JP3427604B2

JP3427604B2 - 位相シフト露光マスクの製造方法

Info

Publication number: JP3427604B2
Application number: JP35187295A
Authority: JP
Inventors: 秀夫清水
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JPH09179289A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフト露光マ
スクの製造方法に関する。本発明は、例えば、半導体装
置の製造工程に用いるフォトマスクの製造について、利
用することができる。

【０００２】

【従来の技術】従来より互いに位相を異ならしめて（理
想的には位相を１８０°反転させて）光を透過する部分
を設けて解像力の良い露光を行ういわゆる位相シフトマ
スク技術が知られている。

【０００３】例えば、光透過部と、半遮光部（ハーフト
ーン部と称される）とを備えた位相シフトマスクが知ら
れている。この種のものは、ハーフトーン型位相シフト
マスクと称されている。この種の位相シフトマスクは、
通常、光透過部（例えばコンタクトホール形成用の開口
部）と、若干の光透過率を持つ半透過部（半遮光部）と
から成り、この２つの部分の透過光には１８０°の位相
差が与えられている。こうして位相の異なる光の干渉効
果により解像度を向上するとともに、開口部以外の透過
率を例えば数〜数十％におさえることで、この部分の解
像もしくはレジストの膜減りを防いでいる。

【０００４】ハーフトーン型位相シフトマスクは通常マ
スクに比較して、解像度、焦点深度などの向上に優れた
特性を発揮する。

【０００５】しかし、パターンが密集してくると、ハー
フトーン型位相シフト法において特に顕著である２次ピ
ーク（サイド・ロブなどと称されている）強度が近接効
果により強調され、解像して不要なパターンを形成する
ことになる。このため、特に、密なパターンを含む場合
には、ハーフトーン型位相シフトマスクの性能は著しい
制限を受けることになる。

【０００６】例えば、従来のハーフトーン型位相シフト
マスクでは、２つ以上のパターンが接近した場合、回折
光が干渉して光強度が解像限界以上になる部分が出現す
る。即ち、従来の一般的なハーフトーン型位相シフトマ
スクの構造を図１２（平面）及び図１３（ａ）（ｂ）
（断面）に示すが、これは、ホールパターン用であれ
ば、透明基板１（石英基板）である石英基板上の全面に
形成されたＣｒ薄膜等から成る半透明な半透過層（ハー
フトーン膜）２が形成された半透過部３と、ハーフトー
ン半透過部もシフターもない光透過部４ａ，４ｂである
開口部で構成されており、位相シフトのために掘り込み
が形成される（図１３（ａ））か、あるいは半透過層２
が適正な厚みで形成されて（図１３（ｂ））いる。この
構造では、前記したように、光透過部４ａ，４ｂである
開口部からの回析光とハーフトーン部（半透過部）の透
過光が干渉して生ずると考えられる強度の高い部分が、
開口部周辺に発生する。これは近接効果により、さらに
強調されるものと考えられる。光強度の分布を示す図１
４を参照すれば、図１４に示すとおり、光透過部４ａ，
４ｂからの光分布である光ピーク４Ａ，４Ｂの間に、生
じないことが望ましいピーク（サブピーク４Ｃ）が発生
してしまう。透過光の干渉の機構は、図１５に示すよう
に、光透過部４ａ，４ｂである開口部からの回析光４′
とハーフトーン部（半透過部）３の透過光（半透過層２
の透過光）３′が干渉して、これが２次ピーク４ｃにな
ると考えられる。これはハーフトーン型位相シフトマス
クの実用化の大きな障害となっている。

【０００７】なお図１４は、ＴＲＥＰＴＯＮによるシミ
ュレーション結果であるが、条件はＮＡ：０．４５、
δ：０．５のＫｒＦエキシマレーザ光源（λ＝２４８ｎ
ｍ）を使用するものとした。ハーフトーンマスクのパラ
メータは半透過部３であるハーフトーン部の透過率１０
％、光透過部４ａ，４ｂをなす開口部のサイズは、被露
光ウェハ上０．３７μｍで、０．３μｍホールパターン
の形成を前提としたものである。ホール間距離は中心間
で１．０μｍである（サイズは全てウェハ上のものであ
る）。

【０００８】よって、このような２次ピーク（サイド・
ロブ）の問題点（これは近接効果により助長されてしま
う）を解消したハーフトーン型位相シフトマスク技術が
望まれている。

