JPH03123353A - Photomask and its manufacture - Google Patents

Photomask and its manufacture

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Publication number
JPH03123353A
JPH03123353A JP1261849A JP26184989A JPH03123353A JP H03123353 A JPH03123353 A JP H03123353A JP 1261849 A JP1261849 A JP 1261849A JP 26184989 A JP26184989 A JP 26184989A JP H03123353 A JPH03123353 A JP H03123353A
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JP
Japan
Prior art keywords
photomask
light
phase shift
depth
area
Prior art date
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Pending
Application number
JP1261849A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Jinbo
神保 秀之
Yoshiyuki Kawazu
佳幸 河津
Yoichi To
洋一 塘
Yoshio Yamashita
山下 吉雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP1261849A priority Critical patent/JPH03123353A/en
Publication of JPH03123353A publication Critical patent/JPH03123353A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the washing resistance, comparing with a photomask provided with a phase shift layer specially by providing a recessed part in a prescribed area in a light transmission area of the photomask. CONSTITUTION:On a substrate 20 consisting of quartz, etc., line-like light shielding areas 21a - 21e and line-like light transmission areas 23a - 23d are provided alternately, and in the parts corresponding to every other area 23a, 23c in the areas 23a - 23d, a recessed part 25 of depth d is formed. Also, it is desirable to set the depth d to a value of the expression. In this regard, lambda; n; k; and l denote wavelength of an exposure light, a refractive index of a mask by the wavelength lambda, 1/4 - 3/4, and '0' or a positive integer, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、投影露光によるホトリソグラフィ技術で用
いられるホトマスク特に位相シフト法用のホトマスク及
びこれの作製方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a photomask used in photolithography technology using projection exposure, particularly a photomask for a phase shift method, and a method for manufacturing the same.

(従来の技術) 投影露光によるホトリングラフィ技術の分野においても
、半導体装置の高集積化に応じた微細なレジストパター
ンを形成出来る技術の確立を0指した研究が、精力的に
行なわれている6例えば特公昭62−59296号公報
に開示、されている位相シフト法と称される技術もこの
ような研究の成果の一つである。
(Prior art) In the field of photolithography technology using projection exposure, research is being actively conducted with the aim of establishing a technology that can form fine resist patterns in response to the increasing integration of semiconductor devices. 6 For example, a technique called the phase shift method disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-59296 is one of the results of such research.

この位相シフト法とは、ホトマスク′上の一部に位相シ
フト層を設け、ホトマスクを透過した光の一部の位相を
この位相シフト層によってずらして投影露光法1こおけ
る解像力を向上させようとするものである。以下、この
原理につき簡単に説明する。第4図(A)〜(D)及び
第5図(A)〜(D)はその説明に供する図であり、特
に、第4図(A)〜(D)は光透過部11a!具える通
常のホトマスク11を用いた周知の投影露光の様子を示
した図、第5図(A)〜(D)はホトマスク11の光透
過部のうちの所定の光透過部上に位相ヲ180度ずらす
位相シフト層11b 8具えたホトマスク11を用いた
位相シフト法による投影露光の様子を示した図である。
In this phase shift method, a phase shift layer is provided on a portion of the photomask, and the phase of a portion of the light transmitted through the photomask is shifted by this phase shift layer in order to improve the resolution of the projection exposure method. It is something to do. This principle will be briefly explained below. FIGS. 4(A) to 4(D) and FIGS. 5(A) to 5(D) are diagrams for explaining the same. In particular, FIGS. 4(A) to 4(D) show the light transmitting portion 11a! FIGS. 5(A) to 5(D) are diagrams showing well-known projection exposure using a conventional photomask 11, in which a phase shifter 180 is placed on a predetermined light-transmitting part of the light-transmitting part of the photomask 11. FIG. 3 is a diagram showing a state of projection exposure by a phase shift method using a photomask 11 having a phase shift layer 11b 8 shifted by degrees.

なお、両図においてllcはクロム膜等から成る遮光部
である。
Note that in both figures, llc is a light shielding portion made of a chromium film or the like.

位相シフト層が無い第4図(A)に示すようなホトマス
クを用いた場合、ホトマスクのどの光透過部を透過した
光も電場の向きは同じになる(第4図(B))、従って
、光の回折の影1Fを受けるような解像限界に近いレジ
ストパターンを形成しようとした場合は隣接する光透過
部をそれぞれ通過した各光の電場はウェハ面上で重なり
合うため(第4図(C)) 、ウェハ面の光遮光部と光
透過部とに対応する部分各々での光強度のコントラスト
が小ざくなってしまう(第4図(D))。
When using a photomask as shown in FIG. 4(A) without a phase shift layer, the direction of the electric field is the same for light transmitted through any light-transmitting part of the photomask (FIG. 4(B)). Therefore, When trying to form a resist pattern that is close to the resolution limit and receives the shadow 1F of light diffraction, the electric fields of each light that has passed through adjacent light transmitting areas overlap on the wafer surface (see Figure 4 (C). )), the contrast in light intensity at each portion of the wafer surface corresponding to the light-shielding portion and the light-transmitting portion becomes small (FIG. 4(D)).

