JPH07209852A

JPH07209852A - リソグラフィ露光マスクおよびその製造方法

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Publication number: JPH07209852A
Application number: JP31306294A
Authority: JP
Inventors: Timothy A Brunner; ティモシー・アラン・ブルンナー; Derek B Dove; デレク・ブライアン・ダブ; Louis L Hsu; ルイス・ル−チェン・スー
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1995-08-11
Also published as: EP0660184A3; KR950019943A; US5470681A; EP0660184A2

Abstract

(57)【要約】【目的】ヒドロフルオロケイ酸中のシリカの液相溶液
から、ポリイミドまたは同様の有機材料のパターンの開
口に、シリカを選択堆積することにより、リソグラフィ
露光を形成するための、光学的に改善された位相シフト
マスク構造を提供する。【構成】この光学的改善は、堆積がほぼ異方的に行わ
れて、ほぼ一様な厚さの堆積を形成することにより行わ
れる。液相からの堆積は、容易に制御でき、堆積速度の
高度に予測できる制御を実現できる。したがって、マス
クの光学品質が、エッチング停止層のような他の構造に
よって損なわれることはなく、高い位相シフト構造を実
現することが必要であり、位相シフト材料の堆積物はほ
ぼ均質である。液相からの堆積プロセスは、任意に停止
および開始させることができ、マスクは、材料に依存す
る。または材料に基づくプロセス制限からほぼ自由なプ
ロセスによって作製できる。堆積材料の屈折率を、アニ
ーリングによって調整することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には、高分解能ホ
トリソグラフィに関し、具体的には、ホトリソグラフィ
露光に用いる高性能マスクの改良された製造方法に関す
る。

【０００２】また本発明は、米国特許出願第０８／１７
３，３９６号および第０８／１７３，３８３号明細書に
記載の発明に関連している。

【０００３】

【従来の技術】回路要素の導体および他の部分の微細パ
ターンの形成は、集積回路および他の電子デバイスの製
造に欠くことのできない製造工程である。多層モジュラ
回路は、このような集積回路および他のデバイスを多数
有し、これらは薄膜上の導電パターンによって接続され
ている。ホトリソグラフィ技術は周知であり、このよう
なパターンを製造するために高度に開発されてきた。

【０００４】一般に、ホトリソグラフィは、薄膜、基板
または部分的に形成された集積回路の表面に感光レジス
ト材料を設ける工程と、所望のパターンに感光レジスト
材料の一部を露光する工程とを含んでいる。次に、レジ
ストの露光部分または未露光部分のいずれかを選択除去
する（レジスト材料がポジレジストまたはネガレジスト
かによって）ことにより、パターンを現像し、レジスト
材料の残留パターンに従って材料を選択除去すなわち現
像可能にする。

【０００５】ホトレジスト材料の露光は、多くの場合、
マスクを経て光または他の放射（たとえば紫外線および
短波長波）によって行われる。マスクは、パターンを直
接描画する場合に比べて、高精度，反復性，利便性に優
れているからである。したがって、マスクの品質は、レ
ジスト材料の現像パターンの品質を決定し制限する。高
品質のマスク・パターンが開発されているが、いくつか
の光学的な影響が、レジスト露光品質をさらに制限して
いる。

【０００６】特に、ホトリソグラフィ・プロセスに適し
た光および他の放射の波としての性質のために、回折お
よび干渉の影響が、マスクの不透明領域のエッジにおい
て発生し、露光パターンに寸法的な変化を生じさせる
（すなわち、ゴースト・パターンを生成する）。その理
由は、露光の際に、マスクの不透明領域を、ホトレジス
トに直接に接触して配置することができないからであ
る。実際には、かなりの長さの光学系を用いて画像を投
影し、マスクの寸法に対して、レジスト表面でのパター
ン寸法を、多くの場合１／４以下に減少させることが一
般に行われている。前記の回折および干渉の影響は、ホ
トレジストからのマスクの不透明領域の離間（たとえ
ば、パターン画像が投影される距離）に基づいて、露光
画像の拡がりを生じさせ、あるいは、マスクの開口から
マスク面への角度で放射するエネルギーのローブに相当
するホトレジストの追加領域への露光の拡がりをも生じ
させる。

【０００７】この影響は、一般に寸法的には小さいが、
集積回路の集積密度の最近の増大は、パターンの最小構
造寸法を、影響が重大になり、高製造歩留りにとって重
要となる状況に至らしめている。したがって、露光パタ
ーンを改善するために、いわゆるリム位相シフトマスク
が開発され、閉形状（ｃｌｏｓｅｄｓｈａｐｅ）の構
造の露光における画像の拡がりを制限している。レベン
ソン（Ｌｅｖｅｎｓｏｎ）・タイプのシフタとして知ら
れる類似の位相シフトマスクの形成は、平行導体のアレ
イのような周期的繰り返しパターンの露光に用いられて
いる。

【０００８】このようなリム位相シフトマスクは、基本
的に、マスクに形成された不透明パターンのエッジすな
わちリムにおいて、マスクを経る光路長を変更させる。
レベンソン・タイプの位相シフト構造は、不透明領域間
の異なる光路長に同様の影響を与え、これは平行ライン
のような繰り返しパターンのコントラストを増大させ
る。リム位相シフトマスクでは、光路長の違いは、露光
が行われる波長での放射の１８０°相対（０°に対す
る）位相シフトを与えるように設計されている。レベン
ソン・タイプのシフタおよび類似のシフタは、通常、９
０°および１８０°のような相対位相シフトの数倍の位
相シフトを与えるように設計されている。この相対位相
シフトは、干渉効果を生じさせる。この干渉効果は、マ
スクに形成された開口の寸法に対して、ホトレジスト表
面での露光パターンをわずかに狭くし、開口のエッジを
越える放射の強度（たとえば、サイドローブのエネルギ
ー）を減少させて、マスク開口の寸法を越えて生じる露
光が、レジストの現像には不十分であるようにする。

