JP2020134763A - 位相シフトマスクの製造方法および位相シフトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】位相シフト領域において意図せぬレジスト解像不良が発生することを防ぎ、トリミング工程を不要とする位相シフトマスクおよびその製造方法を提供する。【解決手段】第１の透光部（１２）および第２の透光部（１３）を形成し、前記第１の透光部と前記第２の透光部が、光学位相的にほぼ１８０°の位相差の関係となるように設定されている位相シフトマスクの製造方法において、前記第１の透光部と前記第２の透光部に対して、それぞれ光学位相的にほぼ±９０°の位相差の関係となるような第３の透光部（１５）を形成することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、位相シフトマスクの製造方法および位相シフトマスクに関する。

光リソグラフィ用のフォトマスクは透過型であり、石英基板上に遮光する材料を用いたマスクパターンを形成した構成となっている。一般的にフォトマスクの種類として、バイナリーマスク、位相シフトマスク、エンハンサーマスク等がある。光リソグラフィにおいては転写像の解像度の向上、すなわちマスクパターンの微細化が要求される。マスクパターンで回折した光を、レンズを介してウェーハ上に干渉させた転写像の解像度は、レイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）の式Ｒ＝ｋ１×λ／ＮＡを満たすことが知られている。ここで、Ｒは転写像の解像度、ｋ１は比例定数、λは露光波長、ＮＡはレンズの開口数を示す。レイリーの式に従って露光波長λを小さくしたりレンズの開口数ＮＡを大きくしたりすることで、マスクパターンを微細化し転写像の解像度の向上が図られてきた。

マスクパターンが微細化するに従って光の回折効果が大きくなる。フォトマスクとして材質がＣｒのバイナリーマスクを使用した場合、マスクパターンを微細化していくと、徐々に露光強度比が不十分になり、ウェーハ上にパターンを解像できなくなる（パターンを分離できない）。
位相シフトマスクは、隣接するパターンの回折光による干渉を打ち消すために隣接する２つのパターン部の光位相を反転させている。フォトマスクとして位相シフトマスクを使用した場合、ウェーハへの露光時の解像度や焦点深度を改善し、転写特性を向上させることができる。位相シフトマスクには主に、ハーフトーン型、レベンソン型（渋谷・レベンソン型）、およびクロムレス型がある。
レベンソン型位相シフトマスク（レベンソンマスク）では、マスクパターン上の隣接する２つの透光部（開口パターン）を透過する光の位相を互いに異なる状態となるようにし、干渉させることで露光強度比を向上させ、パターンの解像度（マスクパターンで回折した光のウェーハ上の転写像の解像度）を上げる手法を用いている。この手法では、隣接する２つの透光部同士の位相差をほぼ反転した逆位相状態にさせることで、開口パターン境界部の光強度を０とし、転写像においてパターンを分離できる（すなわち、パターンを解像できる）ようにしている。

２つの透光部の位相を反転させるためには、ｄ＝λ／２(ｎ−１)（ただし、ｄは彫り込む厚さ、λは露光波長、ｎは屈折率）の関係を満たすように、一方の透光部のガラスを彫り込む工程が必要である。例えば、特許文献１には、一方の凹部の深さがｄ１、他方の凹部の深さがｄ２となるように基板を彫り込み、ｄ１−ｄ２≒λ／２(ｎ−１)を満たすようにした、両彫り型の位相シフトマスクの製造方法が開示されている。この方法は、透明基板部を選択的にドライエッチングして所定の深さｄ１だけ彫り込む第１の彫り込み工程と、更にウエットエッチングを加えてλ／２（ｎ−１）の深さに彫り込む第２の彫り込み工程と、全透光部に対してウエットエッチングを行う第３の彫り込み工程を有する。

特開２００２−４０６２４号公報

図１１は、レベンソンマスクのパターン例を示す図である。図１１（ａ）は、抜きパターンを形成するためのマスクパターンの例を示す。なお、抜きパターンとは、遮光膜の一部を開口させ、メインパターンが抜き型であるパターンのことをいう。レベンソンマスクを用いた露光によって、抜きパターンを形成する場合は、交互に位相の異なる透光部（開口パターン）をマスクパターン上に配置すればよい。例えば、図１１（ａ）に示すように、Ｃｒ部１１上で、開口パターンとして平面視長方形状の位相が０°のガラス部（第１の透光部）１２と位相が１８０°のガラス部（第２の透光部）１３が一定間隔で交互に配置されるようにすればよい。

図１１（ｂ）は、残しパターンを形成するためのマスクパターンの例を示す。なお、残しパターンとは、遮光膜の大半を開口させ、メインパターンが残し型のパターンのことをいう。レベンソンマスクでの露光を用いて、平面視長方形状の残しパターンを形成する場合は、残しパターンの長手方向端部で異なる位相の透光部同士が隣接する境界部１４（位相シフト領域）が生じてしまい、そのまま露光すると露光強度が０となることで意図せぬレジスト解像不良（例えば、ポジ型を使用したときはレジスト残り、ネガ型を使用したときはレジスト抜け）が発生してしまう。すなわち、図１１（ｂ）に示すように、位相が０°のガラス部上に、メインパターンとして平面視長方形状のＣｒ部１１を設け、２つのＣｒ部１１に挟まれた領域に位相が１８０°のガラス部１３が配置されるようにする。この場合、位相が０°のガラス部１２と位相が１８０°のガラス部１３との境界部１４（位相シフト領域）において、位相シフト効果に起因する露光強度低下によるレジスト解像不良が発生するためにパターンを解像できない（パターンを分離できない）エリアが発生する。

