JPH03263045A - フォトリソグラフィ用マスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ フォトリソグラフィ用マスクに係り、特に単一露光波長
を用いた位相シフトマスクに関し、位相シフトマスクに
おける位相シフタとして用いる透明膜の膜厚を高精度に
制御することができ、解像度を向上することができるフ
ォトリソグラフィ用マスクを提供することを目的とし、
透明ガラス基板上に遮光用金属薄膜が所定の形状にバタ
ーニングされ、前記遮光用金属薄膜の開口部に透過する
露光の位相を反転させるための透明膜が位相シフタとし
て設けられているフォトリソグラフィ用マスクにおいて
、前記透明膜がモニタ用として前記遮光用金属薄膜上に
設けられているように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明はフォトリソグラフィ用マスク及びその製造方法
に係り、特に単一露光波長を用いた位相シフトマスク及
びその製造方法に関する。

近年、コンピュータシステムの高速化に伴い、半導体装
置の高速化及び高集積化が要求されている。こうした半
導体装置の高速化及び高集積化を図るため、素子の微細
化技術が重要となっている。

その中でも、フォトリソグラフィ技術の占める比重は大
きい。

位相シフトマスクを用いるフォトリソグラフィ技術もそ
の１つである。即ち、フォトリソグラフィ用マスクの隣
り合った透過パターンの一方に位相シフタ部を設け、透
過する露光の位相を反転させることにより、解像度を向
上させている。

［従来の技術］ 従来の位相シフトマスクの製造方法を第３図に示す。

透明ガラス基板として例えば石英基板２上に、遮光用金
属薄膜として例えばＣｒ（クロム）膜４ａによって所定
の設計パターン形状にバターニングする。こうして、い
わゆるＣｒパターンが設けられたレチクルマスクを形成
する（第３図＜ａ）参照）。

次いで、全面にＢＢ（電子ビーム）レジスト１４を塗布
した後、電子ビームを用いたバターニングを行なう、即
ち、レチクルマスクの隣り合った透過領域の一方の位相
シフタ部形成予定領域１６のＥＢレジストのみを除去す
る（第３図（ｂ）参照）。

次いで、全面に透明膜として５ｉ０２膜（シリコン酸化
膜）１２を蒸着し、それぞれ石英基板２上及びＥＢレジ
スト１４上に成膜する。そしてこのＳｉｎ、膜１２は、
位相シフタ部形成予定領域１６の石英基板２上において
は、透過する露光の位相をシフトさせる位相シフタとし
ての５ｉｎ２１１１２　ａとなる（第３図（Ｃ）参ｆｆ
）。

なお、このとき、図示しないが、レチクルマスクの近傍
に８１（シリコン）基板をセットして、この８１基板上
にも、同時にＳ　ｉ　０２膜を蒸着により成膜する。そ
してＳｉ基板上の５ｉＯｚ膜の膜厚を測定する。続いて
、この測定値に基づいてＳ　ｉ　Ｏ２ＩＩ　１２　ａを
スライド・エツチングし、露光の位相を反転させるため
の所望の膜厚に制御する。

次いで、リフトオフ法を用いてＥＢレジスト１４を除去
し、石英基板２上の所望の透過領域にのみ所望の膜厚の
５ｉｏｔ膜１２ａを残存させ、位相シフタ部８を形成す
る（第３図（ｄ）参照）。

こうして解像度を向上させた位相シフトマスクを形成す
る。

［発明が解決しようとする課題］ このように、上記従来の位相シフトマスクにおいては、
位相シフタとしてのＳ　ｉ　Ｏｘ膜１２ａを所望の膜厚
に制御するために、位相シフトマスクの近傍にセットし
たＳｉ基板上に同時に成膜した５ｉｎｓ膜を、モニタと
して使用する。

しかし、蒸着によって同時に成膜した５ｉｎ２膜であっ
ても、石英基板２とＳｌ基板との下地の違い、蒸着時の
基板温度の差、セット位置の違い等を原因として、位相
シフタ部８の５ｔＯ２膜１２ａとＳｉ基板上のＳ　ｉ　
Ｏ２膜とは、屈折率等の膜質及び膜厚において、若干の
差異が生じる。

