JP2002202584A

JP2002202584A - フォトマスク、その製造方法、パターン形成方法および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2002202584A
Application number: JP2000401154A
Authority: JP
Inventors: Koji Hattori; 孝司服部; Yasuko Goto; 泰子後藤; Hidetoshi Sato; 秀寿佐藤; Toshihiko Tanaka; 稔彦田中; Hiroshi Shiraishi; 洋白石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: CN1365135A; TW516112B; US6927002B2; US20020094483A1; US6703171B2; JP3914386B2; CN1193405C; US20020086223A1; KR100798969B1; KR20020055365A

Abstract

(57)【要約】【課題】少量多品種の半導体装置を短時間に開発し、
かつ低コストで製造するのに最適なフォトマスクを実現
する。【解決手段】フォトマスクＭの遮光体パターン２を、
例えばフォトレジスト膜等のような有機膜にカーボン等
のような微粒子状物質を含有させて構成した。このフォ
トマスクＭを用いた縮小投影露光処理によって半導体ウ
エハ５上のフォトレジスト６にパターンを転写する。こ
の露光処理の際には、露光光３として、例えばｉ線、Ｋ
ｒＦエキシマレーザおよびＡｒＦエキシマレーザ光等、
幅の広い波長の範囲で露光光を選択することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトマスク、そ
の製造方法、パターン形成方法および半導体装置の製造
技術に関し、特に、紫外光、遠紫外光または真空紫外光
等を光源とするフォトリソグラフィ技術に適用して有効
な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置(ＬＳＩ：Large Sca
le Integrated circuit)の製造においては、微細パター
ンを半導体ウエハ上に形成する方法として、リソグラフ
ィ技術が用いられる。このリソグラフィ技術としては、
フォトマスク上に形成されているパターンを縮小投影光
学系を介して半導体ウエハ上に繰り返し転写する、いわ
ゆる光学式投影露光方法が主流となっている。露光装置
の基本構成については、例えば特開２０００−９１１９
２号公報に示されている。

【０００３】投影露光法における半導体ウエハ上での解
像度Ｒは、一般に、Ｒ＝ｋ×λ／ＮＡで表現される。こ
こにｋはレジスト材料やプロセスに依存する定数、λは
照明光の波長、ＮＡは投影露光用レンズの開口数であ
る。この関係式から分かるように、パターンの微細化が
進むにつれて、より短波長の光源を用いた投影露光技術
が必要とされている。現在、照明光源として水銀ランプ
のｇ線（λ＝４３８ｎｍ）、ｉ線(λ＝３６５ｎｍ)やＫ
ｒＦエキシマレーザ(λ＝２４８ｎｍ)を用いた投影露光
装置によって、ＬＳＩの製造が行なわれている。更なる
微細化を実現する目的で、より短波長のＡｒＦエキシマ
レーザ（λ＝１９３ｎｍ）やＦ₂エキシマレーザ（λ＝
１５７ｎｍ）の採用が検討されている。

【０００４】通常のフォトマスクは、露光光に透明な石
英ガラス基板上に遮光膜としてクロム等からなる薄膜を
形成した構造を有する。このようなフォトマスクは、石
英板にクロム膜がついた基板の上に、レジストを塗布
し、それをあらかじめ用意した所望のパターン形状に露
光し、さらに現像して、レジストのパターンを作り、そ
のレジストのパターンを使ってクロムをエッチングする
ことで製造されている。このような通常のフォトマスク
では、クロム膜のエッチングやレジスト剥離、洗浄工程
が必要となるため、その製造に時間がかかるとともにコ
ストも高い。

【０００５】一方、例えば特開平５―２８９３０７号公
報には、遮光膜としてクロムではなくフォトレジストを
用いるフォトマスクが開示されている。これは、フォト
レジストがＡｒＦ等のような短波長光に対して遮光性を
有することを利用したマスクである。この技術では、フ
ォトマスクをクロムのエッチング工程を含むことなく製
造できるので、マスクコスト低減の効果が期待できる。
また、クロムのエッチング工程を含まないことから、パ
ターン寸法の精度確保の面で有利である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記遮光膜
としてフォトレジストを用いるフォトマスク技術（以
下、レジスト遮光体マスク技術という）においては、以
下の課題があることを本発明者らは見出した。

【０００７】すなわち、図９に示すように、通常のレジ
スト材料は、波長２３０ｎｍより長い波長の光に対して
充分な遮光性を得ることができず、遮光材として充分に
機能しないという問題がある。すなわち、上記レジスト
遮光体マスク技術では、例えば波長が２４８ｎｍのＫｒ
Ｆエキシマレーザ露光や、波長が３６５ｎｍのｉ線露光
に適用できないという問題がある。なお、図９にはフェ
ノール樹脂をベースレジンとするレジストの場合のＯＤ
値を示している。ここでＯＤ値とは、入射光をＩin, 透
過光をＩoutとしたとき、−log10(Ｉout／Ｉin)で表さ
れる値のことである。また透過率Ｔ％は、１００×Ｉou
t／Ｉinであることから、ＯＤ＝−log(Ｔ／100)で表さ
れる。ＯＤ値が大きいものほど、光の透過率は小さくな
る。通常のベンゼン環を含有するレジストでは、図９と
ほぼ同じように、２３０ｎｍより波長の長い光ではＯＤ
値が小さい、つまりは透過率が高いため、充分な遮光性
が得られない。

【０００８】パターンの微細化が進むにつれて、マスク
パターンの加工精度が厳しくなると同時にパターンデー
タ量の増加に伴う、フォトマスク製造コストの増大の問
題が顕著になってきている。一般に、１品種の半導体集
積回路素子を製造する為には、例えば２０〜４０枚程度
のフォトマスクを用いるため、フォトマスク製造コスト
の増大は極めて大きい問題である。

【０００９】ところで、そのような状況の中にあって、
現在、半導体装置の高集積化、高速動作化のために回路
パターンを微細化する必要があり、それに伴って露光光
の波長を短くする方向で技術開発が進められている。し
かし、露光波長を短波長化するとレンズ材料がＣａＦ₂
のような希少で高価な材料になり、また光学部材の照射
ダメージが大きくなって部品寿命が短くなる。このよう
なことから短波長露光は高価なものとなる。

【００１０】また、通常、半導体装置等におけるボリュ
ームゾーンの製造にはＫｒＦエキシマレーザやｉ線が露
光光に用いられており、上記レジスト遮光体マスク技術
における適応波長の問題は大きな問題である。本発明者
らの検討によれば、上記レジスト遮光体マスク技術を単
純に用いると、ＡｒＦエキシマレーザ露光を随所に用い
る必要が生じ、フォトマスクは安くなったとしてもトー
タルの製造コストはむしろ高くなることが見出された。
したがって、コスト削減のためには微細化がコスト上昇
を上回るメリットを持つ工程のみ短波長露光を適用し、
他の工程は比較的コストのかからない露光を行うことが
好ましい。

【００１１】また、システムＬＳＩの時代を迎え、少量
多品種のＬＳＩを短期間に開発、製造する必要が高まっ
ている。上述のようにLSIを製造するには２０〜４０枚
程度のフォトマスクを用いる為、フォトマスクの製造Ｔ
ＡＴ(Turn Around Time)がＬＳＩの開発競争力の原動力
となる。特にシステムＬＳＩでは配線層のデバック率が
高いため、この層のフォトマスクを短期間に、しかも低
コストで供給することがLSIの短期間開発、コスト低減
に役立つ。

【００１２】さらに、上記レジスト遮光体マスク技術の
ようにレジストを遮光体とした場合、比較的高いエネル
ギーを持つＡｒＦエキシマレーザー光が有機レジスト材
料に吸収される。吸収された光エネルギーは、有機分子
を励起状態にする。この光エネルギーの一部は蛍光や、
りん光として、また大部分は熱エネルギーとして外に放
出される。しかし、その際に一部のエネルギーは、有機
分子の化学結合を切断したり、他の分子と反応を引き起
こしたりする。その結果、ＡｒＦエキシマレーザー光の
照射とともに遮光体であるレジスト材料が劣化し、最終
的には、遮光体としての機能を失ってしまうという問題
がある。

【００１３】本発明の目的は、上記課題を解決し、少量
多品種の半導体装置を短時間に開発し、かつ低コストで
製造するのに最適なフォトマスクを実現することのでき
る技術を提供することにある。

【００１４】本発明の目的は、長波長の露光光に対して
も充分な遮光性を有するフォトマスクを実現することの
できる技術を提供することにある。

【００１５】また、本発明の目的は、フォトマスクの製
造時間を短縮することのできる技術を提供することにあ
る。

【００１６】また、本発明の目的は、半導体装置の開発
期間または製造時間を短縮することのできる技術を提供
することにある。

【００１７】また、本発明の目的は、フォトマスクの耐
光性を向上させることのできる技術を提供することにあ
る。

【００１８】また、本発明の目的は、フォトマスクのコ
ストを低減させることのできる技術を提供することにあ
る。

【００１９】さらに、本発明の目的は、半導体装置のコ
ストを低減することのできる技術を提供することにあ
る。

【００２０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。

【００２２】すなわち、本発明のフォトマスクは、ガラ
ス基板上に、微粒子状物質とバインダーとを少なくとも
含む遮光体パターンを有するようにしたものである。

【００２３】本発明のフォトマスクで用いるガラス基板
（マスク基体、マスク基板）は、石英が適当であるが、
本フォトマスクを介してパターン転写を行う際に用いる
光に対して透過率が十分に高ければ、他のガラス基板や
結晶基板を用いても良い。他のガラス基板または結晶基
板材料としては、例えばＣａＦ₂、ＳｉＯ₂がある。

【００２４】また、上記微粒子状物質は、その粒径がμ
ｍオーダまたはそれ以下のものであり、望ましくは最小
加工寸法の１／１０以下、ここでは、例えば２００ｎｍ
以下のもので、光を散乱するもの、つまり乱反射するも
のを指す。したがって、滑面や粗面で平面状のクロムな
どの金属のシート類は含まない。また、微粒子状物質
は、例えばバインダーとは、光の屈折率が異なる性質を
有する。本発明のフォトマスクは、遮光体パターン中に
含まれた微粒子状物質が光を散乱することにより、光の
透過を妨げてフォトマスクとして機能する。本発明の遮
光体パターンに含まれる微粒子状物質としては、無機物
の微粒子が挙げられる。具体的には、カーボンブラッ
ク、グラファイト、Ｃ₆₀のような炭素の微粒子や、酸化
チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛などの金属酸化物
の微粒子、アルミニウムや金や銀や銅などの金属の微粒
子を使うこともできる。上記粒径２００ｎｍは最高値で
ある。すなわち、パターンに含まれる微粒子状物質の粒
径は、その最高値の前後で分布がある。

【００２５】また、上記バインダーは、上記の微粒子状
物質を結びつけて膜とするためのもので、一般に高分子
化合物や有機化合物が挙げられる。本発明のフォトマス
クの形成の際には、活性放射線により遮光体パターンの
形成を行うので、本発明で用いるバインダーは、放射線
に対して何らかの感光性を有するもの、つまりレジスト
材料が望ましい。

【００２６】また、本発明のフォトマスクの方式は、フ
ォトリソグラフィの工程で用いられるバイナリーマス
ク、ハーフトーン型位相シフトマスク及びレベンソン型
位相シフトマスク等、全ての透過型のフォトマスクに適
用できる。本発明のフォトマスクは、１枚のフォトマス
ク中に、例えばクロム膜等のような金属膜を遮光体とす
るフォトマスク構造と併用して用いることができる。す
なわち、１枚のフォトマスクの集積回路パターン領域
に、金属膜からなる遮光体パターンと、本発明の上記遮
光体パターンとの両方を有する構造とすることもでき
る。それにより、フォトマスク上の所定の部分のみをあ
る程度自由に短時間で変更することが可能である。すな
わち、フォトマスク中の一部の変更に際して全部を最初
から作り直すのではなく、その変更部分のみの変更が可
能となるので、フォトマスクを容易にしかも短時間のう
ちに再生または変更することが可能となる。

【００２７】ここでレベンソン型の位相シフトマスクで
あるときは、ガラス基板が部分的に露光光の位相を反転
する（例えばほぼ１８０度変える）位相シフタと呼ばれ
る構造を有していれば良い。位相シフタは、フォトマス
ク基板であるガラス基板の一部を掘り込んでその部分の
膜厚を薄くして、露光光の位相を反転する（例えばほぼ
１８０度変える）掘り込みタイプのものと、フォトマス
クのガラス基板の上に位相を反転させる（例えばほぼ１
８０度反転させる）膜厚を持った透明膜を形成する方
法、及びその２つをミックスした方法があるが、どれを
用いても良く、これら位相シフタの上に微粒子状物質と
バインダーとを少なくとも含む遮光体パターンが形成さ
れていれば良い。

【００２８】本発明者らが検討した技術であって、レジ
スト材料として用いられている有機材料を遮光体として
フォトマスクのガラス基板上に形成する技術において
は、そこに照射された光の透過が、遮光体部分での有機
分子の吸収により妨げられる。この吸収は、材料の化学
構造に応じて特定の吸収であり、その波長はある程度分
布を持つが特定の波長になる。ここで有機分子に吸収さ
れた光エネルギーは、有機分子を励起状態にする。そし
て、その後、励起状態からエネルギーの一部は熱や蛍光
やりん光に変わり、外へ放出されるが、一部は有機分子
を励起状態にして、有機分子の化学結合を切断したり、
他の化学結合と反応させたりする。このため、光の照射
とともに遮光体であるレジスト材料は劣化し、最終的に
は、遮光体としての機能を失ってしまう。