【０００９】リム位相シフトマスクは、既に製造され効
果的に利用されているが、不透明領域のエッジで異なる
光路長を有する極端に小さい領域を形成する必要がある
ため、マスクの製造は困難であり、高価である。すなわ
ち、マスクパターン内でパターニングを行わなければな
らないか、あるいはマスクの不透明領域を、異なる光路
長の領域からリセスしなければならない。さらに、回折
による放射のサイドローブを減衰させるためには、位相
シフトの量は、マスクの性能にとっては重要である。１
８０°の位相シフトは、閉形状を形成するために用いら
れるリム位相シフトマスクに対しては、おおよそ十分で
あるが、平行導体アレイを形成するために用いられるレ
ベンソン・タイプの位相シフトマスクのような他の位相
シフト構造は、０°，９０°，１８０°，および平行不
透明マスク領域間の９０°の相対位相シフトを有する連
続位相シフト領域を使用している。

【００１０】いずれの場合にも、基板を相当する深さに
までエッチングして、基板または他の透明マスク材料を
経る光路長を変えることによって、位相シフトが得られ
る。しかし、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）のよ
うな異方性エッチングの好適な方法は、容易に制御でき
ない程に広く変動する速度で行われる。ブラインド・エ
ッチング深さにおける１５％公差は、最も厳しい製造条
件の下でさえ、一様に達成できる最高の精度であると一
般にみなされている。

【００１１】高性能位相シフト構造に対し最高の精度を
得るためには、エッチング停止層を用いることができ
る。しかし、エッチング停止層は、マスクの透明領域と
は異なる材料でなければならず、エッチング停止層と基
板またはマスクの他の透明材料との間の屈折率の完全な
一致は通常不可能である。屈折率のこの不一致は、部分
反射界面を生成する。この部分反射界面は、マスクの透
明度を減少し、露光効率を減少し、特に、このように生
成された異なる透明度の故に、いくつかの異なる位相シ
フトを得るために数個のエッチング停止層を用いなけれ
ばならない場合には、マスク設計を複雑にする。また、
エッチング停止層がマスク内に埋め込まれている場合に
は、埋め込まれた各エッチング停止層によって２つの界
面が生成される。したがって、必要とされる各位相シフ
ト量に対し、領域の透明度が異なることは通常避けがた
く、マスク設計をさらに複雑にする。マスク内のエッチ
ング停止層および透明材料層の厚さを注意深く制御する
ことによって、透過光の量および反射光の量を、ある程
度等しくすることができるが、このような制御は難しい
上にコストがかかり、マスク設計を複雑にする。

【００１２】スピン・オン・ガラス（ＳＯＧ；Ｓｐｉｎ
−ｏｎｇｌａｓｓ）は、時々、位相シフト層に用いら
れる。しかし、ＳＯＧはあまり望ましくないとされてい
る。というのは、ＳＯＧ層の有機成分を除去する（およ
び材料の屈折率を変えるスピン・オン・プロセスにより
生起されるストレスを除去する）ために、熱処理が必要
とされるからである。また、ガラス材料自体が、遠紫外
線域および電磁スペクトルの短波長域で使用するには現
在のところ適していない。これは、他の材料よりもこれ
ら波長の吸収が増加するからである。

【００１３】最近、低温度で基板表面上に酸化シリコン
を良好に堆積する液相堆積プロセスが、提案されてい
る。特に、フルオロケイ酸（Ｈ₂ＳｉＦ₆）と、シリカ
（ＳｉＯ₂）によって過飽和されたホウ酸（Ｈ₃Ｂ
Ｏ₃）との溶液を用いて、３５℃で酸化シリコンが表面
に堆積されている。これは、ｔｈｅＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃ
ｉｅｔｙ，Ａｕｇｕｓｔ，１９８８，ｐｐ．２０１３−
２０１６にＨｉｒｏｔｓｕｇａ，Ｎａｇａｙａｍａらに
よって公表された論文“ＡＮｅｗＰｒｏｃｅｓｓ
ｆｏｒＳｉｌｉｃａＣｏａｔｉｎｇ”に開示されて
いる。シリカの溶解度は、温度が増大するにつれて減少
すると言われており、温度を増大させることにより、飽
和溶液を過飽和にすることができる。過飽和が達成され
ると、過剰なシリカは、溶液に浸漬されている表面に堆
積する。このとき、生成するフッ化水素酸の濃度は、ホ
ウ酸との反応によって最小にされる。

【００１４】液相シリカ堆積による低温酸化物堆積の可
能性は、相互接続層間の絶縁の形成に対しては魅力的で
あるが、５００℃以上での熱処理（本質的に、増加密度
のより規則的な網目構造を形成するためのアニーリング
・プロセス）は、誘電体品質を改善し、屈折率を幾分か
増大しながら、酸化物の密度を増大させることがわかっ
た。しかし、これらの温度は、以下のような場合には実
行できない。すなわち、３５０℃以上の温度が、金属導
体の完全性を損ない破壊し、ドーパントすなわち不純物
材料の加速レベルの拡散を生じるので、金属堆積（たと
えば導体のための）、あるいはドーパントすなわち不純
物の限界的分布が存在する場合である。本発明が関連す
る前記米国特許明細書に開示されているプロセスを用い
て液相からシリカを堆積する場合の選択性が報告されて
いる。すなわち、１９９０年のＶＬＳＩＴｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙのシンポジウムでＴ．Ｈｏｍｍａらによって発
表された論文“ＡＮｅｗＩｎｔｅｒｌａｙｅｒＦ
ｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｏ
ｍｐｌｅｔｅｌｙＰｌａｎａｒｉｚｅｄＭｕｌｔｉ
ｌｅｖｅｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｙ
ＵｓｉｎｇＬＰＮ”には、レジストと堆積しようとす
る面との間のぬれ性の違いが、堆積の選択性を改善でき
ることを提案している。しかし、前記論文に掲載された
マイクログラフィック像に示されている堆積プロファイ
ルは、特に堆積物のエッジで、比較的大きな厚さ変化を
示している。このことは、位相シフトマスク構造、また
は堆積物を経る光路長が重要である他の光学的応用に
は、前記堆積物をほとんど利用できなくしている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、酸化
シリコンの液相堆積を用いて製造することのできる位相
シフトマスク構造であって、光学的材料の液相堆積が特
に有益である位相シフトマスク構造を提供することにあ
る。

