JP3484557B2 - 位相シフトフォトマスクの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，超ＬＳＩ、超々ＬＳＩ
等の高密度集積回路の製造に用いられる、微細なパター
ンを高密度に形成するための位相シフトフォトマスクの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化にとも
なって、この回路作製に用いられるレチクルにも、一層
の微細化が求められるようになってきた。現在では、１
６ＭのＤＲＡＭ用の５倍レチクルから転写されるデバイ
スパターンの線幅は、０．６μｍと微細なものである。
６４ＭのＤＲＡＭのデバイスパターンの場合には、０．
３５μｍ線幅の解像が必要となってきており、従来のス
テッパーを用いた光露光方式ではもはや限界にきてい
る。これに対応し、これらの微小パターンを形成する方
法として、露光光源の短波長化、転写レンズの高ＮＡ
化、輪帯照明等によるパターン形成方法や、フォトマス
クを使用しない電子線直接描画によるパターン形成方法
等が検討されているが、これらのパターン形成方法の場
合、露光装置の改造や新規装置の導入を伴うためコスト
的な問題が大きい。この為、現状のステッパーを使用し
て微小パターン形成ができる、位相シフトフォトマスク
を用いたパターン転写方法が注目されるようになってき
た。位相シフトフォトマスクについては、特開昭５８−
１７３４４号、特公昭６２−５９２９６号に、すでに、
基本的な考え、原理は開示されているが、現状の光露光
のシステムをそのまま継続できるメリットが見直され、
各種タイプの位相シフトフォトマスクの開発が盛んに検
討されるようになってきた。

【０００３】以下、位相シフトフォトマスクを用いた転
写の原理を第２図を用いて簡単に説明しておく。比較の
ため、従来のフォトマスクの転写方法も第３図を挙げ、
両方法の解像性の相違を説明する。図４（ａ）は位相シ
フトフォトマスク４０を用い露光光４５により投影露光
する場合の図で、この場合のウエハ上レジストでの光の
振幅分布を図４（ｂ）に、光の強度分布を図４（ｃ）に
示している。また、図５（ａ）は従来のフォトマスク５
０を用い露光光５５により投影露光する場合の図で、こ
の場合のウエハ上レジストでの光の振幅分布を図５
（ｂ）に、光の強度分布を図５（ｃ）に示している。図
４（ａ）、図５（ａ）中、４１、５１は透明基板、４２
はエッチングストッパー層、４３、５３は遮光膜（クロ
ム）、４４はシフター、４５、５５は露光光（電離放射
線）であり、４０は位相シフトフォトマスク、５０は従
来のフォトマスクを示している。図４（ａ）の位相シフ
トフォトマスク４０は、透明基板４１上に遮光膜４３か
らなる所定幅、ピッチのラインアンドスペースパターン
と、該ラインアンドスペースパターンの一つおきの開口
部とこの開口部に隣接する遮光層４３上にかかるように
シフター層４４を配設しており、図５（ａ）の従来のフ
ォトマスク５０は、透明基板５１上に、遮光膜５３から
なる所定幅、ピッチのラインアンドスペースパターンを
配設している。尚、エッチングストッパー層４２は遮光
層４３と透明基板間に全面に設けられている。位相シフ
トフォトマスク４０に、露光光４５が入射された場合、
マスク出光側では、シフター部４４を透過した光の振幅
は、シフターのない遮光膜４３間を透過した光の振幅と
位相がｎπ（ｎは奇数）ずれ、反転するように設定して
ある。このため、ウエーハ上レジストではこれらの光が
互いに干渉しあい、図４（ｂ）のような振幅分布とな
り、結果としてウエーハ上レジストでの光強度は図４
（ｃ）のようになる。これに対し、従来のフォトマスク
５０を用いた場合には、フォトマスク出光側での振幅
は、各開口部の光は互いに位相にずれがなく互いに干渉
しあうため、ウエーハ上レジストでは図５（ｂ）のよう
な振幅分布となり、結果としてウエーハ上レジストでの
光強度は図５（ｃ）のようになる。図４（ｃ）の場合
は、光強度分布の山間に光強度が零となる箇所があるの
に対し、図５（ｃ）の場合は、光強度分布の山が裾拡が
りの状態となっていることが分かる。即ち、ウエーハ上
レジストでの解像性に関しては、図４（ｃ）の光強度分
布の方が、図５（ｃ）の強度分布より優れていることが
分かる。このように、位相シフトフォトマスク４０を用
いた転写方法の場合、従来のフォトマスク５０を用いた
転写方法に比べ、解像性が良くなり、より微細なパター
ンを転写できることが分かる。

