JP3434309B2 - Method for manufacturing phase shift mask - Google Patents
Method for manufacturing phase shift maskInfo
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- JP3434309B2 JP3434309B2 JP2901393A JP2901393A JP3434309B2 JP 3434309 B2 JP3434309 B2 JP 3434309B2 JP 2901393 A JP2901393 A JP 2901393A JP 2901393 A JP2901393 A JP 2901393A JP 3434309 B2 JP3434309 B2 JP 3434309B2
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- film
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- phase shift
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、フォトリソグラフィ
ー技術において使用するためのフォトマスクに関し、特
に、位相シフトマスクおよびその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路における高集積
化、微細化には目覚ましいものがあり、それに伴い半導
体基板（以下、単にウェハと称す）上に形成される回路
パターンの微細化も急速に進んできている。中でもフォ
トリソグラフィー技術はパターン形成における基本技術
として広く認識されるところであり、今日までに種々の
開発、改良がなされてきているのであるが、パターンの
微細化は止まるところを知らず、その解像度向上への要
求もさらに強いものとなっている。
【０００３】一般に、縮小露光方法を用いたフォトリソ
グラフィー技術における解像限界Ｒ（ｎｍ）は、
Ｒ＝ｋ1・λ／（ＮＡ） …（１）
と表される。ここで、λは使用する光の波長（ｎｍ）、
ＮＡはレンズの開孔数、ｋ1はレジストプロセスに依存
する定数である。
【０００４】上式から分かるように、解像限界の向上を
図るためには、ｋ1およびλは小さくし、ＮＡは大きく
すればよい。つまり、レジストプロセスに依存する定数
を小さくするとともに、短波長化や高ＮＡ化を進めれば
よいのであるが、光源やレンズの改良は技術的に難し
く、また短波長化および高ＮＡ化を進めることによって
光の焦点深度δ（δ＝ｋ2・λ／（ＮＡ）2）が浅くな
り、かえって解像度の低下を招くといった問題も生じて
くる。
【０００５】図１２を参照して、従来のフォトマスクを
使用したときのマスク断面、マスク上の電場、およびウ
ェハ上の光強度を示したものである。図において、ガラ
ス基板１上には、クロムなどによる金属マスクパターン
２が形成されており、解像限界（Ｒ）を越えた微細なパ
ターンの転写を考えたとき、隣合ったパターン像におい
てはマスクおよび光学系を透過した光が、光の回析現象
および干渉効果により光の重なり合う部分において互い
に強め合うことになる。この結果、ウェハ上の光強度の
差が小さくなってしまい、解像度が低下するといった問
題点があった。
【０００６】これを解決するフォトマスクとして、たと
えば特開昭５７−６２０５２号公報および特開昭５８−
１７３７４４号公報において位相シフトマスクによる位
相シフト露光法が提案されている。
【０００７】図１３を参照して、特開昭５８−１７３７
４４号公報に開示された位相シフトマスクを使用したと
きのマスクの断面、マスク上の電場およびウェハ上の光
強度を示したものである。図においてガラス基板１上に
形成されたクロムマスクパターン２の開孔部に、１つ置
きにシリコン酸化膜などの透明絶縁膜よりなる位相シフ
タ６を設けることにより、位相シフトマスクを形成して
いる。
【０００８】この位相シフトマスクを透過した光による
マスク上の電場は、その位相が交互に１８０゜反転して
構成されるので、隣合ったパターン像においては位相シ
フトマスクおよび光学系を透過した光は重なり合う光の
位相が反転するために干渉効果により光の重なり合う部
分において互いに打消しあうことになる。この結果、ウ
ェハ上の光強度の差は十分となり、解像度の向上が図れ
る。この位相シフトマスクは周期的なパターンに対して
は非常に有効である。
【０００９】次に、図１３に示した位相シフトマスクの
製造方法について図１４ないし図２１を参照して説明す
る。
【００１０】まず、図１４を参照して、透明なガラス基
板１上にスパッタ法等により金属膜たとえばクロム膜２
ａを成膜する。
【００１１】次に、図１５を参照して電子線（以下ＥＢ
と称す）レジストを全面に塗布し、熱処理を行なった
後、ＥＢ描画装置を用いて、所定のパターンをＥＢレジ
ストに描画し、現像を行ない、レジストパターン７ａを
形成する。
【００１２】次に、図１６を参照して、レジストパター
ン７ａをマスクとして、クロム膜２ａを異方性または等
方性エッチングによりエッチングし、金属パターンたと
えばクロムパターン２を形成する。
【００１３】次に、図１７を参照して、クロムパターン
２の上に残っているレジストパターン７ａを、Ｏ2 プラ
ズマにさらすことによって全面除去する。
【００１４】次に、図１８を参照して、基板表面全面に
位相シフタの材料となるたとえばＳＯＧ膜を全面に塗布
し熱処理を行ない位相シフタ膜８を形成する。
【００１５】次に図１９を参照して、位相シフタ膜８の
上面に、上記と同様にＥＢレジストを全面に塗布し、熱
処理を行なった後、ＥＢ描画装置を用いて位相シフタ膜
８を残したい所にレジストパターン７ｃを形成する。
【００１６】次に、図２０を参照して、このレジストパ
ターン７ｃをマスクとして、位相シフタ膜８をエッチン
グし、位相シフタ６を形成する。
【００１７】次に、図２１を参照して、レジストパター
ン７ｃを、Ｏ2プラズマにさらすことにより、全面除去
し、位相シフトマスクが完成する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては以下に示す問題点を有している。
