JP3441711B2 - ハーフトーン型位相シフトマスク及びハーフトーン型位相シフトマスクブランク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マスクを通過する露光
光間に位相差を与えることにより、転写パターンの解像
度を向上できるようにした位相シフトマスクであって、
遮光部を実質的に露光に寄与しない強度の光を透過させ
ると同時に透過光の位相をずらす半透光膜で構成し、こ
の遮光部と透光部との境界近傍を通過した光が互いに打
ち消しあうようにして境界部のコントラストを良好に保
持できるようにしたいわゆるハーフトーン型位相シフト
マスク及びその素材たるハーフトーン型位相シフトマス
クブランクに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＬＳＩ製造等においては、微細パ
ターン転写マスクたるフォトマスクの一つとして位相シ
フトマスクが用いられる。この位相シフトマスクは、マ
スクを通過する露光光間に位相差を与えることにより、
転写パターンの解像度を向上できるようにしたものであ
る。この位相シフトマスクの一つに、特に、単一のホー
ル、ドットまたはライン、スペース等の孤立したパター
ン転写に適したものとして、特開平４−１３６８５４号
公報に記載の位相シフトマスクが知られている。

【０００３】図２３は特開平４−１３６８５４号公報に
記載の位相シフトマスクの断面図である。図２３に示さ
れるように、この公報記載の位相シフトマスク３０は、
透明基板３１上に実質的に露光に寄与しない強度の光を
透過させると同時に通過する光の位相をシフトさせる半
透光膜３２を形成し、次いで、該透明基板３１の中央部
の転写領域Ｉに、前記半透光膜３２の一部を選択的に除
去することにより、実質的に露光に寄与する強度の光を
透過させる透光部３３と実質的に露光に寄与しない強度
の光を透過させる半透光部３４とで構成するマスクパタ
ーンを形成したものである。そして、この位相シフトマ
スク３０は、半透光部３４を通過する光の位相をシフト
させて該半透光部３４を通過した光の位相が上記透光部
３３を通過した光の位相に対して実質的に反転する関係
になるようにすることにより、前記透光部３３と半透光
部３４との境界近傍を通過して回折により回り込んだ光
が互いに打ち消しあうようにして境界部のコントラスト
を良好に保持できるようにしたものである。図２４は透
光部３３と半透光部３４との境界部近傍を通過した光の
振幅分布や強度分布を示したものである。このタイプの
位相シフトマスクは、いわゆるハーフトーン型位相シフ
トマスクと称されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ハーフ
トーン型位相シフトマスクは、要するに、半透光部によ
って位相シフト機能と遮光機能とを兼ねさせたものであ
る。すなわち、この半透光部を、パターンの境界部にお
いては位相シフト層として機能させ、それ以外の部分で
は遮光層として機能させている。したがって、本来は完
全に露光光を遮断するのが理想的である部分にもわずか
な漏れ光が到達している。通常は、この漏れ光があって
も実質的な露光とまで至らないように、全体の露光量を
調整する。

【０００５】ところで、例えば、被転写体に形成された
露光対象たるレジストの膜厚が場所によって大巾に異な
っている場合のように、被転写体の場所によって必要な
露光量が大巾に異なるような場合には、どうしても全体
の露光量を被転写体の各場所で必要とする露光量のうち
の最大の露光量をカバーできる値に設定しなければなら
ない。そうしないと、全体の露光ができないからであ
る。

【０００６】ところが、そうすると、例えば、大きい露
光量を必要とした膜厚の厚い部分では、半透光部からの
漏れ光による影響は小さいが、膜厚の薄い部分では、漏
れ光による露光によって現像後のレジストの膜減りが許
容範囲を越えてしまう場合も生ずることが判明した。図
２５ないし図２７はこの事情の説明図である。

【０００７】図２５は露光対象たるレジストの膜厚が場
所によって異なる被転写体の例を示す図、図２６は図２
５の被転写体に露光を施す様子を示す図、図２７は図２
６で示された露光をして現像した後の被転写体を示す図
である。

【０００８】図２５に示される被転写体は、基板１００
上に、０．５μｍ程度の段差を有する導電膜１０１が設
けられ、この上にパターン形成のためのポジ型レジスト
膜１０２がスピンコート法で形成されたものである。こ
の被転写体は、レジスト１０２にパターン露光して現像
し、レジストパターンを形成した後、このレジストパタ
ーンをマスクにしてエッチングを施すことにより導電膜
１０１に配線用パターンを形成するものである。

【０００９】図２６に示されるように、上記レジスト膜
１０２の露光を、ハーフトーン型位相シフトマスク３０
によって行う場合を考える。この場合、導電膜１０１の
膜厚が薄い部分である領域Ｂにおけるレジスト１０２の
膜厚の方が、導電膜１０１の膜厚の厚い部分である領域
Ａにおけるレジスト１０２の膜厚よりも厚い。このた
め、露光量の値は、この領域Ｂを露光できる大きい値に
設定される。

