JP2003121981A - マスクおよびその製造方法並びに露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マスクを取り替えることなく異なる位相シフト
法を組み合わせた２重露光操作を行うことができ、リソ
グラフィー処理の速度を向上させることができるマスク
およびその製造方法並びに露光方法を提供する。 【解決手段】少なくとも２つの露光パターン部２，３を
有し、被露光体に対し当該露光パターン部を各々露光す
ることで所望のパターン像を形成するマスク１であっ
て、隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差をも
つように形成されたレヴェンソン位相シフトパターンを
有する第１の露光領域２と、光透過部および所定の光透
過率をもつ半透過部が形成され、光透過部を通過する光
と半透過部を通過する光が位相差をもつように形成され
たハーフトーン位相シフトパターンを有する第２の露光
領域３とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に広く用いられるマスクおよびその製造方法並びに露光
方法に関し、特に位相差を利用した位相シフトパターン
を有するマスクおよびその製造方法並びに露光方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程におけるパターン転写工
程、いわゆるリソグラフィー工程で使用されるフォトマ
スクは、フォトマスク上のパターン形状をウェーハ上に
形成されたレジスト材料に転写するために用いられる。

【０００３】このフォトマスクは、パターンを形成する
遮光膜と遮光膜を保持する透明基板で構成されている。
ここで、透明基板上に遮光膜が存在する部分を遮光部と
称し、透明基板上に遮光膜が存在しない部分を光透過部
と称する。

【０００４】遮光部および光透過部のパターンサイズ
が、転写波長よりも大きい部分に対しては、等倍マスク
の場合は、ウェーハ上の形成予定図形と等しい大きさの
マスクパターンが形成され、また４倍レティクルの場合
には、ウェーハ上の形成予定図形を４倍に拡大した大き
さのマスクパターンが形成されている。

【０００５】一方、遮光部および光透過部のパターンサ
イズが、転写光波長と略等しい部分においては、光の回
折現象により所望の転写像を得ることが困難となる。そ
こで、近年は、解像度を向上させる方法として、位相シ
フト法が用いられている。

【０００６】この位相シフト法として、現在幾つかの手
法が用いられている。その１つに、隣接する光透過部の
間で光強度が０となる領域が発生するように、隣接する
光透過部を露光波長において位相が１８０°ずれるよう
に形成したレヴェンソン位相シフトマスクがある。ま
た、光透過部に隣接した遮光部が露光波長に対して、４
〜２５％透過し、かつ、露光波長において、光透過部を
透過した光と位相が１８０°ずれるように形成したハー
フトーン位相シフトマスクがある。

【０００７】レヴェンソン位相シフトマスクは、解像度
の向上効果が非常に高いが、適用できるパターンに制約
がある。レヴェンソン位相シフトマスクは、例えば、ラ
インアンドスペース（ＬＳ）パターン等の周期的な配置
のパターンに使用しやすい。また、例えば、ハーフトー
ン位相シフトマスクは、レヴェンソン位相シフトマスク
に比べると位相シフト効果は小さいが、通常のマスクと
同様のプロセスで作製できるため、マスク作製が容易で
パターンの制約もないという利点がある。

【０００８】このように、これらの位相シフトマスク
は、形成するパターンにより使い分ける必要がある。

【０００９】例えば、ロジックデバイスにおける孤立パ
ターンでも、ゲート部分のような高い解像度が要求され
る部分には、レヴェンソン位相シフト法が用いた方がよ
い場合がある。

【００１０】しかしながら、孤立パターンの形成にレヴ
ェンソン位相シフト法を使用する場合には、解像度が向
上する一方、透明基板を厚さ方向に除去した部と、非除
去部の境界部が発生し、当該境界部において位相シフト
効果により光強度が著しく低下し、ウェーハに不必要な
パターンが形成される問題がある。

【００１１】この問題の解決策として、透明基板を厚さ
方向に除去した部と、非除去部の境界部のウェーハ上の
パターンを消去する為に、不必要なパターンが形成され
る部分に光透過パターンを配置したもう一つのフォトマ
スクを用いて、２重露光を行う。

【００１２】この不必要なパターンを消去するためのマ
スクは、一般的に広く用いられているフォトマスク基板
により形成する。当該方法では、ウェーハのフォトリソ
グラフィー工程における、フォトレジスト塗布、露光お
よび現像の３ステップからなる露光ステップにおいて、
異なるマスクを露光装置に置き換えて２回露光を行う必
要があることから、大幅にスループットが低下するとい
う問題がある。

【００１３】本問題の解決策として、特開２０００−２
０６６７２号公報では、マスク上に２チップ構成とし
て、一方をレヴェンソン位相シフトとして、もう一方を
不必要なパターンを消去するパターンを配置したマスク
を用いて、ウェーハの露光時にまずレヴェンソン位相シ
フトパターン部、もしくは不必要なパターンを消去する
パターンを配置したパターン部のいずれか一方を露光し
た後に、続いて他方をウェーハ上の同一場所に露光する
方法が開示されている。

【００１４】一方、メモリデバイスでは、周期的な配置
のパターンを有することから、周期的なパターンの光透
過部を１つおきに露光波長における位相差が１８０°と
なるように透明基板を厚さ方向に除去することでレヴェ
ンソン位相シフト効果により、解像度が向上する。

【００１５】しかしながら、周期的な配置のパターンに
適用した場合、透明基板を厚さ方向に除去し、形成され
た位相差が１８０°からずれていた場合、レヴェンソン
位相シフト効果が低下するため、透明基板の厚さ方向の
除去精度にウェーハに転写するイメージが大きく変更さ
れる。

【００１６】従って、周期的な配置のパターンにおいて
も、解像度がそれほど要求されない場合には、マスク作
製の容易なハーフトーン位相シフト法を用いる方がよい
場合もある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年は、ロ
ジックデバイスとメモリデバイスが１つのチップに集約
された混載デバイスが要求されており、かつ、このデバ
イス各々に要求される形成線幅は、露光波長以下が要求
され、位相シフト法による解像度向上は必須である。

