JPH0468352A - Photomask with phase shift layer and manufacture thereof - Google Patents
Photomask with phase shift layer and manufacture thereofInfo
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、LSI、超LSI等の高密度集積回路の製造
に用いられるフォトマスク及びその製造方法に係り、特
に、微細なパターンを高精度に形成する際の位相シフト
層を有するフォトマスク及びその製造方法に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a photomask used in the production of high-density integrated circuits such as LSI and VLSI, and a method for producing the same, and in particular, to a photomask for producing fine patterns with high precision. The present invention relates to a photomask having a phase shift layer when forming the same, and a method for manufacturing the same.
IC,LSI、超LSI等の半導体集積回路は、Siウ
ェハー等の被加工基板上にレジストを塗布し、ステッパ
ー等により所望のパターンを露光した後、現像、エツチ
ングを行う、いわゆるリソグラフィー工程を繰り返すこ
とにより製造されている。Semiconductor integrated circuits such as ICs, LSIs, and VLSIs require repeating a so-called lithography process in which a resist is applied onto a substrate to be processed such as a Si wafer, a desired pattern is exposed using a stepper, etc., and then development and etching are performed. Manufactured by.
このようなリソグラフィー工程に使用されるレチクルと
呼ばれるフォトマスクは、半導体集積回路の高性能化、
高集積化に伴ってますます高精度か要求される傾向にあ
り、例えば、代表的なLSIであるDRAMを例にとる
と、IMビットDRAM用の5倍レチクル、すなわち、
露光するパターンの5倍のサイズを有するレチクルにお
ける寸法のずれは、平均値±3σ(σは標準偏差)をと
った場合においても、0.15μmの精度か要求され、
同ように、4MビットDRAM用の5倍レチクルは0.
1〜0.15μmの寸法精度が、16MヒツトDRAM
用5倍レチクルは0.05〜0.1μmの寸法精度か要
求されている。Photomasks called reticles used in such lithography processes are used to improve the performance of semiconductor integrated circuits.
With the increase in integration, there is a tendency for higher precision to be required. For example, taking DRAM, which is a typical LSI, a 5x reticle for IM bit DRAM, that is,
The dimensional deviation of a reticle that is five times the size of the pattern to be exposed requires an accuracy of 0.15 μm even if the average value ±3σ (σ is the standard deviation) is taken.
Similarly, a 5x reticle for a 4Mbit DRAM is 0.
16M human DRAM with dimensional accuracy of 1 to 0.15μm
A 5x reticle is required to have a dimensional accuracy of 0.05 to 0.1 μm.
さらに、これらのレチクルを使用して形成されるデバイ
スパターンの線幅は、IMピットDRAMで1.2am
、4ビットDRAMては0.8μm、16MビットDR
AMでは0.6μmと、ますます微細化が要求されてお
り、このような要求に応えるために、様々な露光方法か
研究されている。Furthermore, the line width of device patterns formed using these reticles is 1.2 am for IM pit DRAM.
, 4-bit DRAM is 0.8μm, 16Mbit DR
In AM, there is a demand for further miniaturization of 0.6 μm, and in order to meet this demand, various exposure methods are being researched.
ところか、例えば64MDRAMクラスの次々世代のデ
バイスパターンになると、これまでのレチクルを用いた
ステッパー露光方式ではレジストパターンの解像限界と
なり、この限界を乗り越えるものとして、例えば、特開
昭58−173744号公報、特公昭62−59296
号公報等に示されているような、位相シフトマスクとい
う新しい考え方のレチクルか提案されてきている。位相
シフトレチクルを用いる位相シフトリソグラフィーは、
レチクルを透過する光の位相を操作することによって、
投影像の分解能及びコントラストを向上させる技術であ
る。However, when it comes to next-generation device patterns in the 64MDRAM class, for example, the conventional stepper exposure method using a reticle reaches the resolution limit of the resist pattern. Publication, Special Publication No. 62-59296
A reticle based on a new concept called a phase shift mask has been proposed, as shown in Japanese Patent Application No. Phase shift lithography using a phase shift reticle is
By manipulating the phase of light passing through the reticle,
This is a technology that improves the resolution and contrast of projected images.
位相シフトリソグラフィーを図面に従って簡単に説明す
る。第2図は位相シフト法の原理を示す図、第3図は従
来法を示す図であり、第2図(a)及び第3図(a)は
レチクルの断面図、第2図(b)及び第3図(b)はレ
チクル上の光の振幅、第2図(C)及び第3図(C)は
ウェハー上の光の振幅、第2図(d)及び第3図(d)
はウェハー上の光強度をそれぞれ示し、lは基板、2は
遮光膜、3は位相シフター、4は入射光を示す。Phase shift lithography will be briefly explained according to the drawings. Figure 2 shows the principle of the phase shift method, Figure 3 shows the conventional method, Figures 2(a) and 3(a) are cross-sectional views of the reticle, and Figure 2(b) 3(b) shows the amplitude of the light on the reticle, 2(C) and 3(C) show the amplitude of the light on the wafer, 2(d) and 3(d)
indicate the light intensity on the wafer, l indicates the substrate, 2 indicates the light shielding film, 3 indicates the phase shifter, and 4 indicates the incident light.
