JPH07209851A - リソグラフィ露光マスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リソグラフィ・マスクのための位相シフト構
造を形成する簡単な方法を提供する。 【構成】 位相シフト材料３４を、パターニングされた
不透明材料層３０と、パターンに相当するように露出さ
れた領域上に、コンフォーマルに堆積する。この位相シ
フト材料は、マスク基板１０の屈折率とほぼ同じ屈折率
を好適に有している。パターニングされた不透明材料層
３０の厚さは、コンフォーマル堆積と組み合わされて、
異なる光路長を好適に形成して、位相シフトを形成す
る。この位相シフトにより、コントラストを増大し、微
細パターンの照度および分解能を増大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には、高分解能ホ
トリソグラフィに関し、具体的には、ホトリソグラフィ
に用いる高性能マスクの改善された製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回路要素の導体および他の部分の微細パ
ターンの形成は、集積回路および他の電子デバイスの製
造に欠くことのできない製造工程である。多層モジュラ
回路は、このような集積回路および他のデバイスを多数
有し、これらは薄膜上の導電パターンによって接続され
ている。ホトリソグラフィ技術は周知であり、このよう
なパターンを製造するために高度に開発されてきた。一
般に、ホトリソグラフィは、薄膜、基板または部分的に
形成された集積回路の表面に感光レジスト材料を設ける
工程と、所望のパターンに感光レジスト材料の一部を露
光する工程とを含んでいる。次に、レジストの露光部分
または未露光部分のいずれかを選択除去する（レジスト
材料がポジレジストまたはネガレジストかによって）こ
とにより、パターンを現像し、レジスト材料の残留パタ
ーンに従って材料を選択除去すなわち現像可能にする。

【０００３】ホトレジスト材料の露光は、多くの場合、
マスクを経て光または他の放射（たとえば紫外線および
短波長波）によって行われる。マスクは、パターンを直
接描画する場合に比べて、高精度，反復性，利便性に優
れているからである。したがって、マスクの品質は、レ
ジスト材料の現像パターンの品質を決定し制限する。高
品質のマスク・パターンが開発されているが、いくつか
の光学的な影響が、レジスト露光品質をさらに制限して
いる。

【０００４】特に、ホトリソグラフィ・プロセスに適し
た光および他の放射の波としての性質のために、回折お
よび干渉の影響が、マスクの不透明領域のエッジにおい
て発生し、露光パターンに寸法的な変化を生じさせる
（すなわち、ゴースト・パターンを生成する）。その理
由は、露光の際に、マスクの不透明領域を、ホトレジス
トに直接に接触して配置することができないからであ
る。実際には、かなりの長さの光学系を用いて画像を投
影し、マスクの寸法に対して、レジスト表面でのパター
ン寸法を減少させることが一般に行なわれている。前記
の回折および干渉の影響は、ホトレジストからのマスク
の不透明領域の離間（たとえば、パターン画像が投影さ
れる距離）に基づいて、露光画像の拡がりを生じさせ、
あるいは、マスクの開口からマスク面への角度でのエネ
ルギー放射のローブに相当するホトレジストの追加領域
への露光の拡がりをも生じさせる。

【０００５】この影響は、一般に寸法的には小さいが、
集積回路の集積密度の最近の増大は、パターンの最小構
造寸法を、影響が重大になり、高製造歩留りにとって重
要となる状況に至らしめている。したがって、露光パタ
ーンを改善するために、いわゆるリム位相シフトマスク
が開発され、閉形状（ｃｌｏｓｅｄ ｓｈａｐｅ）の構
造の露光における画像の拡がりを制限している。レベン
ソン（Ｌｅｖｅｎｓｏｎ）・タイプのシフタとして知ら
れる類似の位相シフトマスクの形成は、平行導体のアレ
イのような周期的繰り返しパターンの露光に用いられて
いる。

【０００６】このようなリム位相シフトマスクは、基本
的に、マスクに形成された不透明パターンのエッジすな
わちリムにおいて、マスクを経る変更光路長を与える。
レベンソン・タイプの位相シフト構造は、不透明領域間
の異なる光路長に同様の影響を与え、これは平行ライン
のような繰り返しパターンのコントラストを増大させ
る。光路長の違いは、露光が行われる波長での放射の１
８０°位相シフトを与える。この位相シフトは、干渉効
果を生じさせる。この干渉効果は、マスクに形成された
開口の寸法に対して、ホトレジスト表面での露光パター
ンをわずかに狭くし、開口のエッジを越える放射の強度
（たとえば、サイドローブのエネルギー）を減少させ
て、マスク開口の寸法を越えて生じる露光が、レジスト
の現像には不十分であるようにする。

【０００７】リム位相シフトマスクは、既に製造され効
果的に利用されているが、不透明領域のエッジで異なる
光路長を有する極端に小さい領域を形成する必要がある
ため、マスクの製造は困難であり、高価である。すなわ
ち、マスクパターン内でパターニングを行わなければな
らないか、あるいはマスクの不透明領域を、異なる光路
長の領域からリセスしなければならない。

【０００８】たとえば、以下に詳しく説明する１つの既
知の技術は、マスクパターンのエッチングに加えて、マ
スク基板の選択エッチングを含んでいる。これは、２つ
の別個の露光処理および現像処理を必要とし、これら処
理は自己整合で行うことが不可能であり、したがってコ
ストを増大させ、欠陥マスクを製造する可能性を増大さ
せる。さらに、他のパターン内にパターンを形成する方
法は、このようなマスクによって露光できる最小構造寸
法を制限する。たとえば、４×マスク（たとえば、この
マスクは、各座標方向において所望画像の寸法の４倍で
形成される）を用いて、０．４μｍ露光スポットを形成
するためには、１．６μｍの透明開口に加えて、約０．
５μｍの位相シフト領域を設けるのが好適である。した
がって、マスクによって定められる露光パターンの寸法
を光学的に減少させても、匹敵し得るレベルのホトリソ
グラフィ技術は、マスクの形成には依然として必要であ
る。同じ理由で、マスク内の不透明領域の開口寸法は増
大し、完成品の集積密度に関して現在利用できるホトリ
ソグラフィ技術の全能力を活用するためには、露光領域
間の間隔を小さくすることはできない。

