JPH06250381A - Mask plate for photoexposing and its production - Google Patents
Mask plate for photoexposing and its productionInfo
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置等の製造に
利用される光露光用マスク板及びその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical exposure mask plate used for manufacturing semiconductor devices and the like and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体分野に於いて、集積度が増すに従
って、加工技術が微細化している。ミクロン・オーダー
の微細なパターンを形成するために、半導体基板上に塗
布された感光性樹脂(レジスト)にマスク・パターンを
縮小転写(1/5倍等)する光露光技術が使用されてい
る。現在量産がなされている1Mbit(メガビット)
DRAM(ダイナミック・ラム)や4MbitDRAM
における最少線幅はそれぞれ1.2μm、0.8μmが
採用されている。これらを生産する光露光装置(ステッ
パ)は大部分がg線と呼ばれる超高圧水銀ランプから発
する436nmの輝線を用いており、一部でi線と呼ばれ
る同ランプから発する365nmの輝線の利用が始まって
いる。2. Description of the Related Art In the field of semiconductors, processing technology is becoming finer as the degree of integration increases. In order to form a micron-order fine pattern, an optical exposure technique is used in which a mask pattern is reduced and transferred (1/5 times, etc.) to a photosensitive resin (resist) applied on a semiconductor substrate. 1Mbit (megabit) currently mass-produced
DRAM (Dynamic RAM) and 4Mbit DRAM
The minimum line widths in the above are 1.2 μm and 0.8 μm, respectively. Most of the photolithography equipment (stepper) that produces these uses the 436 nm emission line emitted from the ultra-high pressure mercury lamp called the g-line, and some have started to use the 365 nm emission line emitted from the lamp called the i-line. ing.
【0003】将来量産が予定されている64MbitD
RAM、及び256MbitDRAMでは、要求されて
いる最少線幅はそれぞれ0.3μm、0.2μmであ
る。これらの半導体装置を量産するためにはより解像度
の高い光露光技術の開発が求められている。露光光の短
波長化により解像度の向上を図るためg線に代えてi
線、更に248nmのクリプトン・フッ素(KrF)エキ
シマーレーザーの利用が検討されている。64 MbitD scheduled for mass production in the future
In RAM and 256 Mbit DRAM, the required minimum line widths are 0.3 μm and 0.2 μm, respectively. In order to mass-produce these semiconductor devices, development of a photolithography technique with higher resolution is required. In order to improve the resolution by shortening the wavelength of the exposure light, instead of the g-line, i
Line, and the use of a krypton-fluorine (KrF) excimer laser at 248 nm is under consideration.
【0004】これらの露光装置では石英等の透明基板上
に通常金属薄膜で形成された不透明パターンを配置した
マスクに裏面より光を照射し、マスクを透過した光束を
投影レンズを介して縮小して基板上に結像している。基
板上での光像のコントラストはパターンサイズが波長に
近づくにつれ、パターン端での光の回折により悪くな
り、レンズの開口数(NA)と波長によって決まる限界
解像度より遙かに悪い解像度しか実現できていない。最
近マスク上のパターン構造を改良し光像のコントラスト
を高め、実用解像度を飛躍的に改良する次の3つの位相
シフト法が提案されている。In these exposure apparatuses, a mask having an opaque pattern usually formed of a metal thin film on a transparent substrate such as quartz is irradiated with light from the back surface, and the light flux passing through the mask is reduced through a projection lens. The image is formed on the substrate. As the pattern size approaches the wavelength, the contrast of the light image on the substrate becomes worse due to the diffraction of light at the pattern edge, and a resolution far worse than the limit resolution determined by the numerical aperture (NA) and wavelength of the lens can be realized. Not not. Recently, the following three phase shift methods have been proposed which improve the pattern structure on the mask to increase the contrast of the optical image and dramatically improve the practical resolution.
【0005】上記位相シフト法は、位相シフトマスクが
使用される。第1の例を図5に示す。11は露光波長に
対して透明な石英基板であり、12は露光光を遮るクロ
ム薄膜である。13は露光光に対して透明な薄膜(位相
シフト膜)であり、その膜厚Tsは屈折率nと露光波長
λと次の関係にある。 Ts=λ/{2・(n−1)} (1) この条件は薄膜13を透過した露光光の位相がちょうど
半波長だけずれる様に設定されている。開口部14、1
5は通常マスクの開口部に対応しており、開口部15が
位相シフト膜13を伴って配置されている。A phase shift mask is used in the phase shift method. The first example is shown in FIG. Reference numeral 11 is a quartz substrate that is transparent to the exposure wavelength, and 12 is a chromium thin film that blocks exposure light. A thin film (phase shift film) 13 is transparent to exposure light, and its film thickness Ts has the following relationship with the refractive index n and the exposure wavelength λ. Ts = λ / {2 · (n−1)} (1) This condition is set so that the phase of the exposure light transmitted through the thin film 13 is shifted by exactly a half wavelength. Openings 14, 1
Reference numeral 5 generally corresponds to the opening of the mask, and the opening 15 is arranged together with the phase shift film 13.
