JPH0683034A - Exposure, mask, exposure mask substrate and its production - Google Patents

Exposure, mask, exposure mask substrate and its production

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JPH0683034A
JPH0683034A JP4830193A JP4830193A JPH0683034A JP H0683034 A JPH0683034 A JP H0683034A JP 4830193 A JP4830193 A JP 4830193A JP 4830193 A JP4830193 A JP 4830193A JP H0683034 A JPH0683034 A JP H0683034A
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a highly accurate exposure mask and its production by which plural semitransparent films can be easily formed without defects or deposition of dust and the production process can be simplified. CONSTITUTION:This exposure mask has a mask pattern formed on a light- transmitting substrate. The mask pattern contains a semitransparent film pattern in which the optical length for the exposure light differs from that in the transparent part of the light-transmitting substrate 10 by a specified amount. This semitransparent film pattern consists of laminated layers of a Si layer 11 and a Si2N4 layer 12, each having the optimum film thickness. These layers contain the same element (Si) but have different compsn.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光リソグラフィ技術に
用いられる露光用マスクに係わり、特に半透明膜パタ―
ンからなる位相シフタを形成した露光用マスク、露光マ
スク用基板、及び露光用マスクの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure mask used in optical lithography technology, and more particularly to a semitransparent film pattern.
The present invention relates to an exposure mask in which a phase shifter including a mask is formed, an exposure mask substrate, and a method for manufacturing the exposure mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路は、高集積化、微
細化の一途を辿っている、このような半導体集積回路の
製造に際し、リソグラフィ技術は加工の要として特に重
要である。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuits have been highly integrated and miniaturized. In the manufacture of such semiconductor integrated circuits, the lithography technique is particularly important as a cornerstone of processing.

【0003】現在のリソグラフィ技術では、マスクパタ
―ンを縮小光学系を介してLSI基板上に投影露光する
方法が主に用いられているが、高圧水銀ランプを光源と
するなら最小線幅0.5μm程度が限度である。0.5
μm以下のパタ―ン寸法にはKrFエキシマレ―ザ或い
は電子線を用いた直接描画技術や、X線等倍露光技術の
開発が進められているが、量産性、プロセスの多用性等
の理由から、光リソグラフィに対する期待は非常に大き
くなっている。
In the current lithographic technology, a method of projecting and exposing a mask pattern onto an LSI substrate through a reduction optical system is mainly used. However, if a high pressure mercury lamp is used as a light source, the minimum line width is 0.5 μm. The degree is the limit. 0.5
Direct patterning technology using KrF excimer laser or electron beam and X-ray same-magnification exposure technology are being developed for pattern dimensions of less than μm, but for reasons of mass productivity and process versatility, etc. , Expectations for photolithography are very high.

【0004】このような状況の中で光源に対しては、g
線,i線,エキシマレ―ザ,X線等種々の光源の採用が
検討されており、またレジストに対しても新レジストの
開発やRELのような新レジスト処理が検討され、さら
には多層レジストプロセス,CEL,イメ―ジリバ―ス
法等も研究が進められている。
Under these circumstances, g
The use of various light sources such as X-ray, i-line, excimer laser, X-ray, etc. is being considered, development of new resists and new resist treatments such as REL are also being considered, and further multi-layer resist process. , CEL, image reversal method, etc. are also being studied.

【0005】一方、最近では露光光源を変えずに微細化
をはかる試みがなされている。その1つの手法として、
位相シフト法がある。位相シフト法とは、光透過部に位
相反転層を設け隣接するパタ―ンからの光の回折の影響
を除去し、パタ―ン精度の向上をはかるものである。
On the other hand, recently, attempts have been made to miniaturize the exposure light source without changing it. As one method,
There is a phase shift method. The phase shift method is intended to improve the pattern accuracy by providing a phase inversion layer in the light transmitting portion to eliminate the influence of the diffraction of light from the adjacent pattern.

【0006】この位相シフト法の中でも、隣接する2つ
の光透過部に対し交互に180度の位相差を設けるよう
にしたレベンソン型位相シフトマスクがある。この方法
では3つ以上のパタ―ンが隣接する場合に効果を発揮す
るのは難しい。即ち、2つのパタ―ンの光位相差を18
0度とした場合、もう1つのパタ―ンは先の2つのパタ
―ンのうち一方と同位相となる。その結果、位相差18
0度のパタ―ン同士は解像するが、位相差0度のパタ―
ン同士では非解像となるという問題がある。この問題を
解決するためには、デバイス設計を根本から見直す必要
があり、直ちに、実用化するにはかなりの困難を有す
る。
Among the phase shift methods, there is a Levenson type phase shift mask in which two adjacent light transmitting portions are alternately provided with a phase difference of 180 degrees. This method is difficult to be effective when three or more patterns are adjacent to each other. That is, the optical phase difference between the two patterns is set to 18
If it is 0 degree, the other pattern will be in phase with one of the previous two patterns. As a result, the phase difference 18
Patterns with 0 degrees resolve each other, but patterns with 0 degree phase difference
However, there is a problem that they are not resolved. In order to solve this problem, it is necessary to fundamentally rethink the device design, and it is quite difficult to put it into practical use immediately.

【0007】そこで位相シフト法を用い、かつデバイス
設計変更を必要としない手法としてハ―フト―ン型位相
シフトマスクがある。この位相シフト法の効果を最大限
に生かすには、透明部分と光半透過膜を透過した光の位
相差と両者の振幅透過率比を最適化することが重要であ
る。この位相差と振幅透過率比は、これらの膜の光学定
数(複素屈折率n−ik:ここではiは単位虚数)と膜
厚により一意的に決まる。つまり、所望の位相差と振幅
透過率比とを得るためには光学定数と膜厚とがある関係
を満足する必要がある。しかしながら、光学定数は物質
に固有の値であるため、所望の条件を単層膜で満足させ
ることは難しい。
Therefore, there is a halftone phase shift mask as a method which uses the phase shift method and does not require a device design change. In order to maximize the effect of this phase shift method, it is important to optimize the phase difference between the light transmitted through the transparent portion and the light semi-transmissive film and the amplitude transmittance ratio between the two. The phase difference and the amplitude transmittance ratio are uniquely determined by the optical constants of these films (complex refractive index n-ik: i is a unit imaginary number) and the film thickness. That is, in order to obtain a desired phase difference and amplitude transmittance ratio, it is necessary to satisfy a certain relationship between the optical constant and the film thickness. However, since the optical constant is a value specific to a substance, it is difficult to satisfy a desired condition with a monolayer film.

【0008】図19は理想的なハ―フト―ン位相シフト
膜の構造を示したものである。この手法で形成されたマ
スクは、透光性基板1上に光透過部1aと光半透過膜1
bとを形成してなり、光半透明膜1bを光透過部1aに
対する振幅透過率10〜40%で形成し、かつここを透
過する光の位相を光透過部に対し180度変化させるも
のである。これらの目的を満足させるための第1の層2
と第1の層2により生じた位相差を併せて180度とな
るように調整する第2の層3との2層構造によって光半
透過膜1bを構成している。
FIG. 19 shows the structure of an ideal halftone phase shift film. The mask formed by this method includes a light-transmissive portion 1a and a light-semitransmissive film 1 on a light-transmissive substrate 1.
b is formed, the light translucent film 1b is formed with an amplitude transmittance of 10 to 40% with respect to the light transmitting portion 1a, and the phase of light transmitted therethrough is changed by 180 degrees with respect to the light transmitting portion. is there. First layer 2 for satisfying these purposes
The light-semitransmissive film 1b is configured by a two-layer structure including the second layer 3 and the second layer 3 which adjusts the phase difference caused by the first layer 2 to be 180 degrees in total.

【0009】このように従来のハ―フト―ン型位相シフ
トマスクでは、ハ―フト―ン部を2層構造とし第1の層
2で振幅透過率を調整し、第2の層3で第1の層2によ
って生じた位相差と併せて180℃となるように調整し
ているが、これらの層に用いる材料として従来は第1の
層にCr、MoSi等を用い、第2の層にSiO2 、M
gF2 、CaF2 、Al2 3 等を用いている。従っ
て、ハ―フト―ン部を形成するために、2種類の異なっ
た環境により膜形成を行う必要がある。例えば、第1の
膜作成のためにスパッタ装置を用いてCrを成膜し、第
2の膜作成のためにCVD法を用いてSiO2 を成膜す
る方法などである。
As described above, in the conventional halftone phase shift mask, the halftone portion has a two-layer structure, the first layer 2 adjusts the amplitude transmittance, and the second layer 3 the second layer structure. The temperature is adjusted so as to be 180 ° C. together with the phase difference caused by the layer 2 of No. 1, but as a material used for these layers, conventionally, Cr, MoSi or the like was used for the first layer, and for the second layer, SiO 2 , M
gF 2 , CaF 2 , Al 2 O 3, etc. are used. Therefore, in order to form the halftone portion, it is necessary to form the film in two different environments. For example, there is a method of forming a Cr film by using a sputtering apparatus for forming the first film and forming a SiO 2 film by using a CVD method for forming the second film.

【0010】しかしながら、この種の方法では成膜を2
回に別けて行うため、搬送時のごみの付着等が生じ、欠
陥が増大するなどの問題が生じる。また、加工に際して
も、加工する元素が異なるため複数種の異質のガス(例
えばCr/SiO2 膜で半透明膜が構成されている場
合、Crを塩素系のガスで、SiO2 を弗素系のガスで
加工する)を用いてエッチングを行わなくてはならない
等の問題がある。また、第2の層に透明膜を用いている
が、透明膜は屈折率が小さいため位相シフタの膜厚は厚
くなる。このため、加工精度が悪いという問題もある。
However, in this type of method, the film formation is
Since the processes are performed separately, there is a problem in that dust is attached during transportation and defects are increased. Also, in processing, since the elements to be processed are different, a plurality of different gases (for example, when a semitransparent film is composed of a Cr / SiO 2 film, Cr is a chlorine-based gas and SiO 2 is a fluorine-based gas). There is a problem that etching must be performed by using (processing with gas). Further, although the transparent film is used for the second layer, the transparent film has a small refractive index, so that the film thickness of the phase shifter becomes large. Therefore, there is also a problem that processing accuracy is poor.

【0011】また、露光工程ではマスク上のパターン領
域以外に存在するアライメント用あるいは検査用マーク
から露光光が漏れるのを防ぐため、ブラインドが投影露
光装置に設けられ、パターン領域外の光をカットしてい
る。なおブラインドの像はウェハ上で100μm 程度の
像のぼやけを生じるため、ウェハ上でパターン領域を区
切る役割はない。このため従来は図20(a) に示すよう
にマスク上でパターン領域外周辺を覆うように遮光パタ
ーン101を形成していた。しかしながら半透明膜のみ
で露光用マスクを形成した場合、従来、パターン領域を
区切ることを目的としていた、パターン領域外周辺部に
存在する遮光パターンの代わりに図20(b) に示すよう
に半透明パターン201を用いることになる。このとき
パターン領域境界に存在する半透明膜を通過した光は、
ウェハ上で隣接するパターンに対し半透明膜の透過率×
露光量だけ照射することになる。このため図21に示す
ように照射領域では、実質的に露光量が過剰となりパタ
ーン領域の細りが生じたり、さらには焦点深度が不足す
るという問題が生じていた。
Further, in the exposure step, in order to prevent the exposure light from leaking from the alignment or inspection marks existing in areas other than the pattern area on the mask, a blind is provided in the projection exposure apparatus to cut off the light outside the pattern area. ing. Since the image of the blind causes a blur of the image of about 100 μm on the wafer, it does not serve to divide the pattern area on the wafer. For this reason, conventionally, as shown in FIG. 20A, the light shielding pattern 101 is formed on the mask so as to cover the outer periphery of the pattern region. However, when the exposure mask is formed only by the semi-transparent film, the semi-transparent mask is used as shown in FIG. 20 (b) instead of the light-shielding pattern existing in the peripheral area outside the pattern area, which is conventionally intended to divide the pattern area. The pattern 201 will be used. At this time, the light passing through the semitransparent film existing at the boundary of the pattern area is
Transmittance of translucent film for adjacent patterns on wafer ×
Only the amount of exposure will be applied. For this reason, as shown in FIG. 21, in the irradiation region, there is a problem that the exposure amount is substantially excessive and the pattern region is thinned and the depth of focus is insufficient.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、ハ―
フト―ン型位相シフトマスクにおいては、半透明膜の形
成に際して工程数が多くなると共に、ごみの付着、欠陥
の発生が生じるという問題があり、位相シフト効果を最
大限に発揮させることは困難であった。
As described above, the conventional method
In the case of the hood type phase shift mask, there are problems that the number of steps is increased in forming the semi-transparent film, and the adhesion of dust and the generation of defects occur, and it is difficult to maximize the phase shift effect. there were.

【0013】また、半透明膜のみで露光用マスクを形成
した場合、従来パターン領域を区切ることを目的として
いたパターン領域外周辺分でも半透明パターンを用いる
ことになるため、パターン領域境界に存在する半透明膜
を通過した光は、ウェハ上で隣接するパターンに対し半
透明膜の透過率×露光量だけ照射することになる。この
ため照射領域では、実質的に露光量が過剰となりパター
ン領域の細りが生じたり、さらには焦点深度が不足する
という問題があった。
Further, when the exposure mask is formed only by the semitransparent film, the semitransparent pattern is used even in the peripheral area outside the pattern area, which is conventionally intended to divide the pattern area, and therefore, it exists at the boundary of the pattern area. The light passing through the semi-transparent film irradiates the adjacent pattern on the wafer by the transmittance of the semi-transparent film × exposure amount. Therefore, in the irradiation region, there is a problem that the exposure amount is substantially excessive and the pattern region is thinned, and further, the depth of focus is insufficient.

【0014】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ごみの付着や欠陥の発生
を招くことなく複数層の半透明膜を容易に積層すること
ができ、工程の簡略化をはかり得て、かつ位相シフト効
果を最大限に発揮させることのできる露光マスク及びそ
の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to easily laminate a plurality of semi-transparent films without inviting dust and causing defects. An object of the present invention is to provide an exposure mask capable of simplifying the steps and maximizing the phase shift effect, and a manufacturing method thereof.

【0015】また本発明では、半透明膜のみで露光用マ
スクを形成した場合にも、パターン領域の細りが生じた
り、さらには焦点深度が不足するというような問題のな
い露光マスクを提供することを目的とする。
Further, the present invention provides an exposure mask which does not have a problem that the pattern area is thinned or the depth of focus is insufficient even when the exposure mask is formed only by a semitransparent film. With the goal.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次のような構成を採用している。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configurations.

【0017】即ち本発明の第1は、透光性基板上にマス
クパタ―ンを形成した露光用マスクにおいて、マスクパ
タ―ンは、露光光に対する光路長が前記透光性基板の透
明部分とは所定量だけ異なるように構成された半透明膜
パタ―ンを含むものであり、半透明膜パタ―ンは同一の
元素を含む組成の異なる層を積層して形成したことを特
徴とする。
That is, a first aspect of the present invention is an exposure mask in which a mask pattern is formed on a transparent substrate, wherein the mask pattern has an optical path length for the exposure light which is different from the transparent portion of the transparent substrate. The semi-transparent film pattern is configured so as to be different in a fixed amount, and the semi-transparent film pattern is characterized by being formed by laminating layers having different compositions containing the same element.

【0018】また本発明の第2は、透光性基板上に露光
光に対する光路長が透明部分とは所定量だけ異なるよう
に構成された半透明膜を含むマスクパタ―ンを形成した
露光用マスクの製造方法において、半透明膜として、同
一の元素を含む組成の異なる層を順次積層することを特
徴とする。ここで同一の元素を含む組成の異なる層を順
次積層するに際しては、ターゲットを用いたスパッタリ
ング法、蒸着法、同一元素を含む異なるガスを順次切り
替えることによって形成するCVD法等を用いて形成さ
れる。
A second aspect of the present invention is an exposure mask in which a mask pattern is formed on a translucent substrate, the mask pattern including a semitransparent film whose optical path length for exposure light differs from that of a transparent portion by a predetermined amount. In the manufacturing method of 1, the layers having different compositions containing the same element are sequentially laminated as the semitransparent film. Here, when sequentially laminating layers having different compositions containing the same element, a sputtering method using a target, a vapor deposition method, a CVD method formed by sequentially switching different gases containing the same element, or the like is used. .

【0019】また、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。
The following are preferred embodiments of the present invention.

【0020】(1) 半透明膜は、シリコン,シリコン化合
物,シリコンを含む混合物、ゲルマニウム,ゲルマニウ
ム化合物,ゲルマニウムを含む混合物、又はCr,A
l,Ti,Sn,In,Cd或いは他の金属元素、金属
化合物及びこれらの酸化物、窒化物、水素化物、炭化
物、ハロゲン化物のうち、少なくとも1種類以上を含む
混合物の組成比を制御した複数の層からなること。
(1) The semitransparent film is made of silicon, a silicon compound, a mixture containing silicon, germanium, a germanium compound, a mixture containing germanium, or Cr, A.
l, Ti, Sn, In, Cd or other metal elements, metal compounds and oxides, nitrides, hydrides, carbides and halides of which at least one or more kinds are mixed and the composition ratio of the mixture is controlled. Consist of layers.

【0021】(2) 複数層の半透明膜のうち少なくとも1
つの層を、スパッタリングにより作成し、その雰囲気中
に窒素ガス、酸素ガス、水素ガス、アセチレン等のガス
又はハロゲン元素を含むガスを混入させて、窒素、酸素
又はハロゲン元素の組成比を制御することにより、振幅
透過率を調整しつつ他の層を成膜すること。
(2) At least one of a plurality of translucent films
One layer is formed by sputtering, and the composition ratio of nitrogen, oxygen or halogen elements is controlled by mixing a gas such as nitrogen gas, oxygen gas, hydrogen gas, acetylene or a gas containing halogen elements into the atmosphere. To form another layer while adjusting the amplitude transmittance.

【0022】(3) 成膜された半透明膜パタ―ン表面にさ
らにイオン注入を行う工程や熱処理工程によって結晶状
態を変化させることにより、振幅透過率を微調整する改
質工程を含むこと。
(3) Including a modification step of finely adjusting the amplitude transmittance by changing the crystal state by a step of ion implantation or a heat treatment step on the surface of the formed semi-transparent film pattern.

