JPH0451240A - Mask for photoetching and production thereof - Google Patents

Mask for photoetching and production thereof

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JPH0451240A
JPH0451240A JP2159843A JP15984390A JPH0451240A JP H0451240 A JPH0451240 A JP H0451240A JP 2159843 A JP2159843 A JP 2159843A JP 15984390 A JP15984390 A JP 15984390A JP H0451240 A JPH0451240 A JP H0451240A
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JP
Japan
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substrate
light
mask
film
pattern
Prior art date
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Application number
JP2159843A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Sato
健志 佐藤
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the concentration of light on the central part of a surface on which the light is projected as well as to reduce the reflection of the light and to increase transmissivity by forming an antireflection film fit for the wavelength of light from the light source of an exposer on the surface of the transparent substrate of mask forming an original pattern. CONSTITUTION:The substrate 1 of a mask is made of quartz or low expansion glass, a Cr pattern 2 and a chromium oxide film 3 are successively formed on the substrate 1 and the entire substrate 1 is coated with an antireflection film 4 by vapor deposition with electron beams. In the case of an exposer with a light source emitting light having wavelength of G line (wavelength lambda=435 nm), a three-layered film consisting of a magnesium fluoride layer (109 nm=lambda/4), a zirconium oxide-tantalum pentoxide mixed layer (218 nm=lambda/2) and an aluminum oxide layer (109 nm=lambda/4) is formed as the antireflection film 4 on the quartz substrate 1. The distribution rate of illuminance is improved from + or -1.5% to + or -0.6% by forming the film 4 and >=99.5% transmissivity is attained.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路の製造工程における原画パ
ターン像を試料上へ投影する露光装置に使用されるホト
エツチング用マスク及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a photoetching mask used in an exposure apparatus for projecting an original pattern image onto a sample in the manufacturing process of semiconductor integrated circuits, and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、半導体集積回路の製造工程において原画パターン
像を試料上へ投影するのに用いられる露光装置は、第3
図に示すような構成のものが一般に採用されている0図
において、11は光源で、該光源11から放射された光
は、集光ミラー12.ユニホーマ13.平面鏡14.コ
ンデンサレンズ15を通して、その照度を均一化してマ
スク16を照射する。
Conventionally, an exposure device used to project an original pattern image onto a sample in the manufacturing process of semiconductor integrated circuits has a third
In FIG. 1, a configuration as shown in the figure is generally adopted, 11 is a light source, and the light emitted from the light source 11 is collected by a condensing mirror 12. Uniform 13. Plane mirror 14. The mask 16 is irradiated through a condenser lens 15 with uniform illuminance.

次いでマスク16上の金属遮光パターン(原画パターン
)以外の透明部を通過した光が、投影レンズ17により
試料18上へ結像されるように構成されている。
Next, the light that has passed through the transparent portion other than the metal light-shielding pattern (original pattern) on the mask 16 is configured to be imaged onto the sample 18 by the projection lens 17 .

そしてこのように構成されている露光装置のマスク16
としては、透明な平板状基板に金属遮光パターン、例え
ばクロムパターンを形成して構成されている。しかしこ
のマスク16は平行平板状であるためクロムパターン面
での反射を抑える目的で、遮光パターンを単層のクロム
パターンで形成する代わりに、第4図に示すように、マ
スク基板21へ形成したクロムパターン22の上に更に
酸化クロム膜23を積層し、2層のクロム層で遮光パタ
ーンを形成したもの、あるいは第5図に示すようにマス
ク基板21へまず酸化クロム膜24を形成し、その上に
クロムパターン22を形成し、更にその上に酸化クロム
l1123を積層する3層クロム構造の遮光パターンを
形成したものが用いられている。
And the mask 16 of the exposure apparatus configured in this way
It is constructed by forming a metal light-shielding pattern, such as a chrome pattern, on a transparent flat substrate. However, since this mask 16 has a parallel plate shape, in order to suppress reflection on the chrome pattern surface, instead of forming the light shielding pattern with a single layer chrome pattern, it was formed on the mask substrate 21 as shown in FIG. A chromium oxide film 23 is further laminated on the chromium pattern 22 to form a light-shielding pattern with two chromium layers, or a chromium oxide film 24 is first formed on the mask substrate 21 as shown in FIG. A light-shielding pattern with a three-layer chromium structure in which a chromium pattern 22 is formed on top and chromium oxide l1123 is further laminated thereon is used.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで上記従来の2層あるいは3層構成のマスクにお
いては、金属遮光パターン面の反射を低(抑えることは
できるようになっているが、透明な単一平行基板21を
用いる限りは、透明基板部の上下面において反射が生じ
ており、金属遮光パターン部分のみにおいて反射を低減
させる手段をとるだけでは不十分であり、遮光部と透明
部の割合に応じて反射の割合も微妙に変化する。
By the way, in the conventional two-layer or three-layer mask described above, it is possible to reduce the reflection on the metal light-shielding pattern surface, but as long as the transparent single parallel substrate 21 is used, the transparent substrate portion Reflection occurs on the upper and lower surfaces of the metal light-shielding pattern, and it is insufficient to take measures to reduce reflection only at the metal light-shielding pattern portion, and the ratio of reflection changes slightly depending on the ratio of the light-shielding portion to the transparent portion.

