JPH04344645A - リソグラフィー方法および位相シフトマスクの作製方法 - Google Patents
リソグラフィー方法および位相シフトマスクの作製方法Info
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- JPH04344645A JPH04344645A JP4056141A JP5614192A JPH04344645A JP H04344645 A JPH04344645 A JP H04344645A JP 4056141 A JP4056141 A JP 4056141A JP 5614192 A JP5614192 A JP 5614192A JP H04344645 A JPH04344645 A JP H04344645A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/29—Rim PSM or outrigger PSM; Preparation thereof
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
-
- G—PHYSICS
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- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路及び他
のデバイス作製に用いられる光リソグラフィー技術に関
し、特にリソグラフィー技術を用いてデバイスを作製す
る光学システムに使用される、位相シフトマスクの作製
手法に関する。これらのマスクはまた、特に倍率を有す
る光システムに用いられる場合、”レティクル”と呼ば
れる。
のデバイス作製に用いられる光リソグラフィー技術に関
し、特にリソグラフィー技術を用いてデバイスを作製す
る光学システムに使用される、位相シフトマスクの作製
手法に関する。これらのマスクはまた、特に倍率を有す
る光システムに用いられる場合、”レティクル”と呼ば
れる。
【０００２】半導体集積回路作製の際には、トランジス
タのようなデバイスをウェハあたりできるだけ多く作製
することが望ましい。従って、トランジスタあるいは他
の特性サイズを可能な限り小さくすることが望まれる。 例えば、金属層間で電気的に結合させるための、金属ス
トライプの特性サイズ、すなわちその幅Ｗ、あるいは金
属で満たされる絶縁層の空隙の特性サイズを小さくする
ことが望まれる。従って、集積回路を作製する半導体ウ
ェハのフォトレジスト層に、幅Ｗの孤立形状を転写する
ことが必要とされる場合、マスク（レティクル）内には
幅Ｃの形状が必要とされる。この幅Ｃがマスクの遮光層
内の単なる空隙である場合、比Ｗ／Ｃはｍとなり、ｍは
マスクパターンをフォトレジスト層に縮小転写するのに
用いられる、光システムの横方向倍率として知られる。 しかし、回折光の影響が支配的になると、像のエッジが
不明瞭（解像性の劣化）となり、フォトレジスト層に結
像された際に解像度が劣化する。
タのようなデバイスをウェハあたりできるだけ多く作製
することが望ましい。従って、トランジスタあるいは他
の特性サイズを可能な限り小さくすることが望まれる。 例えば、金属層間で電気的に結合させるための、金属ス
トライプの特性サイズ、すなわちその幅Ｗ、あるいは金
属で満たされる絶縁層の空隙の特性サイズを小さくする
ことが望まれる。従って、集積回路を作製する半導体ウ
ェハのフォトレジスト層に、幅Ｗの孤立形状を転写する
ことが必要とされる場合、マスク（レティクル）内には
幅Ｃの形状が必要とされる。この幅Ｃがマスクの遮光層
内の単なる空隙である場合、比Ｗ／Ｃはｍとなり、ｍは
マスクパターンをフォトレジスト層に縮小転写するのに
用いられる、光システムの横方向倍率として知られる。 しかし、回折光の影響が支配的になると、像のエッジが
不明瞭（解像性の劣化）となり、フォトレジスト層に結
像された際に解像度が劣化する。
【０００３】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｍｅｅｔｉｎｇ（ＩＥＤＭ）
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ， ｐｐ．５７−６
０（３．３．１−３．３．４）（１９８９年１２月）に
掲載の、”Ｎｅｗ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｍ
ａｓｋ ｗｉｔｈＳｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｐｈａｓ
ｅ Ｓｈｉｆｔｅｒｓ ｆｏｒ ａ Ｑｕａｒｔｅｒ
Ｍｉｃｒｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”において、Ａ
．Ｎｉｔａｙａｍａらは、解像度、つまりフォトレジス
ト層１０１上に結像されるマスク形状の解像性を改善す
るために、透明な位相シフト部を有するマスクの利用を
示している。それらのマスクには透明な光位相シフト層
