JPH045655A

JPH045655A - 位相シフトマスク及びその作成方法

Info

Publication number: JPH045655A
Application number: JP2105461A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yoshioka; 信行吉岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-04-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1992-01-09

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】［産業上の利用分野コこの発明は、ＬＳＩの製造に用いられる位相シフトマス
ク及びその作成方法に関し、特に洗浄時における位相シ
フタの破損を防止した位相シフトマスク及びその作成方
法に関するものである。

［従来の技術］従来より、フォトマスク上の拡大パターンをウェハ上に
縮小して繰り返し結像させ、所望のＬＳＩパターンを形
成する光リソグラフィ技術は良く知られている。

第２図は上記のような縮小光学式の光ステッパを用いた
従来の光リソグラフィ技術による露光法を示す原理図で
ある。

図において、（１）はフォトマスクの透明基板となるガ
ラス基板、（２）はガラス基板（１）上に形成されたＣ
ｒ、ＭｏＳｉ、Ｓｉ等からなる不透明のマスクパターン
である。マスクパターン（２）の材料は、光リングラフ
ィで用いられる光、例えば、ｇ線、ｉ線、エキシマレー
ザ等を十分遮断できるものであればよい。

このようなガラス基板（１）及びマスクパターン（２）
からなるフォトマスクを介して光を照射すると、マスク
パターン（２）上の光の電場は同一極性のパルス状の強
度分布となる。従って、光リソグラフィの解像限界Ｒ［
μｍ］以下のパターン転写を行うと、図示したように、
ウェハ上に照射される光強度は、−マスクパターン（２
）の縁部を光が回り込むので、なだらかな干渉波形とな
ってしまう。

即ち、マスクパターン（２）を透過した光の電場は空間
的に分離された波形となるが、ウェハ上の光強度は、隣
接した光により互いに重なり合ってしまうため、パター
ンの解像を行うことはできなくなる。

ところで、パターン密度に寄与する解像限界Ｒは、Ｒ＝ｋ　＋・λ／ＮＡで表わされ、解像限界Ｒが小さいほど解像度は高くなる
。但し、ｋｌはレジストのプロセスに依存する定数であ
り、０．５程度まで下げることが可能である。又、λは
露光に用いられる光の波長、ＮＡはレンズの開口数であ
る。

上式から、定数に１及び波長λを小さくシ、且つ、レン
ズの開口数ＮＡを高くすれば、解像限界Ｒは小さくく即
ち、解像度は高く）なることが分かる。

現在、ｉ線（λ−０．３６５μｍ）を用いて、開口数Ｎ
Ａの値が０．５の光ステッパが実現しており、又、定数
に、の値を０．５まで低減させることが可能なので、解
像限界Ｒの値は、０．４［μｍ］程度まで小さくするこ
とができる。

これよりも小さい解像限界Ｒを得るためには、更に波長
λを短くするか、又は、開口数ＮＡを高くすれば良いが
、光源やレンズの設計が技術的に難しくなる。又、焦点
深度δが、 δ＝＾／［２（Ｎ　Ａ　）２３で表わされるため、解像限界Ｒを小さくすると焦点深度
δも小さくなり、結局、解像度が低くなってしまうとい
う問題点がある。

このような問題点を解決するため、従来より、以下のよ
うに、位相シフトマスクを用いた露光法が提案されてい
る。

第３図は、例えば特開昭５７−６２０５２号公報及び特
開昭５８−１７３７４４号公報に記載された、改良され
た従来の光リソグラフィ技術による露光法を示す原理図
である。

図において、（３）はＳ　ｉ　０２等の透明材からなる
位相シフタであり、隣接するマスクパターン（２）の間
（光透過部）に１つおきに配設されている。位相シフタ
（３）は透過した光の位相を１８０°だけシフトさせる
機能を有している。

第３図の位相シフトマスクによれば、マスクパターン（
２）を透過した光の電場の強度分布は、交互に位相が反
転されるため、図示したように反転パルス状となる。

従って、第２図の場合と同様の光学系で投影すると、ウ
ェハ上の光強度は、パターン像が隣接して重なり合う部
分で光強度が相殺されるため、図示したように分離され
たパターン波形となる６第３図の方法によれば、解像力
が第２図の場合より高くなり、実験的には、最小解像パ
ターン幅を約半分にすることができる。

