JP3410089B2 - 露光用マスクの製造方法及び露光方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置の製造工
程のリソグラフィー工程に用いられる露光用マスクの製
造方法に係わり、特にリソグラフィーのマスクにおいて
半透明膜からなる位相シフタを形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体技術の進歩と共に半導体装置ひい
ては半導体素子は高集積化、微細化の一途を辿ってい
る。この半導体素子の製造に際し、リソグラフィー技術
は加工の要として特に重要である。

【０００３】現在のリソグラフィー技術ではマスクパタ
ーンを縮小光学系を介してＬＳＩ基板上に投影露光する
方法が主に用いられている。このリソグラフィー技術に
おける微細化は露光波長の制約を大きく受け、波長以下
のパターンを形成するのは非常に困難であった。これは
波長とほぼ同寸法のパターンでは隣接するパターンで干
渉が生じ、本来暗部として形成したい領域で光強度を有
し、暗部と明部の光量差がほとんど生じないことが原因
となっている。このため、任意の波長を用いてＬＳＩ基
板上にパターン形成を行う場合、最小線幅を波長に対し
１．４倍程度の寸法に止めざるを得なかった。

【０００４】しかし近年のＬＳＩに要求される最小線幅
は６４ＭＤＲＡＭで０．３５μｍ、更に２５６ＭＤＲＡ
Ｍでは０．２５μｍとされている。これらの寸法を従来
のリソグラフィー技術で実現するためには最小線幅０．
３５μｍについては露光光源をＫｒＦレーザ、最小線幅
０．２５μｍについてはＡｒＦレーザで対処する必要が
出てくる。しかし、これらの光源を用いた場合には対応
するレジストの開発が必要となるが、これらのレジスト
は依然研究過程にあり実用化にはなおかなりの時期を必
要とする。露光光源をＥＢに置き換えることも不可能で
はないが、光を用いた露光と比較しスループットが大幅
に低下し実用性にそぐわない。

【０００５】これらの理由から、従来の露光光源の短波
長化に代わり、露光波長を変えることなく微細化を促進
させる手法について考えられるようになった。

【０００６】露光波長を変えず微細化を促進する手法は
レジスト面の改良と、光学面の改良の２つに大きくわけ
ることができる。レジスト面の改良としては材料自体の
改良或いはレジストの利用面での改良、すなわちＣＥＬ
プロセス、多層レジストプロセス等が考えられている
が、いずれの手法に於いても露光波長より大きい寸法の
パターンで効果があるものの露光波長以下のパターンに
ついては効果は期待できない。なぜならこれらの技術は
光学系を介して得られる像コントラストに依存してしま
うためである。従って、本質的に微細化を行うためには
像コントラストの改善、即ち光学面の改良が必要とされ
る。

【０００７】光学面の改良としては結像角の改善効果を
目的としたものと、パターン間干渉の低減を目的とした
ものが有るが、従来の手法により微細化が大幅に促進さ
れることが見込まれる、特公昭６２−５０８１１号によ
れば露光マスク上の隣接する開口部の少なくとも一方に
位相部材を設け、双方の開口部を透過する光の干渉を低
減する手法が述べられている。この手法を用いることで
空間周波数が１／２となり解像性能が大幅に向上し、従
来より得られていた解像寸法の約１／２の寸法のパター
ンまで解像させることが可能である。

【０００８】しかしこの手法に於いては３つ以上のパタ
ーンが隣接する場合効果を発揮することは難しい。即ち
２つのパターンの光位相差を１８０°とした場合、もう
一つのパターンは先の２つのパターンのうち一方と同位
相となり、その結果、位相差１８０°のパターン同志は
解像するが、位相差０°のパターンでは非解像となると
いう問題点がある。この問題を解決するためには、デバ
イス設計を根本から見直す必要があり、直ちに実用化す
るのにかなりの困難を要する。

【０００９】この技術に対し位相シフト法を用い、且つ
デバイス設計変更を必要としない手法としてハーフトー
ン型位相シフトマスクがある。この位相シフト法の効果
を最大限に生かすには透明部分と半透明膜を透過した光
の位相差と両者の振幅透過率比を最適化することが重要
である。各々の位相差と両者の振幅透過率比はこれらの
膜の光学定数（複素屈折率ｎ−ｉｋ：ここでｉは虚数単
位）と膜厚により一意的に決まる。つまり所望の位相差
と振幅透過率を得るためには光学定数と膜厚とが、ある
関係を満足する必要がある。しかしながら光学定数は物
質に固有の値であるため所望の条件を単層膜で満足させ
ることは難しい。

【００１０】図２６は特願平３−２９４５４０号で述べ
た理想的な従来の半透明位相膜の構造を示したものであ
る。この手法で形成されたマスクは、透光性基板１１０
１上の光透過部１１０１ａと、光半透過膜１１０１ｂと
から成り、光半透過膜１１０１ｂを光透過部１１０１ａ
に対する振幅透過率比を１０〜３０％で形成し、かつこ
こを通過する光の位相を、光透過部に対し１８０°変化
させるものである。これらの目的を満足させるため振幅
透過率を調整するための第一の層１１０２と第一の層１
１０２によって生じた位相差を合わせて１８０°となる
ように調整する第二の層１１０３との２層構造によって
半透過膜１１０１ｂを構成している。

【００１１】また特願平３−２９４５４０号では露光光
に対し透明な樹脂材料で位相シフタを作成し開口部に対
する位相差を１８０°とし、また樹脂中に色素を導入す
ることで開口部に対する振幅透過率比を調整する手法に
ついても述べられている。この場合、振幅透過率比を色
素により調整し、この色素と透明な樹脂材料で位相差を
１８０°となるように透明な樹脂材料を位相調整層とし
て用いている。

【００１２】この様に従来の半透明型位相シフトマスク
では、単層膜、多層膜にかかわらず複数の物質を用い、
振幅透過率を調整する物質、位相を調整する物質として
相異なる物質を積層膜或いは混合した単層膜として用い
ることで所望の振幅透過率と位相を得ようとしていた。

【００１３】ところで露光工程ではマスク上のパターン
領域以外に存在アライメント用乃至は検査用マークから
露光光が漏れるのを防ぐためブラインドが投影露光装置
に設けられ、パターン領域外の光をカットしている。な
おブラインドの像はウエハ上で１００μｍ程度の像の惚
けを生じるため、ウエハ上でパターン領域を区切る役割
は無い。このためパターン領域を区切ることを従来マス
ク上でパターン領域外周辺に存在する遮光パターンで行
ってきた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の半透
明型位相シフトマスクの一つでは、半透明部を二層構造
とし、第１の層１１０２で振幅透過率を調整し、第２の
層１１０３で第１の層１１０２によって生じた位相差と
併せて１８０°となるように調整しているが、２層構造
とした場合、パターン転写が必要で、かつ第１の層と第
２の層が同一寸法で加工されることが要求されるため、
加工が極めて困難であるという問題がある。

【００１５】また、第１の層と第２の層のうち、例えば
図２７に示すように下層１１０２に欠陥１１０５が生じ
た場合、修正が非常に難しいという問題がある。

【００１６】また半透明型位相シフトマスクのもう一つ
の手法は、透明な樹脂材料中に振幅透過率を調整するこ
とを目的とした色素を導入するものである。この方法は
相異なる二つの物質を混合し単層の半透明膜を得ようと
するもので、位相を調整する材料として透明膜を用いる
ため製法は容易である。しかし露光波長に対し透明性を
有する膜はその波長に於ける屈折率が１．２乃至２．０
と小さく位相シフタの膜厚は厚くなる。通常の露光装置
では図１２に示すように、投影露光用基板１００１上
に、基板の垂線に対し約３°の角度で露光光１００３が
入射する。そして基板上のマスクパターンエッジ１００
５近傍では照明光１００４の一部が半透明パターンにか
かり、像質劣化を引き起こす原因となっていた。

【００１７】本発明では前記実情に鑑みて成されてもの
で、単層膜で振幅透過率と位相差の条件を満足し、且つ
位相シフトパターンのエッジ部分に於ける像質劣化を現
状の遮光マスク以上に抑えることで、位相シフト効果を
最大限に発揮することのできる露光用マスクを提供する
ことを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】そこで第１の発明では、
露光用マスクに、マスクパターンとして露光光に対する
光路長が透明部分とは所定量だけ異なるように構成され
たシリコン、ゲルマニウムまたはガリウム砒素のうち少
なくとも一種類からなる半透明膜パターンを含むように
している。

【００１９】望ましくは水銀ランプのｇ線を露光光源と
した投影露光用に用いるようにしている。

【００２０】第２の発明ではシリコン、ゲルマニウムま
たはガリウム砒素をターゲットとし、スパッタリング法
により振幅透過率と位相を同時に調整しつつ成膜するこ
とにより振幅透過率と位相を同時に調整しつつ成膜して
半透明位相シフトパターンを得るようにしている。

【００２１】第３の発明ではマスクパターンとして露光
光に対する光路長が透明部分とは所定量だけ異なるよう
に構成されたシリコン乃至はゲルマニウム乃至はガリウ
ム砒素乃至はＣｒ、Ｔｉ、Ａｌ等金属の、酸化物、窒化
物またはハロゲン化物のうち少なくとも一種類からなる
半透明膜パターンを含むようにしている。

【００２２】第４の発明では透明基板上にシリコン乃至
はゲルマニウム乃至はガリウム砒素乃至は金属の、酸化
物乃至は窒化物乃至はハロゲン化物のうち少なくとも一
種類を含み、化合物の元素組成比を制御して半透明膜パ
ターンを形成するようにしている。

【００２３】望ましくはスパッタリング環境においてタ
ーゲットまたは反応ガス中の酸素、窒素またはハロゲン
量を調整し半透明膜の元素組成比を制御することで振幅
透過率と位相差を同時に制御しつつ酸化膜、窒化膜また
はハロゲン化膜を得るようにしている。

【００２４】また、ターゲットの部分的あるいは全面に
燐、ボロンまたは砒素をイオン注入して、半透明膜の振
幅透過率を調整しても良い。

【００２５】さらに、この半透明膜として原料ガス中の
酸素または窒素の組成比を調整しつつＣＶＤ法を用いて
酸化シリコン膜または窒化シリコン膜を形成しても良
い。酸化シリコン膜を形成する際には原料ガスとしてシ
ラン類とＣＯ₂ 、Ｏ₂ またはＮ ₂ Ｏを用いる。また、窒
化シリコン膜を形成する際には原料ガスとしてシラン類
とＮＨ₃ 、Ｎ₂ を用いる。

【００２６】ところで第１乃至は第４の発明で用いられ
る半透明膜は望ましくは透光性基板上の開口部に対する
半透明膜パターンの振幅透過率比として１０％乃至は３
０％を満たし且つ開口部に対する位相差を１８０°±１
０°となるようにしている。