がパターニングされ、マスクの不透明部のエッジから既
定の距離に配置されたエッジを有する層が形成されてい
る。各位相シフト層の厚さｔは、λ／２（ｎ−１）と等
しく、ここでλは光源の波長、ｎは位相シフト層の屈折
率である。従って、これらの位相シフト層によって、光
の位相はπだけシフト（位相遅れ）される。回折の原理
から、この位相シフト層によって解像度が改善される。 このようなマスクは、”位相シフト”マスクと呼ばれて
いる。
ｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｍｅｅｔｉｎｇ（ＩＥＤＭ）
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ， ｐｐ．５７−６
０（３．３．１−３．３．４）（１９８９年１２月）に
掲載の、”Ｎｅｗ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｍ
ａｓｋ ｗｉｔｈＳｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｐｈａｓ
ｅ Ｓｈｉｆｔｅｒｓ ｆｏｒ ａ Ｑｕａｒｔｅｒ
Ｍｉｃｒｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”において、Ａ
．Ｎｉｔａｙａｍａらは、解像度、つまりフォトレジス
ト層１０１上に結像されるマスク形状の解像性を改善す
るために、透明な位相シフト部を有するマスクの利用を
示している。それらのマスクには透明な光位相シフト層
がパターニングされ、マスクの不透明部のエッジから既
定の距離に配置されたエッジを有する層が形成されてい
る。各位相シフト層の厚さｔは、λ／２（ｎ−１）と等
しく、ここでλは光源の波長、ｎは位相シフト層の屈折
率である。従って、これらの位相シフト層によって、光
の位相はπだけシフト（位相遅れ）される。回折の原理
から、この位相シフト層によって解像度が改善される。 このようなマスクは、”位相シフト”マスクと呼ばれて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前掲のＡ．Ｎｉｔａｙ
ａｍａらによって示されたマスク構造は、単一アライメ
ントレベルプロセスによって作製され、ウェットエッチ
ングに耐性のあるＰＭＭＡ位相シフト層の下の遮光クロ
ム層をウェットエッチングして、その下のＰＭＭＡ層を
エッチングし、位相シフトマスクを形成する。しかし、
クロム層の横方向エッチングの制御は難しく、クロム層
のエッジの位置の制御も難しい。そのような困難に関わ
らず、遮光クロム層のエッジの位置合わせは、マスクの
解像度を改善するために精密に制御されねばならない。
ａｍａらによって示されたマスク構造は、単一アライメ
ントレベルプロセスによって作製され、ウェットエッチ
ングに耐性のあるＰＭＭＡ位相シフト層の下の遮光クロ
ム層をウェットエッチングして、その下のＰＭＭＡ層を
エッチングし、位相シフトマスクを形成する。しかし、
クロム層の横方向エッチングの制御は難しく、クロム層
のエッジの位置の制御も難しい。そのような困難に関わ
らず、遮光クロム層のエッジの位置合わせは、マスクの
解像度を改善するために精密に制御されねばならない。
【０００５】さらに、Ａ．Ｎｉｔａｙａｍａらの手法で
は、ラインアンドスペース群パターンあるいは比較的小
さい位相シフト補助スロットを有する孤立空隙のような
、任意形状のマスクには十分に対応することができない
。位相シフトスロットを有する空隙と同様、ラインアン
ドスペース群パターンを形成する手法について、Ｍ．Ｄ
．Ｌｅｖｅｎｓｏｎらによる、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａ
ｃｔｉｏｎｓ ｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ
， Ｖｏｌ．ＥＤ−２９， ｐｐ．１８２８−１８３６
（１９８２年）に掲載の、”Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｒｅｓ
ｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐ
ｈｙ ｗｉｔｈ ａ Ｐｈａｓｅ ＳｈｉｆｔｉｎｇＭ
ａｓｋ，”に示されている。この論文には、そのような
マスクデバイスの作製手法が示されているが、２段階ア
ライメント（２アライメントレベル手法）が必要とされ
、正確なアライメントを行い、マスク作製プロセス（電
子ビームリソグラフィー）を簡素化するためには望まし
くない。
は、ラインアンドスペース群パターンあるいは比較的小
さい位相シフト補助スロットを有する孤立空隙のような
、任意形状のマスクには十分に対応することができない
。位相シフトスロットを有する空隙と同様、ラインアン
ドスペース群パターンを形成する手法について、Ｍ．Ｄ
．Ｌｅｖｅｎｓｏｎらによる、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａ
