JPH07333825A - 減衰型位相シフトマスクおよびそれを製造するためのプロセス - Google Patents
減衰型位相シフトマスクおよびそれを製造するためのプロセスInfo
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- JPH07333825A JPH07333825A JP13061695A JP13061695A JPH07333825A JP H07333825 A JPH07333825 A JP H07333825A JP 13061695 A JP13061695 A JP 13061695A JP 13061695 A JP13061695 A JP 13061695A JP H07333825 A JPH07333825 A JP H07333825A
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Abstract
確な180°の位相シフトを与える減衰型位相シフトマ
スクを提供する。 【構成】 透明な基板12上に形成された約3〜10%
の透過を与える厚さの第1の層10と、前記の第1の層
の上に形成された所望の位相シフトを与える厚さの透明
な物質よりなる第2の層16と、を備えている。180
°の位相シフトや、i−線の波長(365nm)に対し
ては、クロムが第1の層として用いられた場合、約25
〜75nmの範囲の厚さが用いられ、二酸化シリコンが
第2の層として用いられた場合は、約400〜450n
mの範囲の厚さが用いられる。酸化物はドライエッチン
グされてもよいが、等方性ウェットエッチングは、より
優れた気中のイメージ(aerial image)を与える。
Description
C)の製造において用いられるリソグラフィ技術に関
し、特に、半導体ウェハを処理するためのフォトリソグ
ラフィに用いるレチクルマスクの製造に関するものであ
る。
文献において徹底的に議論されている。最初の研究は、
M.D.レベンソン(M. D. Levenson)らの「フォトリ
ソグラフィにおける位相シフトマスクを用いての解像度
の改善」((“Improving Resolution in Photolithogr
aphy with a Phase-Shifting Mask ”)IEEE電子デ
バイス紀要(IEEE Transactionson Electron Devices)
Vol.ED−29,No.12,pp.1828−1
836 1982年12月)によって始められた。減衰
型位相シフトマスク(APSM)は、部分的に光透過性
であり、また、位相シフトに必要な薄層を有するものと
して開示されてきた。このようなアプローチの一例とし
て、クロムの薄層(数百オングストローム,Å)を使用
したものがあり、2番目の例としては酸化クロムを用い
たものがある。第1のアプローチにおいては、180°
の位相シフトを得るために30nmのクロム層および
0.42μmの深さの石英へのドライエッチングが用い
られた。第2のアプローチにおいては、180°の位相
シフトを得るために約200nmのオーダのより厚い酸
化クロム層、および石英への0.04μmの深さの等方
性エッチングが用いられた。前述の数値は、i−線の波
長(365nm)を用いる場合に基づいている。
ての時間領域電磁多量平行評価:(time-domain electr
omagnetic massively parallel evaluation of scatter
ingo n topography)と呼ばれるベクタシミュレータを
用いた結果は、第1のアプローチに比べて第2のアプロ
ーチの方が良い結果をもたらすということを示した。た
とえば、露光−焦点ずれグラフ(exposure-defocus gra
ph)は、酸化クロムマスクに対する焦点決めが薄層クロ
ムマスクに対するよりも著しく経済的であることを示し
た。減衰型位相シフトマスクは、より小さい微小寸法
(CD)を焼付ける。シミュレーションと実験との相関
が確立されている。たとえば、R.A.ファーガソン
(R. A. Ferguson)らの「リソグラフィを行なうにあた
っての減衰型マスクトポグラフィの効果(Impact of At
tenuated Mask Topography on Lithographic Performan
ce)」,SPIE Meeting,1994年3月、文書番号第2
197−12号)を参照されたい。
方に見られる短所は、180°の正確な位相シフトを得