従来法においては、第3図(a)に示すように、ガラス
等からなる基板1にクロム等からなる遮光膜2が形成さ
れて、所定のパターンの光透過部か形成されているだけ
であるが、位相シフトリソグラフィーでは、第2図(a
)に示すように、レチクル上の隣接する光透過部の一方
に位相を反転(位相差180°)させるための透過膜か
らなる位相シフター3が設けられている。したがって、
従来法においては、レチクル上の光の振幅は第3図(b
)に示すように同相となり、ウェハー上の光の振幅も第
3図(C)に示すように同相となるのて、その結果、第
3図(d)のようにウェハー上のパターンを分離するこ
とかできないのに対して、位相シフトリソグラフィーに
おいては、位相シフターを透過した光は、第2図(b)
に示すように、隣接パターンの間で互いに逆位相になさ
れるため、パターンの境界部で光強度が零になり、第2
図(d)に示すように隣接するパターンを明瞭に分離す
ることができる。このように、位相シフトリソグラフィ
ーにおいては、従来は分離できなかったパターンも分離
可能となり、解像度を向上させることができるものであ
る。In the conventional method, as shown in FIG. 3(a), a light-shielding film 2 made of chromium or the like is formed on a substrate 1 made of glass or the like to form a light-transmitting part in a predetermined pattern. However, in phase shift lithography, Fig. 2 (a
), a phase shifter 3 made of a transmission film for inverting the phase (phase difference of 180°) is provided on one of the adjacent light transmission parts on the reticle. therefore,
In the conventional method, the amplitude of the light on the reticle is as shown in Figure 3 (b
), the amplitude of the light on the wafer also becomes the same phase as shown in Figure 3(C), and as a result, the patterns on the wafer are separated as shown in Figure 3(d). In contrast, in phase shift lithography, the light transmitted through the phase shifter is shown in Figure 2(b).
As shown in Figure 2, since adjacent patterns are made in opposite phases to each other, the light intensity becomes zero at the pattern boundary, and the second
Adjacent patterns can be clearly separated as shown in Figure (d). In this way, in phase shift lithography, patterns that could not be separated in the past can be separated, and resolution can be improved.
この位相シフト層を有するフェトマスク(レチクル)の
具体的なパターン例を説明すると、第4図のレチクルパ
ターンの平面図に示したように、ラインlとスペースS
が交互に並んでいるパターンの場合には(図(a))、
1つおきのスペースS部分にそのスペース部Sを完全に
覆うようにシフター層3を設ける。また、コンタクトホ
ールのような孤立した穴パターンhは(図(b)) 、
その周辺部に補助パターンと呼ばれる解像されないスリ
ット状のスペース部S′を付加的に作り、その補助パタ
ーンを覆うようにシフター層3を設けなければならない
。To explain a specific pattern example of a fetomask (reticle) having this phase shift layer, as shown in the plan view of the reticle pattern in FIG.
In the case of a pattern in which are arranged alternately (Figure (a)),
A shifter layer 3 is provided in every other space S part so as to completely cover the space part S. In addition, an isolated hole pattern h such as a contact hole (Figure (b)) is
An unresolved slit-shaped space S' called an auxiliary pattern must be additionally created around the periphery, and the shifter layer 3 must be provided to cover the auxiliary pattern.
ところが、このような位相シフト法は、第4図のような
単純なパターンの場合は目的を十分に達成するが、通常
のデバイスパターンのような複雑なパターンでは、シフ
ターパターンの設計か困難であったり、パターンの配置
によってはシフターを設計できない場合がある。However, although this phase shift method satisfactorily achieves its purpose in the case of a simple pattern as shown in Figure 4, it becomes difficult to design the shifter pattern in the case of a complex pattern such as a normal device pattern. In some cases, it may not be possible to design a shifter depending on the pattern arrangement.
そこで、最近、自己整合型(セルフアライメント型)の
位相シフトマスクが考案されてきた(rNIKKEI
MICRODEVICES J 1990年1月号 p
p、 78−79)。この自己整合型の位相シフトマス
クは、第5図(d)に断面を示すように、それぞれのパ
ターン12の周囲に所定幅だけひさし状に突き出ている
位相シフト層15を設けることによって、位相シフト法
と同様な原理により、パターンエツジ部分のコントラス
トを強調して解像性を向上させようとするものである。Therefore, recently, a self-alignment type phase shift mask has been devised (rNIKKEI
MICRODEVICES J January 1990 issue p
p, 78-79). This self-aligned phase shift mask, as shown in cross section in FIG. Based on the same principle as the conventional method, this method aims to improve resolution by emphasizing contrast at pattern edge portions.
次に、このような自己整合型の位相シフトレチクルの製
造工程を図面を参照にして説明する。第5図は、自己整
合型の位相シフトレチクルの製造工程を示す断面図であ
り、図中、11は基板、12はクロム膜、13はPMM
A等のレジスト膜、14はバック露光用の光、15は位
相シフトパターンを示す。Next, the manufacturing process of such a self-aligned phase shift reticle will be explained with reference to the drawings. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of a self-aligned phase shift reticle, in which 11 is a substrate, 12 is a chromium film, and 13 is a PMM.
14 shows a resist film such as A, 14 shows light for back exposure, and 15 shows a phase shift pattern.
まず、光学研磨された基板】1上にクロム膜パターンI
2か形成されたレチクル(第5図(a))上に、PMM
A (ポリメチルメタクリレート)等の電離放射線レジ
ストを、スピンコーティング等の常法により均一に塗布
し、加熱乾燥処理を施し、厚さ406nmのレジスト層
13を形成する(第6図(b))。加熱乾燥処理は、使
用するレジストの種類にもよるか、通常、80〜200
℃で20〜60分間程度行う。。First, a chromium film pattern I is placed on the optically polished substrate]1.
On the reticle (Fig. 5(a)) formed with
An ionizing radiation resist such as A (polymethyl methacrylate) is uniformly applied by a conventional method such as spin coating, and then heated and dried to form a resist layer 13 with a thickness of 406 nm (FIG. 6(b)). The heat drying process depends on the type of resist used, but usually 80 to 200
It is carried out at ℃ for about 20 to 60 minutes. .
次に、この基板11の裏面から遠紫外光等I4てバック
露光する。露光後、エステル等の育機溶剤を主成分とす
る現像液で現像後、アルコールでリンスし、同図(C)
に示すようなりロムパターンの上にレジストパターン1
5の重なった形状のパターンの形成する。Next, back exposure is performed from the back surface of this substrate 11 using deep ultraviolet light or the like I4. After exposure, the film was developed with a developer containing a growing solvent such as ester, and rinsed with alcohol, as shown in the same figure (C).