一方、位相シフト層++bを有する第5図(A)に示す
ようなホトマスクを用いた場合、位相シフト層を設けた
光透過部を透過した光の電場の向きは、位相シフト層が
ない場合に比し180度変えられる(第5図(B))、
従って、隣接する光透過部の一方に位相シフト層を設け
るようにしておけばこれら光透過部が解像限界近くまで
隣接していても、これら光透過部を各々通過した光の電
場が重なり両光透過部間の中M付近の電場がOとなる(
第5図(C))、この結果、上記コントラストが大きく
出来るので(第5図(D)) 、この位相シフト法によ
れば投影露光法における解像力の向上が図れる。
On the other hand, when a photomask as shown in FIG. 5(A) having a phase shift layer ++b is used, the direction of the electric field of the light transmitted through the light transmitting part provided with the phase shift layer is different from that in the case without the phase shift layer. The ratio can be changed by 180 degrees (Figure 5 (B)),
Therefore, if a phase shift layer is provided on one side of the adjacent light transmitting parts, even if these light transmitting parts are adjacent to each other close to the resolution limit, the electric fields of the light that has passed through each of these light transmitting parts will overlap. The electric field near the middle M between the light transmitting parts becomes O (
As a result, the above-mentioned contrast can be increased (FIG. 5(D)), and this phase shift method can improve the resolution in the projection exposure method.

上記公報によれば、位相シフト法はライン・アンドスペ
ース(L/S)パターンのような周期的なパターンを形
成する際に有効であると云う。
According to the above publication, the phase shift method is said to be effective in forming periodic patterns such as line and space (L/S) patterns.

また、この公報に開示の位相シフト用ホトマスクでは、
位相シフト層がホトマスク上に別途に形成されていた。
In addition, in the phase shift photomask disclosed in this publication,
A phase shift layer was separately formed on the photomask.

また、この公報には、位相シフト層の構成材料として好
適な材料は、フッ化マグネシウム、二酸化チタン及び二
酸化珪素等のような無機物、並びにポリマー材料等のよ
うな有機物の中から選ばれたものであることが述べられ
でいた。
Additionally, this publication states that materials suitable for forming the phase shift layer are selected from inorganic materials such as magnesium fluoride, titanium dioxide, and silicon dioxide, and organic materials such as polymer materials. Something was said.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来の位相シフト法用のホトマスクは、
ホトマスク上に別途に設けである位相シフト層の、ホト
マスクの洗浄時における耐性が不充分であるという問題
点があった。
(Problem to be solved by the invention) However, the photomask for the conventional phase shift method is
There has been a problem in that the phase shift layer, which is separately provided on the photomask, has insufficient resistance during cleaning of the photomask.

具体例で説明すれば、位相シフト層が上述のような有機
物で構成されている場合には、この有機物がホトマスク
の洗浄で通常用いられる硫酸と過酸化水素水との混合液
によって除去されてしまう。
To explain with a specific example, if the phase shift layer is composed of the above-mentioned organic matter, this organic matter will be removed by a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, which is commonly used for cleaning photomasks. .

また、位相シフト層が無機物で構成されでいる場合であ
ってもこれとホトマスクとの密着性等の問題からホトマ
スク洗浄時の高圧純水洗浄において位相シフト層がはが
れてしまう。
Further, even if the phase shift layer is made of an inorganic material, the phase shift layer may be peeled off during high-pressure pure water cleaning during photomask cleaning due to problems such as adhesion between the phase shift layer and the photomask.

従って従来の位相シフト法用ホトマスクは、それ自体の
耐性が満足のゆくもめではなかった。
Therefore, the durability of conventional photomasks for the phase shift method has not been satisfactory.

この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、従
ってこの発明の目的は、従来より耐性に優れる位相シフ
ト用のホトマスクと、この作製方法とを提供することに
ある。
The present invention has been made in view of these points, and therefore, an object of the present invention is to provide a photomask for phase shifting that is more durable than conventional photomasks, and a method for manufacturing the same.

(課題を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この出願に係る発明者は種
々の検討を重ねた。その結果、ホトマスクに位相シフト
層を別途に設けるのではなくホトマスク自体に位相シフ
ト出来る領域を加工形成すること(こ着目した。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve this objective, the inventor of this application has conducted various studies. As a result, instead of separately providing a phase shift layer on the photomask, we focused on processing and forming a phase-shiftable region on the photomask itself.

従ってこの出願の第一発明によれば、投影露光によるホ
トリソグラフィ技術で用いるホトマスクにおいで、 ホトマスクの光透過領域の所定領域に深さdの凹部を具
えたことを特徴とする。なお、ここで云うホトマスクと
はレチクルをも含む意味である。
Therefore, according to the first invention of this application, a photomask used in a photolithography technique using projection exposure is characterized in that a recess with a depth d is provided in a predetermined region of a light transmission region of the photomask. Note that the term "photomask" as used herein also includes a reticle.

