JPH0627635A - ホトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シフターのドライエッチング時に遮光膜を痛
めることなく位相シフターパターンを形成する。 【構成】 光学的に透明な基板１上に、位相シフターと
して用いる無機質で光学的に透明な膜４と遮光膜２を積
層した構造のマスク基板に、第１のレジスト５を塗布
し、露光によりレジストをパターニングし、これをマス
クとして遮光膜２を除去した上で、第１のレジスト５を
除去せずに第２のレジスト７を塗布、露光、現像の上、
第１のレジスト５と第２のレジスト７をマスクとして位
相シフターである透明な膜４を所定量だけ除去して位相
シフターパターンを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホトマスクの製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原画パターンの描かれたホトマスクを照
明系で照射し、マスク上のパターンをウェハ上に転写す
る投影露光技術には、より微細なパターンを転写する高
い解像力が求められている。

【０００３】この要求を実現する方法の１つとして、透
過する光に位相差を与えるホトマスク（以下位相シフト
マスクと呼ぶ）を用いる方法が知られている（例：特開
昭６２−５０８１１号公報、特開昭６２−５９２９６号
公報等）。

【０００４】図２（ａ）に示す従来例では、光学的に透
明なマスク基板１たとえば石英基板の上の遮光膜２の各
開口部の、遮光膜２と接する境界部に所定の幅の位相差
を変化させる層（以下位相シフターと呼ぶ）を設けてい
る。

【０００５】この場合、転写すべきパターンが微細にな
ると遮光膜２の幅が狭くなる。すると遮光性が弱くな
り、かつ、遮光膜２の両側の位相シフターからの透過光
が横に広がって干渉し合い、遮光膜２の部分での光強度
は強めあって極大ピークを持つようになる。このため、
その部分にはパターンが形成されなくなる。これを防ぐ
ためには位相シフターの幅を狭くする必要がある。しか
し、位相シフターの幅を小さくすると、透過光のコント
ラストを向上させることが困難になるという欠点があ
る。

【０００６】図２（ｂ）に示す従来例では、基板１上に
転写すべきパターンの原画となる遮光膜２を設け、さら
に遮光膜２をはさむ両側の開口部の一方の上に位相シフ
ター３を設けた構造である。

【０００７】この場合、位相シフター３の幅は開口部の
全幅であるため、位相シフター３として有効に働く。ま
た、隣合う開口部に照射した透過光は必ず光強度を弱め
あう様に干渉するため、コントラストを互いに向上しあ
うことになる。しかし、一般に、位相シフター３は、レ
ジストを電子線露光または光露光によりパターニングし
たものを用いている。このため、位相シフター３に有機
物であるレジストを用いているので、機械強度が低く、
また耐薬品性も弱い。このため一度作製した位相シフト
マスクを洗浄して、再度用いることができないという欠
点がある。また、位相シフター３が遮光膜２の上に設け
られているため、開口部と遮光膜２との境界近傍で、遮
光膜２の膜厚による段差のために位相シフター３の膜厚
が厚くなる。このため、所望の位相シフター膜厚よりず
れを生じ、結果的に必然的に位相差の誤差を持った位相
シフトマスクしか形成できないという欠点がある。

【０００８】図２（ｃ）では、基板１上に転写すべきパ
ターンの原画となる遮光膜２を設け、さらに遮光膜２を
はさむ両側の開口部の一方の無機質でかつ光学的に透明
な膜例えばＳＯＧ膜４を所定の厚さだけ除去し、遮光膜
２の下に、位相シフターであるＳＯＧ膜４を隣合う開口
部の一方にだけ設けた構造である。

【０００９】図２（ｃ）で示したホトマスクの製造方法
を図３を用いて詳細に説明する。基板１上に光学的に透
明でかつ耐薬品性のある材質の膜たとえばＳＯＧ膜４を
所定膜厚だけ塗布、ベークし、強度的に強いものにす
る。この上に遮光膜２（クロム層）を形成した後、基板
１全面に第１のレジスト５を塗布、ベークする（図３
（ａ））。

【００１０】次に、電子線露光や光露光を用いて露光
し、現像して所定領域の第１のレジスト５を除去する
（図３（ｂ））。

【００１１】さらに、この第１のレジスト５をマスクと
して遮光膜２を化学的あるいは物理的なエッチングによ
り除去し、第１のレジスト５と同一のパターンの遮光膜
２を形成する（図３（ｃ））。

【００１２】この後、第１のレジスト５を除去する（図
３（ｄ））。この基板１の上に第３のレジスト６を塗
布、ベークする（図３（ｅ））。

【００１３】再び、電子線露光や光露光を用いて露光
し、現像して所定領域の第３のレジスト６を除去する
（図３（ｆ））。

【００１４】この第３のレジスト６のパターン及び遮光
膜２のパターンをマスクとしてＳＯＧ膜４を物理的ある
いは化学的なエッチングにより所定の厚さだけ除去する
（図３（ｇ））。