Resist pattern 1 is placed on top of the ROM pattern as shown in
A pattern of 5 overlapping shapes is formed.
続いて、この基板を硝酸第二セリウムアンモニウムを主
成分とするクロムエツチング液を用いてクロムパターン
をサイドエツチングし、同図(d)に示すようなレジス
ト層から構成されたシフター15かひさし状に突出する
ように形成された自己整合型の位相シフトレチクルか完
成する。Next, a chromium pattern is side-etched on this substrate using a chromium etching solution containing ceric ammonium nitrate as a main component, and a shifter 15 made of a resist layer is formed into a canopy shape as shown in FIG. A self-aligned phase shift reticle formed to protrude is completed.
しかしながら、上述した従来の自己整合型位相シフトレ
チクルは、シフターがひさし状に突出して形成されてい
るため、高精度なマスクは作成できず、また、シフター
が破損しやすいという問題かあった。さらに、欠陥検査
かしにくく、修正はほとんど不可能で、研究用にはとも
かく、実用的には使用できないという問題かあった。However, in the conventional self-aligning phase shift reticle described above, the shifter is formed to protrude like a canopy, so a highly accurate mask cannot be created, and the shifter is easily damaged. Furthermore, it was difficult to inspect for defects and almost impossible to correct, making it impractical for research purposes but not for practical use.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたちのてあり、
その目的は、相対的に輻か広い位相シフトパターンかレ
チクルパターンの下側に位置すること1こなるような配
置のフォトマスクブランクスを用いて構成された位相シ
フトフォトマスク及びその製造方法を提供することであ
る。The present invention was made in view of this situation,
The purpose is to provide a phase shift photomask constructed using a photomask blank arranged such that it is located under a relatively convergent or wide phase shift pattern or a reticle pattern, and a method for manufacturing the same. That's true.
本発明は、上記の問題に鑑み、実用性の高い高精度の位
相シフトレチクルを安定して製造する方法を開発すべく
研究の結果、位相ソフトレチクル用基板として、基板上
にエツチングストッパー層と透明膜層と遮光性薄膜をこ
の順序に形成した構造のフォトマスクブランクスを用い
ることにより、高精度の位相ソフトレチクルを安定して
製造できることを見出し、かかる知見に基づいて本発明
を完成したものである。In view of the above problems, the present invention was developed as a result of research to develop a method for stably manufacturing a highly practical and highly accurate phase shift reticle.As a substrate for a phase soft reticle, an etching stopper layer and a transparent etching layer are formed on the substrate as a substrate for a phase soft reticle. The inventors discovered that a highly accurate phase soft reticle can be stably manufactured by using a photomask blank having a structure in which a film layer and a light-shielding thin film are formed in this order, and based on this knowledge, the present invention was completed. .
以下、本発明のフォトマスク及びその製造方法の1実施
例を図面を参照して説明する。第1図は、本発明に係わ
る位相シフト層を有するフォトマスクの製造方法の工程
を示す断面図であり、図中、30は基板、31はエツチ
ングストッパー層、32は透明膜層、33は遮光性薄膜
、34はレジスト層、35はレジストパターン、36は
電離放射線を示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a photomask and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the process of manufacturing a photomask having a phase shift layer according to the present invention, in which 30 is a substrate, 31 is an etching stopper layer, 32 is a transparent film layer, and 33 is a light shielding layer. 34 is a resist layer, 35 is a resist pattern, and 36 is an ionizing radiation.
まず、第1図(a)に示すように、光学研磨された基板
30上に、Il−100n厚の均一なエツチングストッ
パー層31と100〜11000n厚の透明膜層32と
50〜200nmの遮光層33を順次形成して、フォト
マスクブランクスを構成する。First, as shown in FIG. 1(a), on an optically polished substrate 30, a uniform etching stopper layer 31 with a thickness of Il-100 nm, a transparent film layer 32 with a thickness of 100 to 11,000 nm, and a light shielding layer with a thickness of 50 to 200 nm are formed. 33 are sequentially formed to constitute a photomask blank.
次いて、このフォトマスクブランクス上にクロロメチル
化ポリスチレン等の電離放射線レジストをスピンコーテ
ィング等の常法により均一に塗布し、加熱乾燥処理を施
し、厚さ0.1〜20μm程度のレジスト層34を形成
する。Next, an ionizing radiation resist such as chloromethylated polystyrene is uniformly applied onto the photomask blank by a conventional method such as spin coating, and a heat drying process is performed to form a resist layer 34 with a thickness of about 0.1 to 20 μm. Form.
ここで、基板30としては、本発明の位相シフトマスク
か、通常i線やエキシマレーザ等の短波長用のものであ
ることを考慮すると、石英、高純度石英、MgFz、C
aFz等を使用することか好ましい。しかし、それより
長波長の場合には、低膨脹ガラス、白板ガラス、青板ガ
ラス等を用いテモヨい。また、エツチングストッパー層
31は、タンタル、モリブデン、タングステン、窒化シ
リコン等の薄膜か好ましい。また、透明膜層32は、高
純度なS s 02膜か好ましいか、窒化シリコン膜や
MgF2、CaF2等も使用可能である。これらの膜の
コーティング法としては、スパッタ法、CVD法、ある
いは、スピンオングラスによるコーティング(例えば、
シロキサンをスピンコーティングし、加熱して5102
膜を形成)か採用される。さらに、遮光層33は、クロ
ム、窒化クロム、酸化クロム、タングステン、モリブデ
ン、モリブデンシリサイド等の薄膜を単層あるいは多層
に形成することにより形成することかできる。Here, the substrate 30 may be a phase shift mask of the present invention, or considering that it is normally used for short wavelengths such as i-line or excimer laser, quartz, high-purity quartz, MgFz, C
It is preferable to use aFz or the like. However, for wavelengths longer than that, it is difficult to use low expansion glass, white plate glass, blue plate glass, etc. Further, the etching stopper layer 31 is preferably a thin film of tantalum, molybdenum, tungsten, silicon nitride, or the like. Further, the transparent film layer 32 is preferably a high-purity S s 02 film, or a silicon nitride film, MgF2, CaF2, etc. can also be used. Coating methods for these films include sputtering, CVD, and spin-on glass coating (for example,
Spin coating siloxane and heating 5102
(forms a film) or is adopted. Further, the light shielding layer 33 can be formed by forming a single layer or a multilayer thin film of chromium, chromium nitride, chromium oxide, tungsten, molybdenum, molybdenum silicide, or the like.
