JPH0643626A - 位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents

位相シフトマスク及びその製造方法

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JPH0643626A
JPH0643626A JP21578692A JP21578692A JPH0643626A JP H0643626 A JPH0643626 A JP H0643626A JP 21578692 A JP21578692 A JP 21578692A JP 21578692 A JP21578692 A JP 21578692A JP H0643626 A JPH0643626 A JP H0643626A
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Tadao Yasusato
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  • 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)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明基板に形成した位相シフトマスクにおい
て、遮光膜の端部における不本意な光の透過を防止し、
かつ一方では遮光膜の破損を防止する。 【構成】 透明基板1と、遮光膜4との間に膜厚tが、
t=λ/2(n−1)である(但し、λは露光光の波
長、nは透明膜の屈折率)パターニングされた透明膜3
を有する位相シフトマスクにおいて、透明膜3の端部を
遮光膜4の端部よりもt/4からt/3だけ内側に位置
させ、遮光膜4の端部を通る光が透明膜3により回折等
の影響を受けないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子を製造する際
のフォトリソグラフィ工程に用いられる縮小投影露光用
のフォトマスクに関し、特に微細なリソグラフィを実現
する位相シフトマスク及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のフォトリソグラフィ技術では、露
光装置の高NA化,短波長化が進められ、より微細パタ
ーンの形成が可能とされている。現在では、最小寸法が
0.5μm程度の半導体素子の製造も可能となっている。
しかしながら、露光装置の高NA化,短波長化によって
解像力は向上するが、その反面で焦点深度が減少してし
まうため、焦点深度の確保がより重要な問題となってい
る。焦点深度の点から、これまでのような単純な高NA
化,短波長化による解像力の向上は困難となっている。
【0003】そこで近年、解像力及び焦点深度を向上さ
せてフォトリソグラフィの限界を延ばす方法として位相
シフト法が注目されている。この位相シフト法は、例え
ば特願昭55−136483号やIEEE Trans. Ele
ctron Devices, Vol.ED-29,P1828-P1836,1982 に記載さ
れているように、フォトマスク上の隣接する開口の上に
透明膜を形成し、この透明膜を利用して透過する光の強
度を相殺させ、遮光領域を形成して解像力を高めるため
のものである。即ち、位相シフト法を用いない場合に
は、隣接する開口の間隔が狭くなると回折により開口間
の本来遮光部となる領域に光が漏れて開口が分離されな
くなるが、位相シフト法では透明膜の厚さtをt=λ/
2(n−1)とすることにより(但し、λは露光光の波
長、nは透明膜の屈折率)、隣接する開口を透過する光
の位相が180度相違され、隣接する開口間で漏れた光
が打ち消しあい、遮光領域を形成して微細な寸法まで分
離することが可能となる。
【0004】このような位相シフトマスクを製造するに
は、透明基板上にITO等の透明な導電膜を形成し、そ
の上にクロムや酸化クロム等の遮光膜を形成する。そし
て、この遮光膜を所要のパターンにエッチング形成した
後、この上に位相シフタと称せられる透明膜を所要の厚
さに形成する。この透明膜としては、SOG,スパッタ
SiO2 ,CVD SiO2 ,SiN等が用いられる。
しかしながら、この構成ではパターニングされた遮光膜
上に透明膜を形成しているため、透明膜の膜厚が均一に
なり難く、透明膜を所要の厚さに管理できないという問
題がある。例えば、SOG等のようなスピンコートで形
成する膜では下値パターンの粗密により膜厚が相違され
る。又、スパッタやCVD等で形成する膜では遮光膜の
端部で透明膜の厚さが遮光膜の厚さ分厚くなる。
【0005】そこで、例えば、特願昭60−13413
8号に示されるように、透明基板の遮光膜との間に位相
シフタとしての透明膜を形成した位相シフトマスクが検
討されている。この位相シフトマスクにおいては、平坦
な透明基板上に透明膜を形成するので、膜厚の制御が容
易にできるという利点がある。この位相シフトマスクの
製造方法を図4及び図5に示す。
【0006】先ず、図4(a)のように、石英等の透明
基板1上にITO等の透明導電膜2を形成し、その上に
所定の膜厚のSOG等の透明膜3を形成し、その上にク
ロムや酸化クロム等の遮光膜4を形成する。この透明導
電膜2は電子線描画時のチャージアップ防止やエッチン
グストッパ等の役目を果たすものである。次いで、図4
(b)のように、全面に感光性樹脂5を塗布し、電子描
画或いはレーザ描画を行って現像し、図4(c)のよう
に感光性樹脂5のパターンを形成する。そして、図4
(d)のように、遮光膜4をドライ或いはウェットエッ
チングによりパターニングし、その後図4(e)のよう
に感光性樹脂5を除去する。
【0007】次いで、図5(a)のように、再び感光性
樹脂6を塗布し、図5(b)のようにパターニングす
る。そして、図5(c)のように、感光性樹脂6の除去
された部分の透明膜3を遮光膜4をマスクとしてC
4 ,CHF3 等のガスでドライエッチングする。最後
に、図5(d)のように、感光性樹脂6を除去する。こ
の製造方法により製造される位相シフトマスクでは、透
明膜3をドライエッチングしているため、ウェットエッ
チングしたときのような遮光膜の端部の下側が大きくえ
ぐれることがなく、その部分の強度が低下されることが
ない。したがって、フォトマスクを洗浄したときにも破
損することが防止される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の位相
シフトマスクでは、透明膜を遮光膜をマスクとしてドラ
イエッチングしているため、透過膜の端部が遮光膜の端
部と一致される。又、透明膜にSiO2 を用いたような
場合には若干端部が順テーパ状とされる。このため、フ
ォトマスクに対して斜め方向から入射された光が遮光膜
の端部の下側において透明膜の端部に入射され、ここで
不本意に位相が変化されてウェハ面に到達されることに
なる。