【０００９】以下に詳細に説明する他の既知の技術は、
ホトレジストでもある位相シフト材料（たとえば、マス
ク構造の屈折率に近い屈折率を有する材料の厚さ、およ
び通過する放射の所望の位相シフトを与える厚さの）
の、マスクの裏面からの露光を含み、この露光により位
相シフト材料の所望のパターンを形成する。この露光
は、自己整合であるとみなせるが、この場合、マスクの
不透明材料を、正確に制御することのできないエッチン
グ・プロセスによってアンダーカットしなければならな
い。すなわち、不透明材料（たとえばクロム）の最終パ
ターンは、所望の最終パターンに直接に形成されず、凹
部の深さおよび不透明材料の側壁プロファイルの制御困
難性は、意図した最終パターンとは異なる不所望な変形
を生じさせ、あるいは欠陥マスクの形成につながる。

【００１０】これら技術のいずれに関しても、集積回路
の製造に用いられる多くのパターンおよび大半の相互接
続パターンは、平行導体のような構造の繰り返しパター
ンおよびパッドのような閉構造を含んでいることに留意
すべきである。これまでは、レベンソン・タイプの位相
シフト構造に要求される処理工程は、別個の位置決め工
程，露光現像工程，エッチング工程が各々の構造に要求
されるリム位相シフト構造の形成に全く共用できなかっ
た。したがって、追加の位置決め工程および追加の処理
工程が必要とされるが故に、コストが増大し、製造歩留
りが減少する。

【００１１】要約すると、リム位相シフト構造を有する
マスクを製造する既知の技術は、欠陥マスクが作製され
るという危険性を内在するいくつかの処理を必要として
いる。さらに、すべての既知の技術は、マスクを用いて
作製された完成品において達成できる分解能を、現在の
ホトリソグラフィ技術、およびマスク製造に必要とされ
る多数の高コストの工程で生成することのできる分解能
以下に制限している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、コストを低減し製造歩留りを改善した微細位相シ
フトマスクの製造技術を提供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、マスク製造に要求さ
れる最小構造寸法に関して、作製することのできる画像
の構造寸法への制限を避けあるいは軽減するリム位相シ
フトマスク技術を提供することにある。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、リム位相シフ
トマスク構造およびレベンソン・タイプの位相シフト構
造を、少なくとも一部は共用プロセスによって同一のマ
スク上に作製できる方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のこれらの目的を
達成するために、少なくとも１つの領域を露光するため
のリソグラフィ露光マスクであって、マスクの不透明領
域に隣接する少なくとも１つの位相シフト領域を含む少
なくとも１つの構造を含むリソグラフィ露光マスクを製
造する方法を提供する。この製造方法は、寸法が前記露
光される領域および前記位相シフト領域に対応する構造
に合わせて、基板上に堆積された不透明材料層をパター
ニングするステップと、前記不透明材料層および前記基
板上に、位相シフト材料または側壁スペーサ材料をコン
フォーマルに堆積するステップとを含んでいる。

【００１６】本発明の他の態様によれば、少なくとも１
つの画像領域を、レジスト材料上へ投影する位相シフト
・リソグラフィ・マスクであって、所望の波長を有する
電磁放射にほぼ透明であり、第１の屈折率を有する基板
と、前記基板上に堆積され、前記基板を露出する開口を
有する不透明材料のパターンと、前記基板と、前記所望
の波長を有する電磁放射にほぼ透明であり、前記第１の
屈折率にほぼ等しい第２の屈折率を有する位相シフト材
料層との少なくとも一方とを備え、前記位相シフト材料
層は、前記少なくとも１つの画像領域に寸法が対応する
構造を含む前記開口内の前記基板上に堆積されている。

【００１７】

【実施例】図１（ａ）〜（ｅ）は、本出願の発明者には
既知のリチウム位相シフトマスクの製造方法の主要工程
を示す。完成マスクの代表的な部分を、図１（ｅ）に示
す。図１の製造方法とマスク構造、および図２（ａ）〜
（ｅ）の製造方法とマスク構造は、本発明と区別するた
めに“既知”と称するが、これら図に示されているいか
なる要旨に本発明に関する技術がすべて含まれるもので
はない。

【００１８】図１（ａ）は、従来の技術の項で簡単に説
明したように、第１の既知の製造方法によるリム位相シ
フトマスク構造の製造方法の初期の工程を示す。図１
（ａ）に示す製造工程では、クロムのような不透明材料
のブランケット層１２を、石英またはガラスのマスク基
板１０上に堆積し、続いてレジスト層１４を堆積する。
レジスト層１４には、開口１６をパターニングし、図１
（ｂ）に示すように、不透明材料層をエッチングして、
石英基板に凹部１８を形成する。凹部１８の深さは、
（たとえば、既知の屈折率を有する材料の相対厚さを減
少させて、基板材料における意図される露光放射波長の
１／２波長の奇数倍だけ、光路長を短くすることによ
り）所望の位相シフトを達成する深さである。この深さ
は、約１．５の屈折率を有し、露光放射波長が遠紫外線
領域にあると仮定される基板に関して、好適には約２３
０ｎｍである。

