JPH05265180A

JPH05265180A - 位相シフトマスク

Info

Publication number: JPH05265180A
Application number: JP6218392A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Ashida; 逸治芦田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1993-10-15
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JP3253666B2

Abstract

(57)【要約】【目的】欠陥検査が簡単で、しかも修正をまたず無欠
陥のシフタのみを採択して構成できる位相シフトマス
ク。【構成】第１マスク５０は、Ｃｒ膜からなるパターン
５３およびアライメントマーク９１を有するマスク基板
５１を有する。第２マスク（ガラスシフタ）５５は、パ
ターニングされたシフタ部５５ａおよびアライメントマ
ーク９３を有する。アライメントマーク９１および９３
を用いて第１マスク５０と第２マスク５５とのアライメ
ントを行なった後、周辺部に接着剤を施し固着させ一体
結合して構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特にＬＳＩ製造にお
ける位相シフト露光に使用する位相シフトマスクに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、縮小投影露光による光リソグラフ
ィー技術で用いる位相シフトマスクに関しては、例え
ば、下記の文献に種々のタイプのものが提案されてい
る。

【０００３】文献ａ：アイイーイーイートランザクシ
ョンオンエレクトロンデバイセズ（ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅ
ｖｉｃｅｓ）ＥＤ−２９、Ｎｏ．１２、Ｄｅｃ．１９８
２；文献ｂ：応用物理学会学術講演会予稿集（１９８８年
秋、１９８９年春他、（株）日立製作所発表）；文献ｃ：日経マイクロデバイス、１９９１年５月号、５
３〜５８頁、富士通発表。

【０００４】これら文献によれば、位相シフト法は、ラ
イン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）パターンのような周
期的なパターンの位相を１８０度ずらすことにより、解
像性を飛躍的に向上させる技術である。これら位相シフ
ト法では、線／間隔やキャパシタ・ノードなどの接近し
た白パターンや、スペースパターンやホールパターンな
どのような周囲からは孤立しているパターンの形成に適
用しようとする試みがなされている。

【０００５】これら従来提案されている位相シフトマス
クの代表的な構造を図７の（Ａ）および（Ｂ）に示す。

【０００６】図７の（Ａ）に示す位相シフトマスクは、
ガラス基板１０の一方の主表面にシフタパターン１２
ａ、１２ｂ・・・などを適当な間隔で設けた構造であ
る。また、図７の（Ｂ）は、ガラス基板上に、遮光パタ
ーンとしてのクロム（Ｃｒ）パターン１４ａ、１４ｂ・
・・などを適当な間隔で設け、更に、これらＣｒパター
ン間に補助パターンとしてシフタパターン１６を設けた
構造である。

【０００７】その他、遮光パターンとシフタパターンと
の種々の組み合わせ構造の位相シフトマスクも提案され
ている。いずれにしても、これら従来の位相シフタパタ
ーンは、いずれも、同一のガラス基板上に遮光パターン
としてのＣｒパターンとシフタパターンとを設けた構造
となっている。

【０００８】ところで、位相シフトマスクは、縮小露光
装置を用いた露光によりウエハなどの微細加工をするた
めの基本的なマスクパターンである。そのため、位相シ
フトマスクのシフタに欠陥があると、これを透過した露
光光の位相が設計値からずれてしまうため、設計通りの
パターニングを行なうことができない。従って、従来
は、位相シフトマスクの完成後に、シフタに欠陥がある
かないかを検査し、欠陥がある場合には、設計通りのパ
ターニングが行ない得るようにシフタの修正を行なって
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上で述
べたような構成の位相シフトマスクでは、シフタが光を
透過してしまうため、検査によりシフタの欠陥を探し出
すのが困難である。また、未だシフタ材の選択決定がな
されておらず、しかもシフタ材の修正技術そのものの歴
史が浅いためもあって、欠陥のあるシフタ材に修正を施
すことは非常に困難である。

【００１０】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従って、この発明の目的は、シフタの欠陥検
査が簡単にでき、その検査の結果、欠陥シフタを事前に
排除した良品質のシフタのみで構成できる位相シフトマ
スクを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明によれば、位相シフト露光に使用する位相
シフトマスクにおいて、（ａ）少なくとも、マスク基板
と、このマスク基板上に形成された遮光パターンとを有
する第１マスク、および（ｂ）少なくとも、パターニン
グされたシフタを有する第２マスクを具え、（ｃ）前記
第１マスクおよび第２マスクは、互いにアライメントし
た状態で結合してなることを特徴とするシフトマスク。

