JP2500050C - - Google Patents

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JP2500050C
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】 本発明は、位相シフト・リソグラフィに関する。更に具体的に言うならば、本
発明は、リム(rim)型の位相・シフト・リソグラフィ・マスクを形成する方
法に関する。 【0002】 【従来の技術】 光学的なフォトリソグラフィは、集積回路(IC)チップにおける種々なレン
ジの構造の形成に関連して、半導体製造業において広く用いられてきた。ICチ
ップ上の装置の密度が増大するにつれて、装置を構成する構造の寸法は、光学的 なフォト・リソグラフィ・プロセスの光の波長(約0.5ミクロン・メータ)に
近づいてきた。構造の寸法及び入力光の波長のこの一致は、回折、干渉及び光の
発散現象と相まって光学的フォト・リソグラフィの解像度に悪影響を与え、そし
て将来予期されるIC装置における密度の増大は、新たに代わりとなるリソグラ
フィ技術の開発なしには達成不可能である。 【0003】 光学的なフォト・リソグラフィにおけるこれらの制限の結果として、X線リソ
グラフィが開発された。X線リソグラフィにおいて使用される軟X線の波長が短
いことに基づき、約0.1乃至1.0ナノメータの解像度が達成される。解像度
が増大すると、ICチップ上の装置の密度及びチップの歩留りを増大することが
可能となる。X線リソグラフィは、このX線リソグラフィで使用されるシンクロ
トロン及び他の装置のコストが比較的高いために、半導体製造業においてまだ広
く使用されてはいない。 【0004】 位相シフト・リソグラフィが、標準型の光学的フォト・リソグラフィのレンジ
を改良するために開発されてきた。位相シフト・リソグラフィは、入力光の波長
の反対位相の弱め合う干渉に基づいている。入力光ウエイブの一つの領域の位相
をこの入力光ウエイブの隣接する領域に対して180°シフトすることにより、
位相シフト・マスクの下側で鮮明に区切られたダーク・ゾーンが生ぜられる。こ
れは2つの光波の弱め合う干渉により生じる。このゾーンは、光とダーク・ゾー
ンとの間の境界を規定し、即ち,位相シフトマスクの下側のレジスト層の露光さ
れた部分及び露光されない部分の境界を規定する。 【0005】 幾つかの異なる位相シフト・リソグラフィ技術が開発されてきた。初期に開発
された技術の一つは、IEEE Transaction on Electr
on Devices、Vol.ED−29、 No.12、1982年12
月、 18−36頁のLevenson等による論文"Improved Re
s olution in Photolithography with a
Phase Shifting Mask"であり、これは、透過マスク内に
周期 的なパターン配列を使用することを示している。この技術は非常に鮮明なイメー
ジ・コントラストを与えるが、この技術のための位相シフト・マスクを製造する
のが比較的に困難である。このような製造上の困難は、マスクの開口が、印刷に
必要とされる所望のデザイン・レイアウトに正確に一致しないような周期で配列
されねばならないからである。 【0006】 上記Levensonの技術における比較的複雑なマスクの製造の必要性をな
くするために、他の位相シフト・リソグラフィが開発された。この位相シフト・
リソグラフィ・プロセスは、セルフ・アラインド・位相シフト・リソグラフィ若
しくはリム(rim)型位相シフト・リソグラフィとして知られており、Mic
roelectronic Engineering、No.13、1991年
、131−134頁のTodokoro等による論文"Self−aligne
d Phase Shifting Mask for Contact Ho
le Fabrication”、及びProceedings of SPI
E、1991年、Vol.1463、423−433頁のIshiwata等に
よる論文"Fabrication of Phase−Shifting M
ask"によって報告されている。 【0007】 図1に示されるように、リム型の位相シフト・リソグラフィは、この位相シフ
ト・リソグラフィ・プロセスで用いられる入力電磁放射14が伝搬する材料から
作られた基板12を有するマスク10を使用する。基板12は、メサ17により
分離されている複数個のくぼみ部分16を有する。側壁18は、くぼみ部分16
及びメサ17の間の境界を規定する。メサ17の上面の部分は、例えばクロム層
のようなブロック層20で覆われており、そしてこのブロック層を電磁放射14
は透過できない。ブロック層20は、これのエッジ22が側壁18から幾分水平
方向に後退するように形成されており、これにより基板12の上面の部分24を
露出する。 【0008】 基板12の背面に当たってこの基板12の部分26(図1)を通って伝搬して 表面24に出る電磁放射14が、この基板12の同じく背面に当たってこの基板
の部分28を通って伝搬してそして側壁18に隣接するくぼみ部分16の底から
出る電磁放射に対して180°位相がずれるように、側壁18の高さ、即ち表面
部分24及びくぼみ部分16の底の間の距離が選択される。この位相シフトは、
次の理由により生じる。即ち、基板12が、これを通過する電磁放射の位相を、
この基板12の屈折率及び厚さの関数として変化する量だけ変化させるからであ
る。かくして、基板12が、これを通過する電磁放射をどの位変化させるかが判
れば、くぼみ部分16の深さは、上述のように電磁放射14の180°の位相シ
フトを生じさせるに十分な値に形成されることができる。基板の部分26を通過
する電磁放射14と基板部分28を通過する電磁放射14との間の弱め合う干渉
に基づき、マスク10を通過する電磁放射の強度の境界がほぼ垂直に形成されて
、そしてこれが側壁18の平面の延長線上に延びる。図1のうち基板12の上側
に描かれているグラフは、マスク10を通過する電磁放射14の強度を示し、こ
こでほぼ垂直な線30は、側壁18の平面延長部に沿って延びる鮮明な明暗の境
界を示す。 【0009】 ブロック層20が側壁18から離される距離が正確に制御されねば成らないこ
とに注目されたい。図2の(a)に示すように、ブロック層20の側壁からの後
退が十分でないならば、比較的小さな表面部分24だけが露出され、従って通過
する電磁放射の弱め合う干渉は殆ど生じない。そして、下側のレジスト層40に
当たる放射の強度は、側壁18の面の延長部に対して緩やかに降下する。従って
、レジスト層40のうち活性化されるパターンは、所望のものよりも大きくなる
。これと対照的に、図2の(b)に示すように、もしもブロック層20が側壁1
8からあまりにも大きく後退されて、従って比較的大きな表面部分24を生じる
と、メサ17を通って伝搬する電磁放射の幾らかは、隣のくぼみ部分16を通過
する電磁放射と弱め合う干渉を行わない。従って、図2の(b)に示すように、
比較的高い強度の電磁放射を示す2つの領域42がレジスト層40に生じる。こ
れらの高い強度の領域42は、活性化したくないレジスト層40の部分をも活性
化し、その結果、後続の処理ステップの間に、下側のウエハに望ましくない構造 が形成されうる。 【0010】 図2の(a)及び(b)に示した上述の望ましくない効果をなくするほどにブ
ロック署20の側壁18からの後退の程度を制御して、位相シフト・マスクを形
成するプロセスが無かったために、リム型の位相シフト・リソグラフィの実用化
は、制限を受けてきた。例えば、上述のIshiwata等により開示された型
のリム型の位相シフト・マスクを形成するプロセスにおいては、ブロック層20
は側壁18から水平方向のエッチングにより後退されるが、このプロセスは制御
が困難である。更に具体的に述べると、図3の(a)乃至(d)を参照すると、
Ishiwata等によるプロセスの初期ステップは、図3の(a)に示す構造
を生じる。図1を参照して述べたように、図3の(a)に示されている構造は、
石英の基板12を含み、そしてここには側壁18により規定されている複数個の
くぼみ部分16が形成されている。基板12の上面は、クロムのブロック層20
で覆われている。図3の(a)に示されているプロセスステップはくぼみ部分1
6及びブロック層20ポジティブ・フォトレジストの層50でを覆うことを含む
。次いで、基板12の背面が光に露出され、そしてこの光は、石英の基板12を
通過してレジスト層50に入射し、そしてこのような光のレジスト層への通過は
、クロム層20によりブロックされる。 【0011】 次に、図3の(b)に示されるように、光52により活性化されたレジスト層
50の部分は、現像されそして除去される。この背面の露光及びレジスト層のう
ち活性化された部分の除去の結果、レジスト層のうち活性化されない部分はクロ
ムのブロック層20の上面に残る。これらの活性化されない部分はほぼ垂直な側
壁を有し、そしてこれは、クロムのブロック層20の垂直な側壁及びくぼみ部分
16の側壁とほぼ同一面にある。 【0012】 図3の(c)を参照すると、側壁18の面に隣接するクロムのブロック層20
の部分を除去して、基板12の上面の部分24を露出するに十分な時間だけマス
クが、等方性の(即ち非方向性の)プラズマ・エッチング・プロセスを受ける。 ブロック層20がレジスト層50で覆われているために、ブロック層はほぼ垂直
方向にのみエッチされる。従って、図3の(a)乃至(d)に示されているプロ
セスは、水平方向のエッチング・プロセスとして特徴づけられる。層20が除去
される水平方向の距離は、図3の(c)及び(d)においてプル・バック距離"
Y"として示されている。 【0013】 最後に、図3の(d)に示すように、レジスト層50の残存部分が除去される
