JPH10104815A - フォトマスク及びその製造方法 - Google Patents

フォトマスク及びその製造方法

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JPH10104815A
JPH10104815A JP25655996A JP25655996A JPH10104815A JP H10104815 A JPH10104815 A JP H10104815A JP 25655996 A JP25655996 A JP 25655996A JP 25655996 A JP25655996 A JP 25655996A JP H10104815 A JPH10104815 A JP H10104815A
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photomask
phase shift
phase
shift photomask
shifter
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JP25655996A
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English (en)
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Hisafumi Yokoyama
横山寿文
Masami Matsumoto
松本真佐美
Hiroyuki Miyashita
宮下裕之
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相シフトフォトマスクの位相差に起因する
歩留まりを向上させる。 【解決手段】 フォトマスクをパターニング後、フッ酸
蒸気又はフッ酸を主成分とする溶液の蒸気によりフォト
マスクのガラス部1又は位相シフター部をエッチングす
る。フォトマスクとしては、ハーフトーン型位相シフト
フォトマスク、レベンソンタイプ位相シフトフォトマス
クが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトマスク及び
その製造方法に関し、特に、HF(フッ酸)蒸気により
ガラス部又は位相シフター部をエッチングすることによ
り、位相差を調整するフォトマスク及びその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化に伴
い、その回路製版に用いられるレチクルにも一層微細化
が要求される。例えば、代表的なLSIであるDRAM
を例にあげると、これらのレチクルを用いて転写される
デバイスのパターンの線幅は、現在の16MbDRAM
では0.5μmと微細なものである。さらに、64Mb
DRAMの微細な製版には、従来のステッパーを用いた
露光方式では最早限界にきており、このような要求に応
えるために様々な露光法等が研究されている。位相シフ
トフォトマスクもその一つであり、それを用いると、現
在のステッパーによっても解像度を上げることが可能な
ため、その開発も盛んになっており、最近では、デバイ
ス作製に導入されつつある。
【0003】位相シフトフォトマスクとしては、図3
(a)に断面図を示す通り、石英基板1上に繰り返し模
様の遮光層2を設け、1個おきのスペース部3の透明基
板1を位相差で半波長分彫り込んだ構成の、レベンソン
タイプの下シフター型に属する石英基板彫り込み型の位
相シフトフォトマスク(特開昭62−189468
号)、あるいは、図3(b)に断面図を示すように、石
英基板1上にエッチングストップ層4、SiO2 系等の
位相シフター層5、さらにその上に繰り返し模様の遮光
層2を設け、1個おきのスペース部6の位相シフター層
5を彫り込んだ構成の、レベンソンタイプの下シフター
型位相シフトフォトマスク、あるいは、図3(c)に断
面図を示すように、石英基板1上にエッチングストップ
層4(このエッチングストップ層4は必ずしも必要では
ない。)を設け、その上に繰り返し模様の遮光層2を設
け、1個おきのスペース部の上にSiO2 系の位相シフ
ター層7を設けた構成の、レベンソンタイプの上シフタ
ー型位相シフトフォトマスク、あるいは図3(d)に断
面図を示すように、透明基板1上にクロム化合物又はモ
リブデンシリサイド化合物の位相シフト層兼ハーフトー
ン層8のパターンを有する単層ハーフトーン位相シフト