また、この出願の第二発明によれば、投影露光によるホ
トリングラフィ技術で用いるホトマスクを作製するに当
たり、 所定の配列による遮光領域及び光透過領域の形が終了し
たホトマスク上に、前述の光透過領域のうちの所定領域
を露出する開口を有する耐エツチングマスクパタンを形
成する工程と、 前述のホトマスク自体の前述の開口から露出する部分を
深さdまで除去して凹部を形成する工程と を含むことを特徴とする。
Further, according to the second invention of this application, when producing a photomask used in photolithography technology using projection exposure, the above-mentioned light-transmitting area is placed on the photomask in which the light-shielding area and the light-transmitting area have been formed in a predetermined arrangement. forming an etching-resistant mask pattern having an opening that exposes a predetermined region of the regions; and removing a portion of the photomask itself exposed from the opening to a depth d to form a recess. It is characterized by

なおこの第−及び第二発明の実施に当たり、前述の凹部
の深さdjM下式で示される値とするのが好適である(
但し、式中入は露光光の波長、nは当該ホトマスクの波
長λでの屈折率、kは1/4〜3/4 、fは0又は正
の整数である。)。
In carrying out the first and second inventions, it is preferable that the depth djM of the recess described above be a value expressed by the following formula (
However, the characters in the formula are the wavelength of the exposure light, n is the refractive index of the photomask at wavelength λ, k is 1/4 to 3/4, and f is 0 or a positive integer. ).

d=(u+k)λ/(n−1) ここで、kは、位相をどの程度シフトさせるかに応じて
決定されるものであり上述の値の中から設計に応じ設定
する。好ましくは、k=1/2とするのが良い、また、
lも設計に応じ設定するものであるが、この数が増加す
るに伴い凹部が在る光透過領域を通過した光の強度と、
凹部が無い光透過領域を通過した光の強度との差が生じ
るので、この点及び露光光量等を考慮して決定する。好
ましくは、f=oとするのが良い。
d=(u+k)λ/(n-1) Here, k is determined depending on how much the phase is to be shifted, and is set from among the above values according to the design. Preferably, k=1/2, and
l is also set according to the design, but as this number increases, the intensity of the light passing through the light transmission area where the recess is,
Since there is a difference in the intensity of light that passes through a light transmission area without a recess, this point and the amount of exposure light are taken into consideration when determining the intensity. Preferably, f=o.

(作用) この発明のホトマスクによれば、光透過領域の深さdの
四部が在る部分を透過する光の位相と、光透過領域の凹
部の無い部分を透過する光の位相とが深さdに応じた分
だけずれる。この結果、位相シフト法による露光が出来
る。然も、この発明のホトマスクは、位相シフト層を別
途に付加するのではなく、ホトマスク自体の一部を除去
することによって、従来の位相シフト層と同様な効果が
得られる。
(Function) According to the photomask of the present invention, the phase of the light transmitted through the portion of the light transmission region where the four portions of depth d are present and the phase of the light transmitted through the portion of the light transmission region where there are no concave portions are different from each other at the depth. It shifts by an amount corresponding to d. As a result, exposure can be performed using the phase shift method. However, in the photomask of the present invention, the same effect as the conventional phase shift layer can be obtained by removing a part of the photomask itself rather than adding a phase shift layer separately.

また、この発明のホトマスクの作製方法によれば、位相
シフト法用のホトマスクであって耐久性に優れるホトマ
スクを寄島に作製出来る。
Further, according to the method for producing a photomask of the present invention, a photomask for use in a phase shift method and having excellent durability can be produced in a single manner.

(実施例) 以下、この出願に係るホトマスクの実施例及びこれの作
製方法の実施例につきそれぞれ説明する。
(Example) Examples of the photomask and the method of manufacturing the photomask according to this application will be described below.

ハトマ    告の萱口 第1図は、ラインアンドスペースパターンを有するホト
マスクにこの発明を適用した実施例の説明に供する図で
あり、実施例のホトマスクの一部をラインの長平方向と
直交する方向に切って概略的に示した部分的な断面図で
ある。
Kayaguchi of Hatoma Announcement FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment in which the present invention is applied to a photomask having a line-and-space pattern. 2 is a schematic partial cross-sectional view; FIG.

第1図において、20はホトマスク用の基板を示す、こ
の実施例の基板20は、厚さが0.09インチ(約2.
3mm )で大きざが5インチ角(約127×127m
m )の石英基板を用いている。
In FIG. 1, reference numeral 20 indicates a substrate for a photomask. The substrate 20 in this embodiment has a thickness of 0.09 inches (approximately 2.5 inches).
3 mm) and 5 inch square (approx. 127 x 127 m)
m) quartz substrate is used.

この基板20上には、ラインアンドスペースを構成する
ために、ライン状の遮光領域21a、21b、21c。
On this substrate 20, linear light-shielding regions 21a, 21b, and 21c are provided to form a line and space.

21d又は21eと、ライン状の光透過領域23a、2
3b。
21d or 21e, and line-shaped light transmitting regions 23a, 2
3b.

23c、23d又は23dとが交互に設けである。これ
ら遮光領域及び光透過領域は、この場合、クロム薄膜を
基板20上に1ラインおきに残存させ構成しでいる。
23c, 23d, or 23d are provided alternately. In this case, these light-shielding areas and light-transmitting areas are formed by leaving a chromium thin film on the substrate 20 every other line.