【００２９】これに対して本発明のフォトマスクでは、
遮光体パターンに含まれた微粒子状物質が、フォトマス
クに照射された光エネルギーを散乱する。光エネルギー
の一部分は吸収されるが、散乱が主であるため、エネル
ギーのパターン部への蓄積は小さく、そのために劣化が
生じ難くなる。したがって、フォトマスクとして使える
寿命が長くなる。さらには吸収ではないので、遮光する
波長も特定の波長に限られない、すなわち、露光光とし
て、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長＝１９３ｎｍ）やＦ
₂エキシマレーザ光（波長＝１５７ｎｍ）はもちろんの
こと、例えばｇ線（波長＝４３６ｎｍ）、ｉ線（波長＝
３６５ｎｍ）およびＫｒＦエキシマレーザ光（波長＝２
４８ｎｍ）等のような長波長の光を用いた場合でも充分
な遮光性を得ることができるという、前記レジスト遮光
体マスクで得られない優れた特長を得ることができる。
すなわち、本発明は、上記作用上の違いからも分かるよ
うに、レジスト膜を遮光体とするフォトマスクとは、作
用、構成および効果上において全く異なる技術である。

【００３０】さらに、上記微粒子状物質として、無機
物、金属または金属酸化物を用いることにより、それら
が有機物に比べて格段に光エネルギーや熱エネルギーに
対して安定であるために、露光光等に対して化学的な変
化が生じ難く、フォトマスクとして使用した場合の劣化
が生じ難いという優れた利点がある。上記無機物として
は、例えばカーボン、グラファイトまたはＣ₆₀等があ
る。また、上記金属としては、例えば金（Ａｕ）、銀
（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）等が
ある。また、上記金属酸化物としては、例えば酸化チタ
ン、酸化アルミニウムまたは酸化亜鉛等がある。その
他、顔料や染料を微粒子状物質として用いても良い。

【００３１】上記の微粒子状物質としては、例えばカー
ボン、グラファイトまたはＣ₆₀のような炭素の微粒子が
特に望ましい。カーボン、グラファイトまたはＣ₆₀のよ
うな炭素の微粒子を含む遮光体パターンの場合は、アッ
シングにより除去が可能である。したがって、アッシン
グにより、一度作ったフォトマスクから石英やガラスの
基板を再生できるという優れた利点がある。

【００３２】また、微粒子状物質として上記金属や金属
酸化物を選択した場合は、工程の簡略化を図ることがで
きる。また、遮光体パターンのパターン寸法精度を向上
させることができるという優れた利点がある。

【００３３】また、微粒子状物質として、導電性を有す
る無機物、金属または金属酸化膜を用いた場合は、遮光
体パターンに導電性を持たせることも可能である。この
場合、遮光体パターンをパターニングするための電子線
描画処理時にチャージアップを低減または防止できるの
で、パターン描画精度を向上させることができる。した
がって、半導体装置のパターン寸法精度を向上させるこ
とができるので、半導体装置の性能の向上および微細、
高集積の推進を図ることができる。

【００３４】本発明のフォトマスクの遮光体パターンに
は、光を透過させない成分として、微粒子状物質以外に
吸光剤が含まれていても良い。この場合、含有させる微
粒子状物質の量を減らすことが可能であるため、高い解
像度を得ることができる。ただし、光を遮蔽する物質と
して、吸光剤の寄与が大きい場合または単に吸光剤のみ
を含有させた場合は、光エネルギーが吸光剤分子に吸収
され、その励起を引き起こし、何らかの化学反応を引き
起こす可能性があり、吸光度が変化してしまう可能性が
あるが、本発明では、上記微粒子状物質を合わせて用い
るので、そのような不具合が生じ難い、あるいは生じな
いようにすることができる。すなわち、本発明は、レジ
スト膜にただ単に吸光剤を含有させて遮光性を持たせた
パターンを有するフォトマスクとは構成に大きな違いが
あり、吸光剤のみを添加した場合よりも耐光性を向上さ
せることができるので、フォトマスクの寿命を向上させ
ることが可能となる。

【００３５】本発明の遮光体パターン部の透過率は、波
長１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下において１６％以下
であるものが望ましい。フォトマスクとしてハーフトー
ン位相シフトマスクである場合は、上記の遮光体パター
ンの透過率が２〜１６％であるものが望ましく、そのう
ち特に４〜９％であるものが望ましい。また、フォトマ
スクとしてバイナリーマスクである場合は、上記の遮光
体パターン部の透過率が１％以下であるものが望まし
く、より望ましくは０．５％以下のものであり、さらに
は０．１％以下であるものが特に望ましい。また、レベ
ンソン型位相シフトマスクである場合も、上記の遮光体
パターン部の透過率は、波長１００ｎｍ以上、５００ｎ
ｍ以下において１％以下であるものが望ましく、より望
ましくは０．５％以下のものであり、さらには０．１％
以下であるものが特に望ましい。

【００３６】先に述べたように、低コストを実現するた
めに、リソグラフィで用いる光源の波長はなるべく大き
い方が望ましい。そのため上記の遮光体パターンの透過
率は、波長１００ｎｍ以上７００ｎｍ以下において１６
％以下であるものが望ましい。この場合もフォトマスク
としてハーフトーン位相シフトマスクである場合は、遮
光体パターンの透過率が２〜１６％であるものが望まし
く、そのうち特に４〜９％であるものが望ましい。ま
た、フォトマスクとしてバイナリーマスクである場合
は、遮光体パターン部の透過率が１％以下であるものが
望ましく、より望ましくは０．５％以下のものであり、
さらには０．１％以下であるものが特に望ましい。ま
た、レベンソン型位相シフトマスクである場合も、上記
の遮光体パターンの透過率は、波長１００ｎｍ以上、７
００ｎｍ以下において１％以下であるものが望ましく、
より望ましくは０．５％以下のものであり、さらには
０．１％以下であるものが特に望ましい。上記の示す透
過率は、遮光体パターンに含有させる微粒子状物質とバ
インダーとの配合比を変えることにより、ある程度自由
に変化させることができる。また、遮光体パターンの厚
さを変えることによっても、ある程度自由に変化させる
ことができる。もちろん、上記配合比と上記厚さとの両
方を変えることでも、ある程度自由に変化させることが
できる。

【００３７】先に述べたように微粒子状物質を用いて遮
光する場合は、材料の吸収によって光を遮光するのでは
なく、主に散乱により遮光するので、遮光する波長も特
定の波長に限られない。したがって、本発明のフォトマ
スクを用いた露光処理によりパターンを形成する際は、
フォトマスクによって使用可能な光源や露光装置等が限
定されることなく、転写するパターンの寸法やプロセス
等に適した光源や露光装置等を選ぶことができる。した
がって、半導体装置のパターン寸法精度の向上や信頼性
の向上を図ることができる。

【００３８】また、フォトマスクの位置検出に、可視
光、例えば波長が６３３ｎｍのヘリウムネオンレーザー
光を用いている場合があり、そのような場合にも、遮光
体パターンの透過率が、波長１００ｎｍ以上、７００ｎ
ｍ以下において１６％以下であるものは検出がし易いと
いう利点がある。

【００３９】また、本発明の微粒子状物質の粒径は、遮
光体パターンの最小加工寸法よりも小さくなるように、
好ましくは最小加工寸法の１／１０またはそれより小さ
くする。具体的にその粒径は、例えば２００ｎｍ以下で
あるものが望ましく、１００ｎｍ以下のものがより好ま
しい。さらには５０ｎｍ以下のものがもっとも好まし
い。２００ｎｍを超える粒径のものを用いることは不可
能ではないが、粒径が大きすぎる場合には、フォトマス
クとして形成したパターンの側壁のラフネスが大きくな
るため、マスクとしての充分な精度が得られ難い。ま
た、その粒径があまり大きいと遮光体パターン内におい
て上手く（均一に）分散させることができない。遮光体
パターンに含まれる微粒子状物質の粒径は均一とはなり
難く、種々の粒径のものが含有される。ここで示した粒
径２００ｎｍは最高値であり、その前後に粒径の分布を
有するものである。遮光体パターン中の微粒子状物質の
粒径を同じ寸法またはほぼ同じ寸法のものとしても良い
が、粒径が相対的な大きな微粒子状物質と、相対的に小
さな微粒子状物質とを含有させることにより、大きな微
粒子状物質間に小さな微粒子状物質を分布させることが
できる。すなわち、大きな微粒子状物質間の隙間を小さ
な微粒子状物質で埋め込むことができる。これにより、
上記露光光の透過率を変化させることができる。また、
大きな微粒子状物質のみで構成した場合に比べて、露光
光の透過率を下げることができる。なお、ここで言う粒
径は、微粒子状物質の測定の際に１個として測定される
状態のものの粒径をいい、１個の微粒子状物質の粒径で
ある場合もあるが、複数の微粒子状物質の集合体の粒径
である場合もある。

【００４０】また、本発明の微粒子状物質とバインダー
とを少なくとも含む遮光体パターンにおける微粒子状物
質の含量は、遮光体パターンの固形分のうち、例えば１
０％以上、９９％以下であるものが望ましい。遮光体パ
ターンを形成するためには、通常は微粒子状物質とバイ
ンダーとを組み合わせることになり、ある程度の含量を
バインダーが占めることになるが、パターン形成後に焼
結処理のように熱エネルギーを与えることにより、バイ
ンダー部分を減らして、微粒子状物質の含量を上げるこ
ともできる。さらには、バインダー部分をほぼ零に近い
状態または無い状態にして微粒子状物質のみで遮光体パ
ターンを形成するようにしても良い。

【００４１】また、本発明のフォトマスクには、マスク
形成後に一般にペリクルと呼ばれる保護膜（保護手段）
をつけることができる。

【００４２】また、本発明のフォトマスクが、位相シフ
タを有するレベンソン型位相シフトマスクである場合、
位相シフタは塗布ガラスＳＯＧ（Spin On Glass）膜を
ガラス基板上に所定の位置に所定の膜厚で形成すること
により得られる。また位相シフタは、ガラス基板を所定
の位置に所定の深さだけ掘り込んで形成しても得られ
る。

【００４３】また、本発明のフォトマスクおよびその製
造方法では、微粒子状物質とバインダーとを少なくとも
含む膜の形成、露光、現像という簡略な工程で短時間で
低コストで製造できる。また、クロム膜等のような金属
膜の被着時のような真空装置を使ったスパッタリング工
程やその金属膜のエッチング工程が無いためフォトマス
クの製造歩留りも高い。また、上記カーボン、カーボン
ブラックまたはＣ₆₀等のような微粒子状物質を用いれ
ば、フォトマスク使用後も、アッシングや溶剤処理によ
って完全にブランクスの状態に再生処理することがで
き、資源再利用の上でも、フォトマスクコストの低減の
上でも効果がある。

【００４４】また、本発明のフォトマスクの製造方法
は、ガラス基板上に微粒子状物質とバインダーとを少な
くとも含む膜を形成する工程と、その膜を露光する工程
と、さらにその膜を現像して遮光体パターンを形成する
工程とを備えるようにしたものである。

【００４５】また、本発明のフォトマスクの製造方法で
用いるガラス基板は、石英が良いが、これに限定される
ものではなく種々変更可能であり、本フォトマスクを介
してパターン転写を行う際に用いる光に対して透過率が
十分に高ければ、他のガラス基板や結晶基板を用いても
良い。また、ガラス基板とレジスト材料との接着性を上
げるために、例えばヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ
（Hexa-methyl-disilazane））処理を施す等、それらの
接着を促進する処理工程を加えても良い。

【００４６】また、本発明のフォトマスクの製造工程
は、フォトリソグラフィの工程で用いられるバイナリー
マスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、レベンソン
型位相シフトマスクなど、すべての透過型のフォトマス
クに適用できる。ここで位相シフトマスクのうち、部分
的に露光光の位相を反転する（例えばほぼ１８０度変え
る）構造と、露光光が透過することを遮る遮光体とが透
明基板上に形成されているレベンソン型位相シフトマス
クを製造する場合は、以下の３種類の方法で形成するこ
とができる。

【００４７】まず、位相シフタを感光性ガラスで形成す
る場合は、マスク基体上に感光性ガラスを形成する工
程、該感光性ガラスを露光、現像して所定の位置に所定
の膜厚で位相シフタを形成する工程、該位相シフタ上に
微粒子状物質とバインダーとを少なくとも含む膜を形成
する工程、その膜を露光、現像して遮光体パターンを形
成する工程により形成される。

【００４８】また、感光性を持たない塗布ガラスで位相
シフタを形成する場合は、マスク基体上に塗布ガラス膜
を形成する工程、その塗布ガラス膜上にレジストを塗布
する工程、前記レジストを露光現像しレジストパターン
を形成する工程、そのレジストパターンをマスクに塗布
ガラス膜をエッチングする工程、前記レジストパターン
を除去して位相シフタパターンを形成する工程、前記位
相シフタパターン上に微粒子状物質とバインダーとを少
なくとも含む膜を形成する工程、その膜を露光、現像し
て遮光体パターンを形成する工程により形成される。

【００４９】さらに、透明ガラス基板自体を掘り込んで
位相シフタを形成する場合は、マスク基体上にレジスト
を塗布する工程、該レジストに所望のシフタパターンを
露光、現像しレジストパターンを形成する工程、該レジ
ストパターンをマスクにマスク基体を加工する工程、該
レジストパターンを除去して位相シフタパターンを形成
する工程、該位相シフタパターン上に微粒子状物質とバ
インダーとを少なくとも含む膜を形成する工程、その膜
を露光、現像して遮光体パターンを形成する工程により
形成される。

