JP3470758B2 - 半導体集積回路及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明基板の上に半
透明位相シフト膜を積層して成るハーフトーン型位相シ
フトマスクを用いてパターン転写する半導体集積回路の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】位相シフトマスクとして、従来より、種
々の形式のものが提案されている。例えば、マスク上の
開口部の隣り合う一方に位相を反転させるような透明膜
を設けた構造のレベンソン型位相シフトマスクや、形成
すべきパターンの周辺部に解像限界以下の位相シフター
を形成した構造の補助パターン付き位相シフトマスク
や、基板上にクロムパターンを形成した後にオーバーエ
ッチングによって位相シフターのオーバーハングを形成
した構造の自己整合型位相シフトマスク等がある。

【０００３】以上の各構造の位相シフトマスクは、基板
上にクロムパターンとシフターパターンを設けたもので
あるが、この構造とは別に、シフターパターンのみによ
って形成された位相シフトマスクとして、透過型位相シ
フトマスクや、ハーフトーン型位相シフトマスク等も知
られている。透過型位相シフトマスクというのは、透明
部を透過した光と位相シフターを透過した光との境界部
において光強度がゼロとなることを利用してパターンを
分離するようにした位相シフトマスクであって、シフタ
ーエッジ利用型位相シフトマスクとも呼ばれている。

【０００４】また、ハーフトーン型位相シフトマスクと
いうのは、投影露光光に対して部分透過性を有する、い
わゆる半透明な位相シフターパターンを基板上に形成し
て、その位相シフターパターンの境界部に形成される光
強度がゼロの部分でパターン解像度を向上するようにし
た位相シフトマスクである。透過型位相シフトマスク
や、ハーフトーン型位相シフトマスクはその層構造が単
純であるため、製造工程が容易であり、しかもマスク上
の欠陥も少ないという長所を有している。

【０００５】位相シフターを用いることなく、例えばＣ
ｒ等の遮光膜によって所望のパターンを形成した従来型
のフォトマスクでは、線幅の狭いパターンをウエハ等と
いった露光対象物の上に正確に転写できない。つまり、
解像度が悪い。露光光の波長をｇ線（波長＝０．４３６
μｍ）、ｉ線（波長＝０．３６５μｍ）、ＫｒＦエキシ
マレーザ（波長＝０．２５４μｍ）の順のように、徐々
に短くしてゆけば、解像度を向上させることができるの
であるが、その場合でもやはり限界がある。この限界を
打破するために開発されたものがハーフトーン型位相シ
フトマスクであり、このハーフトーン型位相シフトマス
クでは、位相を反転することなく光透過パターンを通過
した露光光と、位相シフターを通過して位相が反転した
露光光との間で光を干渉させることにより、高解像度の
転写パターンを得るようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのハー
フトーン型位相シフトマスクに関しては、位相シフト効
果を必要とする光透過パターンは、その線幅が露光光の
波長よりも若干広い程度の微細なパターンであり、線幅
がそれ以上であるような大面積の光透過パターンについ
ては、位相シフト効果を利用する必要はない。しかも、
このような大面積の光透過パターンについては、その周
りの広い領域を位相シフター、すなわち半透明位相シフ
ト膜のみによって区画形成すると、かえって、その大面
積パターンに対応する転写像にゴースト等が発生すると
いう問題があった。

【０００７】また、ハーフトーン型位相シフトマスク
は、通常、露光光を透過させるための光透過パターン
と、その周りを取り囲む半透明位相シフト膜によって区
画形成される非パターン部とによって構成されるが、光
透過パターンの周囲の半透明位相シフト膜の面積が大き
い場合には、光透過パターンを通過した露光光によって
露光対象物上に転写される転写像が不鮮明になったり、
あるいは、半透明位相シフト膜の部分に穴が開いたりす
るといった問題があった。