【0006】本位相シフトマスクでは開口部14を透過
した光と開口部15を透過した光の位相が180度異な
るため、開口部14から回折した光波と開口部15から
回折した光波が打ち消し合い、投影面では開口部14、
15それぞれの光の染みだしが抑制され、投映像のコン
トラストが改善される。次に第2の例を図6を用いて示
す。In the present phase shift mask, the phase of the light transmitted through the opening 14 and the phase of the light transmitted through the opening 15 are different by 180 degrees, so the light wave diffracted from the opening 14 and the light wave diffracted from the opening 15 cancel each other out. In the projection plane, the opening 14,
15 Each of the light bleeding is suppressed and the contrast of the projected image is improved. Next, a second example will be shown with reference to FIG.
【0007】図6において21は露光波長に対して透明
な石英基板であり、22は露光光を遮るクロム薄膜であ
る。23は位相シフト膜となるレジスト膜であり、その
膜厚は(1)式の関係を満たしている。本マスクの作製
工程では電子ビーム描画装置で図示しないレジストで開
口部24を形成した後、クロム膜22をエッチングし、
開口部24でのクロム膜を除去した後、位相シフト膜で
あるレジスト23を塗布し、透明基板21側から遠紫外
線によりクロム膜22をマスクとして露光することによ
り位相シフト膜23に開口部24を形成する。その後、
位相シフト膜23下のクロム膜をエッチングすることで
クロム膜22の開口部は24より大きくなり、クロム膜
の周辺部にはレジスト膜が覆いかぶさった領域25が形
成される。In FIG. 6, 21 is a quartz substrate transparent to the exposure wavelength, and 22 is a chrome thin film that blocks the exposure light. Reference numeral 23 is a resist film which serves as a phase shift film, and the film thickness thereof satisfies the relationship of the expression (1). In the manufacturing process of this mask, after forming the opening 24 with a resist (not shown) with an electron beam drawing apparatus, the chromium film 22 is etched,
After removing the chromium film in the opening 24, a resist 23 which is a phase shift film is applied, and the opening 24 is formed in the phase shift film 23 by exposing the transparent substrate 21 side with far ultraviolet rays using the chromium film 22 as a mask. Form. afterwards,
By etching the chromium film under the phase shift film 23, the opening of the chromium film 22 becomes larger than 24, and a region 25 covered with the resist film is formed in the peripheral portion of the chromium film.
【0008】領域25を透過した光と領域24を透過し
た光の位相は180度異なり、投影像において両者が重
なる場合には互いに打ち消し合うため、領域24から周
辺部への光の染みだしは抑制される。従って、結像面で
の光の強度分布は非常にシャープとなり、実用解像度を
向上する事ができる。第3の例を図7を用いて示す。The phase of the light transmitted through the area 25 and the phase of the light transmitted through the area 24 are different by 180 degrees, and when the two overlap in the projected image, they cancel each other, so that the leakage of light from the area 24 to the peripheral portion is suppressed. To be done. Therefore, the light intensity distribution on the image plane becomes very sharp, and the practical resolution can be improved. A third example will be shown with reference to FIG.
【0009】図7において、31は露光波長に対して透
明な石英基板であり、33は位相シフト膜となる透明膜
であり、その膜厚は(1)式の関係を満たしている。本
マスクの作成工程では位相シフト膜33の上に図示しな
いレジストを塗布し電子ビーム描画装置で所望のパター
ンを描画した後、通常の方法による現像によりレジスト
パターン36を得る(図7a)。このようにして得られ
たレジストパターン36をマスクとして位相シフト膜3
3を加工する(図7b)。In FIG. 7, reference numeral 31 is a quartz substrate transparent to the exposure wavelength, and 33 is a transparent film serving as a phase shift film, and the film thickness thereof satisfies the relation of the expression (1). In the process of forming this mask, a resist (not shown) is applied on the phase shift film 33, a desired pattern is drawn by an electron beam drawing apparatus, and then a resist pattern 36 is obtained by development by a usual method (FIG. 7A). Using the resist pattern 36 thus obtained as a mask, the phase shift film 3
Process 3 (Fig. 7b).
