JPH03191347A - 位相シフトマスク，位相シフトマスクの製造方法，及び位相シフトマスクを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。

産業上の利用分野 発明の概要 従来の技術及び問題点 発明の目的 問題点を解決するための手段及び作用 実施例 実施例−１ 実施例−２ 実施例−３ 発明の効果 ［産業上の利用分野］ 本発明は、位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製
造方法に関する。位相シフトマスクは、各種パターン形
成技術等に用いることができ、例エバ半導体装置製造プ
ロセスにおいて、レジストパターンを形成する場合など
に利用することができる。

〔発明の概要〕

本出願の請求項１の発明は、遮光部と、光透過部と、位
相シフト膜とを備えた位相シフトマスクにおいて、位相
シフト膜を形成すべき遮光部には、該遮光部の外縁の全
周に沿って、露光光の位相をシフトさせる位相シフト膜
を設けた構成とすることによって、位相シフト膜外縁に
生ずる光強度の減衰による影響を防止し、該位相シフト
膜パターンの外周近傍の光コントラストを改善するとと
もに、従来位相シフトマスクによっては形成しにくかっ
た孤立パターン等をも容易に形成できるようにしたもの
である。

本出願の請求項２の発明は、遮光部と、光透過部と、位
相シフト膜とを備えた位相シフトマスクの作成方法にお
いて、露光光に対して透明な基板の遮光部が形成された
側の面に塗布ガラス膜を形成することにより位相シフト
膜形成角膜を形成し、遮光部から成るパターンの少なく
とも一つのパターンについてその外周の全周にわたって
該塗布ガラス膜を残す構成とすることによって、請求項
１の発明の位相シフトマスクを容易かつ信転性高（得ら
れるようにしたものである。

〔従来の技術及び問題点〕

半導体装置等は、その加工寸法が年々微細化される傾向
にある。一方半導体装置のパターン形成等に用いられる
フォトリソグラフィー技術においては、その露光装置の
限界性能近くになると、光強度のプロファイル（光強度
分布形状）が劣化し、これにより解像力限界が決まる。

このような事情から、上記した如き微細化した半導体装
置を得るフォトリソグラフィーの技術において、その解
像度を更に向上させるため、マスクを透過する光に位相
差を与え、これにより光強度プロファイルを改善するい
わゆる位相シフト技術が脚光を浴び始めた。

位相シフト法については、特開昭５８−１７３７４４号
公報や、ＭＡＲＣＤ、　ＬＥＶＥＮＳＯＮ　　他”Ｉｍ
ｐｒｏｖｉｎｇ　Ｒｅ５−ｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｐｈ
ｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｐｈａ
ｓｅ−Ｓｈｉｆｔｉｎｇ　Ｍａｓｋ”　ＩＥＥＥ　ＴＲ
ＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　ＯＮ　ＥＬＥＣＴＲＯＮ　ＤＥ
−ＶＴＣＥＳ、　ＶＯＬ、　ＥＤ−２９，Ｎｏ、１２．
　ＤＥＣＥＭＢＥＲ１９８２，Ｐ。

１８２８〜１８３６、またＭＡＲＣＤ、　ＬＥＶＥＮＳ
ＯＮ他“ＴｈｅＰｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔｉｎｇ　Ｍａｓ
ｋ　ＩＩ　：　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｓｉｎ＋ｕｌａｔｉｏ
ｎｓａｎｄ　Ｓｕｂｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ　Ｒｅ５ｉｓ
ｔ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅｓ”同誌Ｖｏｌ。

ＥＤ−３１，Ｎｏ。６．　Ｊ［ＩＮＥ　１９８４．　　
Ｐ７５３〜７６３に記載がある。

従来より知られている位相シフト法について、第９図を
利用して説明すると、次のとおりである。

例えばライン・アンド・スペースのパターン形成を行う
場合、通常の従来のマスクは、第９図（ａ）に示すよう
に、石英基板等の透明基板１上に、Ｃｒ（クロム）など
の遮光性の材料を用いて遮光部１０を形成し、これによ
りライン・アンド・スペースの繰り返しパターンを形成
して、露光用マスクとしている。この露光用マスクを透
過した光の強度分布は、第９図（ａ）に符号ＡＩで示す
ように、理想的には遮光部ＩＯのところではゼロで、他
の部分（透過部１２ａ、１２ｂ）では透過する。１つの
透過部１２ａについて考えると、被露光材に与えられる
透過光は、光の回折などにより、第９図（ａ）にＡ２で
示す如く、両側の裾に小山状の極大をもつ光強度分布に
なる。透過部１２ｂの方の透過光は、−点鎖線で示した
。各透過部１２ａ、　１２ｂからの光を合わせると、Ａ
３に示すように光強度分布はシャープさを失い、光の回
折による像のぼけが生じ、結局、シャープな露光は達成
できなくなる。これに対し、上記繰り返しパターンの光
の透過部１２ａ、１２ｂの上に、１つおきに第９図（ｂ
）に示すように位相シフトＪｆ！ｌｌａを設けると、光
の回折による像のぼけが位相の反転によって打ち消され
、シャープな像が転写され、解像力や焦点裕度が改善さ
れる。即ち、第９図（ｂ）に示す如く、一方の透過部１
２ａに位相シフト膜１１ａが形成されると、それが例え
ば１８０°の位相シフトを与えるものであれば、該位相
シフト膜１１ａを通った光は符号Ｂ１で示すように反転
する。それに隣合う透過部１２ｂからの光は位相シフト
膜１１ａを通らないので、かかる反転は生じない。被露
光材に与えられる光は、互いに反転した光が、その光強
度分布の裾において図にＢ２で示す位置で互いに打ち消
し合い、結局被露光材に与えられる光の分布は第９図（
ｂ）に８３で示すように、シャープな理想的な形状にな
る。