【００１６】本発明の他の目的は、改善された精度で容
易に形成できる位相シフトマスク構造を提供することに
ある。

【００１７】本発明のさらに他の目的は、透明度を損な
うことなく、または設計を複雑にすることなく、高精度
で形成できる位相シフトマスク構造を提供することにあ
る。

【００１８】本発明のこれらの目的を達成するために、
少なくとも一種類のリソグラフィ露光放射に透明な基板
に、開口を有する材料のパターンを設けるステップと、
ヒドロフルオロケイ酸中のシリカの可飽和溶液から、前
記開口内に第１の厚さにシリカを選択的に堆積するステ
ップとを含むリソグラフィ露光マスクの製造方法を提供
する。

【００１９】本発明の他の態様によれば、少なくとも一
種類のリソグラフィ露光放射に透明であり、第１の屈折
率を有する基板と、前記基板上の材料の複数の位相シフ
ト堆積物のパターンとを備え、各堆積物はほぼ均質であ
りほぼ一様な厚さを有するリソグラフィ露光マスクを提
供する。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明による任意の位相シフトマス
ク構造の製造の初期の段階を示している。リム位相シフ
トマスク構造、およびレベンソン・タイプの位相シフタ
のような他の構造の幾何学的形状は、この技術分野では
周知であり、図１〜図８および図９〜図１５に示す構造
は、これら幾何学的形状および構造の一般的なものであ
り、正確に画成できる個別領域における２つ以上の異な
る光路長の生成を主に予定するこのようなすべての構造
への本発明の一般的な適用性を示している。したがっ
て、特定のタイプの位相シフト光学的構造を示すことを
意図するものではないが、リム位相シフタ（たとえば領
域１０）、またはレベンソン・タイプのシフタ（たとえ
ば領域２０）、または他のタイプの位相シフト構造とし
て用いることのできる、またはこれらに関連する図示の
任意構造の範囲は、当業者には明らかである。本発明の
以下の説明では、これらのタイプの設計に基づく特定マ
スク構造の製造技術について説明する。

【００２１】特に、図５は、基板３０が、任意の導電薄
膜３２，不透明マスク材料３４，比較的厚いポリイミド
層３６，バリヤ誘電体層３８，レジスト層４０の順序で
被覆された製造段階を示している。レジスト層４０は、
図１に示され、図５では実線と破線によって示されてい
る。導電性薄膜上のすべてのこれら層は、次のようにし
てパターニングされる。まず、領域２０の不透明材料
と、図示の特定タイプのリム位相シフトマスク構造に対
する領域１０の中央構造形状（前記米国特許第０８／１
７３，３８３号明細書の図３ａ〜図３ｃの形状に対応し
ている）との所望パターンに従ってレジスト層をパター
ニングする。この場合、この明細書から当業者には明ら
かなように、これら構造に適切なマスキング・パターン
の変形によって、他のリム位相シフト構造をも形成でき
ることを理解すべきである。

【００２２】マスクの基板の材料は、本発明の実施には
重要ではないが、本発明に基づいて製造されるマスクを
用いてリソグラフィ露光を行うのに用いられる放射の波
長に対しほぼ透明でなければならず、１．４３に近い屈
折率を有さなければならない。この屈折率は、堆積され
る酸化シリコンの屈折率にほぼ同じであるが、以下に詳
細に説明するように、熱処理によって幾分調整すること
ができる。

【００２３】同様に、導電薄膜の細部および材料は、本
発明の実施には重要でない。というのは、その働きが、
レジストの電子ビーム露光（このような露光手段が用い
られるならば）の際に、電子（たとえば、前方散乱およ
び他の効果によって生成された）の放出を単に助けるだ
けだからである。クロムは不透明材料として一般に好適
でるが、他の金属または材料を用いることもできる。不
透明材料層の厚さは、一般に約８００オングストローム
であるが、これよりも厚いまたは薄い層であってもよ
い。厚さは、次の場合に、本発明の実施にとって重要と
なる。すなわち、位相シフト構造が、前記米国特許第１
７３，３８３号明細書の図３ａ〜図３ｃおよび図６ａ〜
図６ｃに従って形成された構造に類似している場合であ
る。残りの層を堆積する前に、不透明層に用いることの
できる金属、特にクロムを酸化して、反射率を減少させ
ることが望ましいが、必ず必要とされるものではない。

【００２４】層３６にはポリイミドが望ましいが、液相
（前記米国特許第０８／１７３，３９６号明細書に開示
されている）からのシリカの堆積を助けない他の無機ポ
リマを用いることもできる。バリヤ誘電体層３８（たと
えば窒化物）およびレジスト４０は普通の材料であり、
多数の適切な材料は、当業者には既知である。

