JP2009063638A - フォトマスクの製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
高精度のパターンを備え、迷光を低減できるフォトマスクを効率的に製造できるフォトマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】
フォトマスクの製造方法は、（ａ）透明基板上方に、遮光膜、ハードマスク膜を含む積層を形成する工程と、（ｂ）積層上に、ネガ型レジスト層を形成し、主転写パターンを含む第１のレジストパターンを形成する工程と、（ｃ）第１のレジストパターンをエッチングマスクとしてハードマスク膜をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、第１のレジストパターンを除去する工程と、（ｄ）透明基板上方にポジ型レジスト層を形成し、ハードマスクパターンを露出する開口と周辺領域に配置された遮光パターンを含む第２のレジストパターンを形成する工程と、（ｅ）開口内のハードマスクパターン及び第２のレジストパターンをエッチングマスクとして遮光膜をエッチングする工程と、を含む。
【選択図】 図１−１
高精度のパターンを備え、迷光を低減できるフォトマスクを効率的に製造できるフォトマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】
フォトマスクの製造方法は、（ａ）透明基板上方に、遮光膜、ハードマスク膜を含む積層を形成する工程と、（ｂ）積層上に、ネガ型レジスト層を形成し、主転写パターンを含む第１のレジストパターンを形成する工程と、（ｃ）第１のレジストパターンをエッチングマスクとしてハードマスク膜をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、第１のレジストパターンを除去する工程と、（ｄ）透明基板上方にポジ型レジスト層を形成し、ハードマスクパターンを露出する開口と周辺領域に配置された遮光パターンを含む第２のレジストパターンを形成する工程と、（ｅ）開口内のハードマスクパターン及び第２のレジストパターンをエッチングマスクとして遮光膜をエッチングする工程と、を含む。
【選択図】 図１−１
Description
本発明は、フォトマスクないしレチクルの製造方法及び半導体装置の製造方法に関し、特に迷光を低減するために主露光領域の周辺領域に遮光パターンを備えたフォトマスクの製造方法と、そのフォトマスクを用いてステッパ露光装置又はスキャナ露光装置で露光を行なう半導体装置の製造方法に関する。
近年のＬＳＩ（large scale integrated circuit）製造においては、非常に微細なパターン形成が要求されている。パターン形成に用いるフォトマスクとしては、遮光膜で形成され、透光領域と遮光領域を画定するバイナリータイプのフォトマスクの他、位相シフト膜を備え、露光光の位相を変化させてコントラストを上げる機能を有する位相シフトマスクもある。位相シフトマスクとして、所望形状を透過率６％程度のハーフトーン領域で形成するハーフトーン位相シフトマスクが知られている。ハーフトーン位相シフトマスクにおいても、光を通したくない周辺領域などには遮光膜が形成される。
遮光膜や位相シフト膜のパターニングにレジストが用いられる。入射エネルギとして、光を投射するレジストと電子線を投射するレジストがあるが、両者ともエネルギ入射は「露光」の用語で表わすことにする。レジストには、露光部分が現像で消滅して透明になるポジレジストと、未露光部分が現像で消滅して透明になるネガレジストとがある。
電子線描画を行なう場合を説明する。ネガレジストを用いる場合、作成するパターンのみを描画し、現像する。描画パターン外部は全て透光領域となる。ポジレジストを用いる場合、パターンを残してその外部領域を描画する。周辺領域には遮光膜が残り、中央部分にパターンがある構造となる（例えば、「入門フォトマスク技術」、（工業調査会）、２００６年、第４１頁）。
