JPH05265186A - 自己整合された位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents
自己整合された位相シフトマスク及びその製造方法Info
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- JPH05265186A JPH05265186A JP34443992A JP34443992A JPH05265186A JP H05265186 A JPH05265186 A JP H05265186A JP 34443992 A JP34443992 A JP 34443992A JP 34443992 A JP34443992 A JP 34443992A JP H05265186 A JPH05265186 A JP H05265186A
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/29—Rim PSM or outrigger PSM; Preparation thereof
Abstract
(57)【要約】
【目的】 不透明マスク・パターンの縁部に隣接した位
相シフト材料の自己整合スペーサを備えた位相シフトマ
スク、ならびにこれを作成する方法を開示する。 【構成】 本発明の方法はパターン化された不透明層１
３を有する透明マスク基板１１上に適切な位相シフト材
料のブランケット層を付着し、次いで、位相シフト層を
不透明層１３と基板１１をエッチ・ストップとして使用
して、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）チェンバ内
で異方性ブランケット・エッチングする。エッチング
後、残っている位相シフト材料はほぼ１／４円筒形のス
ペーサ・パターン１５を形成する。スペーサ・パターン
は不透明マスク・パターン１３の縁部に自己整合され
る。位相シフト材料の厚さ及び屈折率は、完成したマス
クにおいて、効果的であることが実証された位相シフト
の範囲である０．６７πラジアン（１２０゜）ないしπ
ラジアン（１８０゜）の位相シフトをもたらすようなも
のが選択される。
相シフト材料の自己整合スペーサを備えた位相シフトマ
スク、ならびにこれを作成する方法を開示する。 【構成】 本発明の方法はパターン化された不透明層１
３を有する透明マスク基板１１上に適切な位相シフト材
料のブランケット層を付着し、次いで、位相シフト層を
不透明層１３と基板１１をエッチ・ストップとして使用
して、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）チェンバ内
で異方性ブランケット・エッチングする。エッチング
後、残っている位相シフト材料はほぼ１／４円筒形のス
ペーサ・パターン１５を形成する。スペーサ・パターン
は不透明マスク・パターン１３の縁部に自己整合され
る。位相シフト材料の厚さ及び屈折率は、完成したマス
クにおいて、効果的であることが実証された位相シフト
の範囲である０．６７πラジアン（１２０゜）ないしπ
ラジアン（１８０゜）の位相シフトをもたらすようなも
のが選択される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体チップの製造に使
用されるフォトリソグラフィ・マスクに関する。詳細に
いえば、本発明は自己整合された位相シフトマスク及び
これを作成する方法に関する。
用されるフォトリソグラフィ・マスクに関する。詳細に
いえば、本発明は自己整合された位相シフトマスク及び
これを作成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】フォトレジストでカバーされた基板、た
とえばシリコン・ウェハ上に希望するリソグラフィ・パ
ターンを露光するために、透過マスクが広く使用されて
いる。各種のエッチング、蒸着または埋込み法が通常、
パターン化された基板に考えられている。露光されない
フォトレジストの領域に対応する放射線に対して不透明
な材料により、基板の一部が選択的に覆われている露光
放射線に対して透明な基板材料で、透過マスクは構成さ
れている。可視光線及び紫外線領域の放射線に対して
は、石英の基板とクロムのコーティングが周知の選択物
となっている。
とえばシリコン・ウェハ上に希望するリソグラフィ・パ
ターンを露光するために、透過マスクが広く使用されて
いる。各種のエッチング、蒸着または埋込み法が通常、
パターン化された基板に考えられている。露光されない
フォトレジストの領域に対応する放射線に対して不透明
な材料により、基板の一部が選択的に覆われている露光
放射線に対して透明な基板材料で、透過マスクは構成さ
れている。可視光線及び紫外線領域の放射線に対して
は、石英の基板とクロムのコーティングが周知の選択物
となっている。
【０００３】最新のサブミクロン・フォトリソグラフィ
において、露光システムは通常、短波長の紫外線及び高
開口率縮小レンズ系とともに透過マスクを使用して、画
像解像度を最大のものとしている。しかしながら、隣接
する透明領域の間の不透明なマスキング材料の境界にお
ける回折効果によって、未露光のままとしておこうとし
ているレジストの領域に光が広がることとなる。この効
果はフォトレジストの望ましくない横方向の露出を生じ
ることによって画像のコントラストを低下させ、したが
って、露光システムの解像度及び公差制御能力を限定す
る。
において、露光システムは通常、短波長の紫外線及び高
開口率縮小レンズ系とともに透過マスクを使用して、画
像解像度を最大のものとしている。しかしながら、隣接
する透明領域の間の不透明なマスキング材料の境界にお
ける回折効果によって、未露光のままとしておこうとし
ているレジストの領域に光が広がることとなる。この効
果はフォトレジストの望ましくない横方向の露出を生じ
ることによって画像のコントラストを低下させ、したが
って、露光システムの解像度及び公差制御能力を限定す
る。
【０００４】Marc Levensonは「Improving Resolution
in Photo Lithography with aPhase-Shifting Mask」,
IEEE Trans. on Electronic Devices, Vol. ED-29,Dec.