【００１８】パターンがランダムな配置のロジックデバ
イス、および、パターンが規則的な配置のメモリデバイ
スを一つの位相シフト法により作製するのは困難である
ことから、異なる位相シフト法を用いる必要があり、双
方のデバイスパターンを形成するために、２枚のマスク
を用いなければならない。このため、ウェーハのフォト
リソグラフィー工程における、フォトレジスト塗布、露
光および現像の３ステップからなる露光ステップにおい
て、異なる位相シフトマスクを露光装置に置き換えて２
回露光を行う必要があることから、大幅なスループット
低下を招く。

【００１９】以上のように、特に混載デバイスの作製に
おいては、異なる位相シフト法を組み合わせて、ウェー
ハ上に塗布されたレジストに潜像イメージを形成する必
要があり、異なる位相シフトマスクを複数枚使用するた
め、スループットが大幅に低下する問題があった。

【００２０】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、マスクを取り替えることなく異な
る位相シフト法を組み合わせた２重露光操作を行うこと
ができ、リソグラフィー処理の速度を向上させることが
できるマスクおよびその製造方法並びに露光方法を提供
することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のマスクは、少なくとも２つの露光パターン
部を有し、被露光体に対し当該露光パターン部を各々露
光することで所望のパターン像を形成するマスクであっ
て、隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差をも
つように形成された第１の位相シフトパターンを有する
第１の露光パターン部と、光透過部および所定の光透過
率をもつ半透過部が形成され、前記光透過部を通過する
光と前記半透過部を通過する光が位相差をもつように形
成された第２の位相シフトパターンを有する第２の露光
パターン部とを有する。

【００２２】上記の本発明のマスクでは、第１の位相シ
フトパターンを有する第１の露光パターン部と、第２の
位相シフトパターンを有する第２の露光パターン部との
２つの露光領域を備えている。第１の位相シフトパター
ンは、隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差を
もつように形成されたレヴェンソン位相シフトパターン
と称されるものであり、当該位相シフトパターンは、パ
ターン形状やパターン配置に制限はあるが、非常に線幅
の小さいパターンを形成する際に有効なものである。第
２の位相シフトパターンは、光透過部および所定の光透
過率をもつ半透過部が形成され、光透過部を通過する光
と半透過部を通過する光が位相差をもつように形成され
たハーフトーン位相シフトパターンと称されるものであ
り、当該位相シフトパターンは、上記の第１の位相シフ
トパターンに比べると解像度は劣るが、パターン形状や
パターン配置に制限がない。このように本発明のマスク
では、長所の異なる位相シフトパターンを備えているこ
とから、被露光体に形成するパターン形状に対し、柔軟
に対応することができ、かつ、マスクを取り替えるとい
った必要性もない。

【００２３】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明のマスクは、少なくとも２つの露光パターン部を有
し、被露光体に対し当該露光パターン部を各々露光する
ことで所望のパターン像を形成するマスクであって、隣
接する２つの光透過部を通過する光が位相差をもつよう
に形成された第１の位相シフトパターンと、光透過部お
よび所定の光透過率をもつ半透過部が形成され、前記光
透過部を通過する光と前記半透過部を通過する光が位相
差をもつように形成された第２の位相シフトパターン
と、を有する第１の露光パターン部と、前記被露光体へ
前記第１の露光パターン部を露光することで形成される
パターン像のうち、必要なパターン像を保護し、不要な
パターン像を除去するように形成された遮光部を有する
第２の露光パターン部とを有する。

【００２４】上記の本発明のマスクでは、第１および第
２の位相シフトパターンを有する第１の露光パターン部
と、被露光体へ第１の露光パターン部を露光することで
形成されるパターン像のうち、必要なパターン像を保護
し、不要なパターン像を除去するように形成された遮光
部を有する第２の露光パターン部との２つの露光領域を
備えている。本発明では、上述した特徴を有する第１の
位相シフトパターンおよび第２の位相シフトパターンが
一つの第１の露光パターン部に形成されている。従っ
て、本発明のマスクでは、長所の異なる位相シフトパタ
ーンを備えていることから、被露光体に形成するパター
ン形状に対し、柔軟に対応することができ、かつ、マス
クを取り替えるといった必要性もない。

【００２５】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明のマスクの製造方法は、露光領域として区画された第
１および第２の露光領域にそれぞれ異なる位相シフトパ
ターンを形成するマスクの製造方法であって、前記第１
および第２の露光領域における透明基板上に、所定の光
透過率をもつ半透過膜を形成する工程と、前記第１およ
び第２の露光領域における前記半透過膜上に遮光膜を形
成する工程と、前記第１および第２の露光領域における
前記半透過膜および前記遮光膜を、それぞれ所望のパタ
ーンにパターニングして前記透明基板を露出する光透過
部を形成する工程と、前記第２の露光領域における一部
の前記遮光膜を除去して、前記光透過部を通過する光と
前記半透過膜を通過する光が位相差をもつ第２の位相シ
フトパターンを形成する工程と、前記第１の露光領域に
おける隣接した２つの光透過部のうち、一方の前記光透
過部における前記透明基板を厚さ方向に所望量だけ除去
して、隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差を
もつ第１の位相シフトパターンを形成する工程とを有す
る。

【００２６】上記の本発明のマスクの製造方法では、こ
のような製造工程を経ることにより、第１の露光領域に
第１の位相シフトパターンが形成され、第２の露光領域
に第２の位相シフトパターンが形成され、長所の異なる
位相シフトパターンを備えたマスクが製造される。

