JPH06282065A - エッジ強調型位相シフトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ドライエッチング装置内に収容したまま金属遮
光膜のパターニングと位相シフト層のパターニングを実
施して製造工程を簡略化したエッジ強調型位相シフトマ
スクの製造方法を提供すること。 【構成】ガラス基板１上に、順次、エッチングストッパ
ー層２、酸化珪素薄膜３、金属クロム薄膜４を成膜し、
この上に電子線レジスト５を塗布して電子線描画・現像
して端部の膜厚が中央部に比べて薄い電子線レジストパ
ターンを形成する。続いてエッチング装置内部で金属ク
ロム薄膜４及び酸化珪素薄膜３をドライエッチングする
と共に上記電子線レジストの膜厚を一様に減少させてそ
の端部の金属クロム薄膜４を露出させ、この露出部位４
ａを再度ドライエッチングする。一連の工程がエッチン
グ装置内でできるため、工程が著しく簡略化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエッジ強調型位相シフト
マスクの製造方法に関し、特にドライエッチング装置内
部にフォトマスクブランクを収容したままその位相シフ
ト層と遮光膜との双方をパターンニングできる位相シフ
トマスクの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エッジ強調型位相シフトマスクは、図４
又は図５に示すような断面形状を有するものである。す
なわち、このエッジ強調型位相シフトマスクは透明基板
ａ上に部分的に設けられた金属遮光膜ｂによる遮光パタ
ーンと、高屈折率透明体膜ｃによる位相シフトパターン
とが設けられており、上記高屈折率透明体ｃによる位相
シフトパターンが上記遮光パターンの周囲にわずかに突
出する形状を有している。

【０００３】そして、このエッジ強調型位相シフトマス
クは、例えば、半導体基板に塗布されたフォトレジスト
を部分的に露光するために使用される。すなわち、この
エッジ強調型フォトマスクとフォトレジストを備える上
記半導体基板とを、縮小投影露光装置（例えば、ステッ
パー）に装着し、上記エッジ強調型位相シフトマスクを
介して露光光線を照射して、上記遮光パターン状を除く
光透過部位のパターン形状にフォトレジストを露光す
る。この際、上記位相シフトパターン部位を透過する光
線の位相はその外側の位相シフトパターン不存在部位を
透過する光線の位相に比較して略１／２波長遅延する。
このため、上記遮光パターンの周縁から生じて位相シフ
トパターンを透過する回折光と位相シフトパターン不存
在部位を透過する光線とが互いに干渉して透過光線が急
峻な強度分布を生じるため、上記遮光パターンが極めて
高い精度で上記フォトレジスト上に遮光パターンを転写
できる。

【０００４】ところで、図４に示すエッジ強調型位相シ
フトマスクは比較的小面積の金属遮光膜ｂから成る遮光
パターン上にこれより大面積の位相シフトパターンｃが
配置されているため、以下のような方法により製造して
いた。すなわち、まず、図６に示すように透明基板ａの
全面に順次金属遮光膜ｂと高屈折率透明体ｃとを成膜
し、この高屈折率透明体ｃ上に電子線レジストｄを塗布
する。そして、図７に示すように、上記電子線レジスト
を位相シフトパターン状に電子線露光・現像し、露出し
た上記高屈折率透明体ｃをドライエッチングして除去す
ることによりパターニングする。次に、エッチング液中
に浸漬して、露出した上記金属遮光膜ｂをエッチング除
去すると共に上記エッチング液の浸透に伴うサイドエッ
チングを利用して金属遮光膜ｃの端部をエッチング除去
することにより、この金属遮光膜ｂを位相シフトパター
ンｃより小面積の遮光パターンに加工して上記位相シフ
トマスクを製造している。

【０００５】また、図５に示す位相シフトマスクは、比
較的大面積の位相シフトパターンｃの上にこれより小さ
い面積の金属遮光膜ｂが配置されているため、以下のよ
うな方法で製造していた。すなわち、まず図８に示すよ
うに、透明基板ａの全面に順次高屈折率透明体ｃと金属
遮光膜ｂとを成膜し、電子線レジストｄを塗布し、小面
積の遮光パターン状に露光・現像した後エッチング液に
浸漬して露出部位の金属遮光膜ｂをエッチング除去して
この金属遮光膜ｂをパターニングする。次に、図９に示
すように、再度電子線レジストｄを塗布し、位相シフト
パターンに露光・現像した後、露出部位の高屈折率透明
体をドライエッチングしてパターニングし上記エッジ強
調型位相シフトマスクを製造している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のいず
れの製造方法においても高屈折率透明体のパターニング
のためにドライエッチングとを必要とし、従って真空状
態のドライエッチング装置内に収容してドライエッチン
グ処理を行う必要があるが、このドライエッチング装置
内に収容したまま上記金属遮光膜をエッチングすること
は不可能である。

