JP2007079101A - 位相シフトマスクおよび半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光を位相シフトマスク経由で基板に照射する場合に、位相シフトマスクの位相シフト効果を向上させ、解像度の高い転写像を得ることを可能にする。
【解決手段】露光対象物にパターンを形成するための矩形状のメインパターン４と、露光光の照射方向から見た場合に、前記メインパターン４と離れ、前記メインパターンのコーナー近傍に配置された矩形状の補正パターン６と、露光光の照射方向から見た場合に、前記メインパターン４と補正パターン６を囲み、前記メインパターンとの間で前記露光光の位相が略反転する解像しない周辺パターン５と、を具備した位相シフトマスクであって、前記補正パターン４は、前記メインパターン４のコーナーの角度の二等分線が、補正パターンの一辺と垂直でかつ一辺の中心を通る位置に配置され、前記メインパターン４との間で前記露光光が略同位相となる解像しない補助パターン５であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路の製造工程で用いられる位相シフトマスク及びそれを用いた半導体集積回路の製造方法に関する。

一般的に、フォトマスク（レティクル）は、半導体集積回路の製造工程において、回路配置の複製用原版として使用される。レティクルは、縮小投影露光装置に装填されて使用され、その縮小率は、４分の１から１０分の１程度の範囲で、適宜選定される。

従来、フォトマスクが微細なパターンの投影露光に使用される場合においては、投影露光光が接近した開口部分を透過すると、回折を起こして互いに干渉しあう場合がある。透過し干渉した投影露光光の位相はその部分でも同等であるため、投影露光光の強度は重畳され、ウェハ上に設けられたフォトレジストの面上に投影されたパターンに解像度の劣化が発生する。

半導体集積回路において、対象とするパターンの微細化は、非常に急速に、サブミクロンからクォーターミクロンさらにはそれ以下のサイズに向けて推移しており、半導体集積回路を形成し、生産する技術において、従来の投影露光光学系による光リソグラフィーでは、所望の精度で正確に半導体集積回路を形成し、生産することが困難になりつつある。

上記のような解像度の劣化は、対象とする微細パターンの大きさが投影露光光の波長に近いほど急激に大きくなる。

そこで、隣接するパターンを透過する投影光の位相を１８０度反転させることにより、投影露光光を互いに干渉させて強度を相殺させ、上記のような微細パターンの解像度を向上させる位相シフトマスクが開発されている。

位相シフトマスクは、従来から各種提案されており、例えば、マスク上の開口部の隣り合う一方に位相を反転させる透明膜を設けたり、ガラス基板に掘り込みを入れる構造のレベンソン型位相シフトマスク、形成すべきパターンの周辺部に解像限界以下の位相シフト膜を形成した構造の補助パターン付き位相シフトマスク、基板上にクロムパターンを形成した後に、オーバーエッチングによって位相シフト膜のオーバーハングを形成した構造の自己整合型位相シフトマスク、半透明な位相シフト膜パターンを基板上に形成し、その位相シフト膜パターンの境界部に形成される光強度がゼロの部分でパターン解像度を向上させるハーフトーン型位相シフトマスクなどがある。

特許文献１には、ホールパターンを形成するための本体パターンと、本体パターンの近傍に解像しない寸法及び透過率で形成された補助パターンとを有する位相シフトマスクが開示されている。この特許文献１では、ホールパターンの各辺と向き合う位置に、補助パターンを配置している（例えば、特許文献１の図１など）。
特開２００２−３２３７４６号公報

従来の位相シフトマスクは、露光光を照射した場合に、位相差１８０°になるように位相シフト膜の厚さ又は基板掘り込み量を調節して製造されている。

しかしながら、例えば、上記従来の位相シフトマスクを用いた場合であっても、期待される十分な位相シフト効果が得られない場合がある。

例えば、露光光に付与される位相差と、半導体ウェハなどのような露光対象物上に得られる転写像の解像度との関係について種々の実験を行ってみると、位相シフターを位相シフト膜又は基板掘り込みによって設定した場合に、期待される十分な位相シフト効果が得られず、十分に解像度の高い転写像を得られない場合を確認できる。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたもので、位相シフト効果を向上させ、解像度の高い転写像を得るための位相シフトマスクを提供することを目的とする。

