JPH07333825A - 減衰型位相シフトマスクおよびそれを製造するためのプロセス - Google Patents
減衰型位相シフトマスクおよびそれを製造するためのプロセスInfo
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- JPH07333825A JPH07333825A JP13061695A JP13061695A JPH07333825A JP H07333825 A JPH07333825 A JP H07333825A JP 13061695 A JP13061695 A JP 13061695A JP 13061695 A JP13061695 A JP 13061695A JP H07333825 A JPH07333825 A JP H07333825A
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals 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
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals 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
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸化シリコン基板へのエッチングなしに、正
確な１８０°の位相シフトを与える減衰型位相シフトマ
スクを提供する。 【構成】 透明な基板１２上に形成された約３〜１０％
の透過を与える厚さの第１の層１０と、前記の第１の層
の上に形成された所望の位相シフトを与える厚さの透明
な物質よりなる第２の層１６と、を備えている。１８０
°の位相シフトや、ｉ−線の波長（３６５ｎｍ）に対し
ては、クロムが第１の層として用いられた場合、約２５
〜７５ｎｍの範囲の厚さが用いられ、二酸化シリコンが
第２の層として用いられた場合は、約４００〜４５０ｎ
ｍの範囲の厚さが用いられる。酸化物はドライエッチン
グされてもよいが、等方性ウェットエッチングは、より
優れた気中のイメージ（aerial image）を与える。
確な１８０°の位相シフトを与える減衰型位相シフトマ
スクを提供する。 【構成】 透明な基板１２上に形成された約３〜１０％
の透過を与える厚さの第１の層１０と、前記の第１の層
の上に形成された所望の位相シフトを与える厚さの透明
な物質よりなる第２の層１６と、を備えている。１８０
°の位相シフトや、ｉ−線の波長（３６５ｎｍ）に対し
ては、クロムが第１の層として用いられた場合、約２５
〜７５ｎｍの範囲の厚さが用いられ、二酸化シリコンが
第２の層として用いられた場合は、約４００〜４５０ｎ
ｍの範囲の厚さが用いられる。酸化物はドライエッチン
グされてもよいが、等方性ウェットエッチングは、より
優れた気中のイメージ（aerial image）を与える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に集積回路（Ｉ
Ｃ）の製造において用いられるリソグラフィ技術に関
し、特に、半導体ウェハを処理するためのフォトリソグ
ラフィに用いるレチクルマスクの製造に関するものであ
る。
Ｃ）の製造において用いられるリソグラフィ技術に関
し、特に、半導体ウェハを処理するためのフォトリソグ
ラフィに用いるレチクルマスクの製造に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】位相シフトマスク技術のアプローチは、
文献において徹底的に議論されている。最初の研究は、
Ｍ．Ｄ．レベンソン（M. D. Levenson）らの「フォトリ
ソグラフィにおける位相シフトマスクを用いての解像度
の改善」（（“Improving Resolution in Photolithogr
aphy with a Phase-Shifting Mask ”）ＩＥＥＥ電子デ
バイス紀要（IEEE Transactionson Electron Devices）
Ｖｏｌ．ＥＤ−２９，Ｎｏ．１２，ｐｐ．１８２８−１
８３６ １９８２年１２月）によって始められた。減衰
型位相シフトマスク（ＡＰＳＭ）は、部分的に光透過性
であり、また、位相シフトに必要な薄層を有するものと
して開示されてきた。このようなアプローチの一例とし
て、クロムの薄層（数百オングストローム，Å）を使用
したものがあり、２番目の例としては酸化クロムを用い
たものがある。第１のアプローチにおいては、１８０°
の位相シフトを得るために３０ｎｍのクロム層および
０．４２μｍの深さの石英へのドライエッチングが用い
られた。第２のアプローチにおいては、１８０°の位相
シフトを得るために約２００ｎｍのオーダのより厚い酸
化クロム層、および石英への０．０４μｍの深さの等方
性エッチングが用いられた。前述の数値は、ｉ−線の波
長（３６５ｎｍ）を用いる場合に基づいている。
文献において徹底的に議論されている。最初の研究は、
Ｍ．Ｄ．レベンソン（M. D. Levenson）らの「フォトリ
ソグラフィにおける位相シフトマスクを用いての解像度
