JP3311389B2 - 位相シフトフォトマスクにおける無効部分の発生を防止する方法 - Google Patents

位相シフトフォトマスクにおける無効部分の発生を防止する方法

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    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/30—Alternating PSM, e.g. Levenson-Shibuya PSM; Preparation thereof

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位相シフトフォトマスク
に関し、特に、当該位相シフトマスク上のパタンを集積
回路の表面に転写する際に、不都合な無効（出力強度０
の）部分の発生（ｎｕｌｌ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を防
止するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】位相シフト法は集積回路の表面上に形成
される画像のコントラストを高めるためのフォトリソグ
ラフィ技術において知られる技法である。また、位相シ
フトフォトマスクはこのような画像のパタン幅を０．５
μｍ以下にするために有用な手段である。図１（Ａ）に
従来の位相シフトフォトマスクを示す。この従来の位相
シフトフォトマスクは、例えば石英から成る透明基板１
０と、例えばクロムから成る複数の非透過光部１２とを
含む。なお、当該非透過光部１２は金属層であり、トラ
ンジスタ接点であり、また、トランジスタ活性領域であ
り、さらに、集積回路の特定層を形成するための他のパ
タン領域を示す。また、当該位相シフトフォトマスクは
上記基板１０及び非透過光部１２だけでなく、複数の透
明な位相シフト部１４（以下、単に「位相シフタ」とい
う）をも含む。当該位相シフタ１４は該フォトマスクの
表面上に追加的に設けた透光性材料から成るパタン層で
ある。
【０００３】このような構成においては、光が上記基板
１０及び位相シフタ１４を通過する際に、その波長が、
空気中のそれを基準として、該基板１０及び位相シフタ
１４のそれぞれの屈折率に対応して減少する。なお、こ
の場合、当該フォトマスクにおける位相シフト部位と非
位相シフト部位とをそれぞれ通過することより成る２種
類の光ビームの光学的位相差、すなわちθは以下の式で
表せる。
【０００４】θ＝２πａ（ｎ−１）／λ 上式において、ｎ及びａはそれぞれ位相シフタ１４の屈
折率及び厚さである。通常、位相シフトをπとするため
に、 ａ＝λ／（２（ｎ−１））に設定する。
【０００５】このようにすることによって、当該位相シ
フトをπの奇数倍数のいずれか、すなわち、（２ｍ＋
１）π、（ここで、ｍ＝０、１、２、．．．）とするこ
とができる。
【０００６】もちろん、上記２種類の光ビームの位相ず
れは相対的なものではあるが、構成上及び動作上の説明
を簡単にするために、当該フォトマスクから隆起した部
分を普通位相シフタという。
【０００７】図１（Ａ）に示す位相シフトフォトマスク
は「交流型位相シフト技法」として知られており、図示
の如く、近接する非透過光部１２の間には、位相シフト
部位である隆起した位相シフタ１４が所定間隔で備えら
れており、さらに、当該位相シフタ１４を備える非透過
光部１２の各対の間にはフォトマスク基板１０の非位相
シフト領域がそれぞれ設けられている。このような交流
型位相シフト式フォトマスクの動作を従来のフォトマス
クの動作と対比して図１（Ｂ）乃至図１（Ｄ）に示す。
すなわち、図１（Ｂ）乃至図１（Ｄ）においては、マス
ク上の電界、ウエハ上の電界および該ウエハ上の電界強
度がそれぞれ示されている。さらに、位相シフタ１４に
よる「−１」に対応する振幅は上記電界の空間周波数を
効果的に減少して、画像システム内のレンズの転写機能
による影響を抑制しながらウエハ面における画像を高コ
ントラストに形成することができる。
【０００８】すなわち、フォトレジストに上記電界が記
録されるときに、当該電界の振幅の二乗に比例する強度
のみが記録され、減縮した空間周波数が２倍に増加す
る。その結果、元々の空間周波数に復帰することになる
が、画像のコントラストがかなり高くなる。また、上記
空間周波数の減縮に加えて、電界が０から−１の範囲の
振幅を有するので、いわゆるエッジコントラストが良好
になる。それゆえ、当該交流型位相シフトシステムによ
れば、空間周波数の減少とともにエッジコントラストの
向上を図ることが可能になる。
【０００９】２種類の交流型位相シフトフォトマスクを
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す。このうち、図２
（Ａ）に示すものは「付加式」位相シフトフォトマスク
であり、上記位相シフタ１４が上述の如き透過光材料か