本発明を実現するにあたって講じた具体的手段について以下に説明する。

本発明の請求項１の発明は、露光対象物にパターンを形成するための矩形状のメインパターンと、露光光の照射方向から見た場合に、前記メインパターンと離れ、前記メインパターンのコーナー近傍に配置された矩形状の補正パターンと、露光光の照射方向から見た場合に、前記メインパターンと補正パターンを囲み、前記メインパターンとの間で前記露光光の位相が略反転する解像しない周辺パターンと、を具備した位相シフトマスクであって、前記補正パターンは、前記メインパターンのコーナーの角度の二等分線が、補正パターンの一辺と垂直でかつ一辺の中心を通る位置に配置され、前記メインパターンとの間で前記露光光が略同位相となる解像しない補助パターンであることを特徴とする位相シフトマスクである。

本発明の請求項２の発明は、請求項１記載の位相シフトマスクにおいて、前記メインパターンは、ホールパターンであることを特徴とする位相シフトマスクである。

本発明の請求項３の発明は、請求項２記載の位相シフトマスクにおいて、前記露光光の照射方向から見た場合における前記補助パターンは正方形状であってその一辺の長さは、前記メインパターンが正方形状であってその一辺の長さの１／２以下である事を特徴とする位相シフトマスクである。

本発明の請求項４の発明は、請求項１記載の位相シフトマスクにおいて、前記メインパターンは、ラインパターンであることを特徴とする位相シフトマスクである。

本発明の請求項５の発明は、請求項４記載の位相シフトマスクにおいて、前記露光光の照射方向から見た場合における前記補助パターンは正方形状であってその一辺の長さは、前記メインパターンの短辺の長さの１／２以下であることを特徴とする位相シフトマスクである。

本発明の請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の位相シフトマスクにおいて、前記露光光の照射方向から見た場合における前記メインパターンのコーナーの角度の二等分線は、コーナーから前記補助パターンの一辺迄の距離が、前記補助パターンの一辺の長さと略同じであることを特徴とする位相シフトマスクである。

本発明の請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の位相シフトマスクを介して、レジスト層と被加工層を表面に形成した基板上に光を照射する過程を有することを特徴とする半導体集積回路の製造方法である。

本発明の位相シフトマスクを用いることにより、位相シフト効果を向上させることができ、解像度の高い転写像を得ることができる。

本発明の位相シフトマスクは、露光対象物にパターンを形成するための矩形状のメインパターンと、露光光の照射方向から見た場合に、前記メインパターンと離れ、前記メインパターンのコーナー近傍に配置された矩形状の補正パターンと、露光光の照射方向から見た場合に、前記メインパターンと補正パターンを囲み、前記メインパターンとの間で前記露光光の位相が略反転する解像しない周辺パターンと、を具備する。そして、前記補正パターンは、前記メインパターンのコーナーの角度の二等分線が、補正パターンの一辺と垂直でかつ一辺の中心を通る位置に配置され、前記メインパターンとの間で前記露光光が略同位相となる解像しない補助パターンである。

このように補正パターンを、メインパターンのコーナーの角度の二等分線が、補正パターンの一辺と垂直でかつ一辺の中心を通る位置に配置することによって、メインパターンのコーナー部に生じる光の漏れ（オーバーシュート）を効率的に相殺する事が可能である。

さらに、このような構成から、メインパターンが挟ピッチパターンの場合でもメインパターンコーナーと補助パターン一辺の距離が長く取れる為、プロセスによって、該メインパターンコーナーと補助パターンコーナー同士が繋がってしまう現象を防ぐ事もできる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、以下の説明において同一の要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る位相シフトマスクにおけるパターン配置の一例を示す平面図である。この図１では、光の照射方向について位相シフトマスク１を見た場合のパターン配置を示している。
図２は、本実施の形態に係る位相シフトマスク１の一例を示す側面断面図である。この図２は、上記図１のＸ−Ｘ断面を表す。

位相シフトマスク１は、正方形状のメインパターン４と、正方形状の周辺パターン５と補助パターン６とを具備し、メインパターン４と同位相の補助パターン６は、メインパターン４のコーナーの角度の二等分線が、補助パターン６の一辺と垂直でかつ一辺の中心を通る位置に配置される。その結果補助パターンが４５°傾斜してメインパターンと向きあうように配置されることにより、位相シフト効果を格段に向上させる。

メインパターン４は、互いに各辺で向きあうように配置されている。周辺パターン５は、メインパターン４と補助パターン６を囲み、メインパターン４との間で光の位相が略反転している関係にある。補助パターン６は光２の照射方向について見た場合において、メインパターン４と離れた位置であり、メインパターン４のコーナー部と補助パターンの一辺が４５°傾斜し向き合う位置であり、メインパターン４と互いに側辺部で向かい合わない位置に配置され、メインパターン４との間で光が略同位相となる関係にある。

