JPH05303190A - 位相シフト用フォトマスク及びその作製方法 - Google Patents

位相シフト用フォトマスク及びその作製方法

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JPH05303190A
JPH05303190A JP10655692A JP10655692A JPH05303190A JP H05303190 A JPH05303190 A JP H05303190A JP 10655692 A JP10655692 A JP 10655692A JP 10655692 A JP10655692 A JP 10655692A JP H05303190 A JPH05303190 A JP H05303190A
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JP
Japan
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light
phase shift
pattern
light shielding
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP10655692A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Hiranuma
雅幸 平沼
Osamu Suga
治 須賀
Shinji Kuniyoshi
伸治 国吉
Hidetaka Saito
秀隆 斉藤
Masamichi Kobayashi
正道 小林
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相シフト用フォトマスクの作製時間を短縮
する。また、シフターエッジでの位相反転を急峻にし、
解像度を向上する。 【構成】 ガラス基板1上に、まずシフトパターン2を
形成した後、遮光膜の被着及びパターニングを行なって
遮光パターン3を形成する位相シフト用フォトマスクの
作製方法と、この作製方法によるシフトパターン2の段
差側壁部に遮光パターン3が被着している構造の位相シ
フト用フォトマスクである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
製造工程(ウエハープロセス)で回路パターンの原版と
して使用されるフォトマスク、なかでも5:1縮小投影
露光の原版であるレチクルの作製技術に関し、特に、位
相シフト用フォトマスクに適用して有効な技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の技術は、位相シフト用フォトマス
クを作製する場合に、基板上に、まず、遮光パターンを
形成し、その後、位相シフターのパターン形成を行って
いた。
【0003】例えば、IEEE trans.vol.ED−29
No12 p1828,1982によれば、ガラス基板上
にクロムなどの遮光膜を被着し、EB描画とエッチング
により遮光パターンを形成する。その後、スピンコート
法によるPMMAや酸化ケイ素などの透明膜を被着し、
パターニング、エッチングを行い、シフターを作製する
方法がある。あるいは、1990年春季応用物理学会予
稿行集 p474 28a−PD−3などに示されている
遮光パターンを形成した後、ガラス基板のエッチングで
シフトパターンを形成する方法がある。
【0004】また、位相を完全に反転させるシフターの
境界では、光強度が0となることを利用して、シフター
境界をあえて光透過領域に露出させるパターン配置とす
る場合がある。これについては、1990年秋季応用物
理学会予稿行集 p492 27p−ZG−7などに示さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術において
は、遮光パターンを使用する場合には、遮光パターンを
形成した後に、シフトパターンを形成する順序になって
いる。
【0006】この順序だと、シフターにシフトパターン
形成に起因する修正不可能な欠陥が発生したとき、遮光
パターンの形成からやり直す必要がある。例えば、電子
ビーム(EB)描画における真空から大気圧への変動、
または大気圧から真空への変動により、微粒子がまき上
がり、レチクル上に付着し、黒欠陥が発生する。また、
電子ビーム(EB)描画精度向上のため、レジストを薄
膜化しているので、レジストが局部的に剥離し、シフタ
ーが欠落してしまい、白欠陥が発生する。そして、前記
欠陥、特に、シフターに白欠陥が発生した場合は、修正