【００１０】そうすると、図２７に示されるように、レ
ジスト１０１を現像すると、半透光部３４からの漏れ光
に応じてレジストパターン１０２ａの膜減りが生ずる。
この膜減量は、レジスト膜１０２の膜厚がもともと十分
に厚い領域Ｂの場所ではエッチング時に問題となるよう
な量ではない。しかしながら、レジスト膜１０２の膜厚
がもともと薄い領域Ａの場所では膜厚がさらに薄くなっ
てしまい、エッチング時にマスクとしての機能を十分に
果たし得なくなる場合がある。このため、露光量の設定
が困難となり、場合によっては、最適露光量が得られな
い場合も生じ得る。この事情は、半透光部の透過率が高
い（例えば、１０〜１５％）場合には、露光光のエネル
ギーの洩れ量が大きくなるため、特に深刻な問題とな
る。

【００１１】また、このハーフトーン型位相シフトマス
クは、通常、半導体製造に用いられる露光装置である縮
小投影露光装置（ステッパー）のマスク（レティクル）
として用いられる。このステッパーは、レティクルを露
光光で投影して得られる投影像を投影レンズで縮小し、
被転写体である半導体ウエハ上に結像させて縮小投影露
光を行うものである。この縮小投影露光は、通常、１枚
の半導体ウエハ上の異なる位置に同一のレティクルのパ
ターンを繰り返し転写して露光し、１枚のウエハから多
数の半導体チップを得るものである。このため、このス
テッパーを用いてパターン転写を行うときは、図２３に
示されるように、ステッパーに備えられた被覆部材（ア
パーチャー）３６によって位相シフトマスク３０（レテ
ィクル）の転写領域Ｉのみを露出させるように周縁領域
を被覆して露光を行う。

【００１２】しかしながら、このアパーチャー３６は、
精度よく（例えば１μｍ以下の精度）転写領域のみを露
出させるように設置することは機械精度的に難しく、多
くの場合、露出部が転写領域の外周周辺の非転写領域に
はみでてしまう。また、アパーチャーが仮に高精度であ
ってはみだし部がない場合であっても、アパーチャーと
被転写体との間に距離があることから露光光が回折して
非転写領域に達する。

【００１３】このように、アパーチャー３６が本来の転
写領域よりも広い範囲に露光光を通過させた場合、次の
問題のあることがわかった。すなわち、ハーフトーン型
位相シフトマスク３０は、通常、非転写領域に実質的に
露光に寄与しない強度の光を通過させる光半透光膜３２
が形成されている。このため、上述のように、アパーチ
ャー３６が本来の転写領域よりも広い範囲に露光光を通
過させると、このはみだした部分で実質的に露光に寄与
しない強度の光による露光がなされる。勿論、このはみ
だし部分があっても１回の露光では何等問題は生じな
い。しかし、このはみだして露光された部分（はみだし
露光部）が転写領域に重なったり、あるいは次の露光の
際に同様にはみだして露光された部分と重なる場合が生
じ、この重複露光によって、１回の露光では実質的に露
光に寄与しない露光量であっても、それらが加算されて
露光に寄与する量に達する場合がある。したがって、こ
れにより、本来は露光されるべきでない領域に結果的に
露光が施されたと同様のことがおこり、欠陥が発生す
る。以下、この点を具体的に説明する。

【００１４】図２８ははみだし露光部が重なる現象を示
す説明図である。図９は説明を簡単にするために露光対
象たるレジストを塗布したウエハ上に隣接して４個の転
写を行った場合を想定したものであって、実線で囲まれ
る領域ＥＩ1 、ＥＩ2 、ＥＩ3 、ＥＩ4 が転写領域であ
り、それぞれの転写領域の外側の点線で囲まれる部分が
はみだし部△ＥＩ1 、△ＥＩ2 、△ＥＩ3 、△ＥＩ4 で
ある。上記各転写領域の寸法（縦及び横）はＩ、実際の
アパーチャーの光通過孔の寸法（縦及び横）はＩ´、は
みだし部の寸法（幅）は△Ｉである。尚、転写領域ＥＩ
1 、ＥＩ2 、ＥＩ3 、ＥＩ4 の相互位置関係は、ステッ
パーのＸ−Ｙステージ等によって正確にとなり合わせに
なるように設定される。また、図２８では説明をわかり
易くするために、はみだし部△ＥＩ1 、△ＥＩ2 、△Ｅ
Ｉ3 、△ＥＩ4 を拡大して示してある。

【００１５】図２８から明らかなように、はみだし部△
ＥＩ1 、△ＥＩ2 、△ＥＩ3 、△ＥＩ4 は、相互に隣接
するもの同志で重なり部分が生ずる。これら重なり部分
をそれぞれδＥＩ12、δＥＩ24、δＥＩ34、δＥＩ13、
δＥＩ234 、δＥＩ134 、δＥＩ123 、δＥＩ124 とす
ると、重なり部分δＥＩ12、δＥＩ24、δＥＩ34、δＥ
Ｉ13の重なり回数は共に２回であるが、重なり部分δＥ
Ｉ234 、δＥＩ134 、δＥＩ123 、δＥＩ124 は３回と
なり、さらに、点Ｏにおいては実質的に４回の重なりと
なる。今、半透光膜３２の光透過率を１５％とすると、
２回重なり部分には光透過率３０％の膜を通過した場合
と同じ量の露光が、３回重なり部分には光透過率４５％
の膜を通過した場合と同じ量の露光が、さらに、４回重
なり部分には光透過率６０％の膜を通過した場合と同じ
量の露光がそれぞれ行われることになる。このため、こ
れら重なり部分では、実質的に露光に寄与する強度に達
する露光が行われる場合が生ずる。その結果、この露光
を行った後、レジストを現像し、所定のエッチング等を
してパターンを形成したウエハには、本来は形成すべき
でない部分に不要なパターンが形成されることになり、
パターン欠陥が発生してしまうことになる。