【０００９】また、下地反射に基づくハレーションによ
り、不必要な解像が生じるという問題も、ハーフトーン
型位相シフトマスクにおいても生じているので、これを
解決することも望まれている。

【００１０】上記のように、ハーフトーン型位相シフト
法は解像度向上に有効であるが、ハーフトーン型ではな
い通常マスクでは完全な遮光体となる部分が半透過部と
なっており、ここが例えば数〜十数％の光透過率を持つ
ため、一部不要なパターンが解像してしまう問題があっ
たものであり、代表的には上記したような、開口部から
の回析光とハーフトーン部（半透過部）の透過光が干渉
して、開口部周辺に強度の高い部分ができる２次ピーク
（サイド・ロブ）の問題であるが、これは特に密集パタ
ーンで近接効果により強調され、実用化の上で大きな障
害となっている（かかる２次ピークが生じた状態につい
ては、別添の参考写真参照）。また第２に、下地からの
ハレーションによる光がハーフトーン部の透過光（半透
過光）と干渉して光強度の高い部分を作り出す問題もあ
ったわけである。さらに、数μｍの比較的大きなパター
ンでは上記２次ピーク（サイド・ロブ）の強度が大きく
なり、近接効果の無い場合でも問題となる。

【００１１】これら問題点の解決方法として、サイド・
ロブとハレーションに関しては、ハーフトーン部（半透
過部）の一部に完全な遮光部を作成して光強度を下げる
ことにより問題を解決する手段を先に本出願人は提案し
た（特願平７−２１３６１２号）。しかしこの技術は、
２度描画が必要でプロセスが複雑になったり、高精度な
重合わせ技術も必要となることがあった。よって、さら
に実用化に適した容易な技術の開発が望まれている。

【００１２】また比較的大きなパターンを有するマスク
に関しては、上記先の提案例と同様に、遮光体を用いる
方法が提唱されている（Ｙ．Ｙａｍａｄａ，ｅｔ．ａ
ｌ．，“ＱＵＡＬＩＴＹＣＯＮＴＲＯＬＯＦＥＭ
ＢＥＤＤＥＤＴＹＰＥＰＨＡＳＥＳＨＩＦＴＭ
ＡＳＫ”，ＳＰＩＥＶｏｌ．２５１２，９５年フォト
マスクジャパンＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇ，参照）。

【００１３】しかしこの方法も２度描画が必要である。
かつ被描画面積が大面積になるため、ＥＢ描画時間がか
かるという問題もある。これは光露光、例えば適宜の露
光光源を用いて１：１露光するような手段を用いれば解
消できるとは考えられるが、上記微細パターンを同時に
作成することができなくなる。これらパターンを同時に
容易に形成可能で、しかも単純なプロセスが望まれてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決して、２次ピークなどに基づく不必要な解像を防
止できるとともに、描画工程等の製造工程が簡明で生産
性が良好である位相シフト露光マスクの製造方法を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の位相シフト露光
マスクの製造方法は、第１に、光透過部と、該光透過部
に隣接し該光透過部より露光光の透過率が低い半透過部
と、遮光部とを備え、該光透過部と半透過部とは互いに
位相を異ならしめて露光光を透過させる位相シフト露光
マスクの製造方法において、上記遮光部の全てのエッジ
が最も近接する光透過部と等距離になる構成で上記遮光
部を形成するとともに、上記光透過部は露光光に対して
透明な基板により構成され、上記半透過部は該基板の一
方の面上に位相シフト効果を示す膜厚で形成された半透
過層により構成され、上記遮光部は該半透過層を更に遮
光層によって覆って構成されたものであり、上記遮光部
の全てのエッジが最も近接する光透過部と等距離になる
構成で上記遮光部を形成する手段が、基板の一方の面に
開口部を有する半透過層を形成する工程と、レジストを
塗布する工程と該レジストを基板の他方の面からの露光
工程において、光源の中心とマスクを結ぶ直線がマスク
と垂直でない方向から露光を行う工程と、これにより半
透過層の開口部の上のみレジストパターンが逆テーパー
状に形成された構造を得る工程と、該構造に遮光層を形
成する工程と、その後レジストを除去することにより、
半透過層の開口縁部と遮光層の端縁部との距離が等しい
構造とする工程を少なくとも含む構成をとるものであ
る。