ネガレジストのパターンにおける線幅の精度は、照射した電子ビームのエネルギプロファイルによる。ポジレジストのパターン精度は、照射した電子ビームのエネルギプロファイルに加え、パターン両側の電子ビーム照射位置の精度にも依存する。パターン精度の観点からは、ネガレジストが有利である。
迷光を低減するためには、フォトマスクの周辺部を遮光領域にすることが望まれる。周辺に遮光領域を残すフォトマスクを電子線描画で形成する場合、ポジレジストであれば単に周辺部を描画しなければよく、露光工程に実質的変更は必要ないが、ネガレジストであれば遮光膜を残す周辺領域をすべて描画する必要が生じ、描画工程において生産効率の著しい低下が起こる。
特開平８−３３４８８５号は、ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、所定領域外の半透明位相シフト膜の上に遮光膜を設けることを提案し、石英透明基盤の上に、ＭｏＳｉ系半透明位相シフト層、Ｃｒ系遮光層、ポジレジスト層を積層し、ポジレジスト層に形成したパターンを遮光層、半透明位相シフト層に転写する。その後さらにポジレジスト層を形成し、有効領域を露光して開口し、遮光膜を除去する。周辺領域には遮光膜を備えたハーフトーンフォトマスクが提供される。
特開２００７−８６３６８号は、透明基板上に位相シフト層、遮光層、ネガレジスト層を順次形成し、ネガレジスト層に主領域の転写パターン、周辺領域の遮光帯を含む遮光パターンを形成し、遮光層に遮光パターンを転写して、ネガレジスト層を除去する。次に、ポジレジスト層を形成し、周辺領域を広く覆う光吸収パターンを形成し、位相シフト層を光吸収パターンにエッチングする。主領域の遮光膜は別プロセスで除去して位相シフトマスクとする。周辺領域には遮光帯と共に、位相シフト層の光吸収パターンが広く形成され、迷光が減少する。転写パターンは高精度のネガレジストを用いてパターニングするので高精度にできる。
特開２００５−６２８８４号は、透光基板上に、Ｃｒ遮光層、ＭｏＳｉ，ＭｏＳｉＯＮ等のハードマスク層、ポジレジスト層を積層し、ポジレジスト層をパターニングし、ハードマスク層に転写する。次に、ハードマスク層のパターンを遮光層に転写する。ハードマスク層をエッチングで除去すると、バイナリマスクが形成される。透光基板上とＣｒ遮光層の間にＭｏＳｉ等の位相反転層を挿入すると位相シフトマスクを形成できる。遮光層のエッチングの次に、位相反転層のエッチングを行う。位相反転層のエッチングと共にハードマスク層もエッチングされる。その後、必要に応じて遮光層をエッチングし、位相反転層を露出すると考えられる。
特開２００６−１４６１５１号は、透明基板の上方に、フッ素系のドライエッチングでは実質的にエッチングされないＣｒ系膜と、フッ素系ドライエッチングでエッチングされるＭｏＳｉ系酸化膜等との積層で遮光性膜を形成することを提案する。遮光性膜と透明基板の間にハーフトーン位相シフト膜を挿入してもよい。
迷光を低減するには、周辺領域に広く遮光膜を残すことが望まれる。ポジレジストを用いると、周辺領域に容易に遮光膜を残すことができるが、パターン精度を向上するのが難しい。ネガレジストを用いると、パターン精度を高くできるが、周辺領域に広く遮光膜を残すには周辺領域を広く描画することが必要となり、描画工程において生産効率の著しい低下が起こる。ハードマスクを用いると、レジスト層の耐性に関する要求が緩和され、パターン精度を高くすることが容易になる。
しかし、パターン精度が高く、周辺に広く遮光パターンを備えて迷光を低減できるフォトマスクの製造方法は知られていない。