ざらにこの第一実施例のホトマスクでは、基板20の光
透過領域23a、23b、23c、23dのうちの、1
つ置きの光透過領域23a、23cに当たる部分に深さ
dの凹部25を設けである。ここで凹部25の深さdは
、下記の式 %式%(1) で示される値としである。但し、式中入は露光光の波長
、nは当該ホトマスクの波長λでの屈折率この場合は基
板20の波長λでの屈折率、kは1/4〜3/4 、f
は0又は正の整数である。なお、好ましくは、k=1/
2、f=oである。
Roughly speaking, in the photomask of the first embodiment, one of the light transmitting regions 23a, 23b, 23c, and 23d of the substrate 20
A recess 25 having a depth d is provided in a portion corresponding to the alternating light transmitting regions 23a and 23c. Here, the depth d of the recessed portion 25 is a value expressed by the following formula (1). However, in the formula, the wavelength of the exposure light, n is the refractive index of the photomask at the wavelength λ, in this case, the refractive index of the substrate 20 at the wavelength λ, k is 1/4 to 3/4, f
is 0 or a positive integer. Note that preferably k=1/
2, f=o.

トマ      法 次に、上述した実施例のホトマスクを作製する例により
、第二発明のホトマスクの作製方法の実施例の説明を行
なう、第2図(A)〜(F)はその説明に供する工程図
であり、主な工程でのホトマスクの様子を断面図を以っ
て示した図である。
Thomas Method Next, an example of the photomask manufacturing method of the second invention will be explained using an example of manufacturing the photomask of the above-mentioned example, and FIGS. 2(A) to 2(F) are process diagrams for the explanation. This is a cross-sectional view showing the state of the photomask in the main steps.

先ず、遮光性薄膜(例えばクロム膜)23xが形成され
ている基板20(第2図(A))の遮光性薄膜20x8
、周知のホトマスク作製方法でバターニングして、遮光
性薄膜の残存部から成る遮光領域(21G、2!d、2
1eのみ図示している。)と、基板20の露出部分から
成る光透過領域(23c、 23dのみ図示している。
First, the light-shielding thin film 20x8 of the substrate 20 (FIG. 2(A)) on which the light-shielding thin film (for example, a chromium film) 23x is formed.
, by patterning using a well-known photomask manufacturing method to form light-shielding regions (21G, 2!d, 2
Only 1e is shown. ), and a light transmitting region (23c, 23d) consisting of an exposed portion of the substrate 20.

)とを有する従来一般に用いられでいたホトマスクを得
る(第2図CB))。
), which has not been commonly used in the past (FIG. 2 CB)).

ここで周知のホトマスク作製方法とは、簡単に述べれば
以下の■及び■の工程を有するものである。
Briefly stated, the well-known photomask manufacturing method includes the following steps (1) and (2).

■−・遮光性薄膜23×が形成された基板20の遮光性
薄膜23x面上に電子線描画用レジストを塗布し、この
レジストをCA D (Computer Aided
Des ign)によって作成したパターンのデータに
従い電子線により描画し、その後現像を行なってレジス
トパターンを得る。
■--A resist for electron beam drawing is applied onto the surface of the light-shielding thin film 23x of the substrate 20 on which the light-shielding thin film 23x is formed, and this resist is
A resist pattern is obtained by drawing with an electron beam according to the pattern data created by the method (Design), and then performing development.

■・・・このレジストパターンをマスクとして遮光性薄
1120xをエツチングし遮光性薄膜のパターンを得る
(2) Using this resist pattern as a mask, the light-shielding thin film 1120x is etched to obtain a light-shielding thin film pattern.

この実施例においては、遮光性薄膜のパターンにおける
連光領域の長さは12000 umとした。ざらに、1
/10縮小投影露光装百ヲ用いた場合にウェハ上に0.
3のラインアンドスペース(L/S)バタンから1.O
umのL/Sパタンまでが0.o5um刻みで転写出来
るようにするため、基板2o上に、遮光領域及び光透過
領域それぞれの幅W(第2図(B)’J照)が3umの
ものを10本づつ、3.5umのものを10本づつ、・
−−−−−10umのものを10本づつ有する遮光性薄
膜のバタンを形成した。またざらに、基板20に位相シ
フトのための凹部を形成する際のアライメントマーク(
図示せず)も同時に形成した。
In this example, the length of the continuous light region in the pattern of the light-shielding thin film was 12,000 um. Rani, 1
/10 When using a projection exposure system with a reduction of 0.0.
From line and space (L/S) button of 3 to 1. O
The L/S pattern of um is 0. In order to be able to transfer in 5 um increments, on the substrate 2o, there are 10 sheets each with a width W of 3 um in the light-shielding area and a light-transmitting area (see Figure 2 (B)'J), and 10 sheets with a width of 3.5 um. 10 pieces each,・
----A light-shielding thin film baton having 10 strips each having a thickness of 10 um was formed. Additionally, alignment marks (
) was also formed at the same time.

続いて、第2図CB)に示した構造体(即ち従来のホト
マスク)の光透過領域の所定領域(この場合は、光透過
領域のうちの1つ置きの光透過領tii23c)に位相
シフトのための凹部25を以下に説明するような手順で
作成する。
Subsequently, a phase shift is applied to a predetermined region of the light transmitting region (in this case, every other light transmitting region tii23c of the light transmitting regions) of the structure (i.e., a conventional photomask) shown in FIG. The recessed portion 25 for this purpose is created by the procedure described below.