【０００７】すなわち、図４に示すエッジ強調型位相シ
フトマスクの製造に当たっては、高屈折率透明体のパタ
ーニングにドライエッチングを欠かすことができない。
一方、このドライエッチングはいわゆる異方性エッチン
グであってサイドエッチングを生じない。このため、サ
イドエッチングによる金属遮光膜端部の加工のためにエ
ッチング液による等方性のエッチング処理を必要とす
る。

【０００８】また、図５に示すエッジ強調型位相シフト
マスクの製造においては、電子線レジストを二回に渡っ
て塗布する必要があるが、ドライエッチング装置内部で
塗布することができない。

【０００９】このため、いずれの製造方法においても、
上記高屈折率透明体のエッチングと金属遮光膜のエッチ
ングとに別工程を要し、その製造工程が煩雑にならざる
を得ないという問題点があった。

【００１０】本発明はこのような技術的問題点に基づい
てなされたものであって、すなわち、本発明の課題とす
るところは、ドライエッチング装置に収容したまま上記
金属遮光膜のパターニングと高屈折率透明体のパターニ
ングの双方を可能とし、製造工程を簡略化したエッジ強
調型位相シフトマスクの製造方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】ところで、電子線レジス
トをパターン状に電子線描画し現像した場合、この電子
線描画精度のばらつきのため、現像後に残存するパター
ン状電子線レジストの端部の膜厚はパターン中央部の膜
厚に比較して薄くなる。そして、上記高屈折率透明体を
ドライエッチングする際にこの電子線レジストもエッチ
ングされてその膜厚が一様に低下するため、この電子線
レジストの膜厚とドライエッチング条件とを適切に制御
することにより、上記パターン状電子線レジストのパタ
ーン端部の電子線レジストをエッチング除去することが
可能となる。そして、こうして電子線レジストが除去さ
れて露出する表面が金属遮光膜から構成されている場合
には、ドライエッチング装置に収容したまま端部に露出
した金属遮光膜をドライエッチング処理により除去して
上記高屈折率透明体を露出させ、上記金属遮光膜の周縁
部に高屈折率透明体から成る位相シフト層を備えるエッ
ジ強調型位相シフトマスクを製造することが可能にな
る。

【００１２】本発明はこのような技術的原理に基づいて
完成されたもので、すなわち、本発明は、透明基板上
に、順次、高屈折率透明体膜、遮光膜及び電子線レジス
トを積層し、上記電子線レジストをパターン状に露光・
現像することにより上記電子線レジストを位相シフター
層のパターン形状に残存させると共に、この電子線レジ
ストのパターン中央部に比べてパターン周辺部の膜厚を
薄く加工し、上記遮光膜の露出部位をドライエッチング
して除去し、こうして露出した高屈折率透明体膜をドラ
イエッチングして位相シフト層を形成すると共に上記ド
ライエッチングにより残存電子線レジストの膜厚を一様
に減少させてパターン周辺部の電子線レジストを除去し
て上記残存する遮光膜のパターン周辺部を露出させ、次
にこうして露出した上記遮光膜のパターン周辺部をドラ
イエッチングして除去することを特徴とするものであ
る。

【００１３】このような技術的手段において、上記透明
基板としては周知の石英ガラス基板等が利用できる。

【００１４】また、上記高屈折率透明体としては屈折率
約１．４７の酸化珪素の薄膜が利用でき、この酸化珪素
薄膜はスパッタガスをアルゴンと酸素との混合ガスと
し、ターゲットをＳｉＯ₂ としてＲＦスパッタリングに
より成膜することができる。

【００１５】そして、この高屈折率透明体薄膜は上記エ
ッジ強調型位相シフトマスクの位相シフト層を構成する
ものであり、このフォトマスクの遮光パターンを半導体
基板上のフォトレジストに投影露光する際の露光光線の
位相をこの位相シフト層の存在しない部位の露光光線に
対して約１／２波長変位させるものである。このため、
この高屈折率透明体薄膜の厚さをｄ、屈折率をｎ₁ 、空
気の屈折率ｎ₀ ＝１．００、上記露光光線の波長をλと
するとき、この膜厚ｄは（ｎ₁ −１．００）×ｄ＝１／
２×λを満たすことが望ましい。尚、上記高屈折率透明
体薄膜が屈折率１．４７の酸化珪素薄膜から成り且つ上
記露光光線が波長３６５ｎｍのｉ線から成る場合には、
上記式を満たす高屈折率透明体薄膜の膜厚ｄは約３８８
ｎｍである。

