JPH03259256A - フォトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体製造用リソグラフィーにおける光露光
プロセスで用いるフォトマスクに関し、特に微細パター
ン形成のためのフォトマスクに関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来のフォトマスクを用いた微細バタ−ン形成
方法を示す断面図であり、図において、■はマスク、２
は露光光、３はマスクを通過した光学像、４は現像後の
レジスト像、５は基板を示す。

次に形成方法について説明する。

マスク１を通過した露光光２は３に示した光学像を示す
。この光学像の強度分布から判るように、マスクで隠さ
れた領域にもまわり込む光が存在する。これにより、光
学像のコントラスト（光学強度のＭＡＸとＭＩＮの比）
は低下し、よって得られたレジスト像４も形状が悪くな
ることがわかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のフォトマスクによる微細パターンの形成は以上の
ようであるため、該フォトマスクにより得られたレジス
トパターンの形状はテーパー化シ、これにより寸法制御
性、及び解像力が低下するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、光学像の改善ができるとともに、形成された
レジスト像の矩形性を向上させることができるフォトマ
スクを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るフォトマスクは、マスクパターンを形成
した面とは反対の石英面上に、該マスクパターンの繰返
しパターンの１区間おきに、入射光の位相を１８０°移
相する位相シフタを設けたものである。

また、この発明に係るフォトマスクは、マスクパターン
を形成した面とは反対の石英面上に、該マスクパターン
の繰返しパターンの１区間おきに所定の深さの凹部を設
け、該凹部を入射光の位相を１８０’移相する位相シフ
タとしたものである。

また、この発明に係るフォトマスクは、石英面上のマス
クパターン間に相当する部分でかつ該マスクパターン近
傍を除く領域に、重金属イオンの注入あるいは不純物原
子の導入により形成した、入射光の位相を１８０°移相
する位相シフタを備えたものである。

さらに、この発明に係るフォトマスクは、石英板上に設
けたマスクパターン間に相当する部分に、入射光の位相
を１８０”移相する位相シフタを設けるとともに、該１
８０°位相シフタ部の中央部付近にさらに入射光の位相
を１８０”±２０°移相する位相シフタを設けたもので
ある。

〔作用〕

この発明におけるフォトマスクでは、露光マスク上に露
光光の位相を１８０’あるいは１８０゜±２０°２０°
移相せる位相シックを設けるようにしたので、露光光の
一部が１８００あるいは１８０’±２０″位相反転し、
マスクを通過した光学像の矩形性が向上する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例によるフォトマスクをそ
の製造工程に基づいて示したものであり、図において、
１は波長１９０〜６００　ｎｍの光を吸収できるＣｒ、
ＭｏＳｉ、Ａｔ’等からなるマスク、２はリソグラフィ
ー用の１９０〜６００　ｎｍの波長範囲の光源からの露
光光で、エキシマ−レーザ光、ＤｅｅｐＵＶ、紫外線等
が含まれている。

６は位相シフト膜で、この膜にはフォトレジスト酸化膜
等の露光光に吸収のない膜を用いる。７は加工された位
相シフタ、３はマスクを通過した光学像の強度分布、８
は光学エネルギーの分布、９は石英板を示す。

次に製造方法について説明する。

第１図（ａｌに示すように、石英板の裏面にＣｒ。

Ｍ　ｏ　Ｓ　ｉあるいはＡＮ等からなるフォトマスクパ
ターン１を形成し、その後第１図山）に示すように該フ
ォトマスクのパターン１を形成した面とは反対の面に、
位相反転膜６を均一に形成する。

その後、第１図（Ｃ）に示すように、マスク１の繰り返
しパターンの１区間おきに位相反転膜をエツチング加工
する。ここで、位相反転膜の厚さはＡ／２（ｎ−１）と
する。但し、λはリソグラフィー光の波長、ｎは反転膜
の屈折率を示す。

このように形成したフォトマスクを用いた光学像の強度
分布、及び光学エネルギーの分布は第４図（Ｃ）の３及
び８に示すようになり、位相反転膜を通過した露光光は
その位相が１８０”反転することとなるので、リソグラ
フィー光学像のコントラストの向上が見られる。

また、位相反転膜６の材質は、リソグラフィー光に吸収
をもたないものとし、ｇ線（波長４３６ｎｍの紫外線）
、ｉ！（波長３６５　ｎｍの紫外線）には酸化膜、窒化
膜、エキシマ光には石英等を用いてもよい。

