JP2593234B2 - フォトマスクの製造方法 - Google Patents
フォトマスクの製造方法Info
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- JP2593234B2 JP2593234B2 JP12899990A JP12899990A JP2593234B2 JP 2593234 B2 JP2593234 B2 JP 2593234B2 JP 12899990 A JP12899990 A JP 12899990A JP 12899990 A JP12899990 A JP 12899990A JP 2593234 B2 JP2593234 B2 JP 2593234B2
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体装置を製造するための光リソグラ
フィーのフォトマスク、特に位相シフタマスの製造方法
に関するものである。
フィーのフォトマスク、特に位相シフタマスの製造方法
に関するものである。
［従来の技術］ 第２図は従来のフォトマスク、このフォトマスク上の
電場およびウエハにおける光の強度を示す図、第３図は
特開昭57−62052号公報および特開昭58−173744号公報
に開示された従来の位相シフトマスク、このマスク上の
電場およびウエハにおける光の強度を示す図、そして第
４図は第３図に示した位相シフトマスクを改良したセル
フアライン方式の位相シフトマスクおよびウエハにおけ
る光の強度を示す図である。
電場およびウエハにおける光の強度を示す図、第３図は
特開昭57−62052号公報および特開昭58−173744号公報
に開示された従来の位相シフトマスク、このマスク上の
電場およびウエハにおける光の強度を示す図、そして第
４図は第３図に示した位相シフトマスクを改良したセル
フアライン方式の位相シフトマスクおよびウエハにおけ
る光の強度を示す図である。
図において、（１）はフォトマスクの基板例えばガラ
ス基板、（２）はこのガラス基板（１）上に付着された
CrまたはMoSiなどのマスクパターン、（３）または（3
A）はマスクパターン（２）の１つ置きの開口（第３
図）またはCr上（第４図）に形成されて透明な位相シフ
ト材料のSiO2などから成る位相シフタである。
ス基板、（２）はこのガラス基板（１）上に付着された
CrまたはMoSiなどのマスクパターン、（３）または（3
A）はマスクパターン（２）の１つ置きの開口（第３
図）またはCr上（第４図）に形成されて透明な位相シフ
ト材料のSiO2などから成る位相シフタである。
半導体装置製造時の微細パターンの形成は縮小光学式
の光ステッパーを用いて行われている。この光ステッパ
ーの改造限界Ｒ（ｍμ）は、 Ｒ＝k1・λ/NA になる。ここでk:0.5、λ：波長（μｍ）、NA:レンズの
開口数である。光リソグラフィーは上式に従って波長の
短波長化、高NA化、さらにレジストプロセスに依存する
定数k1を小さくすることが解像限界を小さくしてきた。
現在ｉ線（λ＝365nm）、NA＝0.5のステッパーが実現
し、k1＝0.5も可能であるので0.4μｍ程度の改造が可能
になってきている。これ以上の解像限界を得るために
は、さらに短波長化や高NA化を進めれば良いのである
が、光源やレンズが技術的に難しく、さらに焦点深度δ
＝λ/2NA2が小さくなるという問題点がある。これを解
決するために特開昭57−62052号公報や特開昭58−17374
4号公報に開示されたような位相シフトマスクが発明さ
れた。
の光ステッパーを用いて行われている。この光ステッパ
ーの改造限界Ｒ（ｍμ）は、 Ｒ＝k1・λ/NA になる。ここでk:0.5、λ：波長（μｍ）、NA:レンズの
開口数である。光リソグラフィーは上式に従って波長の
短波長化、高NA化、さらにレジストプロセスに依存する
定数k1を小さくすることが解像限界を小さくしてきた。
現在ｉ線（λ＝365nm）、NA＝0.5のステッパーが実現
し、k1＝0.5も可能であるので0.4μｍ程度の改造が可能
になってきている。これ以上の解像限界を得るために
は、さらに短波長化や高NA化を進めれば良いのである
が、光源やレンズが技術的に難しく、さらに焦点深度δ
＝λ/2NA2が小さくなるという問題点がある。これを解
決するために特開昭57−62052号公報や特開昭58−17374
4号公報に開示されたような位相シフトマスクが発明さ
れた。
光リソグラフィーの解像限界以下のパターン転写を考
えた場合、従来のフォトマスク（第２図）では、マスク
透過後の光の電場は第２図中段に示すように空間的に分