【０００８】本発明は、ハーフトーン型位相シフトマス
クにおける上記の問題点を解決するためになされたもの
であって、光透過パターンが大面積になる場合にもその
大面積パターンに対応する転写像にゴースト等が発生す
ることを防止し、さらに光透過パターンを取り囲む非パ
ターン部の面積が大きくなる場合にも光透過パターンを
通過した露光光によって得られる転写像が不鮮明になる
のを防止することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る半導体集積回路は、透明基板の上に半
透明位相シフト膜を積層して成るハーフトーン型位相シ
フトマスクを用いてパターン転写して製造する半導体集
積回路において、前記ハーフトーン型位相シフトマスク
は、露光光を透過させるための光透過パターンであって
位相シフト効果を必要とする程度に微細な光透過パター
ン部と、露光光を透過させるための光透過パターンであ
って位相シフト効果を必要としない程度に広い光透過パ
ターン部と、位相シフト効果を実現できる程度に広く且
つ露光対象物の露光時に該露光対象物上の転写像を不鮮
明にしない程度に狭い半透明位相シフト膜幅に相当する
幅をもって前記微細な光透過パターン部の周りに形成さ
れたパターン周辺部と、該パターン周辺部を包囲する遮
光部とを有しており、前記パターン周辺部は半透明位相
シフト膜によって区画形成され、前記遮光部は遮光膜に
よって区画形成され、さらに前記パターン周辺部は前記
微細な光透過パターン部の周りにのみ設定され、前記広
い光透過パターン部の周りにはパターン周辺部が設定さ
れないことを特徴とする。

【００１０】上記の光透過パターンは、位相シフト効果
を必要とする程度に微細な寸法のパターンによって形成
される場合もあるし、位相シフト効果を必要としない程
度に大面積の光透過パターンによって形成される場合も
ある。位相シフト効果を必要とする程度に微細な寸法の
パターンとは、概ね、露光光の波長の２倍程度の寸法の
パターンである。例えば、露光光としてｇ線（波長＝
０．４３６μｍ）を考えれば０．９μｍ程度以下の線幅
が、ｉ線（波長＝０．３６５μｍ）を考えれば０．８μ
ｍ程度以下の線幅が、そして、ＫｒＦエキシマレーザ
（波長＝０．２５４μｍ）を考えれば０．６μｍ程度以
下の線幅が、それぞれ、本発明に係る微細パターンと考
えられる。

【００１１】このような微細パターンを半透明位相シフ
ト膜によって取り囲んで透明基板によって区画形成すれ
ば、希望する位相シフト効果によって高解像度の転写像
を得ることができる。一方、上記のような線幅寸法以上
の線幅を有する大面積パターンに関しては、その大面積
パターンを半透明位相シフト膜によって取り囲んで透明
基板によって区画形成したとしても、位相シフト効果に
よる解像度の向上はそれほど期待できない。

【００１２】半透明位相シフト膜としては、例えばＭｏ
とＳｉを主成分とする化合物、より具体的には、例えば
化学記号ＭｏＳｉＯ_ＸＮ_Ｙ（Ｘ，Ｙは整数）で表される
材料を用いることができる。また、遮光膜としてはＣｒ
（クロム）、ＣｒＯ（酸化クロム）、ＣｒＮ（窒化クロ
ム）、ＣｒＯＮ、ＣｒＯＣＮ又はこれらを積層した複合
膜を用いることができる。複合膜を用いる場合は、例え
ば、図１０及び図１１に示すような２層構造又は図１２
に示すような３層構造とすることができる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】また、本発明に係る半導体集積回路の製造
方法は、透明基板の上に半透明位相シフト膜を積層して
成るハーフトーン型位相シフトマスクを用いてパターン
転写する半導体集積回路の製造方法において、前記ハー
フトーン型位相シフトマスクは次の製造方法、すなわち （１）前記透明基板の上に半透明位相シフト層、遮光
層、第１レジスト層を順次、積層する工程と、 （２）前記第１レジスト層を所定の形状にパターニング
して、必要とする光透過パターン部のみが欠落した状態
の第１レジスト膜を形成する工程と、 （３）パターニングされた前記第１レジスト膜をマスク
として前記遮光層をエッチングによってパターニングし
て、必要とする光透過パターン部のみが欠落した状態の
遮光膜を形成する工程と、 （４）パターニングされた前記第１レジスト膜及び前記
遮光膜をマスクとして前記半透明位相シフト層をエッチ
ングによってパターニングして、必要とする光透過パタ
ーン部のみが欠落した状態の半透明位相シフト膜を形成
する工程と、 （５）前記第１レジスト膜を剥離する工程と、 （６）第２レジスト層を積層する工程と、 （７）位相シフト効果を実現できる程度に広く且つ露光
対象物の露光時に該露光対象物上の転写像を不鮮明にし
ない程度に狭い半透明位相シフト膜幅に相当する幅だけ
光透過パターン部よりも広いパターン周辺部のデータを
生成するリサイズ工程と、 （８）前記パターン周辺部のデータに従って前記第２レ
ジスト層をパターニングして、光透過パターン部及びそ
の周りのパターン周辺部が欠落した状態の第２レジスト
膜を形成する工程と、 （９）パターニングされた前記第２レジスト膜をマスク
として前記遮光膜をエッチングによってパターニングし
て、光透過パターン部及びその周りのパターン周辺部が
欠落した状態の遮光膜を形成する工程と、 （１０）前記第２レジスト膜を剥離する工程とを有し、 （１１）前記光透過パターン部は、位相シフト効果を必
要とする程度に微細な光透過パターン部と、位相シフト
効果を必要としない程度に広い光透過パターン部とを有
しており、そして （１２）前記リサイズ工程において、前記微細な光透過
パターン部に対してのみパターン周辺部のデータを生成
し、前記広い光透過パターン部に対しては該広い光透過
パターンと同じデータを生成する製造方法により製造さ
れることを特徴とする。