なお、上記実施例ではマスクエ上の位相反転膜を単一膜
で形成しているが、この膜を多層膜にして位相を１８０
°反転させても同様の効果が得られる。

また、上記実施例では露光マスクが形成されている面と
は反対の石英面上に、マスク１の繰り返しパターンの１
区間おきに位相シフト膜を形成するようにしたが、これ
は露光マスクが形成されている面と反対の石英面をマス
ク１の繰り返しパターンの１区間おきにエツチングし、
該エツチング部を位相シックとしてもよい、以下、その
例を図について説明する。

即ち、第２図は本発明の第２の実施例によるフォトマス
クをその製造工程に従って示したものであり、図におい
て、第１図と同一符号は同一部分を示し、１１はレジス
ト、１２はリソグラフィー後のレジスト、１０はエツチ
ング除去された石英基板である。以下、製造方法に従っ
て説明する。

まず、第２図（ａ）に示すように、石英板の裏面に波長
１９０〜６００　ｎｍの光を吸収できるＭ　ｏ　Ｓｉ、
Ｃｒ、ＡＩ等のマスク材を設け、露光マスクパターン１
を形成する。

その後、第２図（ｂ）に示すように、露光マスクパター
ン１が形成されている面とは反対の石英面上にレジスト
膜１１を均一に形成する。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、露光マスク１の繰返
しパターンの１区間おきにレジスト１１を露光・現倣加
工し、レジストパターン１２を形成する。

次に第２図（ｄｌに示すようにこのレジスト１２をマス
クとして石英板９をλ／２（ｎ−１）分の深さだけエツ
チング加工する。但し、λはリソグラフィー光の波長、
ｎは反転膜の屈折率を示す。

そして第２図（ｅｌに示すように、レジスト１２を除去
してフォトマスクを完成する。

このように形成したフォトマスクにエキシマレーザ、Ｄ
ｅｅｐＵＶ、紫外光等の１９０〜６００ｎｍの波長範囲
のリソグラフィー光２を照射すると、該マスクを通過し
たリソグラフィー光は３゜及び８に示すようなコントラ
ストのよい光学強度分布及び光学エネルギー分布を示す
。

また、石英板の厚さをより薄くするとさらに光学像コン
トラストを向上することができる。

また、第３図は本発明の第３の実施例によるフォトマス
クを製造工程に従って示したものであり、図において、
第１図と同一符号は同一部分を示し、１３はＣＶＤ法に
より形成されたＳｔ、Ｎ４膜、１４はエッチバック後に
残ったｓ　ｉｓ　Ｎ４　）ｌ、１５は注入イオン、１６
はイオン注入層、１７はＣＦ４＋によるエッチバックを
示している。

次に製造方法について説明する。

まず、第３図（ａ）に示すように、石英板９上にＣｒ等
からなるマクスパターン１を形成する。

次に、第３図（ｂ）に示すように、該マスクパターン１
を覆うようにＣＶＤ法により全面に均一なＳｉ３Ｎ４膜
を形成する。

その後、第３図（Ｃ）に示すようにＣＦ、”を用いて全
面エッチバックを行い、マスクパターン１の両側壁のみ
にＳｉ、Ｎ４膜１４を残す。

次に第３図（ｄｌに示すように、マスク１及びＳｉ、Ｎ
、膜１４をマスクとして全面にイオン注入を行う。この
時のイオン１５は、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｆｅ。

Ｚｎ、Ｃｒ等の重金属イオンとする。該イオンの注入に
より注入層１６はその結晶構造が変化し、これにより屈
折率が変化する。そこで、この注入層１６の屈折率ｎは
、 になるようにその注入濃度をコントロールする。

その際、ｄは注入層の深さで、 但し、ｎｏは石英板の屈折率を示し、λはリソグラフィ
ー光の波長である。

そして、注入後、第３図＋Ｑ）に示すようにＳｉ３Ｎ４
膜１４を除去し、全面にリソグラフィー光２を照射する
。マスクを通過したリソグラフィー光の光学強度分布及
び光学エネルギー分布は３及び８のようになり、リソグ
ラフィー光学像のコントラストが向上する。

なお、上記実施例では位相反転層の形成にイオン注入法
を用いたが、該反転層は熱拡散を用いてＡｓ、Ｐ等の不
純物原子を導入して形成してもよく、その場合において
も上記実施例と同様の効果を奏する。

また、第４図は本発明の第４の実施例によるフォトマス
クを示しており２図において、第１図と同一符号は同一
部分を示し、１８は１８０＠位相シフタ、１９．２０は
１８０”±２０″位相シックである。