先ず、基板20の遮光領域のある面上に電子線描画用ネ
ガ形レジスト0E8R−100(東京応化工業(株)製
レジスト)を3000 (回転7分)の条件でスピンコ
ードし膜厚600nmのレジスト層271Fr得た(第
2図(C))。
First, a negative resist for electron beam writing 0E8R-100 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was spin-coded on the surface of the substrate 20 with the light-shielding area at a speed of 3000 rpm (7 minutes of rotation) to form a resist film with a thickness of 600 nm. A layer 271Fr was obtained (FIG. 2(C)).

次に、このレジスト層27に対し、CADにより作成し
たデータを元に電子M!露光装置f MEBESI[I
(パーキンエルマ製)を用い描画を行なう、即ち光透過
領域のうちの1つおきの光透過領域上に在るレジスト層
部分を徒の現像で除去出来るように描画を行なった。こ
の際、遮光性薄膜パターン形成時に同時に作成したアラ
イメントマークを利用することにより、重ね合わせ精度
が0.1um以下の精度で描画を行なった。なお、電子
線による露光は、加速電圧を20KVとし、ドーズ量を
50uc/am2とした条件で行なった。
Next, electronic M! Exposure device f MEBESI [I
(manufactured by Perkin Elma), ie, the drawing was carried out so that the portions of the resist layer located on every other light transmitting region among the light transmitting regions could be removed by inadvertent development. At this time, drawing was performed with an overlay accuracy of 0.1 um or less by using alignment marks created at the same time as the light-shielding thin film pattern was formed. Note that the electron beam exposure was performed under the conditions that the acceleration voltage was 20 KV and the dose was 50 uc/am2.

次に、露光済レジスト層を、0EBR−100の専用の
現像液を用い現像暗闇を3分とした条件で現像した。こ
の結果、光透過領域のうちの所定領域23cを露出する
開口27aを有する耐エツチングマスクパターン27b
を得た(第2図(D))。
Next, the exposed resist layer was developed using a special developer of 0EBR-100 under conditions where the development darkness was set to 3 minutes. As a result, an etching-resistant mask pattern 27b having an opening 27a exposing a predetermined region 23c of the light-transmitting region is formed.
was obtained (Figure 2 (D)).

次に、第2図CD)に示す構造体を、この実施例の場合
DEM451平行平板型ドライエツチング装!(日曜ア
ネルバ製)にセットし、エツチングガスをCF mとし
、ガス流量850secmとし、圧力!5mTo r 
rとし、RFパワー!0.12W/ c m 2とした
条件でエツチングした。エツチング時間を5分間とした
ところ、基板20の開口27aから露出する部分に、深
さd=400nmの凹部25が形成出来た(第2図(E
)”)。
Next, the structure shown in FIG. 2 (CD) was etched using a DEM451 parallel plate type dry etching apparatus in this example. (manufactured by Sunday ANELVA), set the etching gas to CF m, set the gas flow rate to 850 sec, and set the pressure! 5mTorr
r and RF power! Etching was performed under conditions of 0.12 W/cm2. When the etching time was set to 5 minutes, a recess 25 with a depth d = 400 nm was formed in the portion exposed from the opening 27a of the substrate 20 (Fig. 2 (E)
)”).

次に、0EBR−100レジストから成る耐エツチング
マスクパターン27b !、硫酸と過酸化水素水との混
合液(こより剥離して実施例のホトマスクを得た(第2
図(F))。
Next, an etching-resistant mask pattern 27b made of 0EBR-100 resist! , a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution (a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution) was peeled off to obtain a photomask of Example (Second
Figure (F)).

このようにして得た実施例のホトマスクの凹部25の面
状態を観察したところ、面荒れ等は無く充分に透明であ
ることが分った。また、実際の作成工程では、第2図C
D)に示した開口27aが光透過領t!fi23cより
も多少大きくなり両側の遮光領域21c、21dが耐エ
ツチングマスクパターン27bから一部露出しまってい
たが、この部分は遮光性薄膜(クロム膜)自体が耐エツ
チング性を示すため凹部25形成時のエツチングによっ
ては何らのダメージも受けていないことが分った。
When the surface condition of the recessed portion 25 of the thus obtained photomask of Example was observed, it was found that there was no surface roughness and the surface was sufficiently transparent. In addition, in the actual production process,
The opening 27a shown in D) is the light transmission area t! fi23c, and the light-shielding regions 21c and 21d on both sides were partially exposed from the etching-resistant mask pattern 27b, but since the light-shielding thin film (chromium film) itself exhibits etching resistance, this portion was not used when forming the recess 25. It was found that no damage was caused by etching.