【００１９】この既知のマスク構造の１つの主な欠点
は、エッチング深さを制御できないことである。さら
に、現在の技術レベルでのエッチング・プロセスの均一
性は、エッチング深さ（達成される位相シフト量を決定
する）の約±５％である。したがって、エッチング深さ
の潜在的な変動のこれら２つの原因は、製造歩留りのか
なりの潜在的減少を生じ、この構造のマスクを製造する
或る一定の製造プロセス・シーケンスにおいて、許容し
得るマスクを製造できるという信頼性がかなり減少す
る。

【００２０】次に、図１（ｃ）に示すように、ブランケ
ット・レジスト層１１を設け、パターニングする。これ
により、マスク開口内に残っている不透明材料パターン
部の選択エッチングを可能にし、図１（ｄ）に示すよう
な構造が形成される。（不透明材料は、以後、好適な例
としてクロム材料が用いられるが、クロムの合成物ある
いは窒化物層上に設けられた他の金属のような他の材料
を用いることもでき、これら材料はある条件の下では望
ましいものである。たとえば、比較的厚いクロム層は、
マスク内に増大したストレスを生じさせるが、このスト
レスは別の材料を選ぶことにより避けることができ
る。）このパターニング処理の最小構造寸法は、図１
（ａ）の構造を作製するのに必要なパターニングにおけ
ると同じように小さくないが、位置決め精度および構造
寸法公差はかなり小さく、自己整合プロセスで実施でき
ないことに留意すべきである。さらに、レジストは、エ
ッチング工程によって形成された凹部（図１（ｂ）の構
造）に入り込まなければならないが、これを信頼性良く
行うことができない。

【００２１】最後に、レジスト１１を除去して、完成し
たリム位相シフトマスク構造１５を作製する。図２
（ａ）〜（ｅ）により以下に説明するリム位相シフトマ
スク構造とは対称的に、マスク１５は比較的高性能のマ
スクである。というのは、マスクの開口内のどの位置で
の透明度も、基板の透明度と同じかまたはそれより良好
であり（位相シフト領域１８′で）、部分反射する付加
的な光境界面が形成されないからである。したがって、
このマスク構造は、正しく作製されるならば、以下に詳
細に説明する本発明に匹敵する性能標準とみなすことが
できる。

【００２２】次に、図２（ａ）〜（ｅ）により、第２の
既知のリム位相シフトマスク構造を説明する。（図２
（ａ）〜図５（ｅ）では、可能な限り、共通の参照番号
を用いるものとする。さらに、明瞭にするために、図１
（ａ）〜図５（ｅ）のすべては、共通の寸法および形状
で描いてある。たとえば、開口の中央部および位相シフ
ト領域は、水平方向に同じように配置しており、同じよ
うな寸法としている。しかし、これら図面のいずれも、
マスク構造に関連したスケールに描かれていない。とい
うのは、マスク構造の水平方向および垂直方向の寸法
は、露光放射波長のような多数の要件によって、任意に
変更できるからである。このことは、本明細書の記述の
点から当業者には明らかであろう。）図２（ａ）は、図
１（ａ）に示すマスクの製造工程に対応している。すな
わち、クロムまたは他の不透明材料のブランケット層１
２は、基板１２上に堆積され、パターニングされたレジ
スト層１４で被覆されている。しかし、この例では、レ
ジストは、位相シフト領域を除いた、構造の中央領域に
対応するようにパターニングされている（２０で示すよ
うに）。次に、図２（ｂ）に示すように、領域２０′の
クロム層をエッチングする。

【００２３】クロム層のエッチングに続いて、レジスト
層１４を除去して、図２（ｃ）に示すように、レジスト
の他のブランケット層２２を設ける。この例では、レジ
スト材料は、ＰＭＭＡ（ポリ・メチル・メタクリレー
ト）であり、これはこの例にとっては重要である。ＰＭ
ＭＡは、紫外線波長では基板の透明度に匹敵するほど透
明であり、基板とほぼ同じ屈折率を有している。この例
では、レジスト層２２の一部は、完成したデバイス内に
残り、その光学要素を構成する。したがって、レジスト
の厚さはこの例にとっては重要であり、厚さの精度は達
成するのがやや困難である。

【００２４】位相シフト領域の内部境界面を形成するた
めには、図２（ｃ）に矢印２４で示すように、マスクの
裏面から、レジストを放射により露光する。露光後の現
像によって、図２（ｄ）の２６でのレジストを除去す
る。次に、位相シフト領域１８′の残留部分を、２８で
のクロム層のラテラル・エッチングによって形成し、レ
ジストのオーバハング領域を残す。上述したように、レ
ジスト層２２の露光は自己整合プロセスであるが、クロ
ム層１２のラテラル・エッチングは、マスク開口の中央
部の初期パターン以外のパターンに基づいて行われな
い。したがって、位相シフト領域の幅は、検査による以
外は正確に寸法設定することができず、マスク構造の外
部境界面は、一般にやや不整となる。位相シフト領域の
幅は、構造毎に、および同一の構造内で変わり得る。

【００２５】さらに、図１（ｅ）のマスク構造１５に対
して、図２（ｅ）のマスク構造２５の位相シフト領域１
８′の透明度は、形成された追加の２つの境界面の故
に、減少する。クロム層が薄く、リソグラフィ露光に用
いられる放射の波長の何分の一かである場合には、透明
度は干渉効果によってさらに影響を受ける。得られた位
相シフトは、レジストの厚さを容易に調整できないの
で、最適に調整されたものよりも小さい。たとえば、レ
ジストを、溶媒を含み収縮を受けるペーストの形態とす
ることができる。さらに、位相シフト材料の片持ちオー
バハングと、かき傷および他の物理的損傷をより受け易
いＰＭＭＡの柔軟性の故に、構造は強固ではない。