の改善」（（“Improving Resolution in Photolithogr
aphy with a Phase-Shifting Mask ”）ＩＥＥＥ電子デ
バイス紀要（IEEE Transactionson Electron Devices）
Ｖｏｌ．ＥＤ−２９，Ｎｏ．１２，ｐｐ．１８２８−１
８３６ １９８２年１２月）によって始められた。減衰
型位相シフトマスク（ＡＰＳＭ）は、部分的に光透過性
であり、また、位相シフトに必要な薄層を有するものと
して開示されてきた。このようなアプローチの一例とし
て、クロムの薄層（数百オングストローム，Å）を使用
したものがあり、２番目の例としては酸化クロムを用い
たものがある。第１のアプローチにおいては、１８０°
の位相シフトを得るために３０ｎｍのクロム層および
０．４２μｍの深さの石英へのドライエッチングが用い
られた。第２のアプローチにおいては、１８０°の位相
シフトを得るために約２００ｎｍのオーダのより厚い酸
化クロム層、および石英への０．０４μｍの深さの等方
性エッチングが用いられた。前述の数値は、ｉ−線の波
長（３６５ｎｍ）を用いる場合に基づいている。
【０００３】ＴＥＭＰＥＳＴ（地勢における散乱につい
ての時間領域電磁多量平行評価：（time-domain electr
omagnetic massively parallel evaluation of scatter
ingo n topography）と呼ばれるベクタシミュレータを
用いた結果は、第１のアプローチに比べて第２のアプロ
ーチの方が良い結果をもたらすということを示した。た
とえば、露光−焦点ずれグラフ（exposure-defocus gra
ph）は、酸化クロムマスクに対する焦点決めが薄層クロ
ムマスクに対するよりも著しく経済的であることを示し
た。減衰型位相シフトマスクは、より小さい微小寸法
（ＣＤ）を焼付ける。シミュレーションと実験との相関
が確立されている。たとえば、Ｒ．Ａ．ファーガソン
（R. A. Ferguson）らの「リソグラフィを行なうにあた
っての減衰型マスクトポグラフィの効果（Impact of At
tenuated Mask Topography on Lithographic Performan
ce）」，SPIE Meeting，１９９４年３月、文書番号第２
１９７−１２号）を参照されたい。
ての時間領域電磁多量平行評価：（time-domain electr
omagnetic massively parallel evaluation of scatter
ingo n topography）と呼ばれるベクタシミュレータを
用いた結果は、第１のアプローチに比べて第２のアプロ
ーチの方が良い結果をもたらすということを示した。た
とえば、露光−焦点ずれグラフ（exposure-defocus gra
ph）は、酸化クロムマスクに対する焦点決めが薄層クロ
ムマスクに対するよりも著しく経済的であることを示し
た。減衰型位相シフトマスクは、より小さい微小寸法
（ＣＤ）を焼付ける。シミュレーションと実験との相関
が確立されている。たとえば、Ｒ．Ａ．ファーガソン
（R. A. Ferguson）らの「リソグラフィを行なうにあた
っての減衰型マスクトポグラフィの効果（Impact of At
tenuated Mask Topography on Lithographic Performan
ce）」，SPIE Meeting，１９９４年３月、文書番号第２
１９７−１２号）を参照されたい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のアプローチの双
方に見られる短所は、１８０°の正確な位相シフトを得
るために、二酸化シリコン（石英）基板へのエッチング
を必要とすることである。このようなエッチングは、非
常に厳しい仕様の許容度内で制御するのが困難である。
したがって、二酸化シリコン基板へのエッチングなし
に、正確な１８０°の位相シフトを与えるようなプロセ
スが必要である。
方に見られる短所は、１８０°の正確な位相シフトを得
るために、二酸化シリコン（石英）基板へのエッチング
を必要とすることである。このようなエッチングは、非
常に厳しい仕様の許容度内で制御するのが困難である。
したがって、二酸化シリコン基板へのエッチングなし
に、正確な１８０°の位相シフトを与えるようなプロセ
スが必要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に従って、減衰
型位相シフトマスクは、透明基板上に形成された第１層
と、第１層上に形成され透明な物質からなる第２層とを
含む。
型位相シフトマスクは、透明基板上に形成された第１層
と、第１層上に形成され透明な物質からなる第２層とを
含む。
【０００６】第１層の厚さは、約３〜１０％の透過率を
持つように計算され、一方、第２層の厚さは、用いられ
る波長において１８０°の位相シフトするように計算さ
れている。
持つように計算され、一方、第２層の厚さは、用いられ
る波長において１８０°の位相シフトするように計算さ
れている。
【０００７】この発明の減衰型位相シフトマスクの製造
のプロセスは、以下のステップを含む。