離した波形であるが、光学系を透過したウエハ上の光強
度は、第２図下段に示すようにお互いに重なり合い、パ
ターンの解像はできない。位相シフトマスクは第３図上
段に示すように従来のフォトマスクのマスクパターン開
口に光の位相を180゜反転させる位相シフタ（３）を付
けたものである。この位相シフトマスクを透過した光の
電場は、第３図中段に示すように位相が交互に反転す
る。これを従来と同じ光学系で投影したとき、隣り合っ
たパターン像が重なり合う部分では、重なり合う光の位
相が反転しているために打ち消すように働き、その結
果、第３図下段に示すように分離した光強度パターンに
なる。この理由により、位相シフトマスクを用いると解
像力は従来よりも高くなり、実験的に最小解像パターン
巾は約半分になることが示されている。しかし、第３図
の位相シフトマスクは、ライン＆スペースパターンのよ
うな周期的パターンに適用するのは原理的に容易である
が、任意のパターンに適用するのは難しい。このため任
意のパターンに適用できかつ製造上の面からも容易なフ
ォトマスクが1989年IEDMコンファレンスにおいて発表さ
れた。第４図は発表された改良型の位相シフトマスクを
示し、第４図上段に示すように従来のフォトマスクCrパ
ターン上にパターン巾の広い位相シフタ（3A）を形成し
たものである。これによってCrパターンのエッジ付近の
光の位相が反転し、その結果、光学像は第４図下段に示
すように分離したパターンになる。また、改良型の位相
シフトマスクを製造する方法は、マスクパターン（２）
のCrをエッチングするときのマスクがシフタを兼ること
ができる。例えば、レジストパターンをマスクとして異
方性エッチング法（プラズマエッチング）でCr膜を加工
し、次に等方性エッチング（ウェットエッチング）でエ
ッヂ付近のCrをエッチングすることにより、第４図上段
に示すような構造の位相シフトマスクを作ることができ
る。このときレジストがシフタの役目を果す。このよう
に改良型の位相シフトマスクはセルフアラインで位相シ
フタ（3A）を形成することができるために製造が容易
で、さらに任意のパターンにも原理的に適用することが
可能である。
えた場合、従来のフォトマスク（第２図）では、マスク
透過後の光の電場は第２図中段に示すように空間的に分
離した波形であるが、光学系を透過したウエハ上の光強
度は、第２図下段に示すようにお互いに重なり合い、パ
ターンの解像はできない。位相シフトマスクは第３図上
段に示すように従来のフォトマスクのマスクパターン開
口に光の位相を180゜反転させる位相シフタ（３）を付
けたものである。この位相シフトマスクを透過した光の
電場は、第３図中段に示すように位相が交互に反転す
る。これを従来と同じ光学系で投影したとき、隣り合っ
たパターン像が重なり合う部分では、重なり合う光の位
相が反転しているために打ち消すように働き、その結
果、第３図下段に示すように分離した光強度パターンに
なる。この理由により、位相シフトマスクを用いると解
像力は従来よりも高くなり、実験的に最小解像パターン
巾は約半分になることが示されている。しかし、第３図
の位相シフトマスクは、ライン＆スペースパターンのよ
うな周期的パターンに適用するのは原理的に容易である
が、任意のパターンに適用するのは難しい。このため任
意のパターンに適用できかつ製造上の面からも容易なフ
ォトマスクが1989年IEDMコンファレンスにおいて発表さ
れた。第４図は発表された改良型の位相シフトマスクを
示し、第４図上段に示すように従来のフォトマスクCrパ
ターン上にパターン巾の広い位相シフタ（3A）を形成し
たものである。これによってCrパターンのエッジ付近の
光の位相が反転し、その結果、光学像は第４図下段に示
すように分離したパターンになる。また、改良型の位相
シフトマスクを製造する方法は、マスクパターン（２）
のCrをエッチングするときのマスクがシフタを兼ること
ができる。例えば、レジストパターンをマスクとして異
方性エッチング法（プラズマエッチング）でCr膜を加工
し、次に等方性エッチング（ウェットエッチング）でエ
ッヂ付近のCrをエッチングすることにより、第４図上段
に示すような構造の位相シフトマスクを作ることができ
る。このときレジストがシフタの役目を果す。このよう
に改良型の位相シフトマスクはセルフアラインで位相シ
フタ（3A）を形成することができるために製造が容易
で、さらに任意のパターンにも原理的に適用することが
可能である。
以上のように、フォトマスク上に光の位相を反転する
透明膜を付加することにより、光転写で製作するレジス