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の位相シフト
法の第1の方法は、位相シフトマスクがレジストに投影
されるパターンのコントラストを改善するため、実用解
像度は大幅に向上する。しかし図5のごときマスクを製
造するためには電子ビーム描画装置によりクロムパター
ンを形成するための第1のレジスト像を描画した後、位
相シフト膜を規定するための第2のレジスト像を形成し
なければならない。長時間を要する電子ビーム描画を2
度行う必要がある上に第1のパターンに第2のパターン
を高精度に重ね合わせる必要があり、マスク作製は技術
的に難度が増すと同時にコストが高くなってしまうとい
う問題がある。The first method of the above-mentioned conventional phase shift methods improves the contrast of the pattern projected on the resist by the phase shift mask, so that the practical resolution is greatly improved. However, in order to manufacture a mask as shown in FIG. 5, after drawing a first resist image for forming a chrome pattern by an electron beam drawing apparatus, a second resist image for defining a phase shift film is formed. There must be. 2 electron beam drawing that requires a long time
It is necessary to perform the second pattern on the first pattern with high precision in addition to the need to perform it once, and there is a problem that the mask fabrication becomes technically difficult and at the same time the cost becomes high.
【0011】第2の方法は、電子ビーム露光装置の描画
回数は増えないが、マスク作製工程は繁雑である。ま
た、位相シフト膜として残されたレジスト膜は脆い材料
であるため、マスク上のゴミを除去するための洗浄を実
施することが困難であり、実用的な方法ではない。The second method does not increase the number of drawing times of the electron beam exposure apparatus, but the mask manufacturing process is complicated. Further, since the resist film left as the phase shift film is a brittle material, it is difficult to perform cleaning for removing dust on the mask, which is not a practical method.
【0012】第3の方法は、位相シフト膜33を透過し
た光と透明基板を透過した光の位相は180°異なり、
レジスト面上での光強度は位相シフト部と透明基板の境
界部分に暗部が生じる。特に位相シフト膜33の幅を制
御することによりマスク透過後の光の位相及びレジスト
面上での光強度をそれぞれに従来の不透明な遮光膜を利
用したマスクと同等の効果が得られる。このようなシフ
ター遮光方式位相シフトマスクを、レジストi線ステッ
パによる露光に用いると投影メモリ面上0.20μm
(マスク面上1.0μm)幅の位相シフト膜を用いると
シフターが遮光部として作用する。今、0.55μmピ
ッチのライン&スペースパターンの解像を考えると隣合
うシフターの間隔がレジスト面上に換算して0.35μ
mとなり、光源波長の365nmと同程度となり、0.6
μmピッチのライン&スペースパターンは従来マスクと
同様に解像がほとんど不可能であることが判る。In the third method, the phase of the light transmitted through the phase shift film 33 and the phase of the light transmitted through the transparent substrate are different by 180 °,
The light intensity on the resist surface has a dark portion at the boundary between the phase shift portion and the transparent substrate. In particular, by controlling the width of the phase shift film 33, the same effect as that of a conventional mask using an opaque light-shielding film can be obtained for the phase of light after passing through the mask and the light intensity on the resist surface. When such a shifter shading type phase shift mask is used for exposure by the resist i-line stepper, it is 0.20 μm on the projection memory surface.
When a phase shift film having a width (1.0 μm on the mask surface) is used, the shifter acts as a light shielding part. Now, considering the resolution of 0.55 μm pitch line and space patterns, the spacing between adjacent shifters is 0.35 μ in terms of conversion on the resist surface.
m, about the same as the light source wavelength of 365 nm, 0.6
It can be seen that the line & space pattern of the μm pitch is almost impossible to be resolved like the conventional mask.
【0013】また、同様にKrFエキシマレーザを光源
とするステッパによる露光に用いると、投影面上0.1
5μm(マスク面上0.75μm)幅のシフターを用い
るとシフターが遮光部として作用する。今、0.4μm
ピッチのライン&スペースの解像を考えると隣合うシフ
ターの間隔が投影面上に換算して0.25μmとなり、
光源波長の248nmと同程度となり、0.4μmピッチ
のライン&スペースパターンは従来マスクと同様に解像
がほとんど不可能であることが判る。従って本マスク
は、作成方法は簡便ではあるが解像力の向上は約10%
〜20%程度で十分でないという問題がある。Similarly, when it is used for exposure by a stepper using a KrF excimer laser as a light source, it is 0.1 on the projection surface.
When a shifter having a width of 5 μm (0.75 μm on the mask surface) is used, the shifter acts as a light shielding portion. 0.4 μm now
Considering the resolution of pitch line & space, the spacing between adjacent shifters is 0.25 μm when converted on the projection plane,
It is almost the same as the light source wavelength of 248 nm, and it can be seen that the line & space pattern of 0.4 μm pitch is almost impossible to be resolved like the conventional mask. Therefore, this mask is easy to make, but the resolution is improved by about 10%.