るために、二酸化シリコン(石英)基板へのエッチング
を必要とすることである。このようなエッチングは、非
常に厳しい仕様の許容度内で制御するのが困難である。
したがって、二酸化シリコン基板へのエッチングなし
に、正確な180°の位相シフトを与えるようなプロセ
スが必要である。
型位相シフトマスクは、透明基板上に形成された第1層
と、第1層上に形成され透明な物質からなる第2層とを
含む。
持つように計算され、一方、第2層の厚さは、用いられ
る波長において180°の位相シフトするように計算さ
れている。
のプロセスは、以下のステップを含む。
(b) その透明基板の表面上に第1層を形成するステ
ップと、(c) その第1層上に第2層を形成するステ
ップと、(d) その第2層上にマスク層を形成するス
テップと、(e) マスク層にパターン形成とエッチン
グとを行ない、第2層を部分的に露光するステップと、
(f) 第2層の露光された部分のエッチングを行な
い、第1の開口を形成して、第1層を部分的に露光する
ステップと、(g) マスク層を除去するステップと、
(h) 第1層の露光された部分をエッチングして、第
2の開口を形成するステップ。
後述の詳細な説明および添付の図面を考慮することによ
り明らかになるであろう。図面全体を通じて、同様な参
照符号が同様な特徴を表わす。この明細書において参照
される図面は、特に記述がある場合を除いて、一定の尺
度で書かれたものとして理解されるべきではない。ま
た、図面は、この発明に基づいて製造されたICの一部
分のみを図示することを意図している。
詳細に言及を行なう。ここでは、発明を実施するにあた
って、発明者によって現在企図されているベストモード
を説明している。代替的実施例についても、応用できる
ものとして簡単に記述されている。
0が形成された従来の技術に基づく1つのアプローチを
示している。i−線の波長(365nm)において、約
9%の透過率を持つように、クロム膜10の厚さは約3
0nmのオーダにされている。開口14は、クロム膜1
0に形成され、かつ、基板12は所望の180°の位相
シフトをもたらすように計算された深さだけエッチング
を施されている。その深さは0.42μmであり、石英
基板12にドライエッチングを施すことによって得られ
る。当業者であれば、図示されている開口14は1つだ
けであるが、半導体ウェハをフォトリソグラフィによっ
て処理するための必要なパターンを有した複数のこのよ
うな開口は石英基質12の全域にわたって存在すること
を理解するであろう。
示し、酸化クロム膜10′が、ここでも前記石英基板1
2上に形成されている。酸化クロム膜10′の厚さは、
クロム膜10より厚く、やはりi−線を9%透過するた
めに、約200nmのオーダとされる。開口14は、酸
化クロム膜10′上に形成され、また基板12は、所望
の180°の位相シフトを与えるように計算された深さ
までエッチングされている。その深さは0.04μmで
あり、石英基板12の等方性ウェットエッチングによっ
て得られる。
な層16を形成することにより、前記石英基板12をエ
ッチングしなくてもよい。その結果として生じた構造
が、図3および4に示されている。層16は透明な物質
からなり、さらに、ここでは位相シフト層と呼ばれる。
過率、薄膜の組成、および利用する光の波長に依存す
る。所望される約3〜10%の透過率、金属としてクロ
ム、およびi−線の波長については、厚さは約25〜7
5nmとなり、厚い膜ほど透過率は小さい。透過率が、
少量の酸素および窒素を含んでいるかもしれないクロム
膜10の純度にも、いくらか依存することに注意が必要
である。薄い金属膜10の組成は、半導体製造において
使用される周知の金属ならびに金属の酸化物、炭化物お
よび窒化物を含んでいてもよい。これらの膜10を含む
物質は、光を吸収し、かつ、都合の良い厚さで入射光
(可視、紫外、x−線)を約3〜10%透過できなくて
はならない。
ム、モリブデン、およびポリシリコン(可視光リソグラ
フィ用)、ならびに窒化シリコン、酸化チタン、および
酸化セレン(深い紫外光リソグラフィ用)を含む。好ま
しくは、約25〜75nmの範囲の厚さ(これはi−線
に対してであり、他の波長を用いるならば、別の厚さが
必要となる)のクロムが薄い金属膜10として用いられ
る。そのような別の厚さの決定は、当業者にとって不当
な実験をなすものであるとは考えられない。
位相シフト、位相シフト層の組成、および薄層10と同
様に、波長に依存する。180°の位相シフト、位相シ