また、レジストの加熱乾燥処理は、レジストの種類にも
よるか、通常、80〜200℃で、20〜60分間程度
行う。Further, the heat drying treatment of the resist is usually carried out at 80 to 200° C. for about 20 to 60 minutes depending on the type of resist.
次に、第1図(b)に示すように、レジスト層34に、
常法に従って電子線描画装置等の電離放射線36による
露光装置で所定のパターンを描画し、エチルセロソルブ
やエステル等の育機溶剤を主成分とする現像液で現像後
、アルコールでリンスすると、同図(C)に示すような
レジストパターン35か形成される。Next, as shown in FIG. 1(b), on the resist layer 34,
A predetermined pattern is drawn using an exposure device using ionizing radiation 36 such as an electron beam drawing device in accordance with a conventional method, and after development with a developer whose main component is a growth solvent such as ethyl cellosolve or ester, the same figure is obtained by rinsing with alcohol. A resist pattern 35 as shown in (C) is formed.
次に、必要に応して加熱処理及びデスカム処理を行って
、レジストパターン35のエツジ部分等に残存したレジ
スト層、ヒゲ等不要なレジストを除去した後、同図(C
)に示すように、レジストパターン35の開口部より露
出する被加工部分、すなわち、連光層33をエツチング
ガスプラズマ37によりドライエツチングし、遮光パタ
ーン38を形成する(図(d))。なお、この遮光パタ
ーン38の形成は、エツチングガスプラズマ37による
ドライエツチングに代え、ウェットエツチングにより行
ってもよいことは当業者に明らかである。Next, heat treatment and descum treatment are performed as necessary to remove unnecessary resist such as the resist layer remaining on the edge portions of the resist pattern 35, whiskers, etc.
), the portion to be processed exposed through the opening of the resist pattern 35, ie, the light-transmitting layer 33, is dry-etched with an etching gas plasma 37 to form a light-shielding pattern 38 (FIG. 3(d)). It is clear to those skilled in the art that the light shielding pattern 38 may be formed by wet etching instead of dry etching using the etching gas plasma 37.
このようにしてエツチングした後、同図(d)に示すよ
うに、残存するレジスト35を、酸素プラズマ39によ
り灰化除去し、同図(e)に示すような、基板30の上
にエツチングストッパー層31が形成され、その上にシ
フター層32が形成され、さらに、その上に所定の遮光
パターン38か形成されたフォトマスクか作成される。After etching in this manner, the remaining resist 35 is ashed and removed by oxygen plasma 39, as shown in FIG. 3D, and an etching stopper is placed on the substrate 30, as shown in FIG. A layer 31 is formed, a shifter layer 32 is formed thereon, and a photomask having a predetermined light shielding pattern 38 formed thereon is created.
なお、残存するレジスト35の除去処理は、酸素プラズ
マ39による灰化処理に代えて、溶剤剥離により行うこ
とも可能である。Note that the remaining resist 35 can be removed by solvent stripping instead of the ashing process using the oxygen plasma 39.
続いて、このフォトマスクを検査し、必要によってはパ
ターンに修正を加え、洗浄した後、同図(f)に示すよ
うに、遮光パターン38の上に0FPR−800等のフ
ォトレジストをスピンコーティング等の常法により均一
に塗布し、加熱乾燥処理を施し、厚さ1〜2μm程度の
レジスト層40を形成する。Next, this photomask is inspected, the pattern is corrected if necessary, and after cleaning, a photoresist such as 0FPR-800 is applied by spin coating on the light shielding pattern 38, as shown in FIG. A resist layer 40 having a thickness of about 1 to 2 μm is formed by applying the resist layer uniformly by a conventional method and performing a heat drying process.
続いて、ガラス基板30側より上記レジスト層40をバ
ック露光41し、テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイドを主成分とするアルカリ水溶液て現像し、純水
でリンスして、遮光パターン38の上にレジストパター
ンの乗ったパターンを形成する。Subsequently, the resist layer 40 is back-exposed 41 from the glass substrate 30 side, developed with an alkaline aqueous solution containing tetramethylammonium hydroxide as a main component, and rinsed with pure water to form a resist pattern on the light-shielding pattern 38. Form a riding pattern.
次に、第1図(g)に示すように、このレジストパター
ンの開口部より露出する被加工部分、すなわち、シフタ
ー層32をエツチングガスプラズマ42によりドライエ
ツチングし、シフターパターン43を形成する(同図く
h))。Next, as shown in FIG. 1(g), the portion to be processed exposed through the opening of this resist pattern, that is, the shifter layer 32, is dry-etched using an etching gas plasma 42 to form a shifter pattern 43. Figure h)).
続いて、この基板を硝酸第二セリウムアンモニウムを主
成分とするエツチング液で処理して、シフター43とレ
ジスト40とに挟まれた遮光膜38をサイドエツチング
する。このサイドエツチング量は、パターンの種類や大
きさにもよるか、通常01〜0,5μm位である。Subsequently, this substrate is treated with an etching solution containing ceric ammonium nitrate as a main component to side-etch the light shielding film 38 sandwiched between the shifter 43 and the resist 40. The amount of side etching depends on the type and size of the pattern, but is usually about 0.1 to 0.5 μm.