【００２５】前述の層が堆積された後に、レジスト層４
０を、レジスト材料に適切な方法で露光し（たとえば、
（遠紫外線波長を含む）光，Ｘ線，電子ビーム等への露
光によって）、レジストを現像して、図１に示すように
露光または未露光の領域を選択的に除去する。次に、一
連のエッチング・プロセスによって、層３８，３６，３
４を連続して除去する。このエッチング・プロセスで
は、たとえば、層３８に対してはＣＦ₄を用い、層３６
に対してはＯ₂反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ；ｒ
ｅａｃｔｉｖｅｉｏｎｅｔｃｈ）を用い、図２に示
すように不透明層にクロムが用いられるならば、クロム
に対してＣｌ₂プラズマ・エッチングを用いる。次に、
レジスト４６の他のブランケット層を設けて、リム位相
シフト構造にパターニングする。前記最初の２つのエッ
チング工程を、層３８と３６を除去するために繰り返し
行い、図４に示されるように、領域１０の不透明材料層
３４のエッジを露出させる。

【００２６】次に、レジスト４６を除去して、図５に示
す状態にマスクを仕上げる。図１〜図４に示される上述
したプロセス工程は、本発明の実施には重要でなく、他
の工程シーケンスを用いて、図５の構造に類似の構造に
到達させることができる。図５の構造は、特定のマスク
の設計およびマスクの形状構造によって指示される変形
を含んでいる。したがって、上述したプロセスは、本発
明の好適な態様に一致するプロセス・シーケンスの一例
であるとみなして、完全かつ明瞭に記載されている。

【００２７】図６において、残留レジスト（図２〜図４
に示されるリム位相シフト構造の処理工程の間に除去さ
れないならば、図５に示すように残留するであろう）
を、ポリイミド３６のＲＩＥ中に除去し、次に、バリヤ
誘電体をＣＦ₄プラズマ・エッチングまたは多数のウェ
ット・プロセス（好ましくはない）のいずれかによって
エッチング除去する。０°相対位相シフトを有するマス
ク領域を、４２に示すように、第１のレジストパターン
を堆積しパターニングすることによってマスクする。こ
の点に関し、このパターニングに必要な解像度および位
置決め精度が、マスク内に生成され確実に実現できる最
小構造寸法にほぼ等しい公差を有することに留意すべき
である。前記米国特許第０８／１７３，３８３号明細書
に開示されている実施例のような、リム位相シフト構造
の設計に基づいて、リム位相シフト領域１０にマスキン
グを行うことができることに留意すべきである。技術用
語の問題として、リム位相シフト構造において、その中
央領域は通常“０°位相シフト”領域と呼ばれるが、こ
のような術語は、得られる位相シフトが相対的であるの
で、マスキングがこのような領域に設けられなければな
らないことを要求するものと解釈してはならないことに
注意すべきである。

【００２８】図６に示す段階にマスクを仕上げるために
は、基板（または設けられているならば、導電層）のマ
スクされない領域上に、特定のマスク設計に基づいて所
望量の位相シフト（たとえばこの場合、設計において与
えられた最小量の位相シフト）に相当する任意の深さに
酸化物を堆積する。この領域を、以後、９０°位相シフ
ト領域４４と称する。液相からの酸化物堆積は、低速で
進行し、温度に従って予想どおりに変化する。堆積プロ
セス温度は、低く、一般に室温に近いので、プロセス温
度を非常に正確にモニタおよび／または制御できる。し
たがって、高精度の堆積厚さを、堆積プロセスの進行を
モニタすることなしに、容易に得ることができる。（も
しモニタが行われるならば、プロセスを停止し、必要に
応じて再スタートさせることができる。堆積プロセスが
続いている間は、“リアルタイム”モニタリングに対す
る複雑な装置は不要であるが、必要ならば使用可能であ
る。同様に、完成マスクをテストし、さらなるマスキン
グおよび堆積を含む種々の方法で調整または修理するこ
とができる。）前述したように、酸化物を選択的に堆積
するが、酸化物は、ポリイミド領域またはマスクされた
領域上に、液相から堆積されない。したがって、堆積は
ポリイミド内の開口の底部からほぼ異方的に進行する。
この段階では、ほぼ異方性の堆積により、ほぼ平坦であ
る（たとえば、金堆積面にわたって正確な位相シフトを
生成するのに十分に光学的に平坦である）表面を形成す
る、同じ深さの酸化物が、リム位相シフト構造内の露出
された不透明材料のエッジ４８での領域４６を除いたマ
スクされていないすべての領域に堆積された。溝の充填
の際の堆積プロファイルの進展についての検討には、前
記米国特許第０８／１７３，３９６号明細書を参照で
き、これは不透明材料層が特に厚いあるいは特に薄い設
計について考慮されるべきである。特に、図７および図
８に示されるリム位相シフト構造１０（図示の厚さは、
同様のスケールではないが、米国特許第０８／１７３，
３８３号明細書の図３ｃの実施例に類似する）におい
て、増大した深さの堆積が不透明材料層のエッジにおい
て実現されるので、不透明材料の厚さは、光路長の差を
決定する。米国特許第０８／１７３，３９６号明細書に
説明されているように、堆積は完全な等方性ではなく、
またコンフォーマルではないので、適切な透明度および
最終的な堆積プロファイルの制限内で、追加深さの堆積
を用いて、このような設計における“リム”の幅を調整
できる。

【００２９】図７において、堆積酸化物の設計深さが達
成された９０°位相シフト領域４４のような領域を、前
述したレジスト４２と好適には同じかまたは共用できる
レジスト５０の層の堆積およびパターニングでマスクす
る。さらなる酸化物堆積が必要とされる領域からレジス
トを除去することを保証するためには、この段階でデ・
スカム（ｄｅ−ｓｃｕｍ）エッチングを好適に行い、第
１のレジスト・パターンを設けた後にも、行うことがで
きる。レジストのエロージョンは、このエッチングの際
に発生するが、レジストの適切な厚さが用いられるなら
ば、一般に許容される。解像度および位置決め公差は、
前述したものとほぼ同じである。リム位相シフト領域１
０においては、マスキングは一般に必要とされない。と
いうのは、このような構造は、０°および１８０°の位
相シフトのみを生成する構造を通常は含んでいるからで
ある。したがって、１８０°位相シフト領域と称する残
りのマスクされない領域に追加の任意量の堆積深さが達
成されるまで、液相堆積プロセスが再び続けられる。