【００１６】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、比較的簡単な構成によって、ハーフトーン型
位相シフトマスク本来の利点を生かしつつその欠点であ
る露光光の洩れをほぼ完全に防止することができるハー
フトーン型位相シフトマスク及びその素材たるハーフト
ーン型位相シフトマスクブランクを提供することを目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明にかかるハーフトーン型位相シフトマスクブ
ランクは、（構成１）透明基板上に、実質的に露光に寄
与しない強度の光を透過させ、該透過光の位相をシフト
させる一層膜からなる半透光膜を有するハーフトーン型
位相シフトマスクブランクにおいて、前記半透光膜の上
に、前記半透光膜を構成する材料のエッチング環境に耐
性を有する材料からなる遮光膜を有することを特徴とす
る構成とし、

【００１８】この構成１の態様として、（構成２）前記
半透光膜が、酸化窒化モリブデンシリサイド、クロムの
酸化物、クロムの窒化物、クロムの弗化物、クロムの炭
化物、これらクロム化合物の混合物又は酸化シリコンに
吸光材を混合させた材料を主成分とする材料からなるこ
とを特徴とする構成とし、構成１又は２の態様として、
（構成３）前記半透光膜を構成する材料が、酸化窒化モ
リブデンシリサイド膜であり、前記半透光膜のエッチン
グ環境に耐性を有する材料が、クロムを含有する材料で
あることを特徴とする構成とした。

【００１９】また、本発明にかかるハーフトーン型位相
シフトマスクの製造方法は、（構成４）透明基板上に、
実質的に露光に寄与しない強度の光を透過させるととも
にこの透過光の位相をシフトさせる一層膜で構成される
半透光膜のパターンを有するハーフトーン型位相シフト
マスクを製造するハーフトーン型位相シフトマスクの製
造方法において、透明基板上に、順次、半透光膜とこの
半透光膜のエッチング環境に耐性を有する材料からなる
遮光膜とを有するハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクを用い、前記ハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクの遮光膜上にレジストパターンを形成するレジスト
パターン形成工程と、前記レジストパターンをマスクに
して前記遮光膜をエッチングすることによって遮光膜パ
ターンを形成する遮光膜パターン形成工程と、前記レジ
ストパターン及び遮光膜パターンをマスクにして前記半
透光膜をエッチングすることによって半透光膜パターン
を形成する半透光膜パターン形成工程と、前記半透光膜
パターン形成工程後に残存したレジストパターンを除去
するレジスト除去工程とを有することを特徴とし、

【００２０】この構成４の態様として、（構成５）前記
半透光膜パターン形成工程後に、前記遮光膜パターンの
一部を除去するエッチングを施し、少なくとも転写領域
内において位相シフト機能を果たす部分の遮光膜を除去
する工程を含むことを特徴とする構成とした。さらに、
本発明にかかる位相シフトマスクは、（構成６）構成４
又は５の方法を用いて製造されたことを特徴とする。

【００２１】上述の構成によれば、前記半透光膜の上
に、前記半透光膜を構成する材料のエッチング環境に耐
性を有する材料からなる遮光膜を有するようにしたこと
により、半透光膜と遮光膜とのそれぞれに、互いに一方
をエッチングするときに他方がエッチングされないよう
にし、それぞれ別個のパターンを形成することを可能に
している。これにより、遮光部ではより完全な遮光をし
つつ、位相シフト機能を果たす部分ではその機能を発揮
できるようにしたものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明の実施
例１にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの構成を
示す図であって図２のＩーＩ線断面の端面図、図２は実
施例１にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの平面
図、図３ないし図１１は実施例１にかかるハーフトーン
型位相シフトマスクの製造工程説明図である。以下、こ
れらの図面を参照にしながら実施例１を説明する。な
お、ハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、ハー
フトーン型位相シフトマスクを製造する際の素材であ
り、少なくとも透明基板の上に半透光部を構成する半透
光膜を有し、この半透光膜の上又は下に遮遮光層を構成
する遮光膜を有するものを広くさすので、その構成は、
ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の説明の項
で明らかになるので、その説明は省略する。

【００２３】図１及び図２において、符号１はハーフト
ーン型位相シフトマスク、符号２は透明基板、符号３は
低透過率層、符号４は高透過率層、符号５は半透光層、
符号６は透光部、符号７は遮光層である。

【００２４】ハーフトーン型位相シフトマスク１は、透
明基板２の全面に形成された膜の一部を除去して透光部
６を形成することによってパターン化された半透光層５
を形成し、この半透光層５の上における透光部６との境
界部近傍を除く主要部分に遮光層７を形成したものであ
る。

【００２５】半透光層５は、主として光透過特性を左右
する低透過率層３の上に、主として位相シフト特性を左
右する高透過率層４を重ねることによって構成したもの
である。