このようにしてエツチングした後、同図(i)に示すよ
うに、残存するレジスト40を、酸素プラズマ44によ
り灰化除去し、同図(Dに示すような自己整合型の位相
シフトマスクか完成する。After etching in this manner, the remaining resist 40 is ashed and removed by oxygen plasma 44, as shown in FIG. do.
なお、位相シフト層を有するフォトマスク及びその製造
方法としては、必ずしも上記のものに限らず種々の変形
が可能である。Note that the photomask having a phase shift layer and the method for manufacturing the same are not necessarily limited to those described above, and various modifications can be made.
すなわち、本発明の位相シフト層を有するフォトマスク
は、フォトマスク用被加工基板として、基板上にエツチ
ングストッパー層と透明膜層と遮光性薄膜とかこの順序
で形成された構造のフォトマスクブランクスを用いて構
成されていることを特徴とするものである。That is, the photomask having a phase shift layer of the present invention uses a photomask blank having a structure in which an etching stopper layer, a transparent film layer, and a light-shielding thin film are formed in this order on a substrate as a substrate to be processed for the photomask. It is characterized by being configured as follows.
この場合、前記基板としては、高純度合成石英ガラス、
低膨脹ガラス、白板ガラス、青板ガラス、M g F
2又は(:aF2等であることが望ましく、前記エツチ
ングストッパー層としては、タンタル膜、モリブデン膜
、タングステン膜又は窒化シリコン膜等であることか望
ましく、また、前記透明膜層としては、SiO2薄膜、
窒化シリコン薄膜、M g F 2薄膜又はCaF2薄
膜等であることか望ましく、さらに、前記遮光性薄膜と
しては、クロム薄膜、窒化クロム薄膜、酸化クロム薄膜
、タングステン薄膜、モリブデン薄膜、モリブデンシリ
サイド薄膜及びこれらの多層膜等であることか望ましい
。In this case, the substrate may include high-purity synthetic quartz glass,
Low expansion glass, white plate glass, blue plate glass, M g F
The etching stopper layer is preferably a tantalum film, a molybdenum film, a tungsten film, or a silicon nitride film, and the transparent film layer is a SiO2 thin film,
It is preferable that the light-shielding thin film is a silicon nitride thin film, a M g F 2 thin film, a CaF 2 thin film, etc.; It is desirable that the material be a multilayer film, etc.
そして、このフォトマスクの具体的構造としては、基板
上のエツチングストッパー層上に形成された所定の膜厚
を有する透明膜層をパターニングして得られた位相シフ
ト層と、透明膜層上に形成された遮光性薄膜をパターニ
ングして得られたレチクルとからなり、位相シフト層の
パターンはレチクルと位置が整合していて、レチクルの
各エツジから外側へ所定幅突き出ている、自己整合型の
位相シフトマスクであることが、フォトマスクの分解能
、コントラストの上から望ましく、かっ、欠陥検査、修
正の点からも好ましい。The specific structure of this photomask includes a phase shift layer obtained by patterning a transparent film layer having a predetermined thickness formed on an etching stopper layer on a substrate, and a phase shift layer formed on the transparent film layer. The pattern of the phase shift layer is aligned with the reticle and protrudes outward by a predetermined width from each edge of the reticle. A shift mask is preferable from the viewpoint of photomask resolution and contrast, and is also preferable from the viewpoint of defect inspection and correction.
また、上記のような位相シフト層を有するフォトマスク
の製造方法は、基板上にエツチングストッパー層と透明
膜層と遮光性薄膜とがこの順序で形成された構造の被加
基板上に、電離放射線レジスト薄膜を形成する工程と、
この電離放射線レジスト薄膜に電離放射線をパターン照
射し、現像して、パターンを形成する工程と、この電離
放射線レジストパターンをマスクとして露出した遮光性
薄膜をエツチングする工程と、残存した電離放射線レジ
スト薄膜を除去する工程と、このバタ、−ニングされた
遮光性薄膜上にフォトレジスト薄膜を形成する工程と、
このフォトレジスト薄膜をガラス基板側からバック露光
し、現像して、パターンを形成する工程と、このフォト
レジスト薄膜層と透明膜層とに挟まれた遮光性薄膜層を
サイドエツチングする工程と、エツチング終了後、フォ
トレジストを除去する工程とからなることを特徴とする
方法である。In addition, in the method for manufacturing a photomask having a phase shift layer as described above, ionizing radiation is applied to a substrate having a structure in which an etching stopper layer, a transparent film layer, and a light-shielding thin film are formed in this order on the substrate. a step of forming a resist thin film;
A process of irradiating this ionizing radiation resist thin film with a pattern of ionizing radiation and developing it to form a pattern, a process of etching the exposed light-shielding thin film using this ionizing radiation resist pattern as a mask, and a process of etching the remaining ionizing radiation resist thin film. a step of removing the photoresist, and a step of forming a photoresist thin film on the buttered light-shielding thin film.
A process of back-exposing and developing this photoresist thin film from the glass substrate side to form a pattern, a process of side etching the light-shielding thin film layer sandwiched between the photoresist thin film layer and the transparent film layer, and an etching process. This method is characterized by the step of removing the photoresist after the photoresist is finished.
