JP4655532B2

JP4655532B2 - 露光用マスクの製造方法

Info

Publication number: JP4655532B2
Application number: JP2004225265A
Authority: JP
Inventors: 宏尚佐々木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: JP2006047452A

Description

本発明は、露光用マスクの製造方法に係り、特に、半導体リソグラフィに用いる遮光膜付きのハーフトーンマスクに関する。

最近の半導体技術においては、半導体集積回路パターンの微細化が進み、回路素子や配線のデザインルールが１００ｎｍ以下のレベルになってきている。この場合に使用されるフォトリソグラフィにおいては、例えばＦ_２レーザー光（波長：１５７．６ｎｍ）などの短波長光を使用して、ホトマスク上の集積回路パターンを半導体ウエハ上に転写している。

ホトマスクは、従来、透明基板上の遮光領域に遮光膜を形成していたが、遮光領域において、光強度振幅が重なり合うため、遮光領域における光強度分布は増幅されてしまうといった問題があった。これは、隣接するパターンの回折光による影響であり、この影響により、光コントラストが悪くなり、解像度が悪くなる原因となる。そのため、露光光の波長以下のパターンサイズを加工することは非常に困難となる。

ここで、この限界を超えるひとつの手段として、位相シフト技術がある。
本手法は、透過領域の所定スペース部分をもう一方の透過領域のスペース部分とは異なる光路長にして、ウエハ上での光の位相を両パターン間で１８０度シフトさせることによって、ウエハ上での光コントラストを向上させ、従来のホト露光装置を用いたレジスト解像度を大幅に改善する手法である。

かかる手法では、透明基板上に遮光膜からなる遮光パターンが設けられており、遮光パターンに隣り合った透過領域の所定スペース部分において透明基板が掘り込まれ、凹部となった領域（位相シフタ）を設けている。この位相シフタ領域を透過した露光光が、位相差１８０度を有するよう掘り込み量が決定される。

かかる位相シフタを有する位相シフトマスクは、隣り合う露光光の透過領域において、お互いに位相が１８０度反転しているため、遮光領域における光強度分布は相殺し合い、光強度が０となる。したがって、遮光領域には、暗い領域が生じ、透明領域と遮光領域との光コントラストは向上する。このように、掘り込みによる位相シフタを設けることにより、そこから出てくる露光光の位相が１８０度シフトし、遮光領域は、回折光による影響が打ち消され、光コントラストが向上し、解像度が向上する。このような位相シフトマスクを使用し、露光を行えば、レジスト解像度を向上することができるとされている。

かかる現在の半導体リソグラフィにおける一般的な微細パターン形成手段として、ホトマスクに形成された回路パターン上に位相シフタを配置する位相シフト法は、原理的には良く知られているが、実際のホトマスク作成プロセスが、掘り込みを形成しない通常のホトマスクと比べて難しいことが知られている。そのため、より簡易なプロセスにて通常のホトマスクよりも微細なパターンを形成できるハーフトーン型位相シフタを用いたハーフトーンマスクが現在では広く用いられている。

このハーフトーンマスクは通常マスクに用いられてきた遮光膜を、わずかに露光光を透過し、かつ、透過露光光の位相を１８０゜反転させるハーフトーン膜に置き換えることにより位相シフト法と同様の原理にて微細パターンの形成を可能にする手段である。最近ではこのハーフトーンマスクに対してより微細なパターンの形成を意図してハーフトーン膜の透過率を高くする傾向がある。
図８は、ハーフトーンマスクと透過光強度との関係を示す図である。
図８（ｂ）では、ガラス基板２１０上に形成していた従来の遮光膜をハーフトーン膜２２０に置き換えたハーフトーンマスクを示している。図８（ａ）には、かかるハーフトーンマスクを用いて被露光部材（半導体基板上のレジスト）に露光した場合の透過光強度（露光強度）を示している。ここで、上述したように、ハーフトーン膜の透過率を高くすると図８（ａ）に示すようにハーフトーン膜を透過する露光光の強度が強くなり結果として、開口部Ｈによりパターンニングされた露光パターン以外まで露光されてしまうという問題が発生する。

