JPH046557A - 位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ＬＳＩの製造に用いられる位相シフトマス
クの作成方法に関し、特に欠陥検査や修正が容易で制御
性のよい位相シフトマスクの作成方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来より、フォトマスク上の拡大パターンをウェハ上に
縮小して繰り返し結像させ、所望のＬＳＩパターンを形
成する光リングラフィ技術は良く知られている。

第２図は上記のような縮小光学式の光ステッパを用いた
従来の光リソグラフイ技術による露光法を示す原理図で
ある。

図において、（１）はフォトマスクの透明基板となるガ
ラス基板、（２）はガラス基板（１）上に形成されたＣ
ｒ、ＭｏＳｉ、Ｓｉ等からなる不透明のマスクパターン
である。マスクパターン（２）の材料は、光りソグラフ
ィで用いられる光、例えば、ｇ線、ｉｌｉ、エキシマレ
ーザ等を十分遮断できるものであればよい。

このようなガラス基板（１）及びマスクパターン（２）
からなるフォトマスクを介して光を照射すると、マスク
パターン（２）上の光の電場は同一極性のパルス状の強
度分布となる。従って、光りソグラフィの解像限界Ｒ［
μｍ］以下のパターン転写を行うと、図示したように、
ウェハ上に照射される光強度は、マスクパターン（２）
の縁部を光が回り込むので、なだらかな干渉波形となっ
てしまう。

即ち、マスクパターン（２）を透過した光の電場は空間
的に分離された波形となるが、ウェハ上の光強度は、隣
接した光により互いに重なり合ってしまうため、パター
ンの解像を行うことはできなくなる。

ところで、パターン密度に寄与する解像限界Ｒは、 Ｒ＝ｋｌ・λ／ＮＡ で表わされ、解像限界Ｒが小さいほど解像度は高くなる
。但し、に＋はレジストのプロセスに依存する定数であ
り、０．５程度まで下げることが可能である。又、λは
露光に用いられる光の波長、ＮＡはレンズの開口数であ
る。

上式から、定数に＋及び波長λを小さくシ、且つ、レン
ズの開口数ＮＡを高くすれば、解像限界Ｒは小さく（即
ち、解像度は高く）なることが分かる。

現在、ｉ線（λ＝０．３６５μｍ）を用いて、開口数Ｎ
Ａの値が０．５の光ステッパが実現しており、又、定数
に１の値を０．５まで低減させることが可能なので、解
像限界Ｒの値は、０．４［μｍ］程度まで小さくするこ
とができる。

これよりも小さい解像限界Ｒを得るためには、更に波長
λを短くするか、又は、開口数ＮＡを高くすれば良いが
、光源やレンズの設計が技術的に難しくなる。又、焦点
深度δが、 δ−λ／［２（ＮＡ）２］ で表わされるため、解像限界Ｒを小さくすると焦点深度
δも小さくなり、結局、解像度が低くなってしまうとい
う問題点がある。

このような問題点を解決するため、従来より、以下のよ
うに、位相シフトマスクを用いた露光法が提案されてい
る。

第３図は、例えば特開昭５７−６２０５２号公報及び特
開昭５８−１７３７４４号公報に記載された、改良され
た従来の光リソグラフイ技術による露光法を示す原理図
である。

図において、（３）は５ｉ０２等の透明材からなる位相
シフタであり、隣接するマスクパターン（２）のｒＷＩ
（光透過部）に１つおきに配設されている０位相シフタ
（３）は透過した光の位相を１８０°だけシフトさせる
機能を有している。

第３図の位相シフトマスクによれば、マスクパターン（
２）を透過した光の電場の強度分布は、交互に位相が反
転されるため、図示したように反転パルス状となる。

従って、第２図の場合と同様の光学系で投影すると、ウ
ェハ上の光強度は、パターン像が隣接して重なり合う部
分で光強度が相殺されるため、図示したように分離され
たパターン波形となる。

第３図の方法によれば、解像力が第２図の場合より高く
なり、実験的には、最小解像パターン幅を約半分にする
ことができる。

しかし、第３図の位相シフトマスクの構成は、ライン及
びスペースパターンのような周期的パターンに対しては
容易に適用することができるが、任意のパターンに対し
ては、ウェハ上の光強度を完全に分離することができず
適用困難である。

この問題−点を解決するため、任意のパターンに対して
も適用可能で、且つ、製造上の面からも容易に実現可能
な方法が提案されている。

第４図は、例えば１９８９年のｒＩＥＤＭコンファレン
ス」に記載された、更に改良した従来のセルフ・アライ
ン方式による位相シフトマスクを用いた露光法を示す原
理図である。