ｃｔｉｏｎｓ ｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ
， Ｖｏｌ．ＥＤ−２９， ｐｐ．１８２８−１８３６
（１９８２年）に掲載の、”Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｒｅｓ
ｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐ
ｈｙ ｗｉｔｈ ａ Ｐｈａｓｅ ＳｈｉｆｔｉｎｇＭ
ａｓｋ，”に示されている。この論文には、そのような
マスクデバイスの作製手法が示されているが、２段階ア
ライメント（２アライメントレベル手法）が必要とされ
、正確なアライメントを行い、マスク作製プロセス（電
子ビームリソグラフィー）を簡素化するためには望まし
くない。
【０００６】従って、位相シフトマスクを作製するため
の、より汎用性があり制御性の良い単一アライメントレ
ベル手法が要求される。さらに、セルフアライン特性を
達成するための、より汎用性があり制御性の良い単一ア
ライメントレベルリソグラフィー技術が望まれる。
の、より汎用性があり制御性の良い単一アライメントレ
ベル手法が要求される。さらに、セルフアライン特性を
達成するための、より汎用性があり制御性の良い単一ア
ライメントレベルリソグラフィー技術が望まれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】位相シフトマスク（レテ
ィクル）等に用いられる、セルフアライン特性のための
単一アライメントレベルリソグラフィー技術に関し、本
発明では以下の段階を有する：
ィクル）等に用いられる、セルフアライン特性のための
単一アライメントレベルリソグラフィー技術に関し、本
発明では以下の段階を有する：
【０００８】（ａ）レジスト層の第１、２、３領域に、
段階（ｂ）に先だってお互いに異なった量で照射を行い
、それによって第１領域はそのままで、第２及び第３領
域が段階（ｂ）の現像に耐性を有するようにし、それに
よって第２領域はそのままで第３領域が段階（ｄ）の現
像に耐性を有するようにし、レジスト層は、第２材料層
上の第１材料層上に配置され、第１領域は第２領域と隣
接し第１の共通界面を有し、第２領域は第１領域と隣接
し第２の共通界面を有し； （ｂ）レジスト層の第１段階の現像によって、第２領域
及び第３領域を残存させて、第１領域のレジスト層を除
去し； （ｃ）第１材料層の、レジスト層の初期の第１領域の下
の領域のみをエッチングし； （ｄ）第３領域の現像特性は段階（ａ）から（ｄ）によ
って影響されないので、レジスト層の第２段階の現像に
よって、レジスト層の第３領域はそのままで、第２領域
を除去し； （ｅ）第２材料層の、レジスト層の初期の第１領域の下
の領域のみを厚さ方向にエッチングし、第２材料層のそ
の領域の厚さを減少させ； （ｆ）第１材料層の、レジスト層の初期の第２領域の下
の領域をエッチングし、それによって第１材料層及び第
２材料層に、第２及び第１共通界面に対してアライメン
トされたエッジを形成する。
段階（ｂ）に先だってお互いに異なった量で照射を行い
、それによって第１領域はそのままで、第２及び第３領
域が段階（ｂ）の現像に耐性を有するようにし、それに
よって第２領域はそのままで第３領域が段階（ｄ）の現
像に耐性を有するようにし、レジスト層は、第２材料層
上の第１材料層上に配置され、第１領域は第２領域と隣
接し第１の共通界面を有し、第２領域は第１領域と隣接
し第２の共通界面を有し； （ｂ）レジスト層の第１段階の現像によって、第２領域
及び第３領域を残存させて、第１領域のレジスト層を除
去し； （ｃ）第１材料層の、レジスト層の初期の第１領域の下
の領域のみをエッチングし； （ｄ）第３領域の現像特性は段階（ａ）から（ｄ）によ
って影響されないので、レジスト層の第２段階の現像に
よって、レジスト層の第３領域はそのままで、第２領域
を除去し； （ｅ）第２材料層の、レジスト層の初期の第１領域の下
の領域のみを厚さ方向にエッチングし、第２材料層のそ
の領域の厚さを減少させ； （ｆ）第１材料層の、レジスト層の初期の第２領域の下
の領域をエッチングし、それによって第１材料層及び第
２材料層に、第２及び第１共通界面に対してアライメン
トされたエッジを形成する。
【０００９】以上の段階によって、第１材料層及び第２
材料層に、第２及び第１共通界面に対してアライメント
され、従ってお互いにアライメントされたエッジが形成
される。
材料層に、第２及び第１共通界面に対してアライメント
され、従ってお互いにアライメントされたエッジが形成
される。
【００１０】レジスト層の残存する第３領域は、必要な
らば除去される。段階（ａ）で用いられる照射には、電
子、フォトン、イオンが用いられる。
らば除去される。段階（ａ）で用いられる照射には、電
子、フォトン、イオンが用いられる。
【００１１】第１、２、３領域を適切に構成することに
よって、ポジレジストあるいはネガレジスト層を用いる
ことができる。どちらの方法でも（ポジレジストあるい
はネガレジスト）、本発明では単一のレジスト層のみが