【００１５】最後に、第３のレジスト６を除去し、図２
（ｃ）に示すホトマスクを形成している（図３
（ｈ））。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の方法では遮光膜２と第３のレジスト６をマスクとして
ＳＯＧ膜４をエッチングするため、遮光膜２上に第３の
レジスト６が無い部分では遮光膜２が幾らかエッチング
される。そのため、第３のレジスト６に保護されていな
い部分の遮光膜２の断面形状を図３（ｇ）に示す。遮光
膜２は、エッチングによって全体的な膜減りを生じると
ともに、特に遮光膜２のエッジ部分の上部の角が欠けた
形状になる。この様なダメージは、遮光膜２の強度を低
下させる。また、上部の欠けのみならず遮光膜２がエッ
ジ部分で欠けた場合、遮光膜２のパターンエッジ位置が
変化することとなり、これは転写されるパターンのサイ
ズ変化を引き起こし、精度良いマスクの作成が困難にな
るという問題がある。

【００１７】また、この方法では、レジストの塗布が２
回、露光が２回ウエットエッチが１回、ドライエッチが
１回、レジスト除去の工程が２回と、ホトマスク作製の
ための工程数が多い。これは、ホトマスク作製中に欠陥
の発生する確率を高めてしまうという問題がある。ま
た、マスク作製に要する時間も長くなり、これはスルー
プットの低下も引き起こす。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のホトマスク製造
方法は、上述の問題点を解決するため、光学的に透明な
基板上に、無機質でかつ光学的に透明な膜と遮光膜と第
１のレジストをこの順に設ける工程と、前記第１のレジ
ストをマスクに前記遮光膜を除去する工程と、前記第１
のレジストを除去せずに第２のレジストを設ける工程
と、前記第１及び第２のレジストをマスクに前記無機質
でかつ光学的に透明な膜を除去した後、前記第１及び第
２のレジストを除去する工程からなる。

【００１９】

【作用】本発明を用いると、少ない工程で、遮光膜を痛
めることなく、線幅と、光が光学的に透明な膜によって
シフトする量を安定に、精度良く制御できるホトマスク
を作製することができる。また、作製されたマスクは耐
薬品性が高く、異物等により汚れた場合でも洗浄するこ
とができる。このホトマスクを用いることにより、解像
限界に近い微細パターンを安定に精度良く転写すること
が可能となる。

【００２０】

【実施例】本発明のホトマスクの製造方法の一実施例に
ついて説明する。図１は、ホトマスクの製造工程順断面
図である。

【００２１】図１において、光学的に透明なマスク基板
である基板１、光学的に透明でかつ耐薬品性のある材質
の膜としてＳＯＧ膜４、遮光膜２としてクロム膜、第１
のレジスト５としてクロロメチル化ポリスチレン（以
下、ＣＭＳと呼ぶ）レジスト、第２のレジスト７として
同じくＣＭＳレジストを用いた。

【００２２】ここではＳＯＧ膜４を位相シフターとして
用いている。図１（ａ）に示すように、基板１上にスピ
ンコートによりＳＯＧ膜４を０.４μｍ塗布し、さらに
その上に真空蒸着法によりクロム膜を０.１μｍ膜厚に
堆積する。この基板上に、第１のレジスト５であるＣＭ
Ｓレジストを１.２μｍ塗布し、１２０℃で３０分の熱
処理を行う。

【００２３】続いて所定パターンを６μＣ／ｃｍ²の露
光量で電子線露光を行った後、酢酸イソアミルとエチル
セロソルブの混合溶液を用いて１分間のスプレー現像を
行いレジストパターンを形成する（図１(b)）。

【００２４】さらに、このＣＭＳレジストのパターンを
マスクとして硝酸セリウムアンチモン（Ｃｅ（ＮＨ₄）₂
（ＮＯ₃）₆）溶液により、３０秒ウエットエッチングす
ることにより、クロム膜をＣＭＳレジストのパターンと
同一パターンになるまで除去する（図１（ｃ））。

【００２５】この基板上に、再度、第２のレジスト７で
あるＣＭＳレジストを１.２μｍ塗布し、１２０℃、３
０分の熱処理を行う（図１（ｄ））。

【００２６】この基板の遮光膜２であるクロム膜の繰り
返し開口部を１つおきに６μＣ／ｃｍ²の露光量で電子
線露光し、酢酸イソアミルとエチルセロソルブの混合溶
液を用いて２分間のスプレー現像を行い、第２のレジス
ト７のパターンを形成する（図１（ｅ））。

【００２７】続いて、第１のレジスト５と第２のレジス
ト７の各レジストパターンをマスクとしてＳＯＧ膜４を
ＣＦ₄とＯ₂の混合ガスを用いてドライエッチングを行う
（図１（ｆ））。