フォトマスク、あるいは、図3(e)の断面図に示すよ
うに、透明基板1上にハーフトーン遮光層9と位相シフ
ト層10からなるパターンを有する多層ハーフトーン位
相シフトフォトマスク(特願平3−287832号)等
の開発が行われている。
【0004】ところで、位相シフトフォトマスクの場
合、位相差が転写特性に多大な影響を及ぼす。位相シフ
トフォトマスクでは、位相差が180°よりもずれる
と、フォーカスの最適値がシフトしてしまう。その上、
焦点深度も小さくなってしまう。そのため、位相シフト
フォトマスクとしての特性を十分に生かすことができな
くなる。このように、位相差がデバイス作製時のプロセ
ス裕度に大きな役割を果たす。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位相差
を許容値内に制御することは非常に困難である。また、
その一方、位相差に関する仕様は益々厳しくなってい
る。i線用ハーフトーン位相シフトフォトマスクの作製
を例にあげると、クロム系のハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクの位相シフター層の厚さは約1400Å前後
である。例えば、64MbDRAM用の位相シフトフォ
トマスクの仕様値である5°以内に位相差を制御しよう
とすると、約40Å以内の精度で膜厚を制御しなくては
ならない。さらには、ドライエッチングが使用されるよ
うになったことから、位相差の制御には下地である石英
基板とのより厳しい選択比が要求されるようになった。
【0006】本発明は以上のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、位相シフトフォトマスク
の位相差に起因する歩留まりを向上させることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、フッ
化水素を主成分とする溶液の蒸気により、位相シフトフ
ォトマスクの石英基板ないしはSiO2 系の位相シフタ
ー部をエッチングすることにより、位相差を補正するこ
とを特徴とするものである。
【0008】位相差を補正する手段には、本発明の他
に、石英基板ないしはSiO2 系の位相シフター部のド
ライエッチング又はウエットエッチングをする方法が考
えられる。ドライエッチングする方法には、図4に単層
ハーフトーン位相シフトフォトマスクを例にあげて説明
すると、図(a)に示すような位相シフトフォトマスク
に、図(b)に示すように、再度レジスト11を塗布
し、アライメント描画又は裏面からのバック露光を行
い、図(c)に示すように、開口部以外をレジスト11
で覆い、図(d)に示すように、このレジスト11を介
して石英基板1をドライエッチングして、図(e)に示
すように、スペース部の石英基板1を所定量エッチング
して位相差を補正する方法と、図(a)から直接図
(e)に示すように、レジストは塗布せずに位相シフト
層兼ハーフトーン層8を介して直接ドライエッチングす
る方法が考えられる。
【0009】前者は、レジスト塗布工程及び露光工程が
追加されるため、それに伴う工程が煩雑になると共に、
その工程による新たな欠陥を発生させる可能性を持ち合
わせている。また、後者は、ハーフトーン位相シフトフ
ォトマスクの場合は、透過率の上昇、低反射クロムを用
いたレベンソンタイプ位相シフトフォトマスクの場合
は、低反射層のダメージが生ずる。
【0010】また、ウェットエッチングする方法では、
通常、フッ酸ないしはフッ酸干渉溶液をエッチャントに
使用する。これは、フッ酸が位相シフト層兼ハーフトー
ン層及び遮光層をエッチングすることなく、石英基板部
のみをエッチングするためである。しかし、フッ酸系の
溶液は非常に危険であり、取り扱いには十分な知識と注
意が必要である。その上、除外設備も必要である。フォ
トマスクの場合、多品種少量生産であるため、半導体工
場のような一貫したフルオートラインにはなっておら
ず、フッ酸を取り扱うのには大きな障壁がある。
【0011】しかし、フッ酸蒸気をチャンバに導入し、
減圧下で処理する方法では、溶液の処理は不要であり、
その蒸気と反応生成物は真空ポンプにより簡易な除外設
備を通して排気される。そのため、危険な溶液を人が扱
う必要もなく、安全である。また、フッ酸蒸気によるエ
ッチングは、レジスト塗布、露光等の煩雑な工程を省く
ことが可能で、さらには、ドライエッチングのようにプ
ラズマを使用していないため、イオン衝撃等による低反