【００２７】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明のマスクの製造方法は、露光領域として区画された第
１および第２の露光領域を有し、前記第１の露光領域に
異なる位相シフトパターンを形成するマスクの製造方法
であって、前記第１および第２の露光領域における透明
基板上に、所定の光透過率をもつ半透過膜を形成する工
程と、前記第１および第２の露光領域における前記半透
過膜上に遮光膜を形成する工程と、前記第１および第２
の露光領域における前記半透過膜および前記遮光膜を、
それぞれ所望のパターンにパターニングして前記透明基
板を露出する光透過部を形成する工程と、前記第１の露
光領域における一部の前記遮光膜を除去して、前記光透
過部を通過する光と前記半透過膜を通過する光が位相差
をもつ第２の位相シフトパターンを形成する工程と、前
記第１の露光領域における隣接した２つの光透過部のう
ち、一方の前記光透過部における前記透明基板を厚さ方
向に所望量だけ除去して、隣接する２つの光透過部を通
過する光が位相差をもつ第１の位相シフトパターンを形
成する工程とを有する。

【００２８】上記の本発明のマスクの製造方法では、こ
のような製造工程を経ることにより、第１の露光領域に
第１および第２の位相シフトパターンが形成され、第２
の露光領域には通常のパターンが形成され、長所の異な
る位相シフトパターンを備えたマスクが製造される。

【００２９】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の露光方法は、被露光体に少なくとも第１および第２
の露光パターン部を有するマスクを介在させて光を投射
し、被露光体に対し当該露光パターン部を各々露光する
ことで所望のパターン像を形成する露光方法であって、
隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差をもつよ
うに形成された第１の位相シフトパターンを有する第１
の露光パターン部を前記被露光体に対し露光する第１の
露光工程と、光透過部および所定の光透過率をもつ半透
過部が形成され、前記光透過部を通過する光と前記半透
過部を通過する光が位相差をもつように形成された第２
の位相シフトパターンを有する第２の露光パターン部を
前記被露光体に対し露光する第２の露光工程とを有す
る。

【００３０】なお、上記の第２の露光工程は、第１の露
光工程の前に行うこともできる。

【００３１】上記の本発明の露光方法では、まず、例え
ば、第１の位相シフトパターンを有する第１の露光パタ
ーン部を被露光体に対し露光する第１の露光工程を経
て、次に、第２の位相シフトパターンを有する第２の露
光パターン部を被露光体に対し露光する第２の露光工程
を経る２重露光操作を行うことで、被露光体に対し異な
る位相シフトパターンによるパターン像が形成される。

【００３２】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の露光方法は、被露光体に第１および第２の露光パタ
ーン部を有するマスクを介在させて光を投射し、被露光
体に対し当該露光パターン部を各々露光することで所望
のパターン像を形成する露光方法であって、隣接する２
つの光透過部を通過する光が位相差をもつように形成さ
れた第１の位相シフトパターンと、光透過部および所定
の光透過率をもつ半透過部が形成され、前記光透過部を
通過する光と前記半透過部を通過する光が位相差をもつ
ように形成された第２の位相シフトパターンと、を有す
る第１の露光パターン部を前記被露光体に対し露光する
第１の露光工程と、前記被露光体へ前記第１の露光パタ
ーン部を露光することで形成されるパターン像のうち、
必要なパターン像を保護し、不要なパターン像を除去す
るように形成された遮光部を有する第２の露光パターン
部を前記被露光体に対し露光する第２の露光工程とを有
する。

【００３３】なお、上記の第２の露光工程は、第１の露
光工程の前に行うこともできる。

【００３４】上記の本発明の露光方法では、まず、例え
ば、第１および第２の位相シフトパターンを有する第１
の露光パターン部を被露光体に対し露光する第１の露光
工程を経て、次に、被露光体へ第１の露光パターン部を
露光することで形成されるパターン像のうち、必要なパ
ターン像を保護し、不要なパターン像を除去するように
形成された遮光部を有する第２の露光パターン部を被露
光体に対し露光する第２の露光工程を経る２重露光操作
を行うことで、被露光体に対し異なる位相シフトパター
ンによるパターン像が形成される。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のマスクおよびそ
の製造方法並びに露光方法の実施の形態について、図面
を参照して説明する。

【００３６】第１実施形態 図１は本実施形態に係る位相シフトマスクの概略構成図
である。図１に示すように本実施形態に係る位相シフト
マスク１は、レヴェンソン位相シフトパターンが形成さ
れた第１の露光領域（第１の露光パターン部）２と、ハ
ーフトーン位相シフトパターンが形成された第２の露光
領域（第２の露光パターン部）３とを有し、例えば、フ
ォトリソグラフィ工程におけるパターン転写において、
半導体ウェーハ上のチップに、第１の露光領域２および
第２の露光領域３のパターンを転写することにより、半
導体チップに所望のパターン像を形成するものである。

【００３７】第１の露光領域２には、レヴェンソン位相
シフトパターンの他にも、第２の露光領域３におけるハ
ーフトーン位相シフトパターンにより形成されるパター
ン像を保護するパターン、および位相シフト効果を使用
しない通常のパターンが形成されている。

【００３８】第２の露光領域３には、ハーフトーン位相
シフトパターンの他に、第１の露光領域２におけるレヴ
ェンソン位相シフトパターンによって形成されたパター
ン像のうち、必要なパターンを保護し不要なパターンを
消去するパターン、および位相シフト効果を使用しない
通常のパターンが形成されている。

【００３９】例えば、図１に示す第１の露光領域２の領
域２ａにおいて、レヴェンソン位相シフトパターンが形
成されている場合に、当該第１の露光領域２の領域２ａ
に対応する位置、すなわち、チップ上に露光される同一
の位置における第２の露光領域３の領域３ａにおいて、
当該レヴェンソン位相シフトパターンによって形成され
たパターン像のうち、必要なパターンを保護し不要なパ
ターンを消去するパターンが形成されている。