上記の場合、この効果を最も確実ならしめるには位相を
１８０°反転させることが最も有利であるλ 位相シフト膜の屈折率、λは露光波長）なる膜厚で位相
シフト膜１１ａを設ける。

なお露光によりパターン形成する場合、縮小投影するも
のをレティクル、１対１投影するものをマスクと称した
り、あるいは原盤に相当するものをレティクル、それを
複製したものをマスクと称したりすることがあるが、本
発明においては、このような種々の意味におけるマスク
やレティクルを総称して、マスクと称するものである。

上述したように、位相シフト技術は、近接する光の位相
をシフト（例えば１８０°反転）させることにより近接
光の相互干渉によるコントラスト低下を防止して、良好
な光強度分布を得る手段である。この技術は原理の優秀
性は高く評価されている。しかしこの技術を実用化し、
原理のもたらす効果を実現するためには、種々の問題点
を解決しなければならない。

第１の問題点は、位相シフト膜パターンの切れ目（位相
シフト膜の外縁部）には、光強度がゼロの部分が出来、
不要なパターンが形成される場合があるということであ
る。

第２の問題点は、位相シフトマスクは、孤立パターンの
形成に使用することは困難であるということである。

第３の問題点は、マスクの作成が技術的に難しく、新し
い技術開発をまたなければならないということである。

以下上記の問題点について、順次説明する。

まず、第１の問題点について説明する。

第１０図（ａ）　（ｂ）に示すように、マスク基板１上
にクロム等（例えば８００人厚０クロム）により遮光部
ＩＯを形成するとともに、光透過部１２ａ＝１２ｄに一
つおきに位相シフト膜１１ａ、　ｌｌｂを形成すると、
光の位相は同図（ｃ）に示すように理想的（原理的）に
は符号Ｂ１で示す如く矩形波状になり、実際にもＢ４で
示す形状となる。光強度分布も同図（ｄ）に示すように
理想的にはＢ５、実際にはＢ３で示す分布形状となり、
確かに位相シフトの手法を用いない同図（ｅ）の光強度
分布（理想的には八１だが実際にはへ３で示すようにコ
ントラストが弱い）よりも改善される。従って、この位
相シフトマスクにより例えばポジ型フォトレジストによ
りパターン形成を行うと、第１１図に符号Ｃで示すよう
に良好な形状のライン・アンド・スペースレジストパタ
ーンが得られる。第１０図（ｂ）中、符号ｄは位相シフ
ト膜１１ａ、１１ｂの膜厚であり、１８０°位相反転す
るように設定しである。

上記は、第１０図（ａ）に示すようにマスクの大部分の
面が遮光部１０で、その小部分を抜いて光透過部１２ａ
〜１２ｄや位相シフト膜１１ａ、　ｌｌｂとしたダーク
フィールドのマスクであるので、特に問題なくレジスト
パターン形成ができる。ところが第１２図（ａ）に示す
ように、透明な基板１上にクロム等でライン状の遮光部
１０ａ〜１０ｅを形成し、該遮光部１０ａ〜１０ｅ間に
一つおきに位相シフト膜１１ａ１１ｂを形成したブライ
トフィールドのマスクであると、図に矢印Ｄ１〜Ｄ４で
示す位相シフト膜の切れ目に鋭い光強度低下部分ができ
てしまい、形成すべきでないパターンが形成されてしま
う。

即ち、第１３図に示すように、必要なレジストパターン
Ｃのほか、符号Ｄｌｌ〜Ｄ１４で示す不必要なパターン
が形成されてしまうのである。

これは次のような理由による。

第１４図（ａ）に、透明なマスク基板ｌに位相シフト膜
１１が形成されている状態を拡大して示す。

透過光の位相は、理想的には同図（ｂ）に符号Ｂ６で示
すように丁度位相シフト膜１１の外縁部１１′（切れ目
）で反転する破線で示す形状となり、よって光強度分布
は理想的には同じく同図（ｃ）に符号Ｂ８で示すように
光の強弱のない分布となる筈である。しかし実際には位
相は同図（ｂ）に符号Ｂ７で示す如くややなだらかにな
り、実際の強度分布も同図（Ｃ）に符号Ｂ９で示すよう
に光強度がゼロになる点ＢＩＯが生ずる。

このように、位相シフト膜１１を用いると、その外縁部
１１′において事実上不可避的に光強度のきわめて弱い
部分が出来てしまうのである。

結局、位相シフト膜の切れ目はブライトフィールド（透
明部）上には実際上形成することはできない。

第１５図（ａ）（ｂ）に示すように、基板１上にダーク
フィールドをなす遮光部１０を形成し、そこに透孔状に
光透過部１２を設け、この光透過部１２上に図の如くラ
イン状に位相シフト膜１１ａ、ｌｌｂを形成した場合を
考えても、透過光の位相は理想的には同図（Ｃ）に符号
Ｂ１２で示す破線のようになり、光強度も理想的には同
図（ｄ）に符号Ｂ１３で示す破線のようなフラットな光
強度分布になる筈なのであるが、実際には位相は同図（
Ｃ）に符号Ｂ１４で示すように裾が広がったものになり
、光強度も同図（ｄ）に符号Ｂ１５で示すように位相シ
フト膜１１ａ、Ｉｌｂの各縁部において鋭い光強度低下
部が生じる光強度分布になる。