【００２７】また、望ましくは前記半透明膜は単層で形
成するようにしている。また、単層膜として使用雰囲気
による表面の僅かに酸化された領域も含むようにしてい
る。

【００２８】また、第１乃至第４の発明で用いられる半
透明膜の屈折率は２．０３以上となることが望ましい。

【００２９】さらに、半透明膜を露光波長２４８ｎｍ以
上で用いる場合、前記半透明膜は露光波長を２４０ｎｍ
で除した後に１を加えて得られる値以上の屈折率を有す
るようにしている。

【００３０】

【作用】特願平３−２９４５４０号によればシミュレー
ションにより、シフタ透過率を変化させてウエハ上に投
影される光像強度分布を調べた結果、遮光膜パターンの
代わりに、所定の透過率を有する半透明膜パターンを用
いることにより、コントラストが向上することが述べら
れている。

【００３１】本発明はこの点に鑑みてなされたもので、
上記構成を採ることにより、微細パターンの解像が容易
となる。また、半透明膜のパターニングを遮光膜と同様
に１回で形成できるためパターン制御が容易である。

【００３２】以下本発明の第１から第４に関し、透光性
基板の開口部に対し所望の振幅透過率比と位相差を得る
ことのできる単層半透明膜を得る条件及び具体的手法に
ついて述べる。

【００３３】半透明膜を単層で用いようとした場合、半
透明膜を透過する光の位相を透明な部分を透過する光の
位相に対し１８０°±１０°で制御することが必要で、
かつ半透明膜の透過率を所望の値にすることが必要であ
る。この１０°という値はシミュレーションにより位相
差１８０°に於ける焦点深度をまず求め、位相差を１８
０°からずらしていき、その場合の焦点深度の劣化が位
相差１８０°に於ける焦点深度と比較し１０％以内にお
さまる範囲として定めたものである。

【００３４】半透明膜の位相シフトマスクで最大の解像
度を得るためには、半透明膜の光学定数は次の条件を満
たす必要がある。

【００３５】入射光の複素電界ベクトルをＥ０、透明領
域を透過した光の複素電界ベクトルをＥ１とし、半透明
膜を透過した光の複素電界ベクトルをＥ２とするとそれ
らの関係は

【００３６】

【数１】

【００３７】となる。

【００３８】また、位相シフトマスクで最大の効果を得
るためには、透過光の振幅透過率比および位相差の間の
関係式は式３および式４で表され、

【００３９】

【数２】

【００４０】となる。式１および式２における半透明膜
領域および透過領域の光の振幅透過率ｔ１、ｔ２はこれ
らの領域を構成する物質と他の媒体との界面に於ける反
射率、透過率及び膜の吸光度を考慮した該物質の膜厚Ｔ
に於ける多重反射を考えることで容易に求めることがで
きる。物質の反射率、透過率は屈折率ｎ及び消衰係数ｋ
より求められる。また、膜の吸光度は消衰係数ｋより求
めることができる。

【００４１】ところで今問題とする半透明膜は位相シフ
タ層であるので開孔部に対し位相差１８０°を考慮する
と、膜厚Ｔ１は物質の屈折率ｎより

【００４２】

【数３】

【００４３】となる。以上の変数から実測値として得ら
れる透過率ｔは

【００４４】

【数４】

【００４５】により得られる。ここでｎ０、ｋ０は媒体
の屈折率、消衰係数、膜厚を示しており特定の値であ
る。またＴ１は（式５）の関係を満足しているから（式
６）をｎ１、ｋ１の関係として開口部に対する任意の位
相差が与えられた場合の振幅透過率ｔを一位的に求める
ことができる。

【００４６】前述の考え方に基づき、例えば波長４３６
ｎｍのｇ線露光を想定し、位相を１８０±１０°、振幅
透過率を１５±５％とし、屈折率ｎを変化させて、対応
するｋを求めると図中実線および破線で示すカーブが描
ける（図８）。図８において、縦軸は消衰係数ｋ、横軸
は屈折率ｎを示し、破線（ａ）は振幅透過率１０％、位
相１７０°の時のｋとｎとの関係を示す曲線、破線
（ｂ）は振幅透過率２０％、位相１９０°の時のｋとｎ
との関係を示す曲線、実線（ｃ）は振幅透過率１５％、
位相１８０°の時のｋとｎとの関係を示す曲線である。
破線（ａ）及び（ｂ）の間の領域がこの時の許容範囲と
なり、ある物質の屈折率ｎ及び消衰係数ｋで定まる破線
に挟まれた範囲内であればその物質は単層膜で半透明膜
の機能を持つことになる。

【００４７】ｇ線の場合この条件を満たす膜として図８
中にポイントで示したアモルファスＳｉがある。また、
ゲルマニウム（図１５）、ガリウム砒素（図１６）にお
いても許容範囲内であることがわかる。この場合単一の
物質で単層の半透明膜を得ることができる。

【００４８】一方波長３６５ｎｍのｉ線露光を与えた場
合アモルファスＳｉ（Ｎ₂ ガス０％のポイント）は許容
範囲外の値を取る（図９）。従ってｉ線露光ではアモル
ファスＳｉを用いた単層半透明膜の形成が不可能である
ことがわかる。また、Ｓｉを窒素化したＳｉ₃ Ｎ₄ （Ｎ
₂ ガス８０％のポイント）について同様の検討を行うと
やはり許容範囲外となる（図９）。しかしアモルファス
ＳｉとＳｉ₃ Ｎ₄の２点を任意の曲線で結んだ場合必ず
破線間に挟まれた領域を得ることがわかる。即ちアモル
ファスＳｉとＳｉ₃ Ｎ₄の中間的な物性を持つ物質があ
れば許容範囲内に入ることになる。この膜の作成につい
てはＳｉとＮ₂による反応性スパッタが有効である。こ
のときＮ₂の反応比を変えることで任意の物性の膜を得
ることができる。この時の物性値を黒丸で示す。また、
黒丸を通る曲線を描くと破線間の領域を通り、ここで得
られた最適条件は、スパッタリング時の窒素ガスの流量
が１５％の時のｎ＝３．３０、ｋ＝１．１９であり、膜
厚を８３．５ｎｍにすることにより振幅透過率比が０．
１４２、位相差が１８０°となる。この様に元素組成比
を変えたＳｉＮβ膜（０＜β＜１．３３）を形成するこ
とで所望の単層半透明膜を形成することができる。

【００４９】また、波長２４８ｎｍのエキシマレーザに
よる露光を考えた場合、ｉ線露光の場合と同様に、アモ
ルファスＳｉ及びＳｉＮβ′（０＜β′＜１．３３）の
物性値は許容範囲外となるが、これらの中間的な物性を
持つ物質は、許容範囲内となることがわかった。（図１
０）。

【００５０】なお元素組成比β＝（Ｎ／Ｓｉ）はｉ線露
光用マスクの場合およそ０．３〜０．８とすることが好
ましい。また、ＫｒＦレーザ露光用の場合およそβ′＝
０．７〜１．２とすると良い。

【００５１】なお、ｇ線の場合において、成膜条件によ
っては所望の範囲に膜質が入らない場合もある。この場
合、成膜時の圧力，温度等をコントロールすることで、
屈折率，消衰係数を変化させ、所望の膜とすることがで
きる。

【００５２】なお、境界条件の設定は位相差１８０°に
固定し、振幅透過率に余裕を持たせて設定したり、振幅
透過率を固定し、位相に余裕を持たせ設定することも可
能である。また、許容とされる数値もレジストプロセス
等への影響及び効果を考え本説明で述べた値を変更して
も構わない。

【００５３】上記の条件を満たす材料として我々が鋭意
研究を行った結果、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム
砒素または金属の、酸化物、窒化物またはハロゲン化物
のうち、いずれか一種あるいは二種以上で形成される物
質について上述の２条件を満たすことがわかった。

【００５４】なお、半透明膜に対し、Ａｓ、Ｐ、Ｂ等の
イオンを注入することにより、形成された膜質の若干の
調整、例えば光学定数の調整をはかることができる。

【００５５】またＳｉに対しては５００℃以上に加熱す
ることにより、アモルファス状態を多結晶へ、また多結
晶から単結晶へと連続的あるいは断続的に変化させるこ
とができ、所望の物性状態が得られる。

【００５６】そこで第４の発明では組成比を制御するこ
とにより所望の値を得ることができる。ここで、光学定
数は物質固有の値であるため、任意の値を設定すること
は不可能である。そこで例えば化合物の組成比を変化さ
せる等の方法で光学定数の最適化を図ることができる。

【００５７】前述した条件を満たすことにより、単層の
半透明膜で所望の位相差および透過率を得ることが可能
である。

【００５８】ところで、ハーフトーン型位相シフトマス
クにおいては、通常のマスクに於けるＣｒなどからなる
遮光膜の代わりに半透明パターンを設けている。この半
透明膜を位相シフタとすることで、エッジ部分での光の
干渉作用を利用し遮光効果を高めることができる。

【００５９】しかし、ハーフトーン型位相シフトマスク
では、この半透明パターンの寸法と、このマスクを用い
て実際にウエハ上に露光されるパターンとの間に従来の
マスクに比べて比較的大きい寸法変換差が生じることが
判っており、特に位相シフトマスクを用いて微細パター
ンを形成する際には無視できない値となる。この変換差
量はパターンの寸法、形状などにより異なるが、シミュ
レーションまたは実験により予めマスクのパターン寸法
をどの様に補正すれば良いかを知ることができる。

【００６０】そこで、この寸法変換差を考慮して半透明
膜パターンを形成するようにする。また、ハーフトーン
型位相シフトマスクでは、半透明膜の側壁部が丸みを帯
びていると、エッジ部分での光の干渉により位相シフト
効果が低減することがシミュレーションにより確かめら
れている。

【００６１】そこで、半透明膜パターン形成プロセスに
おいて、等方性エッチングにより生じた側壁部の丸みを
サイドエッチングを行うことで垂直にし、この時のサイ
ドエッチング量を調整することで、寸法変換差を考慮し
た寸法の半透明膜を形成するようにしている。この場
合、等方性エッチングを行った際の半透明膜パターンの
寸法は大きめに形成することが必要である。

【００６２】また、半透明膜パターン形成プロセスにお
いて、異方性エッチングを行うため、半透明膜パターン
側壁部は比較的垂直に形成される。この場合、異方性エ
ッチングを行った際の半透明膜パターンの寸法は寸法変
換差を考慮した寸法に形成しておくことが必要である。