従って、Ｓｉ基板上のＳ　ｉ　Ｏ２ＭＫの膜厚を測定し
、その測定値に基づいて、位相シフタ部８のＳ１０□膜
１２ａをスライド・エツチングしても、そもそもその膜
厚に差異があり、また膜質の相違によってエツチングレ
ートも興なるため、位相シフタ部８のＳ１０□膜１２ａ
の膜厚を精度よく制御することは困雛であるという問題
があった。

そこで本発明は、位相シフトマスクにおける位相シフタ
とルて用いる透明膜の膜厚を高精度に制御することがで
き、解像度を向上することができるフォトリソグラフィ
用マスク及びその製造方法を提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ 上記課題は、透明ガラス基板上に遮光用金属薄膜が所定
の形状にパターニングされ、前記遮光用金属薄膜の開口
部に透過する露光の位相を反転させるための透明膜が位
相シフタとして設けられているフォトリソグラフィ用マ
スクにおいて、前記透明膜がモニタ用として前記遮光用
金属薄膜上に設けられていることを特徴とするフォトリ
ソグラフィ用マスクによって達成される。

また、透明ガラス基板上に、遮光用金属薄膜を所定の形
状にパターニングする工程と、全面にレジストを塗布し
た後、位相シフタ部及びモニタ部のパターニングを行な
う工程と、蒸着法を用いて、前記位相シフタ部の前記透
明カラス基板上に露光の位相を反転させる位相シフタと
しての透過膜を成膜すると共に、前記モニタ部の前記遮
光用金属薄膜上に前記透過膜をモニタ用として成膜する
工程と、前記モニタ部の前記透明膜をモニタしながらエ
ツチングを行ない、前記位相シフタ部の前記透明膜の膜
厚を制御する工程と、リフトオフ法を用いて、前記レジ
ストを除去する工程とを有することを特徴とするフォト
リソグラフィ用マスクの製造方法によって達成される。

［作　用］ すなわち本発明は、透明ガラス基板上に遮光用金属薄膜
がパターニングされ、位相シフタ部には透過する露光の
位相を反転させるための透明膜が位相シフタとして成膜
されているフォトリソグラフィ用マスクにおいて、モニ
タ部が設けられ、このモニタ部の遮光用金属８Ｍ上に、
位相シフタ部の透明膜と同じ透明膜がモニタ用として成
膜されていることにより、このモニタ用透明膜を用いて
位相シフタ部の透明膜の膜厚を高精度に制御することが
できる。

［実施例コ 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する。

第１図は本発明の一実施例によるフォトリングラフィ用
マスクを示す平面図、第２図はその一部断面図である。

透明ガラス基板として例えば石英基板２上に、遮光用金
属薄膜として例えばＣｒ膜４ａが所定の設計パターン形
状にパターニングされている。そしてこの設計パターン
部６の周囲の４隅には、５ｍｍＸ５ｍｍの正方形のモニ
タ用Ｃｒｌ１４　ｂが形成されている。

また、設計パターン部６に設けられている隣り合う透過
領域の一方の石英基板２上には、例えば透明膜として５
ｔｏ２！１２ａが成膜され、位相シフタ部８を形成して
いる。この５ｌｏ２膜１２ａの厚さｔは、その屈折率を
ｎ、露光波長をλとすると、 ｔ＝λ／２（ｎ−１） となっており、透過する露光の位相を反転させるように
なっている。

そしてモニタ用Ｃｒ膜４ｂ上にも、位相シフタ部８のＳ
　ｉ　Ｏ２膜１２ａと同質かつ同一膜厚のモニタ用５ｉ
ｎ２膜１２ｂが成膜され、モニタ部１０が形成されてい
る。

このように本実施例によれば、同一のフォトリソグラフ
ィ用マスク内にモニタ部１ｏが設けられ、位相シフタ部
８のＳｉＯ□Ｍ　１２　ａと同質がっ同一膜厚のモニタ
用Ｓ　ｉ　Ｏｘ　Ｍｌ　２ｂが成膜されているため、こ
のモニタ用５ｉ０２膜１２ｂを用いて、例え１ｆ屈折率
等の膜質や膜厚を測定することにより、実際に位相シフ
トさせるためのｓ　ｉ　ｏ。