が極めて困難もしくは不可能であるという問題があっ
た。
【0007】また、このような場合、遮光パターン形成
を再度行うことになり、位相シフト用フォトマスク製造
のコストが上がり、完成品ができるまでの時間が増加す
るという問題があった。
【0008】また、シフター境界では光強度が0となる
ことを利用する場合、効果を高めるには境界で位相を急
峻に反転させる必要がある。境界を光透過領域に露出さ
せるときに、急峻な位相反転を妨げる要因には、シフタ
ー境界の段差が垂直にならずに傾いたり、裾を引いた形
状になるとそこで位相がずれること、およびフォトマス
クに傾いて入射した光が段差側壁部で散乱する影響があ
る。
【0009】従来の技術は、遮光膜被着後にシフター段
差を形成するため、段差部側壁が露出することは避けら
れず、前記問題を回避することはできない。
【0010】本発明の目的は、シフトパターン形成時
に、遮光パターンに影響する又は影響されることなく、
シフトパターンを検査及び修正可能な技術を提供するこ
とにある。
【0011】本発明の他の目的は、位相シフト用フォト
マスクの作製時間の短縮を図ることが可能な技術を提供
することにある。
【0012】本発明の他の目的は、位相シフト用フォト
マスクの品質を向上することが可能な技術を提供するこ
とにある。
【0013】本発明の前記ならびにその他の目的及び新
規な特徴は、本明細書及び添付図面によって明らかにな
るであろう。
【0014】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0015】(1)の手段は、半導体集積回路装置の製
造における回路パターンの原版として使用される位相シ
フト用フォトマスクにおいて、位相シフター境界の段差
側壁部に遮光膜が被着している。
【0016】(2)の手段は、半導体集積回路装置の製
造における回路パターンの原版として使用される位相シ
フト用フォトマスクにおいて、位相シフター境界の段差
側壁とその近傍に連続した遮光膜が被着している。
【0017】(3)の手段は、半導体集積回路装置の製
造における回路パターンの原版として使用される位相シ
フト用フォトマスクの作製方法において、遮光領域と位
相シフターを設ける場合に、まず、位相シフトパターン
を形成し、その後、遮光膜を被着し、遮光領域を形成す
る。
【0018】
【作用】前述の(1)及び(3)の手段によれば、シフ
トパターンのみを形成した段階において、シフトパター
ンの欠陥検査を行うことが可能であるので、シフトパタ
ーンの修正が不可能な欠陥が発生し、作り直す場合でも
シフトパターンのみ再度形成すれば良く、遮光パターン
形成は1回ですむので、位相シフト用フォトマスクの製
造時間の短縮を図ることができる。
【0019】(2)の手段によれば、遮光膜の被着時に
すでにシフターの段差が存在するため、垂直な被着面に
も遮光膜が形成される。その後、段差近傍の領域のみを
残して遮光膜を除去すると、シフター段差部の側壁に被
着したごく狭い幅の遮光膜が形成される。この遮光膜に
より、シフター段差部への入射光がなくなるので、位相
が乱れることがなくなり、位相反転は急峻になる。一
方、遮光領域はごく狭いため、位相反転した光が干渉し
あうのを妨げることはない。これにより、位相シフト用
フォトマスクの品質を向上することができる。
【0020】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0021】〔実施例1〕図1は、本発明の実施例1の
位相シフト用フォトマスクの構成を示す平面図、図2
は、図1のA−A’線で切った断面図、図3は、本実施
例1の位相シフト用フォトマスクの作製フローを示す断
面図である。
【0022】本実施例1の位相シフト用フォトマスク
は、図1及び図2に示すように、合成石英を材質とする
ガラス基板1上に位相シフトパターン2と遮光パターン
3が設けられている。
【0023】位相シフトパターン2の材質としては、例
えば、スピンコート法による酸化ケイ素膜やフッ素樹脂
膜、あるいはスパッタ法による酸化ケイ素膜、CVD法
による酸化ケイ素膜もしくは窒化ケイ素膜があげられ
る。
【0024】前記位相シフトパターン2の好ましい膜厚
は、露光光線と材料の種類によって異なる。例えば、i
線光による露光の場合、酸化ケイ素(SiO2 )膜厚は
198nm、窒化ケイ素(SiN)膜厚は91nmであ
り、KrFエキシマレーザの場合、酸化ケイ素(SiO
2 )膜厚は135nm、窒化ケイ素(SiN)膜厚は6
2nmである。
【0025】また、遮光パターン3の遮光膜の材質とし