レジスト解像不良の発生を防ぐために、１枚目のレベンソンマスクに加えて２枚目のトリムマスクを用いる手法が考えられる。図１２は、このような手法において用いるフォトマスクのパターン例を示す図である。図１２（ａ）に示す１枚目のフォトマスクであるレベンソンマスクでは、残しパターンであるＣｒ部１１ａの外周を囲むようにＣｒ部１１ｂを設けている。図１２（ｂ）に示す２枚目のフォトマスク（トリムマスク）であるバイナリーマスクでは、１枚目のフォトマスクで設けた残しパターンの外周を囲むＣｒ部１１ｂと位置を合わせて同じ形となるように、位相が０°のガラス部１２を設けている。これら２枚のフォトマスクを用いて、まず、１枚目のフォトマスクで残しパターン１１ａの外周をレジストで囲っておき、２枚目のフォトマスクでその囲った部分を開口し、続くエッチング工程で囲ったＣｒ部１１ａのみをトリミングする工程を経ることで、レジスト解像不良の発生するエリアが生じない。

上述のように、残しパターンを作成するには、１枚のレベンソンマスクを用いるだけでは形成が困難であり、少なくとも２枚のフォトマスクが必要である。この場合、２枚目のフォトマスクを用いた露光によるトリミング工程において、精確な露光間の重ね合わせ精度（フォトマスクの位置合わせ精度）が要求される。そのため、１枚のフォトマスクだけでレジスト解像不良が発生せずに残しパターンを形成できる露光方法が期待される。

そこで本発明は、基板彫り込み型の位相シフトマスクによってパターンを作成する際に、位相が変わる（位相が０°から１８０°または１８０°から０°に変わる）境界部（位相シフト領域）の位相シフト効果に起因する露光強度低下によってレジスト解像不良が発生することを防ぎ、かつ、精確な位置合わせ精度が要求されるトリミング工程を不要とするレベンソン型位相シフトマスク、およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の１態様は、透明基板上に遮光膜を設けたマスクブランクスに対して、フォトリソグラフィ法と遮光膜のエッチングとによって遮光膜の一定領域を開口し、続いて透明基板のエッチングを行うことで、第１の透光部および第２の透光部を形成し、前記第１の透光部と前記第２の透光部が光学位相的にほぼ１８０°の位相差の関係となるように設定されている位相シフトマスクの製造方法であって、前記第１の透光部と前記第２の透光部に対して、それぞれ光学位相的にほぼ±９０°の位相差の関係となるような前記第３の透光部を形成することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法である。

前記第３の透光部は、前記第１の透光部と前記第２の透光部の各々と接続するように配置されていてもよい。

前記第１の透光部および前記第２の透光部は平面視長方形状であり、前記第１の透光部と前記第２の透光部は、各々の長手方向が同じ方向であるように所定の間隔で交互に配置されていてもよい。

前記第３の透光部は、前記第１の透光部および前記第２の透光部の各々と、前記第１の透光部および前記第２の透光部の長手方向端部において接続するように配置されていてもよい。

前記第３の透光部は、平面視長方形状であり、前記第３の透光部の長手方向は、前記第１の透光部および前記第２の透光部の長手方向とは向きが異なっていてもよい。

本発明の１態様は、１８０°の位相差を有する第１の透光部および第２の透光部が形成されている位相シフトマスクであって、前記第１の透光部および前記第２の透光部と±９０°の位相差を有する第３の透光部を有することを特徴とする位相シフトマスクである。

前記第３の透光部は、前記第１の透光部と前記第２の透光部の各々と接続するように配置されていてもよい。
前記第１の透光部および前記第２の透光部は平面視長方形状であり、前記第１の透光部と前記第２の透光部は、各々の長手方向が同じ方向であるように所定の間隔で交互に配置されていてもよい。

前記第３の透光部は、前記第１の透光部および前記第２の透光部の各々と、前記第１の透光部および前記第２の透光部の長手方向端部において接続するように配置されていてもよい。