【００４０】また、図１に示す第２の露光領域３の領域
３ｂにおいて、ハーフトーン位相シフトパターンが形成
されている場合に、当該第２の露光領域３の領域３ｂに
対応する位置、すなわち、チップ上に露光される同一の
位置における第１の露光領域２の領域２ｂにおいて、当
該ハーフトーン位相シフトパターンによって形成された
パターン像を保護するパターンが形成されている。以下
に、各領域に形成されたパターンの一例について説明す
る。

【００４１】図２（ａ）に、図１における第１の露光領
域２の領域２ａに形成されたレヴェンソン位相シフトパ
ターンの平面図の一例を示し、図２（ｂ）に図２（ａ）
のＡ−Ａ’線における断面図を示す。図２に示すよう
に、透明基板１１上には、所望のパターンの第１の遮光
膜１２および第２の遮光膜１３が形成されており、これ
によって、透明基板１１が露出した隣接する２つの光透
過部１６，１６ａが形成され、当該第１の遮光膜１２お
よび第２の遮光膜１３が存在する部分において遮光部１
７を形成している。ここで、第１の遮光膜１２は、第２
の遮光膜１３に比して光透過率の高い材料により形成さ
れており、例えば４〜２５％程度、光を透過する。

【００４２】隣接する光透過部１６，１６ａの一方の光
透過部１６ａの透明基板１１は、光透過部１６を透過す
る露光光に対して位相が１８０°シフトするように所望
量だけ厚さ方向に除去されている。上記構成のレヴェン
ソン位相シフトパターンにより、隣接する２つの光透過
部１６，１６ａを通過する光の位相が互いに１８０°異
なることとなり、当該隣接する２つの光透過部１６，１
６ａ間において、光の干渉により光強度が低下し、光透
過部１６，１６ａのパターン像が分離して得られること
となる。例えば、上記のレヴェンソン位相シフトパター
ンを、ポジ型レジストに転写した場合には、上記の遮光
部１７部分がパターンとして残り、隣接する光透過部１
６，１６ａ間において、線幅が非常に微細なパターンが
形成され、例えば、ゲート部分等のパターニングに使用
されるレジストが形成されることとなる。

【００４３】図３（ａ）に、図１における第２の露光領
域３の領域３ａに形成されたパターンの平面図の一例を
示し、図３（ｂ）に図３（ａ）のＢ−Ｂ’線における断
面図を示す。図３に示すように、第１の露光領域２の領
域２ａに形成されたレヴェンソン位相シフトパターンに
より形成されるパターン像のうち、必要なパターン像を
保護し、不要なパターン像を消去するようなパターンの
遮光部１７および光透過部１６が形成されている。すな
わち、図２に示す隣接する光透過部１６，１６ａ間のパ
ターン像を保護するパターンの遮光部１７が形成され、
図２に示す残りの周囲のパターン像を消去するパターン
の光透過部１６が形成されている。

【００４４】図４（ａ）に、図１における第２の露光領
域３の領域３ｂに形成されたハーフトーン位相シフトパ
ターンの平面図の一例を示し、図４（ｂ）に図４（ａ）
のＣ−Ｃ’線における断面図を示す。図４に示すよう
に、透明基板１１上には、例えば、ラインアンドスペー
ス（ＬＳ）パターンの第１の遮光膜１２が形成されるこ
とにより、ハーフトーン遮光部１７ａが形成されてい
る。

【００４５】ここで、ハーフトーン遮光部１７ａを構成
する第１の遮光膜１２は、上述したように一部の露光光
を透過し、ハーフトーン遮光部１７ａを通過する光と光
透過部１６を通過する光とは位相が反転するように形成
されている。従って、ハーフトーン遮光部１７ａと光透
過部１６の境界部において、光の干渉により光が打ち消
し合い、光強度が低下することから、高解像度の光透過
部１６のパターンが形成されることとなる。このとき、
基本的に、ハーフトーン位相シフトパターンにより転写
されるパターン像は、通常の遮光膜により形成されるマ
スクと同様のパターン像が形成され、レヴェンソン位相
シフトパターンと異なり不要なパターンが形成されてし
まうことはない。

【００４６】図５（ａ）に、図１における第１の露光領
域２の領域２ｂに形成されたパターンの平面図の一例を
示し、図５（ｂ）に図５（ａ）のＤ−Ｄ’線における断
面図を示す。図５に示すように、透明基板１１上には、
例えば、第２の露光領域３の領域３ｂに形成されたハー
フトーン位相シフトパターンによるパターン像を保護す
るように、これを覆うパターンの遮光部１７が形成され
ている。

【００４７】次に、上記構成の本実施形態に係る位相シ
フトマスクを用いた露光方法について、説明する。

【００４８】図６は、位相シフトマスク１を用いた露光
方法を説明するための概略図である。本露光において
は、例えば、縮小投影型ステッパー、もしくは縮小投影
型スキャナーを用いる。まず、図６（ａ）に示すよう
に、位相シフトマスク１を用いて、１回目の露光で、ウ
ェーハＷ上のチップＣ１に第１の露光領域２、およびチ
ップＣ２に第２の露光領域３のパターンを各々転写す
る。

【００４９】続いて、図６（ｂ）に示すように、２回目
の露光を行うために位相シフトマスク１をウェーハＷ上
のチップＣ２に第１の露光領域２、およびウェーハ上の
チップＣ３上に第２の露光領域３が転写される位置に移
動させた後、２回目の露光を行う。これにより、ウェー
ハＷのチップＣ２は、第１の露光領域２におけるレヴェ
ンソン位相シフトパターン、および第２の露光領域３に
おけるハーフトーン位相シフトパターンとレヴェンソン
位相シフトパターンの不要なパターン像を消去するパタ
ーンが露光され、第１および第２の露光領域２，３の全
てのパターンが露光される。以上の動作を繰り返し行う
ことにより、ウェーハＷ上の全てのチップに位相シフト
マスク１の第１および第２の露光領域２，３のパターン
を露光していく。

