JPH11327121A - ハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法およびハーフトーン型位相シフトマスクのブランク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】受注から製品完成までに要する時間を短縮し、
製品完成前にブランクの状態で検査することができる製
造方法、及びそれに必要なブランクを提供する。 【解決手段】透明基板の上に半透明位相シフト層(4)、
遮光層(5)、第１レジスト層(6)を順次積層する工程、有
効領域の外側の外周部のみ所定の形状にパターニングし
て第１レジスト膜を形成する工程、遮光層をエッチング
によりパターニングして遮光膜(5')を形成する工程、第
１レジスト膜(6')を剥離する工程、有効領域に露出して
いる半透明位相シフト層を検査する工程、第２レジスト
層(7)を積層する工程、メインパターンの形状に相当す
る第２レジスト膜(7')を形成する工程、半透明位相シフ
ト層をエッチングによりパターニングして半透明位相シ
フト膜(4')を形成する工程、第２レジスト膜を剥離する
工程、とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に投影露光装置
において使用されるパターンを備えたフォトマスクであ
って、特にそのフォトマスクを通過する投影露光光に位
相差を与えて高解像度のパターンの転写を可能にした位
相シフトマスクの製造方法及びその製造方法において使
用されるブランクに関する。

【０００２】

【従来の技術】位相シフトマスクとして従来より、種々
の形式のものが提案されている。例えば、マスク上の開
口部の隣り合う一方に位相を反転させるような透明膜を
設けた構造のレベンソン型位相シフトマスクや、形成す
べきパターンの周辺部に解像限界以下の位相シフターを
形成した構造の補助パターン付き位相シフトマスクや、
基板上にクロムパターンを形成した後にオーバーエッチ
ングによって位相シフターのオーバーハングを形成した
構造の自己整合型位相シフトマスク等がある。

【０００３】以上の各構造の位相シフトマスクは、基板
上にクロムパターンとシフターパターンを設けたもので
あるが、この構造とは別に、シフターパターンのみによ
って形成された位相シフトマスクとして、透過型位相シ
フトマスクや、ハーフトーン型位相シフトマスク等も知
られている。透過型位相シフトマスクというのは、透明
部を透過した光と位相シフターを透過した光との境界部
において光強度がゼロとなることを利用してパターンを
分離するようにした位相シフトマスクであって、シフタ
ーエッジ利用型位相シフトマスクとも呼ばれる。また、
ハーフトーン型位相シフトマスクというのは、投影露光
光に対して部分透過性を有する、いわゆる半透明な位相
シフターパターンを基板上に形成して、その位相シフタ
ーパターンの境界部に形成される光強度がゼロの部分で
パターン解像度を向上するようにした位相シフトマスク
である。透過型位相シフトマスクや、ハーフトーン型位
相シフトマスクはその層構造が単純であるため、製造工
程が容易であり、しかもマスク上の欠陥も少ないという
長所を有している。ハーフトーン型位相シフトマスク
は、例えば図４に示すように、透明基板１１に半透明位
相シフト膜１２ａを積層することによって形成される。
図６に示すように、半透明位相シフト膜１２ａによって
囲まれる透明基板１１の上に有効領域１３が形成され
る。そして、その有効領域１３の内部に所望のパター
ン、この例では文字「Ａ」、が形成される。実際には、
この有効領域にはＩＣチップのパターンが形成される。

【０００４】今、このようなハーフトーン型位相シフト
マスクを用いて、シリコンウェハの表面に設けたレジス
トにステッパーによってパターンを転写する場合を考え
る。この場合には、図６に示すように、有効領域１３の
周囲をアパーチャー１４で囲み、さらに、図４に示すよ
うに、有効領域１３を通過した光Ｒをレンズを通してウ
ェハ１５上に照射する。通常は、例えば１／５の縮小像
をウェハ１５上に形成する。このとき、有効領域１３を
囲むアパーチャ１４は、ウェハ１５の所定露光領域以外
の領域に光が当たらないように作用する。しかしなが
ら、有効領域１３の外周エッジとアパーチャ１４の内周
エッジとの間には横方向に１〜２ｍｍの間隔が形成され
るので、有効領域１３の外周縁に位置する半透明位相シ
フト膜１２ａに当たった光は、その位相シフト膜１２ａ
に固有の光透過性に対応した光量の光を通過させる。こ
のため図４において、例えば矢印Ａのように露光光の照
射位置をずらせてウェハ１５上に順次多数の転写像を形
成するとき、図５に示すように、相隣り合う２個の有効
領域１３の間の微少幅の長方形部分Ｐが２重に露光され
たり、あるいは４個の有効領域１３に囲まれた微少な正
方形部分Ｑが４重に露光されてしまう。