必要とされ、異なった領域に異なった量の照射を行い、
従って単一のアライメント（照射に関する）のみが必要
とされる。本発明の手法によれば、集積回路作製あるい
は他のリソグラフィー技術のための、光システムのレテ
ィクルとして用いられる、位相シフトマスクを作製する
のに用いることができる。マスクの形状（エッジ）は、
レジスト層の第１、２、３領域間の境界の輪郭を描くこ
とによって、単一アライメントで決定される。その結果
、それらのエッジの形状が、光システムのフォトレジス
ト層に転写されるパターンの形状を決定することになる
。
よって、ポジレジストあるいはネガレジスト層を用いる
ことができる。どちらの方法でも（ポジレジストあるい
はネガレジスト）、本発明では単一のレジスト層のみが
必要とされ、異なった領域に異なった量の照射を行い、
従って単一のアライメント（照射に関する）のみが必要
とされる。本発明の手法によれば、集積回路作製あるい
は他のリソグラフィー技術のための、光システムのレテ
ィクルとして用いられる、位相シフトマスクを作製する
のに用いることができる。マスクの形状（エッジ）は、
レジスト層の第１、２、３領域間の境界の輪郭を描くこ
とによって、単一アライメントで決定される。その結果
、それらのエッジの形状が、光システムのフォトレジス
ト層に転写されるパターンの形状を決定することになる
。
【００１２】
【実施例】図１に、所望の位相シフトマスク５００（図
４）の作製における、デバイスの初期段階２００を示す
。明確にするために、マスクのパターンは正方形を仮定
しているが、本発明に関して、円空隙あるいはラインア
ンドスペース形状のような他の形状を作製することも可
能で、以下に述べるレジスト層に形成される種々の領域
の輪郭を修正することによって、ラインアンドスペース
群形状等にすることも可能である。
４）の作製における、デバイスの初期段階２００を示す
。明確にするために、マスクのパターンは正方形を仮定
しているが、本発明に関して、円空隙あるいはラインア
ンドスペース形状のような他の形状を作製することも可
能で、以下に述べるレジスト層に形成される種々の領域
の輪郭を修正することによって、ラインアンドスペース
群形状等にすることも可能である。
【００１３】基板１１は誘電体で、通常均一厚のアモル
ファス石英である。基板１１は、マスクパターンがフォ
トレジスト層に転写される際に、光システムで用いられ
る光の波長λに対して透明である。層１２は（波長λに
対して）透明な位相シフト層で、石英基板１１上のガラ
ス層等が用いられる。あるいは、層１２を用いなくても
良い。
ファス石英である。基板１１は、マスクパターンがフォ
トレジスト層に転写される際に、光システムで用いられ
る光の波長λに対して透明である。層１２は（波長λに
対して）透明な位相シフト層で、石英基板１１上のガラ
ス層等が用いられる。あるいは、層１２を用いなくても
良い。
【００１４】位相をπシフトさせるために、層１２の厚
さは均一にλ／２（ｎ−１）に等しくし、ここでλは光
リソグラフィーシステムの光源の真空中での波長、ｎは
層１２の材料の屈折率である。層１２を用いない場合に
は、基板１１に設ける溝１７の深さが、層１２の代わり
にλ／２（ｎ−１）と等しい。ただしここでｎは基板１
１の屈折率である。
さは均一にλ／２（ｎ−１）に等しくし、ここでλは光
リソグラフィーシステムの光源の真空中での波長、ｎは
層１２の材料の屈折率である。層１２を用いない場合に
は、基板１１に設ける溝１７の深さが、層１２の代わり
にλ／２（ｎ−１）と等しい。ただしここでｎは基板１
１の屈折率である。
【００１５】層１３は不透明な層で、０．１μｍの均一
な厚さのクロム層等を用い、位相シフト層１２の表面に
堆積されている。あるいは、層１２を用いない場合には
、基板１１の表面に直接堆積される。
な厚さのクロム層等を用い、位相シフト層１２の表面に
堆積されている。あるいは、層１２を用いない場合には
、基板１１の表面に直接堆積される。
【００１６】領域１４は均一厚のポジレジスト層で、ポ
リクレゾールホルムアルデヒドのようなポリマー、及び
置換１，２−ナフトキノンジアゾ化物のような照射に感
応する化合物との混合物が用いられる。この層１４は均
一な厚さ０．５μｍとし、このようなレジストとして、
Ｓｈｉｐｌｅｙ ＣｏｍｐａｎｙのＭＰ２４００を用い
ることができる。レジスト層は電子ビームによって、領
域１５及び１６に対して、それぞれ照射量Ｄ２及びＤ１
で照射される。照射量Ｄ２はＤ１より多い。例えば、Ｄ
２は１平方センチメートル当り２０マイクロクーロン、
Ｄ１は１平方センチメートル当り１０マイクロクーロン
であり、両照射量共に２０ｋｅＶでの値である。通常領
域１５の外形は正方形であり、領域１６の形状は正方形
環であるが、上記のように他の形状でも良い。
リクレゾールホルムアルデヒドのようなポリマー、及び
置換１，２−ナフトキノンジアゾ化物のような照射に感
応する化合物との混合物が用いられる。この層１４は均
一な厚さ０．５μｍとし、このようなレジストとして、
Ｓｈｉｐｌｅｙ ＣｏｍｐａｎｙのＭＰ２４００を用い
