JPH07219205A - 位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents
位相シフトマスク及びその製造方法Info
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- JPH07219205A JPH07219205A JP1449694A JP1449694A JPH07219205A JP H07219205 A JPH07219205 A JP H07219205A JP 1449694 A JP1449694 A JP 1449694A JP 1449694 A JP1449694 A JP 1449694A JP H07219205 A JPH07219205 A JP H07219205A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 位置合わせが容易で、且つマスク基板を損傷
させないためのリソグラフィ工程や困難な背面露光作業
を行う必要のない位相シフトマスクを提供する。 【構成】 マスク基板１上に、下層Ｓｉ窒化膜２、位相
シフト膜としてのＳＯＧ膜３、上層Ｓｉ窒化膜４、遮光
膜５及びレジスト膜６をこの順に堆積し、遮光膜５に達
する開口部８を含む、３段階に異なる膜厚のパターンを
レジスト膜６で形成し、このパターンを形成したレジス
ト膜６をマスクに、エッチング選択性のないエッチャン
トを用いて上層Ｓｉ窒化膜４に達する第１の開口部７ａ
を形成し、残存するレジスト膜６及び上層Ｓｉ窒化膜４
をマスクに、エッチング選択性のあるエッチャントを用
いて下層Ｓｉ窒化膜２に達する第２の開口部８ａを形成
し、残存するレジスト膜６を除去する。
させないためのリソグラフィ工程や困難な背面露光作業
を行う必要のない位相シフトマスクを提供する。 【構成】 マスク基板１上に、下層Ｓｉ窒化膜２、位相
シフト膜としてのＳＯＧ膜３、上層Ｓｉ窒化膜４、遮光
膜５及びレジスト膜６をこの順に堆積し、遮光膜５に達
する開口部８を含む、３段階に異なる膜厚のパターンを
レジスト膜６で形成し、このパターンを形成したレジス
ト膜６をマスクに、エッチング選択性のないエッチャン
トを用いて上層Ｓｉ窒化膜４に達する第１の開口部７ａ
を形成し、残存するレジスト膜６及び上層Ｓｉ窒化膜４
をマスクに、エッチング選択性のあるエッチャントを用
いて下層Ｓｉ窒化膜２に達する第２の開口部８ａを形成
し、残存するレジスト膜６を除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造プロ
セスにおけるリソグラフィ工程に用いられる位相シフト
マスクの製造方法に関する。
セスにおけるリソグラフィ工程に用いられる位相シフト
マスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、微細化の著しい半導体集積回路の
製造について、位相シフトマスクが有効であることが知
られている。図２及び図３の夫々ａは位相シフトマスク
の代表的な構造を示した模式的断面図であり、夫々ｂは
マスクを透過した光の振幅を、夫々ｃはマスクを透過し
た光の強度を表している。
製造について、位相シフトマスクが有効であることが知
られている。図２及び図３の夫々ａは位相シフトマスク
の代表的な構造を示した模式的断面図であり、夫々ｂは
マスクを透過した光の振幅を、夫々ｃはマスクを透過し
た光の強度を表している。
【０００３】図２はライン＆スペースのようなラインを
繰り返し形成するパターンの場合のマスクであり、ガラ
ス材のマスク基板１１上に、例えばＣｒからなる遮光性
膜１２・・が所定の間隔で形成され、光透過部分の１つ
おき間隔で、例えばＳＯＧ(Spin On Glass)膜のように
ＳｉＯ2からなる位相シフト膜（以下便宜上ＳＯＧ膜と
いう、但し、これに限定するものではない）１３・・が
遮光性膜１２・・を跨いで形成されている。
繰り返し形成するパターンの場合のマスクであり、ガラ
ス材のマスク基板１１上に、例えばＣｒからなる遮光性
膜１２・・が所定の間隔で形成され、光透過部分の１つ
おき間隔で、例えばＳＯＧ(Spin On Glass)膜のように
ＳｉＯ2からなる位相シフト膜（以下便宜上ＳＯＧ膜と
いう、但し、これに限定するものではない）１３・・が
遮光性膜１２・・を跨いで形成されている。
【０００４】このような構造の位相シフトマスクに光を
照射するとき、位相シフトマスクを透過した光の振幅は
図２ｂに示すように、ＳＯＧ膜１３・・の部分を透過し
た光とマスク基板のみを透過した光とで位相が反転し、
この反転による干渉効果から、図２ｃに示すように、光
透過部分と遮断部分との光コントラストが向上する。ま
た、図３はコンタクトホールのような孤立パターンの場