そのため、高透過率のハーフトーン膜を用いたハーフトーンマスクでは、露光光を透過しない遮光膜を別途形成することで解決を図っている。

図９は、遮光膜付のハーフトーンマスクの製造方法の一例を示す図である。
図９（ａ）において、ガラス基板２１０上にハーフトーン膜２２０を形成する。そして、ハーフトーン膜２２０上に露光光を遮光する遮光膜２３０を形成する。
図９（ｂ）において、レジスト膜２４０にハーフトーン膜２２０用の露光パターンを形成する。
図９（ｃ）において、レジスト膜２４０をマスクとして、遮光膜２３０とハーフトーン膜２２０とをエッチングする。
図９（ｄ）において、レジスト膜２４２を塗布する。
図９（ｅ）において、レジスト膜２４２に遮光膜２３０用の露光パターンを形成する。
図９（ｆ）において、レジスト膜２４２をマスクとして、遮光膜２３０をエッチングする。

その他、遮光膜を別途形成したハーフトーンマスクに関する技術として、遮光膜及び前記ハーフトーン膜を透明基板上に夫々直接に形成し、その上で、前記ハーフトーン膜に、露光光が透過する領域をパターンニングして露光パターンとしての開口部を形成したハーフトーンマスクが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−５３４４号公報

以上説明したように、遮光膜付のハーフトーンマスクは、一般に、前記図９や特許文献１に示すような作成プロセスによるため、遮光膜とハーフトーン膜を別々にレジストパターニングして形成することとなる。そのため、遮光膜パターンとハーフトーン膜パターンの位置ずれを全く無くすことは困難であった。この位置ずれが大きくなると実際に露光時に形成される回路パターンの投影像が変動し、結果としてホトレジストに形成される回路パターンの寸法変動を引き起こす。

図１０は、遮光膜とハーフトーン膜の位置ずれが無い理想的な状態のハーフトーンマスクと透過光強度との関係を示す図である。
図１１は、遮光膜がハーフトーン膜に対してずれたハーフトーンマスクと透過光強度との関係を示す図である。
図１０に示す遮光膜とハーフトーン膜の位置ずれが無い理想的な状態での投影像に対し、図１１では遮光膜がハーフトーン膜に対してずれた状態での投影像となる。以上のように、位置ずれが大きくなると実際に露光時に形成される回路パターンの投影像が変動し、結果としてホトレジストに形成される回路パターンの寸法変動を引き起こすなど悪影響を与えていたといった問題があった。

本発明は、上述した問題点を克服し、遮光膜付のハーフトーンマスクにおいて遮光膜とハーフトーン膜との位置ずれのないハーフトーンマスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の露光用マスクの製造方法は、
透明基板上にハーフトーン膜を形成し、パターンニングされたレジスト膜を用いて前記ハーフトーン膜をエッチングすることで、透明基板上に露光光の位相をシフトさせる、パターン形成されたハーフトーン膜を形成するハーフトーン膜形成工程と、
前記パターン形成されたハーフトーン膜が形成された透明基板上の一部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記透明基板上の前記ハーフトーン膜及び前記保護膜側と、前記透明基板上の前記ハーフトーン膜及び前記保護膜とは反対側と、のいずれか一方側に前記露光光を透過させない感光性材料膜を形成する感光性材料膜形成工程と、
前記ハーフトーン膜上及び前記保護膜上に感光性材料膜が形成された場合には前記ハーフトーン膜及び前記保護膜とは反対側から、前記ハーフトーン膜及び前記保護膜とは反対側の前記透明基板上に感光性材料膜が形成された場合には前記ハーフトーン膜及び前記保護膜側から、感光光を照射することで、前記ハーフトーン膜と前記保護膜をパターン形成用のマスクとして、前記感光性材料膜を感光させる感光工程と、
前記感光性材料膜を現像して前記感光性材料膜のうちの感光された部分で前記透明基板上にハーフトーンマスクの遮光膜となる感光性材料膜のパターンを形成する現像工程と、
前記保護膜を剥離する工程と、
を備えたことを特徴とする。

