JPH04315150A - 位相シフトリソグラフィーマスク作製方法 - Google Patents

位相シフトリソグラフィーマスク作製方法

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JPH04315150A
JPH04315150A JP3344091A JP34409191A JPH04315150A JP H04315150 A JPH04315150 A JP H04315150A JP 3344091 A JP3344091 A JP 3344091A JP 34409191 A JP34409191 A JP 34409191A JP H04315150 A JPH04315150 A JP H04315150A
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JP
Japan
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layer
material layer
light
shielding material
grooves
Prior art date
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Pending
Application number
JP3344091A
Other languages
English (en)
Inventor
Joseph G Garofalo
ジョセフ ジェラルド ガロファロ
Jr Robert L Kostelak
ロバート ルイス コステラック ジュニア
Sheila Vaidya
シャイラ ヴァイデャ
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.)
AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/29Rim PSM or outrigger PSM; Preparation thereof

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路等の作
製に用いられる、光リソグラフィー技術に関し、特に光
リソグラフィー技術を用いてそのような回路を作製する
ための、リソグラフィーマスクの作製手法に関する。こ
れらのマスクは、特に倍率が1ではない光システムに用
いられる場合、”レティクル”とも呼ばれる。
【0002】
【従来の技術】International Elec
tron Device Meeting(IEDM)
 Technical Digest, pp.57−
60(3.3.1−3.3.4)(1989年12月)
に掲載の、”New Phase Shifting 
Mask withSelf−Aligned Pha
se Shifters for a Quarter
 Micron Lithography”において、
A.Nitayamaらは、マスクが光リソグラフィー
システムで使用される際に、(空隙の)解像度、つまり
マスクの解像性を改善するために、孤立した空隙を形成
して位相シフト部とする、位相シフト部を有するマスク
の利用を示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前掲のA.Nitay
amaらによって示されたマスク構造は、ウェットエッ
チングに耐性のあるPMMA位相シフト層の下の、遮光
クロム層の(横方向)ウェットエッチング段階を含み、
PMMA層の下のクロム層をエッチングし、位相シフト
マスクを形成する。しかし、エッチングされるクロムの
量と、そのエッジの位置決め制御が難しい。必要な解像
性を有するマスクを得るためには、遮光クロム層のエッ
ジの位置は精密に制御されねばならない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、位相シフトマ
スクデバイスの作製のための、セルフアライメントリソ
グラフィー技術に関し、以下の段階を有する:(a)遮
光材料層の全厚に達し、透明材料層ほぼ全表面に配置さ
れ、透明材料層の厚さ方向の少なくとも一部分に達する
ような溝を形成し、(b)遮光材料層及び溝の全表面に
レジスト層を形成し、(c)レジスト層をパターニング
し、溝内の任意の位置に境界エッジを有するパターニン
グされたレジスト層を形成し、遮光材料層の表面の一部
を露光し、(d)表面の一部分の下の遮光材料層の全厚
をエッチングし、それによって透明材料層(12)のエ
ッジはエッチングによって影響を受けないことを特徴と
する位相シフトマスク作製手法。
【0005】このようにして、遮光材料層のパターニン
グ中に、全てのエッジ端面がパターニングされるような
2段階溝構造が得られる。一方、第2材料層の必要とさ
れる(正確な)セルフアライメントのために、単に溝内
のある場所にそのエッジが配置されることだけが要求さ
れるため、段階(c)でのレジスト層のパターニングで
