JPH04128843A - 露光用マスク製作方法 - 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】 （ａ　要） 位相シフト領域を有する露光用マスク製作方法に関し、 透明実パターン領域とその周囲の位相シフトパターン領
域を精度良く形成することを目的とし、透明基板表面に
積層した遮光膜の上に、感度の小さな順で感光性レジス
トを複数層形成する工程と、前記透明基板を薄層化する
領域の露光量を多くするとともに、前記遮光膜のみを除
去する領域の露光量を少なくして前記レジストを露光し
た後に、前記レジストを現像して内周面が階段状となる
窓を形成する工程と、該窓を通して前記透明基板の上層
に到る深さまでエツチングする工程と、前記レジストを
薄層化して前記窓を段階的に広げる工程と、前記窓を広
げることにより露出した前記遮光膜をエツチングする工
程とを含み構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、露光用マスク製作方法に関し、より詳しくは
、位相シフト領域を有する露光用マスク製作方法に関す
る。

〔従来の技術］ 半導体装置における素子や配線のパターン等を形成する
場合には、被加工膜の上にフォトレジストを塗布した後
に、露光用マスクを使用してフォトレジストに潜像を形
成することが行われている。

ところで、レチクル等の露光用マスクに紫外光を透過し
、これを等倍、あるいは縮小して半導体基板上のフォト
レジストに照射するが、露光用マスクは、第３図に示す
ように、透明基板３１とその上に形成された遮光実パタ
ーン３０から構成されるため、紫外線が遮光実パターン
３０の側部をＪＪする際に回折して広がり、この状態で
フォトレジストＲに照射されることになる。

このため、フォトレジストＲに形成される潜像パターン
のコントラストが悪くなり、転写パターンに細り又は太
りが生しることになる。

これを解決するために、遮光実パターン３０の周縁にお
いて光の位相を１８０°シフトさせ、遮光実パターン３
０周辺で回折する光を打ち消してコントラストを向上さ
せることがｋ［されており、位相をシフトする方法とし
ては、遮光実パターン３０周縁のガラス基板３１の膜厚
を変えるようにしたものがある。

このような露光用マスクを形成する方法の一例を上げる
と、第３図に示すようになる。

まず、ガラス基板３１にクロムＭ３２を形成し、この上
に第一のポジ型ＥＢレジスト３３を塗布した後に、透明
実パターンを形成する領域ａとその周辺の狭い領域すに
電子線を照射して潜像を形成し、ついでレジスト３３を
現像し、電子線を照射した領域に窓３４を形成する（第
３１１１（ｂ））。

そして、このレジスト３３をマスクにして、窓３４から
露出したクロム膜３２を選択的にエツチングし、これに
より開口部３５を形成する（第３図（Ｃ））。この後に
、レジスト３３を灰化する。

次に、第二のＥＢレジスト３６を塗布してから、透明実
パターン形成領域ａにあるＥＢレジスト３６に電子ビー
ムを照射する。そして、ＥＢレジスト３３を現像して透
明実パターン形成領域ａに窓３７を形成してガラス基板
３１の一部を露出する一方、その周辺のガラス基板３１
をレジスト３６で覆った状態にしておく（第３図（ｄ）
）。

この状態で、透明実パターン形成領域ａのガラス基板３
１をエツチングして薄層化しく第３図（ｅ））、ついで
第二〇ＥＢレジスト３６を灰化すれば、透明実パターン
形成領域ａの周辺に位相シフトバター・ンが形成される
。