実際に位相シフトマスクを使って半導体装置等のデバイ
スを作成する場合、第１０図（ａ）に示すようにダーク
フィールドの場合ばかりということはあり得ないので、
上記のことは実際上必ず問題になる。

この問題を回避するには、従来技術にあっては位相シフ
ト膜の切れ目（外縁部）を影響のない個所までもってい
って逃がす程度のことしかないが、これにも限界がある
。

次に、第２の問題、即ち位相シフト技術は繰り返しでな
い孤立パターンの形成の場合には使いにくいという問題
について述べる。

繰り返しでない孤立パターン、例えば第１６図（ａ）（
ｂ）にそれぞれ示すような孤立のラインパターンＥや、
孤立のホールパターンＦの形成の場合、近接光が存在し
ないので、そのままでは位相シフト技術を実現できない
。

この場合、第１７図（ａ）（ｂ）にそれぞれ示すように
、形成すべきパターンに対応した光透過部１２ｅ、１２
ｆを基板１上の遮光部１０中に形成するとともに、補助
の透光部パターン１２ｇ、　１２ｈ　；１２ｉ〜１２β
を各光透過部１２ｅ、１２ｆの両側ないし周辺に形成し
て、これらに位相シフト膜１１ｃ、　ｌｉｄ　；１１　
ｅ　−１１ｈをかぶせるようにして、強引に位相シフト
をかけるようにせざるを得ない。但しここで、補助パタ
ーンとなる透光部パターン１２ｇ、　１２ｈ　；１２ｉ
−１２４２は、解像限界以下の光を透過させるようにす
る。そうすると第１７図（ｅ）に示すように位相は光透
過部１２ｅからの光によるものＥｌと、補助パターンか
らの位相反転したちのＥ２とになり、光強度分布は同図
Ｃｆ）に示すような形になって、解像光Ｆ１の両側には
解像限界以下の光強度の光Ｆ２が分布する形となり、一
応、所望のパターン形成を位相シフト技術により達成で
きる。

なお第１７図（ｅ）（ｆ）は、第１７図（ａ）（ｃ）に
対応する場合について示した。

しかし上記が煩瑣な技術であることは、上記説明からも
明らかであろう。

次に第３の問題点、即ち位相シフトマスクの形成には、
新技術の開発が不可欠であることについて、述べる。

位相シフトマスクには遮光部のパターンと位相シフト膜
のパターンとが必要なわけであり、かつ位相シフト膜は
従来原則として交互に配置されることを要するとされて
いたわけであるが、このようなパターン形成は必ずしも
容易ではない。即ちこのように各種パターンのうちに、
交互に有・無で位相シフト膜を連続形成するときには、
該位相シフト膜は、その有無の連続性を維持した構成で
選択エツチング等により加工し形成する必要があり、高
度な加工技術を要する。かかるマスク形成を実用レベル
で実現するには、ＣＡＤ　（コンピューター援助設計）
技術を用いるのがよいと考えられるが、従来の位相シフ
トマスク構造にあっては、かかるパターンをＣＡＤ技術
で発生して形成するソフトの開発は、きわめて困難であ
って、実際上、位相シフトマスク製造上の最大の隘路と
なっている。

更に、位相シフト膜のパターンを形成するときのエンチ
ング加工時には、アライメント（位置合わせ）を要する
が、これも容易ではない。即ち、遮光部パターン（一般
にＣｒから成るパターン）と位相シフト膜のパターンと
の位置合わせを精密に行う必要があるが、現状の技術で
はマスク作成装置であるＥＢ（電子線）描画装置にはか
かるアライメントの機能がない。よって従来の技術では
、アライメントのためには特別な手当てが必要になって
、煩瑣な工程となることが避けられない。

また更に、位相シフト膜は所定の位相シフトをもたらす
ものでなくてはならないが、位相シフト膜の材料や膜形
成手段によっては材料の屈折率や厚さがばらつくことが
あり、所定の位相シフトからずれてしまって、パターン
転写に悪影響を及ぼずことがある。一般に好ましくは１
８０°の位相反転を行わせ、そのために屈折率ｎと露光
光の波長λとから前掲の式で定まる厚さｄで位相シフト
膜を形成するが、必ずしもこの厚さｄが精密かつ均一に
作成できず、あるいは屈折率のばらつきを防止できない
ことがある。

〔発明の目的〕

本出願の各発明は、上記した問題点を解決しようとする
ものである。

即ち、本出願の請求項１の発明は、位相シフトマスクの
難点である位相シフト膜外縁部における光強度分布の劣
化を防止して、不要なパターンの発生等の不都合を解消
し、かつ孤立パターン等従来の位相シフト技術では形成
困難であったパターンをも容易に形成できるようにし、
もって解像力にすぐれ、露光裕度も広く、良好で信頼性
の高いパターンが形成でき、かつ汎用性に冨む位相シフ
トマスクを提供することを目的としている。