【0023】本発明の第3では、透光性基板上にマスク
パタ―ンを形成した露光用マスクにおいて、マスクパタ
―ンは、露光光に対する光路長が前記透光性基板の透明
部分とは所定量だけ異なるように構成された半透明膜パ
タ―ンを含み、この半透明膜パターンの上に部分的ある
いは全体にさらに半透明膜あるいは遮光膜を積層したこ
とを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in an exposure mask in which a mask pattern is formed on a transparent substrate, the mask pattern has an optical path length with respect to exposure light which is a predetermined amount from the transparent portion of the transparent substrate. It is characterized in that it includes a semi-transparent film pattern configured differently, and a semi-transparent film or a light-shielding film is further partially or entirely laminated on the semi-transparent film pattern.

【0024】すなわち本発明の露光用マスクは、透光性
基板上に、前記透光性基板の透明部との位相差が、18
0±10度の範囲で異なりかつ振幅透過率10乃至40
%となるように調整された単層の半透明層または少なく
とも1層の半透明層と透明層とからなる多層の第1の半
透明膜からなる半透明パターンと、前記半透明パターン
の一部の領域にさらに積層され、該領域の振幅透過率が
5%以下となるように調整された遮光層あるいは振幅透
過率10乃至40%の第2の半透明膜とを具備したこと
を特徴とする。
That is, the exposure mask of the present invention has a phase difference of 18 with respect to the transparent portion of the transparent substrate on the transparent substrate.
Different in the range of 0 ± 10 degrees and amplitude transmittance of 10 to 40
%, A semi-transparent pattern of a single semi-transparent layer or a multi-layer first semi-transparent film consisting of at least one semi-transparent layer and a transparent layer, and a part of the semi-transparent pattern And a light-shielding layer adjusted to have an amplitude transmittance of 5% or less or a second semi-transparent film having an amplitude transmittance of 10 to 40%. .

【0025】望ましくは、前記1部の領域が、少なくと
もウェハ上に転写されたとき半導体素子として寄与する
領域の外側周辺領域を含むようにしている。
Preferably, the part of the region includes at least the outer peripheral region of the region that contributes as a semiconductor element when transferred onto the wafer.

【0026】望ましくは、位相シフト層を構成する第1
の半透明膜と、位相シフト上に形成する第2の半透明膜
とが同一の組成であるようにしている。
Desirably, the first phase-shifting layer is formed.
The semitransparent film and the second semitransparent film formed on the phase shift have the same composition.

【0027】また望ましくは、位相シフト層を構成する
第1の半透明膜と、位相シフト上に形成する第2の半透
明膜とが少なくとも同一の元素を含むようにしている。
Further, desirably, the first semitransparent film forming the phase shift layer and the second semitransparent film formed on the phase shift contain at least the same element.

【0028】望ましくはこの積層領域がウェハ上に転写
される領域外であるようにしている。 なおここで第1
の半透明膜パターンは、露光光に対する光路長が前記透
光性基板の透明部分とは所定量だけ異なるように屈折率
nと消衰係数kとを調整した半透明膜パタ―ン単層であ
ってもよいし、1層で屈折率nのみを調整し他の層で消
衰係数kを調整するようにしてもよい。
It is desirable that this laminated area is outside the area to be transferred onto the wafer. The first here
The semitransparent film pattern is a semitransparent film pattern single layer in which the refractive index n and the extinction coefficient k are adjusted so that the optical path length for exposure light differs from the transparent portion of the transparent substrate by a predetermined amount. Alternatively, one layer may adjust only the refractive index n and the other layer may adjust the extinction coefficient k.

【0029】本発明の第4の露光マスク用基板では、透
光性基板上に、前記透光性基板の透明部との位相差が、
180±10度の範囲で異なりかつ振幅透過率10乃至
40%となるように調整された単層の半透明層または少
なくとも1層の半透明層と透明層からなる多層の第1の
半透明膜と、前記第1の半透明膜上全体または部分的に
さらに積層され、該領域の振幅透過率が5%以下となる
ように調整された遮光層あるいは振幅透過率10乃至4
0%の第2の半透明膜と、前記第1の半透明膜と前記第
2の半透明膜との間に介在せしめられた酸化膜、窒化
膜、水酸化膜、炭化膜またはハロゲン化膜のいずれかか
らなる第3の膜とを具備している。
In the fourth exposure mask substrate of the present invention, the phase difference between the transparent substrate and the transparent portion of the transparent substrate is:
A single semi-transparent layer or a multi-layer first semi-transparent film composed of at least one semi-transparent layer and a transparent layer, which are different in the range of 180 ± 10 degrees and are adjusted to have an amplitude transmittance of 10 to 40%. And a light-shielding layer or an amplitude transmittance of 10 to 4 which is further entirely or partially laminated on the first semitransparent film and adjusted so that the amplitude transmittance of the area is 5% or less.
0% of the second semitransparent film and the oxide film, the nitride film, the hydroxide film, the carbide film or the halogenated film interposed between the first semitransparent film and the second semitransparent film And a third film made of any of the above.

【0030】本発明の第5の露光用マスクの製造方法で
は、透光性基板上に、前記透光性基板の透明部との位相
差が、180±10度の範囲で異なりかつ振幅透過率1
0乃至40%となるように調整された単層または多層の
第1の半透明膜を形成し、前記第1の半透明膜上に第3
の膜を形成し、さらにこの上層に、全体としての振幅透
過率が5%以下となるように調整された遮光層あるいは
振幅透過率10乃至40%の第2の半透明膜を形成し、
この第3の膜形成工程で形成された膜をエッチングスト
ッパーとして前記第2の半透明膜を選択的に除去するエ
ッチング工程とを含むようにしている。この第3の膜
は、導電性膜、酸化膜、水酸化膜、窒化膜、炭化膜また
はハロゲン化膜とする。
In the fifth exposure mask manufacturing method of the present invention, the phase difference between the transparent substrate and the transparent portion of the transparent substrate is different in the range of 180 ± 10 degrees, and the amplitude transmittance is different. 1
A single-layer or multi-layer first translucent film adjusted to 0 to 40% is formed, and a third translucent film is formed on the first translucent film.
And a second light-transmissive film having an amplitude transmittance of 10 to 40% or a light-shielding layer adjusted so that the overall amplitude transmittance is 5% or less.
An etching step of selectively removing the second semitransparent film by using the film formed in the third film forming step as an etching stopper is included. The third film is a conductive film, an oxide film, a hydroxide film, a nitride film, a carbide film or a halogenated film.

【0031】望ましくは位相シフト層と半透明層または
遮光層との間に導電性膜を介在させるようにしている。
Preferably, a conductive film is interposed between the phase shift layer and the semitransparent layer or the light shielding layer.

【0032】望ましくは、酸化膜を自然酸化によりある
いは酸素元素を含むプラズマにより、あるいは酸化溶液
中に浸漬することによる酸化により形成するようにして
いる。
Desirably, the oxide film is formed by natural oxidation, by plasma containing an oxygen element, or by oxidation by immersing in an oxidizing solution.

【0033】[0033]

【作用】本発明によれば、半透明膜を少なくとも2層で
形成し、各層の一部の元素を共通にしているので、半透
明膜を同一の装置で作成することができ、さらにそのパ
タ―ニングに際しても同種のエッチャントでエッチング
することができる。従って、半透明膜を形成するための
工程の簡略化をはかることが可能となる。また、半透明
膜として所望の振幅透過率と位相差を得る単一層の組成
が分かったとしても、その組成の物質を実現するのは難
しい場合がある。このとき、上記単一層の組成と、一部
組成が異なる複数の層の全体としての組成が等しくなる
ように設定すれば、作り易い安定な複数の層で結果とし
て単一層と等価な層を形成することができる。つまり、
本発明のように同一元素を含む複数種の層で半透明膜を
形成することにより、製造工程の簡略化をはかることが
できると共に、位相シフト効果を最大限に発揮させるこ
とが可能となる。
According to the present invention, since the semitransparent film is formed of at least two layers and some of the elements of each layer are made common, the semitransparent film can be produced by the same apparatus, and the pattern can be formed. -It is possible to etch with the same type of etchant during polishing. Therefore, it is possible to simplify the process for forming the semitransparent film. Further, even if the composition of a single layer that obtains a desired amplitude transmittance and phase difference as a semitransparent film is known, it may be difficult to realize a substance having that composition. At this time, if the composition of the single layer is set to be equal to the composition of the plurality of layers having partially different compositions, a stable plurality of layers that can be easily formed, and as a result, a layer equivalent to the single layer is formed. can do. That is,
By forming the semitransparent film with a plurality of types of layers containing the same element as in the present invention, the manufacturing process can be simplified and the phase shift effect can be maximized.

【0034】本発明の第3によれば、半透明パターンを
含むマスクにおいてパターン領域外の内少なくとも転写
によるウェハ上に光が到達する領域で、露光光を遮光す
るようにしているため、パターンの細りや焦点深度不足
を防ぐことができる。例えば、強度透過率2%を有する
i線用半透明マスクを用いたポジレジストに対する露光
結果では、0.55μm ライン・アンド・スペースパタ
ーンで適性露光量で所望の寸法に改造したパターンがさ
らに露光量×マスクの強度透過率に相当する光を1度照
射されることでパターン寸法が0.49μm と所望の値
に対して約10%寸法が細るという結果となっていた。
しかしながら上記構成によればパターン領域外のうち少
なくとも転写によりウェハ上に光が到達する領域で露光
光を遮光することができる。なお、この遮光のための半
透明膜はパターン領域外を遮光する他に、パターン領域
内に用いることも可能である。すなわち、複数回の露光
により半透明マスクパターンにより形成されたウェハ上
のレジストパターンパターンが膜厚の現象を著しく生じ
た場合、半透明パターンのエッジ部分を除く領域に半透
明膜を積層させることが可能で、これによりレジストパ
ターンの膜減の低減をはかることも可能である。
According to the third aspect of the present invention, the exposure light is shielded in the mask including the semi-transparent pattern, at least in the area outside the pattern area where the light reaches the wafer by transfer. It is possible to prevent thinning and lack of depth of focus. For example, in the exposure result for a positive resist using a semi-transparent mask for i-line having an intensity transmittance of 2%, a pattern of a 0.55 μm line-and-space pattern modified to a desired size with an appropriate exposure amount is further exposed. B. The pattern dimension is 0.49 μm, which is about 10% smaller than the desired value, by irradiating once with light corresponding to the intensity transmittance of the mask.
However, according to the above configuration, the exposure light can be blocked at least in the area outside the pattern area where the light reaches the wafer by transfer. The semitransparent film for light shielding can be used not only in the outside of the pattern region but also in the pattern region. That is, when the resist pattern on the wafer formed by the semi-transparent mask pattern by a plurality of exposures causes a remarkable film thickness phenomenon, the semi-transparent film may be laminated in the region excluding the edge portion of the semi-transparent pattern. It is possible to reduce the film thickness of the resist pattern.

【0035】本発明の第4によれば、位相シフト層を構
成する第1の半透明膜と、第2の半透明膜との間に酸化
膜または導電性膜を介在させるようにしているため、こ
の酸化膜または導電性膜がエッチングストッパーとして
として働くため、位相シフト層を良好に維持したまま選
択的に除去することができるため、容易にパターンの細
りや焦点深度不足のない良好な露光マスクを形成するこ
とが可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, the oxide film or the conductive film is interposed between the first semitransparent film and the second semitransparent film which form the phase shift layer. Since the oxide film or the conductive film acts as an etching stopper, it can be selectively removed while maintaining the phase shift layer in a good condition, so that a good exposure mask without pattern thinning or lack of depth of focus can be easily performed. Can be formed.

【0036】また酸化膜を用いる場合は同一チャンバー
内で表面酸化を行うのみでよく、形成が極めて容易であ
る。
Further, when an oxide film is used, it is only necessary to carry out surface oxidation in the same chamber, and the formation is extremely easy.

【0037】さらに導電性膜を用いる場合は、チャージ
アップを防ぐことが可能となる。
Furthermore, when a conductive film is used, it becomes possible to prevent charge-up.

【0038】本発明の第6によれば、水酸化膜、窒化
膜、炭化膜、ハロゲン化膜、酸化膜、導電性膜等の第3
の膜がエッチングストッパーとしてとして働くため、位
相シフト層を良好に維持したまま選択的に除去すること
ができるため、容易にパターンの細りや焦点深度不足の
ない良好な露光マスクを形成することが可能となる。
According to the sixth aspect of the present invention, the third aspect of the hydroxide film, the nitride film, the carbide film, the halogenated film, the oxide film, the conductive film, etc.
Since this film acts as an etching stopper, it can be selectively removed while keeping the phase shift layer in a good state, and it is possible to easily form a good exposure mask without pattern thinning and lack of depth of focus. Becomes

【0039】[0039]

【実施例】まず、実施例を説明する前に、本発明の基本
原理について説明する。
First, the basic principle of the present invention will be described before describing the embodiments.

【0040】半透明膜を単層で用いようとした場合、半
透明膜を透過する光の位相を透明な部分を透過する光の
位相に対し180度±10%で制御することが必要で、
かつ半透明膜の透過率を所望の値にすることが必要であ
る。この±10%という値はシミュレ―ションにより位
相差を180度からずらしていき、その場合の焦点深度
の劣化が10%以内に収まる範囲は、180度±10%
程度であることから定めたものである。
When the semi-transparent film is used as a single layer, it is necessary to control the phase of light passing through the semi-transparent film at 180 ° ± 10% with respect to the phase of light passing through the transparent portion.
In addition, it is necessary to set the transmittance of the semitransparent film to a desired value. This value of ± 10% shifts the phase difference from 180 degrees by simulation, and the range where the deterioration of the depth of focus is within 10% is 180 degrees ± 10%.
It is decided based on the degree.

【0041】半透明膜の位相シフトマスクで最大の解像
度を得るためには、半透明膜の光学定数は次の条件を満
たす必要がある。入射光の複素電界ベクトルをEO、透
明領域を透過した光の複素電界ベクトルをE1とし、半
透明膜領域を透過した光の複素電界ベクトルをE2とす
ると、それらの関係は、 E1=t1・E0……(1) E2=t2・E0……(2) となる。但し、t1、t2は振幅透過率とする。
In order to obtain the maximum resolution with the phase shift mask of the semitransparent film, the optical constant of the semitransparent film needs to satisfy the following conditions. If the complex electric field vector of the incident light is EO, the complex electric field vector of the light transmitted through the transparent region is E1, and the complex electric field vector of the light transmitted through the semitransparent film region is E2, the relationship between them is E1 = t1 · E0 … (1) E2 = t2 · E0 …… (2). However, t1 and t2 are amplitude transmittances.

【0042】また、位相シフトマスクで最大の効果を得
るためには、透過光の振幅透過率比及び位相差の間の関
係は、下記の(3) 式及び(4) 式で表され、 0.1≦|E1|/|E2|≦0.4 ……(3) 170度≦|δ1−δ2|≦190度 ……(4) となる。但し、 E1=|E1|exp(δ1) E2=|E2|exp(δ2) である。(1) ,(2) 式における半透明膜領域及び透過領
域の光の振幅透過率t1、t2は、これらの領域を構成
する物質と他の媒体との界面における反射率、透過率及
び膜の吸光度を考慮した該物質の膜厚Tにおける多重反
射を考えることで容易に求めることができる。物質の反
射率、透過率は、屈折率n及び消衰係数kより求められ
る。また、膜の吸光度は消衰係数kより求めることがで
きる。
In order to obtain the maximum effect with the phase shift mask, the relationship between the amplitude transmittance ratio of transmitted light and the phase difference is expressed by the following equations (3) and (4): .1 ≦ | E1 | / | E2 | ≦ 0.4 (3) 170 degrees ≦ | δ1−δ2 | ≦ 190 degrees (4) However, E1 = | E1 | exp (δ1) E2 = | E2 | exp (δ2). The light amplitude transmittances t1 and t2 of the semitransparent film region and the transmissive region in the equations (1) and (2) are the reflectivity, the transmittance and the film of the interface between the substance forming these regions and another medium. It can be easily obtained by considering the multiple reflection in the film thickness T of the substance in consideration of the absorbance. The reflectance and the transmittance of a substance are obtained from the refractive index n and the extinction coefficient k. The absorbance of the film can be calculated from the extinction coefficient k.

【0043】ところで、今問題とする半透明膜は位相シ
フタ層であるので開孔部に対し位相差180度を考慮す
ると、膜厚Tは物質の屈折率nより T=λ/2(n−1) ……(5) となる。以上の変数から実測値として得られる透過率t
は、 t=F(n1,k1,n0,k0,T) ……(6) により得られる。ここでn0,k0は媒体の屈折率、消
衰係数を示しており特定の値であるから、(6) 式をn
1,k1の関係として振幅透過率tを一意的に求めるこ
とができる。
By the way, since the translucent film in question is a phase shifter layer, considering the phase difference of 180 ° with respect to the aperture, the film thickness T is T = λ / 2 (n- 1)… (5). Transmittance t obtained as an actual measurement value from the above variables
Is obtained by t = F (n1, k1, n0, k0, T) (6). Here, n0 and k0 represent the refractive index and extinction coefficient of the medium and are specific values.
The amplitude transmittance t can be uniquely obtained as the relationship of 1, k1.

