JPH0473758A - 位相シフトマスクの形成方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路の製造の際に用いる光リソ
グラフィの位相シフトマスクの形成方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第４図，第５図は特開昭５７−６２０５２号公報および
特開昭５８−１７３７４４号公報に示された位相シフト
露光法の原理図である。

第６図，第７図は、第４図，第５図に示す位相シフ１・
露光法を改良したセルファライン方式の位相レフトマス
クを示す図である。

これらの図において、１はフォトマスクのガラス基板、
２はＣｒまたはＭ　ｏ　Ｓ　ｉなどのマスクパターン、
３はＳｉＯ□などで形成された位相シフタである。

縮小光学式の光ステッパを用いたりソグラフイ技術の解
像限界Ｒ（μｍ）は、 Ｒ＝に，二１ ＮＡ なお、ｋｉ＝０．５ になろ。ここで、λ：波長（μｍ）、ＮＡ：　レンズの
開口数である。

光リソグラフ冑は、上式にしたがって波長の短波長化，
高ＮＡ化，さらに、レジストのプロセスに依存する定数
に、を小さくすることで解像限界を小さくしてきた。現
在、１線（λ−０．３６５μｍ）、ＮＡ＝０．５のステ
ッパが実現し、ｋ、＝０．５も可能であるので０．４μ
ｍ程度の解像が可能になってきている。これ以上の解像
限界を得るためには、さらに短波長化や高ＮＡ化を進め
れば良いのであるが、光源やレンズが技術的に難しく、
λ さらに、焦点深度δ−２Ｎ−λ］−が小さくなるという
問題点がある。

これを解決するものとして、前述の特開昭５７−６２０
５２号公報や特開昭５８−１７３７４４号公報に示され
たような位相シフト露光法が提案された。

第４図、第５図はその原理を示す図で、第４図は改良前
の位相シフト露光法を示し、第５図は改良後の位相シフ
ト露光法を示す図である。第４図、第５図の各（ａ）は
フォー・マスクを表し、各（ｂ３はフォー・マスクを透
過した光の電場強度を表し、各（ｅ）はウェハ上の光強
度を表したものである。

光りソグラフイの解像度限界以下のパターン転写を考え
た場合、第４図のマスクでは、マスクを透過した光の電
場は第４図（ｂ）に示すように空間的に分離した波形で
あるが、光学系を透過したつＪハ上の光強度は第４図（
Ｃ）のようになり、互いに重なり合いパターンの解像は
てきない。

第５図の位相シフト露光法は、第５図（ａ）に示すよう
なマスクのパターンスペース部に１つおきに光の位相を
１８０°反転させろＳｉＯ□などの膜（シフタ）を付け
たマスクを用いて転写する方法である。

乙のマスクを透過した光の電場は交互に位相が反転して
第５図（ｂ）に示すようになる。これを第４図の位相シ
フト露光法と同じ光学系で投影したとき、隣り合ったパ
ターン像が重なり合う部分では、重なり合う光の位相が
反転しているために打ち消すように働き、その結果、第
５図（ｅ）に示すような分離した強度パターンになる。

この理由により、位相シフト露光法は、解像力が従来法
に比べ高くなり、実験的に最小解像パターン幅が約半分
になることが示されている。

しかし、第４図、第５図に示す位相シフｌ−露光法ハラ
イン＆スペースパターンのような周期的パターンに対し
て通用することは原理的に容易であるが、周期性のない
任意のパターンには周期性のない位相シフタ３の配置を
する必要があり、この配置方法を決定するのが困難であ
るため適用することは難しい。

