JP3619484B2 - 位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩなどの微細パターンを投影露光装置にて転写する際に用いられるフォトマスクの製造方法等に関し、特に位相シフトマスクを精度良く容易に得る方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス掘り込みによるオルタネイティング型位相シフトマスクの製造方法として例えば、特開平２−２１１４５０号公報記載の方法が提案されている。この従来例では、まずシフター形成部を除いた光透過部を遮光膜で形成した後に、シフター形成部の光透過部を遮光膜で形成し続けてシフターとなるガラスをエッチングするというものである。
一方上記のようなガラス掘り込み型では、掘り込み部の側壁の影響で掘り込み部を透過する光量が非掘り込み部に対して低下することによって、露光時にガラス掘り込み部と非掘り込み部とに対応するレジストパターンに寸法差が出てしまうことから、特許公報３０７２００６号公報では両側を深さを変えて掘り込むことや、片側だけ掘り込んだ後その側壁をさらにエッチングする方法が示されている。
この寸法差回避の方法として上記公報のほか、特開平７−１０４４５６号公報、特開平５−１１４３３号公報記載の方法が開示されている。前者はガラス基板と遮光膜の間に半透明膜を入れ、掘り込み部を透過する光量と非掘り込み部を透過する光量を等しくするというものである。後者はあらかじめ掘り込み部または非掘り込み部の寸法データを寸法差が出ないようにあらかじめ変更しておくものである（但しこの公報は、掘り込み部と非掘り込み部の寸法差回避という目的で書かれたものではなく、シフターを規則に従って配置できない場合に生ずる設計値からのずれを補正する目的で書かれたものである）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の作製方法については種々の問題点が存在することがわかっている。
特許公報３０７２００６号公報では両側を掘り込むことは、２回のガラスエッチング工程を実施しなければならず、煩雑でかつ欠陥発生確率が高いという問題がある。
特開平７−１０４４５６号公報ではガラス基板と遮光膜の間に半透明膜を挟むということで、マスク作製のみならず材料準備の段楷でも工程が複雑となり得策ではない。
特開平５−１１４３３号公報ではパターンデータの段階から寸法の補正を行なわなければならず、それに伴った補正条件の準備やデータの検証に手間がかかるという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するために、以下の構成を有する。
【０００５】
（構成１） 透明基板上に、遮光性膜で形成された遮光部と、該遮光部を挟んで該遮光部の両側に形成された透光部とを有し、前記透光部の一方が透明基板を堀り込んで形成されたシフター部であり、前記透光部の他方が透明基板を堀り込まない通常の透光部である位相シフトマスクの製造方法であって、
プロセス条件を調整することによって、シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法を、通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも大きく形成して前記シフター部を形成することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【０００６】
（構成２） 透明基板上に、遮光性膜で形成された遮光部と、該遮光部を挟んで該遮光部の両側に形成された透光部とを有し、前記透光部の一方が透明基板を堀り込んで形成されたシフター部であり、前記透光部の他方が透明基板を堀り込まない通常の透光部である位相シフトマスクの製造方法であって、
プロセス条件を調整することによって、通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法を、シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも小さく形成して前記通常の透光部を形成することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【０００７】
（構成３） 構成１又は２記載の位相シフトマスクの製造方法において、
前記遮光性膜開口寸法を、遮光性膜開口をエッチングによって形成する際のエッチング条件によって調整することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【０００８】
（構成４） 構成１又は２記載の位相シフトマスクの製造方法であって、
前記遮光性膜開口寸法を、遮光性膜開口をエッチングによって形成する際にエッチングマスクとなるレジスト開口寸法をレジストの現像条件によって調整して、調整することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【０００９】
（構成５） 透明基板上に遮光性膜を形成し、その上にレジストを塗布する工程と、
通常の透光部を形成するためのレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光性膜をエッチングして通常の透光部を形成した後、レジストを剥離する工程と、
再びレジストを塗布し、シフター部を形成するためのレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光性膜をエッチングする際に遮光性膜を通常よりも多めにエッチングすることによって、シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法を、通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも大きく形成する工程と、