【００２６】上記２つの実施例とは極めて対称的な本発
明のリム位相シフトマスク構造の好適な実施例を、図３
に示す。この好適な実施例では、不透明材料層３０は、
前述した既知のリム位相シフトマスク構造の２つの例よ
りもかなり厚く図示されている。この場合、クロムの使
用は前述したように望ましくない。これは一般的ではあ
るが、必ずしもそうである必要はない。実際には、前述
した２つの実施例のクロム層の厚さは、任意であり、本
発明の好適な実施例では、不透明材料層の厚さは、位相
シフト光路長差を形成する。さらに、位相シフト領域１
８′の幅を、容易に制御することができる。ただ１つの
追加の境界面を形成し、堆積材料の屈折率が基板の屈折
率に一致している好適な製造条件のもとでは、前記境界
面は影響が少ない。さらに、ただ１つのパターニング処
理が必要とされる。

【００２７】特に、図１（ａ）および図２（ａ）に対応
する製造工程を、図３（ａ）に示す。すなわち、不透明
材料層３０は、１８０°位相シフトに対する光路長差に
等しいかまたは近い所望の厚さ（たとえば、遠紫外線に
対し２３０ｎｍ）に基板１０上に堆積され、レジスト３
２が層３０上に堆積され、パターニングされる。レジス
トの厚さは、描画波長と、わずかな程度ではあるが描画
される構造寸法に依存し、約１２０ｎｍ〜約３００ｎｍ
の範囲とすることができる。

【００２８】図１（ａ）および図２（ａ）のパターニン
グとは対称的に、パターン構造は、位相シフト領域を含
む全開口寸法である。したがって、マスク構造により形
成される露光画像は、前述したように、光学系によって
さらに縮小される前であっても、開口よりもかなり小さ
い。したがって、製造上の制約は軽減され、高品質のパ
ターニングを容易に達成できる。比較すると、図３
（ａ）のマスクの最小構造寸法は、図１（ａ）の例の同
じパターニング処理のために生成しなければならない最
小構造寸法よりも数倍大きい。図２（ａ）の例と比較す
ると、最小構造寸法は、各位相シフト領域の幅の２倍大
きい。

【００２９】したがって、本発明のさらなる利点は、前
述した目的の達成に加えて、かなり小さな寸法のマスク
構造の高品質露光を実現するために本発明を利用して、
極端に小さい構造を実現できることである。他のマスク
を形成するためのマスクを用いることによって、小さな
構造を作製するこの方法は、理論的には、ウェハ上のレ
ジストの最終露光に用いられる波長によってのみ制限さ
れる。その理由は、不透明材料堆積の厚さを、超短波長
に相当する距離に、特にエッチングと比較して十分な精
度で容易に制御することができるからである。

【００３０】前述した２つの実施例におけるように、レ
ジスト・パターンを用いて、不透明材料（たとえば、ク
ロム／窒化物合成物）層をパターニングする。これは、
クロム層に形成されるパターン上に非常に急斜面の側壁
を形成できる異方性反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
によって好適に行い、図３（ｂ）に示す構造を得る。本
実施例によりリム位相シフトマスク構造３５を完成する
ためには、マスク基板１０とほぼ同じ屈折率を有する材
料層３４をコンフォーマルに堆積する（たとえば、化学
蒸着（ＣＶＤ）、またはスパッタリングのような他の適
切なプロセスによって）ことで十分である。屈折率の近
似により、境界面３８からの反射が最小になり、マスク
の透明度は、追加材料の厚さにより非常にわずかである
が減少する。材料の堆積はコンフォーマルであるので、
堆積の際に位相シフト領域１８′の幅が形成される。堆
積厚さは、得られる位相シフトの精度に関し重要ではな
い。というのは、光路長差は、クロム層の厚さ（図３
（ｃ）に“２３０ｎｍ”で示す）によって決定されるか
らである。したがって、位相シフト領域の効果は、検査
（たとえば開口を経る投影）によって調べることがで
き、必要ならば、十分に最適な結果が得られるまで、コ
ンフォーマル・エッチングまたはさらにコンフォーマル
堆積によって調整できる。コンフォーマル堆積は、図２
（ｅ）の例におけるクロムまたは他の不透明材料のラテ
ラル・エッチングよりも、さらに規則的かつ予測的に行
われる。図１（ｅ）の例では、明らかにこのような寸法
調整は、不可能である。というのは、位相シフト領域１
８′の寸法は、最初のパターニング工程で固定されるか
らである。

【００３１】したがって、本発明による方法および構造
は、既知の方法および構造よりも簡単な製造プロセスを
与え、最適に近い描画品質を得るように調整できるマス
ク構造を提供する。位置決め公差および最小構造寸法の
いずれも、作製される構造よりも小さい（さらなる最適
寸法の減少を可能にする）。本発明による製造方法の工
程は、さらに高い製造歩留りを有するようになる。工程
数の減少はコストを安くする。さらに、クロム堆積は、
基板（たとえば、ＳｉＯ₂ ，石英またはガラス）の材料
と同じであるのが好適なコンフォーマルに堆積された材
料により被覆され、保護される。そして、マスクパター
ンは効果的に封止される。クロム層パターンの保護と、
基板がエッチングされないことによって、構造は強固に
なっている。

【００３２】本発明の好適な実施例の原理を、以下に説
明する本発明の種々の変形例に適用することができる。
これら追加の実施例は、代表的な例であり、位相シフト
を用いるリム位相シフトマスク構造および他の構造を、
本発明の趣旨と範囲内で作製することができる変形の程
度を示すものとみなすことができる。好適な実施例のす
べての利点は有さないが、以下に示す変形例は、前述し
た既知のリム位相シフトマスクの例と比較して利点を有
している。

