JPH07181666A - 位相シフトマスク - Google Patents

位相シフトマスク

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JPH07181666A
JPH07181666A JP32423093A JP32423093A JPH07181666A JP H07181666 A JPH07181666 A JP H07181666A JP 32423093 A JP32423093 A JP 32423093A JP 32423093 A JP32423093 A JP 32423093A JP H07181666 A JPH07181666 A JP H07181666A
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JP
Japan
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layer
phase shifter
etching
light
shift mask
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Pending
Application number
JP32423093A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Marumo
俊幸 丸茂
Masao Otaki
雅央 大瀧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07181666A publication Critical patent/JPH07181666A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/30Alternating PSM, e.g. Levenson-Shibuya PSM; Preparation thereof

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】透明基板の片面に、遮光性パターン膜もしくは
半透明性パターン膜と、位相シフター層パターンとを有
するか、または位相シフター層を兼ねる半遮光性パター
ン膜を、少なくとも有する位相シフトマスクにおいて、
透明基板と前記の位相シフター層との間に、薄膜ダイヤ
モンドのエッチング停止層が介在することを特徴とする
位相シフトマスク。 【効果】本発明の位相シフトマスクは、エッチング停止
層に薄膜ダイヤモンドを採用したので、ドライエッチン
グ耐性が特に強く、位相シフター層を確実にエッチング
できるとともに、自立的にエッチングを停止することが
できるのであり、高品質の位相シフトマスクとなる。ま
た、薄膜ダイヤモンドは、化学的に安定で、耐湿性に優
れるので、本発明の位相シフトマスクは、環境による劣
化が少なく、長寿命なものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路や高密
度精密部品の製造に用いられるマスクに係わり、特に微
細なパターンの形成を可能にする位相シフトマスクに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】LSI、超LSI等の半導体集積回路
は、シリコンウエハ等の被加工基板上にフォトレジスト
を塗布し、ステッパー露光機により所望のパターンを露
光した後、現像、エッチング等を行なうフォトリソグラ
フィ工程を繰り返すことにより製造されている。
【0003】このようなフォトリソグラフィ工程に使用
されるレチクルマスクとよばれるマスクは、半導体集積
回路の高集積化に伴ってますます高精度を要求される傾
向にある。例えば、代表的なLSIであるDRAMを例
にとると、64MビットDRAMでは、デバイスパター
ンの線幅が0.3〜0.4μm程度であり、これまでの
レチクルマスクを用いたステッパー露光方式では、レジ
ストパターンの解像限界となる。そこで、位相シフトマ
スクというものが提案されている。この位相シフトマス
クは、マスクを透過する光の位相を操作することによ
り、投影像の分解能およびコントラストを向上させるも
のである。
【0004】位相シフトマスクによる透過光を図面にし
たがって簡単に説明する。図5は、位相シフトマスクを
用いたフォトリソグラフィであるが、レチクルマスク7
上の隣接する光透過部の一方に位相を反転(位相差18
0°)させるための透過膜からなる位相シフター層2が
設けられている。したがって位相シフター層2を透過し
た光は、隣接パターンの間で互いに逆位相になるため、
パターンの境界部で光強度が零になり、隣接するパター
ンを明瞭に分離することができる。このように、位相シ
フトマスクにあっては、従来は分離できなかったパター
ンも分離可能となり、解像度を向上させることができる
ものである。
【0005】しかしながら、位相シフトマスクを製造す
るときは、前記の位相シフター層の膜厚の制御を精確に
行なわなければならない。特に、合成石英からなる透明
基板と位相シフター層とが、同材質のSiO2 系の材料
からなる場合、位相シフター層のパターンエッチングが
完了した後、その下にある透明基板までエッチングして
しまい、その結果、正確な位相シフター層の膜厚制御が
できなくなる傾向がある。膜厚制御が不正確であると、
位相差180°の位相反転ができず、精度の高いパター
ン露光ができなくなるものであった。
【0006】この防止策として従来より透明基板と位相
シフター層の間にエッチング停止層を介在させることが
提案されている。このエッチング停止層の材料として
は、タンタル、モリブデン、タングステン、アルミナ、
酸化ジルコニウム等が従来あげられているが、このよう
な材料では、必ずしも満足のいくようにエッチングを停
