JPH0950112A - Phase shift mask - Google Patents

Phase shift mask

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JPH0950112A
JPH0950112A JP19968995A JP19968995A JPH0950112A JP H0950112 A JPH0950112 A JP H0950112A JP 19968995 A JP19968995 A JP 19968995A JP 19968995 A JP19968995 A JP 19968995A JP H0950112 A JPH0950112 A JP H0950112A
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JP
Japan
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film
phase shift
light
pattern
shielding film
Prior art date
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Application number
JP19968995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takekazu Mikami
三上豪一
Hiroshi Mori
弘 毛利
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.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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Priority to US09/100,083 priority patent/US5972543A/en
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Priority to KR1020040087758A priority patent/KR100520014B1/en
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an upper shifter type phase shift mask which suppresses the fluctuation in the thickness of a phase shift film induced by a difference in level of a light shielding film in an element region, exhibits a sufficient light shielding characteristic in the periphery of the element region and has an excellent phase shift effect. SOLUTION: This phase shifter mask has the first patterns of the light shielding film 108 and the second patterns of the phase shift film 109 laminated on the first patterns on a transparent substrate 101. The phase shifter mask has the peripheral regions where the film thickness of the light shielding film 108 is large and the element region where the film thickness of the light shielding film 108 is small in order to suppress the fluctuation in the thickness of the phase shift film induced by the difference in level of the light shielding film 108 on the transparent substrate 101.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフトマスク
に関し、特に、超LSI等の製造に用いられるフォトマ
スクの中、微細パターンの形成が可能な位相シフトマス
クに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift mask, and more particularly to a phase shift mask capable of forming a fine pattern in a photomask used for manufacturing a VLSI or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】透明基板上に少なくとも第1のパターン
を形成する遮光膜と第2のパターンを形成する位相シフ
ト膜とを有する位相シフトマスクは、微細パターンの形
成に有効であることが知られている。このような位相シ
フトマスクとしては、一般的に以下の2つのタイプが知
られている。すなわち、(1)透明基板上に、まず、全
面に遮光膜を設け、これらを所定のパターンに製版した
後、位相シフト膜を全面に設けこれを製版することによ
り得られるいわゆる上シフター型位相シフトマスクと、
(2)透明基板上に、位相シフト膜、遮光膜をこの順で
全面に設けた後、まず、遮蔽膜を所定のパターンに加工
し、続いて位相シフト膜をパターニングすることにより
得られるいわゆる下シフター型位相シフトマスクと、で
ある。
2. Description of the Related Art A phase shift mask having a light-shielding film for forming at least a first pattern and a phase shift film for forming a second pattern on a transparent substrate is known to be effective for forming a fine pattern. ing. The following two types of phase shift masks are generally known. That is, (1) a so-called upper shifter type phase shift obtained by first providing a light-shielding film on the entire surface of a transparent substrate, plate-making these on a predetermined pattern, and then providing a phase-shifting film on the entire surface and making the plate. A mask,
(2) A so-called bottom obtained by forming a phase shift film and a light shielding film on the entire surface in this order on a transparent substrate, then processing the shielding film into a predetermined pattern, and then patterning the phase shift film. And a shifter type phase shift mask.

【0003】この2者を比較すると、以下の理由によ
り、前者の方が有利である。
Comparing the two, the former is more advantageous for the following reasons.

【0004】(1)後者において、いわゆる光導波効果
が生じ、これを打ち消すために煩雑なパターンデータ調
整が必要であるが、前者においてはこれは必要でない。 (2)位相シフトマスク固有のプロセスである位相スフ
ト膜に関する加工プロセスを、前者においては、通常の
クロムマスクプロセスの後に付加できるのに対し、後者
においてはクロムプロセスの間に挿入せねばならない。
このため、前者においては、遮光膜プロセスは従来プロ
セスと同じでよいのに対し、後者においては、遮光膜プ
ロセスも位相シフト膜の存在のため一部見直す必要があ
る。
(1) In the latter case, a so-called optical waveguide effect occurs, and complicated pattern data adjustment is necessary to cancel it, but in the former case, this is not necessary. (2) In the former, the processing process for the phase shift film, which is a process specific to the phase shift mask, can be added after the normal chrome mask process, whereas in the latter, it must be inserted between the chrome processes.
Therefore, in the former case, the light-shielding film process may be the same as the conventional process, whereas in the latter case, the light-shielding film process needs to be partially reviewed because of the existence of the phase shift film.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上シフ
ター型位相シフトマスクにおいても、以下のような欠点
がある。すなわち、パターニングされた遮光膜の上に位
相シフト膜を成膜する際に、遮光膜パターンの段差の影
響を受け、位相シフト膜が均一に成膜できない、という
問題である。位相シフト膜の段差の不均一は、透過する
露光光の位相シフト量を不均一にするものであり、位相
シフトマスクとしての性能を著しく劣化させるものであ
った。
However, the upper shifter type phase shift mask also has the following drawbacks. That is, when forming the phase shift film on the patterned light shielding film, there is a problem that the phase shift film cannot be formed uniformly due to the influence of the step of the light shielding film pattern. The unevenness of the steps of the phase shift film makes the amount of phase shift of the transmitted exposure light uneven and significantly deteriorates the performance as a phase shift mask.