【0044】前述の考え方に基づき、例えば波長436
nmのg線露光を想定して、位相を180±10°、振
幅透過率を15±5%とし、屈折率nを変化させて、対
応するkを求めると図12中に実線及び破線で示すカ―
ブが描ける。図5において、縦軸は消衰係数k、横軸は
屈折率nを示し、破線(a)は振幅透過率10%、位相
170度の時のkとnの関係を示す曲線、破線(b)は
振幅透過率20%、位相190度の時のkとnの関係を
示す曲線、破線(c)は振幅透過率15%、位相180
度の時のkとn関係を示す曲線である。破線(a)及び
(b)の間の領域がこの時の許容範囲となり、ある物質
の屈折率n及び消衰係数kで定まる点が破線に挟まれた
範囲内であれば、その物質は単層膜でハ―フト―ン型位
相シフト膜の機能を持つことになる。
Based on the above concept, for example, the wavelength 436
Assuming a g-line exposure of nm, the phase is 180 ± 10 °, the amplitude transmittance is 15 ± 5%, the refractive index n is changed, and the corresponding k is obtained, which is shown by a solid line and a broken line in FIG. Car
I can draw bu. In FIG. 5, the vertical axis represents the extinction coefficient k, the horizontal axis represents the refractive index n, and the broken line (a) is a curve showing the relationship between k and n when the amplitude transmittance is 10% and the phase is 170 degrees, and the broken line (b ) Is a curve showing the relationship between k and n when the amplitude transmittance is 20% and the phase is 190 degrees, and the broken line (c) is the amplitude transmittance 15% and the phase 180.
It is a curve which shows k and n relation at the time of degree. The region between the broken lines (a) and (b) is the allowable range at this time, and if the point defined by the refractive index n and the extinction coefficient k of a substance is within the range sandwiched by the broken lines, the substance is The layer film will have the function of a halftone phase shift film.

【0045】g線の場合この条件を満たす膜として図1
2中にポイントで示したアモルファスSiがある。しか
し、波長365nmのi線露光を考えた場合、図13に
示すように、アモルファスSi(N2ガス0%のポイン
ト)は許容範囲外の値を取る。従って、i線露光ではア
モルファスSiを用いた単層ハ―フト―ン位相シフト膜
の形成が不可能であることが分かる。
In the case of g-line, a film satisfying this condition is shown in FIG.
Amorphous Si indicated by points in 2 is present. However, when i-line exposure with a wavelength of 365 nm is considered, as shown in FIG. 13, amorphous Si (point of 0% N 2 gas) takes a value outside the allowable range. Therefore, it can be seen that it is impossible to form a single-layer halftone phase shift film using amorphous Si by i-line exposure.

【0046】ところで、SiをN2 化したSi3
4 (N2 ガス80%のポイント)について同様の検討を
行うとやはり許容範囲外となる。しかし、アモルファス
SiとSi3 4 の2点を任意の曲線で結んだ場合、必
ず破線間に挟まれた領域を得ることが分かる。即ち、ア
モルファスSiとSi3 4 の中間的な物性を持つ物質
が在れば許容範囲内に入ることになる。この膜の作成に
ついては、SiとN2 による反応性スパッタが有効であ
る。このとき、N2 の反応比を変えることで任意の物性
の膜を得ることができる。このときの物性値を黒丸で示
す。また、黒丸を通る曲線を描くと破線間の領域を通
り、ここで得られた最適条件は、スパッタリング時の窒
素ガスの流量が15%の時のn=3.30,k=1.1
9であり、膜厚をS3.5nmにすることにより振幅透
過率比が0.142,位相差が180度となる。このよ
うに反応比を変えたSi3 4 膜を形成することで、所
望の単層ハ―フト―ン型位相シフト膜を形成することが
できる。
By the way, Si 3 N obtained by converting Si into N 2 is used.
The same examination for 4 (N 2 gas 80% point) is also outside the allowable range. However, it can be seen that when two points of amorphous Si and Si 3 N 4 are connected by an arbitrary curve, the region sandwiched between the broken lines is always obtained. That is, if there is a substance having intermediate physical properties between amorphous Si and Si 3 N 4 , it falls within the allowable range. Reactive sputtering using Si and N 2 is effective for forming this film. At this time, a film having arbitrary physical properties can be obtained by changing the reaction ratio of N 2 . The physical properties at this time are indicated by black circles. A curve passing through a black circle passes through a region between broken lines, and the optimum conditions obtained here are n = 3.30 and k = 1.1 when the flow rate of nitrogen gas during sputtering is 15%.
9, the amplitude transmittance ratio is 0.142 and the phase difference is 180 degrees by setting the film thickness to S3.5 nm. By thus forming the Si 3 N 4 film having a different reaction ratio, a desired single-layer halftone phase shift film can be formed.

【0047】また、波長248nmのKrFエキシマレ
―ザによる露光を考えた場合、i線露光の場合と同様
に、図14に示すように、アモルファスSi及びSi3
4 の物性値は、許容範囲外となるが、これらの中間的
な物性をもつ物質は許容範囲内に入ることが分かった。
Considering exposure with a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm, as in the case of i-line exposure, as shown in FIG. 14, amorphous Si and Si 3 are used.
It was found that the physical property values of N 4 are outside the allowable range, but substances having intermediate physical properties are within the allowable range.

【0048】なお、境界条件の設定は位相を180度に
固定し、振幅透過率に余裕を持たせて設定したり、振幅
透過率を固定し位相に余裕を持たせて設定することも可
能である。また、許容とされる数値もレジストプロセス
等への影響及び効果を考え、本説明で述べた値を変更し
ても構わない。
It should be noted that the boundary condition can be set by fixing the phase to 180 degrees with a margin in the amplitude transmittance, or by fixing the amplitude transmittance with a margin in the phase. is there. Also, the allowable values may be changed in consideration of the effects and effects on the resist process and the like.

【0049】上記の条件を満たす材料として我々が鋭意
研究を行った結果、シリコン,シリコンを含む混合物、
シリコンを含む混合物、ゲルマニウム,ゲルマニウムを
含む化合物,ゲルマニウムを含む混合物のいずれか1種
或いは2種以上の混合物で形成される物質、又はCr,
Al,Ti,Sn,In,Co或いは他の金属元素、金
属化合物及びこれらの酸化物、窒化物、水素化物、炭化
物、ハロゲン化物のうちいずれか1種或いは2種以上の
混合物で形成される物質について上述の2条件を満たす
ことが分かった。とりわけシリコンについてはg線領
域、SiNはi線,KrF領域で非常に有効な半透明膜
であるといえる。これらの物質の特性について表1に示
す。
As a result of intensive studies conducted by us as a material satisfying the above conditions, silicon, a mixture containing silicon,
A substance formed of a mixture containing silicon, germanium, a compound containing germanium, a mixture containing germanium or a mixture of two or more thereof, or Cr,
Al, Ti, Sn, In, Co or other metal elements, metal compounds and materials formed of any one or a mixture of two or more of oxides, nitrides, hydrides, carbides and halides thereof. Was found to satisfy the above two conditions. Particularly, it can be said that silicon is a very effective semitransparent film in the g-line region and SiN in the i-line and KrF regions. The properties of these materials are shown in Table 1.

【0050】 なお、半透明膜に対し、As,P,Bなどのイオンを注
入することにより、形成された膜質の若干の調整、例え
ば光学定数の調整をはかることができる。
[0050] By injecting ions such as As, P, and B into the semitransparent film, the quality of the formed film can be slightly adjusted, for example, the optical constant can be adjusted.

【0051】また、シリコンに対しては500℃以上に
加熱することにより、アモルファス状態を多結晶へ、ま
た多結晶から単結晶へと連続的或いは断続的に変化させ
ることができ、所望の物性状態が得られる。
Further, by heating silicon to 500 ° C. or higher, the amorphous state can be continuously or intermittently changed from polycrystal to polycrystal, and from polycrystal to single crystal. Is obtained.

【0052】さて、今までは単一の半透明膜作成のため
の基本概念について述べたが、単一の半透明膜を作成し
ようとした場合、膜によっては化合物の組成比が難しい
場合もある。例えば、i線単層半透明膜をシリコンと窒
素の組成比を調整して作成する場合、位相差と透過率が
最適とされる屈折率nと消衰係数kを満たすときのシリ
コンと窒素の組成比は、シリコン:窒素=1:0.60
程度でなくてはならない。これは、通常シリコンを窒素
化して得られるSi3 4 膜の組成比(シリコン:窒素
=1:1.33)と比べ窒素の割合が小さく窒素流量の
微調整が必要となってくる。
Up to now, the basic concept for producing a single semitransparent film has been described, but when an attempt is made to produce a single semitransparent film, the composition ratio of the compound may be difficult depending on the film. . For example, when an i-line single-layer semi-transparent film is prepared by adjusting the composition ratio of silicon and nitrogen, the silicon and nitrogen when the phase difference and the transmittance satisfy the optimum refractive index n and extinction coefficient k. The composition ratio is silicon: nitrogen = 1: 0.60.
It must be a degree. This is because the ratio of nitrogen is smaller than the composition ratio (silicon: nitrogen = 1: 1.33) of the Si 3 N 4 film which is usually obtained by nitriding silicon, and it is necessary to finely adjust the nitrogen flow rate.

【0053】このように微調整が必要な場合、単層の半
透明膜を作成するよりも2つの組成比を変化させた2種
以上の半透明膜、例えばSi(シリコン:窒素=1:
0)とSi3 4 (シリコン:窒素=1:1.33)を
用いた多層膜で形成した方が望ましい。このとき、Si
分子のスパッタ量1に対するSi3 4 分子のスパッタ
量を求めると0.042が得られ、この条件下でスパッ
タを2回に別けて行えば多層の場合と同等の所望の半透
明位相シフト膜が得られる。また、KrF用半透明膜を
i線と同様にSi3 4 膜に別けて行うと、シリコン:
窒素=1:0.9とすることが必要で、そのためにはS
i分子のスパッタ量1に対してSi3 4分子のスパッ
タ量0.74とすることで、SiとSi3 4 膜からな
る2種の半透明膜により所望の半透明膜位相シフトを得
ることができる。
When fine adjustment is required as described above, two or more kinds of semitransparent films having different composition ratios, for example, Si (silicon: nitrogen = 1: 1) are prepared, rather than forming a single layer semitransparent film.
0) and Si 3 N 4 (silicon: nitrogen = 1: 1.33) are preferable. At this time, Si
When the sputter amount of Si 3 N 4 molecules is calculated with respect to the sputter amount of 1 molecule, 0.042 is obtained, and if the sputter is performed twice under these conditions, a desired semitransparent phase shift film equivalent to the case of the multilayer is obtained. Is obtained. Further, when the semitransparent film for KrF is separated into the Si 3 N 4 film similarly to the i-line, silicon:
Nitrogen = 1: 0.9 is necessary, and for that purpose S
By setting the sputter amount of Si 3 N 4 molecules to 0.74 with respect to the sputter amount of 1 i molecule, a desired semitransparent film phase shift is obtained by two kinds of semitransparent films composed of Si and Si 3 N 4 films. be able to.

【0054】なお、これらの膜ではSiを共通元素と考
えて成膜しており、タ―ゲットにシリコンを用い、これ
をスパッタした後、窒素を流しながらシリコンをスパッ
タすることでSi3 4 膜を堆積している。このスパッ
タの工程ではタ―ゲットを1種類に固定しているため、
同一の装置を使用でき、また加工の際も共通元素Siに
対する加工のみで済むため、弗素系のガスを用いた反応
エッチングにより一度に加工することが可能である。C
rとSiO2 という異なった元素からなる2層半透明位
相シフト膜と比べ、成膜、加工のそれぞれにおいて工程
の省略化ができる。
In these films, Si is considered to be a common element, silicon is used as the target, and after sputtering this, the silicon is sputtered while flowing nitrogen to produce Si 3 N 4. The film is being deposited. In this sputter process, the target is fixed to one type,
Since the same apparatus can be used and only the common element Si needs to be processed at the time of processing, it is possible to perform the processing at once by reactive etching using a fluorine-based gas. C
Compared with a two-layer semi-transparent phase shift film made of different elements of r and SiO 2 , steps can be omitted in each of film formation and processing.

【0055】また、半透明膜を形成する材料としてはS
iとSi3 4 に限るものではなく、種々の材料を選択
して使用することができる。図15〜図18に、各種材
料における屈折率と消衰係数との関係を示す。図15は
Cr−CrO2 、図16はAl−Al2 3 、図17は
Ti−TiO、図18はGaAs−GaAsOである。
また、これらの図において、上図はi線(波長365n
m)、下図はKrF線(波長248nm)の場合を示し
ている。これらの図において、上側の破線と下側の破線
との間の領域(許容範囲)に入るように各材料組成を決
定すればよい。ここで得られる組成は、本発明の場合だ
けでなく組成比を反応条件によりコントロ―ルして単層
の半透明膜形成する場合に適用できる。
As a material for forming the semitransparent film, S is used.
The material is not limited to i and Si 3 N 4 , and various materials can be selected and used. 15 to 18 show the relationship between the refractive index and the extinction coefficient of various materials. FIG. 15 shows Cr—CrO 2 , FIG. 16 shows Al—Al 2 O 3 , FIG. 17 shows Ti—TiO, and FIG. 18 shows GaAs—GaAsO.
Also, in these figures, the upper figure shows the i-line (wavelength 365n
m), the lower figure shows the case of the KrF line (wavelength 248 nm). In these figures, each material composition may be determined so as to fall within the region (allowable range) between the upper broken line and the lower broken line. The composition obtained here is applicable not only in the case of the present invention but also in the case of forming a single-layer semitransparent film by controlling the composition ratio according to the reaction conditions.

【0056】ここで、例えばKrF露光条件のTi−T
iO遷移に見られるように、許容範囲と交わらない場合
には、本発明によるハ―フト―ン位相シフト膜を形成で
きないことも考えられる。また、i線露光条件のCr−
CrO遷移に見られるように許容範囲内境界に終点物質
が存在する場合、露光時に振幅透過率20%、位相差1
90度を許容範囲と見なすことが可能であれば、終点物
質をそのまま使用することができる。
Here, for example, Ti-T under the KrF exposure condition is used.
As seen in the iO transition, it is possible that the halftone phase shift film according to the present invention cannot be formed if the allowable range is not crossed. In addition, i-line exposure condition of Cr-
When the end point substance is present at the boundary within the allowable range as seen in the CrO transition, the amplitude transmittance is 20% and the phase difference is 1 during exposure.
If it is possible to consider 90 degrees as an acceptable range, the end-point substance can be used as it is.

【0057】実施例1 図1は、本発明の第1の実施例に係わる露光用マスクの
製造工程を示す断面図である。この露光用マスクは、半
透明膜パタ―ンとしてスパッタリング法で形成したS
i,Si3 4 の2層の半透明膜からなるパタ―ンを用
いたことを特徴とし、i線投影露光用マスクとして用い
られるものである。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of an exposure mask according to a first embodiment of the present invention. This exposure mask is an S mask formed by a sputtering method as a semi-transparent film pattern.
It is characterized by using a pattern composed of two semi-transparent films of i, Si 3 N 4 , and is used as a mask for i-line projection exposure.

【0058】まず、図1(a) に示すように、酸化シリコ
ン基板10上にスパッタリング法により膜厚71nmの
シリコン膜11を作成する。引き続き窒素ガスを導入し
ながらSi3 4 膜12を19nm作成した。このと
き、2層からなる半透明位相シフト膜は、酸化シリコン
基板10に対する位相差180度、振幅透過率22.4
%であった。
First, as shown in FIG. 1A, a silicon film 11 having a film thickness of 71 nm is formed on a silicon oxide substrate 10 by a sputtering method. The Si 3 N 4 film 12 having a thickness of 19 nm was formed while continuously introducing nitrogen gas. At this time, the semitransparent phase shift film consisting of two layers has a phase difference of 180 degrees with respect to the silicon oxide substrate 10 and an amplitude transmittance of 22.4.
%Met.

【0059】次いで、図1(b) に示すように、電子線用
レジスト13を膜厚0.5μmで堆積した後、さらに導
電性膜14を0.2μm程度に形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, after depositing an electron beam resist 13 to a film thickness of 0.5 μm, a conductive film 14 is further formed to a thickness of about 0.2 μm.

【0060】次いで、図1(c) に示すように、導電性膜
14上から電子線により3μC/cm2 で描画し、さら
に現像を行ってレジスト13のパタ―ンを形成する。こ
こで、導電性膜14を形成するのはレジスト13が絶縁
性であるとき電子線のチャ―ジアップを防ぐためであ
る。
Then, as shown in FIG. 1C, a pattern of the resist 13 is formed by drawing on the conductive film 14 with an electron beam at 3 μC / cm 2 and further developing. Here, the conductive film 14 is formed in order to prevent the charge-up of the electron beam when the resist 13 is insulative.

【0061】次いで、図1(d) に示すように、レジスト
パタ―ンをマスクとしてCF4 とO2 との混合ガスによ
る反応性イオンエッチングにより、レジストパタ―ンか
ら露出するSi3 4 膜12及びシリコン膜11を順次
除去する。そして、最後にレジストパタ―ンを除去する
ことにより、図1(e)に示すように、Si3 4 膜1
2とシリコン膜11からなる位相シフタを得ることがで
きる。
Then, as shown in FIG. 1 (d), the Si 3 N 4 film 12 exposed from the resist pattern and the Si 3 N 4 film 12 exposed from the resist pattern by reactive ion etching with a mixed gas of CF 4 and O 2 using the resist pattern as a mask. The silicon film 11 is sequentially removed. Finally, by removing the resist pattern, as shown in FIG. 1 (e), the Si 3 N 4 film 1 is formed.
A phase shifter composed of 2 and the silicon film 11 can be obtained.

【0062】なお、この例ではシリコン膜及びSi3
4 膜の形成をスパッタリングにより行ったが、CVD法
によりそれぞれの膜を作成してもよい。さらに、シリコ
ン膜及びSi3 4 膜の加工をCDE(ケミカルドライ
エッチング)、ウェツトエッチングにより行っても構わ
ない。
In this example, a silicon film and Si 3 N
The four films were formed by sputtering, but each film may be formed by the CVD method. Further, the silicon film and the Si 3 N 4 film may be processed by CDE (chemical dry etching) or wet etching.

【0063】このようにして形成された露光用マスクを
介して、PFR7750(日本合成ゴム製)と称されて
いるレジストを1.54μm塗布した基板に、g線で1
/5縮小露光(NA=0.54,σ=0.5)を行って
パタ―ンを形成した。このときの露光量は300mJ/
cm2 であった。従来0.45μmパタ―ンでフォ―カ
スマ―ジン0μmで解像していたものを、本実施例のマ
スクを用いることにより0.7μmで解像することがで
きた。
Through the exposure mask thus formed, a substrate called PFR7750 (manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) was coated with a resist of 1.54 μm.
/ 5 reduction exposure (NA = 0.54, σ = 0.5) was performed to form a pattern. The exposure dose at this time is 300 mJ /
It was cm 2 . The resolution of 0.7 μm could be resolved by using the mask of this embodiment, which was previously resolved by focusing on 0 μm with a 0.45 μm pattern.