【００６３】また、予め寸法変換差を考慮した半透明膜
パターンと等しい寸法の感光性樹脂パターンを透光性基
板上に形成しており、この感光性樹脂パターンの側壁部
を除く領域に半透明膜をスパッタなどにより形成する。
この時、感光性樹脂パターンを逆テーパ状に形成してお
くと、突出したパターンコーナー部のために感光性樹脂
パターンの側壁部の半透明膜形成を防ぐことができる。

【００６４】ところで図１１に規格化寸法０．７４μｍ
パターンの寸法変換差に対する焦点深度を示す。ここで
の焦点深度とは、所望寸法に対し±１０％以内におさま
るディフォーカス量を示している。図１１より寸法変換
差をウエハ上で０．０７４μｍ半透明パターンを細らせ
る、即ち露光装置の露光倍率をａとするとマスク上で半
透明パターンを０．０７４ａ細らせた場合最大の焦点深
度が得られることがわかる。また、規格寸法０．４５μ
ｍパターンについては寸法変換差に対する焦点深度を求
めたところ寸法変換差をウエハ上で０．０４０μｍ半透
明パターンを細らせる、即ち露光装置の露光倍率をａと
するとマスク上で半透明パターンを０．０４０ａ細らせ
た場合最大の焦点深度が得られることがわかった。この
様に最大の焦点深度を得るためには所望寸法ｂに対しウ
エハ上で０．１ｂ即ちマスク上で０．１ｂ／ａだけ半透
明パターンを細らせればよいことがわかる。

【００６５】この様に所望寸法ｂに対し、寸法変換差を
露光装置の露光倍率をａとしたとき回路設計寸法に対し
０乃至０．１ｂ／ａだけ半透明からなるパターンを細ら
せることが好ましい。

【００６６】さらに第１から第４の発明における半透明
膜に屈折率２．０３以上の物質を用いることで焦点深度
に裕度を持ったパターンを形成することができる。

【００６７】また、望ましくは露光波長が２４８ｎｍ以
上の場合に用いる半透明膜に対しては露光波長を２４０
ｎｍで除した後１を加えて得られる値以上の屈折率を有
する半透明膜を用いることで、像質劣化を現在用いてい
る遮光マスクと同程度以上に抑えることができる。

【００６８】照明光の劣化を説明するため、図１２にマ
スクパターンのエッジ部に於ける照射光の反射について
示す。投影露光用基板１００１上に半透明マスクパター
ン１００２が配置されている。エッジ近傍に結像する照
明光１００３は基板の垂線に対し角度θで結像する。こ
の場合照明光は、反射等の影響を受けること無くマスク
パターン面で結像する。しかしこの照明光１００３より
更にエッジ側で結像する光１００４では、照明光の一部
が半透明パターンにかかり像質劣化を生じることが予想
される。

【００６９】像質劣化を生じる領域ｘは次の手順により
求めることができる。以下順を追ってｘを求めることに
する。露光装置の開口数ＮＡ、コヒーレントファクター
σ、露光倍率ａを用い、投影露光基板上での照明光の結
像角度θのｓｉｎを求めると

【００７０】

【数５】

【００７１】と現すことができる。領域ｘは半透明膜の
膜厚Ｔ及び結像角θを用い

【００７２】

【数６】

【００７３】更にこの半透明膜は単層でしかも位相差１
８０°を満足していることから（式５）を（式８）に代
入して

【００７４】

【数７】

【００７５】を得る。ここでｎは半透明膜の屈折率であ
る。次にこのｘを、波長とＮＡに依存しない値とするた
めλ／ＮＡで除して規格化し、更にウエハ上の寸法Ｘに
直すと

【００７６】

【数８】

【００７７】を得る。

【００７８】ところで半透明膜シフタを用いる場合、所
望されるパターンとそれを達成するための露光波長、及
び露光装置のＮＡと、λ／ＮＡにより規格化した寸法を
表１に示す。この様に半透明マスクで所望とされる解像
寸法は規格化寸法で約０．４５μｍであると言える。

【００７９】この規格化寸法に対する像質劣化を生じる
領域Ｘの占める割合εを求める。ここで領域Ｘはパター
ンの両エッジ部分に存在するから、

【００８０】

【表１】

【００８１】

【数９】

【００８２】を得る。

【００８３】ところで露光実験により許容とされるεを
求めたのが図１３である。この結果は振幅透過率１５％
のマスクを用い、ｉ線を露光光源に用いＮＡ＝０．５の
露光装置により、０．３２５μｍパターンを転写した特
性を示したもので、横軸に像質劣化領域ε、縦軸に焦点
深度を最大焦点深度で規格化して示している。このパタ
ーンに対し焦点深度の低下を１０％まで許容とすると、
εを０．０１３以下にすることが必要で、この値を図１
４に当てはめると、半透明膜の屈折率ｎに要求される値
は

【００８４】

【数１０】

【００８５】となる。

【００８６】以上述べたように焦点深度の裕度を考慮し
た場合、波長に依存せず、半透明膜の屈折率が２．０３
以上であることが望ましい。

【００８７】ところで、この像質劣化はマスクパターン
が膜厚を持つ限り必ず生じ、当然のことながら現状の遮
光マスクでも生じている。半透明膜でパターンを形成す
る際には、少なくとも像質劣化を従来の遮光膜以下にす
ることが必要である。従来のマスクでは例えば両面反射
防止膜を施したマスク基板の膜厚は１２０ｎｍ程度であ
る。像質劣化をこのマスク以下に抑えようとした場合、
この膜厚と（式５）より

【００８８】

【数１１】

【００８９】の関係が得られる。この時（式１３）に見
られる様に、半透明膜の屈折率の許容値は露光波長λ
（ｎｍ）に依存し、各露光波長の許容度は表２のように
なる。

【００９０】

【表２】

【００９１】表２で示されるように各露光波長を光源と
して用いる場合、半透明膜の屈折率をｇ線（４３６ｎ
ｍ）の場合２．８１以上に、ｉ線（３６５ｎｍ）の場合
２．５２以上にすることで像質劣化を少なくとも現状の
遮光マスクと同程度に抑えることができる。また、表２
と（式１２）の結果から、露光波長２４８ｎｍ以下の場
合には焦点深度の裕度を考慮して屈折率を定めることが
好ましく、その場合、半透明膜の屈折率を屈折率２．０
３以上とすることが好ましい。

【００９２】ところで物質中の透過率ｔ′は消衰係数
ｋ、波長λ、膜厚Ｔにより

【００９３】

【数１２】

【００９４】と現すことができる。両辺の対数を取り、
また、（式５）を（式１４）に代入し、ｋについて求め
ると

【００９５】

【数１３】

【００９６】と現すことができる。半透明膜の強度透過
率ｔ′／ｔO の範囲としては０．０１＜ｔ′／ｔO ＜
０．０９となるがいま強度透過率０．０９以下を満足さ
せるためには

【００９７】

【数１４】

【００９８】であることが必要である。（式１６）と
（式１２）より所望とするｋは

【００９９】

【数１５】

【０１００】となる。なお上の考察は多重反射を考慮し
ていないが、多重反射を考慮した場合にはｋは（式１
７）より大きな値をとる。

【０１０１】前記単層半透明膜及び屈折率の条件を満足
する物質の物性について表３に示す。表３で示した適性
は、屈折率、振幅透過率により判断したもので、開口部
に対し振幅透過率比１０％乃至３０％の範囲を満たし、
且つ焦点深度の裕度を考慮して算出される屈折率の条件
を満たすものを○で、さらに現状の遮光マスク以上に像
質劣化を抑えることができるものを◎で、屈折率の条件
を満足しているが振幅透過率の条件を満足していないも
のについては△で記した。

【０１０２】とりわけシリコンについてはｇ線領域、Ｓ
ｉＮβについてはｉ線、ＫｒＦ領域において非常に有効
な半透明膜であるといえる。また、ＳｉＯαについて
は、表には示していないがｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦ領域で
有効な半透明膜であることがわかっている。

【０１０３】本発明は光を殆ど透過させない半透明膜に
関するものであるが、この半透明膜は別の使用法があ
る。従来のマスクではマスクパターンの密度によりウエ
ハ上に到達する光強度に差が生じていた。この場合現像
時にパターン寸法差が生じてしまうという問題があった
が、光強度に差が生じないよう、比較的大きい開口パタ
ーンで透過する光強度を押さえるため膜に吸収を持たす
という手法が成されている。位相シフトマスクにおいて
もマスクパターン密度の差を押さえるため比較的大きい
開口パターンで振幅透過率を９０％程度として、露光量
のバランスを取る手法が成されている。この手法は主に
透光性基板と異なる屈折率の物質を位相シフタとして用
い、この位相シフタと透光性基板界面の反射を利用し、
位相シフタの透過光を実質低下させることで行ってき
た。例えばｇ線領域で膜自体に全く吸収がないＴｉＯ₂
膜を用いた場合、膜の吸収は消衰係数が０．０１以下で
あることからほぼ１００％透過するが、膜の屈折率が
２．８であるため、透光性基板から入射した光はＴｉＯ
₂ 膜との界面で１０％程度が反射するため、実質この部
分の透過率が低下し９０％の光が透過させることが可能
となる。また、Ｓｉ₃ Ｎ₄膜はｉ線領域で消衰係数が
０．０１以下であることからほぼ１００％透過するが、
膜の屈折率が２．０であるため、透光性基板から入射し
た光はＳｉ₃ Ｎ₄ 膜との界面で３％程度が反射するた
め、実質この部分の透過率が低下し９７％の光が透過さ
せることが可能となる。

【０１０４】この様に、高透過率を有する位相シフタは
消衰係数０．０１以下の物質を用い、所望の反射率が得
られるような屈折率を有する膜をもちいることで対処す
ることが可能であった。この様に露光量差をコントロー
ルする半透明膜においても、本手法は有効でｇ線領域に
おけるＴｉＯ₂ 膜、或いはｉ線領域に於けるＳｉ₃ Ｎ ₄
膜を用いた場合においても、スパッタ時の酸素乃至は窒
素の組成比を制御することにより反射率を考慮した所望
の透過率を有する半透明膜を得ることができる。

【０１０５】

【表３】

【０１０６】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照しつ
つ詳細に説明する。

【０１０７】（実施例１）本実施例は第１の発明の露光
用マスクおよび第２の発明の露光用マスクの製造方法に
関する。図１は本実施例の露光用マスクの製造工程を示
す図である。

【０１０８】この露光用マスクは半透明パターンとして
スパッタリング法で形成したシリコンパターンを用いた
ことを特徴とし、ｇ線用投影露光用マスクとして用いら
れるものである。