【００３３】たとえば、図４（ａ）に、図３（ａ）に対
応する構造を示す。しかし、不透明材料層３０′は、比
較的薄く描かれており、この変形例では、特定波長およ
び／または構造寸法に依存の厚さに堆積する必要はな
い。（したがって、クロムは不透明材料として好適であ
る。）クロムに隣接する側壁を形成し、位相シフト領域
の基板上に延在させるためには、不透明材料層３０′
が、十分な厚さを有することのみが必要とされる。それ
にもかかわらず、レジスタ３２のパターニングは、位相
シフト領域を含む全マスク開口に対応し、最小構造寸法
に関して前述した利点は維持される。

【００３４】特に、クロム層３０′がパターニングさ
れ、レジスト３２が除去されて、図４（ｂ）の構造が得
られると、基板材料またはクロム（または他の不透明材
料）とは異なった低い速度でエッチングできる、プラズ
マ堆積窒化物のような側壁スペーサ材料層４２を、ＣＶ
Ｄによりほぼコンフォーマルに堆積して、図４（ｃ）に
示すように、クロムに隣接する増加厚さの領域１８′を
形成する。次に、この層４２を、異方性エッチングによ
り開口する。このエッチングは、マスク開口の中央部お
よびクロムパターンの上部のスペーサ材料を除去して、
図４（ｄ）に示すように、側壁スペーサ４４を残す。次
に、基板１０を、自己整合で位相シフト深さ４６（たと
えば遠赤外線に対し２３０ｎｍ）に選択エッチングす
る。最後に、側壁スペーサを除去して、図４（ｅ）に示
すように、完成したマスク構造４８を作製する。

【００３５】本発明の他の変形例を、図５（ａ）〜
（ｅ）に基づいて説明する。図示の構造、および図５
（ａ），（ｂ）に示す製造工程は、たとえば酸化アルミ
ニウムまたは酸化ハフニウムのエッチング停止層５２を
含むことのみが、図４（ａ），（ｂ）とは異なってい
る。エッチング停止層は、１対の界面を形成する。この
界面では、屈折率の不一致により避けがたい反射が生じ
る。この理由により、この実施例は一般に好適ではな
い。それにもかかわらず、この変形例は、構造寸法，製
造公差，および強固さに関しいくつかの利点を有し、あ
る状況下では望ましいものである。

【００３６】特に、図５（ｃ）に示すように、前述のよ
うにクロム層をパターニングした後、マスク基板材料の
屈折率に近い屈折率を有する材料層５４を、適切な厚さ
に設けて、露光放射波長の１８０°位相シフトマスクを
得る。この層５４上に、ホトレジスト，ポリイミドまた
はスピン・オン・ガラス（ＳＯＧ）のような平坦化材料
のブランケット層５６を設ける。このブランケット層
は、開口の中央部を覆うように、パターニングされる。
このパターニングは、放射感応レジストのさらなる露光
によって行うことができるが、このようなパターニング
は自己整合プロセスで行なうことはできない。それにも
かかわらず、最小構造寸法は、図１（ａ）〜（ｅ）の例
の位相シフト領域を形成するものに用いられる最小構造
寸法よりも数倍大きい。しかし、酸化物層５４がコンフ
ォーマルに堆積されているので、レジスト層を平面５７
まで平坦化することによってパターニングすることもで
きる。この変形側の好適な製造方法では、別の露光また
は非自己整合工程は、実際には必要とされない。次に、
位相シフト材料５４を、図５（ｄ）に示すように、パタ
ーニングされたレジスト５６によってエッチング停止層
５２まで異方的にエッチングし、図５（ｅ）に示すよう
に、残りのレジスト５６を除去することによって、マス
ク構造５８を完成する。

【００３７】本発明の好適な実施例の光学特性を用い
て、閉形状以外の形状を形成するのに位相シフト領域を
用いる他の種類のマスク構造を強化できることを、本出
願の発明者らは発見した。特に、レベンソン・タイプの
位相シフタパターンに、位相シフト材料をコンフォーマ
ルに被覆することは、格子パターン（たとえば、ライン
とスペースの繰り返しパターン）のコントラストをかな
り増大することがわかった。位相シフト材料のこのコン
フォーマル被覆は、他の位相シフト構造を含む既存マス
クに対し効果的に変更でき、リム位相シフト構造をマス
クの他の分離開口に形成する同じ処理で行うことができ
る。

【００３８】図６（ａ）は、少なくとも１つの開口６０
と、レベンソン・タイプの位相シフタ６１とを示してい
る。既知のように、レベンソン・タイプの位相シフタ６
１は、不透明材料領域６２を有しており、これら領域は
マスク基板のエッチング部分６４および非エッチング部
分６３によって交互に分離されている。この種の構造
は、ラインのエッジで増強露光強度を有する平行ライン
の干渉パターンを生成する。開口６０に関し、その構造
は、図３（ｂ），図４（ｂ），図５（ｂ）に示される構
造と同じであり、前述した本発明に基づくリム位相シフ
ト構造のいずれも、本発明に従って開口に形成できるこ
とがわかる。レベンソン・タイプの位相シフタの不透明
パターン部分６２間のスペースは、また、断面図におい
て開口となっており、本発明のすべての変形例の効果の
ある特徴は、すべての処理ステップが不透明パターンに
位置決めされることであるので、本発明のいかなる変形
側も、理論的には、レベンソン・タイプの位相シフタ構
造の不透明領域６２間のスペースに形成できることがわ
かる。

【００３９】したがって、一例として本発明の好適な実
施例を用いて、位相シフト材料層６５を、図６（ａ）の
既存のマスク構造上に直接にコンフォーマルに堆積し
て、開口６０にリム位相シフト構造３５を同時に形成
し、レベンソン・タイプの位相シフタ６１上にコントラ
スト増強構造を形成することができる。

