JPH04365044A - 位相シフト用マスクブランクおよび位相シフトマスクの製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レベンソン型（周波数
変調型）の位相シフトマスクの製造方法およびこれに使
用するマスクブランクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のフォトマスクでは、接近したパタ
ーンはマスクの透過部から漏れた光が干渉し合い、解像
不良を起こすという問題が生じていた。そこで、隣接し
ているパターンを透過する投影光の位相を１８０度反転
し、微細パターンの解像性を向上させる位相シフト技術
を用いた位相シフトマスクが開発され注目されている。 すなわち、位相シフトマスクでは、隣接するパターンの
透過部から漏れた光は位相が１８０度異なるため、お互
いに弱め合う働きをして、従来よりも微細なパターンを
解像することができる。

【０００３】このうち、レベンソン型の位相シフトマス
クでは遮光パターンとシフターパターンの設計が異なる
ため、まず遮光パターンを形成した後、再度レジストプ
ロセスを経て、重ね合わせの電子線描画を行わなければ
ならない。従来の位相シフトマスクの製造法を図３によ
り説明すると、同図（ａ）に示すような透明基板１１上
にクロム等の遮光層１２を形成し、通常のリソグラフィ
ー法によるパターニングを行なって、遮光層１２を部分
的に除去したパターン１２′を形成し（同図（ｂ）参照
）、ＳｉＯ２等のシフター層１３をその上に形成（同図
（ｃ）参照）した後、リソグラフィー法によるシフター
のパターニングを行えば、同図（ｄ）に示すような位相
シフトマスクが出来上がる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来法
は、透明基板上に遮光膜を成膜し、遮光パターンを形成
した後、シフターを成膜し、シフターパターン形成を行
なっており、成膜・パターン形成のプロセスを２度にわ
たって行なうため、マスク完成までの工期が長くかかっ
ていた。また、シフター層のパターニングの際、エッチ
ング終了点が見極めにくいため、オーバーエッチングに
より基板までがエッチングされてしまいシフターのエッ
チング精度が極めて低いという問題があった。

【０００５】また、位相シフト層はＳｉＯ２、ＳＯＧ等
の絶縁体材料で構成されているため、パターニングの際
の電子線描画時に電子が基板表面に帯留するチャージア
ップ現象が発生し、パターン自体が正確に描画されない
、正確な位置に描画されないという問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題に鑑みな
されたもので、その目的とするところは、従来より少な
い工程で位相シフトマスクが製造でき、かつ位相シフト
層のパターニングの際のチャージアップ現象の発生を防
止できる製造方法及び該方法に用いるマスクブランクを
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の位相シフト用マスクブランクは、透明基板
上に、下から順にエッチング停止層、シフター層、導電
層および遮光層を設けたことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の位相シフトマスクの製造方
法は、上記マスクブランクを使用し、まず遮光パターン
を形成し、次いで電子線重ね合わせ描画後シフターパタ
ーンを形成し、さらに開口部に露出した導電層を除去す
る事を特徴とする。

【０００９】本発明の構成によると、マスクブランクに
おいて成膜工程を済ませておき、マスクプロセスはリソ
グラフィ工程のみで形成可能であるため、これにより、
従来より少ない工程で位相シフトマスクが製造できる。

【００１０】また、本発明の構成によると、シフター層
の上層に設けられた導電層により導通が取れて、シフタ
ー層のパターニングの際に電子線描画時のチャージアッ
プ現象が発生するのを防止し、さらにシフター層の直ぐ
下に設けられたエッチング停止層により、シフター層を
ドライエッチングする際にその終点がわからず下地基板
までがエッチングされてしまうのを防止できるため、エ
ッチング量の制御がしやすく、エッチング精度が向上す
る。

【００１１】以下、添付図面を参照して本発明を更に詳
述する。

【００１２】図１は本発明の位相シフト用マスクブラン
クの一実施例の構成を示す断面図、図２の（ａ）〜（ｅ
）は該マスクブランクを使用して位相シフトマスクを製
造する工程の一例を示す断面図である。図１より明らか
なように、本実施例の構成は、透明基板１上に、エッチ
ング停止層２、シフター層３、導電層４および遮光層５
が順に積層されたものである。