【０１０９】まず酸化シリコン基板１０１上にスパッタ
リング法によりアモルファスＳｉ膜１０２を形成する
（図１（ａ））。このシリコン膜１０２の水銀ランプの
ｇ線に対する屈折率はｎ＝４．９３であり、位相差１８
０°となる膜厚は５９ｎｍであった。この時の振幅透過
率は、透明部である酸化シリコン基板１０１の振幅透過
率に対し１７．４％であった。

【０１１０】次いで電子線用レジスト１０３を膜厚０．
５μｍで堆積した後さらに導電性膜１０４を０．２μｍ
程度に形成する（図１（ｂ））。

【０１１１】そしてこの導電性膜１０４上から電子線に
より３μＣ／ｃｍ² で描画しさらに現像を行ってレジス
トパターン１０３を形成する（図１（ｃ））。ここで導
電性膜１０４を形成するのは酸化シリコン基板およびア
モルファスＳｉ膜が絶縁性であり、電子線露光時のチャ
ージアップを防ぐためである。

【０１１２】このレジストパターン１０３をマスクとし
てＣＦ₄ とＯ₂ との混合ガスによるケミカルイオンエッ
チング（ＣＤＥ）により、レジストパターンから露出し
ているアモルファスＳｉ膜１０２をエッチング除去する
（図１（ｄ））。

【０１１３】そして最後にレジストパターン１０３を除
去しアモルファスＳｉパターン１０２を得ることができ
る（図１（ｅ））。

【０１１４】なお、この例では位相シフタとしてアモル
ファスＳｉ膜の形成をスパッタリングにより行ったが、
ＣＶＤ法を用いても良い。またアモルファスＳｉ膜の膜
厚を本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適当な厚さ
にしても良い。

【０１１５】更にシリコン膜の加工を異方性エッチング
で行うようにしてもよい。

【０１１６】本発明に於いて透光性基板としてＳｉＯ₂
を用いたがＳｉＯ₂ の代わりにＭｇＦ₂ 、ＣａＦ₂ 、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 等を用いても構わない。

【０１１７】本発明で半透明膜の透過率は本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において適当な透過率にしても良い。
なお、半透明膜の光学特性は、砒素、燐、ボロン等のイ
オンを半透明膜に注入するか或いは熱を加えることで微
調整するこが可能である。

【０１１８】またＳｉＯ₂ 基板の代わりに透光性基板上
に導電性膜が形成された基板を用いる場合塗布性導電膜
は不要となる。また、マスクパターンの描画を光露光で
行うと導電膜を無くすことが可能である。

【０１１９】この様にして形成された露光用マスクを介
して、ＰＦＲ７７５０（日本合成ゴム社製）と称される
レジストを１．５μｍ塗布した基板に、ｇ線で１／５縮
小露光（ＮＡ＝０．５４、σ＝０．５）を行なってライ
ン＆スペースパターンを形成した。この時要した露光量
は３００ｍＪ／ｃｍ² であった。従来露光で、０．４５
μｍパターンでフォーカスマージン０μｍで解像してい
たものを本発明のマスクによりフォーカスマージン０．
７μｍで解像することができた。

【０１２０】コンタクトホールパターンに関しても、従
来の露光で解像されなかった０．５０μｍパターンが本
発明のマスクによりフォーカスマージン１．５μｍで解
像することが確認された。

【０１２１】また、このマスクを用いて転写し、形成さ
れたレジストパターンをマスクとし基板の加工を行なう
ことにより、より良好な加工形状を得ることが可能とな
る。

【０１２２】尚、半透明膜の表面が自然酸化されていた
としても、本願の効果は失われることはない。

【０１２３】（実施例２）本実施例は第１の発明の露光
用マスクおよび第２の発明の露光用マスクの製造方法に
関する。

【０１２４】この露光用マスクは半透明パターンとして
スパッタリング法で形成したＧｅパターンを用いたこと
を特徴とし、ｇ線用投影露光用マスクとして用いられる
ものである。

【０１２５】まず酸化シリコン基板上にスパッタリング
法によりＧｅ膜を形成する。このＧｅ膜の水銀ランプの
ｇ線に対する屈折率はｎ＝４．１０であり、位相差１８
０°となる膜厚は７０．３ｎｍであった。この時の振幅
透過率は、透明部である酸化シリコン基板の振幅透過率
に対し１０．８％であった。

【０１２６】そして実施例１と同様に電子線用レジスト
を膜厚０．５μｍで堆積した後さらに導電性膜を０．２
μｍ程度に形成する。そしてこの導電性膜上から電子線
により３μＣ／ｃｍ2 で描画しさらに現像を行ってレジ
ストパターンを形成する。このパターンをマスクとして
Ｃｌ2 ガスによるケミカルイオンエッチング（ＣＤＥ）
により、レジストパターンから露出しているＧｅ膜をエ
ッチング除去する。そして最後にレジストパターンを除
去しＧｅパターンを得ることができる。

【０１２７】この様にして単層で所望の半透明膜からな
る位相シフタを得ることができる。

【０１２８】なお、この例では位相シフタとしてＧｅ膜
の形成をスパッタリングにより行ったが、蒸着法を用い
ても良い。また、Ｇｅ膜の膜厚を本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲において適当な厚さにしても良い。

【０１２９】更にＧｅ膜の加工を異方性エッチングで行
うようにしても良く、弗素系ガス例えばＣＦ₄ 、Ｃ₂ Ｆ
₆ などを用いることも可能である。

【０１３０】本発明に於いて透光性基板としてＳｉＯ₂
を用いたがＳｉＯ₂ の代わりにＭｇＦ₂ 、ＣａＦ₂ 、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 等を用いても構わない。

【０１３１】本発明で半透明膜の透過率は本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において適当な透過率にしても良い。
なお、半透明膜の光学特性は、砒素、燐、ボロン等のイ
オンを半透明膜に注入するか或いは熱を加えることで微
調整することが可能である。

【０１３２】また、ＳｉＯ₂ 基板の代わりに透光性基板
上に導電性膜が形成された基板を用いる場合塗布性導電
膜は不要となる。また、マスクパターンの描画を光露光
で行うと導電膜を無くすことが可能である。

【０１３３】この様にして形成された露光用マスクを介
して、ＰＦＲ７７５０（日本合成ゴム社製）と称される
レジストを１．５μｍ塗布した基板に、ｇ線で１／５縮
小露光（ＮＡ＝０．５４、σ＝０．５）を行なってライ
ン＆スペースパターンを形成した。この時要した露光量
は３００ｍＪ／ｃｍ² であった。従来露光で、０．４５
μｍパターンでフォーカスマージン０μｍで解像してい
たものを本発明のマスクによりフォーカスマージン０．
７μｍで解像することができた。

【０１３４】コンタクトホールパターンに関しても、従
来の露光で解像されなかった０．５０μｍパターンが本
発明のマスクによりフォーカスマージン１．５μｍで解
像することが確認された。

【０１３５】尚、半透明膜の表面が、わずかに自然酸化
されたとしても、本願の効果が失われることはない。

【０１３６】（実施例３）本実施例は第３の発明の露光
用マスクおよび第４の発明の露光用マスクの製造方法、
とりわけｉ線を露光光源に用いた場合の露光マスクおよ
びその製造方法に関する。

【０１３７】本露光用マスクは半透明パターンとしてス
パッタリング法で反応ガス中の窒素の組成比を制御しな
がら形成した窒化シリコンパターンを用いたことを特徴
とした投影露光用マスクに関するものである。

【０１３８】まず酸化シリコン基板上２０１にスパッタ
リング法によりシリコンをターゲットとし窒素とアルゴ
ンとの混合ガス（窒素含有量１５％）を所定量添加しつ
つ窒化シリコン膜２０２を形成する（図２（ａ））。こ
の窒化シリコン膜のＫｒＦに対する屈折率はｎ＝３．４
０であり、位相差１８０°となる膜厚は８０ｎｍであっ
た。また透明部に対する振幅透過率比は１５．１％であ
った。

【０１３９】そして実施例１乃至２と同様に電子線用レ
ジスト２０３を膜厚０．５μｍで堆積した後さらに導電
性膜２０４を０．２μｍ程度に形成する（図２
（ｂ））。そしてこの導電性膜上から電子線により３μ
Ｃ／ｃｍ² で描画しさらに現像を行ってレジストパター
ン２０３を形成する（図２（ｃ））。このレジストパタ
ーンをマスクとしてＣＦ₄ とＯ₂ との混合ガスによるケ
ミカルイオンエッチング（ＣＤＥ）により、レジストパ
ターンから露出している窒化シリコン膜２０２をエッチ
ング除去する（図２（ｄ））。そして最後に硫酸と過酸
化水素水の混合溶液中に浸漬しレジストパターン２０３
を除去し窒化シリコンパターン２０２を得ることができ
る（図２（ｅ））。

【０１４０】なお、この例では位相シフタとして窒化シ
リコン膜の形成をシリコンをターゲットとしたスパッタ
リングにより行ったが、予め面積比が調整されたシリコ
ンと窒化シリコンのモザイクターゲットを用いたスパッ
タリングあるいはアンモニアとシラン系ガスを用いたＣ
ＶＤ法を用いても良い。また窒化シリコン膜の膜厚を本
発明の趣旨を逸脱しない範囲において適当な厚さにして
も良い。

【０１４１】更にシリコン膜の加工を異方性エッチング
で行うようにしてもよい。

【０１４２】本発明に於いて透光性基板としてＳｉＯ₂
を用いたがＳｉＯ₂ の代わりにＭｇＦ₂ 、ＣａＦ₂ 、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 等を用いても構わない。

【０１４３】本発明で半透明膜の透過率は本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において適当な透過率にしても良い。
なお、半透明膜の光学特性は、砒素、燐、ボロン等のイ
オンを半透明膜に注入するか或いは熱を加えることで微
調整することが可能である。

【０１４４】また、ＳｉＯ₂ 基板の代わりに透光性基板
上に導電性膜が形成された基板を用いる場合塗布性導電
膜は不要となる。また、マスクパターンの描画を光露光
で行うと導電膜を無くすことが可能である。

【０１４５】また本実施例ではマスク作成の際の描画に
電子線を用いて行ったが、電子線の代わりに光を用いて
もかまわない。また、光を用いた場合感光性樹脂材料及
び透光性基板上に設けた導電膜は不要となる。

【０１４６】この様にして形成された露光用マスクを介
して、ＰＥＲＩＸ５００（日本合成ゴム社製）と称され
るｉ線様レジストを１．５μｍ塗布した基板に、ｉ線で
１／５縮小露光（ＮＡ＝０．５、σ＝０．６）を行なっ
てライン＆スペースパターンを形成した。この時要した
露光量は３００ｍＪ／ｃｍ2 であった。従来露光で、
０．３５μｍパターンでフォーカスマージン０μｍで解
像していたものを本発明のマスクによりフォーカスマー
ジン０．８μｍで解像することができた。