ることができる。レジスト層は電子ビームによって、領
域１５及び１６に対して、それぞれ照射量Ｄ２及びＤ１
で照射される。照射量Ｄ２はＤ１より多い。例えば、Ｄ
２は１平方センチメートル当り２０マイクロクーロン、
Ｄ１は１平方センチメートル当り１０マイクロクーロン
であり、両照射量共に２０ｋｅＶでの値である。通常領
域１５の外形は正方形であり、領域１６の形状は正方形
環であるが、上記のように他の形状でも良い。
【００１７】電子ビーム照射の後、適切な現像液によっ
てレジストを現像し、領域１４及び１６はそのままでレ
ジストの領域１５を除去する。例として、ＡＺ２４０１
現像液（Ｓｈｉｐｌｅｙ）の希釈液で、現像液と水の体
積比１対５のものを用いて、約８分間で現像できる。そ
の後、（除去された）初期のレジスト領域１５の下のク
ロム層１３の領域が、硝酸セリウムアンモニウム溶液に
よるウェットエッチングあるいは塩素化ガスプラズマに
よるドライエッチングによってエッチングされる。この
時点で、デバイスの段階３００（図２）が得られる。
てレジストを現像し、領域１４及び１６はそのままでレ
ジストの領域１５を除去する。例として、ＡＺ２４０１
現像液（Ｓｈｉｐｌｅｙ）の希釈液で、現像液と水の体
積比１対５のものを用いて、約８分間で現像できる。そ
の後、（除去された）初期のレジスト領域１５の下のク
ロム層１３の領域が、硝酸セリウムアンモニウム溶液に
よるウェットエッチングあるいは塩素化ガスプラズマに
よるドライエッチングによってエッチングされる。この
時点で、デバイスの段階３００（図２）が得られる。
【００１８】次に、レジストをさらに現像し、この場合
にはより濃度の高い現像液を用いて、レジスト領域１４
はそのままでレジスト領域１６を除去する。例として、
ＳｈｉｐｌｅｙのＡＺ２４０１現像液の希釈液で、現像
液と水の体積比１対４のものを用いて、約５分間で現像
できる。その後、ガラス層１２は石英基板１１との界面
までエッチングされる；あるいは層１２を用いない場合
には、緩衝フッ化水素酸水溶液によるウェットエッチン
グあるいはＣＨＦ３プラズマによるドライエッチングに
よって石英基板をエッチングする。このプロセスの時点
で、段階４００（図３）が得られる。
にはより濃度の高い現像液を用いて、レジスト領域１４
はそのままでレジスト領域１６を除去する。例として、
ＳｈｉｐｌｅｙのＡＺ２４０１現像液の希釈液で、現像
液と水の体積比１対４のものを用いて、約５分間で現像
できる。その後、ガラス層１２は石英基板１１との界面
までエッチングされる；あるいは層１２を用いない場合
には、緩衝フッ化水素酸水溶液によるウェットエッチン
グあるいはＣＨＦ３プラズマによるドライエッチングに
よって石英基板をエッチングする。このプロセスの時点
で、段階４００（図３）が得られる。
【００１９】次に、クロム層の照射された領域、つまり
（除去された）初期のレジスト領域１６の下の部分が、
ウェットあるいはドライエッチングによってエッチング
される。最後に、残存するレジスト領域１４が、ウェッ
ト有機溶剤あるいは酸性溶液によるウェットエッチング
あるいは、Ｏ２プラズマによるドライエッチングによっ
て除去され、所望の位相シフトマスク５００（図４）が
得られる。
（除去された）初期のレジスト領域１６の下の部分が、
ウェットあるいはドライエッチングによってエッチング
される。最後に、残存するレジスト領域１４が、ウェッ
ト有機溶剤あるいは酸性溶液によるウェットエッチング
あるいは、Ｏ２プラズマによるドライエッチングによっ
て除去され、所望の位相シフトマスク５００（図４）が
得られる。
【００２０】層１２（あるいは基板１１）のエッチング
は、特に層１２（あるいは基板１１）のエッチングがウ
ェットエッチングプロセスの場合、そのようなプロセス
が通常レジスト領域１６に変化を与えないので、ちょう
どレジスト領域１６に先だって行うことができる。不要
な残余物を取り除く場合には、各エッチング段階あるい
は現像段階の後で、酸素プラズマ処理を付け加えること
もできる。
は、特に層１２（あるいは基板１１）のエッチングがウ
ェットエッチングプロセスの場合、そのようなプロセス
が通常レジスト領域１６に変化を与えないので、ちょう
どレジスト領域１６に先だって行うことができる。不要
な残余物を取り除く場合には、各エッチング段階あるい
は現像段階の後で、酸素プラズマ処理を付け加えること
もできる。
【００２１】図５に、本発明の他の実施例に関する、前
述の光システムのレティクルとして用いるための、所望
の位相シフトマスク９００（図８）の作製における、初
期段階６００を示す。図５では、段階６００でのレジス
ト材料がネガティブであること以外は、全ての要素は図
１と同じであり、同じ参照番号が与えられている。この
レジスト材料として、例えば、ＳｈｉｐｌｅｙによるＳ
ＡＬ６０１レジスト、０．５μｍ均一厚のものを、７０
℃で４分間ベーキングしたものを用いることができる。 レジスト層は、領域１５、１６、及び１４が、それぞれ
Ｄ２、Ｄ１、０の照射量で、電子ビーム照射される。通
常、Ｄ２は１平方センチメートル当り７マイクロクーロ