【００１６】上記リサイズ工程におけるパターン周辺部
のデータの生成は、光透過パターン部のデータに基づい
てコンピュータプログラムに従って自動的に生成するこ
ともできるし、あるいは、いわゆるデジタイザ等といっ
た座標情報入力手段からの入力によって生成することも
できる。

【００１７】なお、光透過パターンは、位相シフト効果
を必要とする程度に微細な光透過パターンと、位相シフ
ト効果を必要としない程度に面積の広い光透過パターン
との両パターンによって構成されることがある。このよ
うな場合には上記リサイズ工程において、微細な光透過
パターン及び大面積の光透過パターンの両方に対してパ
ターン周辺部のデータを生成することもできるし、ある
いは、微細な光透過パターンに対してのみパターン周辺
部のデータを生成し、大面積の光透過パターンに対して
はその大面積光透過パターンと同じデータを生成するこ
ともできる。

【００１８】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク
では、ウエハ等といった露光対象物を露光する際、露光
光は光透過パターンを通過してウエハ等に照射され、一
方、パターン周辺部及び遮光部から成る非パターン部で
は露光光の通過が阻止、すなわち遮光される。光透過パ
ターンは、位相シフト効果を必要とする程度に微細な光
透過パターンによって構成される場合や、位相シフト効
果を必要としない程度に広い光透過パターンによって構
成される場合がある。

【００１９】微細な光透過パターンの周りにパターン周
辺部を設けてそのパターン周辺部を半透明位相シフト膜
によって区画形成し、さらにそのパターン周辺部の外側
の遮光部をＣｒ等の遮光膜によって区画形成すれば、半
透明位相シフト膜の働きによって希望の位相シフト効果
を得ることができ、しかも同時に、半透明位相シフト膜
が設けられる領域をパターン周辺部に限定し、そのパタ
ーン周辺部を取り囲む遮光部はＣｒ等の遮光膜によって
形成したので、光透過パターンの周りの広い領域に半透
明位相シフト膜を設けた従来の場合に比べて、転写像を
鮮明に形成でき、また、光透過パターンの周囲の半透明
位相シフト膜の部分に穴が開く等といった不都合は発生
しない。

【００２０】他方、限られた所定幅のパターン周辺部を
面積の広い光透過パターンの周りに設けてそのパターン
周辺部を半透明位相シフト膜によって区画形成し、さら
にそのパターン周辺部の外側の遮光部をＣｒ等といった
遮光膜によって区画形成すれば、光透過パターンの周り
の広い領域を半透明位相シフト膜のみによって形成した
従来の場合において光透過パターンに対応する部分に発
生していたゴースト等といった不都合を確実に回避でき
る。

【００２１】なお、面積の広い光透過パターンに関して
は、それを半透明位相シフト膜によって取り囲んだとし
ても、もともと、位相シフト効果による解像度の向上は
望めない。従って、この広い光透過パターンに関して
は、必ずしも、その光透過パターンの周りに半透明位相
シフト膜から成るパターン周辺部を設ける必要はなく、
その光透過パターンの周囲にいきなりＣｒ等の遮光膜か
ら成る遮光部を設けるようにしても良い。

【００２２】

【発明の実施の形態】(ハーフトーン型位相シフトマス
クの比較例)図１は、本発明に係るハーフトーン型位相
シフトマスクの比較例を示している。図２は、その位相
シフトマスクの断面構造を示している。図示の例は、位
相シフトマスクの有効パターン領域内の一部分を拡大し
て示している。図示の位相シフトマスクは、４×４＝１
６個の微細な光透過パターンＰ１と、面積の広い光透過
パターンＰ２と、それらの光透過パターンＰ１及びＰ２
の外側の領域であって鎖線で囲まれる所定幅の領域であ
るパターン周辺部Ｈと、それらのパターン周辺部Ｈを取
り囲む遮光部Ｓとによって構成される。