【０１４７】コンタクトホールパターンに関しても、従
来の露光で解像されなかった０．４０μｍパターンが本
発明のマスクによりフォーカスマージン１．３μｍで解
像することが確認された。

【０１４８】尚、半透明膜の表面がわずかに自然酸化さ
れたとしても本発明の効果が失われることはない。

【０１４９】（実施例４）本実施例は第３の発明の露光
用マスクおよび第４の発明の露光用マスクの製造方法、
とりわけＫｒＦレーザを露光光源に用いた場合の露光用
マスクおよびその製造方法に関する。

【０１５０】この露光用マスクは半透明パターンとして
スパッタリング法で形成した窒化シリコンパターンを用
いたことを特徴としたＫｒＦ（２４８ｎｍ）用投影露光
用マスクに関するものである。

【０１５１】まず酸化シリコン基板上にスパッタリング
法によりシリコンをターゲットとしアルゴンと窒素の混
合ガスを所定量添加しつつ窒化シリコン膜を形成する。
この窒化シリコン膜のＫｒＦに対する屈折率はｎ＝２．
６８であり、位相差１８０°となる膜厚は７６ｎｍであ
った。この時の振幅透過率は、透明部である酸化シリコ
ン基板の振幅透過率に対し１５％であった。

【０１５２】そして実施例１乃至２と同様に電子線用レ
ジストを膜厚０．５μｍで堆積した後さらに導電性膜を
０．２μｍ程度に形成する。そしてこの導電性膜上から
電子線により３μＣ／ｃｍ² で描画しさらに現像を行っ
てレジストパターンを形成する。このレジストパターン
をマスクとしてＣＦ₄ とＯ₂ との混合ガスによるケミカ
ルイオンエッチング（ＣＤＥ）により、レジストパター
ンから露出している窒化シリコン膜をエッチング除去す
る。そして最後にレジストパターンを除去し窒化シリコ
ンパターンを得ることができる。

【０１５３】なお、この例では位相シフタとして窒化シ
リコン膜の形成をスパッタリングにより行ったが、アン
モニアとシラン系ガスを用いたＣＶＤ法を用いても良
い。また窒化シリコン膜の膜厚を本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲において適当な厚さにしても良い。

【０１５４】更にシリコン膜の加工を異方性エッチング
で行うようにしてもよい。

【０１５５】本発明に於いて透光性基板としてＳｉＯ₂
を用いたがＳｉＯ₂ の代わりにＭｇＦ₂ 、ＣａＦ₂ 、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 等を用いても構わない。

【０１５６】本発明で半透明膜の透過率は本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において適当な透過率にしても良い。
なお、半透明膜の光学特性は、砒素、燐、ボロン等のイ
オンを半透明膜に注入するか或いは熱を加えることで微
調整することが可能である。

【０１５７】また、ＳｉＯ₂ 基板の代わりに透光性基板
上に導電性膜が形成された基板を用いる場合塗布性導電
膜は不要となる。また、マスクパターンの描画を光露光
で行うと導電膜を無くすことが可能である。

【０１５８】また本実施例ではマスクの作成の際の描画
に電子線を用いて行ったが、電子線の代わりに光を用い
てもかまわない。また、光を用いた場合感光性樹脂材料
及び透光性基板上に設けた導電膜は不要となる。

【０１５９】この様にして形成された露光用マスクを介
して、ＳＮＲ（シプレー社製）と称されるＫｒＦ用レジ
ストを１．０μｍ塗布した基板に、ＫｒＦ線で１／５縮
小露光（ＮＡ＝０．４、σ＝０．５）を行なってライン
＆スペースパターンを形成した。この時要した露光量は
４０ｍＪ／ｃｍ² であった。従来露光で、０．３０μｍ
パターンでフォーカスマージン０μｍで解像していたも
のを本発明のマスクによりフォーカスマージン０．７μ
ｍで解像することができた。

【０１６０】コンタクトホールパターンに関しても、従
来の露光で解像されなかった０．３０μｍパターンが本
発明のマスクによりフォーカスマージン１．２μｍで解
像することが確認された。

【０１６１】尚、半透明膜の表面がわずかに自然酸化さ
れたとしても、本発明の効果が失われることはない。

【０１６２】（実施例５）本実施例は第３の発明の露光
用マスクおよび第４の発明の露光用マスクの製造方法、
とりわけｉ線を露光光源に用いた場合の露光用マスクお
よびその製造方法に関する。

【０１６３】この露光用マスクは半透明パターンとして
スパッタリング法で酸素の組成比を制御しながら形成し
た酸化クロムパターンを用いたことを特徴としたｉ線用
投影露光用マスクに関するものである。

【０１６４】まず酸化シリコン基板上にスパッタリング
法によりクロムをターゲットとし酸素とアルゴンとの混
合ガスを所定量添加しつつ酸化クロム膜を形成する。こ
の酸化クロム膜のｉ線に対する屈折率は図１７に示すよ
うにｎ＝２．４０であり、位相差１８０°となる膜厚は
１３０ｎｍであった。この時の振幅透過率は、透明部で
ある酸化シリコン基板の振幅透過率に対し２６．１％で
あった。

【０１６５】そして実施例３と同様に電子線用レジスト
を膜厚０．５μｍで堆積した後さらに導電性膜を０．２
μｍ程度に形成する。そしてこの導電性膜上から電子線
により３μＣ／ｃｍ² で描画しさらに現像を行ってレジ
ストパターンを形成する。このレジストパターンをマス
クとしてＣｌ2 によるケミカルイオンエッチング（ＣＤ
Ｅ）により、レジストパターンから露出している酸化ク
ロム膜をエッチング除去する。そして最後に硫酸と過酸
化水素水の混合溶液中に浸漬しレジストパターンを除去
し酸化クロムパターンを得ることができる。

【０１６６】なお、酸化クロム膜の厚さを、本発明の趣
旨を逸脱しない範囲において適当な厚さにしても良い。
また、酸化クロムの加工をリアクティブイオンエッチン
グ（ＲＩＥ）で行うことも可能である。

【０１６７】本発明に於いて透光性基板としてＳｉＯ₂
を用いたがＳｉＯ₂ の代わりにＭｇＦ₂ 、ＣａＦ₂ 、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 等を用いても構わない。

【０１６８】本発明で半透明膜の透過率は本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において適当な透過率にしても良い。
なお、半透明膜の光学特性は、砒素、燐、ボロン等のイ
オンを半透明膜に注入するか或いは熱を加えることで微
調整することが可能である。

【０１６９】また、ＳｉＯ₂ 基板の代わりに透光性基板
上に導電性膜が形成された基板を用いる場合塗布性導電
膜は不要となる。また、マスクパターンの描画を光露光
で行うと導電膜を無くすことが可能である。

【０１７０】また本実施例ではマスク作成の際の描画に
電子線を用いて行ったが、電子線の代わりに光を用いて
もかまわない。また、光を用いた場合感光性樹脂材料及
び透光性基板上に設けた導電膜は不要となる。

【０１７１】この様にして形成された露光用マスクを介
して、ＰＦＲＩＸ５００（日本合成ゴム社製）と称され
るｉ線用レジストを１．２μｍ塗布した基板に、ｉ線で
１／５縮小露光（ＮＡ＝０．５、σ＝０．６）を行なっ
てコンタクトホールパターンに関しても、従来の露光で
解像されなかった０．４０μｍパターンが本発明のマス
クによりフォーカスマージン１．５μｍで解像すること
が確認された。なおこの露光用マスクは透過率が高いた
めライン＆スペースパターンの形成に対してはレジスト
の残膜率が低下する等不適であった。ライン＆スペース
パターン作成には振幅透過率を１０％乃至は２０％とす
ることが好ましく酸化クロムマスクの場合振幅透過率を
約２０％で作成することができた。この振幅透過率が２
０％の露光用マスクを用いライン＆スペースパターンを
形成した。この時要した露光量は３００ｍＪ／ｃｍ² で
あった。従来露光で、０．３５μｍパターンフォーカス
マージン０μｍで解像していたものを本発明のマスクに
よりフォーカスマージン０．６μｍで解像することがで
きた。

【０１７２】ところで酸化クロム膜をｉ線用半透明膜と
して用いた場合、従来マスクで用いている遮光膜と比較
し膜厚が若干厚く像質劣化が生じている。この様に酸化
クロム膜の半透明膜への適用は不可能ではないが、その
性能を最大限に発揮することは難しい。

【０１７３】また、酸化クロム膜は図１８に示すように
ｇ線の露光用マスクに於いても適用可能である。しかし
この場合も従来マスクで用いている遮光膜と比較し膜厚
が若干厚く像質劣化が生じていおり、酸化クロム膜の半
透明膜への適用は不可能ではないが、その性能を最大限
発揮することは難しい。

【０１７４】一方、ＫｒＦレーザに対し用いる場合、Ｃ
ｒ、ＣｒＯ₂ のいずれも消衰係数が許容範囲外となるた
め適用不可能である。しかし図１９では振幅透過率の下
限を１０％にしているが、所望とする焦点深度があまり
大きくない場合には振幅透過率を１０％以下にも設定す
ることができこの場合ＫｒＦレーザに対しても適用する
ことができる。

【０１７５】（実施例６）本実施例は第３の発明の露光
用マスクおよび第４の発明の露光用マスクの製造方法、
とりわけｉ線を露光光源に用いた場合の露光用マスクお
よびその製造方法に関する。

【０１７６】この露光用マスクは半透明パターンとして
スパッタリング法で酸素の組成比を制御しながら形成し
た酸化チタンパターンを用いたことを特徴としたｉ線用
投影露光用マスクに関するものである。

【０１７７】まず酸化シリコン基板上にスパッタリング
法によりチタンをターゲットとし酸素とアルゴンとの混
合ガスを所定量添加しつつ酸化チタン膜を形成する。こ
の酸化チタン膜のｉ線に対する屈折率は図２０に示す様
にｎ＝２．７０であり、位相差１８０°となる膜厚は１
０７ｎｍであった。この時の振幅透過率は、透明部であ
る酸化シリコン基板の振幅透過率に対し１５％であっ
た。

【０１７８】そして実施例３と同様に電子線用レジスト
を膜厚０．５μｍで堆積した後さらに導電性膜を０．２
μｍ程度に形成する。そしてこの導電性膜上から電子線
により３μＣ／ｃｍ² で描画しさらに現像を行ってレジ
ストパターンを形成する。このレジストパターンをマス
クとしてＣＦ₄ ガスによるケミカルイオンエッチング
（ＣＤＥ）により、レジストパターンから露出している
酸化チタン膜をエッチング除去する。そして最後に硫酸
と過酸化水素水の混合溶液中に浸漬しレジストパターン
を除去し酸化チタンパターンを得ることができる。