【００３０】本発明によるマスクは、レジストおよびポ
リイミドを剥離することにより完成され、図８の構造が
得られる。この完成マスクは、不透明領域を、領域２０
の異なる光路長の透明領域で交替している。設計に際し
追加の光路長が必要ならば、図７に関連して説明したプ
ロセスを必要なだけ繰り返して行うことができ、酸化物
堆積プロセスを停止し、前述したように堆積厚さの評価
を再び行うことができる。マスクが完成した後でも、増
大した堆積深さを実現するために、マスキングを行いあ
るいマスキングを行うことなしに、さらなる堆積プロセ
スを実行できる。同様に、不透明材料および堆積酸化物
のみが露出されるので、マスキングを行いあるいはマス
キングを行うことなく、酸化物の選択エッチングを行っ
て、堆積厚さを減少し、マスクの性能を調整し、マスク
を設計に一致させることができる。

【００３１】アニーリングによる熱処理は、材料の高密
度化を行い、材料の屈折率をわずかに変化させることに
留意すべきである。もちろん、高密度化は、堆積材料の
厚さを減少させ、したがって生成される位相シフトの量
を減少させるが、これは屈折率をやや増加させる。それ
にもかかわらず、この現象は、光路長を比例的に微調整
するメカニズム（たとえば、９０°位相シフト領域に対
する補正は、１８０°位相シフト領域の補正の半分とな
る）を与え、一方、０°位相シフト領域の光路長は、基
板材料により、変化するかあるいは全く変化しない。ア
ニーリングは、ある状況の下で用いて、基板と堆積材料
との間の屈折率の一致を微調整して、界面の反射を最小
にし透明度を最大にすることができるが、この効果は非
常に小さいものと予測される。しかし、アニーリングが
必要なものであると意図されるならば、不透明層３４の
材料は、溶融または基板からの離脱による損傷または歪
を生じることなしに、長時間にわたって約３００℃の温
度に耐えられるように選ばれなければならない。クロム
は、これらの条件に適したものとみなされる。したがっ
て、この技術分野では既知である、基板への不透明材料
の接着性を改善するための処理は、このようなケースに
おいても得策である。

【００３２】他の形態のマスク構造を、図９〜図１４に
基づいて説明する。本発明のこの態様は、位相シフト領
域の形成後に不透明材料を設けることが、前述したもの
とは主に異なっている。（図９〜図１２は、金属のない
マスク構造を示し、図１３は、図９の変形であり、図１
４に示すように、位相シフト構造の形成後に、金属を設
けるのに適している。）したがって、本発明のこれら変
形例は、アニーリング処理が必要とされるならば、アニ
ーリング処理への、材料に基づく温度制限を潜在的に避
けることができる。さらに、多くのマスク設計は、不透
明領域を必要とせず、あるいは、位相シフト構造の故
に、不透明領域の境界に関しては特に重要でない。図９
〜図１２に示される本発明の変形例は、特に効果的であ
る。

【００３３】領域２０′におけるマスク構造は、図１〜
図８の領域２０のマスク構造にほぼ同じであるが、リム
位相シフト構造領域は、前記米国特許第０８／１７３，
３８３号明細書の図５ａ〜図５ｅのそれに類似してお
り、処理工程の制限および材料に基づく制限からの自由
度において特に効果的であることを、以下の説明から理
解すべきである。しかし、ここに開示している他の構造
および他のデザインのいずれも、図９〜図１４のプロセ
スによって形成することができるが、耐高温材料による
初期の金属化、または他の不透明材料の供給が、必要と
される。これらは、当業者には明らかなように、追加の
処理工程を必要とし、本発明のこの変形例から得られる
相対的な効果を相対的に減少させる。

【００３４】図９は、本発明の変形例の製造の初期の段
階（図５の初期の段階に対応する）が示されている。こ
の製造段階は、電子ビーム露光が用いられるならば、放
電層としての導電材料６４の任意の薄い透明ブランケッ
ト層の上にポリイミド６２のブランケット層を設けるこ
とによって、達成される。供給する材料および順序は、
本発明の実施には重要ではないが、ポリイミド材料はレ
ジストに好適である。というのは、ポリイミド上には液
相からシリカが堆積しないからである。このため、堆積
はほぼ異方的に行われ、ほぼ平坦な堆積プロファイルを
与える。次に、これら層を普通にパターニングして、位
相シフト層が設けられる領域の基板を露出させる。これ
は、前述したように、レジストを露光および現像した
後、エッチング・シーケンスによって行う。しかし、不
透明材料がまだ設けられておらず、パターニングが０°
位相シフト領域のマスキングを含み、したがって、パタ
ーニングは図６のパターニングに相当する（レジスト４
２の供給に含まれる処理工程を避けて）ことに留意すべ
きである。

【００３５】次に、前述したようにマスクをヒドロフル
オロケイ酸の溶液中に置き、堆積の最初の設計厚さに達
するまで、堆積を実行する。前述したように、堆積プロ
セスは、比較的低速で全く予想通りに行われ、周期的に
あるいは周期的ではなく、またはプロセスのその場観察
で、所望の厚さを容易かつ正確に実現することができ
る。プロセスを中断して、任意に再開することができ
る。単一の位相シフト厚さの堆積のみが設計に必要とさ
れる場合には、レジスト６２を単に剥離し、続いてマイ
ルド・ベークして乾燥し、堆積層を安定化する（必要な
ら、さらにアニーリングする）ことによって、マスクを
完成することができる。