【0009】このため、この不本意な光により本来の解
像力や焦点深度が得られなくなるという問題が生じる。
また、この透明膜の端部はレジスト寸法の制御にも悪影
響を及ぼしている。例えば、この位相シフトマスクを用
いてネガ型レジストが塗布されたウェハに露光を行う
と、マスク上は同一寸法の開口パターンであっても、透
明膜をエッチングした開口によるレジストパターンの寸
法は、透明膜をエッチングしていない開口によるレジス
トパターンの寸法よりも小さくなる。即ち、透明膜の端
部の影響で露光状態がアンダーになるという問題であ
る。
【0010】なお、透明膜をウェットエッチングにより
エッチングすれば、透明膜の端部は遮光膜の端部よりも
内側に後退される。しかしながら、透明膜の端部の角度
は45度程度になるので、透明膜の端部を通過した光は
遮光膜で充分遮られる訳ではない。また、前記したよう
に遮光膜の端部の下側の透明膜がエッチングされて遮光
膜が破損し易いものとなる。本発明の目的は、遮光膜の
端部における不本意な光の透過を防止し、かつ一方では
遮光膜の破損を防止した位相シフトマスク及びその製造
方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の位相シフトマス
クは、透明基板と、遮光膜との間に膜厚tが、t=λ/
2(n−1)である(但し、λは露光光の波長、nは透
明膜の屈折率)パターニングされた透明膜を有する位相
シフトマスクにおいて、透明膜の端部を前記遮光膜の端
部よりもt/4からt/3だけ内側に位置させる。本発
明の位相シフトマスクの製造方法は、透明基板上に透明
膜を形成する工程と、この透明膜上に遮光膜を形成する
工程と、前記遮光膜を所定のパターンに形成する工程
と、前記遮光膜及び透明膜上に感光性樹脂を塗布し、前
記遮光膜を除去した領域を含む領域の感光性樹脂を選択
的に除去する工程と、この感光性樹脂をマスクとして前
記透明膜を異方性エッチングする工程と、次いで前記透
明膜を等方性エッチングする工程とを含む。或いは、透
明基板上に透明膜を形成する工程と、この透明膜上に遮
光膜を形成する工程と、前記遮光膜を所定のパターンに
形成する工程と、前記遮光膜及び透明膜上に感光性樹脂
を塗布し、前記遮光膜を除去した領域よりも小さい領域
の感光性樹脂を選択的に除去する工程と、この感光性樹
脂をマスクとして前記透明膜を異方性エッチングする工
程と、次いで前記透明膜を等方性エッチングする工程と
を含む。
【0012】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1及び図2は本発明の位相シストマスクをその製
造方法と共に示す断面図である。先ず、図1(a)のよ
うに、石英からなる透明基板1上にITO等の透明導電
膜2を形成し、その上にSOGを塗布し、熱処理を行っ
て透明膜3を形成する。ここで、SOGの屈折率nをn
=1.4とし、露光光としてi−線(λ=365nm)を
用いるとすると、透明膜の膜厚tはt=415nmとす
る。そして、透明膜3の上にクロム或いは酸化クロムか
らなる遮光膜4を形成する。次に、図1(b)のよう
に、電子線用の感光性樹脂5を塗布し、電子線露光を行
う。次に図1(c)のように、感光性樹脂5を現像し、
遮光膜4をウェットエッチングにより選択的にエッチン
グし、図1(d)のように遮光膜4を所定のパターンに
形成する。その後、図1(e)のように、感光性樹脂5
を剥離する。
【0013】次に、図2(a)のように、再度電子線用
の感光性樹脂6を塗布し、電子線描画を行う。次に、図
2(b)ように、この感光性樹脂6を現像し、透明膜3
をエッチングする部分の感光性樹脂6を除去する。次い
で、図2(c)のように、CF4 を用いてドライエッチ
ングを行い、遮光膜4をマスクに透明膜3を異方性エッ
チングする。このとき、遮光膜4の表面の酸化クロムも
若干エッチングされるので、予めその膜厚を増やしてお
くか、或いはポリシリコン等で遮光膜4を保護する必要
がある。次に、図2(d)のように、ドライエッチング
で透明膜3を略垂直にエッチングし、続いてウェットエ
ッチングを行い透明膜3を150nm程度エッチングす
る。このウェットエッチングにより透明膜3が遮光膜4
の端部から後退される寸法はt/4からt/3程度にす
る。最後に、感光性樹脂6を剥離し、図2(e)のよう
な位相シフトマスクが完成される。
【0014】次に、本発明の第2実施例について図面を
参照して説明する。図3は本発明の第2実施例の位相シ
フトマスクを製造工程順に示す断面図である。先ず、図
3(a)のように、石英からなる透明基板1上にITO
等の透明導電膜2を形成し、その上にSOGを塗布し、
熱処理を行って透明膜3を形成する。そして、透明膜3
の上にクロム或いは酸化クロムからなる遮光膜4を形成
する。次に、図3(b)のように、i−線用の感光性樹
脂5を塗布し、ATEQ CORE−2500等のレー
ザ描画装置を用いて描画を行い、現像し、透明膜3をエ
ッチングする部分の感光性樹脂5を除去する。ここで、
感光性樹脂5を除去する範囲を小さくし、遮光膜4の端
部から0.1μm程度離すようにしてある。この寸法はレ
ーザ描画装置のアライメント精度を考慮し、位置ずれを
生じても感光性樹脂5の除去される部分が遮光膜4上に
掛からないようにするための寸法である。
【0015】次に、図3(c)のように、CF4 を用い
てドライエッチングを行い、感光性樹脂5をマスクに透
明膜3を異方性エッチングする。レーザ描画装置を用い
て描画したのは電子線の場合より感光性樹脂5が厚くで
きるので、透明膜3のエッチングが容易になるためであ
る。次に、図3(d)のように、ドライエッチングで透
明膜3を略垂直にエッチングした後、続いてウェットエ
ッチングを行い透明膜3を250nm程度エッチングす
る。次に、図3(e)のように感光性樹脂5を剥離す
る。この方法においては、透明膜3を異方性エッチング
するときに感光性樹脂5により遮光膜4を保護している
ので、遮光膜の損傷が生じない。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明の位相シフト
マスクは、透明膜の端部を遮光膜の端部よりもt/4か
らt/3程度内側に位置させているので、遮光膜の端部
下側の透明膜の端部による影響を防ぎ、かつ遮光膜の破
損が生じることがないという効果が得られる。又、本発
明の位相シフトマスクの製造方法によれば、遮光膜の端
部下側の透明膜の端部を内側に位置させる構造を容易に
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相シフトマスクの第1実施例を製造
工程順に示す断面図である。
【図2】図1の続きの工程断面図である。
【図3】本発明の第2実施例を製造工程順に示す断面図
である。
【図4】従来の位相シフトマスクを製造工程順に示す断
面図である。
【図5】図4の続きの工程断面図である。
【符号の説明】
1 透明基板 2 透明導電層 3 透明膜 4 遮光膜 5,6 感光性樹脂