【００２６】透光部６は、実質的に露光に寄与する強度
の光を透過させる部分である。また、半透光層５は、実
質的に露光に寄与しない強度の光を透過させる部分であ
ると同時に、この半透光層５を通過する光の位相をシフ
トさせて該半透光層５を通過した光の位相と透光部６を
通過した光の位相とを異ならしめることにより、透光部
６と半透光層５との境界近傍を通過した光の相殺作用を
利用して境界部のコントラストを良好に保持できるよう
にしたものである。

【００２７】また、領域Ｉが転写領域であり、それ以外
は非転写領域である。さらに、領域Ｉ´は、このハーフ
トーン型位相シフトマスク１をステッパーのレティクル
として用いた場合におけるステッパーのアパーチャーの
光通過領域である。この実施例は、転写領域Ｉ以外の非
転写領域にも遮光層７を形成したものである。

【００２８】これにより、このハーフトーン型位相シフ
トマスク１をステッパーのレティクルとして用いた場合
に、ステッパーのアパーチャーの光通過領域Ｉ´と、レ
ティクルたるハーフトーン型位相シフトマスク１の転写
領域Ｉとの間に多少のずれがあって、露光光がハーフト
ーン型位相シフトマスク１の非転写領域にまではみだし
て照射されても、このはみだして照射された露光光は上
記遮光層７によって遮断されて透過することができな
い。これにより、被転写体上における非転写領域に不要
な露光光が達することを完全に防止でき、上記アパーチ
ャーの光通過領域とハーフトーン型位相シフトマスクの
転写領域との間に多少のずれがあった場合にも、このず
れに基づく露光の欠陥が生ずることを防止できる。

【００２９】透明基板２は、主表面を鏡面研磨した石英
ガラス基板（寸法；縦６インチ×横６インチ×厚さ０．
２５インチ）である。

【００３０】半透光層５を構成する低透過率層３は、膜
厚２１ｎｍのＣｒ膜であり、波長３６５ｎｍの露光光に
対する透過率が１５％である。また、高透過率層４は、
膜厚３８０ｎｍのＳＯＧ（塗布ガラス；スピン・オン・
グラス）膜であり、波長３６５ｎｍの露光光の位相を１
８０°シフトさせる。

【００３１】また、遮光層７は、Ｃｒからなる膜厚８０
ｎｍの膜である。

【００３２】次に、図３ないし図１１を参照にしなが
ら、上述の構成のハーフトーン型位相シフトマスク１の
製造工程を説明する。

【００３３】まず、透明基板２上に、スパッタリング法
によりＣｒからなる低透過率膜３ａを形成する。次に、
低透過率膜３ａ上にＳｉＯ2 系被覆膜形成用塗布液（ア
ライドシグナル社製のアキュグラス＃３１１スピンオン
グラス（商品名））を滴下し、スピンコート法により全
面に拡げ、その後、焼成してバインダーの有機化合物を
揮発させて、ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）膜からな
る高透過率膜４ａを形成し、低透過率膜３ａと高透過率
膜４ａとからなる半透光膜５ａを形成する。次に、高透
過率膜４ａ上に、スパッタリング法によりＣｒを膜厚８
０ｎｍに成膜して遮光膜７ａを形成する。次いで、ポジ
型電子線レジスト（ＺＥＰ−８１０Ｓ：日本ゼオン社
製）を、遮光膜７ａの上に膜厚５００ｎｍに塗布し、ベ
ークしてレジスト膜８ａを形成する（図３参照）。

【００３４】次に、透明基板２上の転写領域内における
レジスト膜８ａに所望のパターンの電子線露光を施す
（図４参照）。

【００３５】次に、上記露光したレジスト膜８ａを現像
液で現像することにより、レジストパターン８を形成
し、このレジストパターン８をマスクにして、遮光膜７
ａを所定のエッチング液によりエッチングして遮光膜パ
ターン７ｂを形成し（図５参照）、引き続き高透過率膜
４ａをドライエッチングする（図６参照）。尚、この高
透過率膜４ａのドライエッチングは、反応性ドライエッ
チング方式（ＲＩＥ）の平行平板型ドライエッチング装
置を用いて、以下の条件で行う。 エッチングガス…ＣＦ４ とＯ２ との混合ガス ガス圧…０．１Ｔｏｒｒ 高周波出力…２００Ｗ

【００３６】次に、レジストパターン８を剥離した後
（図７参照）、透明基板２の表面にポジ型電子線レジス
ト（ＺＥＰ−８１０Ｓ：日本ゼオン社製）を膜厚５００
ｎｍに塗布してベーク処理を施して電子線レジスト膜９
ａを形成し（図８参照）、次いで、この電子線レジスト
膜９ａに遮光層７を形成するための電子線露光を施す
（図９参照）。

【００３７】次に、電子線レジスト膜９ａを現像し、位
相シフト効果に寄与しない領域のレジストパターン９を
形成する（図１０参照）。

【００３８】しかる後、そのレジストパターン９をマス
クにして遮光膜パターン７ｂ及び低透過率膜３ａの露出
部分を所定のエッチング液を用いてエッチングしてこれ
らの膜の露出部分を除去し（図１１参照）、次いで残存
するレジストパターン９を除去することにより、ハーフ
トーン型位相シフトマスク１を得る（図１参照）。