合のマスクであり、マスク基板１１上に遮光性膜１４が
コンタクトホールを囲むように形成され、この遮光性膜
１４の外周辺には径方向に所定長離間して遮光性膜１５
が形成されている。更に、遮光性膜１４、１５に跨るよ
うにＳＯＧ膜１６が形成されている。
照射するとき、位相シフトマスクを透過した光の振幅は
図２ｂに示すように、ＳＯＧ膜１３・・の部分を透過し
た光とマスク基板のみを透過した光とで位相が反転し、
この反転による干渉効果から、図２ｃに示すように、光
透過部分と遮断部分との光コントラストが向上する。ま
た、図３はコンタクトホールのような孤立パターンの場
合のマスクであり、マスク基板１１上に遮光性膜１４が
コンタクトホールを囲むように形成され、この遮光性膜
１４の外周辺には径方向に所定長離間して遮光性膜１５
が形成されている。更に、遮光性膜１４、１５に跨るよ
うにＳＯＧ膜１６が形成されている。
【０００５】このような構造の位相シフトマスクに光を
照射するとき、位相シフトマスクを透過した光の振幅は
図３ｂに示すように、ＳＯＧ膜１６の部分を透過した光
とマスク基板のみを透過した光とで位相が反転し、この
反転による干渉効果から、図３ｃに示すように、光透過
部分即ちコンタクトホールとその周辺との光コントラス
トが向上する。
照射するとき、位相シフトマスクを透過した光の振幅は
図３ｂに示すように、ＳＯＧ膜１６の部分を透過した光
とマスク基板のみを透過した光とで位相が反転し、この
反転による干渉効果から、図３ｃに示すように、光透過
部分即ちコンタクトホールとその周辺との光コントラス
トが向上する。
【０００６】このような位相シフト効果は、ＳＯＧ膜の
膜厚を制御することにより得られる。最も効率の良い光
干渉効果をもたらす１８０度の位相シフトを得るために
必要なＳＯＧ膜の膜厚ｔは、以下に示す（１）式で表さ
れる(T.Terasawa,et al.,SPIE,1088(1989) P.25-33)。 ｔ＝λ／｛２（ｎ−１）｝ ・・ （１） 但し、λ：露光波長、ｎ：ＳＯＧ膜材料の屈折率 上述したように、位相シフトマスクは、通常の露光マス
クと比較して、ＳＯＧ膜を形成した複雑な構造となって
いるため製造が困難ではあるが、光コントラストが向上
して、超微細加工に適したものである。
膜厚を制御することにより得られる。最も効率の良い光
干渉効果をもたらす１８０度の位相シフトを得るために
必要なＳＯＧ膜の膜厚ｔは、以下に示す（１）式で表さ
れる(T.Terasawa,et al.,SPIE,1088(1989) P.25-33)。 ｔ＝λ／｛２（ｎ−１）｝ ・・ （１） 但し、λ：露光波長、ｎ：ＳＯＧ膜材料の屈折率 上述したように、位相シフトマスクは、通常の露光マス
クと比較して、ＳＯＧ膜を形成した複雑な構造となって
いるため製造が困難ではあるが、光コントラストが向上
して、超微細加工に適したものである。
【０００７】さて、上述した図２、図３に示す位相シフ
トマスクはＳＯＧ膜が、遮光膜の上側に形成された上置
き型である。ＳＯＧ膜はその幅及び位置制御に高い精密
度を要しないため、上置き型の位相シフトマスクは、比
較的容易に遮光膜の上側にＳＯＧ膜を形成することがで
きる。
トマスクはＳＯＧ膜が、遮光膜の上側に形成された上置
き型である。ＳＯＧ膜はその幅及び位置制御に高い精密
度を要しないため、上置き型の位相シフトマスクは、比
較的容易に遮光膜の上側にＳＯＧ膜を形成することがで
きる。
【０００８】しかしながら、ＳＯＧ膜は遮光膜間を跨ぐ
様態で形成されるので、位相シフト光透過部全面におい
て膜厚を均一に保つことが難しい。即ち、位相シフト膜
の断面構造を表す図４に示すように、遮光性膜５２を跨
いでＳＯＧ膜５３が形成された場合は、Ｔ１の所望膜厚
に対し、部分的にＴ２の膜厚部分が形成される。このた
めに位相シフトマスクパターンの解像性能が低くなると
いう問題があった。
様態で形成されるので、位相シフト光透過部全面におい
て膜厚を均一に保つことが難しい。即ち、位相シフト膜
の断面構造を表す図４に示すように、遮光性膜５２を跨
いでＳＯＧ膜５３が形成された場合は、Ｔ１の所望膜厚
に対し、部分的にＴ２の膜厚部分が形成される。このた
めに位相シフトマスクパターンの解像性能が低くなると
いう問題があった。
【０００９】この対策として、ＳＯＧ膜を遮光膜の下側
に形成した下置き型のシフトマスクが提案されている
が、一般的な下置き型のシフトマスクは、遮光膜やＳＯ
Ｇ膜をパターニングする際に、複数回の高精度な位置合
わせ技術を必要とする問題がある。そこで出願人は、特
願平４−３０６３２９号により、位相シフト膜及び遮光
膜のパターンを１度に位置合わせできる製造方法を提案
している。
に形成した下置き型のシフトマスクが提案されている
が、一般的な下置き型のシフトマスクは、遮光膜やＳＯ