【００５０】なお、形成するフォトマスクが、通常のバ
イナリーマスク、または、位相シフトマスクでもハーフ
トーン型位相シフトマスクの場合は、上記のような位相
シフタを加工する工程は不要である。

【００５１】また、１枚のマスク構造中に、クロム膜等
を遮光体とする通常のフォトマスク構造との併用も可能
である。この場合は、一般的に知られている方法で所定
の部分を除いて、クロム等のような金属膜を遮光体とす
るフォトマスクの中間体を形成した後、前記の所定の部
分のみに上記の方法で微粒子状物質とバインダーとを少
なくとも含む遮光体パターンを形成すれば良い。このフ
ォトマスク構造では、１枚のフォトマスクに金属膜から
なる遮光体パターンと、上記微粒子状物質を含む遮光体
パターンとの両方が配置されている。

【００５２】また、本発明のフォトマスクの製造方法で
用いる遮光体パターンを形成する材料は、微粒子状物質
とバインダーとを少なくともを含むことを特徴としてい
る。ここでバインダーは、微粒子状物質を結びつけて膜
とするためのもので、一般に高分子化合物や有機化合物
を例示できる。本発明のフォトマスクの製造では、活性
放射線により遮光体パターンの形成を行うので、本発明
で用いるバインダーは、放射線に対して何らかの感光性
を有するもの、つまりレジスト材料が望ましい。したが
って、高分子材料や有機材料を用いたレジスト材料に微
粒子状物質が分散したものであれば良い。ここでいう分
散とは、微粒子としてレジストの溶液中に浮かんだ状態
になっていることを指す。この分散の状態から微粒子が
沈殿したり、浮上したりして、不均一になることを防ぐ
ために、必要に応じて、分散を助ける分散剤を入れるこ
とが望ましい。また、レジスト材料としては、露光部が
現像で除去されるポジ型のもの、未露光部が現像で除去
されるネガ型のものがあり、必要に応じてどちらを用い
ても良い。この場合の微粒子状物質も、前記したのと同
じなので説明を省略する。

【００５３】本発明のフォトマスクの製造方法において
も、前記露光光の透過率は、前記したのと同じなので説
明を省略する。また、微粒子状物質の粒径についても、
前記したのと同じなので説明を省略する。

【００５４】また、本発明のフォトマスクの製造方法に
用いられる微粒子状物質とバインダーとを少なくとも含
む膜を露光する工程で用いられる光源あるいは線源は、
活性放射線なら何でも良い。ただし、本発明ではレジス
ト膜が少なくとも微粒子状物質を含有しており、そのた
めにフォトマスクの製造に用いる露光光の波長によって
は光が膜の低部まで届かない場合があるので、フォトマ
スクの製造に光を用いる場合は、波長を選ぶ必要があ
る。

【００５５】上記の理由から、露光に用いる活性放射線
を照射する装置としては、電子線描画装置やイオンビー
ム露光装置等が望ましい。これらの電子線描画装置やイ
オンビーム露光装置による露光では、光による露光とは
異なり、露光ビームが膜の底部まで届くので、パターン
を形成し易い。また、これらの露光装置では、フォトマ
スクを介さずに所望の形状の活性放射線を生成して所定
の部分に選択的に照射できる利点もある。

【００５６】上記のような電子線描画装置を用いて、電
子線によりパターンを描画する場合は、微粒子状物質と
バインダーとを少なくとも含む膜上にチャージアップを
防止する帯電防止膜を形成することが望ましい。また、
フォトマスクの製造方法に位相シフタを形成する工程が
入る場合は、位相シフタを加工するためのレジスト上に
帯電防止膜を形成することが望ましい。

【００５７】また、本発明のフォトマスクの製造方法で
は、露光後、現像する前に微粒子状物質とバインダーと
を少なくとも含む膜のついた基板を熱処理しても良い。
バインダーとして、化学増幅系レジスト膜を用いた場合
は、このような熱処理を施すことで、反応を促進させる
ことができるので、パターンを容易に形成できる上、レ
ジストとしての機能を充分に発揮させることができる。

【００５８】また、本発明のフォトマスクの製造方法で
は、現像液には、微粒子状物質とバインダーとを少なく
とも含む膜を現像できる現像液であれば、何を用いても
良い。環境に対する配慮から、現像液としては、有機溶
剤よりもアルカリ水溶液の方が好ましい。アルカリ水溶
液としては、例えば水酸化テトラアルキルアンモニウム
のような非金属のアルカリの水溶液や水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウムのようなアルカリ金属含有のアルカ
リの水溶液を用いることができる。さらに現像が可能で
あれば、水を現像液としても良い。

【００５９】また、前記のアルカリ水溶液は、現像特性
を向上するために、界面活性を含有していることが好ま
しい。界面活性剤としては、例えばアルキルスルホン酸
塩、ポリオキシアルキレンまたはテトラアルキルアンモ
ニウムハライド等があり、これら界面活性剤をアルカリ
現像液に含有させることにより、現像時の残さを防ぐこ
とができる。上記の現像液で現像する際は、例えばスプ
レー現像を用いても良いし、浸漬式の現像を行っても良
い。また、現像時の残さを防ぐために現像中に超音波を
当てても良い。このような超音波処理によって洗浄効果
を向上させることができる。特に、本発明の場合は、上
記微粒子状物質を含むので、それを除去する上で効果的
である。

【００６０】さらに、本発明のフォトマスクの製造方法
では、微粒子状物質とバインダーとを少なくとも含む膜
を現像する工程の後に、形成した遮光体パターンにエネ
ルギーを与えることにより、フォトマスクとしての耐光
性を向上させることができる。前記遮光体パターンは、
微粒子状物質とバインダーとを少なくとも含んでいる
が、遮光体パターン形成後に焼結処理のように熱エネル
ギーを与えることにより、バインダー部分の含量を減ら
すことも可能である。また、バインダー部分をほぼ零に
近い状態（パターン中の微粒子状物質がバインダーより
も相対的に多い状態）または無い状態にすることもでき
る。遮光体パターンの変形を防止するために紫外線（Ｄ
ＵＶ光）を照射しつつ熱処理することも効果的である。
この時は熱処理温度を、例えば２５０℃程度まで上げる
ことが可能で、露光光に対する耐性もさらに向上させる
ことができるので好ましい。

【００６１】また、本発明のフォトマスクの製造方法で
は、マスク形成後に一般にペリクルと呼ばれる保護膜を
つけることができる。

【００６２】また、本発明のパターン形成方法は、被加
工基板に感光性組成物からなる膜を形成する工程、所定
のパターンが形成されたフォトマスクを介して感光性組
成物膜を露光する工程、感光性組成物膜を現像すること
により、被加工基板上に感光性組成物のパターンを形成
するパターン形成方法において、前記フォトマスクが、
ガラス基板上に微粒子状物質とバインダーとを少なくと
も含む遮光体パターンを有する構造にしたものである。

【００６３】また、本発明のパターン形成方法で用いる
フォトマスクのガラス基板は、前記したのと同じなので
説明を省略する。

【００６４】本発明のパターン形成方法で用いるフォト
マスクは、前記と同様に、遮光体パターンに含まれた微
粒子状物質が、光を散乱させることにより、フォトマス
クとして機能する。本発明のパターン形成方法は、前記
バイナリーマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク及
びレベンソン型位相シフトマスク等、全ての透過型のフ
ォトマスクに適用できる。また、前記したように、１枚
のフォトマスクに、メタルからなる遮光体パターンと、
上記微粒子状物質を含む膜からなる遮光体パターンとを
有するフォトマスクにも適用できる。レベンソン型の位
相シフトマスクの構成については、前記したのと同じな
ので説明を省略する。

【００６５】このパターン形成方法で用いるフォトマス
クの作用、効果も前記したのと同じなので説明を省略す
る。また、微粒子状物質の材料（変形例を含む）や粒
径、露光波長に対する透過率、フォトマスクの位置検
出、さらには微粒子状物質の含有量やバインダーを減ら
した構成についても前記したのと同じなので説明を省略
する。

【００６６】本発明のパターン形成方法において、ウエ
ハ上の感光性組成物膜を露光するのに用いる光の波長は
１００ｎｍ以上、７００ｎｍ未満であることをが望まし
い。露光波長が大きいものは、例えば高圧水銀灯を光源
とすることができ、光源あるいは露光装置の価格が比較
的安く、低コスト化できる。しかし、解像度は波長と関
係があるため、露光波長が長波長であると解像性が上が
らない。これに対して、ＡｒＦ及びＫｒＦエキシマレー
ザー等の短波長を露光光源とする露光装置では、現状で
は価格が高いが、波長が小さい分、より解像度が上が
り、微細なパターンの形成ができる。

【００６７】また、本発明のパターン形成方法でも、前
記したのと同様に、感光性組成物膜を、露光後、現像す
る前に熱処理を加えても良い。前記したように、感光性
組成物膜が、化学増幅系レジストと呼ばれる酸触媒を利
用するレジストである場合、化学反応を進めるために、
この処理は必要である。

【００６８】また、本発明のパターン形成方法において
も、現像液は自然環境等に与える影響が少ないことから
水性アルカリ現像液であることが望ましい。

【００６９】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に上記記載のいずれかのパターン形成方法
によりレジストパターンを形成し、それをもとに、半導
体基板をエッチング加工する工程か、もしくは半導体基
板にイオンを打ち込む工程を含むようにしたものであ
る。

【００７０】本発明の半導体の製造方法で用いられるエ
ッチング加工法としては、プラズマエッチング、反応性
イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等の
ようなドライエッチング法や、ウエットエッチング法を
例示できる。

【００７１】また、本発明の半導体装置の製造方法にお
いて加工される基板としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor
Deposition）法や熱酸化法で形成された二酸化珪素
膜、塗布性ガラス膜などのような酸化膜、あるいは窒化
珪素膜等のような窒化膜を例示できる。また、アルミニ
ウムやその合金、タングステン等のような各種金属膜、
多結晶シリコン等を例示できる。

【００７２】また、本発明の半導体装置の製造方法で
は、そこで用いるフォトマスクが低コストでしかも短時
間でできるので、その結果として、製造される半導体素
子もより低コストでしかも短ＴＡＴで製造できる。

【００７３】

【発明の実施の形態】以下の実施の形態においては便宜
上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施
の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除
き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他
方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係
にある。

【００７４】また、以下の実施の形態において、要素の
数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場
合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数
に限定される場合等を除き、その特定の数に限定される
ものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

【００７５】さらに、以下の実施の形態において、その
構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場
合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合
等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまで
もない。

【００７６】同様に、以下の実施の形態において、構成
要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示
した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられ
る場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似
するもの等を含むものとする。このことは、上記数値お
よび範囲についても同様である。

【００７７】また、本実施の形態を説明するための全図
において同一機能を有するものは同一の符号を付し、そ
の繰り返しの説明は省略する。

【００７８】また、本実施の形態においては、電界効果
トランジスタの一例であるＭＩＳ・ＦＥＴ（Metal Insu
lator Semiconductor Field Effect Transistor）をＭ
ＩＳと略し、ｐチャネル型のＭＩＳ・ＦＥＴをｐＭＩＳ
と略し、ｎチャネル型のＭＩＳ・ＦＥＴをｎＭＩＳと略
す。

【００７９】また、本実施の形態で用いる図面において
は、平面図であっても図面を見易くするために遮光体
（遮光膜、遮光パターン、遮光領域等）およびレジスト
膜にハッチングを付す。

【００８０】以下、実施の形態を図面に基づいて詳しく
説明する。実施の形態に先立ち微粒子状物質とバインダ
ーとを少なくとも含むレジスト材料の調製について述べ
る。

【００８１】<調製例１>ポリヒドロキシスチレン（重量
平均分子量約２０，０００）１０ｇ、２，６−ビス（4-
アジドベンザル）アセトン‐2，2’−ジスルホン酸‐N,
N-ジエチレンオキシエチルアミド４ｇ、溶剤をプロピレ
ングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）
としたカーボンブラック分散液（カーボンブラック粒径
約20nm、含率20重量％）75ｇ、ヘキサメトキシメチルメ
ラミン１．５ｇに、さらに溶剤としてＰＧＭＥＡを加え
て、固形分が１６％のカーボンを分散させたレジスト
（Ｉ）を調製した。

【００８２】<調製例２>ｐ−ヒドロキシスチレン／ｔ−
ブチルアクリレート共重合体（モル比＝５２／４８）１
２ｇ、ナフチルイミドトリフレート０．６ｇ、溶剤をプ
ロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭ
ＥＡ）としたカーボンブラック分散液（カーボンブラッ
ク粒径約２０ｎｍ、含量１７重量％）５０ｇ、さらに溶
剤としてＰＧＭＥＡを加えて、固形分濃度が１４％のカ
ーボンを分散させたレジスト（II）を調製した。

【００８３】<調製例３>ｍ、ｐ−クレゾールノボラック
樹脂（重量平均分子量７，８００）１０ｇ、ヘキサメト
キシメチルメラミン３．０ｇ、2，４−ビス（トリクロ
ロメチル）−６-フェニル−1，３，５-トリアジン０．
５ｇ、溶剤をプロピレングリコールメチルエーテルアセ
テート（ＰＧＭＥＡ）とした二酸化チタン分散液（二酸
化チタン粒径約２０ｎｍ、含量２０重量％）５０ｇ、さ
らに溶剤としてＰＧＭＥＡを加えて、固形分濃度が１６
％の二酸化チタンを分散させたレジスト（III)を調製し
た。

