔ，Ｓ
ｏｍｅｒｖｉｌｌｅ， ＮＪ ０８７７６）により形成
される。
５で被覆される。このフォトレジスト層は、通常、ホー
ストセラニーズ社製のＡＺ５２０６（Ｈｏｅｃｈｓｔ
Ｃａｌａｎｅｓｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ：Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｄｉｖｉｓｉｏ
ｎ， ３０７０ Ｈｉｇｈｗａｙ ２２ Ｗｅｓｔ，Ｓ
ｏｍｅｒｖｉｌｌｅ， ＮＪ ０８７７６）により形成
される。
【００３２】更に、図１で示されるように、電子ビーム
ｅ- が、レジスト層１５において第一領域及びそれに隣
接する第二領域のみを被覆する部分に直接打ち込まれ
る。このようにしてフォトレジスト層１５には、第一領
域及びそれに隣接する第二領域を被覆する部分はすべて
部分電子ビームｅ- が打ち込まれるが、位置決めマーク
１３やチップシャッタ１４を被覆する部分に打ち込まれ
ることはない。フォトレジスト層１５への電子ビームの
打ち込みと同時または前後において、基板１０の裏面は
紫外線ビーム照射ＵＶ１により露光され、これによりフ
ォトレジスト層１５は、微透過性であるエレメント１
１、１２、１３、１４の隣接する長手空間上を被覆する
領域のみがＵＶ１に露光される。即ち、微透過性である
エレメント１１、１２、１３、１４のいずれのにおいて
も、その上の領域はＵＶ１により露光されることはな
い。通常、紫外線UV1 の波長λ１は、約３５０〜約４５
０nmである。
ｅ- が、レジスト層１５において第一領域及びそれに隣
接する第二領域のみを被覆する部分に直接打ち込まれ
る。このようにしてフォトレジスト層１５には、第一領
域及びそれに隣接する第二領域を被覆する部分はすべて
部分電子ビームｅ- が打ち込まれるが、位置決めマーク
１３やチップシャッタ１４を被覆する部分に打ち込まれ
ることはない。フォトレジスト層１５への電子ビームの
打ち込みと同時または前後において、基板１０の裏面は
紫外線ビーム照射ＵＶ１により露光され、これによりフ
ォトレジスト層１５は、微透過性であるエレメント１
１、１２、１３、１４の隣接する長手空間上を被覆する
領域のみがＵＶ１に露光される。即ち、微透過性である
エレメント１１、１２、１３、１４のいずれのにおいて
も、その上の領域はＵＶ１により露光されることはな
い。通常、紫外線UV1 の波長λ１は、約３５０〜約４５
０nmである。
【００３３】フォトレジスト層１５はその後ＵＶ１ビー
ム、ｅ- ビームのいずれか又は双方にさらされた領域を
クロスリンクするに十分な温度及び時間でベイク処理さ
れる。このようにして、図２に示されるように、フォト
レジスト層の領域３１はクロスリンクされるが、領域２
１はクロスリンクされることはない。次に、図３に示さ
れるように、フォトレジスト層の最表面が新たに紫外線
ＵＶ２によって露光され、フォトレジスト層のクロスリ
ンクされていない領域２１（クロスリンクされた領域３
１ではなく）は、ＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ
ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）の約0.1 〜0.
5 規定の水溶液のような汎用の現像液に対して溶解性と
なる。通常、ＵＶ２の波長は実質的にＵＶ１の波長に等
しい。つまり、２つの紫外線ＵＶ１とＵＶ２のスペクト
ルは実質的に等しい。図４に示されるように、フォトレ
ジストの領域２１は適当な現像液により除去され、フォ
トレジストの領域３１のみがそのまま残る。このように
して、微透過性のエレメント１２、１３、１４（マスク
イメージングフィーチャ１１を除く）の対応するエリア
が露出する。
ム、ｅ- ビームのいずれか又は双方にさらされた領域を
クロスリンクするに十分な温度及び時間でベイク処理さ
れる。このようにして、図２に示されるように、フォト
レジスト層の領域３１はクロスリンクされるが、領域２
１はクロスリンクされることはない。次に、図３に示さ
れるように、フォトレジスト層の最表面が新たに紫外線
ＵＶ２によって露光され、フォトレジスト層のクロスリ
ンクされていない領域２１（クロスリンクされた領域３
１ではなく）は、ＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ
ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）の約0.1 〜0.