本発明の目的は、高精度のパターンを備え、迷光を低減できるフォトマスクを効率的に製造できるフォトマスクの製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、主パターンは高精度ネガレジストパターンを転写して形成でき、周辺の遮光領域は製造が容易なポジレジストパターンを転写して形成できるフォトマスクの製造方法を提供することである。
フォトマスクは、単層遮光膜のバイナリマスクの場合と、ハーフトーン位相シフト膜と遮光膜の積層を用いたハーフトーン位相シフトマスクの場合とを含む。
本発明の１観点によれば、
（ａ）透明基板上方に、遮光膜、ハードマスク膜を含む積層を形成する工程と、
（ｂ）前記積層上に、ネガ型レジスト層を形成し、該ネガ型レジスト層を露光、現像して周辺領域に囲まれた主露光領域に配置された主転写パターンを含む第１のレジストパターンを形成する工程と、
（ｃ）前記第１のレジストパターンをエッチングマスクとして前記ハードマスク膜をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、前記第１のレジストパターンを除去する工程と、
（ｄ）前記ハードマスクパターンを覆って、前記透明基板上方にポジ型レジスト層を形成し、ポジ型レジスト層を露光、現像して、少なくとも前記ハードマスクパターンを露出する開口と前記周辺領域に配置された遮光パターンを含む第２のレジストパターンを形成する工程と、
（ｅ）前記開口内のハードマスクパターン及び前記第２のレジストパターンをエッチングマスクとして前記遮光膜をエッチングする工程と、
を含むフォトマスクの製造方法
が提供される。
（ａ）透明基板上方に、遮光膜、ハードマスク膜を含む積層を形成する工程と、
（ｂ）前記積層上に、ネガ型レジスト層を形成し、該ネガ型レジスト層を露光、現像して周辺領域に囲まれた主露光領域に配置された主転写パターンを含む第１のレジストパターンを形成する工程と、
（ｃ）前記第１のレジストパターンをエッチングマスクとして前記ハードマスク膜をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、前記第１のレジストパターンを除去する工程と、
（ｄ）前記ハードマスクパターンを覆って、前記透明基板上方にポジ型レジスト層を形成し、ポジ型レジスト層を露光、現像して、少なくとも前記ハードマスクパターンを露出する開口と前記周辺領域に配置された遮光パターンを含む第２のレジストパターンを形成する工程と、
（ｅ）前記開口内のハードマスクパターン及び前記第２のレジストパターンをエッチングマスクとして前記遮光膜をエッチングする工程と、
を含むフォトマスクの製造方法
が提供される。
本発明の他の観点によれば、
（Ａ）半導体基板の活性領域上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜を覆って基板上方にポリシリコン膜を形成する工程と、
（Ｂ）ポリシリコン膜上にホトレジスト膜を塗布する工程と、
（Ｃ）周辺領域に囲まれた主露光領域にハーフトーン位相シフト膜で形成された主転写パターンを有し、主露光領域を囲む周辺領域にハーフトーン位相シフト膜で形成された補助パターンを有し、補助パターン領域以外の周辺領域にハーフトーン位相シフトマスク膜とその上に形成された遮光膜とを含む遮光パターンを有するハーフトーン位相シフトマスクを用いて、前記ホトレジスト膜を露光装置で順次露光する工程と、
（Ｄ）前記ホトレジスト膜を現像する工程と、
（Ｅ）前記現像されたホトレジスト膜をエッチングマスクとして前記ポリシリコン膜をエッチングする工程と、
を有する半導体装置の製造方法
が提供される。
（Ａ）半導体基板の活性領域上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜を覆って基板上方にポリシリコン膜を形成する工程と、