フト層として二酸化シリコン、およびi−線の波長(3
65nm)が採用される場合には、位相シフト層16の
厚さは約400〜450nmの範囲内となる。クロム層
10の厚さについて、前述のように、他の波長を用いる
場合は別の厚さが必要となる。
ポリマーのような通常半導体処理に用いられる透明な物
質のいずれを含んでもよい。位相シフト層16は、スパ
ッタリング、化学気相成長法(CVD法)、およびスピ
ンオンなどの通常の半導体の処理で用いられるいかなる
方法によって堆積されてもよい。この層16の重要な特
性は、膜で被覆された基板の上に堆積するのが容易であ
ること、その厚さがうまく制御できること、および所与
の厚さの範囲内では予め選択された量、ここでは180
°、だけ入射光の位相をシフトすることができることで
ある。
学的性質が満足に適合する酸化シリコンを含み、適当な
ポリマーの例は、ポリイミドを含む。しかし、ここに挙
げられたものに限定されることは意図していない。
はクロムを含み、かつ波長はi−線(365nm)であ
り、第1層の厚さは、約25〜75nmの範囲内であ
る。180°の位相シフトは、たとえば、約400〜4
50nmの範囲の厚さを持つ二酸化シリコン層を用いる
ことにより得られる。酸化物は、ドライエッチングされ
てもよいが、等方性ウェットエッチングを施すと、より
優れた気中のイメージ(aerial image)が得られる。
に行なわれるクロムの薄膜10のエッチングとが、図3
に示す開口14を形成するためになされてもよい。代替
的には、酸化層16の等方性ウェットエッチングが、酸
化層に開口14′を形成するためになされ、その後、ク
ロムの薄膜がエッチングされて、図4に示したような開
口14を形成してもよい。この後者の酸化物16の等方
性ウェットエッチングは、開口14′を規定する酸化物
の輪郭が、等方性ウェットエッチングの結果から、典型
的には(または実質的には)放物線状となり、このこと
により、結果的にクロムの薄層10の開口14を通る光
の焦点を絞りやすくするために好ましい。
ジ(aerial image)の比較を示す図5に見られるよう
に、従来のマスクと比較して、改善されたピークとサイ
ドローブ(side-lobe :横の丸い突出部)との強度比を
もたらす。この発明の、ウエットエッチングを施された
SiO2 /Crマスクは、先行技術のクロムや酸化クロ
ムのマスクより優れているということが理解されるだろ
う。
ッチングを施したSiO2 /Crマスクを表わし、そこ
では、クロム膜10の厚みは25nmであり、SiO2
層16の厚さは415nmである。曲線20は、この発
明に基づくドライエッチングを施したSiO2 /Crマ
スクを表わし、クロム膜およびSiO2 層の厚みはウェ
ットエッチングを施したものと同じである。曲線22
は、先行技術に基づく30nmの厚さのクロムを用いた
マスクを示し、曲線24は、200nmの厚さのクロム
酸化物を用いた先行技術のマスクを示している。測定は
0.4μmの開口に焦点を合せたときのものである。ピ
ークとサイドローブの強度の比は曲線20では次に良い
場合に対して50%優れている。
されたSiO2 /Crマスクは、F=+1.0μmまた
はf=−1.0μmの焦点ずれがあるときでさえ、優れ
ている。
マスクを形成する工程を順に並べてある。図6(a)に
示すように石英基板12が設けられている。基板12は
石英を含んでいてもよいが、当業者には、石英の代わり
にケイ素をベースとしたガラスなどの、いかなる透明な
物質でも用いることができることは容易に明らかになる
だろう。
金属の薄膜10は、基板12の表面上に堆積される。
16を、スパッタリングなどによって図6(c)に示す
ようにクロムの薄膜の表面上に堆積させる。フォトレジ
スト層26が、酸化層16の上に形成され、パターニン
グおよびエッチングされて、下にある酸化層が部分的に
露出される。フォトレジスト層は、通常用いられるフォ
トレジスト材料のいずれを含んでいてもよい。この例で
は、ポジ型のフォトレジストが用いられた。
(d)に示すように等方性のエッチング工程のどちらか
によって酸化層の露光部分がエッチングされ、開口1
4′を形成する。この酸化層16のエッチングによっ
て、下にあるクロムの薄膜10の一部が露出し、これは
図6(e)に示すように、開口14を形成するためにエ
ッチングによって除去される。都合よくは、フォトレジ
スト層26は、クロム部分のエッチングより前に除去さ
れている。
と、それを製造する方法とは、いくつかの利点を与え