半導体基板を露光する場合に遮光膜となる感光性材料膜のパターンニングをするにあたり、前記ハーフトーン膜をパターン形成用のマスクとすることにより、遮光膜とハーフトーン膜との間で位置ずれが無い理想的な状態にパターンニングすることができる。

前記露光用マスクの製造方法は、さらに、前記感光工程前に、前記ハーフトーン膜が選択的に形成された透明基板上の一部を前記感光工程において前記感光性材料膜が感光しないように感光光を遮光する遮光膜を形成する感光光遮光膜形成工程を備えたことを特徴とする。

前記感光性材料膜が感光しないように感光光を遮光する遮光膜を透明基板上の一部、特に、半導体基板を露光する場合の露光パターンとなる露光光の透過領域に形成することにより、半導体基板を露光する際に遮光膜となる前記感光性材料膜に覆われることなく半導体基板を露光する場合の露光パターンとなる露光光の透過領域を確保することができる。

ここで、本発明における前記感光性材料膜形成工程において、前記ハーフトーン膜が形成された透明基板面と同じ面に前記感光性材料膜を形成し、
前記感光工程において、前記透明基板の裏面から前記感光性材料膜を感光させる感光光を照射することを特徴とする。

前記ハーフトーン膜が形成された面と同じ面に前記感光性材料膜を形成した場合に、前記透明基板の裏面から感光光を照射して前記感光性材料膜を感光させることで、前記ハーフトーン膜をマスクとして用いることができる。

ここで、前記感光性材料膜の材料として、紫外線感光樹脂を用いると特に有効である。

以上説明したように、本発明によれば、遮光膜とハーフトーン膜との間で位置ずれが無い理想的な状態にパターンニングすることができるので、本発明の露光用マスクを用いて露光した場合に、実際に半導体基板に露光時に形成される回路パターンの投影像を変動させないようにすることができる。よって、半導体基板上のホトレジストに形成される回路パターンの寸法変動を引き起こさないようにすることができる。

実施の形態１．
以下、実施の形態１について図を用いて説明する。ここでは一例として露光光が１５７．６ｎｍであるＦ_２リソグラフィ用の遮光膜つきハーフトーンマスクの作成方法について説明する。
図１は、実施の形態１におけるハーフトーンマスクの製造方法の要部を表すフローチャートである。
図１において、露光用マスクの一例であるハーフトーンマスクの製造方法では、ハーフトーン膜形成工程として、ハーフトーン膜を成膜するハーフトーン膜成膜工程（Ｓ１０２）、レジスト塗布工程（Ｓ１０４）、露光工程（Ｓ１０６）、現像工程（Ｓ１０８）、エッチング工程（Ｓ１１０）と、感光光遮光膜形成工程として、保護膜を形成する保護膜形成工程（Ｓ１１２）、レジスト塗布工程（Ｓ１１４）、露光工程（Ｓ１１６）、現像工程（Ｓ１１８）、エッチング工程（Ｓ１２０）と、感光性材料膜形成工程の一例としてのポリイミド膜形成工程（Ｓ１２２）と、感光工程としての露光工程（Ｓ１２４）と、現像工程（Ｓ１２６）と、保護膜剥離工程（Ｓ１２８）と、エッチバック工程（Ｓ１３０）という一連の工程を実施する。

図２は、図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図２では、図１のハーフトーン膜成膜工程（Ｓ１０２）から保護膜のエッチング工程（Ｓ１２０）までを示している。それ以降の工程は後述する。