のプロセスは、以下のステップを含む。
【０００８】（ａ） 透明基板を設けるステップと、
（ｂ） その透明基板の表面上に第１層を形成するステ
ップと、（ｃ） その第１層上に第２層を形成するステ
ップと、（ｄ） その第２層上にマスク層を形成するス
テップと、（ｅ） マスク層にパターン形成とエッチン
グとを行ない、第２層を部分的に露光するステップと、
（ｆ） 第２層の露光された部分のエッチングを行な
い、第１の開口を形成して、第１層を部分的に露光する
ステップと、（ｇ） マスク層を除去するステップと、
（ｈ） 第１層の露光された部分をエッチングして、第
２の開口を形成するステップ。
（ｂ） その透明基板の表面上に第１層を形成するステ
ップと、（ｃ） その第１層上に第２層を形成するステ
ップと、（ｄ） その第２層上にマスク層を形成するス
テップと、（ｅ） マスク層にパターン形成とエッチン
グとを行ない、第２層を部分的に露光するステップと、
（ｆ） 第２層の露光された部分のエッチングを行な
い、第１の開口を形成して、第１層を部分的に露光する
ステップと、（ｇ） マスク層を除去するステップと、
（ｈ） 第１層の露光された部分をエッチングして、第
２の開口を形成するステップ。
【０００９】本発明の、他の目的、特徴および利点は、
後述の詳細な説明および添付の図面を考慮することによ
り明らかになるであろう。図面全体を通じて、同様な参
照符号が同様な特徴を表わす。この明細書において参照
される図面は、特に記述がある場合を除いて、一定の尺
度で書かれたものとして理解されるべきではない。ま
た、図面は、この発明に基づいて製造されたＩＣの一部
分のみを図示することを意図している。
後述の詳細な説明および添付の図面を考慮することによ
り明らかになるであろう。図面全体を通じて、同様な参
照符号が同様な特徴を表わす。この明細書において参照
される図面は、特に記述がある場合を除いて、一定の尺
度で書かれたものとして理解されるべきではない。ま
た、図面は、この発明に基づいて製造されたＩＣの一部
分のみを図示することを意図している。
【００１０】
【実施例】この発明の特定の実施例について、これより
詳細に言及を行なう。ここでは、発明を実施するにあた
って、発明者によって現在企図されているベストモード
を説明している。代替的実施例についても、応用できる
ものとして簡単に記述されている。
詳細に言及を行なう。ここでは、発明を実施するにあた
って、発明者によって現在企図されているベストモード
を説明している。代替的実施例についても、応用できる
ものとして簡単に記述されている。
【００１１】図１は、石英基板１２上のクロムの薄膜１
０が形成された従来の技術に基づく１つのアプローチを
示している。ｉ−線の波長（３６５ｎｍ）において、約
９％の透過率を持つように、クロム膜１０の厚さは約３
０ｎｍのオーダにされている。開口１４は、クロム膜１
０に形成され、かつ、基板１２は所望の１８０°の位相
シフトをもたらすように計算された深さだけエッチング
を施されている。その深さは０．４２μｍであり、石英
基板１２にドライエッチングを施すことによって得られ
る。当業者であれば、図示されている開口１４は１つだ
けであるが、半導体ウェハをフォトリソグラフィによっ
て処理するための必要なパターンを有した複数のこのよ
うな開口は石英基質１２の全域にわたって存在すること
を理解するであろう。
０が形成された従来の技術に基づく１つのアプローチを
示している。ｉ−線の波長（３６５ｎｍ）において、約
９％の透過率を持つように、クロム膜１０の厚さは約３
０ｎｍのオーダにされている。開口１４は、クロム膜１
０に形成され、かつ、基板１２は所望の１８０°の位相
シフトをもたらすように計算された深さだけエッチング
を施されている。その深さは０．４２μｍであり、石英
基板１２にドライエッチングを施すことによって得られ
る。当業者であれば、図示されている開口１４は１つだ
けであるが、半導体ウェハをフォトリソグラフィによっ
て処理するための必要なパターンを有した複数のこのよ
うな開口は石英基質１２の全域にわたって存在すること
を理解するであろう。
【００１２】図２は、他の先行技術によるアプローチを
示し、酸化クロム膜１０′が、ここでも前記石英基板１
２上に形成されている。酸化クロム膜１０′の厚さは、
クロム膜１０より厚く、やはりｉ−線を９％透過するた
めに、約２００ｎｍのオーダとされる。開口１４は、酸
化クロム膜１０′上に形成され、また基板１２は、所望
の１８０°の位相シフトを与えるように計算された深さ
までエッチングされている。その深さは０．０４μｍで
あり、石英基板１２の等方性ウェットエッチングによっ
て得られる。
示し、酸化クロム膜１０′が、ここでも前記石英基板１
２上に形成されている。酸化クロム膜１０′の厚さは、
クロム膜１０より厚く、やはりｉ−線を９％透過するた
めに、約２００ｎｍのオーダとされる。開口１４は、酸
化クロム膜１０′上に形成され、また基板１２は、所望
の１８０°の位相シフトを与えるように計算された深さ
までエッチングされている。その深さは０．０４μｍで
あり、石英基板１２の等方性ウェットエッチングによっ
て得られる。
【００１３】本発明によると、薄い金属膜１０上に透明