There is a problem that about 20% is not sufficient.
【0014】この発明は、上記問題を解決するためにな
されたものであって、作製方法が容易で耐久性があり解
像力の高い光露光用マスク板及びその製造方法を提供し
ようとするものである。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical exposure mask plate which is easy to manufacture, has durability, and has high resolution, and a manufacturing method thereof. .
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】この発明によれば、可視
光または紫外光に対して透明な基板内に、底部に微細な
凹凸を有する溝を設けて前記光に対して半透明な領域を
形成し、かつこの半透明な領域と残る透明な領域との透
過光に対する位相差を実質的に180°にしたことを特
徴とする光露光用マスク板が提供される。According to the present invention, a groove having fine irregularities at the bottom is provided in a substrate transparent to visible light or ultraviolet light to form a semi-transparent region for the light. Provided is a mask plate for light exposure, which is characterized in that the phase difference between the translucent region and the remaining transparent region with respect to transmitted light is substantially 180 °.
【0016】上記透明な基板は、例えばSiO2 系化合
物等から作成することができる。SiO2 系化合物とし
ては、例えばガラス、石英等がある。上記半透明な領域
は、非露光領域を形成するためものであって、露光光の
実質的な光透過率が透明な領域の光透過率に対して10
〜90%である。この光透過率は、露光光の入射面に形
成される極微細な凹凸によって入射光(露光光)が散乱
する結果達成される。The transparent substrate can be made of, for example, a SiO 2 compound. Examples of SiO 2 compounds include glass and quartz. The semi-transparent region is for forming a non-exposed region, and the substantial light transmittance of the exposure light is 10 with respect to the light transmittance of the transparent region.
~ 90%. This light transmittance is achieved as a result of the incident light (exposure light) being scattered by the extremely fine irregularities formed on the incident surface of the exposure light.
【0017】この凹凸は、凸部の数が通常1000〜5
000ヶ/mm2 であり凹凸の高低差が通常3〜10nm
である。上記透明な領域は、露光領域を形成するための
ものであって、露光光の入射面が平滑である。上記半透
明な領域と透明な領域とをそれぞれ通過する光は、解像
度を高めるために、それぞれの領域の境界付近で回折光
が互いに干渉して消去しあうのがよく、位相差が実質的
に180°であるのがよい。The number of protrusions is usually 1000-5.
It is 000 pieces / mm 2 , and the height difference of irregularities is usually 3 to 10 nm.
Is. The transparent area is for forming an exposure area, and the incident surface of the exposure light is smooth. The light passing through the semitransparent region and the transparent region, respectively, in order to enhance the resolution, it is preferable that the diffracted lights interfere with each other in the vicinity of the boundary of the respective regions to cancel each other, and the phase difference is substantially It may be 180 °.
【0018】位相差が実質的に180°となるために
は、半透明な領域と透明な領域とが、入射光(露光光)
の入射方向に式(1) mλ/{2・(n−1)} (1) (ただしmは正の奇数、λは露光光の波長、nは基板の
屈折率である)に相当する距離の光路差を有するのがよ
い。In order for the phase difference to be substantially 180 °, the semitransparent region and the transparent region must be incident light (exposure light).
A distance corresponding to the equation (1) mλ / {2 · (n-1)} (1) (where m is a positive odd number, λ is the wavelength of the exposure light, and n is the refractive index of the substrate) in the incident direction of It is preferable to have an optical path difference of
【0019】この発明の光露光用マスク板は、例えば次
のようにして製造することができる。すなわち、表面に
レジストパターンが形成されたSiO2 系の基板に、C
HF 3 またはCF4 とH2 の混合気体からなる第1のエ
ッチングガスを用いてエッチングしおよそ式(I) mλ/{2(n−1)} (I) (ただしmは正の奇数、λは光の波長、nは基板の屈折
率である)の距離に相当する深さの溝を予備形成し、こ
の後に第1のエッチングガスに0.5〜10vol%の
炭化水素ガスを混合した第2のエッチングガスを用いて
再びエッチングして式(I)に相当する深さで底面に光
を反射する微細な凹凸を形成して溝を完成させ光露光用
マスク板を製造する。The light exposure mask plate of the present invention is, for example, as follows.
Can be manufactured as follows. Ie on the surface
SiO with a resist pattern2C on the system substrate
HF 3Or CFFourAnd H2The first air consisting of a mixed gas of
Etching is performed using a etching gas to obtain approximately formula (I) mλ / {2 (n-1)} (I) (where m is a positive odd number, λ is the wavelength of light, and n is the refraction of the substrate).