【００１９】まず、通常位相シフトマスクの作成後にお
いては、位相シフトマスクの仕上り検査を行なってい
る。この仕上り検査は、主に、製造過程におけるレジス
ト膜の剥離によって発生するガラス基板および位相シフ
トマスクの亀裂等の欠陥を検査するためのものである。
この検査において、位相シフトマスクに欠陥が発見され
た場合は、欠陥部分の修正を行なうことになっている。
特に、上述した従来の位相シフトマスクの製造方法にお
いては、図１９〜図２１の工程において、ＥＢレジスト
膜７ｃを所定のパターンに形成し、その後、このＥＢレ
ジスト膜７ｃをマスクとして位相シフタ膜８を所定形状
にエッチングするために、上記欠陥が入りやすいという
問題点を有している。また、上記仕上り検査において
は、光学的方法を用いた検査を行なっており、基板と位
相シフタが共に透明な材質から構成されているために、
位相シフタの付加されていない箇所と、位相シフタが付
加されている箇所の区別が判別できずに、検査および修
正ができないという問題点を有している。
【００２０】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたもので、製造過程において、ガラス基板および
位相シフタに欠陥等の入らない位相シフトマスクおよび
その製造方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】この発明に基づいた位相
シフトマスクにおいては、露光光を透過する基板上に第
１の膜厚さの透明膜が設けられる第１光透過領域と、上
記基板上に所定厚さの遮光膜が設けられる光遮光領域
と、上記基板上に上記第１の膜厚さよりも薄い第２の膜
厚さの透明膜からなる第２光透過領域とが、基板上の隣
り合う方向に沿って、上記第１光透過領域、上記光遮光
領域、上記第２光透過領域、上記光遮光領域、上記第１
光透過領域、上記光遮光領域、上記第２光透過領域、上
記光遮光領域の順番にて、繰り返し設けられる位相シフ
トマスクであって、上記透明膜の上記第１の膜厚さと上
記第２の膜厚さとの差厚は、上記第１光透過領域を通過
する上記露光光の位相と、上記第２光透過領域を通過す
る上記露光光の位相との位相差を１８０°とする厚さに
設定される。また、上記発明において好ましくは、上記
第１光透過領域の開口幅と一致する開口幅を有する第１
開口領域と、上記第２光透過領域を含むとともに、上記
第２光透過領域の開口幅よりも大きい開口幅を有する第
２開口領域とを有する補助膜が、上記遮光膜の上に設け
られ、上記基板、上記遮光膜および上記補助膜を覆うよ
うに、上記透明膜が設けられる。
【００２２】次に、この発明に基づいた位相シフトマス
クの製造方法においては、以下の工程を備えている。
【００２３】まず、露光光を透過する基板上の所定位置
に、遮光膜を形成することにより、基板上の隣り合う方
向に沿って、光遮光領域と光透過領域とを交互に形成さ
れる。その後、上記遮光膜の上に、上記光透過領域の開
口幅と一致する開口幅を有する第１開口領域と、上記光
透過領域を含むとともに、上記光透過領域の開口幅より
も大きい開口幅を有する第２開口領域とを、上記基板上
の隣り合う方向に沿って位置する上記光透過領域に対し
て交互に有する補助膜を形成される。次に、上記遮光
膜、上記補助膜、および上記光透過領域において露出す
る上記基板表面の全体を覆うように透明膜を形成する工
程とを備える。さらに、上記第１開口領域に形成される
上記透明膜の膜厚さは、上記第２開口領域に形成される
上記透明膜の膜厚さに対して、上記遮光膜と上記補助膜
との合計膜厚さの分だけ厚く形成されることにより、上
記透明膜の上記第１開口領域に形成される膜厚さと上記
第２開口領域に形成される膜厚さとの差厚は、上記第１
開口領域を通過する上記露光光の位相と、上記第２開口
領域を通過する上記露光光の位相との位相差を１８０°
とする厚さに設定される。
【００２４】
【作用】この発明に基づいた位相シフトマスクによれ
ば、透明膜の第１の膜厚さと第２の膜厚さとの差厚は、
第１光透過領域を通過する露光光の位相と、第２光透過
領域を通過する露光光の位相との位相差を１８０°とす
る厚さに設定されていることから、隣り合う位置にある
第１光透過領域を通過する露光光と、第２光透過領域を
通過する露光光との光の重なり合う部分において互いに
打消し合うあうことになりる。その結果、ウェハ上での
光強度の差は十分となり解像度の向上を図ることが可能
になる。
【００２５】次に、この発明に基づいた位相シフトマス
クの製造方法によれば、第１開口領域に形成される透明
膜の膜厚さは、第２開口領域に形成される透明膜の膜厚
さに対して、遮光膜と透明膜との合計膜厚さの分だけ厚
く形成されることにより、透明膜の第１開口領域に形成
される膜厚さと第２開口領域に形成される膜厚さとの 差
厚は、第１開口領域を通過する露光光の位相と、第２開
口領域を通過する露光光の位相との位相差を１８０°と
する厚さに設定された位相シフトマスクが得られる。
【００２６】その結果、この位相シフトマスクを用いた
場合、隣り合う位置にある第１開口領域を通過する露光
光と、第２開口領域を通過する露光光との光の重なり合
う部分において互いに打消し合うあうことになりる。そ
の結果、ウェハ上での光強度の差は十分となり解像度の
向上を図ることが可能になる。
【００２７】
【実施例】以下、この発明に基づいた一実施例について
図面を参照して説明する。
【００２８】まず、図１を参照して、この実施例におけ
る位相シフトマスクの断面構造について説明する。
【００２９】この位相シフトマスクは、露光光を透過す
る石英などからなるガラス基板１上に、第１の膜厚さの
透明膜が設けられる第１光透過領域１００と、基板１上
に所定厚さのクロムなどよりなる遮光膜２が設けられる
光遮光領域３００と、基板１上に、第１の膜厚さよりも
薄い第２の膜厚さの透明膜６からなる第２光透過領域２
００とが、基板１上の隣り合う方向に沿って、第１光透
過領域１００、光遮光領域３００、第２光透過領域２０
０、光遮光領域３００、第１光透過領域１００、光遮光
領域３００、第２光透過領域２００、光遮光領域３００
の順番にて、繰り返し設けられている。透明膜６の、第
１光透過領域１００の第１の膜厚さと、第２光透過領域
２００の第２の膜厚さとの差厚（ｄ）は、第１光透過領