【0006】位相シフト膜の膜厚の不均一をなくし、位
相角を正確に合わせた位相シフトマスクを得るために
は、遮光膜の膜厚を小さくし、遮光膜の段差を低減する
ことが必要である。ところが、遮光膜の膜厚を減じる
と、その遮光性能が劣化し、ステップアンドリピート露
光する際にウェハー上で隣接するショット(1回の露光
で転写される範囲)同士が重なる多重露光領域等が感光
してしまうコントラスト低下の問題が発生するため、遮
光膜の膜厚を小さくすることにより、上記問題を解決す
ることは困難であった。
In order to eliminate the unevenness of the film thickness of the phase shift film and obtain a phase shift mask in which the phase angle is accurately adjusted, it is necessary to reduce the film thickness of the light shielding film and reduce the step difference of the light shielding film. Is. However, when the film thickness of the light-shielding film is reduced, the light-shielding performance is deteriorated, and when performing step-and-repeat exposure, a multiple exposure area in which adjacent shots (ranges transferred in one exposure) overlap each other on the wafer Since the problem of reduction in contrast due to exposure occurs, it is difficult to solve the above problem by reducing the film thickness of the light shielding film.

【0007】遮光膜としては、スパッタ成膜によるクロ
ム膜を用いるのが一般的であるが、クロム膜の膜厚とそ
の透過率との関係を図5に示す。通常要求される遮光性
能は、透過率が0.1%以下となることである。これか
ら、遮光膜としては、最低でも60nm以上の膜厚が要
求されることが分かる。また、一般的に、遮光膜に反射
防止機能を要求する場合があるが、この場合は、クロム
膜に加えて反射防止膜が必要となり、遮光膜の膜厚は1
00nm以上になるのが普通である。
As the light-shielding film, a chromium film formed by sputtering is generally used, and the relationship between the thickness of the chromium film and its transmittance is shown in FIG. The normally required light-shielding performance is that the transmittance is 0.1% or less. From this, it is understood that the light-shielding film is required to have a thickness of at least 60 nm or more. Further, in general, the light shielding film may be required to have an antireflection function. In this case, an antireflection film is required in addition to the chromium film, and the thickness of the light shielding film is 1
It is usually 00 nm or more.

【0008】また、一方で、段差を持つ遮光膜パターン
の上に位相シフト膜を成膜した場合、一般的に、遮光膜
パターンの持つ段差と同等、又は、それに近い段差が位
相シフト膜の表面にも生じてしまう。さらに、位相シフ
ト膜(シフター膜)の成膜方法によっては、遮光膜の開
口部に向かって、図6に示すようにテーパーを持ってし
まうことが観測される。この場合、開口部内で位相シフ
ト量が一定でなくなり、位相シフトマスクの効果を低下
させてしまう。
On the other hand, when the phase shift film is formed on the light-shielding film pattern having a step, generally, a step equal to or close to the step of the light-shielding film pattern has a surface of the phase shift film. Will also occur. Further, depending on the film forming method of the phase shift film (shifter film), it is observed that the film has a taper toward the opening of the light shielding film as shown in FIG. In this case, the amount of phase shift is not constant in the opening, which reduces the effect of the phase shift mask.

【0009】位相シフト膜としては、一般的に酸化珪素
膜が使われることが多いが、開口部内で酸化珪素膜が上
述のクロム段差と同等の60nmの膜厚変動を持った場
合、位相シフト量の変動は、i線リソグラフィーでは約
30°、KrFエキシマレーザーリソグラフィーでは4
5°近くにもなってしまう。また、膜厚変動が反射防止
膜も加えて100nmとなった場合は、i線リソグラフ
ィーでは約50°、KrFエキシマレーザーリソグラフ
ィーでは約70°となってしまい、位相シフトマスクと
しては使いものにならない。
A silicon oxide film is generally used as the phase shift film, but when the silicon oxide film has a film thickness variation of 60 nm equivalent to the above-mentioned chromium step in the opening, the amount of phase shift is increased. Variation of about 30 ° in i-line lithography and 4 in KrF excimer laser lithography.
It will be close to 5 °. Further, when the variation in film thickness is 100 nm including the antireflection film, it becomes about 50 ° in i-line lithography and about 70 ° in KrF excimer laser lithography, which makes it unusable as a phase shift mask.