シフター部を形成するための遮光性膜開口によって露出した透明基板を所定の量エッチングする工程と、を有することを特徴とする構成１又は３記載の位相シフトマスクの製造方法。
【００１０】
（構成６） 透明基板上に遮光性膜を形成し、その上にレジストを塗布する工程と、
通常の透光部を形成するためのレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光性膜をエッチングする際に遮光性膜を通常よりも少なめにエッチングすることによって、通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法を、シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも小さく形成して通常の透光部を形成した後、レジストを剥離する工程と、
再びレジストを塗布し、シフター部を形成するためのレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光性膜をエッチングする工程と、
シフター部を形成するための遮光性膜開口によって露出した透明基板を所定の量エッチングする工程と、を有することを特徴とする構成２又は４記載の位相シフトマスクの製造方法。
【００１１】
【作用】
上記構成１によれば、プロセス条件を調整することによって、シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法を、通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも大きく形成して前記シフター部を形成することによって、露光時にシフター部（ガラス掘り込み部）と通常の透光部（非掘り込み部）とに対応するレジストパターンに寸法差が出てしまうことを回避できる。また、特開平５−１１４３３号公報記載の方法のように、パターンデータの段階から寸法の補正を行う必要がなく、パターンデータを補正に伴った補正条件の準備やデータの検証に手間がかかるということもない。さらに、プロセス条件を調整することによって寸法差の問題を回避できるので、煩雑な工程を増やすことなく、製造工程が容易で、かつ歩留よく安定してオルタネイティング型位相シフトマスクが得られる。
なお、構成１において、遮光性膜とは、遮光膜と半透光膜（ハーフトーン位相シフト膜）を含む。半透光膜の場合、半透光膜パターンのエッジ付近を透過した光は通常の透光部又はシフター部を透過した光と干渉して位相シフト機能を発現するが、半透光膜パターン全体としては実質的に露光に寄与しない程度の光を透過させるだけであるため遮光膜と同様の機能を有する。このことは、以下の構成において同様である。
【００１２】
上記構成２によれば、プロセス条件を調整することによって、通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法を、シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも小さく形成して前記通常の透光部を形成するすることによって、露光時にシフター部（ガラス掘り込み部）と通常の透光部（非掘り込み部）とに対応するレジストパターンに寸法差が出てしまうことを回避できる。また、特開平５−１１４３３号公報記載の方法のように、パターンデータの段階から寸法の補正を行う必要がなく、パターンデータを補正に伴った補正条件の準備やデータの検証に手間がかかるということもない。さらに、プロセス条件を調整することによって寸法差の問題を回避できるので、煩雑な工程を増やすことなく、製造工程が容易で、かつ歩留よく安定してオルタネイティング型位相シフトマスクが得られる。
【００１３】
上記構成３によれば、遮光性膜開口寸法を、遮光性膜開口をエッチングによって形成する際のエッチング条件によって調整することによって、上記構成１又は２記載の方法を実現できる。
具体的には、上記構成１記載の方法を実現するために、例えば構成５にあるように、シフター部を形成するためのレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光性膜をエッチングする際に遮光性膜を通常よりも多めにエッチングすることによって、シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法を、通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも大きく形成する。これにより、シフター部の寸法を通常の透光部の寸法に比べ大きくすることができ、その結果寸法差の問題を回避できる。
また、上記構成２記載の方法を実現するために、例えば構成６にあるように、通常の透光部を形成するためのレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光性膜をエッチングする際に遮光性膜を通常よりも少なめにエッチングすることによって、通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法を、シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも小さく形成して通常の透光部を形成する。これにより、通常の透光部の寸法をシフター部の寸法に小さくすることができ、その結果寸法差の問題を回避できる。