域１００を通過する露光光の位相と、第２光透過領域２
００を通過する露光光の位相との位相差を１８０°とす
る厚さに設定されている。光遮光領域３００において、
第１光透過領域１００に隣接する側の遮光膜２の上に
は、この遮光膜２よりも幅の小さい幅を有し、遮光膜２
の膜厚さｄ１（ｎｍ）との合計が膜厚さがｄ（ｎｍ）と
なる、膜厚さｄ２（ｎｍ）の補助膜３が形成されてい
る。
【００３０】このように、光遮光領域３００において、
第１光透過領域１００に隣接する側の遮光膜２の上に、
補助膜３を設けることにより、詳細については後述する
が、遮光膜２、補助膜３、および露出する基板２の表面
の全体を覆うように透明膜４を形成することにより、第
２光透過領域２００に深さｄ（ｎｍ）の凹部５を有する
透明膜４を設けることが可能となる。
【００３１】上記膜厚ｄ（ｎｍ）は、位相シフタに要求
される膜厚であり、以下に示す式で表すことができる。
【００３２】
ｄ＝λ／（２・（ｎ−１））
λは光の波長（ｎｍ）
ｎは位相シフタの屈折率
よって、露光光にｉ線、位相シフタにシリコン酸化膜を
用いた場合、λ＝３６５ｎｍ，ｎ＝１．４２であり、ｄ
＝４３４．５ｎｍとなる。
【００３３】よって、上記位相シフトマスクを用いて露
光を行なった場合、第１光透過領域１００を通過する露
光光の位相と、第２光透過領域２００を通過する露光光
の位相との位相差が１８０°となる。
【００３４】その結果、図２を参照して、上記構造を有
する位相シフトマスクを用いた場合のマスク上の電場お
よびウェハ上の光強度は、隣り合う位置にある第１光透
過領域１００を通過する露光光と、第２光透過領域２０
０を通過する露光光との光の重なり合う部分において互
いに打消し合うあうことになりる。その結果、ウェハ上
での光強度の差は十分となり解像度の向上を図ることが
可能になる。
【００３５】次に、上記構造よりなる位相シフトマスク
の製造方法について、図３ないし図１１を参照して説明
する。
【００３６】まず、図３を参照して、石英などよりなる
透明なガラス基板１上に、スパッタ法等により金属膜、
たとえばクロム膜２ａを成膜する。一般に、フォトマス
クにおける金属膜は、１００ｎｍ程度の厚さで成膜され
る。
【００３７】次に、図４を参照して、ＥＢレジストをガ
ラス基板１全面に５００ｎｍ〜７００ｎｍ程度塗布し、
熱処理を行った後、ＥＢ描画装置を用いて所定のパター
ンを描画し、現像処理を行なってレジストパターン７ａ
を形成する。
【００３８】次に、図５を参照して、このレジストパタ
ーン７ａをマスクとして、クロム膜２ａをエッチング
し、光透過領域５００を規定するように、遮光膜２を形
成する。このとき、等方性エッチング法では、硝酸第２
セリウムアンモンと過塩素酸を使用してウェットエッチ
ングを行ない、異方性エッチング法においては、四塩化
炭素と酸素との混合ガスを使用してドライエッチングを
行なう。
【００３９】次に、図６を参照して、レジストパターン
７ａをＯ2プラズマにさらすことによって全面除去す
る。
【００４０】次に、図７を参照して遮光膜２とは異なる
材料たとえばＭｏＳｉ膜３ａをスパッタ法等により全面
に成膜する。このとき、位相シフタとして要求される膜
厚が４３４．５ｎｍの場合、先に成膜した遮光膜２の膜
厚が１００ｎｍであるために、このＭｏＳｉ膜３ａは、
３３４．５ｎｍの厚さで成膜する。
【００４１】次に、図８を参照して、ＭｏＳｉ膜３ａの
上面に、遮光膜２によって規定される光透過領域５００
の開口幅と一致する開口幅を有する第１開口領域６００
Ａと、光透過領域５００を含むとともに、光透過領域５
００の開口幅よりも大きい開口幅を有する第２開口領域
７００Ａとを、隣り合う方向に沿って交互に有するレジ
ストパターン７ｂを形成する。
【００４２】次に、図９を参照して、上記レジストパタ
ーン７ｂをマスクとして、ＭｏＳｉ膜３ａをエッチング
し、補助パターン３を形成する。エッチングにおいて
は、異方性エッチング法を用いて行なうが、このときＣ
Ｆ4＋Ｏ2の混合ガスを使用し、ドライエッチングを行な
う。
【００４３】次に、図１０を参照してレジストパターン
７ｂをＯ2プラズマにさらすことにより、全面除去す
る。これにより、遮光膜２によって規定される光透過領
域５００の開口幅と一致する開口幅を有する第１開口領
域６００と、光透過領域５００を含むとともに、光透過
領域５００の開口幅よりも大きい開口幅を有する第２開
口領域７００とを、基板１上の隣り合う方向に沿って位
置する光透過領域５００に対して交互に有する補助膜３
が形成される。
【００４４】次に、図１１を参照して、ＣＶＤ法によ
り、遮光膜２、補助膜３、および露出するガラス基板１
の全面にシリコン酸化膜４を堆積する。このとき、シリ
コン酸化膜４の堆積は、図１１に示すように、補助膜３
の間隔が狭い第１開口領域６００の部分が完全にシリコ
ン酸化膜で覆われるまで行なう。
【００４５】このとき、補助膜２の間隔が広い第２開口
領域７００においては、遮光膜２と補助膜３のそれぞれ
の膜厚を合計した分の高さに等しい深さを有する凹部５
が形成される。以上により、シリコン酸化膜を基板上に
堆積することのみにより、位相シフタを形成することが
できるために、このシリコン酸化膜を加工する必要がな
くなるために、欠陥等の発生する可能性を小さく抑える
ことが可能となり、実質的にシリコン酸化膜の欠陥検査
および修正は不要となる。
【００４６】
【発明の効果】この発明に基づいた位相シフトマスクに
よれば、透明膜の第１の膜厚さと第２の膜厚さとの差厚
は、第１光透過領域を通過する露光光の位相と、第２光
透過領域を通過する露光光の位相との位相差を１８０°
とする厚さに設定されている。
【００４７】これにより、隣り合う位置にある第１光透
過領域を通過する露光光と、第２光 透過領域を通過する
露光光との光の重なり合う部分において互いに打消し合
うあうことになりる。その結果、ウェハ上での光強度の
差は十分となり解像度の向上を図ることが可能になる。
【００４８】次に、この発明に基づいた位相シフトマス
クの製造方法によれば、基板表面全面に形成される透明
膜は、上記補助膜が広く設定される第２開口領域におい
て、その深さが遮光膜の膜厚と補助膜の膜厚との和に等
しい凹部が自己整合的に形成される。よって、補助膜間
の広い領域である第２開口領域の上記凹部を有する透明