【００２３】図２において、光透過パターンＰ１及びＰ
２は透明基板１のみによって区画形成されている。ま
た、パターン周辺部Ｈは光透過パターンＰ１及びＰ２の
周りにおいて半透明位相シフト膜２ａによって区画形成
されている。そして、遮光部ＳはＣｒ等の遮光膜３ａに
よって区画形成されている。

【００２４】個々の微細な光透過パターンＰ１は、Ｔ１
×Ｔ２の寸法を有している。これらの寸法Ｔ１及びＴ２
は、いずれも、露光対象物を露光するための露光光の波
長の約２倍の長さよりも短い値に設定される。この寸法
は、位相シフト効果、すなわち光透過パターンＰ１及び
Ｐ２を透過した光と、半透明位相シフト膜２ａを透過し
て位相が１８０°反転した光との間の干渉により解像度
を向上させる効果、を得ることができる程度の微細な寸
法である。

【００２５】一方、広い光透過パターンＰ２は、Ｔ３×
Ｔ４の寸法を有している。これらの寸法Ｔ３及びＴ４
は、いずれも、露光光の波長の約２倍の長さよりも長い
値に設定される。この寸法は、位相シフト効果を必要と
しない寸法、換言すれば、その光透過パターンを半透明
位相シフト膜で取り囲んだとしても解像度の向上を望む
ことができないような寸法である。

【００２６】パターン周辺部Ｈの幅Ａ、すなわち光透過
パターンＰ１及びＰ２の外周縁とパターン周辺部Ｈの外
周縁との間の間隔は、露光光の波長の値以上であって１
００μｍ以下の範囲、より好ましくは露光光の波長の値
以上であって５０μｍ以下の範囲内の任意の値に設定さ
れる。なお、露光光がｇ線であればその波長は約０．４
３６μｍ、ｉ線であればその波長は約０．３６５μｍ、
そしてＫｒＦエキシマレーザであればその波長は約０．
２５４μｍである。

【００２７】この位相シフトマスクを用いて露光対象
物、例えばウエハに転写像を形成する場合には、図１３
に示すように、露光光Ｒを位相シフトマスク６に照射
し、その位相シフトマスク６を透過した光、特に光透過
パターンＰ１及びＰ２等を通過した光によってウエハ７
を露光し、これにより、ウエハ７上に希望パターンの転
写像が結像される。位相シフトマスクが、いわゆるレチ
クルマスクとして構成されていれば、通常は、１／５程
度の縮小像がウエハ７上に形成される。

【００２８】微細な光透過パターンＰ１を透過した光
は、パターン周辺部Ｈを透過して位相が反転した光との
間で干渉を生じ、これにより、位相シフト効果が発現し
てウエハ上に鮮明で微細な転写像が得られる。微細な光
透過パターンＰ１及び面積の広い光透過パターンＰ２の
いずれに関しても、その周りに設けられる半透明位相シ
フト膜２ａの存在領域はパターン周辺部Ｈの領域に限定
され、そのパターン周辺部Ｈの外側の遮光部ＳはＣｒ等
の遮光膜によって区画形成されている。

【００２９】光透過パターンＰ１及びＰ２の周りの広い
範囲が半透明位相シフト膜２ａのみによって区画形成さ
れる場合には、微細パターンが不鮮明になったり、広い
面積のパターン内にゴースト等といった転写不良が発生
したりするおそれがあるが、半透明位相シフト膜２ａの
存在領域をパターン周辺部Ｈに限定した本実施形態によ
れば、そのような問題が解消する。

【００３０】（図１の位相シフトマスクの製造方法の一
例）図３及び図４は、図１に示す位相シフトマスクを製
造するための製造方法の一実施形態を工程順に示してい
る。また、図５は、その製造方法において、特に位相シ
フトマスクの基材の上にパターンを描画するための描画
システムを模式的に示している。図５において、パター
ンデータ入力装置８は、例えばキーボード、マウス等に
よって構成され、このパターンデータ入力装置８によっ
て光透過パターンＰ１及びＰ２のパターンデータがＣＰ
Ｕ（中央処理装置）９の入力ポートへ送られる。