Ｇ膜をパターニングする際に、複数回の高精度な位置合
わせ技術を必要とする問題がある。そこで出願人は、特
願平４−３０６３２９号により、位相シフト膜及び遮光
膜のパターンを１度に位置合わせできる製造方法を提案
している。
【００１０】これを図５に基づいて説明する。本案にお
ける下置き型の位相シフトマスクを製造する場合は、ま
ず、図５ａに示すように、ガラス材のマスク基板２１の
表面に、ＳＯＧ膜２２を所定膜厚で堆積する。１８０度
の位相シフトを得るために、このＳＯＧ膜２２の膜厚は
前述の（１）式に基づき、λ＝３６５ｎｍのｉ線露光を
行う場合は、ｔ＝４０５．６ｎｍの厚みで堆積する。但
し、ＳＯＧ膜２２の屈折率はｎ≒１．４５とする。
ける下置き型の位相シフトマスクを製造する場合は、ま
ず、図５ａに示すように、ガラス材のマスク基板２１の
表面に、ＳＯＧ膜２２を所定膜厚で堆積する。１８０度
の位相シフトを得るために、このＳＯＧ膜２２の膜厚は
前述の（１）式に基づき、λ＝３６５ｎｍのｉ線露光を
行う場合は、ｔ＝４０５．６ｎｍの厚みで堆積する。但
し、ＳＯＧ膜２２の屈折率はｎ≒１．４５とする。
【００１１】その上にＣｒからなる遮光膜２３を堆積
し、更にその上に電子線用ネガレジストの第１レジスト
膜２４を堆積する。次に、図５ｂに示すよう堆、電子線
露光により、前記第１レジスト膜２４に前記遮光膜２３
に達しない深さで開口された第１開口部２５・・、及び
前記遮光膜２３に達する深さに開口された第２開口部２
６・・を開設し、遮光パターンを形成する。このように
第１レジスト膜２４に形成される遮光パターンは、電子
線露光量を調整することにより、その膜厚が３段階に異
ならせて形成される。
し、更にその上に電子線用ネガレジストの第１レジスト
膜２４を堆積する。次に、図５ｂに示すよう堆、電子線
露光により、前記第１レジスト膜２４に前記遮光膜２３
に達しない深さで開口された第１開口部２５・・、及び
前記遮光膜２３に達する深さに開口された第２開口部２
６・・を開設し、遮光パターンを形成する。このように
第１レジスト膜２４に形成される遮光パターンは、電子
線露光量を調整することにより、その膜厚が３段階に異
ならせて形成される。
【００１２】次に、図５ｃに示すように、前記第１レジ
スト膜２４をマスクにして塩素系雰囲気で前記遮光膜２
３に、フッ素系雰囲気で前記ＳＯＧ膜２２にエッチング
を行い、前記マスク基板２１表面に達する開口部である
光透過部２７を形成する。このとき、前記第１レジスト
膜２４はドライエッチング工程にて膜減りが生じ、前記
開口部２５の表面が露出した状態となる。
スト膜２４をマスクにして塩素系雰囲気で前記遮光膜２
３に、フッ素系雰囲気で前記ＳＯＧ膜２２にエッチング
を行い、前記マスク基板２１表面に達する開口部である
光透過部２７を形成する。このとき、前記第１レジスト
膜２４はドライエッチング工程にて膜減りが生じ、前記
開口部２５の表面が露出した状態となる。
【００１３】次に、図５ｄに示すように、前記マスク基
板２１、遮光膜２３及び第１レジスト膜２４の上にｉ線
用ネガレジストの第２レジスト膜２８を堆積する。そし
て、マスク基板２１の裏面からｉ線全面露光を施して現
像する。このとき、図５ｅに示すように、遮光膜が形成
されていない光透過部２７に堆積された第２レジスト膜
２８・・のみが残存する。
板２１、遮光膜２３及び第１レジスト膜２４の上にｉ線
用ネガレジストの第２レジスト膜２８を堆積する。そし
て、マスク基板２１の裏面からｉ線全面露光を施して現
像する。このとき、図５ｅに示すように、遮光膜が形成
されていない光透過部２７に堆積された第２レジスト膜
２８・・のみが残存する。
【００１４】次に、図５ｆに示すように、前記第１レジ
スト膜２４及び第２レジスト膜２８をマスクとして、前
記遮光膜２３に塩素系雰囲気でドライエッチングを行
い、光透過部２９・・を形成する。そして図５ｇに示す
ように、前記第１レジスト膜２４及び第２レジスト膜２
８をアセトンにより除去し、下置き型の位相シフトマス
クを製造する。
スト膜２４及び第２レジスト膜２８をマスクとして、前
記遮光膜２３に塩素系雰囲気でドライエッチングを行
い、光透過部２９・・を形成する。そして図５ｇに示す
ように、前記第１レジスト膜２４及び第２レジスト膜２
８をアセトンにより除去し、下置き型の位相シフトマス
クを製造する。
【００１５】このように、位相シフト膜及び遮光膜のパ
ターンを形成するための第１レジスト膜の膜厚を、３段
階に異ならせて形成することにより、位相シフト膜及び
遮光膜のパターンを１度に位置合わせできる。これによ
り、後工程の前記マスク基板に達する開口部の形成、即
ち、位相シフトマスクにおける光透過部の形成を、新た
に位置合わせをすることなく、マスク基板の裏側からの
露光により行うことができるというものである。