図２（ａ）において、ハーフトーン膜成膜工程として、透明基板の一例である透明なガラス基板２１０上にハーフトーン膜２２０を成膜する。この膜はＦ_２レーザーを用いたリソグラフィ用のハーフトーン膜として一般的なもので構わない。ハーフトーン膜２２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）酸化膜、Ｃｒ窒化膜、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）膜等によって構成され、所定の屈折率を有する。或いは、ＺｒＳｉＯ系、ＴａＳｉＯ系の膜であっても構わない。ハーフトーン膜２２０は、露光光を約６％〜３０％程度透過させて半露光領域を形成し、且つ、その屈折率において露光光の位相をシフトさせる、ここでは約１８０度遅らせる（反転する）ようにその厚みが調節され、露光光の位相シフトを行う位相シフト膜としての機能を有する。ハーフトーン位相シフトマスクを透過した露光光は、露光領域と半露光領域との境界部分では光の位相が反転しているので、レンズを通してこの露光光をウエハ上に投影すると、回折によって互いに相手の領域に回り込んだ光が境界部近傍において相互に打ち消し合い、境界部を境として半露光領域側における光強度がゼロになる。つまり、露光光の露光領域外への拡がりが抑えられ、解像度が高いパターンを形成できる。ここでは、露光光である１５７．６ｎｍの波長に対しては１２％ほどの透過率を有するが後述する感光性樹脂を用いた遮光膜露光の波長である２００ｎｍ程度の波長の露光光に対しては２５％ほどの透過率を有する材料を用いている。

図２（ｂ）において、ハーフトーン膜形成のためレジストパターニングを行う。まず、レジスト塗布工程として、ハーフトーン膜２２０上にレジスト膜２４６を塗布する。例えば、スピンコーティングによって塗布する。その後、露光工程として、選択的にレジスト膜２４６にパターンを露光する。そして、現像工程として、パターン以外のレジスト膜２４６を剥離する。ここでは、回路パターン（以降本パターンと記述）以外に最終的に遮光部位となる部分もハーフトーン膜を除去するようレジストパターンを形成することを特徴とする。

図２（ｃ）において、エッチング工程として、残留したレジスト膜２４６をマスクとして、ハーフトーン膜２２０のエッチングを行い、ハーフトーンパターンを形成し、レジスト膜２４６を除去する。ハーフトーン膜２２０のエッチングは、異方性ドライエッチング法を用いることで、精度よく加工することができる。ハーフトーン膜２２０に形成された開口Ｈが光透過領域を構成する。

図２（ｄ）において、保護膜形成工程として、ガラス基板２１０とハーフトーン膜２２０上に、保護膜２５０を成膜する。この保護膜２５０は、後述する感光性樹脂を用いた遮光膜に対する露光光（感光光）に対してハーフトーン膜と同等程度に不透明であり、ハーフトーン膜２２０およびガラス基板２１０とエッチング選択比が大きな材料であればどのような膜でもよい。ここでは、一例として、アルミニウム（Ａｌ）をスパッタリング法にて成膜した。保護膜２５０を形成することにより、後述する感光性樹脂の感光工程において前記感光性樹脂膜が感光しないように感光光を遮光することができる。すなわち、遮光膜として機能させることができる。

図２（ｅ）において、保護膜パターンの形成のためレジストパターンを形成する。まず、レジスト塗布工程として、保護膜２５０上にレジスト膜２４８を塗布する。例えば、スピンコーティングによって塗布する。その後、露光工程として、選択的にレジスト膜２４８にパターンを露光する。そして、現像工程として、パターン以外のレジスト膜２４８を剥離する。このパターンのハーフトーン膜に対する位置精度は、マスクとして最終的に遮光部となる領域に保護膜パターンがはみ出ださず，かつ本パターンを完全に被覆していれば問題がないため、本パターンの位置精度に比べると精度を低くすることができる。精度が低くても構わないので、歩留を向上させることができる。