【００１６】本発明の位相シフト露光マスクの製造方法
は、第２に、光透過部と、該光透過部に隣接し該光透過
部より露光光の透過率が低い半透過部と、遮光部とを備
え、該光透過部と半透過部とは互いに位相を異ならしめ
て露光光を透過させる位相シフト露光マスクの製造方法
において、上記遮光部の全てのエッジが最も近接する光
透過部と等距離になる構成で上記遮光部を形成するとと
もに、上記光透過部は露光光に対して透明な基板により
構成され、上記半透過部は該基板の一方の面上に位相シ
フト効果を示す膜厚で形成された半透過層により構成さ
れ、上記遮光部は該半透過層を更に遮光層によって覆っ
て構成されたものであり、上記遮光部の全てのエッジが
最も近接する光透過部と等距離になる構成で上記遮光部
を形成する手段が、基板の一方の面に半透過層と導電膜
とを形成する工程と、ＥＢレジスト層を形成する工程
と、ＥＢ描画によりパターン描画、及び現像を行い、導
電膜のエッチング、及び半透過膜のエッチングを行って
ＥＢレジストのパターンが転写された構造とし、ＥＢレ
ジストを除去し、その後導電膜を除去して基板上に開口
部を有する半透過層を備えた構造を形成する工程と、レ
ジストを塗布する工程と該レジストを基板の他方の面か
らの露光工程において、光源の中心とマスクを結ぶ直線
がマスクと垂直でない方向から露光を行う工程と、これ
により半透過層の開口部の上のみレジストパターンが逆
テーパー状に形成された構造を得る工程と、該構造に遮
光層を形成する工程と、その後レジストを除去すること
により、半透過層の開口縁部と遮光層の端縁部との距離
が等しい構造とする工程を少なくとも含む構成をとるも
のである。

【００１７】

【００１８】本発明では、上述した構成のプロセスを採
用することにより、従来は煩雑であったハーフトーン型
位相シフト露光マスクの製造工程を簡略化し、かつ、容
易に遮光部分を、それが大面積である場合も、微細パタ
ーンである場合も、これらが混在する場合であっても、
同時に自己整合的に形成することが可能となった。

【００１９】すなわち本発明では、遮光部の全てのエッ
ジが最も近接する光透過部と等距離になる構成で上記遮
光部を形成するが、これは比較的容易な単純なプロセス
で可能となるものである。サイドエッチングにより遮光
層をサイドエッチングすることにより、光透過部と等距
離になる構成で遮光部を形成できる。また、斜め露光に
よりパターニングしたレジストパターンを用いることに
より、光透過部と等距離になる構成で遮光部を形成でき
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明の好ましい実施の形態
について述べ、更に図面を参照して、本発明の具体的な
実施形態例を説明する。

【００２１】本発明の位相シフト露光マスクの製造方法
は、光透過部と、該光透過部に隣接し該光透過部より露
光光の透過率が低い半透過部と、遮光部とを備え、該光
透過部と半透過部とを互いに位相を異ならしめて露光光
を透過させる位相シフト露光マスクの製造方法におい
て、上記遮光部の全てのエッジが最も近接する光透過部
と等距離になる構成で上記遮光部を形成するものである
が、この場合、上記光透過部は露光光に対して透明な基
板（例えば代表的には、石英基板）により構成され、上
記半透過部は該基板の一方の面上に位相シフト効果を示
す膜厚で形成された半透過層により構成され、上記遮光
部は該半透過層上を更に遮光層によって覆って構成され
たものであり、上記遮光部の全てのエッジが最も近接す
る光透過部と等距離になる構成で上記遮光部を形成する
手段が、基板の他方の面からのレジスト露光と、このレ
ジストをマスクとしたサイドエッチング工程を含む一連
のプロセスを用いて形成する構成とすることができる。

【００２２】また、上記本発明の位相シフト露光マスク
の製造方法において、光透過部は露光光に対して透明な
基板（例えば代表的には、石英基板）により構成され、
上記半透過部は該基板の一方の面上に位相シフト効果を
示す膜厚で形成された半透過層により構成され上記遮光
部は該半透過層上を更に遮光層によって覆って構成され
たものであり、上記遮光部の全てのエッジが最も近接す
る光透過部と等距離になる構成で上記遮光部を形成する
手段が、基板の他方の面からの露光工程において、光源
の中心とマスクを結ぶ直線がマスクと垂直でない方向か
ら露光を行う工程、すなわちマスク面に対して斜め方向
からの露光を行う工程を少なくとも含む構成とすること
ができる。