トパターンの解像度を改善することができ、このような
フォトマスクは位相シフトマスクと呼ばれている。位相
シフトマスクは通常、第５図に示すような工程で製造さ
れる。第５図（Ａ）に示す工程では、ガラス基板（１）
上に膜厚0.1ミクロン程度のMoSi等の材料よりなるマス
クパターン（２）が形成される。第５図（Ｂ）に示す工
程では、ガラス基板（１）およびこの上に形成されたマ
スクパターン（２）上に後述する位相シフタ（３）の材
料となるSiO2やAl2O3などの透明膜（30）を全面に蒸着
する。この透明膜（30）の膜厚は、用いる材料の屈折
率、露光波長に依存するが、SiO2透明膜を用いて波長43
6nmの場合、約0.48μｍとなる。その後レジスト塗布を
行い、電子ビーム露光で位相シフタ（３）に必要な部分
に選択的にレジストパターン（４）を残すと、第５図
（Ｃ）のようになる。このレジストパターン（４）をマ
スクとして位相シフタ材料の透明膜（30）をエッチング
し、不要なレジストを除去すると、位相シフタ（３）が
形成されて第５図（Ｄ）に示すような位相シフトマスク
が出来上がる。
透明膜を付加することにより、光転写で製作するレジス
トパターンの解像度を改善することができ、このような
フォトマスクは位相シフトマスクと呼ばれている。位相
シフトマスクは通常、第５図に示すような工程で製造さ
れる。第５図（Ａ）に示す工程では、ガラス基板（１）
上に膜厚0.1ミクロン程度のMoSi等の材料よりなるマス
クパターン（２）が形成される。第５図（Ｂ）に示す工
程では、ガラス基板（１）およびこの上に形成されたマ
スクパターン（２）上に後述する位相シフタ（３）の材
料となるSiO2やAl2O3などの透明膜（30）を全面に蒸着
する。この透明膜（30）の膜厚は、用いる材料の屈折
率、露光波長に依存するが、SiO2透明膜を用いて波長43
6nmの場合、約0.48μｍとなる。その後レジスト塗布を
行い、電子ビーム露光で位相シフタ（３）に必要な部分
に選択的にレジストパターン（４）を残すと、第５図
（Ｃ）のようになる。このレジストパターン（４）をマ
スクとして位相シフタ材料の透明膜（30）をエッチング
し、不要なレジストを除去すると、位相シフタ（３）が
形成されて第５図（Ｄ）に示すような位相シフトマスク
が出来上がる。
［発明が解決しようとする課題］ フォトマスクは通常、製造後に仕上りの検査を行う。
これはフォトマスクの製造時に、主としてレジストが剥
離することによって発生する欠陥を検査し、前もって修
正しておくためである。そのためにマスクの表面側より
光を照射し、透過してきた光のパターンを画像認識装置
で検出するのである。しかしながら、位相シフトマスク
では、位相シフタの付加されている部分と位相シフタの
形成されていない部分との区別ができず、検査ができな
いという問題点があった。
これはフォトマスクの製造時に、主としてレジストが剥
離することによって発生する欠陥を検査し、前もって修
正しておくためである。そのためにマスクの表面側より
光を照射し、透過してきた光のパターンを画像認識装置
で検出するのである。しかしながら、位相シフトマスク
では、位相シフタの付加されている部分と位相シフタの
形成されていない部分との区別ができず、検査ができな
いという問題点があった。
［課題を解決するための手段］ この発明にかかるフォトマスクの製造方法は、基板お
よびこの基板上に形成されたマスクパターンの全面に形
成された位相シフタ材料の透明膜上に、更に不透明膜を
形成する工程と、前記不透明膜上にレジストパターを形
成した後に、このレジストパターンをマスクとしてその
下に在る前記不透明膜および前記透明膜をエッチング
し、残された不透明膜を用いて位相シフタの検査を行う
工程と、この検査終了後、前記残された不透明膜を除去
することにより前記透明膜から成る位相シフタを形成す
る工程とを含むものである。
よびこの基板上に形成されたマスクパターンの全面に形
成された位相シフタ材料の透明膜上に、更に不透明膜を
形成する工程と、前記不透明膜上にレジストパターを形
成した後に、このレジストパターンをマスクとしてその
下に在る前記不透明膜および前記透明膜をエッチング
し、残された不透明膜を用いて位相シフタの検査を行う
工程と、この検査終了後、前記残された不透明膜を除去
することにより前記透明膜から成る位相シフタを形成す
る工程とを含むものである。
［作用］ この発明においては、位相シフタ形成部分の欠陥の検
査が可能となり、検出された欠陥を修正することによ
り、欠陥のない高精度なフォトマスクを製造することが
可能となった。
査が可能となり、検出された欠陥を修正することによ