【００３９】図１２は実施例１のハーフトーン型位相シ
フトマスク１の転写特性と従来のハーフトーン型位相シ
フトマスクの転写特性とを比較して示した図である。な
お、図１２のグラフにおいて、縦軸が被転写基板上の光
強度であり、横軸が転写基板上のパターン寸法（単位；
μｍ）を示すものである。また、図の実線の曲線が実施
例であり、一点鎖線の曲線が比較例である。これらの曲
線は、それぞれのハーフトーン型位相シフトマスクを用
い、１／５縮小投影型ステッパーにて被転写基板表面に
パターン転写したときの光強度のシュミレーションを示
したものであるなお、ここで、ハーフトーン型位相シフ
トマスクのパターン（透光部）の寸法Ｗ1 は２．５μ
ｍ、位相シフト機能を果たす部分の寸法Ｗ2 が２．０μ
ｍである。また、被転写基板上の寸法Ｗ1 ´は０．５μ
ｍ、Ｗ2 ´が０．４μｍである。

【００４０】この図１２からわかるように、本実施例の
ハーフトーン型位相シフトマスクを用いた場合は、透光
部６と半透光層５との境界近傍において光強度がゼロと
なりコントラストが高くなっており、また、露光光の相
殺作用に寄与しない領域において、光強度がゼロとなり
露光光の洩れを完全に防いでいる。したがって、被転写
基板に膜減りの小さいレジストパターンを得ることがで
きる。しかも、図１２から明らかなように、透光部６
（Ｗ1 ）を通過した露光光の被転写基板上の光強度が比
較例よりも本実施例のほうが大きくなっており、さら
に、半透光部の領域内であって透光部と半透光部との境
界近傍でかつ露光光の相殺作用に寄与する領域（Ｗ2 ）
を通過した露光光の被転写基板上の光強度は実施例のほ
うが小さくなっているので、この点においても本実施例
のほうがコントラスト向上の観点で有利である。

【００４１】また、本実施例では、位相シフトマスク上
の転写領域と被転写領域の境界部も遮光層で覆っている
ため、被転写基板に不要な像が形成されることを防止す
ることができる。

【００４２】また、本実施例における低透過率層３は２
１ｎｍの非常に薄い膜で形成しているためピンホールが
発生しやすいが、その上方に膜厚が８０ｎｍの遮光層７
によって半透光層５の大部分を覆っているので、仮に、
低透過率層３にピンホールが発生したとしても、パター
ン転写の際に不要な像をつくることを防止することがで
きる。

【００４３】また、本実施例では、低透過率層３と遮光
層７として、同じ材料（Ｃｒ）を用いたので、遮光層７
の２度目のエッチングと低透過率層３のエッチングとを
同時に行うことができ、工程を簡略化することができ
る。

【００４４】尚、本実施例では、低透過率層３として
は、クロムの他に、クロムに酸化クロムもしくは窒化ク
ロムもしくは炭化クロム等のクロム化合物が含まれるも
のでもよく、あるいは、モリブデン、タンタル又はタン
グステンにシリコンを含む材料、あるいは、これらに窒
素及び／又は酸素を含ませたものであってもよい。

【００４５】また、遮光層７としては、クロムの他に例
えば、モリブデンにシリコンを含む材料、チタン、アル
ミニウム、タングステン等の膜であってもよい。また、
低透過率層３と遮光層７とは必ずしも同じ材料である必
要はない。

【００４６】また、半透光層５の光透過率は、通常、１
〜５０％の範囲であればよく、実用的には５〜１５％の
ものが多く使用される。

【００４７】（実施例２）図１３は、本発明の実施例２
にかかるハーフトーン型位相シフトマスクの切断面の端
面図、図１４ないし図２０は実施例２にかかるハーフト
ーン型位相シフトマスクの製造工程説明図である。以
下、これらの図面を参照にしながら実施例２を説明す
る。なお、この実施例は、上述の実施例１における半透
光層５を一層の膜で構成した外の点の構成はほぼ同一で
あるので、以下の説明では、実施例１と共通する機能を
果たす部分には同一の符号付してその説明の一部を省略
する。

【００４８】この実施例においては、半透光層５は、膜
厚１８０ｎｍの酸化窒化ＭｏＳｉ膜であり、波長３６５
ｎｍの露光光に対する透過率が８％であり、また、露光
光の位相を１８０°シフトさせる。

【００４９】また、遮光層７はＣｒからなる膜厚８０ｎ
ｍの膜であり、位相シフト効果に寄与しない領域に形成
されている。

【００５０】この構成のハーフトーン型位相シフトマス
ク１は以下のようにして製造することができる。

【００５１】まず、透明基板１上にモリブデンシリサイ
ドのターゲットを用い、Ａｒ＋Ｏ2＋Ｎ2 ガスを用いた
反応性スパッタリング法による酸化窒化ＭｏＳｉからな
る透過率及び位相差を同時に制御する単層の半透光膜５
ａを形成する。次に、半透光膜５ａ上に、スパッタリン
グ法によりＣｒを膜厚８０ｎｍに成膜して遮光膜７ａを
形成する。次に、この遮光膜７ａの上にポジ型電子線レ
ジスト（ＺＥＰ−８１０Ｓ：日本ゼオン社製）を膜厚５
００ｎｍ塗布し、ベークして電子線レジスト膜８ａを形
成する（図１４参照）。