【００３６】しかし、説明の便宜上、２以上の位相シフ
トが設計により特定されているものと仮定する。この場
合、設計により特定される最小位相シフト量を生成する
のに十分な厚さを実現した後（たとえば、９０°）、層
６８の堆積を終了する。次に図１１に示すように、堆積
が完了したこれら領域を、レジスト７０を設けパターニ
ングすることによってマスクする。このレジスト７０
は、レジスト６２よりも本発明の実施にはあまり重要で
ない。というのは、レジスト上へのシリカの堆積は、マ
スクされていない領域のさらなる堆積に影響を与えず、
レジスト７０は、レジスト６２の剥離により除去される
からである。さらに、レジスト層７０のパターニング
は、それが層６２上に設けられているので、高解像度ま
たは高精度の位置決めを必要としないことに留意すべき
である。次に、設計により定められた堆積７２の次の大
きな厚さが実現されるまで、液相堆積プロセスを再び行
う。設計によって３つ以上の厚さが必要とされるなら
ば、マスキングの経済性を、厚さの共通の増分により堆
積をスケジュールすることによって、潜在的に引き出す
ことができる。すなわち、レジスト層を必要な箇所に残
しながらレジスト層７０を剥離し、堆積すべき厚さの共
通増分に従って再マスキングする。すなわち、マスキン
グによって選択された位置で堆積を中断することがで
き、レジスト７０の剥離後に再開できる（同様のレジス
ト層で他の領域をマスクしながら）。これらのマスキン
グ，パターニングおよび堆積工程を、必要な回数繰り返
して、設計により定められた多数の異なる位相シフトを
生成することができる。

【００３７】すべての異なる厚さが形成されると、残り
のポリイミド６２を剥離し、マスクをマイルド・ベーク
して、堆積材料を安定化する。次に、必要ならば、マス
クをアニールして、堆積材料の屈折率を増大させ安定に
する。堆積された位相シフト酸化物材料のみが基板上に
残るので、不透明材料を初期の段階で設けることが設計
により要求されないならば、アニーリング時に材料に基
づく制約がないことに留意すべきである。

【００３８】不透明材料が設計により必要とされるなら
ば、図９に示される初期の製造段階が、図１３に示すよ
うにわずかに寸法が変わることが望ましい。この場合に
は、レジスタ層６２のパターニングは、位相シフト材料
の堆積に対しわずかに広い開口を許容しなければならな
い。他方、構造は図９に示される構造と正確に同じであ
り、上述したことは、図１３に完全に適用できる。同様
に、図１１〜図１２に関連して説明したプロセスは、図
１３の構造に完全に適用できるので、繰り返し説明する
ことは不要である。

【００３９】図１２の製造段階に達すると、金属または
他の不透明材料７４のブランケット層を、図１４に示す
ように、位相シフト領域の側部を被覆する働きをする等
方性堆積をスパッタリングし生成することにより設け
て、光の散乱を抑制し、コントラストを改善する。次
に、不透明材料層を、不透明材料に適切なプロセスによ
ってパターニングし、基板および位相シフト領域での開
口を形成する。これは自己整合プロセスではないが、図
９に対応する図１３に示される位相シフト領域の増大幅
によって与えられる公差内に、位置決め精度が収まる必
要がある。したがって、必要な位置決め精度は、マスク
によって作成されるリソグラフィ露光パターンの構造分
離を最小にする最小構造寸法の比によって要求される程
大きくなる。したがって、位置決め精度は、このプロセ
スへかなりの制限を課することはない。設計によって必
要とされるすべての熱処理は、不透明材料７４の製膜お
よびパターニングの前に既に終了しているので、不透明
材料または採用されるパターニング・プロセスへの制限
はない。約１００ｎｍの厚さに堆積されたクロムのパタ
ーニング層は、不透明領域の形成に十分であるとみなさ
れる。クロムまたは他の金属の層の酸化は、反射率を減
少させるのに好適であるが、必要とはされない。

【００４０】本発明の改善された特徴を、図１５に基づ
いて説明する。この特徴は、マスク設計において不透明
材料の製膜を避けるために、あるいは不透明材料のパタ
ーニングの設計を簡単にするために、特に本発明の変形
例では、マスク構造の設計には重要である。特に、図１
４の領域１０′に示されるようなリム位相シフト構造に
おいて、および０°位相シフト領域が１８０°位相シフ
ト領域に直接隣り合うことのできる繰り返しパターンの
終了部で、ゴースト・パターンを形成することができ
る。したがって、このような終了部に対して正確に位置
決めされた不透明マスクを設けることは必要であると、
以前には考えられていた。すなわち、１８０°の相対位
相転移は、ラインの鮮鋭な画像を形成する。リム位相シ
フトのような閉形状では、形成される構造が小さくなけ
れば、これはアウトラインのみの形成を生じさせる。も
ちろん、同じ問題が、一方向に延びる繰り返しパターン
において生じるが、特定の位置で折り返し、ある位置で
終了する。特定領域のマスキングは、このような終了部
で、または大きな閉形状に対して、ゴースト画像を抑制
するのに以前は必要であった。この作用は、ゴースト画
像を抑制するための不透明領域の正確な境界を決定する
ために、マスク設計をかなり複雑にする。

【００４１】しかし、本発明を用いることにより異なる
位相シフトが得られる容易さの点から、マスクの部分の
不透明領域の代わりに、９０°位相シフト領域を設ける
ことによって、ゴースト画像を効果的に抑制できること
がわかった。すなわち、繰り返しパターンのこのような
終了部に、１８０°位相シフト位置に隣接する９０°位
相シフト領域を形成することは、不透明領域（回折効果
の生成を受ける）の形状を複雑にすることなく、ゴース
ト画像を抑制する。