【００４０】本発明のマスク構造の効果を説明するため
に、図７および図８は、それぞれ、クロム・オン・ガラ
ス（ＣＯＧ）マスク構造（たとえば、位相シフト構造の
無い）と、図１（ｅ）および図２（ｅ）のリム位相シフ
ト構造の既知の例との比較のシミュレーション結果を示
す。図７において、本発明のリム位相シフト構造により
形成される露光強度プロファイルを、異なる構造寸法Ｓ
（Ｓは、レジスト上の露光面に関係している。）に対応
する異なる開口寸法と比較して、実線で示す。本発明に
よって形成された露光強度プロファイルは、ＣＯＧ開口
により形成されたプロファイルよりも急傾斜しているこ
とが明らかにわかる。本発明に対応するプロファイル
と、Ｓ＝０．３μｍ曲線との交点７１において、このシ
ミュレーションのさらに重要な結果が観察される。これ
は、レジストの現像可能領域と現像不可能領域とを区別
させる相対スレショルド露光強度Ｙ＝２．００×１０^-3
（単位なし）に対して、本発明は、極端に小さい開口と
同じ解像度を与えるが、開口内に非常に増大した露光強
度を有することができることを示している。本発明の性
能のシミュレーションを示す図７および他の図に関し
て、サイドローブ７２は小さく、実際には重要である露
光スレショルドよりも十分小さいことに留意すべきであ
る。

【００４１】図８において、本発明のリム位相シフト構
造の性能を、図１（ｅ）および図２（ｅ）の既知の構造
の性能と比較する。本発明の性能は、既知の構造の性能
とはあまり異ならず、図１（ｅ）の例に匹敵するわずか
な露光強度ロスを有するわずかに改善された分解能を有
するが、欠点が少なく、より大きな最小構造寸法を可能
にする安価なプロセスの追加の利点を有している。本発
明の性能は、図２（ｅ）の実施例の性能にほぼ同じであ
るが、低減されたコストで製造された強固かつ耐久性の
ある構造、増大した製造歩留り、パターンエッジ・プロ
ファイルおよび開口形状の改善された制御で製造され
る。

【００４２】図３（ａ）〜図５（ｅ）に示す構造は、や
や理想化された形態で示されているが、本発明によりコ
ンフォーマルに堆積された位相シフト材料のエッジは、
図６（ｂ）に示されるように、やや傾斜し丸みのある断
面を有している。このような丸みの影響を調べるための
シミュレーションのために、図６（ｃ）に示す寸法を有
するリム位相シフト構造に従って、丸み係数Ｒを計測し
た。丸み係数Ｒの異なる値に対する断面プロファイル
を、図１５に示す。図７および図８のシミュレーション
において、理想的な矩形プロファイル（たとえば、Ｒ＝
∞）を用いたが、図９〜図１４のシミュレーションで
は、丸みが増大する（たとえばＲが減少する）とき、そ
の変化を調べることが目的である。図９から明らかなよ
うに、Ｒ＝５００丸み係数（実現できる）は、理想的な
場合からの変化をほとんど示さず、Ｓ＝０．３５μｍの
露光構造を形成するように寸法が決められた開口によっ
て生成される露光強度プロファイルに対して十分に高め
られた性能を示している。図１０および図１１から、露
光強度プロファイルは、理想的な形状のプロファイル、
およびＲ＝１００およびＲ＝５０にそれぞれ丸められた
容易に実現される堆積プロファイルの性能に接近し続け
ることがわかる。図１２に示すように、Ｒ＝２０では、
本発明の性能は、ＣＯＧ開口の性能よりかけ離れてお
り、図１３に示すように、理想的な性能とＲ＝１０での
ＣＯＧ開口の性能との間のほぼ中間点に達するにすぎな
い。

【００４３】しかし、本発明の好適な実施例の製造に必
要とされる最小構造寸法は、Ｓ＝０．３５μｍ開口に対
するほどには小さくなく、位相シフト材料の追加のコン
フォーマルな堆積を必要とするのみであることを思い起
こすべきである。したがって、追加の工程は、２つの構
造間の製造歩留りの違いをほぼバランスさせ、より強固
で容易に損傷しないマスクが得られる。露光強度におけ
るいくつかの利点を保持しながら、画像鮮鋭度がＳ＝
０．３５μｍＣＯＧ構造に対応するようになるのは、Ｒ
が５に低減されるときのみである。したがって、本発明
は、広範囲のプロセス変化にわたって同一の全コスト
で、ＣＯＧ構造について利点を与えることができる。

【００４４】前述したことにより、本発明は、リソグラ
フィ露光マスクの位相シフト構造を製造するための十分
に簡略化された方法を提供することがわかる。露光マス
クは、既知の構造に匹敵する光学性能を有するが、十分
に安価かつ改善された製造歩留りで製造でき、より強固
で使用中に損傷を受けにくい。本発明の原理は、また、
他の位相シフトマスク構造に適用して、これにより形成
されるコントラストを高めることができる。