前記第３の透光部は、平面視長方形状であり、前記第３の透光部の長手方向は、前記第１の透光部および前記第２の透光部の長手方向とは向きが異なっていてもよい。

本発明によれば、基板彫り込み型の位相シフトマスクによってパターンを作成する際に、位相が変わる（位相が０°から１８０°または１８０°から０°に変わる）境界部（位相シフト領域）の位相シフト効果に起因する露光強度低下によってレジスト解像不良が発生することを防ぎ、かつ、精確な位置合わせ精度が要求されるトリミング工程を不要とするレベンソン型位相シフトマスク、およびその製造方法を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る、レベンソン型位相シフトマスク（レベンソンマスク）のパターンの例を示す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る、レベンソン型位相シフトマスク（レベンソンマスク）のパターンの例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。 本発明の第４実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。 本発明の第４実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。 レベンソンマスクのパターン例を示す図である。 １枚目のレベンソンマスクに加えて２枚目のトリムマスクを用いる手法において用いるフォトマスクのパターン例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る、レベンソン型位相シフトマスク（レベンソンマスク）のパターンの例を示す図である。
まず、メインパターンとして、位相が０°のガラス部上にＣｒ部１１を設けている。なお、本明細書中において、基板の平面視で、互いに直交する２方向のうちの一方の方向を「上下方向Ｌ１」とし、他方向を「左右方向Ｌ２」とする。さらに、基板の平面に垂直な方向を「垂直方向Ｌ３」とする。図１の例では、Ｃｒ部１１は、左右方向Ｌ２に沿った長さが上下方向Ｌ１に沿った長さよりも長い平面視長方形状に形成されている。すなわち、Ｃｒ部１１は、左右方向Ｌ２に延びる（長手方向が左右方向Ｌ２である）平面視長方形状である。ただし、Ｃｒ部１１の形状はこの場合に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。
２つのＣｒ部１１に挟まれた領域には、位相が異なるガラス部（第１の透光部１２と第２の透光部１３）が配置されるようにする。図１の例では、第１の透光部１２は位相が０°のガラス部であり、第２の透光部１３は位相が１８０°のガラス部である。ただし、第１の透光部と第２の透光部の位相はこの場合に限定されるものではなく、第１の透光部と第２の透光部が光学位相的にほぼ１８０°の位相差の関係となるように設定されていればよい。
また、図１の例では、第１の透光部１２および第２の透光部１３の各々は、左右方向Ｌ２に沿った長さが上下方向Ｌ１に沿った長さよりも長い平面視長方形状に形成されている。すなわち、第１の透光部１２および第２の透光部１３は、左右方向Ｌ２に延びる（長手方向が左右方向Ｌ２である）平面視長方形状である。ただし、第１の透光部１２および第２の透光部１３の形状はこの場合に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。第１の透光部１２と第２の透光部１３は、各々の長手方向が同じ方向であるように所定の間隔で交互に配置されている。
このように、図１の例では、メインパターンは長方形状のＣｒ部１１およびＣｒ部１１に挟まれたガラス部（第１の透光部１２と第２の透光部１３）から構成されている。すなわち、図１において、メインパターンは、図１１（ｂ）に示す従来のマスクパターンと同じである。本発明ではさらに、第１の透光部１２および第２の透光部１３の長手方向端部（メインパターンの長手方向端部）において接続するように所定範囲の領域に位相が９０°のガラス部（第３の透光部）１５を設けている。これにより、位相が９０°のガラス部１５が緩衝領域となり、位相が０°から１８０°または１８０°から０°に変わる境界部（位相シフト領域）をなくしている。
図１の例では、第３の透光部１５は上下方向Ｌ１に沿った長さが左右方向Ｌ２に沿った長さよりも長い平面視長方形状に形成されている。すなわち、第３の透光部１５は、上下方向Ｌ１に延びる（長手方向が上下方向Ｌ１である）平面視長方形状である。ただし、第３の透光部１５の形状はこの場合に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。

図１（ａ）は、第３の透光部１５が、第１の透光部１２および第２の透光部１３の長手方向端部と接続して、基板の上下方向Ｌ１に切れ目なく延びて配置されている例を示している。図１（ｂ）は、１つの第３の透光部１５が、１つの第１の透光部１２および１つの第２の透光部１３の長手方向端部のみと接続して配置されている例を示している。図１（ｃ）は、第３の透光部１５が、メインパターンを取り囲むように配置されている例を示している。

なお、パターン形状や位相の関係は図１の例だけに限らず、露光条件やレベンソン型位相シフトマスクの製造上の都合によって、多少の違いがあってもよい。例えば、位相が９０°から２７０°に変わる位相シフト領域に対して、位相シフト領域を含むメインパターンの端部に接続するように位相が０°の緩衝領域を設けてもよい。本発明では、１８０°の位相差を形成していた第１の透光部１２および第２の透光部１３の長手方向端部に対して、それぞれ光学位相的にほぼ±９０°の位相差を有する緩衝領域（第３の透光部１５）を設ける。これにより、位相シフト効果に起因する露光強度低下によるレジスト解像不良の発生を防ぐことができる。

従来のレベンソン型位相シフトマスクの残しパターンにおいては、位相が０°の領域と位相が１８０°の領域の境界部（位相シフト領域）が空間的に生じ、境界部における露光強度が位相シフト効果により大きく打ち消されることで、意図せぬレジスト解像不良が発生してしまっていた。

それに対して、本発明のレベンソン型位相シフトマスクによれば、境界部に緩衝領域となる位相が９０°の第３の透光部１５を設けることで、逆位相による打消し効果を大きく低減し、意図せぬレジスト解像不良が発生することを防ぐことができる。

上述のように、本発明は、図１のように、遮光膜の大半を開口させた、メインパターンが残し型（残しパターン）のレベンソン型位相シフトマスクに対して効果的である。しかしながら、遮光膜の一部を開口させた、メインパターンが抜き型（抜きパターン）のレベンソン型位相シフトマスクに対しても、図２のようなガラス部が繋がっている領域を有するパターンであれば、本発明は有効である。

図２は、本発明の一実施形態に係る、レベンソン型位相シフトマスク（レベンソンマスク）のパターンの例を示す図であり、抜きパターンを形成するためのマスクパターンの例を示す。まず、メインパターンとして、Ｃｒ部１１上で平面視長方形状の位相が０°のガラス部（第１の透光部）１２と位相が１８０°のガラス部（第２の透光部）１３が一定間隔で交互に配置されるようにする。すなわち、図２において、メインパターンは、図１１（ａ）に示す従来のマスクパターンと同じである。本発明ではさらに、位相が０°のガラス部（第１の透光部）１２と位相が１８０°のガラス部（第２の透光部）１３とを繋ぐように、位相が９０°のガラス部（第３の透光部）１５を設けている。これにより、位相が９０°のガラス部（第３の透光部）１５が緩衝領域となり、位相が０°から１８０°または１８０°から０°に変わる境界部（位相シフト領域）をなくしている。