【0064】コンタクトホ―ルパタ―ン関しても従来の
露光で解像されなかった0.50μmパタ―ンがフォ―
カスマ―ジン1.5μmで解像することが確認された。
また、このマスクを用いて転写し形成されたレジストパ
タ―ンをマスクとして基板の加工を行うことにより、よ
り良好な加工形状を得ることが可能となる。
Regarding the contact hole pattern, the pattern of 0.50 μm which could not be resolved by the conventional exposure is the pattern.
It was confirmed that the resolution was 1.5 μm with caspase.
Further, by processing the substrate using the resist pattern transferred and formed using this mask as a mask, a better processed shape can be obtained.

【0065】実施例2 次に、第2の実施例について説明する。Second Embodiment Next, a second embodiment will be described.

【0066】この露光用マスクは、半透明膜パタ―ンと
してスパッタリング法により形成したシリコンとSi3
4 膜からなるパタ―ンを用いたことを特徴とし、Kr
F用のマスクとして用いられるものである。ここでは、
酸化シリコン基板上10に膜厚74nmのシリコン膜1
1を作成する。引き続き窒素ガスを導入しながらSi3
4 膜12を70nm作成した。このときの2層からな
る半透明位相シフト膜は、酸化シリコン基板10に対す
る位相差180度、振幅透過率21.5%であった。
This exposure mask is composed of silicon and Si 3 formed by a sputtering method as a semi-transparent film pattern.
The feature is that a pattern made of N 4 film is used.
It is used as a mask for F. here,
74 nm thick silicon film 1 on silicon oxide substrate 10
Create 1. While introducing nitrogen gas, Si 3
The N 4 film 12 was formed to 70 nm. At this time, the semi-transparent phase shift film consisting of two layers had a phase difference of 180 degrees with respect to the silicon oxide substrate 10 and an amplitude transmittance of 21.5%.

【0067】そして、第1の実施例と同様にして電子線
用レジスト13を膜厚1.5μmで堆積した後、さらに
導電性膜14を0.2μm程度に形成する。この導電性
膜上から電子線により6μC/cm2 で描画し、さらに
現像を行ってレジストパタ―とする。
Then, after depositing the electron beam resist 13 to a film thickness of 1.5 μm in the same manner as in the first embodiment, a conductive film 14 is further formed to a thickness of about 0.2 μm. A resist pattern is formed by drawing on the conductive film with an electron beam at 6 μC / cm 2 and further developing.

【0068】このレジストパタ―ンをマスクとしてCF
4 とO2 との混合ガスによる反応性イオンエッチングに
よりレジストパタ―ンから露出するSi3 4 膜12及
びシリコン膜11を順次除去する。そして、最後にレジ
ストパタ―ンを除去しSi34 膜12とシリコン膜1
1からなる位相シフタを得ることができる。
CF using this resist pattern as a mask
The Si 3 N 4 film 12 and the silicon film 11 exposed from the resist pattern are sequentially removed by reactive ion etching using a mixed gas of 4 and O 2 . Finally, the resist pattern is removed to remove the Si 3 N 4 film 12 and the silicon film 1.
A phase shifter composed of 1 can be obtained.

【0069】このようにして形成された露光用マスクを
介して、XP8843(シプレ―社製)と称されている
KrF用レジストを1.0μm塗布した基板に、KrF
エキシマレ―ザで1/5縮小露光(NA=0.4,σ=
0.5)を行ってパタ―ンを形成した。このときの露光
量は40mJ/cm2 であった。従来0.30μmパタ
―ンでフォ―カスマ―ジン=0μmで解像していたもの
を、本実施例のマスクを用いることにより0.7μmで
解像することができた。コンタクトホ―ルパタ―ンに関
しても従来の露光で解像されなかった0.30μmパタ
―ンがフォ―カスマ―ジン−1.2μmで解像すること
が確認された。
Through the exposure mask thus formed, a KrF resist called XP8843 (manufactured by Shipley Co.) was applied to a substrate having a thickness of 1.0 μm,
1/5 reduction exposure with excimer laser (NA = 0.4, σ =
0.5) was carried out to form a pattern. The exposure dose at this time was 40 mJ / cm 2 . The resolution of 0.7 μm can be resolved by using the mask of this embodiment, which was previously resolved with a focus of 0.3 μm pattern and focus margin = 0 μm. Regarding the contact hole pattern, it was confirmed that the 0.30 μm pattern, which was not resolved by conventional exposure, was resolved by focus margin-1.2 μm.

【0070】なお、この例では位相シフタとしての窒化
シリコン膜の形成をタ―ゲットとして、シリコンを用い
窒素ガス量を制御しながらスパッタリングにより行った
が、シリコンと窒化シリコンのモザイクタ―ゲットを用
いたスパッタリンク或いはガス比を制御したCVD法等
を用いてもよい。また、膜厚を本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲において適当な厚さにしてもよい。さらに、屈折
率と振幅透過率との微調整を行うためにイオン注入や熱
処理を行い、表面の改質を行うようにしてもよい。
In this example, the formation of the silicon nitride film as the phase shifter was carried out by sputtering using silicon as the target while controlling the amount of nitrogen gas. However, a mosaic target of silicon and silicon nitride was used. A sputter link or a CVD method in which the gas ratio is controlled may be used. Further, the film thickness may be set to an appropriate thickness without departing from the spirit of the present invention. Further, the surface may be modified by performing ion implantation or heat treatment in order to finely adjust the refractive index and the amplitude transmittance.

【0071】実施例3 次に、第3の実施例について説明する。Third Embodiment Next, a third embodiment will be described.

【0072】この実施例は、CrとCrO2 を用いて作
成したi線露光用マスクに関する。Crを反応性スパッ
タにより単層の半透明膜で作成する場合、Cr元素に対
し酸素元素の組成比を約1.8とする環境となるように
酸素ガスの流量を調整すれば所望の半透明位相シフト膜
が得られることを確認した。
This example relates to an i-line exposure mask formed using Cr and CrO 2 . When Cr is formed as a single-layer semi-transparent film by reactive sputtering, the flow rate of oxygen gas is adjusted so that the composition ratio of oxygen element to Cr element is about 1.8. It was confirmed that a phase shift film was obtained.

【0073】次いで、この条件をCrとCrO2 の2層
膜で作成することを考えると、それぞれの分子組成比を
Cr:CrO2 =1:0.567とすることで酸化シリ
コン基板に対し位相差180度、振幅透過率18%を得
ることができる。
Next, considering that this condition is to be formed by a two-layer film of Cr and CrO 2 , the molecular composition ratio of each is set to Cr: CrO 2 = 1: 0.567, so that it is superior to the silicon oxide substrate. A phase difference of 180 degrees and an amplitude transmittance of 18% can be obtained.

【0074】まず、図2(a) に示すように、酸化シリコ
ン基板10上にスパッタリング法により膜厚70nmの
Cr膜21を作成する。引き続き酸素ガスを導入しなが
らCrO2 膜22を42nm作成した。
First, as shown in FIG. 2A, a Cr film 21 having a film thickness of 70 nm is formed on the silicon oxide substrate 10 by the sputtering method. Then, while introducing oxygen gas, a CrO 2 film 22 having a thickness of 42 nm was formed.

【0075】次いで、第1の実施例と同様に、電子線レ
ジストを膜厚1.0μmで形成し、電子線により6μC
/cm2 で描画し、さらに現像を行いレジストパタ―ン
とする。
Then, similarly to the first embodiment, an electron beam resist is formed with a film thickness of 1.0 μm, and the electron beam resist is irradiated with 6 μC.
Draw / cm 2 and develop to make a resist pattern.

【0076】このレジストパタ―ンをマスクとしてCl
2 とO2 との混合ガスによる反応性イオンエッチングに
より、レジストパタ―ンから露出するCr膜21及びC
rO2 膜22を順次除去する。そして、最後にレジスト
パタ―ンを除去することにより、図2(b) に示すような
Cr膜21とCrO2 膜22からなる位相シフタを得る
ことができる。
With this resist pattern as a mask, Cl
Cr film 21 and C exposed from the resist pattern by reactive ion etching with a mixed gas of 2 and O 2.
The rO 2 film 22 is sequentially removed. Finally, by removing the resist pattern, a phase shifter composed of the Cr film 21 and the CrO 2 film 22 as shown in FIG. 2B can be obtained.

【0077】なお、本実施例において所望の振幅透過率
が26%程度である場合にはCrO2 膜を単層膜で用
い、膜厚130nmに制御すればCrO2 膜のみからな
る位相シフタを得ることもできる。
In this embodiment, when the desired amplitude transmittance is about 26%, the CrO 2 film is used as a single layer film and the film thickness is controlled to 130 nm to obtain a phase shifter composed of only the CrO 2 film. You can also

【0078】i線用レジスト(PFRIX500(日本
合成ゴム社製))を1.3μmの厚さに塗布した基板
に、本実施例により作成した投影露光用マスクを介して
水銀ランプのi線で1/5縮小露光(NA=0.5、σ
=0.6)を行ってパタ―ンを形成した。このときに要
した露光量は300mJ/cm2 であった。ライン&ス
ペ―スパタ―ンに関しては、従来の露光において0.3
5μmパタ―ンでフォ―カスマ―ジン=0μmで解像し
ていたものが、本実施例のマスクによりフォ―カスマ―
ジン=0.9μmで解像することが可能になった。
A substrate coated with a resist for i-line (PFRIX500 (manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.)) to a thickness of 1.3 μm was exposed to the i-line of a mercury lamp through the projection exposure mask prepared in this example. / 5 reduction exposure (NA = 0.5, σ
= 0.6) was performed to form a pattern. The exposure amount required at this time was 300 mJ / cm 2 . Regarding line & space pattern, 0.3 in conventional exposure
What was resolved with a focus mask of 0 μm in a pattern of 5 μm, is a focus mask with the mask of this embodiment.
It became possible to resolve at gin = 0.9 μm.

【0079】コンタクトホ―ルパタ―ン関しても、従来
の露光で解像されなかった0.40μmパタ―ンがフォ
―カスマ―ジン1.5μmで解像することが確認され
た。また、このマスクを用いて転写し、形成されたレジ
ストパタ―ンをマスクとし基板の加工を行うことで、よ
り良好な加工形状を得ることが可能である。
Also regarding the contact hole pattern, it was confirmed that the 0.40 μm pattern, which was not resolved by the conventional exposure, was resolved by the focus margin of 1.5 μm. Further, it is possible to obtain a better processed shape by transferring the pattern using this mask and processing the substrate using the formed resist pattern as a mask.

【0080】本実施例において、CrOx からなるシフ
タ膜の形成を雰囲気ガスの組成比を制御したCVD等に
より成膜してもよい。また、本実施例でCr及びCrO
2 のエッチングをケミカルエッチング(CDE)又はウ
ェットエッチング(硝酸第2セリウムアンモニウム溶液
を使用)を用いても構わない。
In this embodiment, the shifter film made of CrO x may be formed by CVD or the like in which the composition ratio of the atmospheric gas is controlled. Further, in this embodiment, Cr and CrO are used.
The second etching may be chemical etching (CDE) or wet etching (using a ceric ammonium nitrate solution).

【0081】実施例4 次に、第4の実施例について説明する。Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment will be described.

【0082】本実施例は、AlとAl2 3 を用いて作
成したi線露光用マスクに関する。Alを反応性スパッ
タにより単層の半透明膜で作成する場合、Al元素に対
し酸素元素の組成比を約1.40とする環境となるよう
に酸素ガスの流量を調整すれば所望の半透明位相シフト
膜が得られることを確認した。
This example relates to an i-ray exposure mask formed by using Al and Al 2 O 3 . When Al is formed as a single-layer translucent film by reactive sputtering, the desired translucency can be obtained by adjusting the flow rate of oxygen gas so that the composition ratio of oxygen element to Al element is about 1.40. It was confirmed that a phase shift film was obtained.

【0083】次いで、この条件をAlとAl2 3 の2
層膜で形成することを考えると、それぞれの分子組成比
をAl:Al2 3 =1:18.3とすることで酸化シ
リコン基板に対し位相差180度、振幅透過率15%を
得ることができる。
Next, this condition was changed to 2 for Al and Al 2 O 3 .
Considering that it is formed of a layer film, by setting the molecular composition ratio of each of them to Al: Al 2 O 3 = 1: 18.3, a phase difference of 180 ° and an amplitude transmittance of 15% with respect to a silicon oxide substrate can be obtained. You can

【0084】まず、図3(a) に示すように、酸化シリコ
ン基板10上にスパッタリング法により膜厚23nmの
Al膜31を作成する。引き続き酸素ガスを導入しなが
らAl2 3 膜32を248nm作成した。
First, as shown in FIG. 3A, an Al film 31 having a thickness of 23 nm is formed on the silicon oxide substrate 10 by the sputtering method. Subsequently, while introducing oxygen gas, an Al 2 O 3 film 32 having a thickness of 248 nm was formed.

【0085】次いで、第1の実施例と同様に電子線レジ
ストを膜圧1.0μmで形成し、電子線により6μC/
cm2 で描画し、さらに現像を行ってレジストパタ―ン
とする。
Then, similarly to the first embodiment, an electron beam resist is formed with a film thickness of 1.0 μm, and the electron beam is applied at 6 μC /
Draw with cm 2 , and further develop to make a resist pattern.

【0086】このレジストパタ―ンをマスクとしてCl
2 とO2 との混合ガスによる反応性イオンエッチングに
より、レジストパタ―ンから露出するAl及びAl2
3 膜を順次除去する。そして、最後にレジストパタ―ン
を除去することにより、図3(b) に示すようなAl膜3
1とAl2 3 膜32からなる位相シフタを得ることが
できる。
Cl using this resist pattern as a mask
Al and Al 2 O exposed from the resist pattern by reactive ion etching with a mixed gas of 2 and O 2.
3 Remove the film sequentially. Finally, by removing the resist pattern, the Al film 3 as shown in FIG.
A phase shifter composed of 1 and the Al 2 O 3 film 32 can be obtained.

【0087】i線用レジスト(PERIX500(日本
合成ゴム社製))を1.3μmの厚さに塗布した基板
に、本実施例により作成した投影露光用マスクを介して
水銀ランプのi線で1/5縮小露光(NA=0.5,σ
=0.6)を行ってパタ―ンを形成した。このときに要
した露光量は300mJ/xm2 であった。
A substrate coated with a resist for i-line (PERIX500 (manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.)) to a thickness of 1.3 μm was exposed to the i-line of a mercury lamp through the projection exposure mask prepared in this example. / 5 reduction exposure (NA = 0.5, σ
= 0.6) was performed to form a pattern. The exposure amount required at this time was 300 mJ / xm 2 .

【0088】ライン&スペ―スパタ―ンに関しては、従
来の露光において0.35μmパタ―ンでフォ―カスマ
―ジン0μmで解像していたものが、本実施例のマスク
によりフォ―カスマ―ジン0.9μmで解像することが
可能になった。コンタクトホ―ルパタ―ンに関しても、
従来の露光で解像されなかった0.40μmパタ―ンが
フォ―カスマ―ジン1.5μmで解像することが確認さ
れた。また、このマスクを用いて転写し、形成されたレ
ジストパタ―ンをマスクとし基板の加工を行うことで、
より良好な加工形状を得ることが可能である。
Regarding the line & space pattern, the one which was resolved with the focus exposure of 0.3 μm and the focus exposure of 0 μm in the conventional exposure is the focus exposure with the mask of this embodiment. It became possible to resolve at 0.9 μm. Regarding the contact hole pattern,
It was confirmed that the 0.40 μm pattern, which was not resolved by conventional exposure, is resolved by the focus margin of 1.5 μm. In addition, by transferring using this mask and using the formed resist pattern as a mask to process the substrate,
It is possible to obtain a better processed shape.

【0089】実施例5 次に、第5の実施例について説明する。Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment will be described.

【0090】本実施例は、AlとAl2 3 を用いて作
成したKrF線露光用マスクに関する。Alを反応性ス
パッタにより単層の半透明で形成する場合、Al元素に
対し酸素元素の組成比を約1.43とする環境となるよ
うに酸素ガスの流量を調整すれば所望の半透明位相シフ
ト膜が得られることを確認した。
This example relates to a KrF exposure mask prepared by using Al and Al 2 O 3 . When forming a single layer of semitransparent Al by reactive sputtering, the desired semitransparent phase can be obtained by adjusting the flow rate of the oxygen gas so that the composition ratio of the oxygen element to the Al element is about 1.43. It was confirmed that a shift film was obtained.

【0091】この条件をAlとAl2 3 の2層膜で作
成することを考えると、それぞれの分子組成比をAl:
Al2 3 =1:10とすることで酸化シリコン基板に
対し位相差180度、振幅透過率15%を得ることがで
きる。
Considering that these conditions are formed by a two-layer film of Al and Al 2 O 3 , the respective molecular composition ratios are Al:
By setting Al 2 O 3 = 1: 10, a phase difference of 180 ° and an amplitude transmittance of 15% can be obtained with respect to the silicon oxide substrate.

【0092】まず、酸化シリコン基板上10にスパッタ
リング法により膜厚14nmのAl膜31を作成する。
引き続き酸素ガスを導入しながらAl2 3 膜32を1
61nm作成した。次いで、電子線レジストを膜厚1.
0μm形成し、電子線により6μC/cm2 で描画し、
さらに現像を行いレジストパタ―ンとする。
First, an Al film 31 having a film thickness of 14 nm is formed on the silicon oxide substrate 10 by the sputtering method.
While continuing to introduce oxygen gas, the Al 2 O 3 film 32 is deposited to 1
61 nm was created. Then, an electron beam resist is formed to a film thickness of 1.
0 μm, and draw with electron beam at 6 μC / cm 2 ,
Further development is carried out to obtain a resist pattern.