射膜のダメージ、透過率の上昇を防ぐことができ、非常
に有効である。
【0012】これらの位相シフトフォトマスクとして
は、モリブデンシリサイドを主成分とする単層あるいは
多層のハーフトーン位相シフトフォトマスク、クロム化
合物を主成分とする単層あるいは多層のハーフトーン位
相シフトフォトマスク、あるいは、レベンソンタイプ位
相シフトフォトマスク等、公知の何れの位相シフトフォ
トマスクであってもよい。
【0013】なお、フッ酸蒸気に水蒸気を添加した系に
よりエッチングすると、エッチングレートが向上する。
また、減圧下で処理することにより、エッチングレート
の制御が容易になる。
【0014】また、フォトマスクの位相シフト層兼ハー
フトーン層及び遮光層は、フッ酸に対して十分な耐性が
あることが望ましい。
【0015】また、レベンソンタイプ位相シフトフォト
マスクは、位相シフター層をドライエッチングする際の
エッチングストッパー層を有することが望ましい。
【0016】なお、レベンソンタイプ位相シフトフォト
マスクが下シフター型位相シフトフォトマスクの場合、
フッ酸蒸気によるエッチングによって、遮光層の下の位
相シフター層にアンダーカットが入るため、位相シフタ
ーが残っているスペース部と残っていないスペース部
(図3(b)の符号6の部分)との間の透過光強度差が
少なくなる。
【0017】以上から明らかなように、本発明のフォト
マスクは、フッ酸蒸気又はフッ酸を主成分とする溶液の
蒸気により、フォトマスクのガラス部又は位相シフター
部がエッチングされていることを特徴とするものであ
る。
【0018】この場合、水蒸気を添加した系によりフォ
トマスクのガラス部又は位相シフター部がエッチングさ
れていることが望ましく、また、減圧下で処理されたこ
とが望ましい。
【0019】また、フォトマスクが位相シフトフォトマ
スクであり、ガラス部又は位相シフター部をエッチング
することにより、位相差が調整されていることが望まし
い。
【0020】この位相シフトフォトマスクとしては、ハ
ーフトーン型位相シフトフォトマスク、レベンソンタイ
プ位相シフトフォトマスクがあるが、レベンソンタイプ
下シフター型位相シフトフォトマスクの場合には、遮光
層の下の位相シフター層にアンダーカットが入ることに
なる。
【0021】また、本発明のフォトマスクの製造方法
は、フォトマスクをパターニング後、フッ酸蒸気又はフ
ッ酸を主成分とする溶液の蒸気によりフォトマスクのガ
ラス部又は位相シフター部をエッチングすることを特徴
とする方法である。
【0022】この場合、水蒸気を添加した系によりフォ
トマスクのガラス部又は位相シフター部をエッチングす
ることが望ましく、また、減圧下で処理することが望ま
しい。
【0023】また、フォトマスクは位相シフトフォトマ
スクであり、ガラス部又は位相シフター部をエッチング
することにより、位相差を調整することが望ましい。
【0024】この位相シフトフォトマスクとしては、ハ
ーフトーン型位相シフトフォトマスク、レベンソンタイ
プ位相シフトフォトマスクがあるが、レベンソンタイプ
下シフター型位相シフトフォトマスクの場合には、遮光
層の下の位相シフター層にアンダーカットが入ることに
なる。
【0025】このような本発明のフォトマスク、フォト
マスクの製造方法を用いることにより、単層あるいは多
層のハーフトーン位相シフトフォトマスク、レベンソン
タイプ位相シフトフォトマスクの何れにおいても、透明
基板である石英基板部、あるいは、位相シフター部をフ
ッ酸蒸気又はフッ酸を主成分とする溶液の蒸気によりエ
ッチングすることにより、位相差を調整することが可能
で、歩留まりの向上、製造期間の短縮を図ることができ
る。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明のフォトマスク、フ
ォトマスクの製造方法の実施例について説明する。 〔実施例1〕この実施例は、図1に示すように、石英基
板1上の位相シフト層兼ハーフトーン層8が酸化窒化ク
ロム(130nm厚)/窒化クロム(10nm厚)の2
層構造からなるi線ハーフトーン位相シフトフォトマス
クに、フッ酸蒸気によるエッチングを施し、位相差を調
整した例である。
【0027】レチクル上のパターンは16MbDRAM
の3チップ構成であり、適用レイヤーはコンタクトホー
ルである。フォトマスクブランクスのレジストには、ノ
ボラック系ポジレジストNPR895I(長瀬産業
(株))を用いた。フォトマスクブランクスをレーザ描