ら成るパタン層として設けられている。他方、図２
（Ｂ）は「除去式」位相シフトフォトマスクを示し、位
相シフタ１４Ａは基板１０を部分的にエッチング処理す
ることによって形成される。すなわち、当該除去式フォ
トマスクにおいては、基板１０の非エッチング部に位相
シフタ１４を設けている。なお、形成する方法が異なっ
てはいるが、これら付加式及び除去式フォトマスクはい
ずれも同等の動作を実行する。
【００１０】このような交流型位相シフト技法はフォト
マスク上に多数の近接密集する非透過光部１２の対が存
在する場合に限って効果を発揮することができる。図３
は非透過光部１２の対に付随する位相シフタ１４が終端
部を備える場合を示す。この場合、該位相シフタ１４
は、非透過光部１２自体がフォトマスク上でそれぞれ終
端部を有していたり、方向が変わったり、分離していた
り、若しくは、形状が変化している場合に終端部を備え
る。さらに、当該位相シフタ１４の終端部は透明エッジ
を備える透過光部分１６から成り、該透明エッジ１８は
例えば図４に示すような形状に設けられる。しかしなが
ら、この透明エッジ１８はパタン形成において無効部分
となり、集積回路上に「縦梁；すなわち、ストリンガ
（ｓｔｒｉｎｇｅｒ）」若しくは好ましからざる影を形
成する。図３においては、該縦梁は位相シフタ１４の終
端部１６を示す線に沿って写し出される。なお、図４は
非透過光部１２の終端部に付随する位相シフタ１４の終
端部を例示的に示したものであり、当業者においては、
上記透明エッジ１８およびそれによる縦梁の形状を種々
変更することが可能である。
【００１１】図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）は上記の如き従
来技術による位相シフトフォトマスクの性能を示してい
る。まず、図５（Ａ）に示したのは、従来の位相シフト
フォトマスクにより生じる電界である。この場合、位相
シフタのエッジ１８は光学的に透明であるが、当該領域
を通過する位相シフトした光は電界０の場を通過するこ
とになる。すなわち、当該エッジ部１８においては、画
像システムからの光が確実に位相シフタを通過しない。
図５（Ｂ）は上記電界の二乗値を示しており、同図にお
いては、該二乗値が概ね１の値を採るが、エッジ部１８
に相当する位置において０となっている。さらに、図５
（Ｃ）はウエハ上の強度を示している。これらの図に示
す如く、フォトマスク上の電界は、光学的画像処理シス
テムの「広がり関数（ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕ
ｎｃｔｉｏｎ）」にしたがって広がる比較的狭い電界値
０の領域を通過する。しかしながら、その強度もまた比
較的狭い範囲に集中しているため、実質的な形状として
集積回路上のフォトレジスト層に転写される。
【００１２】したがって、当該位相シフトフォトマスク
において、上記位相シフト処理の利点を維持しつつ、不
都合な無効部分の形成を回避するための方法が必要とさ
れてきた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は位相シフタの
透明エッジ部を起因として集積回路の表面上に転写され
る不都合な縦梁部を回避することを目的とする。
【００１４】また、本発明の利点は、当該発明による無
効部発生の防止方法が上記の付加式若しくは除去式位相
シフタを有するいずれのフォトマスクにも適用できるこ
とである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、透明石
英基板と、クロム製非透過光部と、該基板から交互に起
立配列する透明位相シフタとを含み、該位相シフタが透
過光性の透明エッジ部を有するような位相シフトフォト
マスクにおける無効部位の形成防止の方法が提供され
る。さらに、集積回路の表面上における無効部位若しく
はこれを起因とする不要な縦梁状部位の形成を防止する
ために、従来基板に対してほぼ垂直面に構成されていた
位相シフタのエッジ部がテーパ状に形成される。なお、
該フォトマスク基板および位相シフタ間のテーパ状エッ
ジ部に沿う任意の点における傾斜はシステム固有の広が
り関数により画像が発生しないような浅い角度に設定さ
れる。例えば、関連する画像処理システムおよびフォト
リソグラフィの典型例においては、当該傾斜は４５°よ
りも小さな角度に設定される。すなわち、このような構
成においては、該広がり関数にしたがって、集積回路上
に生じる電界強度の落ち込み領域が適当に分散され、当
該強度の落ち込みに対するウエハ上のフォトレジスト層
の反応を回避することができる。なお、上記位相シフタ
のテーパ状エッジ部は２種類のエッチング処理方法のい
ずれかによって形成される。第１の方法は、連続処理方
法であり、上記フォトマスクは当該マスクの所望のデザ
インに応じて形成されるフォトレジストパタンの層で被
覆される。次いで、該フォトレジスト層は等方性エッチ