ターンを形成するための第１レジスト膜の膜厚を、３段
階に異ならせて形成することにより、位相シフト膜及び
遮光膜のパターンを１度に位置合わせできる。これによ
り、後工程の前記マスク基板に達する開口部の形成、即
ち、位相シフトマスクにおける光透過部の形成を、新た
に位置合わせをすることなく、マスク基板の裏側からの
露光により行うことができるというものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】前記先行提案技術にあ
っては、図５ｃの状態から、第１レジスト膜２４をマス
クとして遮光膜２３をエッチングすると、マスク基板２
１が損傷する危惧があるので、図５ｄ及びｅに示すよう
なリソグラフィ工程を追加している。そのため、スルー
プットが低下するという問題がある。
っては、図５ｃの状態から、第１レジスト膜２４をマス
クとして遮光膜２３をエッチングすると、マスク基板２
１が損傷する危惧があるので、図５ｄ及びｅに示すよう
なリソグラフィ工程を追加している。そのため、スルー
プットが低下するという問題がある。
【００１７】また、このリソグラフィ工程の際に行う露
光は、マスク基板２１の背面から行うという特殊な露光
方法を用いているため、作業が困難化する問題もある。
本発明は、位相シフトマスク及びその製造方法に関し、
斯かる問題点を解消するものである。
光は、マスク基板２１の背面から行うという特殊な露光
方法を用いているため、作業が困難化する問題もある。
本発明は、位相シフトマスク及びその製造方法に関し、
斯かる問題点を解消するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】第１の発明における位相
シフトマスクは、透明基板上に、下層透明膜を形成し、
その上に、光透過部と位相シフト部とを有する位相シフ
トマスクにおいて、前記位相シフト部が、少なくとも前
記下層透明膜とはエッチング選択性の異なる位相シフト
膜を有し、更に、前記位相シフト膜の上に適宜遮光膜を
設けたものである。
シフトマスクは、透明基板上に、下層透明膜を形成し、
その上に、光透過部と位相シフト部とを有する位相シフ
トマスクにおいて、前記位相シフト部が、少なくとも前
記下層透明膜とはエッチング選択性の異なる位相シフト
膜を有し、更に、前記位相シフト膜の上に適宜遮光膜を
設けたものである。
【００１９】尚、前記光透過部は、光の位相を変化させ
るものであってもよいが、前記位相シフト部での位相の
変化と異ならせる必要はある。また、第２の発明におけ
る位相シフトマスクは、前記位相シフト膜と遮光膜との
間に、この位相シフト膜とはエッチング選択性の異なる
上層透明膜を設けたものである。
るものであってもよいが、前記位相シフト部での位相の
変化と異ならせる必要はある。また、第２の発明におけ
る位相シフトマスクは、前記位相シフト膜と遮光膜との
間に、この位相シフト膜とはエッチング選択性の異なる
上層透明膜を設けたものである。
【００２０】また、第３の発明における位相シフトマス
クの製造方法は、透明基板上に、下層透明膜、この下層
透明膜とはエッチング選択性の異なる位相シフト膜、こ
の位相シフト膜とはエッチング選択性の異なる上層透明
膜、遮光膜及び第１レジスト膜をこの順に堆積する工程
と、前記遮光膜に達する開口部を含む、少なくとも３段
階に異なる膜厚のパターンを前記第１レジスト膜で形成
する工程と、このパターンを形成した第１レジスト膜を
マスクにしてエッチングを行い、前記上層透明膜に達す
る第１の開口部と前記下層透明膜に達する第２の開口部
とを前記第１レジスト膜、遮光膜及び位相シフト膜に形
成する工程と、残存する第１レジスト膜を除去する工程
とを含むものである。
クの製造方法は、透明基板上に、下層透明膜、この下層
透明膜とはエッチング選択性の異なる位相シフト膜、こ
の位相シフト膜とはエッチング選択性の異なる上層透明
膜、遮光膜及び第１レジスト膜をこの順に堆積する工程
と、前記遮光膜に達する開口部を含む、少なくとも３段
階に異なる膜厚のパターンを前記第１レジスト膜で形成
する工程と、このパターンを形成した第１レジスト膜を
マスクにしてエッチングを行い、前記上層透明膜に達す
る第１の開口部と前記下層透明膜に達する第２の開口部
とを前記第１レジスト膜、遮光膜及び位相シフト膜に形
成する工程と、残存する第１レジスト膜を除去する工程
とを含むものである。
【００２１】また、第４の発明における位相シフトマス
クの製造方法は、透明基板上に、下層透明膜、この下層
透明膜とはエッチング選択性の異なる位相シフト膜、こ
の位相シフト膜とはエッチング選択性の異なる上層透明
膜、遮光膜及び第１レジスト膜をこの順に堆積する工程
と、前記遮光膜に達する開口部を含む、少なくとも３段
階に異なる膜厚のパターンを前記第１レジスト膜で形成