【0014】 上述のIshiwata等のプロセスでは、ブロック層20がわずかに残るま
で若しくは除去されるまで、層20の部分は時間に対してほぼ直線的に除去され
るので、側壁18に対するブロック層20の後退即ちプル・バックを制御するの
が困難である。従って、もしもクロムのブロック層20のプラズマ・エッチング
が、所望の時間よりわずかに長いか若しくは短いならば,層20のプル・バック
距離"Y"は、図2の(a)及び(b)に関して説明したような望ましくない効果
を与えるマスクを生じるほどまで変動しうる。更に、エッチングプロセス中のプ
ラズマの分布の変動により、マスク表面を横切るクロム・ブロック層20のプル
・バック距離が、到底受け入れられないほどまで変動する。 【0015】 【発明が解決しようとする課題】 従って、図1及び図3の(d)に示す型のリム型の位相シフト・マスクを形成
する方法に対しては、マスク表面上のブロック層20のプル・バックの進行の程
度が許容されうる範囲内になるように、十分に制御可能とする必要があった。 【0016】 【課題を解決するための手段】 本発明は、位相シフト型のリソグラフィ・プロセスにおいて使用するために設
計されたリム型の位相シフト・マスクを形成する方法に関する。この方法は、出
発材料として、互いに反対側にある第1表面及び第2表面を有する基板を使用し
、そして第1表面は、位相シフト・マスク・リソグラフィ・プロセスで使用され る電磁放射(例えば、248ナノ・メータの波長を有する電磁放射)の透過を殆
んどブロックする材料図えばCrの第1層で覆われる。基板は、予定の周波数レ
ンジの電磁放射が透過できる材料で作られる。 【0017】 本発明に従う、位相シフト・リソグラフィ・プロセスにおいて使用するリム型
の位相シフト・マスクの形成方法は、 (a)予定の周波数レンジの電磁放射を透過させる材料で形成され、上記電磁
放射の透過を遮断する材料の第1層により覆われている第1表面及び該第1表面
と反対側の第2表面を有する基板を作成する工程と、 (b)上記基板の表面部分を露出するように上記第1層を貫通する複数個の開
口を形成する工程と、 (c)上記露出された基板の表面部分のそれぞれにくぼみ部分を形成する工程
と、 (d)上記くぼみ部分のそれぞれ及び上記第1層を覆ってレジスト層を付着す
る工程と、 (e)上記レジスト層のうち、(イ)上記くぼみ部分内及び該くぼみ部分の上
方の第1レジスト層部分と、(ロ)上記開口のエッジから延びる第1上方延長線
と、該第1上方延長線から上記第1層の表面に沿って所定の距離だけ離されそし
て上記基板の第1表面に垂直な第2上方延長線とにより囲まれた第2レジスト層
部分とを活性化する第1の時間の間、上記基板の第2表面の側から上記電磁放射
を照射する工程と、 (f)上記電磁放射により活性化された上記第1レジスト層部分及び上記第2
レジスト層部分を第2の時間の間一定の現像を行うことにより、上記所定の距離
までのレジスト層を除去して、上記第1層の上に上記レジスト層の残存部分を生
じさせる工程と、 (g)上記レジスト層の残存部分が覆っていない上記第1層の部分を除去する
工程と、 (h)上記レジスト層の残存部分を除去する工程とを含む。 【0018】 本発明に従う、位相シフト・リソグラフィ・プロセスにおいて使用するリム型
の位相シフト・マスクの形成方法は、 (a)予定の周波数レンジの電磁放射を透過させる材料で形成され、上記電磁
放射の透過を遮断する材料の第1層により覆われている第1表面及び該第1表面
と反対側の第2表面を有する基板を作成する工程と、 (b)上記基板の表面部分を露出するように上記第1層を貫通する複数個の開
口を形成する工程と、 (c)上記複数個の開口内及び上記第1層上にレジスト層を付着する工程と、 (d)上記レジスト層のうち、(イ)上記開口内及び該開口の上方の第1レジ
スト層部分と、(ロ)上記開口のエッジから延びる第1上方延長線と、該第1上
方延長線から上記第1層の表面に沿って所定の距離だけ離されそして上記基板の
第1表面に垂直な第2上方延長線とにより囲まれた第2レジスト層部分とを活性
化する第1の時間の間、上記基板の第2表面の側から上記電磁放射を照射する工
程と、 (e)上記電磁放射により活性化された上記第1レジスト層部分及び上記第2
レジスト層部分を第2の時間の間一定の現像を行うことにより、上記所定の距離
までのレジスト層を除去して、上記第1層の上に上記レジスト層の残存部分を生
じさせる工程と、 (f)上記第1層の上記複数個の開口により露出されている上記基板の表面部
分のそれぞれにくぼみ部分を形成する工程と、 (g)上記レジスト層の残存部分が覆っていない上記第1層の部分を除去する
工程と、 (h)上記レジスト層の残存部分を除去する工程とを含む。 【0019】 そして、上記所定の距離は、少なくとも0.05ミクロンであることを特徴と
する。 そして、上記所定の距離は、0.05ミクロン乃至0.5ミクロンであること
を特徴とする。 【0020】 そして、上記くぼみ部分を形成する工程は、該くぼみ部分を規定する上記基板
内の側壁が該基板の上記第1表面に略垂直に延びるように行われることを特徴と
する。 そして、上記レジストはポジティブ・フォト・レジストであることを特徴とす
る。 【0021】 そして、上記くぼみ部分の深さは、位相シフト・リソグラフィ・プロセスにお
いて使用される上記電磁放射の波長及び上記基板の屈折率の関数として選択され
ることを特徴とする。 【0022】 このように、プロセス・シーケンスで何時くぼみが形成されるかに依存して、
レジスト層は、第1の電磁放射ブロック層及び(1)基板の表面の露出された部
分若しくは(2)基板に形成されたくぼみ内の両方に付着される。レジスト層は
、第2表面から基板を通って伝達される電磁放射に対して、基板の露出された表
面上に若しくは基板内のくぼみ内に付着されたレジスト層部分を活性化させるに
必要な時間よりも長い時間の間、露出即ちさらされる。上述のように、この過露
出は、第1層の周囲エッジから少なくとも約0.05ミクロンの距離だけ内側に
向かって延びるレジスト層の部分を活性化する。 【0023】 【実施例】 図4の(a)乃至(f)を参照すると、リム型の位相シフト・リソグラフィ・
マスク140(図4の(f))を形成する本発明の方法が示されている。この方
法の第1のステップとして、図4の(a)に示すように,上面114及び底面1
15を有するマスク基板112が用意される。表面114及び115はほぼ平坦
であり、そして互いに平行に延びている。基板112は、位相シフト・リソグラ
フィで使用される波長の電磁放射即ち200ナノメータ乃至400ナノメータの
レンジの波長を有する電磁放射(本明細書では単に位相シフト放射と呼ぶ)を通
過させる材料で作られる。基板112の材料としては石英が良好な材料であるが 、適切な屈折率及び他の特性を有する他の材料が使用されうる。基板112の厚
さは、既知の設計事項に基づいて変えられることができる。しかしながら、本発
明の一実施例では基板112の厚さは約2mm乃至7mmである。 【0024】 上面114は、位相シフト放射が通過できない材料のブロック層120で覆わ
れている。ブロック層120に適する材料は、クロム、モリブデン、アルミニウ
ム、タングステン及びチタニウムである。ブロック層120に適する材料はクロ
ムである。その理由は、これが、位相シフト・リソグラフィ・プロセスで使用す
る化学物質に対して耐久性があること、そして実績のある高性能なクロム・マス
クの修理用のツールが存在することである。ブロック層120の厚さは、位相シ
フト放射の透過を遮断する層として用いられる材料の能力の関数として変えられ
ることができる。しかしながら、ブロック層120がクロムで作られる場合には
、この層は1ナノメータなイし1000ナノメータのレンジの厚さを有すること
が望ましく、特に約100ナノメータの厚さを有することが望ましい。 【0025】 次に、図4の(b)に示すように、ブロック層120の一部分は、基板112
の上面部分114aを露出するように、既知のマスキング及びエッチング技法(
例えば塩素及び酸素雰囲気中での反応性のイオン・エッチング)を用いて除去さ
れる。ブロック層120の一部分に除去により形成されたパターンの構成は、本
発明にしたがって製造されるマスクを用いて露光されるレジスト層の部分の構造
に対応する。ブロック層120の一部分の除去により形成される開口の寸法は、
レジスト層上で活性化される対応する構造の寸法の1乃至5倍の大きさである。
即ち、ブロック層120の残存部分の寸法は、基板112を透過する光の弱め合
う干渉パターンの形成に応答するリム構造を生じる目的のプロセスのこのステー
ジでは、減少されない。 【0026】 図4の(c)に示すように、次いで、くぼみ部分116が基板112に形成さ
れ、そしてメサ117がくぼみ部分相互間に残存する。くぼみ部分116は、例
えばCHF3、CF4若しくはFの雰囲気のような適切な雰囲気内での異方性の反 応性イオン・エッチング(RIE)を使用して形成されるのが望ましい。RIE
エッチング・プロセスの異方的な性質の結果として、くぼみ部分116のエッジ
を規定する側壁118はほぼ垂直になる。即ち、側壁は上面114に対してほぼ
垂直に廷びる。くぼみ部分116の形成時には、ブロック層120の残存部分は
マスクとして働く。ブロック層120の残存部分はこのマスク層としてのみ働く
ことができるが、ブロック層のこのような残存部分の表面の少なくとも一部分若
しくは全てが、くぼみ部分116の形成の前に、レジスト層で覆われることが望
ましい。 【0027】 図1に関して説明したように、くぼみ部分116の深さは、入射する位相シフ
ト放射の弱め合う干渉を得るために正確に制御されねばならない。標準的なRI
Eプロセスは、所望の弱め合う干渉を達成するのに必要な正確な深さを有するく