膜を透過した露光光と補助膜間の狭い領域である第１開
口領域の透明膜を透過した露光光との間に所定の位相差
を設けることが可能となり、従来の位相シフトマスクと
同様に高精度の像を転写することが可能となる。
【００４９】また、透明膜は、基板上に堆積することの
みにより形成することができるために、透明膜を加工す
る必要がなくなり、この加工時に発生する欠陥等を防止
することが可能であるために、実質的に欠陥検査および
修正が不要となり、極めて高品位の位相シフトマスクを
提供することが可能となる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask for use in photolithography, and more particularly to a phase shift mask and a method of manufacturing the same. 2. Description of the Related Art In recent years, there has been a remarkable increase in the degree of integration and miniaturization of semiconductor integrated circuits. As a result, the miniaturization of circuit patterns formed on semiconductor substrates (hereinafter simply referred to as wafers) has been accompanied. It is progressing rapidly. Above all, photolithography technology has been widely recognized as a basic technology in pattern formation, and various developments and improvements have been made to date. The demands are even stronger. In general, the resolution limit R (nm) in the photolithography technique using the reduction exposure method is expressed as follows: R = k 1 λ / (NA) (1) Here, λ is the wavelength (nm) of the light used,
NA is aperture number of the lens, k 1 is a constant depending on the resist process. As can be seen from the above equation, in order to improve the resolution limit, k 1 and λ may be reduced and NA may be increased. In other words, it is only necessary to reduce the constant depending on the resist process and to shorten the wavelength and increase the NA. However, it is technically difficult to improve the light source and the lens, and to shorten the wavelength and increase the NA. As a result, the depth of focus δ (δ = k 2 · λ / (NA) 2 ) of the light becomes shallow, which causes a problem of lowering the resolution. Referring to FIG. 12, there are shown a mask cross section, an electric field on the mask, and a light intensity on the wafer when a conventional photomask is used. In the figure, a metal mask pattern 2 made of chromium or the like is formed on a glass substrate 1, and when considering transfer of a fine pattern exceeding the resolution limit (R), a mask is formed in an adjacent pattern image. In addition, light transmitted through the optical system reinforces each other in a portion where light overlaps due to a light diffraction phenomenon and an interference effect. As a result, there is a problem that the difference in light intensity on the wafer is reduced, and the resolution is reduced. As a photomask for solving this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Sho 57-62052 and
173744 proposes a phase shift exposure method using a phase shift mask. Referring to FIG. 13, Japanese Patent Laid-Open No. 58-1737 is disclosed.