【００４５】本発明を、１つの好適な実施例によって説
明したが、当業者であれば、本発明の趣旨および範囲内
で、種々の変更を行うことができることは明らかであ
る。

【００４６】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 （１）少なくとも１つの領域を露光するためのリソグラ
フィ露光マスクであって、マスクの不透明領域に隣接す
る少なくとも１つの位相シフト領域を含む少なくとも１
つの構造を含むリソグラフィ露光マスクを製造する方法
において、前記少なくとも１つの構造に合わせて、基板
上に堆積された不透明材料層をパターニングするステッ
プを含み、前記構造は、その寸法が前記露光される領域
および前記位相シフト領域に対応し、前記不透明材料層
および前記基板上に、位相シフト材料および側壁スペー
サ材料の少なくとも一方をコンフォーマルに堆積するス
テップとを含むことを特徴とするリソグラフィ露光マス
クの製造方法。 （２）前記不透明材料層および前記基板上に、位相シフ
ト材料および側壁スペーサ材料の少なくとも一方をコノ
フォーマルに堆積する前記ステップにより堆積された材
料を異方性エッチングするステップをさらに含むことを
特徴とする上記（１）に記載の方法。 （３）前記パターニング・ステップを、異方性反応性イ
オン・エッチングにより行うことを特徴とする上記
（１）に記載の方法。 （４）前記少なくとも１つの構造が、閉形状であること
を特徴とする上記（１）に記載の方法。 （５）前記不透明材料層を、露光放射の１８０°位相シ
フトを発生する前記位相シフト材料の厚さにほぼ等しい
厚さに、前記基板上に堆積することを特徴とする上記
（１）に記載の方法。 （６）材料をコンフォーマルに堆積する前記ステップに
より堆積された材料の一部を異方的に除去するステップ
をさらに含むことを特徴とする上記（１）に記載の方
法。 （７）材料をコンフォーマルに堆積する前記ステップに
より堆積された前記材料が側壁スペーサ材料である、上
記（６）に記載のリソグラフィ露光マスクを製造する方
法において、前記側壁スペーサ材料に合わせて前記基板
から材料を除去するステップと、前記側壁スペーサ材料
を除去するステップとを、さらに含むことを特徴とする
方法。 （８）材料をコンフォーマルに堆積する前記ステップに
より堆積された材料上に、レジストを設けるステップ
と、前記レジストをパターニングするステップとを、さ
らに含むことを特徴とする上記（６）に記載の方法。 （９）前記レジストをパターニングするステップが、前
記マスクの表面を平坦化するステップを含むことを特徴
とする上記（６）に記載の方法。 （１０）開口および位相シフト構造のいずれか一方であ
る少なくとも１つの光学的構造を有するリソグラフィ露
光マスクのコントラストを増大させる方法において、前
記少なくとも１つの光学的構造上に、位相シフト材料を
コンフォーマルに堆積するステップを含むことを特徴と
する方法。 （１１）少なくとも１つの画像領域をレジスト材料上へ
投影する位相シフト・リソグラフィ・マスクにおいて、
所望の波長を有する電磁放射に実質的に透明であり、第
１の屈折率を有する基板と、前記基板上に堆積され、前
記基板を露出する開口を有する不透明材料のパターン
と、前記所望の波長を有する電磁放射に前記基板と同様
に、実質的に透明であり、前記第１の屈折率にほぼ等し
い第２の屈折率を有する位相シフト材料層との少なくと
も一方とを備え、前記位相シフト材料層は、前記少なく
とも１つの画像領域に寸法が対応する構造を含む前記開
口内の前記基板上に堆積されていることを特徴とする位
相シフト・リソグラフィ・マスク。 （１２）前記不透明材料のパターンの厚さは、前記位相
シフト材料層内の前記電磁放射の波長の１／２にほぼ等
しく、前記位相シフト材料層は、前記不透明材料内の前
記開口および前記不透明材料の少なくとも一部上に延在
するコンフォーマル層であることを特徴とする上記（１
１）に記載の位相シフト・リソグラフィ・マスク。 （１３）前記不透明材料のパターニング層は、レベンソ
ン・タイプの位相シフタを構成することを特徴とする上
記（１２）に記載の位相シフト・リソグラフィ・マス
ク。 （１４）前記不透明材料層内の前記開口の少なくとも１
つが、閉形状であることを特徴とする上記（１２）に記
載の位相シフト・リソグラフィ・マスク。 （１５）前記少なくとも１つの画像領域に寸法が対応す
る前記構造は、前記開口の１つの中央領域上に減少され
た厚さを有するようにパターニングされた前記基板の一
部であることを特徴とする上記（１１）に記載の位相シ
フト・リソグラフィ・マスク。 （１６）前記基板は、基板表面にエッチング停止層を有
し、前記構造は、前記エッチング停止層に直接に堆積さ
れた前記位相シフト材料の層を有することを特徴とする
上記（１１）に記載の位相シフト・リソグラフィ・マス
ク。

【図面の簡単な説明】

【図１】既知のリム位相シフトマスクの製造方法におけ
る主要工程を示す図である。

【図２】既知のリム位相シフトマスクの製造方法におけ
る主要工程を示す図である。

【図３】本発明のリム位相シフトマスクの製造方法を示
す図である。

【図４】本発明のリム位相シフトマスクの他の製造方法
を示す図である。

【図５】本発明のリム位相シフトマスクの他の製造方法
を示す図である。

【図６】（ａ），（ｂ）はレベンソン・タイプのシフタ
を含むマスクに本発明を適用した例を示す図、（ｃ）は
０．３５μｍ露光構造を形成するように寸法設定された
本発明の好適な実施例の代表的な断面図である。