ぼみ部分116を得るのに必要な程に容易に制御可能である。くぼみ部分116
の絶対的な深さは、基板として用いられる材料の屈折率及び基板の厚さの関数と
して変化する。基板112が、1.6の屈折率の有するほぼ純粋な石英から作ら
れ、そして位相シフト放射が365ナノメータの波長を有する本発明の一実施例
においては、くぼみ部分116の深さは約385ナノメータである。 【0028】 くぼみ部分116の形成の間に基板112に欠陥が生じるのを防止するために
、基板112のエッチングは、既知のVoting技術を用いるマルチプル・エ
ッチ/ウォッシュ・ステップで達成されうる。もしも所望されるならば、くぼみ
部分116の深さは、基板112の残存する下側の部分の厚さを測定して、次い
でこのような測定の結果に基づいてくぼみ部分116の深さが所望の深さになる
まで、更にRIEプロセスを行うことにより決められることができる。 【0029】 後述のように、本発明の代替的なプロセス・シーケンスは、図4の(e)に示
すプロセス・ステップの完了の後にくぼみ部分116を形成することを含む。図
4の(b)及び(c)に関して上述したように、ブロック層120の部分を除去
した直後にくぼみ部分116を形成するか、若しくは後述するように、くぼみ部 分をプロセス・シーケンスの後半の部分で形成するかにかかわらず、次のステッ
プでは、ブロック層120の残存部分の上にレジスト層130を形成する。更に
述べると、(a)レジスト層130は、図4の(c)に示すように、ブロック層
120の選択された部分の除去の直後にくぼみ部分116が形成された後に、こ
れらくぼみ部分116を少なくとも部分的に充填してもよく、若しくは(b)レ
ジスト層130は、もしもくぼみ部分116が後に形成される場合には、基板1
12のまだ平坦のままである露出表面114aの上を覆ってもよい。レジスト層
130は、比較的高いコントラストを有する標準的なポジティブ・フォト・レジ
ストである。このようなレジスト材料は、半導体製造業で広く用いられているも
のでよく、そして遠紫外線及び他のフォト・リソグラフィ・プロセスで用いられ
ている非常に高いコントラスト特性を有する必要はない。相手方の形に従うレジ
スト層130の性質は、図4の(d)において幾らか誇張されて示されている。 【0030】 図4の(d)に示す次のステップで、レジスト層130は、基板112を透過
する電磁放射にさらされる。図4の(d)において矢印132により示されてい
るこの電磁放射は、底面115に対して一面露光として当てられる。電磁放射は
基板112内を通過して伝搬し、そしてブロック層120の残存部分を覆わない
レジスト層の部分を活性化する。即ち、くぼみ部分116がプロセス・シーケン
スのどの時点で形成されるかに依存して、電磁放射は、表面部分114aを覆う
レジスト層の部分、若しくはくぼみ部分116内に付着されているレジスト層の
部分を活性化する。レジスト層130の活性化とは次のことを意味する。即ち、
レジスト層130が、これの化学的構造を変化するに十分な強度の光に十分な時
間さらされて、この結果適切な現像液につけられた時に上記の露光された部分が
完全に除去され、そして未露光の部分は除去されないことを意味する。 【0031】 基板112は、表面部分114aの上のレジスト層130の部分若しくはくぼ
み部分116内のレジスト層130の部分を活性化するに必要な時間よりも長い
時間だけ背面からの電磁放射132にさらされる。この過露光は、レジスト層1 30の部分134(図4の(d))が活性化されるように注意ぶかく制御される
。図4の(d)に示すように、部分134は、ブロック層120の残存部分の周
囲エッジ122の垂直延長線(想像線で示されている)から内側に距離Xだけ離
れた、上記周囲エッジ122の垂直想像線に平行(若しくは略平行)な垂直想像
線に至る部分である。背面からの露光により生じるレジスト層の露光部分134
及び未露光の部分の間の境界は、ほぼ垂直即ち基板112の上面114に対して
ほぼ垂直である。このようなレジスト層の活性化を生じるメカニズムは完全には
解明されていない。しかしながら、電磁放射の近距離回折がブロック層120の
露光済みのコーナで生じ、そしてこの回折により、電磁放射がコーナの回りで曲
がりそしてレジスト層部分134を活性化すると考えられる。 【0032】 図4の(e)を参照すると、このプロセスの次のステップとして、この分野で
周知の適切な現像プロセスによりレジスト層130の活性化された部分が除去さ
れる。この現像が終わると、ブロック層120の上面のみにレジスト層130が
残っている。図4の(e)に示すように、このようなレジスト層130の残存部
分の垂直側壁は、これが乗っているブロック層120の垂直エッジ122から、
この上面114に平行に延びる軸に沿う距離Xだけエッジ122から遠ざかる方
向に離されている。 【0033】 上述のように、或る場合には、プロセスのこの時点まで即ち図4の(e)に示
すプロセス・ステップの完了まで、くぼみ部分116の形成を遅らせることが望
ましいことがある。くぼみ部分116がプロセス・シーケンスの初期の部分で形
成される場合には、ブロック層120の残存部分は、このくぼみ部分116が形
成されない基板112の部分をマスクしている。図4の(c)に関して説明した
ように、この時点で、くぼみ部分116が形成される。レジスト層130のプル
・バック(即ちエッジ122からの後退)の距離は、くぼみ部分116の形成に
よって影響されないが、このレジスト層の高さが若干減少されることがある。 【0034】 最後に図4の(f)に示すように、レジスト層130の残存部分により覆われ ていないブロック層120の部分が、例えば通常のドライ異方性(即ち方向性)
プロセスを使用して除去される。更に具体的に述べると、このようなブロック層
120の部分は、主に垂直方向(即ち上面114に垂直な方向)にエッチングを
するRIEプロセスを用いて除去されるのが望ましい。従って、レジスト層13
0の残存部分のマスキング機能に基づき、このレジスト層130の残存部分の下
側のブロック層120は、エッチングされずに残る。かくして、図4の(f)に
示すように、ブロック層120の残存部分がこれに隣接する側壁118からプル
・バック即ち後退される距離"Y"は、レジスト層の残存部分が側壁118からプ
ル・バックされる距離"X"に等しい。主に垂直方向にブロック層120の露光部
分を除去する異方性のドライ・エッチング・プロセスが望ましいけれども、もし
も所望のプル・バック距離Yを生じるように十分に制御可能ならば、ウエット若
しくはドライの等方性のエッチング・プロセスを用いて上記の部分を除去するこ
とも可能である。この最終的なブロック層120のエッチングの後に残っている
如何なるレジスト層の部分も既知のプロセスを用いて除去される。プロセスのこ
の最終ステップが完了すると、位相シフト現象に適する所望のリム構造が、メサ
117の上面の周囲エッジに形成される。 【0035】 マスクの背面が位相シフト放射にさらされた時、プル・バックの距離X即ちレ
ジスト層130の過露光の期間は、マスク140の下側に作り出される光パター
ンの2つの特性を最適化するように選択される。図1及び図4の(d)を参照す
ると、これらの特性のうちの第1は、明るい領域及び暗い領域の間の境界を、側
壁118のプレーナ延長部に関して基板112の下側に置くことである。図1で
30で表されているこのような境界即ちインターフェイスの夫々は、最適状態で
は各側壁118と一致する。即ち、明るい領域及び暗い領域の境界は、垂直に延
びそして側壁118にほぼ整列されることが望ましい。第2の特性は、メサ11
7の下側の、即ち或る所定のメサを規定する一対の側壁118のプレーナ突出部
により境界づけられる基板112の領域の下側の放射の強度である。図1のバン
プ42により表されている2つのわずかに高い強度の領域が、所定のメサ117
の下側に恐らく存在するが、このような高い強度の領域の振幅は、背面からの光 132の過露光の程度を制御することにより従ってプル・バック距離Xを最適化
することにより最小にされることができる。ある程度まで、第1の特性の最適化
は第2の特性の劣化を生じ、そしてこれの逆も又成り立つ。かくして、背面から
の位相シフト放射132の過露光の程度従ってプル・バック距離Xの大きさは、
本発明にしたがって形成されるマスクの下側に作り出される光パターンのこれら
第1及び第2の特性の間の妥協に基づいて決定されることができる。 【0036】 図4の(a)乃至(f)を参照して説明したレジスト層の過露光を含むプロセ
スを使用するリム型位相シフト・マスク上へのリム構造の形成は、図3の(a)
乃至(d)に示されそしてクロム・ブロック層の水平方向のエッチングを含む従
来のプロセスよりも固有的にはるかに制御が容易である。この本発明のプロセス
の利点は、図5においてグラフ的に示されている。図3の(a)乃至(d)に示
した従来技術における時間の経過とともに除去されるブロック層の量従って時間
の経過とともに増大するプル・バック距離Yは、図5では線200により示され
ている。線200が示すように、従来のオーバー・エッチング・プロセスにより
除去されるクロムのブロック層の量は、ほぼ全てのブロック層が除去されるまで
、時間とともに直線的に増大する。 【0037】 図5の曲線202は、本発明の現像プロセスを使用した場合の、時間とともに
生じるレジスト層130の活性化された部分134のプル・バックの量(即ち、
プル・バック距離X)を表す。現像プロセスの初期においては、レジスト層13
0の活性化された部分は急速に除去される。しかしながら、レジスト層の活性化
された部分のほぼ全てが除去された後に現像プロセスの或る点に到達し、ここで
は時間の経過とともに、非常にわずかな量のレジスト層の除去が生じる。レジス