ング処理を受け、位相シフタの表面が部分的に露出す
る。その後、該位相シフタの露出表面とフォトレジスト
層とは同時かつ連続的なエッチング処理を受け、上記テ
ーパ状のエッジ部が形成される。また、第２の方法は、
分離処理方法であり、フォトレジスト層が等方性エッチ
ング処理を受け、次いで、別個のエッチング処理によ
り、位相シフタの露出表面が処理される。さらに、これ
ら２種の処理段階が繰り返され、複数の連続した階段部
が形成され、ほぼテーパ状のエッジ部が設けられる。こ
れらのエッチング方法は、いずれも、該位相シフタとテ
ーパ状エッジ部とを同時に形成することができ、加え
て、付加方式若しくは除去方式の位相シフタ形成法を採
用するフォトマスク製造方法のいずれにおいても適応可
能である。
【００１６】本発明の上記および他の目的、特徴および
利点は、添付図面に基づいて成される、以下に記載する
本発明の好ましい実施態様の詳細な説明によってより一
層明らかとなる。
【００１７】
【実施例】本発明による位相シフトフォトマスクの性能
を従来の位相シフトフォトマスクの性能と対比して図５
（Ａ）乃至図５（Ｃ）に示す。このうち、図５（Ａ）乃
至図５（Ｃ）のそれぞれの左側の図は従来の位相シフタ
の垂直透過光エッジ１８による電界およびその強度を示
している。一方、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）の右側の図
は、それぞれ本発明による位相シフタのテーパ形透過光
エッジによる電界およびその強度を示す。さらに具体的
にいえば、図５（Ａ）はテーパ形透過光エッジの電界を
示している。該位相シフタのエッジ部１８は透明であり
かつテーパ形状を有しているが、この位相シフタを通過
する位相シフト光も電界値０の領域を通過する。したが
って、画像システムからの光はエッジ部１８において確
実に通過することができない。図５（Ｂ）は上記電界の
二乗値を示す。エッジ部１８においては、この二乗値も
またほぼ０になるが、その両端部に近づくにつれてその
値は１に漸近する。さらに、ウエハ上の強度を図５
（Ｃ）に示す。この場合も、フォトマスク上の電界は、
光学的画像処理システムの広がり関数にしたがって、上
述の場合よりもさらに広がる電界値０の狭い領域を通過
する。それゆえ、その強度はより広げられた領域に分散
されることになり、実質的な形状として集積回路上のフ
ォトレジスト層に転写されない。このことを図６にさら
に詳しく示す。すなわち、同図に示す如く、ウエハ上に
は電界強度の落ち込みが生じるが、この落ち込みはフォ
トレジスト層に無効部分を形成するに足る閾値を越える
程度に低くなることはなく、したがって、フォトレジス
ト層における無効部分の発生を回避することができる。
【００１８】このようにして、集積回路から不要な縦型
梁の発生を効果的に防止することが可能となる。
【００１９】図７乃至図１３にテーパ形位相シフタエッ
ジを有する付加式位相シフトフォトマスクの一連の製造
プロセスを示す。なお、図７乃至図１３における大きさ
の比率は必ずしも正確ではなく、また、当該図面は典型
例のフォトマスクの実際の断面を示しているものではな
い。しかしながら、これらの図７乃至図１３は付加式位
相シフトフォトマスクのための本発明による方法を明解
に示している。特に、同図において、本発明による方法
は、不透明な位相シフタエッジ（図面の左側）と不都合
な無効部分形成の起因となる透明位相シフタエッジ（図
面の右側）との組み合わせにより示されている。
【００２０】まず、本方法においては、透明な石英基板
１０と複数のクロム製非透過光部１２とを有するフォト
マスクが使用される。なお、該非透過光部１２には、使
用波長に対して非透過性を有する他の材料、例えば、ア
ルミニウム、酸化鉄、タングステン、金または当業界に
おいて知られる他の材料を使用することができる。しか
し、当該非透過光部１２として使用される材料はまた、
位相シフタのエッチング処理（例えば、以下に述べるよ
うなフッ素ベースのエッチング剤）に対して耐性を有す
るものであることが好ましい。
【００２１】この基板１０の表面には、ＳｉＯ２、Ｓｉ
３Ｎ４若しくは他の窒化シリコン化合物から成る透明位
相シフト層２０が取り付けられる。なお、好ましくは、
該位相シフト層の材料は、使用波長において、その透明
度および屈折率が基板１０の透明度および屈折率と１０
％の差の範囲内で近似するものが選ばれる。
【００２２】そして、最終的に、テーパ形状のエッジ部
を有する付加式位相シフタ１４Ａおよび１４Ｂ（図１２
にその最良の態様を示す）が形成される。なお、フォト
マスク基板１０とそれぞれの位相シフタ１４Ａおよび１
４Ｂとの間の各テーパ部分の傾斜は上記の広がり関数に
よって画像が形成されない程度の浅い角度に設定され
る。また、典型的な画像処理システムおよびフォトリソ
グラフィのプロセスの観点から、該傾斜は４５°よりも
小さく設定される。
【００２３】また、位相シフタ１４Ａおよび１４Ｂを形