なお、深さdが400nmの凹部25は、i線(波長3
65nm )を用いた露光において凹部の在る光透過領
域(例えば光透過領域23G)を透過した光と、凹部が
無い光透過領域(例えば光透過領域23b、23d )
 IFr透過した光との間で位相を180゜シフト出来
る理想的な深さ38’8nm (d= (l+k)入/
(n−1)により求まる。但し、K=1/2.f = 
Oである。)に充分近いと考えられる。
Note that the recess 25 with a depth d of 400 nm has an i-line (wavelength 3
65 nm), the light transmitted through a light transmitting region with a recess (for example, the light transmitting region 23G) and the light transmitting region without a recess (for example, the light transmitting region 23b, 23d).
The ideal depth of 38'8 nm (d= (l+k) input/
(n-1). However, K=1/2. f=
It is O. ) is considered to be sufficiently close to

パ −ニン    1 次に、第2図(A)〜(F)を用いて説明した手順によ
り作製したホトマスクを用いバターニング実験を以下に
説明するように行なった。なお、投影露光装置としては
、開口数(NA)が0.42であり、縮小率が1/lO
であり、露光光がi線(波長365nm )である縮小
投彰露光装@((株)日立製作新製RAIOIVLII
 )を用いている。
Panin 1 Next, a patterning experiment was conducted as described below using a photomask prepared according to the procedure described using FIGS. 2(A) to 2(F). Note that the projection exposure apparatus has a numerical aperture (NA) of 0.42 and a reduction rate of 1/lO.
, and the exposure light is i-line (wavelength 365 nm).
) is used.

先ず、3インチシリコン基板を用意し、このシリコン基
板上にTSMR−365iBレジスト(東京応化工業(
株)製レジスト)を膜厚が1.2μmとなるようにスピ
ンコーティングした0次に、ホットプt、−ト、v用い
90℃の温度で1分間のソフトベークを行なった。
First, a 3-inch silicon substrate was prepared, and a TSMR-365iB resist (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied on this silicon substrate.
Co., Ltd. resist) was spin-coated to a film thickness of 1.2 μm, and then soft-baked for 1 minute at 90° C. using a hot plate.

次に、このベーク済みシリコシ基板と、実施例のホトマ
スクとをRAIOIVL II投影露光装置にそれぞれ
セットし、露光量とフォーカスとをそれぞれ独立に種々
の値に変え露光を行なった。
Next, this baked silicon substrate and the photomask of the example were each set in a RAIOIVL II projection exposure apparatus, and exposure was performed while changing the exposure amount and focus to various values independently.

次に、露光済みシリコシ基板をホットプレートを用い1
10℃の温度で1分間ベークした0次に、このベーク済
みシリコン基板を、現像液NMD−W(東京応化工業(
株)製)を用い60秒周のパドル現像を行なった。
Next, the exposed silicone substrate was heated using a hot plate.
Next, the baked silicon substrate was baked at a temperature of 10°C for 1 minute.
Paddle development was carried out for 60 seconds using a vacuum cleaner manufactured by Co., Ltd.).

得られたレジストパターンの寸法を、測長が可能な走査
型電子顕微II(C株)日立製作新製S−6000)に
より測定及び観察を行なった。
The dimensions of the obtained resist pattern were measured and observed using a scanning electron microscope II (S-6000, newly manufactured by Hitachi Seisakusho, Ltd.) capable of length measurement.

この結果、露光量を150mJ/am2としたときに0
.35umのL/Sパターンが、露光量を180mJ/
am2としたときに0.30umのL/Sパターンがそ
れぞれ設計通りに形成出来ていることが分フた。さらに
、露光量が150mJ/cm”の場合の0.35umL
/Sパターンは、フォーカスレンジ1.6umに渡って
同様に得られることが分った。さらに、露光量が150
mJ/am’の場合の0.40umL/Sバクーンは、
フォーカスレンジ2.4μmに渡って同様に得られるこ
とが分った。
As a result, when the exposure amount was 150 mJ/am2, 0
.. 35um L/S pattern reduces exposure to 180mJ/
It was found that L/S patterns of 0.30 um were formed as designed when am2. Furthermore, 0.35umL when the exposure amount is 150mJ/cm"
It was found that the /S pattern was similarly obtained over a focus range of 1.6 um. Furthermore, the exposure amount is 150
0.40umL/S Bakun in the case of mJ/am' is
It was found that similar results were obtained over a focus range of 2.4 μm.

これに対し、凹部25を設けないこと以外は実施例と全
く同様にして形成した比較例のホトマスク(第2図CB
)の状態のもの)を用いて、上述したと同様なバターニ
ング実験を行なったところ、露光量をいくら変えてもフ
ォーカスをいくら変えても、0.35umL/Sパター
ン、0.30umL/S、パターンはいずれも解像出来
なかった。また比較例のホトマスクにおいても、0.4
umL/Sパターンは解像出来たが、そのフォーカスレ
ンジは0.6umであり、実施例に比し1/4と非常に
狭いものであった。
In contrast, a photomask of a comparative example (FIG. 2 CB
), we conducted a similar patterning experiment as described above, and found that no matter how much we changed the exposure amount or the focus, we could get a 0.35 um L/S pattern, a 0.30 um L/S pattern, a 0.30 um L/S pattern, None of the patterns could be resolved. Also, in the photomask of the comparative example, 0.4
Although the umL/S pattern could be resolved, its focus range was 0.6 um, which was very narrow, 1/4 of that in the example.

このバターニング実験結果からも明らかなように、ホト
マスクの所定領域に所定の深さの凹部を設けることによ
り位相シフト法の実施が可能になり、よって、レジスト
パターンの解像度の向上及びフォーカスマージンの向上
が図れることが分る。
As is clear from the results of this patterning experiment, it is possible to implement the phase shift method by providing a recess with a predetermined depth in a predetermined region of the photomask, thereby improving the resolution of the resist pattern and improving the focus margin. It turns out that this can be achieved.