しかし、第３図の位相シフトマスクの構成は、ライン及
びスペースパターンのような周期的パターンに対しては
容易に適用することができるが、任意のパターンに対し
ては、ウェハ上の光強度を完全に分離することができず
適用困難である。

この問題点を解決するため、任意のパターンに対しても
適用可能で、且つ、Ｖ￥ｉ」二の面からも容易に実現可
能な方法が提案されている。

第４図は、例えば１９８９年のｒ　Ｉ　ＥＤＭコンファ
レンス」に記載された、更に改良された従来のセルフ・
アライン方式による位相シフトマスクを用いた露光法を
示す原理図である。

この場合、位相シフタ（３）は、マスクパターン（２）
の上に形成されており、マスクパターン（２）よりも広
いパターン幅を有している。

これにより、マスクパターン（２）の縁部付近の光の位
相が反転し、ウェハ上に結像される光強度は、図示した
ようにパターンの配列とは無関係に確実に分離される。

第４図の位相シフトマスクを作成する場合、位相シフタ
（３）は、マスクパターン（２）をエツチングするとき
のマスクを兼ねることができる０例えば、レジス）ヘパ
ターンをマスクとしてマスクパターン（２）を異方性エ
ツチング（プラズマエツチング）により加工し、次に、
等方性エツチング（ウェットエツチング）により縁部付
近のマスクパターン（２）を除去するが、このとき、位
相シフタ（３）がレジストパターンの作用を行う。

このように、第４図の位相シフトマスクは、セルフ　ア
ラインにより位相シフタ（３）を形成することができる
ので、製造が容易で、更に、任意のパターンにも適用す
ることができる。しかし、このような構造の位相シフト
マスクは、位相シフタ（３）がマスクパターン（２）の
上に積層されているので、洗浄時に破損され易く、製造
時の歩留まり信頼性が低い。

［発明が解決しようとする課題］従来の位相シフトマスクは以上のように、洗浄時に位相
シフタく３）が破損され易い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決するためになされ
たもので、洗浄時における位相シフタの破損を防止する
ことができる位相シフトマスク及びその作成方法を得る
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る位相シフトマスクは、マスクパターンの
縁部付近を除く各スペース部分に、位相シフタとして機
能するイオン注入部を設けたものである。

又、この発明に係る位相シフトマスクの作成方法は、透
明基板上に積層された不透明のマスクパターンをレジス
トパターンに従ってエツチングする工程と、透明基板の
表面にイオンを注入してマスクパターン間のスペース部
分に位相シフタとして機能するイオン注入部を形成する
工程と、マスクパターンの縁部をエツチングする工程と
、レジストパターンを除去する工程とを備えたものであ
る。

［作用コこの発明による位相シフトマスクにおいては、ガラス基
板上に直接位相シフタとしてのイオン注入部を形成し、
マスクパターン上の位相シフタを不要とする。

又、この発明による位相シフトマスクの作成方法におい
ては、イオン注入部に位相シフタの機能を付与し、マス
クパターンの縁部と他の部分との間に１８０°の光の位
相差を生じさせる。

［実施例コ以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による位相シフトマスクの断面
図及びその作成手順を示す工程図であり、（１）及び（
２）は前述と同様のものである。

（４）はマスクパターン（２）上に積層されたレジスト
パターン、（５）はガラス基板（１）の表面に形成され
たイオン注入部である。

まず、ガラス基板（１）上にマスクパターン（２）とな
る材料膜を積層し、この上に電子線露光法などでレジス
トパターン（４）を形成する。そして、通常のフォトマ
スク製法により、レジストパターン（４）をマスクとし
て、工程（ａ）のようにマスクパターン（２）を形成す
る。

続いて、工程（ｂ）のように、ガラス基板（１）の表面
にイオン（例えば、窒素イオンＮ”）を垂直に注入して
、各マスクパターン（２）の間のスペース部分に位相シ
フタとして機能するイオン注入部（５）を形成する。こ
のとき、イオン注入部（５）とイオンが注入されなかっ
た部分との間に１８０°の光の位相差が生じるように、
イオンが注入される。

