JPH05181259A

JPH05181259A - フォトマスクおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH05181259A
Application number: JP16590392A
Authority: JP
Inventors: Yaichiro Watakabe; 弥一郎渡壁; Shuichi Matsuda; 修一松田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1993-07-23
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: US5322748A; JP2759582B2

Abstract

(57)【要約】【目的】位相シフト部の膜厚制御が容易で、設計どお
りのパターニングが行なえかつパターニングの精度を向
上させ得るフォトマスクを提供する。【構成】基板１上には、側面と底面とのなす角度θ１
が７０度〜８５度である遮光膜２が形成されている。そ
して、この遮光膜２上および基板１上に透明膜３が形成
されている。この透明膜３ａは、２５０℃以下の低温で
のスパッタリング法、真空蒸着法あるいはＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法を用いて形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フォトマスクおよび
その製造方法に関し、特に、位相シフト部を容易かつ精
度よく形成でき、さらにパターン解像度の高いフォトマ
スクおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路における高集積
化、微細化には目ざましいものがあり、それに伴い半導
体基板（以下、単に「ウェハ」という）上に形成される
回路パターンの微細化も急速に進んで来ている。中で
も、フォトリソグラフィ技術はパターン形成における基
本技術として広く認識されている。そして、このフォト
リソグラフィ技術に関しては、今日までに種々の開発、
改良がなされてきている。しかし、パターンの微細化の
要求はとどまるところを知らず、その解像度向上への要
求もさらに強いものとなってきている。

【０００３】一般に、縮小露光方式を用いたフォトリソ
グラフィ技術における解像限界Ｒ（ｎｍ）は、Ｒ＝Ｋ₁
・λ／（ＮＡ）と表わされる。ここで、λは使用する光
の波長（ｎｍ）、ＮＡはレンズの開口数、Ｋ１はレジス
トプロセスに依存する定数である。上記の式を参照し
て、解像限界の向上を図るためには、Ｋ１およびλは小
さくし、ＮＡは大きくすればよいことがわかる。すなわ
ち、レジストプロセスに依存する定数を小さくするとと
もに、短波長化や高ＮＡ化を進めればよいといえる。し
かし、光源やレンズの改良は技術的に困難であり、また
光の波長の短波長化および高ＮＡ化を進めることによっ
て、光の焦点深度が浅くなり、かえって解像度の低下を
招くといった問題も生じてくる。そこで、従来から、フ
ォトマスクに種々の改良がなされてきている。

【０００４】ここで、縮小露光方式を用いたフォトリソ
グラフィに用いられる縮小投影露光装置について説明す
る。図１５は、従来一般に用いられてきた縮小投影露光
装置の光学系を概略的に示す構成図である。図１５を参
照して、この縮小投影露光装置は、光源１０と、この光
源１０下に所定間隔を隔てて設けられた集光レンズと、
ウェハ上に描画されるマスクパターンの形成されたフォ
トマスク１２と、このフォトマスク１２を透過した光を
縮小するための縮小投影レンズ１３と、パターンが描画
されるウェハ１５が搭載されるウェハステージ１６とを
備えている。ウェハステージ１６には、ウェハステージ
１６上に搭載されたウェハ１５の所望の位置にパターン
を描画するために、ウェハ１５を移動させるための移動
用モータ１４が設けられている。

【０００５】以上の構成を有する縮小投影露光装置にお
いて、光源１０から発せられた光が、集光レンズ１１、
フォトマスク１２および縮小投影レンズ１３を通過し
て、ウェハステージ１６上に搭載されたウェハ１５の所
望の位置に照射され、フォトマスク１２に形成されたパ
ターンが描画されることになる。以上のような縮小投影
露光装置に用いられるフォトマスクについて、以下に、
図を用いて詳しく説明する。

【０００６】図１６は、従来一般に使用されてきたフォ
トマスクの一例を示す断面図（ａ）、フォトマスクを透
過した直後の光の振幅を示す図（ｂ）、ウェハ近傍の光
の振幅を示す図（ｃ）、ウェハ上の光強度（ｄ）および
上記のフォトマスク２０を用いてレジストをパターニン
グした場合のパターニング後のレジスト形状を示す断面
図（ｅ）を示す図である。