する工程と、このパターンを形成した第１レジスト膜を
マスクに、エッチング選択性のないエッチャントを用い
て前記上層透明膜に達する第１の開口部を形成する工程
と、残存する前記第１レジスト膜及び前記上層透明膜を
マスクに、エッチング選択性のあるエッチャントを用い
て前記下層透明膜に達する第２の開口部を形成する工程
と、残存する第１レジスト膜を除去する工程とを含むも
のである。
クの製造方法は、透明基板上に、下層透明膜、この下層
透明膜とはエッチング選択性の異なる位相シフト膜、こ
の位相シフト膜とはエッチング選択性の異なる上層透明
膜、遮光膜及び第１レジスト膜をこの順に堆積する工程
と、前記遮光膜に達する開口部を含む、少なくとも３段
階に異なる膜厚のパターンを前記第１レジスト膜で形成
する工程と、このパターンを形成した第１レジスト膜を
マスクに、エッチング選択性のないエッチャントを用い
て前記上層透明膜に達する第１の開口部を形成する工程
と、残存する前記第１レジスト膜及び前記上層透明膜を
マスクに、エッチング選択性のあるエッチャントを用い
て前記下層透明膜に達する第２の開口部を形成する工程
と、残存する第１レジスト膜を除去する工程とを含むも
のである。
【００２２】
【作用】即ち、マスク基板の上に下層透明膜を設けたこ
とにより、遮光膜をエッチングしてパターン化すると同
時又はその後に、自己整合的に光透過部を形成すること
ができる。
とにより、遮光膜をエッチングしてパターン化すると同
時又はその後に、自己整合的に光透過部を形成すること
ができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は本発明方法による位相シフ
トマスクの製造プロセスを示す模式的断面図である。 工程１：透明基板であるガラス材のマスク基板１の表面
に、ＣＶＤ法により下層透明膜としての下層シリコン窒
化膜（Ｓｉ3Ｎ4）２を８０ｎｍ堆積する。更にその上
に、位相シフト膜であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）か
らなるＳＯＧ膜３を所定膜厚で堆積する。９０度の位相
シフトを得るために、このＳＯＧ膜３の膜厚は前述の
（１）式に基づき、λ＝３６５ｎｍのｉ線露光を行う場
合は、ｔ＝２０２．８ｎｍの厚みで堆積する。但し、Ｓ
ＯＧ膜３の屈折率はｎ≒１．４５とする。
き具体的に説明する。図１は本発明方法による位相シフ
トマスクの製造プロセスを示す模式的断面図である。 工程１：透明基板であるガラス材のマスク基板１の表面
に、ＣＶＤ法により下層透明膜としての下層シリコン窒
化膜（Ｓｉ3Ｎ4）２を８０ｎｍ堆積する。更にその上
に、位相シフト膜であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）か
らなるＳＯＧ膜３を所定膜厚で堆積する。９０度の位相
シフトを得るために、このＳＯＧ膜３の膜厚は前述の
（１）式に基づき、λ＝３６５ｎｍのｉ線露光を行う場
合は、ｔ＝２０２．８ｎｍの厚みで堆積する。但し、Ｓ
ＯＧ膜３の屈折率はｎ≒１．４５とする。
【００２４】更に、このＳＯＧ膜３の上に、ＣＶＤ法に
より上層透明膜としての上層Ｓｉ窒化膜４を所定の膜厚
で堆積させる。このＳｉ窒化膜４も９０度の位相シフト
を必要とするので、その膜厚は前述の（１）式に基づ
き、ｉ線露光を行う場合は、ｔ＝８３ｎｍの厚みで堆積
する。但し、上層Ｓｉ窒化膜４の屈折率はｎ≒２．１０
とする。
より上層透明膜としての上層Ｓｉ窒化膜４を所定の膜厚
で堆積させる。このＳｉ窒化膜４も９０度の位相シフト
を必要とするので、その膜厚は前述の（１）式に基づ
き、ｉ線露光を行う場合は、ｔ＝８３ｎｍの厚みで堆積
する。但し、上層Ｓｉ窒化膜４の屈折率はｎ≒２．１０
とする。
【００２５】更に、前記上層Ｓｉ窒化膜４上にＣｒから
なる８０ｎｍの遮光膜５を例えばスパッタリング法によ
り堆積し、その上に電子線用ネガレジストＳＡＬ−６０
１（シプレイ製）のレジスト膜６をＳ＝５００ｎｍの膜
厚で堆積する（図１Ａ）。 工程２：電子線露光により、前記レジスト膜６に前記遮
光膜５に達しない深さで開口された開口部７・・及び前
記遮光膜５に達する深さに開口された開口部８・・を開
設し、遮光パターンを形成する。このようにレジスト膜
に形成される遮光パターンは、電子線露光量を調整する
ことにより、レジスト膜厚ＳがＳ＝５００ｎｍ、Ｓ＝１
２０ｎｍ及びＳ＝０の３段階に異ならせて形成されてい
る（図中ＸはＳ＝５００ｎｍの部分、ＹはＳ＝１２０ｎ
ｍの部分、ＺはＳ＝０の部分）（図１Ｂ）。
なる８０ｎｍの遮光膜５を例えばスパッタリング法によ
り堆積し、その上に電子線用ネガレジストＳＡＬ−６０
１（シプレイ製）のレジスト膜６をＳ＝５００ｎｍの膜
厚で堆積する（図１Ａ）。 工程２：電子線露光により、前記レジスト膜６に前記遮