44 shows a cross section of the mask, an electric field on the mask, and a light intensity on the wafer when the phase shift mask disclosed in Japanese Patent No. 44 is used. In the drawing, a phase shift mask is formed by providing a phase shifter 6 made of a transparent insulating film such as a silicon oxide film at every other opening of the chrome mask pattern 2 formed on the glass substrate 1. . The electric field on the mask due to the light transmitted through the phase shift mask is constructed such that its phase is alternately inverted by 180 °, so that the light transmitted through the phase shift mask and the optical system in the adjacent pattern images. Since the phases of the overlapping lights are inverted, they cancel each other out at the overlapping portions of the lights due to the interference effect. As a result, the difference in light intensity on the wafer becomes sufficient, and the resolution can be improved. This phase shift mask is very effective for periodic patterns. Next, a method of manufacturing the phase shift mask shown in FIG. 13 will be described with reference to FIGS. First, referring to FIG. 14, a metal film such as a chromium film 2 is formed on a transparent glass substrate 1 by sputtering or the like.
a is formed. Next, referring to FIG. 15, an electron beam (hereinafter referred to as EB) will be described.
After applying a resist over the entire surface and performing a heat treatment, a predetermined pattern is drawn on the EB resist by using an EB drawing apparatus and is developed to form a resist pattern 7a. Next, referring to FIG. 16, using the resist pattern 7a as a mask, the chromium film 2a is etched by anisotropic or isotropic etching to form a metal pattern, for example, the chromium pattern 2. Next, referring to FIG. 17, the resist pattern 7a remaining on the chrome pattern 2 is entirely removed by exposing it to O2 plasma. Next, referring to FIG. 18, a phase shifter material, for example, an SOG film, which is a material of a phase shifter, is applied to the entire surface of the substrate and heat-treated to form phase shifter film 8. Referring to FIG. 19, an EB resist is applied to the entire upper surface of phase shifter film 8 in the same manner as described above, and after heat treatment, phase shifter film 8 is left using an EB lithography apparatus. A resist pattern 7c is formed at a desired place. Next, referring to FIG. 20, using this resist pattern 7c as a mask, phase shifter film 8 is etched to form phase shifter 6. Next, referring to FIG. 21, the entire surface of resist pattern 7c is exposed by exposing it to O 2 plasma to complete a phase shift mask. However, the above-mentioned prior art has the following problems. First, after the preparation of the phase shift mask, a finish inspection of the phase shift mask is performed. This finishing inspection is mainly for inspecting defects such as cracks of the glass substrate and the phase shift mask caused by peeling of the resist film in the manufacturing process.
In this inspection, if a defect is found in the phase shift mask, the defect is corrected.
In particular, in the above-described conventional method for manufacturing a phase shift mask, in the steps shown in FIGS. 19 to 21, an EB resist film 7c is formed in a predetermined pattern, and then the phase shifter film 8 is formed using the EB resist film 7c as a mask. Has a problem that the above-mentioned defect is liable to enter because of etching into a predetermined shape. In the above-mentioned finish inspection, an inspection using an optical method is performed, and since both the substrate and the phase shifter are made of a transparent material,
There is a problem in that inspection and correction cannot be performed because a portion where the phase shifter is not added and a portion where the phase shifter is added cannot be distinguished. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a phase shift mask in which no defects or the like enter a glass substrate and a phase shifter in a manufacturing process, and a method of manufacturing the same. . In a phase shift mask according to the present invention, a first light transmitting region in which a transparent film having a first thickness is provided on a substrate that transmits exposure light; A light-shielding region in which a light-shielding film having a predetermined thickness is provided on the substrate, and a second light-transmitting region formed of a transparent film having a second thickness smaller than the first thickness on the substrate. The first light transmitting region, the light blocking region, the second light transmitting region, the light blocking region, the first light blocking region, the light blocking region, and the first light blocking region are arranged along adjacent directions on the substrate.
A phase shift mask that is provided repeatedly in the order of a light transmitting region, the light shielding region, the second light transmitting region, and the light shielding region, wherein the first film thickness of the transparent film and the second The thickness difference between the film thickness and the film thickness is set to a thickness at which the phase difference between the phase of the exposure light passing through the first light transmission region and the phase of the exposure light passing through the second light transmission region is 180 °. Is set. In the above invention, preferably,
A first light-transmitting region having an opening width corresponding to the opening width of the first light-transmitting region;
An opening area and the second light transmitting area,
A second light transmitting region having an opening width larger than the opening width of the second light transmitting region.
An auxiliary film having two opening regions is provided on the light shielding film.
And covers the substrate, the light shielding film, and the auxiliary film.
Thus, the transparent film is provided. Next, a method for manufacturing a phase shift mask according to the present invention includes the following steps. First, a light-shielding film is formed at a predetermined position on a substrate through which exposure light is transmitted, so that light-shielding regions and light-transmitting regions are alternately formed along adjacent directions on the substrate. Then, the light transmitting region is opened on the light shielding film.
A first opening region having an opening width corresponding to the opening width and a second opening region including the light transmitting region and having an opening width larger than the opening width of the light transmitting region are adjacent to each other on the substrate. Auxiliary films having alternately with respect to the light transmitting regions located along the direction are formed. Forming a transparent film so as to cover the entire surface of the substrate exposed in the light-shielding film, the auxiliary film, and the light transmitting region. Further, the thickness of the transparent film formed in the first opening region is equal to the total thickness of the light shielding film and the auxiliary film with respect to the thickness of the transparent film formed in the second opening region. By being formed thicker by the thickness, the difference between the thickness of the transparent film formed in the first opening region and the thickness formed in the second opening region is equal to the first thickness.
The phase difference between the phase of the exposure light passing through the opening area and the phase of the exposure light passing through the second opening area is 180 °.
It is set to the thickness. [0024] [act] According to the phase Shifutomasu click based on the present invention, the first film thickness and a second layer different thickness and the thickness of the transparent film,
The phase of the exposure light passing through the first light transmission region and the second light transmission
The phase difference from the phase of the exposure light passing through the region is 180 °.