膜１２ａの膜質や膜厚を正確がっ容易に知ることができ
る。

なお、本実施例においては、設計パターン部６の周囲の
４隅にモニタ部１ｏｔｆｉ設けられ、モニタ用ＣｒＭｄ
ｂ上ニモニタ用Ｓ　ｉ　０２　ａｌｌ　１２　ｂが成膜
されているが、このモニタ部１０の設置数は少なくとも
１箇所あればよく、何箇所設置するかは測定精度との相
関によって決定すればよい、また、その設置場所も、設
計上許容されるならば、設計パターン部６内部に設けて
もよい。

次に、第２図を用いて、第１図に示すフォトリソグラフ
ィ用マスクの製造方法を説明する。

石英基板２上の全面にＣｒ膜を付けたマスクブランクを
パターニングして、所定の設計パターン形状のＣｒ膜４
ａを形成する。そして同時に、設計パターン部の周囲の
４隅にも、５ｍｍＸ５ｍｍの正方形のモニタ用Ｃｒ膜４
ｂを形成する（第２図（ａ）参照）。

次いで、全面にＥＢレジスト１４を塗布した後、電子ビ
ームを用いて、バターニングを行なう、即ち、設計パタ
ーン部に設けられている隣り合う透過領域の一方の位相
シフタ部形成予定領域１６のＥＢレジストを除去する。

同時に、モニタ用Ｃｒｌ１ｌ！４ｂ上のモニタ部形成予
定領域１８のＦ、Ｂレジストも除去する（第２図（ｂ）
参照）。

次いで、全面に透明膜として所望の膜厚の５ｔＯ２膜を
蒸着して、石英基板２上、モニタ用Ｃｒ膜４ｂ上、及び
ＥＢレジスト１４上に、それぞれＳ　ｉ　Ｏ２Ｉｌｌ　
２を成膜する。そしてこの５ｉｎ２膜１２は、石英基板
２上においては露光の位相をシフトするためのＳ　ｉ　
Ｏ２Ｉｌｌ　２　ａとなって位相シフタ部８を形成し、
またモニタ用Ｃｒ　ｌｉ４　ｂ上においてはモニタ用Ｓ
　ｉ　Ｏｘ　ＷＡ　１２　ｂとなってモニタ部１０を形
成する（第２図（ｃ）参照）。

ところで、波長λの露光の位相を反転させるためには、
Ｓ　ｉ　Ｏｉ膜１２ａの厚さｔをｔ＝λ／２＜ｎ−１） とする必要があるが、その膜厚制御を蒸着において行な
うことは極めて因数である。そのため、通常は、蒸着に
おいては僅かに厚めに成膜しておいて、その後のスライ
ド・エツチングにより膜厚制御を行なうことにしている
。従って、このエツチング条件を設定するためには、！
着後の５１０２膜１２ａの膜質及び膜厚ｔを正確に知る
必要がある。

このため、モニタ用Ｓ　ｉ　Ｏ’２　Ｎ！　１２　ｂの
例えば屈折率ｎ等の膜質や膜厚ｔの測定を行なう、この
とき、モニタ用Ｓ　ｉ　Ｏ２膜１２ｂは、同一の材質で
ある石英基板２上ではなく、モニタ用Ｃｒ膜４ｂ上に形
成されているため、容易に光学的な測定を行なうことが
できる。

また、モニタ用Ｃｒ膜４ｂは５ｍｍＸ５ｍｍの正方形で
あり、従ってその上に成膜したモニタ用Ｓ　ｉ　Ｏ２Ｉ
ｌｌ　１２　ｂの大きさも十分大きくとることができる
ため、その測定は容易に行なうことができる。因みに、
測定器としてルドルフ社製のエリプソメータを使用する
場合には１２０μｍφ以上の試料サイズが必要であり、
また大日本スクリーン社製のλエース（商品名）を使用
する場合には２．５μｍφ以上が必要である。従って、
測定に必要な試料サイズは十分容易に確保される。