【００８４】<調製例４>ｍ、ｐ−クレゾールノボラック
樹脂（重量平均分子量４，８００）１０ｇ、ポリメチル
ペンテンスルホン（重量平均分子量４３，５００）１．
４ｇ、溶剤を酢酸イソアミルとした酸化アルミニウム
（Ａｌ２Ｏ３）分散液（酸化アルミニウム粒径約３０ｎ
ｍ、含量２０重量％）５０ｇ、さらに溶剤として酢酸イ
ソアミルを加えて、固形分濃度が１６％の酸化アルミニ
ウムを分散させたレジスト（IV）を調製した。

【００８５】<調製例５>メチルメタクリレート−アクリ
ル酸−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体（モル比
７０：２０：１０）６．０ｇ、ペンタエリトリトールト
リアクリラート４．０ｇ、ｔ−ブチルアントラキノン
０．２ｇ、エチルバイオレット０．０１ｇ、ｐ−メトキ
シフェノール０．１０ｇ、２，２，６，６―テトラメチ
ル−１−ピペリジニルオキシ０．１ｇ、溶剤をプロピレ
ングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）
としたカーボンブラック分散液（カーボンブラック粒径
約20nm、含率20重量％）３０ｇ、さらに溶剤としてＰＧ
ＭＥＡを加えて、固形分が１６％のカーボンを分散させ
たレジスト（Ｖ）を調製した。

【００８６】（実施の形態１）本発明の第１の実施の形
態では、図１に示すように、フォトマスク（以下、単に
マスクという）Ｍの石英基板（ガラス基板、マスク基
体、マスク基板）１上に形成された遮光体パターン２を
露光光３で照明し、投影レンズ４を介して半導体ウエハ
（以下、単にウエハという）５の主面（素子形成面）上
に塗布されたフォトレジスト（以下、単にレジストとい
う）６を露光した。この遮光体パターン２は、前記微粒
子状物質とバインダーとを少なくとも含んでいる。

【００８７】この露光時の露光方法として、例えばステ
ップ・アンド・リピート露光法を用いても良いし、スキ
ャンニング露光方法を用いても良い。ステップ・アンド
・リピート露光法は、マスク上の回路パターンの投影像
に対してウエハを繰り返しステップすることで、マスク
上の回路パターンをウエハ上の所望の部分に転写する露
光方法である。この露光方法を行う装置をステッパとい
う。また、スキャンニング露光方法は、細いスリット状
の露光帯を、ウエハとマスクに対して、スリットの長手
方向と直交する方向に（斜めに移動させてもよい）相対
的に連続移動（走査）させることによって、マスク上の
回路パターンをウエハ上の所望の部分に転写する露光方
法である。この露光方法を行う装置をスキャナという。
ステップ・アンド・スキャン露光は、上記スキャンニン
グ露光とステッピング露光を組み合わせてウエハ上の露
光すべき部分の全体を露光する方法であり、上記スキャ
ンニング露光の下位概念に当たる。

【００８８】また、露光時の照明は、通常照明を用いて
も良いし、変形照明を用いても良い。通常照明は、非変
形照明のことで、光強度分布が比較的均一な照明を言
う。また、変形照明は、中央部の照度を下げた照明であ
って、斜方照明、輪帯照明、４重極照明、５重極照明等
の多重極照明またはそれと等価な瞳フィルタによる超解
像技術を含む。

【００８９】ここで使用したマスクＭの一例の詳細を図
２を参照しながら説明する。図２に本方法で作製したマ
スクＭ１（Ｍ）の平面図および断面図を示す。図２(ａ)
が平面図であり、図２(ｂ)が露光装置に載置したときの
Ａ−Ａ'線の断面図である。符号７ａが層間で合わせを
行うとき使用するウエハ合わせマーク、符号７ｂがマス
クＭ１の正確な位置を把握するためのレチクルアライメ
ントマーク、符号ＰＡがパターン領域、符号８が遮光帯
でＩＣ（Integrated Circuit）のスクライブライン等に
相当する領域、符号９ａがペリクル用フレーム、符号９
ｂが異物等からマスクＭ１を保護し、また、異物が容易
に転写されないようにするためのペリクル膜、１０が露
光装置のレチクルステージ、そして、符号１１がレチク
ルステージ１０とマスクＭ１との接触面を示す。

【００９０】ここでは、マスクＭ１において、ペリクル
用フレーム９ａ、レチクルステージ１０およびレチクル
搬送系（図には示されていない）が接触する部分には、
上記遮光体パターン２を形成しなかった。その接触面に
遮光体パターン２が形成されていると、接触時に剥離し
異物欠陥となるためである。また、ペリクル用フレーム
９ａが剥離してしまう問題を回避するためでもある。

【００９１】露光の際には、図２(b)の上側から露光光
が照射され、下面側に置かれた投影レンズを介してウエ
ハに転写される。上記遮光体パターン２が形成されてい
る部分では、クロム等のような金属膜に代わり、遮光体
パターン２内の微粒子状物質により、光が散乱され遮ら
れる。本発明のマスクＭ１（Ｍ）では、遮光体パターン
２に含まれた微粒子状物質が、マスクＭ１（Ｍ）に照射
された光エネルギーを散乱する。光エネルギーの一部分
は吸収されるが、散乱が主であるため、エネルギーの遮
光体パターン２への蓄積は小さく、そのために劣化が生
じ難かった。すなわち、本実施の形態のマスクＭ１
（Ｍ）によれば、耐光性（耐久性）を向上させることが
できる。

【００９２】ここでは、遮光帯８およびレチクルアライ
メントマーク７ｂは、上記遮光体パターン２から構成さ
れているが、例えばクロム（Ｃｒ）の単体膜またはクロ
ム上に酸化クロム（ＣｒＯ_x）を堆積してなる積層膜で
構成しても良い。特に、ペリクル用フレーム９ａの外側
に形成されているレチクルアライメントマーク７ｂは、
露光装置汚染からの保護の目的で、金属で構成されてい
ることが望ましい。ペリクル用フレーム９ａ内では、ペ
リクルが保護膜になって露光光照射によって、上記遮光
体パターン２から発生するガスによる露光装置のレンズ
を汚染するのを防ぐことができるが、ペリクル用フレー
ム９ａ外では、上記遮光体パターン２から発生するガス
が露光装置のレンズを汚染するためである。

【００９３】次に、本発明のフォトマスクの製造方法の
一例をフォトマスクの製造工程を示した図３を参照しな
がら説明する。なお、図３（ａ）〜（ｃ）は図１、２で
説明したマスクＭの製造工程中における集積回路パター
ン領域の要部断面図である。

【００９４】まず、図３(a)に示すように、石英基板
（ブランクス）１上に、微粒子状物質とバインダーとを
少なくとも含む遮光体パターン形成用のレジスト材料と
して、調製例１に示すようにして調製したカーボンを分
散させた上記レジスト（Ｉ）からなるレジスト膜２Ｒを
回転塗布し、例えば１００℃で２分程度、ベークして膜
厚が、例えば５２０ｎｍ程度の塗膜を得た。その後、レ
ジスト膜２Ｒ上に水溶性導電膜１２を塗布し、図３(b)
に示すように、例えば加速電圧５０ＫＶの電子線描画装
置（日立ＨＬ−８００Ｄ）を用いて電子線ＥＢにて、レ
ジスト膜２Ｒに所望のパターンを描画した。水溶性導電
膜１２を塗布したことにより、電子線ＥＢ照射時のチャ
ージアップを防止でき、パターンの転写精度を向上させ
ることができた。レジスト膜２Ｒ自体に導電性を持たせ
ることで、チャージアップを防止することもできる。こ
の場合、水溶性導電膜１２を塗布する必要が無いので、
工程の簡略化および材料費や燃料費の削減等が可能とな
る。

【００９５】ここで用いたカーボンを分散させたレジス
ト（Ｉ）は、レジスト膜中に分散しているカーボン微粒
子により、光が散乱され、透過が妨げられる。分光光度
計で別途測定したカーボンを分散させたレジスト（Ｉ）
の膜厚が、例えば1．0μｍでのＯＤ（Optical Densitom
eter）値は図４に示すようになった。なおここで、ＯＤ
値とは、入射光をＩin、透過光をＩoutとしたとき、−l
og10(Ｉout／Ｉin)で表される値のことである。また、
透過率（Ｔ％）は、１００×Ｉout／Ｉinであることか
ら、ＯＤ値＝−log(Ｔ／１００)で表される。本発明の
カーボンを分散させたレジスト（Ｉ）は、分散するカー
ボン微粒子が散乱体として働くために光の透過が抑えら
れており、ＯＤ値は膜厚１．０μｍのとき、ＡｒＦエキ
シマレーザーの波長１９３ｎｍで、例えば１１．６、Ｋ
ｒＦエキシマレーザー光の波長２４８ｎｍで、例えば
８．０、ｉ線の露光波長である３６５ｎｍで、例えば
５．０であった。

【００９６】電子線描画の後、図３(c)に示すように、
界面活性剤として、例えばドデシルスルホン酸ナトリウ
ム０．３重量％を含む２．３８重量％テトラメチルアン
モニウムヒドロキシド(ＴＭＡＨ)水溶液によって現像を
行い、カーボンを少なくとも含む遮光体パターン２を形
成した。ここで用いた帯電防止膜は水溶性であり、レジ
ストパターン現像と同時に除去される。カーボンを分散
させたレジスト（Ｉ）はネガ型レジストであり、例えば
露光量２０μC/cm²で、残膜厚５００ｎｍの最小寸法
０．８μｍの所望のパターンが形成できた。これによっ
て、カーボンブラックの微粒子を含む所望の形状の遮光
体パターン２を有するマスクＭ１（Ｍ）を形成すること
ができた。

【００９７】本実施の形態では、現像処理によって遮光
体パターン２を形成できることから、クロム等のような
金属膜をエッチングする工程を無くすことができるの
で、マスクＭの製造時間を大幅に短縮できる。また、ク
ロム等のような金属膜をエッチングする場合に生じる寸
法誤差を無くせるので、遮光体パターン２の寸法精度を
向上させることができる。さらに、クロム等のような金
属膜をエッチングする工程を無くすことができ、材料
費、燃料費および設備費等を削減できるので、マスクの
コストを大幅に低減できる。

【００９８】電子線描画により形成された遮光体パター
ン２のＯＤ値を測定したところ、１．０μｍの膜厚に換
算した値では、先の図４に示したものとほぼ変わらなか
った。したがって、５００ｎｍのＯＤ値では、ＫｒＦエ
キシマレーザー光の波長２４８ｎｍで４．０で、透過率
に換算すると０．０１％であることから、このマスクＭ
１（Ｍ）は、ＫｒＦエキシマレーザー露光用のマスクと
して適当であることが明らかになった。また、ｉ線マス
クとしての適用を考えると、５００ｎｍのＯＤ値では、
２．５であり、透過率０．３２％と若干大きかった。こ
のままの膜厚でもｉ線用として用いられるが、カーボン
を分散させたレジスト（Ｉ）の膜厚を少し厚くして、６
００ｎｍの膜厚で別にマスクを形成した。６００ｎｍの
膜厚での３６５ｎｍでのＯＤ値は３．０であり、透過率
は０．１０％であった。また、ＡｒＦエキシマレーザー
用としては、カーボンを分散させたレジスト（Ｉ）の透
過率が１９３ｎｍではより小さくなることから、膜厚を
３００ｎｍにしてマスクを作成した。この場合のＯＤ値
は、３．５であり、透過率は０．０３２％であった。

【００９９】また、ＫｒＦエキシマレーザー露光用のマ
スクで、遮光部の透過率を変えたものを作成したとこ
ろ、透過率が１％以下でマスクとして機能した。さら
に、透過率が０．５％以下のものでは、孤立パターンの
リニアリティーが確保され、より望ましいことが明らか
になった。さらに、透過率が０．１％以下のものでは、
密集パターンのリニアリティーが確保され、さらに望ま
しいことが明らかになった。

【０１００】現像後は、マスクとして使う際の、露光光
に対する耐性をより向上させるために熱処理を行なっ
た。ここでは、その熱処理温度を、例えば１２０℃とし
たが、この温度は一例に過ぎずレジストの材料によって
変わる。レジストパターンに変形が起らない範囲でなる
べく高い温度で処理するのが好ましい。なお、この熱処
理によって、膜厚や透過率はほとんど変化しなかった。

【０１０１】本実施の形態のマスクは、有機膜の塗布、
露光、現像で製造でき、クロム（Ｃｒ）等のような金属
膜被着時における真空装置を使ったスパッタリング工程
やその金属膜をエッチングする工程が無いためマスク製
造歩留りも高かった。また、マスク使用後も、本実施の
形態のように微粒子状物質としてカーボンブラックを用
いた場合には、アッシングや溶剤処理によって完全にブ
ランクスの状態に再生処理することができる。したがっ
て資源再利用の上およびコスト低減の上でも効果があっ
た。

【０１０２】次に、このようなマスクを用いたパターン
形成方法について説明する。

【０１０３】まず、シリコン（Ｓｉ）等のような半導体
基板（半導体ウエハ）の主面（素子形成面）に対して、
例えばヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）処理した
後、その主面上に、例えば自家製Ｄｅｅｐ-ＵＶ用レジ
スト［１−エトキシエチル化ポリビニルフェノール（１
−エトキシエチル化率４８％）１０ｇ、１，２，３−ト
リス（エタンスルホニルオキシ）ベンゼン０．１０ｇ、
ベンジルアミン０．００２０ｇ、シクロヘキサノン４０
ｇからなるレジスト］を膜厚７００ｎｍで塗布し、９０
℃で１２０秒間プリベークした。続いて、そのレジスト
膜を、上述のカーボンを分散させたレジスト（Ｉ）から
なる遮光体パターン２を有するＫｒＦエキシマレーザー
用のマスクを介してＫｒＦエキシマレーザーステッパー
（ＮＡ０．５５）で露光した。さらに、例えば露光後ベ
ークを１１０℃で９０秒間行い、２３℃の２．３８重量
％の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で６０秒間
現像を行った。その結果、３８ｍＪ/ｃｍ²で２５０ｎｍ
のラインアンドスペースパターンを形成することができ
た。

