JPH0476550A - ホトマスク及びその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、ホトマスク及びその製造方法に関するもの
である。

（従来の技術） 投影露光によるホトリソグラフィ技術の分野においても
、半導体装置の高集積化に対応出来る微細なレジストパ
ターンを形成出来る技術が種々提案されている。

それらの技術の中で注目されている技術の一つに位相シ
フト法と称される技術がある。

この位相シフト法は、Ｌｅｖｅｎｓｏｎ　（レベンスン
）等によって例えば文献■（アイイーイ−イー　トラン
ザクション　エレクトロン　デバイス（ＩＥＥＥ　　Ｔ
ｒａｎ、ＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅ）、Ｖｏｌ、Ｅ
Ｄ−２９（１９８２）　ｐ、１８２８．同Ｖｏ１．ＥＤ
−３１（１９８４）　ｐ、７５３）に報告されている技
術であり、ウェハ上での光コントラストを上げるために
ホトマスク上に露光光の位相をずらす透明な薄膜（シフ
タ）を部分的１こ設すて投影露光法の解像力を向上させ
る技術である。

位相シフト法の応用例としては、例えば特公昭６２−５
９２９６号公報に開示された位相シフト法用のホトマス
クがある。

第４図（Ａ）〜（Ｃ）は、上記公報に開示のホトマスク
１］の説明に供する図であり、第４図（Ａ）はその一部
断面図、第４図（８）は第４図（Ａ）に示したものをＰ
方向から見て示した平面図、第４図（Ｃ）は第４図（Ｂ
）中のＩ−Ｉ線に沿ってホトマスク１１を切って示した
断面図である。

このホトマスク１１は、基材（例えばガラス基板）１３
上にクロム等で構成された遮光部１５を周期的に具えて
いる。ざらにこのホトマスク］］では、これら透光部］
５間が露光光の透過部］７とされている。さらに、透過
部１７の隣り合ったものの少なくとも一対においで、透
過光が干渉しで強め合うことがないように上記１対の透
過部を通過する光に位相差を与える透明材料（シフタ）
１９が上記１対の透過部の少なくとも一方に設けられて
いた。

このホトマスク１１を用いることにより、レジスト（図
示せず）の遮光部１５及び透過部１７と対向する部分で
の光コントラストが向上するので、シフタの無いホトマ
スクを用いる場合より微細なライン・アンドスペースパ
ターンが得られた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のホトマスクでは、第４図（Ｃ）に
示すように、シフタ１９の膜厚はシフタ全域で一定てあ
った。また、パターン形成に用いるレジストがポジ型レ
ジストの場合は、シフタはホトマスクの光透過部上に設
ける必要があるため、シフタのエツジ部分の少なくとも
一部が光透過部上に位雪しでしまう（第４図（Ｂ）中Ｑ
で示す部分参照）。

このような状況であると、ホトマスク１１の光透過部上
に在るシフタのエツジ部分Ｑの下方ては、シフタ側を通
過した露光光と光透過部側を通過した露光光との位相が
１８０°ずれることから光強度が小さい領域が生じでし
まう。このためこのエツジ部分下方のレジスト部分に、
レジストの現像液に対する溶解性に変化を与えない程度
の露光部（この露光部はみかけ上米露光部といえるので
、以下、擬似未露光部と称する。）を生じさせ不要なバ
タンを生じさせてしまうという問題点があった。

第５図は、そのようなレジストパターンを示した平面図
である。第５図中、２１は例えばシリコン基板、２３は
レジスト残存部、２５は不要なパターン部分である。こ
のような現象は例えば文献（半導体集積回路技術第３７
回シンポジウム講演論文集（１９８９，１２）ｐ、１３
）に報告されている。

このような現象は、レジストをネガ型レジストとした場
合はシフタのエツジ部が連光部上になるので問題となら
ないが、ポジ型レジストでは上述のように生しるので、
何等かの対策が必要であった。

この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、従
ってこの発明の目的は、位相シフト法用のシフタを有す
るホトマスクであって該シフタのエツジの少なくとも一
部が該ホトマスクの光透過部上に在る場合でも不要なパ
ターンがレジストに転写されることがないホトマスクと
これを簡易に製造出来る方法とを提供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この出願の第一発明によれ
ば、位相シフト法用のシフタを有するホトマスクであっ
て該シフタのエツジの少なくとも一部が該ホトマスクの
光透過部上に在るホトマスクにおいで、 シフタの膜厚を、該シフタの光透過部上に在るエツジ部
分で該エッジ部分の締に向かう程薄くして成ることを特
徴とする。