【０００４】図４に示す位相シフトフォトマスクの場合
は、遮光層の上にシフター層を設けたもので、図６
（ａ）に示す上シフター型のレベンソン型位相シフトフ
ォトマスクと言われるものであり、同じレベンソン型位
相シフトフォトマスクとしては、他に、図６（ｂ）に示
す遮光層６４Ｂの下にシフター層６３Ｂを設ける下シフ
ター型のものや、図６（ｃ）に示す、下シフター型の変
形で、透明基板６１Ｃの一部をシフター層として用いる
基板彫り込み型のもの（通称Ｑｚエッチ型と言う）があ
る。上シフター型のシフター層６３Ａ、下シフター型の
シフター層６３Ｂの厚さおよび基板彫り込み型の彫り込
み量に相当する透明基板の厚さ（シフター層に相当する
厚さ）は、転写時に用いる露光光の波長で、この部分を
透過する際に位相がｎπ（ｎは奇数）ずれ、反転するよ
うに調整されており、いずれのレベンソン型の位相シフ
トフォトマスクも、転写に際してはほぼ同様の効果を得
ることができる。位相シフトフォトマスクとしては、上
記レベンソン型の他にも、ハーフトーン型、補助パター
ン型等の大きく異なる構造のものがあるが、基本的な考
え方、原理は同じである。これらの位相シフトフォトマ
スクは、それぞれ、その目的、用途に対応して使用され
ているが、特にレベンソン型はライン＆スペース等の解
像力の向上に効果的とされている。

【０００５】レベンソン型の位相シフトフォトマスクの
中でも、図６（ｂ）に示す、遮光層の下にシフタ層を設
けた下シフター型は、図６（ａ）に示す、遮光層の上に
シフタを設けた上シフター型に比べ、遮光パターンの形
成をシフター層成膜後に行うためシフター成膜時のミス
がなく、またシフターの遮光パターンによるステップカ
バレッジ等の問題がない、という利点があり、使用され
るようになってきた。ここで、従来の下シフター型の位
相シフトフォトマスクの製造方法を図７〜図８に基づき
簡単に説明しておく。先ず、透明基板７１上に順次、エ
ッチングストッパー層７２、シフター層７３、遮光層７
４を配設したブランクス７０上にレジスト層７５Ａを配
設する。（図７（ａ）） ブランクス７０の作製は、先ず、透明基板７１上に、エ
ッチングストッパー層７２をスパッタ法もしくはＣＶＤ
法で成膜する。尚、エッチングストッパー層７２は、後
工程で位相シフター層をエッチングする際に透明基板７
１がエッチングされないようにするためのものである。
この後、シフター層７３を、エッチングストッパー層７
２上にスパッタ法、ＣＶＤ法、回転塗布法等により成膜
する。尚、シフター層７３の厚さは、転写のときにシフ
ター層を透過する露光光（電離放射線）が位相１８０°
反転するように調整する。更に、シフター層７３上に遮
光層７４をスパッタ法もしくはＣＶＤ法により成膜す
る。レジスト層７５Ａは、電離放射線レジストで、回転
塗布方法により均一に塗布した後、加熱乾燥処理を施
し、厚さ０．１〜１．０μｍ程度とする。加熱処理はレ
ジストの種類や使用する装置によって異なるが温度８０
〜２００°Ｃで、時間は、装置で異なるがオープンの場
合２０〜６０分、ホットプレートの場合で１〜３０分程
度である。次に、レジスト層７５Ａに対し、所定の領域
のみを選択的に露光する。（図７（ｂ）） 露光光（電離放射線）７６Ａとしては電子線ないしレー
ザ光を用い、それぞれ、一般的に使用されている所定の
露光装置により露光する。この後、レジスト層７５Ａに
対し、現像、リンス等の処理を行い、所望のレジストパ
ターン７５ａを形成する。（図７（ｃ）） 現像、リンス等の処理は、使用するレジスト層７５Ａの
種類に応じて行い、この後、必要に応じて加熱処理、デ
ィスカム処理を行う。次いで、ドライエッチングもしく
はウエットエッチングにより、レジストパターン７５ａ
の開口部より露出した遮光層６４をエッチング除去し、
遮光層からなるパターン７４ａを形成する。（図７
（ｄ）） この後、レジストパターン７５ａを酸素を主成分とする
プラズマで灰化除去もしくは溶剤にて剥離除去する。
（図７（ｅ）） 尚、必要な場合は、ここで、基板７０Ａの洗浄および遮
光層からなるパターン７４ａの検査、修正を行う。この
洗浄、検査、修正は通常のフォトマスクの処理に用いら
れる装置でもできる。続いて、遮光層からなるパターン
７４ａ上に、レジスト層７５Ｂを塗布する。（図７
（ｆ）） 次いで、露光光（電離放射線）７６Ｂにより、レジスト
層７５Ｂの所定の領域のみを選択露光する。（図７
（ｇ）） この後、現像、リンス処理を経て所望のレジストパター
ン７５ｂを形成し、必要に応じ、加熱処理、ディスカム
処理を行う。（図８（ｈ）） 次いで、遮光層からなるパターン７４ａの開口部から露
出したシフター７３をエッチングし（図８（ｉ））、エ
ッチングストッパー層７２でエッチングを止める。（図
８（ｊ）） この際、エッチングを必要とするシフター７３部のみを
エッチングするため、レジストパターン７５ｂと遮光層
からなるパターン７４ａとの位置精度が保たれるように
注意する。尚、シフター７３は所望の領域のみエッチン
グガスプラズマ７８によりエッチングされるが、エッチ
ングストッパー層７２に阻まれ、透明基板７１をエッチ
ングすることはない。また、エッチングはウエットエッ
チングにて行っても良い。この後、レジストパターン７
５ｂを酸素を主成分とするプラズマで灰化除去もしくは
溶剤で剥離除去し、位相シフトフォトマスク７０Ｂをえ
る。（図８（ｋ））