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板と、遮光膜との間に膜厚tが、
    t=λ/2(n−1)である(但し、λは露光光の波
    長、nは透明膜の屈折率)パターニングされた透明膜を
    有する位相シフトマスクにおいて、前記透明膜の端部を
    前記遮光膜の端部よりもt/4からt/3だけ内側に位
    置させたことを特徴とする位相シフトマスク。
  2. 【請求項2】 透明基板上に透明膜を形成する工程と、
    この透明膜上に遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜を
    所定のパターンに形成する工程と、前記遮光膜及び透明
    膜上に感光性樹脂を塗布し、前記遮光膜を除去した領域
    を含む領域の感光性樹脂を選択的に除去する工程と、こ
    の感光性樹脂をマスクとして前記透明膜を異方性エッチ
    ングする工程と、次いで前記透明膜を等方性エッチング
    する工程とを含むことを特徴とする位相シフトマスクの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 透明基板上に透明膜を形成する工程と、
    この透明膜上に遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜を
    所定のパターンに形成する工程と、前記遮光膜及び透明
    膜上に感光性樹脂を塗布し、前記遮光膜を除去した領域
    よりも小さい領域の感光性樹脂を選択的に除去する工程
    と、この感光性樹脂をマスクとして前記透明膜を異方性
    エッチングする工程と、次いで前記透明膜を等方性エッ
    チングする工程とを含むことを特徴とする位相シフトマ
    スクの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5745202A (en) * 1995-02-17 1998-04-28 Citizen Watch Co., Ltd. LCD having light interceptive members for shielding light from external driving circuits
KR20240020180A (ko) 2022-08-05 2024-02-14 후지 덴키 가부시키가이샤 수질 분석 장치

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61292643A (ja) * 1985-06-21 1986-12-23 Hitachi Ltd ホトマスク
JPH04155340A (ja) * 1990-10-18 1992-05-28 Nec Corp フォトマスク

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