【００１２】この発明によれば、第２のマスクを、シフ
タそのもので構成するのがよい。

【００１３】また、この発明の好適実施例によれば、第
２マスクを支持する支持板を含むようにするのが好まし
い。

【００１４】また、この発明によれば、第２マスクを、
ガラス基板に凹部を設けた構成とするのがよい。

【００１５】更に、この発明によれば、第２マスクを、
ガラス基板上にシフタを個別に設けた構成とすることが
できる。

【００１６】更に、この発明の好適実施例によれば、第
１マスクおよび第２マスクのそれぞれに、これら両マス
クをアライメントするためのアライメントマークを設け
るのが好ましい。なお、ここでいう第１マスクとは、レ
チクルをも含む意味であり、従ってレチクルと呼ぶこと
もある。

【００１７】

【作用】この発明によれば、第１マスクおよび第２マス
クは、別体として形成した後、両者を結合した構成とな
っている。従って、第１および第２のマスクを形成した
段階で、遮光パターンおよびシフタの欠陥検査や修正を
行なえるまた、この発明の位相シフトマスクを、例えばクロム
（Ｃｒ）膜とガラス材のみで構成すれば、この位相シフ
トマスクを従来のマスク製造技術により容易に作製でき
る。また、特に第２マスクをガラスのみで形成すれば、
シフタの欠陥検査およびその修正が容易である。

【００１８】また、その検査の結果、シフタそのものの
作製をやり直すことで、欠陥の無い位相シフトマスクを
提供できる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の位相シフ
トマスクおよびその製造方法の実施例について説明す
る。

【００２０】なお、説明に用いる各図は、この発明が理
解できる程度に、各構成成分の大きさ、形状および配置
関係を概略的に示してあるにすぎない。また以下の説明
では、特定の材料および特定の数値的条件を挙げて説明
するが、これらの材料および条件は、単なる好適例にす
ぎず、従って、この発明はこれらに限定されるものでは
ない。

【００２１】次に、この発明の位相シフトマスクの構造
の実施例について説明する。図１の（Ａ）〜（Ｃ）は、
この発明による位相シフトマスクの説明に供する図であ
り、（Ａ）は位相シフトマスクの構造の要部の断面を示
し、（Ｂ）はウエハにおける電場の分布を示し、また
（Ｃ）はウエハにおける光強度の分布を示してある。図
２は、図１の（Ａ）の要部を拡大して示す図で、光の位
相がずれる様子を示してある。図３の（Ａ）〜（Ｃ）
は、この発明の第１の実施例による位相シフトマスクの
構成を分解して示す図である。図４の（Ａ）および
（Ｂ）は、この発明の第２の実施例による位相シフトマ
スクの構成を分解して示す図である。図５の（Ａ）〜
（Ｅ）は、この発明の第１実施例による位相シフトマス
クにおけるシフターの製作方法の説明に供する工程図で
ある。図６の（Ａ）〜（Ｃ）は、位相シフトマスクにお
けるアライメントマークの説明に供する図である。各図
において、対応する構成成分にはそれぞれ、同一の符号
を付して示してある。以下の説明では、これらの図を適
宜参照して行なう。

【００２２】まず、この発明の第１の実施例を説明す
る。この発明の位相シフトマスクは、第１のマスクと第
２のマスクとを具え、この両マスクを互いにアライメン
トした状態で結合した構造となっている。図１の（Ａ）
に示す実施例においては、第１のマスク５０は、例えば
ガラス製のマスク（レチクル）基板５１と、この基板５
１上に設けた、例えばクロム（Ｃｒ）パターンからなる
遮光パターン５３とを具えている。このＣｒパターン５
３の間の空隙は光透過部５４である。第２マスク即ちガ
ラスシフタ５５は、例えばガラスの薄板からなるシフタ
を構成しており、この実施例では、ガラス基板に孔４５
を開孔して残りの部分でシフタ部５５ａを形成してい
る。また、この実施例では、ガラス製シフタ５５を支持
するための例えばガラス製の支持板５７を設けてある。
そして、これら第１マスク５０、第２マスク５５および
支持板５７を、第２マスク即ちガラスシフタ５５を中央
に挟み、アライメント後互いに適当な接着剤を用いて周
辺部で結合させてある。この場合、第１マスク５０と第
２マスクとを、露光光によって設計通りのレジストのパ
ターニングができるように、互いにアライメントさせて
ある。図示例では、第１マスク５０の一つおきの光透過
部５４に第２マスク５５のシフタ部５５ａが対向するよ
うに設けてある。このような位相シフトマスクに、第１
マスク５０側から、例えばＵＶ光からディープＵＶ（遠
紫外）光の波長範囲内のコヒーレントなＵＶ光５９を露
光光として照射すると、ウエハ（レジスト層がコーティ
ングされている。）での電場は図１の（Ｂ）のようにな
り、また、光強度は図１の（Ｃ）に示すようになる。こ
の電場および光強度は、シフタ部５５ａおよび孔４５の
中心付近に対応した位置で最大ピークとなっている。