このなめ、任意のパターンに適用でき、製造上の面から
も賽易な方法が提案された（１９８９年Ｉ　ＥＤＭコン
ファレンス）。

第６図、第７図は改良前後の位相シフトマスクの露光法
の原理を示す図である。

第６図は改良前の位相シフトマスク露光法で、第７図が
改良後の位相シフトマスク露光法である。

改良型は、第６図（ａ）のＣｒ等のマスクパタン２の上
にこれよりもパターン幅の広い位相シフタ３のパターン
を形成したものである。

これによって、マスクパターン２のエツジ付近の光の位
相が反転し、その結果、光学像は第６図（ｂ）に示すよ
うな分離したパターンになる。また、この方式は、Ｃｒ
等のマスクパターン２を工・ソチノグするときのマスク
がシフタを兼ねることができろ。例えば、Ｃｒ膜をレジ
スｌ−パターンをマスクに異方性エツチング法（プラズ
マエ、ソチング法）で加工し、次に等方性エツチング法
（ウニ・ストエッチンク法）でエツジ付近のＣｒをエツ
チングすることで、第７図（ａ）に示す構造のマスクを
作ることができる。このとき、レジストが位相シフタ３
の役目になる。

このように改良型の位相ン７トマスク露光法は、セルフ
ァラインで位相シフタ３を形成することができるため製
造が容易で、さらに、任意のパタンにも原理的に適用す
ることが可能である。

次に、従来のセルファライン方式（改良型）の位相シフ
トマスクの形成方法について説明する。。

位相シフトマスク用基板としては、第８図（ａ）に示す
ごとく、ガラス基板１に、Ｃｒ等の遮光膜２１と、さら
に、その上に５ｉＯｚ等の位相シフト膜３１を全面に形
成したものを用意し、通常のリソグラフィ技術でレジス
トパターン４を形成する。

次に、第８図（ｂ）に示すように、レジストパターン４
をマスクとして、位相シフｌ−膜３１をエツチングｌ／
　、位相シフタ３を形成する。次に、第８図（Ｃ）に示
すように、位相シフタ３をマスクとして、遮光膜２１を
エツチングし、マスクパター２を形成し、レジストパタ
ーン４を除去し、位相シフトマスクが完成する。

この際、マスクパターン２ば位相シフタ３に対（ッてア
ンダーカット形状になることが位相シフトマスクの必要
条件であるため、Ｃｒ等の遮光膜２１は、ウェットエツ
チング等の等方性エツチングによるサイドエツチングを
利用して、マスクパター２を形成する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のセルファライン方式（改良型）の位相シフトマス
クの形成方法は、Ｃｒ等の遮光膜２１を位相シフタ３を
マスクにして等方性エツチングによるサイドエツチング
を利用して、アノダーカッＩ・形状に形成するため、マ
スクパターＪ２の寸法の制御が実用上不可能であった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、位相シフ）・マスクをセルファライン方式
で形成できるとともに、マスクパタノの寸法制御が完全
に行える位相シフトマスクの形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の形成方法は、７オ）
・マスク上に位相シフｌ−Ｂ’Ａを形成ずろ工程。

この位相シフト股上にフォトレジスト 工程，フォトマスクのガラス基板面側より光を照射し、
７第１・レジス１−を感光させる工程，感光したフォト
レジスト トをマスクとして位相シフト膜をエツチングする工程を
含むものである。

〔作用〕

この発明においては、あらかじめ形成されたフォトマス
クの表面に位相シフト膜を形成し、さらにＬ−　ｖスト
を塗布し、ガラス基板面側より光を照射することにより
、セルファライン方式で位相シフタが形成される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面について説明する。

第１図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の位相シフトマスクの
形成方法の工程を示す断面図で、まず、第１図（ａ）に
示すように、あらかじめガラス基板１上に精度良（Ｃｒ
等のマスクパターン２が形成され、フォトマスクが形成
される。このフォトマスクは従来のマスク製造技術によ
って作成されろ。次に、このフォトマスクに第１図（ｂ
）に示すように、Ｓｉ０２等の位相シフト膜３１を全面
に形成し、さらにレジスト４１を全面に塗布する。