止させることが容易でない。とりわけ、位相シフター膜
のエッチングに、CF4、C2 6 、CHF3 +O2
の反応性ガスを用いるドライエッチング法を採用すると
きに、この傾向が大きい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来技術の問題点を踏まえ、エッチング停止層として
ドライエッチング耐性が強く、位相シフター層を確実に
エッチングできるとともに、自発的にエッチングを停止
することができ、高品質の位相シフトマスクとすること
のできる位相シフトマスクを、提供しようとするもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、透
明基板の片面に、遮光性パターン膜もしくは半透明パタ
ーン膜膜と、位相シフター層パターンとを有するか、ま
たは位相シフター層を兼ねる半遮光性パターン膜を、少
なくとも有する位相シフトマスクにおいて、透明基板と
前記の位相シフター層との間に、薄膜ダイヤモンドのエ
ッチング停止層が介在することを特徴とする位相シフト
マスクである。
【0009】以下に本発明の位相シフトマスクの様々な
実施形態について述べる。図1の例は、透明基板1の上
に一様に薄膜ダイヤモンドのエッチング停止層2を形成
し、その上に位相シフター層3を設けて、遮光性パター
ン膜4を配置したものである。図1の形態は、俗に下シ
フター型と呼ばれるもので、図1の光透過部aと光透過
部bにおける位相シフター層3の有る無しにより、解像
度の向上がなされる。特に光透過部bにおいて、エッチ
ング停止層2は大気と接触し、湿気に曝されることにな
るが、薄膜ダイヤモンドは湿気に強いので、問題が生じ
ない。
【0010】図2の例は、位相シフター層3と遮光性パ
ターン膜4の位置が、図1の例と逆転しているものであ
り、遮光性パターン膜4を形成した後、薄膜ダイヤモン
ドのエッチング停止層2を形成し、その上に位相シフタ
ー層3を積層したものである。この例は、位相シフター
層3が遮光性パターン膜4の上にあるので、上シフター
型と呼んでいる。
【0011】また図3に示すように、露光に用いる光に
ついての透過率を1〜30%とした半透明性パターン膜
5を、遮光性パターン膜4の代わりに用いる形態もあ
る。さらに図4に示すように、位相シフター層を兼ねる
半遮光性パターン膜6を、エッチング停止層2の上に形
成して、位相シフトマスクとする形態もありえる。いず
れの形態であっても、透明基板と前記の位相シフター層
との間に、薄膜ダイヤモンドのエッチング停止層が介在
するものである。
【0012】ここで、各層について述べると、位相シフ
ター層3の厚みdは、シフター層を形成する材料の屈折
率をn、露光波長をλとして、d=λ/2(n−1)に
て与えられる値であり、SiO2 を位相シフター層3に
用いた場合は、およそ400nmである。遮光膜4、半
透明膜5または半遮光性パターン6の厚みは、用いる材
料と要求される遮光率によって異なってくるが、10〜
200nm程度である。材料としては、クロム、酸化ク
ロム、酸化鉄、窒化クロム、タングステン、タンタル、
モリブデンシリサイド等があげられ、単層もしくは複数
層で用いることができる。
【0013】エッチング停止層2の厚みは、5〜500
nm程度がその範囲となるが、生産性を考えると、5〜
50nmが好ましい。その成膜方法は、熱フィラメント
援用の化学的気相蒸着法(以下CVD法という)、マイ
クロ波プラズマCVD法、イオンビーム蒸着法などがあ
る。
【0014】熱フィラメント援用のCVD法は、メタン
(CH4)を原料とし、蒸着すべき基板の近傍にタングス
テンフィラメントを置いて、フィラメント自体は200
0℃程度に通でん加熱し基板表面を700〜1000℃
に加熱しながら気相蒸着を行ない、薄膜ダイヤモンドを
得る方法である。マイクロ波プラズマCVD法は、蒸着
すべき基板にマイクロ波を照射し、基板付近に反応性ガ
スのプラズマを生起させながら気相蒸着を行なう方法で
ある。これら二つの方法では、直流電界を印加し電子を
基板に照射することを援用すると、良い結果が得られる
ことがある。
【0015】また、イオンビーム蒸着法は、蒸着面をイ
オンビームで励起しながら蒸着する方法であり、スパッ
タ蒸着法ではターゲットにグラファイトを用いて薄膜ダ
イヤモンドを得る方法が、例えば本出願人から、特開平
1-287272号公報として提案されている。以上のような手
段で本発明に用いる薄膜ダイヤモンドのエッチング停止
層2を得ることができる。
【0016】
【作用】本発明の位相シフトマスクは、エッチング停止
層に薄膜ダイヤモンドを採用したので、ドライエッチン
グ耐性が特に強く、位相シフター層を確実にエッチング
できるとともに、自立的にエッチングを停止することが
できるのであり、高品質の位相シフトマスクとなる。ま
た、薄膜ダイヤモンドは、化学的に安定で、耐湿性に優
れるので、本発明の位相シフトマスクは、環境による劣
化が少なく、長寿命なものとなる。
【0017】
【実施例】
<実施例1>光学研磨した合成石英ガラス板(厚さ6.
35mm)を透明基板として、その上に100nm厚の
薄膜ダイヤモンドのエッチング停止層を成膜した。成膜
条件は、下記の熱フィラメントCVD法である。 反応性ガス :CH4 〜H2 (体積比1:200) 基板表面温度:700〜950℃ 圧力 :20〜40Torr ガス流量 :500SCCM 成長速度 :17nm/分 フィラメントと透明基板との距離:10mm
【0018】このエッチング停止層の上に、二酸化ケイ
素からなる位相シフたー層を0.406μm厚に蒸着し
て形成したあと、酸化クロム〜クロムからなる120n
m厚の遮光膜を成膜した。次いでソマール工業(株)製
電子ビームレジスト商品名「SEL−N」をスピンコー
ト法により塗布し乾燥加熱して、厚さ0.5μm程度の
レジスト層を形成した。続いて、電子ビーム露光装置に