第6図は、上記従来の露光装置において、マスクを配置
しない場合における光源11より発せられた光の投影面
上でのセンター軸の照度分布を、照度センサにより測定
した結果を示す図であるが、装置及びレンズの設計製作
技術の向上により照度分布は均一化されている。なお第
6図において横軸は投影面上の位置、縦軸は照度を示し
ている。
FIG. 6 is a diagram showing the results of measuring the illuminance distribution of the center axis of the light emitted from the light source 11 on the projection plane using an illuminance sensor when no mask is disposed in the conventional exposure apparatus. The illuminance distribution has become more uniform due to improvements in the design and manufacturing technology of devices and lenses. In FIG. 6, the horizontal axis represents the position on the projection plane, and the vertical axis represents the illuminance.

しかしながら上記同一装置において、マスク基板として
使用されるクォーツ又は低膨張ガラス基板をセットした
のち、同一方法により照度分布を測定すると、第7図に
示すように、明らかに投影面中央がマスク基板面の反射
により照度が高い値となる。この中央部の照度の変化は
、試料上の結像パターンの寸法の不均一化につながり、
試料の結像面上の中央部の寸法は、ポジレジストを用い
残しパターンを形成する場合には、細くなってしまうと
いう結果を引き起こす、すなわち第7図に示す照度分布
は、結像面内の寸法精度と対応することになる。
However, when measuring the illuminance distribution using the same method after setting a quartz or low expansion glass substrate to be used as a mask substrate in the same apparatus described above, it is clear that the center of the projection plane is on the mask substrate surface, as shown in Figure 7. The illuminance becomes high due to reflection. This change in illuminance at the center leads to non-uniform dimensions of the imaged pattern on the sample.
When forming a pattern using a positive resist, the dimension of the central part of the sample on the image plane becomes thinner. In other words, the illuminance distribution shown in Fig. 7 is This corresponds to dimensional accuracy.

サブミクロンパターンの領域においては、0.05μm
の寸法精度が問題とされる場合があり、このような寸法
精度には従来技術では結像面中央部のパターン寸法変化
により対応できない。
In the submicron pattern area, 0.05μm
There are cases where dimensional accuracy is a problem, and conventional techniques cannot deal with such dimensional accuracy due to pattern dimensional changes at the center of the image plane.

また第4図に示した2層構造の遮光パターンを形成した
マスクにおいては、クロムパターン22の反射を酸化ク
ロム23で低下させることはできても、第8図に示すよ
うに、数%〜数十%の反射31が基板上面に投影され、
更にマスク基板21のクロムパターン22の形成されて
いない透明面側の表面で反射されて、投影レンズ系を通
して試料18上に転写され、ゴースト像32として現れ
る。このゴースト像は通常の露光エネルギーでは確認で
きないが、試料上へ転写されており、試料上のパターン
プロファイル等への悪影響を及ぼしている。
Furthermore, in a mask with a two-layered light-shielding pattern shown in FIG. 4, although the reflection of the chromium pattern 22 can be reduced by using chromium oxide 23, the reflection of the chromium pattern 22 can be reduced by a few percent to several A reflection 31 of 10% is projected onto the top surface of the substrate,
Further, it is reflected by the transparent surface of the mask substrate 21 on which the chrome pattern 22 is not formed, and is transferred onto the sample 18 through the projection lens system, where it appears as a ghost image 32. Although this ghost image cannot be confirmed with normal exposure energy, it is transferred onto the sample and has an adverse effect on the pattern profile etc. on the sample.