即ち、本実施の形態において、補助パターン６は、光２の照射方向について見た場合において、メインパターン４の対角線延長上に配置されている。光２の照射方向について見た場合において、メインパターン４と補助パターン６とは、互いの対角線が４５°に交差するような位置関係となる。光２の照射方向について見た場合において、メインパターン４のコーナー部の角度を二等分する線と補助パターン６のコーナー部の角度を二等分する線とは、略４５°交差するよう配置される。

本実施の形態では、補助パターン６は光２の照射方向についてみた場合において、メインパターン４と補助パターン６の互いの対角線が同一直線上に一致するように配置することは可能であるが、本発明のように互いの対角線が４５°に交差する配置にすることで、メインパターンのコーナー部に生じる光の漏れ（オーバーシュート）を効率的に相殺する事が可能である。

また本発明では、上記メインパターン及び補助パターンの対角線が同一直線上に一致する場合に比べて、挟ピッチパターンの場合でもメインパターンコーナーと補助パターン一辺の距離が長く取れる為、プロセスによって、該メインパターンコーナーと補助パターンコーナー同士が繋がってしまう現象を防ぐ事もできる。
本実施の形態では、メインパターン４の一辺の長さをａとした場合に、補助パターン６の一辺の長さをａ／２以下の範囲とるように設定する。
また、補助パターン６の面積をａ／２の２乗より大きくすると、解像限界を超えてメインパターン４との干渉効果を得ることが困難となり、補助パターン６の領域に対応する転写側のレジストが感光する場合があるため、補助パターン６の面積はａ／２の２乗以下とすることが望ましい。

また、メインパターン４と補助パターン６との間で互いに向き合う距離は、補助パターン６の一辺の長さと同じにする事が好ましい。すなわち、露光光の照射方向から見た場合におけるメインパターンのコーナーの角度の二等分線は、コーナーから補助パターンの一辺迄の距離が、補助パターンの一辺の長さと略同じであることが好ましい。

尚、パターン形状に応じて、補助パターン６の一辺の長さは、適宜変更してもよい。

本実施の形態において、位相シフトマスク１は透明基板をエッチングで深さＤとなるように掘り込んで製造される。エッチングによって得られる深さＤは、非位相シフト部Ｂを通過する光２と位相シフト部Ａを通過する光２との間の位相差が略１８０°となるように設定される。好ましくは、厚さＤは、位相差が１８０°よりも小さい側にずれるように設定され、より好ましくは、位相差が１７１°から１８０°の範囲になるように設定される。

透明基板のうち深さＤだけ掘り込まれた部分はメインパターン４及び補助パターン６となる。
メインパターン４及び補助パターン６は、位相シフト部Ａであり、照射された光２の位相をシフトさせる特性を持つ。

一方、透明基板のうち掘り込まれていない部分は周辺パターン５となる。周辺パターン５は、非位相シフト部Ｂである。

また、周辺パターン５は、解像しないパターンであるため、メインパターン４の周辺部に隣接する部分に、遮光膜を設けるようにしてもよい。

位相シフト部Ａと非位相シフト部Ｂとを交互に配置することにより、境界部において光強度が相殺され、解像度の高いパターン転写像を得ることができる。

図３は、位相シフトマスク１を用いて露光対象物であるレジスト層と被加工層を表面に形成した（図示せず）基板（ウェハ）に光が照射される状態の一例を示す図である。この図３では、光の照射方向に垂直な方向から見た状態を示している。

本実施の形態において、基板３は、位相シフトマスク１の掘り込みが行われた側の面と向き合うように配置される。光２は、位相シフトマスク１の掘り込みが行われていない側の面に対して照射される。

光２は、位相シフトマスク１及び縮小投影レンズ（図示せず）経由で基板３に照射される。
位相シフトマスク１は、基板３にパターンを形成するためにこの基板３の所定領域に照射される光２の位相を変換する。位相シフトマスク１は、フォトリソグラフィ法に使用され、少なくとも部分的にコヒーレントな光２に位相差を与える。

本実施の形態では、メインパターン４のコーナー部の対角線延長上に、掘り込みによる補助パターン６を設けている為、メインパターン４のみの場合に比べて基板３上の転写像の解像度を高くすることができ、解像不良を抑制して鮮明な転写像を得ることができる。