【００５０】以上のように、本実施形態に係る位相シフ
トマスクにおいては、異なる位相シフト方法を用いなが
ら、マスクを取り替えることなく一枚の位相シフトマス
ク１で２重露光操作を行うことができ、ウェーハＷへの
リソグラフィー工程におけるスループットを向上させる
ことができる。また、従来のように、それぞれの位相シ
フトパターンが形成された複数の位相シフトマスクを用
いて露光する場合には、２回目の位相シフトマスクを正
確に位置決めする必要があるが、本実施形態において
は、一枚の位相シフトマスクにより２重露光操作を行う
ことで、位置ずれ等の問題がなく、チップへのパターン
の露光を正確に行うことができる。また、使用するマス
ク枚数を削減できることから、ウェーハＷの製造のため
の製造コストを低減することができる。

【００５１】次に、上記の本実施形態に係る位相シフト
マスクの製造方法について、図７〜図１１を参照して説
明する。

【００５２】まず、例えば、石英ガラスよりなるガラス
板を、例えば厚さ６．３ｍｍに研削・研磨し、このガラ
ス板に付着している研磨材や異物、塵埃を除去するため
に、超音波洗浄するとともに酸およびアルカリ洗浄を行
い、アルコール蒸気で乾燥仕上げして、図７（ａ）に示
す透明基板１１を得る。

【００５３】次に、図７（ｂ）に示すように、透明基板
１１の一表面上に、例えば、フッ化クロム（ＣｒＦ）
を、例えばスパッタリング法により膜厚が１５０ｎｍと
なるように成膜して、第１の遮光膜（半透過膜）１２を
形成し、さらに、この第１の遮光膜１２上に、例えば、
クロム（Ｃｒ）を、例えばスパッタリング法により膜厚
が５００ｎｍとなるように成膜して第２の遮光膜１３を
形成する。上述したように、第１の遮光膜１２の光透過
率は、第２の遮光膜１３の光透過率よりも高いものが用
いられる。

【００５４】次に、図７（ｃ）に示すように、第２の遮
光膜１３上に、電子線ネガレジスト（例えば、シプレイ
ファーイースト株式会社製、商品名ＳＡＬ６０１）を、
例えばスピンコーティング法により、膜厚が４００ｎｍ
となるように塗布し、余分な有機溶剤を蒸発するために
プリベークしてレジスト膜１４を形成する。このように
して得られたマスクブランク１５のレジスト膜１４の上
方から、電子線ないし光Ｌを照射してパターンを描画す
る。続いて、このマスクブランク１５のレジスト膜１４
を、例えば、スプレイ法により現像して、現像で吸収さ
れた溶媒を飛ばすためにポストバークして、図８（ｄ）
に示すように、所望のパターンのレジスト膜１４を得
る。

【００５５】次に、図８（ｅ）に示すように、露出して
いる第２の遮光膜１３を、例えば塩素ガス（Ｃｌ₂ ）を
用いたケミカルエッチングＥｔにより除去し、続いて露
出している第１の遮光膜１２を、例えば塩素ガス（Ｃｌ
₂ ）を用いたケミカルエッチングＥｔにより除去した
後、レジスト膜１４を剥離することで、図８（ｆ）に示
すように光透過部１６および遮光部１７を形成する。

【００５６】次に、図９（ｇ）に示すように、光透過部
１６および遮光部１７上に、電子線ネガレジストを、例
えばスピンコーティング法により膜厚が５００ｎｍとな
るように塗布し、余分な有機溶剤を蒸発するためにプリ
ベークしてレジスト膜１８とする。このようにして得ら
れたマスクブランク１９のレジスト膜１８の上方から、
ハーフトーン遮光部となる部分以外に電子線ないし光Ｌ
を照射してパターンを描画する。続いて、このマスクブ
ランク１９のレジスト膜１８を、例えば、スピン法によ
り現像して、現像で吸収された溶媒を飛ばすためにポス
トバークして、図９（ｈ）に示すように、所望のパター
ンのレジスト膜１８を得る。

【００５７】次に、図９（ｉ）に示すように、レジスト
膜１８をマスクとするウェットエッチングＥｔを行うこ
とにより、図１０（ｊ）に示すように露出している第２
の遮光膜１３を除去して、第１の遮光膜１２からなるハ
ーフトーン遮光部１７ａを形成する。

【００５８】次に、図１０（ｋ）に示すようにレジスト
膜を剥離し、さらに、図１０（ｌ）に示すように、光透
過部１６、遮光部１７およびハーフトーン遮光部１７ａ
上に電子線ポジレジストを、例えばスピンコーティング
法により膜厚が５００ｎｍとなるように塗布し、余分な
有機溶剤を蒸発させるためにプリベークしてレジスト膜
２０を形成する。このようにして得られたマスクブラン
ク２１のレジスト膜２０の上方から、透明基板１１を厚
さ方向に除去する部分のみ、すなわち位相シフト用の光
透過部となる部分のみに電子線ないし光を照射してパタ
ーンを描画する。続いて、このマスクブランク２１のレ
ジスト膜２０を、例えば、スピン法により現像して、現
像で吸収された溶媒を飛ばすためにポストバークして、
図１１（ｍ）に示すように、所望のパターンのレジスト
膜２０を得る。

【００５９】次に、図１１（ｎ）に示すように、位相シ
フト用の光透過部の透明基板１１を、例えば、三フッ化
メチル（ＣＨＦ₃ ）を用いたケミカルイオンエッチング
Ｅｔを行い、厚さ方向に露光光の波長で位相が１８０°
になるように除去する。最後に、図１１（ｏ）に示すよ
うに、レジスト膜２０を剥離することにより、レヴェン
ソン位相シフトパターンとハーフトーン位相シフトパタ
ーンを有する位相シフトマスクを得ることができる。