【００２３】次に、図２を参照して、シフタ部５５ａの
ある部分と孔４５の部分とを通過する露光光につき説明
する。ステッパなどの縮小投影露光機にセットされた位
相シフトマスクのマスク（レチクル）基板５１の裏面よ
り、コヒーレントなＵＶ光５９を照射する。この露光光
は、マスク基板５１の中に入ると、一方の光５９ａは、
基板のガラスの屈折率ｎ（ｎ＝１．４５〜１．９６）に
応じて屈折した後、通常８０〜１００ｎｍの膜厚からな
るＣｒパターン５３同士の間の光透過部５４を通過し、
さらに続いて孔４５を通過し、更にガラス製の支持板５
７を通過していく。その後、露光光５９ａは、適当な光
学系を介してウエハ（図示せず）上に到達する。

【００２４】一方、露光光５９ｂは、マスク基板５１を
通過してからマスク基板５１の光透過部５４を通過し、
その後、ガラス製シフタ部５５ａを通過する。その際、
露光光５９ｂは、このシフタ部５５ａにおいて、これを
形成する材料であるガラスの屈折率と空気の屈折率との
差に起因する光路長だけ、露光光５９ａに対し位相がシ
フトする。その後、ガラスシフタ５５を支持しているガ
ラス支持板５７を通過していき、最後に、露光光５９ｂ
は、露光光５９ａと同様に、同一の光学系を介してウエ
ハ（図示せず）上に到達する。

【００２５】ここで、ガラス製シフタ５５の板厚ｔは、
ｔ＝λ／２（ｎ−１）（式中、ｎはガラスの屈折率、λ
は露光光の波長を表わす。）で与えられる。この実施例
の場合、露光光として用いる、コヒーレントなＵＶ光を
例えば３６５ｎｍのｉ線とし、かつガラスの屈折率ｎを
１．５として板厚ｔを計算すると、ｔ＝３６５／２
（１．５−１）＝３６５（ｎｍ）となる。従って、図２
における露光光５９ａおよび５９ｂそれぞれの光の位相
は１８０度反転し、図１の（Ｃ）に示すように、コント
ラストの強い光強度が得られるため、ウエハにおける解
像度の高いパターニングが可能となる。

【００２６】ガラスシフタ５５の厚さは、実際上、あま
り薄いと加工性や強度に問題を残す。シフタ５５を透過
する光の位相は、上述の如く計算された板厚ｔ（ｔ＞
０）の倍数となっていれば変わらないので、板厚を厚く
しても、それによって得られる効果に変わりはない。し
かし、ガラスシフタ５５の実用性を考慮すれば、この板
厚ｔは、（３６５（ｎｍ）×１００）〜（３６５（ｎ
ｍ）×１０００）＝３６．５μｍ〜３６５μｍの範囲と
するのが好ましい。勿論、これ以外の板厚であっても、
ｔ（ｔ＞０）の倍数になっていればよいことは明らかで
ある。

【００２７】ガラスシフタ５５を支持するガラス支持板
５７は、露光光の透過に支障をもたらさない通常のガラ
ス材料からなる。また、その厚さＷ１を設計に応じて任
意に設定すればよいが、ここでは、例えば約２．３ｍｍ
（０．０９インチ）のものを用いるのがよい。