本出願の請求項２の発明は、上記のような有利な位相シ
フトマスクを、特別な新規技術や、新たな装置を開発す
る必要なく、特別な位置合わせ手段も要さず、簡便で容
易に、しかも信転性高く作成することができる位相シフ
トマスクの製造方法を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段及び作用３本出願の請求
項１の発明は、遮光部と、光透過部と、位相シフト膜と
を備えた位相シフトマスクにおいて、位相シフト膜を形
成すべき遮光部には、該遮光部の外縁の全周に沿って、
露光光の位相をシフトさせる位相シフト膜を設けたこと
を特徴とする位相シフトマスクであって、この構成を採
ることによって、上記目的を達成したものである。

本出願の請求項２の発明は、遮光部と、光透過部と、位
相シフト膜とを備えた位相シフトマスクの製造方法にお
いて、露光光に対して透明な基板の遮光部が形成された
側の面に塗布ガラス膜を形成することにより位相シフト
膜形成角膜を形成し、遮光部から成るパターンを少なく
とも一つのパターンについてその外周の全周にわたって
該塗布ガラス膜を残すことを特徴とする位相シフトマス
クの製造方法であって、この構成を採ることによって、
上記目的を達成したものである。

以下各発明の構成について、更に詳述する。

請求項１の位相シフトマスクについて説明する。

請求項１の発明において、遮光部とは、露光光を遮光す
るものであり、所望のパターン状に形成されるものであ
る。よってこの遮光部は、露光光に対して不透明である
か、あるいは通常光化学反応によって生ずる解像が進行
しない程度の光透過性しか有さないものであれば、任意
の材料から形成できる。通常好ましくは金属クロムから
形成される。遮光部のパターン形成も任意手段により達
成できるが、ＥＢ描画法によるリソグラフィ技術が好適
に用いられる。

この発明において光透過部とは、露光光を透過するもの
であり、これも形成したいパターンに応じて、所望のパ
ターン状に設けられる。光透過部は露光光に対して透明
であればよい。あるいは、少なくとも解像を進行させる
程度に光を透過するものであればよい。通常、露光光に
対して透明な材料から成る基板において、上記遮光部が
形成された以外の部分がこの光透過部となる。但し、遮
光材料に抜き部を設けて光透過部にするなど、必ずしも
基板を用いなくてもよい場合も含む。

この発明において、位相シフト膜とは、露光光の位相を
シフトさせるものであり、これも所望のパターン状に形
成されてよいものであるが、特にこの発明では、少なく
とも、遮光部パターンのいずれかについて、その外縁の
全周に沿って形成する。但し勿論、かかる位相シフト膜
が外縁に形成されていない遮光部パターンが他に存在す
ることは妨げないし、また、遮光部とは独立の位相シフ
ト膜が他に存在することも妨げない。

位相シフト膜による露光光の位相のシフトの程度は任意
であり、位相シフトにより所望の効果が出る程度にすれ
ばよいが、通常好ましくは位相を１８０°ずらして、位
相反転させるように構成する。

但し、厳密に１８０’でなくてよい場合もあり、あるい
は９０”　　　２７０°の如き位相シフトや、これら位
相シフトの組みあわせであってもよい。

位相シフト膜による位相のシフト量は、一定の露光光波
長に対しては、材料の屈折率と膜厚とによって定まる。

従って、露光光の波長と材料の屈折率に応じて、必要な
シフト量になるように膜厚ｄを定めればよい。１８０°
の位相反転を行わせる場合の波長λと屈折率ｎにより定
まる膜厚ｄは、前出の式で導かれるとおりである。

一般に、位相シフト膜は、基板等上に位相シフト膜を構
成する材料をバターニングして得ることができる。位相
シフト膜の材料としては、例えば次のようなものが例示
できる。

即ち、フォトレジストとして用いることができる各種有
機物質を用いることができ、例えばＥＢ用レジスト（ネ
ガまたはポジレジスト）を用いて、ＥＢ描画装置におけ
るレジスト機能を兼ねさせることができる。

あるいは、Ｓｉｎ、　Ｓｉｎｇ　、シリコン窒化物を用
いることができる。

但し位相シフト膜は所望の位相シフトが達成されればよ
いのであるから、基板上に形成することなく、光透過部
（基板）中の一部にパターン状に屈折率を変えるような
物質をドープすることによって、位相シフトを起こさせ
るようにしてもよい。

場合によっては光透過部（基板）や遮光部材料の膜厚を
変えることにより、位相シフト膜を形成することも可能
である。このように位相シフト膜の形成の手段は任意に
選択できるものであり、これら位相シフト機能をを有す
る部分を総称して、本明細書中では位相シフト膜と称す
るのである。

次にこの発明において、位相シフトマスクを形成すべき
遮光部には、その全周に沿って位相シフトマスクを設け
る。

この構成について、例えば、後記詳述するこの発明の一
実施例を示す第１図の例示を用いて説明すると、次のと
おりである。

即ち本発明においては、第１図（ａ）（ｂ）に例示する
ように、位相シフト膜を形成すべき遮光部１０ａ、ｌＯ
ｂ、１０ｃには、該遮光部１０ａ、１０ｂ。

１０ｃの外縁の全周に沿って、位相シフト膜１１ａ。

１１ｂ、ｌｌｃが形成されている０図示例では遮光部１
０ａ−１０ｃの周辺を含めて全体を位相シフト膜１１ａ
〜Ｉｌｃがおおうようになっている。但し位相シフト膜
１１ａ〜ｌｌｃは、遮光部１０ａ〜１０ｃの少なくとも
外縁について、その全周に沿って設けられていればよい
。