この場合、透明実パターン形成令頁域ａの透明基板３１
は、薄層化されない令頁域に比べて紫外線が１８０°反
転して透過するような深さにする。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような工程によって露光用マスクを形成す
る場合には、第一のＥＢレジスト３３の露光から第二〇
ＥＢレジスト３６の露光の間に、ガラス基Ｆｊ、３１を
移動させてエツチング等の処理を行うために、２度目の
露光の際にガラス基板３１の設定位置にズレが生し易く
なり、パターン精度が低下するといった問題が発生する
。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって
、透明実パターン領域とその周囲の位相シフトパターン
領域を精度良く形成することができる露光用マスク形成
方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記した課題は、第１．２図に例示するように、透明基
板１表面に積層した遮光膜２の上に、感度の小さな順で
感光性レジスト３．４を複数層形成する工程と、前記透
明基板１を薄層化する領域の露光量を多くする一方、前
記遮光膜２のみを除去する領域の露光量を少なくして前
記レジスト３．４を露光した後に、前記レジスト３．４
を現像することにより内周面が階段状となる窓５．６を
形成する工程と、該窓５．６を通して前記透明基板１の
上層部に到る深さまで前記遮光膜２と前記透明基板１を
エツチングする工程と、前記レジスト３．４を薄層化し
て前記窓５を段階的に広げる工程と、前記窓５．６を広
げることにより露出した前記遮光膜２をエッチングする
工程とを有することを特徴とする露光用マスク製造方法
、または、第１図に例示するように、透明基板１表面の
遮光膜２の上に第一の感光性レジスト３を塗布する工程
と、該第一の感光性レジスト３の上に、該第一の感光性
レジスト３よりも厚い、高感度な第二の感光性レジスト
４を塗布する工程と、透明実パターン形成領域への露光
量を多くするー・方、位相シフトパターン形成領域Ｂの
露光量を少なくして、前記第一及び第二の感光性レジス
ト３．４を露光する工程と、前記透明実パターン形成領
域Ａ及び前記位相シフトパターン形成領域Ｂにある前記
第二の感光性レジスト４を現像により除去するとともに
、露光量が多い前記透明実パターン形成領域Ａにある前
記第一の感光性レジスト３を現像により除去し、前記遮
光膜２の一部を露出する工程と、前記第一の感光性レジ
スト３をマスクにして、前記透明基板１の上部に到るま
でエツチングする工程と、前記第二の感光性レジスト４
をマスクにして前記第一の感光性レジスト３をエツチン
グし、前記遮光膜２を露出した後に、前記第二の感光性
レジスト４をマスクにして、前記遮光膜２をエツチング
する工程とを有することを特徴とする露光用マスク製作
方法、 または、第２図に示すように、透明基板表面の遮光Ｍ２
の上に第一の感光性レジスト３を塗布する工程と、該第
一の感光性レジスト３の上に、該第一の感光性レジスト
３よりも厚い、高感度な第二の感光性レジスト４を塗布
する工程と、位相シフトパターン形成領域Ｂの露光量を
多く、透明実パターン形成領域Ａの露光量を少なくして
、前記第一及び第二の感光性レジスト３．４を露光する
工程と、前記透明実パターン形成領域Ａ及び前記位相シ
フトパターン形成領域Ｂにある前記第二の感光性レジス
ト４を現像により除去するとともに、前記位相シフトパ
ターン形成領域Ｂの露光量が多い前記第一の感光性レジ
スト３を現像により除去し、前記遮光膜２の一部を露出
する工程と、前記第一の感光性レジスト３をマスクにし
て、前記透明基板１の上部に到るまで工、チングする工
程と、前記第二の感光性レジスト４をマスクにして透明
実パターン領域Ａにある前記第一の感光性レジスト３を
除去した後、前記第二の感光性レジスト４をマスクにし
て、前記遮光膜２をエツチングする工程とを有すること
を特徴とする露光用マスク製作方法によって達成する。

〔作　用〕

第１の本発明によれば、透明基板１表面の遮光８２の上
に、感度の小さいｌ１ｌｌｌｉ　！こレジスト３．４を
複数層形成した後番こ、透明基板１を薄層化する領域に
光を多く照射するとともに、遮光膜だけを除去する領域
に光を少なく照射することムこよりレジスト３．４を露
光し、ついで、レジスト３．４を現像して、露光量の多
い領域のレジスト３．４を完全に除去して内周面が階段
状の窓５．５を形成た後、透明基板ｌの上層をエツチン
グし、次に、レジスト３．４全体を薄層化することによ
り窓５．６を拡張して遮光膜２をエッチングするように
している。