画装置CORE2564(ETEC SYSTEM社)
で描画し、無機アルカリ現像液で現像し、その開口部の
酸化窒化クロム及び窒化クロムを、ジクロロメタン(C
2 Cl2 )と酸素の混合ガスを用いてリアクティブイ
オンエッチングにてドライエッチングを行った。その
後、レジストを剥離し、洗浄後、図1(a)のようなハ
ーフトーン位相シフトフォトマスクが得られた。その位
相差を位相差測定機MPM−100(レーザテック
(株))にて測定したところ、i線波長で173°であ
った。
【0028】そこで、約7°位相差を向上させるべく、
そのハーフトーン位相シフトフォトマスクを、フッ酸蒸
気及び水蒸気の混合気体を用いて、約600Paの減圧
条件下及び約25℃のチャンバ内温度にて、20秒間処
理したところ、図1(b)に示すように、位相シフト層
兼ハーフトーン層8のスペース部より露出した石英基板
1がアンダーカット(サイドエッチング)を伴ってエッ
チングされた。このハーフトーン位相シフトフォトマス
クをエッチング装置から取り出し、再度位相差を測定し
たところ、179°であり、本発明により、位相差の回
復が確認された。
【0029】〔実施例2〕この実施例は、図2に示すよ
うに、石英基板1上の、酸化クロム及びクロム2(11
0nm厚)、SOG(スピン・オン・グラス)位相シフ
ター5(380nm厚)、ハフニアエッチングストッパ
ー4(5nm)の3層構造のi線レベンソンタイプ下シ
フター型位相シフトフォトマスクに、フッ酸蒸気による
エッチングを施し、位相差を調整した例である。
【0030】レチクル上のパターンは64MbDRAM
の2チップ構成であり、適用レイヤーはビットラインで
ある。フォトマスクブランクスのレジストには、ノボラ
ック系ポジレジストEBR900(東レ(株))を用い
た。このレベンソンタイプ下シフター型位相シフトフォ
トマスクは、フォトマスクブランクスをEB描画装置M
EBES−IV(ETEC SYSTEM社)で描画
し、無機アルカリ現像液で現像し、その開口部の酸化ク
ロム及びクロムをウェットエッチングを行い、その後、
レジストを剥離し、洗浄後、再度同じレジストを塗布
し、レーザ描画装置CORE2564(ETEC SY
STEM社)でアライメント描画した後、無機アルカリ
現像液で現像し、開口した位相シフター部をCF4 ガス
を用いてドライエッチングした後、レジストを剥離し、
洗浄して、図2(a)のようなレベンソンタイプ下シフ
ター型位相シフトフォトマスクを作製した。その後、そ
の位相差を位相差測定機MPM−100(レーザテック
(株))にて測定したところ、i線波長で191°であ
った。
【0031】そこで、約11°位相差を向上させるべ
く、その位相シフトフォトマスクをフッ酸蒸気及び水蒸
気の混合気体を用いて、約600Paの減圧条件下及び
約25℃のチャンバ内温度にて、25秒間処理したとこ
ろ、図2(b)に示すように、遮光層2の位相シフター
5が残っているスペース部から露出した位相シフター5
がアンダーカット(サイドエッチング)を伴ってエッチ
ングされると共に、位相シフター5が残っていないスペ
ース部を通して両側の位相シフター5がアンダーカット
(サイドエッチング)された。このレベンソンタイプ下
シフター型位相シフトフォトマスクをエッチング装置か
ら取り出し、再度位相差を測定したところ、180°で
あり、本発明により、位相差の回復が確認された。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のフォトマスク及びその製造方法によると、フッ酸蒸気
又はフッ酸蒸気と水蒸気の混合気体を用い、減圧下でエ
ッチングすることにより、位相差の補正が可能となり、
位相差のばらつきによる歩留まりの向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によりハーフトーン位相シフトフォトマ
スクの位相差の調整をする実施例1の工程を説明するた
めの断面図である。
【図2】本発明によりレベンソンタイプ下シフター型位
相シフトフォトマスクの位相差の調整をする実施例2の
工程を説明するための断面図である。
【図3】本発明が適用可能ないくつかの位相シフトフォ
トマスクの断面図である。
【図4】本発明以外に考えられる位相差調整方法を説明
するための断面図である。
【符号の説明】
1…透明基板 2…遮光層 3…スペース部 4…エッチングストップ層 5…位相シフター層 6…スペース部 7…位相シフター層 8…位相シフト層兼ハーフトーン層 9…ハーフトーン遮光層 10…位相シフト層 11…レジスト