ここで、位相シフトマスク１を通過する光２、すなわち基板３を露光する為の光２としては、例えば、波長０．３６５μｍのｉ線、波長０．４３６μｍのｇ線、波長０．２５４μｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長０．１９３μｍのＡｒＦエキシマレーザーなどを用いることが出来る。

位相シフトマスク１には、透明基板を掘り込む事によって位相シフトパターンが形成されているが、透明基板上に設けた位相シフト膜によって位相シフトパターンを形成してもよい。
以下に本実施の形態における実施例について説明する。

まず、実験のために、上記図１、図２に示すようなメインパターン４を持つ位相シフトマスク１を、補助パターン６の大きさを変えて複数作成した。
ここでは、位相シフトマスク１のメインパターン４の一辺の長さａを０．３５μｍとし、面積を０．３５μｍ×０．３５μｍとし、周辺パターン５との位相差を１７８°とする。

そして、補助パターン６の一辺の長さを、０μｍ（補助パターンなし）、０．１μｍ、０．１３μｍ、０．１７５μｍ、０．２５μｍ、０．３μｍとし、メインパターン４と補助パターン６との間で互いに向き合うコーナー部間の距離は、それぞれの補助パターン６の一辺の長さとほぼ同じとした６種類の位相シフトマスク１を作成した。

このように補助パターン６のサイズを変更した６種類の位相シフトマスク１に光２を照射した場合の光強度を、光強度計を用いて測定した結果を、図４に示す。

さらに、上記図３に示すように、上記６種類の位相シフトマスク１に光２を照射し、各位相シフトマスク１を通過し、縮小投影された光によって基板３を露光した。

基板３上の転写像の焦点が正確に適正な状態となる位相シフトマスク１と基板３との間の焦点距離をＥとし、焦点距離を（Ｅ−１．０μｍ）、（Ｅ−０．５μｍ）、（Ｅ−０．０）、（Ｅ＋０．５μｍ）、（Ｅ＋１．０μｍ）のように変化させ、この各焦点距離だけ位相シフトマスク１と基板３とを離して基板３上に転写像を作像し、それぞれの転写像について適正焦点状態（ジャストフォーカス）の時の転写像の一辺の長さから長さ変化を測定した。

図５は、このようにして測定された結果を示すグラフである。すなわち、この図５では、上記図３に示す露光系にメインパターン４を形成した本実施の形態に係る位相シフトマスク１を設置し、焦点距離を変化させて（図５の横軸）露光を行った場合の基板３上にお
ける転写像寸法の変動状態（図５の縦軸）を表している。また、補助パターンの一辺の長さを上記のような値でパラメタとしている。

この図５に示す焦点距離を変化させたときの転写像の寸法変化の状態においては、基板３に掘り込まれた補助パターン６の一辺の長さが０μｍ（なし）から０．１７５μｍに変わるに従って、寸法変動が小さくなっていく。

また、この焦点距離を変化させたときの転写像の寸法変化の状態において、補助パターンの一辺の長さが０．１７５μｍより大きくなると解像限界を超え、焦点距離の変動に対する転写像の寸法変化が大きくなるとともに、補助パターン自体が基板３に解像してしまった。

このような実験結果より、補助パターン６の一辺の長さは、メインパターン４の一辺の長さａの１／２以下とする事が好ましい事が分かる。

以下に、本実施の形態に係る位相シフトマスク１の製造方法について説明する。

図６は、位相シフトマスク１の製造方法の一例を示す図である。この図６では、位相シフトマスク１の製造工程を、側面断面図によって表している。

まず、透明基板１５上に、遮光膜１６が一様な厚さで設けられ、さらに、この遮光膜１６上に、エッチング用レジスト（電子線レジスト膜）１７が一様な厚さで設けられている（Ｓ１）。

次に、電子ビーム露光及び現像（リソグラフィー法）により、メインパターン４及び補助パターン６の位置におけるエッチング用レジスト１７が除去され、所望のレジストパターンが形成される（Ｓ２）。

次に、ドライエッチングによりメインパターン４及び補助パターン６の位置における遮光膜１６及び透明基板１５の掘り込みが行われる（Ｓ３）。透明基板１５の掘り込みは深さＤまで行われる。この掘り込みの深さＤは、光の位相差が１７１°〜１８０°となるよう設定される。

遮光膜１６としてクロムが用いられている場合、この遮光膜１６に対するエッチングには、例えば、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合液によるウェットエッチングが適用可能である。

透明基板１５を掘り込むエッチングとしては、通常のドライエッチング、例えばＣＦ₄やＣ₂Ｆ₆などの反応性ガスが存在する減圧雰囲気中においてグロー放電を発生させ、プラズマ中に発生する活性ラジカルによって透明基板１５を掘るエッチングが適用可能である。