このため、透明基板Ｉを移動させずに露光処理を数度行
い、その後でレジスト３．４に形成される窓５．６を段
階的に広げることが可能になり、透明基板１の薄層化を
した後に、これに隣接する領域の遮光膜２のパターン化
を精度良く行うことが可能になる。

この結果、透明実パターン形成領域Ａと位相位相シフト
パターン形成頭載Ｂにある透明基板ｌの厚さを相違させ
るとともに、遮光膜２だけを除去する場合のレジスト３
．４の露光を、透明基板１を動かさずに連続的に処理す
ることになり、透明実パターンと位相位相シフトパター
ンの相対的な位置ズレは防止される。

また、第２の発明によれば、低感度の感光性レジスト３
と高感度の感光性レジスト４を全体に塗布した後に、透
明実パターンを形成する領域への感光性レジスト３．４
に露光量を多くして露光するとともに、位相シフトパタ
ーンを形成する領域Ｂの感光性レジスト３．４に露光量
を少なくして露光している。

このため、透明実パターン形成領域Ａでは、高感度の感
光性レジスト４と露光量の多い低感度の感光性レジスト
３を現像によって除去し、窓５を形成する一方、位相シ
フトパターン形成領域Ｂでは、高感度の感光性レジスト
４だけを現像によって選択的に除去することが可能にな
る。そして、透明基板１を薄層化した後に、２層の感光
性レジスト３．４を薄層化して位相シフトパターン形成
領域Ｂの遮光膜を除去することになる。

この結果、感光性レジスト３．４を露光する場合に、透
明実パターン形成領域Ａと位相シフトパターン形成領域
Ｂの露光を連続して行えることになり、透明基板１の位
置ズレによって生しる透明実パターンと位相シフトパタ
ーンとの相対的なずれがなくなる。

第３の発明によれば、位相シフトパターン形成領域Ｂの
感光性レジスト３．４に露光量を多くして露光する一方
、透明実パターン形成領域Ａの感光性レジスト３．４に
露光量を少なくして露光するようにしている。

これにより、第１の発明とは反対に、位相シフトパター
ン形成領域Ｂの遮光膜２を除去し、併せてその下の透明
基板１を薄層化した後に、透明実パターン形成領域Ａの
低感度の感光性レジスト３を灰化してその下の遮光膜２
を選択的に除去でき、透明実パターンと位相シフトパタ
ーンとの相対的なずれはなくなる。

第２及び第３の発明によって形成された露光用マスクは
、透明基板ｌを薄くする領域が、通明寓パターン形成領
域Ａか位相シフトパターン形成領域Ｂかの違いがあるだ
けで、双方とも、透明実パターンから遮光実パターン側
に回折する光を打ち消すといった同一の作用が得られる
。

〔実施例］ 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（ａ）本発明の第１実施例の説明 第１図は、本発明の第１実施例の工程を示す断面図であ
って、図中符号１は、ガラス等により形成された透明基
板で、この透明基板１の上には、クロム膜２が８０００
人程度形成されている。

この状態で、スピンコーティング法によって、クロム膜
２の上に第一〇ＥＢレジスト３を２０００人程度塗布し
た後、この上に、第一〇ＥＢレジスト３よりも高怒度な
第二〇ＥＢレジスト４を塗布して、その膜厚を約５００
０人と厚く形成する（第１図（ａ））。

次に、透明實パターン形成領域Ａと、その周辺の位相シ
フトパターン形成領域ＢのＥＢレジスト３．４に電子線
を照射した後に（第１図（ｂ））、再び透明実パターン
形成領域Ａだけに電子線を照射して、その領域の露光量
を多くする（第１図（Ｃ））。