【００５２】次に、透明基板１上の電子線レジスト膜８
ａに所望のパターンの電子線露光を施す（図１５参
照）。

【００５３】次に、上記露光した電子線レジスト膜８ａ
を現像した後ベークしてレジストパターン８を形成し、
次いで、このレジストパターン８をマスクにして、遮光
膜７ａを所定のエッチング液によりエッチングして遮光
膜パターン７ｂを形成する（図１６参照）。

【００５４】次に、半透光膜５ａをエッチングした後、
レジストパターン８を除去する（図１７参照）。尚、こ
の半透光膜５ａのエッチングは、反応性イオンエッチン
グ方式の平行平板型ドライエッチング装置を用いて、以
下の条件で行う。エッチングガス…ＣＦ4 とＯ2 との混
合ガス ガス圧…０．１Ｔｏｒｒ 高周波出力…２００Ｗ

【００５５】次に、基板全面にポジ型フォトレジスト
（ＡＺ−１３５０：シブレイ社製）を膜厚６００ｎｍ塗
布し、ベーク処理を施してフォトレジスト膜９ａを形成
する（図１８参照）。

【００５６】次に、透明基板１の裏面より、全面露光を
行い遮光膜パターン７ｂをマスクとした露光を施す（図
１９参照）。この際、パターニングする部分の線幅が太
くなるように照射量を、遮光膜パターン７ｂと同一寸法
のパターンを得る場合の照射量よりも多くする。次い
で、フォトレジスト９ａを現像し、そのレジストパター
ンをマスクとして遮光膜パターン７ｂを所定のエッチン
グ液によりエッチングする。このときも上述の露光量を
多くすると同様にエッチング時間を通常のパターニング
より長くすることが重要である。しかる後に、レジスト
を剥離してすることにより実施例２のハーフトーン型位
相シフトマスク１を得ることができる（図１３参照）。

【００５７】本実施例によれば、実施例１と同様に、コ
ントラストが高く、膜減りの小さいレジストパターンを
得ることができ、また、位相シフトマスク上の転写領域
と非転写領域の境界部も遮光層で覆っているため、被転
写基板に不要な像が形成されることを防止することがで
きる。

【００５８】また、半透光層５を酸化窒化ＭｏＳｉ、遮
光層７をクロムとしていることにより、エッチングの際
に双方がエッチングされてしまうことがない。

【００５９】尚、本実施例では、半透光層として酸化窒
化ＭｏＳｉ、遮光層としてクロムを用いたが、半透光層
としてはこれに限らず、１層で所定の透過率及び位相差
を有する膜材料であればよく、例えば、クロムの酸化
物、窒化物、弗化物、炭化物又はこれらの混合物、酸化
シリコンに吸光材を混合させた材料など、半透光膜とし
て使用できるあらゆる材料を用いることができる。ただ
し、本実施例のような方法を用いる場合、半透光層と遮
光層とは互いのエッチング環境に耐性を有する材料を選
定する必要がある。

【００６０】また、上記実施例では、背面露光工程にお
いて、所定の位置に遮光膜を形成するために、背面露光
の照射量を多くしたが、図２０に示したように、透明基
板１の表面に対向して、基板１２上にクロム膜等の高反
射膜１３が形成された反射用基板１１を配置することに
より反射作用を利用して半透光層５上の透光部との境界
近傍にも露光されるようにしてもよい。

【００６１】以下に、本発明の代表的な変形例を挙げ
る。

【００６２】図２１に示した位相シフトマスク１は、透
明基板２に直接エッチングを施して透明基板の一部を高
透過率層４とし、この高透過率層４の上に低透過率層３
を積層し、低透過率層３の上の位相シフト機能に寄与し
ない部分に遮光層７を形成したものである。

【００６３】図２２に示した位相シフトマスク１は、透
明基板２の上の所定の位置に遮光層７を設け、その上の
所定の位置に単層の半透光層５を形成したものである。
尚、この半透光層５を高透過率層と低透過率層の２層構
造のものにしてもよい。

