JPH06180497A - 位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents

位相シフトマスクの製造方法

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JPH06180497A
JPH06180497A JP33283292A JP33283292A JPH06180497A JP H06180497 A JPH06180497 A JP H06180497A JP 33283292 A JP33283292 A JP 33283292A JP 33283292 A JP33283292 A JP 33283292A JP H06180497 A JPH06180497 A JP H06180497A
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JP
Japan
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etching
phase shift
layer
phase shifter
shift mask
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Pending
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JP33283292A
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English (en)
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Toshio Konishi
敏雄 小西
Yuichi Fukushima
祐一 福島
Kinji Okubo
欽司 大久保
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals 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
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/30Alternating PSM, e.g. Levenson-Shibuya PSM; Preparation thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】位相シフトマスクがフォトファブリケーション
の為の複製用原画として使用される際に、いわゆるフォ
トマスクとしての機能および位相シフト技術による高解
像力の効果をいかんなく発揮することが出来る、という
位相シフトマスクを製造工程上あるいは品質上の観点で
安定し且つ容易に製造することが可能な製造方法を提供
する。 【構成】位相シフター層のパターニングに際し、まずド
ライエッチングにより位相シフター層を所望する厚さの
途中まで除去し、次にウェットエッチングにより位相シ
フター層を所望する厚さまで除去する工程を含むことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、IC、LSI、VLS
Iをはじめとする半導体集積回路の製造に代表されるよ
うな極めて微細なパターンの形成に際し、フォトファブ
リケーションの為の複製用原画として使用されるいわゆ
るフォトマスク(またはレティクル)の製造方法に係
り、詳しくは特に位相シフト技術を用いたものに関す
る。
【0002】
【従来の技術】前記半導体集積回路の製造工程で、従来
のフォトマスクもしくはレティクルが使用される際、こ
れらを透過した投影光の位相がどの部分でも揃っている
ために、近接した開口部分を透過した投影光は互いに干
渉し合い、結果として光の強度が重畳されてしまい、ウ
ェーハー上に設けられているフォトレジストの露光され
た解像度の劣化が起こり、パターンの微細化がサブミク
ロンからクォーターミクロンへと推移する付近の半導体
集積回路を所望する精度で形成することが非常に困難を
極めるという問題が生じていた。
【0003】そこで、隣接している開口部パターンを透
過する投影光を位相シフター層パターンを用いて位相を
ずらし、位相が互いに180゜異なったものを持たせる
ことにより、互いに干渉し合った投影光の強度を相殺さ
せて、少なくともサブミクロン程度からさらには特にク
ォーターミクロン程度へと微細化が推移していく過程に
ある高集積度の半導体集積回路の微細パターンを対象と
して解像度を向上させる位相シフト技術を用いた位相シ
フトマスクが開発され注目されている。
【0004】次に、位相シフトマスクの従来の製造方法
を(図8)乃至(図12)を参照して簡略に説明する。
一般的にはガラスからなる透明基板11上の片面にエッチ
ングストッパー層12を設け、つぎに、SiO2 等からな
る位相シフター層13をその上に形成する(図8参照)。
さらに、クロム等の遮光膜を全面(もしくはほぼ全面)
に設け、通常のフォトリソグラフィー法によるパターニ
ングを行なって、遮光層を選択的に除去した遮光層パタ
ーン14を形成する(図9参照)。さらにこの表面に電子
線露光用レジスト15を塗布して設けた上に、導電薄膜16
を設ける(図10参照)。
【0005】これは、通常は位相シフター層およびレジ
スト層をなす材料は、いずれも誘電体であり導電性に乏
しいことから、位相シフター層をエッチングするためレ
ジスト層を所定の形状にパターニングする際に、電子線
による重ね合わせ描画に伴い、レジスト層中に入射した
電子が十分には伝導・拡散できずにレジストがチャージ
