JPH1020471A - 露光マスクの製造方法 - Google Patents

露光マスクの製造方法

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JPH1020471A
JPH1020471A JP17191896A JP17191896A JPH1020471A JP H1020471 A JPH1020471 A JP H1020471A JP 17191896 A JP17191896 A JP 17191896A JP 17191896 A JP17191896 A JP 17191896A JP H1020471 A JPH1020471 A JP H1020471A
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JP
Japan
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film
substrate
translucent film
translucent
mask
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JP17191896A
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English (en)
Inventor
Takashi Kamo
隆 加茂
Hidehiro Watanabe
秀弘 渡辺
Koji Suzuki
浩二 鈴木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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
    • G03F1/32Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透光部通過光と位相シフタ通過光の位相差、
位相シフタ通過光の強度の露光による経時変化、薬品等
による経時変化を低減させる。 【解決手段】 基板101上に半透明膜103を形成す
ると同時に基板101を300℃に加熱し、その後基板
101を成膜チャンバから取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は露光マスクの製造方
法に関し、特に位相シフトマスクの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】レジストパターンを形成する際に、従来
は透光部と遮光部とを石英基板上に形成したマスクに光
を照射し、ウエハ上に透光部からの光を結像させること
でウエハ上に石英基板のパターンを形成するという方法
が用いられてきた。
【0003】しかし、デバイスがより微細になるにした
がって、従来の露光マスクでは隣接するパターン間にお
ける光の回折が原因となってウエハ上に微細パターンを
形成することが次第に困難になりつつあった。これを解
決する方法として位相シフト法がある。この手法は透光
部に位相反転層(位相シフタ、半透明膜)を設け隣接す
るパターンからの光の回折の影響を除去し、パターン精
度の向上を図るものである。
【0004】この位相シフト法のなかでも、隣接する2
つの透光部に対し交互に180度の位相差を設けるよう
にしたものがレベンソン型位相シフタを用いた位相シフ
ト法である。この方法では3つ以上のパターンが隣接す
る場合、効果を発揮することは難しい。この問題を解決
するためにはデバイス設計を根本から見直す必要があ
り、直ちに実用化するにはかなりの困難がある。
【0005】位相シフト法のなかでデバイス設計変更を
必要としないものとしてハーフトーン型位相シフタを用
いた位相シフト法がある。この方法で位相シフト効果を
最大限に発揮させるためには、透光部と位相シフタとを
通過した光の位相差と、透光部と位相シフタとを通過し
た光の振幅透過率比を最適化することが重要である。こ
の位相差と振幅透過率比とは透光部と位相シフタの光学
定数と膜厚とにより一意的に決まる。つまり所望の位相
差と振幅透過率比とを得るためには透光部と位相シフタ
の光学定数と膜厚とがある関係を満足する必要がある。
そこで振幅透過率及び位相差の条件を満足する光学定数
を有する膜を半透明膜に用いることによって、ハーフト
ーン型位相シフタの能力を最大限に発揮させることがで
きる。上記条件の光学定数を満足するマスクは、例えば
g線を露光光源とした場合はアモルファスSiがその材
料に挙げられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このマスクを製造する
工程においては、石英基板上にスパッタリング法により
半透明膜であるSiを堆積させる。その後、このままの
状態でパターニングを施し、位相シフトマスクを形成す
る。このとき、透光部通過光と位相シフタ通過光との位
相差を180度となるように半透明膜の膜厚を設定して
も、半透明膜が酸化膜で形成されているため、半透明膜
が自然酸化され、膜厚が20オングストロームから40
オングストローム程度まで成長する。そうすると半透明
膜の屈折率、消衰係数が小さくなるなど半透明膜の光学
定数の経時変化がおこり、次第に理想的な位相差及び振
幅透過率比からずれてしまい、半透明膜として不適切な
膜質になるという問題があった。また、位相シフトマス
クの露光、さらには酸、アルカリ等の薬品に浸すことに
よっても、理想的な位相差及び透過率比からずれてしま
うという問題があった。
【0007】本発明は上記問題点に鑑み、透光部通過光