な層１６を形成することにより、前記石英基板１２をエ
ッチングしなくてもよい。その結果として生じた構造
が、図３および４に示されている。層１６は透明な物質
からなり、さらに、ここでは位相シフト層と呼ばれる。
な層１６を形成することにより、前記石英基板１２をエ
ッチングしなくてもよい。その結果として生じた構造
が、図３および４に示されている。層１６は透明な物質
からなり、さらに、ここでは位相シフト層と呼ばれる。
【００１４】薄い金属膜１０の厚さは、必要とされる透
過率、薄膜の組成、および利用する光の波長に依存す
る。所望される約３〜１０％の透過率、金属としてクロ
ム、およびｉ−線の波長については、厚さは約２５〜７
５ｎｍとなり、厚い膜ほど透過率は小さい。透過率が、
少量の酸素および窒素を含んでいるかもしれないクロム
膜１０の純度にも、いくらか依存することに注意が必要
である。薄い金属膜１０の組成は、半導体製造において
使用される周知の金属ならびに金属の酸化物、炭化物お
よび窒化物を含んでいてもよい。これらの膜１０を含む
物質は、光を吸収し、かつ、都合の良い厚さで入射光
（可視、紫外、ｘ−線）を約３〜１０％透過できなくて
はならない。
過率、薄膜の組成、および利用する光の波長に依存す
る。所望される約３〜１０％の透過率、金属としてクロ
ム、およびｉ−線の波長については、厚さは約２５〜７
５ｎｍとなり、厚い膜ほど透過率は小さい。透過率が、
少量の酸素および窒素を含んでいるかもしれないクロム
膜１０の純度にも、いくらか依存することに注意が必要
である。薄い金属膜１０の組成は、半導体製造において
使用される周知の金属ならびに金属の酸化物、炭化物お
よび窒化物を含んでいてもよい。これらの膜１０を含む
物質は、光を吸収し、かつ、都合の良い厚さで入射光
（可視、紫外、ｘ−線）を約３〜１０％透過できなくて
はならない。
【００１５】適当な金属および金属酸化物の例は、クロ
ム、モリブデン、およびポリシリコン（可視光リソグラ
フィ用）、ならびに窒化シリコン、酸化チタン、および
酸化セレン（深い紫外光リソグラフィ用）を含む。好ま
しくは、約２５〜７５ｎｍの範囲の厚さ（これはｉ−線
に対してであり、他の波長を用いるならば、別の厚さが
必要となる）のクロムが薄い金属膜１０として用いられ
る。そのような別の厚さの決定は、当業者にとって不当
な実験をなすものであるとは考えられない。
ム、モリブデン、およびポリシリコン（可視光リソグラ
フィ用）、ならびに窒化シリコン、酸化チタン、および
酸化セレン（深い紫外光リソグラフィ用）を含む。好ま
しくは、約２５〜７５ｎｍの範囲の厚さ（これはｉ−線
に対してであり、他の波長を用いるならば、別の厚さが
必要となる）のクロムが薄い金属膜１０として用いられ
る。そのような別の厚さの決定は、当業者にとって不当
な実験をなすものであるとは考えられない。
【００１６】位相シフト層１６の厚さは、必要とされる
位相シフト、位相シフト層の組成、および薄層１０と同
様に、波長に依存する。１８０°の位相シフト、位相シ
フト層として二酸化シリコン、およびｉ−線の波長（３
６５ｎｍ）が採用される場合には、位相シフト層１６の
厚さは約４００〜４５０ｎｍの範囲内となる。クロム層
１０の厚さについて、前述のように、他の波長を用いる
場合は別の厚さが必要となる。
位相シフト、位相シフト層の組成、および薄層１０と同
様に、波長に依存する。１８０°の位相シフト、位相シ
フト層として二酸化シリコン、およびｉ−線の波長（３
６５ｎｍ）が採用される場合には、位相シフト層１６の
厚さは約４００〜４５０ｎｍの範囲内となる。クロム層
１０の厚さについて、前述のように、他の波長を用いる
場合は別の厚さが必要となる。
【００１７】位相シフト層１６の組成は、酸化物および
ポリマーのような通常半導体処理に用いられる透明な物
質のいずれを含んでもよい。位相シフト層１６は、スパ
ッタリング、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、およびスピ
ンオンなどの通常の半導体の処理で用いられるいかなる
方法によって堆積されてもよい。この層１６の重要な特
性は、膜で被覆された基板の上に堆積するのが容易であ
ること、その厚さがうまく制御できること、および所与
の厚さの範囲内では予め選択された量、ここでは１８０
°、だけ入射光の位相をシフトすることができることで
ある。
ポリマーのような通常半導体処理に用いられる透明な物
質のいずれを含んでもよい。位相シフト層１６は、スパ
ッタリング、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、およびスピ
ンオンなどの通常の半導体の処理で用いられるいかなる
方法によって堆積されてもよい。この層１６の重要な特
性は、膜で被覆された基板の上に堆積するのが容易であ
ること、その厚さがうまく制御できること、および所与
の厚さの範囲内では予め選択された量、ここでは１８０
°、だけ入射光の位相をシフトすることができることで
ある。
【００１８】適当な酸化物の例は、石英基板１２と分光
学的性質が満足に適合する酸化シリコンを含み、適当な
ポリマーの例は、ポリイミドを含む。しかし、ここに挙
げられたものに限定されることは意図していない。