この場合、露光を２度行っているが、透明基板１を移動
せずに連続して露光を行っているために、２つの照射領
域に相対的なズレは生じない。

なお、遮光実パターンの幅は、０．３μｍ以下にする。

この後に、ＥＢレジスト３．４を現像することにより、
透明実パターン形成領域Ａにおいて第一及び第二のＥＢ
レジスト３．４を除去し、また、位相シフトパターン形
成領域Ｂにおいて第二のＥＢレジスト４を除去する。こ
れにより、ステップ状の内面を有する窓５がＥＢレジス
ト３．４に形成されることになる（第１図（ｄ））。

この後に、塩素系ガスを使用してプラズマエ。

チング法によって、窓５から露出したクロム膜２を除去
するとともに、フッ素系ガスを使用して透明基板１の上
部をエツチングする（第１図（ｅ））。

この場合、透明基板ｌのエツチング深さＤは、Ｄ−λ／
２（ｎ−１）の関係式によって表される。

ここで、λは、露光用マスクを透過する紫外線等の波長
、ｎは、透明基板３１の屈折率を示している。例えば、
透明基板１の屈折率が１．５程度、透明基板１を透過さ
せる光を１線とすれば、深さＤは、０．３６μｍ程度と
なる。

次に、酸素プラズマによりＥＢレジスト３．４を薄層化
し、窓５から露出した第一〇ＥＢレジスト３を除去する
（第１図（ｆ））。これにより、窓５の内周面が垂直形
状になるとともに、位相シフトパターン形成領域Ｂのク
ロム膜２が露出することになる。

したがって、塩素系ガスを使用してクロム膜２を選択的
に除去すれば、位相シフトパターン形成領域Ｂの透明基
板１が薄層化されずに露出する（第１図（ｆ））。

最後に、ＥＢトレジスト３．４を溶剤によって剥離する
。

コレニより、クロムＷＸ２で覆われた遮光実パターンＰ
、と、透明Ｗ＋ｆｆｌ＋をエツチングして形成した透明
実パターンＰ２と、透明実パターンＰ２の周囲の位相シ
フトパターンＰ３とを備えた露光用マスクが形成される
（第１図（ｇ））。

このようにして形成されたｎ光用マスクに紫外線を透過
させれば、透明実パターンＰ２を通過した光の位相と、
その周辺の位相シフトパターンＰ３を通過した光の位相
が１８０°相違するために、遮光実パターン側、側に回
折した光が互いに打ち消しあって暗部となり、透明実パ
ターンＰ２を透過した光が広がらずに図示しないフォト
レジストに照射することになる。

（ｂ）本発明の第２の実施例の説明 上記した第１の実施例では、透明基板１のうち、透明実
パターン形成領域Ａを薄層化する一方、位相シフトパタ
ーン形成領域Ｂの膜厚を変えないようにして露光用マス
クを形成しているが、これとは逆に位相シフトパターン
形成領域Ｂの透明基板】だけを薄層化して、透明基板１
を透過する光の位相を変えることもできる。

そこで、以下に位相シフトパターン形成領域Ｂを薄層化
する工程について説明する。

まず、第１図（ａ）に示すと同様に、感度の異なるＥＢ
レジスト３．４を塗布するとともに、そのうち上層とな
る高感度のＥＢレジスト４を厚く形成する。

次に、透明実パターン形成領域Ａと、その周辺の位相シ
フトパターン形成領域Ｂに電子線を照射した後に（第２
図（ａ））、再び位相シフトパターン形成領域Ｂだけに
電子線を照射して、その領域の露光量を多くする（第２
図（ｂ））。これら２回の露光は連続して行い、２つの
照射領域Ａ、Ｂに相対的なズレを生しさせないようにす
る。

この後に、ＥＢレジスト３．４を現像すると、位相シフ
トパターン形成領域Ｂにおいては第一及び第二〇ＥＢレ
ジスト３．４が除去され、また、透明実パターン形成領
域Ａにおいては高感度の第二のＥＢレジスト４だけが除
去され、これにより、透明実パターン形成領域Ａでは低
感度のＥＢレジスト３が残存し、また、位相シフトパタ
ーン形成領域Ｂではクロム膜２を露出する窓５が形成さ
れることになる（第２図（Ｃ））。