光膜５に達しない深さで開口された開口部７・・及び前
記遮光膜５に達する深さに開口された開口部８・・を開
設し、遮光パターンを形成する。このようにレジスト膜
に形成される遮光パターンは、電子線露光量を調整する
ことにより、レジスト膜厚ＳがＳ＝５００ｎｍ、Ｓ＝１
２０ｎｍ及びＳ＝０の３段階に異ならせて形成されてい
る（図中ＸはＳ＝５００ｎｍの部分、ＹはＳ＝１２０ｎ
ｍの部分、ＺはＳ＝０の部分）（図１Ｂ）。
【００２６】工程３：前記レジスト膜６をマスクにし
て、前記遮光膜５、上層Ｓｉ窒化膜４やＳＯＧ膜３に対
し、エッチング選択性のないアルゴン（Ａｒ）イオンビ
ームで２０００Åのエッチングを行う。すると、図１Ｂ
中Ｘの部分は、Ｓ＝３００ｎｍの厚みとなり、Ｙの部分
は、Ｓ＝０となって前記上層Ｓｉ窒化膜４の表面が露出
する第１の開口部７ａが形成される状態となり、Ｚの部
分は、前記遮光膜５及び上層Ｓｉ窒化膜４が完全に除去
され、更に、前記ＳＯＧ膜３が途中までエッチングされ
た第２の開口部８ａが形成される状態となる（図１
Ｃ）。
て、前記遮光膜５、上層Ｓｉ窒化膜４やＳＯＧ膜３に対
し、エッチング選択性のないアルゴン（Ａｒ）イオンビ
ームで２０００Åのエッチングを行う。すると、図１Ｂ
中Ｘの部分は、Ｓ＝３００ｎｍの厚みとなり、Ｙの部分
は、Ｓ＝０となって前記上層Ｓｉ窒化膜４の表面が露出
する第１の開口部７ａが形成される状態となり、Ｚの部
分は、前記遮光膜５及び上層Ｓｉ窒化膜４が完全に除去
され、更に、前記ＳＯＧ膜３が途中までエッチングされ
た第２の開口部８ａが形成される状態となる（図１
Ｃ）。
【００２７】工程４：前記レジスト膜６及び上層Ｓｉ窒
化膜４をマスクとして、エッチング選択性の高いフッ素
系ガスを用いて異方性エッチングを行い、工程３におい
てＳＯＧ膜３の途中までエッチングした部分を完全に除
去し、前記下層Ｓｉ窒化膜２を露出させる（図１Ｄ）。 工程５：Ｏ2プラズマアッシングや硫酸によるウェット
処理によって、前記レジスト膜６を除去し、位相シフト
マスクを完成させる。このマスクにおいて、前記上層Ｓ
ｉ窒化膜４が露出している開口領域９の下の膜が光の位
相を変化させる機能を有し、前記下層Ｓｉ窒化膜２が露
出している開口領域１０及びその下の膜が光を透過させ
る機能を有する（実際には、下層Ｓｉ窒化膜２の部分で
α度の位相の変化がある）。
化膜４をマスクとして、エッチング選択性の高いフッ素
系ガスを用いて異方性エッチングを行い、工程３におい
てＳＯＧ膜３の途中までエッチングした部分を完全に除
去し、前記下層Ｓｉ窒化膜２を露出させる（図１Ｄ）。 工程５：Ｏ2プラズマアッシングや硫酸によるウェット
処理によって、前記レジスト膜６を除去し、位相シフト
マスクを完成させる。このマスクにおいて、前記上層Ｓ
ｉ窒化膜４が露出している開口領域９の下の膜が光の位
相を変化させる機能を有し、前記下層Ｓｉ窒化膜２が露
出している開口領域１０及びその下の膜が光を透過させ
る機能を有する（実際には、下層Ｓｉ窒化膜２の部分で
α度の位相の変化がある）。
【００２８】尚、前記開口領域９の下の膜では、上層Ｓ
ｉ窒化膜４で９０度、ＳＯＧ膜３で９０度、計１８０度
位相が変化し、更に、下層Ｓｉ窒化膜２でα度位相が変
化する。また、前記開口領域１０の下の膜、即ち、下層
Ｓｉ窒化膜２でもα度位相が変化する。従って、この位
相シフトマスクは、位相シフト部と光透過部とで、差し
引き１８０度の位相シフトが行われる。
ｉ窒化膜４で９０度、ＳＯＧ膜３で９０度、計１８０度
位相が変化し、更に、下層Ｓｉ窒化膜２でα度位相が変
化する。また、前記開口領域１０の下の膜、即ち、下層
Ｓｉ窒化膜２でもα度位相が変化する。従って、この位
相シフトマスクは、位相シフト部と光透過部とで、差し
引き１８０度の位相シフトが行われる。
【００２９】言い換えれば、前記下層Ｓｉ窒化膜２での
位相の変化は相殺されるので、この膜の膜厚や屈折率等
は特に問題ではない。以上の如く製造された位相シフト
マスクは、その製造段階において、レジスト膜厚Ｓが最
も厚い部分はＳＯＧ膜２及び遮光膜３が形成される遮光
領域となり、レジスト膜厚Ｓが薄い部分はＳＯＧ膜２及
び上、下層Ｓｉ窒化膜２、４が形成される位相シフト領
域となり、レジスト膜４が全て除去される部分は下層Ｓ
ｉ窒化膜２及びマスク基板１が形成される光透過領域と
なるように、レジスト膜を３段階の異なる膜厚に形成し
ている。
位相の変化は相殺されるので、この膜の膜厚や屈折率等
は特に問題ではない。以上の如く製造された位相シフト
マスクは、その製造段階において、レジスト膜厚Ｓが最
も厚い部分はＳＯＧ膜２及び遮光膜３が形成される遮光
領域となり、レジスト膜厚Ｓが薄い部分はＳＯＧ膜２及
び上、下層Ｓｉ窒化膜２、４が形成される位相シフト領