なお、構成３、５及び６において、エッチングはドライでもウエットでもよいが、ドライエッチングの方が高精度であるので好ましい。
【００１４】
上記構成４によれば、遮光性膜開口寸法を、遮光性膜開口をエッチングによって形成する際にエッチングマスクとなるレジスト開口寸法をレジストの現像条件によって調整して、調整することによって、上記構成１又は２記載の方法を実現できる。
具体的には、上記構成１記載の方法を実現するために、例えば、シフター部を形成するためのレジストパターンを形成する際にレジストを通常よりも多めに現像することによって、シフター部を形成するためのレジスト開口寸法を、通常の透光部を形成するためのレジスト開口寸法よりも大きく形成する。これにより、シフター部の寸法を通常の透光部の寸法に比べ大きくすることができ、その結果寸法差の問題を回避できる。
また、上記構成２記載の方法を実現するために、例えば、通常の透光部を形成するためのレジストパターンを形成する際にレジストを通常よりも少なめに現像することによって、通常の透光部を形成するためのレジスト開口寸法を、シフター部を形成するためのレジスト開口寸法よりも小さく形成する。これにより、通常の透光部の寸法をシフター部の寸法に小さくすることができ、その結果寸法差の問題を回避できる。
【００１５】
【実施例】
実施例１
図１は本発明の第一の実施例にかかる位相シフトマスクの製造工程の説明図である。以下この図を参照しながら本実施例を説明する。
透明基板１は表面を鏡面研度した石英ガラス基板（大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチ）を所定の洗浄を施したものである。まず透明基板１上にクロムからなる遮光膜２を膜厚１１０ｎｍでスパッタリング法により形成し、次に、ポジ型電子線レジスト（ＺＥＰ７０００：日本ゼオン社製）３をスピンコート法により膜厚で５００ｎｍ塗布した（同図（ａ））。
次に、通常の透光部を形成するため所望のパターンを電子線描画し、現像してレジストパターン３ａを形成した（同図（ｂ））。
次に、レジストパターン３ａをマスクにして遮光膜２を塩素と酸素の混合ガスでドライエッチングし、設計寸法通りの遮光膜パターン２ａ及び遮光膜開口寸法Ｗ_１を得た（同図（ｃ））。
最後にレジストパターン３ａを剥離して通常の透光部１ａ及び遮光膜パターン２ａを持った第一段楷のマスクを形成した（同図（ｄ））。
次に、シフター部を形成するためにポジ型電子線レジスト（ＺＥＰ７０００：日本ゼオン社製）４を塗布した（同図（ｅ））。
次に、シフター部を形成するため所望のパターンを電子線描画し、現像してレジストパターン４ａを形成した（同図（ｆ））。
次に、レジストパターン４ａをマスクにして遮光膜パターン２ａを塩素と酸素の混合ガスでドライエッチングを行ない、遮光膜パターン２ｂを得た（同図（ｇ））。この時先に通常の透光部１ａを形成するときよりもエッチング時間を約５０％多めに行ない、遮光膜開口寸法Ｗ_２を設計値よりも７０ｎｍ大きめに形成した。なお、図１（ｆ）に示す５の部分にあるレジストパターン４ａ及び遮光膜パターン２ａは、ドライエッチングによって垂直に除去されて、設計値よりも大きめの遮光膜開口寸法Ｗ_２が得られる。
次に、続けて石英ガラス基板１を所定量のＣＦ_４とＯ_２の混合ガスを用いて所定の深さまでエッチングしてシフター部１ｂを形成した（同図（ｈ））。この場合露光波長２４８ｎｍにおいて位相差１８０°が得られる深さとして２５０ｎｍとした。
最後にレジストパターン４ａを剥離して最終段階までパターニングされたマスクが完成した（同図（ｉ））。
このマスクを用いて露光波長２４８ｎｍにて露光したところ、通常の透光部１ａとシフター部１ｂとに対応するレジストパターンについて、寸法差がなく均一な線幅が得られた。
【００１６】
実施例２
図２は本発明の第二の実施例にかかる位相シフトマスクの製造工程の説明図である。以下この図を参照しながら本実施例を説明する。
透明基板１は表面を鏡面研虚した石英ガラス基板く大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチ）を所定の洗浄を施したものである。まず透明基板１上にクロムからなる遮光膜２を膜厚１１０ｎｍでスパッタリング法により形成し、次に、ポジ型電子線レジスト（ＺＥＰ７０００：日本ゼオン社製）３をスピンコート法により膜厚５００ｎｍで塗布した（同図（ａ））。
次に、通常の透光部を形成するため所望のパターンを電子線描画し、現像してレジストパターン３ａを形成した（同図（ｂ））。
次に、レジストパターン３ａをマスクにして遮光膜２を塩素と酸素の混合ガスでドライエッチングしたが、この時設計寸法よりも遮光膜開口寸法Ｗ_１が７０ｎｍ小さめの遮光膜パターン２ａを得た（同図（ｃ））。
最後にレジストパターン３ａを剥離して通常の透光部１ａ及び遮光膜パターン２ａを持った第一段階のマスクを形成した（同図（ｄ））。
次に、シフター部を形成するためにポジ型電子線レジスト（ＺＥＰ７０００：日本ゼオン社製）４を塗布した（同図（ｅ））。
次にシフター部を形成するため所望のパターンを電子線描画し、現像してレジストパターン４ａを形成した（同図（ｆ））。
次に、レジストパターン４ａをマスクにして遮光膜パターン２ａを塩素と酸素の混合ガスでドライエッチングを行ない、設計値通りの遮光膜開口寸法Ｗ_２及び遮光膜パターン２ｂを得た（同図（ｇ））。
次に、続けて石英ガラス基板１を所定量のＣＦ_４とＯ_２の混合ガスを用いて所定の深さまでエッチングししてシフター部１ｂを形成した（同図（ｈ））。この場合露光波長２４８ｎｍにおいて位相差１８０°が得られる深さとして２５０ｎｍとした。
最後にレジストパターン４ａを剥離して最終段階までバターニングされたマスクが完成した（同図（ｉ））。