この場合、前記基板としては、高純度合成石英ガラス、
低膨脹ガラス、白板ガラス、青板ガラス、M g F
2又はCa F 2等であることが望ましく、前記エツ
チングストッパー層としては、タンタル膜、モリブデン
膜、タングステン膜又は窒化シリコン膜等であることが
望ましく、また、前記透明膜層としては、5iOz薄膜
、窒化シリコン薄膜、MgF、薄膜又はCaF2薄膜等
であることが望ましく、さらに、前記遮光性薄膜として
は、クロム薄膜、窒化クロム薄膜、酸化クロム薄膜、タ
ングステン薄膜、モリブデン薄膜、モリブデンシリサイ
ド薄膜及びこれらの多層膜等であることが望ましい。In this case, the substrate may include high-purity synthetic quartz glass,
Low expansion glass, white plate glass, blue plate glass, M g F
The etching stopper layer is preferably a tantalum film, a molybdenum film, a tungsten film, or a silicon nitride film, and the transparent film layer is preferably a 5iOz thin film, A silicon nitride thin film, a MgF thin film, a CaF2 thin film, etc. are preferable, and the light-shielding thin film is preferably a chromium thin film, a chromium nitride thin film, a chromium oxide thin film, a tungsten thin film, a molybdenum thin film, a molybdenum silicide thin film, or a multilayer thereof. Preferably, it is a membrane or the like.
位相シフトマスクは、理論的には高解像パターンが得ら
れ、今後のLS I、超LSIの高集積化に大変有用で
あるとされているが、この位相シフトマスクの実用に供
するものを実際に製造しようとする場合、高精度のパタ
ーニングや検査、修正といった点か問題となっている。Theoretically, phase shift masks can provide high-resolution patterns and are said to be very useful for the high integration of LSI and VLSI in the future. When trying to manufacture products, there are problems with high-precision patterning, inspection, and correction.
本発明では、被加工基板として、ガラス等の基板上にエ
ツチングストッパー層と透明膜層と遮光性薄膜とかこの
順序に形成された構造のフォトマスクブランクスを使用
することにより、高分解能、高コントラスト、高精度で
かつ検査や修正のしやすい位相シフトマスクか安定して
容易に製造できるものである。In the present invention, by using a photomask blank having a structure in which an etching stopper layer, a transparent film layer, and a light-shielding thin film are formed in this order on a substrate such as glass as a substrate to be processed, high resolution, high contrast, A phase shift mask that is highly accurate and easy to inspect and modify can be manufactured stably and easily.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
(実施例1)
第1図(a)に示すように、光学研磨された高純度合成
石英ガラス30上に、エツチングストッパー層31とし
てのタンタル薄膜を100人、シフター用の3i0*透
明膜32を406nm、遮光性薄膜33として表面か低
反射膜になっているクロム膜120nmか、この順序で
形成されてなるフェトマスクブランクス上に、クロロメ
チル化ポリスチレンからなるレジスト溶液をスピンコー
ティング法により塗布し、120°Cで30分間プリベ
ークし、厚さ0.5μmの均一なレジスト膜34を得た
。(Example 1) As shown in FIG. 1(a), 100 people coated a tantalum thin film as an etching stopper layer 31 and a 3i0* transparent film 32 for a shifter on an optically polished high-purity synthetic quartz glass 30. A resist solution made of chloromethylated polystyrene is applied by spin coating on a 120 nm chromium film with a thickness of 406 nm and a low reflection film on the surface as a light-shielding thin film 33, or on a fetomask blank formed in this order. Prebaking was performed at 120° C. for 30 minutes to obtain a uniform resist film 34 with a thickness of 0.5 μm.
次に、第1図(b)に示すように、レジスト膜34に電
子線描画装置にて2μC/aIrでパターン描画し、エ
チルセロソルブと酢酸イソアミルとの混合液で60秒間
現像し、イソプロピルアルコールで30秒間リンスして
、レジストパターン35を形成した。Next, as shown in FIG. 1(b), a pattern is drawn on the resist film 34 at 2 μC/aIr using an electron beam drawing device, developed for 60 seconds with a mixed solution of ethyl cellosolve and isoamyl acetate, and developed with isopropyl alcohol. A resist pattern 35 was formed by rinsing for 30 seconds.
続いて、レジストパターン35の開口部より露出した遮
光膜33を硝酸第二セリウムアンモニウムを主成分とす
る水溶液でエツチングし、次に、第1図(d)に示すよ
うに、残存したレジスト35を、2 Torr、400
Wの酸素プラズマ39で灰化除去して、同図(e)に示
すようなフォトマスクパターン38を得た。Subsequently, the light shielding film 33 exposed through the opening of the resist pattern 35 is etched with an aqueous solution containing ceric ammonium nitrate as a main component, and then the remaining resist 35 is etched as shown in FIG. 1(d). , 2 Torr, 400
Ashing and removal was performed using a W oxygen plasma 39 to obtain a photomask pattern 38 as shown in FIG. 3(e).
こうして製造したフォトマスクの遮光膜パターン38を
通常のマスク検査装置(例えば、日本レーザチック社製
7MDやKAL社製のもの)にて品質検査を行い、場合
によっては遮光膜パターン38の修正を施した後、この
マスク基板の上に0FPR−800のフェトレジスト溶
液をスピンコーティング法により塗布し、90°Cて3
0分間プリベークし、第1図(f)に示すような厚さ1
μmの均一なレジスト膜40を得た。続いて、この基板
をg線アライナ−を用いてレジスト面と反対側のガラス
面からバック露光41[、、テトラメチルアンモニウム
ハイドロオキサイトを主成分とするアルカリ水溶液て現
像し、純水てリンスして、同図(g)に示すような遮光
膜38とレジスト40の二層から成るパターンを得た。The quality of the light-shielding film pattern 38 of the photomask manufactured in this manner is inspected using a normal mask inspection device (for example, 7MD manufactured by Nippon Lasertic Co., Ltd. or the one manufactured by KAL), and the light-shielding film pattern 38 may be modified as necessary. After that, a fetresist solution of 0FPR-800 was applied on this mask substrate by spin coating method, and it was heated at 90°C for 3
Pre-baked for 0 minutes, and the thickness was 1 as shown in Figure 1(f).