1982において、隣接する開口の明暗境界に位相シフト
外れや破壊干渉を作り出すことによって、パターン画像
解像度及び公差制御を改善するための位相シフトマスク
（位相シフトずれを利用したマスク）を初めて提唱し
た。位相シフトマスクは透明材料を通過する光の透過が
以下の関係にしたがって一時的な位相シフトを示すとい
う現象を利用している。
in Photo Lithography with aPhase-Shifting Mask」,
IEEE Trans. on Electronic Devices, Vol. ED-29,Dec.
1982において、隣接する開口の明暗境界に位相シフト
外れや破壊干渉を作り出すことによって、パターン画像
解像度及び公差制御を改善するための位相シフトマスク
（位相シフトずれを利用したマスク）を初めて提唱し
た。位相シフトマスクは透明材料を通過する光の透過が
以下の関係にしたがって一時的な位相シフトを示すとい
う現象を利用している。
【０００５】Δφ＝２π（ｎ−１）ｄ／λ
【０００６】ただし、Δφはラジアンで表した位相シフ
ト、ｎは透過材料の屈折率、ｄはメートルで表した材料
の厚さ、λはメートルで表した露光放射線の波長であ
る。適切な厚さ及び屈折率の２種類のマスク透過材料を
使用して、明暗境界に１８０゜の位相シフトを与え、信
号のコントラストを改善することができる。
ト、ｎは透過材料の屈折率、ｄはメートルで表した材料
の厚さ、λはメートルで表した露光放射線の波長であ
る。適切な厚さ及び屈折率の２種類のマスク透過材料を
使用して、明暗境界に１８０゜の位相シフトを与え、信
号のコントラストを改善することができる。
【０００７】最初の概念を応用し、改善したいくつかの
位相シフトマスクが提案または実証されている。これら
のマスクはすべて、選択された領域に付加または置換さ
れた透過層を使用して、位相シフトを行うものである。
しかしながら、従来技術のマスクは位相シフトパターン
の自己整合の位置付けをもたらさないため、第２のマス
ク・パターニングシーケンスを必要とする。これらの方
法の多くは既存のマスクの工業プロセスに大幅な変更を
必要とするものである。さらに、リソグラフィ・マスク
の製造にともなう主な問題点は、欠陥の修理及び検査で
あり、これを避けることはできない。位相シフト技法の
多くは新しい材料を使用するものであって、そのための
検査及び修理技法は存在していない。
位相シフトマスクが提案または実証されている。これら
のマスクはすべて、選択された領域に付加または置換さ
れた透過層を使用して、位相シフトを行うものである。
しかしながら、従来技術のマスクは位相シフトパターン
の自己整合の位置付けをもたらさないため、第２のマス
ク・パターニングシーケンスを必要とする。これらの方
法の多くは既存のマスクの工業プロセスに大幅な変更を
必要とするものである。さらに、リソグラフィ・マスク
の製造にともなう主な問題点は、欠陥の修理及び検査で
あり、これを避けることはできない。位相シフト技法の
多くは新しい材料を使用するものであって、そのための
検査及び修理技法は存在していない。
【０００８】本発明は位相シフトマスクを改善するもの
である。
である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、自己整合位相シフトマスクを提供することであ
る。
目的は、自己整合位相シフトマスクを提供することであ
る。
【００１０】本発明の他の目的は、単一のリソグラフィ
・ステップで位相シフトマスクを製造することである。
・ステップで位相シフトマスクを製造することである。
【００１１】本発明の他の目的は、リソグラフィ・マス
クの製造のための既存のプロセスと互換性のあるプロセ
スによって位相シフトマスクを製造することである。
クの製造のための既存のプロセスと互換性のあるプロセ
スによって位相シフトマスクを製造することである。
【００１２】本発明の他の目的は、従来の検査及び修理
技法を位相シフトマスクに使用できるようにすることで
ある。
技法を位相シフトマスクに使用できるようにすることで
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】これら及びその他の目的
は不透明なマスク・パターンの縁部に隣接した位相シフ
ト材料の自己整合スペーサを備えた位相シフトマスクに
よって達成される。本発明の方法はパターン化された不
透明層を有する透明マスク基板上に、適切な位相シフト
材料のブランケット層を付着させ、その後、ブランケッ
ト・エッチング工程によってスペーサを作成する。
は不透明なマスク・パターンの縁部に隣接した位相シフ
ト材料の自己整合スペーサを備えた位相シフトマスクに
よって達成される。本発明の方法はパターン化された不
透明層を有する透明マスク基板上に、適切な位相シフト
材料のブランケット層を付着させ、その後、ブランケッ
ト・エッチング工程によってスペーサを作成する。
【００１４】好ましい実施例において、マスクは通常の
検査及び修理手順を使用して製造されたパターン化クロ
ム層によって覆われた石英基板で構成されている。次い
で、位相シフト材料のコンフォーマル層をブランケット
付着する。位相シフト材料の厚さ及び屈折率は完成した
マスクにおいて、有効であることが実証されている範囲
である０．６７（２／３）πラジアン（１２０゜）ない
しπラジアン（１８０゜）の位相シフトをもたらすもの