もし遮光部１０ａ−１０ｃのみで、位相シフト膜１１ａ
〜ｌｌｃが形成されていない従来型のマスクであると、
光強度分布は第２図に示すように理想的にはＡＩで示す
形であるが、実際には隣接パターンからの光の干渉や、
回折などにより、Ａ３で示すような形になり、シャープ
な分布は得られない。

しかし本発明によるとシャープでコントラストが良い光
強度分布が得られ、しかも従来のように位相シフト膜の
切れ目である外周縁部における光強度分布の劣化の問題
が解決できる。この作用について、第３図を用いて説明
すると次のとおりである。

第３図（ａ）は、透明基板１上における１ｍの遮光部１
０ａ及びこの外縁全周に設けられた位相シフト膜１１ａ
を示す。位相シフト膜１１ａは、遮光部１０ａの外縁全
周に形成されるので、遮光部１０ａから透明部（基板１
）へ張り出しているが、この位相シフト膜１１ａの張り
出し部分１１ａ　１．　Ｉｌａ　２において、光の位相
反転が生ずる。理想的には第３図（ｂ）に、符号Ｇｌ、
Ｇで示す如く破線で描いたような矩形状に位相反転する
。これは第１４図（ｂ）に実線で示して説明したように
、実際にはなだらかになり、第３図（ｂ）に符号Ｈ１，
Ｈ２で示した形になる。しかし第１４図（ｂ）の場合と
異なり、両光分布Ｈ１，Ｈ２の間は、遮光部１０ａが存
在する部分であるので、透過光は理想的にはゼロである
。実際には符号■で示すように中央部で光量が減衰した
形になる。光強度分布は、符号、Ｊで示した太い実線の
ような形になる。中央部に不透明部である遮光部１０ａ
が存在するので、全体にわたって光の位相反転がなされ
るのではないが、その不足は遮光部１．０ａをおおった
位相シフト膜１ａの張り出し部分１１ａ　１．　ｌｌａ
　２で補う形で全体的な光分布を得たのと同等になる。

第３図（ｂ）に符号Ｊで示すように、本発明の構成を採
れば、光強度分布パターンのパターンエツジでは切れの
鋭い（傾斜の急な）光強度プロファイルが得られる。か
かるエツジ部を図中に符号ＪＬ　　Ｊ２で示す。このよ
うな光強度分布曲線Ｊとなる結果、極めて高いコントラ
ストが得られる。

これによって、解像度の著しい向上が達成できる。

なおこの位相シフトマスクを用いると、ライン・アンド
・スペースのパターンの形成の場合、第１５図に示した
従来のシフトなしの場合の技術のときの感覚に対しては
、ピッチの数で言って、１／２になると言える。

次に、請求項２の位相シフトマスクの製造方法について
述べる。

請求項２の発明において、遮光部及び光透過部は、請求
項１の発明におけると同義である。また、位相シフトマ
スクも請求項１の発明におけると同義であるが、但し請
求項２の発明においては、位相シフトマスクは塗布ガラ
スにより形成する。

ここで塗布ガラスとは、塗布可能であり、かつ塗布後焼
成することでＳｉＯ□を得ることのできるものを言う。

通常、溶剤に溶かすことによって、塗布可能にする。一
般に、シリコンを含み（例えばシラノール基の形で含む
）、有機溶剤等の溶剤に溶かして塗布できるものが好ま
しく用いられる。

具体的には、一般にＳＯＧと称されるものを好ましく用
いることができるが、かかる塗布ガラス成分としては、
シラノールＳ　ｉ（ＯＨ）＝をエチルアルコールＣ，Ｈ
７ＯＨに溶解して成るもの、オルガノシラノールＲｎｓ
　ｉ（ＯＨ）４−ｎ　（ｎは１〜３）をブチルセルソル
ブＨＯＣＨ２ＣＨ２０Ｃ４Ｈ９に溶解して成るもの等を
挙げることができる。

この発明について、後記詳述するこの発明の一実施例を
示す第８図の例示を用いて説明すると、次のとおりであ
る。

即ち、請求項２の位相シフトマスクの製造方法において
は、第８図（ａ）に例示のように、露光光に対して透明
な基板１の遮光部１０ａ〜１０ｄが形成された側の面に
塗布ガラス膜２を形成するこ七により位相シフト膜形成
角膜を形成する。この位相シフト膜形成用の塗布ガラス
膜２をバターニングして、位相シフト膜を得るのである
。即ち第８図（ａ）の後、第８図（ｂ）〜（ｅ）に−例
を示すような各種パターニング技術により、遮光部１゜
ａ〜１０ｄから成るパターンの少なくとも一つのパター
ン（図示例示では図示部分の全パターン）についてその
外周の全周にわたって該塗布ガラス膜２を残すことによ
り、第８図（ｆ）に例示するような、遮光部１０ａ〜１
０ｄと、光透過部１２ａ〜１２ｃと、位相シフト膜１１
ａ〜１１ｄ（残された塗布ガラス膜である塗布ガラス膜
パターン２ａ〜２ｄ）とを備えた位相シフトマスクを得
る。