【００４２】図１４に示される本発明の変形例に適用さ
れたものとして、図１５は、不透明領域の形状がどのよ
うに簡略化されたかを示す平面図である。特に、０°位
相シフト領域８０のエッジは、１８０°位相シフト領域
７２のエッジとは一直線上にないので、位相の影響が、
ほぼ一直線状の終了部を有するラインのイメージを形成
することがわかる。マスクがこれらの形状に従うように
作成されるならば、位置決めおよび構造寸法において、
高度の精度が要求されるであろう。しかし、本発明のこ
の完全な構造によれば、９０°位相シフト領域を、０°
および１８０°位相シフト領域のエッジの周りに効果的
に延在させることができる。これは、０°位相シフト領
域８０以外の全領域に相当する深さに位相シフト材料を
堆積し、さらにマスキングおよび堆積プロセスにより、
１８０°位相シフト領域７２に相当する厚さに増大さ
せ、パターンから離間しており位置があまり重要でない
エッジ８２に不透明材料を設けるという方法によって行
われる。さらに、不透明材料のパターンは、特定の位相
シフト領域の境界に正確に従う必要はない。マスク設計
によって必要とされるならば、簡略化された形状の不透
明材料の追加の領域８４を、また、付加することができ
る。したがって、画像形成位相シフト領域のほぼ平均の
位相シフト（たとえば、画像形成堆積の厚さの平均にほ
ぼ等しい厚さを有する）を生成する位相シフト材料の堆
積で画像の形成を生じさせる各位相シフト領域を平面に
おいて取り囲むことによって、ゴースト画像を、非常に
効果的に抑制でき、不透明材料のパターニングは非常に
簡略化され、臨界性が減少する。

【００４３】前述したところから、本発明はリソグラフ
ィ露光マスクを作製する簡単な方法を実現できることが
わかる。この露光マスクは、ヒドロフルオロケイ酸中の
シリカの液相可飽和溶液から、ほぼ一様で正確に抑制で
きる厚さの、均質な（たとえば、光学的に重要な埋め込
み境界または界面）位相シフト堆積を形成する、シリカ
のほぼ等方性の選択堆積による改良された光性能を有し
ている。マスクの作製に必要な、境界またはエッチング
停止層のような、構造または構成によって、透明度は損
なわれず、本発明の方法は、材料に基づくプロセスの制
限はほとんどない。

【００４４】本発明を、一つの実施例に基づいて説明し
たが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲内で種々の
変更が可能なことは理解できるであろう。

【００４５】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。（１）リソグラフィ露光マスクの製造方法において、少
なくとも一種類のリソグラフィ露光放射に透明な基板
に、開口を有する材料のパターンを設けるステップと、
ヒドロフルオロケイ酸中のシリカの過飽和溶液から、前
記開口内に第１の厚さにシリカを選択的に堆積するステ
ップと、を含むことを特徴とするリソグラフィ露光マス
クの製造方法。（２）前記ステップで前記基板に設けられた材料のパタ
ーンの前記材料が、ポリイミドであることを特徴とする
上記（１）に記載のリソグラフィ露光マスクの製造方
法。（３）前記パターンの選択された開口内に、前記材料の
他のパターンを設けるステップと、ヒドロフルオロケイ
酸中のシリカの過飽和溶液から、前記開口の残りの開口
内に第２の厚さにシリカを選択的に堆積するステップ
と、をさらに含むことを特徴とする上記（１）に記載の
リソグラフィ露光マスクの製造方法。（４）材料のパターンを設ける前記ステップの前に、前
記基板に不透明材料を設けるステップをさらに含む上記
（１）に記載のリソグラフィ露光マスクの製造方法。（５）材料のパターンを設ける前記ステップの前に、前
記基板に不透明材料を設けるステップをさらに含む上記
（３）に記載のリソグラフィ露光マスクの製造方法。（６）前記選択的に堆積するステップに続いて、前記基
板に不透明材料を設けるステップをさらに含む上記
（１）に記載のリソグラフィ露光マスクの製造方法。（７）前記選択的に堆積するステップに続いて、前記基
板に不透明材料を設けるステップをさらに含む上記
（３）に記載のリソグラフィ露光マスクの製造方法。（８）前記堆積された酸化物をアニーリングするステッ
プをさらに含む上記（１）に記載のリソグラフィ露光マ
スクの製造方法。（９）前記堆積された酸化物をアニーリングするステッ
プをさらに含む上記（２）に記載のリソグラフィ露光マ
スクの製造方法。（１０）前記堆積された酸化物をアニーリングするステ
ップをさらに含む上記（３）に記載のリソグラフィ露光
マスクの製造方法。（１１）前記堆積された酸化物をアニーリングするステ
ップをさらに含む上記（５）に記載のリソグラフィ露光
マスクの製造方法。（１２）前記堆積された酸化物をアニーリングするステ
ップをさらに含む上記（６）に記載のリソグラフィ露光
マスクの製造方法。（１３）前記堆積された酸化物をアニーリングするステ
ップをさらに含む上記（７）に記載のリソグラフィ露光
マスクの製造方法。（１４）少なくとも一種類のリソグラフィ露光放射に透
明であり、第１の屈折率を有する基板と、前記基板上の
材料の複数の位相シフト堆積物のパターンとを備え、各
堆積物は実質的に均質であり実質的に一様な厚さを有す
る、ことを特徴とするリソグラフィ露光マスク。（１５）前記基板上に不透明材料のパターンをさらに有
することを特徴とする上記（１４）に記載のリソグラフ
ィ露光マスク。（１６）位相シフト堆積物の前記パターンと、不透明材
料の前記パターンとは、少なくとも１つのリム位相シフ
トマスク構造を形成する上記（１５）に記載のリソグラ
フィ露光マスク。（１７）前記位相シフト堆積物の前記パターンが、少な
くとも１つの位相シフトマスク構造を形成する上記（１
４）に記載のリソグラフィ露光マスク。（１８）画像を形成する各位相シフト領域が、画像を形
成する前記位相シフト領域の位相シフトのほぼ平均であ
る位相シフトを有する位相シフト領域により取り囲まれ
ている上記（１４）に記載のリソグラフィ露光マスク。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例による任意の位相シフト
マスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図２】本発明の好適な実施例による任意の位相シフト
マスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図３】本発明の好適な実施例による任意の位相シフト
マスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図４】本発明の好適な実施例による任意の位相シフト
マスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図５】本発明の好適な実施例による任意の位相シフト
マスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図６】本発明の好適な実施例による任意の位相シフト
マスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図７】本発明の好適な実施例による任意の位相シフト
マスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図８】本発明の好適な実施例による任意の位相シフト
マスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図９】本発明の好適な実施例による他の任意の位相シ
フトマスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図１０】本発明の好適な実施例による他の任意の位相
シフトマスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図１１】本発明の好適な実施例による他の任意の位相
シフトマスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図１２】本発明の好適な実施例による他の任意の位相
シフトマスク構造の主な製造段階を示す図である。