【００１６】また、上記金属遮光膜としては金属クロム
又は金属ニッケルの薄膜が利用でき、例えば、窒素とア
ルゴンの混合ガスをスパッタガスとし、ターゲットを金
属クロムとしてＲＦスパッタリングにより成膜すること
ができる。この金属遮光膜は実質的に上記露光光線の光
透過を防止できればよく、例えば、２０ｎｍ以上の膜厚
でよい。

【００１７】また、上記電子線レジストとしては、ポリ
クロロメチルスチレン系のネガ型の電子線レジストやポ
リブテン−１−スルフォン系のポジ型の電子線レジスト
が使用できる。この電子線レジストは、上記金属遮光膜
上にスピンコートして塗布することができるが、この膜
厚は金属遮光膜のドライエッチングや高屈折率透明体薄
膜のドライエッチングのエッチング条件に応じて適切に
設定することが望ましい。すなわち、この電子線レジス
トを電子線描画して露光させ、現像して残存したパター
ン状電子線レジストの端部が、金属遮光膜のドライエッ
チングや高屈折率透明体薄膜のドライエッチングと同時
にエッチングされてこの電子線レジストの下の金属遮光
膜が表面に露出する程度の膜厚である必要がある。

【００１８】そして、上記金属遮光膜は、平行平板型リ
アクティブエッチング装置内により、ＣＣｌ₄ やＣＨＣ
ｌ₃ 等の塩化炭素系ガス又はＣｌ₂ とＯ₂ との混合ガス
をエッチングガスとしてドライエッチングすることが可
能である。一方、高屈折率透明体が酸化珪素から構成さ
れる場合には、この酸化珪素薄膜は、上記平行平板型リ
アクティブエッチング装置内で、ＣＦ₄ やＣＨＦ₃ 等の
フッ化炭素系ガスを利用してドライエッチングすること
ができ、この酸化珪素薄膜のドライエッチングの際同時
に上記電子線レジストの膜厚が減少してその端部の金属
遮光膜が露出する。こうして露出した金属遮光膜を再度
ドライエッチングすることにより遮光膜パターンを形成
することができる。この金属遮光膜の再度のドライエッ
チングは上記塩化炭素系ガス又はＣｌ₂ とＯ₂ との混合
ガスをエッチングガスとして実施することが可能であ
る。そして、これら金属遮光膜の二回のドライエッチン
グと酸化珪素薄膜のドライエッチングとはエッチングガ
スを交換するだけで同じ装置内部で可能であり、従って
上記エッチング装置内に収容したまま連続してこれら三
回のドライエッチングを実施して上記金属遮光膜のパタ
ーニングと位相シフト層のパターニングとが共に可能と
なる。

【００１９】尚、上記高屈折率透明体が酸化珪素から構
成される場合には、この酸化珪素薄膜のドライエッチン
グの際に上記透明基板もエッチングされる危険があるか
ら、この透明基板上に上記露光光線を透過し且つ上記フ
ッ化炭素系ガスによってドライエッチングされないエッ
チングストッパー層を介して上記酸化珪素薄膜を形成す
ることが望ましい。このようなエッチングストッパー層
としては窒化シリコーン、ポリシリコン、あるいは酸化
アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）が利用できる。膜厚は１０
〜２００ｎｍでよく、スパッタガスをアルゴン、ターゲ
ットをＡｌ₂ Ｏ ₃ としたＲＦスパッタリングにより成膜
することができる。

【００２０】

【作用】本発明においては、遮光膜上に積層された電子
線レジストをパターン状に露光・現像することにより上
記電子線レジストを位相シフター層のパターン形状に残
存させると共に、この電子線レジストのパターン中央部
に比べてパターン周辺部の膜厚を薄く加工し、上記遮光
膜の露出部位をドライエッチングして除去した後、こう
して露出した高屈折率透明体膜をドライエッチングして
位相シフト層を形成すると共に上記ドライエッチングに
より残存電子線レジストの膜厚を一様に減少させてパタ
ーン周辺部の電子線レジストを除去して上記残存する遮
光膜のパターン周辺部を露出させ、次にこうして露出し
た上記遮光膜のパターン周辺部をドライエッチングして
除去するため、上記金属遮光膜のパターンと高屈折率透
明体のパターンとが異なるにも係わらず、ドライエッチ
ング装置内部でこの双方をパターニングすることが可能
となる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。すなわち、図１Ａに示すように、石英ガラス基板
１上に、順次、厚さ１０〜２０ｎｍのＡｌ₂ Ｏ₃ から成
るエッチングストッパー層２、屈折率１．４７の酸化珪
素から成る高屈折率透明体薄膜３（膜厚約３８８ｎ
ｍ）、厚さ１００ｎｍの金属クロム遮光膜４を積層し
た。これらの膜は、いずれも、ＲＦスパッタリングによ
り、適切なターゲットとスパッタガスを使用して成膜し
たものである。