ト層のプル・バックの目標の量が水平な点線204で示されると仮定すると、本
発明の現像プロセスは、垂直な点線206で示されている時間に達するまで行わ
れるのが望ましい。現像プロセスを曲線202の平坦部分に沿って継続しても、
線204が示す所望のプル・バック距離Xを維持する或る程度のオーバー現像若
しくはアンダー現像が許容されうる。 【0038】 これに対して、図3の(a)乃至(d)に示されている従来技術のオーバー・
エッチング・プロセスは,ほぼ一定の直線的な増加率でクロム・ブロック層を除
去するので、もしもオーバー・エッチング・プロセスが余りにも早い時間に終了
され若しくは余りにも長い時間継続されると、ブロック層のプル・バックの量は
水平線204で示されている目標距離Xから大きく変動即ち逸脱する。図3の(
a)乃至(d)に示した従来のプロセスではブロック層のこのようなプル・バッ
クの変動が生じるので、このプロセスはリム型の位相シフト・リソグラフィ・マ
スクを形成する技法として半導体の製造の現場で使用するのに適さない。 【0039】 本発明の方法では、レジスト層130のプル・バックの距離X従ってブロック
層120のプル・バック距離Yは、約0.05ミクロン乃至0.5ミクロンのレ
ンジであり、そして約0.3ミクロンのプル・バック距離Xが望ましい。しかし
ながら,十分な過露光により0.5ミクロンより大きいプル・バック距離Xが達
成されうる。ここで重要なことは、本発明によると、プル・バック距離Xは、約
±0.02ミクロン内に制御されうることである。所望の位相シフト効果を達成
するに十分な寸法のリム構造をマスク上に作りだすには、通常約0.05ミクロ
ンの最小プル・バック距離Xが要求される。 【0040】 マスク140が、今まで説明した以外の他の構造を含んでもよいことは、当業
者において明らかである。例えば、マスクの周囲を囲んでリムが形成されること
もでき、そしてマスクと間隔をおいて薄膜が位置づけられることもできる。 【0041】 例 図4の(a)乃至(f)を参照して説明した上述のプロセスを使用して、リム
型の位相シフト・マスクが形成された。このマスクは、遠紫外線(248ナノ・
メータの波長)位相シフト放射に使用することを目的としている。このプロセス
の第1のステップとして、1.62の屈折率を有する石英の基板112が用意さ れた。この基板112の厚さは2.25mmであり、そしてこれの上面114は
、約100ナノ・メータの厚さのクロム層120で覆われた。次に、既知のマス
ク・プロセス及びCHF3雰囲気内での等方性のRIEプロセスを使用してクロ
ム層の一部分を除去することにより、クロム層にパターンを形成して基板の上面
部分114aを露出した。 【0042】 次いで、既知のマスキング及び現像プロセスを使用して、クロム層の残存部分
がポジティブ・フォト・レジストで覆われた。次に、くぼみ部分116の側壁1
18がほぼ垂直になるようそして約242ナノ・メータの高さを有するように、
異方性のRIEプロセスを使用して、くぼみ部分116が基板112に形成され
た。 【0043】 次のステップとして、図4の(d)に示すように、Novalakポジティブ
・フォト・レジスト(IBM TNS 4200)が、クロム層120の残存部
分の上に、そしてくぼみ部分116内に付着された。次いで、基板112の背面
115の全面に、広帯域の紫外線(200−400ナノ・メータ)の電磁放射が
約15秒間当てられた。この背面からの電磁放射は基板112を通過しそしてく
ぼみ部分116内に付着されているレジスト層の部分に入り、これを活性化する
。背面からの露光を続けると、クロム層120の残存部分の周囲エッジから内側
に約0.3ミクロンの距離だけ入り込んだレジスト層の部分が活性化された。こ
のような部分は図4の(d)では、参照番号134により示されている。 【0044】 この後、レジスト層の活性化された部分は、0.23NのKOH現像液を使用
して除去され、この結果クロム層120の上面にレジスト部分が残る。これらレ
ジストの残存部分は、クロム層120の周囲エッジから約0.3ミクロンだけプ
ル・バックされた。この現像プロセスは、図5の現像曲線202の平坦部に入る
に十分な時間である約200秒の間行われた。 【0045】 最終ステップとして、レジスト層の残存部分及びクロム層の露出された部分が 、Cl2+O2雰囲気中での異方性のRIEプロセスをうけ、これによって、レジ
スト層の残存部分により覆われていないクロム層の部分が除去された。このRI
Eプロセスで、クロム層の残存部分の垂直エッジはほぼ垂直な形状となり、そし
てこの隣接する側壁118から約0.3ミクロンだけプル・バックされた。 【0046】 上述のごとく、本発明は、レジスト層にプル・バック距離Xを生じるように、
ブロック層120の周囲部分の上に重なるレジスト層130の部分を除去するこ
とを含む。しかしながら、プル・バック距離Xが、メサ117の幅(即ち図4の
(a)乃至(f)における水平方向の寸法)の半分よりも大きいならば、このメ
サを覆う全てのレジスト層が背面からの露光により活性化されるであろう。そし
て、この後のこのブロック層の露出部分のエッチングにより、ブロック層全体が
除去されてしまう。この現象は、メサ117の幅が比較的小さい、例えば0.3
ミクロン乃至0.8ミクロンの時だけ生じる。代表的には、このような狭いメサ
部分は広いメサ部分にとりつけられ、そしてこの上のレジスト層の周囲エッジが
距離Xだけプル・バックされた後でもレジストの部分が残存する。 【0047】 上述のように、本発明は、リム型の位相シフト・マスクを形成するプロセスに
関する。しかしながら、本発明にしたがって形成されたリム構造は、位相シフト
・マスク以外の目的に使用されることができる。例えば、本発明は、マイクロ・
メカニカル構造を形成するために使用されることができる。 【0048】 本発明の精神から逸脱することなく、上記の実施例の変更及び修正が可能であ
ることは当業者において明らかである。 【0049】 【発明の効果】 本発明の方法は、リム型の位相シフト・マスクを形成するに際して、マスク表
面上のブロック層20のプル・バックの距離Xを正確に制御することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to phase shift lithography. More specifically, books
The present invention relates to a method of forming a rim type phase shift lithography mask.
About the law. 2. Description of the Related Art Optical photolithography has been developed for various types of integrated circuit (IC) chips.
It has been widely used in the semiconductor manufacturing industry in connection with the formation of di-structures. IC
As the density of devices on a chip increases, the dimensions of the structures that make up the device are reduced to the wavelength of light (approximately 0.5 micron meters) of the optical photolithography process.
Approaching. This match between the dimensions of the structure and the wavelength of the input light is due to diffraction, interference and light
The divergence phenomenon has a negative effect on the resolution of optical photolithography, and
The anticipated increase in density in IC devices is a new alternative to lithography.
It cannot be achieved without the development of technology. As a result of these limitations in optical photolithography, X-ray lithography
Graphics were developed. Short wavelength of soft X-ray used in X-ray lithography
Based on this, a resolution of about 0.1 to 1.0 nanometer is achieved. resolution
Increases the density of devices on the IC chip and the yield of the chip
It becomes possible. X-ray lithography is the synchro used in this X-ray lithography.
Due to the relatively high cost of TRON and other equipment, it is still widespread in the semiconductor manufacturing industry.