こうしてモニタ部１０のモニタ用５１０２膜１２ｂをモ
ニタしながらＨＦの水溶液を用いてエツチングを行ない
、Ｓ　ｉ　０２ｍ！　１２　ａを所望の膜厚に制御する
。

次いで、リフトオフ法を用いて、ＥＢレジスト１４を除
去する。こうして、石英基板２上の所望の透過領域に位
相シフタ部８を形成し、その５ｔ０２膜１２ａを露光の
位相を反転させるために必要な所望の膜厚ｔに調整した
位相シフトマスクを作製する（第２図（ｄ）参照）。

なお、本発明者らは、念の為、位相シフタ部８の５ｉｎ
２膜１２ａとモニタ部ｌＯのモニタ用Ｓｉ　Ｏ２膜１２
ｂとの膜厚の相関を調べた。

即ち、大日本スクリーン社製のλエースを使用して反射
率の波長依存特性を測定し、そのデータからそれぞれの
膜厚を求めると、位相シフタ部８の５ｉＯ２ＷＡ１２ａ
の膜厚は２５７６Ａであり、モニタ部１０のモニタ用５
ｉｎ２膜１２ｂの膜厚は２５７９Ａであった。これは誤
差の範囲内であり、はぼ同一の膜厚といってよい。

このように本実施例によれば、位相シフタ部８のＳｉＯ
□膜１２膜上２ａに成膜したモニタ部のモニタ用ＣｒＷ
＊４ｂ上のモニタ用５ｉｎ２膜１２ｂをモニタとして用
いることによって、位相シフタ部８のＳｉｎ、膜１２ａ
を所望の膜厚に高精度に制御することができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、同一のフォトリソグラフ
ィ用マスク内に設けられたモニタ部に、位相シフタ部の
透明膜と同質かつ同一膜厚の透明膜が成膜されているた
め、このモニタ部の透明膜をモニタとして用いることに
より、位相シフタ部の透明膜を所望の膜厚に高精度に制
御することができる。

これにより、高精度の位相シフトマスクによる高解像度
のフォトリングラフィを実現することができ、半導体装
置の高速化及び高集積化に寄与することができる。

の製造方法を示す工程図、 第３図は従来のフォトリングラフィ用マスクの製造方法
を示す工程図である。

図において、 ２・・・・・・石英基板、 ４ａ、４ｂ−・・・−Ｃｒ膜、 ６・・・・・・設計パターン部、 ８・・・・・・位相シフタ部、 １０・・・・・・モニタ部、 １２．１２ａ、１２　ｂ　・＝−Ｓ　ｉ　Ｏ２膜、１４
・・・・・・ＥＢレジスト、 １６・・・・・・位相シフタ部形成予定領域、１８・・
・・・・モニタ部形成予定領域。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるフォトリソグラフィ用
マスクを示す図、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明ガラス基板上に遮光用金属薄膜が所定の形状に
   パターニングされ、前記遮光用金属薄膜の開口部に透過
   する露光の位相を反転させるための透明膜が位相シフタ
   として設けられているフォトリソグラフィ用マスクにお
   いて、 前記透明膜がモニタ用として前記遮光用金属薄膜上に設
   けられている ことを特徴とするフォトリソグラフィ用マスク。 ２、透明ガラス基板上に、遮光用金属薄膜を所定の形状
   にパターニングする工程と、 全面にレジストを塗布した後、位相シフタ部及びモニタ
   部のパターニングを行なう工程と、蒸着法を用いて、前
   記位相シフタ部の前記透明ガラス基板上に露光の位相を
   反転させる位相シフタとしての透過膜を成膜すると共に
   、前記モニタ部の前記遮光用金属薄膜上に前記透過膜を
   モニタ用として成膜する工程と、 前記モニタ部の前記透明膜をモニタしながらエッチング
   を行ない、前記位相シフタ部の前記透明膜の膜厚を制御
   する工程と、 リフトオフ法を用いて、前記レジストを除去する工程と を有することを特徴とするフォトリソグラフィ用マスク
   の製造方法。