本発明は、従来の露光装置に用いるホトエツチング用マ
スクにおける上記問題点を解消するためになされたもの
で、試料上のパターン結像面内のパターン寸法を向上さ
せ、更にパターンプロファイルを向上させることができ
るようにしたホトエツチング用マスク及びその製造方法
を提供することを目的とする。
The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems with photoetching masks used in conventional exposure equipment, and it is possible to improve the pattern dimensions in the image formation plane of the pattern on the sample and further improve the pattern profile. An object of the present invention is to provide a photoetching mask and a method for manufacturing the same.

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記問題点を解
決するため、本発明は、基板上に原画パターンを形成し
たマスクの少なくとも透過基板面に、露光装置の光源波
長に対応した反射防止膜を設けてホトエツチング用マス
クを構成するものである。
[Means and effects for solving the problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an anti-reflection film corresponding to the light source wavelength of the exposure device on at least the transparent substrate surface of a mask having an original pattern formed on the substrate. A photoetching mask is constructed by providing a photoetching mask.

このように構成することにより、マスク基板による照射
光の反射が低減されて透過率が向上すると共に、反射に
よって引き起こされる投影面中央部への光集中を緩和し
、投影面中央部のパターン寸法の変動が低減され、試料
上のパターン寸法精度を向上させることができる。また
マスク基板の透明面側の表面に反射防止膜を設けること
により、マスク基板上面反射による原画パターンのゴー
ストを解消し、投影像のパターンプロファイルを向上さ
せることができる。
With this configuration, the reflection of the irradiated light by the mask substrate is reduced and the transmittance is improved, and the concentration of light at the center of the projection plane caused by reflection is alleviated, and the pattern dimensions at the center of the projection plane are reduced. Variations are reduced and pattern dimensional accuracy on the sample can be improved. Further, by providing an antireflection film on the surface of the transparent side of the mask substrate, it is possible to eliminate ghosts of the original image pattern due to reflections from the upper surface of the mask substrate, and improve the pattern profile of the projected image.

〔実施例〕〔Example〕

以下実施例について説明する。第1図は、本発明に係る
ホトエツチング用マスクの一実施例を示す断面図である
。1はマスク基板で、クォーツ又は低膨張ガラスで形成
されており、該基板1にクロムパターン2及びその上に
酸化クロム膜3を形成したのち、電子ビームによる蒸着
法を用いてマスク基板1全体を反射防止膜4で被う0反
射防止膜4としては、例えば、G 1ine(波長λ−
436ns)の波長の光源を使用する装置においては、
フッ化マグネシウム膜(109ns−λ/4)/酸化ジ
ルコンと5酸化タンタルの混合膜(218n■=λ/2
)/酸化アルミニウム(109nm−λ/4)/基板(
クォーツ)の3層構造のものが用いられる。この反射防
止膜を設けた場合には、照度分布率は、反射防止膜を設
けない場合、±1.5%であったのが、±0.6%に向
上する。また透過率も99.5%以上となる。
Examples will be described below. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a photoetching mask according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a mask substrate, which is made of quartz or low-expansion glass.After forming a chromium pattern 2 and a chromium oxide film 3 on the substrate 1, the entire mask substrate 1 is deposited using an electron beam evaporation method. As the anti-reflection film 4 covered with the anti-reflection film 4, for example, G 1ine (wavelength λ-
In a device using a light source with a wavelength of 436 ns),
Magnesium fluoride film (109ns-λ/4)/mixed film of zirconium oxide and tantalum pentoxide (218n=λ/2)
)/aluminum oxide (109nm-λ/4)/substrate (
A three-layer structure made of quartz is used. When this antireflection film is provided, the illuminance distribution rate is improved from ±1.5% when no antireflection film is provided to ±0.6%. Moreover, the transmittance is also 99.5% or more.