アップ(帯電)現象を起こしてしまう。このため、その
後に照射される電子線の直進性が妨げられてしまい、設
定された正常なパターンが描画されず、位相シフター層
パターン形成のための重要な要素である電子線露光によ
る重ね合わせ描画に多大な悪影響を及ぼしてしまう。
【0006】そこで、前記チャージアップ現象を防ぎ、
前記重ね合わせ描画精度を向上させるために、前記導電
薄膜16を設けている。しかし、エッチングストッパー層
が導電性を有している場合には、それ自体が有する導電
性が機能して、導電薄膜を別途形成する必要は全く生じ
ない。そして、これに前記フォトリソグラフィー法を完
了させることにより前記レジスト層のパターニングを行
い(図11参照)、さらにエッチング法により位相シフ
ター層13のパターニングを施す(図12参照)ことによ
り、図12に示す位相シフトマスクを製造していた。
【0007】しかしながら、従来知られている位相シフ
トマスクにおいては、通常位相シフター層13のパターニ
ングとして、フッ素系のガスを用いたドライエッチング
または、緩衝フッ酸等の液を用いたウェットエッチング
のいずれかで行っていた。ドライエッチングの場合、図
13に示すように、シフターの側壁に、側壁保護膜6が
付着したり、エッチング面に残渣7が発生したりすると
いう問題が生じていた。
【0008】また、エッチング条件によっては、テーパ
ーが付き、遮光層からシフター層がはみ出すため、透過
した光がこの部分を通って散乱することにより光路長に
差が生じて位相ずれがおきることにより、ウェハーへの
転写露光における解像度に影響を及ぼすという問題も発
生していた。
【0009】また、垂直な形状の場合でも、斜めから入
射した光が散乱するという問題も発生していた。ウェッ
トエッチングでは、等方的なエッチングのため断面形状
がテーパー(台形)となってしまい、線幅の制御が困難
となり、また、遮光層の剥離も生じるという問題があっ
た。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、位
相シフトマスクがフォトファブリケーションの為の複製
用原画として使用される際に、いわゆるフォトマスクと
しての機能および位相シフト技術による高解像力の効果
をいかんなく発揮することが出来る、という位相シフト
マスクを製造工程上あるいは品質上の観点で安定し且つ
容易に製造できるようにすることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段とは、すなわち、透明基板に、
遮光部と光透過部とそして位相シフト部とを備えた位相
シフトマスクの製造方法において、位相シフター層のパ
ターニングに際し、まずドライエッチングにより位相シ
フター層を所望する厚さの途中まで除去し、次にウェッ
トエッチングにより位相シフター層を所望する厚さまで
除去する工程を含むことを特徴とする位相シフトマスク
の製造方法である。
【0012】
【作用】本発明に係わる位相シフトマスクの製造方法に
よると、位相シフター部を必要な厚さの途中までドライ
エッチングすることにより、エツチング異方性の高い垂
直な断面形状が得られるため、線幅の制御が容易とな
る。また、その後にウェットエッチングを行うことによ
り、前記垂直な断面表面に生じてしまった側壁保護膜お
よび残渣を取り除くことができる。そして、ウェットエ
ッチングを施す為、等方性エッチングとしてエッチング
が進行し、横方向へのエッチング(いわゆる、サイドエ
ッチ)が生じて、若干ではあるが遮光層パターンエッジ
よりも内側へシフターのエッジが形成されるため、位相
シフター部の側壁を透過する光による散乱を防ぐことも
できる。
【0013】
【実施例】本発明にかかわる位相シフトマスクの製造方
法の一実施例を以下に詳述する((図2)乃至(図7)
を参照)。まず石英ガラスからなる透明基板1上にエッ
チングストッパー層2として、タンタルをRFスパッタ
リング法により10nm以下の厚さに成膜した(図2参
照)。
【0014】尚、このときのエッチングストッパー層は
タンタルに限らず酸化錫、窒化珪素、酸化タンタル、サ
イアロン等、緩衝フッ酸等のエッチング液に対する耐性
を持つものであり、導電性に関しては問わない。望まし
くは導電性を有する方が良い。また、エッチングストッ
パー層は可視光および紫外光領域での透過率が90%以
上であること必要である。成膜方法としてはスパッタリ
ング法に限らず、蒸着法、CVD法あるいはスピンコー
ト法等によっても可能である。また、望ましくはフッ素
系のドライエッチングに対する耐性を兼ね備える方が良
い。
【0015】次に位相シフター層3となるSiO2 から
なる膜を、RFスパッタリング法により成膜した(図3
参照)。位相シフター層3は、前述の如く、透過光の位
相を通常の場合に対してずらす(最も好ましくは180
°反転させる)ためのものである。
【0016】ここで特に重要なことは、前記位相シフタ
ー層3を透過した光と、空気中を透過した光との位相差
が180°になるように膜厚を設定することである。こ
のときの最適な条件は、位相シフター層3の屈折率を
n、露光光源波長をλ、そして位相シフター層3の膜厚
をdとすると、 d=λ/{2(n−1)} で表わされる。例えば、屈折率nを1.47(Si
2 )、波長λを365nmとすると、位相シフター層
3の膜厚dは約390nmとしておけば、最終製品で最
適値の厚さのものが得られる。
【0017】クロム(Cr)を主成分とする薄膜を、従
来公知のスパッタリング法により前記位相シフター層3
上の全面に形成した後、フォトリソグラフィー法を施す
ことによりクロム(Cr)を主成分とする遮光層パター
ン4を得た(図4参照)。次に電子線硬化型のレジスト