図２（ａ）は、左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状のガラス部（第１の透光部）１２およびガラス部（第２の透光部）１３の少なくとも一方の長手方向端部に、上下方向Ｌ１に延びる平面視長方形状の位相が９０°のガラス部（第３の透光部）１５を設けている例を示している。図２（ｂ）は、左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状のガラス部（第１の透光部）１２とガラス部（第２の透光部）１３とを長手方向中央または長手方向端部で繋ぐように位相が９０°のガラス部（第３の透光部）１５を設けている例を示している。なお、パターン形状や位相の関係は図２の例だけに限らず、露光条件やレベンソン型位相シフトマスクの製造上の都合によって、多少の違いがあってもよい。

次に、本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法について説明する。

（第１実施形態）
図３〜図４は、本発明の第１実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。なお、図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）および図４（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）は上面図であり、上下方向が上述の上下方向Ｌ１、左右方向が上述の左右方向Ｌ２である。図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）および図４（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）は、それぞれ、図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）および図４（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）の点線に沿った断面図であり、上下方向が上述の垂直方向Ｌ３である。

まず、透明基板（Ｑｚ）２１の上に、クロム（Ｃｒ）２２を蒸着させて遮光膜を形成することでマスクブランクスを得る。透明基板２１は石英ガラス基板であり、露光波長λに対する屈折率ｎを有する。このマスクブランクスの表面にレジスト（感光性樹脂）２３を均一に塗布する。そして、電子ビームによって、平面視長方形状の一部領域を露光し、露光されたレジスト２３を除去すると、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、レジスト２３に左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の第１の開口（第１の透光部１２）が設けられ、上方から見ると第１の開口からクロム２２が露出した状態となる。なお、ここまでの工程は、通常のフォトリソグラフィ法と同様である。

次に、遮光膜が露出した領域（第１の透光部１２）に反応性ガスによる化学反応（ドライエッチング）を施すと、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の透光部１２においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第１の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第１の開口（第１の透光部１２）における透明基板２１の位相は０°である。さらに、透明基板２１を彫り込み、第１の開口（第１の透光部１２）における透明基板２１の位相が１８０°となるまで彫り込む。そしてレジスト２３を除去すると、図３（ｅ）、（ｆ）に示すように、位相が１８０°の平面視長方形状の第１の開口（第１の透光部１２）が設けられた状態となる。

次に、表面にレジスト２３を均一に塗布して第１の開口（第１の透光部１２）を遮蔽する。そして、電子ビームによって２つの第１の透光部１２に挟まれた平面視長方形状の一部領域を露光し、露光されたレジストを除去すると、図３（ｇ）、（ｈ）に示すように、レジスト２３に左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の第２の開口（第２の透光部１３）が設けられた状態となる。次に、遮光膜が露出した領域（第２の透光部１３）にドライエッチングを施すと、図３（ｉ）、（ｊ）に示すように、第２の透光部１３においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第２の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第２の開口（第２の透光部１３）における透明基板２１の位相は０°である。そしてレジスト２３を除去すると、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、位相が１８０°の第１の開口（第１の透光部１２）と位相が０°の第２の開口（第２の透光部１３）が設けられた状態となる。さらに、透明基板２１を位相９０°分だけ彫り込むと、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、位相が２７０°の第１の開口（第１の透光部１２）と位相が９０°の第２の開口（第２の透光部１３）が設けられた状態となる。

次に、表面にレジスト２３を均一に塗布して、第１の開口（第１の透光部１２）および第２の開口（第２の透光部１３）を遮蔽する。そして、電子ビームによって、第１の透光部１２および第２の透光部１３の長手方向端部において、上下方向Ｌ１に延びる平面視長方形状の一部領域を露光し、露光されたレジストを除去すると、図４（ｅ）、（ｆ）に示すように、レジスト２３に上下方向Ｌ１に延びる平面視長方形状の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。次に、遮光膜が露出した領域（第３の透光部１５）にドライエッチングを施すと、図４（ｇ）、（ｈ）に示すように、第３の透光部１５においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第３の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第３の開口（第３の透光部１５）における透明基板２１の位相は０°である。そしてレジスト２３を除去すると、図４（ｉ）、（ｊ）に示すように、位相が２７０°の第１の開口（第１の透光部１２）、位相が９０°の第２の開口（第２の透光部１３）および位相が０°の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。

上述の手法により、透明基板上に遮光膜を設けたマスクブランクスに対して、通常のフォトリソグラフィ法と遮光膜のエッチングによって遮光膜の一定領域を開口し、続く透明基板のエッチングを経ることで、最終的に異なる位相を有する第１の透光部、第２の透光部および第３の透光部を形成することができる。上述のように、第１実施形態では、先に第１の透光部と第２の透光部のうちの一方を１８０°相当の深さとなるように遮光膜の開口及び彫り込みを行い、続いて他方を開口した後、第１の透光部と第２の透光部の両方を９０°相当の深さ彫り込み、最後に緩衝領域となる第３の透光部の遮光膜の開口を行っている。