この後に、塩素系ガスを使用したプラズマエツチング法
によって、窓５から露出したクロム膜２を除去してから
、フッ素系ガスを使用してその下の透明基板１の上層を
プラズマエツチングする（第２図（ｄす。この場合、透
明基板のエツチング深さＤを、Ｄ＝λ／２＜ｎ−１）と
する。

次に、透明実パターン形成領域Ａにある第一〇ＥＢレジ
スト３を酸素プラズマによって除去する（第２図（ｅ）
）。この場合、第二のＥＢレジスト４は薄くなる。

これにより、透明実パターン形成領域Ａのクロム膜２が
露出することになる。

したがって、ＥＢレジスト３．４をマスクにしてクロム
膜２をプラズマエツチング法によって選択的に除去すれ
ば、透明実パターン領域Ａの透明基板１は、溝によって
挟まれた状態となる（第２図（ｆ））。

最後に、ＥＢ）レジスト３．４を溶剤によって剥離する
。

これにより、クロム膜２で覆われた遮光実パターンＰ、
と、透明ＭＦｉｌをエツチングして形成した位相シフト
パターンＰ４と、位相シフトパターンＰ４に囲まれる透
明実パターンＰ、とを備えた露光用マスクが形成される
（第２図（ｇ））。

この露光用マスクは、第１実施例と異なって位相シフト
パターンＰ４のガラス基板１が薄層化されているが、透
明基板Ｉのうち位相シフトパターンＰ４と透明実パター
ンＰ、を透過した光は１８０度位相がシフトしているこ
とに変わりはなく、透明実パターンＰ、を透過した光は
広がらず、図示しないフォトレジストに照射されること
になる。

（ｃ）本発明のその他の実施例の説明 上記した実施例では、レジスト３．４を露光する際に露
光を２度行って露光量を多くしているが、電子ビームの
照射量を変化させることにより、度の露光で露光量を多
くすることもできる。

また、上記した実施例ではＥＢレジストを用いたが、そ
の他のレジストを使用してもよい。

さらに、透明基板１を薄層化する場合にプラズマエツチ
ングを用いたが、弗酸によるウェノトユノチングでもよ
い。

なお、低感度のレジスト３の例を上げると、ＰＭＭＡ系
レジスト（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａ
ｔｅ）や、組成ｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌ　ｃｒ−ｃｈｌ
ｏｒｏａｃｒｙｌａｔｅを主成分にしたレジストがあり
、それらの感度は２０〜３０μＣ／ｃｄ、１５〜２０　
ｔｔ　Ｃ／ｃｔＡ程度である。

