JPH06308713A - 位相シフトフォトマスク及び位相シフトフォトマスク用ブランクス - Google Patents
位相シフトフォトマスク及び位相シフトフォトマスク用ブランクスInfo
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- JPH06308713A JPH06308713A JP8343493A JP8343493A JPH06308713A JP H06308713 A JPH06308713 A JP H06308713A JP 8343493 A JP8343493 A JP 8343493A JP 8343493 A JP8343493 A JP 8343493A JP H06308713 A JPH06308713 A JP H06308713A
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- chromium
- phase shift
- oxygen
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
的洗浄がそのまま適応でき、かつ、高精度で垂直な加工
断面を有する位相シフトフォトマスク及び位相シフトフ
ォトマスク用ブランクス。 【構成】 透明基板1上に、透明な領域5と物理的気相
成長法により形成したクロム化合物からなる半透明層4
の領域とを有し、転写時の露光波長に対して、透明な領
域5の透過率を100%としたとき、半透明層4の領域
の透過率が3〜35%であり、かつ、半透明層4の領域
が透明な領域5に対して、露光波長の位相を実質上18
0°シフトさせる構成とする。クロム化合物は、クロ
ム、酸素、又は、クロム、酸素、窒素、又は、クロム、
酸素、炭素、又は、クロム、酸素、窒素、炭素からな
り、単層膜又は2層以上の多層膜からなる。
Description
高密度集積回路等の製造に用いられる位相シフトフォト
マスク及びそれを製造するための位相シフトフォトマス
ク用ブランクスに関する。
回路は、酸化、CVD、スパッタリング等の薄膜形成工
程と、シリコンウェーハ等の被加工基板上にフォトレジ
ストを塗布し、フォトマスクを用いた縮小投影ステッパ
等により所望のパタンを露光した後、現像、エッチング
を行う、いわゆるフォトリソグラフィ工程やイオン注入
等の拡散工程を繰り返すことにより製造されている。
形成されるフォトレジストパタンの最小図形サイズは、
半導体集積回路の高速化、高集積化に伴って益々微細化
が要求されてきており、通常のフォトマスクを用いた縮
小投影ステッパ露光方式では解像限界となり、この限界
を克服する技術として、例えば、特開昭58−1737
44号、特開平4−136854号公報に示されている
ような新しい構造を有する位相シフトフォトマスク及び
この位相シフトフォトマスクを用いた位相シフト露光法
が提案されている。
に形成した位相シフトパタンを透過する露光光の位相を
操作することにより、解像力及び焦点深度を向上させる
技術である。
トマスクの従来の一例として、特開平4−136854
号公報の中の一例を図5の断面図に示す。このフォトマ
スクは、ガラス基板11の上に吸光材を添加した塗布ガ
ラス(SOG)からなる半透明膜12のパターンが設け
てあり、この半透明膜12の膜厚tは、 t=λ/{2(n−1)} の関係を満足するように調整されている。ここで、λは
露光光の波長、nは半透明膜12の露光波長での屈折率
である。また、露光波長での半透明膜12の透過率は、
透過部13での透過率を100%とするとき、1%から
50%である。
に、塗布ガラスは、通常のフォトマスクで用いられるス
パッタリング等の物理的気相成長法(PVD)により形
成した膜に比べて、基板との付着強度が低く、通常のフ
ォトマスク加工時に一般的に行われているブラシ洗浄、
高圧水洗浄、超音波洗浄等の物理的洗浄によっては、膜
剥がれやクラックが発生したりするため、十分に清浄な
洗浄を行うことが困難であった。
65nm(i線)での屈折率が1.4〜1.5程度と小
さく、180°位相シフトのためには365nm〜45
6nm程度の厚さだけ必要であるので、通常のフォトマ
スクのクロムやモリブデンシリサイドを主体とする遮光
膜の膜厚の60nm〜130nm程度に比べて厚いた
め、そのエッチング加工精度が悪くなり、垂直な加工断
面を得難いという欠点があった。
みてなされたものであり、その目的は、通常フォトマス
ク洗浄に用いられている物理的洗浄がそのまま適応で
き、かつ、高精度で垂直な加工断面を有する位相シフト
フォトマスク及びそのための位相シフトフォトマスク用
ブランクスを提供することである。
鑑み、通常フォトマスクの清浄な洗浄に用いられている
ブラシ洗浄、高圧水洗浄、超音波洗浄等の物理的洗浄が
そのまま適応でき、十分に清浄な洗浄が可能で、かつ、