The groove with a depth corresponding to the
After the first etching gas of 0.5-10 vol%
Using a second etching gas mixed with a hydrocarbon gas
Etch again to expose the bottom surface at a depth corresponding to formula (I).
For light exposure by forming fine unevenness that reflects light to complete the groove
Manufacture mask plate.
【0020】上記第1のエッチングガスは、基板に溝を
予備形成するためのものであって、CHF3 又はCF4
とH2 の混合ガスが用いられる。このガスに少量のO2
を混合することもできる。予備形成された溝は、底面が
平滑であり深さがおよそ式(I) mλ={2(n−1)} (1) (ただしmは正の奇数、λは光の波長、nは基板の屈折
率である)の距離に相当するが、具体的には式(I)の
距離に相当するよりも通常10〜50nm浅く設定され
る。The first etching gas is used to pre-form a groove in the substrate, and CHF 3 or CF 4 is used.
A mixed gas of H 2 and H 2 is used. A small amount of O 2 in this gas
Can also be mixed. The preformed groove has a smooth bottom surface and a depth of approximately (I) mλ = {2 (n-1)} (1) (where m is a positive odd number, λ is the wavelength of light, and n is the substrate). (Which is the refractive index of), but is specifically set to be 10 to 50 nm shallower than the distance of the formula (I).
【0021】上記第2のエッチングガスは、溝の底面に
光反射性の凹凸を形成して溝を完成するためのものであ
って、第1のエッチングガスに0.5〜10vol%、
好ましくは1〜2vol%の炭化水素ガスを混合して作
製される。炭化水素ガスは、例えばメタン、エタン等を
用いることができる。混合する炭化水素の量は、10v
ol%以上では凹凸が大きく不均一となるので好ましく
ない0.5vol%未満では凹凸が小さく光透過率を十
分に下げることができないので好ましくない。The second etching gas is used to form the light-reflecting unevenness on the bottom surface of the groove to complete the groove, and the first etching gas contains 0.5 to 10 vol%.
It is preferably prepared by mixing 1 to 2 vol% of hydrocarbon gas. As the hydrocarbon gas, for example, methane, ethane or the like can be used. The amount of hydrocarbons mixed is 10v
If it is ol% or more, the unevenness becomes large and becomes non-uniform, which is not preferable.
【0022】このエッチングは、通常10〜50nmの深
さだけ行なわれ、溝の深さを式(I)の距離に相当する
ようにして溝を完成する。得られた光露光用マスク板
は、投影露光装置に配置し、例えば表面に感光性材料が
形成されたウェハ等にこのマスク板を透過した光が露光
されるようにして用いられる。This etching is usually performed to a depth of 10 to 50 nm, and the groove is completed by making the depth of the groove correspond to the distance of the formula (I). The obtained light exposure mask plate is placed in a projection exposure apparatus, and used, for example, so that a wafer having a photosensitive material formed on its surface is exposed to light transmitted through the mask plate.
【0023】[0023]
【作用】本発明により得られる光露光用マスクの作用を
図1を用いて説明する。図1(a)は、透明基板及び位
相シフト領域の境界付近を拡大した模式図で1は基板の
溝以外の領域、2は溝の領域(位相シフト領域)、3は
溝の深さ、4は微細な凹凸である。The operation of the light exposure mask obtained by the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is an enlarged schematic view of the vicinity of the boundary between the transparent substrate and the phase shift region. 1 is a region other than the groove of the substrate, 2 is a groove region (phase shift region), 3 is a groove depth, 4 Are fine irregularities.
【0024】位相シフト領域の深さ3は式(I)に従い
表1に示すように露光光の波長及び透明基板の屈折率に
よって最適値が存在し、これは溝以外の透明領域と光反
射性の凹凸を有する溝の半透明領域を通過する光の位相
が180°異なる条件であるが実際には、実質的な位相
差が180°であればよいから、位相シフト領域の深さ
3は下記の表1に示す深さの奇数倍であってもかまわな
い。The depth 3 of the phase shift region has an optimum value depending on the wavelength of the exposure light and the refractive index of the transparent substrate as shown in Table 1 according to the formula (I). The condition is that the phase of light passing through the semitransparent region of the groove having the unevenness of 180 ° differs by 180 °, but in reality, the substantial phase difference may be 180 °, so the depth 3 of the phase shift region is as follows. It may be an odd multiple of the depth shown in Table 1.