ては、例えば、スパッタ法によるクロム膜、CVD法に
よるタングステン膜あるいはアルミニウム膜などがあ
る。
【0026】ここで、特徴的なことは、位相シフトパタ
ーン2の段差部は、遮光パターン3により覆われた構造
となっていることである。すなわち、ガラス基板1と遮
光膜3の間にはさまれる形で位相シフター2が配置さ
れ、かつ、シフター境界の段差においてその側壁部に遮
光膜3が被着している領域が存在している。
【0027】次に、本実施例1の位相シフト用フォトマ
スクの作製方法を図3に従って説明する。
【0028】まず、合成石英を材質とするガラス基板1
上に透明膜である酸化ケイ素膜4を被着した後、EB用
レジストを塗布し、EB描画によりレジスト中にパター
ン5の潜像を形成した後、現像を行いレジストを所定の
パターン5にパターニングする。ここで、光露光用レジ
ストを塗布し、レーザー描画、または、他のフォトマス
クからの一括光露光転写を使用することもできる(図3
−a)。
【0029】このレジストをマスクとして透明膜をエッ
チングし、シフトパターン2を形成する。エッチング
後、レジストを除去し、シフトパターン2の欠陥検査を
行う。欠陥がある場合、その程度により修正、または再
作製を行う(図3−b)。
【0030】次に、遮光膜としてスパッタ法によるクロ
ム膜6を被着する(図3−c)。
【0031】このクロム膜6の上に、EB用レジストを
塗布し、下地のシフトパターンに対して位置合わせをし
たEB描画により、レジスト中にパターン7の潜像を形
成し現像をして、レジストを所定のパターン7にパター
ニングする(図3−d)。
【0032】このレジストのパターン7をマスクとして
遮光膜をエッチングし、レジストを除去して遮光パター
ン3を形成する。遮光パターン3の欠陥検査を行い、位
相シフト用フォトマスクを完成する(図3−e)。
【0033】遮光パターン3の欠陥検査において、遮光
パターン3の欠陥が発見された場合、例えば、図4に示
すように、黒欠陥11が残った場合には、フォーカスド
・イオンビーム(FIB)、レーザ光等によりその残っ
た部分の遮光膜(黒欠陥11)を除去して修正する。ま
た、欠落部(白欠陥)12が発生した場合は、レーザア
シストCVD法等により、その部分を埋め込み修正す
る。
【0034】前記実施例1では、透明膜の被着をした
が、その替わりにガラス基板をエッチングしてシフター
を形成し、その後、遮光膜の被着、パターニングをする
こともできる。
【0035】以上の説明からわかるように、本実施例1
によれば、シフトパターンのみを形成した段階におい
て、シフトパターンの欠陥検査を行うことが可能である
ので、シフトパターンの修正が不可能な欠陥が発生し、
作り直す場合でもシフトパターンのみ再度形成すれば良
く、遮光パターン形成は1回ですむ。
【0036】〔実施例2〕図5は、本発明の実施例2の
位相シフト用フォトマスクの構成を示す平面図、図6
は、図5のB−B’線で切った断面図、図7は、本実施
例2の位相シフト用フォトマスクの作製フローを示す断
面図である。
【0037】本実施例2の位相シフト用フォトマスク
は、図5及び図6に示すように、ガラス基板1上に位相
シフトパターン8と遮光パターン9が配置されている。
ここで遮光パターン9は、位相シフトパターン8の段差
に沿ったごく狭い領域のみに存在している。
【0038】次に、本実施例2の位相シフト用フォトマ
スクの作製方法を図7に従って説明する。
【0039】まず、ガラス基板1上に酸化ケイ素膜10
を被着した後、EB用レジストを塗布し、EB描画によ
りレジスト中にパターン13の潜像を形成して、現像を
行いレジストを所定のパターン13にパターニングする
(図7−a)。
【0040】このレジストをマスクとして透明膜をエッ
チングし、レジストを除去し、シフトパターン8を形成
する(図7−b)。
【0041】次に、遮光膜として低圧CVD法によるタ
ングステン膜14を被着する。この時、平面上で垂直方
向に被着する膜厚と、段差側壁で水平方向に被着する膜
厚とがほぼ等しくなるようにする(図7−c)。ここ
で、段差側壁に膜が被着している領域では、垂直方向の
膜厚が、水平面上よりも厚くなる。
【0042】次に、遮光膜の垂直方向のみを選択的にエ
ッチングする異方性ドライエッチを行い、水平面の遮光
膜がなくなった時点でエッチングを停止する。
【0043】段差側壁に膜が被着している領域では、垂
直方向の膜厚が水平面より厚いため、垂直面に沿った部
分のみに遮光パターン9が残り、シフター側壁部に遮光
膜が被着した構造が完成する。この遮光領域の幅は0.