このマスクを用いて露光波長２４８ｎｍにて露光したところ、設計値よりも小さめに通常の透光部１ａが形成されているため露光量は多めに要したが、通常の透光部１ａとシフター部１ｂとに対応するレジストパターンについて、寸法差がなく均一な線幅が得られた。
【００１７】
以上好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されない。
例えば、上記実施例では、最初に通常の透光部を形成し、次にシフター部を形成したが、この工程が逆でもなんら問題ない。また、実施例１では通常の透光部を、実施例２ではシフター部を設計値に等しく形成したが、その寸法が設計値からズレたとしてもそのズレ量に応じてもう片方の寸法を制御してやれば良い。
また、上記２つの実施例では遮光膜をクロムを主成分とする膜で形成しているが、遮光膜の代わりにモリフデン、シリコンを主成分とする半透光膜を用いれば、半透光膜をエッチングした後、同じガス系にて連続してガラス基板をエッチングできるため工程も早く、欠陥に対しても有利となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の製造方法によれば、煩雑な工程を増やすことなく、また本来のパターンデータを補正する手間も省くことができ、製造工程が容易で、かつ歩留よく安定してオルタネイティング型位相シフトマスクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例にかかる位相シフトマスクの製造工程の説明図である。
【図２】本発明の第二の実施例にかかる位相シフトマスクの製造工程の説明図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
１ａ 通常の透光部
１ｂ シフター部
２ 遮光膜
２ａ 遮光膜パターン
３ レジスト
３ａ レジストパターン
４ レジスト
４ａ レジストパターン

Claims (5)

1. 透明基板上に、遮光性膜で形成された遮光部と、該遮光部を挟んで該遮光部の両側に形成された透光部とを有し、前記透光部の一方が透明基板を堀り込んで形成されたシフター部であり、前記透光部の他方が透明基板を堀り込まない通常の透光部である位相シフトマスクの製造方法において、
   透明基板上の遮光性膜に、前記通常の透光部を形成するためのレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光性膜をエッチングして前記通常の透光部を形成するための遮光性膜開口を形成した後、レジストを剥離する工程と、
   次に、前記工程で得られた透明基板上に、透明基板を堀り込んで形成される前記シフター部を形成するためのレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして遮光性膜をエッチングして前記シフター部を形成するための遮光性膜開口を形成する工程と、
   前記シフター部を形成するための遮光性膜開口によって露出した透明基板を所定の量エッチングする工程と、
   を有し、
   前記遮光性膜開口を形成する際に、前記シフター部を形成するための遮光性膜開口と前記通常の透光部を形成するための遮光性膜開口とで異なるプロセス条件を用いることにより、前記シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法を、前記通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも大きく形成することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
2. 前記通常の透光部を形成するための遮光性膜開口を形成する際に、前記通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法が設計寸法通りとなるようなプロセス条件を用い、前記シフター部を形成するための遮光性膜開口を形成する際に、前記シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法が前記通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも大きくなるようなプロセス条件を用いることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスクの製造方法。
3. 前記前記シフター部を形成するための遮光性膜開口を形成する際に、前記前記シフター部形成するための遮光性膜開口寸法が設計寸法通りとなるようなプロセス条件を用い、前記通常の透光部を形成するための遮光性膜開口を形成する際に、前記通常の透光部を形成するための遮光性膜開口寸法が前記シフター部を形成するための遮光性膜開口寸法よりも小さくなるようなプロセス条件を用いることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスクの製造方法。
4. 前記プロセス条件が、前記遮光性膜開口をエッチングによって形成する際のエッチング条件であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法。
5. 前記プロセス条件が、前記遮光性膜開口をエッチングによって形成する際にエッチングマスクとなるレジスト開口寸法をレジストの現像条件によって調整する際の現像条件であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法。

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