【０１７９】なお、この例では、位相シフタとして酸化
チタン膜の形成をチタンをターゲットとしたスパッタリ
ングにより行ったが、予め面積比が調整されたチタンと
酸化チタンの混合ターゲットを用いたスパッタリングを
用いても良い。また酸化チタン膜の膜厚を本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において適当な厚さにしても良い。

【０１８０】更に酸化チタン膜の加工を異方性エッチン
グで行うようにしてもよい。

【０１８１】本発明に於いて透光性基板としてＳｉＯ₂
を用いたがＳｉＯ₂ の代わりにＭｇＦ₂ 、ＣａＦ₂ 、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 等を用いても構わない。

【０１８２】本発明で半透明膜の透過率は本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において適当な透過率にしても良い。
なお、半透明膜の光学特性は、砒素、燐、ボロン等のイ
オンを半透明膜に注入するか或いは熱を加えることで微
調整することが可能である。

【０１８３】また、ＳｉＯ₂ 基板の代わりに透光性基板
上に導電性膜が形成された基板を用いる場合塗布性導電
膜は不要となる。また、マスクパターンの描画を光露光
で行うと導電膜を無くすことが可能である。

【０１８４】また本実施例ではマスク作成の際の描画に
電子線を用いて行ったが、電子線の代わりに光を用いて
もかまわない。また、光を用いた場合感光性樹脂材料及
び透光性基板上に設けた導電膜は不要となる。

【０１８５】この様にして形成された露光用マスクを介
して、ＰＦＲＩＸ５００（日本合成ゴム社製）と称され
るｉ線用レジストを１．５μｍ塗布した基板に、ｉ線で
１／５縮小露光（ＮＡ＝０．５、σ＝０．６）を行なっ
てライン＆スペースパターンを形成した。この時要した
露光量は３００ｍＪ／ｃｍ² であった。従来露光で、
０．３５μｍパターンフォーカスマージン０μｍで解像
していたものを本発明のマスクによりフォーカスマージ
ン０．８μｍで解像することができた。

【０１８６】コンタクトホールパターンに関しても、従
来の露光で解像されなかった０．４０μｍパターンが本
発明のマスクによりフォーカスマージン１．３μｍで解
像することが確認された。

【０１８７】なお酸化チタン膜は図２１に示す如くｇ線
マスクにも適用が可能である。元素組成比が制御された
酸化チタンのｇ線の屈折率は２．３０であり現状の遮光
膜と比較し像質は劣化する。しかし膜厚は限りなく０と
したときの焦点深度と比較した場合の劣化は１０％以内
に押さえられているため十分に適用可能である。

【０１８８】また、ＫｒＦレーザに対してはチタン、二
酸化チタンのいずれも消衰係数が大きくほとんど遮光し
てしまうため適用は不可能である（図２２）。

【０１８９】（実施例７）本実施例は第３の発明の露光
用マスクおよび第４の発明の露光用マスクの製造方法、
とりわけｇ線を露光光源に用いた場合の露光用マスクお
よびその製造方法に関する。

【０１９０】この露光用マスクは半透明パターンとして
スパッタリング法で酸素の組成比を制御しながら形成し
た酸化アルミニウムパターンを用いたことを特徴とした
ｇ線用投影露光用マスクに関するものである。

【０１９１】まず酸化シリコン基板上にスパッタリング
法によりアルミニウムをターゲットとし酸素とアルゴン
との混合ガスを所定量添加しつつ酸化アルミニウム膜を
形成する。この酸化アルミニウム膜のｇ線に対する屈折
率はｎ＝１．５６であり、位相差１８０°となる膜厚は
３９０ｎｍであった。この時の振幅透過率は、透明部で
ある酸化シリコン基板の振幅透過率に対し１５％であっ
た（図２３）。

【０１９２】そして実施例３と同様に電子線用レジスト
を膜厚０．５μｍで堆積した後さらに導電性膜を０．２
μｍ程度に形成する。そしてこの導電性膜上から電子線
により３μＣ／ｃｍ² で描画しさらに現像を行ってレジ
ストパターンを形成する。このレジストパターンをマス
クとしてＣｌ₂ ガスによるケミカルイオンエッチング
（ＣＤＥ）により、レジストパターンから露出している
酸化チタン膜をエッチング除去する。そして最後に硫酸
と過酸化水素水の混合溶液中に浸漬しレジストパターン
を除去し酸化アルミニウムパターンを得ることができ
る。

【０１９３】なお、この例では位相シフタとして酸化ア
ルミニウム膜の形成をアルミニウムをターゲットとした
スパッタリングにより行ったが、予め面積比が調整され
たアルミニウムと酸化アルミニウムの混合ターゲットを
用いたスパッタリングを用いても良い。また酸化アルミ
ニウム膜の膜厚を本発明の趣旨を逸脱しない範囲におい
て適当な厚さにしても良い。

【０１９４】更に酸化アルミニウム膜の加工を異方性エ
ッチングで行うようにしてもよい。

【０１９５】本発明に於いて透光性基板としてＳｉＯ₂
を用いたがＳｉＯ₂ の代わりにＭｇＦ₂ 、ＣａＦ₂ 等を
用いても構わない。

【０１９６】本発明で半透明膜の透過率は本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において適当な透過率にしても良い。
なお、半透明膜の光学特性は、砒素、燐、ボロン等のイ
オンを半透明膜に注入するか或いは熱を加えることで微
調整することが可能である。

【０１９７】また、ＳｉＯ₂ 基板の代わりに透光性基板
上に導電性膜が形成された基板を用いる場合塗布性導電
膜は不要となる。また、マスクパターンの描画を光露光
で行うと導電膜を無くすことが可能である。

【０１９８】また本実施例ではマスク作成の際の描画に
電子線を用いて行ったが、電子線の代わりに光を用いて
もかまわない。また、光を用いた場合感光性樹脂材料及
び透光性基板上に設けた導電膜は不要となる。

【０１９９】この様にして形成された露光用マスクを介
して、ＰＦＲ７７５０（日本合成ゴム社製）と称される
レジストを１．５μｍ塗布した基板に、ｇ線で１／５縮
小露光（ＮＡ＝０．５４、σ＝０．５）を行なってライ
ン＆スペースパターンを形成した。この時要した露光量
は３００ｍＪ／ｃｍ² であった。従来露光で、０．４５
μｍパターンでフォーカスマージン０μｍで解像してい
たものを本発明のマスクによりフォーカスマージン０．
４μｍで解像することができた。

【０２００】コンタクトホールパターンに関しても、従
来の露光で解像されなかった０．５０μｍパターンが本
発明のマスクによりフォーカスマージン０．８μｍで解
像することが確認された。

【０２０１】これらの焦点深度をシリコン膜を半透明膜
として作成したマスクを露光した場合の焦点深度と比較
すると、ライン＆スペース、コンタクトホールのいずれ
のパターンでも焦点深度が小さくなっている。これはマ
スク上で半透明膜パターンが３９０ｎｍとシリコンの場
合の５９ｎｍと比較し大変厚く、像質の低下を生じてい
るためである。

【０２０２】酸化アルミニウムを半透明膜として用いた
場合ｇ線からＫｒＦレーザのいずれの波長に於てもその
屈折率は２以下であり、像質の低下をまぬがれない。こ
の場合酸化アルミニウムを半透明膜として適用すること
はできるが位相シフトマスクとしての効果を最大限得る
ことはできない（図２３）。

【０２０３】（実施例８）図３は本実施例を説明するた
めの製造工程図である。

【０２０４】まずクロム３１２と酸化クロム３１３から
成る膜厚１０００オングストロームの遮光膜が形成され
た膜厚２．５ｍｍの酸化シリコン基板３０１上に電子線
ネガレジストＳＡＬ６０１３０２を膜厚５０００オング
ストロームで塗布し、ベイキングを行う（図３
（ａ））。

【０２０５】さらに電子線により描画を行い現像するこ
とでレジストパターン３０２ａを形成した（図３
（ｂ））。このレジストパターンをマスクとして塩素ガ
スにより露出している遮光膜を除去した。更にレジスト
パターン３０２ａをレジスト剥離液及び酸素アッシング
により除去することで遮光域３１３ａ／３１２ａを形成
した。この時遮光膜は所望パターン領域外に配設される
ようにした（図３（ｃ））。

【０２０６】ついでこの基板上に半透明膜アモルファス
Ｓｉ膜３１４をＲＦ印加によるスパッタにより形成する
（図３（ｄ））。この時のアモルファスＳｉの膜厚は５
７ｎｍとする。この膜厚はウエハ露光プロセスで露光光
源にｇ線（４３６ｎｍ）を用いた場合半透明膜を透過す
る光の位相が透明部を透過する光の位相に対し１８０°
シフトするように調整したものである。この基板に電子
線ネガレジストＳＡＬ６０１３０４を膜厚５０００オン
グストロームで塗布し、更に塗布性導電膜３０５を形成
した（図３（ｅ））。さらに電子線により描画を行い現
像することでレジストパターン３０４ａを形成する（図
３（ｆ））。

【０２０７】次いでレジストパターン３０４ａをマスク
としてＣＦ4 ガスによるケミカルイオンエッチングを行
い露出しているアモルファスシリコン膜３１４を除去す
る（図３（ｇ））。

【０２０８】最後にレジストパターン３０４ａをレジス
ト剥離液に浸たすことにより除去することで所望の半透
明パターン３１４ａを形成することができる（図３
（ｈ））。尚、上記のＣＦ₄ を用いたケミカルイオンエ
ッチングの代わりにＮＨ4 Ｆ水溶液を用いたウエットエ
ッチングを行っても良い。

【０２０９】本実施例では遮光膜としてクロム膜を用い
ているがこれに限るものではなくモリブデンシリサイド
膜等を用いても構わない。

【０２１０】本実施例では半透明膜加工の際設けた電子
線レジスト上に導電膜を設けたが、酸化シリコン基板上
に導電膜を設けても構わない。また、導電膜の材質も、
金属を含むものを初め有機導電膜を用いても構わない。

【０２１１】本実施例はｇ線露光用半透明膜マスクを作
成する手法であるがｉ線用、ＫｒＦ用マスクとして、ア
モルファスＳｉ膜スパッタ時に窒素乃至は酸素元素を含
むガスを導入し、反応させながら成膜（ＳｉＯα：０＜
α＜２、ＳｉＮβ：０＜β＜１．３３）を形成し、レジ
スト塗布以下同様な手法で半透明マスクを作成すること
が可能である。