【００２２】次に、この金属クロム遮光膜４上にネガ型
電子線レジスト５を塗布し、目的とする位相シフトパタ
ーン状に電子線描画し、現像した（図１Ｂ）。現像後残
存した電子線レジスト５パターンの端部断面形状を図２
に示す。この図２から明らかなように、現像後残存する
電子線レジスト５はそのパターン中央部の膜厚が現像前
の膜厚をほぼそのまま維持しているのに対し、パターン
端部に近づくに従って膜厚が漸減していることが分か
る。

【００２３】そして、次に平行平板型リアクティブエッ
チング装置に収容し、上記残存電子線レジスト５をレジ
ストパターンとして、露出した金属クロム４及び酸化珪
素薄膜３をドライエッチングした（図１Ｃ）。尚、この
工程は上記エッチング装置の外部に取り出すことなくこ
の装置内に収容したまま、エッチングガスを交換するこ
とにより、連続して実施した。すなわち、まずエッチン
グガスとしてＣＣｌ₄を使用して上記露出部位の金属ク
ロム遮光膜４をエッチング除去し、次にエッチングガス
をＣＦ₄ に交換して上記金属クロム遮光膜４のエッチン
グに伴って露出した酸化珪素薄膜３の露出部位をエッチ
ング除去した。この時の電子線レジスト５パターンの端
部断面形状を図３に示す。図中、破線はエッチング前の
電子線レジスト５の断面形状を示しており、この図か
ら、上記ドライエッチングに伴って電子線レジスト５の
膜厚が一様に減少し、この減少により上記残存金属クロ
ム遮光膜４の端部４ａが表面に露出していることが分か
る。

【００２４】次に、この平行平板型リアクティブエッチ
ング装置に収容したまま再度エッチングガスをＣＣｌ₄
に交換し、上述にように表面に露出した金属クロム遮光
膜４端部４ａをドライエッチングした（図１Ｄ）。こう
して得られたエッジ強調型位相シフトマスクは、図１Ｄ
の断面説明図からも明らかなように位相シフト層３及び
金属クロム遮光膜４の端面がガラス基板１表面に対して
略直交しており、パターン精度に優れたものであること
が分かる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、金属遮光膜のパターン
と高屈折率透明体のパターンとが異なるにも係わらず、
ドライエッチング装置内部でこの双方をパターニングす
ることが可能となるため、エッジ強調型位相シフトマス
クの製造工程が著しく簡略化して、効率的に上記マスク
を製造できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例に係るエッジ強調型位相
シフトマスクの製造工程を示す断面説明図。

【図２】図２は本発明の実施例に係り、電子線レジスト
の露光・現像後のそのパターン端部断面形状を示す断面
説明図。

【図３】図３は本発明の実施例に係り、金属クロム遮光
膜と酸化珪素薄膜のドライエッチング後のそのパターン
端部断面形状を示す断面説明図。

【図４】図４は従来のエッジ強調型位相シフトマスクの
断面説明図。

【図５】図５は従来のエッジ強調型位相シフトマスクの
断面説明図。

【図６】図６は従来例に係る図４のエッジ強調型位相シ
フトマスクの製造工程を示す断面説明図。

【図７】図７は従来例に係る図４のエッジ強調型位相シ
フトマスクの製造工程を示す断面説明図。

【図８】図８は従来例に係る図５のエッジ強調型位相シ
フトマスクの製造工程を示す断面説明図。

【図９】図９は従来例に係る図５のエッジ強調型位相シ
フトマスクの製造工程を示す断面説明図。

【符号の説明】

１ 石英ガラス基板 ２ エッチングストッパー層 ３ 酸化珪素薄膜 ４ 金属クロム薄膜 ５ 電子線レジスト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に、順次、高屈折率透明体膜、
   遮光膜及び電子線レジストを積層し、 上記電子線レジストをパターン状に露光・現像すること
   により上記電子線レジストを位相シフター層のパターン
   形状に残存させると共に、この電子線レジストのパター
   ン中央部に比べてパターン周辺部の膜厚を薄く加工し、 上記遮光膜の露出部位をドライエッチングして除去し、 こうして露出した高屈折率透明体膜をドライエッチング
   して位相シフト層を形成すると共に上記ドライエッチン
   グにより残存電子線レジストの膜厚を一様に減少させて
   パターン周辺部の電子線レジストを除去して上記残存す
   る遮光膜のパターン周辺部を露出させ、 次にこうして露出した上記遮光膜のパターン周辺部をド
   ライエッチングして除去することを特徴とするエッジ強
   調型位相シフトマスクの製造方法。