【０００６】上記のように、従来のレベンソン型の下シ
フター型の位相シフトフォトマスクの製造方法において
は、位相シフトフォトマスクの周囲の遮光層を含むよう
にレジスト層を形成するため、つまりエッチングするシ
フター層のみを露出するように電子線露光装置もしくは
レーザ露光装置によりアライメントしながら露光描画し
てパターニングを行って、シフター層をエッチングして
いる。この為、シフター層をエッチングする際、遮光層
の一部が露出していると、その表面が損傷を受け、遮光
膜の反射率もしくは透過率に影響を与たり、遮光層が損
傷したときに発生した異物がエッチングされるシフター
層上に影響を与えることがあり、品質的に問題となって
いた。更に、上記遮光層の損傷は、遮光層の表層を低反
射化するために酸化、窒化、ないし炭化したクロム層に
おいて著しく、対応が求められていた。尚、図４（ｃ）
に示す下シフター型の変形である基板彫り込み型（Ｑｚ
エッチ型）についても、遮光層の一部を露出した状態で
シフターである透明基板部をエッチングする際には同じ
で、問題となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、レベンソ
ン型の下シフター型位相シフトフォトマスクやＱｚエッ
チ型位相シフトフォトマスク等の作製工程における、シ
フター層をエッチングしてパターンニングする際におけ
る、露出した遮光部の損傷の問題に対する対応が求めら
れていた。本発明は、このような状況のもと、レベンソ
ン型の下シフター型位相シフトフォトマスクや基板彫り
込み型（Ｑｚエッチ型）位相シフトフォトマスク等の作
製工程において、シフター層をエッチングしてパターニ
ングする際に、遮光部の損傷が起こらない製造方法を供
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の位相シフトフォ
トマスクの製造方法は、透明基板上に透明基板側から順
次位相シフター層、遮光層を有する基板（ブランクス）
を用い、透明基板上に透明基板側から順次、位相シフタ
ーパターン、遮光層パターンを形成した下シフター型の
位相シフトフォトマスクの製造方法であって、順に、遮
光層上に第一のレジストを塗布し、該第一のレジストを
パターニングして第一のレジストパターンを形成した後
に、露出した遮光層をエッチングすることにより、遮光
層パターンを形成する工程、該第一のレジストパターン
を除去した後に、遮光層上基板の全面に第二のレジスト
を塗布し、該第二のレジストをパターニングして第二の
レジストパターンを形成する工程、第二のレジストパタ
ーン上基板全面に第一の保護膜を成膜した後、遮光層パ
ターンと第二のレジストパターンを耐エッチング性のマ
スクとし、遮光層パターンおよび第二のレジストパター
ンに覆われない位相シフター層をエッチングガスにより
ドライエッチングして位相シフターパターンを形成する
工程とを含むことを特徴とするものである。また、本発
明の位相シフトフォトマスクの製造方法は、透明基板上
に透明基板側から順次位相シフター層、遮光層を有する
基板（ブランクス）を用い、透明基板上に透明基板側か
ら順次、位相シフターパターン、遮光層パターンを形成
した下シフター型の位相シフトフォトマスクの製造方法
であって、順に、遮光層上に第一のレジストを塗布し、
該第一のレジストをパターニングして第一のレジストパ
ターンを形成した後に、露出した遮光層をエッチングす
ることにより、遮光層パターンを形成する工程、該第一
のレジストパターンを除去した後に、遮光層上基板の全
面に第一の保護膜を成膜し、該第一の保護膜上基板の全
面に第二のレジストを塗布し、該第二のレジストをパタ
ーニングして第二のレジストパターンを形成する工程、
遮光層パターンと第二のレジストパターンを耐エッチン
グ性のマスクとし、遮光層パターンおよび第二のレジス
トパターンに覆われない位相シフター層をエッチングガ
スによりドライエッチングして位相シフターパターンを
形成する工程とを含むことを特徴とするものである。そ
して、上記において、第一の保護膜は、炭素、フッ素を
主成分とし、水素、酸素、塩素、臭素、イオウ、ケイ素
を副主成分として含むことがあるポリマーで、位相シフ
ター層が、石英、合成石英、スパッタＳｉＯ₂ 、ＣＶＤ
ＳｉＯ₂ 、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ₂ 、ＳＯＧ（スピンオング
ラス）等酸素を成分に持つものであり、且つ、位相シフ
ター層がエッチングされる際に位相シフター層から発生
した酸素により位相シフター層上へのエッチングガスに
よる第二の保護膜生成の再結合が解離され、位相シフタ
ー層がエッチングされることを特徴とするものである。
そしてまた、上記におけるエッチングガスが、ＣＦ₄ 、
ＣＨＦ₃ 等のハロゲン化化合物、またはフッ素等ハロゲ
ンを主成分とし、酸素、水素、窒素、炭酸ガス等もしく
はヘリウム、アルゴン等を不活性ガスを副主成分とする
ことがあることを特徴とするものである。そして、上記
第一の保護膜が、位相シフター層をエッチングするエッ
チングガスの再結合で生成する第二の保護膜と同質のポ
リマーであることを特徴とするものである。尚、上記に
おいてドライエッチングとは、平行平板電極型のＲＩＥ
ドライエッチング装置で、エッチングガスをプラズマ状
態としてエッチングすることを言っている。また、保護
膜とは、位相シフター層をエッチングする際、遮光層の
損傷を保護する膜のことを言っている。