【0010】逆に、位相シフト量の変動の許容範囲を±
10°とした場合、酸化珪素からなる位相シフト膜に許
される膜厚の変動は、i線リソグラフィーでは約20n
m、KrFエキシマレーザーリソグラフィーでは約14
nmにすぎない。このために許容される遮光膜パターン
の段差は、シフター膜の成膜方法にもよるが、特殊な成
膜方法を採用しない限り、上述の60nmよりかなり小
さくなってしまい、図5より明らかな通り、遮光性能が
低いものになってしまう。
On the contrary, the allowable range of fluctuation of the phase shift amount is ±
When the angle is 10 °, the variation in film thickness allowed for the phase shift film made of silicon oxide is about 20 n in i-line lithography.
m, about 14 in KrF excimer laser lithography
Only nm. For this reason, the allowable step difference of the light-shielding film pattern depends on the film forming method of the shifter film, but unless the special film forming method is adopted, it is considerably smaller than the above-mentioned 60 nm, and as is clear from FIG. However, the light blocking performance will be low.

【0011】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、位相シフト効果
が要求される領域においては、パターニングされた遮光
膜の段差によって生じる位相シフト膜の膜厚変動を抑
え、かつ、十分な遮光率が要求される領域においては、
十分な遮光特性を示し、優れた位相シフト効果を有する
上シフター型位相シフトマスクを提供することである。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object thereof is to provide a phase shift film caused by a step of a patterned light shielding film in a region where a phase shift effect is required. In the area where the variation of the film thickness is suppressed and a sufficient light blocking rate is required,
An object of the present invention is to provide an upper shifter type phase shift mask that exhibits sufficient light shielding characteristics and has an excellent phase shift effect.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、遮光膜の膜厚
が大きく、したがって段差が大きく、遮光性能が高い領
域と、膜厚が小さく、したがって段差が小さく、遮光性
能が低い領域とを設けることにより、上述の問題点を解
決するものである。また、遮光膜の構成として、層数が
多く、したがって段差が大きく、遮光性能が高い領域
と、層数が少なく、したがって段差が小さく、遮光性能
が低い領域とを設けることにより、同様に上述の問題を
解決するものである。
According to the present invention, there are provided a region in which the light-shielding film has a large film thickness and thus a large step, and a high light-shielding performance, and a region in which a film thickness is small and therefore a small step and a low light-shielding performance. By providing it, the above-mentioned problem is solved. In addition, as the configuration of the light-shielding film, by providing a region having a large number of layers and thus a large step difference and a high light-shielding performance and a region having a small number of layers and thus a small step difference and a low light-shielding performance, the same as described above is achieved. It solves the problem.

【0013】一般的に、例えば素子領域内の微細パター
ン等の位相シフト効果が必要とされるパターンにおいて
は、隣接する開口間に位相シフト層によって位相差が半
波長(180°)導入されるようにすることが重要で、
その開口間の遮光層の遮光性能は高くなくとも、十分に
位相シフトの効果が期待できる。一方で、例えば素子領
域の周辺部のステップアンドリピート露光の際に多重露
光される領域のように、遮光層に高い遮光性能が要求さ
れる領域には、位相シフト効果が必要とされるような微
細パターンは存在しない。したがって、予め遮光性能を
優先させる領域と、位相シフト効果を優先させる領域と
に分けることは十分に可能である。
Generally, in a pattern requiring a phase shift effect, such as a fine pattern in an element region, a phase shift layer introduces a phase difference of a half wavelength (180 °) between adjacent openings. Is important,
Even if the light blocking performance of the light blocking layer between the openings is not high, a sufficient phase shift effect can be expected. On the other hand, a phase shift effect is required in a region where high light shielding performance is required for the light shielding layer, such as a region where multiple exposure is performed in step and repeat exposure in the peripheral portion of the element region. There is no fine pattern. Therefore, it is possible to sufficiently divide into a region in which the light shielding performance is prioritized and a region in which the phase shift effect is prioritized in advance.

【0014】具体的には、通常の遮光膜パターンを透明
基板上に形成した後、2度目のリソグラフィー工程を経
て、遮光性能を犠牲にしてもよい領域の遮光膜パターン
を露出させるレジストマスクを形成する。ここで、露出
された部分の遮光膜を所定の量だけエッチングして薄く
し、その後残ったレジストを除去することにより、膜厚
が異なり、遮光能力の異なる2つの領域が得られる。こ
の際、エッチングの深さをコントロールするのが困難な
場合は、遮光膜を予め異なる材料からなる多層膜とし、
上述のエッチングの際に特定の材料の層だけがエッチン
グされるようにすることも可能である。この方式によ
り、2つの領域の膜厚、遮光性能をより厳密にコントロ
ールすることができる。
Specifically, after forming a normal light-shielding film pattern on a transparent substrate, a resist mask for exposing the light-shielding film pattern in a region where the light-shielding performance may be sacrificed is formed through a second lithography process. To do. Here, the exposed portion of the light-shielding film is etched by a predetermined amount to be thin, and then the remaining resist is removed to obtain two regions having different film thicknesses and different light-shielding capabilities. At this time, if it is difficult to control the etching depth, the light-shielding film is a multilayer film made of different materials in advance,
It is also possible for only certain layers of material to be etched during the etching described above. With this method, the film thickness and the light shielding performance of the two regions can be controlled more strictly.