学的性質が満足に適合する酸化シリコンを含み、適当な
ポリマーの例は、ポリイミドを含む。しかし、ここに挙
げられたものに限定されることは意図していない。
【００１９】最も好ましい実施例において、第１層１０
はクロムを含み、かつ波長はｉ−線（３６５ｎｍ）であ
り、第１層の厚さは、約２５〜７５ｎｍの範囲内であ
る。１８０°の位相シフトは、たとえば、約４００〜４
５０ｎｍの範囲の厚さを持つ二酸化シリコン層を用いる
ことにより得られる。酸化物は、ドライエッチングされ
てもよいが、等方性ウェットエッチングを施すと、より
優れた気中のイメージ（aerial image）が得られる。
はクロムを含み、かつ波長はｉ−線（３６５ｎｍ）であ
り、第１層の厚さは、約２５〜７５ｎｍの範囲内であ
る。１８０°の位相シフトは、たとえば、約４００〜４
５０ｎｍの範囲の厚さを持つ二酸化シリコン層を用いる
ことにより得られる。酸化物は、ドライエッチングされ
てもよいが、等方性ウェットエッチングを施すと、より
優れた気中のイメージ（aerial image）が得られる。
【００２０】酸化層１６のドライエッチングと、その後
に行なわれるクロムの薄膜１０のエッチングとが、図３
に示す開口１４を形成するためになされてもよい。代替
的には、酸化層１６の等方性ウェットエッチングが、酸
化層に開口１４′を形成するためになされ、その後、ク
ロムの薄膜がエッチングされて、図４に示したような開
口１４を形成してもよい。この後者の酸化物１６の等方
性ウェットエッチングは、開口１４′を規定する酸化物
の輪郭が、等方性ウェットエッチングの結果から、典型
的には（または実質的には）放物線状となり、このこと
により、結果的にクロムの薄層１０の開口１４を通る光
の焦点を絞りやすくするために好ましい。
に行なわれるクロムの薄膜１０のエッチングとが、図３
に示す開口１４を形成するためになされてもよい。代替
的には、酸化層１６の等方性ウェットエッチングが、酸
化層に開口１４′を形成するためになされ、その後、ク
ロムの薄膜がエッチングされて、図４に示したような開
口１４を形成してもよい。この後者の酸化物１６の等方
性ウェットエッチングは、開口１４′を規定する酸化物
の輪郭が、等方性ウェットエッチングの結果から、典型
的には（または実質的には）放物線状となり、このこと
により、結果的にクロムの薄層１０の開口１４を通る光
の焦点を絞りやすくするために好ましい。
【００２１】この発明に基づくマスクは、気中のイメー
ジ（aerial image）の比較を示す図５に見られるよう
に、従来のマスクと比較して、改善されたピークとサイ
ドローブ（side-lobe ：横の丸い突出部）との強度比を
もたらす。この発明の、ウエットエッチングを施された
ＳｉＯ2 ／Ｃｒマスクは、先行技術のクロムや酸化クロ
ムのマスクより優れているということが理解されるだろ
う。
ジ（aerial image）の比較を示す図５に見られるよう
に、従来のマスクと比較して、改善されたピークとサイ
ドローブ（side-lobe ：横の丸い突出部）との強度比を
もたらす。この発明の、ウエットエッチングを施された
ＳｉＯ2 ／Ｃｒマスクは、先行技術のクロムや酸化クロ
ムのマスクより優れているということが理解されるだろ
う。
【００２２】曲線１８は、この発明に基づくウェットエ
ッチングを施したＳｉＯ2 ／Ｃｒマスクを表わし、そこ
では、クロム膜１０の厚みは２５ｎｍであり、ＳｉＯ2
層１６の厚さは４１５ｎｍである。曲線２０は、この発
明に基づくドライエッチングを施したＳｉＯ2 ／Ｃｒマ
スクを表わし、クロム膜およびＳｉＯ2 層の厚みはウェ
ットエッチングを施したものと同じである。曲線２２
は、先行技術に基づく３０ｎｍの厚さのクロムを用いた
マスクを示し、曲線２４は、２００ｎｍの厚さのクロム
酸化物を用いた先行技術のマスクを示している。測定は
０．４μｍの開口に焦点を合せたときのものである。ピ
ークとサイドローブの強度の比は曲線２０では次に良い
場合に対して５０％優れている。
ッチングを施したＳｉＯ2 ／Ｃｒマスクを表わし、そこ
では、クロム膜１０の厚みは２５ｎｍであり、ＳｉＯ2
層１６の厚さは４１５ｎｍである。曲線２０は、この発
明に基づくドライエッチングを施したＳｉＯ2 ／Ｃｒマ
スクを表わし、クロム膜およびＳｉＯ2 層の厚みはウェ
ットエッチングを施したものと同じである。曲線２２
は、先行技術に基づく３０ｎｍの厚さのクロムを用いた
マスクを示し、曲線２４は、２００ｎｍの厚さのクロム
酸化物を用いた先行技術のマスクを示している。測定は
０．４μｍの開口に焦点を合せたときのものである。ピ
ークとサイドローブの強度の比は曲線２０では次に良い
場合に対して５０％優れている。
【００２３】この発明に基づくウェットエッチングを施
されたＳｉＯ2 ／Ｃｒマスクは、Ｆ＝＋１．０μｍまた
はｆ＝−１．０μｍの焦点ずれがあるときでさえ、優れ
ている。
されたＳｉＯ2 ／Ｃｒマスクは、Ｆ＝＋１．０μｍまた
はｆ＝−１．０μｍの焦点ずれがあるときでさえ、優れ
ている。
【００２４】図６（ａ）〜（ｅ）は、この発明における
マスクを形成する工程を順に並べてある。図６（ａ）に
示すように石英基板１２が設けられている。基板１２は