て所定パターンを描画し、現像して、電子ビームを照射
した部分のレジスト層を残した。
【0019】現像して残存しているレジスト層の加熱処
理とプラズマデスカム処理を行ない、CCl4 を用いる
反応性イオンエッチング法によりレジスト層が覆ってい
ない遮光膜をエッチング除去して、所望形状の遮光性パ
ターン膜とした。このときのレジスト層は、リンスによ
り溶解除去した。
【0020】次いで、再び電子ビームレジスト商品名
「SEL−N」をスピンコート法により塗布し、全面形
成したレジスト膜に電子ビーム露光装置にて位相シフタ
ー層を残すべき部位に電子ビームを照射して、所定の現
像液にて現像し、位相シフター層を形成すべき部分にパ
ターン状のレジスト膜を残した。続いて現像して残存し
ているレジスト層の加熱処理とプラズマデスカム処理を
行ない、常法によりCF4 を用いる反応性イオンエッチ
ング法によりレジスト層が覆っていない位相シフター層
をエッチング除去して、所定の位置にのみ位相シフター
層を残存させた。最後に、レジスト膜をリンス除去する
ことにより、図1に示す下シフター型の位相シフトマス
クが得られた。得られた位相シフトマスクは、エッチン
グ停止層で、ドライエッチングが停止しており、位相シ
フター層の形状の良好で膜厚も均一なものであった。
【0021】<実施例2>薄膜ダイヤモンドの成膜方法
として、下記条件のイオンビーム蒸着法を用いた以外
は、実施例1と同様にして、図2に示す上シフター型の
位相シフトマスクを得た。 イオンソース :アルゴンガス イオンビーム電流密度:40μA/cm2 イオンビーム加速電圧:500V ターゲット :グラファイト(純度99.999%) 装置内真空度 :2×10-3パスカル 得られた位相シフトマスクは、実施例1と同様、エッチ
ング停止層で、位相シフター層のエッチングが停止して
おり、位相シフター層の形状の良好で膜厚も均一なもの
であった。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明の位相シフトマス
クは、エッチング停止層に薄膜ダイヤモンドを採用した
ので、ドライエッチング耐性が特に強く、位相シフター
層を確実にエッチングできるとともに、自立的にエッチ
ングを停止することができるのであり、高品質の位相シ
フトマスクとなる。また、薄膜ダイヤモンドは、化学的
に安定で、耐湿性に優れるので、本発明の位相シフトマ
スクは、環境による劣化が少なく、長寿命なものとな
る。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相シフトマスクの一実施例を示す説
明図。
【図2】本発明の位相シフトマスクの他の実施例を示す
説明図。
【図3】本発明の位相シフトマスクのその他の実施例を
示す説明図。
【図4】本発明の位相シフトマスクのその他の実施例を
示す説明図。
【図5】本発明の位相シフトマスクの透過光の様子を示
す説明図。
【符号の説明】
1 透明基板 2 エッチング停止層 3 位相シフター層 4 遮光性パターン膜 5 半透明性パターン膜 6 半遮光性パターン膜 7 レチクルマスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板の片面に、遮光性パターン膜もし
    くは半透明性パターン膜と、位相シフター層パターンと
    を有するか、または位相シフター層を兼ねる半遮光性パ
    ターン膜を、少なくとも有する位相シフトマスクにおい
    て、透明基板と前記の位相シフター層との間に、薄膜ダ
    イヤモンドのエッチング停止層が介在することを特徴と
    する位相シフトマスク。
JP32423093A 1993-12-22 1993-12-22 位相シフトマスク Pending JPH07181666A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32423093A JPH07181666A (ja) 1993-12-22 1993-12-22 位相シフトマスク

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JP32423093A JPH07181666A (ja) 1993-12-22 1993-12-22 位相シフトマスク

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JPH07181666A true JPH07181666A (ja) 1995-07-21

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ID=18163496

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JP32423093A Pending JPH07181666A (ja) 1993-12-22 1993-12-22 位相シフトマスク

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6713231B1 (en) 2000-02-17 2004-03-30 Renesas Technology Corporation Method of manufacturing semiconductor integrated circuit devices
JP2007271720A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Hoya Corp マスクブランク及びフォトマスク
JP2012027508A (ja) * 2011-11-09 2012-02-09 Hoya Corp マスクブランク及びフォトマスク

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