【０２１２】また本発明ではスパッタ法により成膜を行
ったが、ＣＶＤ法、蒸着法等で行なうことも可能であ
る。

【０２１３】尚、上述の工程においてはレジストパター
ンの形成を電子線描画により行ったがＵＶ露光により行
っても良い。この場合、電子線レジスト上に導電性樹脂
膜を形成する必要はない。

【０２１４】尚、本発明ではパターン領域外で遮光膜と
半透明膜が積層となっているが、パターン領域境界で、
位置精度に余裕がある場合には、パターン領域外を遮光
膜のみで形成しても構わない。

【０２１５】（実施例９）図４は本実施例を説明するた
めの製造工程図である。

【０２１６】まず２００オングストロームの膜厚の導電
性樹脂層（ＳｎＯ₂ が主成分）が形成された膜厚２．５
ｍｍの酸化シリコン基板４０１上に半透明膜アモルファ
スＳｉ膜４０２をＲＦ印加によるスパッタにより形成す
る（図４（ａ））。この時のアモルファスＳｉの膜厚は
５７ｎｍで、この膜厚はウエハ露光プロセスで露光光源
にｇ線（４３６ｎｍ）を用いた場合半透明膜を透過する
光の位相が透明部を透過する光の位相に対し１８０°シ
フトするように調整したものである。この基板に電子線
ネガレジストＳＡＬ６０１４０３を膜厚５０００オング
ストロームで塗布し、ベイキングを行う（図４
（ｂ））。

【０２１７】さらに電子線により描画を行い現像するこ
とでレジストパターン４０３を形成する（図４
（ｃ））。この時の描画は設計寸法に対し５倍に拡大し
たものを用いる。

【０２１８】次いでレジストパターン４０３をマスクと
してＣＦ₄ ガスによるケミカルイオンエッチングを行い
露出しているアモルファスシリコン膜４０２を除去す
る。

【０２１９】次にマスク形成時に秘帖とされる寸法変換
差０．３μｍ（ウエハ上０．０６μｍ）に相当するアモ
ルファスシリコン膜４０２を同様の処理によるサイドエ
ッチングで除去する（図４（ｄ））。尚、このマスクで
は０．６μｍパターンを基準として作成している。

【０２２０】最後にレジストパターン４０３を硫酸と過
酸化水素水の混合液を浸たすことにより除去することで
所望の半透明膜パターン４０２を形成することができる
（図４（ｅ））。尚、上記のＣＦ₄ を用いたケミカルイ
オンエッチングの代わりにＮＨ₄ Ｆ水溶液を用いたウエ
ットエッチングを行っても良い。

【０２２１】本実施例ではレジスト膜上に導電膜を設け
たが、シリコン基板と半透明膜の界面に導電膜を設けて
も良い。また、導電膜の材質も、金属を含むものを初め
有機導電膜を用いても構わない。

【０２２２】本実施例はｇ線露光用半透明膜マスクを作
成する手法であるがｉ線用、ＫｒＦ用マスクはアモルフ
ァスＳｉ膜スパッタ時に窒素乃至は酸素元素を含むガス
を導入し、反応させながら成膜（ＳｉＯα：０＜α＜
２、ＳｉＮβ：０＜β＜１．３３）を形成し、レジスト
塗布以下同様な手法で半透明マスクを作成することが可
能である。

【０２２３】また本発明ではスパッタ法により成膜を行
ったが、ＣＶＤ法、蒸着法等で行なうことも可能であ
る。

【０２２４】尚、上述の工程においてはレジストパター
ンの形成を電子線描画により行ったがＵＶ露光により行
っても良い。この場合、透明基板上に導電性樹脂膜を形
成する必要はない。また、上記工程におていはネガ型レ
ジストを用いているが、ポジ型レジストを用いるために
は、マスク形成の際必要とされる寸法変換差よりもレジ
ストパターンが大きく形成される用データ処理等を行う
必要がある。

【０２２５】本実施例においてはレジストパターン４０
３をマスクとして、下層のアモルファスシリコン膜４０
２のエッチングをケミカルドライエッチングにより行っ
ている。この様に等方性エッチングを行う場合、被エッ
チングパターンがテーパ形状となる。上記のアモルファ
スシリコン膜は半透明型位相シフトマスクの半透明パタ
ーンに相当し、テーパ形状となると、位相及び振幅透過
率調整の精度が低下することがシミュレーション及び実
験により確認されている。

【０２２６】そこで実験例においては寸法変換差をサイ
ドエッチングで調整し、半透明膜パターンの転写パター
ンに対する精度及び形状の改善を同時に行うようにして
いる。実際に本マスクを使用して、ウエハへの転写実験
を行った結果、寸法精度良く、良好な形状のパターンが
得らえた。

【０２２７】（実施例１０）まず２００オングストロー
ムの膜厚の導電性樹脂層（ＳｎＯ₂が主成分）が形成さ
れた膜厚２．５ｍｍの酸化シリコン基板５０１上に半透
明膜アモルファスＳｉ膜５０２をＲＦ印加によるスパッ
タにより形成する（図５（ａ））。この時のアモルファ
スＳｉの膜厚は５７ｎｍで、この膜厚はウエハ露光プロ
セスで露光光源にｇ線（４３６ｎｍ）を用いた場合半透
明膜を透過する光の位相が透明部を透過する光の位相に
対し１８０°シフトするように調整したものである。こ
の基板に電子線ネガレジストＳＡＬ６０１５０３を膜厚
５０００オングストロームで塗布し、ベイキングを行う
（図５（ｂ））。

【０２２８】さらに電子線により描画を行い現像するこ
とでレジストパターン５０３を形成する（図５
（ｃ））。この描画データとして設計寸法からマスク形
成の際必要とされる寸法変換差０．３０μｍ（ウエハ上
０．０６μｍ）を引いたデータを計算機上で作成し、更
にこのデータに対し５倍に拡大したものを用いた。この
マスクでは０．６μｍパターンを基準として考えてい
る。

【０２２９】次いでレジストパターン５０３をマスクと
してＣＦ₄ ガスによる磁場制御の異方性エッチングによ
り露出しているアモルファスＳｉ膜５０２を除去する
（図５（ｄ））。

【０２３０】最後にレジストパターン５０３を硫酸と過
酸化水素水の混合液を浸たすことにより除去し、所望の
半透明膜パターン５０２を形成することができる（図５
（ｅ））。

【０２３１】本実施例ではシリコン基板上に導電膜を設
けたが、レジスト膜表面或いはレジスト膜と半透明膜の
界面に導電膜を設けても良い。また、導電膜の材質も、
金属を含むものを初め有機導電膜を用いても構わない。

【０２３２】本実施例はｇ線露光用半透明膜マスクを作
成する手法であるがｉ線用、ＫｒＦ用マスクとしてアモ
ルファスＳｉ膜スパッタ時に窒素乃至は酸素元素を含む
ガスを導入し、反応させながら成膜（ＳｉＯα：０＜α
＜２、ＳｉＮβ：０＜β＜１．３３）を形成し、レジス
ト塗布以下同様な手法で半透明マスクを作成することが
可能である。

【０２３３】また本発明ではスパッタ法により成膜を行
ったが、ＣＶＤ法、蒸着法等で行うことも可能である。

【０２３４】尚、上述の工程においてはレジストパター
ンの形成を電子線描画により行ったがＵＶ露光により行
っても良い。この場合、透明基板上に導電性樹脂膜を形
成する必要はない。また、上記工程におていはネガ型レ
ジストを用いているため、描画データは設計寸法からマ
スク形成の際必要とされる寸法変換差を引いて５倍した
ものを用いているが、ポジ型レジストを用いる場合に
は、逆にこの寸法変換差を加えて５倍したデータを用い
れば良い。

【０２３５】また上記工程においては膜厚２．５ｍｍの
透明基板を用いているが、例えば透明基板の膜厚が６．
２ｍｍの場合、ＣＦ₄ ガスによるケミカルドライエッチ
ングの際基板下部よりＲＦ制御を行ってもＳｉＯ₂ が絶
縁体であるため十分にＲＦが伝わらずプラズマも発生で
きない。そこでＣＦ₄ ガスを導入し、これに電子線を照
射することによりプラズマを形成し、露出している半透
明膜の除去を試みた。本手法ではイオンの制御を装置内
部に配置した磁石による磁場で制御した。

【０２３６】本実施例においては、レジストパターン５
０３をマスクとして、下層のアモルファスシリコン膜の
エッチングを磁場制御の異方性エッチングにより行って
いる。よって実施例９で等方性エッチングを行った場合
にはパターンがテーパ形状となったが、本実施例では垂
直なパターン形状が得られる。そこで予め寸法変換差を
組み込んだ描画データを用いて描画することにより、所
望の寸法のパターン転写が可能な、理想的な位相及び振
幅透過率の半透明パターンを得ることができる。

【０２３７】実際に本マスクを使用して、ウエハへの転
写実験を行った結果、寸法精度良く、良好な形状のパタ
ーンが得らえた。

【０２３８】（実施例１１）２００オングストロームの
膜厚の導電性樹脂層（ＳｎＯ₂ が主成分）が形成された
膜厚２．５ｍｍのクオーツ基板６０１上に電子線ネガレ
ジストＳＡＬ６０１６０３を膜厚５０００オングストロ
ームの膜厚で塗布し、ベイキングを行った（図６
（ａ））。

【０２３９】次に電子線により描画を行い現像すること
でレジストパターン６０２を形成する（図６（ｂ））。
ここで露光量は適性露光量より少なめとし（所望露光量
の９０％程度）逆テーパ形状のレジストパターンを形成
する。ここでレジストパターンを逆テーパ形状としたの
は、後のアモルファスシリコンのスパッタ成膜の際のレ
ジスト側壁部への付着を防ぐためである。この時の描画
は設計寸法からマスク形成の際必要とされる寸法変換差
０．３０μｍ（ウエハ上０．０６μｍ）を引いたデータ
を計算機上で作成し、更にこのデータに対し５倍に拡大
したものを用いる。尚このマスクでは０．６μｍパター
ンを基準として作成している。

【０２４０】次いで半透明膜アモルファスＳｉ膜６０３
をＲＦ印加によるスパッタにより形成した（図６
（ｃ））。この時のアモルファスＳｉの膜厚は５７ｎｍ
であった。この膜厚はウエハ露光プロセスで露光光源に
ｇ線（４３６ｎｍ）を用いた場合半透明膜を透過する光
の位相が透明部を透過する光の位相に対し１８０°シフ
トするように調整したものである。

【０２４１】次にレジストをアセトン等の有機溶剤によ
り除去し更にレジストパターン６０２を硫酸と過酸化水
素水の混合液に浸たすことにより除去することで所望の
半透明膜パターン６０３を形成することができる（図６
（ｅ））。