ン、Ｄ１は１平方センチメートル当り４マイクロクーロ
ンであり、電子が約２０ｋｅＶで加速された場合の値で
ある。
述の光システムのレティクルとして用いるための、所望
の位相シフトマスク９００（図８）の作製における、初
期段階６００を示す。図５では、段階６００でのレジス
ト材料がネガティブであること以外は、全ての要素は図
１と同じであり、同じ参照番号が与えられている。この
レジスト材料として、例えば、ＳｈｉｐｌｅｙによるＳ
ＡＬ６０１レジスト、０．５μｍ均一厚のものを、７０
℃で４分間ベーキングしたものを用いることができる。 レジスト層は、領域１５、１６、及び１４が、それぞれ
Ｄ２、Ｄ１、０の照射量で、電子ビーム照射される。通
常、Ｄ２は１平方センチメートル当り７マイクロクーロ
ン、Ｄ１は１平方センチメートル当り４マイクロクーロ
ンであり、電子が約２０ｋｅＶで加速された場合の値で
ある。
【００２２】電子ビーム照射の後レジストは、通常０．
２７Ｎ水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等の、ウ
ェット現像液によって４分間で現像される。このように
して、領域１５及び１６はそのままでレジスト領域１４
が除去される。不要な残余物を取り除く場合には、酸素
プラズマ処理によって行える。その後、（除去された）
初期のレジスト領域１４の下のクロム層の部分が、ドラ
イあるいはウェットエッチングされる。例として、硝酸
セリウムアンモニウム溶液によるウェットエッチングに
よって行うことができる。この時点で、デバイスの段階
７００（図６）が得られる。
２７Ｎ水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等の、ウ
ェット現像液によって４分間で現像される。このように
して、領域１５及び１６はそのままでレジスト領域１４
が除去される。不要な残余物を取り除く場合には、酸素
プラズマ処理によって行える。その後、（除去された）
初期のレジスト領域１４の下のクロム層の部分が、ドラ
イあるいはウェットエッチングされる。例として、硝酸
セリウムアンモニウム溶液によるウェットエッチングに
よって行うことができる。この時点で、デバイスの段階
７００（図６）が得られる。
【００２３】次に、レジストはより高濃度の現像液、通
常０．５４Ｎ水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等
の、ウェット現像液によって４分間で現像される。不要
な残余物は前述のように、酸素プラズマ処理によって除
去できる。その後、ガラス層１２、あるいはガラス層を
用いない場合には石英基板１１がエッチングされる。例
えば、（ガラス層１２を用いない場合には）石英基板１
１は、ＣＨＦ３プラズマ、約１００ｓｃｃｍ、２．７Ｐ
ａ、２００ワットの条件で、Ｐｌａｓｍａ Ｔｈｅｒｍ
ＳＬ７２０エッチングチャンバー内で、９分間でドラ
イエッチングされる。このようにして、石英基板１１の
照射された領域が、深さ３８５ｎｍにエッチングされる
。不要な残余物は、酸素プラズマ処理によって除去でき
る。この時点で、デバイスの段階８００（図７）が得ら
れる。
常０．５４Ｎ水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等
の、ウェット現像液によって４分間で現像される。不要
な残余物は前述のように、酸素プラズマ処理によって除
去できる。その後、ガラス層１２、あるいはガラス層を
用いない場合には石英基板１１がエッチングされる。例
えば、（ガラス層１２を用いない場合には）石英基板１
１は、ＣＨＦ３プラズマ、約１００ｓｃｃｍ、２．７Ｐ
ａ、２００ワットの条件で、Ｐｌａｓｍａ Ｔｈｅｒｍ
ＳＬ７２０エッチングチャンバー内で、９分間でドラ
イエッチングされる。このようにして、石英基板１１の
照射された領域が、深さ３８５ｎｍにエッチングされる
。不要な残余物は、酸素プラズマ処理によって除去でき
る。この時点で、デバイスの段階８００（図７）が得ら
れる。
【００２４】次に、クロム層１２が、通常硝酸セリウム
アンモニウム溶液によって処理し、レジスト領域１５の
下のクロム層１３の部分が残存し、（ここまでに除去さ
れている）初期のレジスト領域１４及び１６の下のクロ
ム層１３の部分が除去される。最後に、レジスト領域１
５がプラズマ処理によって除去される。この時点で、前
述の光システムでレティクルとして用いることのできる
、所望の位相シフトマスク９００（図８）が得られる。
アンモニウム溶液によって処理し、レジスト領域１５の
下のクロム層１３の部分が残存し、（ここまでに除去さ
れている）初期のレジスト領域１４及び１６の下のクロ
ム層１３の部分が除去される。最後に、レジスト領域１
５がプラズマ処理によって除去される。この時点で、前
述の光システムでレティクルとして用いることのできる
、所望の位相シフトマスク９００（図８）が得られる。
【００２５】前述の、不要な残余物を除去するための酸
素プラズマ処理は、必須ではない。
素プラズマ処理は、必須ではない。
【００２６】本発明は特定の実施例について示したが、