【０１０４】また、同様にして、ノボラック樹脂とジア
ゾナフトキノンからなるｉ線用ポジ型レジストをＨＭＤ
Ｓ処理したチタンナイトライド基板上に膜厚１．０μｍ
で塗布し、９０℃で９０秒間プリベークした。次に、そ
のレジスト膜を上述のカーボンを分散させたレジスト
（Ｉ）からなる遮光体パターン２を有するｉ線用のマス
クを介して、ｉ線ステッパー（ＮＡ０．５２）で露光し
た。さらに、露光後ベークを１１０℃で９０秒間行い、
２３℃の２．３８重量％の水酸化テトラメチルアンモニ
ウム水溶液で６０秒間現像を行った。その結果、１２０
ｍＪ/ｃｍ²で３５０ｎｍのラインアンドスペースパター
ンを形成することができた。

【０１０５】さらに、同様にして、例えばアクリル樹脂
系のＡｒＦエキシマレーザ用ポジ型レジストをＨＭＤＳ
処理した上記半導体基板（半導体ウエハ）上に膜厚０．
４０μｍで塗布し、１３０℃で６０秒間プリベークし
た。次に、そのレジスト膜を上述のカーボンを分散させ
たレジスト（Ｉ）からなる遮光体パターン２を有するＡ
ｒＦエキシマレーザ用のマスクを介して、ＡｒＦエキシ
マレーザステッパー（ＮＡ０．６０）で露光した。さら
に、露光後ベークを１３０℃で６０秒間行い、２３℃の
２．３８重量％の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶
液で６０秒間現像を行った。その結果、１２ｍＪ/ｃｍ²
で１４０ｎｍのラインアンドスペースパターンが形成で
きた。

【０１０６】このように、本実施の形態では、マスクＭ
における使用可能な露光光の波長の範囲を広くできるの
で、半導体装置の各パターンの露光処理に際して、技術
的な条件や経済的な条件に合った露光装置を選択して露
光処理を行うことができる。したがって、半導体装置の
性能の向上およびコストの低減を図ることが可能とな
る。

【０１０７】（実施の形態２）本実施の形態において
は、前記実施の形態１で用いたカーボンを分散させたレ
ジスト（Ｉ）の代わりに、調製例２で調製したカーボン
を分散させたレジスト（II）を用いて、前記実施の形態
１と同様にして、図１〜図３に示したように、上記石英
基板１上に遮光体パターン２を形成した。ただし、カー
ボンを分散させたレジスト（II）はポジ型レジストであ
るため、図３のマスクＭの製造工程で電子線照射部が現
像後に残ったのとは反対に、膜の未照射部が残り、照射
部が現像で除去された。

【０１０８】カーボンを分散させたレジスト（II）は、
ＫｒＦエキシマレーザーの波長で膜厚１．０μｍでＯＤ
値が７．０であった。この材料を回転塗布し、１１０℃
で２分ベークして、膜厚０．２２μｍの塗膜を得た。次
に、加速電圧５０ＫＶの電子線描画装置で描画を行い、
露光後ベークを１３０℃２分及び現像を前記実施の形態
１と同じ現像液で４５秒行って、０．１８μｍホールパ
ターンを有するマスクを得た。次に、レジストパターン
の変形等を防止するためにＤＵＶ光を照射しつつ、１５
０℃で熱処理を行った。

【０１０９】熱処理後のマスクＭ上のカーボンを分散さ
せたレジスト（II）の遮光体パターン２の膜厚は、０．
１９μｍであり、その膜厚でのＫｒＦエキシマレーザー
光の透過率は５％であった。また、この膜厚で、この膜
を透過する光の位相はほぼ１８０°（π）反転した。こ
のことからこのマスクＭは、ＫｒＦエキシマレーザー光
を露光光源とする際のハーフトーン型の位相シフトマス
クとして適していることが本発明者らによって明らかに
された。なお、透過光の位相の反転は、上記πに限定さ
れるものではなく、例えば３π、５π、・・でも良い
（位相反転において同じ）。

【０１１０】さらに、ＫｒＦエキシマレーザー露光用の
マスクＭで、遮光部の透過率を変えたものを作成したと
ころ、透過率が２％以上、１６％以下でハーフトーンマ
スクとしての効果があることが本発明者らによって明ら
かにされた。さらに、透過率が９％程度から１６％以下
のものでは、ハーフトーンマスクとしての効果が大きい
ものの、サブピークが発生してしまい、補助パターンを
配置する必要があることが本発明者らによって明らかに
された。また、透過率が４％程度から９％のものでは、
サブピークは発生するものの顕著ではなく、マスクのレ
イアウトで防ぐことができることが本発明者らによって
明らかにされた。そのためレイアウトの制限を受けるこ
とが本発明者らによって明らかにされた。さらに、透過
率が２％以上４％程度までのものでは、ハーフトーンマ
スクとしての効果は小さいものの、サブピークもなく、
リニアリテティが確保されることが本発明者らによって
明らかにされた。

【０１１１】このような本実施の形態によれば、以下の
効果が得られる。 (1).ハーフトーンマスクにおける遮光体パターンの形成
に際してエッチング工程を無くすことが可能となる。 (2)．遮光体パターン描画のための露光時間を短縮させ
ることが可能である。 (3).上記(1),(2)により、ハーフトーンマスクの製造時
間を短縮することが可能となる。 (4).上記(1)により、ハーフトーンマスクの製造工程に
おける欠陥発生率を低減できるので、歩留まりを向上さ
せることが可能となる。 (5).上記(1)により、遮光体パターンの寸法精度および
遮光体パターン形成面内におけるパターン寸法の均一性
を向上させることができる。このため、例えば遮光体パ
ターン形成面内に遮光体パターンの疎密差や寸法差等が
あったとしても、パターン寸法上信頼性の高いハーフト
ーンマスクを提供することが可能となる。

【０１１２】（実施の形態３）本実施の形態において
は、前記実施の形態１で用いたカーボンを分散させたレ
ジスト（Ｉ）の代わりに、調製例３で調製した二酸化チ
タンを分散させたレジスト（III）を用いて、前記実施
の形態１と同様に、図１〜図３に示したように、石英基
板１上に塗膜を形成し、電子線描画装置により露光を行
って、次いで露光後ベーク、スプレー現像を行って、膜
厚０．６０μｍで最小寸法が１．０μｍのネガ型の遮光
体パターン２を形成した。

【０１１３】二酸化チタンを分散させたレジスト（II
I）で形成した遮光体パターン２の膜厚０．６０μｍで
のＯＤ値は、ＡｒＦエキシマレーザーの波長１９３ｎｍ
で４．８（透過率０．００１６％）、ＫｒＦエキシマレ
ーザー光の波長２４８ｎｍで３．９（透過率０．０１３
％）、ｉ線の露光波長である３６５ｎｍで２．４（透過
率０．３９％）であった。

【０１１４】（実施の形態４）本実施の形態において
は、前記実施の形態１で用いたカーボンを分散させたレ
ジスト（Ｉ）の代わりに、調製例４で調製した酸化アル
ミニウムを分散させたレジスト（IV）を用いて、前記実
施の形態１と同様に、図１〜図３に示したように、石英
基板１上に塗膜を形成し、電子線描画装置により露光を
行って、次いで露光後ベーク、スプレー現像を行って、
膜厚０．７０μｍで最小寸法が１．２μｍのポジ型の遮
光体パターン２を形成した。

【０１１５】酸化アルミニウムを分散させたレジスト
（IV）で形成したパターン部の膜厚０．７０μｍでのＯ
Ｄ値は、ＡｒＦエキシマレーザーの波長１９３ｎｍで
４．７（透過率０．００２０％）、ＫｒＦエキシマレー
ザー光の波長２４８ｎｍで３．６（透過率０．０２５
％）、ｉ線の露光波長である３６５ｎｍで２．２（透過
率０．６３％）であった。

【０１１６】本実施の形態によれば、前記実施の形態１
〜３で得られた効果の他に、以下の効果を得ることがで
きる。すなわち、微粒子状物質として金属酸化物を用い
ることにより、遮光パターン２の耐光性のみならず機械
的な強度をも向上させることができるので、すなわち、
マスクＭの耐久性を向上させることができるので、マス
クＭの寿命を向上させることが可能となる。

【０１１７】（実施の形態５）本実施の形態において
は、前記実施の形態１で用いたカーボンを分散させたレ
ジスト（Ｉ）の代わりに、調製例５で調製したカーボン
を分散させた分散させたレジスト（Ｖ）を用いて、前記
実施の形態１と同様に、図１〜図３に示したように、石
英基板１上に回転塗布し、９０℃１分ベークして、膜厚
７００ｎｍの塗膜を得た。それを石英基板１側からレー
ザーライタ（ＡＬＴＡ３５００）により、波長３６４ｎ
ｍの光を５０ｍＪ／ｃｍ²照射して、露光後、界面活性
剤としてポリオキシエチレン０．０５％を含む、０．２
％水酸化テトラメチルアンモニウムで１２０秒間現像し
て、ネガ型の遮光体パターン２を得た。その結果、残膜
厚５００ｎｍで最小寸法が２μｍの遮光体パターン２を
含むフォトマスクを得た。このときのｉ線（３６５ｎ
ｍ）でのレジストパターン部のＯＤ値は２．４で、透過
率は０．４％であった。この場合、レーザライタを用い
てパターンを転写するので、チャージアップの問題が生
じない。したがって、パターンの寸法精度を向上でき
る。また、チャージアップ防止のための導電性膜を塗布
する必要が無いので、マスク製造工程の短縮およびマス
クコストの低減を図ることが可能となる。

【０１１８】また、レジスト膜上に前記実施の形態１と
同じように帯電防止膜をつけて、電子線描画装置（日立
ＨＬ−８００Ｄ）により露光を行って、次いで露光後ベ
ーク、スプレー現像を行って、膜厚５５０ｎｍで最小寸
法が１．２μｍのネガ型の遮光体パターン２がついたマ
スクＭを形成した。このときのｉ線（３６５ｎｍ）での
レジストパターン部のＯＤ値は２．６で、透過率は０．
２３％であった。

【０１１９】（実施の形態６）図５(a)〜(g)は、本発明
の他の実施の形態である位相シフトマスクの製造方法を
示したものである。ここでは、レベンソン型の位相シフ
トマスクの製造方法を例示する。

【０１２０】まず、図５(a)に示すように、前記石英基
板（ブランクス）１上にシフタ膜１３を形成した。シフ
タ膜１３の膜厚ｄは、露光光の波長をλ、シフタ膜１３
の露光波長に対する屈折率をｎとしたときに、λ／（２
(ｎ−１)）となるように設定した。

【０１２１】ここでシフタ膜１３は、スパッタリング形
成のＳｉＯ_xとしたがこれに限るものではない。露光光
を透過し、膜厚及び屈折率が均質な膜であれば他の膜も
用いることが出来る。例えばジルコニウムオキサイド、
モリブデンシリサイドまたはＣｒＯＦ₃等がある。ま
た、特にＳｎＯ_xやＴｉＯ_x等のような屈折率が高い膜は
膜厚ｄも薄くでき、その後の微粒子状物質とバインダー
とを少なくとも含む遮光体パターンの形成が容易になる
ことから好ましい。屈折率が１．６以上でその膜厚効果
が現れてくる。また、導電性膜であれば次に示すレジス
トのＥＢ描画の際にチャージアップの影響を受けること
がないため、このシフタ膜１３は導電性膜であることが
好ましい。導電膜としてはＩＴＯ等がある。

【０１２２】また、耐久性を向上させるために、シフタ
膜１３を被着した後に加熱処理を施したが、膜厚dの設
定はこの熱処理後の膜厚である。ここでは熱処理とし
て、例えば２００℃、３０分のベークを行なったがこれ
に限るものではない。また、この膜厚は位相角を決定す
る重要なものなので熱処理を含めた膜形成後測定し、基
準値以内に収まっていない場合は除去及び再形成した。
この膜厚ばらつきの許容値は寸法及び必要寸法精度によ
って左右されるが一般には１%程度である。平坦上にシ
フタ膜１３を被着することから膜厚均一性がとれやす
く、またエッチング時のローディング効果による寸法毎
に位相角（膜厚）が変わるという問題も生じないことか
ら高い解像度と寸法精度を容易に得ることが出来た。こ
こではシフタ膜形成法としてスパッタリング法を用いた
が、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法や塗布形
成法も用いることが出来る。特に、塗布形成法は膜厚の
均一性が良いという特長があり、この場合は、例えば
０．２％の均一性で膜形成することも可能であった。こ
れは位相角ズレに換算して約０．１°に相当する精度の
高いものである。また位相シフタ膜の膜欠陥（ピンホー
ル欠陥や異物欠陥）を検査し、欠陥が検出された場合は
シフタ膜を再生、再作成した。初期の段階で位相欠陥に
繋がる欠陥対策が可能となるため工程管理が容易とな
る。