なお、上述の例では、第１の透光部の位相が２７０°、第２の透光部の位相が９０°、第３の透光部の位相が０°であったが、各透光部の位相はこれらの値に限定されない。第１の透光部と第２の透光部を光学位相的にほぼ１８０°の位相差の関係となるように設定し、また第３の透光部を第１の透光部と、第２の透光部に対して、それぞれ光学位相的にほぼ±９０°の位相差の関係となるように設定すればよい。

（第２実施形態）
図５〜図６は、本発明の第２実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。なお、図５（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）および図６（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）は上面図であり、上下方向が上述の上下方向Ｌ１、左右方向が上述の左右方向Ｌ２である。図５（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）および図６（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）は、それぞれ、図５（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）および図６（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）の点線に沿った断面図であり、上下方向が上述の垂直方向Ｌ３である。

まず、透明基板（Ｑｚ）２１の上に、クロム（Ｃｒ）２２を蒸着させて遮光膜を形成することでマスクブランクスを得る。透明基板２１は石英ガラス基板であり、露光波長λに対する屈折率ｎを有する。このマスクブランクスの表面にレジスト（感光性樹脂）２３を均一に塗布する。そして、電子ビームによって、平面視長方形状の一部領域を露光し、露光されたレジスト２３を除去すると、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、レジスト２３に左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の第１の開口（第１の透光部１２）が設けられた状態となる。なお、ここまでの工程は、通常のフォトリソグラフィ法と同様である。

次に、遮光膜が露出した領域（第１の透光部１２）に反応性ガスによる化学反応（ドライエッチング）を施すと、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の透光部１２においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第１の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第１の開口（第１の透光部１２）における透明基板２１の位相は０°である。さらに、透明基板２１を彫り込み、第１の開口（第１の透光部１２）における透明基板２１の位相が９０°となるまで彫り込む。そしてレジスト２３を除去すると、図５（ｅ）、（ｆ）に示すように、位相が９０°の第１の開口（第１の透光部１２）が設けられた状態となる。

次に、表面にレジスト２３を均一に塗布して第１の開口（第１の透光部１２）を遮蔽する。そして、電子ビームによって第１の透光部１２の長手方向端部において、上下方向Ｌ１に延びる平面視長方形状の一部領域を露光し、露光されたレジストを除去すると、図５（ｇ）、（ｈ）に示すように、レジスト２３に上下方向Ｌ１に延びる平面視長方形状の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。次に、遮光膜が露出した領域（第３の透光部１５）にドライエッチングを施すと、図５（ｉ）、（ｊ）に示すように、第３の透光部１５においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第３の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第３の開口（第３の透光部１５）における透明基板２１の位相は０°である。そしてレジスト２３を除去すると、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、位相が９０°の左右方向Ｌ２に延びる長方形状の第１の開口（第１の透光部１２）と位相が０°の上下方向Ｌ１に延びる長方形状の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。さらに、透明基板２１を位相９０°分だけ彫り込むと、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、位相が１８０°の第１の開口（第１の透光部１２）と位相が９０°の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。

次に、表面にレジスト２３を均一に塗布して第１の開口（第１の透光部１２）および第３の開口（第３の透光部１５）を遮蔽する。そして、電子ビームによって、２つの第１の透光部１２に挟まれた左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の一部領域を露光し、露光されたレジストを除去すると、図６（ｅ）、（ｆ）に示すように、レジスト２３に左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の第２の開口（第２の透光部１３）が設けられた状態となる。次に、遮光膜が露出した領域（第２の透光部１３）にドライエッチングを施すと、図６（ｇ）、（ｈ）に示すように、第２の透光部１３においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第２の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第２の開口（第２の透光部１３）における透明基板２１の位相は０°である。そしてレジスト２３を除去すると、図６（ｉ）、（ｊ）に示すように、位相が１８０°の第１の開口（第１の透光部１２）、位相が０°の第２の開口（第２の透光部１３）および位相が９０°の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。

上述の手法により、透明基板上に遮光膜を設けたマスクブランクスに対して、通常のフォトリソグラフィ法と遮光膜のエッチングによって遮光膜の一定領域を開口し、続く透明基板のエッチングを経ることで、最終的に異なる位相を有する第１の透光部、第２の透光部および第３の透光部を形成することができる。上述のように、第２実施形態では、先に第１の透光部と第２の透光部のうち、第１の透光部を９０°相当の深さとなるように遮光膜の開口及び彫り込みを行い、続いて緩衝領域となる第３の透光部の遮光膜の開口を行った後、第１の透光部と第３の透光部の両方を９０°相当の深さ彫り込み、最後に第２の透光部の遮光膜の開口を行っている。

なお、上述の例では、第１の透光部の位相が１８０°、第２の透光部の位相が０°、第３の透光部の位相が９０°であったが、各透光部の位相はこれらの値に限定されない。第１の透光部と第２の透光部を光学位相的にほぼ１８０°の位相差の関係となるように設定し、また第３の透光部を第１の透光部と、第２の透光部に対して、それぞれ光学位相的にほぼ±９０°の位相差の関係となるように設定すればよい。

（第３実施形態）
図７〜図８は、本発明の第２実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。なお、図７（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）および図８（ａ）、（ｃ）は上面図であり、上下方向が上述の上下方向Ｌ１、左右方向が上述の左右方向Ｌ２である。図７（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）および図８（ｂ）、（ｄ）は、それぞれ、図７（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）および図８（ａ）、（ｃ）の点線に沿った断面図であり、上下方向が上述の垂直方向Ｌ３である。