が選択される。次いで、化学的イオン・エッチング（Ｒ
ＩＥ）チェンバ内でエッチ・ストップとしてクロム及び
石英を使用して、位相シフト層を異方的にブランケット
・エッチングする。エッチング後、残余の位相シフト材
料は、断面形状が円筒のほぼ１／４であるスペーサ・パ
ターンを形成する。この形状のために、露光放射線の最
大位相シフトはクロム層パターンの垂直縁部で生じる。
スペーサ・パターンは不透明なマスク・パターンの縁部
に自己整合される。スペーサが不透明層の縁部に接触し
ている好ましい実施例において、スペーサは不透明材料
とほぼ同じ厚さであり、縁部から不透明層の厚さにほぼ
等しい距離において厚さゼロまで減少する。ブランケッ
ト・エッチングは透明フィールド領域内、及び不透明領
域の上部に残っているすべての位相シフト材料を除去す
る。それ故、必要なフォトリソグラフィ・プロセスは不
透明マスク領域の作成に付随したものだけとなり、位相
シフトスペーサには何も必要ないため、自己整合が可能
となる。本発明の他の実施例においては、他のスペーサ
形状が可能である。
検査及び修理手順を使用して製造されたパターン化クロ
ム層によって覆われた石英基板で構成されている。次い
で、位相シフト材料のコンフォーマル層をブランケット
付着する。位相シフト材料の厚さ及び屈折率は完成した
マスクにおいて、有効であることが実証されている範囲
である０．６７（２／３）πラジアン（１２０゜）ない
しπラジアン（１８０゜）の位相シフトをもたらすもの
が選択される。次いで、化学的イオン・エッチング（Ｒ
ＩＥ）チェンバ内でエッチ・ストップとしてクロム及び
石英を使用して、位相シフト層を異方的にブランケット
・エッチングする。エッチング後、残余の位相シフト材
料は、断面形状が円筒のほぼ１／４であるスペーサ・パ
ターンを形成する。この形状のために、露光放射線の最
大位相シフトはクロム層パターンの垂直縁部で生じる。
スペーサ・パターンは不透明なマスク・パターンの縁部
に自己整合される。スペーサが不透明層の縁部に接触し
ている好ましい実施例において、スペーサは不透明材料
とほぼ同じ厚さであり、縁部から不透明層の厚さにほぼ
等しい距離において厚さゼロまで減少する。ブランケッ
ト・エッチングは透明フィールド領域内、及び不透明領
域の上部に残っているすべての位相シフト材料を除去す
る。それ故、必要なフォトリソグラフィ・プロセスは不
透明マスク領域の作成に付随したものだけとなり、位相
シフトスペーサには何も必要ないため、自己整合が可能
となる。本発明の他の実施例においては、他のスペーサ
形状が可能である。
【００１５】
【実施例】図１に、完成した位相シフトマスクの一部の
断面図を示す。透明層１１はパターン化された不透明層
１３及び自己整合位相シフトスペーサ１５の基板として
働く。透明層１１は通常は半導体ウェハであるフォトレ
ジストで覆われた基板（図示せず）を露光するために使
用される放射線の波長を透過するものが選択される。可
視光及び紫外線の波長に対しては、溶融石英が好ましい
透明基板１１であり、これは業界で広く使用されてい
る。溶融シリカはもう一つの基板で、これは光学マスク
の設計に一般に使用されている。基板の選択は基板材料
が透明領域ですぐれた光透過性を発揮しなければならな
い波長スペクトルに基づく。石英基板は通常厚さが４な
いし１０ミリメートルの範囲で使用される。
断面図を示す。透明層１１はパターン化された不透明層
１３及び自己整合位相シフトスペーサ１５の基板として
働く。透明層１１は通常は半導体ウェハであるフォトレ
ジストで覆われた基板（図示せず）を露光するために使
用される放射線の波長を透過するものが選択される。可
視光及び紫外線の波長に対しては、溶融石英が好ましい
透明基板１１であり、これは業界で広く使用されてい
る。溶融シリカはもう一つの基板で、これは光学マスク
の設計に一般に使用されている。基板の選択は基板材料
が透明領域ですぐれた光透過性を発揮しなければならな
い波長スペクトルに基づく。石英基板は通常厚さが４な
いし１０ミリメートルの範囲で使用される。
【００１６】不透明マスク材料１３は露光放射線を吸収
または反射し、したがって、フォトレジストの対応する
領域の露光を防止するものを選択する。クロムが光学及
び紫外線マスクに対する業界標準である。クロムはマス
クの製造に使用される基板、石英、及びプロセスとの互
換性、ならびに電子ビーム後方散乱などのその他の特性
に基づく吸収材として使用される。クロムは典型的な不
透明吸収材であるが、本発明は他の不透明材料にも適合
できるものである。不透明材料が位相シフト材料のブラ
ンケット・エッチ・バックに対してエッチ・ストップを
もたらすことが好ましい。クロム層１３の典型的な厚さ
は０．１マイクロメートルであるが、本発明の教示に適
応するには、透明基板１１及びスペーサ１５それぞれの
屈折率によってはもっと厚いものであってもかまわな
い。
または反射し、したがって、フォトレジストの対応する
領域の露光を防止するものを選択する。クロムが光学及
び紫外線マスクに対する業界標準である。クロムはマス
クの製造に使用される基板、石英、及びプロセスとの互
換性、ならびに電子ビーム後方散乱などのその他の特性
に基づく吸収材として使用される。クロムは典型的な不
透明吸収材であるが、本発明は他の不透明材料にも適合
できるものである。不透明材料が位相シフト材料のブラ