【0015】また、遮光膜パターンを透明基板上の全て
の領域において薄く作製し、位相シフト膜パターンを作
製した後、この上に遮光性を十分に有する第3の層を成
膜し、これを製版することによっても、上述の目的は達
成される。
Further, the light-shielding film pattern is thinly formed in all regions on the transparent substrate, the phase shift film pattern is formed, and then a third layer having a sufficient light-shielding property is formed thereon. The above-mentioned object can also be achieved by plate-making.

【0016】すなわち、本発明の位相シフトマスクは、
透明基板上に、遮光膜の第1パターンと、第1パターン
上に積層された位相シフト膜の第2パターンとを少なく
とも有する位相シフトマスクにおいて、前記透明基板上
に、前記遮光膜の膜厚が大きい領域と小さい領域とが存
在することを特徴とするものである。
That is, the phase shift mask of the present invention is
In a phase shift mask having at least a first pattern of a light shielding film and a second pattern of a phase shift film laminated on the first pattern on a transparent substrate, a film thickness of the light shielding film on the transparent substrate is It is characterized by the existence of a large area and a small area.

【0017】この場合、遮光膜の膜厚が大きい領域が、
ステップアンドリピート露光において多重露光される領
域を含むことが望ましい。
In this case, the region where the light-shielding film has a large thickness is
It is desirable to include an area that is subjected to multiple exposure in step-and-repeat exposure.

【0018】本発明のもう1つの位相シフトマスクは、
透明基板上に、遮光膜の第1パターンと、第1パターン
上に積層された位相シフト膜の第2パターンとを少なく
とも有する位相シフトマスクにおいて、前記遮光膜が複
数の層からなる多層膜からなり、前記透明基板上で前記
多層膜を構成する層数が多い領域と1層を含む少ない領
域とが存在することを特徴とするものである。
Another phase shift mask of the present invention is
In a phase shift mask having at least a first pattern of a light-shielding film and a second pattern of a phase-shifting film laminated on the first pattern on a transparent substrate, the light-shielding film is composed of a multilayer film composed of a plurality of layers. On the transparent substrate, there are an area having a large number of layers forming the multilayer film and an area having a small number of one layer.

【0019】この場合、遮光膜の層数が多い領域が、ス
テップアンドリピート露光において多重露光される領域
を含むことが望ましい。
In this case, it is desirable that the region where the number of layers of the light shielding film is large includes a region which is subjected to multiple exposure in step and repeat exposure.

【0020】本発明のさらにもう1つの位相シフトマス
クは、透明基板上に、遮光膜の第1パターンと、第1パ
ターン上に積層された位相シフト膜の第2パターンとを
少なくとも有する位相シフトマスクにおいて、前記第2
パターンの上に遮光性の第3パターンを有することを特
徴とするものである。
Still another phase shift mask of the present invention is a phase shift mask having at least a first pattern of a light shielding film and a second pattern of a phase shift film laminated on the first pattern on a transparent substrate. In the second
It is characterized in that it has a light-shielding third pattern on the pattern.

【0021】この場合、第3パターンが形成された領域
が、ステップアンドリピート露光において多重露光され
る領域を含むことが望ましい。
In this case, it is desirable that the area where the third pattern is formed includes an area that is subjected to multiple exposure in step and repeat exposure.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照にして本発明
の位相シフトマスクをその作製方法に基づいて具体的に
説明する。 〔実施例1〕以下に、本発明によるi線露光用位相シフ
トマスクの実施例を図1〜図2の製造方法を示す工程図
に従って説明する。まず、図1(a)に示すように、6
インチ角、厚さ0.25インチのフォトマスク用合成石
英基板101上に、以下の条件で膜厚100nmのクロ
ム遮光膜102を成膜する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The phase shift mask of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings based on its manufacturing method. [Embodiment 1] An embodiment of a phase shift mask for i-line exposure according to the present invention will be described below with reference to process diagrams showing the manufacturing method of FIGS. First, as shown in FIG.
A chromium light-shielding film 102 having a film thickness of 100 nm is formed under the following conditions on a synthetic quartz substrate 101 for a photomask having an inch square and a thickness of 0.25 inch.

【0023】 成膜方法 :DCマグネトロンスパッタリング ターゲット :金属クロム 成膜ガス及び流量:アルゴン80sccm+窒素20s
ccm 成膜圧力 :約5mTorr 電流 :6アンペア なお、このようにして成膜した遮光膜102の波長36
5nmにおける透過率は、透明基板101を100%と
したとき、略0%であった。
Film forming method: DC magnetron sputtering target: Metal chromium Film forming gas and flow rate: Argon 80 sccm + Nitrogen 20 s
ccm film forming pressure: about 5 mTorr current: 6 amperes Note that the light shielding film 102 thus formed has a wavelength of 36.
The transmittance at 5 nm was about 0% when the transparent substrate 101 was set to 100%.