石英を含んでいてもよいが、当業者には、石英の代わり
にケイ素をベースとしたガラスなどの、いかなる透明な
物質でも用いることができることは容易に明らかになる
だろう。
マスクを形成する工程を順に並べてある。図６（ａ）に
示すように石英基板１２が設けられている。基板１２は
石英を含んでいてもよいが、当業者には、石英の代わり
にケイ素をベースとしたガラスなどの、いかなる透明な
物質でも用いることができることは容易に明らかになる
だろう。
【００２５】図６（ｂ）に示すように、クロムのような
金属の薄膜１０は、基板１２の表面上に堆積される。
金属の薄膜１０は、基板１２の表面上に堆積される。
【００２６】次に、酸化シリコンのような位相シフト層
１６を、スパッタリングなどによって図６（ｃ）に示す
ようにクロムの薄膜の表面上に堆積させる。フォトレジ
スト層２６が、酸化層１６の上に形成され、パターニン
グおよびエッチングされて、下にある酸化層が部分的に
露出される。フォトレジスト層は、通常用いられるフォ
トレジスト材料のいずれを含んでいてもよい。この例で
は、ポジ型のフォトレジストが用いられた。
１６を、スパッタリングなどによって図６（ｃ）に示す
ようにクロムの薄膜の表面上に堆積させる。フォトレジ
スト層２６が、酸化層１６の上に形成され、パターニン
グおよびエッチングされて、下にある酸化層が部分的に
露出される。フォトレジスト層は、通常用いられるフォ
トレジスト材料のいずれを含んでいてもよい。この例で
は、ポジ型のフォトレジストが用いられた。
【００２７】次に、ドライエッチング工程または図６
（ｄ）に示すように等方性のエッチング工程のどちらか
によって酸化層の露光部分がエッチングされ、開口１
４′を形成する。この酸化層１６のエッチングによっ
て、下にあるクロムの薄膜１０の一部が露出し、これは
図６（ｅ）に示すように、開口１４を形成するためにエ
ッチングによって除去される。都合よくは、フォトレジ
スト層２６は、クロム部分のエッチングより前に除去さ
れている。
（ｄ）に示すように等方性のエッチング工程のどちらか
によって酸化層の露光部分がエッチングされ、開口１
４′を形成する。この酸化層１６のエッチングによっ
て、下にあるクロムの薄膜１０の一部が露出し、これは
図６（ｅ）に示すように、開口１４を形成するためにエ
ッチングによって除去される。都合よくは、フォトレジ
スト層２６は、クロム部分のエッチングより前に除去さ
れている。
【００２８】この発明における減衰型位相シフトマスク
と、それを製造する方法とは、いくつかの利点を与え
る。まず第１に、このマスクは製造が容易である。第２
に、製造が容易であることから、そのような減衰型位相
シフトマスクは半導体チップの処理の過程において使用
されるすべてのマスクのセットに用いることができる。
つまり、チップの製造者は単に決定的な手順または寸法
のためだけに位相シフトマスクを用いるよう制限されて
いるわけではない。
と、それを製造する方法とは、いくつかの利点を与え
る。まず第１に、このマスクは製造が容易である。第２
に、製造が容易であることから、そのような減衰型位相
シフトマスクは半導体チップの処理の過程において使用
されるすべてのマスクのセットに用いることができる。
つまり、チップの製造者は単に決定的な手順または寸法
のためだけに位相シフトマスクを用いるよう制限されて
いるわけではない。
【００２９】この発明における減衰型位相シフトマスク
は、フォトリソグラフィ層を用いた半導体処理における
用途を見出されることが期待される。
は、フォトリソグラフィ層を用いた半導体処理における
用途を見出されることが期待される。
【００３０】この発明の好ましい実施例の先の説明は、
例示および説明のために提示された。余すところがない
こと、または、この発明を開示された厳密な形式に限定
することは意図されていない。明らかに、当業者には、
多くの修正および変更が明らかになるだろう。この発明
が、ＭＯＳまたはバイポーラの処理で他の製造法におい
て実行されることはあり得るだろう。同様に、記述した
いかなる処理の工程も、同様の結果を得るために他の工
程と交換できるだろう。実施例は、発明の原理や実用的
な応用を最もよく説明するために選ばれ記述された。そ
して、それによって当業者は様々な実施例について、お
よび企図される特定的な用途に合うような様々な修正と
ともに、この発明を理解するだろう。この発明の範囲は
前掲の特許請求の範囲およびそれに等価なものによって
規定されることが、意図されている。
例示および説明のために提示された。余すところがない
こと、または、この発明を開示された厳密な形式に限定
することは意図されていない。明らかに、当業者には、
多くの修正および変更が明らかになるだろう。この発明
が、ＭＯＳまたはバイポーラの処理で他の製造法におい
て実行されることはあり得るだろう。同様に、記述した
いかなる処理の工程も、同様の結果を得るために他の工
程と交換できるだろう。実施例は、発明の原理や実用的
な応用を最もよく説明するために選ばれ記述された。そ
して、それによって当業者は様々な実施例について、お
よび企図される特定的な用途に合うような様々な修正と
ともに、この発明を理解するだろう。この発明の範囲は
前掲の特許請求の範囲およびそれに等価なものによって