【０００９】シフター層のエッチングの条件によって
は、遮光層パターン上の第一の保護膜上にエッチングガ
スにより生成される第二の保護膜が堆積されてくる場合
もあるが、位相シフター層のエッチングに際し、遮光層
パターンが損傷しないように第一の保護膜の厚さを所定
厚以上に形成しておく。また、位相シフター層をエッチ
ングする箇所においては、第二の保護膜の生成よりも、
位相シフター層のエッチングに際して発生するシフター
層からの酸素による第二の保護膜生成の再結合の解離の
方が支配的（優勢）であることが必要である。

【００１０】以下、位相シフター層を二酸化ケイ素で形
成した場合を例に採り、位相シフター層の選択エッチン
グおよび遮光層パターンの保護膜による損傷防止につい
て、簡単に説明しておく。位相シフター層が二酸化ケイ
素であり、位相シフター層のエッチングガスとしてはＣ
Ｆ₄ 、ＣＨＦ₃ 等のハロゲン化化合物またはフッ素等ハ
ロゲンが用いられる。ハロゲン化化合物を用いた場合、
エッチングプラズマ中でイオンもしくはラジカルに分解
される。この分解過程で発生する、例えばＣＦ_X ^* （Ｘ
＝１〜３）等のラジカルはエッチングを行っている基板
上に付着し、同じように、付着した別のラジカルと再結
合を行い、−（ＣＦ₂ ）−_n のポリマーを形成する。こ
の際、同様にエッチングプラズマ中に発生したＦ^* ラジ
カルやＨ⁺ イオン等がこのポリマーを再分解し、エッチ
ングを進めることとなる。つまり、エッチング中は基板
上で結合と分解の競争反応が行われていることとなる。
しかし、エッチングガス中、酸素等の分解を促進するガ
スの添加量を調整することにより、結合と分解とが平衡
となる状態にすることができる。結合と分解とが平衡と
なる状態で位相シフター層をエッチングした場合、二酸
化ケイ素のように酸素を含有した位相シフターにおいて
は、位相シフター層のあるところのみが、酸素の分圧が
高くなり分解反応が促進され、位相シフター層のエッチ
ングが進行することができる。これに対し遮光層パター
ン層のあるところでは結合と分解とが平衡状態であるた
め、第一の保護膜はエッチングされずに遮光層の保護膜
となり、エッチングによる損傷を防ぐことができる。ま
た、分解より結合が若干優勢となる状態で位相シフター
層をエッチングした場合、二酸ケイ素からなる位相シフ
ターのエッチングは進行し、且つ、第一の保護膜上に結
合により第二の保護膜が形成される。