図２（ｆ）において、エッチング工程として、残留したレジスト膜２４８をマスクとして、保護膜２５０のエッチングを行い、保護膜パターンを形成し、レジスト膜２４８を除去する。保護膜２５０のエッチングは、異方性ドライエッチング法を用いることで、精度よく加工することができる。

図３は、図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図３では、図１のポリイミド膜形成工程（Ｓ１２２）からエッチバック工程（Ｓ１３０）までを示している。

図３（ｇ）において、ポリイミド膜形成工程として、本来の露光光である１５７．６ｎｍの波長のＦ_２レーザー光に対して遮光膜となるポリイミド膜２６０をガラス基板２１０、ハーフトーン膜２２０、及び保護膜２５０上に成膜する。例えば、スピンコーティングによって塗布することで成膜する。ここでは、２００ｎｍ程度の波長の光で感光し、本来の露光光である１５７．６ｎｍの波長に対しては透過しないネガ型の感光性材料を用いる。感光性材料膜として、紫外線感光樹脂膜を遮光膜として成膜した。ここでは、一例としてポリイミドを遮光膜として成膜した。

図３（ｈ）において、露光工程として、ハーフトーン膜２２０に形成されたパターンと保護膜２５０に形成されたパターンとをマスクとして、ガラス基板２１０の裏面から露光光２７０（感光光）により全面露光を行い、ポリイミドに潜像を形成する。ここでの露光光２７０の波長は約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを用いた。

図３（ｉ）において、現像工程として、現像処理を行い、ポリイミド膜２６０による遮光膜パターンを形成する。ここで露光光２７０はハーフトーン膜２２０上および保護膜２５０上のポリイミドを感光しないため、本来の露光光である１５７．６ｎｍの波長のＦ_２レーザー光が透過する領域が保護膜２５０で遮光されたハーフトーン膜２２０に形成されたパターンをマスクとすることにより、結果として形成される遮光膜パターンはハーフトーン膜２２０のパターンと原理的に位置ずれを起こさないようにすることができる。

図３（ｊ）において、保護膜剥離工程として、保護膜２５０を剥離する。剥離には、半導体プロセスで一般的に用いられる塩素系のエッチングガスを使用すればよい。但し、これに限るものではなく、ハーフトーン膜２２０、遮光膜となるポリイミド膜２６０、マスク基板となるガラス基板２１０にダメージを与えない方法であれば手段は特に限定しない。

図３（ｋ）において、エッチバック工程として、遮光膜となるポリイミド膜２６０をエッチバックし所望の膜厚としハーフトンマスクによるホトマスクを完成させる。ちなみに、このエッチバックは必要に応じて実施すればよく、無くても本発明の主旨は変わらない。

以上説明したように、本実施の形態では、遮光膜とハーフトーン膜を有するホトマスクであって遮光膜に紫外線感光樹脂を用い、該遮光膜に遮光パターンを形成する手段として、ハーフトーン膜に形成されたパターンをマスクの一部とするリソグラフイ技術を用いていて、該リソグラフイ方法としてホトマスク基板のパターン面の裏面から露光する手段を用いたホトマスクおよびホトマスク作成方法を説明した。

本実施の形態によれば、遮光膜付のハーフトーンマスクにおいて遮光膜とハーフトーン膜の位置ずれが原理的にほとんど発生せず投影像の変動が極めて少なくなる。結果として寸法精度の高い回路パターンの形成が可能になる。

実施の形態２．
実施の形態１では、ガラス基板２１０の裏面から露光光２７０を照射してポリイミド膜２６０を感光させていたが、実施の形態２では、ガラス基板２１０の表面から露光光２７０を照射する形態について図を用いて説明する。
保護膜２５０の形成までの工程（図２（ａ）〜図２（ｆ））は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