5を全面にコートした(図5参照)。
【0018】尚、エッチングストッパー層が導電性を有
さない場合は電子線描画の際のレジストのチャージアッ
プによるパターンずれを回避するため、チャージアップ
防止用の導電薄膜をレジスト上に形成するが、エッチン
グストッパー層が導電性を有する場合、エッチングスト
ッパー層自体が導電性を有するためにその必要はない。
【0019】しかる後に電子線描画、現像、ポストベー
ク等の従来用いられている工程を経て、位相シフター層
パターン3’を得るためのレジストパターン5’を形成
した(図6参照)。
【0020】次に、前記レジストパターン5’をマスク
として、エッチングを行った。エッチング法としては、
まず、フッ素系のガスを用いドライエッチングを行っ
た。次に緩衝フッ酸を用い、ウェットエッチングを行
い、位相シフター層4を選択的に除去して位相シフター
層パターン4’を得た。最終的に前記レジストパターン
5’を除去することにより位相シフトマスクを製造した
(図7参照)。
【0021】この際、ウェットエッチングはパターンに
もよるが、サイドエッチング量が多いとシフター上のク
ロム層の剥離を生じるので、ウェットエッチングを行う
深さは30乃至100nm程度が好ましい。したがっ
て、前記ドライエッチングは位相シフター層の残膜量が
30乃至100nm程度となるようにドライエッチング
量を制御した。
【0022】その結果、製造された位相シフトマスク
は、半導体集積回路の製造工程中で使用される際に、投
影露光光のマスクパターンが高解像度と高コントラスト
とを達成できるものであった。
【0023】
【発明の効果】本発明に係わる位相シフトマスクの製造
方法によると、位相シフター部の断面形状は垂直に切り
立った良好なものとなり、且つ位相シフター部のエッジ
を透過した光の散乱がなくなることにより、充分な位相
シフト効果が得られる。そしてこの製造方法は工程や品
質が安定しており且つ容易である。
【0024】その結果、位相シフトマスクがフォトファ
ブリケーションの為の複製用原画として使用される際
に、いわゆるフォトマスクとしての機能および位相シフ
ト技術による高解像力の効果をいかんなく発揮すること
が出来る、という位相シフトマスクを安定してかつ容易
に製造できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる位相シフトマスクの製造方法の
一実施例について、断面図を用いて本発明の効果を示す
説明図である。
【図2】本発明に係わる位相シフトマスクの製造方法の
一実施例について、断面図を用いて工程の概略を順に示
す説明図である。
【図3】本発明に係わる位相シフトマスクの製造方法の
一実施例について、断面図を用いて工程の概略を順に示
す説明図である。
【図4】本発明に係わる位相シフトマスクの製造方法の
一実施例について、断面図を用いて工程の概略を順に示
す説明図である。
【図5】本発明に係わる位相シフトマスクの製造方法の
一実施例について、断面図を用いて工程の概略を順に示
す説明図である。
【図6】本発明に係わる位相シフトマスクの製造方法の
一実施例について、断面図を用いて工程の概略を順に示
す説明図である。
【図7】本発明に係わる位相シフトマスクの製造方法の
一実施例について、断面図を用いて工程の概略を順に示
す説明図である。
【図8】従来の位相シフトマスクの製造方法の一例につ
いて、断面図を用いて工程の概略を順に示す説明図であ
る。
【図9】従来の位相シフトマスクの製造方法の一例につ
いて、断面図を用いて工程の概略を順に示す説明図であ
る。
【図10】従来の位相シフトマスクの製造方法の一例に
ついて、断面図を用いて工程の概略を順に示す説明図で
ある。
【図11】従来の位相シフトマスクの製造方法の一例に
ついて、断面図を用いて工程の概略を順に示す説明図で
ある。
【図12】従来の位相シフトマスクの製造方法の一例に
ついて、断面図を用いて工程の概略を順に示す説明図で
ある。
【図13】従来の位相シフトマスクの製造方法の一例に
ついて、断面図を用いて工程の概略を順に示す説明図で
ある。
【符号の説明】
1・・・透明基板 2・・・エッチングストッパー層 3・・・位相シフター層 3’・・・位相シフター層パターン 4・・・遮光層パターン 5・・・レジスト層 5’・・・レジスト層パターン 11・・・透明基板(従来) 12・・・エッチングストッパー層(従来) 13・・・位相シフター層(従来) 13’・・・位相シフター層パターン(従来) 14・・・遮光層パターン(従来) 15・・・電子線露光用レジスト(従来) 15’・・・位相シフター層形成用レジストパターン
(従来) 16・・・導電層(従来) 17・・・側壁保護膜(従来) 18・・・残渣(従来)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板に、遮光部と光透過部とそして位
    相シフト部とを備えた位相シフトマスクの製造方法にお
    いて、位相シフター層のパターニングに際し、まずドラ
    イエッチングにより位相シフター層を所望する厚さの途
    中まで除去し、次にウェットエッチングにより位相シフ
    ター層を所望する厚さまで除去する工程を含むことを特
    徴とする位相シフトマスクの製造方法。
JP33283292A 1992-12-14 1992-12-14 位相シフトマスクの製造方法 Pending JPH06180497A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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