域となり、レジスト膜４が全て除去される部分は下層Ｓ
ｉ窒化膜２及びマスク基板１が形成される光透過領域と
なるように、レジスト膜を３段階の異なる膜厚に形成し
ている。
【００３０】これにより、遮光膜３やＳＯＧ膜２にパタ
ーンを形成するための位置合わせを１度で行うことがで
き、遮光膜３やＳＯＧ膜２の自己整合的効果を得ること
ができる。また、長時間を要する電子線露光工程を１工
程とすることから、製造工程が簡略化される。
ーンを形成するための位置合わせを１度で行うことがで
き、遮光膜３やＳＯＧ膜２の自己整合的効果を得ること
ができる。また、長時間を要する電子線露光工程を１工
程とすることから、製造工程が簡略化される。
【００３１】尚、本実施例では、第１レジスト膜に異な
る膜厚のパターンを、電子線露光により形成している
が、これに限るものではなく、膜厚を高精密度で制御で
きるものであればよい。また、実施例では、上、下層透
明膜として同じ材料（Ｓｉ窒化膜）を用いたが、例えば
合成サファイア（Ａｌ2Ｏ3）や酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）でもよく、更には、上下の材質が異なるものであっ
てもよい。
る膜厚のパターンを、電子線露光により形成している
が、これに限るものではなく、膜厚を高精密度で制御で
きるものであればよい。また、実施例では、上、下層透
明膜として同じ材料（Ｓｉ窒化膜）を用いたが、例えば
合成サファイア（Ａｌ2Ｏ3）や酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）でもよく、更には、上下の材質が異なるものであっ
てもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明の位相シフトマスク及びその製造
方法にあっては、マスク基板の上に下層透明膜を設けた
ことにより、遮光膜をエッチングしてパターン化すると
同時又はその後に、自己整合的に光透過部を形成するこ
とができる。従って、マスク基板を損傷させないための
リソグラフィ工程や困難な背面露光作業を行う必要がな
く、製造工程の簡略化、スループットの向上を実現でき
る。
方法にあっては、マスク基板の上に下層透明膜を設けた
ことにより、遮光膜をエッチングしてパターン化すると
同時又はその後に、自己整合的に光透過部を形成するこ
とができる。従って、マスク基板を損傷させないための
リソグラフィ工程や困難な背面露光作業を行う必要がな
く、製造工程の簡略化、スループットの向上を実現でき
る。
【図１】本発明方法による位相シフトマスクの製造段階
における模式的断面図である。
における模式的断面図である。
【図２】ａはライン＆スペースを形成する位相シフトマ
スクの代表的な構造を示した模式的断面図である。 ｂはマスクを透過した光の振幅を表している。 ｃはマスクを透過した光の強度を表している。
スクの代表的な構造を示した模式的断面図である。 ｂはマスクを透過した光の振幅を表している。 ｃはマスクを透過した光の強度を表している。
【図３】ａはコンタクトホールを形成する位相シフトマ
スクの代表的な構造を示した模式的断面図である。 ｂはマスクを透過した光の振幅を表している。 ｃはマスクを透過した光の強度を表している。
スクの代表的な構造を示した模式的断面図である。 ｂはマスクを透過した光の振幅を表している。 ｃはマスクを透過した光の強度を表している。
【図４】従来の上置き型の位相シフトマスクの拡大断面
図である。
図である。
【図５】従来の下置き型の位相シフトマスクの製造段階
における模式的断面図である。
における模式的断面図である。
１ マスク基板（透明基板） ２ 下層Ｓｉ窒化膜（下層透明膜） ３ ＳＯＧ膜（位相シフト膜、位相シフト部） ４ 上層Ｓｉ窒化膜（上層透明膜） ５ 遮光膜 ６ レジスト膜 ７ａ 第１の開口部 ８ａ 第２の開口部 ９ 位相シフト部への開口領域 １０ 光を透過させる開口領域
Claims (4)
- 【請求項１】 透明基板上に、下層透明膜を形成し、そ
の上に、光透過部と位相シフト部とを有する位相シフト
マスクにおいて、前記位相シフト部が、少なくとも前記
下層透明膜とはエッチング選択性の異なる位相シフト膜
を有し、更に、前記位相シフト膜の上に適宜遮光膜を設
けたことを特徴とする位相シフトマスク。 - 【請求項２】 前記位相シフト膜と遮光膜との間に、こ
の位相シフト膜とはエッチング選択性の異なる上層透明
膜を設けたことを特徴とする請求項１に記載の位相シフ
トマスク。 - 【請求項３】 透明基板上に、下層透明膜、この下層透
明膜とはエッチング選択性の異なる位相シフト膜、この
位相シフト膜とはエッチング選択性の異なる上層透明
膜、遮光膜及びレジスト膜をこの順に堆積する工程と、 前記遮光膜に達する開口部を含む、少なくとも３段階に