規定されることが、意図されている。
【図１】先行技術の一アプローチを用いた、位相シフト
マスクの一部分を示した断面図である。
マスクの一部分を示した断面図である。
【図２】先行技術の他のアプローチを用いた、位相シフ
トマスクの一部分を示した断面図である。
トマスクの一部分を示した断面図である。
【図３】この発明に基づいた位相シフトマスクの一部分
を示た断面図である。
を示た断面図である。
【図４】図３に類似の、この発明の代替的実施例を示し
た図である。
た図である。
【図５】強度および距離の座標において、先行技術のア
プローチにより得られた結果とこの発明によって得られ
た結果とを比較する、位相シフトマスクの開口における
距離の関数としての光の強度を、すべて透過率９％、位
相シフト１８０°として、表わしたプロット図である。
プローチにより得られた結果とこの発明によって得られ
た結果とを比較する、位相シフトマスクの開口における
距離の関数としての光の強度を、すべて透過率９％、位
相シフト１８０°として、表わしたプロット図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、代替的な好ましい実施例を
用いた、この発明に基づく位相シフトマスクの製造工程
を示している断面図である。
用いた、この発明に基づく位相シフトマスクの製造工程
を示している断面図である。
【符号の説明】 １０ クロム膜 １０′ 酸化クロム膜 １２ 石英基板 １４ 開口 １４′ 開口 １６ 位相シフト層 ２６ フォトレジスト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゾーラン・クリボカピック アメリカ合衆国、95050 カリフォルニア 州、サンタ・クラーラ、デ・バロナ・プレ イス、23321 (72)発明者 クリストファー・エイ・スペンス アメリカ合衆国、94087 カリフォルニア 州、サニィベイル、アンドーバー・ドライ ブ、1145
Claims (20)
- 【請求項１】 透明基板上に形成された約３〜１０％の
範囲の透過率をもたらすような厚さの第１層と、前記第
１層上に形成され所望の位相シフトを与えるような厚さ
の透明な物質を含む第２層と、を備える減衰型位相シフ
トマスク。 - 【請求項２】 前記第１層は、金属および金属酸化物か
らなる群より選択される材料を含む、請求項１に記載の
減衰型位相シフトマスク。 - 【請求項３】 前記第１層は、クロム、モリブデン、ポ
リシリコン、窒化シリコン、酸化チタン、および酸化セ
レンからなる群より選択される材料を含む、請求項２に
記載の減衰型位相シフトマスク。 - 【請求項４】 前記第１層は、本質的にクロムからな
り、かつ入射光の３６５ｎｍの波長に対して、約２５〜
７５ｎｍの範囲の厚みを有する、請求項３に記載の減衰
型位相シフトマスク。 - 【請求項５】 前記所望の位相シフトは１８０°であ
る、請求項１に記載の減衰型位相シフトマスク。 - 【請求項６】 前記第２層は、酸化物およびポリマーか
らなる群より選択される材料を含む、請求項５に記載の
減衰型位相シフトマスク。 - 【請求項７】 前記第２層は、本質的に酸化シリコンか
らなり、入射光の３６５ｎｍの波長に対しては約４００
〜４５０ｎｍの範囲の厚さを有する、請求項６に記載の
減衰型位相シフトマスク。 - 【請求項８】 １８０°の位相シフトを与える減衰型位
相シフトマスクであって、（ａ）透明基板上に形成され
た第１層を含み、前記第１層は本質的にクロムからな
り、かつ約３〜１０％の範囲の透過率を有し、かつ入射
光の３６５ｎｍの波長に対して約２５〜７５ｎｍの範囲
の厚さを有し、さらに、（ｂ）前記第１層の上に形成さ
れた第２層を含み、前記第２層は、本質的に二酸化シリ
コンからなり、かつ入射光の３６５ｎｍの波長に対して
４００〜４５０ｎｍの範囲の厚さを有する、減衰型位相
シフトマスク。 - 【請求項９】 透明基板上に形成される約３〜１０％の
範囲の透過率を有する第１層と、前記第１層上に形成さ
れ、所望の位相シフトを与えるような厚みを有する透明
な物質を含む第２層とを備える減衰型位相シフトマスク
を製造するためのプロセスであって、 （ａ） 前記透明基板を設けるステップと、 （ｂ） 前記透明基板の表面上に前記第１層を形成する
ステップと、 （ｃ） 前記第１層上に前記第２層を形成するステップ
と、 （ｄ） 前記第２層上にマスキング層を形成するステッ
プと、 （ｅ） 前記マスキング層に対してパターン形成および
エッチングを施して、前記第２層を部分的に露光するス
テップと、 （ｆ） 前記第２層の前記露光された部分を介してエッ
チングを行なって、第１の開口を形成し、前記第１層を
部分的に露光するステップと、 （ｇ） 前記マスキング層を除去するステップと、 （ｈ） 前記第１層の前記露光された部分を介してエッ
チングを行なって、第２の開口を形成するステップと、 を含む、減衰型位相シフトマスクを製造するためのプロ
セス。 - 【請求項１０】 前記第１層は、金属および金属酸化物
からなる群より選択される材料を含む、請求項９に記載
のプロセス。 - 【請求項１１】 前記第１層は、クロム、モリブデン、
ポリシリコン、窒化シリコン、酸化チタン、および酸化