成する段階と、そのエッジ部を設ける段階とは同時に行
われる。以下、これらの段階について詳述する。
【００２４】図７において、位相シフト層２０の全面
は、第１および第２レジスト領域２２Ａ、２２Ｂから成
るフォトレジスト２２のパタン層によって被覆されてい
る。該フォトレジスト領域２２Ａは位相シフタ１４Ａを
担持することとなる一対の非透過光部１２に対応してい
る。また、位相シフタ１４Ａの端部は２個の非透過光部
１２に沿って垂直あるいはテーパ状に設けることができ
る。なお、無効（強度０）部位の発生の問題は光学的に
不透明な端部においては存在しない。また、当該非透過
光部に対応する出力強度０の領域はそのまま集積回路の
表面に転写されることが望まれるが、上記位相シフタエ
ッジにより形成される無効部位と重なる。一方、フォト
レジスト領域２２Ｂは１個のみの非透過光部１２と最終
的に透明エッジ部１８を形成する位相シフト層２０の領
域を被覆する。さらに、該位相シフタ１４のすべてには
以下に記載する方法によってテーパ状エッジ部がそれぞ
れ施される。このようにテーパ状エッジ部をすべての位
相シフタに設ける方法によれば、付加式フォトマスクの
製造がいっそう容易になる。
【００２５】さらに、図８においては、フォトレジスト
２２のパタン層に等方性エッチング処理を施して、予め
当該フォトレジスト層２２により被覆した位相シフト層
２０の表面を部分的に露出する。この等方性エッチング
にはＯ２若しくはＯ２／Ｎ２ベースプラズマエッチング
の方法が採用される。次いで、該等方性エッチングによ
り露出した位相シフト層２０の表面全体に、さらに他の
方法によるエッチング処理を施して小さな階段部２４Ａ
を形成する。なお、該位相シフト層２０であるＳｉＯ２
あるいはＳｉ３Ｎ４層は、一般に、ＳＦ６、ＣＦ４また
はＣＨＦ３等のフッ素ベースエッチング剤により、他の
エッチング剤共存下エッチング処理される。もしも、上
記非透過光部１２がクロム以外の材料から成り、フッ素
により変質若しくは反応するものであれば、他のエッチ
ング剤を選択することが好ましい。また、上記位相シフ
ト層２０がフッ素に対して無反応な材料から構成されて
いる場合は、当該シフト層２０および非透過光部１２の
両方に適合するエッチング剤を選択することが必要とな
る。そして、このようなフォトレジスト層２２に対する
等方性エッチングおよび位相シフト層２０の全露出表面
に対するエッチングを適当に繰り返すことによって、連
続した複数の階段部２４を形成し、ほぼテーパ状のエッ
ジ部を構成するのである。
【００２６】図８乃至図１２は一連のエッチング段階を
示しており、これらにおいては、上記フォトレジストお
よび位相シフト層が段階的にエッチング処理されて、上
述のような２つの位相シフタ１４Ａおよび１４Ｂがテー
パ状に形成される。なお、上記２種のエッチング処理は
いずれが先に行われてもよい。ただし、時においては、
フォトレジストのエッチング処理から始めることが好ま
しい場合がある。これらにおける各図はそれぞれの段階
における２つのエッチング処理の効果を示すものであ
る。例えば、図８においては、これら２種のエッチング
処理は位相シフト層２０に第１の階段部２４Ａを形成
し、かつ、フォトレジスト層２２の幅および厚さを減縮
している。また、図９においては、第２の階段部２４Ｂ
が形成され、フォトレジスト層の幅および厚さがさらに
減縮されている。図１０においては、第３の階段部２４
Ｃが形成され、かつ、フォトレジスト層の幅および厚さ
がさらに減縮されている。さらに、図１１においては、
該位相シフト層２０は基板１０の表面までエッチングさ
れ、２つの位相シフタ１４Ａおよび１４Ｂと最後の階段
部２４Ｄとが明確に形成される。なお、図１２は当該位
相シフタ１４Ａおよび１４Ｂの最終的な形状を示してい
る。同図において、位相シフタ１４Ａはテーパ状エッジ
２６を備えているが、この部分を通過する光は結局非透
過光部１２によって遮断されてしまうため、このような
形状にする必要はない。一方、当該位相シフタ１４Ａの
テーパ状エッジ部２６と同時に位相シフタ１４Ｂのテー
パ状エッジ部２６が形成される。ここでも、当該位相シ
フタ１４Ｂの左側のテーパ状エッジ部２６は、非透過光
部１２によって光が遮断されるため、このような形状を
有する必要はない。しかしながら、右側のテーパ状エッ
ジ部２６は無効部位形成の防止のために必要である。こ
のように、本発明の方法によれば、不透明エッジ部に影
響を及ぼすことなくテーパ状エッジ部２６をすべて連続
的に形成することができ、かつ、透明な透過光エッジ部
において無効部位の発生が防止でき、さらに、フォトマ
スクの製造を容易にすることが可能となる。加えて、垂
直エッジを有する位相シフタを予め形成し、その後、当
該エッジ部をテーパ状にするような分離した処理工程を
採用する必要がなくなる。
【００２７】また、必要であれば、上記フォトレジスト
層２２に対する等方性エッチングと位相シフト層２０の
全露出表面に対するエッチングとを同時に行って、より