ンケット・エッチ・バックに対してエッチ・ストップを
もたらすことが好ましい。クロム層１３の典型的な厚さ
は０．１マイクロメートルであるが、本発明の教示に適
応するには、透明基板１１及びスペーサ１５それぞれの
屈折率によってはもっと厚いものであってもかまわな
い。
【００１７】好ましい実施例において、スペーサ１５は
断面が円筒の１／４の形状であり、ほぼクロム層の厚さ
と同じ厚さ及び幅となっている。位相シフトスペーサに
適切な数種類の材料及びそれぞれの屈折率のリストを表
１に挙げる。この表は広範囲のものではないが、望まし
い位相シフト材料は露光放射線の波長において透過性が
すぐれたものでなければならない。さらに、位相シフト
材料はクロム層の厚さが業界標準である０．１マイクロ
メートルから大幅に厚くならないように、２．０ないし
３．０の範囲の屈折率を有しているのが最適である。
断面が円筒の１／４の形状であり、ほぼクロム層の厚さ
と同じ厚さ及び幅となっている。位相シフトスペーサに
適切な数種類の材料及びそれぞれの屈折率のリストを表
１に挙げる。この表は広範囲のものではないが、望まし
い位相シフト材料は露光放射線の波長において透過性が
すぐれたものでなければならない。さらに、位相シフト
材料はクロム層の厚さが業界標準である０．１マイクロ
メートルから大幅に厚くならないように、２．０ないし
３．０の範囲の屈折率を有しているのが最適である。
【表１】
【００１８】０．１マイクロメートルという業界標準の
クロム厚を維持しながら、１８０゜の位相シフトを達成
するには、背景となる等式により、ｇ線の放射線に対し
約３．２の屈折率を有する材料が必要である。
クロム厚を維持しながら、１８０゜の位相シフトを達成
するには、背景となる等式により、ｇ線の放射線に対し
約３．２の屈折率を有する材料が必要である。
【００１９】ｇ線の放射線に対し０．１マイクロメート
ルの厚さを維持しながら、１２０゜の位相シフトを達成
するには、同じ等式を参照して、約２．５の屈折率を有
する材料が必要である。これは表１の材料がすべてクロ
ムを厚くすることを必要とすることを意味する。
ルの厚さを維持しながら、１２０゜の位相シフトを達成
するには、同じ等式を参照して、約２．５の屈折率を有
する材料が必要である。これは表１の材料がすべてクロ
ムを厚くすることを必要とすることを意味する。
【００２０】現在実施されている露光放射線に対する典
型的な波長は０．４３６−０．３６５マイクロメートル
という紫外線域のものである。将来は、もっと短い波長
が使用されると考えられる。スペーサ１５の材料として
窒化シリコンを使用した場合、０．１２ないし０．２マ
イクロメートルの範囲の厚さが上記の紫外線域に対し１
２０゜ないし１８０゜の位相シフトを生じることとな
る。それ故、シリコンを使用すると、クロムは同じ範囲
であるが、業界標準よりも若干厚いものとなろう。
型的な波長は０．４３６−０．３６５マイクロメートル
という紫外線域のものである。将来は、もっと短い波長
が使用されると考えられる。スペーサ１５の材料として
窒化シリコンを使用した場合、０．１２ないし０．２マ
イクロメートルの範囲の厚さが上記の紫外線域に対し１
２０゜ないし１８０゜の位相シフトを生じることとな
る。それ故、シリコンを使用すると、クロムは同じ範囲
であるが、業界標準よりも若干厚いものとなろう。
【００２１】スペーサ材料としての窒化シリコンに対す
るｇ線（波長０．４３６ミクロン）及びｉ線（波長０．
３６５ミクロン）の露光放射線に関し一連の計算を行っ
たところ、表２に示す結果が得られた。
るｇ線（波長０．４３６ミクロン）及びｉ線（波長０．
３６５ミクロン）の露光放射線に関し一連の計算を行っ
たところ、表２に示す結果が得られた。
【表２】
【００２２】上記から、以下の結論を出すことができ
る。ａ）位相シフトが１２０゜のｇ線の場合、標準的な
クロムを超えてさらに必要な厚さは約３３％であるが、
１８０゜の位相シフトでは厚さは約２倍になる。ｂ）位
相シフトが１２０゜のｉ線の場合、標準的なクロムより
余計に必要な厚さは１８％にすぎないが、１８０゜の位
相シフトでは７５％の厚さの増加が必要となる。ｃ）業
界で使用される波長の現在及び将来にｉ線になる傾向が
あることが認識されるので、クロム・マスク吸収材の厚
さの１８−７５％の増加が必要となろう。
る。ａ）位相シフトが１２０゜のｇ線の場合、標準的な
クロムを超えてさらに必要な厚さは約３３％であるが、
１８０゜の位相シフトでは厚さは約２倍になる。ｂ）位
相シフトが１２０゜のｉ線の場合、標準的なクロムより
余計に必要な厚さは１８％にすぎないが、１８０゜の位
相シフトでは７５％の厚さの増加が必要となる。ｃ）業
界で使用される波長の現在及び将来にｉ線になる傾向が
あることが認識されるので、クロム・マスク吸収材の厚
さの１８−７５％の増加が必要となろう。
【００２３】図２はスペーサに沿ったさまざまな点にお
ける図１の理想化された位相シフトスペーサによって生
じる位相シフトを示す。スペーサはクロム−スペーサの
界面において、１８０゜の位相シフトを生じる充分な厚
さであり、かつ断面が完全な１／４円筒となっている。
図示のように、位相シフトは１８０゜から０゜まで連続
的に変化する。位相シフトが１８０゜から０゜まで徐々
に変化すれば、明領域と暗領域の間の強度分布が改善さ
れる。それ故、本発明は従来技術の単一ステップの位相
シフト装置よりも明確に改善されたものとなる。