【0024】次に、図1(b)に示すように、このブラ
ンクの上に電子線レジスト103を塗布し、通常の電子
線リソグラフィー法によりこれをパターニングし、同図
(c)に示すようなレジストパターン104を得る。こ
のレジストパターン104をマスクとして、表面の露出
しているクロム遮光膜102を硝酸セリウム系のウエッ
トエッチャントで選択的にエッチングする。なお、この
際のエッチング時間は40秒であった。さらに、エッチ
ング終了後、残ったレジストパターン104を除去し、
図1(d)に示すような遮光膜パターン105を得る。
Next, as shown in FIG. 1B, an electron beam resist 103 is applied onto this blank and patterned by a usual electron beam lithography method, as shown in FIG. A resist pattern 104 is obtained. Using this resist pattern 104 as a mask, the chromium light-shielding film 102 whose surface is exposed is selectively etched with a cerium nitrate-based wet etchant. The etching time at this time was 40 seconds. Further, after etching is completed, the remaining resist pattern 104 is removed,
A light shielding film pattern 105 as shown in FIG. 1D is obtained.

【0025】この基板を十分に洗浄した後に、図1
(e)に示すように、再度電子線レジスト106を塗布
し、常法の電子線リソグラフィーにより、同図(f)に
示すように、素子領域の内部の部分のクロム遮光膜10
5を露出させるレジストパターン107を得る。
After the substrate is thoroughly washed, FIG.
As shown in (e), the electron beam resist 106 is applied again, and the chrome light-shielding film 10 in the inner portion of the element region is formed by ordinary electron beam lithography as shown in (f) of the figure.
A resist pattern 107 for exposing 5 is obtained.

【0026】続いて、上述のウエットエッチャントを用
い、上述のエッチング時間の75%の時間、すなわち、
30秒間だけ露出している領域のクロム遮光膜105を
エッチングし、膜厚の小さい領域を設ける。この膜厚の
小さい領域のクロム遮光膜105の膜厚は約25nmで
あった。その後、残ったレジストを除去することによ
り、図2(g)に示すような本発明の厚さの異なる2つ
の領域を持つ遮光膜108を得る。
Then, using the above wet etchant, 75% of the above etching time, that is,
The chromium light-shielding film 105 in the region exposed only for 30 seconds is etched to provide a region with a small film thickness. The film thickness of the chromium light-shielding film 105 in this small film thickness region was about 25 nm. After that, the remaining resist is removed to obtain the light shielding film 108 having two regions having different thicknesses according to the present invention as shown in FIG.

【0027】次に、図2(h)に示すように、この上に
市販のスピンオングラス(例えば、東京応化(株)製O
CD)を厚さが385nmとなるように回転塗布し、乾
燥後、空気中で250℃で焼成し、位相シフト量が略1
80°の位相シフト膜109を得る。続いて、図2
(i)に示すように、この上に通常のフォトレジスト1
10を塗布し、レーザービームパターン描画装置を用い
たリソグラフィー法によりこれをパターニングし、同図
(j)に示すようなレジストパターン111を形成す
る。次に、このレジストパターン111をマスクとし
て、露出した位相シフト膜109を常法のドライエッチ
ング法により選択的にエッチングし、その後、残ったレ
ジストパターン111を除去し、図2(k)に示すよう
な本発明の位相シフトマスク112を得る。
Next, as shown in FIG. 2 (h), a commercially available spin-on glass (for example, O manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.)
(CD) is spin-coated to a thickness of 385 nm, dried and baked in air at 250 ° C., and the phase shift amount is about 1
The 80 ° phase shift film 109 is obtained. Subsequently, FIG.
As shown in (i), a normal photoresist 1 is formed on this.
10 is applied and patterned by a lithography method using a laser beam pattern drawing apparatus to form a resist pattern 111 as shown in FIG. Next, using the resist pattern 111 as a mask, the exposed phase shift film 109 is selectively etched by a normal dry etching method, and then the remaining resist pattern 111 is removed, as shown in FIG. The phase shift mask 112 of the present invention is obtained.

【0028】〔実施例2〕次に、本発明による別のi線
露光用位相シフトマスクの実施例を図3の製造方法を示
す工程図に従って説明する。図3(a)に示すように、
透明基板201上に、順に以下の条件(1)、(2)に
従って2つの層202、203からなる遮光膜を成膜す
る。なお、2つの層202、203は、真空装置から出
さずに一気に成膜した。
[Embodiment 2] Next, an embodiment of another phase shift mask for i-line exposure according to the present invention will be described with reference to process diagrams showing the manufacturing method of FIG. As shown in FIG.
On the transparent substrate 201, a light-shielding film composed of two layers 202 and 203 is sequentially formed under the following conditions (1) and (2). Note that the two layers 202 and 203 were formed at once without being taken out from the vacuum device.