トマ 次に、実施例のホトマスク及び比較例のホトマスク夫々
の洗浄耐性を以下に説明するように調べた。なお、比較
例のホトマスクとしては、第5図(A)に示した構成の
ホトマスク11であって位相シフト層11bを0E8R
−100レジストで構成した比較例1のホトマスクと、
位相シフト層11bをスパッタ法による5if2膜で構
成した比較例2のホトマスクとを用意した。
Next, the cleaning resistance of the photomask of the example and the photomask of the comparative example was examined as described below. The photomask of the comparative example is the photomask 11 having the structure shown in FIG. 5(A), in which the phase shift layer 11b is 0E8R
-100 resist photomask of Comparative Example 1,
A photomask of Comparative Example 2 in which the phase shift layer 11b was composed of a 5if2 film formed by sputtering was prepared.

実施例のホトマスク、比較例1及び比較例2のホトマス
クそれぞれに対し、硫酸と過酸化水素水との混合液によ
る洗浄と、高圧純水による洗浄とを実施した。
The photomasks of Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were each washed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution and with high-pressure pure water.

この結果、実施例のホトマスクは当然のことであるが何
の変化も見られなかった。これに対し、比較例1のホト
マスクはホトマスク上に形成されていた位相シフト層1
1bが全て消失しており、比較例2のホトマスクはSi
O□膜が一部はがれていることが分った。
As a result, as a matter of course, no change was observed in the photomask of Example. On the other hand, the photomask of Comparative Example 1 had a phase shift layer 1 formed on the photomask.
1b has completely disappeared, and the photomask of Comparative Example 2 is Si
It was found that part of the O□ film had peeled off.

以上がこの発明のホトマスク及びその作製方法の実施例
の説明である。しかしこの発明は上述の各実施例に限ら
れるものではなく以下に説明するような種少の変更を加
えることが出来る。
The above is an explanation of the embodiments of the photomask of the present invention and its manufacturing method. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be modified to a certain extent as described below.

上述の実施例は、この発明をラインアンドスペースパタ
ーン用ホトマスクに適用した例であった。しかし、この
発明は、スペースパターンやホールパターン用のホトマ
スクにも適用出来る。
The above embodiment was an example in which the present invention was applied to a photomask for line and space patterns. However, the present invention can also be applied to photomasks for space patterns and hole patterns.

この発明をネガ型レジスト用のホールパターン用ホトマ
スクに適用した例を第3図(A)及び(B)を譬照して
説明する。ここで第3図(A)は、この発明を適用した
ホールパターン用ホトマスクの平面図、第3図(B)は
、そのI−I線断面図である。
An example in which the present invention is applied to a hole pattern photomask for negative resist will be explained with reference to FIGS. 3(A) and 3(B). Here, FIG. 3(A) is a plan view of a hole pattern photomask to which the present invention is applied, and FIG. 3(B) is a sectional view thereof taken along the line II.

このホトマスクは、ホールパターン形成のためのW +
 X W +の面積領域の中に面積W2 XW2(Wl
 >W2 )の光透過領域32bを設け、残りを遮光領
域31としである。ざらに、遮光領域31の周囲は光透
過領1tt32aとしてあり、ざらに基板2oの光透過
領域32a、32bのうちの光透過領域32bに相当す
る部分に深さdの凹部25を設けたホトマスクである。
This photomask is used for forming a hole pattern using W +
The area W2 XW2(Wl
>W2) is provided as a light transmitting region 32b, and the rest is a light shielding region 31. Roughly, the periphery of the light-shielding region 31 is a light-transmitting region 1tt32a, and a photomask is used in which a recess 25 with a depth d is provided in a portion corresponding to the light-transmitting region 32b of the light-transmitting regions 32a and 32b of the substrate 2o. be.

但し、WI XW+で与えられる領域の面積は、投影露
光法の解像限界近くまたはそれ以下に小ざいものとする
。ざらに、W、XW、で与えられる領域の面積は、ここ
を透過する光によってレジストが感光することがない程
充分小さいものとする。このホールバタン用ホトマスク
によれば、光透過領域32aを透過する光の位相と、光
透過領域32b を透過する光の位相とがずれるので、
実施例と同様に位相シフト法による露光が可能になる。
However, the area of the region given by WI XW+ is small, close to or below the resolution limit of the projection exposure method. Roughly speaking, it is assumed that the area of the region given by W and XW is sufficiently small so that the resist is not exposed to light passing through it. According to this hole batten photomask, the phase of the light that passes through the light transmitting region 32a and the phase of the light that passes through the light transmitting region 32b are shifted.
Exposure using the phase shift method becomes possible as in the embodiment.

また、各実施例中で使用した装置、薬品等は、単なる例
示にすぎず他の好適なものに変更出来ることは明らかで
ある。
Furthermore, it is obvious that the devices, chemicals, etc. used in each example are merely illustrative and can be changed to other suitable ones.