【００３１】ＣＰＵ９の演算処理部はリサイズ演算部１
０を含んでいる。このリサイズ演算部１０は、パターン
データ入力装置８から送られた光透過パターンＰ１及び
Ｐ２のパターンデータに基づいて、メモリ１１内に格納
された所定のプログラムに従って、幅Ａのパターン周辺
領域Ｈを演算する。微細な光透過パターンＰ１に関して
は、リサイズ演算部１０は個々の光透過パターンＰ１の
１つづつに対してパターン周辺領域Ｈを演算するが、こ
れら全てのパターン周辺領域Ｈをつなぎ合わせると、結
果的に、図１の鎖線で示すような全ての光透過パターン
Ｐ１を包含する大きな正方形領域になる。

【００３２】ＣＰＵ９は、以上のようにして演算された
光透過パターンのデータに基づいて画像制御部１２を駆
動し、これにより、ＣＲＴモニタ１３の画面上に位相シ
フトマスクのパターン画像が表示される。また、ＣＰＵ
９は、演算された光透過パターンのデータを描画装置１
４へ送る。描画装置１４はそのデータに基づいて電子線
ビーム又は露光光を出力し、それらの電子線ビーム又は
露光光により、位相シフトマスクの完成途中品６ａの上
に光透過パターンＰ１及びＰ２や、パターン周辺領域Ｈ
が描画される。

【００３３】なお、電子線ビームを用いる描画の場合
は、電子線の電荷によって位相シフトマスクの基板が帯
電するので、それを防止するために基板上の適所に導電
層を形成することが広く行われている。露光光を用いた
描画の場合には帯電の心配がないので、そのような導電
層を形成する必要はない。これ以降の説明では、露光光
を用いる描画の場合を想定して導電層のことには特に触
れないことにするが、電子ビームによる描画を行う場合
には導電層を用いることが必要になることに注意する。

【００３４】以下、図３及び図４に基づいて、図１の位
相シフトマスクの製造方法を説明する。まず、図３
（ａ）に示すように、石英によって形成された透明基板
１の上に、周知の成膜方法を用いて、Ｍｏ・Ｓｉ系の材
料から成る半透明位相シフト層２、Ｃｒ等の遮光材から
成る遮光層３、そしてポジレジストから成る第１レジス
ト層４を順次に積層した。各層の厚さは、半透明位相シ
フト層２を１２００〜２０００Å、そして第１レジスト
層４を３０００〜６０００Åとした。

【００３５】次いで、電子線又は露光光Ｒ１により光透
過パターンＰ１及びＰ２のパターンを露光し（図３
（ｂ））、さらに、現像を行って必要とするパターンの
みが欠落した状態の第１レジスト膜４ａを形成した（図
３（ｃ）及び図３（ｄ））。さらに、その第１レジスト
膜４ａをマスクとして、硝酸第２セリウムアンモニウム
に過塩素酸を加えて製造したエッチング液を用いた常法
のウエットエッチングにより、又は塩素系ガスを用いた
ドライエッチングにより、遮光層３をパターニングし
て、必要とするパターンのみが欠落した状態の遮光膜３
ａを形成した（図３（ｅ））。このとき、半透明位相シ
フト層２は上記の各エッチング剤によってはエッチング
されない。

【００３６】その後、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６等といったフッ
素系ガスを用いたドライエッチングによって半透明位相
シフト層２を所望パターンの半透明位相シフト膜２ａへ
とパターニングした（図３（ｆ））。このとき、マスク
として働く遮光層４ａはエッチングされないので、半透
明位相シフト膜２ａのパターンは極めて高精度な寸法精
度で得られた。

【００３７】次いで、酸素プラズマや硫酸を用いて第１
レジスト膜４ａを剥離することにより、図３（ｈ）に示
すように、微細パターンＰ１及び面積の広いパターンＰ
２を有するパターンが形成される。このとき、両パター
ンＰ１及びＰ２は透明基板１のみによって区画形成さ
れ、それらのパターンＰ１及びＰ２以外の非パターン部
Ｑは、主に、遮光膜３ａによって区画形成される。

【００３８】次に、あらためてポジレジストをマスク全
体に塗布して第２レジスト層５を形成し（図４
（ｉ））、さらに、電子線又は露光光Ｒ２によって再び
描画を行う（図４（ｊ））。このときの描画は、図５に
示したＣＰＵ９のリサイズ演算部１０によって決められ
るリサイズ寸法に従って行われる。このリサイズ寸法と
いうのは、図４（ｋ）に示すように、微細パターンＰ１
及び広いパターンＰ２に、それらよりも所定幅Ａだけ広
いパターン周辺領域を加え合わせた領域に相当する。