なお、ここで、エツジ部分の縁に向かう程薄くしてとは
、例えば、シフタの膜厚を段階的に薄くしである場合、
連続的に薄くしである場合、両者を組み合わせた場合の
いずれでも良い。

また、この出願の第二発明によれば、位相シフト法用の
シフタを有するホトマスクであって該シフタのエツジの
少なくとも一部が該ホトマスクの光透過部上に在るホト
マスクを製造するに当たり、 シフタを電子線レジストで構成し、該シフタの形成を、 ホトマスク用基材のシフタ形成予定領域を含む領域上側
に電子線レジストを塗布し、 該電子線レジストの、前述の光透過部上のシフタのエッ
ジ部分に相当する部分の露光量を該エツジ部分の縁に相
当する部分に向かうに従い変化させて当該電子線レジス
トを露光し、 該露光量み電子線レジストを現像することで行うことを
特徴とする。

なお、この菓−及び第二発明でいうホトマスクとは、レ
チクルも含む。

（作用） 第一発明のホトマスクの構成によれば、シフタの光透過
部に在るエツジ部分てシフタの膜厚が締に向かう程薄く
なっているため、ホトマスクのシフタ側を透過する露光
光の位相と、光透過部のシフタを設けてない部分を透過
する露光光の位相とはこのエツジ部分で少しずつずれる
。つまり、シフタの膜厚がエッジ部分の締で突然にＯに
なっていた従来のホトマスクのように突然に位相がずれ
ることがない。このため、シフタの光透過部に在るエツ
ジ部で露光光の強度が小さくなるという現象は生しにく
くなる。

また、第二発明のホトマスクの製造方法によれば、電子
線レジストの露光量を変化させるだけてエツジ部分で膜
厚が変化しているシフタを容易に得られ、よって、第一
発明のホトマスクか容易に得られる。

（実施例） 以下、第４図を用いで説明した従来のホトマスクにこの
発明を適用した例によりこの発明のホトマスク及びその
製造方法の実施例についてそれぞれ説明する。

ホトマス　　　″１ 先ず、実施例のホトマスクの構造について説明する。

〈第１寅施例〉 第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、第１英施例のホトマスク３
１の、第４図（Ｂ）の領域８部分に相当する部分を概略
的に示した平面図及びその■−■線位置での断面図であ
る。これら図において、従来の構成成分と同様な構成成
分は同一の符号を付して示しである。

この第１英施例のホトマスク３１では、シフタ３３の遮
光部１５間の光透過部上の部分■の膜厚を所定の膜厚ｔ
としである。このｔは、位相シフト法用のシフタとして
最も効果が得られるλ／２（ｎ−１）に−敗させるのが
好適である。なお、ここで入は露光光の波長、ｎはシフ
タ３３の構成材料の波長λでの屈折率である。また、シ
フタ３３の構成材料としては、例えば、フッ化マグネシ
ウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素等の無機物、或いは
ポリマー等を挙げることか出来る。この実施例のシフタ
３３の構成材料は、電子線レジストとしである。

ざらにこの第１寅施例のホトマスク３１では、シフタ３
３の光透過部上に在るエツジ部分３３ａての膜厚を、該
エツジ部分の縁に向かう程段階的に（この実施例では３
段階に）薄くしである。具体的には、シフタ３３の上記
０部分の次の部分■での膜厚は約３ｔ／４としてあり、
次の部分＠での膜厚は約ｔ／２としであり、次の部分■
での膜厚は約ｔ／４としである。

この第１実施例のホトマスク３１では、シフタの０部分
と０部分との境界、０部分と０部分との境界、０部分と
０部分との境界、ざらに、シフタ３３の０部分と光透過
部１７との境界で、各境界両側を透過した露光光の位相
ずれによる光強度の減少かそれぞれ生しるものの、シフ
タの膜厚がｔから突然にＯとなっていた従来構成とは異
なり膜厚を徐々に減しているので、レジストに擬似未露
光部を生じさせる程光強度が減少することは起きない。

このため、不要パターンの無い所望のレジストパターン
が得られる（詳細はバターニング実験の項参照。）。

なお、この第１実施例のホトマスク３］において、シフ
タのエツジ部分での膜厚を何段階で減じるかは設計に応
じ変更出来る。また、０部分、０部分等の各部分の面積
の割合も設計に応し変更出来る。

〈第２実施例〉 第２図（Ａ）及び（Ｂ）は、第２実施例のホトマスク４
１の要部を第１実施例の場合と同様に示した平面図及び
断面図である。

この第２実施例のホトマスク４１ては、シフタ４３の光
透過部上に在るエツジ部分４３ａての膜厚を、該エッジ
部分の締に向かうに従い連続的に薄くしである。膜厚の
減じ方は、■−■線方向のみで膜厚が薄くなるようにし
ても良いし、エツジ部分４３ａのいずれの縁方向に向か
う場合も膜厚が減じるようにしても良い。たたし、後者
の方が好適である。