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、第一発明のホトマ
スクによれば、ホトマスクの、光透過領域のうちの所定
領域に相当する部分を所定の深さdまで除去することに
よって位相シフト層を設けた場合と同様な効果を得てい
る。このため、位相シフト層を別途に設けていた従来の
位相シフト法用ホトマスクに比し耐久性が非常に良くな
る。つまりその耐久性は、通常の投影露光用のホトマス
クと全く同じになる。さらに、この発明のホトマスクに
よれば、通常の投影露光用のホトマスクと同じように取
り扱えるにもかかわらず、解像力の改善及びフォーカス
マージンの改善が行なえる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the photomask of the first invention, by removing a portion of the photomask corresponding to a predetermined region of the light transmitting region to a predetermined depth d. The same effect as when a phase shift layer is provided is obtained. For this reason, the durability is much better than that of conventional photomasks for phase shift methods in which a phase shift layer is provided separately. In other words, its durability is exactly the same as that of a normal photomask for projection exposure. Further, according to the photomask of the present invention, although it can be handled in the same way as a normal photomask for projection exposure, it is possible to improve resolution and focus margin.

このため、この発明のホトマスクによれば今後ますます
微細になるであろう半導体装置のパターンを、現行の露
光製雪によって形成出来る。
Therefore, according to the photomask of the present invention, patterns for semiconductor devices, which will become increasingly finer in the future, can be formed using the current exposure method.

また、この発明のホトマスクの作製方法によれば、位相
シフト法用のホトマスクであって耐久性に優れるホトマ
スクを容易に作製出来る。
Further, according to the method for producing a photomask of the present invention, a photomask for use in a phase shift method and having excellent durability can be easily produced.

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

第1図は、実施例のホトマスクを概略的に示した断面図
、 第2図(A)〜(F)は、ホトマスク作製方法の実施例
を示す工程図、 第3図(A)及び(B)は、変形例の説明に供する図、 第4図(A)〜(D)、第5図(A)〜(D)は、従来
技術の説明に供する図である。 20・・・ホトマスク用基板、21a〜21e・・・遮
光領域23a 〜23d ・・・光透過領域 23a、23c・・・光透過領域のうちの所定領域25
−・・深さdの凹部 23x・・・遮光性薄膜(クロム膜) 27・・・レジスト層、   27a・・・開口27b
 −・・耐エツチングマスクパターン31−・・遮光領
域、    32a、32b =光透過領域32b・・
・光透過領域のうちの所定領域。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a photomask according to an example. FIGS. 2(A) to (F) are process diagrams showing an example of a photomask manufacturing method. FIGS. 3(A) and (B) ) is a diagram for explaining a modification, and FIGS. 4(A) to (D) and FIGS. 5(A) to (D) are diagrams for explaining a conventional technique. 20... Substrate for photomask, 21a to 21e... Light blocking areas 23a to 23d... Light transmitting areas 23a, 23c... Predetermined area 25 among the light transmitting areas
--- Concavity 23x with depth d --- Light-shielding thin film (chromium film) 27 --- Resist layer, 27a --- Opening 27b
--Etching-resistant mask pattern 31--Light blocking area, 32a, 32b = Light transmitting area 32b...
- A predetermined area of the light transmission area.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)投影露光によるホトリソグラフィ技術で用いるホ
トマスクにおいて、 ホトマスクの光透過領域のうちの所定領域に深さdの凹
部を具えたこと を特徴とするホトマスク。
(1) A photomask used in photolithography technology using projection exposure, characterized in that a predetermined region of the light transmission region of the photomask is provided with a recessed portion having a depth d.
(2)前記凹部の深さdを下式で示される値としたこと
を特徴とする請求項1に記載のホトマスク(但し、式中
λは露光光の波長、nは当該ホトマスクの波長λでの屈
折率、kは1/4〜3/4、lは0又は正の整数である
、)。 d=(l+k)λ/(n−1)
(2) The photomask according to claim 1, characterized in that the depth d of the recess is a value expressed by the following formula (where λ is the wavelength of the exposure light, and n is the wavelength λ of the photomask). refractive index, k is 1/4 to 3/4, l is 0 or a positive integer). d=(l+k)λ/(n-1)
(3)投影露光によるホトリソグラフィ技術で用いるホ
トマスクを作製するに当たり、 所定の配列による遮光領域及び光透過領域の形成が終了
したホトマスク上に、前記光透過領域のうちの所定領域
を露出する開口を有する耐エッチングマスクパターンを
形成する工程と、 前記ホトマスク自体の前記間口から露出する部分を深さ
dまで除去して凹部を形成する工程とを含むことを特徴
とするホトマスクの作製方法。
(3) When producing a photomask used in photolithography technology using projection exposure, an opening is formed on the photomask after forming light-shielding areas and light-transmitting areas in a predetermined arrangement to expose a predetermined area of the light-transmitting area. A method for manufacturing a photomask, comprising the steps of: forming an etching-resistant mask pattern having the structure; and removing a portion of the photomask itself exposed from the opening to a depth d to form a recess.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4238441C2 (en) * 1991-11-15 2003-09-25 Gold Star Electronics Phase shift mask and process for its manufacture
CN108267928A (en) * 2017-01-04 2018-07-10 永嘉光电股份有限公司 Method for fabricating photomask

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