滑らかで連続的なテーパ状エッジ部２６をそれぞれ有す
る透明位相シフタ１４Ａおよび１４Ｂを形成するように
してもよい。なお、このような処理を同時に行うために
は、酸素／フッ素混合エッチング剤を採用することが考
えられ、該方法によれば、酸素成分は主にフォトレジス
ト層２２に作用し、また、フッ素ベースエッチング剤は
主に位相シフト層２０に作用する。図１３に、このよう
な同時混合エッチング処理により得られる滑らかなテー
パ状エッジ部２６を示す。同図に示すように、該テーパ
状エッジ部２６は、上記酸素／フッ素混合エッチング剤
の各成分を一定の比率にすることによって、４５°の角
度を成す直線状態に形成される。なお、当該エッチング
処理の間に該成分間の比率を変えることにより、種々の
滑らかなテーパ形状を実現することも可能である。
【００２８】図１４乃至図２０はテーパ状位相シフタエ
ッジ部を有する除去式位相シフトフォトマスクを形成す
る一連のプロセスを示す。なお、図７乃至図１３の場合
と同様に、図１４乃至図２０は必ずしも正しい大きさの
比率で表現されてはおらず、また、当該方法により成る
典型例としてのフォトマスクの実際の断面を示すもので
もない。しかしながら、これらの図１４乃至図２０は除
去式位相シフトフォトマスクのための本発明による方法
を明解に示している。特に、同図において、本発明によ
る方法は、光学的に不透明な位相シフタエッジ（図面の
左側）と不都合な無効部分形成の起因となる光学的に透
明な位相シフタエッジ（図面の右側）との組み合わせに
より示されている。
【００２９】まず、本方法においては、透明な石英基板
１０と複数のクロム製非透過光部１２とを有するフォト
マスクが使用される。そして、最終的に、テーパ状エッ
ジ部を有する除去式位相シフタ１４Ａおよび１４Ｂ（最
良の態様を図１９に示す）が形成される。ただし、当該
位相シフタは、そのテーパ状エッジのうちで、透過光性
でありかつ透明なものの場所においてのみ位相シフタと
して機能する。なお、上記非透過光部１２は位相シフタ
の不透明エッジ部におけるエッチングを防止するために
使用される。それゆえ、基板１０は部分的にエッチング
されてその表面が段階的に下がって行き、複数の透明位
相シフタ１４が形成される。この結果、当該位相シフタ
は効果的に基板１０から隆起した状態になり、少なくと
も１個の不透明なエッジ部分（非透過光部１２を含む）
と少なくとも１個の透明なエッジ部分（非透過光部１２
を含まず）とを有する。この場合、位相シフタの不透明
エッジ部は非透過光部１２のエッチング防止作用によっ
て保護されるが、同時に当該位相シフタの透明エッジ部
はテーパ形状に変化する。上述の付加方式と同様に、こ
の場合も、フォトマスク基板１０と位相シフタ１４Ｂと
の間のテーパ状エッジ部の傾斜は、上記の広がり関数が
画像を生じない程度の浅い角度に設定される。
【００３０】以下、上記基板１０から部分的除去処理を
加えて位相シフタ１４Ａおよび１４Ｂを形成する段階
と、それと同時に透明エッジ部をテーパ形状にする処理
とを詳細に説明する。
【００３１】図１５において、フォトマスクの表面はフ
ォトレジスト２２（フォトレジスト領域２２Ａおよび２
２Ｂで示される）のパタン層により被覆されている。該
フォトレジスト領域は位相シフタを形成するフォトマス
クの部分に設けられている。それゆえ、図１５において
は、位相シフタがフォトレジスト領域２２Ａおよび２２
Ｂのそれぞれの下部において形成されることになる。ま
た、位相シフタ１４Ｂのテーパ状エッジ部を形成するた
めには、フォトレジスト層２２を等方性エッチング処理
して当該位相シフタの表面を部分的に露出する必要があ
る。このような処理をした後、該位相シフタの露出表面
には別のエッチング処理が施されて階段部２４Ａが形成
される。なお、本除去式プロセスにおいても、上記と同
様の酸素／フッ素混合エッチング剤をフォトレジストと
石英基板（ＳｉＯ２）のエッチングに使用することがで
きる。また、上記２種のエッチング処理はいずれを先に
行ってもよい。そして、このようなフォトレジスト層に
対する等方性エッチングと位相シフタ１４Ａおよび１４
Ｂの露出表面に対するエッチングとを繰り返すことによ
り複数の連続した階段部を形成して、ほぼテーパ状のエ
ッジ部を設ける。
【００３２】また、上記第１階段部２４Ａの形成と同時
に、位相シフタ１４Ａおよび１４Ｂにおける垂直な不透
明エッジ部が形成される。すなわち、上記石英基板のエ
ッチング処理はまた、図１５に示すような溝部２４を形
成する。この溝部の垂直エッジは上記フォトレジスト領
域によって定められるのではなく、非透過光部１２によ
って定まる。したがって、該溝部２４は上記階段部と同
じ速度でエッチングされるが、該非透過光部１２によっ
て水平方向のエッチングがブロックされているので、こ
の方向にエッチング面が生ずることはない。それゆえ、
図１５では、第１階段部２４Ａと溝部２４とが同じ深さ
で同時に形成されている。