【００６４】本発明において、遮光層を設ける位置につ
いては、被転写基板上のＷ2 ´が０．２μｍ以上の範囲
でなるべく小さくなるように設定することが好ましい。
つまり、１／５縮小投影型ステッパーを用いる場合は、
マスク上でのＷ2 が１μｍ以上の範囲でなるべく小さい
ほうが好ましい。Ｗ2 をなるべく小さくすることにより
半透光部における光の洩れを最小限に押さえることがで
きるが、Ｗ2 が１μｍ以下になると、半透光部と透光部
の境界近傍における相殺作用に悪影響を及ぼす可能性が
あるからである。ただし、パターンの寸法（Ｗ1 ）精度
は半透光部の寸法精度によって決定されるので、遮光層
の寸法（Ｗ1 ）精度はさほど要求されない。さらに、本
発明の特徴部分は、（構成１） 微細パターン転写用の
マスクであって、透明基板上の転写領域に形成するマス
クパターンを、実質的に露光に寄与する強度の光を透過
させる透光部と実質的に露光に寄与しない強度の光を透
過させる半透光部とを有し、この半透光部を通過する光
の位相をシフトさせて該半透光部を通過した光の位相と
前記透光部を通過した光の位相とを異ならしめることに
より、前記透光部と半透光部との境界近傍を通過した光
の相殺作用を利用して境界部のコントラストを良好に保
持できるようにしたハーフトーン型位相シフトマスクに
おいて、少なくとも前記マスクパターン転写領域内であ
って、前記透光部と半透光部との境界近傍における光の
相殺作用に実質的に寄与しない半透光部の上又は下に遮
光層を備えたことを特徴とする構成、この構成１の態様
として、（構成２） 構成１のハーフトーン型位相シフ
トマスクにおいて、前記マスクパターン転写領域と非転
写領域との境界に隣接する非転写領域を半透光部とし、
かつ、この非転写領域の半透光部に所定以上の幅を有す
る遮光部を設けたことを特徴とする構成。また、本発明
にかかるハーフトーン型位相シフトマスクブランクは、
（構成３） 構成１又は２のハーフトーン型位相シフト
マスクを製造する際にその素材として用いるハーフトー
ン型位相シフトマスクブランクであって、透明基板の上
に半透光部を構成する半透光膜を有し、この半透光膜の
上又は下に遮光層を構成する遮光膜有することを特徴と
した構成。上述の構成１によれば、少なくともマスクパ
ターン転写領域内であって、透光部と半透光部との境界
近傍における光の相殺作用に実質的に寄与しない半透光
部に遮光層を設けることにより、その部分における露光
光の洩れを抑えることができる。したがって、レジスト
の膜減りを小さくすることができる。この場合、マスク
パターンのパターン精度は、半透光部のパターン精度に
よって決まり、遮光層のパターン精度、並びに、その厚
さ精度はそれ程要求されないから、その設計及び形成は
比較的容易である。それゆえ、ハーフトーン型位相シフ
トマスク本来の利点を生かしつつその欠点である露光光
の洩れをほぼ完全に防止することができる。しかも、上
記構成によれば、透光部を通過した露光光の非転写基板
上の光強度が従来よりも大きくなり、さらに、半透光部
の領域内であって透光部と半透光部との境界近傍でかつ
露光光の相殺作用に寄与しない領域を通過した露光光の
非転写基板上の光強度は従来より小さくなることが確認
されており、実際上の転写パターンのコントラスト向上
効果は著しいものがあることが確認されている。また、
構成２によれば、前記マスクパターン転写領域と非転写
領域との境界に隣接する非転写領域を半透光部とし、か
つ、この非転写領域の半透光部に所定以上の幅を有する
遮光部を設けたことにより、このハーフトーン型位相シ
フトマスクをステッパーのレティクルとして用いた場合
に、ステッパーのアパーチャーの光通過領域と、レティ
クルたるハーフトーン型位相シフトマスクの転写領域と
の間に多少のずれがあって、露光光が位相シフトマスク
の非転写領域における半透光部にはみだして照射されて
も、このはみだして照射された露光光は上記遮光部によ
って遮断されて透過することができない。これにより、
被転写体上における非転写領域に不要な露光光が達する
ことを完全に防止でき、上記アパーチャーの光通過領域
とハーフトーン型位相シフトマスクの転写領域との間に
多少のずれがあった場合にも、このずれに基づく露光の
欠陥が生ずることを防止できる。さらに、構成３によれ
ば、構成１又は２のハーフトーン型位相シフトマスクを
容易に製造することができるハーフトーン型位相シフト
マスクブランクが得られる。

【００６５】以上詳述したように、本発明にかかるハー
フトーン型位相シフトマスクは、少なくともマスクパタ
ーン転写領域内であって、透光部と半透光部との境界近
傍における光の相殺作用に実質的に寄与しない半透光部
に遮光層を設けたことにより、その部分における露光光
のもれを抑えることができる。したがって、レジストの
膜減りを小さくすることができる。この場合、マスクパ
ターンのパターン精度は、半透光部のパターン精度によ
って決まり、遮光層のパターン精度、並びに、その厚さ
精度はそれ程要求されないから、その設計及び形成は比
較的容易である。それゆえ、ハーフトーン型位相シフト
マスク本来の利点を生かしつつその欠点である露光光の
洩れをほぼ完全に防止することができる。

【００６６】また、マスクパターン転写領域と非転写領
域との境界に隣接する非転写領域を半透光部とし、か
つ、この非転写領域の半透光部に所定以上の幅を有する
遮光部を設けたことにより、このハーフトーン型位相シ
フトマスクをステッパーのレティクルとして用いた場合
に、ステッパーのアパーチャーの光通過領域と、レティ
クルたるハーフトーン型位相シフトマスクの転写領域と
の間に多少のずれがあって、露光光が位相シフトマスク
の非転写領域における半透光部にはみだして照射されて
も、このはみだして照射された露光光は上記遮光部によ
って遮断されて透過することができない。これにより、
被転写体上における非転写領域に不要な露光光が達する
ことを完全に防止でき、上記アパーチャーの光通過領域
とハーフトーン型位相シフトマスクの転写領域との間に
多少のずれがあった場合にも、このずれに基づく露光の
欠陥が生ずることを防止できる。