【００１１】

【作用】本発明の位相シフトフォトマスクの製造方法
は、このような構成にすることにより、レベンソン型の
下シフター型位相シフトフォトマスクや基板彫り込み型
（Ｑｚエッチ型）位相シフトフォトマスク等の作製工程
において、シフター層をエッチングしてパターンニング
する際に、遮光部の損傷が起こらないものとしている。
詳しくは、遮光層上に第一のレジストを塗布し、該第一
のレジストをパターニングして第一のレジストパターン
を形成した後に、露出した遮光層をエッチングすること
により、遮光層パターンを形成する工程、該第一のレジ
ストパターンを除去した後に、遮光層上基板の全面に第
二のレジストを塗布し、該第二のレジストをパターニン
グして第二のレジストパターンを形成する工程、第二の
レジストパターン上基板全面に第一の保護膜を成膜した
後、遮光層パターンと第二のレジストパターンを耐エッ
チング性のマスクとし、遮光層パターンおよび第二のレ
ジストパターンに覆われない位相シフター層をエッチン
グガスによりドライエッチングして位相シフターパター
ンを形成する工程とを含むことにより、又は、遮光層上
に第一のレジストを塗布し、該第一のレジストをパター
ニングして第一のレジストパターンを形成した後に、露
出した遮光層をエッチングすることにより、遮光層パタ
ーンを形成する工程、該第一のレジストパターンを除去
した後に、遮光層上基板の全面に第一の保護膜を成膜
し、該第一の保護膜上基板の全面に第二のレジストを塗
布し、該第二のレジストをパターニングして第二のレジ
ストパターンを形成する工程、遮光層パターンと第二の
レジストパターンを耐エッチング性のマスクとし、遮光
層パターンおよび第二のレジストパターンに覆われない
位相シフター層をエッチングガスによりドライエッチン
グして位相シフターパターンを形成する工程とを含むこ
とにより、結局、遮光層パターンを第一の保護膜で覆っ
た状態でシフター層のエッチングをしており、シフター
層のエッチングの際、遮光層が損傷を受けることを無く
している。具体的には、第一の保護膜は、炭素、フッ素
を主成分とし、水素、酸素、塩素、臭素、イオウ、ケイ
素を副主成分として含むことがあるポリマーで、位相シ
フター層が、石英、合成石英、スパッタＳｉＯ₂ 、ＣＶ
ＤＳｉＯ₂ 、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ₂ 、ＳＯＧ（スピンオン
グラス）等酸素を成分に持つものであり、且つ、位相シ
フター層がエッチングされる際に位相シフター層から発
生した酸素により位相シフター層上へのエッチングガス
による第二の保護膜生成の再結合が解離され、位相シフ
ター層がエッチングされることにより、位相シフター層
はエッチングが進行するが、遮光層パターンは、遮光層
パターン上の第一の保護膜により、または第一の保護膜
とエッチングガスにより生成される第二の保護膜とによ
り保護され損傷されないようにしている。更に、第一の
保護膜が、位相シフター層をエッチングするエッチング
ガスの再結合で生成する第二の保護膜と同質のポリマー
であることにより後述する実施例１の製造方法において
は、第一の保護膜の生成とエッチングガスによる位相シ
フター層のドライエッチングを同一の装置内で引続き行
うことも可能とし、生産性の良いものとしている。本発
明の位相シフトフォトマスクの製造方法は、図７〜図８
に示す従来の工程を大きく変えることなく、簡単にでき
るもので、シフター層エッチングの際、遮光層に保護膜
を覆うことにより遮光層の損傷を防ぐことを可能として
いる。

【００１２】

【実施例】本発明の位相シフトフォトマスクの製造方法
の実施例を挙げ説明する。先ず、実施例１を挙げる。図
１は本発明の実施例１の位相シフトフォトマスクの製造
方法の工程を示したもので、各図は各工程中の基板断面
を示している。図１中において、１０はブランクス、１
１は透明基板、１２はエッチングストッパー層、１３は
シフター層、１３Ａはシフター層パターン、１４は遮光
膜（層）、１４Ａは遮光層パターン、１５は第一レジス
ト、１５Ａは第一レジストパターン、１６は第二レジス
ト、１６Ａは第二レジストパターン、１７Ａ、１７Ｂは
露光光（電離放射線）、１８は第一保護膜、１８Ａは第
二保護膜、１９はエッチングガスブラズマ、２０は位相
シフトフォトマスクである。以下、本実施例の位相シフ
トフォトマスクの製造方法を図１に基づいて説明する。
先ず、透明基板１１上に順次、エッチングストッパー層
１２、シフター層１３、遮光層１４を形成したブランク
ス１０の遮光層１４上全面に第一レジスト１５を塗布し
た。（図１（ａ）） 透明基板１１は、フォトマスク用合成石英ガラスからな
り、エッチングストッパー層１２は、後の工程にてシフ
ター層１３をエッチングする際に透明基板１１までエッ
チングされることを防ぐためのもので、酸化ハフニウム
を主成分とし、スパッタ法により１００ｎｍ程度の厚さ
で成膜されたものである。シフター層はＳＯＧ（スピン
オングラス）を膜厚約４００ｎｍで回転塗布し成膜した
ものを、加熱乾燥、加熱焼成したものであり、ｉ線ステ
ッパーの波長（３６５ｎｍ）で位相が反転するように膜
の厚さを調整してある。尚、加熱乾燥は１５０°Ｃ、３
分、焼成は４００°Ｃ、２時間行った。遮光層１４は従
来のフォトマスクで用いられている常法にて成膜した。
第一レジストとしては、ナフトキノンジアジド−４−ス
ルフォン酸エステルを感光剤に用いたノボラック樹脂ベ
ースの、市販のＡＺ５２００（ヘキスト社製）で、回転
塗布法により均一に塗布し、加熱処理を施し、厚さ０．
５μｍ程度にした。加熱処理はホットプレートを用い１
５０°Ｃ約２０分間行った。