まず、透明基板（Ｑｚ）２１の上に、クロム（Ｃｒ）２２を蒸着させて遮光膜を形成することでマスクブランクスを得る。透明基板２１は石英ガラス基板であり、露光波長λに対する屈折率ｎを有する。このマスクブランクスの表面にレジスト（感光性樹脂）２３を均一に塗布する。そして、電子ビームによって、左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の一部領域およびその領域の長手方向端部に接続する上下方向Ｌ１に延びる平面視長方形状の領域を露光し、露光されたレジスト２３を除去すると、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、レジスト２３に、左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の第１の開口（第１の透光部１２）および第１の開口の長手方向端部に接続する上下方向Ｌ１に延びる平面視長方形状の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。

次に、遮光膜が露出した領域（第１の透光部１２および第３の透光部１５）に反応性ガスによる化学反応（ドライエッチング）を施すと、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の透光部１２および第３の透光部１５においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第１の開口および第３の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第１の開口（第１の透光部１２）および第３の開口（第３の透光部１５）における透明基板２１の位相は０°である。さらに、透明基板２１を彫り込み、第１の開口（第１の透光部１２）および第３の開口（第３の透光部１５）における透明基板２１の位相が２７０°となるまで彫り込む。そしてレジスト２３を除去すると、図７（ｅ）、（ｆ）に示すように、位相が２７０°の第１の開口（第１の透光部１２）および第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。

次に、表面にレジスト２３を均一に塗布して第１の開口（第１の透光部１２）を遮蔽する。この時、第３の開口（第３の透光部１５）は遮蔽しない。そして、電子ビームによって２つの第１の透光部１２に挟まれた左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の一部領域を露光し、露光されたレジストを除去すると、図７（ｇ）、（ｈ）に示すように、レジスト２３に左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の第２の開口（第２の透光部１３）が設けられた状態となる。次に、遮光膜が露出した領域（第２の透光部１３）にドライエッチングを施すと、図７（ｉ）、（ｊ）に示すように、第２の透光部１３においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第２の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第２の開口（第２の透光部１３）における透明基板２１の位相は０°である。第１の開口（第１の透光部１２）を遮蔽するレジストが残った状態で、さらに、透明基板２１を位相９０°分だけ彫り込むと、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、位相が９０°の第２の開口（第２の透光部１３）と位相が３６０°の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。そしてレジスト２３を除去すると、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、位相が２７０°の第１の開口（第１の透光部１２）、位相が９０°の第２の開口（第２の透光部１３）および位相が３６０°の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。

上述の手法により、透明基板上に遮光膜を設けたマスクブランクスに対して、通常のフォトリソグラフィ法と遮光膜のエッチングによって遮光膜の一定領域を開口し、続く透明基板のエッチングを経ることで、最終的に異なる位相を有する第１の透光部、第２の透光部および第３の透光部を形成することができる。上述のように、第３実施形態では、第１の透光部と緩衝領域となる第３の透光部の両方を２７０°相当の深さとなるように遮光膜の開口及び彫り込みを行い、続いて第１の透光部をレジストで遮蔽したまま第２の透光部と第３の透光部を開口して９０°相当の深さ彫り込み、最後にレジスト剥離を行っている。

なお、上述の例では、第１の透光部の位相が２７０°、第２の透光部の位相が９０°、第３の透光部の位相が３６０°であったが、各透光部の位相はこれらの値に限定されない。第１の透光部と第２の透光部を光学位相的にほぼ１８０°の位相差の関係となるように設定し、また第３の透光部を第１の透光部と、第２の透光部に対して、それぞれ光学位相的にほぼ±９０°の位相差の関係となるように設定すればよい。

（第４実施形態）
図９〜図１０は、本発明の第４実施形態に係るレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を示す図である。なお、図９（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）および図１０（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）は上面図であり、上下方向が上述の上下方向Ｌ１、左右方向が上述の左右方向Ｌ２である。図９（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）および図１０（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）は、それぞれ、図９（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）および図１０（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）の点線に沿った断面図であり、上下方向が上述の垂直方向Ｌ３である。

まず、透明基板（Ｑｚ）２１の上に、クロム（Ｃｒ）２２を蒸着させて遮光膜を形成することでマスクブランクスを得る。透明基板２１は石英ガラス基板であり、露光波長λに対する屈折率ｎを有する。このマスクブランクスの表面にレジスト（感光性樹脂）２３を均一に塗布する。そして、電子ビームによって、左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の一部領域を露光し、露光されたレジスト２３を除去すると、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、レジスト２３に左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の第１の開口（第１の透光部１２）が設けられた状態となる。なお、ここまでの工程は、通常のフォトリソグラフィ法と同様である。

次に、遮光膜が露出した領域（第１の透光部１２）に反応性ガスによる化学反応（ドライエッチング）を施すと、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の透光部１２においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第１の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第１の開口（第１の透光部１２）における透明基板２１の位相は０°である。さらに、透明基板２１を彫り込み、第１の開口（第１の透光部１２）における透明基板２１の位相が２７０°となるまで彫り込む。そしてレジスト２３を除去すると、図９（ｅ）、（ｆ）に示すように、位相が２７０°の第１の開口（第１の透光部１２）が設けられた状態となる。