【0093】このレジストパタ―ンをマスクとしてCl
2 とO2 との混合ガスによる反応性イオンエッチングに
よりレジストパタ―ンから露出するAl膜31及びAl
2 3 膜32を順次除去する。そして、最後にレジスト
パタ―ンを除去しAl膜31とAl2 3 膜32からな
る位相シフタを得ることができる。
With this resist pattern as a mask, Cl
Al film 31 and Al exposed from the resist pattern by reactive ion etching with a mixed gas of 2 and O 2.
The 2 O 3 film 32 is sequentially removed. Finally, the resist pattern is removed to obtain a phase shifter including the Al film 31 and the Al 2 O 3 film 32.

【0094】このようにして形成された露光用マスクを
介して、XP8843(シプレ―社製)と称されている
KrF用レジストを1.0μm塗布した基板に、KrF
エキシマレ―ザ1/5縮小露光(NA=0.4,σ=
0.5)を行ってパタ―ンを形成した。このときの露光
量は40mJ/cm2 であった。そして、従来0.30
μmパタ―ンでフォ―カスマ―ジン=0μmで解像して
いたものを、本実施例のマスクを用いることにより、フ
ォ―カスマ―ジン=0.7μmで解像することができ
た。
Through the exposure mask thus formed, a KrF resist called XP8843 (manufactured by Shipley Co., Ltd.) was applied to a substrate having a thickness of 1.0 μm,
Excimer laser 1/5 reduction exposure (NA = 0.4, σ =
0.5) was carried out to form a pattern. The exposure dose at this time was 40 mJ / cm 2 . And the conventional 0.30
By using the mask of this embodiment, it was possible to resolve the image having a focus pattern of 0.7 μm by using the mask of the present example, while the image having the pattern of μm pattern and the resolution of 0 μm was resolved.

【0095】また、コンタクトホ―ルパタ―ンに関して
も、従来の露光で解像されなかった0.30μmパタ―
ンが、フォ―カスマ―ジン=1.2μmで解像すること
が確認された。
As for the contact hole pattern, a 0.30 μm pattern not resolved by conventional exposure.
It was confirmed that the image resolved at the focus margin = 1.2 μm.

【0096】実施例6 次に、第6の実施例について説明する。Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment will be described.

【0097】本実施例は、TiとTiO2 を用いて作成
したi線露光用マスクに関する。Tiを反応性スパッタ
により単層の半透明膜で作成する場合、Ti元素に対し
酸素元素の組成比を約0.61とする環境となるように
酸素ガスの流量を調整すれば所望の半透明位相シフト膜
が得られることを確認した。
This example relates to an i-ray exposure mask made using Ti and TiO 2 . When Ti is formed as a single layer semi-transparent film by reactive sputtering, the desired semi-transparency can be obtained by adjusting the flow rate of oxygen gas so that the composition ratio of oxygen element to Ti element is about 0.61. It was confirmed that a phase shift film was obtained.

【0098】この条件をTiとTiO2 の2層膜で作成
することを考えると、それぞれの分子組成比をTi:T
iO2 =1:0.43とすることで酸化シリコン基板に
対し位相差180度、振幅透過率15.4%を得ること
ができる。
Considering that these conditions are formed by a two-layer film of Ti and TiO 2 , the molecular composition ratio of each is Ti: T.
When iO 2 = 1: 0.43, a phase difference of 180 ° and an amplitude transmittance of 15.4% can be obtained with respect to the silicon oxide substrate.

【0099】まず、図4(a) に示すように、酸化シリコ
ン基板10上にスパッタリング法により膜厚196nm
のTi膜41を作成する。引き続き酸素ガスを導入しな
がらTiO2 膜42を84nm作成した。
First, as shown in FIG. 4A, a film thickness of 196 nm is formed on the silicon oxide substrate 10 by the sputtering method.
A Ti film 41 is formed. Subsequently, while introducing oxygen gas, a TiO 2 film 42 having a thickness of 84 nm was formed.

【0100】次いで、電子線レジストを膜厚1.0μm
で形成し、電子線により6μC/cm2 で描画し、さら
に現像を行いレジストパタ―ンとする。このレジストパ
タ―ンをマスクとして弗素系のガスによる反応性イオン
エッチングにより、レジストパタ―ンから露出するTi
膜41及びTiO2 膜42を順次除去する。
Next, an electron beam resist is formed to a film thickness of 1.0 μm.
The pattern is formed by means of an electron beam at 6 μC / cm 2 and then further developed to obtain a resist pattern. Ti exposed through the resist pattern by reactive ion etching with a fluorine-based gas using this resist pattern as a mask
The film 41 and the TiO 2 film 42 are sequentially removed.

【0101】そして、最後にレジストパタ―ンを除去す
ることにより、図4(b) に示すようなTi膜41とTi
2 膜42からなる位相シフトを得ることができる。
Finally, by removing the resist pattern, Ti film 41 and Ti film as shown in FIG. 4 (b) are formed.
A phase shift composed of the O 2 film 42 can be obtained.

【0102】i線用レジスト(PFRIX500(日本
合成ゴム社製))を1.3μmの厚さに塗布した基板
に、本実施例により作成した投影露光用マスクを介して
水銀ランプのi線で1/5縮小露光(NA=0.5,σ
=0.6)を行ってパタ―ンを形成した。このときに要
した露光量は300mJ/cm2 であった。
A substrate coated with a resist for i-line (PFRIX500 (manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.)) to a thickness of 1.3 μm was passed through the mask for projection exposure prepared in this example, and the i-line of a mercury lamp was used. / 5 reduction exposure (NA = 0.5, σ
= 0.6) was performed to form a pattern. The exposure amount required at this time was 300 mJ / cm 2 .

【0103】ライン&スペ―スパタ―ンに関しては、従
来の露光において0.35μmパタ―ンでフォ―カスマ
―ジン=0μmで解像していたものが、本実施例のマス
クによりフォ―カスマ―ジン=0.9μmで解像するこ
とが可能になった。コンタクトホ―ルパタ―ンに関して
も、従来の露光で解像されなかった0.40μmパタ―
ンがフォ―カスマ―ジン1.5μmで解像することが確
認された。また、このマスクを用いて転写し、形成され
たレジストパタ―ンをマスクとし基板の加工を行うこと
で、より良好な加工形状を得ることが可能である。
Regarding the line & space pattern, although the resolution was 0.35 μm in the conventional exposure with a focus margin of 0 μm, the focus and mask with the mask of this embodiment was used. It became possible to resolve at gin = 0.9 μm. As for the contact hole pattern, 0.40 μm pattern not resolved by conventional exposure.
It was confirmed that the image resolved at 1.5 μm of focus margin. Further, it is possible to obtain a better processed shape by transferring the pattern using this mask and processing the substrate using the formed resist pattern as a mask.

【0104】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。例えば、各実施例において、第1の
半透明膜と第2の半透明膜の材料を入れ替えても構わな
い。また、実施例では2種類の半透明膜を用いている
が、3種類以上の半透明膜を用いてもよい。さらに、同
一の半透明膜(2種類以上)を複数回積層するようにし
てもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, in each embodiment, the materials of the first semitransparent film and the second semitransparent film may be exchanged. Further, although two kinds of semitransparent films are used in the embodiment, three or more kinds of semitransparent films may be used. Furthermore, the same semi-transparent film (two or more types) may be laminated multiple times. In addition, within the scope of the present invention,
Various modifications can be implemented.

【0105】実施例7 図5は、本発明の第7の実施例の露光マスク用基板の製
造工程を示す断面図である。この露光マスク用基板は、
g線用位相シフトマスクを作成するための基板であり、
透明基板60上に、半透明膜としてスパッタリング法で
アモルファスシリコン膜61を形成し、表面酸化を行い
酸化シリコン膜62を形成し、この上層にさらにシリコ
ンをターゲットとして第2のアモルファスシリコン膜6
3を形成したものである。
Embodiment 7 FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of an exposure mask substrate of a seventh embodiment of the present invention. This exposure mask substrate is
A substrate for producing a phase shift mask for g-line,
An amorphous silicon film 61 is formed as a semi-transparent film on the transparent substrate 60 by a sputtering method, surface oxidation is performed to form a silicon oxide film 62, and a second amorphous silicon film 6 is further formed on the upper layer of the amorphous silicon film 62 by using silicon as a target.
3 is formed.

【0106】すなわちまず、図5(a) に示すように、厚
さ2.5mmの石英基板60上にスパッタリング法により
膜厚59nmのアモルファスシリコン膜61を作成す
る。このアモルファスシリコン膜61の屈折率n=4.
93で石英基板に対する振幅透過率は17.4%であっ
た。
That is, first, as shown in FIG. 5A, an amorphous silicon film 61 having a film thickness of 59 nm is formed on a quartz substrate 60 having a thickness of 2.5 mm by a sputtering method. The amorphous silicon film 61 has a refractive index n = 4.
At 93, the amplitude transmittance with respect to the quartz substrate was 17.4%.

【0107】引き続き図5(b) に示すようにこのアモル
ファスシリコン膜61の表面を酸素元素を含むプラズマ
中で酸化して酸化シリコン膜62を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the surface of the amorphous silicon film 61 is oxidized in plasma containing oxygen element to form a silicon oxide film 62.

【0108】さらにこの上に図5(c) に示すように、シ
リコンをターゲットとしたスパッタリング法により第2
のアモルファスシリコン膜63を59nm堆積した。この
様にして得られた2層膜の振幅透過率は酸化シリコン膜
も含めて3.0%であった。このようにして露光マスク
用基板が得られるが、第2の半透明膜としてのアモルフ
ァスシリコン膜の膜厚は振幅透過率が第1のアモルファ
スシリコン膜および酸化シリコン膜も含めて5.0%以
下になるような値であれば良い。
Further, as shown in FIG. 5 (c), a second layer is formed by sputtering using a silicon target.
59 nm of the amorphous silicon film 63 was deposited. The amplitude transmittance of the thus obtained two-layer film including the silicon oxide film was 3.0%. A substrate for an exposure mask is obtained in this way, but the thickness of the amorphous silicon film as the second semi-transparent film has an amplitude transmittance of 5.0% or less including the first amorphous silicon film and the silicon oxide film. Any value that is

【0109】次に、この露光マスク用基板を用い露光用
マスクを形成する方法について説明する。
Next, a method for forming an exposure mask using this exposure mask substrate will be described.

【0110】まず、図6(a) に示すように前記図5(a)
乃至図5(c) に示す工程で得られた露光マスク用基板表
面に電子線レジスト64を膜厚500nmで形成し、さら
に塗布性導電膜65を膜厚200nmとなるように形成す
る。
First, as shown in FIG. 6 (a), as shown in FIG.
An electron beam resist 64 having a film thickness of 500 nm is formed on the surface of the exposure mask substrate obtained in the step shown in FIG. 5C, and a coatable conductive film 65 is further formed so as to have a film thickness of 200 nm.

【0111】次いで、図6(b) に示すように電子線によ
りデバイスパターンとデバイスパターン外領域を含むデ
ータにより描画を行い、現像しレジストパターン64a
を形成する。ここでも、塗布性導電膜65上から電子線
によりで描画し、さらに現像を行ってレジストパタ―ン
64aを形成する。ここで、塗布性導電膜65を形成す
るのはレジスト64が絶縁性であるとき電子線のチャ―
ジアップを防ぐためである。また図中Bはパターン領域
とパターン外領域の境界を示す。
Next, as shown in FIG. 6 (b), drawing is performed by an electron beam with data including the device pattern and the area outside the device pattern, and the resist pattern 64a is developed.
To form. Here, again, the resist pattern 64a is formed by drawing with an electron beam on the coatable conductive film 65 and further developing. Here, the coatable conductive film 65 is formed by the electron beam char when the resist 64 is insulative.
This is to prevent jiup. B in the figure indicates the boundary between the pattern area and the non-pattern area.

【0112】次いで、図6(c) に示すように、レジスト
パタ―ンをマスクとしてCF4 ガスによる反応性イオン
エッチングにより、レジストパタ―ンから露出する第2
のアモルファスシリコン膜63をエッチング除去したの
ち、ガスを切り換えCF4 とO2 との混合ガスによる反
応性イオンエッチングにより、酸化シリコン膜62のエ
ッチングを行いさらにガスを切り換えCF4 にして第1
のアモルファスシリコン膜61をエッチング除去した。
Next, as shown in FIG. 6C, the second resist exposed from the resist pattern is subjected to reactive ion etching with CF 4 gas using the resist pattern as a mask.
After the amorphous silicon film 63 is removed by etching in, by reactive ion etching using a mixed gas of CF 4 and O 2 switches the gas, first in the CF 4 switch the further gas etched the silicon oxide film 62 1
The amorphous silicon film 61 was removed by etching.

【0113】この後、図6(d) に示すように、レジスト
パタ―ンを除去する。
After this, as shown in FIG. 6D, the resist pattern is removed.

【0114】このようにして図6(e) に示すように第1
のアモルファスシリコンおよび第2のアモルファスシリ
コンからなる2層構造の位相シフトパターンを形成した
後、電子線レジスト66を膜厚500nmで形成し、さら
に塗布性導電膜67を膜厚200nmとなるように形成す
る。
Thus, as shown in FIG. 6 (e), the first
After forming a phase shift pattern of a two-layer structure consisting of the amorphous silicon and the second amorphous silicon, an electron beam resist 66 is formed with a film thickness of 500 nm, and a coating conductive film 67 is formed with a film thickness of 200 nm. To do.

【0115】次いで、図6(f) に示すように電子線によ
りデバイスパターン外領域にレジスト膜が残るように作
成されたデータにより描画を行い、現像しレジストパタ
ーン66aを形成する。ここでも、塗布性導電膜67上
から電子線により描画し、さらに現像を行ってレジスト
パタ―ン66aを形成する。
Next, as shown in FIG. 6 (f), drawing is performed by the electron beam using the data created so that the resist film remains in the region outside the device pattern, and development is performed to form a resist pattern 66a. Also here, the resist pattern 66a is formed by drawing with an electron beam on the coatable conductive film 67 and further developing.

【0116】次いで、図6(g) に示すように、このレジ
ストパタ―ンをマスクとしてCF4ガスによる反応性イ
オンエッチングにより、酸化シリコン膜62をエッチン
グストッパーとしてパタ―ン領域内の第2のアモルファ
スシリコン膜63をエッチング除去し、さらにこの酸化
シリコン膜62をエッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 6 (g), the resist pattern is used as a mask to carry out reactive ion etching with CF 4 gas, and the silicon oxide film 62 is used as an etching stopper to form a second amorphous film in the pattern region. The silicon film 63 is removed by etching, and the silicon oxide film 62 is removed by etching.

【0117】最後に、図6(h) に示すように、このレジ
ストパタ―ンを除去した。
Finally, as shown in FIG. 6 (h), this resist pattern was removed.

【0118】このようにして形成された露光用マスク
は、デバイスパターン領域では第1のアモルファスシリ
コン膜のみよりなる振幅透過率17.4%の半透明膜、
デバイスパターン領域外では振幅透過率3%の遮光膜と
なっている。
The exposure mask thus formed is a semitransparent film having an amplitude transmittance of 17.4%, which is made of only the first amorphous silicon film in the device pattern region.
Outside the device pattern area, the light shielding film has an amplitude transmittance of 3%.

【0119】従ってパターン領域外の内少なくとも転写
によるウェハ上に光が到達する領域で、露光光を遮光す
るようにしているため、複数回の露光を行う場合にもパ
ターンの細りや焦点深度不足を防ぐことができる。
Therefore, since the exposure light is shielded at least in the area outside the pattern area where the light reaches the wafer by the transfer, the thinning of the pattern and the lack of the depth of focus can occur even when the exposure is performed a plurality of times. Can be prevented.

【0120】実施例8 なお、前記実施例ではg線用の露光マスクについて説明
したが、ここではi線用の露光マスクについて説明す
る。
Embodiment 8 Although the exposure mask for g-line is explained in the above-mentioned embodiment, the exposure mask for i-line will be explained here.

【0121】図5(a) 乃至(c) に示した実施例6と同様
に、厚さ2.5mmの石英基板上にシリコンをターゲット
とし、窒素雰囲気中でスパッタリング法により膜厚80
nmの第1の窒化シリコン膜SiNβ(0.6 ≦β≦0.8
)を作成する。この窒化シリコン膜の屈折率はn=
3.40で石英基板に対する振幅透過率は15.1%で
あった。
As in Example 6 shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c), silicon was used as a target on a quartz substrate having a thickness of 2.5 mm and a film thickness of 80 was obtained by sputtering in a nitrogen atmosphere.
nm first silicon nitride film SiN β (0.6 ≤ β ≤ 0.8
) Is created. The refractive index of this silicon nitride film is n =
At 3.40, the amplitude transmittance with respect to the quartz substrate was 15.1%.

【0122】引き続きこの窒化シリコン膜の表面を酸素
元素を含むプラズマ中で酸化して酸化シリコン膜を形成
する。
Subsequently, the surface of this silicon nitride film is oxidized in plasma containing oxygen element to form a silicon oxide film.

【0123】さらにこの上に、シリコンをターゲットと
したスパッタリング法により膜厚80nmの第2の窒化
シリコン膜SiNβ(0.6 ≦β≦0.8 )を作成する。こ
の様にして得られた2層膜の振幅透過率は酸化シリコン
膜も含めて2.2%であった。 なお、第2の窒化シリ
コン膜にかえてシリコン膜を用いるようにしてもよい。
また第2の窒化シリコン膜あるいはシリコン膜の膜厚は
2層膜の振幅透過率として5%以下となるような値であ
ればどのような値でもよい。
Further, a second silicon nitride film SiN β (0.6 ≦ β ≦ 0.8) having a film thickness of 80 nm is formed on this by a sputtering method using silicon as a target. The amplitude transmittance of the thus obtained two-layer film including the silicon oxide film was 2.2%. Note that a silicon film may be used instead of the second silicon nitride film.
The film thickness of the second silicon nitride film or the silicon film may be any value as long as the amplitude transmittance of the two-layer film is 5% or less.

【0124】次に、この露光マスク用基板を用い露光用
マスクを形成する方法について説明する。
Next, a method for forming an exposure mask using this exposure mask substrate will be described.