【０００５】有効領域１３の外周部分は、本来、レジス
トが感光してはならない部分であって、そのためにその
部分に半透明位相シフト膜１２ａが設けられているわけ
であるが、その部分が２重に露光されたり、或いは４重
に露光されると、レジストが感光してしまい、そのため
にその領域に本来ないはずのパターンが形成されるとい
う問題があった。

【０００６】このような問題点を解決するために、透明
基板上に半透明位相シフト膜を積層して成るハーフトー
ン型位相シフトマスクにおいて、有効領域内の所定パタ
ーンの形状に半透明位相シフト膜を有し、有効領域外の
外周部に形成された半透明位相シフト膜の上に遮光膜を
設けた構成のハーフトーン型位相シフトマスクが提案さ
れている（特願平７ー１６０１００号公報等）。その製
造方法を図３に示す。 （１）透明基板上に半透明位相シフト層、遮光層、第１
レジスト層を順次積層する工程。・・・図３（ａ） （２）第１レジスト層を所定の形状にパターニングし
て、所定の形状の第１レジスト膜を形成する工程。・・
・図３（ｂ）（ｃ） （３）パターニングされた第１レジスト膜をマスクとし
て遮光層をエッチングによりパターニングして遮光膜を
形成する工程。・・・図３（ｄ） （４）パターニングされた第１レジスト膜をマスクとし
て半透明位相シフト層をエッチングによりパターニング
して半透明位相シフト膜を形成する工程。・・・図３
（ｅ） （５）第１レジスト膜を剥離する工程。・・・図３
（ｆ） （６）第２レジスト層を積層する工程。・・・図３
（ｇ） （７）有効領域内の第２レジスト層を所定の形状にパタ
ーニングして、第２レジスト膜を形成する工程。・・・
図３（ｈ）（ｉ） （８）パターニングされた第２レジスト膜をマスクとし
て遮光層をエッチングによりパターニングして遮光膜を
形成する工程。・・・図３（ｊ） （９）第２レジスト膜を剥離する工程。・・・図３
（ｋ）

【０００７】しかしながら、このようにして上記の構成
のハーフトーン型位相シフトマスクを製造する場合に、
即ち透明基板の上に半透明位相シフト層、遮光層、第１
レジスト層を順次積層して成るブランクから最終製品で
ある半透明位相シフトマスクまでの工程を一貫して実施
すると、以下のような問題がある。 ２回の描画、３回のエッチングを行うので、注文を受
けてから完成するまでに多大な時間を要する。 ブランクの状態では半透明位相シフト層の上に遮光層
が積層されているので、半透明位相シフト層について遮
光膜を形成する工程（図３（ｊ））において発生する変
化、例えば欠陥の有無、透過率、位相差等を検査するこ
とができず、結局、最終製品でこれらの検査をせざるを
得ない。したがって、最終製品を検査した結果、不具合
が見出されると、製造工程が全て無駄になってしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであって、注文を受け
てから最終製品が完成するまでに要する時間を短縮し、
かつ、最終製品が完成する前にブランクの状態で半透明
位相シフト層の欠陥の有無、透過率、位相差等を検査す
ることができるような製造方法を提供し、またその製造
方法に必要なブランクを提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
め、本発明の第１の発明は、透明基板の上に半透明位相
シフト膜及び遮光膜を順次積層して成るハーフトーン型
位相シフトマスクの製造方法において、（１）透明基板
の上に半透明位相シフト層、遮光層、第１レジスト層を
順次積層する工程、（２）第１レジスト層をパターニン
グしてメインパターンが存在することになる有効領域の
外側の外周部に選択的に第１レジスト層を残存させて、
第１レジスト膜を形成する工程、（３）第１レジスト膜
をマスクとして、遮光層をエッチングによりパターニン
グして遮光膜を形成する工程、（４）第１レジスト膜を
剥離する工程、（５）有効領域に露出している半透明位
相シフト層を検査する工程、（６）第２レジスト層を積
層する工程、（７）第２レジスト層を所定の形状にパタ
ーニングして、有効領域の中にメインパターンの形状に
相当する第２レジスト膜を形成する工程、（８）第２レ
ジスト膜をマスクとして、半透明位相シフト層をエッチ
ングによりパターニングしてメインパターン形状の半透
明位相シフト膜を形成する工程、（９）第２レジスト膜
を剥離する工程、とを有することを特徴とするハーフト
ーン型位相シフトマスクの製造方法である。