（Ｂ）ポリシリコン膜上にホトレジスト膜を塗布する工程と、
（Ｃ）周辺領域に囲まれた主露光領域にハーフトーン位相シフト膜で形成された主転写パターンを有し、主露光領域を囲む周辺領域にハーフトーン位相シフト膜で形成された補助パターンを有し、補助パターン領域以外の周辺領域にハーフトーン位相シフトマスク膜とその上に形成された遮光膜とを含む遮光パターンを有するハーフトーン位相シフトマスクを用いて、前記ホトレジスト膜を露光装置で順次露光する工程と、
（Ｄ）前記ホトレジスト膜を現像する工程と、
（Ｅ）前記現像されたホトレジスト膜をエッチングマスクとして前記ポリシリコン膜をエッチングする工程と、
を有する半導体装置の製造方法
が提供される。
高精度のネガレジストパターンを転写して形成したハードマスクパターンは高精度であるが、周辺領域に広く遮光膜を残すには周辺領域を広く描画することが必要となり、描画工程において生産効率の著しい低下が起こる。遮光膜のエッチング時、周辺領域をポジレジストで覆うことにより、描画工程におけて生産効率の著しい低下を避けつつ、ハードマスクパターンで覆われていない周辺領域の遮光膜を残すことができる。
以下、図面を参照してフォトマスクの製造方法を説明する。図１Ａ〜１Ｈは、本発明の第１の実施例によるフォトマスクの製造方法の主要工程を示す基板の断面図である。
図１Ａに示すように、石英で形成された透明基板１０１の上に、ハーフトーン位相シフト膜１０２として、スパッタリングで厚さ６６ｎｍのＭｏＳｉＯＮ膜を堆積し、その上に遮光膜１０３として、スパッタリングでクロムと酸化クロムからなる厚さ４９ｎｍの膜を堆積し、その上にハードマスク膜１０４として、スパッタリングで厚さ１５ｎｍのＭｏＳｉＯＮ膜を堆積する。ハードマスク膜１０４の上に化学増幅型ネガレジスト層ＮＲをスピンコートし、露光現像して第１のレジストパターンＲＰ１を形成する。
図２Ａ，２Ｂは、作成するフォトマスクの構成を概略的に示す基板の上面図及び断面図である。図２Ａに示すように、主露光領域１１０は、周辺領域１２０に囲まれた、例えば１半導体チップの回路領域に対応する矩形の領域であり、ステッパで露光する単位領域である。複数の半導体チップを含む領域を露光単位とする場合もある。その場合は、図２Ａに示す１チップ分を複数個結合した形態となる。主露光領域１１０に主転写パターン１４０が形成され、周辺領域１２０に位置合わせマーク（フィデューシャルマーク）１５０が形成される。周辺領域には位置合わせマークの他、テストエレメント、等の補助パターンを形成することができる。補助パターン１５０以外の周辺領域には遮光パターン１６０が形成される。
図２Ｂに示すように、石英基板１０１の上にハーフトーン位相シフト膜のパターン１０２Ｐ，遮光膜のパターン１０３Ｐを形成してフォトマスク１００が構成される。主転写パターン１４０、補助パターン１５０は、ハーフトーン位相シフト膜のパターンである。ハーフトーン位相シフト膜は、ハーフトーン（約６％）透過光の位相を約１８０度シフトさせる層であり、境界のコントラストを上げる機能を有する。遮光パターン１６０は、ハーフトーン位相シフト膜１０２Ｐの上に遮光膜１０３Ｐが積層された構成を有し、入射光を完全に遮断する。なお、図示の都合上、主露光領域を狭く、２本のストライプパターンのみを含む簡単化した構成で示すが、実際の主露光領域は広く種々の転写パターンを含む。
図１Ａに戻り、ネガレジスト層ＮＲの露光は、主露光領域に主転写パターンを電子線で描画し、周辺領域に補助パターンを電子線で描画することで行う。転写パターンのみを描画することで、描画時間を短くできる。但し、このままエッチングを行うと周辺領域が広く抜けた透明領域になってしまう。