【０１２３】次に、図５(b)に示すように、シフタ膜１
３の上に電子線レジスト１４を塗布形成し、所望のシフ
タ描画パターンを露光した。シフタ膜１３が導電膜でな
い場合はこの電子線レジスト１４の上に水溶性導電膜を
形成し、電子線描画時のチャージアップ対策を施した。
このような対策を施さないとチャージアップにより描画
パターンの位置ずれを起こす。本実施の形態では導電膜
を形成しておいたためチャージアップによる描画位置ず
れは起こさなかった。チャージアップを防止するために
必要な導電率を調べたところシート抵抗で、例えば５０
MΩ／cm²以下の抵抗に抑えれば十分な効果があることが
明らかにされた。

【０１２４】次に、図５(c)に示すように、現像を行な
ってレジストパターン１４ａを形成し、その後、図５
(d)に示すように、このレジストパターン１４ａをエッ
チングマスクにしてエッチングによってシフタ膜１３を
加工し、さらに、レジストパターン１４ａを除去して図
５(e)に示すように、シフタパターン１３ａを石英基板
１上に形成した。この際、シフタパターン１３ａの側面
をテーパ加工しておいた。テーパ角は約６０°とした。
ここでエッジ検出法で位相シフタ欠け欠陥や残り欠陥を
検査した。遮光体がこのシフタパターン１３ａの回りを
取り囲んでいないためエッジ検出法でシフタ欠陥を検査
出来るため簡便でかつ検出精度の高い位相欠陥検査を行
なうことが出来た。

【０１２５】その後、図５(f)に示すように、調製例１
で調整したカーボンを分散させたレジスト（Ｉ）からな
るレジスト膜２Ｒを膜厚４２０ｎｍで塗布し、所望の形
状の電子線描画を行った。この露光の際もシフタパター
ン１３ａの描画の際と同様チャージアップ防止のための
導電膜を形成することが有効である。本実施の形態にお
いては、例えばシート抵抗30MΩ／cm²の導電膜をレジス
ト（Ｉ）からなるレジスト膜２Ｒ上に被着した。

【０１２６】ここでは、シフタ膜１３の外周部をテーパ
加工してあるためレジスト膜２Ｒの被覆性が良く、膜厚
変動も比較的少ないため遮光体パターン２の寸法精度が
高かった。直接段差上を横切るパターンはないが、レジ
スト膜厚変動の影響は広い範囲に及ぶためこのテーパ加
工の効果は大きい。ここではテーパ角を６０°とした
が、これより値を小さくして、よりなだらかにすると膜
厚変動を減らすことができる。一方で合わせ余裕を持た
せた上でそのテーパ部を覆うように遮光パターンを形成
しておく必要があることから最小の遮光体パターン幅が
制限される。最適なテーパ角は、パターン最小ルール及
びシフタとこの遮光体パターンの合わせ精度の見合いか
ら決まる。

【０１２７】その後、図５(g)に示すように、現像を行
なってカーボンを分散させたレジスト（Ｉ）からなる遮
光体パターン２を形成した。さらに、加熱あるいはＤＵ
Ｖ照射あるいはその双方の処理を行った。この処理を施
すことにより遮光体パターン２の露光光に対する照射耐
性を高めることが可能となる。

【０１２８】このように形成したカーボンを分散させた
レジスト（Ｉ）の遮光体パターン２の残膜厚４００ｎｍ
のＯＤ値を測定したところ、ＫｒＦエキシマレーザー光
の波長２４８ｎｍで３．２であり、透過率に換算すると
０．０６３％であった。またＡｒＦエキシマレーザー光
の波長１９３ｎｍで４．０であり、透過率に換算すると
０．０１％であった。したがって、このようにして形成
したカーボンを分散させたレジスト（Ｉ）の遮光体パタ
ーン２は、ＫｒＦ及びＡｒＦエキシマレーザー露光用の
レベンソン型位相シフトマスクの遮光部として適当であ
ることが明らかにされた。

【０１２９】さらに、調製例３、４で調製した微粒子状
物質を分散させたレジストを用いても、同様にレベンソ
ン型位相シフトマスクが形成できた。

【０１３０】本実施の形態による位相シフトマスクは位
相誤差０．５°以内という極めて位相制御性が高いもの
であり、その寸法依存性もないことから、パターン転写
を行なったときの寸法精度及び解像度を高くすることが
できた。また、遮光体パターン２はブランクス及び位相
シフタと大きな面積で接触しておりパターン剥がれ等の
欠陥も発生しなかった。さらに、製造工程も、金属膜の
みを遮光体とする通常のマスクの製造方法に比べ相対的
に少ないため歩留まりも高く、またＴＡＴも短かった。
ＴＡＴは約半減させることができ、歩留まりは上記通常
のマスクの製造方法の３０％から９０％へと大きく改善
できた。

【０１３１】（実施の形態７）本実施の形態のマスクの
製造方法を図６(a)〜(e)を用いて説明する。

【０１３２】まず、図６(a) に示すように、前記と同様
の石英基板（ブランクス）１上に感光性シフタ膜１５を
形成した。感光性シフタ膜１５としては、例えば有機Ｓ
ＯＧ（Spin On Glass）に酸発生剤を添加したものを用
いた。酸発生剤としてはＴＰＳ（トリフェニルスルフォ
ニウムトリフレート）を用いたがこれに限るものではな
い。感光性シフタ膜１５も有機ＳＯＧに限るものではな
く、露光光に対し透明で照射耐性があり、かつマスク描
画の際に感光性を有するものであれば良い。ここで用い
た感光性シフタ膜１５の露光光（波長１９３ｎｍ）に対
する屈折率は１．５８と石英基板１の屈折率１．５６と
大きな差はない。このため、多重干渉を低減できて寸法
精度上の効果がある。また、石英基板１上に導電膜を形
成しておくことも前記実施の形態６と同様に、続く感光
性シフタ膜１５の描画の際におけるチャージアップ防止
の効果があった。ここでは塗布により感光性シフタ膜１
５を形成したが、光ＣＶＤ法等のような他の方法を用い
ても良い。但し、塗布形成法は簡便で欠陥発生も少ない
という優れた特長がある。感光性シフタ膜１５を塗布し
た後、例えば１２０℃の熱処理を行なった。膜形成後、
欠陥検査を行ないピンホール欠陥や異物欠陥等がないこ
とを確認した。これらの欠陥がある場合は感光性シフタ
膜１５を除去し、再形成した。

【０１３３】この感光性シフタ膜１５の膜厚ｄは、後述
の２５０℃で行っているベークの後にλ／（２（ｎ−
１））となるように補正を加えた値にした。ここで、露
光光の波長をλ, ベークの後の感光性シフタ膜１５の露
光波長に対する屈折率をnとした。

【０１３４】次に、図６(b)に示すように、感光性シフ
タ膜１５を直接電子線描画した。このパターン描画処理
に際して、感光性シフタ膜１５の上には水溶性導電膜を
形成し、電子線描画時のチャージアップ対策を施した。
このような対策を施さないとチャージアップにより描画
パターンの位置ずれを起こす。本実施の形態では導電膜
を形成しておいたためチャージアップによる描画位置ず
れは起こさなかった。

【０１３５】次に、図６(c)に示すように、現像を行な
ってシフタパターン１５ａを形成した。その後、露光光
照射耐性の向上及び風化防止を目的にためにシフタパタ
ーン１５ａに対して加熱処理した。ここでは熱処理とし
て、例えば２５０℃、３０分のベークを行なったがこれ
に限るものではない。高温にするほど耐性が向上する。
また、シフタパターン１５ａの膜厚は、位相角を決定す
る重要なものなので熱処理後測定し、基準値以内に収ま
っていない場合は除去及び再形成した。この膜厚ばらつ
きの許容値は寸法及び必要寸法精度によって左右される
が一般には１％程度である。平坦上にシフタパターン１
５ａを被着することから膜厚均一性がとれやすく、ま
た、エッチング時のローディング効果による寸法毎に位
相角（膜厚）が変わるという問題も生じないことから高
い解像度と寸法精度を容易に得ることが出来た。その
後、エッジ検出法で位相シフタ欠け欠陥や残り欠陥を検
査した。遮光体がこのシフタパターン１５ａの回りを取
り囲んでいないためエッジ検出法でシフタ欠陥を検査出
来るため簡便でかつ検出精度の高い位相欠陥検査を行な
うことが出来た。このようにして無欠陥で位相制御性の
優れた位相シフタパターンをエッチング工程なしに塗
布、ベーク、露光及び現像工程のみで形成することが出
来た。このように本実施の形態では、シフタパターン１
５ａを形成する際に、レジスト塗布工程およびエッチン
グ工程を不要とすることができるので、前記実施の形態
６よりもマスクの製造工程を短縮できる。また、材料
費、燃料費および設備費を削減できるので、マスクのコ
ストを低減できる。

【０１３６】その後、図６(d)に示すように、調製例1で
調製したカーボンを分散させたレジスト（Ｉ）からなる
レジスト膜２Ｒを膜厚４２０ｎｍで塗布し、所望の形状
の電子線描画を行った。この露光の際もシフタパターン
１５ａの描画の際と同様チャージアップ防止のための導
電膜の形成が有効である。本実施の形態においては、例
えばシート抵抗４０MΩ／cm²の導電膜をレジスト膜２Ｒ
上に被着した。

【０１３７】その後、図６(e)に示すように、現像を行
なってカーボンを分散させたレジスト（Ｉ）からなる遮
光体パターン２を形成した。さらに、加熱あるいはＤＵ
Ｖ照射あるいはその双方の処理を行った。この処理を施
すことにより遮光体パターン２の露光光に対する照射耐
性が高まった。

【０１３８】このように形成したカーボンを分散させた
レジスト（Ｉ）の遮光体パターン２の残膜厚４００ｎｍ
のＯＤ値を測定したところ、ＫｒＦエキシマレーザ光で
も、ＡｒＦエキシマレーザ光でも前記実施の形態６と同
様の結果が得られた。したがって、本実施の形態７の場
合も、遮光体パターン２は、ＫｒＦ及びＡｒＦエキシマ
レーザー露光用のレベンソン型位相シフトマスクの遮光
部として適当であることが明らかにされた。さらに調製
例３，４で調製した微粒子状物質を分散させたレジスト
を用いても、同様にレベンソン型位相シフトマスクが形
成できた。

【０１３９】本実施の形態によれば、前記実施の形態６
と同様の位相誤差の精度のものを得ることができ、その
寸法依存性も無いことから、ＡｒＦ露光光でパターン転
写を行った際に、高い寸法精度および解像度を得ること
ができた。また、この場合の遮光体パターン２は、シフ
タパターン１５ａおよび石英基板１と大きな面積で接触
しておりパターン剥がれ等の欠陥も発生しなかった。さ
らに、マスクの製造工程数は前記通常のマスクの製造方
法に比べて大幅に少なく、しかも欠陥発生の少ない塗
布、ベーク、露光、現像、検査工程のみからなっている
（エッチング工程が無い）ため歩留まりも高く、またＴ
ＡＴも短かった。本実施の形態では、ＴＡＴは約１／３
低減でき、歩留まりは前記通常のマスクの製造方法の３
０％から９０％へと大きく改善させることができた。本
実施の形態では、例えばＡｒＦ露光としたが、シフタパ
ターン１５ａの膜厚をＫｒＦ用に調整すれば、ＫｒＦ露
光でも有効であることを確認した。

【０１４０】（実施の形態８）本実施の形態の位相シフ
トマスクの製造方法を図７(a)〜(f)により説明する。

【０１４１】まず、図７(a)に示すように、前記と同様
の石英基板（ブランクス）１上に電子線レジスト１４を
塗布形成し、所望のシフタ描画パターンを電子線ＥＢに
より露光した。この電子線レジスト１４の上に水溶性導
電膜を形成し、電子線描画時のチャージアップ対策を施
した。これにより、前記実施の形態１〜７と同様に、チ
ャージアップによる描画位置ずれを防止することができ
た。チャージアップを防止するために必要な導電率を調
べたところシート抵抗で、例えば５０MΩ／ｃｍ²以下の
抵抗に抑えれば十分な効果があることが本発明者らによ
り明らかにされた。

【０１４２】次に、図７(ｂ)に示すように、現像を行な
ってレジストパターン１４ａを形成し、その後、図７
(ｃ)に示すように、このレジストパターン１４ａをエッ
チングマスクにして石英基板１をエッチングによって加
工し、さらに、レジストパターン１４ａを除去して、図
７(ｄ)に示すように、シフタパターン１６を石英基板１
上に形成した。この際、加工によって掘り込む膜厚ｄ
は、露光光の波長をλ, 石英基板１の露光波長に対する
屈折率をｎとしたときにλ／（２（ｎ−１））となるよ
うに設定した。

【０１４３】その後、図７(e)に示すように、調製例１
で調製したカーボンを分散させたレジスト（Ｉ）からな
るレジスト膜２Ｒを膜厚４２０ｎｍで塗布し、所望の形
状の電子線描画を行った。この露光の際もシフタパター
ン１６の描画の際と同様チャージアップ防止のための導
電膜形成が有効である。本実施の形態においては、その
際に、例えばシート抵抗が３０MΩ／ｃｍ²の導電膜をレ
ジスト膜２Ｒ上に被着した。

【０１４４】その後、図７(ｆ)に示すように、現像を行
なってカーボンを分散させたレジスト（Ｉ）の遮光体パ
ターン２を形成した。さらに、前記と同様に加熱あるい
はDUV照射あるいはその双方の処理を行った。この処理
を施すことにより遮光体パターン２の露光光に対する照
射耐性が高めることが可能である。