ける図１の理想化された位相シフトスペーサによって生
じる位相シフトを示す。スペーサはクロム−スペーサの
界面において、１８０゜の位相シフトを生じる充分な厚
さであり、かつ断面が完全な１／４円筒となっている。
図示のように、位相シフトは１８０゜から０゜まで連続
的に変化する。位相シフトが１８０゜から０゜まで徐々
に変化すれば、明領域と暗領域の間の強度分布が改善さ
れる。それ故、本発明は従来技術の単一ステップの位相
シフト装置よりも明確に改善されたものとなる。
【００２４】図１の位相シフトマスクを製造するプロセ
ス・ステップを、図３ないし図７を参照して説明する。
図３において、不透明材料の層１３が透明基板１１に付
着されている。クロム・マスキング層の付着には通常蒸
着が使用され、その後、レジストのコーティング及びパ
ターン化が行われる。下地のクロム−石英マスクの製造
プロセスは、当分野で周知のものである。本発明の目的
の１つは、従来の業界標準のものとできるだけ互換性の
あるプロセスによって、位相シフトマスクを製造するこ
とである。好ましい実施例において、不透明層１３の厚
さは完成したマスクのスペーサの希望する厚さと等しく
なる。次いで、パターン化されたフォトレジスト層１７
が、通常は従来の電子ビーム・リソグラフィ技法を使用
して形成される。不透明材料をエッチングした後、周知
の検査及び修理手順を実行する。残っているレジスト層
１７を剥離し、周知の光学マスクである図４に示す構造
をもたらす。
ス・ステップを、図３ないし図７を参照して説明する。
図３において、不透明材料の層１３が透明基板１１に付
着されている。クロム・マスキング層の付着には通常蒸
着が使用され、その後、レジストのコーティング及びパ
ターン化が行われる。下地のクロム−石英マスクの製造
プロセスは、当分野で周知のものである。本発明の目的
の１つは、従来の業界標準のものとできるだけ互換性の
あるプロセスによって、位相シフトマスクを製造するこ
とである。好ましい実施例において、不透明層１３の厚
さは完成したマスクのスペーサの希望する厚さと等しく
なる。次いで、パターン化されたフォトレジスト層１７
が、通常は従来の電子ビーム・リソグラフィ技法を使用
して形成される。不透明材料をエッチングした後、周知
の検査及び修理手順を実行する。残っているレジスト層
１７を剥離し、周知の光学マスクである図４に示す構造
をもたらす。
【００２５】不透明マスク（層）１３が図４に示すよう
に形成された後、位相シフト材料１５のコンフォーマル
付着が、図５に示すように行われる。コーティングをで
きるだけコンフォーマルなものとし、エッチング中のス
ペーサの形成を単純化し、基板及び不透明マスクの除去
を最小限とすることが好ましい、低圧化学蒸着（ＬＰＣ
ＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、常圧化
学蒸着（ＡＰＣＶＤ）及びスパッタリングなどの周知の
付着技法を、位相シフト材料に応じた付着に使用するこ
とができる。好ましい実施例においては、位相シフト材
料を少なくとも最終的なスペーサの厚さと同程度の厚さ
にする必要がある。窒化シリコン蒸着は通常、シラン
（ＳｉＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）の混合物の高温低圧
熱分解によって作成される非結晶性フィルムとなり、化
学量論的にほぼ理想的なコンフォーマル・コーティング
を達成する。このプロセスを、必要に応じ、プラズマで
強化することもできる。
に形成された後、位相シフト材料１５のコンフォーマル
付着が、図５に示すように行われる。コーティングをで
きるだけコンフォーマルなものとし、エッチング中のス
ペーサの形成を単純化し、基板及び不透明マスクの除去
を最小限とすることが好ましい、低圧化学蒸着（ＬＰＣ
ＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、常圧化
学蒸着（ＡＰＣＶＤ）及びスパッタリングなどの周知の
付着技法を、位相シフト材料に応じた付着に使用するこ
とができる。好ましい実施例においては、位相シフト材
料を少なくとも最終的なスペーサの厚さと同程度の厚さ
にする必要がある。窒化シリコン蒸着は通常、シラン
（ＳｉＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）の混合物の高温低圧
熱分解によって作成される非結晶性フィルムとなり、化
学量論的にほぼ理想的なコンフォーマル・コーティング
を達成する。このプロセスを、必要に応じ、プラズマで
強化することもできる。
【００２６】次に、異方性エッチングを図６の矢印で示
すＲＩＥ反応器中で行う。当分野で周知のように、異方
性エッチングは主として垂直方向にエッチングを行い、
水平方向のアンダカットをほとんどあるいはまったく生
じない。エッチング・プロセスがスペーサ材料１５に対
して選択性が高く、透明基板（層）１１及び不透明材料
（層）１３を比較的未エッチングのままにしておくこと
が好ましい。窒化シリコンに対するブランケット・エッ
チングは通常、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）モ
ードで作動するプラズマ・エッチング装置内で１０％の
水素（Ｈ2）を混合した四塩化炭素（ＣＦ4）によって低