図１Ｂに示すように、第１のレジストパターンＲＰ１をエッチングマスクとして、ＳＦ６とＨｅの混合ガスをエッチングガスとし、ハードマスク膜１０４をエッチングする。Ｃｒと酸化Ｃｒの遮光膜１０３は、このエッチングガスではエッチされない。第１のレジストパターンＲＰ１が、ハードマスク膜１０４に転写され、周辺領域に広い開口部を有するハードマスクパターン１０４Ｐが形成される。
図１Ｃに示すように、遮光膜１０３のエッチングは行わず、第１のレジストパターンＲＰ１を除去する。遮光膜の上にハードマスクパターン１０４Ｐが残る。
図１Ｄに示すように、ハードマスクパターン１０４Ｐを覆って、遮光膜１０３の上に、ポジレジスト層ＰＲを塗布し、主露光領域、補助パターンを含む領域を露光し、現像して、開口を形成する。開口を形成したポジレジスト層を第２のレジストパターンＲＰ２と呼ぶ。第２のレジストパターンＲＰ２の開口内に主転写パターン、補助パターン用のハードマスクパターン１０４Ｐが露出する。第２のレジストパターンは、電子線描画しなかった領域が残るので、如何に面積が広くても、描画工程の負担にはならない。
図１Ｅに示すように、第２のレジストパターンＲＰ２とハードマスクパターン１０４Ｐをエッチングマスクとして、Ｃｌ２，Ｏ２，Ｈｅの混合ガスをエッチングガスとし、遮光膜１０３をエッチングする。第２のレジストパターンＲＰ２の下に、広く遮光膜１０３が残る。ＭｏＳｉＯＮのハードマスク１０４Ｐ、ハーフトーン位相シフト膜１０２は、このエッチングガスではエッチングされない。
図１Ｆに示すように、エッチングガスをＳＦ６，Ｈｅの混合ガスに切り換え、ハーフトーン位相シフト膜１０２のエッチングを行う。
ハードマスクパターン１−４Ｐもハーフトーン位相シフト膜１０２と同様のＭｏＳｉＯＮで形成されており、同時にエッチングされる。ハードマスク膜をハーフトーン位相シフト膜と同じ材料で形成する必要はないが、同一エッチング工程でエッチできるようにすると、ハードマスクパターン除去工程を省略でき、製造工程を簡略化できる。ハーフトーン位相シフト膜がＭｏＳｉＯＮで形成されている場合、ハードマスクをＭｏまたはＳｉのいずれかを含む化合物、例えばＳｉＯＮ，で形成すれば、同一エッチング工程で除去できる。
ハーフトーン位相シフト膜のエッチングでハードマスクパターンが除去できない場合は、ハーフトーン位相シフト膜のエッチング後ハードマスクパターンの除去を行う。
図１Ｇに示すように、エッチングガスをＣｌ２，Ｏ２，Ｈｅの混合ガスに切り換え、遮光膜１０３をエッチングする。ハーフトーン位相シフト膜１０２は、このエッチングガスではエッチングされない。主露光領域の転写パターン及び補助パターンが、ハーフトーン位相シフト膜で形成される。
図１Ｈに示すように、第２のレジストパターンＲＰ２を除去して、フォトマスクを完成する。
第１の実施例によれば、従来遮光パターンで形成された補助パターンがハーフトーン位相シフト膜で形成された。補助パターンを遮光パターンで形成することも可能である。図３Ａ〜３Ｅは、補助パターンを遮光パターンで形成する変形例を示す基板の断面図である。
図３Ａに示すように、図１Ａ〜１Ｃの工程を行い、石英基板１０１の上にＭｏＳｉＯＮハーフトーン位相シフト膜１０２、Ｃｒ／酸化Ｃｒ遮光膜１０３、ＭｏＳｉＯＮハードマスク膜１０４を積層し、第１のレジストパターンをエッチングマスクとしてハードマスク膜１０４をエッチングしてハードマスクパターン１０４Ｐを形成する。第１のレジストパターンを除去し、ポジレジスト層ＰＲを塗布する。
図３Ｂに示すように、ポジレジスト層ＰＲを露光、現像して、主露光領域に開口を形成すると共に、周辺領域では補助パターンを残してその周辺のみに開口を形成する。補助パターン外のみを描画するため、露光工程は複雑化する。開口を形成したポジレジスト層を第２のレジストパターンＲＰ２と呼ぶ。第２のレジストパターンＲＰ２の開口内に主転写パターンが露出する。補助パターン用のハードマスクパターンは第２のレジストパターンに覆われる。