Are located next to each other
Exposure light passing through the first light transmission region and the second light transmission region
In the overlapping part of the light with the passing exposure light,
They will cancel each other out. As a result,
The difference in light intensity is sufficient and resolution can be improved
become. Next, a phase shift mass based on the present invention will be described.
According to the method for manufacturing the transparent substrate, the transparent portion formed in the first opening region is formed.
The thickness of the film is the thickness of the transparent film formed in the second opening region.
The total thickness of the light-shielding film and the transparent film
Formed in the first opening region of the transparent film
The difference between the film thickness to be formed with a film thickness and a second opening area which is
The thickness is determined by the phase of the exposure light passing through the first opening area and the second opening area.
The phase difference between the phase of the exposure light passing through the
A phase shift mask set to a desired thickness is obtained. As a result, this phase shift mask was used.
In the case, the exposure passes through the first opening area at the adjacent position.
Overlapping of light and exposure light passing through the second opening area
The two parts cancel each other out. So
As a result, the difference in light intensity on the wafer becomes
Improvement can be achieved. An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the sectional structure of the phase shift mask in this embodiment will be described with reference to FIG. This phase shift mask transmits exposure light.
A first film thickness on a glass substrate 1 made of quartz or the like.
A first light transmission region 100 on which a transparent film is provided, and a substrate 1
Is provided with a light shielding film 2 of chrome or the like having a predetermined thickness.
On the light shielding region 300 and the substrate 1, the first film thickness
Second light transmission region 2 made of transparent film 6 having a small second thickness
00 along the adjacent direction on the substrate 1
Over region 100, light blocking region 300, second light transmitting region 20
0, light shielding area 300, first light transmitting area 100, light shielding
Region 300, second light transmission region 200, light shielding region 300
Are provided repeatedly in this order. Of the transparent film 6
A first film thickness of one light transmission region 100 and a second light transmission region
The difference (d) from the second film thickness of the first light transmission region 200 is the first light transmission area.
Phase of the exposure light passing through the region 100 and the second light transmitting region 2
The phase difference from the phase of the exposure light passing through 00 is 180 °.
It is set to the thickness. In the light shielding area 300,
On the light shielding film 2 on the side adjacent to the first light transmission region 100
Has a width smaller than that of the light shielding film 2 and
Is the sum of the film thickness d1 (nm) and the film thickness d (nm).
The auxiliary film 3 having a thickness of d2 (nm) is formed.
You. As described above, in the light shielding region 300,
On the light shielding film 2 on the side adjacent to the first light transmission region 100,
By providing the auxiliary film 3, details will be described later.
Is the light-shielding film 2, the auxiliary film 3, and the exposed surface of the substrate 2.
By forming the transparent film 4 so as to cover the whole of
It becomes possible to provide the transparent film 4 having the concave portion 5 having a depth d (nm) in the two light transmission regions 200 . The film thickness d (nm) is a film thickness required for the phase shifter and can be expressed by the following equation. D = λ / (2 · (n−1)) λ is the wavelength of light (nm) n is the refraction index of the phase shifter, i-line is used for the exposure light, and when a silicon oxide film is used for the phase shifter, λ = 365 nm, n = 1.42 and d
= 434.5 nm. Therefore, when exposure is performed using the above-described phase shift mask, the exposure light passing through the first light transmitting region 100 is exposed.
Phase of light beam and exposure light passing through second light transmission region 200
Is 180 °. As a result, referring to FIG. 2, when a phase shift mask having the above structure is used, the electric field on the mask and the light intensity on the wafer are equal to the first light transmission at adjacent positions.
Exposure light passing through the light passing area 100 and the second light transmitting area 20
0 at the portion where the light and the exposure light passing through
They will negate each other. As a result, on the wafer
The difference in light intensity at
Will be possible. Next, a method of manufacturing a phase shift mask having the above structure will be described with reference to FIGS. First, referring to FIG. 3, a metal film is formed on a transparent glass substrate 1 made of quartz or the like by a sputtering method or the like.
For example, a chromium film 2a is formed. Generally, a metal film in a photomask is formed with a thickness of about 100 nm. Next, referring to FIG. 4, an EB resist is applied on the entire surface of the glass substrate 1 to a thickness of about 500 nm to 700 nm.
After the heat treatment, a predetermined pattern is drawn by using an EB drawing apparatus, and a developing process is performed to form a resist pattern 7a.
To form Next, referring to FIG. 5, using the resist pattern 7a as a mask, the chrome film 2a is etched to form the light shielding film 2 so as to define the light transmitting region 500 . In this case, the isotropic etching method, nitrate 2
In the anisotropic etching method, wet etching is performed using cerium ammonium and perchloric acid, and dry etching is performed using a mixed gas of carbon tetrachloride and oxygen. Next, referring to FIG. 6, the entire resist pattern 7a is removed by exposing it to O 2 plasma. Next, referring to FIG. 7, a material different from the light shielding film 2, for example, a MoSi film 3a is formed on the entire surface by a sputtering method or the like. At this time, when the film thickness required for the phase shifter is 434.5 nm, the MoSi film 3a has a thickness of 100 nm because the previously formed light-shielding film 2 has a thickness of 100 nm.
A film is formed with a thickness of 334.5 nm. Next, referring to FIG. 8, a light transmitting region 500 defined by the light shielding film 2 is formed on the upper surface of the MoSi film 3a.
The first opening region 600 having an opening width of the opening width of the matching
A and a light transmitting region 5 including the light transmitting region 500.