【0125】まず、図6(a) 乃至図6(h) に示したのと
同様に、前記工程で得られた露光マスク用基板に電子線
レジストを膜厚500nmで形成し、さらに塗布性導電膜
65を膜厚200nmとなるように形成する。
First, in the same manner as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (h), an electron beam resist having a film thickness of 500 nm is formed on the exposure mask substrate obtained in the above step, and the coating conductive film is formed. The film 65 is formed to have a film thickness of 200 nm.

【0126】次いで、電子線によりデバイスパターンと
デバイスパターン外領域を含むデータにより描画を行
い、現像しレジストパターンを形成する。ここでも、塗
布性導電膜上から電子線によりで描画し、さらに現像を
行ってレジストパタ―ンを形成する。
Next, an electron beam is used to draw a device pattern and data including the area outside the device pattern, and development is performed to form a resist pattern. In this case as well, drawing is performed with an electron beam on the coatable conductive film, and further development is performed to form a resist pattern.

【0127】次いで、レジストパタ―ンをマスクとして
CF4 +O2 +N2 の混合ガスによる反応性イオンエッ
チングにより、レジストパタ―ンから露出する第2の窒
化シリコン膜をエッチング除去したのち、ガスを切り換
えCF4 とO2 との混合ガスによる反応性イオンエッチ
ングにより、酸化シリコン膜のエッチングを行いさらに
ガスを切り換えCF4 +O2 +N2 の混合ガスにして第
1の窒化シリコン膜をエッチング除去し、レジストパタ
―ンを除去する。
Then, the second silicon nitride film exposed from the resist pattern is removed by reactive ion etching with a mixed gas of CF 4 + O 2 + N 2 using the resist pattern as a mask, and then the gas is changed to CF 4 The silicon oxide film is etched by reactive ion etching using a mixed gas of C and O 2, and the gas is further changed to a mixed gas of CF 4 + O 2 + N 2 to remove the first silicon nitride film by etching, and a resist pattern is formed. To remove.

【0128】このようにして第1および第2の窒化シリ
コンからなる2層構造の位相シフトパターンを形成した
後、電子線レジストを膜厚500nmで形成し、さらに塗
布性導電膜を膜厚200nmとなるように形成する。
After forming the two-layered phase shift pattern made of the first and second silicon nitrides in this manner, an electron beam resist is formed to a film thickness of 500 nm, and a coatable conductive film is formed to a film thickness of 200 nm. To be formed.

【0129】次いで、電子線によりデバイスパターン外
領域にレジスト膜が残るように作成されたデータにより
描画を行い、現像しレジストパターンを形成する。
Next, an electron beam is used to draw with the data created so that the resist film remains in the area outside the device pattern, and development is performed to form a resist pattern.

【0130】さらに、このレジストパタ―ンをマスクと
してCF4 +O2 +N2 の混合ガスによる反応性イオン
エッチングにより、酸化シリコン膜をエッチングストッ
パーとしてパタ―ン領域内の第2の窒化シリコン膜をエ
ッチング除去し、さらにこの酸化シリコン膜をエッチン
グ除去する。
Further, by using this resist pattern as a mask, reactive ion etching with a mixed gas of CF 4 + O 2 + N 2 is performed to remove the second silicon nitride film in the pattern region by etching using the silicon oxide film as an etching stopper. Then, the silicon oxide film is removed by etching.

【0131】最後に、このレジストパタ―ンを除去し
た。
Finally, this resist pattern was removed.

【0132】このようにして形成された露光用マスク
は、デバイスパターン領域では第1の窒化シリコン膜の
みよりなる振幅透過率15.1%の半透明膜、デバイス
パターン領域外では振幅透過率2.2%の遮光膜となっ
ている。
The exposure mask thus formed is a semi-transparent film having an amplitude transmittance of 15.1% made of only the first silicon nitride film in the device pattern area, and an amplitude transmittance of 2. 1% outside the device pattern area. It is a 2% light-shielding film.

【0133】この場合も実施例7の場合と同様、パター
ン領域外の内少なくとも転写によるウェハ上に光が到達
する領域で、露光光を遮光するようにしているため、複
数回の露光を行う場合にもパターンの細りや焦点深度不
足を防ぐことができる。
Also in this case, as in the case of the seventh embodiment, since the exposure light is shielded at least in the area outside the pattern area where the light reaches the wafer by the transfer, when performing the exposure a plurality of times. Moreover, it is possible to prevent the pattern from becoming thin and the depth of focus being insufficient.

【0134】実施例9 図7は、本発明の第9の実施例の露光マスク用基板の製
造工程を示す断面図である。この露光マスク用基板は、
i線用位相シフトマスクを作成するための基板であり、
透明基板70上に、半透明膜としてスパッタリング法で
Cr膜71を形成し、この上層に塗布硝子層72を形成
し、この上層にさらにCrをターゲットとしてスパッタ
リング法でCr膜73を形成したものである。
Embodiment 9 FIG. 7 is a cross-sectional view showing the steps of manufacturing an exposure mask substrate according to the ninth embodiment of the present invention. This exposure mask substrate is
A substrate for making a phase shift mask for i-line,
On the transparent substrate 70, a Cr film 71 is formed as a semi-transparent film by a sputtering method, a coating glass layer 72 is formed on the upper layer, and a Cr film 73 is further formed on the upper layer by a sputtering method using Cr as a target. is there.

【0135】すなわちまず、図7(a) に示すように、厚
さ2.5mmの石英基板70上にスパッタリング法により
膜厚35nmの第1のCr膜71を作成する。この第1
のCr膜71の屈折率はn=1.98で石英基板に対す
る振幅透過率は20.2%であった。
That is, first, as shown in FIG. 7A, a first Cr film 71 having a thickness of 35 nm is formed on a quartz substrate 70 having a thickness of 2.5 mm by a sputtering method. This first
The Cr film 71 had a refractive index of n = 1.98 and an amplitude transmittance of 20.2% with respect to the quartz substrate.

【0136】引き続き図7(b) に示すようにこのCr膜
71の上層に塗布硝子72を膜厚329nmで形成する。
このとき位相差はCr膜と塗布硝子のそれぞれの位相差
を考慮し180度とした。
Subsequently, as shown in FIG. 7B, a coating glass 72 having a film thickness of 329 nm is formed on the Cr film 71.
At this time, the phase difference was set to 180 degrees in consideration of the phase difference between the Cr film and the coated glass.

【0137】さらにこの上に図7(c) に示すように、C
rをターゲットとしたスパッタリング法により第2のC
r膜73を35nm堆積した。この様にして得られた2層
膜の振幅透過率は塗布硝子膜も含めて4.0%であっ
た。
Furthermore, as shown in FIG. 7 (c), C
The second C is formed by the sputtering method using r as a target.
An r film 73 was deposited to a thickness of 35 nm. The amplitude transmittance of the thus obtained two-layer film including the coated glass film was 4.0%.

【0138】次に、この露光マスク用基板を用い露光用
マスクを形成する方法について説明する。
Next, a method for forming an exposure mask using this exposure mask substrate will be described.

【0139】まず、図8(a) に示すように前記図7(a)
乃至図7(c) に示す工程で得られた露光マスク用基板表
面に電子線レジスト74を膜厚500nmで形成する。
First, as shown in FIG. 8A, as shown in FIG.
An electron beam resist 74 having a film thickness of 500 nm is formed on the surface of the exposure mask substrate obtained in the step shown in FIG.

【0140】次いで、図8(b) に示すように電子線によ
りデバイスパターンとデバイスパターン外領域を含むデ
ータにより描画を行い、現像しレジストパターン74a
を形成する。ここで図中Bはパターン領域とパターン外
領域の境界を示す。
Next, as shown in FIG. 8 (b), drawing is performed by the electron beam using the data including the device pattern and the area outside the device pattern, and the resist pattern 74a is developed.
To form. Here, B in the figure indicates the boundary between the pattern area and the non-pattern area.

【0141】次いで、図8(c) に示すように、レジスト
パタ―ンをマスクとしてCCl4 ガスによる反応性イオ
ンエッチングにより、レジストパタ―ンから露出する第
2のCr膜73をエッチング除去したのち、ガスを切り
換えCF4 とO2 との混合ガスによる反応性イオンエッ
チングにより、酸化シリコン膜72のエッチングを行い
さらにガスを切り換えCCl4 にして第1のCr膜71
をエッチング除去した。 この後、図8(d) に示すよう
に、レジストパタ―ンを除去する。
Next, as shown in FIG. 8C, the second Cr film 73 exposed from the resist pattern is removed by reactive ion etching with CCl 4 gas using the resist pattern as a mask. The silicon oxide film 72 is etched by reactive ion etching using a mixed gas of CF 4 and O 2, and the gas is switched to CCl 4 to change the first Cr film 71.
Was removed by etching. Then, as shown in FIG. 8D, the resist pattern is removed.

【0142】このようにして図8(e) に示すように第1
のCrおよび第2のCrからなる2層構造の位相シフト
パターン75を形成した後、電子線レジスト76,導電
性膜77を膜厚500nmで形成する。
Thus, as shown in FIG. 8 (e), the first
After forming the phase shift pattern 75 having a two-layer structure composed of Cr and the second Cr, an electron beam resist 76 and a conductive film 77 are formed with a film thickness of 500 nm.

【0143】次いで、図8(f) に示すように電子線によ
りデバイスパターン外領域にレジスト膜が残るように作
成されたデータにより描画を行い、現像しレジストパタ
ーン76aを形成する。
Next, as shown in FIG. 8 (f), drawing is performed by the electron beam by the data created so that the resist film remains in the region outside the device pattern, and development is performed to form a resist pattern 76a.

【0144】次いで、図8(g) に示すように、このレジ
ストパタ―ンをマスクとしてCCl4 ガスによる反応性
イオンエッチングにより、塗布硝子72をエッチングス
トッパーとしてパタ―ン領域内の第2のCr膜73をエ
ッチング除去し、さらにこの塗布硝子膜72をエッチン
グ除去する。
Then, as shown in FIG. 8 (g), the resist pattern is used as a mask to carry out reactive ion etching with CCl 4 gas, and the coated glass 72 is used as an etching stopper to form a second Cr film in the pattern region. 73 is removed by etching, and the coated glass film 72 is removed by etching.

【0145】最後に、図8(h) に示すように、このレジ
ストパタ―ンを除去した。
Finally, as shown in FIG. 8 (h), this resist pattern was removed.

【0146】このようにして形成された露光用マスク
は、デバイスパターン領域では第1のCr膜のみよりな
る振幅透過率20.2%の半透明膜、デバイスパターン
領域外では振幅透過率4%の遮光膜となっている。
The exposure mask thus formed is a semi-transparent film having an amplitude transmittance of 20.2% consisting of only the first Cr film in the device pattern region, and an amplitude transmittance of 4% outside the device pattern region. It is a light-shielding film.

【0147】従ってパターン領域外の内少なくとも転写
によるウェハ上に光が到達する領域で、露光光を遮光す
るようにしているため、複数回の露光を行う場合にもパ
ターンの細りや焦点深度不足を防ぐことができる。
Therefore, since the exposure light is shielded at least in the area outside the pattern area where the light reaches the wafer by the transfer, thinning of the pattern and lack of the depth of focus can occur even when the exposure is performed a plurality of times. Can be prevented.

【0148】実施例10 次に、本発明の第10の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例ではパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。図9は、本発明の第10の実施例の露光マスク用基
板の製造工程を示す断面図である。この露光マスク用基
板は、i線用位相シフトマスクを作成するための基板で
あり、透明基板80上に、位相シフタとなる半透明膜と
して窒化シリコン膜SiN0.6 81を形成し、この上層
に遮光膜としてCr膜82を形成しさらにこの上層を反
射防止層としてのCrO膜83で被覆したことを特徴と
するものである。
Embodiment 10 Next, another exposure mask substrate will be described as a tenth embodiment of the present invention. In this example, the exposure mask substrate is capable of forming a light shielding film outside the pattern region. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the exposure mask substrate of the tenth embodiment of the present invention. This exposure mask substrate is a substrate for forming a phase shift mask for i-line, and a silicon nitride film SiN 0.681 is formed on the transparent substrate 80 as a semi-transparent film to serve as a phase shifter, and a light-shielding layer is formed on the upper layer. A Cr film 82 is formed as a film, and the upper layer is covered with a CrO film 83 as an antireflection layer.

【0149】すなわちまず、図9(a) に示すように、厚
さ2.5mmの酸化シリコン基板80上に、シリコンをタ
ーゲットとした窒素雰囲気下で反応性スパッタリングを
行い、Si1モルに対し窒素0.6モルの均一な窒化シ
リコン膜SiN0.6 を膜厚75nmとなるように堆積す
る。ここで窒化シリコン膜SiN0.6 は水銀ランプのi
線に対しその膜内で光の位相が254度であり、75nm
の空気中を進む光の位相74度に対し180度位相が遅
れるように設計されている。このSiN0.6 膜81のi
線に対する振幅透過率は3%であった。
That is, first, as shown in FIG. 9 (a), reactive sputtering is performed on a silicon oxide substrate 80 having a thickness of 2.5 mm in a nitrogen atmosphere with silicon as a target, and nitrogen is added to 1 mol of Si. A uniform silicon nitride film SiN 0.6 of 0.6 mol is deposited to a film thickness of 75 nm. Here, the silicon nitride film SiN 0.6 is i of the mercury lamp.
The phase of light in the film is 254 degrees with respect to the line, and it is 75 nm.
The phase is designed to be delayed by 180 degrees with respect to the phase of light traveling in the air of 74 degrees. I of this SiN 0.6 film 81
The amplitude transmittance for the line was 3%.

【0150】引き続き図9(b) に示すようにこの窒化シ
リコン膜SiN0.6 81の上層に遮光膜として膜厚75
nmのCr膜82をスパッタリング法により形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 9B, a film thickness of 75 is formed as a light-shielding film on the upper layer of the silicon nitride film SiN 0.681.
A Cr film 82 of nm is formed by the sputtering method.

【0151】そしてさらにこの上に図9(c) に示すよう
に、酸素雰囲気中でCrをターゲットとしたスパッタリ
ング法により反射防止層としてCrO膜83を30nm堆
積した。
Further, as shown in FIG. 9C, a CrO film 83 having a thickness of 30 nm was deposited as an antireflection layer on this by a sputtering method using Cr as a target in an oxygen atmosphere.

【0152】次に、この露光マスク用基板を用い前述し
た例と同様の方法で露光用マスクを形成する。
Next, using this exposure mask substrate, an exposure mask is formed in the same manner as in the above-described example.

【0153】実施例11 次に、本発明の第11の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例でもパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。この露光マスク用基板は、KrFエキシマレーザ用
位相シフトマスクを作成するための基板であり、厚さ
2.5mmの酸化シリコン基板上に、位相シフタとなる半
透明膜として窒化シリコン膜SiN0.9 を形成し、この
上層に遮光膜としてCr膜を形成しさらにこの上層を反
射防止層としてのCrO膜で被覆したことを特徴とする
ものである。
Embodiment 11 Next, another exposure mask substrate will be described as an eleventh embodiment of the present invention. Also in this example, the exposure mask substrate is capable of forming a light-shielding film outside the pattern region. This exposure mask substrate is a substrate for making a phase shift mask for a KrF excimer laser, and a silicon nitride film SiN 0.9 is formed as a semitransparent film to be a phase shifter on a silicon oxide substrate having a thickness of 2.5 mm. Then, a Cr film is formed as a light-shielding film on this upper layer, and the upper layer is covered with a CrO film as an antireflection layer.

【0154】すなわちまず、厚さ2.5mmの酸化シリコ
ン基板上に、シリコンをターゲットとした窒素雰囲気下
で反応性スパッタリングを行い、Si1モルに対し窒素
0.9モルの均一な窒化シリコン膜SiN0.9 を膜厚8
0nmとなるように堆積する。ここで窒化シリコン膜S
iN0.9 はKrFエキシマレーザの248nmの光に対し
その膜内で光の位相が296度であり、80nmの空気中
を進む光の位相116度に対し180度位相が遅れるよ
うに設計されている。このSiN0.9 膜のKrFエキシ
マレーザの248nmの光に対する振幅透過率は4%であ
った。
That is, first, reactive sputtering was performed on a silicon oxide substrate having a thickness of 2.5 mm in a nitrogen atmosphere with a silicon target, and a uniform silicon nitride film SiN 0.9 containing 0.9 mol of nitrogen per 1 mol of Si. The film thickness 8
It is deposited to have a thickness of 0 nm. Here, the silicon nitride film S
iN 0.9 has a phase of 296 degrees with respect to the light of 248 nm of a KrF excimer laser in the film, and is designed to be delayed by 180 degrees with respect to the phase of 116 degrees of light traveling in the air of 80 nm. The amplitude transmittance of this SiN 0.9 film with respect to the light of 248 nm of the KrF excimer laser was 4%.

【0155】引き続きこの窒化シリコン膜SiN0.9
上層に遮光膜として膜厚79nmのCr膜をスパッタリ
ング法により形成する。
Subsequently, a Cr film having a film thickness of 79 nm is formed as a light-shielding film on the silicon nitride film SiN 0.9 by a sputtering method.

【0156】そしてさらにこの上に、酸素雰囲気中でC
rをターゲットとしたスパッタリング法により反射防止
層としてCrO膜を30nm堆積した。
Further, on top of this, C in an oxygen atmosphere
A CrO film having a thickness of 30 nm was deposited as an antireflection layer by a sputtering method using r as a target.

【0157】なお、ここでSiNとCrとの間に導電性
膜であるSnOを介在させて他は前記実施例12と同様
の構成としても同様の結果となる。
Here, the same result can be obtained even if the structure is the same as that of the above-mentioned twelfth embodiment except that SnO which is a conductive film is interposed between SiN and Cr.

【0158】実施例12 次に、本発明の第12の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例でもパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。この露光マスク用基板は、KrFエキシマレーザ用
位相シフトマスクを作成するための基板であり、厚さ
2.5mmの酸化シリコン基板上に、位相シフタとなる半
透明膜として窒化シリコン膜SiN1.8 を形成し、この
上層に遮光膜としてCr膜を形成しさらにこの上層を反
射防止層としてのCrO膜で被覆したことを特徴とする
ものである。
Twelfth Embodiment Next, another exposure mask substrate will be described as a twelfth embodiment of the present invention. Also in this example, the exposure mask substrate is capable of forming a light-shielding film outside the pattern region. This exposure mask substrate is a substrate for forming a phase shift mask for a KrF excimer laser, and a silicon nitride film SiN 1.8 is formed as a semitransparent film to be a phase shifter on a silicon oxide substrate having a thickness of 2.5 mm. Then, a Cr film is formed as a light-shielding film on this upper layer, and the upper layer is covered with a CrO film as an antireflection layer.