【００２８】図３の（Ａ）〜（Ｃ）は、第１マスクと第
２マスクとの結合を行なう場合の例を示す。通常、マス
ク基板５１およびガラス製シフタ５５には、第１マスク
５０とこのガラス製マスク５５とのマスクアライメント
を行なうため、適切な個所にかつ任意適当な形状のアラ
イメントマーク９１および９３を具えている（図３の
（Ａ））。これらアライメントマークの平面形状の一例
を、図６の（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ概略的に示し
てある。図６の（Ａ）および（Ｂ）は、マスク基板５１
およびガラスシフタ５５に設けたアライメントマークを
示しており、図３の（Ａ）の断面は、図６の（Ａ）およ
び（Ｂ）のＩ−Ｉ線およびＩＩ−ＩＩ線における断面に
対応する。そして、図６の（Ｃ）は、第１マスク５０と
第２マスク５５とをアライメントして結合させた状態に
あるときの、アライメントマーク９１および９３の配置
関係を示している。

【００２９】これらのアライメントマーク９１および９
３により、マスク基板５１およびガラスシフタ５５のア
ライメントを行なった後、ガスなどが発生しない例えば
通常のバインダのような接着剤などを周辺部に施してそ
れらを固着させて結合する（図３の（Ｃ））。その後、
固着されたものと、使用波長に対して透明な支持板５７
（図３の（Ｂ））とを、支持板５７とシフタ５５とが対
向するようにして同じく接着剤により固着させて結合さ
せる（図３の（Ｃ））。図１の（Ａ）で示した例では、
Ｃｒパターン５３にガラスシフタ５５が直接結合してい
るが、図３の（Ｃ）に示した例では、アライメントマー
ク９１と９３とが直接結合して、第１マスク５０と第２
マスク即ちガラスシフタ５５とが結合しているため、Ｃ
ｒパターン５３と第２マスク５５とは、（アライメント
マーク９３の膜厚分）離間している。

【００３０】次に、図４の（Ａ）および（Ｂ）を参照し
て第２実施例を説明する。この実施例の位相シフトマス
クは、第１マスク５０として、遮光パターンとしてのＣ
ｒパターン５３およびアライメントマーク９１を有する
マスク（レチクル）基板５１を具えており、第２マスク
として、対応するアライメントマーク９３および深さｄ
の凹部６３を有するシフタ付ガラス基板６１を具えてい
る。

【００３１】この実施例の場合、第１実施例で用いたよ
うな支持板は不要である。シフタ付ガラス基板６１の厚
さＷ２は、この実施例の場合、例えば約２．３ｍｍ
（０．０９インチ）である（図４の（Ａ））。第２シフ
タ部６５をシフタとして作用させるための深さｄの凹部
６３は、所望のＣｒパターン５３および光透過部５４の
形状および位置を考慮して、適切な位相シフト効果を与
え得るように、ガラス基板６１へのエッチング処理によ
り形成してある。

【００３２】凹部の深さｄは、式ｄ＝λ／２（ｎ−１）
（式中、ｎはガラス基板の使用波長に対する屈折率、λ
は使用する露光光の波長を表わす）で与えられるような
深さとする。例えば、この実施例では３６５ｎｍの倍数
の深さとすれば、ガラス基板６１の、非エッチング部分
（凸部として残存している部分）を透過した光と、凹部
６３を透過した光との間で、１８０度の位相差が得られ
る。それにより、コントラストの強い光強度が得られる
ため、ウエハ上での解像度の高いパターニングが可能と
なる。

【００３３】その後、マスク基板５１およびガラス基板
６１にそれぞれ設けてあるアライメントマーク９１およ
び９３を用いてマスクのアライメントを行なった後、ガ
スなどが発生しない接着剤などを周辺部に施すことより
両者を固着させる（図４の（Ｂ））。この場合にも、第
１マスク５０と第２シフタ６５とは、アライメントマー
ク９１および９３の直接結合によって、互いに結合して
いて、Ｃｒパターン５３と第２シフタ６５の凸部は互い
に離間している（アライメントマーク９３の膜厚分）。

【００３４】次に、上述の第１実施例の位相シフトマス
クにおけるガラス製シフタ５５の理解を深めるため、シ
フタの作製手順につき簡単に説明する。なお、この作製
方法は単なる例示であり、これに限定されるものでない
ことは明らかである。

【００３５】これは、通常のマスク製作の技術を用いて
行なうことができる。まず、ガラスからなるシフタの作
製は、ガラス基板４１にレジスト４３を塗布する（図５
の（Ａ））。次に、露光を行なって露光部４３ａと非露
光部４３ｂとを形成する（図５の（Ｂ））。次に、露光
済みのレジスト４３を現像して露光部４３ａを除去し、
非露光部４３ｂをレジストパターンとして残存させる
（図５の（Ｃ））。その後、ベーキング処理をした後、
ウエットエッチングによりガラス基板４１を貫通する孔
４５を形成する（図５の（Ｄ））。その後、レジストパ
ターン４３ｂを除去してから洗浄を行なうことにより、
ガラスシフタ５５は完成される（図５の（Ｅ））。