【００１３】次いで、第一レジストに対し、常法のＥＢ
露光装置により露光描画を行い、所定の領域のみを選択
的に露光光（電子線）１７Ａを照射した。（図１
（ｂ）） 露光は、加速電圧２０ＫｅＶ、露光量１０μＣ／ｃｍ²
で行った。この後、テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイドを主成分とする水溶性アルカリ現像液で、常
温、１分間スプレー現像し、純水でリンスを行い、所望
形状の第一レジストパターンを形成した。（図１
（ｃ）） 次いで、第一レジストパターンを遮光層１４をエッチン
グする際の耐エッチング性のマスクとして、遮光層１４
の露出している部分をウエットエッチングし、遮光層パ
ターン１４Ａを得た。（図１（ｄ）） エッチングは硝酸第２セリウムアンモニウムを主成分と
する水溶液で、常温、１分間スプレーエッチングを行
い、その後純水でリンスした。次に、パターニングされ
た第一レジストパターン１５Ａを溶剤剥離除去した。
（図１（ｅ）） 剥離はエタノールアミンを主成分とする剥離液で６０°
Ｃ、３分間、超音波下で行い、その後、純水でリンスし
た。第一レジストパターン１５Ａを除去後、通常のフォ
トマスク用の洗浄、検査および修正装置を用いて基板の
洗浄および遮光膜パターン１４Ａの検査、修正をおこな
った。

【００１４】続いて、遮光層パターン１４Ａ上にＥＢネ
ガ型レジストＣＭＳ（株式会社東ソー製）を回転塗布法
により塗布し、加熱乾燥処理を施し、厚さ０．７μｍ程
度の第二レジスト１６を形成した。（図１（ｆ）） 加熱乾燥処理はホットプレートを用いて２００°Ｃ、２
０分間行った。次に、ＥＢ露光装置によってアライメン
ト露光描画を行い、所定の領域のみを露光光（電子線）
１７Ｂにより選択露光した。（図２（ｇ）） 露光は、加速電圧２０ＫｅＶ、露光量５μＣ／ｃｍ² で
行った。この後、エチルセルソルブを主成分とする有機
現像液で、常温、２分間スプレー現像し、イソプロピル
アルコールでリンスを行い、所望の第二レジストパター
ン１６Ａを形成した。（図１（ｈ））

【００１５】この後、第二レジストパターン１６Ａ上基
板の全面に、保護膜１８を形成した。（図１（ｉ）） 第一保護膜１８の形成は、平行平板電極型のＲＩＥドラ
イエッチング装置で０．５ｍＴｏｒｒ圧、Ｃ₂ Ｆ₆ ガス
１００流量、出力０．１Ｗ／ｃｍ² で５分間の条件で行
った。

【００１６】引続き、第一保護膜１８の形成の際に用い
た、平行平板電極型のＲＩＥドライエッチング装置で遮
光層パターン１４Ａ、第二レジストパターン１６Ａに覆
われていないシフター層１３をエッチングガスプラズマ
１９によりドライエッチングし（図２（ｊ））、パター
ニングされたシフター層パターン１３Ａを形成した。
（図２（ｋ）） エッチング条件は、０．１ｍＴｏｒｒ圧、ＣＨＦ₃ ガス
−９３ｓｃｃｍ流量、Ｏ₂ ガス−７ｓｃｃｍ流量、出力
０．２Ｗ／ｃｍ² で、シフター層１３が完全にエッチン
グされるエッチング時間の２０％オーバーの時間で行っ
た。この際、シフター層１３をエッチングするエッチン
グガスプラズマ１９は、基板１０Ａ上で、エッチングガ
スの再結合による第二保護膜１８Ａの成膜（結合）と、
第二保護膜１８の除去（分解）とが競合反応を起こして
いるが、シフター層１３のエッチング箇所では、シフタ
ー層１３から発生する酸素によって第二保護膜１８Ａの
除去反応（分解）が支配的でシフター層１３のエッチン
グは進み、遮光層パターン１４Ａ部においては、遮光層
パターン１４Ａから酸素の供給がなく第二保護膜１８Ａ
の成膜（結合）が支配的である。また、シフター層１３
のエッチングが進んでいってもエッチングストッパー層
１２で阻まれ、透明基板１１をエッチングすることはな
い。このようにして、遮光層パターン１４Ａと第二レジ
ストパターン１６Ａに覆われていないシフター層１３の
みがエッチングされ、且つ、遮光層パターン１４Ａがシ
フター層１３のエッチングの際に損傷を受けることがな
い。