【0159】すなわちまず、厚さ2.5mmの酸化シリコ
ン基板上に、シリコンをターゲットとした窒素雰囲気下
で反応性スパッタリングを行い、Si1モルに対し酸素
1.8モルの均一な窒化シリコン膜SiO1.8 を膜厚9
4nmとなるように堆積する。ここで窒化シリコン膜S
iO1.8 はKrFエキシマレーザの248nmの光に対し
その膜内で光の位相が355度であり、94nmの空気中
を進む光の位相175度に対し180度位相が遅れるよ
うに設計されている。このSiO1.8 膜のKrFエキシ
マレーザの248nmの光に対する振幅透過率は4%であ
った。
That is, first, reactive sputtering is performed on a silicon oxide substrate having a thickness of 2.5 mm in a nitrogen atmosphere with silicon as a target, and a uniform silicon nitride film SiO 1.8 containing 1.8 mol of oxygen with respect to 1 mol of Si is used. The film thickness 9
Deposit to a thickness of 4 nm. Here, the silicon nitride film S
The iO 1.8 is designed so that the phase of light in the film is 355 degrees with respect to the light of 248 nm of the KrF excimer laser, and the phase is delayed by 180 degrees with respect to the phase of 175 degrees of light traveling in the air of 94 nm. The amplitude transmittance of this SiO 1.8 film for the KrF excimer laser light of 248 nm was 4%.

【0160】引き続きこの窒化シリコン膜SiO1.8
上層に遮光膜として膜厚70nmのCr膜をスパッタリ
ング法により形成する。
Subsequently, a 70 nm thick Cr film is formed as a light-shielding film on the silicon nitride film SiO 1.8 by a sputtering method.

【0161】そしてさらにこの上に、酸素雰囲気中でC
rをターゲットとしたスパッタリング法により反射防止
層としてCrO膜を30nm堆積した。
On top of this, further, in an oxygen atmosphere, C
A CrO film having a thickness of 30 nm was deposited as an antireflection layer by a sputtering method using r as a target.

【0162】実施例13 次に、本発明の第13の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例でもパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。この露光マスク用基板は、水銀ランプのi線用位相
シフトマスクを作成するための基板であり、厚さ2.5
mmの酸化シリコン基板上に、位相シフタとなる半透明膜
として窒化シリコン膜SiN0.6 を形成し、この上層に
導電性膜としてSnOを10nm堆積した後遮光膜として
Cr膜を形成しさらにこの上層を反射防止層としてのC
rO膜で被覆したことを特徴とするものである。
Embodiment 13 Next, another exposure mask substrate will be described as a 13th embodiment of the present invention. Also in this example, the exposure mask substrate is capable of forming a light-shielding film outside the pattern region. This exposure mask substrate is a substrate for forming a phase shift mask for i-line of a mercury lamp and has a thickness of 2.5.
A silicon nitride film SiN 0.6 is formed as a semi-transparent film serving as a phase shifter on a silicon oxide substrate having a thickness of 10 mm, SnO is deposited to a thickness of 10 nm as a conductive film on the upper layer, and then a Cr film is formed as a light-shielding film. C as an antireflection layer
It is characterized by being covered with an rO film.

【0163】すなわちまず、厚さ2.5mmの酸化シリコ
ン基板上に、シリコンをターゲットとした窒素雰囲気下
で反応性スパッタリングを行い、Si1モルに対し窒素
1.8モルの均一な窒化シリコン膜SiN0.6 を膜厚7
5nmとなるように堆積する。ここで窒化シリコン膜S
iN0.6 はi線に対しその膜内で光の位相が254度で
あり、75nmの空気中を進む光の位相74度に対し18
0度位相が遅れるように設計されている。このSiN
0.6 膜のi線に対する振幅透過率は3%であった。 引
き続きこの窒化シリコン膜SiN0.6 の上層に導電性膜
としてスパッタリングによりSnOを10nm堆積した
後、遮光膜として膜厚70nmのCr膜をスパッタリン
グ法により形成する。
That is, first, reactive sputtering was performed on a silicon oxide substrate having a thickness of 2.5 mm in a nitrogen atmosphere with silicon as a target, and a uniform silicon nitride film SiN 0.6 containing 1.8 mol of nitrogen per 1 mol of Si was formed. The film thickness 7
Deposit to a thickness of 5 nm. Here, the silicon nitride film S
iN 0.6 has a phase of light of 254 degrees in the film with respect to the i-line, and 18 for phase of 74 degrees of light traveling in the air of 75 nm.
It is designed to have a 0 degree phase delay. This SiN
The amplitude transmittance of the 0.6 film for the i-line was 3%. Subsequently, SnO is deposited to a thickness of 10 nm as a conductive film on the silicon nitride film SiN 0.6 by sputtering, and then a Cr film having a thickness of 70 nm is formed as a light-shielding film by a sputtering method.

【0164】そしてさらにこの上に、酸素雰囲気中でC
rをターゲットとしたスパッタリング法により反射防止
層としてCrO膜を30nm堆積した。
Then, on top of this, C in an oxygen atmosphere
A CrO film having a thickness of 30 nm was deposited as an antireflection layer by a sputtering method using r as a target.

【0165】なお、この導電性膜SnOは透明基板上に
直接形成し、この上層に窒化シリコン膜を形成し他は前
記実施例13と同様の構成としても同様の結果となる。
The conductive film SnO is directly formed on the transparent substrate, and the silicon nitride film is formed on the transparent film, and the same result is obtained even if the structure is the same as that of the thirteenth embodiment.

【0166】実施例14 次に、本発明の第14の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例でもパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。この露光マスク用基板は、KrFエキシマレーザの
248nmの光用位相シフトマスクを作成するための基板
であり、厚さ2.5mmの酸化シリコン基板上に、位相シ
フタとなる半透明膜として窒化シリコン膜SiN0.9
膜厚80nmに形成し、この上層に導電性膜としてSn
Oを10nm堆積した後、この上層に遮光膜としてCr膜
を形成しさらにこの上層を反射防止層としてのCrO膜
で被覆したことを特徴とするものである。
Embodiment 14 Next, another exposure mask substrate will be described as a 14th embodiment of the present invention. Also in this example, the exposure mask substrate is capable of forming a light-shielding film outside the pattern region. This exposure mask substrate is a substrate for making a phase shift mask for light of 248 nm of a KrF excimer laser, and is a silicon nitride film as a semitransparent film which becomes a phase shifter on a silicon oxide substrate having a thickness of 2.5 mm. SiN 0.9 is formed to a film thickness of 80 nm, and Sn is formed as a conductive film on the upper layer.
After depositing O to a thickness of 10 nm, a Cr film is formed as a light-shielding film on the upper layer, and the upper layer is covered with a CrO film as an antireflection layer.

【0167】すなわちまず、厚さ2.5mmの酸化シリコ
ン基板上に、シリコンをターゲットとした窒素雰囲気下
で反応性スパッタリングを行い、Si1モルに対し窒素
0.9モルの均一な窒化シリコン膜SiN0.9 を膜厚8
0nmとなるように堆積する。ここで窒化シリコン膜S
iN0.9 はKrFエキシマレーザの248nmの光に対し
その膜内で光の位相が296度であり、80nmの空気中
を進む光の位相116度に対し180度位相が遅れるよ
うに設計されている。このSiN0.9 膜のKrFエキシ
マレーザの248nmの光に対する振幅透過率は4%であ
った。
That is, first, reactive sputtering is performed on a silicon oxide substrate having a thickness of 2.5 mm in a nitrogen atmosphere with a silicon target, and a uniform silicon nitride film SiN 0.9 having 0.9 mol of nitrogen per 1 mol of Si is formed. The film thickness 8
It is deposited to have a thickness of 0 nm. Here, the silicon nitride film S
iN 0.9 has a phase of 296 degrees with respect to the light of 248 nm of a KrF excimer laser in the film, and is designed to be delayed by 180 degrees with respect to the phase of 116 degrees of light traveling in the air of 80 nm. The amplitude transmittance of this SiN 0.9 film with respect to the light of 248 nm of the KrF excimer laser was 4%.

【0168】引き続きこの窒化シリコン膜SiN0.9
上層に導電性膜としてスパッタリングによりSnOを8
nm堆積した後、遮光膜として膜厚70nmのCr膜をス
パッタリング法により形成する。
Subsequently, SnO 8 was deposited on the silicon nitride film SiN 0.9 as a conductive film by sputtering.
After depositing nm, a Cr film having a film thickness of 70 nm is formed by a sputtering method as a light shielding film.

【0169】そしてさらにこの上に、酸素雰囲気中でC
rをターゲットとしたスパッタリング法により反射防止
層としてCrO膜を30nm堆積した。
Then, further on this, in an oxygen atmosphere, C
A CrO film having a thickness of 30 nm was deposited as an antireflection layer by a sputtering method using r as a target.

【0170】実施例15 次に、本発明の第15の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例でもパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。この露光マスク用基板は、水銀ランプのi線用位相
シフトマスクを作成するための基板であり、厚さ2.5
mmの酸化シリコン基板上に、導電性膜としてSnOを1
0nm堆積したのち、位相シフタとなる半透明膜として酸
化シリコン膜SiO2 とシリコン膜との2層膜を形成し
た後、、この上層に遮光膜としてCr膜を形成しさらに
この上層を反射防止層としてのCrO膜で被覆したこと
を特徴とするものである。
Fifteenth Embodiment Next, another exposure mask substrate will be described as a fifteenth embodiment of the present invention. Also in this example, the exposure mask substrate is capable of forming a light-shielding film outside the pattern region. This exposure mask substrate is a substrate for forming a phase shift mask for i-line of a mercury lamp and has a thickness of 2.5.
SnO as a conductive film on a silicon oxide substrate of mm
After depositing 0 nm, a two-layer film of a silicon oxide film SiO 2 and a silicon film is formed as a semi-transparent film to be a phase shifter, and then a Cr film is formed as a light-shielding film on the upper layer, and the upper layer is an antireflection layer. It is characterized by being coated with a CrO film.

【0171】すなわちまず、厚さ2.5mmの酸化シリコ
ン基板上に、スパッタリング法によりSnOを10nm堆
積し、この上層にCVD法により膜厚150nmの酸化シ
リコン膜を形成した後膜厚37nmのシリコン膜をスパッ
タリング法で形成する。ここでこの2層膜を透過した光
はi線に対しその膜内で光の位相が364度であり、1
87nmの空気中を進む光の位相184度に対し180度
位相が遅れるように設計されている。この2層膜のi線
に対する振幅透過率は2.5%であった。
That is, first, on a silicon oxide substrate having a thickness of 2.5 mm, SnO was deposited to a thickness of 10 nm by a sputtering method, and a silicon oxide film having a thickness of 150 nm was formed on the upper layer by a CVD method, and then a silicon film having a thickness of 37 nm was formed. Are formed by a sputtering method. Here, the light transmitted through the two-layer film has a phase of 364 degrees with respect to the i-line, and
The phase is designed to be delayed 180 degrees with respect to the phase 184 degrees of the light traveling in the air of 87 nm. The amplitude transmittance of the two-layer film for the i-line was 2.5%.

【0172】引き続きこの2層膜の上層に、遮光膜とし
て膜厚70nmのCr膜をスパッタリング法により形成
する。
Subsequently, a Cr film having a film thickness of 70 nm is formed as a light-shielding film on the upper layer of the two-layer film by the sputtering method.

【0173】そしてさらにこの上に、酸素雰囲気中でC
rをターゲットとしたスパッタリング法により反射防止
層としてCrO膜を30nm堆積した。
Then, on top of this, C in an oxygen atmosphere
A CrO film having a thickness of 30 nm was deposited as an antireflection layer by a sputtering method using r as a target.

【0174】なお、この導電性膜SnOは透明基板上に
直接形成したが、2層膜の上層に形成してもよい。
Although the conductive film SnO was formed directly on the transparent substrate, it may be formed on the two-layer film.

【0175】実施例16 次に、この露光マスク用基板を用い前述した例と同様の
方法で露光用マスクを形成する。ここでは前記実施例1
1で作成した露光マスク用基板を用いる。この露光マス
ク用基板は、KrFエキシマレーザ用位相シフトマスク
を作成するための基板であり、厚さ2.5mmの酸化シリ
コン基板90上に、位相シフタとなる半透明膜として窒
化シリコン膜SiN0.9 91を形成し、この上層に遮光
膜としてCr膜92を形成しさらにこの上層を反射防止
層としてのCrO膜93で被覆して構成されている。
Example 16 Next, using this exposure mask substrate, an exposure mask is formed in the same manner as in the above-described example. Here, the first embodiment
The exposure mask substrate prepared in 1 is used. This exposure mask substrate is a substrate for forming a phase shift mask for a KrF excimer laser, and is a silicon nitride film SiN 0.9 91 as a semitransparent film to be a phase shifter on a silicon oxide substrate 90 having a thickness of 2.5 mm. Is formed, a Cr film 92 is formed as a light-shielding film on the upper layer, and the upper layer is covered with a CrO film 93 as an antireflection layer.

【0176】まず、図10(a) に示すように露光マスク
用基板表面に電子線レジスト94を膜厚500nmで形成
し、さらに塗布性導電膜95を膜厚200nmとなるよう
に形成する。
First, as shown in FIG. 10A, an electron beam resist 94 having a film thickness of 500 nm is formed on the surface of the exposure mask substrate, and a coatable conductive film 95 is formed so as to have a film thickness of 200 nm.

【0177】次いで、図10(b) に示すように電子線に
より4μC/cm2 でデバイスパターンとデバイスパタ
ーン外領域を含むデータにより描画を行い、現像しレジ
ストパターン94aを形成する。ここでも、塗布性導電
膜95上から電子線により描画し、さらに現像を行って
レジストパタ―ン94aを形成する。また図中Bはパタ
ーン領域とパターン外領域の境界を示す。
Next, as shown in FIG. 10B, writing is performed by an electron beam at 4 μC / cm 2 with data including a device pattern and a region outside the device pattern, and development is performed to form a resist pattern 94a. Also in this case, the resist pattern 94a is formed by drawing with an electron beam on the coatable conductive film 95 and further developing. B in the figure indicates the boundary between the pattern area and the non-pattern area.

【0178】次いで、図10(c) に示すように、レジス
トパタ―ンをマスクとしてCl2 ガスによる反応性イオ
ンエッチングにより、レジストパタ―ンから露出するC
r膜およびCrO膜をエッチング除去したのち、ガスを
切り換えCF4 とO2 との混合ガスによる反応性イオン
エッチングにより、露出している窒化シリコン膜SiN
0.9 91をエッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 10 (c), the resist pattern is used as a mask to carry out reactive ion etching with Cl 2 gas to expose the C exposed from the resist pattern.
After removing the r film and the CrO film by etching, the gas is switched and the exposed silicon nitride film SiN is formed by reactive ion etching using a mixed gas of CF 4 and O 2.
0.9 91 is removed by etching.

【0179】この後、図10(d) に示すように、硫酸と
過酸化水素水の混合溶液によりレジストパタ―ンを除去
する。これにより遮光膜と半透明膜からなる位相シフト
パターンが形成されるが、この際同時に不要な遮光膜を
除去するための露光を行うためのアライメントマークM
が形成される。
After this, as shown in FIG. 10D, the resist pattern is removed by a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. As a result, a phase shift pattern composed of the light-shielding film and the semi-transparent film is formed, but at the same time, the alignment mark M for performing exposure for removing the unnecessary light-shielding film is formed.
Is formed.

【0180】このようにして図10(e) に示すように遮
光膜と半透明膜からなる位相シフトパターンを形成した
後、電子線レジスト96を膜厚500nmで形成し、さら
に塗布性導電膜97を膜厚200nmとなるように形成す
る。
After the phase shift pattern consisting of the light-shielding film and the semitransparent film is formed in this manner as shown in FIG. 10 (e), an electron beam resist 96 is formed to a film thickness of 500 nm, and the coatable conductive film 97 is further formed. Is formed to have a film thickness of 200 nm.

【0181】次いで、図10(f) に示すように電子線に
より4μC/cm2 でデバイスパターン外領域にレジス
ト膜が残るように作成されたデータにより描画を行い、
現像しレジストパターン96aを形成する。ここでも、
塗布性導電膜97上から電子線により描画し、さらに現
像を行ってレジストパタ―ン96aを形成する。
Next, as shown in FIG. 10 (f), drawing is performed by electron beams at 4 μC / cm 2 with data created so that the resist film remains in the device pattern outside region,
Development is performed to form a resist pattern 96a. even here,
A resist pattern 96a is formed by drawing on the coatable conductive film 97 with an electron beam and further developing.

【0182】次いで、図10(g) に示すように、このレ
ジストパタ―ンをマスクとしてCl2 ガスによる反応性
イオンエッチングにより、CrO膜93/Cr膜92を
エッチング除去する。
Then, as shown in FIG. 10G, the CrO film 93 / Cr film 92 is removed by reactive ion etching with Cl 2 gas using this resist pattern as a mask.

【0183】最後に、図10(h) に示すように、硫酸と
過酸化水素水の混合溶液によりこのレジストパタ―ンを
除去した。
Finally, as shown in FIG. 10 (h), this resist pattern was removed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.

【0184】このようにして形成された露光用マスク
は、デバイスパターン領域では窒化シリコンとシリコン
との2層膜よりなる半透明膜、デバイスパターン領域外
ではCr膜を含む遮光膜となっている。
The exposure mask thus formed is a semi-transparent film consisting of a two-layer film of silicon nitride and silicon in the device pattern region, and a light-shielding film including a Cr film outside the device pattern region.