は、必要な誤差マージンがとれ、比較的大きなアライメ
ント誤差を許容することができる。
【0006】透明材料層は、透明基板と同じ組成、ある
いは異なった化学組成を有する、別の透明フィルムを用
いることができる。あるいは、基板表面へのエッチング
レートが十分に制御される場合には、そのような透明フ
ィルムの必要はない。
【0007】
【実施例】図1に、図4に示される位相シフトリソグラ
フィーマスク500を作製する際の、初期段階を示す。 明確にするために、マスク500のパターンは空隙を仮
定しているが、以下に述べられるように本発明に関して
他の、例えば直線群状等にすることも可能である。層1
4は電子ビームレジスト層で、0.5μm厚均一のポリ
ブチルスルフォンであり、制限された領域25が電子ビ
ームによって照射される。領域25は、レジストを”ポ
ジ”とするのに十分な、つまり現像液で処理される際に
領域25のレジストが溶けるのに十分な電子ビーム量で
照射される。このレジスト層14は、0.1μm厚均一
のクロムからなる遮光材料層13の表面に堆積されてい
る。遮光材料層13がクロムのような導電性の場合、上
記の電子照射時に接地することができる利点がある。
【0008】最終的に必要なマスクパターンが孤立した
正方形空隙である場合、領域25は正方形環溝となり、
必要な形状が線状(あるいは正方形ではなく平行線群)
である場合には、領域25は一対(あるいは群、図示せ
ず)の平行な溝となる。
【0009】層12(図1)が必要とされる位相シフト
層となる。通常熱分解法(CVD)によって堆積された
酸化シリコン層あるいはガラス層が用いられ、その屈折
率は約1.5であり、アモルファス石英基板11上の表
面に堆積されている。従って、この透明材料層12の必
要な厚さλ/2(n−1)は、λ/2(1.5−1)に
より、ほぼ光の波長に等しくなる。
【0010】標準的なレジスト現像技術によるレジスト
層14の現像後、領域25のレジスト層全てに、空隙(
溝)が形成される、つまりレジスト層がパターニングさ
れる。このパターニングされたレジスト層をエッチング
に対する防護層として用いることにより、クロム製の遮
光材料層13及び透明材料層12は、等方性あるいは異
方性エッチングされる。その後、パターニングされたレ
ジスト層14は除去される。このようして、図2のよう
に、層12及び13の、初期のレジスト層14の初期の
領域25の下の領域に達する溝26が形成される。これ
らの溝26は、その溝が位相シフトとして必要とされな
い限り、基板11の光学的に意味を持つ厚さに達するこ
とはない。
【0011】例えば、遮光材料層13をエッチングする
ためには、セリウムアンモニウムナイトレートのような
ウェットエッチャントを用いることができ、石英基板1
1でなくガラス製の透明材料層12をエッチングするた
めには、10:1のHF及び40%NH3Fの体積比3
:50の混合液を用いることができる。上記からわかる
ように、正方形環、あるいは平行な長方形の対(あるい
は群)の溝26が形成される。
【0012】レジスト層14は除去され、新しいポジレ
ジスト層24(図3)が、作製されるマスク500(図
4)の全表面に堆積される。臨界的ではないアライメン
トによって、新しいレジスト層24の領域27に電子ビ
ームが照射され、この領域が現像液によって融解される
ようにする。この領域27は島状部23および22を完
全に包含し、溝26(図2)の一部を包含するが、層1
2及び13の残りの(周囲の)領域を含むことはない。
【0013】レジスト層(図3)の領域24と27の間
の境界面は、それらが空隙(溝)26(図2)内の、ど
こか(任意の)場所に配置されている限り、正確なアラ
イメントを必要とはしない。このように正確なアライメ
ントを必要とされないことから、”セルフアライン”と
言う言葉が用いられ、つまり、レジスト層の領域24及
び27の間の境界面が溝26(図2)内の任意の場所に
配置されるだけで、島状層22が、層12及び13の残
りの周囲の領域のエッジに対して、自動的に正確にアラ
イメントされる。また、レジスト層の領域24及び27
の間の境界面は、レジスト層14(図1)のパターニン
グに用いた電子ビームに対する、レジスト層24(図3
)のパターニングに用いた電子ビームのアライメントに
よって決まる。島状層22のエッジが第2のリソグラフ
ィーレベルとなり、層12の残りの周囲のエッジが第1
リソグラフィーレベルとなり、2つのレベルが自動的に
アライメントされる。
【0014】レジスト層24は現像(パターニング)さ
れ、レジスト層の領域27が除去される。レジストの残
りの領域24をエッチングに対する防護マスクとして用
い、クロムの島状部の遮光材料13が異なってエッチン
グされ、島状層22はそのままで残存する。このように
して、必要なマスク500(図4)が、幅Cの透明な位
相シフト材料からなる正方形島状部22を有する、全幅
Aの正方形状空隙として形成される。あるいは、幅Cの
長方形の中央位相シフト部22を有する、全幅Aの長方