【0029】条件(1) 成膜方法 :DCマグネトロンスパッタリング ターゲット :金属クロム 成膜ガス及び流量:アルゴン95sccm+四フッ化炭
素5sccm 成膜圧力 :約5mTorr 電流 :6アンペア 条件(2) 成膜方法 :DCマグネトロンスパッタリング ターゲット :金属フロム 成膜ガス及び流量:アルゴン80sccm+窒素20s
ccm 成膜圧力 :約5mTorr 電流 :6アンペア ここで、第1層202は約20nm、第2層203は約
100nmの厚さであった。次に、図3(b)に示すよ
うに、この遮光膜上に常用の電子線レジスト204を塗
布し、同図(c)に示すように、常法の電子線リソグラ
フィーによりこれをパターニングし、レジストパターン
205を得る。続いて、レジストパターン205より露
出している遮光膜を以下の条件によりドライエッチング
する。
Condition (1) Film forming method: DC magnetron sputtering target: Metal chromium Film forming gas and flow rate: Argon 95 sccm + carbon tetrafluoride 5 sccm Film forming pressure: Approximately 5 mTorr Current: 6 amperes Condition (2) Film forming method: DC Magnetron sputtering target: metal from Film forming gas and flow rate: Argon 80 sccm + Nitrogen 20 s
ccm film forming pressure: about 5 mTorr current: 6 amperes Here, the first layer 202 had a thickness of about 20 nm and the second layer 203 had a thickness of about 100 nm. Next, as shown in FIG. 3B, a conventional electron beam resist 204 is applied on the light-shielding film, and as shown in FIG. 3C, this is patterned by a conventional electron beam lithography. A resist pattern 205 is obtained. Then, the light shielding film exposed from the resist pattern 205 is dry-etched under the following conditions.

【0030】 エッチング方式 :高周波反応性イオンエッチング ガス及び流量 :ジクロロメタン50sccm+酸素
20sccm 圧力 :約300mTorr 電力 :250W なお、このドライエッチングは、遮光膜を構成する2層
202、203の両方を除去できる。さらに、残ったレ
ジストを除去し、図3(d)に示すような遮光膜パター
ン206を得る。
Etching Method: High Frequency Reactive Ion Etching Gas and Flow Rate: Dichloromethane 50 sccm + Oxygen 20 sccm Pressure: Approximately 300 mTorr Power: 250 W Note that this dry etching can remove both of the two layers 202 and 203 forming the light shielding film. Further, the remaining resist is removed to obtain a light shielding film pattern 206 as shown in FIG.

【0031】次に、この基板をよく洗浄した後、図3
(e)に示すように、再度電子線レジスト207を塗布
し、同図(f)に示すように、素子領域208だけ遮光
膜が露出するようにこれをパターニングする。続いて、
硝酸セリウム系のウエットエッチャント(例えば、イン
クテック社製MR−ES)を用いて、遮光膜の第2層2
03を選択的にエッチングし、残ったレジストを除去
し、図3(g)に示すように、本発明の遮光膜パターン
209を得る。なお、上述の条件(1)で成膜される第
1層202は、上述のウエットエッチャントへの溶解速
度が極めて遅く、実質的にエッチングされないため、膜
203のみが除去され、膜202は残る。
Next, after thoroughly cleaning this substrate, FIG.
As shown in (e), the electron beam resist 207 is applied again, and as shown in (f) in the figure, this is patterned so that the light-shielding film is exposed only in the element region 208. continue,
The second layer 2 of the light-shielding film is formed by using a cerium nitrate-based wet etchant (for example, MR-ES manufactured by Inktech Co., Ltd.).
03 is selectively etched and the remaining resist is removed to obtain a light shielding film pattern 209 of the present invention as shown in FIG. The first layer 202 formed under the above condition (1) has a very low dissolution rate in the above wet etchant and is not substantially etched. Therefore, only the film 203 is removed and the film 202 remains.

【0032】以下、実施例1と同様に、スピオングラス
からなる位相シフト膜を形成し、パターニングして、図
3(h)に示すような本発明の位相シフトマスク210
を得る。
Thereafter, as in the first embodiment, a phase shift film made of spion glass is formed and patterned, and the phase shift mask 210 of the present invention as shown in FIG. 3 (h).
Get.

【0033】〔実施例3〕最後に、本発明による第3の
i線露光用位相シフトマスクの実施例を図4の製造方法
を示す工程図に従って説明する。図4(a)に示すよう
に、6インチ角、厚さ0.25インチのフォトマスク用
合成石英基板301上に、以下の条件で膜厚30nmの
クロム遮光膜302を成膜する。
[Embodiment 3] Finally, an embodiment of the third phase shift mask for i-line exposure according to the present invention will be described with reference to the process charts showing the manufacturing method of FIG. As shown in FIG. 4A, a chromium light-shielding film 302 having a film thickness of 30 nm is formed on a 6-inch square and 0.25-inch thick synthetic quartz substrate 301 for a photomask under the following conditions.

【0034】 成膜方法 :DCマグネトロンスパッタリング ターゲット :金属クロム 成膜ガス及び流量:アルゴン80sccm+窒素20s
ccm 成膜圧力 :約5mTorr 電流 :6アンペア なお、このようにして成膜した遮光膜302の波長36
5nmにおける透過率は、透明基板301を100%と
したとき、約7%であった。
Film forming method: DC magnetron sputtering target: Metal chromium Film forming gas and flow rate: Argon 80 sccm + Nitrogen 20 s
ccm film-forming pressure: about 5 mTorr current: 6 amperes Note that the light-shielding film 302 thus formed has a wavelength of 36.
The transmittance at 5 nm was about 7% when the transparent substrate 301 was set to 100%.