セレンからなる群より選択される材料を含む、請求項１
０に記載のプロセス。 - 【請求項１２】 前記第１層は、本質的にはクロムから
なり、入射光の３６５ｎｍの波長に対して約２５〜７５
ｎｍの範囲の厚さに堆積される、請求項１１に記載のプ
ロセス。 - 【請求項１３】 前記の所望の位相シフトは１８０°で
ある、請求項９に記載のプロセス。 - 【請求項１４】 前記第２層は、酸化物およびポリマー
からなる群より選択される材料を含む、請求項１３に記
載のプロセス。 - 【請求項１５】 前記第２層は本質的に二酸化シリコン
からなり、入射光の３６５ｎｍの波長に対して約４００
〜４５０ｎｍの範囲の厚さを有する、請求項１４に記載
のプロセス。 - 【請求項１６】 前記酸化層は、ドライエッチング工程
によってエッチングを施されて、前記の第１の開口を規
定する実質的に垂直な壁が提供される、請求項１４に記
載のプロセス。 - 【請求項１７】 前記酸化層は、等方性ウェットエッチ
ングを施されて、前記の第１の開口を規定する実質的に
放物線状の輪郭を持つ壁が提供される、請求項１５に記
載のプロセス。 - 【請求項１８】 １８０°の位相シフトを与える減衰型
位相シフトマスクを製造するためのプロセスであって、
前記減衰型位相シフトマスクは、（ａ）透明基板上に形
成される第１層を含み、前記第１層は本質的にクロムか
らなり、約３〜１０％の範囲の透過率を有し、かつ３６
５ｎｍの入射光について約２５〜７５ｎｍの範囲の厚さ
を有しており、前記減衰型位相シフトマスクはさらに、
（ｂ）前記クロム層飢に形成される第２層を含み、前記
第２層は本質的に二酸化シリコンからなり、かつ３６５
ｎｍの入射光について約４００〜４５０ｎｍの範囲の厚
さを有しており、前記プロセスは、 （ａ） 前記透明基板を設けるステップと、 （ｂ） 前記透明基板の表面上に前記クロム層を形成す
るステップと、 （ｃ） 前記クロム層上に前記二酸化シリコン層を形成
するステップと、 （ｄ） 前記二酸化シリコン層上にフォトレジストマス
キング層を形成するステップと、 （ｅ） 前記フォトレジストマスキング層にパターン形
成およびエッチングを施して前記二酸化シリコン層を部
分的に露光するステップと、 （ｆ） 前記二酸化シリコン層の露光された部分を介し
てエッチングを行なって、第１の開口を形成し、前記ク
ロム層を部分的に露光するステップと、 （ｇ） 前記フォトレジストマスキング層を除去するス
テップと、 （ｈ） 前記クロム層の前記露光された部分を介してエ
ッチングを行ない、第２の開口を形成するステップと、 を含む、減衰型位相シフトマスクを製造するためのプロ
セス。 - 【請求項１９】 前記二酸化シリコン層は、ドライエッ
チング工程によりエッチングされて、前記の第１の開口
を規定する実質的に垂直な壁を与える、請求項１８に記
載のプロセス。 - 【請求項２０】 前記二酸化シリコン層は、等方性ウェ
ットエッチング工程によりエッチングされて、前記の第
１の開口を規定する実質的に放物線状の輪郭を持つ壁を
与える、請求項１８に記載のプロセス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US25089894A | 1994-05-31 | 1994-05-31 | |
| US250898 | 1994-05-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333825A true JPH07333825A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=22949610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13061695A Pending JPH07333825A (ja) | 1994-05-31 | 1995-05-29 | 減衰型位相シフトマスクおよびそれを製造するためのプロセス |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5601954A (ja) |
| EP (1) | EP0686876B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07333825A (ja) |
| KR (1) | KR950033661A (ja) |
| AT (1) | ATE185905T1 (ja) |
| DE (1) | DE69512833T2 (ja) |
| TW (1) | TW270219B (ja) |
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| US9885950B2 (en) | 2014-12-10 | 2018-02-06 | Samsung Display Co., Ltd. | Phase shift mask, method for manufacturing the same, and method for forming micro pattern |
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