00 and a second opening region 700A having a larger opening width than the opening width of a resist pattern 7b having alternately along the adjacent direction. Next, referring to FIG. 9, using the resist pattern 7b as a mask, the MoSi film 3a is etched to form the auxiliary pattern 3. The etching is performed by using an anisotropic etching method.
Dry etching is performed using a mixed gas of F 4 + O 2 . Next, referring to FIG. 10, the entire resist pattern 7b is removed by exposing it to O 2 plasma. Consequently, the first opening region 600 having an opening width that matches the opening width of the light transmission region 500 defined by the light-shielding film 2, together comprising a light transmitting area 500, opening larger than the opening width of the light transmission region 500 Auxiliary film 3 having second opening regions 700 having a width alternately with light transmitting regions 500 located along an adjacent direction on substrate 1
Is formed. Next, referring to FIG. 11, the light shielding film 2, the auxiliary film 3, and the exposed glass substrate 1 are formed by the CVD method.
A silicon oxide film 4 is deposited on the entire surface of the substrate. At this time, the silicon oxide film 4 is deposited as shown in FIG.
Is performed until the portion of the first opening region 600 having a small interval is completely covered with the silicon oxide film. At this time, the second opening in which the distance between the auxiliary films 2 is large .
In the region 700 , the concave portion 5 having a depth equal to the total thickness of the light-shielding film 2 and the auxiliary film 3 is provided.
Is formed. As described above, since the phase shifter can be formed only by depositing the silicon oxide film on the substrate, there is no need to process the silicon oxide film, so that the possibility of occurrence of defects and the like is reduced. This substantially eliminates the need for defect inspection and correction of the silicon oxide film. [0046] [Effect of the Invention] According <br/> phase Shifutomasu click based on the present invention, different thickness of the first film thickness and the second thickness of the transparent film
Is the phase of the exposure light passing through the first light transmission region and the second light
180 ° phase difference from the phase of the exposure light passing through the transmission area
It is set to the thickness to be . Thus, the first light transmitting portions at adjacent positions
Exposure light passing through the second region and passing through the second region
Cancel each other out in the area where the exposure light overlaps
That would be good. As a result, the light intensity on the wafer
The difference is sufficient and the resolution can be improved. Next, the phase shift mass based on the present invention
According to the method for fabricating a substrate, the transparent film formed on the entire surface of the substrate has a depth corresponding to the thickness of the light-shielding film and the thickness of the auxiliary film in the second opening region where the auxiliary film is set widely. A recess equal to the sum is formed in a self-aligned manner. Therefore, the exposure light transmitted through the transparent film having the concave portion in the second opening region, which is a wide region between the auxiliary films, and the first opening, which is a narrow region between the auxiliary films , are formed.
It is possible to provide a predetermined phase difference between the exposure light transmitted through the transparent film in the mouth region and to transfer a high-precision image similarly to a conventional phase shift mask. Further, since the transparent film can be formed only by depositing it on the substrate, there is no need to process the transparent film, and it is possible to prevent defects and the like generated during this processing. In addition, defect inspection and repair are substantially unnecessary, and an extremely high-quality phase shift mask can be provided.
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に基づいた位相シフトマスクの断面構
造図である。
【図２】この発明に基づいた位相シフトマスクを用いた
場合のマスク上の電場とウェハ上の光強度の関係を示す
模式図である。
【図３】この発明に基づいた位相シフトマスクの第１製
造工程を示す断面図である。
【図４】この発明に基づいた位相シフトマスクの第２製
造工程を示す断面図である。
【図５】この発明に基づいた位相シフトマスクの第３製
造工程を示す断面図である。
【図６】この発明に基づいた位相シフトマスクの第４製
造工程を示す断面図である。
【図７】この発明に基づいた位相シフトマスクの第５製
造工程を示す断面図である。
【図８】この発明に基づいた位相シフトマスクの第６製
造工程を示す断面図である。
【図９】この発明に基づいた位相シフトマスクの第７製
造工程を示す断面図である。
【図１０】この発明に基づいた位相シフトマスクの第８
製造工程を示す断面図である。
【図１１】この発明に基づいた位相シフトマスクの第９
製造工程を示す断面図である。
【図１２】従来技術におけるフォトマスクのマスク上の
電場とウェハ上の光強度の関係を示す模式図である。
【図１３】従来技術における位相シフトマスクのマスク
上の電場とウェハ上の光強度の関係を示す模式図であ
る。
【図１４】従来技術に基づいた位相シフトマスクの第１
製造工程を示す断面図である。
【図１５】従来技術に基づいた位相シフトマスクの第２
製造工程を示す断面図である。
【図１６】従来技術に基づいた位相シフトマスクの第３
製造工程を示す断面図である。
【図１７】従来技術に基づいた位相シフトマスクの第４
製造工程を示す断面図である。
【図１８】従来技術に基づいた位相シフトマスクの第５
製造工程を示す断面図である。
【図１９】従来技術に基づいた位相シフトマスクの第６
製造工程を示す断面図である。
【図２０】従来技術に基づいた位相シフトマスクの第７
製造工程を示す断面図である。
【図２１】従来技術に基づいた位相シフトマスクの第８
製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板
２ 遮光膜
３ 補助膜
４ 透明膜
５ 凹部
６ 位相シフタ部１００ 第１光透過領域 ２００ 第２光透過領域 ３００ 光遮光領域 ５００ 光透過領域 ６００，６００Ａ 第１開口領域 ７００、７００Ａ 第２開口領域
なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional structural view of a phase shift mask based on the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a relationship between an electric field on a mask and light intensity on a wafer when a phase shift mask according to the present invention is used. FIG. 3 is a sectional view showing a first manufacturing step of a phase shift mask according to the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing a second manufacturing step of the phase shift mask according to the present invention. FIG. 5 is a sectional view showing a third manufacturing step of the phase shift mask according to the present invention. FIG. 6 is a sectional view showing a fourth manufacturing step of the phase shift mask according to the present invention. FIG. 7 is a sectional view showing a fifth manufacturing step of the phase shift mask according to the present invention. FIG. 8 is a sectional view showing a sixth manufacturing step of the phase shift mask according to the present invention. FIG. 9 is a sectional view showing a seventh manufacturing step of the phase shift mask based on the present invention. FIG. 10 shows an eighth embodiment of the phase shift mask according to the present invention.