1μmから0.3μm程度であり、被着した遮光膜の膜
厚で制御することができる(図7−d)。
【0044】以上の説明からわかるように、本実施例2
によれば、遮光パターン9を形成するための遮光膜の被
着時にすでにシフトパターン8による段差が存在するた
め、垂直な被着面にも遮光膜が形成される。その後、段
差近傍の領域のみを残して遮光膜を除去すると、シフト
パターン8の段差部の側壁に被着したごく狭い幅の遮光
膜が形成される。この遮光膜により、シフトパターン8
のシフター段差部への入射光がなくなるので、位相が乱
れることがなくなり、位相反転は急峻になる。一方、遮
光領域はごく狭いため、位相反転した光が干渉しあうの
を妨げることはない。
【0045】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得
ることはいうまでもない。
【0046】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0047】(1)シフター形成に起因する欠陥の検
査、再製作を遮光パターン形成前にできるので、シフタ
ー再製作の場合でも遮光パターンを作り直す必要がな
く、そのための所用時間が低減できる。
【0048】(2)シフター段差の影響を除去すること
で位相反転境界領域での位相変化を急峻にし、位相シフ
ト法の効果を高め、結果として解像度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の位相シフト用フォトマス
クの構成を示す平面図。
【図2】 図1のA−A’線で切った断面図。
【図3】 本実施例1の位相シフト用フォトマスクの作
製フローを示す断面図。
【図4】 本実施例1の位相シフト用フォトマスクの作
製時の作用効果を説明するための図。
【図5】 本発明の実施例2の位相シフト用フォトマス
クの構成を示す平面図。
【図6】 図5のB−B’線で切った断面図。
【図7】 本実施例2の位相シフト用フォトマスクの作
製フローを示す断面図。
【符号の説明】
1…ガラス基板、2…シフトパターン、3…遮光パター
ン、4…酸化ケイ素膜、5…レジストによるシフトパタ
ーン、6…スパッタ法によるクロム膜、7…レジストに
よる遮光パターン、8…シフトパターン、9…ごく狭い
幅の遮光パターン、10…酸化ケイ素膜、11…黒欠
陥、12…欠落部(白欠陥)、13…レジストによるシ
フトパターン、14…低圧CVD法によるタングステン
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 秀隆 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 小林 正道 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路装置の製造における回路
    パターンの原版として使用される位相シフト用フォトマ
    スクにおいて、位相シフター境界の段差側壁部に遮光膜
    が被着していることを特徴とする位相シフト用フォトマ
    スク。
  2. 【請求項2】 半導体集積回路装置の製造における回路
    パターンの原版として使用される位相シフト用フォトマ
    スクにおいて、位相シフター境界の段差側壁とその近傍
    に連続した遮光膜が被着していることを特徴とする位相
    シフト用フォトマスク。
  3. 【請求項3】 半導体集積回路装置の製造における回路
    パターンの原版として使用される位相シフト用フォトマ
    スクの製造方法において、遮光領域と位相シフターを設
    ける場合に、まず、位相シフトパターンを形成し、その
    後、遮光膜の被着し、遮光領域を形成することを特徴と
    する位相シフト用フォトマスクの作製方法。
JP10655692A 1992-04-24 1992-04-24 位相シフト用フォトマスク及びその作製方法 Pending JPH05303190A (ja)

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Cited By (5)

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