【0185】従ってパターン領域外の内少なくとも転写
によるウェハ上に光が到達する領域で、露光光を遮光す
るようにしているため、複数回の露光を行う場合にもパ
ターンの細りや焦点深度不足を防ぐことができる。
Therefore, since the exposure light is shielded at least in the area outside the pattern area where the light reaches the wafer by the transfer, thinning of the pattern and lack of the depth of focus can occur even when the exposure is performed a plurality of times. Can be prevented.

【0186】実施例17 なお、前記実施例では露光マスク用基板に位相シフト層
としての半透明膜と遮光膜との両方の形成されたものを
用いた場合について説明したが、ここではCr膜92と
CrO膜93の形成された露光マスク用基板を用いて、
枠部すなわちパターン領域外の遮光膜パターンを形成し
た後、位相シフト層パターンを形成する方法について説
明する。
Embodiment 17 In the above-mentioned embodiment, the case where the exposure mask substrate having both the semitransparent film and the light shielding film as the phase shift layer is used is explained. Here, the Cr film 92 is used. And the exposure mask substrate on which the CrO film 93 is formed,
A method of forming the phase shift layer pattern after forming the light shielding film pattern outside the frame portion, that is, the pattern region will be described.

【0187】まず、図11(a) に示すように、厚さ2.
5mmの酸化シリコン基板90にCr膜92とCrO膜9
3の形成された露光マスク用基板に電子線レジスト94
を膜厚500nmで形成し、さらに塗布性導電膜95を膜
厚200nmとなるように形成する。
First, as shown in FIG. 11A, the thickness 2.
Cr film 92 and CrO film 9 on 5 mm silicon oxide substrate 90
The electron beam resist 94 is formed on the substrate for the exposure mask on which 3 is formed.
Is formed to have a film thickness of 500 nm, and further, the coating conductive film 95 is formed to have a film thickness of 200 nm.

【0188】次いで、図11(b) に示すように、電子線
によりアライメントマークMおよびデバイスパターン外
領域の遮光膜形成を目的としたデータにより描画を行
い、現像しレジストパターンを形成する。ここでも、塗
布性導電膜上から電子線により描画し、さらに現像を行
ってレジストパタ―ンを形成する。
Next, as shown in FIG. 11 (b), drawing is performed by an electron beam with data for forming the alignment mark M and the light-shielding film in the area outside the device pattern, and development is performed to form a resist pattern. In this case as well, a resist pattern is formed by drawing on the coatable conductive film with an electron beam and further developing.

【0189】次いで、図11(c) に示すように、レジス
トパタ―ンをマスクとしてCl2 ガスによる反応性イオ
ンエッチングにより、レジストパタ―ンから露出するC
rO/Cr膜をエッチング除去し、レジストパタ―ンを
除去する。
Next, as shown in FIG. 11 (c), the resist pattern is used as a mask to carry out reactive ion etching with Cl 2 gas to expose the C exposed from the resist pattern.
The rO / Cr film is removed by etching, and the resist pattern is removed.

【0190】このようにしてアライメントマークMおよ
びデバイスパターン外領域の遮光膜を形成した後、図1
1(d) に示すように、シリコンをターゲットとした窒素
雰囲気下で反応性スパッタリングを行い、Si1モルに
対し窒素0.6モルの均一な窒化シリコン膜SiN0.6
を膜厚75nmとなるように堆積する。ここで窒化シリ
コン膜SiN0.6 は水銀ランプのi線に対しその膜内で
光の位相が254度であり、75nmの空気中を進む光の
位相74度に対し180度位相が遅れるように設計され
ている。このSiN0.6 膜91のi線に対する振幅透過
率は3%であった。
After the alignment mark M and the light-shielding film outside the device pattern are formed in this way,
As shown in FIG. 1 (d), reactive sputtering was performed in a nitrogen atmosphere targeting silicon to obtain a uniform silicon nitride film SiN 0.6 with 0.6 mol of nitrogen per 1 mol of Si.
Is deposited to have a film thickness of 75 nm. Here, the silicon nitride film SiN 0.6 has a phase of light of 254 degrees in the film with respect to the i-line of a mercury lamp, and is designed to be delayed by 180 degrees with respect to the phase of 74 degrees of light traveling in the air of 75 nm. ing. The amplitude transmittance of the SiN 0.6 film 91 for the i-line was 3%.

【0191】そして、図11(e) に示すように、電子線
レジスト96を膜厚500nmで形成し、さらに塗布性導
電膜97を膜厚200nmとなるように形成する。
Then, as shown in FIG. 11E, an electron beam resist 96 is formed to a film thickness of 500 nm, and a coatable conductive film 97 is formed to a film thickness of 200 nm.

【0192】次いで、図11(f) に示すように、電子線
によりデバイスパターンおよびデバイスパターン外領域
が残るように作成されたデータにより描画を行い、現像
しレジストパターンを形成する。
Next, as shown in FIG. 11 (f), drawing is performed by the electron beam using the data created so that the device pattern and the area outside the device pattern remain, and development is performed to form a resist pattern.

【0193】さらに、図11(g) に示すように、このレ
ジストパタ―ンをマスクとしてCF4 +O2 の混合ガス
による反応性イオンエッチングにより、SiN0.6 膜9
1をエッチングする。
Further, as shown in FIG. 11 (g), the SiN 0.6 film 9 is formed by reactive ion etching with a mixed gas of CF 4 + O 2 using this resist pattern as a mask.
Etch 1.

【0194】最後に、図11(h) に示すように、このレ
ジストパタ―ンを除去した。
Finally, as shown in FIG. 11 (h), this resist pattern was removed.

【0195】このようにして形成された露光用マスク
は、前記実施例16と同様デバイスパターン領域では窒
化シリコン膜のみよりなる半透明膜、デバイスパターン
領域外では遮光膜となっている。
The exposure mask thus formed is a semi-transparent film made of only a silicon nitride film in the device pattern region and a light-shielding film outside the device pattern region as in the sixteenth embodiment.

【0196】この場合も、パターン領域外の内少なくと
も転写によるウェハ上に光が到達する領域で、露光光を
遮光するようにしているため、複数回の露光を行う場合
にもパターンの細りや焦点深度不足を防ぐことができ
る。
Also in this case, since the exposure light is shielded at least in the area outside the pattern area where the light reaches the wafer by the transfer, even when the exposure is performed a plurality of times, the pattern thinning and the focus are reduced. It is possible to prevent insufficient depth.

【0197】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。また、実施例では2種類の半透明膜
を用いているが、3種類以上の半透明膜を用いてもよ
い。さらに、同一の半透明膜(2種類以上)を複数回積
層するようにしてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments. Further, although two kinds of semitransparent films are used in the embodiment, three or more kinds of semitransparent films may be used. Furthermore, the same semi-transparent film (two or more types) may be laminated multiple times. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0198】[0198]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光用マスクに用いられる複数の半透明膜からなるパタ
―ンについて、少なくとも1種類の同一元素を各々の膜
に含ませることで、工程の簡略化をはかり且つ位相シフ
ト効果を最大限に発揮することのできる露光用マスクを
実現することがて可能となる。
As described above, according to the present invention,
Regarding a pattern composed of a plurality of semitransparent films used for an exposure mask, by including at least one kind of the same element in each film, the process is simplified and the phase shift effect is maximized. It becomes possible to realize an exposure mask that can be used.

【0199】また本発明によれば、半透明膜を透過した
光によるパターン領域外への光照射を防ぐためにパター
ン領域外で透過率が5%以下となるようにしているた
め、2重露光を防ぎ、パターン細りもなく信頼性の高い
パターン形成を行うことができる。
Further, according to the present invention, the transmittance is set to 5% or less outside the pattern area in order to prevent the light transmitted to the outside of the pattern area due to the light transmitted through the semitransparent film. It is possible to prevent the occurrence of pattern thinning and form a highly reliable pattern.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施例の露光用マスクの製造工程を示す
断面図、
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of an exposure mask of a first embodiment,

【図2】第3の実施例の露光用マスクの製造工程を示す
断面図、
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the exposure mask of the third embodiment,

【図3】第4の実施例の露光用マスクの製造工程を示す
断面図、
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the exposure mask of the fourth embodiment,

【図4】第6の実施例の露光用マスクの製造工程を示す
断面図、
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the exposure mask of the sixth embodiment,

【図5】第7の実施例の露光用マスク用基板の製造工程
を示す断面図、
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the exposure mask substrate of the seventh embodiment,

【図6】第7の実施例の露光用マスク用基板を用いた露
光用マスクの製造工程を示す断面図、
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the steps of manufacturing an exposure mask using the exposure mask substrate of the seventh embodiment.

【図7】第8の実施例の露光用マスク用基板の製造工程
を示す断面図、
FIG. 7 is a sectional view showing the steps of manufacturing an exposure mask substrate according to an eighth embodiment;

【図8】第8の実施例の露光用マスク用基板を用いた露
光用マスクの製造工程を示す断面図、
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the steps of manufacturing an exposure mask using the exposure mask substrate of the eighth embodiment.

【図9】第10の実施例の露光用マスク用基板の製造工
程を示す断面図、
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the exposure mask substrate of the tenth embodiment.

【図10】第16の実施例の露光用マスクの製造工程を
示す断面図、
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the exposure mask of the sixteenth embodiment,

【図11】第17の実施例の露光用マスクの製造工程を
示す断面図、
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the exposure mask of the seventeenth embodiment,

【図12】半透明膜パタ―ン単層膜で形成する際に満足
すべき光学定数の範囲及び光学定数の実測値を示す特性
図、
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a range of optical constants to be satisfied when forming a semi-transparent film pattern single-layer film and an actual measured value of the optical constants;

【図13】半透明膜パタ―ン単層膜で形成する際に満足
すべき光学定数の範囲及び光学定数の実測値を示す特性
図、
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a range of optical constants to be satisfied when forming a semi-transparent film pattern single layer film and an actual measurement value of the optical constants;

【図14】半透明膜パタ―ン単層膜で形成する際に満足
すべき光学定数の範囲及び光学定数の実測値を示す特性
図、
FIG. 14 is a characteristic diagram showing a range of optical constants to be satisfied when forming a semi-transparent film pattern single layer film and an actually measured value of the optical constants;

【図15】Cr−CrO2 における屈折率と消衰係数と
の関係を示す特性図、
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between the refractive index and the extinction coefficient of Cr—CrO 2 .

【図16】Al−Al2 3 における屈折率と消衰係数
との関係を示す特性図、
FIG. 16 is a characteristic diagram showing the relationship between the refractive index and the extinction coefficient of Al—Al 2 O 3 .

【図17】Ti−TiOにおける屈折率と消衰係数との
関係を示す特性図、
FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the refractive index and the extinction coefficient of Ti—TiO,

【図18】GaAs−GaAsOにおける屈折率と消衰
係数との関係を示す特性図、
FIG. 18 is a characteristic diagram showing the relationship between the refractive index and the extinction coefficient in GaAs-GaAsO,

【図19】理想的なハ―フト―ン位相シフト膜の構造を
示す断面図、
FIG. 19 is a sectional view showing the structure of an ideal halftone phase shift film,

【図20】従来例のハ―フト―ン位相シフト膜を用いて
露光を行う場合のパターン領域外のパターンおよび露光
状態を示す図
FIG. 20 is a diagram showing a pattern outside a pattern region and an exposure state when exposure is performed using the conventional halftone phase shift film.

【図21】従来例のハ―フト―ン位相シフト膜を用いて
露光を行った場合の露光後のパターン領域の状態を示す
FIG. 21 is a diagram showing a state of a pattern area after exposure when the exposure is performed using the conventional halftone phase shift film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…透光性基板、 11…シリコン膜、 12…Si3 4 膜、 13…レジスト、 14…導電性膜、 21…Cr膜、 22…CrO2 膜、 31…Al膜、 32…Al2 3 膜、 41…Ti膜、 42…TiO膜、 60 石英基板 61 アモルファスシリコン膜 62 酸化シリコン膜 63 第2のアモルファスシリコン膜 64 レジスト 65 塗布性導電膜 66 電子線レジスト 67 塗布性導電膜 70 石英基板 71 Cr膜 72 塗布硝子層 73 Cr膜 74 電子線レジスト10 ... light transmitting substrate, 11 ... silicon film, 12 ... Si 3 N 4 film, 13 ... resist, 14 ... conductive film, 21 ... Cr film, 22 ... CrO 2 film, 31 ... Al film, 32 ... Al 2 O 3 film, 41 ... Ti film, 42 ... TiO film, 60 quartz substrate 61 amorphous silicon film 62 silicon oxide film 63 second amorphous silicon film 64 resist 65 coatable conductive film 66 electron beam resist 67 coatable conductive film 70 quartz Substrate 71 Cr film 72 Coating glass layer 73 Cr film 74 Electron beam resist

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透光性基板上にマスクパタ―ンを形成し
た露光用マスクにおいて、 前記マスクパタ―ンは、露光光に対する光路長が前記透
光性基板の透明部分とは所定量だけ異なるように構成さ
れた半透明膜パタ―ンを含み、且つこの半透明膜パタ―
ンは同一の元素を含む組成の異なる層を積層して形成さ
れていることを特徴とする露光用マスク。
1. An exposure mask in which a mask pattern is formed on a transparent substrate, wherein the mask pattern has an optical path length for exposure light which is different from a transparent portion of the transparent substrate by a predetermined amount. This semi-transparent film pattern includes the constructed semi-transparent film pattern.
Is an exposure mask characterized by being formed by laminating layers having different compositions containing the same element.
【請求項2】 透光性基板上に露光光に対する光路長が
透明部分とは所定量だけ異なるように構成された半透明
膜を含むマスクパタ―ンを形成した露光用マスクの製造
方法において、 前記半透明膜として、同一の元素を含む組成の異なる層
を順次積層することを特徴とする露光用マスクの製造方
法。
2. A method of manufacturing an exposure mask, wherein a mask pattern is formed on a translucent substrate, the mask pattern including a semitransparent film having an optical path length different from that of the transparent portion by a predetermined amount. A method of manufacturing an exposure mask, comprising sequentially laminating layers having different compositions containing the same element as a semitransparent film.
【請求項3】 透光性基板上に、 前記透光性基板の透明部との位相差が、180±10度
の範囲で異なりかつ振幅透過率10乃至40%となるよ
うに調整された単層の半透明層または少なくとも1層の
半透明層と透明層の多層の第1の半透明膜からなる半透
明パターンと、 前記半透明パターンの一部の領域にさらに積層され、該
領域の振幅透過率が5%以下となるように調整された遮
光層あるいは振幅透過率10乃至40%の第2の半透明
膜とを具備したことを特徴とする露光用マスク。
3. A transparent substrate on which a phase difference from the transparent portion of the transparent substrate is adjusted within a range of 180 ± 10 degrees and an amplitude transmittance of 10 to 40%. Translucent layer of layers or a translucent pattern consisting of at least one translucent layer and a multi-layered first translucent film of a transparent layer, and further laminated in a partial region of the translucent pattern, the amplitude of the region An exposure mask comprising: a light-shielding layer adjusted to have a transmittance of 5% or less or a second semi-transparent film having an amplitude transmittance of 10 to 40%.
【請求項4】 前記一部の領域が、少なくともウェハ上
に転写されたとき半導体素子として寄与する領域の外側
周辺領域を含むことを特徴とする請求項(3) 記載の露光
用マスク。
4. The exposure mask according to claim 3, wherein the part of the region includes at least an outer peripheral region of a region that contributes as a semiconductor element when transferred onto the wafer.
【請求項5】 透光性基板上に、 前記透光性基板の透明部との位相差が、180±10度
の範囲で異なりかつ振幅透過率10乃至40%となるよ
うに調整された単層の半透明層または少なくとも1層の
半透明層と透明層とからなる第1の半透明膜と、 前記第1の半透明膜上全体または部分的にさらに積層さ
れ、該領域の振幅透過率が5%以下となるように調整さ
れた遮光層あるいは振幅透過率10乃至40%の第2の
半透明膜と、 前記第1の半透明膜と前記第2の半透明膜との間に介在
せしめられた酸化膜、窒化膜、水酸化膜、炭化膜または
ハロゲン化膜とを具備したことを特徴とする露光マスク
用基板。
5. A transparent substrate on which a phase difference from the transparent portion of the transparent substrate is adjusted within a range of 180 ± 10 degrees and an amplitude transmittance of 10 to 40%. A first semi-transparent film consisting of at least one semi-transparent layer or at least one semi-transparent layer and a transparent layer, and the whole or part of the first semi-transparent film further laminated, and the amplitude transmittance of the region Between the light-shielding layer or the second semi-transparent film having an amplitude transmittance of 10 to 40%, which is adjusted to be 5% or less, and the first semi-transparent film and the second semi-transparent film. A substrate for an exposure mask, comprising an oxide film, a nitride film, a hydroxide film, a carbide film, or a halogenated film which has been formed.
【請求項6】 透光性基板上に、前記透光性基板の透明
部との位相差が、180±10度の範囲で異なりかつ振
幅透過率10乃至40%となるように調整された単層の
半透明層または少なくとも1層の半透明層と透明層とか
らなる第1の半透明膜を形成する第1の半透明膜形成工
程と、 前記第1の半透明膜上に第3の膜を形成する第3の膜形
成工程とさらにこの上層に、全体としての振幅透過率が
5%以下となるように調整された遮光層あるいは振幅透
過率10乃至40%の第2の半透明膜を形成する第2の
半透明膜形成工程と、 前記第3の膜をエッチングストッパーとして前記第2の
半透明膜を選択的に除去するエッチング工程とを含むこ
とを特徴とする露光用マスクの製造方法。
6. A single unit adjusted on a transparent substrate so that a phase difference with a transparent portion of the transparent substrate is different in a range of 180 ± 10 degrees and an amplitude transmittance is 10 to 40%. A first semitransparent film forming step of forming a first semitransparent film composed of a semitransparent layer of at least one layer or at least one semitransparent layer and a transparent layer, and a third semitransparent film on the first semitransparent film. A third film forming step of forming a film, and a light-shielding layer adjusted to have an overall amplitude transmittance of 5% or less or a second semi-transparent film having an amplitude transmittance of 10 to 40% on the upper layer. And a second translucent film forming step of forming a film, and an etching step of selectively removing the second semitransparent film by using the third film as an etching stopper. Method.
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