【図１３】金属パターンを含む図９〜図１２の変形例を
示し、図１５の断面図である。

【図１４】金属パターンを含む図９〜図１２の変形例を
示し、図１５の断面図である。

【図１５】繰り返しパターンの終了または中断箇所での
コスト画像を防止するための本発明の完全な構造を含む
図１４に断面を示すマスクの平面図である。

【符号の説明】

１０，２０領域３０基板３２導電薄膜３４不透明マスク材料３６ポリイミド層３８バリヤ誘電体層４０，４６レジスト４２０°位相シフト領域４４９０°位相シフト領域５０レジスト６２ポリイミド６４導電材料７０レジスト７４１８０°位相シフト領域７４不透明材料８００°位相シフト領域８２エッジ８４不透明材料の領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デレク・ブライアン・ダブアメリカ合衆国ニューヨーク州エムティーキスコインディアンヒルロード 41 (72)発明者ルイス・ル−チェン・スーアメリカ合衆国ニューヨーク州フィッシュキルクロスバイコート７

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リソグラフィ露光マスクの製造方法におい
て、少なくとも一種類のリソグラフィ露光放射に透明な基板
に、開口を有する材料のパターンを設けるステップと、ヒドロフルオロケイ酸中のシリカの過飽和溶液から、前
記開口内に第１の厚さにシリカを選択的に堆積するステ
ップと、を含むことを特徴とするリソグラフィ露光マス
クの製造方法。
【請求項２】前記ステップで前記基板に設けられた材料
の前記パターンの材料が、ポリイミドであることを特徴
とする請求項１記載のリソグラフィ露光マスクの製造方
法。
【請求項３】前記パターンの選択された開口内に、前記
材料の他のパターンを設けるステップと、ヒドロフルオロケイ酸中のシリカの過飽和溶液から、前
記開口の残りの開口内に第２の厚さにシリカを選択的に
堆積するステップと、をさらに含むことを特徴とする請
求項１記載のリソグラフィ露光マスクの製造方法。
【請求項４】材料のパターンを設ける前記ステップの前
に、前記基板に不透明材料を設けるステップをさらに含
む請求項１記載のリソグラフィ露光マスクの製造方法。
【請求項５】材料のパターンを設ける前記ステップの前
に、前記基板に不透明材料を設けるステップをさらに含
む請求項３記載のリソグラフィ露光マスクの製造方法。
【請求項６】前記選択的に堆積するステップに続いて、
前記基板に不透明材料を設けるステップをさらに含む請
求項１記載のリソグラフィ露光マスクの製造方法。
【請求項７】前記選択的に堆積するステップに続いて、
前記基板に不透明材料を設けるステップをさらに含む請
求項３記載のリソグラフィ露光マスクの製造方法。
【請求項８】前記堆積された酸化物をアニーリングする
ステップをさらに含む請求項１記載のリソグラフィ露光
マスクの製造方法。
【請求項９】前記堆積された酸化物をアニーリングする
ステップをさらに含む請求項２記載のリソグラフィ露光
マスクの製造方法。
【請求項１０】前記堆積された酸化物をアニーリングす
るステップをさらに含む請求項３記載のリソグラフィ露
光マスクの製造方法。
【請求項１１】前記堆積された酸化物をアニーリングす
るステップをさらに含む請求項５記載のリソグラフィ露
光マスクの製造方法。
【請求項１２】前記堆積された酸化物をアニーリングす
るステップをさらに含む請求項６記載のリソグラフィ露
光マスクの製造方法。
【請求項１３】前記堆積された酸化物をアニーリングす
るステップをさらに含む請求項７記載のリソグラフィ露
光マスクの製造方法。
【請求項１４】少なくとも一種類のリソグラフィ露光放
射に透明であり、第１の屈折率を有する基板と、前記基板上の材料の複数の位相シフト堆積物のパターン
とを備え、各堆積物は実質的に均質であり実質的に一様
な厚さを有する、ことを特徴とするリソグラフィ露光マ
スク。
【請求項１５】前記基板上に不透明材料のパターンをさ
らに有することを特徴とする請求項１４記載のリソグラ
フィ露光マスク。
【請求項１６】位相シフト堆積物の前記パターンと、不
透明材料の前記パターンとは、少なくとも１つのリム位
相シフトマスク構造を形成する請求項１５記載のリソグ
ラフィ露光マスク。
【請求項１７】前記位相シフト堆積物の前記パターン
が、少なくとも１つの位相シフトマスク構造を形成する
請求項１４記載のリソグラフィ露光マスク。
【請求項１８】画像を形成する各位相シフト領域が、画
像を形成する前記位相シフト領域の位相シフトのほぼ平
均である位相シフトを有する位相シフト領域により取り
囲まれている請求項１４記載のリソグラフィ露光マス
ク。