Not used well. [0004] Phase shift lithography is the standard optical photolithography range
Has been developed to improve. Phase shift lithography uses the wavelength of the input light
Based on destructive interference in opposite phases. Phase of one region of input optical wave
By 180 ° with respect to the adjacent area of the input optical wave,
A sharply defined dark zone is created below the phase shift mask. This
This is caused by the destructive interference of the two light waves. This zone is light and dark
And the exposure of the resist layer underneath the phase shift mask.
The boundary between the exposed portion and the unexposed portion is defined. [0005] Several different phase shift lithography techniques have been developed. Early development
One of the technologies that have been developed is IEEE Transaction on Electr.
on Devices, Vol. ED-29, no. 12, 1982 12
Moon, pp. 18-36, a paper by Levenson et al. "Improved Re.
s solution in Photolithography with a
"Phase Shifting Mask", which is included in the transmission mask.
This shows that a periodic pattern arrangement is used. This technology has a very sharp image
Provides phase contrast, but produces a phase shift mask for this technology
It is relatively difficult. The difficulty in manufacturing is that the openings in the mask
Arranged at intervals that do not exactly match the desired design layout required
Because it must be done. The need for the manufacture of relatively complex masks in the above Levenson technique is eliminated.
Other phase shift lithography has been developed to address this. This phase shift
The lithography process is self-aligned, phase shift,
Or rim-type phase shift lithography, Mic
electronic Engineering, No. 13, 1991
, Pages 131-134, by Todokoro et al., "Self-align."
d Phase Shifting Mask for Contact Ho
le Fabrication ”and Proceedings of SPI
E, 1991, Vol. 1463, 423-433, Ishiwata et al.
Paper "Fabrication of Phase-Shifting M"
rim-type phase shift lithography, as shown in FIG.
The input electromagnetic radiation 14 used in the lithography process
A mask 10 having a prepared substrate 12 is used. The substrate 12 is
It has a plurality of recessed portions 16 that are separated. The side wall 18 has a recessed portion 16.
And the mesa 17 is defined. The upper portion of the mesa 17 is, for example, a chrome layer.
And is covered with electromagnetic radiation 14.
Cannot be transmitted. The blocking layer 20 has its edges 22 somewhat horizontal from the side walls 18.
And is formed so as to recede in the direction.
Exposed. The electromagnetic radiation 14 propagating through a portion 26 of the substrate 12 (FIG. 1), which strikes the backside of the substrate 12 and exits at the surface 24, strikes the backside of the substrate 12 as well.
From the bottom of the recess 16 adjacent the sidewall 18 and propagating through the portion 28
The height of the side wall 18, ie, the surface, so that it is 180 ° out of phase with respect to the outgoing electromagnetic radiation.
The distance between the portion 24 and the bottom of the recess 16 is selected. This phase shift is
It occurs for the following reasons. That is, the substrate 12 changes the phase of the electromagnetic radiation passing therethrough,
Because it varies by an amount that varies as a function of the refractive index and thickness of the substrate 12.
You. Thus, it is known how much the substrate 12 changes the electromagnetic radiation passing through it.
If so, the depth of the indentation 16 will be 180 ° phase shift of the electromagnetic radiation 14 as described above.
Can be formed to a value sufficient to cause a shift. Passing through part 26 of the substrate
Destructive interference between the radiating electromagnetic radiation 14 and the electromagnetic radiation 14 passing through the substrate portion 28
The boundary of the intensity of the electromagnetic radiation passing through the mask 10 is formed almost vertically
And this extends on an extension of the plane of the side wall 18. 1 above the substrate 12
The graph depicted at shows the intensity of the electromagnetic radiation 14 passing through the mask 10;
Here, the substantially vertical line 30 is a sharp light-dark boundary extending along the planar extension of the side wall 18.
Show the world. The distance at which the block layer 20 is separated from the side wall 18 must be accurately controlled.
Please pay attention. As shown in FIG. 2A, the back side from the side wall of the block layer 20 is formed.
If the retraction is not sufficient, only a relatively small surface portion 24 is exposed and thus passes
The destructive interference of the resulting electromagnetic radiation hardly occurs. Then, the lower resist layer 40
The intensity of the impinging radiation drops slowly with respect to the extension of the face of the side wall 18. Therefore
, The activated pattern of the resist layer 40 is larger than desired one
. In contrast to this, as shown in FIG.
8 is set back too much, thus producing a relatively large surface portion 24
And some of the electromagnetic radiation propagating through the mesas 17 passes through the adjacent recess 16
Does not interfere with destructive electromagnetic radiation. Therefore, as shown in FIG.
Two regions 42 appear in the resist layer 40 exhibiting relatively high intensity of electromagnetic radiation. This
These high-strength regions 42 also activate portions of the resist layer 40 that are not desired to be activated.
Resulting in the formation of undesirable structures on the underlying wafer during subsequent processing steps. [0010] The blocks are sufficiently large to eliminate the above-mentioned undesirable effects shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
A phase shift mask is formed by controlling the degree of retreat from the side wall 18 of the lock station 20.
Rim-type phase-shift lithography due to lack of process
Have been restricted. For example, the type disclosed by Ishiwata et al.
In the process of forming the rim-type phase shift mask of FIG.
Is retracted from sidewall 18 by a horizontal etch, but the process is controlled.
Is difficult. More specifically, referring to FIGS. 3A to 3D,
The initial step of the process by Ishiwata et al. Is the structure shown in FIG.
Is generated. As described with reference to FIG. 1, the structure shown in FIG.
It includes a quartz substrate 12 and includes a plurality of
A recess 16 is formed. The upper surface of the substrate 12 is covered with a chromium block layer 20.
Covered with. The process step shown in FIG.
6 and block layer 20 including covering with a layer 50 of positive photoresist
. The back side of the substrate 12 is then exposed to light, and this light irradiates the quartz substrate 12.
Pass through to the resist layer 50, and the passage of such light into the resist layer
, Is blocked by the chrome layer 20. Next, as shown in FIG. 3B, a resist layer activated by light 52
50 parts are developed and removed. This back exposure and resist layer
As a result of removing the activated portions, the non-activated portions of the resist layer are closed.
Remains on the upper surface of the block layer 20 of the memory. These non-activated parts are almost vertical
Walls and the vertical side walls and recesses of the chrome blocking layer 20
16 are substantially flush with the side walls. Referring to FIG. 3C, a chromium blocking layer 20 adjacent to the surface of the side wall 18 is formed.
Is removed and the mask is removed for a time sufficient to expose the portion 24 on the upper surface of the substrate 12.
Are subjected to an isotropic (ie, non-directional) plasma etching process. Since the block layer 20 is covered with the resist layer 50, the block layer is almost vertical.
Etched only in the direction. Therefore, the professionals shown in FIGS.
The process is characterized as a horizontal etching process. Layer 20 removed
The horizontal distance is the pull-back distance in FIGS. 3 (c) and 3 (d).
Finally, as shown in FIG. 3D, the remaining portion of the resist layer 50 is removed.
In a process such as Ishiwata described above, the block layer 20 remains slightly.
Portions of layer 20 are removed approximately linearly with time until or after removal.
Therefore, the retraction of the block layer 20 with respect to the side wall 18, that is, the pull-back is controlled.
Is difficult. Therefore, if the chromium blocking layer 20 is plasma etched,
Is slightly longer or shorter than the desired time, pull back of layer 20
Distance "Y" is an undesirable effect as described with respect to FIGS. 2 (a) and 2 (b).
To a degree that results in a mask that gives In addition, during the etching process
Due to fluctuations in the distribution of plasma, pulling of the chrome block layer 20 across the mask surface
-The back distance fluctuates to an unacceptable level. Accordingly, a rim-type phase shift mask of the type shown in FIGS. 1 and 3D is formed.
In this case, as the pull-back of the block layer 20 on the mask surface progresses,
It had to be sufficiently controllable so that the degree was within an acceptable range. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an apparatus for use in a phase shift lithographic process.
A method for forming a scaled rim phase shift mask. This method is
As a starting material, a substrate having a first surface and a second surface opposite to each other is used.
And the first surface is substantially transparent to electromagnetic radiation used in the phase shift mask lithography process (eg, electromagnetic radiation having a wavelength of 248 nanometers).
For example, the material to be blocked is covered with a first layer of Cr. The substrate is
It is made of a material that is permeable to electromagnetic radiation. A rim for use in a phase shift lithography process according to the present invention
The method of forming a phase shift mask according to (a) is made of a material that transmits electromagnetic radiation in a predetermined frequency range,
A first surface covered by a first layer of a material that blocks transmission of radiation and the first surface
Forming a substrate having a second surface opposite to the first surface; and (b) a plurality of openings penetrating the first layer so as to expose a surface portion of the substrate.
Forming a mouth; and (c) forming a recess in each of the exposed surface portions of the substrate.
(D) depositing a resist layer over each of the recesses and the first layer;
(E) of the resist layer, (a) inside and above the recessed portion
A first resist layer portion, and (b) a first upper extension line extending from an edge of the opening.
A predetermined distance from the first upper extension along the surface of the first layer;
A second resist layer surrounded by a second upper extension perpendicular to the first surface of the substrate
And radiating said electromagnetic radiation from a side of said second surface of said substrate during a first time of activating said portion.