【００２３】また、上記基板の他方の面からの露光工程
（斜め方向からの露光）において、マスクあるいは光源
のいずれか、もしくは双方を移動させることで異なる２
以上の角度から露光すること、あるいはそれを連続して
行うことで様々な角度から露光する構成とすることがで
きる。

【００２４】本発明の位相シフト露光マスクの製造方法
は、透明基板の一方の面上に半透過層、及び遮光層を順
次積層成膜する工程と、該遮光層上にレジストを成膜
し、パターニングを行い、得られたレジストパターンを
マスクとしてエッチングにより遮光層にパターンを転写
し、残存したレジストを除去する工程と、該遮光層パタ
ーン上にレジストを成膜し、基板の他方の面からの露光
によりパターニングを行い、該レジストパターンをマス
クとしてサイドエッチングにより遮光層をサイドエッチ
ング工程とを有する構成をとる。

【００２５】あるいは、透明基板の一方の面上に半透過
層を形成してパターニングする工程と該パターニングさ
れて、半導体層上にレジストを成膜し、基板の他方の面
からの斜め露光によりパターニングを行い、レジストパ
ターンを形成する工程と、得られた構造上に遮光層を成
膜する工程と、レジストパターンを除去する工程とを有
する構成をとる。

【００２６】本発明の好ましい実施の態様においては、
開口部と、その開口部周辺に露光光の位相を異ならし
め、かつ前記開口部よりも低い透過率を持つ半透明膜
と、前記半透明膜の上部に少なくとも一部に露光光に対
して不透明な膜とを有する構造のマスクにおいて、不透
明膜が開口パターンの近接効果やハレーションの防止を
目的とする微細パターンとして形成され、かつ大面積の
遮光パターンとしても形成されているハーフトーン位相
シフトマスクの製造において、不透明膜全てのエッジが
マスク全面において、最も近接する開口部から等距離に
配置されているようにすることができる。

【００２７】前述したように、ハーフトーン位相シフト
マスクの短所とその解決方法については、一応の解決策
が示されてはいるものの、実用的な見地から見るとまだ
まだ不十分であったのに対して、本発明では、上述した
ような手段により、このプロセスを解略化し、遮光部分
を大面積と微細パターンで同時に自己整合的に形成する
ことができる方法を提供するものである。以下に具体的
な実施例を説明する。

【００２８】実施例１この例は、半導体装置露光用マス
ク製造のためのマスクの製造の場合を示すもので、参考
例であるが、本発明の実施例の説明の前提となる例であ
るので、便宜上実施例と称して説明する。ここでは、図
１に示すように、微細なホールパターンが開口部として
光透過部４となり、その周囲を半透過部３が囲い、さら
にその外側が遮光部６となっているハーフトーン型位相
シフトマスクについて、その遮光部６の全てのエッジが
最も近接する光透過部４と等距離Ｄになる構成で遮光部
６を形成するように、マスク形成を行ったものである。

【００２９】図２ないし図６を参照して、以下本実施例
におけるハーフトーン型位相シフトマスクの形成のプロ
セスを説明する。

【００３０】石英基板１上に、半透過部３を構成するた
めの半透過層２として、Ｍｏ−Ｓｉ膜をスパッタにより
ここでは１５０ｎｍの厚さに形成する。ここで露光光の
露光波長としてはｉ線を想定し、透過率は８％を想定し
た。この上に遮光部６を構成するための遮光層５を、や
はりスパッタにより形成する。本実施例においては、こ
の遮光層５はＥＢ描画時のチャージアップ防止を兼ねた
膜として機能させるようにした。具体的にはここでは、
Ｃｒを６０ｎｍ厚で形成して遮光層５とした。

【００３１】この上に本実施例ではポジ型ＥＢレジスト
（ここでは具体的には、商品名ＥＢＲ−９を使用）を
０．５μｍ厚で塗布し、レジスト層７１を形成した。以
上により、図２の構造を得る。

【００３２】続いて、通常のマスク形成と同様に、ＥＢ
描画により、パターン描画する。該描画後のレジストを
現像し、レジストパターンを得る。以上により、図３の
構造とした。

【００３３】得られたレジストパターンをマスクに、下
地遮光層５であるＣｒ膜のエッチッグを行う。ここで
は、ＣＨ₂ＣｌにとＯ₂の混合ガスを反応ガスとして用
いて、遮光層５（Ｃｒ膜）のＲＩＥを行った。更に該遮
光層５（Ｃｒ膜）のＲＩＥ後、続けて、反応ガスとして
ＣＦ₄とＯ₂との混合ガスを用いて、更に下地の半透過
層２であるＭｏ−Ｓｉ膜のＲＩＥを行う。次にレジスト
７１（ＥＢＲ−９）をアッシングにより除去する。以上
により、遮光層５（Ｃｒ膜）及びその下側（基板１側）
の半透過層２（Ｍｏ−Ｓｉ膜）が、ともにレジスト７１
のパターンが同様に転写された図４の構造が得られる。