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ酸蒸気又はフッ酸を主成分とする溶
    液の蒸気により、フォトマスクのガラス部又は位相シフ
    ター部がエッチングされていることを特徴とするフォト
    マスク。
  2. 【請求項2】 請求項1において、水蒸気を添加した系
    によりフォトマスクのガラス部又は位相シフター部がエ
    ッチングされていることを特徴とするフォトマスク。
  3. 【請求項3】 請求項1において、減圧下で処理された
    ことを特徴とするフォトマスク。
  4. 【請求項4】 請求項1において、位相シフトフォトマ
    スクであり、ガラス部又は位相シフター部をエッチング
    することにより、位相差が調整されていることを特徴と
    するフォトマスク。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記位相シフトフォ
    トマスクが、ハーフトーン型位相シフトフォトマスクで
    あることを特徴とするフォトマスク。
  6. 【請求項6】 請求項4において、前記位相シフトフォ
    トマスクが、レベンソンタイプ位相シフトフォトマスク
    であることを特徴とするフォトマスク。
  7. 【請求項7】 請求項6において、前記位相シフトフォ
    トマスクが、レベンソンタイプ下シフター型位相シフト
    フォトマスクであり、遮光層の下の位相シフター層にア
    ンダーカットが入っていることを特徴とするフォトマス
    ク。
  8. 【請求項8】 フォトマスクをパターニング後、フッ酸
    蒸気又はフッ酸を主成分とする溶液の蒸気によりフォト
    マスクのガラス部又は位相シフター部をエッチングする
    ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項8において、水蒸気を添加した系
    によりフォトマスクのガラス部又は位相シフター部をエ
    ッチングすることを特徴とするフォトマスクの製造方
    法。
  10. 【請求項10】 請求項8において、減圧下で処理する
    ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
  11. 【請求項11】 請求項8において、前記フォトマスク
    は位相シフトフォトマスクであり、そのパターニング
    後、ガラス部又は位相シフター部をエッチングすること
    により、位相差を調整することを特徴とするフォトマス
    クの製造方法。
  12. 【請求項12】 請求項11において、前記位相シフト
    フォトマスクが、ハーフトーン型位相シフトフォトマス
    クであることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
  13. 【請求項13】 請求項11において、前記位相シフト
    フォトマスクが、レベンソンタイプ位相シフトフォトマ
    スクであることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
  14. 【請求項14】 請求項13において、前記位相シフト
    フォトマスクが、レベンソンタイプ下シフター型位相シ
    フトフォトマスクであり、遮光層の下の位相シフター層
    にアンダーカットが入ることを特徴とするフォトマスク
    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
JP2001337438A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Toppan Printing Co Ltd 位相シフトマスクの位相差の調整方法
WO2002086621A3 (en) * 2001-04-19 2003-09-12 Du Pont Ion-beam deposition process for manufacturing multilayered attenuated phase shift photomask blanks

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