【0025】[0025]
【表1】 このマスクの位相シフト領域2を通った光は微細な凹凸
4により散乱され、結果として位相シフト領域2の透過
率は、溝以外の透明基板領域1と比較すると小さくな
る。このようにマスクを通過した光の振幅分布は、図1
(b)に示すように溝以外の透明領域1と通過した光の
位相が正であるのに対し、位相シフト領域2を通過した
光の位相は反転し負の符号となる。この光をレンズを通
し試料基板上に投影すると、図1(c)に示すように、
溝以外の透明基板領域1と位相シフト領域2の境界で位
相反転しているため、その直下で光強度がほぼ0とな
る。そのため光強度分布の広がりが押さえられ、コント
ラストの高い微細なパターンが形成できる。[Table 1] Light passing through the phase shift region 2 of this mask is scattered by the fine irregularities 4, and as a result, the transmittance of the phase shift region 2 becomes smaller than that of the transparent substrate region 1 other than the groove. The amplitude distribution of the light passing through the mask in this way is shown in FIG.
As shown in (b), the phase of the light passing through the transparent region 1 other than the groove is positive, whereas the phase of the light passing through the phase shift region 2 is inverted and has a negative sign. When this light is projected on the sample substrate through the lens, as shown in FIG. 1 (c),
Since the phase is inverted at the boundary between the transparent substrate region 1 and the phase shift region 2 other than the groove, the light intensity is almost 0 immediately below. Therefore, the spread of the light intensity distribution is suppressed, and a fine pattern with high contrast can be formed.
【0026】[0026]
実施例1 本発明の実施例を図2にしたがって説明する。石英製の
基板1の上に電子ビーム用レジストを塗布し、電子ビー
ム描画装置により所望のパターンを描画し、現像後レジ
ストパターン6を得る(図2a)。Embodiment 1 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An electron beam resist is applied onto the quartz substrate 1, a desired pattern is drawn by an electron beam drawing device, and a resist pattern 6 is obtained after development (FIG. 2a).
【0027】続いて、レジストパターン6をマスクとし
て、通常の反応性イオンエッチング法(RIE)により
位相シフト領域3を形成する(図2b)。さらに、エッ
チング条件を炭化水素系ガスを添加した条件に変えてエ
ッチングし位相シフト領域3の底部に極微細な凹凸4を
形成する(図2c)。このようにして形成した位相シフ
ト領域3の深さは、先の(I)式より露光光の波長によ
り先の表1に示す値となるようにエッチング時間により
調整する。Then, using the resist pattern 6 as a mask, the phase shift region 3 is formed by the ordinary reactive ion etching method (RIE) (FIG. 2b). Further, the etching condition is changed to a condition in which a hydrocarbon gas is added to carry out etching to form extremely fine irregularities 4 on the bottom of the phase shift region 3 (FIG. 2c). The depth of the phase shift region 3 thus formed is adjusted by the etching time so as to have the value shown in Table 1 above according to the wavelength of the exposure light according to the above formula (I).
【0028】なお、第1のエッチング深さは、第2のエ
ッチング深さが10nmから50nmになるように調整す
る。その後レジストを除去し、光露光用マスク板9を完
成する(図2d)。本実施例では、電子ビーム用レジス
トを用い、電子ビーム描画によりパターンを形成したが
フォトレジストを用い、光露光法によりパターンを形成
しても同様の結果を得ることが可能である。The first etching depth is adjusted so that the second etching depth is 10 nm to 50 nm. Then, the resist is removed to complete the light exposure mask plate 9 (FIG. 2d). In the present embodiment, the electron beam resist was used to form the pattern by electron beam writing, but the same result can be obtained even if the photoresist is used to form the pattern by the light exposure method.
【0029】表1に示す位相シフト領域の深さは、本実
施例に示す方法では、レジストパターン6及び基板のエ
ッチングにより形成した位相シフト領域3の端部を垂直
に近い角度にて形成することが好ましい。In the method shown in Table 1, the depth of the phase shift region shown in Table 1 is such that the end portions of the phase shift region 3 formed by etching the resist pattern 6 and the substrate are formed at an angle close to vertical. Is preferred.
【0030】実施例2 本発明の第2の実施例を図3にしたがって説明する。石
英製のマスク基板1の上に厚さ100nm程度の金属薄膜
7を堆積し、さらにその上に電子ビーム用レジスト8を
塗布する(図3a)。電子ビーム描画装置により所望の
パターンを描画し、現像後レジストパターン8’を得る
(図3b)Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A metal thin film 7 having a thickness of about 100 nm is deposited on a quartz mask substrate 1, and an electron beam resist 8 is applied thereon (FIG. 3a). A desired pattern is drawn by an electron beam drawing device to obtain a resist pattern 8'after development (Fig. 3b).