る。まず第1に、このマスクは製造が容易である。第2
に、製造が容易であることから、そのような減衰型位相
シフトマスクは半導体チップの処理の過程において使用
されるすべてのマスクのセットに用いることができる。
つまり、チップの製造者は単に決定的な手順または寸法
のためだけに位相シフトマスクを用いるよう制限されて
いるわけではない。
は、フォトリソグラフィ層を用いた半導体処理における
用途を見出されることが期待される。
例示および説明のために提示された。余すところがない
こと、または、この発明を開示された厳密な形式に限定
することは意図されていない。明らかに、当業者には、
多くの修正および変更が明らかになるだろう。この発明
が、MOSまたはバイポーラの処理で他の製造法におい
て実行されることはあり得るだろう。同様に、記述した
いかなる処理の工程も、同様の結果を得るために他の工
程と交換できるだろう。実施例は、発明の原理や実用的
な応用を最もよく説明するために選ばれ記述された。そ
して、それによって当業者は様々な実施例について、お
よび企図される特定的な用途に合うような様々な修正と
ともに、この発明を理解するだろう。この発明の範囲は
前掲の特許請求の範囲およびそれに等価なものによって
規定されることが、意図されている。
マスクの一部分を示した断面図である。
トマスクの一部分を示した断面図である。
を示た断面図である。
た図である。
プローチにより得られた結果とこの発明によって得られ
た結果とを比較する、位相シフトマスクの開口における
距離の関数としての光の強度を、すべて透過率9%、位
相シフト180°として、表わしたプロット図である。
用いた、この発明に基づく位相シフトマスクの製造工程
を示している断面図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 透明基板上に形成された約3〜10%の
範囲の透過率をもたらすような厚さの第1層と、前記第
1層上に形成され所望の位相シフトを与えるような厚さ
の透明な物質を含む第2層と、を備える減衰型位相シフ
トマスク。 - 【請求項2】 前記第1層は、金属および金属酸化物か
らなる群より選択される材料を含む、請求項1に記載の
減衰型位相シフトマスク。 - 【請求項3】 前記第1層は、クロム、モリブデン、ポ
リシリコン、窒化シリコン、酸化チタン、および酸化セ
レンからなる群より選択される材料を含む、請求項2に
記載の減衰型位相シフトマスク。 - 【請求項4】 前記第1層は、本質的にクロムからな
り、かつ入射光の365nmの波長に対して、約25〜
75nmの範囲の厚みを有する、請求項3に記載の減衰
型位相シフトマスク。 - 【請求項5】 前記所望の位相シフトは180°であ
る、請求項1に記載の減衰型位相シフトマスク。 - 【請求項6】 前記第2層は、酸化物およびポリマーか
らなる群より選択される材料を含む、請求項5に記載の
減衰型位相シフトマスク。 - 【請求項7】 前記第2層は、本質的に酸化シリコンか
らなり、入射光の365nmの波長に対しては約400
〜450nmの範囲の厚さを有する、請求項6に記載の
減衰型位相シフトマスク。 - 【請求項8】 180°の位相シフトを与える減衰型位
相シフトマスクであって、(a)透明基板上に形成され
た第1層を含み、前記第1層は本質的にクロムからな
り、かつ約3〜10%の範囲の透過率を有し、かつ入射
光の365nmの波長に対して約25〜75nmの範囲
の厚さを有し、さらに、(b)前記第1層の上に形成さ
れた第2層を含み、前記第2層は、本質的に二酸化シリ
コンからなり、かつ入射光の365nmの波長に対して
400〜450nmの範囲の厚さを有する、減衰型位相
シフトマスク。 - 【請求項9】 透明基板上に形成される約3〜10%の
範囲の透過率を有する第1層と、前記第1層上に形成さ
れ、所望の位相シフトを与えるような厚みを有する透明
な物質を含む第2層とを備える減衰型位相シフトマスク
を製造するためのプロセスであって、 (a) 前記透明基板を設けるステップと、 (b) 前記透明基板の表面上に前記第1層を形成する
ステップと、 (c) 前記第1層上に前記第2層を形成するステップ
と、 (d) 前記第2層上にマスキング層を形成するステッ
プと、 (e) 前記マスキング層に対してパターン形成および
エッチングを施して、前記第2層を部分的に露光するス
テップと、 (f) 前記第2層の前記露光された部分を介してエッ
チングを行なって、第1の開口を形成し、前記第1層を