そして、残った遮光膜１６とエッチング用レジスト１７が除去され、位相シフトマスク１が製造される（Ｓ４）。

図７は、位相シフトマスク１の逆パターンとなる位相シフトマスク１８の製造方法の一例を示す図である。この図７では、位相シフトマスク１８の製造工程を、側面断面図によって表している。

まず、透明基板１５上に、遮光膜１６が一様な厚さで設けられ、さらに、この遮光膜の
上に、エッチング用レジスト（電子線レジスト膜）１７が一様な厚さで設けられる（Ｔ１）。

次に、電子ビーム露光及び現像により、周辺パターン５の位置におけるエッチング用レジスト１７が除去される（Ｔ２）。

次に、エッチングにより、周辺パターン５の位置における遮光膜１６及び透明基板１５の掘り込みが行われる（Ｔ３）。

そして、残った遮光膜１６とエッチング用レジスト１７が除去され、位相シフトマスク１８が製造される（Ｔ４）。

なお、本実施の形態においては、透明基板１５への掘り込みの有無により位相シフト部Ａ又は非位相シフト部Ｂが形成される。しかしながら、透明基板１５上に設けられた位相シフト膜の有無により位相シフト部Ａが形成されるとしてもよい。

以下に、透明基板１５に所定パターンの位相シフト膜を設けた位相シフトマスク２２の製造方法について説明する。

図８は、位相シフトマスク２２の製造方法の一例を示す図である。この図８では、位相シフトマスク２２の製造工程を、側面断面図によって表している。

まず、透明基板１５上に、位相シフト膜１９が一様な厚さで設けられ、さらに、この位相シフト膜の上に、エッチング用レジスト（電子線レジスト膜）１７が一様な厚さで設けられる（Ｕ１）。

なお、位相シフト膜１９としては、例えば、Ｍｏ・Ｓｉ系の材料、より具体的には、例えば化学記号ＭｏＳｉＯｘＮｙ（Ｘ、Ｙは整数又は有理数）で表される材料を用いることができる。

次に、電子ビーム露光及び現像（リソグラフィー法）により、非位相シフト部Ｂとなる周辺パターン５に対応する位置におけるエッチング用レジスト１７が除去され、所望のレジストパターンが形成される（Ｕ２）。

次に、ドライエッチングにより、周辺パターン５に対応する位置における位相シフト膜１９が除去される（Ｕ３）。

そして、メインパターン４と補助パターン６に対応する位置に残されているエッチング用レジスト１７が除去され、メインパターン４と補助パターン６に対応する位置に位相シフト膜１９が形成された位相シフトマスク２２が製造される（Ｕ４）。

このように製造される位相シフトマスク２２を用いて半導体集積回路を製造することにより、上記と同様の効果を得ることができる。

以上説明した本実施の形態においては、位相シフトマスク１を透過する光の干渉が補助パターン６によって調整され、補助パターン６がない場合に比べて一層効果的に位相シフト効果を発現でき、メインパターン４のコーナー部の解像度を向上させることができ、一層解像度の高い転写像を得ることができる。

本実施の形態のように、メインパターン４のコーナー部近傍に、メインパターン４と同
位相とする補助パターン６を設けることにより、位相シフト効果を格段に向上させることができる。

なお、本実施の形態では、掘り込みにより位相シフト部Ａと非位相シフト部Ｂとを形成するとしている。しかしながら、位相シフト部Ａのパターンにしたがって位相シフト膜を設けることで、位相シフト部Ａと非位相シフト部Ｂとを形成するとしてもよい。

（第２の実施の形態）
本実施の形態では、上記第１の実施の形態の変形例について説明する。上記第１の実施の形態では、正方形状のメインパターン４に補助パターン６が適用される場合について説明しているが、本実施の形態では、ライン状のメインパターンに補助パターンが適用される場合について説明する。

図９は、本実施の形態に係る位相シフトマスクにおけるパターン配置の一例を示す平面図である。この図９では、光２の照射方向について位相シフトマスクを見た場合のパターン配置を表している。

位相シフトマスク７では、細長い線状のメインパターン８が互いに平行に連続して形成されており、位相シフトマクス７を透過した光２により、基板３にＩＣゲート電極などが設けられる。

