JPH07181665A - 位相シフトマスク及びその製造方法と位相シフトマスクの製造に用いる位相シフトマスクブランク - Google Patents

位相シフトマスク及びその製造方法と位相シフトマスクの製造に用いる位相シフトマスクブランク

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JPH07181665A
JPH07181665A JP32422793A JP32422793A JPH07181665A JP H07181665 A JPH07181665 A JP H07181665A JP 32422793 A JP32422793 A JP 32422793A JP 32422793 A JP32422793 A JP 32422793A JP H07181665 A JPH07181665 A JP H07181665A
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JP
Japan
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phase shift
shift mask
layer
shift layer
light
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JP32422793A
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English (en)
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Toshio Konishi
敏雄 小西
Keiji Tanaka
啓司 田中
Kinji Okubo
欽司 大久保
Hironobu Sasaki
裕信 佐々木
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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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

(57)【要約】 【目的】KrFエキシマレーザー等の短波長を光源とす
るステッパーに使用可能なハーフトーン型の位相シフト
マスク及びその製造方法と位相シフトマスクの製造に用
いる位相シフトマスクブランクを提供する。 【構成】透明基板(11)上に位相シフト層(12)を
設け、この位相シフト層(12)に、所定のピッチで配
列された開孔部(12b)を形成した位相シフトパター
ン(12a)を設け、前記位相シフト層(12)を透過
した光の強度がこの透過した光により露光されるフォト
レジストの感度以下になるような透過率を有する位相シ
フトマスク(10)において、該位相シフト層(12)
が、100MΩ/□以下の導電性を有することを特徴と
する位相シフトマスク(10)である。