異なる膜厚のパターンを前記レジスト膜で形成する工程
と、 このパターンを形成したレジスト膜をマスクにしてエッ
チングを行い、前記上層透明膜に達する第１の開口部と
前記下層透明膜に達する第２の開口部とを前記レジスト
膜、遮光膜及び位相シフト膜に形成する工程と、 残存するレジスト膜を除去する工程とを含むことを特徴
とした位相シフトマスクの製造方法。 - 【請求項４】 透明基板上に、下層透明膜、この下層透
明膜とはエッチング選択性の異なる位相シフト膜、この
位相シフト膜とはエッチング選択性の異なる上層透明
膜、遮光膜及びレジスト膜をこの順に堆積する工程と、 前記遮光膜に達する開口部を含む、少なくとも３段階に
異なる膜厚のパターンを前記レジスト膜で形成する工程
と、 このパターンを形成したレジスト膜をマスクに、エッチ
ング選択性のないエッチャントを用いて前記上層透明膜
に達する第１の開口部を形成する工程と、 残存する前記レジスト膜及び前記上層透明膜をマスク
に、エッチング選択性のあるエッチャントを用いて前記
下層透明膜に達する第２の開口部を形成する工程と、 残存するレジスト膜を除去する工程とを含むことを特徴
とした位相シフトマスクの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1449694A JPH07219205A (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 位相シフトマスク及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1449694A JPH07219205A (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 位相シフトマスク及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07219205A true JPH07219205A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11862676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1449694A Pending JPH07219205A (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 位相シフトマスク及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07219205A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19708512A1 (de) * | 1996-07-31 | 1998-02-05 | Lg Semicon Co Ltd | Struktur einer Phasenschiebemaske und Verfahren zur Herstellung derselben |
| CN113242995A (zh) * | 2018-12-25 | 2021-08-10 | Hoya株式会社 | 掩模坯料、相移掩模及半导体器件的制造方法 |
-
1994
- 1994-02-08 JP JP1449694A patent/JPH07219205A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19708512A1 (de) * | 1996-07-31 | 1998-02-05 | Lg Semicon Co Ltd | Struktur einer Phasenschiebemaske und Verfahren zur Herstellung derselben |
| DE19708512C2 (de) * | 1996-07-31 | 2003-09-25 | Lg Semicon Co Ltd | Phasenschiebemaske und Verfahren zur Herstellung derselben |
| CN113242995A (zh) * | 2018-12-25 | 2021-08-10 | Hoya株式会社 | 掩模坯料、相移掩模及半导体器件的制造方法 |
| US20220121104A1 (en) * | 2018-12-25 | 2022-04-21 | Hoya Corporation | Mask blank, phase shift mask, and method for manufacturing semiconductor device |
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