図４は、図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図４では、図１のポリイミド膜形成工程（Ｓ１２２）から保護膜剥離工程（Ｓ１２８）までを示している。

図４（ｇ）において、ポリイミド膜形成工程として、本来の露光光である１５７．６ｎｍの波長のＦ_２レーザー光に対して遮光膜となるポリイミド膜２６０をガラス基板２１０の裏面上、言い換えると、ハーフトーン膜２２０や保護膜２５０が形成されているガラス基板２１０の面とは反対の面に成膜する。その他は、図３（ｇ）において説明した内容と同様で構わないので説明を省略する。

図４（ｈ）において、露光工程として、ハーフトーン膜２２０に形成されたパターンと保護膜２５０に形成されたパターンとをマスクとして、ガラス基板２１０の表面、言い換えると、ハーフトーン膜２２０や保護膜２５０が形成されているガラス基板２１０の面側から露光光２７０（感光光）により全面露光を行い、ポリイミドに潜像を形成する。その他は、図３（ｈ）において説明した内容と同様で構わないので説明を省略する。

図４（ｉ）において、現像工程として、現像処理を行い、ポリイミド膜２６０による遮光膜パターンを形成する。ここでも、実施の形態１と同様に、露光光２７０はハーフトーン膜２２０上および保護膜２５０上のポリイミドを感光しないため、本来の露光光である１５７．６ｎｍの波長のＦ_２レーザー光が透過する領域が保護膜２５０で遮光されたハーフトーン膜２２０に形成されたパターンをマスクとすることにより、結果として形成される遮光膜パターンはハーフトーン膜２２０のパターンと原理的に位置ずれを起こさないようにすることができる。

図４（ｊ）において、保護膜剥離工程として、保護膜２５０を剥離する。その他は、図３（ｊ）において説明した内容と同様で構わないので説明を省略する。

図４では、図３（ｋ）に相当するエッチバック工程が抜けているが、エッチバックは必要に応じて実施すればよく、無くても本発明の主旨は変わらない。

以上説明したように、ハーフトーンマスクを形成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、ガラス基板２１０の裏面から露光光２７０を照射してポリイミド膜２６０を感光させていたが、実施の形態３では、同様にガラス基板２１０の裏面から露光光２７０を照射する別の形態について図を用いて説明する。

図５は、図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図５では、図１のハーフトーン膜成膜工程（Ｓ１０２）から保護膜のエッチング工程（Ｓ１２０）までを示している。それ以降の工程は後述する。

図５において、図５（ａ）〜図５（ｃ）までは、図２（ａ）〜図２（ｃ）と同様であるので説明を省略する。
図５（ｄ）において、保護膜形成工程として、ガラス基板２１０裏面、言い換えるとハーフトーン膜２２０が形成されたガラス基板２１０の面とは反対の面上に、保護膜２５０を成膜する。その他は、図２（ｄ）において説明した内容と同様で構わないので、説明を省略する。

図５（ｅ）において、保護膜パターンの形成のためレジストパターンを形成する。まず、レジスト塗布工程として、保護膜２５０上にレジスト膜２４８を塗布する。その後、露光工程として、選択的にレジスト膜２４８にパターンを露光する。そして、現像工程として、パターン以外のレジスト膜２４８を剥離する。その他は、図２（ｅ）において説明した内容と同様で構わないので、説明を省略する。

図５（ｆ）において、エッチング工程として、残留したレジスト膜２４８をマスクとして、保護膜２５０のエッチングを行い、保護膜パターンを形成し、レジスト膜２４８を除去する。その他は、図２（ｆ）において説明した内容と同様で構わないので、説明を省略する。

図６は、図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図６では、図１のポリイミド膜形成工程（Ｓ１２２）からエッチバック工程（Ｓ１３０）までを示している。