次に、表面にレジスト２３を均一に塗布して第１の開口（第１の透光部１２）を遮蔽する。そして、電子ビームによって２つの第１の透光部１２に挟まれた左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の一部領域を露光し、露光されたレジストを除去すると、図９（ｇ）、（ｈ）に示すように、レジスト２３に左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の第２の開口（第２の透光部１３）が設けられた状態となる。次に、遮光膜が露出した領域（第２の透光部１３）にドライエッチングを施すと、図９（ｉ）、（ｊ）に示すように、第２の透光部１３においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第２の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第２の開口（第２の透光部１３）における透明基板２１の位相は０°である。

さらに、レジスト２３で第１の開口（第１の透光部１２）を遮蔽したまま、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、透明基板２１を位相９０°分だけ彫り込む。そしてレジスト２３を除去すると、図１０（ｃ）、（ｄ）に示すように、位相が２７０°の第１の開口（第１の透光部１２）と位相が９０°の第２の開口（第２の透光部１３）が設けられた状態となる。

次に、表面にレジスト２３を均一に塗布して第１の開口（第１の透光部１２）および第２の開口（第２の透光部１３）を遮蔽する。そして、電子ビームによって、第１の透光部および第２の透光部の長手方向端部において上下方向Ｌ１に延びる平面視長方形状の一部領域を露光し、露光されたレジストを除去すると、図１０（ｅ）、（ｆ）に示すように、レジスト２３に左右方向Ｌ２に延びる平面視長方形状の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。次に、遮光膜が露出した領域（第３の透光部１５）にドライエッチングを施すと、図１０（ｇ）、（ｈ）に示すように、第３の透光部１５においてクロム２２が彫り込まれ、上方から見ると第３の開口から透明基板２１が露出した状態となる。この状態では、第３の開口（第３の透光部１５）における透明基板２１の位相は０°である。そしてレジスト２３を除去すると、図１０（ｉ）、（ｊ）に示すように、位相が２７０°の第１の開口（第１の透光部１２）、位相が９０°の第２の開口（第２の透光部１３）および位相が０°の第３の開口（第３の透光部１５）が設けられた状態となる。

上述の手法により、透明基板上に遮光膜を設けたマスクブランクスに対して、通常のフォトリソグラフィ法と遮光膜のエッチングによって遮光膜の一定領域を開口し、続く透明基板のエッチングを経ることで、最終的に異なる位相を有する第１の透光部、第２の透光部および第３の透光部を形成することができる。上述のように、第４実施形態では、第１の透光部を２７０°相当の深さとなるように遮光膜の開口及び彫り込みを行い、続いて第１の透光部をレジストで遮蔽したまま第２の透光部の遮光膜の開口を行った後、９０°相当の深さ彫り込み、更にレジスト剥離を行い、最後に緩衝領域となる第３の透光部の遮光膜の開口を行う、という流れで位相シフトマスクを作製している。

なお、上述の例では、第１の透光部の位相が２７０°、第２の透光部の位相が９０°、第３の透光部の位相が０°であったが、各透光部の位相はこれらの値に限定されない。第１の透光部と第２の透光部を光学位相的にほぼ１８０°の位相差の関係となるように設定し、また第３の透光部を第１の透光部と、第２の透光部に対して、それぞれ光学位相的にほぼ±９０°の位相差の関係となるように設定すればよい。

以上、第１〜第４の各実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法について説明したが、各製造方法のメリットは以下の通りである。いずれの製造方法に依るかは、必要な形状精度、成膜可能なＣｒ膜厚、工程負荷などを総合的に勘案して適宜選択しうる。

第１実施形態の製造方法のメリットは、段差状（階段状）にＱｚをエッチングする箇所がないため、構造の角の形状がエッチングによって丸まってしまう現象が発生しづらく、形状形成に対して有利となる（形状がよい）ことである。

第２実施形態の製造方法のメリットは、彫る量（Ｑｚをエッチングする量）が最小限で済むため、マスキングしているＣｒ膜のロス量や彫り込み精度に対して有利となることである。

第３実施形態の製造方法のメリットは、製造工程が他の方法よりも短く、従来方法とほぼ同程度の工程負荷で製造可能となることである。

第４実施形態の製造方法のメリットは、段差状（階段状）にＱｚをエッチングする箇所がないため、構造の角の形状がエッチングによって丸まってしまう現象が発生しづらく、形状形成に対して有利となる（形状がよい）ことである。さらに、追加のＱｚエッチングを行う工程がないため、形状形成に対して有利となる（形状がよい）。

上述の各実施形態において、光学位相的に１８０°の位相差とは、１８０°だけに限らず、５４０°、９００°、１２６０°等も含まれ、光学位相的に等価の位相であればそれらを含む。同様に、光学位相的に±９０°の位相差とは、９０°および−９０°だけに限らず、４５０°や２７０°等も含まれ、光学位相的に等価の位相であればそれらを含む。

形成される彫り込み深さの差については、例えば１８０°の位相差に相当する彫り込み深さの差はλ／２（ｎ−１）であるが、これに限らず例えば５４０°の位相差に相当する３λ／２（ｎ−１）の彫り込み深さの差であっても、光学位相的には等価であるので構わない。同様に、±９０°の位相差に相当する彫り込み深さの差は±λ／４（ｎ−１）であるが、これに限らず例えば±４５０°の位相差に相当する±５λ／４（ｎ−１）の彫り込み深さの差であっても、光学位相的には等価であるので構わない。