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等の半導体集積回路の製造の際に、回路配置の複製用
原画として、つまりフォトリソグラフィー法に使用する
いわゆるフォトマスクまたはレティクルの製造方法、お
よびフォトマスク製造に用いるブランクに係り、詳しく
は、KrFエキシマレーザー(波長248nm)等を光
源とするステッパーに使用できる位相シフトマスク及び
その製造方法と位相シフトマスク製造に用いる位相シフ
トマスクブランクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のフォトマスクでは、微細なパター
ンの投影露光に際し、近接したパターンはマスクの光透
過部を透過した光が回折し、干渉し合うこうとによっ
て、パターン境界部での光強度を強め合い、感光して、
ウェーハ上に転写されたパターンが分離解像しないとい
う問題が生じていた。この現象は露光波長に近い微細な
パターンほどその傾向が強く、原理的には従来のフォト
マスクと従来の露光光学系では光の波長以下の微細パタ
ーンを解像することは不可能であった。
【0003】そこで、隣接するパターンを透過する投影
光の位相を互いに180度とすることにより微細パター
ンの解像力を向上させるという、位相シフト技術を用い
た位相シフトマスクが開発された。すなわち、隣接する
開口部の片側に位相シフト層を設けることにより、透過
光が干渉し合う際に、位相が反転しているために境界部
の光強度は逆に強め合い、強度はゼロになり、その結果
転写パターンは分離解像する。この関係は焦点の前後で
も成り立っているため、焦点が多少ずれても解像度は従
来よりも向上し、焦点裕度が改善される。
【0004】なお、上記のような位相シフト法は米国I
BMのLevensonらによって提唱され、特開昭5
8−173744号公報や特公昭62−50811号公
報等に記載されている。
【0005】さて、パターンを遮光層(図示はしない)
で形成した場合には、遮光パターンの隣接する開口部の
片側に位相シフト層を設けて位相を反転させる。しかし
ながら、遮光部ではない光透過部(すなわち遮光性が完
全ではない遮光部)があり、かつ光半透過部に対して上
方あるいは下方に位相シフト層がある場合にも、やはり
位相シフト効果により解像度を向上できることが知られ
ている。
【0006】図3は、この原理に基づく位相シフトマス
クを用いてウェハー面に対して露光した場合を示す。図
3の(a)に示すように、マスク面に対して垂直に入射
した光のうち、露光光(H1 )および(H3 )は光半透
過層(22)を通り振幅が減衰し、かつ位相シフト層
(23)をとおり位相が反転するが、露光光(H2 )は
位相が反転しないため、透過光の振幅は図3の(b)の
ようになる。そして結局は、ウェハー面上に投影された
光の強度は図3の(c)のようになる。
【0007】ここで、光強度は光の振幅の2乗に比例す
るという関係から、光半透過層(22)と透過部との境
界領域の光強度はゼロになるため、投影像中のパターン
エッジのコントラストが向上されパターンの解像度が上
がる。さらに、焦点の前後においても同様な効果が維持
されるため、多少の焦点ズレがあっても解像度が上が
り、よって焦点深度の余裕が向上する効果が得られる。
【0008】この技術は、光半透過層(22)と位相シ
フト層(23)とを積層することによって解像度向上の
効果及び焦点深度の余裕増大化を達成しうることが特徴
であり、便宜的にハーフトーン型と称される。なお、こ
の技術は、例えば第38回春季応用物理学会予稿集第2
分冊p535、29p−zc−3(1991)に述べら
れている。また、上記の例では光半透過層(22)と位
相シフト層(23)とが積層されているが、特開平5ー
2259で述べられているように、単層であってもよ
い。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の技術によると、積層の場合は位相シフト層に導電
性がなく、また、単層の場合もスピンオンガラス等の不
純物を導入した有機塗布ガラス(SOG)を用いてお
り、導電性に欠け、電子線描画の際チャージアップを起
こし、パターンズレが発生してしまう問題があった。
【0010】そこで本発明は、上記の問題点に鑑みなさ
れたものであり、その目的とするところは、ハーフトー
ン型の位相シフト層を有する位相シフトマスクであり、
従来のフォトマスクと同様の投影露光装置に装填して支
障無く使用でき、かつ高精度なパターンを形成すること
が可能な位相シフトマスクと、それを容易に安定して得
られる製造方法と位相シフトマスクの製造に用いる位相
シフトマスクブランクを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに本発明が提供する手段とは、すなわち、透明基板
(11)上に、半透明な位相シフト層(12)に所定の
ピッチで配列された開孔部(12b)を有する位相シフ
トパターン(12a)を設け、前記位相シフト層(1
2)を透過した光の強度がこの透過した光により露光さ
れるフォトレジストの感度以下になるような透過率を有
する位相シフトマスクにおいて、この位相シフト層(1
2)が、導電性を有することを特徴とする位相シフトマ
スク(10)である。
【0012】前記位相シフト層(12)の導電性が10
0MΩ/□以下であることを特徴とする位相シフトマス
クである。
【0013】また、透明基板(11)上に半透明な位相
シフト層(12)と、その上にレジスト層(13)を設
け、エッチング方式にて位相シフトパターン(12a)
を形成し、前記位相シフト層を透過した光の強度がこの
透過した光により露光されるフォトレジストの感度以下
になるような透過率を有する位相シフトマスクの製造方
法において、石英ガラスからなる透明基板(11)上
に、スパッタリング法により所定の膜厚に位相シフト層
(12)を製膜し、この位相シフト層(12)が導電性
を有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法
である。
【0014】前記位相シフト層(12)の導電性が10
0MΩ/□以下であることを特徴とする位相シフトマス
クの製造方法である。
【0015】また、透明基板(11)上に半透明な位相
シフト層(12)を設け、前記位相シフト層を透過した
光の強度がこの透過した光により露光されるフォトレジ
ストの感度以下になるような透過率を有する位相シフト
マスクの製造に用いる位相シフトマスクブランクにおい
て、前記位相シフト層(12)が導電性を有することを
特徴とする位相シフトマスクの製造に用いる位相シフト
マスクブランク(10a)である。
【0016】前記位相シフト層(12)の導電性が10
0MΩ/□以下であることを特徴とする位相シフトマス
クの製造に用いる位相シフトマスクブランクである。
【0017】
【作用】本発明においては、位相シフト層(12)が1
00MΩ/□以下の導電性を有しているため、従来問題
であった、位相シフトマスクにおける電子線描画時のチ
ャージアップによるパターンズレを防ぐことができる。
また、露光光源であるKrFエキシマレーザーの波長2
48nmにおいて、単層で半透明であるため、入射光の
吸収率が低下して光透過率が向上すると共に、光反射率
も低下して位相シフト効果が充分得られる。
【0018】
【実施例】図1は、本発明の実施例における位相シフト
マスクの一例を示す側断面図である。また、図2(a)
〜(d)は、本発明の位相シフトマスクの製造方法を工