この請求項２の発明によれば、請求項１の位相シフトマ
スクを節便で容易に、しかも信頬性高く作成することが
できる。特に本発明によれば、特別な新規技術や、新た
な装置の開発の必要なく、請求項１の位相シフトマスク
を得ることができる。

即ち、この発明を用いれば、ＣＡＤ技術上で位相シフト
パターン発生の新たなソフトを開発するというような必
要なく、位相シフトマスクを形成できる。かつアライメ
ントについても、特別に煩瑣な手段を用いる必要がない
。更に、塗布ガラス膜を用いるので、元来その平坦性は
良好であり、精密に膜厚制御でき、屈折率のばらつきも
抑制できるので、所望の位相シフトを信鯨性良く達成で
きる。

以下余白 〔実施例〕 次に本出願の各発明の実施例について、図面を参照して
説明する。但し当然のことではあるが、本出願の各発明
は以下に述べる実施例により限定されるものではなく、
その他種々の態様をとることができる。

実施例−１ この実施例は、請求項１の発明を具体化した半導体リソ
グラフィ用の位相シフトマスクである。

本実施例の位相シフトマスクは、第４図（ａ）に平面図
を示し、第４図（ｂ）に断面図を示すように、基板ｌ、
特にここでは透明基板である石英を基板１として用い、
この基板１上にＥＢ描画装置により通常のＥＢリソグラ
フィ技術を用いて金属クロムにより遮光部パターンを形
成した。即ち、全面にクロム膜を形成しこれをパターニ
ングして図示１２ａ〜１２ｆの部分のクロムを除去して
ここを光透過部１２ａ〜１２ｆ、それ以外の部分を遮光
部１０（第４図（ａ）において特に斜線を施して示す）
とした。なお第４図中、光透過部１２ａ−１２ｃは、ラ
イン・アンド・スペースのパターン形成用のマスクを構
成する部分であり、光透過部１２ｄ〜１２ｆは孤立ホー
ルパターン形成用のマスクを構成する部分である。

本実施例において、位相シフト膜１１は、遮光部１０の
全面及び上記各光透過部１２ａ〜１２ｆ上に張り出させ
るようにして形成した０図で符号１１ａ〜１１ｆで示す
のが、この張り出し部分に該当する。本実施例ではこの
ような構成により、遮光部１０の外縁の全周に沿って位
相シフト膜１１を形成した。第４図（ａ）（ｂ）おいて
、位相シフト膜１１には、細点を施して示した。位相シ
フト膜１１は、露光光の位相を１８０°シフト（位相反
転）させる厚さで形成した。

本実施例では位相シフト膜１１の材料として、ＳＯＧ、
特に東京応化■製のＯＣＤ　ｔｙｐｅ　２を用いたが、
請求項１の発明では位相シフト膜１１の材料に特に限定
はなく、本実施例の構成においても、ＳＯＧのほか有機
材料、例えばポリイミド樹脂等の屈折率が大きく強固で
かつ形成（成膜）と加工が容易なもの等を用いることが
できる。または無機材料ではシリコン窒化膜（ＳｔｚＮ
ａ膜など）等を用いることができる。この場合、低温で
形成されることが望ましい。

また、基板１についても石英以外に通常のガラスや、そ
の他適宜各種成分を含有させたガラス等を用いることが
でき、遮光部１０もクロム以外に酸化クロム、もしくは
高融点金属（ＷＳＭｏ、Ｂｅ等）全般、及びその酸化物
などを用いることができる。

本実施例の位相シフトマスクにおいて、光透過部１２ａ
〜１２ｃのうち位相シフト膜１１におおわれていない部
分の幅Ｗｌ　（つまり位相シフト膜１１が抜き形成され
ている抜き部分の幅Ｗｌ）は２．５μｍとし、光透過部
と隣り合う光透過部の幅Ｗ２　（例えば光透過部１２ａ
、１２ｂ間の幅Ｗ２、つまりこの部分でライン状になっ
た遮光部１０の幅Ｗ２）は、２．５μｍとした。また、
各光透過部１２ａ〜１２ｃに張り出す位相シフト膜１１
の張り出し部分の幅Ｗ３（例えば張り出し部分１１ａの
幅Ｗ３）は、０．５μｍとした。孤立ホールパターン形
成用の部分もこれに準じた寸法とした。

勿論寸法に限定はなく、例えば張り出し部分の幅Ｗ３は
、本実施例の構成では、０．５〜２μｍ程度の範囲にお
いては、いずれも良好なパターニングが達成できた。

第４図に示す本実施例の位相シフトマスクを用いてパタ
ーン形成して得た形状を、第５図に示す。

図示の如く良好なライン・アンド・スペースのパターン
Ｐ１が得られ、また、孤立パターンについても、良好な
孤立ホールパターンＰ２が得られた。

本実施例の構成を用いて、孤立スペース（またはライン
）パターンが良好に形成できることは容易に理解されよ
う。

上述のとおり本実施例は、請求項１の発明を用いたこと
によって、コントラストの良好な光強度分布が得られる
ことにより、形状の良いパターン形成ができる。しかも
従来は位相シフト技術を使イニクカった孤立パターンに
ついても、良好にパターン形成することができたもので
ある。