5 規定の水溶液のような汎用の現像液に対して溶解性と
なる。通常、ＵＶ２の波長は実質的にＵＶ１の波長に等
しい。つまり、２つの紫外線ＵＶ１とＵＶ２のスペクト
ルは実質的に等しい。図４に示されるように、フォトレ
ジストの領域２１は適当な現像液により除去され、フォ
トレジストの領域３１のみがそのまま残る。このように
して、微透過性のエレメント１２、１３、１４（マスク
イメージングフィーチャ１１を除く）の対応するエリア
が露出する。
【００３４】次に、図５に示すように、フォトレジスト
層の残存領域３１の表面にクロム（Ｃｒ）または酸化ク
ロム層２１、２５がスパッタリングによって形成され、
同時に、クロムまたは酸化クロム層２２、２３、２４が
それぞれエレメント１２、１３、１４の露出エリア上に
それぞれスパッタリングによって形成される。好ましく
は、このクロムまたは酸化クロム層を薄く形成し、通常
は、約５０nm程度とする。この層の組成は、被覆される
層１２、１３に十分密着し、かつ十分不透明なものとす
るに足りるものであればよい。
層の残存領域３１の表面にクロム（Ｃｒ）または酸化ク
ロム層２１、２５がスパッタリングによって形成され、
同時に、クロムまたは酸化クロム層２２、２３、２４が
それぞれエレメント１２、１３、１４の露出エリア上に
それぞれスパッタリングによって形成される。好ましく
は、このクロムまたは酸化クロム層を薄く形成し、通常
は、約５０nm程度とする。この層の組成は、被覆される
層１２、１３に十分密着し、かつ十分不透明なものとす
るに足りるものであればよい。
【００３５】好ましくは、このクロムまたは酸化クロム
層は、（Ｈ−ｈ）の値の約１／３より薄くする。ここ
で、Ｈはフォトレジスト層３１の高さ、ｈは微透過性で
あるエレメント１１、１２、１３、１４の平均厚を表
す。
層は、（Ｈ−ｈ）の値の約１／３より薄くする。ここ
で、Ｈはフォトレジスト層３１の高さ、ｈは微透過性で
あるエレメント１１、１２、１３、１４の平均厚を表
す。
【００３６】次に、図６に示されるように、クロムまた
は酸化クロム層２１、２５は、リフトオフ工程によって
除去される。ここで、リフトオフ工程とは、フォトレジ
スト層の残存するクロスリンク領域３１を侵すレジスト
ストリッピング溶液によってフォトレジスト層の残存ク
ロスリンク領域３１を溶解除去する工程をさす。通常、
このストリッピング溶液としてケトン、アセトン、メチ
ルエチルケトンが用いられる。このリフトオフ工程にお
いて、クロムまたは酸化クロム層２２、２３、２４は除
去されない。即ち、クロム又は酸化クロム層２２、２
３、２４におけるエレメント１２、１３、１４をそれぞ
れ被覆する部分は、そのまま、それぞれ強化層３２、３
３、３４として残る。
は酸化クロム層２１、２５は、リフトオフ工程によって
除去される。ここで、リフトオフ工程とは、フォトレジ
スト層の残存するクロスリンク領域３１を侵すレジスト
ストリッピング溶液によってフォトレジスト層の残存ク
ロスリンク領域３１を溶解除去する工程をさす。通常、
このストリッピング溶液としてケトン、アセトン、メチ
ルエチルケトンが用いられる。このリフトオフ工程にお
いて、クロムまたは酸化クロム層２２、２３、２４は除
去されない。即ち、クロム又は酸化クロム層２２、２
３、２４におけるエレメント１２、１３、１４をそれぞ
れ被覆する部分は、そのまま、それぞれ強化層３２、３
３、３４として残る。
【００３７】このようにして、このクロムまたは酸化ク
ロムの残存部は位置決めマークシャッタ１２、位置決め
マーク１３、チップシャッタ１４を強化する。そして、
強化位置決めマークシャッタ層１２、３２、及び強化位
置決めマーク１３、３３、及び強化チップシャッタ１
４、３４のそれぞれが形成される。