ホトマスクｊ゛告　５の　８ 次に、第１実施例のホトマスク３１を製造する例によつ
ホトマスク製造方法の実施例について説明する。第３図
（Ａ）〜（Ｄ）は、その説明に供する図であり、ホトマ
スク形成工程中での主な工程におけるホトマスクの様子
を第１（Ａ）に対応する平面図により示した図である。

先ず、従来公知のホトマスク作製方法に従い、基材（例
えばガラス基板）１３上に例えばりロム薄膜から成る遮
光部１５を形成する（第３図（Ａ））。このとき、シフ
タパターンを形成する際に用いるアライメントマーク（
図示せず）をこの基材１３上に作製しでおく。

次に、遮光部１５形成済み基材１３上に電子線レジスト
５１としてこの実施例の場合○ＥＢＲ−１００（東京応
化工業（株）製レジスト）を５５０ｎｍの膜厚で塗布す
る（第３図（Ｂ））。この膜厚は、スピナーの回転数７
：３０００回転／分とすることにより得られる。

次に、ＣＡＤ　（Ｃｏｍｐｕｔｅ　ｒ−ＡｉｄｅｄＤｅ
ｓｉ９ｎ）により作製したデータを元に電子線露光装置
ＭＥＢＥＳＩＩ［（パーキンエルマー社製）を用い、電
子線レジスト５１に対し描画を行う。但しこの描画を、
第３図（Ｃ）に示すように、電子線レジスト５１のシフ
タ３３（第１図（Ａ）参照）とされる領域のうちの遮光
部３３間の部分■は９ＬＩＣ／Ｃｍ２の露光量で、エッ
ジ部分３３ａの部分■は６．８ｕＣ／ｃｍ２の露光量で
、部分■は４．５ＬＩＣ／Ｃｍ２の露光量で、部分■は
２．３ｕＣ／ｃｍ２の露光量でそれぞれ露光する。

次に、露光済み試料を所定現像液で現像する。

これにより、シフタ３３を有するホトマスク３１が得ら
れる（第３図（Ｄ））。

次に、現像済みレジストをポストヘーキングするため、
ホトマスク３１を加熱する。

ポストヘーキング終了後のシフタ３３の０〜０部分の膜
厚（ＩＩ］ち各部分■〜■における電子線レジストの残
膜厚）は、各部分■〜■でそれぞれ露光量を違えである
ため、０部分が３１０ｎｍ、０部分が２３０ｎｍ、０部
分が１５５ｎｍ、０部分が７８ｎｍとなった。０部分の
３１０ｎｍという膜厚は、１線（？＆に行うバターニン
グ実験で１線を用いる。）に対し推定される○ＥＢＲ−
１００の屈折率ｎ〜１．６から計算してシフタ３３の部
分■を透過した光と、光透過部１７のシフタ３３を設け
ていない領域を透過した光との位相をほぼ１８０６ずら
すことが出来る膜厚である。

パタ二二＝ンシ欅丸麩 次に、第１英施例のホトマスク３１を用い以下に説明す
るようにバターニング実験を行う。

スピンコード法により、直径３インチ（１インチは約２
．５４ｃｍ。）のシリコン基板上にポジ型レジストとし
てこの実施例の場合７３Ｍ日−３６５ｉＲ（東京応化工
業（株）製レジスト）を１ｕｍの膜厚で塗布する。

次に、レジスト塗布済みのこのシリコン基板をホットプ
レートを用い９０℃の温度で１分間ベキングする。

次に、この試料を第１実施例のホトマスクが装着された
ｉ線投影露光製雪ＲＡＩＯ１ＶＬＩＩ（（株）日立製作
所製ステッパ、ＮＡ＝０．４２．１／１０縮少）にセッ
トする。次いて、この試料を、露光量とフォーカスとを
それぞれ独立に種々に変えた複数の露光条件で露光する
。

露光済み試料をホットプレートを用い１１０℃の温度で
１分間ヘーキングする。その後、ＮＭＤ−Ｗ現像液（東
京応化工業（株）製現像液）８用い６０秒間パドル現像
する。