【００３４】次に、レジスト７１除去後の図４の構造
に、改めてレジスト７２を形成する。この実施例では、
ポジ型の光感光レジストを塗布する。具体的には、例え
ばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）系ポジ型レジ
ストを塗布する。レジスト塗布後、基板１（石英基板）
の遮光層５（Ｃｒ膜）及び半透過層２（Ｍｏ−Ｓｉ膜）
のついていない側から（図の下側から）、露光を行う。
裏面（被露光レジストのついていない側の面）からの、
いわゆるバック露光である。このようなバック露光を行
った後、現像液として溶剤を用いて、露光されたレジス
トの現像を行う。ここでは具体的には、ＭＩＢＫ（メチ
ルイソブチルケトン）：ＩＰＡ（イソプロパイル）＝
３：１の溶液により現像を行い、図５のようにパターニ
ングされたレジスト７２を得る。

【００３５】上記レジスト現像によりマスクパターニン
グを行った後、このレジストパターンをマスクとして、
遮光層５（Ｃｒ膜）について、等方性のエッチングを行
う。本実施例では硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩
素酸の混合液を用いて、遮光層５（Ｃｒ膜）をウェット
エッチングした。このエッチングによって、Ｃｒ膜はサ
イドエッチングされる。すなわち、図５に示すように、
レジスト７２の開口部に加え、図５に符号Ｄで示す分
が、エッチングされる。このサイドエッチングされる量
Ｄは、どの箇所でも一定である。

【００３６】レジスト７２を除去して得られた構造を図
６に示す。上記したように、レジスト７２の開口縁部か
ら更にサイドエッチングされる量Ｄは、わずかなばらつ
きはあり得るとしても、どの箇所でも一定であるので、
結果的に、半透過層２（Ｍｏ−Ｓｉ膜）の開口縁部と遮
光層５（Ｃｒ膜）の端縁部との距離は常に等しい（＝
Ｄ）ことになり、よって、光透過部４のエッジと遮光部
６との距離は、常に等しい（＝Ｄ）構成になる。

【００３７】本実施例では上記した手段を用いたことに
より、自己整合的に、容易に必要な部分にのみ、遮光層
５（Ｃｒ膜）をつけた構造のハーフトーン位相シフトマ
スクを作成することができた。すなわち、本実施例にあ
っては、基板のバック面からのレジスト露光と、このレ
ジスト７２をマスクとしたサイドエッチング工程を含む
一連のプロセスを用いて遮光層５（Ｃｒ膜）のエッチン
グを行ったので、遮光部６の全てのエッジが最も近接す
る光透過部４と等距離になる構成を容易に得られるよう
になったのである。したがって本従来技術により、ハー
フトーン型位相シフトマスクを、実用的なプロセスで形
成することが可能ならしめられた。

【００３８】本実施例で用いた上記サイドエッチングに
よる自己整合プロセスは、Ａ．Ｎｉｔａｙａｍａ，ｅ
ｔ．ａｌ．，“ＮｅｗＰｈａｓｅＳｈｉｆｔｉｎｇ
ＭａｓｋｗｉｔｈＳｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄＰ
ｈａｓｅＳｈｉｆｔｅｒｓｆｏｒａＱｕａｒｔｅ
ｒＭｉｃｒｏｎＰｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈ
ｙ”，ＩＥＤＭ８９，ＩＥＥＥに記載の技術を参考にで
きる。但し、この論文に示された例は、石英基板上に形
成された遮光膜をエッチングしてシフターを形成する場
合であり、サイドエッチングされるシフター部の線幅制
御が重要であり、面内ばらつきを考えると制御性に難点
があると思われる技術であるが、これに対し、本発明を
具体化したこの実施例ではサイドエッチングされる量Ｄ
それ自体の大きさは必ずしも厳密さを必要とせず、サイ
ドエッチングのばらつきの範囲で均一であればよいの
で、必要な均一性と言う点で問題はない。