圧（５０ミリトル未満）で行われ、エッチング・バイア
スが最小限の異方性（垂直）エッチング結果をもたら
す。図７に示すスペーサのサイズに比較して大面積なク
ロム１３及び石英１１は、エッチング・プロセスに対す
るきわめて明確な終点をもたらす。しかしながら、位相
シフト材料１５と基板１１に対するエッチング・プロセ
スの選択性が高くない場合、厚さが数百ナノメートルし
かないスペーサ材料に比較して、基板がきわめて厚いの
で、若干のオーバエッチは容易に吸収される。不透明パ
ターン１３の縁部に隣接したスペーサ材料の厚さが石英
１１及びクロム１３の大きな区域よりも大きい場合、ス
ペーサ１５はエッチング終点におかれたままとなる。
すＲＩＥ反応器中で行う。当分野で周知のように、異方
性エッチングは主として垂直方向にエッチングを行い、
水平方向のアンダカットをほとんどあるいはまったく生
じない。エッチング・プロセスがスペーサ材料１５に対
して選択性が高く、透明基板（層）１１及び不透明材料
（層）１３を比較的未エッチングのままにしておくこと
が好ましい。窒化シリコンに対するブランケット・エッ
チングは通常、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）モ
ードで作動するプラズマ・エッチング装置内で１０％の
水素（Ｈ2）を混合した四塩化炭素（ＣＦ4）によって低
圧（５０ミリトル未満）で行われ、エッチング・バイア
スが最小限の異方性（垂直）エッチング結果をもたら
す。図７に示すスペーサのサイズに比較して大面積なク
ロム１３及び石英１１は、エッチング・プロセスに対す
るきわめて明確な終点をもたらす。しかしながら、位相
シフト材料１５と基板１１に対するエッチング・プロセ
スの選択性が高くない場合、厚さが数百ナノメートルし
かないスペーサ材料に比較して、基板がきわめて厚いの
で、若干のオーバエッチは容易に吸収される。不透明パ
ターン１３の縁部に隣接したスペーサ材料の厚さが石英
１１及びクロム１３の大きな区域よりも大きい場合、ス
ペーサ１５はエッチング終点におかれたままとなる。
【００２７】他のスペーサの形状及びサイズが、本発明
には含まれている。本明細書の説明から、これらの形状
はすべて断面がほぼ１／４円筒形であるとみなされる。
たとえば、図８及び図９には、本発明の第２実施例が示
されている。図８において、位相シフト材料１５の薄い
層がクロム１３及び石英１１の上に付着されている。位
相シフト材料のエッチング後、図９に示すように形成さ
れるスペーサ１５はその高さよりもはるかに薄いものと
なる。スペーサは薄い方が、密充填領域では有利であ
る。また、高さの変動、したがって、露光放射線によっ
てこうむる位相シフトの変動は、スペーサの幅における
ものよりも少なくなる。
には含まれている。本明細書の説明から、これらの形状
はすべて断面がほぼ１／４円筒形であるとみなされる。
たとえば、図８及び図９には、本発明の第２実施例が示
されている。図８において、位相シフト材料１５の薄い
層がクロム１３及び石英１１の上に付着されている。位
相シフト材料のエッチング後、図９に示すように形成さ
れるスペーサ１５はその高さよりもはるかに薄いものと
なる。スペーサは薄い方が、密充填領域では有利であ
る。また、高さの変動、したがって、露光放射線によっ
てこうむる位相シフトの変動は、スペーサの幅における
ものよりも少なくなる。
【００２８】実際には、位相シフト材料１５、位相シフ
ト材料の付着厚及び不透明マスク材料１３の厚さを適切
に選択することにより、好ましいといえないにしても、
エッチ・ギャップを排除することができる。スペーサ材
料１５のコーティングがコンフォーマルである場合、不
透明材料に直接隣接する領域は不透明なパターンから若
干離れたところにあるフィールド領域よりも高くなる。
露光放射線はすべてある程度位相シフトされるものであ
るが、材料の厚さを調節し、スペーサ領域を貫通する露
光放射線が、フィールド領域の位相シフト材料１５の薄
い部分を通過する露光放射線から０．６７πないしπラ
ジアンの範囲で位相シフトされるようにすることができ
る。しかしながら、フィールド領域における減衰のた
め、エッチング・ステップを行って、余分な位相シフト
材料１５を除去することが好ましい。
ト材料の付着厚及び不透明マスク材料１３の厚さを適切
に選択することにより、好ましいといえないにしても、
エッチ・ギャップを排除することができる。スペーサ材
料１５のコーティングがコンフォーマルである場合、不
透明材料に直接隣接する領域は不透明なパターンから若
干離れたところにあるフィールド領域よりも高くなる。
露光放射線はすべてある程度位相シフトされるものであ
るが、材料の厚さを調節し、スペーサ領域を貫通する露
光放射線が、フィールド領域の位相シフト材料１５の薄
い部分を通過する露光放射線から０．６７πないしπラ
ジアンの範囲で位相シフトされるようにすることができ
る。しかしながら、フィールド領域における減衰のた
め、エッチング・ステップを行って、余分な位相シフト
材料１５を除去することが好ましい。
【００２９】図１０に、図７に示すスペーサ１５のオー
バエッチの効果を示す。スペーサは不透明マスク１３よ
りも薄いが、それでも位相シフトを達成するには必要な
厚さである。表２に示したようにクロムの厚さを調節す
るのではなく、オーバエッチが希望する位相シフトのた
めの高さを変更する代わりにスペーサの高さを調整する