【図７】シミュレートされた放射強度分布のグラフを示
す図である。

【図８】シミュレートされた放射強度分布のグラフを示
す図である。

【図９】シミュレートされた放射強度分布のグラフを示
す図である。

【図１０】シミュレートされた放射強度分布のグラフを
示す図である。

【図１１】シミュレートされた放射強度分布のグラフを
示す図である。

【図１２】シミュレートされた放射強度分布のグラフを
示す図である。

【図１３】シミュレートされた放射強度分布のグラフを
示す図である。

【図１４】シミュレートされた放射強度分布のグラフを
示す図である。

【図１５】図７〜図１４に示された本発明を理解するの
に役立つ本発明のリム位相シフト構造のプロファイルを
示す図である。

【符号の説明】

１０ マスク基板 １２ 不透明層 １４，２２，３２ レジスト層 １５，２５，４８ リム位相シフトマスク構造 １６ 開口 １８ 凹部 １８′ 位相シフト領域 ３０ 不透明材料層 ３４ 材料層 ３５ リム位相シフトマスク構造 ３８ 境界面 ４２ 側壁スペーサ材料 ４４ 側壁スペーサ ４６ 位相シフト深さ ５２ エッチング停止層 ５４ 位相シフト材料層 ５６ ブランケット層 ６０ 開口 ６１ レベンソン・タイプの位相シフタ ６２ 不透明材料領域 ６３ 非エッチング部分 ６４ エッチング部分 ６５ 位相シフト材料層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティモシー・アラン・ブルンナー アメリカ合衆国 コネチカット州 リッジ フィールド ウエストモアランド ロード 27 (72)発明者 デレク・ブライアン・ダヴ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 エムテ ィー キスコ インディアン ヒル ロー ド 41 (72)発明者 ルイス・ルー−チェン・スー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 フィッ シュキル クロスバイ コート ７ (72)発明者 チ−ミン・ユアン アメリカ合衆国 テキサス州 オウスティ ン ポート ローヤル ドライブ 1902

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つの領域を露光するためのリ
   ソグラフィ露光マスクであって、マスクの不透明領域に
   隣接する少なくとも１つの位相シフト領域を含む少なく
   とも１つの構造を含むリソグラフィ露光マスクを製造す
   る方法において、 前記少なくとも１つの構造に合わせて、基板上に堆積さ
   れた不透明材料層をパターニングするステップを含み、
   前記構造は、その寸法が前記露光される領域および前記
   位相シフト領域に対応し、 前記不透明材料層および前記基板上に、位相シフト材料
   および側壁スペーサ材料の少なくとも一方をコンフォー
   マルに堆積するステップとを含むことを特徴とするリソ
   グラフィ露光マスクの製造方法。
2. 【請求項２】前記不透明材料層および前記基板上に、位
   相シフト材料および側壁スペーサ材料の少なくとも一方
   をコノフォーマルに堆積する前記ステップにより堆積さ
   れた材料を異方性エッチングするステップをさらに含む
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】前記パターニング・ステップを、異方性反
   応性イオン・エッチングにより行うことを特徴とする請
   求項１記載の方法。
4. 【請求項４】前記少なくとも１つの構造が、閉形状であ
   ることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】前記不透明材料層を、露光放射の１８０°
   位相シフトを発生する前記位相シフト材料の厚さにほぼ
   等しい厚さに、前記基板上に堆積することを特徴とする
   請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】材料をコンフォーマルに堆積する前記ステ
   ップにより堆積された材料の一部を異方的に除去するス
   テップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方
   法。
7. 【請求項７】材料をコンフォーマルに堆積する前記ステ
   ップにより堆積された前記材料が側壁スペーサ材料であ
   る、請求項６記載のリソグラフィ露光マスクを製造する
   方法において、 前記側壁スペーサ材料に合わせて前記基板から材料を除
   去するステップと、 前記側壁スペーサ材料を除去するステップとを、さらに
   含むことを特徴とする方法。
8. 【請求項８】材料をコンフォーマルに堆積する前記ステ
   ップにより堆積された材料上に、レジストを設けるステ
   ップと、 前記レジストをパターニングするステップとを、さらに
   含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
9. 【請求項９】前記レジストをパターニングするステップ
   が、前記マスクの表面を平坦化するステップを含むこと
   を特徴とする請求項６記載の方法。
10. 【請求項１０】開口および位相シフト構造のいずれか一
    方である少なくとも１つの光学的構造を有するリソグラ
    フィ露光マスクのコントラストを増大させる方法におい
    て、 前記少なくとも１つの光学的構造上に、位相シフト材料
    をコンフォーマルに堆積するステップを含むことを特徴
    とする方法。
11. 【請求項１１】少なくとも１つの画像領域をレジスト材
    料上へ投影する位相シフト・リソグラフィ・マスクにお
    いて、 所望の波長を有する電磁放射に実質的に透明であり、第
    １の屈折率を有する基板と、 前記基板上に堆積され、前記基板を露出する開口を有す
    る不透明材料のパターンと、 前記所望の波長を有する電磁放射に前記基板と同様に、
    実質的に透明であり、前記第１の屈折率にほぼ等しい第
    ２の屈折率を有する位相シフト材料層との少なくとも一
    方とを備え、前記位相シフト材料層は、前記少なくとも
    １つの画像領域に寸法が対応する構造を含む前記開口内
    の前記基板上に堆積されていることを特徴とする位相シ
    フト・リソグラフィ・マスク。
12. 【請求項１２】前記不透明材料のパターンの厚さは、前
    記位相シフト材料層内の前記電磁放射の波長の１／２に
    ほぼ等しく、前記位相シフト材料層は、前記不透明材料
    内の前記開口および前記不透明材料の少なくとも一部上
    に延在するコンフォーマル層であることを特徴とする請
    求項１１記載の位相シフト・リソグラフィ・マスク。
13. 【請求項１３】前記不透明材料のパターニング層は、レ
    ベンソン・タイプの位相シフタを構成することを特徴と
    する請求項１２記載の位相シフト・リソグラフィ・マス
    ク。
14. 【請求項１４】前記不透明材料層内の前記開口の少なく
    とも１つが、閉形状であることを特徴とする請求項１２
    記載の位相シフト・リソグラフィ・マスク。
15. 【請求項１５】前記少なくとも１つの画像領域に寸法が
    対応する前記構造は、前記開口の１つの中央領域上に減
    少された厚さを有するようにパターニングされた前記基
    板の一部であることを特徴とする請求項１１記載の位相
    シフト・リソグラフィ・マスク。
16. 【請求項１６】前記基板は、基板表面にエッチング停止
    層を有し、前記構造は、前記エッチング停止層に直接に
    堆積された前記位相シフト材料の層を有することを特徴
    とする請求項１１記載の位相シフト・リソグラフィ・マ
    スク。