【００３６】この実施例の場合、ウエットエッチングの
エッチャントとして、例えば５０％ＨＦ水溶液か、また
はチアニン酸アルミニウムを用い、また、レジストはＯ
ＧＲ（東京応化工業（株）製）を用いる。ガラス製シフ
タ５５として、例えばソーダライムガラスを用いた場
合、５０％ＨＦ水溶液でのエッチング速度は、約１００
μｍ／３分ぐらいである。

【００３７】このガラスシフタ５５の大きさは、マスク
基板５１とほぼ同じ大きさ（タテ×ヨコ）にするのが好
ましい。また、ガラスシフタ５５には、図６の（Ｂ）に
おいて既に説明したような例えばＣｒ膜からなるアライ
メントマークを設ける。

【００３８】この発明の位相シフトマスクは、上述した
実施例にのみ限定されるものではなく、多くの変更また
は変形を行ない得ることは明らかである。例えば、ガラ
ス基板に樹脂などを設けて、第２のマスクであるシフタ
を作製することもできる。また、シフタとして用い得る
材料は、例えばプラスチックのように、光学的に均質な
ものであればどのような材料でも使用できる。

【００３９】更に、第１マスクに形成されるパターンお
よびアライメントマーク、並びにシフタに形成されるア
ライメントマークの膜質は、Ｃｒのほか、Ｃｒ_XＯ_Yま
たはＭｏ−Ｓｉからなるものでもよい。

【００４０】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の位相シフトマスクによれば、第１マスクと第２
マスクとを個別に設けた後、これらを一体的に結合して
形成してあるので、両シフタを単独で形成した後に、そ
れぞれのシフタの欠陥検査や修正を簡単に行なうことが
できる。また、第１および第２シフタの事前検査により
その修正をまつまでもなく取捨を行なうことができるの
で、無欠陥のシフタのみに限って使用できるため、位相
シフトマスクの完成後は、シフタの欠陥検査及びその修
正を完全に排除することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の位相シフトマス
クの説明に供する図である。

【図２】図１の（Ａ）の要部拡大断面図で、露光光の位
相のずれの説明図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の位相シフトマス
クの第１実施例の構成の説明に供する図である。

【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の位相シフト
マスクの第２実施例の構成の説明に供する図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は、この発明の位相シフトマス
クにおける第２マスク一例のガラスシフタの製作方法の
説明に供する工程図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の位相シフトマス
クに用いるアライメントマークの説明に供する図であ
る。

【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、従来技術の説明に供す
る図である。

【符号の説明】

４１：ガラス基板４３：レジスト４３ａ：露光部４３ｂ：レジストパターン４５：孔５０：第１マスク５１：マスク（レチクル）基板５３：Ｃｒパターン５４：光透過部５５：第２マスク（ガラスシフタ）５５ａ：シフタ部５７：ガラス支持部５９：ＵＶ光５９ａ、５９ｂ：位相の異なるＵＶ光６１：シフタ付ガラス基板６３：凹部６５：第２シフタ部９１、９３：アライメントマーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位相シフト露光に使用する位相シフトマ
スクにおいて、（ａ）少なくとも、マスク基板と、この
マスク基板上に形成された遮光パターンとを有する第１
マスク、および（ｂ）少なくとも、パターニングされた
シフタを有する第２マスクを具え、（ｃ）前記第１マス
クおよび第２マスクは、互いにアライメントした状態で
結合してなることを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項２】第２のマスクを、シフタそのもので構成
してあることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマ
スク。
【請求項３】第２マスクを支持する支持板を含むこと
を特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項４】第２マスクを、ガラス基板に凹部を設け
た構成としたことを特徴とする請求項１記載の位相シフ
トマスク。
【請求項５】第２マスクを、ガラス基板上にシフタを
個別に設けた構成としたことを特徴とする請求項１記載
の位相シフトマスク。
【請求項６】第１マスクおよび第２マスクのそれぞれ
に、これら両マスクをアライメントするためのアライメ
ントマークを設けてあることを特徴とする請求項１記載
の位相シフトマスク。