【００６０】なお、上記の説明において、例えば、レベ
ンソン位相シフトパターンによる必要なパターン像を保
護し、不要なパターン像を消去するためのパターン部
や、ハーフトーン位相シフトパターンによるパターン像
を保護するためのパターン部、および通常のパターン部
等は図面の簡略化のため図示しなかったが、これらのパ
ターン部は、図８（ｄ）から図８（ｆ）に示す光透過部
１６および遮光部１７のパターン形成工程において形成
される。

【００６１】このように、上記の本実施形態に係る位相
シフトマスクの製造方法によれば、異なる位相シフトパ
ターンが形成された位相シフトマスクを製造することが
できる。

【００６２】第２実施形態 図１２は、本実施形態に係る位相シフトマスクの概略構
成図である。図１２に示すように本実施形態に係る位相
シフトマスク１ａは、レヴェンソン位相シフトパターン
が形成された第１の露光領域２と、ハーフトーン位相シ
フトパターンが形成された第２の露光領域３と、レヴェ
ンソン位相シフトパターンが形成された第３の露光領域
４と、ハーフトーン位相シフトパターンが形成された第
４の露光領域５を有する。第１および第３の露光領域
２，４には、同一のパターンが形成されており、第２お
よび第４の露光領域３，５には、同一のパターンが形成
されている。

【００６３】第１実施形態においては、第１の露光領域
２および第２の露光領域３を有し、一回の露光操作で２
チップに露光可能な位相シフトマスクを例に説明した
が、本実施形態では、一回の露光操作で４チップに露光
可能な位相シフトマスクとするものである。

【００６４】第１実施形態と同様に、第１および第３の
露光領域２，４には、レヴェンソン位相シフトパターン
の他にも、第２および第４の露光領域３，５におけるハ
ーフトーン位相シフトパターンにより形成されるパター
ン像を保護するパターン、および位相シフト効果を使用
しない通常のパターンが形成されている。また、第２お
よび第４の露光領域３，５にも、ハーフトーン位相シフ
トパターンの他に、第１および第３の露光領域２，４に
おけるレヴェンソン位相シフトパターンによって形成さ
れたパターン像のうち、必要なパターンを保護し不要な
パターンを消去するパターン、および位相シフト効果を
使用しない通常のパターンが形成されている。

【００６５】なお、各領域におけるパターン構成は、第
１実施形態で説明したのと同様であるため、説明は省略
する。また、本実施形態に係る位相シフトマスクは、第
１実施形態で説明した製造方法に準じて製造することが
できる。

【００６６】次に、上記構成の本実施形態に係る位相シ
フトマスクを用いた露光方法について、説明する。

【００６７】図１３は、位相シフトマスク１ａを用いた
露光方法を説明するための概略図である。本露光におい
ても、第１実施形態と同様に、例えば、縮小投影型ステ
ッパー、もしくは縮小投影型スキャナーを用いる。ま
ず、図１３（ａ）に示すように、位相シフトマスク１ａ
を用いて、１回目の露光で、ウェーハＷ上のチップＣ１
１に第１の露光領域２、チップＣ１２に第２の露光領域
３、チップＣ２１に第３の露光領域４、チップＣ２２に
第４の露光領域５のパターンを各々転写する。

【００６８】続いて、図１３（ｂ）に示すように、２回
目の露光を行うために位相シフトマスク１ａをウェーハ
Ｗ上のチップＣ１２に第１の露光領域２、チップＣ１３
に第２の露光領域３、チップＣ２２に第３の露光領域
４、チップＣ２３に第４の露光領域５が転写される位置
に移動させた後、２回目の露光を行う。これにより、ウ
ェーハ上のチップＣ１２には、第１および第２の露光領
域２，３の全てのパターンが露光される。また、チップ
Ｃ２２には、第３および第４の露光領域４，５の全ての
パターンが露光される。以上の動作を繰り返し行うこと
により、ウェーハＷ上の全てのチップに位相シフトマス
ク１ａの露光領域２，３あるいは露光領域４，５のパタ
ーンをそれぞれ露光していく。

【００６９】以上のように、本実施形態に係る位相シフ
トマスクにおいては、第１実施形態の効果に加えて、さ
らに一回の露光対象のチップが４チップとなることか
ら、ウェーハＷへのリソグラフィー工程におけるスルー
プットをさらに向上させることができる。

【００７０】本発明は、上記の実施形態の説明に限定さ
れない。例えば、本実施形態においては、レヴェンソン
位相シフトパターンとして、隣接する光透過部１６，１
６ａの一方の光透過部１６ａにおける透明基板１１を厚
さ方向に所望量だけ除去して、位相シフト効果を得るこ
ととしたが、これに限られず、レヴェンソン位相シフト
パターンには、隣接する光透過部の一方の光透過部にお
ける透明基板上に、透明な位相シフタ膜を設けることに
より、同様の位相シフト効果を得るものもあるため、こ
れを採用することもできる。

【００７１】また、レヴェンソン位相シフトパターンに
は、本実施形態で説明したような隣接する２つの光透過
部１６，１６ａの間に遮光膜を有するものの他に、遮光
膜を有さずに、２つの光透過部１６，１６ａを通過する
光の位相差による位相シフト効果のみで光透過部１６，
１６ａの間に光強度０のパターンを得るものもあり（ク
ロムレス型と称する）、これを採用することもできる。
また、本実施形態では、第１の露光領域２および第２の
露光領域３に形成されたパターンについて、一例を用い
て説明したが、これに限られるものでなく、種々のパタ
ーンを採用することができる。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、マスクを取り替えるこ
となく異なる位相シフト法を組み合わせた２重露光操作
を行うことができ、リソグラフィー処理の速度を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る位相シフトマスクの概略構
成図である。