程順に示す説明図である。
【0019】本発明の位相シフトマスク(10)は、図
1に示すように、石英ガラスからなる透明基板(11)
上に、導電性薄膜からなる位相シフト層(12)を設け
て、この位相シフト層に投影光の波長の位相を互いに1
/2波長分(180度)ずらすための開孔部(12b)
を、規則的に所定のピッチで配列した位相シフトパター
ン(12a)を形成した位相シフトマスクである。
【0020】また、図2(a)に示すように、石英ガラ
スからなる透明基板(11)上に位相シフト層(12)
として、ITO等の導電性薄膜をスパッタリングにより
所定の膜厚になるよう製膜する。この膜厚は、透過光が
基板(11)を透過した光に対して180度の位相差を
もつように設定する必要がある。このときの条件は、位
相シフト層(12)の屈折率をn、露光光源波長をλ、
位相シフト層(12)の膜厚をdとすると、 d=λ/{2(n−1)} で表される。具体的に、nを2.0(ITO膜)、λを
248nmとすると、位相シフト層(12)の膜厚は1
24nmとなる。このときの波長248nmでの位相シ
フト層(12)の透過率は、組成比、不純物の添加量、
製膜条件等によるが、フォトレジストの感度以下にな
る。この透過率の設定は、使用するレジストの感度、感
光特性を考慮し決定する必要があり、好ましくは、5〜
30%の範囲が効果的である。
【0021】また、導電性薄膜(位相シフト層)として
ITOを例にとったが、これに限らずSnO2 (酸化
錫)、ZnO(酸化亜鉛)、Cd2 SnO4 、酸化クロ
ム、酸化タングステン、窒化タンタルなどでもよい。好
ましくは、特に、耐蝕性に富み、耐洗浄性が充分な材料
としてはITOが最適である。更に、製膜方法もスパッ
タリング法に限らず、蒸着法、スプレー法、ゾル−ゲル
法等も用いることができる。これにより、本発明の位相
シフトマスクブランク(10a)が得られる(図2
(a)を参照)。
【0022】更に、この位相シフト層(12)上に、図
2(b)に示すように電子線描画用レジスト層(13)
を塗布する。次いで、従来通常的に用いられている電子
線による描画、現像、そしてポストベーク等の工程を経
て、レジストパターン(13a)を形成する(同図
(c))。
【0023】次いで、前記レジストパターン(13a)
をエッチングマスクとして、塩酸(HCl):硝酸(H
NO3):水(H2O)=1:0.08:1(容量)で混
合したエッチャントを用いて位相シフト層(12)をパ
ターニングした。ここではウェットエッチングによりパ
ターニングを行ったが、メタノール(CH3OH)や、
塩素(Cl)系のガスを用いたドライエッチングにより
パターニングしてもよい(同図(d))。
【0024】最終的に、前記のレジストパターン(13
a)を除去することにより、位相シフトマスク(10)
が得られる。(図1を参照)。
【0025】
【発明の効果】本発明に係わる、位相シフトマスク及び
その製造方法と位相シフトマスクの製造に用いる位相シ
フトマスクブランクによると、次のような優れた効果が
得られる。まず、位相シフト層が100MΩ/□以下の
導電性を有しているため、従来問題であった位相シフト
マスクにおける電子線描画時のチャージアップによるパ
ターンズレを防ぐことができ、かつ単層であるため工程
が簡略化することができる。更に、露光光源であるKr
Fエキシマレーザーの波長248nmにおいて、この位
相シフト層が単層で半透明であるため、入射光の吸収率
が低下して光透過率が向上すると共に、光反射率も低下
して位相シフト効果が充分得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における位相シフトマスクの一
例を示す側断面図である。
【図2】本発明の実施例における位相シフトマスクの製
造方法を工程順に示すす説明図(a)〜(d)である。
【図3】従来のハーフトーン型位相シフトマスクの一例
を側断面図を用いて示す説明図である。
【符号の説明】
10 …位相シフトマスク 10a …位相シフトマスクブランク 11 …透明基板 12 …位相シフト層 12a …位相シフトパターン 12b …開孔部 13 …レジスト層 13a …レジストパターン 21 …透明基板 22 …光半透過層 23 …位相シフト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 裕信 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板上に、半透明な位相シフト層に所
    定のピッチで配列された開孔部を有する位相シフトパタ
    ーンを設け、前記位相シフト層を透過した光の強度がこ
    の透過した光により露光されるフォトレジストの感度以
    下になるような透過率を有する位相シフトマスクにおい
    て、この位相シフト層が導電性を有することを特徴とす
    る位相シフトマスク。
  2. 【請求項2】前記位相シフト層の導電性が100MΩ/
    □以下であることを特徴とする請求項1記載の位相シフ
    トマスク。
  3. 【請求項3】透明基板上に半透明な位相シフト層とその
    上にレジスト層を設け、エッチング方式にて位相シフト
    パターンを形成し、前記位相シフト層を透過した光の強
    度がこの透過した光により露光されるフォトレジストの
    感度以下になるような透過率を有する位相シフトマスク
    の製造方法において、石英ガラスからなる前記透明基板
    上に、スパッタリング法により所定の膜厚に位相シフト
    層を製膜し、この位相シフト層が導電性を有することを
    特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
  4. 【請求項4】前記位相シフト層の導電性が100MΩ/
    □以下であることを特徴とする請求項3記載の位相シフ
    トマスクの製造方法。
  5. 【請求項5】透明基板上に半透明な位相シフト層を設
    け、前記位相シフト層を透過した光の強度がこの透過し
    た光により露光されるフォトレジストの感度以下になる
    ような透過率を有する位相シフトマスクの製造に用いる
    位相シフトマスクブランクにおいて、前記位相シフト層
    が導電性を有することを特徴とする位相シフトマスクの
    製造に用いる位相シフトマスクブランク。
  6. 【請求項6】前記位相シフト層の導電性が100MΩ/
    □以下であることを特徴とする請求項5記載の位相シフ
    トマスクの製造に用いる位相シフトマスクブランク。
JP32422793A 1993-12-22 1993-12-22 位相シフトマスク及びその製造方法と位相シフトマスクの製造に用いる位相シフトマスクブランク Pending JPH07181665A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017194722A (ja) * 2011-12-21 2017-10-26 大日本印刷株式会社 大型位相シフトマスクおよび大型位相シフトマスクの製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017194722A (ja) * 2011-12-21 2017-10-26 大日本印刷株式会社 大型位相シフトマスクおよび大型位相シフトマスクの製造方法

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