図３Ｃに示すように、第２のレジストパターンＲＰ２とハードマスクパターン１０４Ｐをエッチングマスクとして、Ｃｌ２，Ｏ２，Ｈｅの混合ガスをエッチングガスとし、遮光膜１０３をエッチングする。次に、エッチングガスをＳＦ６，Ｈｅの混合ガスに切り換え、ハーフトーン位相シフト膜１０２のエッチングを行う。主転写パターン、補助パターン、遮光パターン以外の部分の遮光膜１０３、ハーフトーン位相シフト膜１０２がエッチングされる。主転写パターン上のハードマスクパターン１０４Ｐはハーフトーン位相シフト膜と共にエッチングされるが、補助パターン上のハードマスクパターン１０４Ｐは、レジストパターンＲＰ２に覆われているため、残る。
図３Ｄに示すように、エッチングガスをＣｌ２，Ｏ２，Ｈｅの混合ガスに切り換え、遮光膜１０３をエッチングする。主露光領域の露出している遮光膜がエッチングされ、転写パターンが、ハーフトーン位相シフト膜で形成される。補助パターン部分の遮光膜は、ハードマスクパターン１０４Ｐ、レジストパターンＲＰ２に覆われているため、残る。
図３Ｅに示すように、第２のレジストパターンＲＰ２を除去して、フォトマスクを完成する。主転写パターンはハーフトーン位相シフト膜で形成され、補助パターンはハーフトーン位相シフト膜と遮光膜の積層で形成される。補助パターンを透過する光はなくなる。
第１の実施例ではハーフトーン位相シフトマスクを形成した。バイナリマスクを形成することもできる。図４Ａ〜４Ｆは、本発明の第２の実施例によるフォトマスクの製造方法の主要工程を示す基板の断面図である。
図４Ａに示すように、石英で形成された透明基板１０１の上に、スパッタリングでクロムと酸化クロムからなる遮光膜１０３を堆積し、その上に、ＭｏＳｉＯＮのハードマスク膜１０４を堆積する。ハードマスク膜１０４の上に化学増幅型ネガレジスト層ＮＲをスピンコートし、露光現像して第１のレジストパターンＲＰ１を形成する。
図４Ｂに示すように、第１のレジストパターンＲＰ１をエッチングマスクとして、ＳＦ６とＨｅの混合ガスをエッチングガスとし、ハードマスク膜１０４をエッチングする。Ｃｒと酸化Ｃｒの遮光膜１０３は、このエッチングガスではエッチされない。第１のレジストパターンＲＰ１が、ハードマスク膜１０４に転写され、ハードマスクパターン１０４Ｐが形成される。
図４Ｃに示すように、遮光膜１０３のエッチングは行わず、第１のレジストパターンＲＰ１を除去する。遮光膜の上にハードマスクパターン１０４Ｐが残る。ハードマスクパターン１０４Ｐを覆って、遮光膜１０３の上に、ポジレジスト層ＰＲを塗布する。
図４Ｄに示すように、主露光領域、補助パターンを含む領域を露光し、現像して、開口を形成する。開口を形成したポジレジスト層を第２のレジストパターンＲＰ２と呼ぶ。第２のレジストパターンＲＰ２の開口内に主転写パターン、補助パターン用のハードマスクパターン１０４Ｐが露出する。第２のレジストパターンは、電子線描画しなかった領域が残るので、如何に面積が広くても、描画工程の負担にはならない。
図４Ｅに示すように、第２のレジストパターンＲＰ２とハードマスクパターン１０４Ｐをエッチングマスクとして、Ｃｌ２，Ｏ２，Ｈｅの混合ガスをエッチングガスとし、遮光膜１０３をエッチングする。第２のレジストパターンＲＰ２の下に、広く遮光膜１０３が残る。
図４Ｆに示すように、ハードマスクパターン１０４をエッチング除去し、第２のレジストパターンＲＰ２を除去して、フォトマスクを完成する。
以上説明したフォトマスクを用いて半導体装置を製造する方法を説明する。