すなわち、上述の各実施形態において、第１の透光部の位相、第２の透光部の位相および第３の透光部の位相の関係としては光学位相的に等価である。第１の透光部と第２の透光部を光学位相的にほぼ１８０°の位相差の関係となるように設定し、また第３の透光部を第１の透光部と、第２の透光部に対して、それぞれ光学位相的にほぼ±９０°の位相差の関係となるように設定すればよい。

遮光膜の開口については、ＥＢ（Electron Beam）描画やレーザー描画等の通常のフォトリソグラフィ法で行えばよい。開口する順番については、上述の各実施形態に係る製造方法で示したように数通り考えられるが、これは基板エッチング時のエッチング条件の選択比、パターンの解像限界とレジスト厚さ、位相シフトマスクに照射される露光波長等のパラメータによって、様々に変わり得る。例えば、露光波長が波長３６５ｎｍのｉ線で透明基板が一般的なガラス基板である場合、位相差約１８０°を生じさせるには約３８５ｎｍの彫り込み深さが必要となり、基板をその量だけエッチングする際にレジスト遮蔽量が持つかどうかは基板エッチング条件の選択比に依存する。そして遮蔽が持たない場合は、複数回のリソグラフィとエッチングを繰り返して彫り込む、もしくは遮光膜をハードマスクとして彫り込むという工程が必要となる。一方、露光波長が波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーの場合、位相差約１８０°を生じさせるには約１７３ｎｍの彫り込み深さが必要となるが、ｉ線の場合と比べて半分以下の量であるため、比較的レジスト遮蔽量は持ちやすい。但し、解像したいパターンが小さい場合は、解像性とレジスト膜厚の関係に伴い、塗布するレジストすなわち遮蔽レジストを薄くしなければならないため、やはりレジスト遮蔽量が持つかどうかという問題に直面する。このようなことから、基板エッチング時のエッチング選択比、パターンの解像限界とレジスト厚さ、露光波長等のパラメータによって、製造工程を変更する必要がある。

透明基板のエッチングとしては、透明基板を彫り込むことができる手法であればよいため、ウエットエッチングやドライエッチングを用いることができる。露光波長λとしては、波長１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザー、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長３６５ｎｍのｉ線、波長４０５ｎｍのｈ線、波長４３６ｎｍのｇ線などが挙げられ、本発明はこれら電子線向けの位相シフトマスクとして用いることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

１１、１１ａ、１１ｂ…Ｃｒ部、１２…第１の透光部（ガラス部、第１の開口）、１３…第２の透光部（ガラス部、第２の開口）、１４…境界部、１５…第３の透光部（ガラス部、第３の開口）、２１…透明基板（Ｑｚ）、２２…クロム（Ｃｒ）、２３…レジスト

Claims (10)

1. 透明基板上に遮光膜を設けたマスクブランクスに対して、フォトリソグラフィ法と遮光膜のエッチングとによって遮光膜の一定領域を開口し、続いて透明基板のエッチングを行うことで、第１の透光部および第２の透光部を形成し、前記第１の透光部と前記第２の透光部が光学位相的にほぼ１８０°の位相差の関係となるように設定されている位相シフトマスクの製造方法であって、
   前記第１の透光部と前記第２の透光部に対して、それぞれ光学位相的にほぼ±９０°の位相差の関係となるような第３の透光部を形成する
   ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
2. 前記第３の透光部は、前記第１の透光部と前記第２の透光部の各々と接続するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
3. 前記第１の透光部および前記第２の透光部は、平面視長方形状であり、
   前記第１の透光部と前記第２の透光部は、各々の長手方向が同じ方向であるように所定の間隔で交互に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の位相シフトマスクの製造方法。
4. 前記第３の透光部は、前記第１の透光部および前記第２の透光部の各々と、前記第１の透光部および前記第２の透光部の長手方向端部において接続するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の位相シフトマスクの製造方法。
5. 前記第３の透光部は、平面視長方形状であり、
   前記第３の透光部の長手方向は、前記第１の透光部および前記第２の透光部の長手方向とは向きが異なることを特徴とする請求項３または４に記載の位相シフトマスクの製造方法。
6. １８０°の位相差を有する第１の透光部および第２の透光部が形成されている位相シフトマスクであって、
   前記第１の透光部および前記第２の透光部に対して、それぞれ光学位相的にほぼ±９０°の位相差を有する第３の透光部を有することを特徴とする位相シフトマスク。
7. 前記第３の透光部は、前記第１の透光部と前記第２の透光部の各々と接続するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の位相シフトマスク。
8. 前記第１の透光部および前記第２の透光部は、平面視長方形状であり、
   前記第１の透光部と前記第２の透光部は、各々の長手方向が同じ方向であるように所定の間隔で交互に配置されていることを特徴とする請求項６または７に記載の位相シフトマスク。
9. 前記第３の透光部は、前記第１の透光部および前記第２の透光部の各々と、前記第１の透光部および前記第２の透光部の長手方向端部において接続するように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の位相シフトマスク。
10. 前記第３の透光部は平面視長方形状であり、
    前記第３の透光部の長手方向は、前記第１の透光部および前記第２の透光部の長手方向とは向きが異なることを特徴とする請求項８または９に記載の位相シフトマスク。

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