その後、マスク裏面（ガラス基板１側）より紫外光５を
照射し、全面露光する。次に、このフォトマスクを現像
すると、レジスト４１がポジの場合、第１図（ｅ）に示
すように、マスクパターン２の上部のレジスト４１は未
露光であるため、レジストパターン４が形成される。乙
のレジストパタン４の線幅は、紫外光５の露光量によっ
て、高精度に制御可能である。次に、第１図（ｄ）に示
すヨウに、レジストパターン４をマスクとしてエツチン
グを行い、位相シフタ３を形成する。

いま、マスクパターン２の線幅がＸで、第１図（ｄ）に
示す最終的な位相シフタ３がマスクパタノ２に対し、片
側Δｘｔ′！け太い線幅を必要とされろときは、紫外光
５の露光量を制御してレジストパターン４の線幅をＸ＋
２ΔＸにすればよい。

このＸおよびΔＸの値はデバイス設計によって決定され
る。その後、Ｘ＋２ΔＸの線幅のレジストバク−ン４を
マスクとして位相シフｌ−膜３１をエツチングすること
により、第１図（ｄ）に示すように、線幅Ｘのマスクパ
ターン２に対し片側がΔＸだけ太い位相シフタ３が形成
されろ。

なお、上記実施例でば、レジスト４１がポジの場合を示
したが、ネガであっても良い。その場合、第２図（ａ）
〜（ｄ）に示ずように、第１図（Ｃ）および（ｄ）は、
第２図（ｃ）および（ｄ）になる。

さらに、上記実施例では、マスク裏面より紫外光５によ
り全面露光したが、ガラス基板１および位相シフト膜３
１を透過し、レジスト４１を感光させるものであれば、
何でもよく、例えばＸ線であっても良い。

第３図は光の照射量Ｅと線幅△Ｘとの関係を示すもので
ある。

ウェハ転写では、Δｘ−〇となるような照射量Ｅ０を使
用する。

Ｅ＞Ｅ、：オーバ照射で△Ｘは小さくなるＥ＜Ｅｏ：　
アンダー照射で△Ｘば大きくなるただし、上記は第１図
のポジの場合であって、第２図のネガの場合は逆になる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明は、フォトマスク上に位
相シフ１〜膜を形成する工程、この位相シフト膜上にフ
ォトレジスト トマスクのガラス基板面側より光を照射し、フォトレジ
スト シストを現像する工程，フォトレジストとして位相ンラ
ト膜をエツチングする工程を含むので、セルフアライノ
方式で、しかも露光呈を制御してマスクパターンの寸法
制御ができ、精度の高い位相シーノドマスクが得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は乙の発明の一実施例を示す位相シフＩーマスク
の形成方法を説明する工程断面図、第２図はこの発明の
他の実施例を示す工程断面図、第３図は光の照射量と線
幅との関係を示す図、第４図〜第７図は位相シフトマス
クの原理を説明する図、第８図は従来のセルファライン
方式による位相シフトマスクの形成方法を示す工程断面
図である３。 図ニおいて、１はガラス基板、２はマスクバタノ、３は
位相シフタ、４はし・シストパターン、５は紫外光であ
る。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を小すう 代理人　大　岩　増　雄　　　（外２名）第１図 ワ 第２図 Ｊ　粗相ジ７り △Ｘ１ 第 図 ヒ０ μｓ、射量（Ｅ） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガラス基板上にマスクパターンが形成されたフォトマ
   スクに光の位相を変化させる機能をもたせることで、光
   リソグラフィの解像力を上げる位相シフトマスクの形成
   方法において、前記フォトマスク上に位相シフト膜を形
   成する工程、この位相シフト膜上にフォトレジストを塗
   布する工程、前記フォトマスクの前記ガラス基板面側よ
   り光を照射し、前記フォトレジストを感光させる工程、
   感光したフォトレジストを現像する工程、前記フォトレ
   ジストをマスクとして前記位相シフト膜をエッチングす
   る工程を含むことを特徴とする位相シフトマスクの形成
   方法。