【図２】図２（ａ）は図１における第１の露光領域に形
成されたレヴェンソン位相シフトパターンの平面図の一
例であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線におけ
る断面図である。

【図３】図３（ａ）は図１における第２の露光領域に形
成されたパターンの平面図の一例であり、図３（ｂ）は
図３（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。

【図４】図４（ａ）は図１における第２の露光領域に形
成されたハーフトーン位相シフトパターンの平面図の一
例であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ’線におけ
る断面図である。

【図５】図５（ａ）は図１における第１の露光領域に形
成されたパターンの平面図の一例であり、図５（ｂ）は
図５（ａ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。

【図６】第１実施形態に係る位相シフトマスクを用いた
露光方法を説明するための概略図である。

【図７】第１実施形態に係る位相シフトマスクの製造に
おいて、マスクブランクの製造工程までを示す断面図で
ある。

【図８】図７に続く、光透過部および遮光部の形成工程
までを示す断面図である。

【図９】図８に続く、ハーフトーン遮光部の形成のため
のエッチング工程までを示す断面図である。

【図１０】図９に続く、位相シフト用の光透過部の形成
のためのレジスト膜の現像工程までを示す断面図であ
る。

【図１１】図１０に続く、位相シフト用の光透過部の形
成までを示す断面図である。

【図１２】第２実施形態に係る位相シフトマスクの概略
構成図である。

【図１３】第２実施形態に係る位相シフトマスクを用い
た露光方法を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１，１ａ…位相シフトマスク、２，２ａ，２ｂ…第１の
露光領域、３，３ａ，３ｂ…第２の露光領域、４…第３
の露光領域、５…第４の露光領域、１１…透明基板、１
２…第１の遮光膜、１３…第２の遮光膜、１４…レジス
ト膜、１５…マスクブランク、１６…光透過部、１７…
遮光部、１７ａ…ハーフトーン遮光部、１８…レジスト
膜、１９…マスクブランク、２０…レジスト膜、２１…
マスクブランク、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ１１，Ｃ１２，
Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３…チップ、Ｗ…ウェー
ハ。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２つの露光パターン部を有し、
   被露光体に対し当該露光パターン部を各々露光すること
   で所望のパターン像を形成するマスクであって、 隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差をもつよ
   うに形成された第１の位相シフトパターンを有する第１
   の露光パターン部と、 光透過部および所定の光透過率をもつ半透過部が形成さ
   れ、前記光透過部を通過する光と前記半透過部を通過す
   る光が位相差をもつように形成された第２の位相シフト
   パターンを有する第２の露光パターン部とを有するマス
   ク。
2. 【請求項２】前記第２の露光パターン部は、前記被露光
   体へ前記第１の位相シフトパターンを露光することで形
   成されるパターン像のうち、必要なパターン像を保護
   し、不要なパターン像を除去するように形成された遮光
   部を有する請求項１記載のマスク。
3. 【請求項３】前記第１の露光パターン部は、前記被露光
   体へ前記第２の位相シフトパターンを露光することで形
   成されるパターン像を保護するように形成された遮光部
   を有する請求項１記載のマスク。
4. 【請求項４】前記第１の位相シフトパターンは、前記隣
   接する２つの光透過部の間に形成された遮光部を有する
   請求項１記載のマスク。
5. 【請求項５】少なくとも２つの露光パターン部を有し、
   被露光体に対し当該露光パターン部を各々露光すること
   で所望のパターン像を形成するマスクであって、 隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差をもつよ
   うに形成された第１の位相シフトパターンと、 光透過部および所定の光透過率をもつ半透過部が形成さ
   れ、前記光透過部を通過する光と前記半透過部を通過す
   る光が位相差をもつように形成された第２の位相シフト
   パターンと、 を有する第１の露光パターン部と、 前記被露光体へ前記第１の露光パターン部を露光するこ
   とで形成されるパターン像のうち、必要なパターン像を
   保護し、不要なパターン像を除去するように形成された
   遮光部を有する第２の露光パターン部とを有するマス
   ク。
6. 【請求項６】前記第２の露光パターン部の前記遮光部
   は、前記被露光体へ前記第１の位相シフトパターンを露
   光することで形成されるパターン像のうち、必要なパタ
   ーン像を保護し、不要なパターン像を除去するパターン
   に形成されている請求項５記載のマスク。
7. 【請求項７】前記第２の露光パターン部の前記遮光部
   は、前記被露光体へ前記第２の位相シフトパターンを露
   光することで形成されるパターン像を保護するパターン
   に形成されている請求項５記載のマスク。
8. 【請求項８】前記第１の位相シフトパターンは、前記隣
   接する２つの光透過部の間に形成された遮光部を有する
   請求項５記載のマスク。
9. 【請求項９】露光領域として区画された第１および第２
   の露光領域にそれぞれ異なる位相シフトパターンを形成
   するマスクの製造方法であって、 前記第１および第２の露光領域における透明基板上に、
   所定の光透過率をもつ半透過膜を形成する工程と、 前記第１および第２の露光領域における前記半透過膜上
   に遮光膜を形成する工程と、 前記第１および第２の露光領域における前記半透過膜お
   よび前記遮光膜を、それぞれ所望のパターンにパターニ
   ングして前記透明基板を露出する光透過部を形成する工
   程と、 前記第２の露光領域における一部の前記遮光膜を除去し
   て、前記光透過部を通過する光と前記半透過膜を通過す
   る光が位相差をもつ第２の位相シフトパターンを形成す
   る工程と、 前記第１の露光領域における隣接した２つの光透過部の
   うち、一方の前記光透過部における前記透明基板を厚さ