【００１３】透明基板１は、従来からマスク基板として
使用されている石英ガラス等の光学的に透明な材料から
なり、その厚さは本質的な制約はないが、通常０．２〜
６ｍｍ程度のものが用いられる。

【００１４】エッチング停止層２は、文字通り、シフタ
ー層３のドライエッチングの際に下地の基板がエッチン
グされるのを防止するためのもので、当然のことながら
シフター層３とのドライエッチング選択比が大きく、か
つ透明な材質のものが選択される。例えば、シフター層
３がＳｉＯ２で構成されるような場合には、エッチング
ストッパー層３としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒
化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、
マグネシアスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３）等の材質が
使用される。エッチング停止層２の厚さについては特に
限定はないが、５０〜２００Å程度の厚さが望ましい。

【００１５】シフター層３は透明材料であればよいが、
通常はＳｉＯ２、ＳＯＧ等が用いられる。シフター層３
は、前述の如く、透過光の位相を１８０度反転させるた
めのもので、そのためには、シフター層３の膜厚は、透
過光が基板１に対して１８０度の位相差を持つようにす
るべく設定する必要がある。このときの条件は、シフタ
ー層３の屈折率をｎ、露光光源波長をλ、シフター層３
の膜厚をｄとすると、ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝で表わ
される。具体的に、ｎを１．４７（ＳｉＯ２）、λを３
６５ｎｍとすると、シフター層の膜厚は約３９０ｎｍと
なる。

【００１６】導電層４としては、例えば酸化インジウム
・スズ合金（ＩＴＯ）、タンタル等の薄膜が使用でき、
その厚さは特に限定されるものではないけれども、２０
〜１００Å程度の厚さが好ましい。

【００１７】また、遮光層５としては、クロム等が代表
的であるが、これに酸化クロム等を積層して低反射防止
層とすることもできる。遮光性を有するためには一定の
光学濃度（一般には２．６〜３．０程度）が必要である
。遮光層５の膜厚は一定の光学濃度をもたせるために０
．０２〜０．２μｍ程度である。

【００１８】透明基板１上に、エッチング停止層２、シ
フター層３、導電層４および遮光層５の各薄膜を形成す
る方法としては、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の従来公知の方法を任
意に採用することが出来る。

【００１９】次に、以上のように構成された本発明のマ
スクブランクを用いて位相シフトマスクを製造する方法
の一例を図２を参照して説明すると、まず、マスクブラ
ンク（図１）に、通常の電子線リソグラフィー法による
パターニングを行なって、遮光層５を部分的に除去した
遮光パターン５′を形成する（図２（ａ）参照）。

【００２０】この上に、再度、電子線レジスト層６を塗
設し、所定のベーク処理後、電子線露光によって所定の
重ね合わせパターン描画を行なう。前述した如く、導電
層４の存在によりかかる電子線描画時のチャージアップ
現象の発生は防止され、パターン描画が正確に行われる
。

【００２１】露光後、所定の現像を行なって、レジスト
パターンを形成する（同図（ｂ）参照）。

【００２２】次に、該レジストパターン６をマスクとし
て、ドライエッチングにより、シフター層３を部分的に
除去（この時上層の導電層４も除去される）してパター
ン化３′し（同図（ｃ）参照）、次いでレジストパター
ン６を除去する（同図（ｄ）参照）。なお、シフター層
３の下にエッチング停止層２があるため、エッチングの
終点を検出でき、下地基板はエッチングされないので、
エッチング量の制御がしやすい。

【００２３】このとき、遮光パターンの開口部は、シフ
ター層３のエッチングにより導電層４が除去された部分
と、残っている部分４ａとがある。そこで、開口部に露
出した導電層４ａをエッチングにより除去し、マスクパ
ターンの開口部において導電層４による透過率の低下が
ない位相シフトマスクが完成する（同図（ｅ）参照）。