【００３９】その後、第２レジスト層５を現像して第２
レジスト膜５ａを形成した（図４（ｌ））。これによ
り、図４（ｍ）に示すように、微細パターンＰ１及び広
いパターンＰ２と、それらのパターン周辺領域とを加え
合わせた領域である露光領域Ｒ２を除いた領域に、斜線
で示すように、第２レジスト膜５ａが残された。そし
て、その第２レジスト膜５ａをマスクとして、常法のウ
エットエッチング又は塩素ガスを用いたドライエッチン
グにより遮光膜３ａをパターニングした（図４
（ｎ））。このとき、半透明位相シフト膜２ａはエッチ
ングされない。

【００４０】その後、酸素プラズマや硫酸を用いて第２
レジスト膜５ａを剥離することにより、図４（ｏ）及び
図４（ｐ）に示すように、光透過パターン部Ｐ１及びＰ
２が基板１のみによって区画形成され、パターン周辺部
Ｈが光透過パターンＰ１及びＰ２の周りにおいて半透明
位相シフト膜２ａによって区画形成され、そして、遮光
部ＳがＣｒ等の遮光膜３ａによって区画形成された状態
の位相シフトマスクが得られた。

【００４１】（ハーフトーン型位相シフトマスクの実施
形態）図６は、本発明に係るハーフトーン型位相シフト
マスクの一実施形態を示している。図７は、その位相シ
フトマスクの断面構造を示している。この位相シフトマ
スクが図１に示したハーフトーン型位相シフトマスクと
異なる点は、パターン周辺部Ｈが微細な光透過パターン
Ｐ１の周りに設定されるだけで、面積の広い光透過パタ
ーンＰ２の周りにはパターン周辺部Ｈが設定されないこ
とである。遮光部Ｓはパターン周辺部Ｈ及び広い光透過
パターンＰ２の周りに形成される。この実施形態でも図
７に示すように、光透過パターンＰ１及びＰ２は基板１
のみによって区画形成され、パターン周辺部Ｈは光透過
パターンＰ１の周りにおいて半透明位相シフト膜２ａに
よって区画形成され、そして、遮光部ＳはＣｒ等の遮光
膜３ａによって区画形成される。

【００４２】広い光透過パターンＰ２の周りにパターン
周辺部Ｈを設定しないのは、次の理由による。すなわ
ち、広い光透過パターンＰ２に関しては、それを半透明
位相シフト膜２ａによって区画形成したとしても、もと
もと、位相シフト効果による解像度の向上は望めない。
従って、この広い光透過パターンＰ２に関しては、必ず
しも、その光透過パターンの周りに半透明位相シフト膜
から成るパターン周辺部を設ける必要はなく、その光透
過パターンの周囲にいきなりＣｒ等の遮光膜から成る遮
光部を設けるようにしても良いからである。

【００４３】（図６の位相シフトマスクの製造方法の一
例）図９は、図６に示す位相シフトマスクを製造するの
に適したパターン描画システムの一例を模式的に示して
いる。この描画システムが図５に示した描画システムと
異なる点は、リサイズ寸法の設定方法に改変を加えたこ
とであり、具体的には、いわゆるデジタイザ等といった
座標情報入力装置１５をＣＰＵ９の入力ポートに接続し
たことである。本実施形態では、微細な光透過パターン
Ｐ１に対応させてパターン周辺部Ｈを設定する際に、ペ
ン入力又はマウス入力等によってオペレータが座標情報
入力装置１５へ位置データを入力し、これにより、パタ
ーン周辺部Ｈを設定する。

【００４４】図８は、上記の描画システムを用いた位相
シフトマスクの製造方法の一例を工程順に模式的に示し
ている。図８に示す工程は、図３を用いて既に説明した
一連の工程に引き続いて実行されるものである。本実施
形態においても、図３（ａ）から図３（ｈ）までに示し
た工程が実行されるが、これらについては既に説明した
のでそれらの説明は省略する。