他の方法となっている。
バエッチの効果を示す。スペーサは不透明マスク１３よ
りも薄いが、それでも位相シフトを達成するには必要な
厚さである。表２に示したようにクロムの厚さを調節す
るのではなく、オーバエッチが希望する位相シフトのた
めの高さを変更する代わりにスペーサの高さを調整する
他の方法となっている。
【００３０】図１１に、本発明のさらに他の実施例を示
す。位相シフト材料の薄層がアンダーエッチにより、透
明基板の透明領域１１及び不透明マスキング領域１３上
に残されている。不透明領域１３上の位相シフト材料１
５は、露光放射線がこれらの領域で吸収ないし反射され
るので、なんの効果ももたらさない。上述のように、透
明フィールド領域の位相シフト材料はレジストに対する
露光エネルギーを削減するので、望ましいものではな
い。しかしながら、厚いスペーサ領域による位相シフト
及び薄層による位相シフトとが１２０゜ないし１８０゜
の位相シフト外れである限り、本発明は効果がある。
す。位相シフト材料の薄層がアンダーエッチにより、透
明基板の透明領域１１及び不透明マスキング領域１３上
に残されている。不透明領域１３上の位相シフト材料１
５は、露光放射線がこれらの領域で吸収ないし反射され
るので、なんの効果ももたらさない。上述のように、透
明フィールド領域の位相シフト材料はレジストに対する
露光エネルギーを削減するので、望ましいものではな
い。しかしながら、厚いスペーサ領域による位相シフト
及び薄層による位相シフトとが１２０゜ないし１８０゜
の位相シフト外れである限り、本発明は効果がある。
【００３１】本発明の位相シフトマスクは半導体ウェハ
の製造以外にも使用できる。Ｘ線リソグラフィにおいて
は、「親」光学マスクを使用して、「子」Ｘ線マスクを
製造する。本発明を使用することにより、Ｘ線リソグラ
フィで可能な解像度を向上させることができる。本発明
は従来の光学マスクを自己整合位相シフトマスクに変換
し、したがって最小限のコストの増加で解像度を改善で
きる簡単な手段である。
の製造以外にも使用できる。Ｘ線リソグラフィにおいて
は、「親」光学マスクを使用して、「子」Ｘ線マスクを
製造する。本発明を使用することにより、Ｘ線リソグラ
フィで可能な解像度を向上させることができる。本発明
は従来の光学マスクを自己整合位相シフトマスクに変換
し、したがって最小限のコストの増加で解像度を改善で
きる簡単な手段である。
【図１】本発明による完成した位相シフトマスクの断面
図である。
図である。
【図２】位相シフトと、位相シフトスペーサに沿って正
規化された位置のグラフである。
規化された位置のグラフである。
【図３】本発明のマスクを製造するためのプロセス・ス
テップの断面図である。
テップの断面図である。
【図４】本発明のマスクを製造するためのプロセス・ス
テップの断面図である。
テップの断面図である。
【図５】本発明のマスクを製造するためのプロセス・ス
テップの断面図である。
テップの断面図である。
【図６】本発明のマスクを製造するためのプロセス・ス
テップの断面図である。
テップの断面図である。
【図７】本発明のマスクを製造するためのプロセス・ス
テップの断面図である。
テップの断面図である。
【図８】本発明の第２実施例の断面図である。
【図９】本発明の第２実施例の断面図である。
【図１０】本発明の第３実施例の断面図である。
【図１１】本発明の第４実施例の断面図である。
１１ 透明層 １３ 不透明層 １５ 自己整合位相シフトスペーサ １７ フォトレジスト層
Claims (13)
- 【請求項１】自己整合位相シフトマスクを製造する方法
であって、 露光放射線に対して透明な基板の水平表面の選択された
領域上に、前記露光放射線に対して不透明な材料の、水
平表面及び垂直縁部を有するパターンを設ける工程と、 前記不透明パターンの垂直縁部並びに水平表面及び前記
透明基板の水平表面上に位相シフト材料を付着すること
によって、前記不透明パターンの垂直縁部に位相シフト
材料のスペーサを形成する工程とを有し、 前記スペーサの厚さは、前記スペーサを通過する前記露
光放射線が前記マスクの他の領域を通過する前記露光放
射線に対して位相シフトずれを生じさせるようなもので
ある、前記方法。 - 【請求項２】露光放射線に対して透明な基板の水平表面
の選択された領域上に、水平表面及び垂直縁部を有する
ようにパターニングされた、前記露光放射線に対する不
透明材料からなる光学リソグラフィ・マスクを自己整合
位相シフトマスクに変換する方法であって、 前記不透明パターンの垂直縁部並びに水平表面及び前記
透明基板の水平表面上に位相シフト材料を付着すること
によって、前記不透明パターンの垂直縁部に位相シフト
材料のスペーサを形成する工程を有し、 前記スペーサの厚さは、前記スペーサを通過する前記露
光放射線が前記マスクの他の領域を通過する前記露光放
射線に対して位相シフトずれを生じさせるようなもので
ある、前記方法。 - 【請求項３】前記スペーサの厚さが、前記垂直縁部と隣
接する部分において、２／３π乃至πラジアンの範囲の
前記位相シフトずれを生じさせるようなものである、請
求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】前記スペーサ形成工程が、さらに前記位相
シフト材料を前記不透明パターン及び前記透明基板の水
平表面から実質的に除去するように該位相シフト材料を