【００３９】本実施例では、図１で明らかな通り、上記
のようにサイドエッチングする方法で作成したことによ
り、全ての完全遮光パターン（遮光部６）が開口部（光
透過部４）から等距離Ｄで形成される。従来提案されて
いるＥＢ描画を２度行って作成されるマスクでは、遮光
体が不要な部分まで描画することはスループットを考え
ればあり得ないので、２度描画で作成する場合とは、構
造上、異なることになる。

【００４０】上述のように、本実施例では、マスク製造
のマスターマスク（レチクル）とするハーフトーン型位
相シフトマスクにおいて、不要パターンの解像を阻止す
るための遮光部６を構成する遮光パターンを、２度描画
を必要としない、単純なプロセスで形成することができ
る。

【００４１】本実施例の手法は、後に実施例５で示すよ
うに、大面積の遮光パターンと微細な遮光パターンを同
じレチクル上に同時に形成することができる。このた
め、ハーフトーンマスクの持っている不要パターン解像
に関する問題を、全て解決することが可能となる。

【００４２】実施例２本実施例では、２層の膜のついたマスクに開口部に設け
てレジストをアッシングで取るところまでは、実施例１
と同様に行った。すなわち、実施例１と全く同様に、石
英基板１上に、半透過部３を構成するための半透過層２
として、Ｍｏ−Ｓｉ膜をスパッタにより例えば１５０ｎ
ｍの厚さに形成し、この上にスパッタによりＣｒを例え
ば６０ｎｍ厚で形成し（本実施例ではこのＣｒ膜は一旦
除去するものであり、単にＥＢ描画時のチャージアップ
防止用なので、遮光部６を構成する遮光層５としての役
割は果たすものではない）、この上にポジ型ＥＢレジス
トを塗布してレジスト層７１を形成し（図２）、続いて
ＥＢ描画によりパターン描画、現像を行い（図３）、Ｃ
ｒ膜のエッチッグ、続けて、半透過層２であるＭｏ−Ｓ
ｉ膜のＲＩＥを行い、レジスト７１をアッシングにより
除去し、以上により、遮光層５（Ｃｒ膜）及びその下側
（基板１側）の半透過層２（Ｍｏ−Ｓｉ膜）が、ともに
レジスト７１のパターンが同様に転写された図４の構造
を得る。

【００４３】その後本実施例では、上層のクロム（Ｃｒ
膜５）を一旦ウエットエッチングによる剥離等を用い
て、除去する。この上層クロム（Ｃｒ膜５）は本実施例
では実施例１とは異なり、単にＥＢ描画時のチャージア
ップ防止用なので、導電膜であればよい。特にクロムで
ある必要はない。例えば剥離さえ簡単ならば透明導電膜
でもかまわない。

【００４４】上記クロム（Ｃｒ膜５）の除去の後、レジ
ストを塗布する。この際、本実施例ではポジレジストで
はなくネガレジスト７３を使用する。以上により、図７
の構造とした。

【００４５】本実施例でも実施例１同じくバック露光を
行うが、但しその際に本実施例では、基板１の他方の面
からの露光工程（図８の下方向からの露光工程）におい
て、その露光を、光源の中心とマスクを結ぶ直線がマス
クと垂直でない方向からの露光、すなわちマスク面に対
して斜め方向からの露光で行うようにした。図８に符号
８で示すように、基板１に対して垂直でない角度で露光
光を入射させるようにしたのである。このように露光光
８を斜め入射としたため、図８に示すようにレジスト７
３のマスク開口部と、その周辺のみレジストが露光す
る。逆テーパ状に露光されたことになる。図８中、レジ
スト７３のうち、露光された部分を特に細点を施して示
す。このように逆テーパ状の露光を達成するために露光
光８を斜め入射とするには、マスクあるいは光源のいず
れか、もしくは双方を移動させることで異なる２以上の
角度から露光することによって、このような露光とする
ことができる。あるいはそれを連続して行うことで様々
な角度から露光する構成とすることができる。本実施例
では、石英基板１を図８に符号９で示すように斜めに角
度を持たせて回転しながら露光する、いわゆる斜め回転
露光を行うことにより、上記の斜め露光を実現した。も
ちろん、光源の方を動かして、図８に示すような斜め入
射露光光８とすることもできる。

【００４６】露光後のレジスト７３について、現像を行
うと、図９に示すように半透過層２（Ｍｏ−Ｓｉ膜）の
開口部の上のみレジストパターンが形成され、かつ、上
記のように斜め露光したため、レジスト形状は逆テーパ
ーになる。