なおこの光源を用いる場合には、この他に、フッ化マグ
ネシウム膜(109n−) /酸化ジルコンと5酸化タ
ンタルの混合膜(218na)/酸化アルミニウム膜(
109nm) /酸化シリコン膜(109ns) /基
板、フッ化マグネシウム膜/#1化ジルコン膜/フフ化
セリウム膜/基板、フッ化マグネシウム膜/ITO膜/
酸化アルミニウム膜/基板などで構成された反射防止膜
を用いることもできる。
When using this light source, in addition to the above, magnesium fluoride film (109n-) / mixed film of zirconium oxide and tantalum pentoxide (218na) / aluminum oxide film (
109nm) /Silicon oxide film (109ns) /Substrate, magnesium fluoride film/#1 zirconium oxide film/Cerium fluoride film/Substrate, magnesium fluoride film/ITO film/
An antireflection film composed of an aluminum oxide film/substrate or the like can also be used.

第2図は、反射防止膜を形成する他の方法を示す図で、
この形成方法は、反射防止膜となる材料を液化し、回転
塗布法によりマスク基板全面に膜形成を行うもので、図
示のように、スピナー5にマスク基板6を固定し、液化
した反射防止材7を滴下してスピナー5を回転させて塗
布を行うか、あるいはスピナー5を回転したまま反射防
止材を直接塗布する等の方法により、マスク基板上に反
射防止膜を形成するものである。
FIG. 2 is a diagram showing another method of forming an antireflection film.
This formation method involves liquefying the material that will become the anti-reflection film and forming the film on the entire surface of the mask substrate using a spin coating method. The antireflection film is formed on the mask substrate by dropping the antireflection material 7 and applying the antireflection material by rotating the spinner 5, or by directly applying the antireflection material while the spinner 5 is rotating.

反射防止膜の形成は、クロム及び酸化クロム等の金属遮
光パターンの形成前又は形成後のどちらでも可能であり
、また上記蒸着法による形成には、電子ビーム法の他、
スパッタ法、CVD法、  ICB法等を用いることが
できる。
The antireflection film can be formed either before or after the formation of a metal light-shielding pattern made of chromium, chromium oxide, etc. In addition to the electron beam method, the above vapor deposition method can also be used to form the antireflection film.
Sputtering method, CVD method, ICB method, etc. can be used.

上記実施例では、マスク基板の両側全面に反射防止膜を
形成したものを示したが、反射防止膜の形成領域はマス
ク基板全面である必要はなく、クロム等の金属遮光パタ
ーンの形成面においては光透過部分のみに形成すればよ
く、またフレーミングブレード(照射領域を縮める機構
)を備えた露光装置に用いる場合には、マスク基板に照
明光が照射される領域のみでもよく、更にはマスク基板
の片面だけに反射防止膜を設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, an anti-reflection film is formed on both sides of the mask substrate, but the area where the anti-reflection film is formed does not need to be on the entire surface of the mask substrate. It is sufficient to form it only on the light-transmitting part, and when used in an exposure device equipped with a framing blade (a mechanism for reducing the irradiation area), it may be formed only on the area where the mask substrate is irradiated with the illumination light. An antireflection film may be provided on only one side.

また反射防止膜は上記実施例で示した3層又は4層構造
のものばかりでなく、反射防止効果が得られるように種
々の材料で膜厚を調整した単層膜あるいは多層膜で構成
することもできる。
Furthermore, the anti-reflection film is not limited to the three-layer or four-layer structure shown in the above embodiments, but may also be composed of a single-layer film or a multi-layer film with the film thickness adjusted using various materials so as to obtain the anti-reflection effect. You can also do it.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、マスク基板による照射光の反射が低減されて透過率が
向上し、反射によって引き起こされる投影面中央部への
光集中を緩和し、投影面中央部のパターン寸法精度を向
上させることができる。
As described above based on the embodiments, according to the present invention, the reflection of irradiated light by the mask substrate is reduced, the transmittance is improved, and the concentration of light at the center of the projection plane caused by reflection is alleviated. The pattern dimensional accuracy at the center of the projection plane can be improved.