(F) the first resist layer portion activated by the electromagnetic radiation and the second resist layer portion;
By performing constant development of the resist layer portion for the second time, the predetermined distance
And the remaining portion of the resist layer is formed on the first layer.
(G) removing the portion of the first layer that does not cover the remaining portion of the resist layer
And (h) removing the remaining portion of the resist layer. A rim for use in a phase shift lithography process according to the present invention
The method of forming a phase shift mask according to (a) is made of a material that transmits electromagnetic radiation in a predetermined frequency range,
A first surface covered by a first layer of a material that blocks transmission of radiation and the first surface
Forming a substrate having a second surface opposite to the first surface; and (b) a plurality of openings penetrating the first layer so as to expose a surface portion of the substrate.
Forming a mouth; (c) attaching a resist layer in the plurality of openings and on the first layer; and (d) of the resist layer, (a) in the opening and in the opening 1st cash register above
A strike layer portion; (b) a first upper extension line extending from an edge of the opening;
A predetermined distance from the extension along the surface of the first layer and
Activating a second resist layer portion surrounded by a second upper extension perpendicular to the first surface;
Irradiating the electromagnetic radiation from the side of the second surface of the substrate during the first time for
(E) the first resist layer portion activated by the electromagnetic radiation and the second resist layer portion;
By performing constant development of the resist layer portion for the second time, the predetermined distance
And the remaining portion of the resist layer is formed on the first layer.
(F) a surface portion of the substrate exposed by the plurality of openings in the first layer
And (g) removing a portion of the first layer that does not cover the remaining portion of the resist layer.
And (h) removing the remaining portion of the resist layer. The predetermined distance is at least 0.05 microns.
I do. The predetermined distance is 0.05 to 0.5 microns.
It is characterized by. Then, the step of forming the concave portion includes the step of defining the concave portion by the substrate
Characterized in that the inner side wall extends substantially perpendicular to the first surface of the substrate.
I do. The resist is a positive photo resist.
You. [0021] The depth of the depression is determined by the phase shift lithography process.
Selected as a function of the wavelength of the electromagnetic radiation used and the refractive index of the substrate.
It is characterized by that. Thus, depending on when the depression is formed in the process sequence,
The resist layer includes a first electromagnetic radiation blocking layer and (1) an exposed portion on the surface of the substrate.
(2) Attached both in the cavity formed in the substrate. The resist layer is
The exposed surface of the substrate against electromagnetic radiation transmitted through the substrate from the second surface.
To activate the resist layer portion deposited on the surface or in the depression in the substrate
It is exposed or exposed for a longer time than necessary. As mentioned above, this
The protrusion is at least about 0.05 microns inward from the peripheral edge of the first layer.
Activate the portion of the resist layer extending toward it. FIG. 4A to FIG. 4F show a rim type phase shift lithography lithography.
The method of the present invention for forming a mask 140 (FIG. 4 (f)) is shown. This one
As a first step of the method, as shown in FIG.
A mask substrate 112 having 15 is prepared. Surfaces 114 and 115 are almost flat
And extend parallel to each other. The substrate 112 is a phase shift lithographic
Electromagnetic radiation of the wavelength used in the
Pass electromagnetic radiation having a range of wavelengths (herein simply referred to as phase-shifted radiation).
Made of materials to have. Quartz is a good material for the substrate 112, but other materials having suitable refractive indices and other properties may be used. Substrate 112 thickness
It can be varied based on known design considerations. However,
In one embodiment, the thickness of the substrate 112 is about 2 mm to 7 mm. The upper surface 114 is covered with a blocking layer 120 of a material through which phase shift radiation cannot pass.
Have been. Materials suitable for the block layer 120 are chromium, molybdenum, aluminum
, Tungsten and titanium. A suitable material for the block layer 120 is black.
It is. The reason for this is that it is used in phase shift lithography processes.
Chromium that is resistant to chemicals
There is a tool for repairing the problem. The thickness of the block layer 120 depends on the phase shift.
Variable as a function of the ability of the material to be used as a layer to block the transmission of
Can be However, if the blocking layer 120 is made of chromium
This layer should have a thickness in the range of 1 nanometer to 1000 nanometers
It is particularly desirable to have a thickness of about 100 nanometers. Next, as shown in FIG. 4B, a part of the block layer 120 is
Known masking and etching techniques (
(E.g., reactive ion etching in chlorine and oxygen atmospheres).
It is. The configuration of the pattern formed by removing a part of the block layer 120 is
Structure of a portion of the resist layer that is exposed using a mask manufactured according to the invention
Corresponding to The size of the opening formed by removing a portion of the block layer 120 is:
One to five times the size of the corresponding structure activated on the resist layer.
That is, the size of the remaining portion of the block layer 120 is determined by the weakening of the light transmitted through the substrate 112.
This stage of the process aims to produce a rim structure that responds to the formation of interference patterns.
In di, it is not reduced. Next, as shown in FIG. 4C, a recessed portion 116 is formed in the substrate 112.
And the mesas 117 remain between the recesses. The recessed portion 116 is an example
Preferably, it is formed using anisotropic reactive ion etching (RIE) in a suitable atmosphere, such as, for example, a CHF3, CF4 or F atmosphere. RIE
As a result of the anisotropic nature of the etching process, the edge of
Are substantially vertical. That is, the side wall is almost
Court vertically. When forming the recessed portion 116, the remaining portion of the block layer 120 is
Work as a mask. The remaining part of the block layer 120 acts only as this mask layer
However, at least a portion of the surface of such a remaining portion of the block layer may be
Or all are desired to be covered with a resist layer prior to the formation of the recesses 116.
Good. As described with reference to FIG. 1, the depth of the recessed portion 116 depends on the incident phase shift.
Must be precisely controlled to obtain destructive interference of radiation. Standard RI
The E process must have the exact depth necessary to achieve the desired destructive interference.
It is easily controllable as needed to obtain the recessed portion 116. Hollow part 116
The absolute depth is a function of the refractive index of the material used as the substrate and the thickness of the substrate.
And change. Substrate 112 is made of almost pure quartz with a refractive index of 1.6
One embodiment of the present invention wherein the phase shifted radiation has a wavelength of 365 nanometers
In the first embodiment, the depth of the concave portion 116 is about 385 nanometers. In order to prevent the occurrence of defects in the substrate 112 during the formation of the recessed portion 116
, The etching of the substrate 112 is performed by a multiple etching using a known voting technique.
Can be achieved with a touch / wash step. Hollow if desired
The depth of the portion 116 is determined by measuring the thickness of the remaining lower portion of the substrate 112 and then
The depth of the recessed portion 116 becomes a desired depth based on the result of such a measurement.
Up to a further RIE process. As described below, an alternative process sequence of the present invention is shown in FIG.
Forming the recessed portion 116 after completion of the process steps. Figure
As described above with reference to (b) and (c) of FIG. 4, portions of the block layer 120 are removed.
Regardless of whether the recess 116 is formed immediately after the formation or as will be described later, the next step is performed.
In the step, a resist layer 130 is formed on the remaining portion of the block layer 120. Further
In other words, (a) the resist layer 130 has a block layer as shown in FIG.
Immediately after removal of the 120 selected portions, the
The recessed portion 116 may be at least partially filled, or (b)
The dying layer 130 is formed on the substrate 1 if the recessed portion 116 is to be formed later.
12 may still overlie the still flat exposed surface 114a. Resist layer
130 is a standard positive photo register with relatively high contrast
Strike. Such resist materials are widely used in the semiconductor manufacturing industry.
Well, and used in deep UV and other photolithography processes
It is not necessary to have very high contrast characteristics. Cash register that follows the shape of the other party
The nature of the strike layer 130 is shown somewhat exaggerated in FIG. In the next step shown in FIG. 4D, the resist layer 130 transmits through the substrate 112.
Exposed to electromagnetic radiation. In FIG. 4D, this is indicated by the arrow 132.
This electromagnetic radiation is applied to the bottom surface 115 as a one-sided exposure. Electromagnetic radiation
Propagates through the substrate 112 and does not cover the remaining portion of the block layer 120
Activate the resist layer portion. That is, the recessed portion 116 has the process sequence
Depending on when the surface is formed, the electromagnetic radiation covers the surface portion 114a
Of the resist layer, or of the resist layer deposited in the recessed portion 116
Activate the part. Activation of the resist layer 130 means the following. That is,
When the resist layer 130 is sufficiently exposed to light of sufficient intensity to alter its chemical structure.
Exposed, so that when exposed to a suitable developer, the exposed areas
It means completely removed and unexposed parts are not removed. The substrate 112 includes a portion of the resist layer 130 on the surface portion 114 a or a depression.
Longer than the time required to activate the portion of the resist layer 130 in the only portion 116
It is exposed to electromagnetic radiation 132 from the back for a time. This overexposure is carefully controlled so that the portion 134 (FIG. 4D) of the resist layer 130 is activated.