形空隙として、全空隙28が形成される。
【0015】図5に、本発明による他の実施例によって
作製された位相シフトマスク600を示す。このマスク
600はマスク500と同様の方法によって作製され、
マスク600作製では、ポジレジスト層24(図3)が
ネガレジスト層によって置き換えられている点だけが異
なる。従って、クロム製の遮光材料層13のパターンは
マスク500に対してマスク600では、ある使用例で
必要とされるように反対(相補的なもの)となる。
【0016】本発明は、特定の実施例によって説明され
ているが、本発明の包含範囲を逸脱することなく種々の
変形が成し得る。クロムの代わりに、ケイ化モリブデン
のような他の遮光材料を用いることができる。さらに、
層12をパターニングされる独立の層とする代わりに、
基板11の最上面に対するエッチングの深さの均一性が
、プラスマイナス5パーセント以内に制御される場合に
は、同様のパターンで基板11自身の最上部をエッチン
グする手法も、本発明の範囲内で可能であると考えられ
る。このようにすれば、層12が独立した層である必要
性は全くない。また、回折の原理に従えば、層12の厚
さが、π以外の位相シフトに対応しても良い。さらに、
空隙26の形状は正方形環である必要はなく、円状環あ
るいは他の環状であっても良い。
【0017】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明では、位相
シフトマスクデバイスの作製手法に関し、遮光材料層の
パターニング中に、全てのエッジ端面がパターニングさ
れるような2段階溝構造を得て、正確なセルフアライメ
ントのために、単に溝内のある場所にそのエッジが配置
されることだけが要求されるため、レジスト層のパター
ニングでは、必要な誤差マージンがとれ、比較的大きな
アライメント誤差を許容することができるような、位相
シフトマスクデバイスを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の第1の段階における断面図。
【図2】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の第2の段階における断面図。
【図3】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の第3の段階における断面図。
【図4】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の第4の段階における断面図。
【図5】本発明の他の実施例によって、位相シフトマス
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
【符号の説明】
11  基板 12  透明材料層 13  遮光材料層 14  レジスト層 22〜23  島状層 24  領域(レジスト層) 25  領域(レジスト層) 26  溝 27  領域 28  空隙 500  位相シフトマスク 600  位相シフトマスク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  (a)透明材料層(12)の表面に配
    置される遮光材料層(13)の全厚に達し、前記透明材
    料層の厚さ方向の少なくとも一部分に達するような溝(
    26)を形成するステップと、(b)遮光材料層(13
    )及び溝(26)の全表面にレジスト層(24、27)
    を形成するステップと、(c)レジスト層をパターニン
    グし、溝内の任意の位置に境界エッジを有するパターニ
    ングされたレジスト層を形成し、遮光材料層(13)の
    表面の一部を露光するステップと、(d)前記表面の一
    部分の下の遮光材料層(13)の全厚をエッチングする
    ステップとからなり、それによって透明材料層(12)
    のエッジはエッチングによって影響を受けないことを特
    徴とする位相シフトリソグラフィーマスク作製方法。
  2. 【請求項2】  透明材料層とは化学組成が異なった基
    板(11)上に、透明材料層(12)が配置されること
    を特徴とする請求項1に記載の方法。
JP3344091A 1990-12-05 1991-12-03 位相シフトリソグラフィーマスク作製方法 Pending JPH04315150A (ja)

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US07/622,687 US5153083A (en) 1990-12-05 1990-12-05 Method of making phase-shifting lithographic masks

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EP (1) EP0489539A3 (ja)
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