【００１７】この後、第二レジストパターン１６Ａを溶
剤で剥離除去、純水でリンスし、位相シフトフォトマス
クを得た。（図２（ｌ）） 剥離はエタノールアミンを主成分とする溶剤を用い、６
０°Ｃ、３分間、超音波下で行った。

【００１８】次いで実施例２を挙げる。図３は本発明の
実施例２の位相シフトフォトマスクの製造方法の工程を
示したもので、各図は各工程中の基板断面を示してい
る。実施例２の製造方法は、図１〜図２に示す実施例１
の位相シフトフォトマスクの製造方法の中の、（ｅ）〜
（ｆ）の工程を図３に示す工程に置き換えたものであ
る。説明を分かり易くするため、図３中における符号
は、図１〜２に用いたものをそのまま図３に用いた。図
３中、１１は透明基板、１２はエッチングストッパー
層、１３はシフター層、１３Ａはシフター層パターン、
１４Ａは遮光層パターン、１６は第二レジスト、１６Ａ
は第二レジストパターン、１７Ｂは露光光（電離放射
線）、１８は第一保護膜、１９はエッチングガスプラズ
マ、２０は位相シフトフォトマスクである。本実施例の
場合は、遮光層パターン１４Ａ上に保護膜１８を形成し
た（図３（ｆ２））後に、第二レジストパターン１６Ａ
を形成し（図３（ｉ２））、シフター層１３をエッチン
グする（図３（ｊ２））もので、遮光層パターン上に保
護膜および第二レジストパターン１６Ａを形成しなが
ら、シフター層１３のエッチングを行うという、基本的
な部分は実施例１と同じである。本実施例には、位相シ
フター層１３のエッチングの条件を、遮光層パターン１
４Ａ部において、若干、第二保護膜の除去（分解）が第
二保護膜の成膜（結合）より優勢である状態で行ったも
ので、第二保護膜１８Ａ（図示していない）の生成は見
られないが、シフター層１３のエッチングに際して、第
一保護膜１８が遮光層パターン１４Ａの保護膜として働
いているものである。エッチング条件は、０．１ｍＴｏ
ｒｒ圧、ＣＨＦ₃ ガス−９３ｓｃｃｍ流量、Ｏ₂ ガス−
９ｓｃｃｍ流量、出力０．２Ｗ／ｃｍ² で、シフター層
１３が完全にエッチングされるエッチング時間の２０％
オーバーの時間で行った。本実施例の場合、シフター層
のエッチング以外の処理条件の他は、全て実施例１と同
じである。尚、上記実施例１および実施例２の位相シフ
トフォトマスクの製造方法は、１例であり、使用する材
料、装置、条件等はこれに限定されるものではない。

【００１９】

【発明の効果】本発明の位相シフトフォトマスクの製造
方法は、上記のように、レベンソン型の下シフタ型位相
シフトフォトマスクや基板彫り込み型（Ｑｚエッチ型）
位相シフトフォトマスク等の作製工程において、シフタ
ー層をエッチングしてパターニングする際に、遮光部の
損傷が起こらない製造方法の提供を可能とするものであ
り、遮光層の損傷による光透過率、反射率の部分的な変
化や、遮光層の損傷により発生した異物の位相シフター
層への影響のない位相シフトフォトマスクの製造を可能
とするものである。特に、遮光層の表層を低反射化する
ために酸化、窒化、ないし炭化したクロム層を配設した
遮光層を用いた位相シフトフォマスクにおいては効果的
である。詳しくは、本発明の位相シフトフォトマスクの
製造方法においては、遮光層パターンに保護膜と第二レ
ジストパターンを覆ったままにして、遮光層パターンと
第二レジストパターンに覆われていないシフター層をエ
ッチングするため、遮光層の損傷のない高品質の位相シ
フトフォトマスクの製造を可能とするもので、実施例１
のように、シフター層のエッチング工程と、保護膜の成
膜工程を同じ装置内で、引き続いて行うことも可能で、
工程も簡単化することも可能としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例１の位相シフトフォトマスクの製
造工程図