ロムの残存部は位置決めマークシャッタ１２、位置決め
マーク１３、チップシャッタ１４を強化する。そして、
強化位置決めマークシャッタ層１２、３２、及び強化位
置決めマーク１３、３３、及び強化チップシャッタ１
４、３４のそれぞれが形成される。
【００３８】強化位置決めマークシャッタ１２、３２
は、マスクイメージングフィーチャ１１に対して自己位
置決めされる。何故なら、パターン形成された層１２は
これらのマスクイメージングフィーチャ１１と同時に形
成及び定められるからである。このような自己位置決め
を達成するためには、位置決めマークシャッタ１２を被
覆する電子ビームｅ- （図１参照）の端部を位置決めマ
ークシャッタ１２自体の端部にきっちりと合わせる必要
はないことは明白である。電子ビームｅ- の端部が位置
決めマスクシャッタ１２のどこかに照射されれば十分で
あり、好ましくはその端部が位置決めマスク１３から離
れた位置にあればよい。
は、マスクイメージングフィーチャ１１に対して自己位
置決めされる。何故なら、パターン形成された層１２は
これらのマスクイメージングフィーチャ１１と同時に形
成及び定められるからである。このような自己位置決め
を達成するためには、位置決めマークシャッタ１２を被
覆する電子ビームｅ- （図１参照）の端部を位置決めマ
ークシャッタ１２自体の端部にきっちりと合わせる必要
はないことは明白である。電子ビームｅ- の端部が位置
決めマスクシャッタ１２のどこかに照射されれば十分で
あり、好ましくはその端部が位置決めマスク１３から離
れた位置にあればよい。
【００３９】同様に、強化位置決めマスク１３、３３
は、強化チップシャッタ１４、３４に対して自己位置決
めされる。
は、強化チップシャッタ１４、３４に対して自己位置決
めされる。
【００４０】微透過性層１１、１２、１３、１４の厚さ
は、例えば約２０ｎｍ〜３５ｎｍであり、通常は約３２
ｎｍである。クロムまたは酸化クロム層２１、２２、２
３、２４の厚さは、例えば約４０〜約６０ｎｍであり、
通常は約５０ｎｍである。各マスクイメージフィーチャ
１１の幅は、通常は約１μｍ〜約１０μｍである。位置
決めシャッタ１２の幅は、約２μｍ〜約５ｃｍの間のい
ずれの値としてもよい。位置決めマーク１３の幅は、約
５μｍ〜約５０μｍとすることができ、その幅は、シス
テムに用いられるステッパ装置等の要因に依存する。チ
ップシャッタ１４の幅は、通常は約０．５ｃｍよりも大
きい。
は、例えば約２０ｎｍ〜３５ｎｍであり、通常は約３２
ｎｍである。クロムまたは酸化クロム層２１、２２、２
３、２４の厚さは、例えば約４０〜約６０ｎｍであり、
通常は約５０ｎｍである。各マスクイメージフィーチャ
１１の幅は、通常は約１μｍ〜約１０μｍである。位置
決めシャッタ１２の幅は、約２μｍ〜約５ｃｍの間のい
ずれの値としてもよい。位置決めマーク１３の幅は、約
５μｍ〜約５０μｍとすることができ、その幅は、シス
テムに用いられるステッパ装置等の要因に依存する。チ
ップシャッタ１４の幅は、通常は約０．５ｃｍよりも大
きい。
【００４１】以上、上記実施の形態を用いて本発明を説
明したが、本発明の主旨を超えない範囲で種々の修正や
変形が可能である。窒酸化クロムに代えて、層１１、１
２、１３、１４は実質的に、波長λの光線に対して微透
過性となる厚さの珪酸化モリブデンを用いてもよい。こ
の場合、層２１、２２、２３、２４、２５は、実質的
に、波長λの光線に対して不透明となるに十分な厚さの
クロムまたは酸化クロムとできる。いずれにしろ、層２
２、２３、２４（従って層３２、３３、３４）は、波長
λの光線に対して、必ずしもそれ自身が不透明となる必
要はない。層３２、３３、３４と層１２、１３、１４と
のそれぞれを組み合わせた結果不透明となればよい。