【００２４】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。

【００２５】洗浄済のガラス基板上に、エッチング停止
層として膜厚２０ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜をスパッタリング
法により形成し、その上に、シフター層として膜厚３９
０ｎｍのＳｉＯ２層を同様にスパッタリング法により形
成した。その上に、導電層として膜厚５ｎｍのタンタル
膜をスパッタリング法により形成し、更にその上に遮光
層としてクロム膜と酸化クロム膜とを積層した膜厚１０
０ｎｍの低反射防止膜を形成して、マスクブランクを作
製した。

【００２６】次に、作製したマスクブランクの上に、ポ
ジ型電子線レジスト（チッソ（株）製，商品名ＰＢＳ）
を約５０００Åの厚さに塗布し、所定のベーク処理後、
ラスタースキャン型電子線描画装置を使用して、加速電
圧１０ＫＶ、ドーズ量約２μＣ／ｃｍ２にて所定のパタ
ーン描画を行ない、専用現像液にて現像処理してレジス
トパターンを得た。所定のベーク、デスカム処理後、硝
酸セリウムアンモニウムと過塩素酸の水溶液にて遮光層
であるクロム膜と酸化クロム膜のエッチングを行ない、
レジストを剥離して遮光パターンを形成した。

【００２７】次に、ネガ型電子線レジスト（シプレイマ
イクロエレクトロニクス社製，商品名ＳＡＬ−６０１Ｅ
Ｒ７）を約１００００Åの厚さに塗布し、所定のベーク
処理後、前出電子線描画装置を使用して、加速電圧１０
ＫＶ、ドーズ量約２．５μＣ／ｃｍ２にて所定の重ね合
わせパターン描画を行なった。描画後、所定の現像、ベ
ーク処理を行ない、レジストパターンを得た。

【００２８】続いて、上記レジストパターンをマスキン
グパターンとして、シフター層のドライエッチングを、
平行平板型リアクティブエッチング装置にてＣ２Ｆ６と
Ｈ２ガスを用いて行なった。該ドライエッチングは異方
性が高く、レジストとの選択比が大きい条件で行なった
。 エッチング条件は、ガス比Ｃ２Ｆ６：Ｈ２＝１０：１、
パワー３００Ｗ、ガス圧０．０３Ｔｏｒｒとした。エッ
チング終了後、レジストパターンを剥離し、次いで、マ
スクパターンの開口部に露出した導電層を３０％苛性ソ
ーダ水溶液と過酸化水素水の混合液（混合比１０：１）
によるウェットエッチングにて除去し、位相シフトマス
クを完成した。完成した位相シフトマスクは、正確な位
相シフトマスクパターンが形成され、位相シフト部位の
厚みも設計値通りに制御されていた。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、マスクブランクにおいて成膜工程を済ませておき
、マスクプロセスはリソグラフィ工程のみで形成可能で
あるため、従来より少ない工程で位相シフトマスクが製
造できる。従って、マスク製造工期を従来よりも短縮化
できるという優れた効果を奏する。

【００３０】また、シフター層の上層に導電層を設けた
ことにより導通が取れて、シフター層のパターニングの
際に電子線描画時のチャージアップ現象の発生を防止で
き、重ね合わせパターン描画が正確に行われる。さらに
、シフター層の直ぐ下にエッチング停止層を設けたこと
により、シフター層をドライエッチングする際その終点
が検出できずに下地基板までがエッチングされてしまう
のを防止できるので、エッチング量の制御がしやすく、
エッチング精度も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位相シフト用マスクブランクの一実施
例の構成を示す断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の位相シフト用マスク
ブランクを使用して位相シフトマスクを製造する工程の
一例を示す断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は従来の位相シフトマスクを製
造する工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　透明基板 ２　　エッチング停止層 ３　　シフター層 ４　　導電層 ５　　遮光層 ６　　レジスト層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透明基板上に、下から順にエッチング
   停止層、シフター層、導電層および遮光層を設けてなる
   ことを特徴とする位相シフト用マスクブランク。
2. 【請求項２】　　請求項１の位相シフト用マスクブラン
   クを使用し、まず遮光パターンを形成し、次いで電子線
   重ね合わせ描画後シフターパターンを形成し、さらに開
   口部に露出した導電層を除去する事を特徴とする位相シ
   フトマスクの製造方法。