A resist film 40 having a uniform thickness of μm was obtained. Next, this substrate was developed using a G-line aligner from the glass surface opposite to the resist surface by back exposure (41), with an alkaline aqueous solution containing tetramethylammonium hydroxide as a main component, and rinsed with pure water. As a result, a pattern consisting of two layers of a light-shielding film 38 and a resist 40 as shown in FIG. 3(g) was obtained.
次に、第1図(g)に示すように、このレジストパター
ンをマスクとして露出したシフター用5iO7層32を
RIEドライエツチング装置により出力250W、CF
、と02の混合ガスからなるプラズマ42中で15分間
ドライエツチングして、同図(h)に示すようなシフタ
ーパターン43を得た。この時、ドライエツチングは、
エツチングストッパー層であるタンタル薄膜層31て停
止し、均一なエツチングを行うことができた。Next, as shown in FIG. 1(g), using this resist pattern as a mask, the exposed 5iO7 layer 32 for the shifter was etched using an RIE dry etching device with an output of 250 W and a CF film.
, and 02 for 15 minutes to obtain a shifter pattern 43 as shown in FIG. At this time, dry etching is
Etching was stopped at the tantalum thin film layer 31, which is an etching stopper layer, and uniform etching could be performed.
シフター層エンチング終了後の基板を、硝酸第二セリウ
ムアンモニウムを主成分とする水溶液でスプレー処理し
、レジスト層4oとSiO2シフター層43との間に挟
まれたクロム膜層38を0゜3μmサイドエツチングし
く同図(i))、純水洗浄した。After the shifter layer etching, the substrate is sprayed with an aqueous solution containing ceric ammonium nitrate as a main component, and the chromium film layer 38 sandwiched between the resist layer 4o and the SiO2 shifter layer 43 is side-etched by 0°3 μm. The sample was then washed with pure water (Fig. 1(i)).
最後に、残存したレジスト4oを、第1図(1)に示す
ように、2 Torr、400Wの酸素プラズマ44て
灰化除去して、自己整合型の位相シフトマスク(同図(
j))を得た。Finally, as shown in FIG. 1(1), the remaining resist 4o is removed by ashing with a 2 Torr, 400W oxygen plasma 44, and a self-aligned phase shift mask (see FIG.
j)) was obtained.
こうして製造した位相シフトマスクは、精度が高く、か
つ検査や欠陥修正かしやすい実用的なものであった。The phase shift mask manufactured in this way was highly accurate and practical, and easy to inspect and correct defects.
本発明の位相シフト層を有するフォトマスク及びその製
造方法においては、被加工基板として、ガラス等の基板
上にエツチングストッパー層と透明膜層と遮光性薄膜と
かこの順序に形成された構造のフォトマスクブランクス
を使用することにより、高分解能、高コントラスト、高
精度でかつ検査や修正のしやすい位相シフトマスクが安
定して容易に製造できるものである。In the photomask having a phase shift layer and the manufacturing method thereof of the present invention, a photomask having a structure in which an etching stopper layer, a transparent film layer, and a light-shielding thin film are formed in this order on a substrate such as glass as a substrate to be processed. By using blanks, it is possible to stably and easily manufacture a phase shift mask that has high resolution, high contrast, high precision, and is easy to inspect and modify.
第1図は本発明の位相シフト層を有するフォトマスクの
製造方法の1実施例の工程断面図、第2図は位相シフト
法の原理を示す図、第3図は従来法を示す図、第4図は
レチクルパターンの平面図、第5図は従来の自己整合型
位相シフトマスクの作製工程を示す断面図である。
30・・・基板、31・・・エツチングストッパー層、
32・・・透明膜層、33・・・遮光性薄膜、34・・
・レジスト層、35・・・レジストパターン、36・・
・電離放射線、37・・・エツチングガスプラズマ、3
8’−・遮光パターン、39・・・酸素プラズマ、40
・・・フォトレジスト層、41・・・バック露光、42
・・・エツチングガスプラズマ、43・・・シフターパ
ターン、44・・・酸素プラズマ
第1図(1)
出 願 人 大日本印刷株式会社
代理人 弁理士 韮 澤 弘(外7名)第
図(2)
第4
図
(a)
(b)
第2図
第3図
(d )
fV入
(d)
/ヘー\FIG. 1 is a process cross-sectional view of one embodiment of the method for manufacturing a photomask having a phase shift layer according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the principle of the phase shift method, FIG. 3 is a diagram showing a conventional method, and FIG. FIG. 4 is a plan view of a reticle pattern, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of a conventional self-aligned phase shift mask. 30... Substrate, 31... Etching stopper layer,
32... Transparent film layer, 33... Light-shielding thin film, 34...
・Resist layer, 35...Resist pattern, 36...
・Ionizing radiation, 37...Etching gas plasma, 3
8'--Shading pattern, 39... Oxygen plasma, 40
... Photoresist layer, 41 ... Back exposure, 42
...Etching gas plasma, 43...Shifter pattern, 44...Oxygen plasma Figure 1 (1) Applicant Dai Nippon Printing Co., Ltd. Agent Patent attorney Hiroshi Nirasawa (7 others) Figure (2) ) Figure 4 (a) (b) Figure 2 Figure 3 (d) fV in (d) /He\
Claims (11)
チングストッパー層と透明膜層と遮光性薄膜とがこの順
序で形成された構造のフォトマスクブランクスを用いて
構成されていることを特徴とする位相シフト層を有する
フォトマスク。(1) As a substrate to be processed for a photomask, a photomask blank having a structure in which an etching stopper layer, a transparent film layer, and a light-shielding thin film are formed in this order on the substrate is used. A photomask with a phase shift layer.