明したが、本発明の主旨を超えない範囲で種々の修正や
変形が可能である。窒酸化クロムに代えて、層１１、１
２、１３、１４は実質的に、波長λの光線に対して微透
過性となる厚さの珪酸化モリブデンを用いてもよい。こ
の場合、層２１、２２、２３、２４、２５は、実質的
に、波長λの光線に対して不透明となるに十分な厚さの
クロムまたは酸化クロムとできる。いずれにしろ、層２
２、２３、２４（従って層３２、３３、３４）は、波長
λの光線に対して、必ずしもそれ自身が不透明となる必
要はない。層３２、３３、３４と層１２、１３、１４と
のそれぞれを組み合わせた結果不透明となればよい。
【図１】本発明の一実施の形態に係る位相シフトマスク
の一ステージにおける断面図。
の一ステージにおける断面図。
【図２】本発明の一実施の形態に係る位相シフトマスク
の一ステージにおける断面図。
の一ステージにおける断面図。
【図３】本発明の一実施の形態に係る位相シフトマスク
の一ステージにおける断面図。
の一ステージにおける断面図。
【図４】本発明の一実施の形態に係る位相シフトマスク
の一ステージにおける断面図。
の一ステージにおける断面図。
【図５】本発明の一実施の形態に係る位相シフトマスク
の一ステージにおける断面図。
の一ステージにおける断面図。
【図６】本発明の一実施の形態に係る位相シフトマスク
の一ステージにおける断面図。
の一ステージにおける断面図。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 クリストフ ピエラット
アメリカ合衆国 83704 アイダホ，ボ
イス，ウエスト プリース ストリート
9753
(56)参考文献 特開 平６−289589（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−136854（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03F 1/00 - 1/16
Claims (11)
- 【請求項１】 （ａ）波長λの光線に対して透過性であ
る基板と、 （ｂ）パターン形成された複数のエレメントよりなる層
であって、前記各エレメントは波長λの光線に対して微
透過性である第一材質よりなる層をそれぞれ有するとと
もに、前記基板の主表面に位置しているパターン形成さ
れた層と、 （ｃ）前記基板の主表面上に位置している１以上の強化
位置決めマークであって、前記各強化マークは、前記第
一材質よりなる層を有し、この第一材質よりなる層の主
表面は、前記第一材質層とは化学的に異なる第二材質よ
りなる層によって完全に被覆されているとともに、位置
決めマークの一つとこれに隣接するエレメントの一つと
の間には長手空間が形成され、各強化マークは波長λの
光線に対して不透明である強化位置決めマーク層と、 （ｄ）前記第一材質よりなる第一層を有する強化位置決
めシャッタ層であって、この第一層の主表面の、１ない
し複数の前記強化位置決めマークが位置する領域側の一
部が前記第二材質より成る第二層によって被覆されてい
る強化位置決めシャッタ層とを有し、 前記長手空間及びエレメントのいずれも前記第二材質で
被覆されることはなく、 前記複数のエレメントからなるパターン形成された層、
強化位置決めマーク、強化位置決めシャッタ層、のそれ
ぞれにおける前記第一材質よりなる層の厚みは、互いに
実質的に等しく、 前記強化位置決めマーク、強化位置決めシャッタ層、の
それぞれにおける前記第二材質よりなる層の厚みは、互
いに実質的に等しいことを特徴とする光リトグラフマス
ク。 - 【請求項２】 前記第一材質より成る層を被覆する第二
材質よりなる層を有して前記基板の主表面上に位置する
チップシャッタ層を有するとともに、前記第一材質及び