【0035】次に、この遮光膜302を実施例1と同様
にパターニングし、図4(b)に示すような遮光膜パタ
ーン303を得る。続いて、実施例1と同様に、この上
にスピンオングラスからなるシフター膜を成膜し、パタ
ーニングすることにより、図4(c)に示すようなシフ
ターパターン304を得る。
Next, the light shielding film 302 is patterned in the same manner as in Example 1 to obtain a light shielding film pattern 303 as shown in FIG. 4 (b). Then, similarly to the first embodiment, a shifter film made of spin-on-glass is formed on this and patterned to obtain a shifter pattern 304 as shown in FIG. 4C.

【0036】このシフターパターン304の上に、図4
(d)に示すように、常用の電子線レジスト305を全
面に塗布し、これを常法により、同図(e)に示すよう
に、素子領域の外側部306だけシフト膜304が露出
するようにパターニングする。さらに、この上に、上述
の遮光膜302の成膜条件と同じ条件で、図4(f)に
示すように、第2の遮光膜307を成膜する。なお、こ
のときの第2の遮光膜307の膜厚は約100nmであ
った。最後に、レジスト305をリフトオフして、素子
領域上の第2の遮光膜307を除去することにより、図
4(g)に示すような本発明の位相シフトマスク308
を得る。
On the shifter pattern 304, as shown in FIG.
As shown in (d), a common electron beam resist 305 is applied on the entire surface, and this is applied by a conventional method so that the shift film 304 is exposed only in the outer portion 306 of the element region as shown in FIG. Pattern. Further, a second light-shielding film 307 is formed thereon, as shown in FIG. 4F, under the same conditions as the above-described film-forming conditions for the light-shielding film 302. The film thickness of the second light shielding film 307 at this time was about 100 nm. Finally, the resist 305 is lifted off and the second light-shielding film 307 on the element region is removed, whereby the phase shift mask 308 of the present invention as shown in FIG.
Get.

【0037】以上、本発明の位相シフトマスクをいくつ
かの実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら
実施例に限定されず種々の変形が可能である。
The phase shift mask of the present invention has been described above based on some embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments and various modifications can be made.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の位相シフトマスクは、透明明基板上に、第1パターン
を形成するいわゆる遮光膜と、この遮光膜がパターンニ
ングされた後にこの上に積層される第2のパターンを形
成するいわゆる位相シフト膜とを少なくとも有する位相
シフトマスクであり、透明基板上で、上記の遮光膜の膜
厚が大きい領域と小さく領域とが存在するか、又は、上
記の遮光膜が複数の層からなる多層膜であり、透明基板
上で多層膜を構成する層数が多い領域と少ない領域とが
存在することを特徴とするものであり、位相シフト効果
が要求される領域においては、パターニングされた遮光
膜の段差によって生じる位相シフト膜の膜厚変動を抑
え、かつ、十分な遮光率が要求される領域においては、
十分な遮光特性を示すものである。したがって、上シフ
ター型位相シフトマスクにおいて、優れた位相シフト効
果を引き出すことができる。
As is apparent from the above description, the phase shift mask of the present invention comprises a so-called light-shielding film for forming a first pattern on a transparent bright substrate and a so-called light-shielding film after the light-shielding film has been patterned. A phase shift mask having at least a so-called phase shift film for forming a second pattern laminated on the transparent substrate, wherein a region having a large thickness and a region having a small thickness of the light shielding film are present on the transparent substrate, or The light-shielding film is a multilayer film composed of a plurality of layers, and is characterized in that there are a region having a large number of layers and a region having a small number of layers constituting the multilayer film on the transparent substrate, and the phase shift effect is In the required region, the variation in the film thickness of the phase shift film caused by the step of the patterned light shielding film is suppressed, and in the region where a sufficient light shielding rate is required,
It shows a sufficient light-shielding property. Therefore, in the upper shifter type phase shift mask, an excellent phase shift effect can be brought out.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1の位相シフトマスクの製造方
法を示す工程図の一部である。
FIG. 1 is a part of a process chart showing a method for manufacturing a phase shift mask according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施例1の位相シフトマスクの製造方法を示す
工程図の残部である。
FIG. 2 is the rest of the process drawing showing the method for manufacturing the phase shift mask of the first embodiment.

【図3】実施例2の位相シフトマスクの製造方法を示す
工程図である。
FIG. 3 is a process drawing showing the method of manufacturing the phase shift mask of the second embodiment.

【図4】実施例3の位相シフトマスクの製造方法を示す
工程図である。
FIG. 4 is a process drawing showing the manufacturing method of the phase shift mask of Example 3;

【図5】遮光膜として用いるクロム膜の膜厚と透過率と
の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the film thickness of a chromium film used as a light-shielding film and the transmittance.