補助パターン９は、光２の照射方向において、メインパターン８と離れた位置であり、メインパターン８のコーナー部と補助パターンの一辺とが互いに向き合う位置であり、メインパターン８と互いに側辺部で向かい合わない位置に配置され、メインパターン８との間で透過する光が同位相となる関係にある。補助パターンは、メインパターンのコーナーの角度の二等分線が、補正パターンの一辺と垂直でかつ一辺の中心を通る位置に配置されている。

すなわち、本実施の形態において、補助パターン９は、光２の照射方向についてみた場合において、メインパターン８の対角線延長上に配置されている。詳しくは光２の照射方向について見た場合において、メインパターン８と補助パターン９とは、互いの対角線が４５°に交差するような位置関係となる。

この位相シフトマスク７についても、メインパターン８及び補助パターン９と周辺パターン１０との間の位相差は、１７１°〜１８０°であることが好ましいため、このような位相差となるように掘り込みの深さＤが調整される。

光２は位相シフトマスク７経由で基板３に照射され、基板３にラインパターンが転写される。

本実施の形態では、メインパターン８の短辺の長さをｂとした場合に、補助パターン９の一辺の長さをｂ／２以下の範囲となるように設定する。

また、メインパターン８のコーナー部と補助パターン９の一辺との間で互いに向き合う間の距離は、補助パターン９の一辺の長さと同じにする事が好ましい。すなわち、露光光の照射方向から見た場合におけるメインパターン８のコーナーの角度の二等分線は、コーナーから補助パターン９の一辺迄の距離が、補助パターン９の一辺の長さと略同じであることが好ましい。

なお、パターン形状に応じて、補助パターン９の一辺の長さは、適宜変更しても良い。

位相シフトマスク７について、他の事項については、上記第１の実施の形態に係る位相シフトマスク１と同様であるため、説明を省略する。

このように、メインパターン８のコーナー部の角度を２等分する直線と補助パターンの９のコーナー部の角度を２等分する直線とが、４５°の傾斜して配置させることによって、掘り込みによる補助パターンの位相シフト効果により、メインパターンコーナー部に発生するオーバーシュート光を相殺することができ、メインパターン８のみの場合に比べて基板３上の転写像を高解像にすることができ、解像不良を抑制して鮮明な転写像を得ることができる。

以上説明した本実施の形態においては、メインパターン８のコーナー部近傍に、メインパターン８と同位相とする補助パターン９を設けることにより、位相シフト効果を格段に向上させることができ、基板３に光２を照射した場合における、解像力特性に対して非常に有効な結果が得られる。

なお、位相シフトマスクには、上述した基板掘り込み型の位相シフトマスクの他、位相シフト膜を透明基板上に設ける位相シフトマスクなどがある。位相シフトパターンは、その種類に応じてパターンの寸法、パターンのピッチ、露光光学系の構造などが変化する。従って、非位相シフト部を通過する光と位相シフト部を通過する光との間における最適な位相差は、位相シフトマスクの種類に応じて変化する。

そこで、上記第１及び第２の実施の形態では、位相シフト部Ａを通過する光２と非位相シフト部Ｂを通過する光２との間の位相差を、１７１°〜１８０°の範囲で設定するとしている。

（第３の実施の形態）
本実施の形態では、上記第１及び第２の実施の形態の変形例について説明する。なお、以下においては、上記第１の実施の形態の変形例について説明するが、上記第２の実施の形態の場合についても同様である。

図１０は、本実施の形態に係る位相シフトマスクの一例を示す側面断面図である。

位相シフトマスク１１では、透明基板のうち掘り込みの行われていない非位相シフト部Ｃは、メインパターン１２となる。

掘り込みが行われた後に半透明の位相シフト膜が設けられた部分は、補助パターン１３となる。掘り込み部は、周辺パターン１４となる。

本実施の形態において、光２の照射方向におけるメインパターン１２と周辺パターン１４と補助パターン１３の位置関係は、上記第１及び第２の実施の形態と同様とする。

この位相シフトマスク１１において、メインパターン１２と補助パターン１３とは非位相シフト部Ｃであり、照射された光２の位相をシフトさせる特性を持つ。

一方、周辺パターン１４は位相シフト部Ｄである。

以下に、本実施の形態に係る位相シフトマスク１１の作用について説明する。

位相シフトマスク１１は、照射された光２に対して部分透過性を有する。位相シフトマ
スク１１は、いわゆるハーフトーン型位相シフトマスクである。

位相シフトマスク１１は、掘り込まれていないメインパターン１２と、掘り込み後に半透明の位相シフト膜の付された補助パターン１３は、非位相シフト部Ｃであり、掘り込み部である周辺パターン１４は位相シフト部Ｄである。