【０１４５】このように形成したカーボンを分散させた
レジスト（Ｉ）の遮光体パターン２の残膜厚４００ｎｍ
のＯＤ値を測定したところ、ＫｒＦエキシマレーザ光で
も、ＡｒＦエキシマレーザ光でも前記実施の形態６，７
と同様の結果が得られた。したがって、本実施の形態８
の場合も、遮光体パターン２は、ＫｒＦ及びＡｒＦエキ
シマレーザー露光用のレベンソン型位相シフトマスクの
遮光部として適当であることが明らかにされた。さらに
調製例３，４で調製した微粒子状物質を分散させたレジ
ストを用いても、同様にレベンソン型位相シフトマスク
が形成できた。

【０１４６】本実施の形態によれば、前記実施の形態６
と同様の作用、効果が得られた。すなわち、パターン寸
法精度及び解像度を高くすることができた。また、遮光
体パターン２の剥離等のような欠陥も発生しなかった。
また、マスクの製造工程における歩留まりを前記通常の
マスクの３０％から９０％へと大幅に向上させることが
できた。さらに、マスク製造におけるＴＡＴを通常のマ
スクの場合の約半分に短縮できた。

【０１４７】（実施の形態９）本実施の形態において
は、本発明を、例えばツイン・ウエル方式のＣＭＩＳ
（Complementary MIS)回路を有する半導体集積回路装置
の製造方法に適用した場合について図８により説明す
る。

【０１４８】図８は、その製造工程中におけるウエハ５
の要部断面図である。ウエハ５を構成する半導体基板５
Ｓは、例えばｎ^-型の平面が円形状のＳｉ単結晶からな
る。その上部には、例えばｎウエルＮＷＬおよびｐウエ
ルＰＷＬが形成されている。ｎウエルＮＷＬには、例え
ばｎ型不純物のリンまたはＡｓが導入されている。ま
た、ｐウエルＰＷＬには、例えばｐ型不純物のホウ素が
導入されている。nウエルＮＷＬおよびpウエルＰＷＬ
は、例えば以下のようにして形成する。

【０１４９】まず、半導体基板５Ｓ上にマスク合わせ用
のウエハアライメントマークを形成する。このウエハア
ライメントマークは選択酸化工程を付加してウエル形成
時に作成することもできる。その後、図８(a)に示すよ
うに、半導体基板５Ｓ上に酸化膜２１を形成し、引き続
きインプラマスク用のレジストパターン２２ａを酸化膜
２１上に形成する。その後、例えばリンをインプラし
た。このインプラマスク用レジストパターン２２ａの形
成には、ｉ線縮小投影露光装置および前記実施の形態１
に記載のカーボンを分散させたレジストからなる遮光体
パターン２を有するｉ線用のマスクＭを用いた。

【０１５０】ここでは、最小パターン幅が、この工程の
場合、例えば２μｍと大きいため、ｉ線リソグラフィを
用いた。ウエハ５上のレジストパターン２２ａとして
は、例えばｉ線に感度を持つノボラック樹脂とジアゾナ
フトキノンからなる非化学増幅系のポジ型レジストを用
いた。また、前記実施例３、４、５のいずれかで作成し
たマスクＭを用いても、同様にインプラマスク用レジス
トパターン２２ａを形成することができた。

【０１５１】その後、アッシングを行ってレジストパタ
ーン２２ａを除去し、酸化膜２１を除去した後、図８
(b)に示すように、半導体基板５Ｓ上に酸化膜２３を形
成し、引き続きインプラマスク用のレジストパターン２
２ｂを酸化膜２３上に形成する。その後、例えばホウ素
をインプラした。このインプラマスク用レジストパター
ン２２ｂの形成には、ｉ線縮小投影露光装置および前記
実施の形態１に記載のカーボンを分散させたレジストか
らなる遮光体パターン２を有するｉ線用のマスクＭを用
いた。

【０１５２】ここでも、最小パターン幅が、この工程の
場合、例えば２μｍと大きいため、ｉ線リソグラフィを
用いた。ウエハ５上のレジストパターン２２ｂとして
は、例えばｉ線に感度を持つノボラック樹脂とジアゾナ
フトキノンからなる非化学増幅系のポジ型レジストを用
いた。また、前記実施例３、４、５のいずれかで作成し
たマスクＭを用いても、同様にインプラマスク用レジス
トパターン２２ｂを形成することができた。

【０１５３】その後、レジストパターン２２ｂおよび酸
化膜２３を除去した後、図８（ｃ）に示すように、半導
体基板５Ｓの主面（素子形成面）に、例えば酸化シリコ
ン膜からなる分離用のフィールド絶縁膜２４を溝型アイ
ソレーションの形で形成した。なお、アイソレーション
方法としてはＬＯＣＯＳ（Local Oxidization of Silic
on）法を用いても良い。このアイソレーション作製時の
リソグラフィには、ＫｒＦエキシマレーザ縮小投影露光
装置および前記実施の形態１に記載のカーボンを分散さ
せたレジストからなる遮光体パターン２を有するＫｒＦ
エキシマレーザー用のマスクＭを用いた。

【０１５４】このフィールド絶縁膜２４によって囲まれ
た活性領域には、ｎＭＩＳＱｎおよびｐＭＩＳＱｐが
形成されている。ｎＭＩＳＱｎおよびｐＭＩＳＱｐのゲ
ート絶縁膜２５は、例えば酸化シリコン膜からなり、熱
酸化法等によって形成されている。また、ｎＭＩＳＱｎ
およびｐＭＩＳＱｐのゲート電極２６は、例えば低抵抗
ポリシリコンからなるゲート形成膜をＣＶＤ法等によっ
て堆積した後、その膜を、ＡｒＦエキシマレーザ縮小投
影露光装置および前記実施の形態１に記載のカーボンを
分散させたレジストからなる遮光体パターン２を有する
ＡｒＦエキシマレーザー用のマスクＭを用いてリソグラ
フィを行い、その後、エッチングを行って形成されてい
る。この際のウエハ５上のレジストには、例えばアクリ
ル樹脂系の化学増幅系レジストを用いた。なお、このゲ
ート電極２６は、ＫｒＦエキシマレーザ縮小投影露光装
置および前記実施の形態６〜８のいずれかに記載のカー
ボンを分散させたレジストからなる遮光体パターン２を
有するＫｒＦエキシマレーザー用のレベンソン型位相シ
フトマスクを用いてリソグラフィを行っても形成でき
た。ただし、寸法精度の関係でＡｒＦエキシマレーザー
露光の方が望ましい。また、前記実施の形態６，７ある
いは８記載の位相シフトマスクを用いるとさらに寸法精
度が向上するので、より好ましい。

【０１５５】ｎＭＩＳＱｎの半導体領域２７は、例えば
リンまたはヒ素を、ゲート電極２６をマスクとして半導
体基板５Ｓにイオン注入法等によって導入することによ
り、ゲート電極２６に対して自己整合的に形成されてい
る。また、ｐＭＩＳＱｐの半導体領域２８は、例えばホ
ウ素を、ゲート電極２６をマスクとして半導体基板５Ｓ
にイオン注入法等によって導入することにより、ゲート
電極２６に対して自己整合的に形成されている。ただ
し、上記ゲート電極２６は、例えば低抵抗ポリシリコン
の単体膜で形成されることに限定されるものではなく種
々変更可能であり、例えば低抵抗ポリシリコン膜上にタ
ングステンシリサイドやコバルトシリサイド等のような
シリサイド層を設けてなる、いわゆるポリサイド構造と
しても良いし、例えば低抵抗ポリシリコン膜上に、窒化
チタンや窒化タングステン等のようなバリア導体膜を介
してタングステン等のような金属腹を設けてなる、いわ
ゆるポリメタル構造としても良い。

【０１５６】まず、このような半導体基板５Ｓ上に、図
８(d)に示すように、例えば酸化シリコン膜からなる層
間絶縁膜２９ａをＣＶＤ法等によって堆積した後、その
上面にポリシリコン膜をＣＶＤ法等によって堆積する。
続いて、そのポリシリコン膜を、ＫｒＦエキシマレーザ
縮小投影露光装置および前記実施の形態１のカーボンを
分散させたレジストからなる遮光体パターン２を有する
ＫｒＦエキシマレーザ用のマスクＭを用いてリソグラフ
ィを行い、エッチングしてパターニングした後、そのパ
ターニングされたポリシリコン膜の所定領域に不純物を
導入することにより、ポリシリコン膜からなる配線３０
Ｌおよび抵抗３０Ｒを形成する。このパターニングに際
して用いたウエハ５上のレジストには、例えばＫｒＦエ
キシマレーザ光に感度を持つフェノール樹脂をベース樹
脂とした化学増幅系レジストを用いた。要求されるパタ
ーン寸法と寸法精度がゲートのそれより緩いため、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ露光より露光コストの安いＫｒＦエキ
シマレーザ露光を用いてコストを削減した。ＡｒＦエキ
シマレーザ露光を用いるか、ＫｒＦエキシマレーザ露光
を用いるかの判断は、必要な最小寸法と要求寸法精度お
よびそこの工程にかけるコストの見合いで決める。

【０１５７】その後、図８(e)に示すように、半導体基
板５Ｓ上に、例えば酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜
２９ｂをＣＶＤ法等によって堆積した後、層間絶縁膜２
９ａ，２９ｂに半導体領域２７，２８および配線３０Ｌ
の一部が露出するようなコンタクトホール３１をＫｒＦ
エキシマレーザ縮小投影露光装置および前記実施の形態
２のカーボンを分散させたレジストからなる遮光体パタ
ーン２を有するＫｒＦエキシマレーザ用のハーフトーン
型位相シフトマスクを用いてリソグラフィを行い、エッ
チングして穿孔する。このパターニング処理に際してウ
エハ５上のレジストには、例えばＫｒＦエキシマレーザ
光に感度を持つフェノール樹脂をベース樹脂とした化学
増幅系レジストを用いた。

【０１５８】ここではコンタクトホール３１の孔径が、
例えば０．１８μmであったため、ＫｒＦエキシマレー
ザ露光を用いたが、例えば０．１５μmより小さな孔径
が必要な場合はＡｒＦエキシマレーザ露光を用いること
が好ましい。ＫｒＦエキシマレーザ露光では０．１５μ
mより小さな孔径を安定して解像することが困難なため
である。

【０１５９】さらに、半導体基板５Ｓ上に、例えばチタ
ン(Ｔｉ)、窒化チタン(ＴｉＮ)およびタングステン(Ｗ)
からなる金属膜をスパッタリング法およびＣＶＤ法等に
より順次堆積した後、その金属膜をＫｒＦエキシマレー
ザ縮小投影露光装置および前記実施の形態１のカーボン
を分散させたレジストからなる遮光体パターン２を有す
るＫｒＦエキシマレーザー用のマスクＭを用いてリソグ
ラフィを行い、エッチングすることにより、図８(f)に
示すように、第１層配線３２を形成する。このパターニ
ングの際のウエハ５上のレジストには、例えばＫｒＦエ
キシマレーザ光に感度を持つフェノール樹脂をベース樹
脂とした化学増幅系レジストを用いた。これ以降は、第
１層配線３２と同様に第２層配線以降を形成し、半導体
集積回路装置を製造する。ここでは配線ピッチが、例え
ば０．３６μmであったため、ＫｒＦエキシマレーザ露
光を用いたが、解像度の関係から、例えば０．３μmよ
り配線ピッチパターンを形成する場合はＡｒＦエキシマ
レーザ露光を用いる。

【０１６０】カスタムＬＳＩ製品では、特に第１層配線
３２を中心にマスクデバッグが行われることが多い。第
１層配線３２へのマスク供給ＴＡＴの速さが製品開発力
を決め、かつ必要なマスク枚数も多くなるので、この工
程に本発明を適用するのは効果が特に大きい。また、第
２層配線での最小パターン寸法は、例えば０．３５μm
（パターンピッチは、例えば０．８μm）と露光波長
(０．２４８μm)に比べて十分太いものであった。そこ
で、そこには本発明の前記実施の形態１のカーボンを分
散させたレジストからなる遮光体パターン２を有するＫ
ｒＦエキシマレーザー用のマスクＭを適用した。

【０１６１】本発明のカーボンに代表される微粒子状物
質を含有する遮光体パターン２を有するマスクＭを用い
ることにより、ｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦのいずれにも対応
可能であったことから、寸法に応じて適切な光源および
露光装置を用いれば良く、コスト削減に役立った。しか
も、前記通常のマスクよりコストを低くし、またＴＡＴ
を短くすることができた。さらに、カーボンに代表され
る微粒子状物質を含有する遮光体パターン２を有するマ
スクＭは、露光光に対して安定であり、カスタムＬＳＩ
を３００万個生産するのに相当する露光量である７００
Ｊ／ｃｍ²のＫｒＦエキシマレーザー光を照射した後
も、透過率及びマスクＭ上の遮光体パターン２の形状は
変化しなかった。

【０１６２】以上、本発明者らによってなされた発明を
実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記
実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【０１６３】例えばマスク上の遮光体パターンをピーリ
ングによって除去しても良い。すなわち、粘着テープを
遮光体パターンに貼り付けた状態で剥がすことにより、
遮光体パターンを除去しても良い。

【０１６４】また、前記実施の形態９では、ＣＭＩＳ回
路を有する半導体装置の製造方法に本発明を適用した場
合について説明したが、これに限定されるものではなく
種々変更可能であり、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random
Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access M
emory）またはフラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ；Elect
ric Erasable Programmable Read Only Memory）等のよ
うなメモリ回路を有する半導体装置、マイクロプロセッ
サ等のような論理回路を有する半導体装置あるいは上記
メモリ回路と論理回路とを同一半導体基板に設けている
混載型の半導体装置にも適用できる。