【００４７】このようにして逆テーパー状にレジストパ
ターンを形成した構造に、遮光部６を構成するための遮
光層５を、例えばＣｒをスパッタすることにより形成す
る。以上によって、図９の構造とした。

【００４８】その後、レジスト７３を除去する。例え
ば、ウエットエッチングでレジスト７３を取り除く。こ
の結果、図１０に示すように、半透過層２（Ｍｏ−Ｓｉ
膜）の開口縁部と遮光層５（Ｃｒ膜）の端縁部との距離
は常に等しい（＝Ｄ）関係で、遮光層５（Ｃｒ膜）が形
成されることになる。斜め回転露光であるがゆえに、レ
ジストパターン７３の逆テーパー形状は、半透過層２
（Ｍｏ−Ｓｉ膜）の開口縁部から常に等距離で形成され
るからである。よって、光透過部４のエッジと遮光部６
との距離は、常に等しい（＝Ｄ）構成になる。

【００４９】本実施例では上記した手段を用いたことに
より、自己整合的に必要な部分にのみ、遮光層５（Ｃｒ
膜）をつけた構造のハーフトーン位相シフトマスクを作
成することができた。すなわち、本実施例にあっては、
透明基板の一方の面上に半透過層を形成してパターニン
グし、該パターニングされた半透過層上にレジストを成
膜し、基板の他方の面からの斜め露光によりパターニン
グを行ってレジストパターンを形成し、得られた構造上
に遮光層を成膜してレジストパターンを除去するように
したので、必要とされる箇所、すなわちサブピークの出
る位置に選択的に遮光パターンを形成することができ
る。

【００５０】本実施例では、あまり波長の長い光を用い
ない方がよい。本実施例で半透過層（ハーフトーン膜）
として用いたＭｏ−Ｓｉの透過率は、長波長になるに従
って飛躍的に大きくなるため、ハーフトーン部のレジス
トも感光してしまう恐れが生じるためである。本実施例
の場合、ｉ線の透過率が８％で構成するが、ｉ線もしく
はｉ線以下の波長の光を用いることが好ましい。この観
点からは、遮光部の透過率が著しく低くなるＫｒＦエキ
シマレーザ光を光源に用いて、レジストに化学増幅ネガ
型のＳＡＬ−６０１を使用するのが好ましい。

【００５１】本実施例も、実施例１と同様、自己整合的
に、容易に必要な部分にのみ、遮光層５（Ｃｒ膜）をつ
けて遮光部６とした構造のハーフトーン位相シフトマス
クを作成することができた。

【００５２】実施例３，４この実施例では、実施例１，２と同様の手法を用いて、
図１１に示すような、遮光部６が大きなパターンである
場合に、本発明を具体化した。この実施例で形成するマ
スクパターンは、図１１に平面構造を示すように、光透
過部４の中に島状に比較的大面積の遮光部６が形成さ
れ、その周囲を囲うように半透過部３が設けられた構造
をとる。実施例３では、実施例１と同様のサイドエッチ
ング技術により、図１１に示すマスク構造を容易に、実
用的に形成した。実施例４では、実施例２と同様の斜め
露光技術により、図１１に示すマスク構造を容易に、実
用的に形成した。

【００５３】実施例５，６この実施例では、図１に示すような微細な遮光部６パタ
ーンと、図１１に示すような大きなパターンである遮光
部６が混在する場合に、本発明を具体化した。実施例５
では、実施例１，３と同様のサイドエッチング技術によ
り、このような混在パターンを有するマスク構造を容易
に、実用的に形成した。実施例６では、実施例２，４と
同様の斜め露光技術により、このような混在パターンを
有するマスク構造を容易に、実用的に形成した。

【００５４】

【発明の効果】上記詳述したように、本発明の位相シフ
ト露光マスクの製造方法によれば、２次ピークなどに基
づく不必要な解像を防止できるとともに、描画工程等の
製造工程が簡明で生産性が良好である位相シフト露光の
製造方法を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のマスク構造（遮光部が微細パター
ンである場合）を示す平面図である。