【００３３】図１６乃至図１９は上記溝部の深さが増加
して行く様子と、階段部２４Ａ乃至２４Ｄが付加されて
いく状態を示している。なお、図１９においては、位相
シフタ１４Ａおよび１４Ｂの完成状態が示されている。
同図に示す如く、溝部２４の形成によって、位相シフタ
１４Ａはフォトマスク基板１０の新しい表面から隆起し
た状態に形成されている。また、該溝部２４の側壁部は
ほぼ垂直に起立しており、非透過光部１２によって定め
られていることがわかる。なお、位相シフタ１４Ｂの右
側のエッジ部は階段部２４Ａ乃至２４Ｄから成るほぼテ
ーパ状のエッジ部２６になっている。それゆえ、当該除
去方式においては、位相シフタの透明エッジ部のみがテ
ーパ形状に形成される。しかも、該位相シフタ１４とそ
のテーパ状エッジ部２６とは、別々の処理を要すること
なしに、同時に形成することが可能である。
【００３４】また、必要であれば、上記フォトレジスト
層２２に対する等方性エッチングと位相シフタ１４の露
出表面に対するエッチングとを同時に行うことによっ
て、滑らかな連続的なテーパ状エッジ部２６を形成する
ことができる。なお、このような処理を同時に行うため
には、上述した付加方式と同様の酸素／フッ素混合エッ
チング剤を使用すればよい。このような同時混合エッチ
ング処理により、図２０に示すような滑らかなテーパ形
状を有するエッジ部２６を実現することができる。同図
に示すように、該テーパ状エッジ部２６は、上記酸素／
フッ素混合エッチング剤の各成分を一定の比率にするこ
とによって、４５°の角度を成す直線状に形成される。
なお、当該エッチング処理の間に該成分間の比率を変え
ることによって、種々の滑らかなテーパ形状を実現する
ことも可能である。また、このような連続エッチング処
理の際に、上記溝部の側壁部が垂直に保たれていること
に注意されたい。
【００３５】以上、本発明の原理を好ましい実施態様に
基づいて説明しかつ図示してきたが、本発明がその原理
から逸脱することなく種々変更若しくは変形可能である
ことは当然明らかである。例えば、上記階段部の数およ
び大きさを任意のフォトマスク形成プロセスの仕様に適
合すべく適宜変更することは容易に可能であり、また、
上記位相シフタの個々の大きさ等についても同様であ
る。さらに、上述以外のエッチング技法を採用すること
も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）乃至図１（Ｄ）は、従来および本発
明の位相シフトフォトマスクの断面図の組み合わせと、
それぞれのマスクにより得られる電界およびその強度の
プロット図である。
【図２】図２（Ａ）は付加方式により構成された位相シ
フトフォトマスクの断面図であり、図２（Ｂ）は除去方
式により構成された位相シフトフォトマスクの断面図で
ある。
【図３】位相シフトフォトマスクの部分的平面図であ
る。
【図４】図３における４−４線に沿う断面図であり、透
明エッジ部を示す。
【図５】図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）は、それぞれ、従来
の位相シフトマスクと本発明に基づきテーパ状エッジ部
を有する位相シフトマスクとにおける電界とその強度の
プロット図である。
【図６】本発明のフォトマスクの場合における、フォト
レジストの画像形成閾値とウエハ上の電界強度との関係
を示すプロット図である。
【図７】本発明による付加式位相シフトフォトマスクを
形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図８】本発明による付加式位相シフトフォトマスクを
形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図９】本発明による付加式位相シフトフォトマスクを
形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図１０】本発明による付加式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図１１】本発明による付加式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図１２】本発明による付加式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図１３】本発明による付加式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図１４】本発明による除去式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図１５】本発明による除去式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図１６】本発明による除去式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図１７】本発明による除去式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図１８】本発明による除去式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図１９】本発明による除去式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【図２０】本発明による除去式位相シフトフォトマスク