一般に、ガラス基板（１）は５ｉｎ２で構成されており
、窒素などの不純物が注入されると、材料が変化してガ
ラス基板（１）の屈折率が変化するので、位相の変化が
生じる。

又、イオン注入時に、マスクパターン（２）は、レジス
トパターン（４）により、イオンがらマスクされる。

次に、マスクパターン（２）をエツチングできる液中に
フォトマスクを入れ、工程（Ｃ）のように、マスクパタ
ーン（２）の縁部をエツチングする。

最後に、工程（ｄ）のように、レジストパターン（４）
を除去して、マスクパターン（２）の縁部付近を除く各
スペース部分に、位相シフタとして機能するイオン注入
部（５）が形成された位相シフトマスクを完成させる。

このように、マスクパターン（２）の縁部付近以外のガ
ラス基板（１）の表面上にイオンを注入することにより
、機械的構造は、ガラス基板（１）上にマスクパターン
（２）を形成したのみの状態となり、位相シフタがガラ
ス基板（１）内に含まれたものとなる。

又、イオン注入部（５）とイオンを注入していない部分
との間に１８０°の光の位相差が生じるので、位相シフ
トマスクを通過した光の位相が反転し、光学的に第４図
の位相シフトマスクと同等に作用する。従って、解像力
は全く損なわれない。

第１図の構造によれば、マスクパターン（２）の上に第
４図のような位相シフタ（３）が積層されていないので
、洗浄時などにおいて、位相シフタとしてのイオン注入
部（５）及びマスクパターン（２）が破損されることは
ない。

尚、上記実施例では、イオンとして窒素イオンＮ゛を用
いた場合を示したが、他の元素、例えば、酸素○、フッ
素Ｆ、ボロンＢ等のイオンを用いてもよい。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、マスクパターンの縁部
付近を除く各スペース部分に、位相シフタとして機能す
るイオン注入部を設け、マスクパターン上の位相シフタ
を不要としたので、洗浄時における位相シフタの破損を
防止することができる位相シフトマスクが得られる効果
がある。

又、この発明によれば、透明基板上に積層された不透明
のマスクパターンをレジストパターンに従ってエツチン
グする工程と、透明基板の表面にイオンを注入してマス
クパターン間のスペース部分に位相シフタとして機能す
るイオン注入部を形成する工程と、マスクパターンの縁
部をエツチングする工程と、レジストパターンを除去す
る工程とを備え、マスクパターンの縁部と他の部分との
間に１８０°の光の位相差を生じさせるようにしたので
、洗浄時における位相シフタの破損を防止することがで
きる位相シフトマスクの作成方法が得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による位相シフトマスクの
断面図及びその作成手順を示す工程図、第２図は従来の
光リソグラフィによる露光法を示す原理図、第３図は改
良された従来の光リングラフィによる露光法を示す原理
図、第４図は更に改良された従来の光リソグラフィによ
る露光法を示す原理図である。（１）・・・ガラス基！（透明基板）（２）・・・マスクパターン（４）・・・レジストパターン（５）・・・イオン注入部（位相シフタ）（ａ）・・・
マスクパターンをエツチングする工程（ｂ）・・・イオ
ン注入部を形成する工程（ｃ）・・・縁部をエツチング
する工程（ｄ）・・・レジストパターンを除去する工程
尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光リソグラフィの解像力を上げるための位相シフ
トマスクにおいて、透明基板上に形成された不透明のマスクパターンと、このマスクパターンの縁部付近を除く各スペース部分に
形成され位相シフタとして機能するイオン注入部と、を備えたことを特徴とする位相シフトマスク。
（２）透明基板上に積層された不透明のマスクパターン
をレジストパターンに従ってエッチングする工程と、前記透明基板の表面にイオンを注入して前記マスクパタ
ーン間のスペース部分に位相シフタとして機能するイオ
ン注入部を形成する工程と、前記マスクパターンの縁部
をエッチングする工程と、前記レジストパターンを除去する工程と、を備えた特許請求の範囲第１項記載の位相シフトマスク
の作成方法。