   方向に所望量だけ除去して、隣接する２つの光透過部を
   通過する光が位相差をもつ第１の位相シフトパターンを
   形成する工程とを有するマスクの製造方法。
10. 【請求項１０】露光領域として区画された第１および第
    ２の露光領域を有し、前記第１の露光領域に異なる位相
    シフトパターンを形成するマスクの製造方法であって、 前記第１および第２の露光領域における透明基板上に、
    所定の光透過率をもつ半透過膜を形成する工程と、 前記第１および第２の露光領域における前記半透過膜上
    に遮光膜を形成する工程と、 前記第１および第２の露光領域における前記半透過膜お
    よび前記遮光膜を、それぞれ所望のパターンにパターニ
    ングして前記透明基板を露出する光透過部を形成する工
    程と、 前記第１の露光領域における一部の前記遮光膜を除去し
    て、前記光透過部を通過する光と前記半透過膜を通過す
    る光が位相差をもつ第２の位相シフトパターンを形成す
    る工程と、 前記第１の露光領域における隣接した２つの光透過部の
    うち、一方の前記光透過部における前記透明基板を厚さ
    方向に所望量だけ除去して、隣接する２つの光透過部を
    通過する光が位相差をもつ第１の位相シフトパターンを
    形成する工程とを有するマスクの製造方法。
11. 【請求項１１】被露光体に少なくとも第１および第２の
    露光パターン部を有するマスクを介在させて光を投射
    し、被露光体に対し当該露光パターン部を各々露光する
    ことで所望のパターン像を形成する露光方法であって、 隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差をもつよ
    うに形成された第１の位相シフトパターンを有する第１
    の露光パターン部を前記被露光体に対し露光する第１の
    露光工程と、 光透過部および所定の光透過率をもつ半透過部が形成さ
    れ、前記光透過部を通過する光と前記半透過部を通過す
    る光が位相差をもつように形成された第２の位相シフト
    パターンを有する第２の露光パターン部を前記被露光体
    に対し露光する第２の露光工程とを有する露光方法。
12. 【請求項１２】前記第２の露光工程において、前記被露
    光体へ前記第１の位相シフトパターンを露光することで
    形成されるパターン像のうち、必要なパターン像を保護
    し、不要なパターン像を除去するように形成された遮光
    部をさらに有する第２の露光パターン部を前記被露光体
    に対し露光する請求項１１記載の露光方法。
13. 【請求項１３】前記第１の露光工程において、第２の露
    光工程により前記被露光体へ前記第２の位相シフトパタ
    ーンを露光することで形成されるパターン像を保護する
    ように形成された遮光部をさらに有する第１の露光パタ
    ーン部を前記被露光体に対し露光する請求項１１記載の
    露光方法。
14. 【請求項１４】被露光体に少なくとも第１および第２の
    露光パターン部を有するマスクを介在させて光を投射
    し、被露光体に対し当該露光パターン部を各々露光する
    ことで所望のパターン像を形成する露光方法であって、 光透過部および所定の光透過率をもつ半透過部が形成さ
    れ、前記光透過部を通過する光と前記半透過部を通過す
    る光が位相差をもつように形成された第２の位相シフト
    パターンを有する第２の露光パターン部を前記被露光体
    に対し露光する第１の露光工程と、 隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差をもつよ
    うに形成された第１の位相シフトパターンを有する第１
    の露光パターン部を前記被露光体に対し露光する第２の
    露光工程とを有する露光方法。
15. 【請求項１５】前記第１の露光工程において、前記第２
    の露光工程により前記被露光体へ前記第１の位相シフト
    パターンを露光することで形成されるパターン像のう
    ち、必要なパターン像を保護し、不要なパターン像を除
    去するように形成された遮光部をさらに有する第２の露
    光パターン部を前記被露光体に対し露光する請求項１４
    記載の露光方法。
16. 【請求項１６】前記第２の露光工程において、前記被露
    光体へ前記第２の位相シフトパターンを露光することで
    形成されるパターン像を保護するように形成された遮光
    部をさらに有する第１の露光パターン部を前記被露光体
    に対し露光する請求項１４記載の露光方法。
17. 【請求項１７】被露光体に第１および第２の露光パター
    ン部を有するマスクを介在させて光を投射し、被露光体
    に対し当該露光パターン部を各々露光することで所望の
    パターン像を形成する露光方法であって、 隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差をもつよ
    うに形成された第１の位相シフトパターンと、光透過部
    および所定の光透過率をもつ半透過部が形成され、前記
    光透過部を通過する光と前記半透過部を通過する光が位
    相差をもつように形成された第２の位相シフトパターン
    と、を有する第１の露光パターン部を前記被露光体に対
    し露光する第１の露光工程と、 前記被露光体へ前記第１の露光パターン部を露光するこ
    とで形成されるパターン像のうち、必要なパターン像を
    保護し、不要なパターン像を除去するように形成された
    遮光部を有する第２の露光パターン部を前記被露光体に
    対し露光する第２の露光工程とを有する露光方法。
18. 【請求項１８】被露光体に第１および第２の露光パター
    ン部を有するマスクを介在させて光を投射し、被露光体
    に対し当該露光パターン部を各々露光することで所望の
    パターン像を形成する露光方法であって、 隣接する２つの光透過部を通過する光が位相差をもつよ
    うに形成された第１の位相シフトパターンと、光透過部
    および所定の光透過率をもつ半透過部が形成され、前記
    光透過部を通過する光と前記半透過部を通過する光が位
    相差をもつように形成された第２の位相シフトパターン
    と、を有する第１の露光パターン部を前記被露光体に対
    し露光する露光工程を有し、 前記露光工程の前に、前記被露光体へ前記第１の露光パ
    ターン部を露光することで形成されるパターン像のう
    ち、必要なパターン像を保護し、不要なパターン像を除
    去するように形成された遮光部を有する第２の露光パタ
    ーン部を前記被露光体に対し露光する工程を有する露光
    方法。