またマスク基板の透明面側の表面に反射防止膜を設ける
ことにより、マスク基板上面の反射による原画パターン
のゴーストを解消し、投影像のパターンプロファイルを
向上させることができる。
Further, by providing an anti-reflection film on the surface of the transparent side of the mask substrate, it is possible to eliminate ghosts of the original image pattern due to reflections on the upper surface of the mask substrate, and improve the pattern profile of the projected image.

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

第1図は、本発明に係るホトエツチング用マスクの一実
施例を示す断面図、第2図は、反射防止膜形成方法の他
の手段を示す説明図、第3図は、−船釣な半導体集積回
路の製造工程に用いる露光装置を示す概略図、第4図及
び第5図は、従来のホトエツチング用マスクの構成例を
示す断面図、第6図は、従来の露光装置においてマスク
を介在させない場合の投影面における照度分布を示す図
、第7図は、従来の露光装置において、透明基板をセッ
トした場合の投影面の照度分布を示す図、第8図は、従
来のマスクを用いた場合、試料上へゴーストが現れる態
様を示す説明図である。 図において、 1はマスク基板、 2はクロムパタ ーン、 3は酸化クロム膜、 4は反射防止膜、 5は スピナー、 6はマスク基板、 7は液化反射防止材 を示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a photoetching mask according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing another method for forming an antireflection film, and FIG. A schematic diagram showing an exposure apparatus used in the manufacturing process of integrated circuits, FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views showing an example of the configuration of a conventional photoetching mask, and FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the structure of a conventional photoetching mask. Figure 7 is a diagram showing the illuminance distribution on the projection plane when a transparent substrate is set in a conventional exposure apparatus, and Figure 8 is a diagram showing the illuminance distribution on the projection plane when a conventional mask is used. , is an explanatory diagram showing how a ghost appears on a sample. In the figure, 1 is a mask substrate, 2 is a chrome pattern, 3 is a chromium oxide film, 4 is an antireflection film, 5 is a spinner, 6 is a mask substrate, and 7 is a liquefied antireflection material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体集積回路製造工程において原画パターンを露
光する露光装置に用いるホトエッチング用マスクにおい
て、基板上に原画パターンを形成したマスクの少なくと
も透過基板面に、露光装置の光源波長に対応した反射防
止膜を設けたことを特徴とするホトエッチング用マスク
。 2、半導体集積回路製造工程において原画パターンを露
光する露光装置に用いるホトエッチング用マスクの製造
方法において、基板上に露光装置の光源波長に対応した
反射防止膜を蒸着又は塗布により形成したのち、該反射
防止膜上に原画パターンを形成することを特徴とするホ
トエッチング用マスクの製造方法。 3、半導体集積回路製造工程において原画パターンを露
光する露光装置に用いるホトエッチング用マスクの製造
方法において、基板上に原画パターンを形成したのち、
該原画パターン上より基板に対して露光装置の光源波長
に対応した反射防止膜を蒸着又は塗布により形成するこ
とを特徴とするホトエッチング用マスクの製造方法。
[Scope of Claims] 1. In a photoetching mask used in an exposure device that exposes an original pattern in the semiconductor integrated circuit manufacturing process, at least the transparent substrate surface of the mask on which the original pattern is formed on the substrate is exposed to the wavelength of the light source of the exposure device. A photo-etching mask characterized by being provided with an anti-reflection film that is compatible with. 2. In a method for manufacturing a photoetching mask used in an exposure device that exposes an original pattern in a semiconductor integrated circuit manufacturing process, an antireflection film corresponding to the wavelength of the light source of the exposure device is formed on the substrate by vapor deposition or coating, and then A method for manufacturing a photoetching mask, which comprises forming an original pattern on an antireflection film. 3. In a method for manufacturing a photoetching mask used in an exposure device that exposes an original pattern in a semiconductor integrated circuit manufacturing process, after forming an original pattern on a substrate,
A method for manufacturing a photoetching mask, comprising forming an antireflection film corresponding to the wavelength of a light source of an exposure device on the substrate by vapor deposition or coating over the original pattern.
JP2159843A 1990-06-20 1990-06-20 Mask for photoetching and production thereof Pending JPH0451240A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017054105A (en) * 2015-09-11 2017-03-16 旭硝子株式会社 Mask Blank

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