【００４５】図３（ｇ）及び図３（ｈ）までの工程で、
微細な光透過パターンＰ１及び広い光透過パターンＰ２
が透明基板１のみによって形成され、それらの周りに非
パターン部Ｑが、主に、遮光膜３ａによって形成され
る。その後、あらためてポジレジストをマスク全体に塗
布して第２レジスト層５を形成し（図８（ｉ’））、さ
らに、電子線又は露光光Ｒ_３−１及びＲ_３−２によって
再び描画を行う（図８（ｊ’））。このときの描画は、
図９に示した座標情報入力装置１５によって決められる
リサイズ寸法に従って行われる。このリサイズ寸法とい
うのは図８（ｋ’）に示すように、微細パターンＰ１に
関してはそれよりも所定幅Ａだけ広いパターン周辺領域
を加え合わせた領域Ｒ_３−１のことであり、一方、広い
パターンＰ２に関してはパターン周辺領域を考慮しない
広いパターンＰ２そのものの領域Ｒ _３−２のことであ
る。

【００４６】その後、第２レジスト層５を現像して第２
レジスト膜５ａを形成した（図８（ｌ’））。これによ
り、図８（ｍ’）に示すように、微細パターンＰ１及び
そのパターン周辺領域とを加え合わせた露光領域Ｒ
_３−１並びに広いパターンＰ２に相当する露光領域Ｒ
_３−２の両領域を除いた領域に、斜線で示すように、第
２レジスト膜５ａが残された。そして、その第２レジス
ト膜５ａをマスクとして、常法のウエットエッチング又
は塩素ガスを用いたドライエッチングにより遮光膜３ａ
をパターニングした（図４（ｎ’））。このとき、半透
明位相シフト膜２ａはエッチングされない。

【００４７】その後、酸素プラズマや硫酸を用いて第２
レジスト膜５ａを剥離することにより、図４（ｏ’）及
び図４（ｐ’）に示すように、光透過パターン部Ｐ１及
びＰ２が基板１のみによって区画形成され、微細な光透
過パターンＰ１のみに対応して設定されたパターン周辺
部Ｈが光透過パターンＰ１の周りにおいて半透明位相シ
フト膜２ａによって区画形成され、そして、遮光部Ｓが
Ｃｒ等の遮光膜３ａによって区画形成された状態の位相
シフトマスクが得られた。

【００４８】以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を
説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した技術的範囲内で
種々に改変できる。例えば、図１及び図６に示した微細
な光透過パターンＰ１及び広い光透過パターンＰ２は、
説明を分かり易くするために模式的に例示したパターン
であって、実際に作成されるパターンは、希望に応じた
形状のパターンとされる。

【００４９】また、上記説明では、ＣＰＵ９によってリ
サイズ寸法を演算するようにした図５の描画システムを
用いて、面積の広い光透過領域Ｐ２にもパターン周辺部
Ｈを設定するという図１のパターンを描画し、一方、座
標情報入力装置１５を用いた図９の描画システムを用い
て、広い光透過領域Ｐ２にはパターン周辺部Ｈを設定し
ないという図６に示すパターンを描画した。しかしなが
ら、図５に示す描画システムを用いて図６に示すパター
ンを描画しても良いし、又は図９に示す描画システムを
用いて図１に示すパターンを描画しても良い。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、半導体集積回路の製造
過程において、微細な光透過パターンに対しては効果的
に位相シフト効果を提供でき、一方、位相シフト効果を
必要としない広い光透過パターンに対しては完全な遮光
効果を提供することによりゴースト等といった転写不良
を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハーフトーン型位相シフトマスクの比較例を模
式的に示す平面図である。