【００６７】さらに、本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクによれば、本発明にかかるハーフトー
ン型位相シフトマスクを容易に製造することができるハ
ーフトーン型位相シフトマスクブランクが得られる。

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、半透光
膜の上に、この半透光膜を構成する材料のエッチング環
境に耐性を有する材料からなる遮光膜を有するようにし
たことにより、半透光膜と遮光膜とのそれぞれに、互い
に一方をエッチングするときに他方がエッチングされな
いようにし、それぞれ別個のパターンを形成することを
可能にしている。これにより、遮光部ではより完全な遮
光をしつつ、位相シフト作用を担う部位ではその機能を
発揮できるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１にかかるハーフトーン型位相
シフトマスクの構成を示す図であって図２のＩーＩ線断
面の端面図である。

【図２】実施例１にかかるハーフトーン型位相シフトマ
スクの平面図である。

【図３】実施例１にかかるハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造工程説明図である。

【図４】実施例１にかかるハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造工程説明図である。

【図５】実施例１にかかるハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造工程説明図である。

【図６】実施例１にかかるハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造工程説明図である。

【図７】実施例１にかかるハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造工程説明図である。

【図８】実施例１にかかるハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造工程説明図である。

【図９】実施例１にかかるハーフトーン型位相シフトマ
スクの製造工程説明図である。

【図１０】実施例１にかかるハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程説明図である。

【図１１】実施例１にかかるハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程説明図である。

【図１２】実施例１のハーフトーン型位相シフトマスク
１の転写特性と従来のハーフトーン型位相シフトマスク
の転写特性とを比較して示した図である。

【図１３】実施例２にかかるハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程説明図である。

【図１４】実施例２にかかるハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程説明図である。

【図１５】実施例２にかかるハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程説明図である。

【図１６】実施例２にかかるハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程説明図である。

【図１７】実施例２にかかるハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程説明図である。

【図１８】実施例２にかかるハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程説明図である。

【図１９】実施例２にかかるハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程説明図である。

【図２０】実施例２にかかるハーフトーン型位相シフト
マスクの製造工程説明図である。

【図２１】本発明の変形例を示す図である。

【図２２】本発明の変形例を示す図である。

【図２３】本発明の従来例の説明図である。

【図２４】本発明の従来例の説明図である。

【図２５】本発明の従来例の説明図である。

【図２６】本発明の従来例の説明図である。

【図２７】本発明の従来例の説明図である。

【図２８】本発明の従来例の説明図である。

【符号の説明】

１…ハーフトーン型位相シフトマスク、２…透明基板、
３…低透過率層、４…高透過率層、５…半透光層、６…
透光部、７…遮光層。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に、実質的に露光に寄与しな
   い強度の光を透過させ、該透過光の位相をシフトさせる
   一層膜からなる半透光膜を有するハーフトーン型位相シ
   フトマスクブランクにおいて、 前記半透光膜の上に、前記半透光膜を構成する材料のエ
   ッチング環境に耐性を有する材料からなる遮光膜を有す
   ることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクブ
   ランク。
2. 【請求項２】 前記半透光膜が、酸化窒化モリブデンシ
   リサイド、クロムの酸化物、クロムの窒化物、クロムの
   弗化物、クロムの炭化物、これらクロム化合物の混合物
   又は酸化シリコンに吸光材を混合させた材料を主成分と
   する材料からなることを特徴とする請求項１に記載のハ
   ーフトーン型位相シフトマスクブランク。
3. 【請求項３】 前記半透光膜を構成する材料が、酸化窒
   化モリブデンシリサイド膜であり、前記半透光膜のエッ
   チング環境に耐性を有する材料が、クロムを含有する材
   料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のハー
   フトーン型位相シフトマスクブランク。
4. 【請求項４】 透明基板上に、実質的に露光に寄与しな
   い強度の光を透過させるとともにこの透過光の位相をシ
   フトさせる一層膜で構成される半透光膜のパターンを有
   するハーフトーン型位相シフトマスクを製造するハーフ
   トーン型位相シフトマスクの製造方法において、 透明基板上に、順次、半透光膜とこの半透光膜のエッチ
   ング環境に耐性を有する材料からなる遮光膜とを有する
   ハーフトーン型位相シフトマスクブランクを用い、 前記ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの遮光膜
   上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成
   工程と、 前記レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をエッ
   チングすることによって遮光膜パターンを形成する遮光
   膜パターン形成工程と、 前記レジストパターン及び遮光膜パターンをマスクにし
   て前記半透光膜をエッチングすることによって半透光膜
   パターンを形成する半透光膜パターン形成工程と、 前記半透光膜パターン形成工程後に残存したレジストパ
   ターンを除去するレジスト除去工程とを有することを特
   徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
5. 【請求項５】 前記半透光膜パターン形成工程後に、前
   記遮光膜パターンの一部を除去するエッチングを施し、
   少なくとも転写領域内において位相シフト機能を果たす
   部分の遮光膜を除去する工程を含むことを特徴とする請
   求項４に記載のハーフトーン型位相シフトマスクの製造
   方法。
6. 【請求項６】 請求項４又は５に記載の方法を用いて製
   造されたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマ
   スク。