部分的に露光するステップと、 (g) 前記マスキング層を除去するステップと、 (h) 前記第1層の前記露光された部分を介してエッ
チングを行なって、第2の開口を形成するステップと、 を含む、減衰型位相シフトマスクを製造するためのプロ
セス。 - 【請求項10】 前記第1層は、金属および金属酸化物
からなる群より選択される材料を含む、請求項9に記載
のプロセス。 - 【請求項11】 前記第1層は、クロム、モリブデン、
ポリシリコン、窒化シリコン、酸化チタン、および酸化
セレンからなる群より選択される材料を含む、請求項1
0に記載のプロセス。 - 【請求項12】 前記第1層は、本質的にはクロムから
なり、入射光の365nmの波長に対して約25〜75
nmの範囲の厚さに堆積される、請求項11に記載のプ
ロセス。 - 【請求項13】 前記の所望の位相シフトは180°で
ある、請求項9に記載のプロセス。 - 【請求項14】 前記第2層は、酸化物およびポリマー
からなる群より選択される材料を含む、請求項13に記
載のプロセス。 - 【請求項15】 前記第2層は本質的に二酸化シリコン
からなり、入射光の365nmの波長に対して約400
〜450nmの範囲の厚さを有する、請求項14に記載
のプロセス。 - 【請求項16】 前記酸化層は、ドライエッチング工程
によってエッチングを施されて、前記の第1の開口を規
定する実質的に垂直な壁が提供される、請求項14に記
載のプロセス。 - 【請求項17】 前記酸化層は、等方性ウェットエッチ
ングを施されて、前記の第1の開口を規定する実質的に
放物線状の輪郭を持つ壁が提供される、請求項15に記
載のプロセス。 - 【請求項18】 180°の位相シフトを与える減衰型
位相シフトマスクを製造するためのプロセスであって、
前記減衰型位相シフトマスクは、(a)透明基板上に形
成される第1層を含み、前記第1層は本質的にクロムか
らなり、約3〜10%の範囲の透過率を有し、かつ36
5nmの入射光について約25〜75nmの範囲の厚さ
を有しており、前記減衰型位相シフトマスクはさらに、
(b)前記クロム層飢に形成される第2層を含み、前記
第2層は本質的に二酸化シリコンからなり、かつ365
nmの入射光について約400〜450nmの範囲の厚
さを有しており、前記プロセスは、 (a) 前記透明基板を設けるステップと、 (b) 前記透明基板の表面上に前記クロム層を形成す
るステップと、 (c) 前記クロム層上に前記二酸化シリコン層を形成
するステップと、 (d) 前記二酸化シリコン層上にフォトレジストマス
キング層を形成するステップと、 (e) 前記フォトレジストマスキング層にパターン形
成およびエッチングを施して前記二酸化シリコン層を部
分的に露光するステップと、 (f) 前記二酸化シリコン層の露光された部分を介し
てエッチングを行なって、第1の開口を形成し、前記ク
ロム層を部分的に露光するステップと、 (g) 前記フォトレジストマスキング層を除去するス
テップと、 (h) 前記クロム層の前記露光された部分を介してエ
ッチングを行ない、第2の開口を形成するステップと、 を含む、減衰型位相シフトマスクを製造するためのプロ
セス。 - 【請求項19】 前記二酸化シリコン層は、ドライエッ
チング工程によりエッチングされて、前記の第1の開口
を規定する実質的に垂直な壁を与える、請求項18に記
載のプロセス。 - 【請求項20】 前記二酸化シリコン層は、等方性ウェ
ットエッチング工程によりエッチングされて、前記の第
1の開口を規定する実質的に放物線状の輪郭を持つ壁を
与える、請求項18に記載のプロセス。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US25089894A | 1994-05-31 | 1994-05-31 | |
US250898 | 1994-05-31 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07333825A true JPH07333825A (ja) | 1995-12-22 |
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JP13061695A Pending JPH07333825A (ja) | 1994-05-31 | 1995-05-29 | 減衰型位相シフトマスクおよびそれを製造するためのプロセス |
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