【図２】図１のハーフトーン型位相シフトマスクの断面
構造を模式的に示す断面図である。

【図３】比較例および本発明に係るハーフトーン型位相
シフトマスクの製造方法の一実施形態を工程順に模式的
に示す図である。

【図４】比較例に係るハーフトーン型位相シフトマスク
の製造方法の一実施形態を工程順に模式的に示す図であ
って、図３に引き続く工程を示す図である。

【図５】露光描画装置の一実施形態を示すブロック図で
ある。

【図６】本発明に係るハーフトーン型位相シフトマスク
の一実施形態を模式的に示す平面図である。

【図７】図６のハーフトーン型位相シフトマスクの断面
構造を模式的に示す断面図である。

【図８】本発明に係るハーフトーン型位相シフトマスク
の製造方法の実施形態を工程順に模式的に示す図であっ
て、図３に引き続く工程を示す図である。

【図９】露光描画装置の他の実施形態を示すブロック図
である。

【図１０】遮光膜の一実施形態の部分断面構造を示す図
である。

【図１１】遮光膜の他の実施形態の部分断面構造を示す
図である。

【図１２】遮光膜のさらに他の実施形態の部分断面構造
を示す図である。

【図１３】図２に示す位相シフトマスクを用いてウエハ
を露光する状態を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 半透明位相シフト層 ２ａ 半透明位相シフト膜 ３ 遮光層 ３ａ 遮光膜 ４ 第１レジスト層 ４ａ 第１レジスト膜 ５ 第２レジスト層 ５ａ 第２レジスト膜 ６ 位相シフトマスク ７ ウエハ Ａ リサイズ寸法 Ｈ パターン周辺部 Ｐ１ 微細な光透過パターン Ｐ２ 大面積パターン Ｑ 非パターン領域 Ｒ１ 第１描画露光 Ｒ２ リサイズ露光 Ｓ 遮光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−337514（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−236021（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板の上に半透明位相シフト膜を積
   層して成るハーフトーン型位相シフトマスクを用いてパ
   ターン転写して製造する半導体集積回路において、 前記ハーフトーン型位相シフトマスクは、 露光光を透過させるための光透過パターンであって位相
   シフト効果を必要とする程度に微細な光透過パターン部
   と、 露光光を透過させるための光透過パターンであって位相
   シフト効果を必要としない程度に広い光透過パターン部
   と、 位相シフト効果を実現できる程度に広く且つ露光対象物
   の露光時に該露光対象物上の転写像を不鮮明にしない程
   度に狭い半透明位相シフト膜幅に相当する幅をもって前
   記微細な光透過パターン部の周りに形成されたパターン
   周辺部と、 該パターン周辺部を包囲する遮光部とを有しており、 前記パターン周辺部は半透明位相シフト膜によって区画
   形成され、前記遮光部は遮光膜によって区画形成され、
   さらに前記パターン周辺部は前記微細な光透過パターン
   部の周りにのみ設定され、 前記広い光透過パターン部の周りにはパターン周辺部が
   設定されないことを特徴とする半導体集積回路。
2. 【請求項２】 透明基板の上に半透明位相シフト膜を積
   層して成るハーフトーン型位相シフトマスクを用いてパ
   ターン転写する半導体集積回路の製造方法において、前
   記ハーフトーン型位相シフトマスクは次の製造方法、す
   なわち （１）前記透明基板の上に半透明位相シフト層、遮光
   層、第１レジスト層を順次、積層する工程と、 （２）前記第１レジスト層を所定の形状にパターニング
   して、必要とする光透過パターン部のみが欠落した状態
   の第１レジスト膜を形成する工程と、 （３）パターニングされた前記第１レジスト膜をマスク
   として前記遮光層をエッチングによってパターニングし
   て、必要とする光透過パターン部のみが欠落した状態の
   遮光膜を形成する工程と、 （４）パターニングされた前記第１レジスト膜及び前記
   遮光膜をマスクとして前 記半透明位相シフト層をエッチ
   ングによってパターニングして、必要とする光透過パタ
   ーン部のみが欠落した状態の半透明位相シフト膜を形成
   する工程と、 （５）前記第１レジスト膜を剥離する工程と、 （６）第２レジスト層を積層する工程と、 （７）位相シフト効果を実現できる程度に広く且つ露光
   対象物の露光時に該露光対象物上の転写像を不鮮明にし
   ない程度に狭い半透明位相シフト膜幅に相当する幅だけ
   光透過パターン部よりも広いパターン周辺部のデータを
   生成するリサイズ工程と、 （８）前記パターン周辺部のデータに従って前記第２レ
   ジスト層をパターニングして、光透過パターン部及びそ
   の周りのパターン周辺部が欠落した状態の第２レジスト
   膜を形成する工程と、 （９）パターニングされた前記第２レジスト膜をマスク
   として前記遮光膜をエッチングによってパターニングし
   て、光透過パターン部及びその周りのパターン周辺部が
   欠落した状態の遮光膜を形成する工程と、 （１０）前記第２レジスト膜を剥離する工程とを有し、 （１１）前記光透過パターン部は、位相シフト効果を必
   要とする程度に微細な光透過パターン部と、位相シフト
   効果を必要としない程度に広い光透過パターン部とを有
   しており、そして （１２）前記リサイズ工程において、前記微細な光透過
   パターン部に対してのみパターン周辺部のデータを生成
   し、前記広い光透過パターン部に対しては該広い光透過
   パターンと同じデータを生成する製造方法により製造さ
   れることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。