現像済み試料！ＳＥＭ測長記Ｓ−６０００（（株）日立
製作新製）を用い観察したところ、露光量が２００ｍＪ
／ｃｍ２の条件のときに０゜３ｕｍライン・アンド・ス
ペースパターンが形成出来ていることか分った。また、
このパターンの、ホトマスクの光透過部上にあるシフタ
のエツジ部分に対応する領域には、不要なパターンは形
成されていないことか分った。また、露光製雪のフォー
カスを変化させた露光条件で得られたパターンのうち０
．３ｕｍライン・アントスペースか解像されたパターン
についてもシフタのエツジ部による不要なパターンは形
成されていないことか分った。

之較あ 実施例１のホトマスクの代りに従来のホトマスク（第４
図を用いて説明したホトマスクに相当するホトマスク）
を用いたこと以外は実施例のバターニング実験と全く同
様な手順でバターニング実験を行い比較例のレジストパ
ターンを形成する。

得られた比較例のレジストパターン！ＳＥＭ測長機Ｓ−
６０００で観察したところ、露光量が２００　ｍ　Ｊ　
／　ｃ　ｍ　２の条件のときに０．３ｕｍライン・アン
ド・スペースパターンが形成出来ていたが、ホトマスク
の光透過部上に在るシフタのエツジ部分と対向する部分
に不要なパターンが形成されていることが分った。

実施例及び比較例のバターニング実験結果から明らかな
ように、この発明のホトマスクによれば、ホトマスクの
光透過部上に在るシフタのエツジ部分と対向するシリコ
ン基板上に不要なパターンが転写されることを防止出来
ることが分る。

上述においては、この発明のホトマスク及びその製造方
法の実施例につきそれぞれ説明したが、これら発明は上
述の実施例のみに限定されるものではなく以下のような
変更を加えることが出来る。

例えば、上述の実施例は、ライン・アンド・スペースパ
ターンを有する第４図に示したホトマスクにこの発明を
適用した例であったが、この発明は他のパターンを有す
るホトマスクに対しても適用出来ることは明らかである
。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この出願の第一発
明のホトマスクによれば、光透過部上に在るシフタのエ
ッジ部分てシフタの膜厚が縁に向かう程薄くなっている
ため、シフタの膜厚がエツジ部分の縁で突然に○になっ
ていた従来のホトマスクに比べ、当該エツジ部分下で露
光光の強度が減少する程度が非常に小さくなる。このた
め、ポジレジストを用いた場合本来露光されるべきレジ
スト部分が良好に露光されるようになるので、不要なパ
ターンが形成されることがなくなる。

また、第二発明のホトマスクの製造方法によれば、電子
線レジストの露光量を変化させるだけでエツジ部分で膜
厚が変化しているシフタを容易に得られ、よって、第一
発明のホトマスクが容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、第１笑施例のホトマスクの
説明に供する要部平面図及び断面図、第２図（Ａ）及び
（Ｂ）は、第２英施例のホトマスクの説明に供する要部
平面図及び断面図、第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、ホトマス
ク製造方法の実施例を示す工程図、 第４図（Ａ）〜（Ｃ）及び第５図は、従来技術の説明に
供する図である。 １３・・・ホトマスクの基材（例えばガラス基板）１５
・・・遮光部（例えばクロム薄膜）１７・・・光透過部 ３１−・・第１寅施例のホトマスク ３３・・・第１実施例のシフタ ３３　ａ−・・シフタの光透過部に在るエッジ部分■〜
■・・・シフタの部分 ｔ・・・シフタの０部分の膜厚 ４１・・・第２実施例のホトマスク ４３−・・第２寅施例のシフタ ４３　ａ−・・シフタの光透過部（こ在るエツジ部分５
１・・・電子線レジスト。 ホトマスク製造方法の実施例を示す工程図第３図 ホトマスク製造方法の英施例を示す工程図第３図 従来技術の問題点の説明に供する図 第５ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）位相シフト法用のシフタを有するホトマスクであ
   って該シフタのエッジの少なくとも一部が該ホトマスク
   の光透過部上に在るホトマスクにおいて、 シフタの膜厚を、該シフタの光透過部上に在るエッジ部
   分で該エッジ部分の縁に向かう程薄くして成ること を特徴とするホトマスク。
2. （２）位相シフト法用のシフタを有するホトマスクであ
   って該シフタのエッジの少なくとも一部が該ホトマスク
   の光透過部上に在るホトマスクを製造するに当たり、 シフタを電子線レジストで構成し、該シフタの形成を、 ホトマスク用基材のシフタ形成予定領域を含む領域上側
   に電子線レジストを塗布し、 該電子線レジストの、前記光透過部上のシフタのエッジ
   部分に相当する部分の露光量を該エッジ部分の縁に相当
   する部分に向かうに従い変化させて当該電子線レジスト
   を露光し、該露光済み電子線レジストを現像することに
   より行うこと を特徴とするホトマスクの製造方法。