を形成する一連の処理段階を示すための断面図である。
【符号の説明】
１０ 基板 １２ 非透過光部 １４Ａ、１４Ｂ 位相シフタ ２０ 位相シフト層 ２２Ａ、２２Ｂ フォトレジスト ２４ 溝部 ２４Ａ−２４Ｄ 段階部 ２６ テーパ状透明エッジ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブレット ロルフスン アメリカ合衆国 83706 アイダホ州 ボイジー ホウリライン ドライヴ 3325 (56)参考文献 特開 平２−34854（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−338753（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−335351（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−254855（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−188140（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−76550（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−15652（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−355448（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−166938（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 以下から成る、無効部分発生を防止する
    ことができる位相シフトフォトマスクを製造する方法。 (a) 透明基板と複数の非透過光部とを有するフォトマス
    クを準備すること； (b) 前記透明基板及び複数の非透過光部の上に光学的に
    透明な位相シフト層を形成すること； (c) 前記位相シフト層の上に、更に、形成しようとする
    位相シフタのパターンに対応してパターニングされてい
    るフォトレジスト層を形成すること；及び、 (d) 酸素成分／フッ素ベース混合エッチング剤を用い
    て、前記パターニングされているフォトレジスト層の等
    方性エッチングと前記位相シフト層の露出表面のエッチ
    ングとを同時に行って、それにより所定のテーパ形状を
    有する位相シフタのテーパ状エッジを形成すること。
  2. 【請求項２】 さらに、(e) 前記同時に行うエッチング
    処理において前記混合エッチング剤における酸素成分と
    フッ素ベース成分との比率を変えることによって前記テ
    ーパ形状を制御すること、から成る、請求項１に記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 前記比率が、前記基板の面に対して前記
    テーパ状エッジがなす角度が４５度となるように選択さ
    れる、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記位相シフト層がＳｉＯ２ とＳｉ３
    Ｎ４とから成る群から選択される材料から構成される、
    請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記酸素成分は主として前記フォトレジ
    スト層に作用し、前記フッ素ベース成分は主として前記
    位相シフト層に作用する、請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 以下から成る、無効部分発生を防止する
    ことができる位相シフトフォトマスクを製造する方法。 (a) 透明石英基板と複数の非透過光部とを有するフォト
    マスクを準備すること； (b) 前記フォトマスク上に、更に、形成しようとする位
    相シフタのパターンに対応してパターニングされている
    フォトレジスト層を形成すること；及び、 (c) 酸素成分／フッ素ベース混合エッチング剤を用い
    て、前記パターニングされているフォトレジスト層の等
    方性エッチングと前記石英基板の露出表面のエッチング
    とを同時に行って、それにより、エッチングされた前記