図６（ｇ）において、ポリイミド膜形成工程として、本来の露光光である１５７．６ｎｍの波長のＦ_２レーザー光に対して遮光膜となるポリイミド膜２６０をガラス基板２１０、及びハーフトーン膜２２０上に成膜する。その他は、図３（ｇ）において説明した内容と同様で構わないので、説明を省略する。

図６（ｈ）において、露光工程として、ハーフトーン膜２２０に形成されたパターンと保護膜２５０に形成されたパターンとをマスクとして、ガラス基板２１０の裏面から露光光２７０（感光光）により全面露光を行い、ポリイミドに潜像を形成する。その他は、図３（ｈ）において説明した内容と同様で構わないので、説明を省略する。

図６（ｉ）において、現像工程として、現像処理を行い、ポリイミド膜２６０による遮光膜パターンを形成する。ここで露光光２７０はハーフトーン膜２２０上および保護膜２５０上のポリイミドを感光しないため、本来の露光光である１５７．６ｎｍの波長のＦ_２レーザー光が透過する領域が保護膜２５０で遮光されたハーフトーン膜２２０に形成されたパターンをマスクとすることにより、結果として形成される遮光膜パターンはハーフトーン膜２２０のパターンと原理的に位置ずれを起こさないようにすることができる。

図６（ｊ）において、保護膜剥離工程として、保護膜２５０を剥離する。その他は、図３（ｊ）において説明した内容と同様で構わないので、説明を省略する。

図６（ｋ）において、エッチバック工程として、遮光膜となるポリイミド膜２６０をエッチバックし所望の膜厚としハーフトーンマスクによるホトマスクを完成させる。ちなみに、このエッチバックは必要に応じて実施すればよく、無くても本発明の主旨は変わらない。

実施の形態４．
実施の形態２では、ガラス基板２１０の表面から露光光２７０を照射してポリイミド膜２６０を感光させていたが、実施の形態４では、同様に、ガラス基板２１０の表面から露光光２７０を照射する別の形態について図を用いて説明する。
保護膜２５０の形成までの工程（図５（ａ）〜図５（ｆ））は、実施の形態３と同様であるので説明を省略する。

図７は、図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図７では、図１のポリイミド膜形成工程（Ｓ１２２）から保護膜剥離工程（Ｓ１２８）までを示している。

図７（ｇ）において、ポリイミド膜形成工程として、本来の露光光である１５７．６ｎｍの波長のＦ_２レーザー光に対して遮光膜となるポリイミド膜２６０をガラス基板２１０の裏面上、言い換えると、ハーフトーン膜２２０が形成されているガラス基板２１０の面とは反対の面、すなわち、ガラス基板２１０の裏面と図面上、保護膜２５０下に成膜する。その他は、図３（ｇ）において説明した内容と同様で構わないので説明を省略する。

図７（ｈ）において、露光工程として、ハーフトーン膜２２０に形成されたパターンと保護膜２５０に形成されたパターンとをマスクとして、ガラス基板２１０の表面、言い換えると、ハーフトーン膜２２０が形成されているガラス基板２１０の面側から露光光２７０（感光光）により全面露光を行い、ポリイミドに潜像を形成する。その他は、図３（ｈ）において説明した内容と同様で構わないので説明を省略する。

図７（ｉ）において、現像工程として、現像処理を行い、ポリイミド膜２６０による遮光膜パターンを形成する。ここでも、実施の形態１と同様に、露光光２７０はハーフトーン膜２２０上および保護膜２５０下のポリイミドを感光しないため、本来の露光光である１５７．６ｎｍの波長のＦ_２レーザー光が透過する領域が保護膜２５０で遮光されたハーフトーン膜２２０に形成されたパターンをマスクとすることにより、結果として形成される遮光膜パターンはハーフトーン膜２２０のパターンと原理的に位置ずれを起こさないようにすることができる。