り、欠陥のない高精度なフォトマスクを製造することが
可能となった。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明によって製造されるフォトマスクを工程
順に示す断面図である。
１図はこの発明によって製造されるフォトマスクを工程
順に示す断面図である。
第１図（Ａ）においては、従来例と同様にガラス基板
（１）上に膜厚0.1ミクロン程度のMoSi等のマスクパタ
ーン（２）が形成される。この状態で１回目のマスク欠
陥検査を行い、マスクパターン（２）に起因する欠陥を
修正しておく。
（１）上に膜厚0.1ミクロン程度のMoSi等のマスクパタ
ーン（２）が形成される。この状態で１回目のマスク欠
陥検査を行い、マスクパターン（２）に起因する欠陥を
修正しておく。
第１図（Ｂ）においては、ガラス基板（１）およびこ
の上に形成されたマスクパターン（２）上に位相シフタ
材料の透明膜（30）を全面に蒸着し、その上に更に不透
明膜（５）を蒸着する。位相シフタ材料として例えばAl
2O3を選択した場合、不透明膜（５）としてAlを選択す
ることができる。このような組み合わせでは、Al2O3を
反応性スパッタリング法で、Alもスパッタリング法で同
じ装置を用いて連続的に形成することが可能となる。屈
折率が1.7のAl2O3を用いて436nmの露光波長の場合、Al2
O3の膜厚は約0.3μｍとなる。Alの膜厚は光学的に不透
明になれば良いので、0.05μｍ程度で良い。
の上に形成されたマスクパターン（２）上に位相シフタ
材料の透明膜（30）を全面に蒸着し、その上に更に不透
明膜（５）を蒸着する。位相シフタ材料として例えばAl
2O3を選択した場合、不透明膜（５）としてAlを選択す
ることができる。このような組み合わせでは、Al2O3を
反応性スパッタリング法で、Alもスパッタリング法で同
じ装置を用いて連続的に形成することが可能となる。屈
折率が1.7のAl2O3を用いて436nmの露光波長の場合、Al2
O3の膜厚は約0.3μｍとなる。Alの膜厚は光学的に不透
明になれば良いので、0.05μｍ程度で良い。
その後電子ビームレジスト塗布を行い、電子ビーム露
光で位相シフタ（３）に必要な部分に選択的にレジスト
パターン（４）を残すと、第１図（Ｃ）のようになる。
光で位相シフタ（３）に必要な部分に選択的にレジスト
パターン（４）を残すと、第１図（Ｃ）のようになる。
このようにして作成されたレジストパターン（４）を
マスクとして、不透明膜（５）および透明膜（30）を強
りん酸溶液等でエッチングした後、不要なレジストを除
去すると、第１図（Ｄ）に示すような構造となる。この
状態では、透明膜（30）のAl2O3上にはAlの不透明膜
（５）が形成されているため、位相シフタ形成部分の光
学的な欠陥検査が可能となる。
マスクとして、不透明膜（５）および透明膜（30）を強
りん酸溶液等でエッチングした後、不要なレジストを除
去すると、第１図（Ｄ）に示すような構造となる。この
状態では、透明膜（30）のAl2O3上にはAlの不透明膜
（５）が形成されているため、位相シフタ形成部分の光
学的な欠陥検査が可能となる。
検出された欠陥を修正した後、弱りん酸で全面を軽く
エッチングすると、位相シフタ（３）であるAl2O3上に
形成されたAlだけが除去され、第１図（Ｅ）を示すよう
に位相シフトマスクが完成する。最終的に、位相シフタ
（３）上にAlが残存しないことを確認するために、第１
図（Ｅ）の状態でもう一度検査すると、より確実に位相
シフトマスクを製造できる。
エッチングすると、位相シフタ（３）であるAl2O3上に
形成されたAlだけが除去され、第１図（Ｅ）を示すよう
に位相シフトマスクが完成する。最終的に、位相シフタ
（３）上にAlが残存しないことを確認するために、第１
図（Ｅ）の状態でもう一度検査すると、より確実に位相
シフトマスクを製造できる。
［発明の効果］ 以上、詳しく説明したように、この発明は、基板およ
びこの基板上に形成されたマスクパターンの全面に形成
された位相シフタ材料の透明膜上に、更に不透明膜を形
成する工程の、前記不透明膜上にレジストパターンを形
成した後に、このレジストパターンをマスクとしてその
下に在る前記不透明膜および前記透明膜をエッチング
し、残された不透明膜を用いて位相シフタの検査を行う
工程と、この検査終了後、前記残された不透明膜を除去
することにより前記透明膜から成る位相シフタを形成す
る工程とを含むので、欠陥のない高精度なフォトマスク
を製造できるという効果を奏する。
びこの基板上に形成されたマスクパターンの全面に形成