高精度で垂直な加工断面を有する位相シフトフォトマス
ク及びそのための位相シフトフォトマスク用ブランクス
を開発すべく検討した結果、完成に到ったものである。
クは、透明基板上に、透明な領域と物理的気相成長法に
より形成したクロム化合物からなる半透明層の領域とを
有し、転写時の露光波長に対して、透明な領域の透過率
を100%としたとき、半透明層の領域の透過率が3〜
35%であり、かつ、半透明層の領域が透明な領域に対
して、露光波長の位相を実質上180°シフトさせる構
成としたことを特徴とするものである。
素、又は、クロム、酸素、窒素、又は、クロム、酸素、
炭素、又は、クロム、酸素、窒素、炭素からなり、か
つ、半透明層が単層膜又は2層以上の多層膜からなるこ
とが望ましい。
ブランクスは、透明基板上に、物理的気相成長法により
形成したクロム化合物からなる半透明層を有し、転写時
の露光波長に対して、透明基板の透過率を100%とし
たとき、半透明層の透過率が3〜35%であり、かつ、
半透明層の露光波長の位相シフト量が実質上180°と
なる構成としたことを特徴とするものである。
素、又は、クロム、酸素、窒素、又は、クロム、酸素、
炭素、又は、クロム、酸素、窒素、炭素からなり、か
つ、半透明層が単層膜又は2層以上の多層膜からなるこ
とが望ましい。
形成する物理的気相成長法としては、スパッタリング
法、イオンプレーティング法、蒸着法等の真空成膜法が
あげられるが、現状では、スパッタリング法が特に好適
である。また、半透明層の透過率は、透明な領域又は透
明基板の透過率を100%としたとき、3〜35%で効
果があり、さらに、5〜20%の範囲が好適である。
は、クロム、酸素、窒素、又は、クロム、酸素、炭素、
又は、クロム、酸素、窒素、炭素からなるが、チタン、
タングステン、タンタル、モリブデン等のクロム以外の
遷移金属をその他として含有していてもよい。
膜にすることにより、各層によりエッチング加工時にエ
ッチング特性を組織構造の違いや成分比の違いにより制
御が可能となり、同一連続エッチング条件で単層に比べ
て垂直なエッチング断層が得られるように調整が可能と
なる。
な硝酸第二セリウムアンモンと過塩素酸の混合水溶液を
用いたウェットエッチング法や、Cl2 、CCl4 、C
HCl3 、CH2 Cl2 等に酸素を加えた混合ガスを用
いたドライエッチング法がよい。
光の波長をλ、各層の膜厚をti 、各層の露光波長での
屈折率をni とすると、 aλ=Σi ti (ni −1) において、a=1/2となるように調整すればよく、実
質上位相シフト量が180°となる。ここで、Σi はi
についての総和を表す。なお、1/4≦a≦3/4であ
れば、位相シフト層の効果が認められるが、aが1/2
近傍にあることが最良であることは言うまでもない。
法により形成したクロム化合物からなる構成にしたの
で、従来からフォトマスクの清浄な洗浄に用いられてい
るブラシ洗浄、高圧水洗浄、超音波洗浄等の物理的洗浄
がそのまま適応可能なため、通常のフォトマスクと同等
又はその延長上の品質を有する清浄な位相シフトフォト
マスク及び位相シフトフォトマスク用ブランクスが製造
できる。また、ハーフトーン位相シフトフォトマスクの
半透明層が従来の塗布ガラスを用いる場合の半分以下と
なるため、より垂直な加工断面を有する高精度なものが
製造可能となる。
位相シフトフォトマスク用ブランクスの実施例を具体的
に説明する。 〔実施例1〕図1は、本発明の一実施例の位相シフトフ
ォトマスクを模式的に示した断面図である。光学研磨さ
れた高純度石英ガラスからなる透明基板1上に、PVD
法により形成されたクロム、酸素、窒素を成分とするク
ロム化合物からなる厚さ70nmの第1半遮光膜2と、
さらに、同様な方法で形成されたクロム、酸素、窒素、
炭素を成分とするクロム化合物からなる厚さ65nmの
第2半遮光膜3とが積層され、基板1上には、第1半遮
光膜2と第2半遮光膜3とで形成された半遮光層4の領
域と、この半遮光層4がない抜きパタンとしての透明な
領域5がある。なお、第1半遮光膜2と第2半遮光膜3
の356nmでの屈折率は、それぞれ、2.3と2.4
であった。各層の屈折率は、膜形成条件を制御すること
により20%程度は調整可能であった。
半遮光層4の領域における波長200〜800nmの範
囲での光の透過率スペクトルの一例を示すもので、36
5nmでの透過率は11.5%と3〜35%の範囲内に
調整されている。各層の透過率は、膜形成条件及び膜厚
を制御することにより調整可能であった。
の2層からなる半遮光層4がエッチング加工された部分
を斜め上方から電子走査顕微鏡(SEM)で見ると、エ
ッチング特性の違いにより、半遮光層端面が2つの部分
に分かれており、かつ、端部が基板面に対して垂直に揃
うように調整されていることが分かった。さらに、図3
(a)〜(c)はこの実施例の製造方法を説明するため