【０１６５】以上の説明では主として本発明者らによっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である半導
体装置の製造方法に適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、例えば液晶パネル、デ
ィスクアレイ、磁気ディスクヘッドまたはマイクロマシ
ンの製造方法にも適用できる。

【０１６６】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。 (1).本発明によれば、微粒子状物質とバインダーとを少
なくとも含む遮光体パターンを有するフォトマスクを使
用することにより、露光光の波長が１００ｎｍ〜数百ｎ
ｍの領域で充分な遮光性を得ることが可能となる。 (2).本発明によれば、微粒子状物質とバインダーとを少
なくとも含む遮光体パターンを有するフォトマスクを使
用することにより、その遮光性が長時間の使用に際して
も変化しない高い耐光性を有するフォトマスクを得るこ
とが可能となる。 (3).本発明によれば、微粒子状物質とバインダーとを少
なくとも含む遮光体パターンを有するフォトマスクを使
用することにより、フォトマスクのマスクパターンの形
成に際してエッチング工程を無くすことができるので、
フォトマスクの製造時間を短縮することが可能となる。 (4).上記(3)により、上記フォトマスクを用いた露光処
理によって半導体装置を開発または製造することによ
り、半導体装置の開発期間または製造時間を短縮するこ
とが可能となる。 (5).本発明によれば、微粒子状物質とバインダーとを少
なくとも含む遮光体パターンを有するフォトマスクを使
用することにより、フォトマスクのマスクパターンの形
成に際してエッチング工程を無くすことができるので、
フォトマスクのコストを低減することが可能となる。 (6).上記(5)により、上記フォトマスクを用いた露光処
理によって半導体装置を製造することにより、半導体装
置のコストを低減することが可能となる。 (7).本発明によれば、上記フォトマスクを用いることに
より、少量多品種の半導体装置を短時間に開発でき、か
つ、低コストで製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
工程における露光方法の説明図である。

【図２】図１で説明した露光方法で用いたフォトマスク
の一例であって、（ａ）は、そのフォトマスクの全体平
面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線の断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は図１および図２で説明した露
光方法で用いるフォトマスクの製造工程中の要部断面図
である。

【図４】本発明の一実施の形態である露光方法で用いる
マスクのパターンを構成するカーボンを分散させたレジ
スト（Ｉ）の分光特性を示す特性図である。

【図５】（ａ）〜（ｇ）は本発明の他の実施の形態であ
るフォトマスクの製造工程中の要部断面図である。

【図６】（ａ）〜（ｅ）は本発明の他の実施の形態であ
るフォトマスクの製造工程中の要部断面図である。

【図７】（ａ）〜（ｆ）は本発明のさらに他の実施の形
態であるフォトマスクの製造工程中の要部断面図であ
る。

【図８】（ａ）〜（ｆ）は本発明の他の実施の形態であ
る半導体装置の製造工程中における要部断面図である。

【図９】本発明者らが検討したフェノール樹脂をベース
とする代表的な電子線レジストの分光特性を示す特性図
である。

【符号の説明】１石英基板（ガラス基板、マスク基体、マスク基板）２遮光体パターン２Ｒフォトレジスト膜３露光光４投影レンズ５半導体ウエハ５Ｓ半導体基板６フォトレジスト７ａウエハ合わせマーク７ｂレチクルアライメントマーク８遮光帯９ａペリクル用フレーム９ｂペリクル膜１０レチクルステージ１１接触面１２水溶性導電膜１３シフタ膜１３ａシフタパターン１４電子線レジスト１４ａレジストパターン１５感光性シフタ膜１５ａシフタパターン１６シフタパターン２１酸化膜２２ａ，２２ｂレジストパターン２３酸化膜２４フィールド絶縁膜２５ゲート絶縁膜２６ゲート電極２７半導体領域２８半導体領域２９ａ，２９ｂ層間絶縁膜３０Ｌ配線３０Ｒ抵抗３１コンタクトホール３２第１層配線ＭフォトマスクＰＡパターン領域ＥＢ電子線ＮＷＬｎウエルＰＷＬｐウエルＱp ｐチャネル型のＭＩＳ・ＦＥＴＱn ｎチャネル型のＭＩＳ・ＦＥＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０５Ｇ０３Ｆ 7/004 ５０５ 7/20 ５０２ 7/20 ５０２５２１５２１Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｐ (72)発明者佐藤秀寿東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者田中稔彦東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者白石洋東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 2H025 AA11 AB08 AC04 AC08 AD01 CC11 DA19 FA17 FA39 2H095 BA02 BB03 BB06 BB15 BB31 BC05 BC08 BC09 BC28 BE03 2H097 CA13 GB01 JA02 JA03 LA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板上に、微粒子状物質とバイン
ダーとを少なくとも含む遮光体パターンを有することを
特徴とするフォトマスク。
【請求項２】請求項１に記載のフォトマスクにおい
て、上記ガラス基板が部分的に露光光の位相を反転する
位相シフタの構造を有し、前記位相シフタの上に前記微
粒子状物質とバインダーとを少なくとも含む遮光体パタ
ーンを有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項３】請求項１または２記載のフォトマスクに
おいて、前記遮光体パターン中には粒径の異なる複数の
微粒子状物質が含まれていることを特徴とするフォトマ
スク。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のフォト
マスクにおいて、前記微粒子状物質の露光光に対する屈
折率が、前記バインダーとは異なることを特徴とするフ
ォトマスク。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のフォト
マスクにおいて、前記微粒子状物質が無機物であること
を特徴とするフォトマスク。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のフォト
マスクにおいて、前記微粒子状物質がカーボンであるこ
とを特徴とするフォトマスク。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のフォト
マスクにおいて、前記遮光体パターンの透過率が、露光
波長１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下において１６％以
下であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項８】請求項１〜６のいずれかに記載のフォト
マスクにおいて、前記遮光体パターンの透過率が、露光
波長１００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下において１６％以
下であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項９】請求項１〜６のいずれかに記載のフォト
マスクにおいて、前記遮光体パターンの透過率が、露光
波長１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下において１％以下
であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１０】請求項１〜６のいずれかに記載のフォ
トマスクにおいて、前記遮光体パターンの透過率が、露
光波長１００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下において１％以
下であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載のフ
ォトマスクにおいて、前記微粒子状物質の粒径が２００
ｎｍ以下であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載のフ
ォトマスクにおいて、前記遮光体パターンにおける前記
微粒子状物質の含量が、１０％以上、９９％以下である
ことを特徴とするフォトマスク。
【請求項１３】請求項２〜１２のいずれかに記載のフ
ォトマスクにおいて、前記位相シフタが塗布形成ガラス
であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１４】請求項２〜１２のいずれかに記載のフ
ォトマスクにおいて、前記位相シフタが前記ガラス基板
を掘り込む構造で達成されることを特徴とするフォトマ
スク。
【請求項１５】ガラス基板上に、微粒子状物質とバイ
ンダーとを少なくとも含む膜を形成する工程と、前記膜
を露光する工程と、前記膜を現像して遮光体パターンを
形成する工程とを有することを特徴とするフォトマスク
の製造方法。
【請求項１６】部分的に露光光の位相を反転する位相
シフタの構造と、前記露光光が透過することを遮る遮光
体とを透明なマスク基体に有するフォトマスクの製造方
法において、前記マスク基体上に感光性ガラスを形成す
る工程、該感光性ガラスを露光、現像して位相シフタを
形成する工程、該位相シフタ上に微粒子状物質とバイン
ダーとを少なくとも含む膜を形成する工程、該微粒子状
物質とバインダーとを少なくとも含む膜を露光、現像し
て遮光体パターンを形成する工程を有することを特徴と
するフォトマスクの製造方法。
【請求項１７】部分的に露光光の位相を反転する位相
シフタの構造と、前記露光光が透過することを遮る遮光
体とを透明なマスク基体に有するフォトマスクの製造方
法において、前記マスク基体上に塗布ガラス膜を形成す
る工程、該塗布ガラス膜上にレジストを塗布する工程、
該レジストを露光、現像しレジストパターンを形成する
工程、該レジストパターンをマスクに塗布ガラス膜をエ
ッチングする工程、該レジストパターンを除去して位相
シフタパターンを形成する工程、該位相シフタパターン
上に微粒子状物質とバインダーとを少なくとも含む膜を
形成する工程、該微粒子状物質とバインダーとを少なく
とも含む膜を露光、現像して遮光体パターンを形成する
工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方
法。
【請求項１８】部分的に露光光の位相を反転する位相
シフタの構造と、前記露光光が透過することを遮る遮光
体とを透明なマスク基体に有するフォトマスクの製造方
法において、前記マスク基体上にレジストを塗布する工
程、該レジストに所望のシフタパターンを露光、現像し
レジストパターンを形成する工程、該レジストパターン
をマスクにマスク基体を加工する工程、該レジストパタ
ーンを除去して位相シフタパターンを形成する工程、該
位相シフタパターン上に微粒子状物質とバインダーとを
少なくとも含む膜を形成する工程、該微粒子状物質とバ
インダーとを少なくとも含む膜を露光、現像して遮光体
パターンを形成する工程を有することを特徴とするフォ
トマスクの製造方法。
【請求項１９】請求項１６〜１８のいずれかに記載の
フォトマスクの製造方法において、露光位置合わせを行
なうための基準マークを金属膜で予め前記マスク基体上
に形成しておき、該基準マークの位置を参照してシフタ
パターンの形成のための露光処理と、微粒子状物質とバ
インダーとを少なくとも含む膜からなる遮光体パターン
の形成のための露光処理とを行なうことを特徴としたフ
ォトマスクの製造方法。
【請求項２０】請求項１５〜１９のいずれかに記載の
フォトマスクの製造方法において、前記微粒子状物質が
無機物であることを特徴とするフォトマスクの製造方
法。
【請求項２１】請求項１５〜２０のいずれかに記載の
フォトマスクの製造方法において、前記微粒子状物質が
カーボンであることを特徴とするフォトマスクの製造方
法。
【請求項２２】請求項１５〜２１のいずれかに記載の
フォトマスクの製造方法において、露光波長１００ｎｍ
以上、５００ｎｍ以下における前記遮光体パターンの透
過率が１６％以下であることを特徴とするフォトマスク
の製造方法。
【請求項２３】請求項１５〜２１のいずれかに記載の
フォトマスクの製造方法において、露光波長１００ｎｍ
以上、７００ｎｍ以下における前記遮光体パターン部の
透過率が１６％以下であることを特徴とするフォトマス
クの製造方法。
【請求項２４】請求項１５〜２１のいずれかに記載の
フォトマスクの製造方法において、露光波長１００ｎｍ
以上、５００ｎｍ以下における前記遮光体パターンの透
過率が１％以下であることを特徴とするフォトマスクの
製造方法。
【請求項２５】請求項１５〜２１のいずれかに記載の
フォトマスクの製造方法において、露光波長１００ｎｍ
以上、７００ｎｍ以下における前記遮光体パターンの透
過率が１％以下であることを特徴とするフォトマスクの
製造方法。
【請求項２６】請求項１５〜２５のいずれかに記載の
フォトマスクの製造方法において、前記微粒子状物質と
バインダーとを少なくとも含む膜を露光する工程は、電
子線による描画であることを特徴とするフォトマスクの
製造方法。
【請求項２７】請求項１５〜２６のいずれかに記載の
フォトマスクの製造方法において、チャージアップ防止
処理を施してシフタパターン及び微粒子状物質とバイン
ダーとを少なくとも含む膜からなる遮光体パターンを形
成するための露光を行なうことを特徴とするフォトマス
クの製造方法。
【請求項２８】請求項１５〜２７のいずれかに記載の
フォトマスクの製造方法において、前記微粒子状物質と
バインダーとを少なくとも含む遮光体パターンの形成後
に、前記遮光体パターンにエネルギーを与えることを特
徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項２９】被加工基板上に感光性組成物からなる
膜を形成する工程、所定のパターンが形成された請求項
１〜１４のいずれかに記載のフォトマスクを介して前記
感光性組成物からなる膜を露光する工程、前記感光性組
成物からなる膜を現像することにより、前記被加工基板
上に感光性組成物のパターンを形成する工程を有するこ
とを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３０】請求項２９に記載のパターン形成方法
において、露光光の波長が１００ｎｍ以上、７００ｎｍ
未満であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３１】請求項２９または３０に記載のパター
ン形成方法において、前記現像において水性アルカリ現
像液を用いることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３２】請求項２９、３０または３１に記載の
パターン形成方法により、半導体基板上にレジストパタ
ーンを形成する工程、前記レジストパターンをもとに、
前記半導体基板をエッチング加工する工程、もしくはイ
オンを打ち込む工程を含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
【請求項３３】マスク基体上に、微粒子状物質とバイ
ンダーとを少なくとも含む膜を形成する工程と、前記膜
を露光する工程と、前記膜を現像して遮光体パターンを
形成する工程と、前記マスク基体にエネルギーを供給す
ることでバインダーを低減し、前記遮光体パターン中に
おいて、前記微粒子状物質の方が、前記バインダーより
も相対的に多くなるように構成する工程とを有すること
を特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項３４】マスク基体上に、微粒子状物質とバイ
ンダーとを少なくとも含む膜を形成する工程と、前記膜
を露光する工程と、前記膜を現像して遮光体パターンを
形成する工程と、前記マスク基体にエネルギーを供給す
ることでバインダーを除去し、前記遮光体パターンを前
記微粒子状物質で構成する工程とを有することを特徴と
するフォトマスクの製造方法。