【0031】続いて、レジストパターン7をマスクとし
て、通常の反応性イオンエッチング法(RIE)あるい
は液相エッチング法により金属薄膜7をエッチングしパ
ターンを形成する(図3c)。続いて、レジストパター
ン8’及び金属薄膜パターン7’をマスクとしてRIE
により位相シフト領域3を形成する。さらに、エッチン
グ条件を変えて位相シフト領域3の底部に極微細な凹凸
4を形成する(図3d)。このようにして形成した位相
シフト領域3の深さは、表1に示す値となるようにエッ
チング時間により調整する。その後、レジスト及び金属
薄膜を剥離して所望の光露光用マスク板を得る(図3
e)。Then, using the resist pattern 7 as a mask, the metal thin film 7 is etched by the usual reactive ion etching method (RIE) or liquid phase etching method to form a pattern (FIG. 3c). Then, RIE is performed using the resist pattern 8'and the metal thin film pattern 7'as a mask.
To form the phase shift region 3. Further, the etching conditions are changed to form ultrafine irregularities 4 on the bottom of the phase shift region 3 (FIG. 3d). The depth of the phase shift region 3 thus formed is adjusted by the etching time so as to have the values shown in Table 1. After that, the resist and the metal thin film are peeled off to obtain a desired mask plate for light exposure (FIG. 3).
e).
【0032】なお、第1のエッチング深さ及び第2のエ
ッチング深さの関係及び実質的な位相シフト領域の深さ
は、実施例1と同様である。本実施例にしたがってKr
Fエキシマレーザ(光源波長=248nm)ステッパ用の
光露光用マスク板の製造工程では、石英製基板上に金属
薄膜として厚さ100nmのCr膜を堆積し、パターン形
成用レジストとしては500nmのポジ型レジストを用い
た。本実施例ではレジスト及び金属薄膜をマスクとした
位相シフト領域の形成はRIE法で行った。これらのプ
ロセス技術はIC製造工程において公知の技術である。The relationship between the first etching depth and the second etching depth and the substantial depth of the phase shift region are the same as in the first embodiment. Kr according to this embodiment
F Excimer laser (light source wavelength = 248 nm) In the process of manufacturing a mask plate for light exposure for a stepper, a 100 nm thick Cr film is deposited as a metal thin film on a quartz substrate, and a 500 nm positive type resist is used as a pattern forming resist. A resist was used. In this example, the RIE method was used to form the phase shift region using the resist and the metal thin film as a mask. These process technologies are known in the IC manufacturing process.
【0033】以上の材料及び工程で作成された光露光用
マスクを用いた場合のレジスト面上での0.2μmライ
ンアンドスペースパターンの光強度分布の計算結果を図
4に示す。透明性位相シフトマスクを用いた場合より半
透明位相シフトを用いた場合にコントラストが向上する
ことが伺える。実際にこのマスクを用いてNA=0.4
5のKrFエキシマレーザステッパで露光量の最適化を
行った上で露光テストを行った。従来のマスクでは0.
25μmのラインアンドスペースの解像が限界であった
のに本マスクでは0.2μmのラインアンドスペースを
解像することができ10%以上の解像度向上を確認し
た。FIG. 4 shows the calculation result of the light intensity distribution of the 0.2 μm line-and-space pattern on the resist surface when using the light exposure mask formed by the above materials and steps. It can be seen that the contrast is improved when the semitransparent phase shift is used as compared with the case where the transparent phase shift mask is used. Actually, using this mask, NA = 0.4
The KrF excimer laser stepper No. 5 was used to optimize the exposure amount, and then an exposure test was performed. With the conventional mask, 0.
Although the resolution of the line and space of 25 μm was the limit, it was possible to resolve the line and space of 0.2 μm with this mask, and it was confirmed that the resolution was improved by 10% or more.
【0034】本実施例の作成工程としては上記材料、手
法以外に多様な材料、手法を用いることができる。位相
シフト領域を形成するためのマスク材料としては、本実
施例で使用したCrの他にAl,W,Ti,Cu等の金
属、Al−Si,W−Si等の合金すなわち、透明性基
板とエッチングの選択比が実現可能な材料であればいず
れも利用できる。Various materials and methods other than the above materials and methods can be used in the manufacturing process of this embodiment. As the mask material for forming the phase shift region, in addition to Cr used in the present embodiment, metals such as Al, W, Ti and Cu, alloys such as Al-Si and W-Si, that is, a transparent substrate, Any material can be used as long as the etching selection ratio can be realized.
【0035】また、位相シフト領域の深さを表1に従っ
て決定することで露光光源の波長が代わっても対応する
ことが可能である。例えば上記の実施例に従いi線(3
65nm)ステッパでは位相シフト領域の深さを397nm
に設定することで同様の結果が得られている。Further, by determining the depth of the phase shift region according to Table 1, it is possible to deal with the case where the wavelength of the exposure light source changes. For example, the i-line (3
65nm) In the stepper, the depth of the phase shift region is 397nm.