図７（ｊ）において、保護膜剥離工程として、保護膜２５０を剥離する。その他は、図３（ｊ）において説明した内容と同様で構わないので説明を省略する。

図７では、図３（ｋ）に相当するエッチバック工程が抜けているが、エッチバックは必要に応じて実施すればよく、無くても本発明の主旨は変わらない。

以上説明したように、ハーフトーンマスクを形成しても、実施の形態１〜３と同様の効果を得ることができる。

以上、各実施の形態の説明により、ホトマスクに形成される回路パターンを精度よく形成する技術を提供した。

以上の説明において、レジスト膜２４６，２４８の材料として、ポジ形及びネガ型のレジストの何れもが採用できる。

なお、上記各実施の形態におけるハーフトーン位相シフトマスクは、使用される微細パターン形成を限定するものではない。例えば、半導体装置のコンタクトホールの形成に使用されるマスクに使用することができる。また、本ハーフトーン位相シフトマスクは、上記で例示した材料や寸法も単に例示であり、形成されるパターンや使用する露光光によって適当に選択可能である。

以上、本発明をその好適な実施の形態例に基づいて説明したが、本発明のハーフトーン位相シフトマスク及びその製造方法は、上記実施の形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施の形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

また、説明の簡便化のために、半導体産業で通常用いられる手法、例えば、処理前後のクリーニング等は省略しているが、それらの手法が含まれることは言うまでもない。

実施の形態１におけるハーフトーンマスクの製造方法の要部を表すフローチャートである。図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。図１のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。ハーフトーンマスクと透過光強度との関係を示す図である。遮光膜付のハーフトーンマスクの製造方法の一例を示す図である。遮光膜とハーフトーン膜の位置ずれが無い理想的な状態のハーフトーンマスクと透過光強度との関係を示す図である。遮光膜がハーフトーン膜に対してずれたハーフトーンマスクと透過光強度との関係を示す図である。

符号の説明

２１０ガラス基板
２２０ハーフトーン膜
２３０遮光膜
２４０，２４２，２４６，２４８レジスト膜
２５０保護膜
２６０ポリイミド膜
２７０露光光

Claims

透明基板上にハーフトーン膜を形成し、パターンニングされたレジスト膜を用いて前記ハーフトーン膜をエッチングすることで、透明基板上に露光光の位相をシフトさせる、パターン形成されたハーフトーン膜を形成するハーフトーン膜形成工程と、
前記パターン形成されたハーフトーン膜が形成された透明基板上の一部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記透明基板上の前記ハーフトーン膜及び前記保護膜側と、前記透明基板上の前記ハーフトーン膜及び前記保護膜とは反対側と、のいずれか一方側に前記露光光を透過させない感光性材料膜を形成する感光性材料膜形成工程と、
前記ハーフトーン膜上及び前記保護膜上に感光性材料膜が形成された場合には前記ハーフトーン膜及び前記保護膜とは反対側から、前記ハーフトーン膜及び前記保護膜とは反対側の前記透明基板上に感光性材料膜が形成された場合には前記ハーフトーン膜及び前記保護膜側から、感光光を照射することで、前記ハーフトーン膜と前記保護膜をパターン形成用のマスクとして、前記感光性材料膜を感光させる感光工程と、
前記感光性材料膜を現像して前記感光性材料膜のうちの感光された部分で前記透明基板上にハーフトーンマスクの遮光膜となる感光性材料膜のパターンを形成する現像工程と、
前記保護膜を剥離する工程と、
を備えたことを特徴とする露光用マスクの製造方法。
前記感光性材料膜形成工程において、前記ハーフトーン膜が形成された透明基板面と同じ面に前記感光性材料膜を形成し、
前記感光工程において、前記透明基板の裏面から前記感光性材料膜を感光させる感光光を照射することを特徴とする請求項１記載の露光用マスクの製造方法。
前記感光性材料膜の材料として、紫外線感光樹脂を用いたことを特徴とする請求項１記載の露光用マスクの製造方法。