【０００７】図１６（ａ）を参照して、フォトマスク２
０は、ガラス基板２１と、このガラス基板２１に形成さ
れたクロムなどの金属からなるマスクパターン２２とで
構成されている。このフォトマスク２０において、マス
クパターン２２が形成されている部分は、光が透過しな
いため、図１６（ｂ）に示されるように、フォトマスク
２０を透過した直後の光の振幅は、マスクパターン２２
に対応する部分ではほぼ０となっている。しかし、微細
なパターンを形成するために、上記の解像限界（Ｒ）を
越えた微細なパターンの転写を行なおうとした場合、隣
合ったパターン像においては、フォトマスク２０および
その下に配置された光学系を透過した光が光の回折現象
および干渉効果によって、図１６（ｃ）に示されるよう
に、ウェハ近傍において、互いに重なり合うことによっ
て強め合うことになる。そのため、図１６（ｄ）に示さ
れるように、ウェハ上における光の強度差が小さくなっ
てしまう。その結果、解像度が低下し、たとえばレジス
トなどをパターニングした場合に、図１６（ｅ）に示さ
れるように、十分なパターニングが行なわれず、所望の
パターン形状が得られないといった問題点が生じてい
た。

【０００８】上記の問題点を解決するフォトマスクとし
て、たとえば特開昭５７−６２０５２号公報および特開
昭５８−１７３７４４号公報において、位相シフトマス
クを用いた位相シフト露光法が提案された。図１７は、
特開昭５８−１７３７４４号公報に開示された位相シフ
トマスクを使用した場合のフォトマスクの断面図
（ａ）、上記のフォトマスクを透過した直後の光の振幅
を示す図（ｂ）、フォトマスク通過後ウェハ近傍におけ
る光の振幅を示す図（ｃ）、ウェハ上における光の強度
を示す図（ｄ）および上記のフォトマスクを用いてレジ
ストをパターニングした場合のパターニング後のレジス
ト形状を示す断面図（ｅ）を示す図である。

【０００９】図１７（ａ）を参照して、ガラス基板２１
表面に形成された所定のマスクパターン２２の間には、
シリコン酸化膜などからなる透明絶縁膜が形成されてい
る。この透明絶縁膜２３の厚みは、この透明絶縁膜を透
過する光の位相を１８０度反転させる厚みとなってい
る。（以下、本明細書において、このように光の位相を
１８０°反転させる部分を「位相シフト部」と定義す
る）そのため、このフォトマスクを透過した直後の光の
振幅は、図１７（ｂ）に示されるように、透明絶縁膜２
３が形成されている領域を透過した光の位相は、透明絶
縁膜２３が形成されていない部分を透過した光の位相に
対して１８０度反転している。それにより、図１７
（ｃ）に示されるように、隣合ったパターン像が重なり
合う部分においては、光の位相が互いに反転しているた
め、干渉効果によって互いに打ち消し合うことになる。
それにより、図１７（ｄ）に示されるように、ウェハ上
における光強度の差は十分となり、解像度の向上が図れ
た。その結果、位相シフトマスクを用いてレジストのパ
ターニングを行なった場合には、図１７（ｅ）に示され
るように、パターニング精度の向上が図れた。

【００１０】上記のような位相シフトマスクは、周期的
なパターンに対しては非常に有効であるといえる。しか
しながら、任意のパターンに適用するのは困難であっ
た。そこで、任意のパターン形成に適用できる位相シフ
トマスクが提案された。図１８は、１９８９年ＩＥＤＭ
コンファレンスで発表された位相シフトマスクの断面
図、この位相シフトマスクを用いてフォトリソグラフィ
を行なった場合のウェハ上の光強度、およびこの位相シ
フトマスクの製造方法を示す断面図（ａ）〜（ｄ）を示
す図である。