Similar results are obtained by setting to.
【0036】[0036]
【発明の効果】この発明によれば、微細なパターンを高
い解像度で転写することができ、作製が容易で耐久性に
富む光露光用マスク板及びその製造方法を提供すること
ができる。According to the present invention, it is possible to provide a mask plate for light exposure, which can transfer a fine pattern with high resolution, is easy to manufacture, and has a high durability, and a method for manufacturing the same.
【図1】この発明の作用の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an operation of the present invention.
【図2】この発明の実施例で作製した光露光用マスク板
の製造工程説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of the manufacturing process of the light exposure mask plate manufactured in the example of the present invention.
【図3】この発明の実施例で作製した光露光用マスク板
の製造工程説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of the manufacturing process of the light exposure mask plate manufactured in the example of the present invention.
【図4】この発明の光露光用マスク板を用いて光露光し
たときの試料基板上の相対光強度の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of relative light intensity on a sample substrate when light exposure is performed using the light exposure mask plate of the present invention.
【図5】従来の光露光用マスク板の説明図である。FIG. 5 is an explanatory view of a conventional light exposure mask plate.
【図6】従来の光露光用マスク板の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional light exposure mask plate.
【図7】従来の光露光用マスク板の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional light exposure mask plate.
1 石英製の基板 3 位相シフト領域 4 微細な凹凸 6 レジストパターン 7 金属薄膜 8レジスト層 9 光露光用マスク板 1 Quartz Substrate 3 Phase Shift Region 4 Fine Asperity 6 Resist Pattern 7 Metal Thin Film 8 Resist Layer 9 Photoexposure Mask Plate
Claims (3)
内に、底部に微細な凹凸を有する溝を設けて前記光に対
して半透明な領域を形成し、かつこの半透明な領域と残
る透明な領域との透過光に対する位相差を実質的に18
0°にしたことを特徴とする光露光用マスク板。1. A substrate, which is transparent to visible light or ultraviolet light, is provided with a groove having fine irregularities at the bottom to form a semi-transparent region, and the semi-transparent region is formed. The phase difference for the transmitted light with the remaining transparent region is substantially 18
A mask plate for light exposure, which is set at 0 °.
0〜90%の光透過率である請求項1の光露光用マスク
板。2. A semi-transparent area is 1 for a transparent area.
The light exposure mask plate according to claim 1, which has a light transmittance of 0 to 90%.
iO2 系の基板に、CHF3 またはCF4 とH2 の混合
気体からなる第1のエッチングガスを用いてエッチング
し、およそ式(I) mλ/{2(n−1)} (I) (ただしmは正の奇数、λは光の波長、nは基板の屈折
率である)の距離に相当する深さの溝を予備形成し、こ
の後に第1のエッチングガスに0.5〜10vol%の
炭化水素ガスを混合した第2のエッチングガスを用いて
再びエッチングして式(I)に相当する深さで底面に光
を反射する微細な凹凸を形成して溝を完成させ光露光用
マスク板を製造することを特徴とする光露光用マスク板
の製造方法。3. An S having a resist pattern formed on its surface
An io 2 -based substrate is etched by using a first etching gas composed of CHF 3 or a mixed gas of CF 4 and H 2 , and is approximately expressed by the formula (I) mλ / {2 (n-1)} (I) ( However, m is a positive odd number, λ is the wavelength of light, and n is the refractive index of the substrate. A groove having a depth corresponding to the distance is preliminarily formed, and then 0.5 to 10 vol% is added to the first etching gas. Etching again using a second etching gas mixed with the hydrocarbon gas described in (1) above to form fine irregularities for reflecting light on the bottom surface at a depth corresponding to the formula (I) to complete the groove, and a mask for light exposure A method of manufacturing a mask plate for light exposure, which comprises manufacturing a plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3870593A JP3273986B2 (en) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | Light exposure mask plate and method of manufacturing the same |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH06250381A true JPH06250381A (en) | 1994-09-09 |
JP3273986B2 JP3273986B2 (en) | 2002-04-15 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6838384B2 (en) | 2000-02-21 | 2005-01-04 | Tdk Corporation | Thin-film patterning method, manufacturing method of thin-film device and manufacturing method of thin-film magnetic head |
KR100770489B1 (en) * | 2000-12-30 | 2007-10-25 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Method for producing flat display panel mask |
JP2010029976A (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Dainippon Printing Co Ltd | Micro structure formation process |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP3870593A patent/JP3273986B2/en not_active Expired - Fee Related
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KR100770489B1 (en) * | 2000-12-30 | 2007-10-25 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | Method for producing flat display panel mask |
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