と位相シフタ通過光の位相差、位相シフタ通過光の強度
の露光による経時変化、薬品等による経時変化を低減さ
せることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の露光マスクの製造方法では、成膜チャン
バ内において、基板を加熱しながら半透明膜を成膜する
工程を具備することを特徴とする。
【0009】本発明によれば、半透明膜を基板上に形成
すると同時に基板を成膜チャンバ内で加熱しているので
半透明膜の膜質が稠密になり、大気中にこのマスクを放
置いたとしても、ステッパ等によりこのマスクを露光し
たとしても、あるいはこのマスクを酸、アルカリ薬品等
に浸したとしてもこのマスクにおける半透明膜の膜厚、
光学定数の変化はない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の第
1の実施例である露光マスクの製造方法を説明する。こ
の露光用マスクは半透明膜パターンとしてスパッタリン
グ法で形成したSiパターンを用いたことを特徴とし、
g線投影露光用マスクとして用いられるものである。
【0011】まず、図1に示すように石英からなる基板
101上に導電性膜102を成膜する。その後、図11
に示すようなシーケンスで基板101を約300℃に加
熱しながらスパッタリング法により膜厚59nmのSi
からなる半透明膜103を形成する。
【0012】この後、図2に示すように、成膜チャンバ
(図示せず)から基板101を取り出すことにより半透
明膜103上に自然酸化膜である絶縁膜104が成長す
る。この絶縁膜104及び半透明膜103を透過した光
と、基板101及び導電性膜102を透過した光との位
相差は水銀ランプのg線に対して180度と位相がシフ
トする。また、絶縁膜104及び半透明膜103を透過
した光の透過率は透明部である基板101、導電性膜1
02の透過率に対し2%である。
【0013】次に、図3に示すように、電子線用レジス
ト105を膜厚0.5μmで堆積する。そして図4に示
すようにこの電子線用レジスト105上から電子線によ
り3μC/cm2 で描画し、さらに現像を行ってレジス
トパターン105′を形成する。ここで半透明膜103
を成膜する前に導電性膜を形成するのは電子線による基
板101中の電子のチャージアップを防止するためであ
る。
【0014】レジストパターン105′形成後、図5に
示すように、このレジストパターン105′をマスクと
してCF4 とO2 との混合ガスによるプラズマエッチン
グにより、レジストパターン105′から露出する半透
明膜103、絶縁膜104をエッチング除去する。
【0015】最後にレジストパターン105′を除去
し、半透明膜パターン103′、絶縁膜パターン10
4′を得ることができる。このようにして所望の位相シ
フトマスクが形成される。
【0016】図13は露光用マスクの半透明膜の透過率
の経時変化である。黒丸印は半透明膜としてSiを基板
上にスパッタしたままの試料、黒三角印はスパッタ後チ
ャンバ内部で加熱した試料の結果である。これらより、
スパッタ後チャンバ内部で加熱を加えることによって半
透明膜の透過率の経時変化は大幅に抑えられることがわ
かる。以上、本発明の第1の実施例によれば、スパッタ
チャンバ内で酸化膜である半透明膜を成膜中に加熱する
ことで半透明膜を稠密にし、光学的に安定させることが
できる。なお、この例では半透明膜103、絶縁膜10
4の加工をプラズマエッチングで行ったが、リアクティ
ブイオンエッチングあるいはウエットエッチングで行う
ようにしてもよい。
【0017】次に本発明の第2の実施例である露光マス
クの製造方法を説明する。この露光用マスクについて
も、半透明膜パターンとしてスパッタリング法で形成し
たSiパターンを用いたことを特徴とし、g線投影露光
用マスクとして用いられるものである。
【0018】まず、図6に示すように石英からなる基板
101上にスパッタリング法により膜厚59nmのSi
からなる半透明膜103を形成する。ここで、図11に
示すようなシーケンスで基板101を約300℃に加熱
する。
【0019】この後、図7に示すように、成膜チャンバ
から基板101を取り出すことにより半透明膜103上
に自然酸化膜である絶縁膜104が成長する。この絶縁
膜104及び半透明膜103を透過した光と、基板10
1を透過した光との位相差は水銀ランプのg線に対して
180度と位相がシフトする。また、絶縁膜104及び
半透明膜103を透過した光の透過率は透明部である基
板101、導電性膜102の透過率に対し2%である。
【0020】次に、図8に示すように、フォトレジスト
106を膜厚0.5μmで堆積する。そして図9に示す
ようにこのフォトレジスト106上からレーザ光により
50mJで描画し、さらに現像を行ってレジストパター
ン106′を形成する。
【0021】レジストパターン106′形成後、図10
に示すように、このレジストパターン106′をマスク
としてCF4 とO2 との混合ガスによるプラズマエッチ
ングにより、レジストパターン106 ′から露出する半
透明膜103、絶縁膜104をエッチング除去する。
【0022】最後にレジストパターン106′を除去
し、半透明膜パターン103′、絶縁膜パターン10
4′を得ることができる。このようにして所望の位相シ
フトマスクが形成される。
【0023】以上、本発明の第2の実施例によれば、ス
パッタチャンバ内で酸化膜である半透明膜を成膜中に加
熱することで半透明膜を稠密にし、光学的に安定させる
ことができる。なお、この例では半透明膜103、絶縁
膜104の加工をプラズマエッチングで行ったが、リア
クティブイオンエッチングあるいはウエットエッチング