【図２】図１に続く、発明実施例１の位相シフトフォト
マスクの製造工程図

【図３】本発明実施例２の位相シフトフォトマスクの製
造方法の工程特徴部の図

【図４】位相シフトフォトマスクの転写を説明するため
の図

【図５】従来のフォトマスクの転写を説明するための図

【図６】レベンソン型位相シフトフォトマスクの図

【図７】従来の位相シフトフォトマスクの製造工程図

【図８】図７に続く、従来の位相シフトフォトマスクの
製造工程図

【符号の説明】

１０ ブランクス １１ 透明基板 １２ エッチングストッパー層 １３ シフター層 １３Ａ シフター層パターン １４ 遮光層（遮光膜） １４Ａ 遮光層パターン １５ 第一レジスト １５Ａ 第一レジストパターン １６ 第二レジスト １６Ａ 第二レジストパターン １７Ａ、１７Ｂ 露光光（電離放射線） １８ 第一保護膜 １８Ａ 第二保護膜 １９ エッチングガス ２０ 位相シフトフォトマスク ４０ 位相シフトフォトマスク ５０ 従来のフォトマスク ４１、５１ 透明基板 ４２、５２ 遮光膜（クロム） ４４、５４ シフター ４５、５５ 露光光（電離放射線） ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ 位相シフトフォトマスク ６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ 透明基板 ６２Ａ、６２Ｂ エッチングストッパー層 ６３Ａ、６３Ｂ シフター ６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ 遮光膜（クロム） ７０ ブランクス ７０Ａ 基板 ７０Ｂ 位相シフトフォトマスク ７１ 透明基板 ７２ エッチングストッパー層 ７３ シフター層 ７３ａ シフター層パターン ７４ 遮光層 ７４ａ 遮光層からなるパターン ７５Ａ、７５Ｂ レジスト層 ７５ａ、７５ｂ レジストパターン ７６Ａ、７６Ｂ 露光光（電離放射線）

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に透明基板側から順次位相シ
   フター層、遮光層を有する基板を用い、透明基板上に透
   明基板側から順次、位相シフターパターン、遮光層パタ
   ーンを形成した下シフター型の位相シフトフォトマスク
   の製造方法であって、順に、遮光層上に第一のレジスト
   を塗布し、該第一のレジストをパターニングして第一の
   レジストパターンを形成した後に、露出した遮光層をエ
   ッチングすることにより、遮光層パターンを形成する工
   程、該第一のレジストパターンを除去した後に、遮光層
   上基板の全面に第二のレジストを塗布し、該第二のレジ
   ストをパターニングして第二のレジストパターンを形成
   する工程、第二のレジストパターン上基板全面に第一の
   保護膜を成膜した後、遮光層パターンと第二のレジスト
   パターンを耐エッチング性のマスクとし、遮光層パター
   ンおよび第二のレジストパターンに覆われない位相シフ
   ター層をエッチングガスによりドライエッチングして位
   相シフターパターンを形成する工程とを含むことを特徴
   とする位相シフトフォトマスクの製造方法。
2. 【請求項２】 透明基板上に透明基板側から順次位相シ
   フター層、遮光層を有する基板を用い、透明基板上に透
   明基板側から順次、位相シフターパターン、遮光層パタ
   ーンを形成した下シフター型の位相シフトフォトマスク
   の製造方法であって、順に、遮光層上に第一のレジスト
   を塗布し、該第一のレジストをパターニングして第一の
   レジストパターンを形成した後に、露出した遮光層をエ
   ッチングすることにより、遮光層パターンを形成する工
   程、該第一のレジストパターンを除去した後に、遮光層
   上基板の全面に第一の保護膜を成膜し、該第一の保護膜
   上基板の全面に第二のレジストを塗布し、該第二のレジ
   ストをパターニングして第二のレジストパターンを形成
   する工程、遮光層パターンと第二のレジストパターンを
   耐エッチング性のマスクとし、遮光層パターンおよび第
   二のレジストパターンに覆われない位相シフター層をエ
   ッチングガスによりドライエッチングして位相シフター
   パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする位相
   シフトフォトマスクの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１ないし２において、第一の保護
   膜は、炭素、フッ素を主成分とし、水素、酸素、塩素、
   臭素、イオウ、ケイ素を副主成分として含むことがある
   ポリマーで、位相シフター層が、石英、合成石英、スパ
   ッタＳｉＯ₂、ＣＶＤＳｉＯ₂ 、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ₂ 、
   ＳＯＧ（スピンオングラス）等酸素を成分に持つもので
   あり、且つ、位相シフター層がエッチングされる際に位
   相シフター層から発生した酸素により位相シフター層上
   へのエッチングガスによる第二の保護膜生成の再結合が
   解離され、位相シフター層がエッチングされることを特
   徴とする位相シフトフォトマスクの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３におけるエッチングガ
   スが、ＣＦ₄ 、ＣＨＦ₃ 等のハロゲン化化合物、または
   フッ素等ハロゲンを主成分とし、酸素、水素、窒素、炭
   酸ガス等もしくはヘリウム、アルゴン等を不活性ガスを
   副主成分とすることがあることを特徴とする位相シフト
   フォトマスクの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４における第一の保護膜
   は、位相シフター層をエッチングするエッチングガスの
   再結合で生成する第二の保護膜と同質のポリマーである
   ことを特徴とする位相シフトフォトマスクの製造方法。