【００２８】この時のエッチング条件は、ＣＦ₄流量２
０ＳＣＣＭ、酸素流量１０ＳＣＣＭ、真空度１５０ｍＴ
ｏｒｒ、電力２００Ｗである。

【００２９】最後に、硫化水洗浄により第１のレジスト
５及び第２のレジスト７を除去して、図１（ｇ）に示す
ホトマスクが形成される。

【００３０】このホトマスクでは、遮光膜２のない開口
パターンの１つおきに、位相差を与えるＳＯＧ膜４であ
る位相シフターを配置する。所望の位相差が得られるよ
うＳＯＧ膜４の膜厚を設定するが、位相差が１８０度と
なるＳＯＧ膜４の膜厚にすることが最も望ましい。

【００３１】ここでは、位相シフターであるＳＯＧ膜４
を異方性エッチングであるドライエッチングを施すこと
により、基板１に対し垂直にエッチングされるため、形
成されるＳＯＧ膜４のパターンは、遮光膜２と同一のパ
ターンを正確に写し取ることができる。

【００３２】また、遮光膜２をパターニングするため
に、マスクとして用いた第１のレジスト５を残したまま
ＳＯＧ膜４のドライエッチング工程に至る。このため、
ドライエッチング時には遮光膜２のパターンエッジと正
確に端の位置を合わせた第１のレジスト５が遮光膜２上
に残る。そのため、ＳＯＧ膜４のドライエッチング時
に、第１のレジスト５が遮光膜２を保護する。このため
従来技術の場合の様に遮光膜のパターンエッジがエッチ
ングにより膜減りを起こすことがなく、膜減りに起因す
る遮光膜２のパターン崩れや、遮光膜２の耐久性の劣化
を防ぐことができる。

【００３３】また、第１のレジスト５の除去を第２のレ
ジスト７と同時に行うため、レジスト除去の工程を１回
減らすことができる。また、従来技術を用いて遮光膜２
のパターンエッジを保護する様に第３のレジスト６を形
成しようとすると２重露光の重ね合わせ精度が厳しいも
のとなるが、本発明の手法によれば第３のレジスト６の
パターンエッジは、隣り合う遮光膜２の上にあれば十分
である。このため、遮光膜２のパターンエッジに合わせ
る必要がなく、重ね合わせ精度に大きな余裕を持つこと
ができる。

【００３４】このような構造のホトマスクを用いて投影
露光装置による露光を行うと、隣り合う遮光膜２の開口
部を通過する光は、光強度及びその広がりは同一でかつ
位相が互いに１８０度相違したものとなる。よって、コ
ヒーレントな入射光に対して隣り合う開口部からの光は
互いに干渉し合って光強度を弱め合う様になり、光の横
への広がりを抑えることができる。このため高い解像度
のパターンを高いコントラストで転写することが可能と
なる。

【００３５】また、このようなホトマスクでは位相シフ
ターが無機膜であるため耐薬品性を持ち、機械的な強度
もあるため、ホトマスクの検査や洗浄を容易に行うこと
ができる。

【００３６】以上、実施例で形成したホトマスクを用い
て、露光波長３６５ｎｍ、開口数（ＮＡ）０.５、コヒ
ーレンシー（σ）０.６の１／５縮小投影露光装置を用
いてシリコンウェハ上にパターン転写を行うと、従来の
装置で解像できるライン・アンド・スペースは０.４μ
ｍまでであったが、本発明のホトマスクを用いることに
より０.３μｍのライン・アンド・スペースを解像する
ことができた。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、ＳＯＧ膜のエッチング
時に遮光膜をエッチングマスクとしていないため、遮光
膜のパターンエッジがエッチングにより膜減りを起こす
ことがなく、膜減りに起因する遮光膜のパターン崩れ、
遮光膜の耐久性の劣化を防ぐことができる。また、レジ
スト除去の工程を１回減らすことができる。作製された
マスクは、耐薬品性のある基板、ＳＯＧ膜及び遮光膜に
より構成されるため、異物等により汚れた場合でも洗浄
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するための製造工程順断
面図

【図２】従来の位相シフトマスクを説明するための断面
図

【図３】従来の位相シフトマスクの製造方法を説明する
ための工程順断面図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 遮光膜 ３ 位相シフター ４ ＳＯＧ膜 ５、６、７ レジスト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学的に透明な基板上に、無機質でかつ光
   学的に透明な膜と遮光膜と第１のレジストをこの順に設
   ける工程と、前記第１のレジストをマスクに前記遮光膜
   を除去する工程と、前記第１のレジストを除去せずに第
   ２のレジストを設ける工程と、前記第１及び第２のレジ
   ストをマスクに前記無機質でかつ光学的に透明な膜を除
   去した後、前記第１及び第２のレジストを除去する工程
   からなるホトマスクの製造方法。