It is sectional drawing which shows a manufacturing process. FIG. 11 shows a ninth phase shift mask according to the present invention;
It is sectional drawing which shows a manufacturing process. FIG. 12 is a schematic diagram showing a relationship between an electric field on a mask of a photomask and light intensity on a wafer in a conventional technique. FIG. 13 is a schematic diagram showing a relationship between an electric field on a mask of a phase shift mask and light intensity on a wafer in a conventional technique. FIG. 14 shows a first example of a phase shift mask based on the prior art.
It is sectional drawing which shows a manufacturing process. FIG. 15 shows a second phase shift mask according to the prior art.
It is sectional drawing which shows a manufacturing process. FIG. 16 shows a third example of the phase shift mask based on the prior art.
It is sectional drawing which shows a manufacturing process. FIG. 17 shows a fourth example of a phase shift mask according to the related art.
It is sectional drawing which shows a manufacturing process. FIG. 18 shows a fifth example of the phase shift mask based on the prior art.
It is sectional drawing which shows a manufacturing process. FIG. 19 shows a sixth example of the phase shift mask based on the prior art.
It is sectional drawing which shows a manufacturing process. FIG. 20 shows a seventh example of the phase shift mask according to the related art.
It is sectional drawing which shows a manufacturing process. FIG. 21 shows an eighth embodiment of a phase shift mask according to the prior art;
It is sectional drawing which shows a manufacturing process. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Shielding film 3 Auxiliary film 4 Transparent film 5 Depression 6 Phase shifter section 100 First light transmitting area 200 Second light transmitting area 300 Light shielding area 500 Light transmitting area 600, 600A First opening area 700, 700A Second opening area Note that the same reference numerals in the drawings denote the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−59555（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−153651（ＪＰ，Ａ) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-3-59555 (JP, A) JP-A-4-153651 (JP, A)
Claims (1)
遮光膜を形成することにより、基板上の隣り合う方向に
沿って、光遮光領域と光透過領域とを交互に形成する工
程と、 前記遮光膜の上に、前記光透過領域の開口幅と一致する
開口幅を有する第１開口領域と、前記光透過領域を含む
とともに、前記光透過領域の開口幅よりも大きい開口幅
を有する第２開口領域とを、前記基板上の隣り合う方向
に沿って位置する前記光透過領域に対して交互に有する
補助膜を形成する工程と、 前記遮光膜、前記補助膜、および前記光透過領域におい
て露出する前記基板表面の全体を覆うように透明膜を形
成する工程とを備え、 前記第１開口領域に形成される前記透明膜の膜厚さは、
前記第２開口領域に形成される前記透明膜の膜厚さに対
して、前記遮光膜と前記補助膜との合計膜厚さの分だけ
厚く形成されることにより、前記透明膜の前記第１開口
領域に形成される膜厚さと前記第２開口領域に形成され
る膜厚さとの差厚は、前記第１開口領域を通過する前記
露光光の位相と、前記第２開口領域を通過する前記露光
光の位相との位相差を１８０°とする厚さに設定され
る、位相シフトマスクの製造方法。(57) [Claim 1] At a predetermined position on a substrate that transmits exposure light,
Forming a light-shielding film to alternately form light-shielding regions and light-transmitting regions along an adjacent direction on the substrate; and, on the light-shielding film, match the opening width of the light-transmitting region. A first opening region having an opening width to be formed and a second opening region including the light transmitting region and having an opening width larger than the opening width of the light transmitting region along an adjacent direction on the substrate. Forming an auxiliary film having alternately with respect to the located light transmitting region; and forming a transparent film so as to cover the entire light-shielding film, the auxiliary film, and the entire surface of the substrate exposed in the light transmitting region. And wherein the thickness of the transparent film formed in the first opening region is:
The first film of the transparent film is formed to be thicker by the total film thickness of the light shielding film and the auxiliary film than the film thickness of the transparent film formed in the second opening region. The difference between the film thickness formed in the opening region and the film thickness formed in the second opening region is determined by the phase of the exposure light passing through the first opening region and the phase passing through the second opening region. A method for manufacturing a phase shift mask, wherein the thickness is set such that the phase difference from the phase of exposure light is 180 °.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2901393A JP3434309B2 (en) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | Method for manufacturing phase shift mask |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH06242592A JPH06242592A (en) | 1994-09-02 |
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|---|---|---|---|---|
| TW270219B (en) * | 1994-05-31 | 1996-02-11 | Advanced Micro Devices Inc |
-
1993
- 1993-02-18 JP JP2901393A patent/JP3434309B2/en not_active Expired - Lifetime
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