【０２４２】本実施例では酸化シリコン基板上に導電膜
を設けたが、レジスト膜表面或いはレジスト膜と半透明
膜の界面に導電膜を設けても良い。また、導電膜の材質
も、金属を含むものを初め有機導電膜を用いても構わな
い。

【０２４３】本実施例はｇ線露光用半透明膜マスクを作
成する手法であるがｉ線用、ＫｒＦ用マスクはアモルフ
ァスＳｉ膜スパッタ時に窒素乃至は酸素元素を含むガス
を導入し、反応させながら成膜（ＳｉＯα：０＜α＜
２、ＳｉＮβ：０＜β＜１．３３）を形成し、レジスト
塗布以下同様な手法で半透明マスクを作成することが可
能である。

【０２４４】また本発明ではスパッタ法により成膜を行
ったが、ＣＶＤ法、蒸着法等で行うことも可能である。

【０２４５】尚、上述の工程においてはレジストパター
ンの形成を電子線描画により行ったがＵＶ露光により行
っても良い。

【０２４６】本実施例においては逆テーパ形状のレジス
トパターンを形成してから、アモルファスシリコン膜を
レジストパターン側壁部以外の領域にスパッタにより形
成する。この時、レジストパターンの描画データは寸法
変換差を組み入れたものを用いる。アモルファスシリコ
ン層を除去することにより、所望の寸法のパターン転写
が可能な理想的な位相及び振幅透過率の半透明膜パター
ンを得ることができる。

【０２４７】実際に、本マスクを使用して、ウエハへの
転写実験を行った結果、寸法精度良く、良好な形状のパ
ターンが得られた。

【０２４８】（実施例１２）膜厚２．５ｍｍのクオーツ
（透明）基板上７０１にｉ線用ポジ型フォトレジストＡ
Ｚ−５２１４７０２を５０００オングストロームの膜厚
で塗布しベイキングを行う（図７（ａ））。

【０２４９】次に水銀ランプのｉ線により描画を行い露
光部７０２ｂ、非露光部７０２ａを得る（図７
（ｂ））。この時の描画は設計寸法からマスク形成の際
必要とされる寸法変換差０．３０μｍ（ウエハ上０．０
６μｍ）を引いたデータを計算機上で作成し、更にこの
データに対し５倍に拡大したものを用いた。尚このマス
クでは０．６μｍパターンを基準として作成している。

【０２５０】次いで１２０℃でベイキングを行い露光部
７０２ｂを不溶性の膜にした後、更に基板全面を露光す
ることにより、非露光部７０２ａを可溶性の膜にする。

【０２５１】次に現像を行い、露光部７０２ｂに相当す
る逆テーパ形状のレジストパターン７０２を形成する。
ここでレジストパターンを逆テーパ形状としたのは、後
のアモルファスシリコンのスパッタ成膜の際のレジスト
側壁部への付着を防ぐためである（図７（ｃ））。

【０２５２】次いで、半透明膜アモルファスＳｉ膜７０
３をＲＦ印加によるスパッタにより形成した（図７
（ｄ））。この時のアモルファスＳｉの膜厚は５７ｎｍ
であった。この膜厚はウエハ露光プロセスで露光光源に
ｇ線（４３６ｎｍ）を用いた場合半透明膜を透過する光
の位相が透明部を透過する光の位相に対し１８０°シフ
トするように調整したものである。

【０２５３】次にレジストをアセトン等の有機溶剤によ
り除去し更にレジストパターン７０２を硫酸と過酸化水
素水の混合液に浸たすことにより除去することで所望の
半透明膜パターン７０３を形成することができる（図７
（ｅ））。

【０２５４】本実施例では酸化シリコン基板上に導電膜
を設けたが、レジスト膜表面或いはレジスト膜の半透明
膜の界面に導電膜を設けても良い。また、導電膜の材質
も、金属を含むものを初め有機導電膜を用いても構わな
い。

【０２５５】本実施例はｇ線露光用半透明膜マスクを作
成する手法であるがｉ線用、ＫｒＦ用マスクはアモルフ
ァスＳｉ膜スパッタ時に窒素乃至は酸素元素を含むガス
を導入し、反応させながら成膜（ＳｉＯα：０＜α＜
２、ＳｉＮβ：０＜β＜１．３３）を形成し、レジスト
塗布以下同様な手法で半透明マスクを作成することが可
能である。

【０２５６】また本発明ではスパッタ法により成膜を行
ったが、ＣＶＤ法、蒸着法等で行うことも可能である。

【０２５７】尚、上述の工程においてはレジストパター
ンの形成を電子線描画により行ったがＵＶ露光により行
っても良い。

【０２５８】本実施例においては逆テーパ形状のレジス
トパターンを形成してから、アモルファスシリコン膜を
レジストパターン側壁部以外の領域にスパッタにより形
成する。この時、レジストパターンの描画データは寸法
変換差を組み入れたものを用いる。アモルファスシリコ
ン層を除去することにより、所望の寸法のパターン転写
が可能な理想的な位相及び振幅透過率の半透明膜パター
ンを得ることができる。

【０２５９】実際に、本マスクを使用して、ウエハへの
転写実験を行った結果、寸法精度良く、良好な形状のパ
ターンが得られた。

【０２６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば露光
用マスクを最適な光学定数を有する単層膜で形成するこ
とができるため、振幅透過率及び位相差の制御が容易
で、取り分け単層膜の屈折率を所定の値以上とすること
で遮光マスクと同等の信頼性の高い露光用マスクを得る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の露光用マスクの製造
工程図。

【図２】 本発明の第３の実施例の露光用マスクの製造
工程図。

【図３】 本発明の第８の実施例の露光用マスクの製造
工程図。

【図４】 本発明の第９の実施例の露光用マスクの製造
工程図。

【図５】 本発明の第１０の実施例の露光用マスクの製
造工程図。

【図６】 本発明の第１１の実施例の露光用マスクの製
造工程図。

【図７】 本発明の第１２の実施例の露光用マスクの製
造工程図。

【図８】 ｇ線用半透明膜パターンをＳｉ単層膜で形成
する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定数の実測
値を示す図。

【図９】 ｉ線用半透明膜パターンをＳｉＮα単層膜で
形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定数の
実測値を示す図。

【図１０】 ＫｒＦ用半透明膜パターンをＳｉＮα単層
膜で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定
数の実測値を示す図。

【図１１】 最適寸法変換差を説明する図。

【図１２】 マスク上で像質劣化が生じる部分を説明す
る図。

【図１３】 像質劣化領域と焦点深度の関係を説明する
図。

【図１４】 像質劣化領域と半透明膜を形成する屈折率
を説明する図。

【図１５】 ｇ線用半透明膜パターンをＧｅ単層膜で形
成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定数の実
測値を示す図。

【図１６】 ｇ線用半透明膜パターンをＧａＡｓ単層膜
で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定数
の実測値を示す図。

【図１７】 ｉ線用半透明膜パターンをＣｒＯε単層膜
で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定数
の実測値を示す図。

【図１８】 ｇ線用半透明膜パターンをＣｒＯε単層膜
で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定数
の実測値を示す図。

【図１９】 ＫｒＦ用半透明膜パターンをＣｒＯε単層
膜で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定
数の実測値を示す図。

【図２０】 ｉ線用半透明膜パターンをＴｉＯδ単層膜
で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定数
の実測値を示す図。

【図２１】 ｇ線用半透明膜パターンをＴｉＯδ単層膜
で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定数
の実測値を示す図。

【図２２】 ＫｒＦ用半透明膜パターンをＴｉＯδ単層
膜で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定
数の実測値を示す図。

【図２３】 ｇ線用半透明膜パターンをＡｌＯγ単層膜
で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定数
の実測値を示す図。

【図２４】 ｉ線用半透明膜パターンをＡｌＯγ単層膜
で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定数
の実測値を示す図。

【図２５】 ＫｒＦ用半透明膜パターンをＡｌＯγ単層
膜で形成する際に満足すべき光学定数の範囲及び光学定
数の実測値を示す図。

【図２６】 従来の半透明型位相シフトマスクを示す
図。

【図２７】 従来の半透明型位相シフトマスクの問題点
を示す図。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７
０１、１１０１…酸化シリコン基板 １０２、３１４、４０２、５０２、６０３、７０３…シ
リコン膜 １０３、２０３、３０２、３０４、４０３、５０３、６
０２、７０２…レジスト １０４、２０４、３０５…塗布性導電膜 ２０２…窒化シリコン膜 ３０３…パターン領域外に形成される検査用マーク ３１２…クロム膜 ３１３…酸化クロム膜 １１０１ａ…光透過部（位相＝０） １１０１ｂ…半透明位相シフト部 １１０２…透過率調整膜 １１０３…位相調整膜 １１０５…透過率調整部に生じた欠陥

フロントページの続き (72)発明者 金井 秀樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平４−136854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−5572（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性基板上に、露光光に対する光路長
   の位相差が透明部分とは略１８０°だけ異なるように構
   成された半透明単層位相シフト膜からなるマスクパター
   ンを含む露光用マスクの製造方法であって、膜厚による
   像質劣化に基づいて前記半透明単層位相シフト膜の複素
   屈折率ｎ−ｉｋ（ｉ：虚数単位）の実数部ｎが２．０３
   以上となるように調整することを特徴とすることを特徴
   とする露光用マスクの製造方法。
2. 【請求項２】 透光性基板上に、露光光に対する光路長
   の位相差が透明部分とは略１８０°だけ異なるように構
   成された半透明単層位相シフト膜からなるマスクパター
   ンを含む露光用マスクの製造方法であって、膜厚による
   像質劣化に基づいて前記半透明単層位相シフト膜の複素
   屈折率ｎ−ｉｋ（ｉ：虚数単位）の実数部ｎは、露光に
   用いる光の波長を２４０ｎｍで除した後に１を加えて得
   られる値以上となるように調整することを特徴とするこ
   とを特徴とする露光用マスクの製造方法。
3. 【請求項３】 透光性基板上に、露光光に対する光路長
   の位相差が透明部分とは略１８０°だけ異なるように構
   成された半透明単層位相シフト膜からなるマスクパター
   ンを含む露光用マスクの製造方法であって、膜厚による
   像質劣化に基づいて前記半透明単層位相シフト膜の複素
   屈折率ｎ−ｉｋ（ｉ：虚数単位）の虚数部ｋ（消衰係
   数）が、０．４以上の値となるように調整することを特
   徴とすることを特徴とする露光用マスクの製造方法。
4. 【請求項４】 前記半透明単層位相シフト膜の振幅透過
   率が１０％乃至３０％の範囲で調整されていることを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光用マス
   クの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれかに記載の露光
   用マスクの製造方法により作成された露光用マスクを用
   いてウエハ上に露光を行う工程を具備した露光方法。