エッチングする工程を含む、請求項１、２又は３記載の
方法。 - 【請求項５】前記垂直縁部におけるスペーサの厚さが、
前記不透明パターンの厚さとほぼ等しいことを特徴とす
る、請求項１、２又は３記載の方法。 - 【請求項６】前記スペーサの断面形状が、前記不透明パ
ターンの垂直縁部に隣接した部分で最大の厚さを有する
１／４円筒形であり、前記露光放射線の最大位相シフト
が前記不透明パターンの垂直縁部に隣接した部分で生じ
る、請求項５記載の方法。 - 【請求項７】前記透明基板が石英であり、前記不透明材
料がクロムである、請求項１、２又は３記載の方法。 - 【請求項８】自己整合位相シフトマスクであって、 露光放射線に対して透明であり、水平表面を有する基板
と、 前記透明基板の選択された領域に前記露光放射線に対し
て不透明な材料の、垂直縁部及び水平表面を有するパタ
ーンと、前記不透明パターンの垂直縁部及び前記透明基
板の水平表面上に形成される位 相シフト材料のスペーサの自己整合パターンであって、
前記スペーサの厚さは、前記スペーサを通過する前記露
光放射線が前記マスクの他の領域を通過する前記露光放
射線に対して位相シフトずれを生じさせるようなもので
ある、スペーサパターンと、 を有する、前記マスク。 - 【請求項９】前記スペーサの厚さが、前記垂直縁部と隣
接する部分において、２／３π乃至πラジアンの範囲の
前記位相シフトずれを生じさせるようなものである、請
求項８記載のマスク。 - 【請求項１０】前記位相シフト材料が、前記不透明パタ
ーン及び前記透明基板の水平表面から実質的除去され
る、請求項８又は９記載のマスク。 - 【請求項１１】前記垂直縁部におけるスペーサの厚さ
が、前記不透明パターンの厚さとほぼ等しいことを特徴
とする請求項８又は９記載のマスク。 - 【請求項１２】前記スペーサの断面形状が、前記不透明
パターンの垂直縁部に隣接した部分で最大の厚さを有す
る１／４円筒形であり、前記露光放射線の再々位相シフ
トが前記不透明パターンの垂直縁部に隣接した部分で生
じる、請求項１１記載の方法。 - 【請求項１３】前記透明基板が石英であり、前記不透明
材料がクロムである、請求項８又は９記載のマスク。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US821385 | 1986-01-21 | ||
| US07/821,385 US5382483A (en) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | Self-aligned phase-shifting mask |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05265186A true JPH05265186A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=25233252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34443992A Pending JPH05265186A (ja) | 1992-01-13 | 1992-12-24 | 自己整合された位相シフトマスク及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5382483A (ja) |
| EP (1) | EP0551621A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05265186A (ja) |
| BR (1) | BR9205013A (ja) |
| CA (1) | CA2082869A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07209851A (ja) * | 1993-12-23 | 1995-08-11 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | リソグラフィ露光マスクおよびその製造方法 |
| JPH08114909A (ja) * | 1994-10-14 | 1996-05-07 | Nec Corp | 位相シフトマスク及び位相差測定方法 |
| JP2006292840A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | 露光方法及びハーフトーン型位相シフトマスク |
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| KR0135149B1 (ko) * | 1994-06-21 | 1998-04-25 | 문정환 | 위상반전 마스크의 제조방법 |
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| US5382483A (en) | 1995-01-17 |
| CA2082869A1 (en) | 1993-07-14 |
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| BR9205013A (pt) | 1993-09-14 |
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