の断面図である。まず、図3(a)に示すように、光学
研磨された高純度石英ガラスからなる透明基板1上に、
クロムをターゲットとして、アルゴン、酸素、窒素の混
合ガスを用いたスパッタリング法により、第1半透明膜
2を厚さ70nmだけ形成し、さらに、その上に、混合
ガスをアルゴン、酸素、窒素、二酸化炭素の混合ガスを
用いたスパッタリング法により、第2半透明膜3を厚さ
65nmだけ積層することにより、2層からなる半遮光
層4を形成した位相シフトフォトマスク用ブランクスが
完成した。
の波長365nmでの屈折率は、それぞれ、2.3と
2.4であった。また、波長200〜800nmの範囲
の光の透過率は、図2の場合と同様であった。
4上に、常法の電子線リソグラフィやフォトリソグラフ
ィを用いて、有機物を主成分とする所望のレジストパタ
ン6を形成した。
CCl4 、CHCl3 、CH2 Cl2 等に酸素を加えた
混合ガスを用いたドライエッチング法により、レジスト
パタン6から露出した半遮光層4を連続的にエッチング
することにより、所望の抜きパタン5を形成した。最後
に、残ったレジスト6をプラズマアッシングや湿式剥離
液により除去することにより、図1に示す本発明による
位相シフトフォトマスクの一実施例が完成した。
マスクブランクスの実施例の断面図を示す。このブラン
クスは、光学研磨された高純度石英ガラスからなる透明
基板1上に、実施例1と同様のスパッタリング法によ
り、クロム、酸素、窒素、炭素を成分とするクロム化合
物からなる厚さ70〜90nmの第1半遮光膜7を形成
し、200℃〜400℃の温度で真空加熱処理を10〜
30分程度行い、膜組織及び表面を改善後、再び第1半
遮光膜7と同様の形成方法により、クロム化合物からな
る厚さ40〜70nmの第2半遮光膜8を第1半遮光膜
7上に積層して半遮光膜9を形成して、本発明に係る第
2の実施例の位相シフトフォトマスクブランクスが完成
した。
半遮光膜7の表面改質後に形成されるため、一度に単層
形成された半遮光層に比べて、柱状組織が細かいので、
この2層からなる半遮光層9を有する本発明の第2実施
例の位相シフトフォトマスクブランクスはエッチング加
工精度がより良好であった。
素、窒素、炭素を成分とするクロム化合物に限定した
が、クロム、酸素、又は、クロム、酸素、窒素、又は、
クロム、酸素、炭素を成分とするクロム化合物でもよい
ことは言うまでもない。
の位相シフトフォトマスク及び位相シフトフォトマスク
用ブランクスによると、半透明層を物理的気相成長法に
より形成したクロム化合物からなる構成にしたので、従
来からフォトマスクの清浄な洗浄に用いられているブラ
シ洗浄、高圧水洗浄、超音波洗浄等の物理的洗浄がその
まま適応可能なため、通常のフォトマスクと同等又はそ
の延長上の品質を有する清浄な位相シフトフォトマスク
及び位相シフトフォトマスク用ブランクスが製造でき
る。また、ハーフトーン位相シフトフォトマスクの半透
明層が従来の塗布ガラスを用いる場合の半分以下となる
ため、より垂直な加工断面を有する高精度なものが製造
可能となる。
模式的に示した断面図である。
域における光の透過率スペクトルを示す図である。
図である。
例の断面図である。
一例の断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 透明基板上に、透明な領域と物理的気相
成長法により形成したクロム化合物からなる半透明層の
領域とを有し、転写時の露光波長に対して、透明な領域
の透過率を100%としたとき、半透明層の領域の透過
率が3〜35%であり、かつ、半透明層の領域が透明な
領域に対して、露光波長の位相を実質上180°シフト
させる構成としたことを特徴とする位相シフトフォトマ
スク。 - 【請求項2】 前記クロム化合物が、クロム、酸素、又
は、クロム、酸素、窒素、又は、クロム、酸素、炭素、
又は、クロム、酸素、窒素、炭素からなり、かつ、前記
半透明層が単層膜又は2層以上の多層膜からなることを
特徴とする請求項1記載の位相シフトフォトマスク。 - 【請求項3】 透明基板上に、物理的気相成長法により
形成したクロム化合物からなる半透明層を有し、転写時
の露光波長に対して、透明基板の透過率を100%とし
たとき、半透明層の透過率が3〜35%であり、かつ、
半透明層の露光波長の位相シフト量が実質上180°と
なる構成としたことを特徴とする位相シフトフォトマス
ク用ブランクス。 - 【請求項4】 前記クロム化合物が、クロム、酸素、又
は、クロム、酸素、窒素、又は、クロム、酸素、炭素、
又は、クロム、酸素、窒素、炭素からなり、かつ、前記
半透明層が単層膜又は2層以上の多層膜からなることを
特徴とする請求項3記載の位相シフトフォトマスク用ブ
ランクス。
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