された位相シフタ材料の透明膜上に、更に不透明膜を形
成する工程の、前記不透明膜上にレジストパターンを形
成した後に、このレジストパターンをマスクとしてその
下に在る前記不透明膜および前記透明膜をエッチング
し、残された不透明膜を用いて位相シフタの検査を行う
工程と、この検査終了後、前記残された不透明膜を除去
することにより前記透明膜から成る位相シフタを形成す
る工程とを含むので、欠陥のない高精度なフォトマスク
を製造できるという効果を奏する。
第１図はこの発明によって製造される位相シフタ付きフ
ォトマスクを工程順に示す断面図、第２図は従来の位相
シフタ付きフォトマスクを工程順に示す断面図、第３図
〜第５図は従来のフォトマスクを電場や光強度と共に示
す図である。 （１）はガラス基板、（２）はマスクパターン、 （３）は位相シフタ、（４）はレジストパターン、 （５）は不透明膜、（30）は位相シフタ材料の透明膜 である。 なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示
す。
ォトマスクを工程順に示す断面図、第２図は従来の位相
シフタ付きフォトマスクを工程順に示す断面図、第３図
〜第５図は従来のフォトマスクを電場や光強度と共に示
す図である。 （１）はガラス基板、（２）はマスクパターン、 （３）は位相シフタ、（４）はレジストパターン、 （５）は不透明膜、（30）は位相シフタ材料の透明膜 である。 なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示
す。
Claims (1)
- 【請求項１】基板およびこの基板上に形成されたマスク
パターンの全面に形成された位相シフタ材料の透明膜上
に、更に不透明膜を形成する工程と、 前記不透明膜上にレジストパターンを形成した後に、こ
のレジストパターンをマスクとしてその下に在る前記不
透明膜および前記透明膜をエッチングし、残された不透
明膜を用いて位相シフタの検査を行う工程と、 この検査終了後、前記残された不透明膜を除去すること
により前記透明膜から成る位相シフタを形成する工程
と、 を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12899990A JP2593234B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | フォトマスクの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12899990A JP2593234B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | フォトマスクの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0424638A JPH0424638A (ja) | 1992-01-28 |
| JP2593234B2 true JP2593234B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=14998639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12899990A Expired - Lifetime JP2593234B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | フォトマスクの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2593234B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5532089A (en) * | 1993-12-23 | 1996-07-02 | International Business Machines Corporation | Simplified fabrication methods for rim phase-shift masks |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP12899990A patent/JP2593234B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0424638A (ja) | 1992-01-28 |
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