本実施例によれば光りソグラフィの限界解像力の向上を
実現でき、具体的には、露光装置の性能限界を向上でき
る。例えば０．８μｍ程度しか解像しない露光装置（１
１５縮小ステツプアンドリピ一ト式の縮小投影露光装置
、いわゆる「ステッパー」）を用いたところ、その性能
が向上し、０．５〜０．６μｍの解像力が得られた。

従って、非常に高価である露光装置の寿命を伸ばすこと
が可能で、この点でも有利である。

またリソグラフィプロセスの許容範囲（ラチチュード）
の拡大も可能であり、同一解像度ならば焦点深度の拡大
、露光余裕度の拡大ができ、これによりマスクを用いて
形成される製品の歩留り向上も可能である。

なお本実施例によれば、第４図（ｂ）及び第５図から理
解されるように、パターン寸法は従来の遮光部（クロム
）パターンエツジで決まるものから、位相シフトマスク
エツジにて決まるものとなる（第６図に、対応する従来
技術によるマスクの構造を示す）。この影響は現実には
問題なく、−般に縮小露光法を用いる場合、マスク寸法
は通常５倍であり、位相シフト膜１１の張り出し分（幅
Ｗ３）は数ミクロンつまり０．５〜２μｍ程度であるの
で、十分吸収でき、問題とはならない。

実施例−２ 本実施例では、請求項１の発明を、第１図（ａ）（ｂ）
に示したような位相シフトマスクとして具体化し、実施
した。即ち本実施例は、実施例−１がダークフィールド
上に形成した位相シフトマスクであるのに対し、ブライ
トフィールド上に形成したものである。即ち、従来は位
相シフト技術を用いにくかった場合なのであるが、この
場合も、第３図（ａ）（ｂ）で示したように、不必要な
パターン（第１３図のＤｌｌ〜Ｄ１４で示す部分、及び
関連する説明を参照）の形成が防止でき、良好な）＜タ
ーン形成が実現できる。

その他具体的な点は、実施例−１と同様である。

実施例−３ 本実施例は、請求項２の発明を具体化して、位相シフト
マスクを形成した例である。

本実施例では、従来法で用いているフォトマスクをその
まま用いて、位相シフト製造プロセスに適用する。ここ
では第７図に示すようなマスク（マスク製造の原盤に該
当し、レティクルと称される）を用いた。６はこのマス
ク基板、７はマスク材パターンである。

第８図を参照する。

本実施例においては、塗布ガラス材料として液状のガラ
ス材であるＳＯＧ　（ここでは東京応化■製のＯＣＤ　
Ｔｙｐｅ　２を使用）を回転塗布して、第８図（ａ）に
示すように透明基板ｌ（石英ガラス等のガラス材から成
る）上に塗布ガラス膜２から成る膜（位相シフト膜形成
用の膜であって、平坦に形成し、バターニングされて位
相シフト膜となるもの）を形成する。具体的には、ＳＯ
Ｇを塗布後焼成（３００〜５００°Ｃ）　　して、所望
膜厚を得る。

この塗布ガラスの屈折率ｎは大略１．４５前後であるの
で、ｇ線（波長λ＝４３６ｎｍ）によるリソグラフィに
ついては、１８０６の位相反転を行わせるためには、所
要膜厚は４８４４．４人となる（前記式参照）。

塗布ガラス膜は従来より下地を平坦化する平坦化膜とし
て用いられており、均一な膜厚で塗布形成できる。なお
屈折率ｎの大きい物質を用いれば、膜厚は更に薄くてす
むが、本実施例においても膜は厚すぎはせず、この程度
で充分な薄膜である。

次に、上記塗布ガラス膜２の上に、ポジ型のフォトレジ
ストを同じく回転塗布する。ごく一般的なキノンジアジ
ド−ノボラック系のフォトレジストを用いるのでよい。

回転塗布後ベーキングする。

これによりレジスト膜３を形成して、第８図（ｂ）の構
造にする。レジスト膜３の膜厚は、現像後に張り出す量
（即ち張り出し部分の幅Ｗ３）との兼ね合いで決定する
。

次いで第８図（Ｃ）に示すように、マスク裏面より、露
光光４、例えば紫外光を照射して全面露光し、前記フォ
トレジスト膜３を感光させた。このときの露光光４０波
長、平行度は特に限定はない。露光量も任意であるが、
これは現像後のパターン幅に関係するので、条件出しを
して適宜適正に定める。

上記露光後、アルカリ溶液に浸漬、またはスプレィ法等
で、現像する。現像液は使用したレジストに対応するも
のであればよく、本例でもアルカリなら何でもよいが、
一般的にＴＭＡＲ（テトラメチルアンモニアハイドロオ
キサイド）水溶液を用いるのがよい。

現像時の条件、即ち現像液濃度、現像法、温度、時間等
は任意である。但しこれらは出来上がりパターン幅に関
係するので、所望のパターン幅に応じて、選定する。

これによりレジストパターン３ａ〜　３ｄを有する第８
図（ｄ）に示す構造が得られる。

なお出来上がりパターン幅の制御のため、上記の現像時
の条件設定のほか、現像後のレジストパターンに加工（
例えば熱によるフロー）を施し、これにより更に張り出
し量をかせぐようにすることもできる。