一方、高感度のレジスト４の例としては、アモルファス
化ＰＭＭＡ−ＴｎＢＡＰ系レジストや、組成２．２２−
ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌ　ｃｒ−ｃｈｌｏｒｏａ
ｃｒｙｌａｔｅを主成分にしたレジストがあり、それら
の感度は０゜２〜０．５μＣ／ｃｄ、１〜５μＣ／ｃｄ
程度である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、透明基板表面の遮光
膜の上に、感度の小さい順にレジストを複数層形成した
後に、透明基板を薄層化する領域に光を多く照射すると
ともに、遮光膜だけを除去する領域に光を少なくし照射
でレジストを露光し、ついで、レジストを現像し、露光
量の多い領域のレジストを完全に除去して内周面が階段
状の窓を形成してから、窓を通して透明基板の上層をエ
ツチングし、次に、レジストを薄層化することにより窓
を拡大して遮光膜をエツチングするようにしたので、透
明基板を動かさずに連続的に露光処理を行うことが可能
になり、透明実パターンと位相シフトパターンの相対的
な位置ズレを防止して、露光用マスクのパターン精度を
高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の形成方法を示す断面図
、 第２図は、本発明の第２実施例の形成方法を示す断面図
、 第３図は、従来装置の一例を示す露光用マスクの断面図
、 第４図は、 従来の形成方法の一例を示す断面図 である。 （符号の説明） １・・・透明基板、 ２・・・クロム膜（遮光膜） ３、 ・・ＥＢレジスト （感光性レジスト）、 ５． ６・・・窓。 出 願 人 富士通株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板（１）表面に積層した遮光膜（２）の上
   に、感度の小さな順で感光性レジスト（３、４）を複数
   層形成する工程と、 前記透明基板（１）を薄層化する領域の露光量を多くす
   る一方、前記遮光膜（２）のみを除去する領域の露光量
   を少なくして前記レジスト（３、４）を露光した後に、
   前記レジスト（３、４）を現像することにより内周面が
   階段状となる窓（５、６）を形成する工程と、 該窓（５、６）を通して前記透明基板（１）の上層部に
   到る深さまで前記遮光膜（２）と前記透明基板（１）を
   エッチングする工程と、 前記レジスト（３、４）を薄層化して前記窓（５）を段
   階的に広げる工程と、 前記窓（５、６）を広げることにより露出した前記遮光
   膜（２）をエッチングする工程とを有することを特徴と
   する露光用マスク製造方法。
2. （２）透明基板（１）表面の遮光膜（２）の上に第一の
   感光性レジスト（３）を塗布する工程と、該第一の感光
   性レジスト（３）の上に、該第一の感光性レジスト（３
   ）よりも厚い、高感度な第二の感光性レジスト（４）を
   塗布する工程と、透明実パターン形成領域（Ａ）の露光
   量を多くする一方、位相シフトパターン形成領域（Ｂ）
   の露光量を少なくして、前記第一及び第二の感光性レジ
   スト（３、４）を露光する工程と、 前記透明実パターン形成領域（Ａ）及び前記位相シフト
   パターン形成領域（Ｂ）にある前記第二の感光性レジス
   ト（４）を現像により除去するとともに、露光量が多い
   前記透明実パターン形成領域（Ａ）にある前記第一の感
   光性レジスト（３）を現像により除去し、前記遮光膜（
   ２）の一部を露出する工程と、 前記第一の感光性レジスト（３）をマスクにして、前記
   透明基板（１）の上部に到るまでエッチングする工程と
   、 前記第二の感光性レジスト（４）をマスクにして前記第
   一の感光性レジスト（３）をエッチングし、前記遮光膜
   （２）を露出した後に、前記第二の感光性レジスト（４
   ）をマスクにして、前記遮光膜（２）をエッチングする
   工程とを有することを特徴とする露光用マスク製作方法
   。
3. （３）透明基板表面の遮光膜（２）の上に第一の感光性
   レジスト（３）を塗布する工程と、 該第一の感光性レジスト（３）の上に、該第一の感光性
   レジスト（３）よりも厚い、高感度な第二の感光性レジ
   スト（４）を塗布する工程と、位相シフトパターン形成
   領域（Ｂ）の露光量を多く、透明実パターン形成領域（
   Ａ）の露光量を少なくして、前記第一及び第二の感光性
   レジスト（３、４）を露光する工程と、 前記透明実パターン形成領域（Ａ）及び前記位相シフト
   パターン形成領域（Ｂ）にある前記第二の感光性レジス
   ト（４）を現像により除去するとともに、前記位相シフ
   トパターン形成領域（Ｂ）の露光量が多い前記第一の感
   光性レジスト（３）を現像により除去し、前記遮光膜（
   ２）の一部を露出する工程と、 前記第一の感光性レジスト（３）をマスクにして、前記
   透明基板（１）の上部に到るまでエッチングする工程と
   、 前記第二の感光性レジスト（４）をマスクにして透明実
   パターン領域（Ａ）にある前記第一の感光性レジスト（
   ３）を除去した後、前記第二の感光性レジスト（４）を
   マスクにして、前記遮光膜（２）をエッチングする工程
   とを有することを特徴とする露光用マスク製作方法。