この場合、位相シフタ（３）は、マスクパターン（２）
の上に形成されており、マスクパターン（２）よりも広
いパターン幅を有している。

これにより、マスクパターン（２）の縁部付近の光の位
相が反転し、ウェハ上に結像される光強度は、図示した
ようにパターンの配列とは無関係に確実に分離される。

次に、第５図を参照しながら、第４図に示した従来の位
相シフトマスクの作成方法について説明する。

まず、工程（ａ）のように、ガラス基板（１）上にマス
クパターン（２）及び位相シフタ（３）の材ｆ：４Ｍを
積層し、更に、位相シフタ（３）の上にレジストパター
ン（４）を形成する。

続いて、工程（ｂ）のように、レジストパターン（４）
に応じた形状のマスクパターン（２）及び位相シフタ（
３）をエツチングにより形成し、レジストパターン（４
）を除去する。

次に、工程（Ｃ）のように、マスクパターン（２）のみ
を加工するための等方性エツチングを行い、マスクパタ
ーン（２）のみの幅を位相シフタ（３）よりも小さくす
る。これにより、第４図のような位相シフタ（３）を有
するマスクパターン（２）が形成される。

こうして形成された位相シフタマスクは、工程（ｂ）又
は（ｃ）以降に、パターン欠は等の欠陥検査が行われる
。しかし、工程（ｃ）の等方性エツチングにおいては、
マスクパターン（２）と位相シフタ（３）との間に存在
する異物等により加工精度がバラツキ易く制御性が悪い
、従って、製造上のバラツキ要因が多く、欠陥検査及び
修正の信頼性が悪い。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の位相シフトマスクの作成方法は以上のように、マ
スクパターン（２）及び位相シフタ（３）をエツチング
した後で、マスクパターン（２）のみを等方性エツチン
グしているので、欠陥検査及び修正が困難となるうえ、
厳しく管理すべき加工精度の制御性が悪いという問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、欠陥検査及び修正が容易で、且つ、制御性の
よい位相シフトマスクの作成方法を得ることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る位相シフトマスクの作成方法は、透明基
板上に不透明のマスクパターンを形成する工程と、マス
クパターンを酸化することにより、マスクパターンの周
辺部に均一の厚さの位相シフタを形成する工程とを備え
たものである。

［作用］ この発明においては、完全なマスクパターンを形成した
後に、マスクパターンの周辺部を全面にわたって酸化さ
せ、位相シフタを形成する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す工程図であり、（１）〜
（４）は前述と同様のものである。

まず、工程（ａ＞において、マスクパターン（２）とな
る材料膜の上にレジストパターン（４）を形成する。

続いて、工程（ｂ）において、レジストパターン（４）
に従う形状でマスクパターン（２）をエツチングし、レ
ジストパターン（４）を除去する。

次に、マスクパターン（２）を酸化させて、マスクパタ
ーン（２）の周辺部の全面に均一の厚さの位相シフタ（
３）を形成する。

この場合、パターン欠陥検査及び修正等は、工程（ｂ）
の後に行われ、これにより、要求精度に応じた完全なマ
スクパターン（２）が形成される。

又、工程（ｃ）で形成される位相シフタ（３）の厚さは
、酸化処理時間の管理により容易に制御することができ
、位相シフタ（３）に欠陥が生じる可能性がないので、
工程（ｃ）の後に検査を行う必要はない。

尚、マスクパターン（２）の材料としては、光りソグラ
フィで用いられる光（ｇ線、ｉ＠−エキシマレーザ等）
を十分遮断でき、且つ、酸化後に透明になるものであれ
ば良く、前述のＣｒ、ＭｏＳｉ、Ｓｉ等が適用可能であ
る。

又、熱酸化処理を用いれば、位相シフタ（３）となる酸
化膜厚の制御性を更に向上させることができ、高精度の
位相シフタ（３）を形成することができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、透明基板上に不透明の
マスクパターンを形成する工程と、マスクパターンを酸
化することにより、マスクパターンの周辺部に均一の厚
さの位相シフタを形成する工程とを備え、完全なマスク
パターンを形成した後にマスクパターンを全面酸化させ
るようにしたので、欠陥検査及び修正が容易で且つ制御
性のよい位相シフトマスクの作成方法が得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す工程図、第２図は従
来の光りソグラフィによる露光法を示す原理図、第３図
は改良された従来の光りソグラフィによる露光法を示す
原理図、第４図は更に改良さされた従来の光りソグラフ
ィによる露光法を示す原理図、第５図は第４図の位相シ
フトマスクの作成方法を示す工程図である。 （１）・・・ガラス基盤（透明基板） （２）・・・マスクパターン （３）・・・位相シフタ 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　透明基板上に不透明のマスクパターンを形成する工程
   と、前記マスクパターンを酸化することにより、前記マ
   スクパターンの周辺部に均一の厚さの位相シフタを形成
   する工程と、を備えた位相シフトマスクの作成方法。