【００１０】また、本発明の第２の発明は、請求項１に
記載のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法にお
いて、（５）の工程と（６）の工程との間に、保管する
工程、を有することを特徴とする請求項１に記載のハー
フトーン型位相シフトマスクの製造方法である。

【００１１】また、本発明の第３の発明は、透明基板の
上に半透明位相シフト膜及び遮光膜を順次積層して成る
ハーフトーン型位相シフトマスクを製造するためのブラ
ンクにおいて、メインパターンを形成する有効領域の外
側の外周部に選択的に遮光膜を有し、有効領域の中の半
透明位相シフト層はパターニングされていない（ベタ
の）状態であることを特徴とするハーフトーン型位相シ
フトマスクのブランクである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下実施例を用いて、発明の実施
の形態を説明する。

【００１３】

【実施例】マスクを作成する場合、一般には次のような
手順を踏む。すなわち、実際のＩＣチップのパターンと
なる有効領域の設計が完了する前に、チップのサイズを
決め、その外周部の設計を完了する。したがってマスク
を発注する場合、外周部を先に発注し、有効領域を後で
支給（本発注）することが可能である。このような受注
を受けた場合における、マスクを製造する実施例を説明
する。

【００１４】図１は本発明に係るハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造方法の工程を示している。注文を受け
てから、図１（ａ）に示すように、石英によって形成さ
れた透明基板３の上に、周知の成膜方法を用いて、Ｍｏ
ＳｉＯＮ（酸化窒化モリブデンシリサイド）から成る半
透明位相シフト層４、Ｃｒ（クロム）、ＣｒＯ（酸化ク
ロム）、ＣｒＮ（窒化クロム）、ＣｒＯＮ（酸化窒化ク
ロム）、ＣｒＯＣＮ（酸化炭化窒化クロム）又はこれら
を積層または混合した材料から成る遮光層５を形成し、
ポジレジストによって第１レジスト層６を形成した。各
層の厚さは、半透明位相シフト層４を１２００〜２００
０Å、遮光層５を３００〜１５００Å、第１レジスト層
６を３０００〜６０００Åとした。

【００１５】次いで、電子線による露光（図１（ｂ））
及びそれに引き続く現像により所望パターン（この場合
は外周部）の第１レジスト膜６’を形成した（図１
（ｃ））。さらに、第１レジスト膜６’をマスクとし
て、硝酸第２セリウムアンモニウムに過塩素酸を加えて
作成したエッチング液を用いて、常法のウェットエッチ
ングにより、又はＣｌ₂（塩素）とＯ₂（酸素）の混合ガ
スによるドライエッチングにより、遮光層５を所望パタ
ーンの遮光膜５’へパターニングした（図１（ｄ））。

【００１６】次いで、酸素プラズマや硫酸を用いて第１
レジスト膜６’を剥離することにより、有効領域の外側
の外周部にのみ所定の形状の遮光膜５’が形成され、有
効領域の中の半透明位相シフト層４はパターニングされ
ていない（ベタの）状態である中間ブランク２が得られ
た（図１（ｅ））。中間ブランク２には、位置合わせマ
ーク９及び２回目の描画の際に必要となる重ね合わせマ
ーク１０が形成されている（図２）。この中間ブランク
２の段階で、有効領域内の半透明位相シフト層４にいつ
いて欠陥の有無、透過率、位相差等を検査した。検査の
結果、不具合が発見された場合には、常法によりその不
具合を修正した。この中間ブランク２は、メインパター
ン（有効領域）の形成の開始が出来るまで保管した。

【００１７】メインパターンの支給を受けた後は以下の
工程を実施した。遮光膜５’の上にポジレジストによっ
て第２レジスト層７を形成した（図１（ｆ））。次い
で、電子線による露光（図１（ｇ））及びそれに引き続
く現像により所望パターン（メインパターン及び外周
部）の第２レジスト膜７’を形成した（図１（ｈ））。
さらに、第２レジスト膜７’をマスクとして、ＣＦ₄、
Ｃ₂Ｆ₆等のフッ素系ガスとＯ₂（酸素）の混合ガスによ
るドライエッチングにより、半透明位相シフト層４を所
望パターンの半透明位相シフト膜４’へパターニングし
た（図１（ｉ））。次いで、酸素プラズマや硫酸を用い
て第１レジスト膜７’を剥離することにより、有効領域
の外側の外周部にのみ所定の形状の遮光膜５’が形成さ
れ、有効領域内に所定の形状のメインパターンが形成さ
れた状態のハーフトーン型位相シフトマスクが得られた
（図１（ｊ））。