    透明石英基板内に所定のテーパ形状を有する位相シフタ
    のテーパ状エッジを形成すること。
  7. 【請求項７】 前記(c) において前記テーパ状エッジが
    前記非透過光部が存在しない位相シフタの透明エッジ部
    においてのみ形成されるように、前記非透過光部にエッ
    チング防止作用を有する材料を用いる、請求項６に記載
    の方法。
  8. 【請求項８】 さらに、(d) 前記同時に行うエッチング
    処理において前記混合エッチング剤における酸素成分と
    フッ素ベース成分との比率を変えることによって前記テ
    ーパ形状を制御すること、から成る、請求項６又は７に
    記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記非透過光部が、クロム、アルミニウ
    ム、酸化鉄、タングステン及び金からなる群から選択さ
    れる材料から構成される、請求項６に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記基板がＳｉＯ２ とＳｉ３Ｎ４と
    から成る群から選択される材料から構成される、請求項
    ６に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記酸素成分は主として前記フォトレ
    ジスト層に作用し、前記フッ素ベース成分は主として前
    記石英基板に作用する、請求項６に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 以下から成る、無効部分発生を防止す
    ることができる位相シフトフォトマスクを製造する方
    法。 (a) 透明基板と複数の非透過光部とを有するフォトマス
    クを準備すること； (b) 前記透明基板及び複数の非透過光部の上に光学的に
    透明な位相シフト層を形成すること； (c) 前記位相シフト層の上に、更に、形成しようとする
    位相シフタのパターンに対応してパターニングされてい
    るフォトレジスト層を形成すること； (d) 前記パターニングされているフォトレジスト層の等
    方性エッチングを行って、前記位相シフト層の表面の一
    部を露出させること； (e) 前記位相シフト層の全露出表面に対してエッチング
    を行って、前記露出表面内において１つの階段部を形成
    すること；及び、 (f) 前記(d) 及び(e) をこの順に繰り返すことによっ
    て、形成される位相シフタの端部において複数の連続し
    た階段部を形成すること。
  13. 【請求項１３】 前記位相シフト層がＳｉＯ２ とＳｉ
    ３Ｎ４とから成る群から選択される材料から構成され
    る、請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記等方性エッチングがＯ２ 若しく
    はＯ２／Ｎ２ベースプラズマエッチングによって実行さ
    れる、請求項１２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記エッチング段階（ｅ）がフッ素ベ
    ースエッチングによって実行される、請求項１２に記載
    の方法。
  16. 【請求項１６】 以下から成る、無効部分発生を防止す
    ることができる位相シフトフォトマスクを製造する方
    法。 (a) 透明基板と複数の非透過光部とを有するフォトマス
    クを準備すること； (b) 前記フォトマスク上に、更に、形成しようとする位
    相シフタのパターンに対応してパターニングされている
    フォトレジスト層を形成すること； (c) 前記パターニングされているフォトレジスト層の等
    方性エッチングを行って、前記基板の表面の一部を露出
    させること； (d) 前記基板の全露出表面に対してエッチングを行っ
    て、前記露出表面内において１つの階段部を形成するこ
    と；及び、 (e) 前記(c) 及び(d) をこの順に繰り返すことによっ
    て、前記基板内に形成される位相シフタの端部において
    複数の連続した階段部を形成すること。
  17. 【請求項１７】 前記透明基板が透明な石英基板であ
    る、請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記等方性エッチングがＯ２ 若しく
    はＯ２／Ｎ２ベースプラズマエッチングによって実行さ
    れる、請求項１６に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記エッチング段階（ｄ）がフッ素ベ
    ースエッチングによって実行される、請求項１６に記載
    の方法。
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