第二材質はそれぞれ長手方向の長さが等しく、かつ、材
質及び厚みが前記第一層及び第二層における材質及び厚
みにそれぞれ等しいことを特徴とする請求項１記載のマ
スク。 - 【請求項３】 前記第二材質は実質的にクロム又は酸化
クロムであることを特徴とする請求項１または２記載の
マスク。 - 【請求項４】 前記第一材質は実質的に窒酸化クロムで
あることを特徴とする請求項１記載のマスク。 - 【請求項５】 前記第一材質は実質的に窒酸化クロムで
あることを特徴とする請求項１または２記載のマスク。 - 【請求項６】 （ａ）主表面を有する透明な基板であっ
て、その主表面には、第一材質よりなりパターン形成さ
れて共通の厚みｈを有するとともに波長λの光線に対し
て微透過性である第一層が設けられており、かつ、前記
パターン形成された第一層が、前記主表面の第一エリア
及び第二エリア内の両方のエリアにわたって設けられて
いるように、基板を用意するステップと、 （ｂ）前記パターン形成された第一層の主表面と前記基
板の主表面とに高さＨのフォトレジスト層を形成するス
テップと、 （ｃ）前記第一エリアの全域を被覆するフォトレジスト
層と、前記第二領域の一部を被覆するフォトレジスト層
と、前記第一エリア及び第二エリアの互いに隣接するエ
リアの間に形成されたフォトレジスト層と、のそれぞれ
に電子ビームを打ち込むステップと、 （ｄ）前記ステップ（ｃ）と同時または前又は後に、フ
ォトレジスト層の裏面の全域にわたって光線を照射する
ステップと、 （ｅ）フォトレジスト層を現像し、これにより、（１）
電子ビームが打ち込まれた部位、及び（２）第二エリア
に位置しているが電子ビームが打ち込まれることはな
く、かつ前記パターン形成された層の上に位置しない部
位である長手部位におけるフォトレジストのみを現像処
理後にそのまま残すステップと、 （ｆ）フォトレジスト層の残留部位の表面全体、及びフ
ォトレジスト層の残留部位によって被覆されていない、
パターン形成された第一層のすべてのエリア上に、前記
第一材質とは化学的に異なる第二材質よりなる第二層を
形成するとともに、前記第二層は、前記パターン形成さ
れた第一層と組み合わされると波長λの光線に対して不
透明となるに十分な厚さで形成するステップと、 （ｇ）フォトレジストの残留部位を除去することで、前
記第二層におけるフォトレジスト上に被覆されている部
位がすべて除去され、かつ、フォトレジスト以外の場所
を被覆している部位については、第二層が残されるよう
にするステップと、を有することを特徴とする光リトグ
ラフマスクの製造方法。 - 【請求項７】 前記ステップ（ｄ）とステップ（ｅ）と
の間に、 （ｉ）フォトレジスト層をベイク処理するステップを有
することを特徴とする請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 前記ステップ（ｉ）とステップ（ｅ）と
の間に、 （ｈ）前記フォトレジスト層の表面に新たに光線を照射
するステップを有することを特徴とする請求項７記載の
方法。 - 【請求項９】 前記ステップ（ｄ）及びステップ（ｈ）
における光線の波長は、それぞれ実質的にスペクトルが
等しいことを特徴とする請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 前記第一層はクロム、酸素、及び窒素
をスパッタリングすることで形成されることを特徴とす
る請求項６記載の方法。 - 【請求項１１】 前記ステップ（ｆ）は、クロムまたは
酸化クロムの形成工程を有し、これにより前記パターン
形成された層が得られることを特徴とする請求項１０記
載の方法。
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