図５Ａに示すように、窒化シリコンハードマスクを用いて、シリコン基板２１０に深さ３００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度のトレンチＴをエッチングで形成し、必要に応じて露出面を熱酸化した後高密度プラズマ（ＨＤＰ）化学気相堆積（ＣＶＤ）で酸化シリコン膜を堆積し、トレンチＴを埋め戻す。酸化シリコン膜の不要部を化学機械研磨（ＣＭＰ）で除去し、ハードマスクをウエットエッチングで除去する。このようにして、活性領域ＡＲを画定するシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）型素子分離領域２１２が形成される。
図５Ｂに示すように、活性領域表面を熱酸化して酸化シリコンの犠牲膜２１４を形成し、レジストマスクを用いて、ｎ型不純物、ｐ型不純物を選択的にイオン注入し、ｎ型ウェルＮＷ，ｐ型ウェルＰＷを形成する。
図５Ｃに示すように、犠牲膜２１４を除去して、新たに厚さ１ｎｍ〜３ｎｍ程度の酸化シリコン膜を熱酸化で形成し、必要に応じて窒素を導入し、ゲート絶縁膜２２０を形成する。ゲート絶縁膜２２０の上に多結晶シリコン層２３０を熱ＣＶＤで形成する。多結晶シリコン層２３０の上に、有機反射防止層２４４、ＡｒＦ用レジスト層２４６をスピン塗布する。なお、以上の工程は周知の工程であり、周知に種々の変形も可能である。
図２Ａ，２Ｂに示すような構成のフォトマスクないしレチクルを備えたステッパ露光装置に図５Ｃに示す構成の半導体ウエハを装荷する。図２Ｂに示す矢印の方向にＡｒＦエキシマレーザ光を照射し、１／１０ないし１／５の縮小投影露光系を介して、レジスト層２４６を露光する。露光条件は、例えば、開口率（ＮＡ）：０．７、１／２輪帯照明（σ値：０．４２５／０．８５）とし、露光量を２１０Ｊ／ｃｍ２とする。なお、ステッパ露光装置の代わりに、スキャナ露光装置を用いることも可能である。
次いで、ポストベーク、現像を行いレジストパターン２４６Ｐを形成した。このレジストパターン２４６Ｐをエッチングマスクとし、反射防止層２４４、多結晶シリコン層２３０のエッチングを行う。このようにして、ゲート電極Ｇを形成する。「ゲート電極寸法のばらつき」は、ショット内で２ｎｍ（３σ）であった。
図５Ｄにしめすように、ｎ型ウェルＮＷ，ｐ型ウェルＰＷそれぞれに選択的にｐ型不純物、ｎ型不純物のイオン注入を行ない、エクステンションＥｘｐ，Ｅｘｎを形成する。酸化シリコン膜等の絶縁膜をＣＶＤで堆積し、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）などによる異方性エッチングを行って、平坦面状では絶縁膜を除去する。ゲート電極Ｇ側壁上にのみ絶縁膜のサイドウォールＳＷが形成される。ｎ型ウェルＮＷ，ｐ型ウェルＰＷそれぞれに選択的にｐ型不純物、ｎ型不純物のイオン注入を行ない、高濃度で深いソース／ドレイン領域ＳＤｐ，ＳＤｎを形成する。以後層間絶縁膜形成、配線形成をこのようにして、半導体装置が製造される。
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、置換、改良、組み合わせ等が可能なことは、当業者に自明であろう。
１０１ （石英）基板、
１０２ （ＭｏＳｉＯＮ）ハーフトーン位相シフト膜、
１０３ （Ｃｒ／酸化Ｃｒ）遮光膜、
１０４ （ＭｏＳｉＯＮ）ハードマスク膜、
１１０ 主露光領域、
１２０ 周辺領域、
１４０ 主転写パターン、
１５０ 補助パターン、
１６０ 遮光パターン、
ＮＲ ネガレジスト、
ＰＲ ポジレジスト、
ＲＰ レジストパターン。
１０２ （ＭｏＳｉＯＮ）ハーフトーン位相シフト膜、
１０３ （Ｃｒ／酸化Ｃｒ）遮光膜、
１０４ （ＭｏＳｉＯＮ）ハードマスク膜、
１１０ 主露光領域、
１２０ 周辺領域、
１４０ 主転写パターン、
１５０ 補助パターン、
１６０ 遮光パターン、
ＮＲ ネガレジスト、
ＰＲ ポジレジスト、
ＲＰ レジストパターン。
Claims (10)
- （ａ）透明基板上方に、遮光膜、ハードマスク膜を含む積層を形成する工程と、
（ｂ）前記積層上に、ネガ型レジスト層を形成し、該ネガ型レジスト層を露光、現像して周辺領域に囲まれた主露光領域に配置された主転写パターンを含む第１のレジストパターンを形成する工程と、