【００１８】

【発明の効果】本発明のハーフトーン型位相シフトマス
クの製造方法によれば、有効領域に半透明位相シフト層
が露出しているブランクの状態で、半透明位相シフト層
の欠陥の有無、透過率、位相差等を検査することが出来
るので、最終製品が完成する前にこれらの検査を実施す
ることにより、この段階で不具合が発見された場合には
早期に修正作業をすることが可能である。さらに中間の
ブランクを作成した後でメインパターンの支給を受け
て、有効領域内にメインパターンの形成を施す工程を実
施するので、支給を受けてからの工程では、１回の描
画、１回のエッチングで済むので、注文を受けてから最
終製品が完成するまでの製造に要する時間を短縮するこ
とができる。

【００１９】また、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスク用ブランクによれば、有効領域内の半透明位相シ
フト層が露出しているので、有効領域内の半透明位相シ
フト層について欠陥の有無、透過率、位相差等を検査す
ることが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハーフトーン型位相シフトマスク
の製造方法の一実施例を示す図であり、（ａ）〜（ｊ）
は工程順の断面図である。

【図２】本発明に係るハーフトーン型位相シフトマスク
の製造方法の一実施例を示す図１の（ｅ）の平面図であ
る。

【図３】従来のハーフトーン型位相シフトマスクの製造
方法を示す図であり、（ａ）〜（ｋ）は工程順の断面図
である。

【図４】ハーフトーン型位相シフトマスクを用いた露光
系の一例を示す側面断面図である。

【図５】従来のハーフトーン型位相シフトマスクを用い
て露光対象物上にメインパターンを転写した状態を示す
模式図である。

【図６】従来のハーフトーン型位相シフトマスク及びそ
れにアパーチャを被せる状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１ ・・・・ハーフトーン型位相シフトマスク ２ ・・・・ハーフトーン型位相シフトマスク用中間ブ
ランク ３ ・・・・透明基板 ４ ・・・・半透明位相シフト層 ４’・・・・半透明位相シフト膜 ５ ・・・・遮光層 ５’・・・・遮光膜 ６ ・・・・第１レジスト層 ６’・・・・第１レジスト膜 ７ ・・・・第２レジスト層 ７’・・・・第２レジスト膜 ８ ・・・・電子線 ９ ・・・・位置合わせマーク １０・・・・重ね合わせマーク １１・・・・透明基板 １２ａ・・・位相シフト膜 １２ｂ・・・フィデューシャルマーク １３・・・・有効領域 １４・・・・アパーチャー １５・・・・ウェハー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板の上に半透明位相シフト膜及び遮
   光膜を順次積層して成るハーフトーン型位相シフトマス
   クの製造方法において、（１）透明基板の上に半透明位
   相シフト層、遮光層、第１レジスト層を順次積層する工
   程、（２）第１レジスト層をパターニングしてメインパ
   ターンが存在することになる有効領域の外側の外周部に
   選択的に第１レジスト層を残存させて、第１レジスト膜
   を形成する工程、（３）第１レジスト膜をマスクとし
   て、遮光層をエッチングによりパターニングして遮光膜
   を形成する工程、（４）第１レジスト膜を剥離する工
   程、（５）有効領域に露出している半透明位相シフト層
   を検査する工程、（６）第２レジスト層を積層する工
   程、（７）第２レジスト層を所定の形状にパターニング
   して、有効領域の中にメインパターンの形状に相当する
   第２レジスト膜を形成する工程、（８）第２レジスト膜
   をマスクとして、半透明位相シフト層をエッチングによ
   りパターニングしてメインパターン形状の半透明位相シ
   フト膜を形成する工程、（９）第２レジスト膜を剥離す
   る工程、とを有することを特徴とするハーフトーン型位
   相シフトマスクの製造方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のハーフトーン型位相シフ
   トマスクの製造方法において、（５）の工程と（６）の
   工程との間に、保管する工程、を有することを特徴とす
   る請求項１に記載のハーフトーン型位相シフトマスクの
   製造方法。
3. 【請求項３】透明基板の上に半透明位相シフト膜及び遮
   光膜を順次積層して成るハーフトーン型位相シフトマス
   クを製造するためのブランクにおいて、メインパターン
   を形成する有効領域の外側の外周部に選択的に遮光膜を
   有し、有効領域の中の半透明位相シフト層はパターニン
   グされていない（ベタの）状態であることを特徴とする
   ハーフトーン型位相シフトマスクのブランク。