【図２】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（１）。

【図３】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（２）。

【図４】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（３）。

【図５】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（４）。

【図６】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（５）。

【図７】実施例２の工程を順に断面図で示すものであ
る（１）。

【図８】実施例２の工程を順に断面図で示すものであ
る（２）。

【図９】実施例２の工程を順に断面図で示すものであ
る（３）。

【図１０】実施例２の工程を順に断面図で示すもので
ある（４）。

【図１１】実施例３，４のマスク構造（遮光部が大パ
ターンである場合）を示す平面図である。。

【図１２】従来のハーフトーン型位相シフトマスク例
の平面図である。

【図１３】従来のハーフトーン型位相シフトマスク例
の断面図である。

【図１４】従来の問題点を示す図であり、従来のハー
フトーン型位相シフトマスク例の光等高線を示す図であ
る。

【図１５】ハーフトーン型位相シフト技術における２
次ピーク発生の説明図である。

【符号の説明】

１基板（石英基板）２半透過層（ハーフトーン膜）３半透過部４光透過部（開口部）５遮光層６遮光部７１，７２，７３レジスト８斜め露光光９回転露光

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過部と、該光透過部に隣接し該光透過
部より露光光の透過率が低い半透過部と、遮光部とを備
え、該光透過部と半透過部とは互いに位相を異ならしめ
て露光光を透過させる位相シフト露光マスクの製造方法
において、上記遮光部の全てのエッジが最も近接する光透過部と等
距離になる構成で上記遮光部を形成するとともに、上記光透過部は露光光に対して透明な基板により構成さ
れ、上記半透過部は該基板の一方の面上に位相シフト効
果を示す膜厚で形成された半透過層により構成され、上
記遮光部は該半透過層を更に遮光層によって覆って構成
されたものであり、上記遮光部の全てのエッジが最も近接する光透過部と等
距離になる構成で上記遮光部を形成する手段が、基板の
一方の面に開口部を有する半透過層を形成する工程と、
レジストを塗布する工程と該レジストを基板の他方の面
からの露光工程において、光源の中心とマスクを結ぶ直
線がマスクと垂直でない方向から露光を行う工程と、こ
れにより半透過層の開口部の上のみレジストパターンが
逆テーパー状に形成された構造を得る工程と、該構造に
遮光層を形成する工程と、その後レジストを除去するこ
とにより、半透過層の開口縁部と遮光層の端縁部との距
離が等しい構造とする工程を少なくとも含むことを特徴
とする位相シフト露光マスクの製造方法。
【請求項２】光透過部と、該光透過部に隣接し該光透過
部より露光光の透過率が低い半透過部と、遮光部とを備
え、該光透過部と半透過部とは互いに位相を異ならしめ
て露光光を透過させる位相シフト露光マスクの製造方法
において、上記遮光部の全てのエッジが最も近接する光透過部と等
距離になる構成で上記遮光部を形成するとともに、上記光透過部は露光光に対して透明な基板により構成さ
れ、上記半透過部は該基板の一方の面上に位相シフト効
果を示す膜厚で形成された半透過層により構成され、上
記遮光部は該半透過層を更に遮光層によって覆って構成
されたものであり、上記遮光部の全てのエッジが最も近接する光透過部と等
距離になる構成で上記遮光部を形成する手段が、基板の
一方の面に半透過層と導電膜とを形成する工程と、ＥＢ
レジスト層を形成する工程と、ＥＢ描画によりパターン
描画、及び現像を行い、導電膜のエッチング、及び半透
過膜のエッチングを行ってＥＢレジストのパターンが転
写された構造とし、ＥＢレジストを除去し、その後導電
膜を除去して基板上に開口部を有する半透過層を備えた
構造を形成する工程と、レジストを塗布する工程と該レ
ジストを基板の他方の面からの露光工程において、光源
の中心とマスクを結ぶ直線がマスクと垂直でない方向か
ら露光を行う工程と、これにより半透過層の開口部の上
のみレジストパターンが逆テーパー状に形成された構造
を得る工程と、該構造に遮光層を形成する工程と、その
後レジストを除去することにより、半透過層の開口縁部
と遮光層の端縁部との距離が等しい構造とする工程を少
なくとも含むことを特徴とする位相シフト露光マスクの
製造方法。
【請求項３】上記基板の他方の面からの露光工程におい
て、マスクあるいは光源のいずれか、もしくは双方を移
動させることで異なる２以上の角度から露光すること、
あるいはそれを連続して行うことで様々な角度から露光
することを特徴とする請求項１または２に記載の位相シ
フト露光マスクの製造方法。
【請求項４】上記基板の他方の面からの露光工程におい
て、マスクあるいは光源のいずれか、もしくは双方を移
動させることで、斜め回転露光を行うことを特徴とする
請求項１または２に記載の位相シフト露光マスクの製造
方法。