. As shown in FIG. 4D, the portion 134 is formed around the remaining portion of the block layer 120.
A distance X inward from the vertical extension (shown in phantom) of the surrounding edge 122
Vertical imagination parallel (or substantially parallel) to the vertical imagination line of the peripheral edge 122
This is the part that leads to the line. Exposed portion 134 of resist layer generated by backside exposure
And the unexposed portion is substantially vertical, ie, relative to the top surface 114 of the substrate 112.
It is almost vertical. The mechanism that causes such activation of the resist layer is completely
Not elucidated. However, short-range diffraction of electromagnetic radiation may
Produced at exposed corners, and this diffraction causes electromagnetic radiation to bend around the corners.
It is believed that the debris and the resist layer portion 134 are activated. Referring to FIG. 4 (e), the next step in the process is to use
The activated portion of the resist layer 130 is removed by a well-known appropriate developing process.
It is. After the development, the resist layer 130 is formed only on the upper surface of the block layer 120.
Remaining. As shown in FIG. 4E, the remaining portion of such a resist layer 130 is formed.
The vertical side wall of the minute is from the vertical edge 122 of the block layer 120 on which the
The direction away from the edge 122 by a distance X along an axis extending parallel to the upper surface 114
Away from each other. As mentioned above, in some cases, up to this point in the process, ie, as shown in FIG.
It is desired to delay the formation of recess 116 until the completion of the process steps.
There is something good. Recess 116 is formed early in the process sequence.
When formed, the remaining portion of the block layer 120 is formed
The portion of the substrate 112 that is not formed is masked. As described with reference to FIG.
Thus, at this point, the recessed portion 116 is formed. Pull resist layer 130
The distance of the back (ie, receding from the edge 122) is
Therefore, although not affected, the height of the resist layer may be slightly reduced. Finally, as shown in FIG. 4F, the portion of the block layer 120 that is not covered by the remaining portion of the resist layer 130 is formed, for example, by ordinary dry anisotropy (ie, directionality).
Removed using a process. More specifically, such a block layer
The portion 120 is mainly etched in a vertical direction (ie, a direction perpendicular to the upper surface 114).
Preferably, it is removed using a RIE process. Therefore, the resist layer 13
0 based on the masking function of the remaining portion of the resist layer 130.
The side block layer 120 remains without being etched. Thus, in FIG.
As shown, the remaining portion of the block layer 120 is pulled from the adjacent side wall 118.
The distance “Y” to be backed or set back is such that the remaining portion of the resist layer
It is equal to the distance "X" to be backed up. Exposure of the block layer 120 mainly in the vertical direction
Although an anisotropic dry etching process that removes components is desirable,
Can also be controlled sufficiently to produce the desired pull-back distance Y.
Or by using a dry isotropic etching process.
Both are possible. Remains after this final block layer 120 etch
Any portions of the resist layer are removed using known processes. Process saw
When the final step of the process is completed, the desired rim structure suitable for the phase shift phenomenon is
117 is formed on the peripheral edge of the upper surface. When the backside of the mask is exposed to phase-shifted radiation, the pull-back distance X,
During the period of overexposure of the dying layer 130, an optical pattern created under the mask 140 is formed.
Are selected to optimize two properties of the Referring to FIG. 1 and FIG.
Then, the first of these properties defines the border between the light and dark areas
To place it below the substrate 112 with respect to the planar extension of the wall 118. In FIG.
Each of these boundaries or interfaces, represented by 30, is optimally
Correspond to each side wall 118. That is, the boundary between the light and dark areas extends vertically.
And is substantially aligned with side wall 118. The second characteristic is the mesa 11
7, a planar projection on a pair of side walls 118 defining a certain mesa
Is the intensity of the radiation below the area of the substrate 112 bounded by Figure 1 van
The two slightly higher intensity regions, represented by the
Although possibly present underneath, the amplitude of such high intensity regions optimizes the pull-back distance X by controlling the degree of overexposure of light 132 from the back.
Can be minimized. To some extent, optimization of the first property
Causes a deterioration of the second characteristic and vice versa. Thus, from the back
The degree of overexposure of the phase-shifted radiation 132 and therefore the magnitude of the pull-back distance X is
These of the light patterns created under the mask formed according to the invention
It can be determined based on a compromise between the first and second characteristics. The process including overexposure of the resist layer described with reference to FIGS.
The formation of a rim structure on a rim-type phase shift mask using a mask is shown in FIG.
(D) and includes a horizontal etch of the chrome block layer.
It is inherently much easier to control than traditional processes. The process of the present invention
The advantages of are illustrated graphically in FIG. As shown in FIGS.
Of the blocking layer removed over time in the prior art,
The pull-back distance Y that increases over time is indicated by the line 200 in FIG.
ing. As shown by line 200, the conventional over-etch process
The amount of chromium blocking layer that is removed should remain until almost all of the blocking layer is removed.
, Increase linearly with time. The curve 202 in FIG. 5 is plotted over time using the development process of the present invention.
The amount of pull back of the activated portion 134 of the resist layer 130 that results (ie,
Pull-back distance X). At the beginning of the development process, the resist layer 13
Activated portions of zero are rapidly removed. However, activation of the resist layer
A point in the development process is reached after almost all of the removed parts have been removed, where
With time, a very small amount of the resist layer is removed. Regis
Assuming that the target amount of layer pull-back is indicated by horizontal dotted line 204,
The inventive development process is performed until the time indicated by the vertical dotted line 206 is reached.
Is desirable. If the development process continues along the flat portion of curve 202,
Some over-development to maintain the desired pull-back distance X indicated by line 204
Alternatively, under development can be allowed. On the other hand, the prior art shown in FIGS.
The etching process removes the chromium block layer at a nearly constant linear increase rate.
So if the over-etch process ends too early
Or if it is continued for too long, the amount of block layer pull back
It largely fluctuates or deviates from the target distance X indicated by the horizontal line 204. In FIG.
In the conventional processes shown in FIGS. 3A to 3D, such pull-back of the block layer is performed.
This process is a rim-type phase shift lithography
It is not suitable for use in the field of semiconductor manufacturing as a technique for forming disks. In the method of the present invention, the pull-back distance X of the resist layer 130 and thus the blocking
The pull-back distance Y of layer 120 is approximately 0.05 to 0.5 microns.
And a pull back distance X of about 0.3 microns is desirable. However
However, due to sufficient overexposure, pull-back distance X larger than 0.5 micron was reached
Can be achieved. What is important here is that, according to the invention, the pull-back distance X is approximately
It can be controlled within ± 0.02 microns. Achieve desired phase shift effect
Typically, about 0.05 micron is required to create a rim structure on the mask that is large enough to
A minimum pull-back distance X is required. It will be appreciated by those skilled in the art that the mask 140 may include other structures other than those described above.
It is clear in the person. For example, a rim is formed around the mask
And a thin film can be positioned at a distance from the mask. EXAMPLE Using the process described above with reference to FIGS.
A type of phase shift mask was formed. This mask uses deep ultraviolet (248 nano-
It is intended for use in (wavelength of meter) phase shifted radiation. This process
As a first step, a quartz substrate 112 having a refractive index of 1.62 was prepared. The thickness of this substrate 112 is 2.25 mm, and its upper surface 114
, About 100 nanometers thick. Next, the known cell
Process and an isotropic RIE process in CHF3 atmosphere.
The chromium layer is patterned by removing a part of the
The portion 114a was exposed. Then, using known masking and developing processes, the remaining portion of the chromium layer
Was covered with positive photoresist. Next, the side wall 1 of the concave portion 116 is formed.
So that 18 is approximately vertical and has a height of about 242 nanometers
A recess 116 is formed in the substrate 112 using an anisotropic RIE process.
Was. As the next step, as shown in FIG. 4D, Novalak positive
-Photo resist (IBM TNS 4200) is applied to the remaining portion of the chrome layer 120
Over the minute and within the recess 116. Next, the back surface of the substrate 112
Broadband ultraviolet (200-400 nanometer) electromagnetic radiation over the entire surface of 115
Applied for about 15 seconds. The electromagnetic radiation from this back surface passes through the substrate 112 and
Enter and activate the portion of the resist layer that is deposited in the recess 116
. When the exposure from the back side is continued, the inner side from the peripheral edge of the remaining portion of the chrome layer 120 is obtained.
The portion of the resist layer that had entered the substrate by a distance of about 0.3 micron was activated. This
Such a portion is indicated by reference numeral 134 in FIG. Thereafter, the activated portion of the resist layer is formed using a 0.23N KOH developer.
As a result, a resist portion remains on the upper surface of the chromium layer 120. These records
The remaining portion of the dist is pushed about 0.3 microns from the peripheral edge of the chrome layer 120.
Le backed. This development process enters the flat portion of the development curve 202 in FIG.
For about 200 seconds, which is enough time for As a final step, the remaining portions of the resist layer and the exposed portions of the chromium layer are subjected to an anisotropic RIE process in a Cl 2 + O 2 atmosphere,
The portion of the chromium layer not covered by the remaining portion of the strike layer was removed. This RI
In the E process, the vertical edge of the remaining portion of the chromium layer becomes almost vertical,
The lever was pulled back from the adjacent sidewall 118 by about 0.3 microns. As described above, the present invention provides a resist layer having a pull-back distance X.