で行うようにしてもよい。また、本実施例では露光の際
にレーザ光を用いているために、基板101内のチャー
ジアップを引き起こすことがなく、第1の実施例のよう
な導電性膜102を基板101上に被覆する必要はな
い。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、光学的に安定な膜質を
有する、位相シフタである半透明膜を作成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の露光マスクの製造工程
【図2】本発明の第1の実施例の露光マスクの製造工程
【図3】本発明の第1の実施例の露光マスクの製造工程
【図4】本発明の第1の実施例の露光マスクの製造工程
【図5】本発明の第1の実施例の露光マスクの製造工程
【図6】本発明の第2の実施例の露光マスクの製造工程
【図7】本発明の第2の実施例の露光マスクの製造工程
【図8】本発明の第2の実施例の露光マスクの製造工程
【図9】本発明の第2の実施例の露光マスクの製造工程
【図10】本発明の第2の実施例の露光マスクの製造工
程図
【図11】半透明膜成膜中の加熱のパワー、基板温度、
圧力のシーケンス
【図12】半透明膜成膜後の加熱のパワー、基板温度、
圧力のシーケンス
【図13】半透明膜の膜厚の経時変化を示す図
【符号の説明】
101 基板 102 導電性膜 103 半透明膜 104 絶縁膜 105 電子線用レジスト 106 フォトレジスト 105′106′ レジストパターン

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成膜チャンバ内においてマスク基板を所
    定の温度に加熱する工程と、前記成膜チャンバ内におい
    て半透明膜を前記所定の温度に加熱されている前記マス
    ク基板の上に成膜する工程を具備することを特徴とする
    露光マスクの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記マスク基板の加熱温度は250℃以
    上500℃以下であることを特徴とする請求項1記載の
    露光マスクの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記半透明膜はSiの酸化物あるいは窒
    化物であることを特徴とする請求項2記載の露光マスク
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記半透明膜はCr、Mo、Wのシリサ
    イドであることを特徴とする請求項2記載の露光マスク
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記半透明膜はCr、Mo、W等の酸化
    物あるいは窒化物であることを特徴とする請求項2記載
    の露光マスクの製造方法。
  6. 【請求項6】 成膜チャンバ内において、基板上に半透
    明膜を成膜後、前記成膜チャンバ内の雰囲気を変えるこ
    となく基板を加熱することを特徴とする露光マスクの製
    造方法。
  7. 【請求項7】 前記マスク基板の加熱温度は250℃以
    上500℃以下であることを特徴とする請求項6記載の
    露光マスクの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記半透明膜はSiの酸化物あるいは窒
    化物であることを特徴とする請求項6記載の露光マスク
    の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記半透明膜はCr、Mo、Wのシリサ
    イドであることを特徴とする請求項6記載の露光マスク
    の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記半透明膜はCr、Mo、W等の酸
    化物あるいは窒化物であることを特徴とする請求項6記
    載の露光マスクの製造方法。
  11. 【請求項11】 マスク基板上に導電性膜を形成する工
    程と、 成膜チャンバ内において前記マスク基板を250℃以上
    500℃以下の温度範囲に加熱しながら、この導電性膜
    表面にSiからなる半透明膜をスパッタリング法で形成
    する工程と、 前記マスク基板を前記成膜チャンバから取り出すことで
    この半透明膜を自然酸化させ、前記半透明膜表面に絶縁
    膜を形成する工程と、 この絶縁膜表面にレジストを堆積させ、電子線によりパ
    ターニングする工程と、 前記パターニング工程により形成されたレジストパター
    ンを用いて前記半透明膜、前記絶縁膜をパターニングす
    る工程とを具備することを特徴とする露光マスクの製造
    方法。
  12. 【請求項12】 成膜チャンバ内において、マスク基板
    上に半透明膜をスパッタリング法で形成する工程と、 前記マスク基板を250℃以上500℃以下に加熱する
    工程と、 前記マスク基板を前記成膜チャンバから取り出すことで
    この半透明膜を自然酸化させ、前記半透明膜表面に絶縁
    膜を形成する工程と、 この絶縁膜表面にレジストを堆積させ、レーザ光により
    パターニングする工程と、 前記パターニング工程により形成されたレジストパター
    ンを用いて前記半透明膜、前記絶縁膜をパターニングす
    る工程とを具備することを特徴とする露光マスクの製造
    方法。
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