【図6】上シフター型位相シフトマスクの遮光膜の段差
によって生じる欠陥を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a defect caused by a step of the light shielding film of the upper shifter type phase shift mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…フォトマスク用合成石英基板 102…クロム遮光膜 103…電子線レジスト 104…レジストパターン 105…遮光膜パターン 106…電子線レジスト 107…レジストパターン 108…厚さの異なる2つの領域を持つ遮光膜 109…位相シフト膜 110…フォトレジスト 111…レジストパターン 112…位相シフトマスク 201…透明基板 202…遮光膜を構成する第1層 203…遮光膜を構成する第2層 204…電子線レジスト 205…レジストパターン 206…遮光膜パターン 207…電子線レジスト 208…素子領域 209…遮光膜パターン 210…位相シフトマスク 301…フォトマスク用合成石英基板 302…クロム遮光膜 303…遮光膜パターン 304…シフターパターン 305…電子線レジスト 306…素子領域の外側部 307…第2の遮光膜 308…位相シフトマスク Reference numeral 101 ... Synthetic quartz substrate for photomask 102 ... Chrome light shielding film 103 ... Electron beam resist 104 ... Resist pattern 105 ... Light shielding film pattern 106 ... Electron beam resist 107 ... Resist pattern 108 ... Light shielding film 109 having two regions having different thicknesses 109 ... Phase shift film 110 ... Photoresist 111 ... Resist pattern 112 ... Phase shift mask 201 ... Transparent substrate 202 ... First layer 203 forming light-shielding film ... Second layer forming light-shielding film 204 ... Electron beam resist 205 ... Resist pattern 206 ... Shading film pattern 207 ... Electron beam resist 208 ... Element region 209 ... Shading film pattern 210 ... Phase shift mask 301 ... Photomask synthetic quartz substrate 302 ... Chromium shading film 303 ... Shading film pattern 304 ... Shifter pattern 305 ... Electron beam Regis 306 ... outer portion 307: second light-shielding film 308 ... phase shift mask element region

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明基板上に、遮光膜の第1パターン
と、第1パターン上に積層された位相シフト膜の第2パ
ターンとを少なくとも有する位相シフトマスクにおい
て、 前記透明基板上に、前記遮光膜の膜厚が大きい領域と小
さい領域とが存在することを特徴とする位相シフトマス
ク。
1. A phase shift mask having at least a first pattern of a light shielding film and a second pattern of a phase shift film laminated on the first pattern on a transparent substrate, wherein the light shielding is provided on the transparent substrate. A phase shift mask having a region where the film thickness is large and a region where the film thickness is small.
【請求項2】 前記の遮光膜の膜厚が大きい領域が、ス
テップアンドリピート露光において多重露光される領域
を含むことを特徴とする請求項1記載の位相シフトマス
ク。
2. The phase shift mask according to claim 1, wherein the region where the light-shielding film has a large film thickness includes a region which is subjected to multiple exposure in step and repeat exposure.
【請求項3】 透明基板上に、遮光膜の第1パターン
と、第1パターン上に積層された位相シフト膜の第2パ
ターンとを少なくとも有する位相シフトマスクにおい
て、 前記遮光膜が複数の層からなる多層膜からなり、前記透
明基板上で前記多層膜を構成する層数が多い領域と1層
を含む少ない領域とが存在することを特徴とする位相シ
フトマスク。
3. A phase shift mask having at least a first pattern of a light-shielding film and a second pattern of a phase-shifting film laminated on the first pattern on a transparent substrate, wherein the light-shielding film is composed of a plurality of layers. A phase shift mask comprising a multi-layered film of the following, wherein there are a region having a large number of layers and a region having a small number of one layer on the transparent substrate.
【請求項4】 前記の遮光膜の層数が多い領域が、ステ
ップアンドリピート露光において多重露光される領域を
含むことを特徴とする請求項3記載の位相シフトマス
ク。
4. The phase shift mask according to claim 3, wherein the region where the number of layers of the light shielding film is large includes a region which is subjected to multiple exposure in step and repeat exposure.
【請求項5】 透明基板上に、遮光膜の第1パターン
と、第1パターン上に積層された位相シフト膜の第2パ
ターンとを少なくとも有する位相シフトマスクにおい
て、 前記第2パターンの上に遮光性の第3パターンを有する
ことを特徴とする位相シフトマスク。
5. A phase shift mask having at least a first pattern of a light-shielding film and a second pattern of a phase-shifting film laminated on the first pattern on a transparent substrate, wherein light is shielded on the second pattern. A phase shift mask, which has a third pattern having a positive property.
【請求項6】 前記の第3パターンが形成された領域
が、ステップアンドリピート露光において多重露光され
る領域を含むことを特徴とする請求項5記載の位相シフ
トマスク。
6. The phase shift mask according to claim 5, wherein the region in which the third pattern is formed includes a region which is subjected to multiple exposure in step and repeat exposure.
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