本発明の主旨を逸脱することなく種々の変形が成し得る
。クロム遮光層１３の代わりに、ケイ化モリブデンのよ
うな不透明材料を用いることができる。シリカのような
十分な遮光性を有する材料を用いることができる。ガラ
ス層１２を用いなくても良く、あるいは基板上に熱分解
法によって成長された、二酸化ケイ素のように、その下
の基板に対して選択的にエッチングされる、つまり高エ
ッチング率を有する、他の材料を用いることができる。 さらに、回折の原理に従って、πの位相シフト以外に対
応する厚さの、位相シフト層を用いることもできる。
本発明の主旨を逸脱することなく種々の変形が成し得る
。クロム遮光層１３の代わりに、ケイ化モリブデンのよ
うな不透明材料を用いることができる。シリカのような
十分な遮光性を有する材料を用いることができる。ガラ
ス層１２を用いなくても良く、あるいは基板上に熱分解
法によって成長された、二酸化ケイ素のように、その下
の基板に対して選択的にエッチングされる、つまり高エ
ッチング率を有する、他の材料を用いることができる。 さらに、回折の原理に従って、πの位相シフト以外に対
応する厚さの、位相シフト層を用いることもできる。
【００２７】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明では、位相
シフトマスク（レティクル）等に用いられる、セルフア
ライン特性のための単一アライメントレベルリソグラフ
ィー技術に関し、レジスト層の第１、２、３領域に、お
互いに異なった量で照射を行い、３つの領域を形成し、
これらの３領域は、２種の異なった濃度の現像液によっ
て選択的に現像され、レジスト層をパターニングし、遮
光層とその下の位相シフト層に異なったパターンが形成
され、透明基板（１１）上に、あるいはその一部として
透明位相シフト層が形成され、以上のように第２及び第
１共通界面に対してアライメントされたエッジを形成す
ることによって、位相シフトマスクを作製する際の、よ
り汎用性があり制御性の良い単一アライメントレベル位
相シフトマスク作製手法を提供することができる。
シフトマスク（レティクル）等に用いられる、セルフア
ライン特性のための単一アライメントレベルリソグラフ
ィー技術に関し、レジスト層の第１、２、３領域に、お
互いに異なった量で照射を行い、３つの領域を形成し、
これらの３領域は、２種の異なった濃度の現像液によっ
て選択的に現像され、レジスト層をパターニングし、遮
光層とその下の位相シフト層に異なったパターンが形成
され、透明基板（１１）上に、あるいはその一部として
透明位相シフト層が形成され、以上のように第２及び第
１共通界面に対してアライメントされたエッジを形成す
ることによって、位相シフトマスクを作製する際の、よ
り汎用性があり制御性の良い単一アライメントレベル位
相シフトマスク作製手法を提供することができる。
実施例では、電子ビーム照射に対して、ポジレジスト層
（図１から４）あるいは、ネガレジスト層（図５から８
）が用いられる。
（図１から４）あるいは、ネガレジスト層（図５から８
）が用いられる。
【図１】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の、種々の段階における断面図。
作製する際の、種々の段階における断面図。
【図２】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の、種々の段階における断面図。
作製する際の、種々の段階における断面図。
【図３】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の、種々の段階における断面図。
作製する際の、種々の段階における断面図。
【図４】本発明の実施例によって、位相シフトマスクを
作製する際の、種々の段階における断面図。
作製する際の、種々の段階における断面図。
【図５】本発明の他の実施例によって、位相シフトマス
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
【図６】本発明の他の実施例によって、位相シフトマス
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
【図７】本発明の他の実施例によって、位相シフトマス
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
【図８】本発明の他の実施例によって、位相シフトマス
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
クを作製する際の、種々の段階における断面図。
１１ 石英基板
１２ 位相シフト層
１３ 遮光層
１４ 領域
１５ 領域
１６ 領域
１７ 溝
２００ 第１段階
３００ 第２段階
４００ 第３段階
５００ 位相シフトマスク
６００ 第１段階
７００ 第２段階
８００ 第３段階
９００ 位相シフトマスク
Claims (7)
- 【請求項１】 リソグラフィー技術に関し、（ａ）レ
ジスト層の第１、２、３領域（図１の１５、１６、１４