ス、白板ガラス、青板ガラス、MgF_2又はCaF_
2等であることを特徴とする請求項1記載の位相シフト
層を有するフォトマスク。(2) The substrate may be made of high purity synthetic quartz glass, low expansion glass, white glass, blue glass, MgF_2 or CaF_
2. The photomask having a phase shift layer according to claim 1, wherein the photomask has a phase shift layer of 2.
リブデン膜、タングステン膜又は窒化シリコン膜等であ
ることを特徴とする請求項1又は2記載の位相シフト層
を有するフォトマスク。(3) The photomask having a phase shift layer according to claim 1 or 2, wherein the etching stopper layer is a tantalum film, a molybdenum film, a tungsten film, a silicon nitride film, or the like.
薄膜、MgF_2薄膜又はCaF_2薄膜等であること
を特徴とする請求項1から3の何れか1項記載の位相シ
フト層を有するフォトマスク。(4) The photomask having a phase shift layer according to any one of claims 1 to 3, wherein the transparent film layer is a SiO_2 thin film, a silicon nitride thin film, a MgF_2 thin film, a CaF_2 thin film, or the like.
、酸化クロム薄膜、タングステン薄膜、モリブデン薄膜
、モリブデンシリサイド薄膜及びこれらの多層膜等であ
ることを特徴とする請求項1から4の何れか1項記載の
位相シフト層を有するフォトマスク。(5) The light-shielding thin film is a chromium thin film, a chromium nitride thin film, a chromium oxide thin film, a tungsten thin film, a molybdenum thin film, a molybdenum silicide thin film, or a multilayer film thereof. A photomask having the phase shift layer according to item 1.
所定の膜厚を有する透明膜層をパターニングして得られ
た位相シフト層と、透明膜層上に形成された遮光性薄膜
をパターニングして得られたレチクルとからなり、位相
シフト層のパターンはレチクルと位置が整合していて、
レチクルの各エッジから外側へ所定幅突き出ていること
を特徴とする請求項1から5の何れか1項記載の位相シ
フト層を有するフォトマスク。(6) Patterning a phase shift layer obtained by patterning a transparent film layer having a predetermined thickness formed on an etching stopper layer on a substrate and a light-shielding thin film formed on the transparent film layer. The pattern of the phase shift layer is aligned with the reticle,
6. A photomask having a phase shift layer according to claim 1, wherein the phase shift layer protrudes outward by a predetermined width from each edge of the reticle.
光性薄膜とがこの順序で形成された構造の被加基板上に
、電離放射線レジスト薄膜を形成する工程と、この電離
放射線レジスト薄膜に電離放射線をパターン照射し、現
像して、パターンを形成する工程と、この電離放射線レ
ジストパターンをマスクとして露出した遮光性薄膜をエ
ッチングする工程と、残存した電離放射線レジスト薄膜
を除去する工程と、このパターニングされた遮光性薄膜
上にフォトレジスト薄膜を形成する工程と、このフォト
レジスト薄膜をガラス基板側からバック露光し、現像し
て、パターンを形成する工程と、このフォトレジスト薄
膜層と透明膜層とに挟まれた遮光性薄膜層をサイドエッ
チングする工程と、エッチング終了後、フォトレジスト
を除去する工程とからなることを特徴とする位相シフト
層を有するフォトマスクの製造法。(7) A process of forming an ionizing radiation resist thin film on a substrate having a structure in which an etching stopper layer, a transparent film layer, and a light-shielding thin film are formed in this order, and ionizing the ionizing radiation resist thin film. A process of irradiating a pattern with radiation and developing it to form a pattern, a process of etching the exposed light-shielding thin film using this ionizing radiation resist pattern as a mask, a process of removing the remaining ionizing radiation resist thin film, and this patterning process. a step of forming a photoresist thin film on the light-shielding thin film, a step of back-exposing the photoresist thin film from the glass substrate side and developing it to form a pattern, and a step of forming a pattern between the photoresist thin film layer and the transparent film layer. 1. A method for manufacturing a photomask having a phase shift layer, comprising the steps of side-etching a light-shielding thin film layer sandwiched between the layers, and removing the photoresist after the etching is completed.
ス、白板ガラス、青板ガラス、MgF_2又はCaF_
2等であることを特徴とする請求項7記載の位相シフト
層を有するフォトマスクの製造方法。(8) The substrate may be made of high purity synthetic quartz glass, low expansion glass, white glass, blue glass, MgF_2 or CaF_
8. The method for manufacturing a photomask having a phase shift layer according to claim 7, wherein the phase shift layer is 2 or the like.
リブデン膜、タングステン膜又は窒化シリコン膜等であ
ることを特徴とする請求項7又は8記載の位相シフト層
を有するフォトマスクの製造方法。(9) The method for manufacturing a photomask having a phase shift layer according to claim 7 or 8, wherein the etching stopper layer is a tantalum film, a molybdenum film, a tungsten film, a silicon nitride film, or the like.
ン薄膜、MgF_2薄膜又はCaF_2薄膜等であるこ
とを特徴とする請求項7から9の何れか1項記載の位相
シフト層を有するフォトマスクの製造方法。(10) Manufacturing a photomask having a phase shift layer according to any one of claims 7 to 9, wherein the transparent film layer is a SiO_2 thin film, a silicon nitride thin film, a MgF_2 thin film, a CaF_2 thin film, or the like. Method.
膜、酸化クロム薄膜、タングステン薄膜、モリブデン薄
膜、モリブデンシリサイド薄膜及びこれらの多層膜等で
あることを特徴とする請求項7から10の何れか1項記
載の位相シフト層を有するフォトマスクの製造方法。(11) Any one of claims 7 to 10, wherein the light-shielding thin film is a chromium thin film, a chromium nitride thin film, a chromium oxide thin film, a tungsten thin film, a molybdenum thin film, a molybdenum silicide thin film, or a multilayer film thereof. A method for manufacturing a photomask having a phase shift layer according to item 1.
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JP2181795A JPH0468352A (en) | 1990-07-10 | 1990-07-10 | Photomask with phase shift layer and manufacture thereof |
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Publication Number | Publication Date |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH0468352A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-07-10 JP JP2181795A patent/JPH0468352A/en active Pending
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