この位相シフトマスク１１を用いることにより、基板３上にコンタクトホールに対応する転写像又はラインパターンに対応する転写像を得ることができる。

掘りこまれていない部分と半透明の位相シフト膜が設けられた部分とでは、掘り込み部に対して光の位相が反転している。

この位相シフトマスク１１のように非位相シフト部Ｃと位相シフト部Ｄとを交互に配置することにより、境界部において光強度が相殺され、解像度の高いパターン転写像を得ることができる。

以下に、本実施の形態に係る位相シフトマスク１１の製造方法について説明する。

図１１は、本実施の形態に係る位相シフトマスク１１の製造方法の前半の一例を示す図である。

図１２は、本実施の形態に係る位相シフトマスク１１の製造方法の後半の一例を示す図である。

この図１１及び図１２では、位相シフトマスク１１の製造工程を、側面断面図によって表している。

まず、透明基板１５上に、遮光膜１６が一様な厚さで設けられ、さらに、この遮光膜１６の上に、エッチング用レジスト（電子線レジスト膜）１７が一様な厚さで設けられている（Ｖ１）。

次に、電子ビーム露光及び現像により、周辺パターン１４及び補助パターン１３の位置におけるエッチング用レジスト１７が除去され、エッチング用レジスト１７が所望の形状に形成される（Ｖ２）
次に、エッチングにより、周辺パターン１４及び補助パターン１３の位置における遮光膜１６が除去され、さらに周辺パターン１４及び補助パターン１３の位置における透明基板１５が深さＤだけ堀り込まれる（Ｖ３）。

次に、残った遮光膜１６とエッチング用レジスト１７が除去され、周辺パターン１４と補助パターン１３に対応する位置が深さＤだけ堀込まれた透明基板１５が得られる（Ｖ４）。

次に、周辺パターン１３と補助パターン１４に対応する位置が深さＤだけ掘り込まれた透明基板１５上に、半透明の位相シフト膜１９が設けられる。（Ｖ５）
次に、この半透明の位相シフト膜１９の上に、エッチング用レジスト（電子線レジスト膜）２０が一様な厚さで設けられる（Ｖ６）。

次に、電子ビーム露光及び現像により、周辺パターン１４及びメインパターン１２に対応する位置におけるエッチング用レジスト２０が除去され、補助パターンに対応する位置におけるエッチング用レジスト２０が残される（Ｖ７）。

次に、エッチングなどにより、周辺パターン１４及びメインパターン１２に対応する位置における半透明の位相シフト膜１９が除去される（Ｖ８）。

そして、補助パターン１３に対応する位置に残されているエッチング用レジスト２０が除去され、上記位相シフトマスク１１が製造される（Ｖ９）。

なお、上記の本実施の形態に係る位相シフトマスク１１において、補助パターンに対応する部分に半透明の位相シフト膜を設けることに代えて、補助パターンに対応する部分を掘り込まないことにより、補助パターン１３を形成してもよい。

また、以下に、位相シフトマスクの製造方法の変形例について説明する。先に説明した位相シフトマスク１１の製造方法では、透明基板１５について、周辺パターン１４及び補助パターン１３の位置に対する掘り込みが行われているが、以下で説明する変形例では、メインパターン１２の位置に対して掘り込みが行われた位相シフトマスク２１の製造方法について説明する。

図１３は、本実施の形態に係る位相シフトマスク２１の製造方法の前半の一例を示す図である。

図１４は、本実施の形態に係る位相シフトマスク２１の製造方法の後半の一例を示す図である。

この図１３及び図１４では、位相シフトマスク２１の製造工程を、側面断面図によって表している。

まず、透明基板１５上に、遮光膜１６が一様な厚さで設けられ、さらに、この遮光膜１６の上に、エッチング用レジスト（電子線レジスト膜）１７が一様な厚さで設けられる（Ｗ１）。

次に、電子ビーム露光及び現像により、メインパターン１２に対応する位置におけるエッチング用レジスト１７が除去される（Ｗ２）。

次に、エッチングにより、メインパターン１２に対応する位置における遮光膜１６及び透明基板１５の掘り込みが行われる（Ｗ３）。

次に、残った遮光膜１６とエッチング用レジスト１７が除去され、メインパターン１２に対応する位置が深さＤだけ掘り込まれた透明基板１５が得られる（Ｗ４）。

次に、メインパターン１２に対応する位置が深さＤだけ掘り込まれた透明基板１５上に、半透明の位相シフト膜１９が設けられる（Ｗ５）。

次に、この半透明の位相シフト膜１９の上に、エッチング用レジスト（電子線レジスト膜）２０が一様な厚さで設けられる（Ｗ６）。

次に、電子ビーム露光及び現像により、周辺パターン１４及びメインパターン１２に対応する位置におけるエッチング用レジスト２０が除去され、補助パターン１３に対応する位置におけるエッチング用レジスト２０が残される（Ｗ７）。