；図５の１４、１６、１５）に、段階（ｂ）に先だって
お互いに異なった量（図１のＤ２、Ｄ１、０；図５の０
、Ｄ１、Ｄ２）で照射を行い、それによって第１領域は
そのままで、第２及び第３領域が段階（ｂ）の現像に耐
性を有するようにし、それによって第２領域はそのまま
で第３領域が段階（ｄ）の現像に耐性を有するようにし
、レジスト層は、第２材料層（１２）上の第１材料層上
に配置され、第１領域は第２領域と隣接し第１の共通界
面を有し、第２領域は第１領域と隣接し第２の共通界面
を有し； （ｂ）レジスト層の第１段階の現像によって、第２領域
及び第３領域を残存させて、第１領域（図２の１５、図
６の１４）のレジスト層を除去し； （ｃ）第１材料層（１３）の、レジスト層の初期の第１
領域（図１の１５；図５の１４）の下の領域のみをエッ
チングし； （ｄ）第３領域の現像特性は段階（ａ）から（ｄ）によ
って影響されないので、レジスト層の第２段階の現像に
よって、レジスト層の第３領域（図３の１４；図７の１
５）はそのままで、第２領域（図３の１６；図７の１６
）を除去し； （ｅ）第２材料層（１２）の、レジスト層の初期の第１
領域（図１の１５；図５の１４）の下の領域のみを厚さ
方向にエッチングし、第２材料層のその領域の厚さを減
少させ； （ｆ）第１材料層（１３）の、レジスト層の初期の第２
領域（図１の１６；図５の１６）の下の領域をエッチン
グし、以上の段階によって第１材料層（１３）及び第２
材料層（１２）に、第２及び第１共通界面に対してアラ
イメントされたエッジが形成されることを特徴とするリ
ソグラフィー技術。 - 【請求項２】 第３の照射量が本質的に零であり、レ
ジストがポジティブであり、面積当りの第１の照射量（
Ｄ２）が第２の照射量（Ｄ１）より多いことを特徴とす
る請求項１に記載のリソグラフィー技術。 - 【請求項３】 電子ビーム照射を行うことを特徴とす
る請求項２に記載のリソグラフィー技術。 - 【請求項４】 第１の照射量が本質的に零であり、レ
ジストがネガティブであり、面積当りの第３の照射量（
Ｄ２）が第２の照射量（Ｄ１）より多いことを特徴とす
る請求項１に記載のリソグラフィー技術。 - 【請求項５】 電子ビーム照射を行うことを特徴とす
る請求項４に記載のリソグラフィー技術。 - 【請求項６】 第２の材料層（１２）が、第３の材料
からなる基板上に配置され、レジスト層の初期の第１領
域の下の第２材料層（１２）の全厚が、段階（ｅ）で除
去されることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフ
ィー技術。 - 【請求項７】 前掲の請求項１の段階を有し、第１及
び第２の材料層が、用いられる光の波長に対して、それ
ぞれ遮光層、透明層となることを特徴とする、光リソグ
ラフィーによってデバイスを作製する際の、位相シフト
マスクの作製方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US66176191A | 1991-02-27 | 1991-02-27 | |
| US661761 | 1991-02-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04344645A true JPH04344645A (ja) | 1992-12-01 |
| JP2641362B2 JP2641362B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=24655013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5614192A Expired - Lifetime JP2641362B2 (ja) | 1991-02-27 | 1992-02-07 | リソグラフィー方法および位相シフトマスクの作製方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0501696B1 (ja) |
| JP (1) | JP2641362B2 (ja) |
| DE (1) | DE69227935T2 (ja) |
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| JP7393573B1 (ja) * | 2023-02-27 | 2023-12-06 | 株式会社エスケーエレクトロニクス | フォトマスクの製造方法 |
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-
1992
- 1992-02-07 JP JP5614192A patent/JP2641362B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-21 EP EP19920301477 patent/EP0501696B1/en not_active Expired - Lifetime
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