（ｃ）前記第１のレジストパターンをエッチングマスクとして前記ハードマスク膜をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、前記第１のレジストパターンを除去する工程と、
（ｄ）前記ハードマスクパターンを覆って、前記透明基板上方にポジ型レジスト層を形成し、ポジ型レジスト層を露光、現像して、少なくとも前記ハードマスクパターンを露出する開口と前記周辺領域に配置された遮光パターンを含む第２のレジストパターンを形成する工程と、
（ｅ）前記開口内のハードマスクパターン及び前記第２のレジストパターンをエッチングマスクとして前記遮光膜をエッチングする工程と、
を含むフォトマスクの製造方法。 - 前記第１のレジストパターンが前記周辺領域に配置された補助パターンを含む請求項１記載のフォトマスクの製造方法．
- 前記遮光膜、前記ハードマスク膜がそれぞれ選択的にエッチング可能な材料で形成されている請求項１または２記載のフォトマスクの製造方法。
- 前記遮光膜がＣｒ膜，酸化Ｃｒ膜の少なくとも一方を含み、前記ハードマスク膜がＭｏ，Ｓｉのいずれかを含む化合物を含む請求項３記載のフォトマスクの製造方法。
- （ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記第２のレジストパターンを除去し、バイナリマスクを形成する工程、
をさらに含む請求項１〜４のいずれか１項記載のフォトマスクの製造方法。 - 前記工程（ａ）の積層が、前記透明基板と前記遮光膜の間に、ハーフトーン位相シフト膜を含み、さらに、
（ｇ）前記遮光膜のエッチング後、露出したハーフトーン位相シフト膜と前記ハードマスクパターンとをエッチングする工程と、
（ｈ）前記第２のレジストマスクをエッチングマスクとし、前記開口内の遮光膜をエッチングして、前記ハーフトーン位相シフト膜を露出する工程と、
（ｉ）前記第２のレジストパターンを除去する工程と、
を含み、ハーフトーン位相シフトマスクを形成する、請求項１〜４のいずれか１項記載のフォトマスクの製造方法。 - 前記ハーフトーン位相シフトマスク膜が、前記遮光膜とは異なるエッチング特性を有し、前記ハードマスク膜と同じエッチング工程でエッチングされる特性を有する請求項６記載のフォトマスクの製造方法。
- 前記ハーフトーン位相シフト膜がＭｏおよびＳｉを含む請求項６または７記載のフォトマスクの製造方法。
- 前記工程（ｇ）が、前記ハーフトーン位相シフト膜をエッチングすると同時に前記開口内のハードマスクパターンをエッチングする、請求項７または８記載のフォトマスクの製造方法。
- （Ａ）半導体基板の活性領域上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜を覆って基板上方にポリシリコン膜を形成する工程と、
（Ｂ）ポリシリコン膜上にホトレジスト膜を塗布する工程と、
（Ｃ）周辺領域に囲まれた主露光領域にハーフトーン位相シフト膜で形成された主転写パターンを有し、主露光領域を囲む周辺領域にハーフトーン位相シフト膜で形成された補助パターンを有し、補助パターン領域以外の周辺領域にハーフトーン位相シフトマスク膜とその上に形成された遮光膜とを含む遮光パターンを有するハーフトーン位相シフトマスクを用いて、前記ホトレジスト膜を露光装置で順次露光する工程と、
（Ｄ）前記ホトレジスト膜を現像する工程と、
（Ｅ）前記現像されたホトレジスト膜をエッチングマスクとして前記ポリシリコン膜をエッチングする工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
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