以下、本実施例の権威について説明する０本構造は、石
英板９の裏面に形成したＣｒ等からなる露光マスターの
間に透明な酸化膜あるいは窒化膜等からなる位相シフト
膜１８を形成したもので、この時の位相シフト膜の膜厚
は、 λ 但し、ｎはシフト材の屈折率である。

また、シフト膜１８の中心部に深さｄ１λ のくぼみからなる１８０’±２０″の位相シックを形成
する。

このように形成されたフォトマスクを通過した光学像の
光強度は同図３に示すようになり、光学エネルギー分布
は９に示すようになる。図から明らかのように、本実施
例によれば、マスクを通過した光学像の矩形性が向上し
、高解像度のレジスト像を得ることができる。

また、これとは形状が異なり、隣接するマスクパターン
１の間の領域の石英面にあるように、膜厚ｄ” λ のシフト材２０を形成するようにしてもよい。

なお、上記実施例では、マスクパターン間の石英板上に
位相シフタを形成するようにしたが、これは石英板自身
をエツチングして、上記実施例のような１８０″±２０
″と１８０°の位相シフト部を形成するようにしてもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、マスクパターンを形
成した面とは反対の石英面上に、該マスクパターンの繰
返しパターンの１区間おきに、入射光の位相を１８０’
移相する位相シフタを設けるようにした、あるいは石英
面上のマスクパターン間に相当する部分でかつ該マスク
パターン近傍を除く領域に、重金属イオンの注入あるい
は不純物原子の導入により入射光の位相を１８０°移相
する位相シフト部を設けるようにした、またさらには石
英板上に設けたマスクパターン間に相当する部分に、入
射光の位相を１８０°移相する位相シフタを設けるとと
もに、該１８００位相シック部の中央部付近にさらに入
射光の位相を１８０゜±２０＠移相する位相シフト部を
形成したため、リソグラフィー光学像のコントラストが
向上し、矩形性の高いレジスト像を得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例によるフォトマスク及
びそのパターン形成方法を示す断面側面図、第２図はこ
の発明の第２の実施例によるフォトマスク及びそのパタ
ーン形成力法を示す断面側面図、第３図はこの発明の第
３の実施例によるフォトマスク及びそのパターン形成方
法を示す断面側面図、第４図はこの発明の第４の実施例
によるフォトマスクを示す断面側面図、第５図は従来の
フォトマスクパターン形成方法を示す図である。 図中、１はマスク、２は露光光、３はマスクを通過した
光学像、４は実現したレジスト像、５は基板、６は位相
シフタ膜、７は加工された位相シック、８は光学エネル
ギー、９は石英、１０はエツチングされた石英基板、１
１はレジスト、１２はリソグラフィー後のレジスト、１
３はＣＶＤＳｉ、Ｎ、膜、１４はエッチバンク後に残っ
たＳｉ３Ｎ４膜、１５は注入イオン、１６は注入層、１
７はＣＦ、”によるエッチバック、１８は１８０位相シ
ック、１９．２０は１８０”±２０″位相シフタである
。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体製造用リソグラフィー技術における光露光
   プロセスに用いるフォトマスクであって、マスクパター
   ンを形成した面とは反対の石英面上に、該マスクパター
   ンの繰返しパターンの１区間おきに、入射光の位相を１
   ８０°移相する位相シフタを設けたことを特徴とするフ
   ォトマスク。
2. （２）半導体製造用リソグラフィーにおける光露光プロ
   セスに用いるフォトマスクであって、マスクパターンを
   形成した面とは反対の石英面上を、該マスクパターンの
   繰返しパターンの１区間おきに、所定の深さを有する凹
   形状に加工し、該凹部を入射光の位相を１８０°移相す
   る位相シフタとしたことを特徴とするフォトマスク。
3. （３）半導体製造用リソグラフィーにおける光露光プロ
   セスに用いるフォトマスクであって、石英面上のマスク
   パターン間に相当する部分でかつ該マスクパターン近傍
   を除く領域に、重金属イオンの注入あるいは不純物原子
   の導入により、入射光の位相を１８０°移相する位相シ
   ックを設けたことを特徴とするフォトマスク。
4. （４）半導体製造用リソグラフィーにおける光露光プロ
   セスに用いるフォトマスクであって、石英板上に設けた
   マスクパターン間に相当する部分に、入射光の位相を１
   ８０°移相する位相シフタを設けるとともに、さらに該
   １８０°位相シフタの中央部付近に上記入射光の位相を
   １８０°±２０°移相する位相シックを設けたことを特
   徴とするフォトマスク。