The portion of the resist layer 130 that overlies the peripheral portion of the block layer 120 is removed.
And However, the pull-back distance X is less than the width of the mesa 117 (ie, FIG. 4).
If it is larger than half of the horizontal dimension in (a) to (f),
All resist layers overlying the substrate will be activated by backside exposure. Soshi
Then, by etching the exposed portion of the block layer thereafter, the entire block layer
Will be removed. This phenomenon occurs because the width of the mesa 117 is relatively small, for example, 0.3.
It only occurs at microns to 0.8 microns. Typically, such a narrow mesa
The part is attached to a wide mesa area, and the peripheral edge of the resist layer above it
The resist portion remains even after being pulled back by the distance X. As described above, the present invention relates to a process for forming a rim-type phase shift mask.
Related. However, the rim structure formed according to the present invention has a phase shift
-Can be used for purposes other than masks. For example, the present invention
Can be used to form mechanical structures. Changes and modifications of the above-described embodiments are possible without departing from the spirit of the invention.
It will be clear to those skilled in the art. According to the method of the present invention, when forming a rim type phase shift mask, a mask table is formed.
The pull-back distance X of the block layer 20 on the surface can be accurately controlled.

【図面の簡単な説明】 【図1】 従来の標準型のリム型の位相シフト・マスクの断面及びこのマスクを透過する
光のグラフ表示を示す図である。 【図2】 ブロック層が隣接する基板の側壁から十分な量だけプル・バックされていない
従来のリム型の位相シフト・マスクの断面及びこのマスク部分を通過する光の強
度と、ブロック層が隣接する側壁から非常に大きな距離だけプル・バックされて
いる従来のリム型の位相シフト・マスクの断面及びこのマスクを通過する光の強
度を示す図である。 【図3】 リム型の位相シフト・マスクを形成するための従来のプロセスを示す図である
。 【図4】 位相シフト・リソグラフィ・マスク基板及びこの基板を覆う光ブロック層の断
面、ブロック層の一部分が除去された上記基板の断面、ブロック層に覆われてい
ない基板の部分にくぼみ部分が形成された上記基板の断面、基板の上面及びブロ
ック層の上面にレジスト層が付着され背面から電磁放射が当てられる上記基板の
断面、上記電磁放射により活性化されたレジスト層の部分が除去された上記基板
の断面、並びにレジスト層及びこのレジスト層の下側のブロック層が除去された
上記基板の断面を示す図である。 【図5】 本発明及び従来技術のプロセスにおける時間とともに生じるブロック層のプル
・バックの程度を示すグラフ図である。 【符号の説明】 112・・・マスク基板 114・・・上面 115・・・底面 116・・・くぼみ部分 117・・・メサ 118・・・エッジ 120・・・ブロック層 130・・・レジスト層
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a conventional standard rim type phase shift mask and a graphical representation of light transmitted through the mask. FIG. 2 shows the cross section of a conventional rim-type phase shift mask in which the blocking layer is not pulled back from the side wall of the adjacent substrate by a sufficient amount and the intensity of light passing through this mask portion, FIG. 3 shows a cross section of a conventional rim-type phase shift mask that has been pulled back a very large distance from the side wall to be cut and the light intensity passing through the mask. FIG. 3 illustrates a conventional process for forming a rim-type phase shift mask. FIG. 4 shows a cross section of a phase shift lithography mask substrate and an optical block layer covering the substrate, a cross section of the substrate where a part of the block layer has been removed, and a concave portion formed in a portion of the substrate not covered by the block layer. A cross section of the substrate, a cross section of the substrate where a resist layer is attached to the upper surface of the substrate and the upper surface of the block layer and electromagnetic radiation is applied from the back surface, and a portion of the resist layer activated by the electromagnetic radiation is removed. FIG. 2 is a diagram showing a cross section of the substrate, and a cross section of the substrate from which a resist layer and a block layer below the resist layer have been removed. FIG. 5 is a graph showing the degree of block layer pull back occurring over time in the present invention and prior art processes. [Explanation of Signs] 112: Mask substrate 114: Top surface 115: Bottom surface 116: Depressed portion 117: Mesa 118: Edge 120: Block layer 130: Resist layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 (a)予定の周波数レンジの電磁放射を透過させる材料で形成され、上記電磁
放射の透過を遮断する材料の第1層により覆われている第1表面及び該第1表面
と反対側の第2表面を有する基板を作成する工程と、 (b)上記基板の表面部分を露出するように上記第1層を貫通する複数個の開
口を形成する工程と、 (c)上記複数個の開口内及び上記第1層上にレジスト層を付着する工程と、 (d)上記レジスト層のうち、(イ)上記開口内及び該開口の上方の第1レジ
スト層部分と、(ロ)上記開口のエッジから延びる第1上方延長線と、該第1上
方延長線から上記第1層の表面に沿って所定の距離だけ離されそして上記基板の
第1表面に垂直な第2上方延長線とにより囲まれた第2レジスト層部分とを活性
化する第1の時間の間、上記基板の第2表面の側から上記電磁放射を照射する工
程と、 (e)上記電磁放射により活性化された上記第1レジスト層部分及び上記第2
レジスト層部分を第2の時間の間一定の現像を行うことにより、上記所定の距離
までのレジスト層を除去して、上記第1層の上に上記レジスト層の残存部分を生
じさせる工程と、 (f)上記第1層の上記複数個の開口により露出されている上記基板の表面部
分のそれぞれにくぼみ部分を形成する工程と、 (g)上記レジスト層の残存部分が覆っていない上記第1層の部分を除去する
工程と、 (h)上記レジスト層の残存部分を除去する工程とを含む、位相シフト・リソ
グラフィ・プロセスにおいて使用するリム型の位相シフト・マスクの形成方法。 【請求項2】 上記所定の距離は、少なくとも0.05ミクロンであることを特徴とする請求
項1記載のリム型の位相シフト・マスクの形成方法。 【請求項3】 上記所定の距離は、0.05ミクロン乃至0.5ミクロンであることを特徴と
する請求項1又は請求項2記載のリム型の位相シフト・マスクの形成方法。 【請求項4】 上記くぼみ部分を形成する工程は、該くぼみ部分を規定する上記基板内の側壁
が該基板の上記第1表面に略垂直に延びるように行われることを特徴とする請求
項1、請求項2又は請求項3記載のリム型の位相シフト・マスクの形成方法。 【請求項5】 上記レジストはポジティブ・フォト・レジストであることを特徴とする請求項
1、請求項2、請求項3又は請求項4記載のリム型の位相シフト・マスクの形成
方法。 【請求項6】 上記くぼみ部分の深さは、位相シフト・リソグラフィ・プロセスにおいて使用
される上記電磁放射の波長及び上記基板の屈折率の関数として選択されることを
特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4又は請求項5記載のリム型
の位相シフト・マスクの形成方法。
Claims: 1. A first surface formed of a material that transmits electromagnetic radiation in a predetermined frequency range and covered by a first layer of a material that blocks transmission of said electromagnetic radiation. And forming a substrate having a second surface opposite to the first surface; and (b) forming a plurality of openings through the first layer so as to expose a surface portion of the substrate. (C) attaching a resist layer in the plurality of openings and on the first layer; and (d) of the resist layer, (a) a first resist layer in the opening and above the opening. A second upper extension line extending from an edge of the opening; and a predetermined distance along the surface of the first layer from the first upper extension line and perpendicular to the first surface of the substrate. The second resist layer portion surrounded by the second upper extension line During the first time for sexual reduction, process and, (e) the electromagnetic radiation by being activated the first resist layer portion and the second for irradiating the electromagnetic radiation from the side of the second surface of the substrate
Performing a constant development of the resist layer portion for a second time to remove the resist layer up to the predetermined distance to form a remaining portion of the resist layer on the first layer; (F) forming a recess in each of the surface portions of the substrate exposed by the plurality of openings in the first layer; and (g) forming the first portion in which the remaining portion of the resist layer is not covered. A method of forming a rim-type phase shift mask used in a phase shift lithography process, comprising: (h) removing a remaining portion of the resist layer. 2. The method according to claim 1, wherein said predetermined distance is at least 0.05 microns. 3. The method according to claim 1, wherein the predetermined distance is 0.05 to 0.5 microns. 4. The method of claim 1, wherein the step of forming the depression is performed such that a side wall in the substrate that defines the depression extends substantially perpendicular to the first surface of the substrate. A method for forming a rim type phase shift mask according to claim 2 or claim 3. 5. A method according to claim 1, wherein said resist is a positive photo resist. 6. The method of claim 1, wherein the depth of the depression is selected as a function of a wavelength of the electromagnetic radiation used in a phase shift lithography process and a refractive index of the substrate. 6. The method for forming a rim-type phase shift mask according to claim 2, 3, 4, or 5.

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