次に、エッチングなどにより、周辺パターン１４及びメインパターン１２に対応する
位置における半透明の位相シフト膜１９が除去される（Ｗ８）。

そして、補助パターン１３に対応する位置に残されているエッチング用レジスト２０が除去され、位相シフトマスク２１が製造される（Ｗ９）。

上記各実施の形態において、メインパターン４の側辺部の間、メインパターン８の側辺部の間に、遮光膜を備えるとしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る位相シフトマスクのパターン配置の一例を示す平面図。 本発明の第１の実施の形態に係る位相シフトマスクの一例を示す側面断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る位相シフトマスクを用いて基板に光が照射される状態の一例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る位相シフトマスクに光を照射した場合の補助パターンのサイズと光強度との関係の例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る位相シフトマスクを設置して焦点距離を変化させて露光を行った場合の基板上における転写像寸法の変動の一例を示すグラフ。 本発明の第１の実施の形態に係る位相シフトマスクの製造方法の一例を示す図。 本発明の第１の実施の形態において逆パターンとなる位相シフトマスクの製造方法の一例を示す図。 透明基板に所定パターンの位相シフト膜を設けた位相シフトマスクの製造方法の一例を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る位相シフトマスクのパターン配置の一例を示す平面図。 本発明の第３の実施の形態に係る位相シフトマスクの一例を示す側面断面図。 本発明の第３の実施の形態に係る位相シフトマスクの製造方法の前半の一例を示す図。 本発明の第３の実施の形態に係る位相シフトマスクの製造方法の後半の一例を示す図。 メインパターンの位置に対して掘り込みが行われた位相シフトマスクの製造方法の前半の一例を示す図。 メインパターンの位置に対して掘り込みが行われた位相シフトマスクの製造方法の後半の一例を示す図。

符号の説明

１，７，１１，１８，２１，２２…位相シフトマスク、２…光、３…基板、４，８，１
２…メインパターン、５，１０，１４…周辺パターン、６，９，１３…補助パターン、１５…透明基板、１６…遮光膜、１７，２０…エッチング用レジスト、１９…位相シフト膜

Claims (7)

1. 露光対象物にパターンを形成するための矩形状のメインパターンと、露光光の照射方向から見た場合に、前記メインパターンと離れ、前記メインパターンのコーナー近傍に配置された矩形状の補正パターンと、露光光の照射方向から見た場合に、前記メインパターンと補正パターンを囲み、前記メインパターンとの間で前記露光光の位相が略反転する解像しない周辺パターンと、を具備した位相シフトマスクであって、前記補正パターンは、前記メインパターンのコーナーの角度の二等分線が、補正パターンの一辺と垂直でかつ一辺の中心を通る位置に配置され、前記メインパターンとの間で前記露光光が略同位相となる解像しない補助パターンであることを特徴とする位相シフトマスク。
2. 請求項１記載の位相シフトマスクにおいて、前記メインパターンは、ホールパターンであることを特徴とする位相シフトマスク。
3. 請求項２記載の位相シフトマスクにおいて、前記露光光の照射方向から見た場合における前記補助パターンは正方形状であってその一辺の長さは、前記メインパターンが正方形状であってその一辺の長さの１／２以下である事を特徴とする位相シフトマスク。
4. 請求項１記載の位相シフトマスクにおいて、前記メインパターンは、ラインパターンであることを特徴とする位相シフトマスク。
5. 請求項４記載の位相シフトマスクにおいて、前記露光光の照射方向から見た場合における前記補助パターンは正方形状であってその一辺の長さは、前記メインパターンの短辺の長さの１／２以下であることを特徴とする位相シフトマスク。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の位相シフトマスクにおいて、前記露光光の照射方向から見た場合における前記メインパターンのコーナーの角度の二等分線は、コーナーから前記補助パターンの一辺迄の距離が、前記補助パターンの一辺の長さと略同じであることを特徴とする位相シフトマスク。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の位相シフトマスクを介して、レジスト層と被加工層を表面に形成した基板上に光を照射する過程を有することを特徴とする半導体集積回路の製造方法。