次に第８図（ｄ）の状態にした後、このレジストパター
ン３ａ〜３ｄをマスクに、塗布ガラス膜２のパターニン
グを行う。ここでは、フッ素系ガス（ＳＦ６等）を用い
て、異方性のエツチング、特に、反応性イオンエツチン
グ（ＲＩＥ）を行った。図に符号５でこのエツチングを
模式的に示す。

−ａ的に、塗布ガラス膜２を形成するＳＯＧの方が、基
板ガラスよりもこのエツチングの速度が大きいので、こ
れを利用し、塗布ガラスＭ２と基板１の界面（ＳＯＧ／
基板ガラス界面）で、エツチングが停止するように条件
設定する。この場合、塗布ガラス（ＳＯＧ）のエツチン
グ速度は、焼成温度が高いと低下するので、焼成を低め
の温度で行っておき、エツチング後のレジスト除去後に
、再び焼成するようにして、塗布ガラス膜２と基板１と
のエツチング速度の差を大ならしめてエツチングを行う
ようにすることも可能である。

このようにして、塗布ガラス膜２をパターニングして、
遮光部１０ａ〜１０ｄの外縁部をおおう形で塗布ガラス
膜パターン２ａ〜２ｄが残った第８図（ｅ）の構造を得
る。

次に、０！プラズマアツシング処理や、また酸処理など
、適宜の手段によって、不要になったフォトレジストを
除去する。

これによって、第８図（ｆ）に示す、遮光部１０ａ−ｉ
ｏａを塗布ガラス膜パターン２ａ〜２ｄがおおうととも
に、該遮光部１０ａ〜１０ｄの縁部から張り出し、これ
により遮光部１０ａ〜１０ｄの外縁の全周に該塗布ガラ
ス膜パターン２８〜２ｄが形成された構造が得られる。

上記塗布ガラス膜パターン２ａ〜２ｄが、位相シフト膜
１１ａ〜ｌｉｄであるので、これにより所望の位相シフ
トマスクが形成されるのである。完成した位相シフトマ
スクは、検査後、使用に供する。

位相シフト膜１１ａ〜ｌｉｄの寸法は実施例−１と同様
にしてよく、例えば位相シフト膜の寸法が、マスクの遮
光部１０ａ　−１０ｄ　（不透明部分）の寸法よりもわ
ずかに（０，５〜１．０μｍ）大きくなるように形成す
ればよい。

上記したように、本実施例によれば、従来製作困難であ
った位相シフトマスクを、従来の手法の利用で、即ち新
規技術や装置の開発なしで、簡単に、かつ信頼性良（製
作することができる。特に、位相シフトパターンの発生
ソフト、及び煩瑣なアライメントが不要となり、現在量
も大きな課題が一挙に解決でき、位相シフトマスクの実
用化に当たって、きわめて有利である。

〔発明の効果］ 上述の如く、本出願の請求項１の発明は、位相シフト膜
外縁部における光強度分布の劣化を防止して、不要なパ
ターンの発生等の不都合を解消し、かつ孤立パターン等
従来の位相シフト技術では形成困難であったパターンを
も容易に形成できるようにし、もって解像力にすぐれ、
露光裕度も広く、良好で信頼性の高いパターンが形成で
き、かつ汎用性に富む位相シフトマスクを提供すること
ができる。

また本出願の請求項２の発明は、請求項１の発明のよう
な有利な位相シフトマスクを、特別な新規技術や、新た
な装置を開発する必要なく、特別な位置合わせ手段も要
さず、簡便で容易に、しがも信頼性高く作成することが
できる位相シフトマスクの製造方法を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本出願の請求項１の位相シフトマ
スクの構成及び作用を示すとともに、実施例−２の位相
シフトマスクを示す構成図である。 第２図は対比として従来例の作用を説明するための図で
ある。第３図（ａ）（ｂ）は本発明の位相シフト７スク
の作用を説明するための図である。 第４図（ａ）（ｂ）は実施例−１の位相シフトマスクの
構成を示す図、第５図は該位相シフトマスクにより得ら
れたパターンを示す図である。第６図は対比として示す
従来例の構成図である。第７図は実施例−３に用いるマ
スク（レティクル）の図である。第８図（ａ）〜Ｃｆ）
は実施例−３を工程順に断面図で示す図である。第９図
は位相シフトマスクの原理説明図である。第１０図〜第
１７図は、従来技術及びその問題点を説明するための図
である。 １・・・基板、１０．１０　ａ　〜１０　ｄ−・・遮光
部、１１．　ｌｌａ〜Ｉｌｆ・・・位相シフトマスク、
１２．１２ａ〜１２ｆ・・・光透過部、２・・・塗布ガ
ラス膜。 ＋ｏｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遮光部と、光透過部と、位相シフト膜とを備えた位
   相シフトマスクにおいて、 位相シフト膜を形成すべき遮光部には、該遮光部の外縁
   の全周に沿って、露光光の位相をシフトさせる位相シフ
   ト膜を設けたことを特徴とする位相シフトマスク。 ２、遮光部と、光透過部と、位相シフト膜とを備えた位
   相シフトマスクの製造方法において、露光光に対して透
   明な基板の遮光部が形成された側の面に塗布ガラス膜を
   形成することにより位相シフト膜形成角膜を形成し、 遮光部から成るパターンの少なくとも一つのパターンに
   ついてその外周の全周にわたって該塗布ガラス膜を残す
   ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。