【００１１】図１８を参照して、この位相シフトマスク
には、ガラス基板２１上に形成されたマスクパターン２
２上に、この場合であれば、レジスト膜２４が形成され
ている。このレジスト膜２４は、マスクパターン２２よ
りも幅広く形成されており、この幅の差（エッジ強調
幅）２５が、位相シフト部として機能することとなる。
そのため、このタイプの位相シフトマスクを透過した光
は、マスクパターン２２のエッジ部付近を透過した後、
その位相が１８０度反転することとなる。それにより、
マスクパターン２２のエッジ部近傍下において、互いに
反対の位相を持つ光が重なり合うことになる。そのた
め、干渉効果により、パターン像のエッジ付近の光は打
ち消し合い、ウェハ上における光の強度の差は大きくな
る。その結果、任意のパターンに対して良好な解像度を
得ることが可能となった。

【００１２】しかし、上記の位相シフトマスクにおいて
も、以下に説明するような問題点が生じていた。ここ
で、まず、上記の位相シフトマスクの製造方法について
説明し、併せて問題点について図１９および図２０を参
照して説明することとする。

【００１３】図１８（ａ）に示されるように、まず、透
明なガラス基板１上に、スパッタリング法などを用いて
金属膜、たとえばクロム膜２２ａを形成する。そして、
このクロム膜２ａ上に、電子線（以下、単にＥＢ（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎＢｅａｍ）という）レジストを全面に塗
布し、熱処理を行なった後ＥＢ描画装置で所望のパター
ンを描画する。そして、現像を行なうことによって、レ
ジストパターン２４を形成する。次に、図１８（ｃ）に
示されるように、このレジストパターン２４をマスクと
して用いて、クロム膜２２ａを異方性あるいは等方性エ
ッチング法によってエッチングする。それにより、マス
クパターン２２が形成されることになる。その後、同じ
レジストパターン２４をマスクとして用いて、等方性エ
ッチング法、たとえばウェットエッチング法を用いて、
マスクパターン２２のサイドエッチングを行なう。それ
により、エッジ部付近がエッジ強調幅２５の分だけ削ら
れたマスクパターン２２が形成されることになる。

【００１４】以上のような工程を経て、上記の位相シフ
トマスクは形成されていたため、次のような問題点が生
じていた。上記のレジストパターン２４のエッジ部近傍
が位相シフト部として機能するためには、そのレジスト
パターン２４を透過する光の位相を反転させ得るだけの
膜厚が必要である。しかしながら、上記のレジストパタ
ーン２４は、マスクパターン２２を形成するためのエッ
チングの際のマスクとして用いられているため、膜減り
してしまう。そのため、図１９に示すように、所定の膜
厚ｔが必要であったとしても、上記のエッチングの際の
膜減りのため、レジストパターン２４の膜厚がｔ１とな
ってしまう。そのため、位相シフト部としての機能を十
分に果たせないといった問題点が生じていた。また、位
相シフト部として機能するための所定の膜厚を得るため
の膜厚制御も精度よく行なうのは困難であった。

【００１５】さらに、図１８（ｄ）に示されるように、
マスクパターン２２のサイドエッチングでは、エッジ強
調幅２５の寸法制御を精度よく行なうことは困難であ
り、マスクパターンの所望の幅Ｗが必要な場合に、サイ
ドエッチングが行なわれすぎてマスクパターン２２の幅
がＷ１程度しか得られない場合があり得る。そのため、
エッジ強調幅２５にばらつきが生じ設計どうりのパター
ンの転写が行なわれないといった問題点もあった。さら
に、図１８に示されるフォトマスクのマスクパターンお
よびレジストパターン２４の形状は、凹凸部が入り組ん
だ形状となっているため、フォトマスクの洗浄の際に異
物が十分除去できず、その凹凸部に異物が残存する場合
も生じていた。そのため、転写後のパターン形成に悪影
響を与えるといった問題点も生じていた。

【００１６】上記の内容に鑑み、位相シフト部の膜厚お
よび幅の制御をより精度よく行ない、基板上の凹凸段差
を低減すべく、種々の改良例が提案された。これらの改
良例のうち、特開平４−６５５７号公報、特開平４−４
０４５５号公報および特開平４−３４１２号公報に開示
されたフォトマスクについて図２１を参照して説明す
る。図２１は、特開平４−６５５７号公報に開示された
位相シフトマスクを示す断面図（ａ）、特開平４−３４
１２号公報に開示された位相シフトマスクの断面図
（ｂ）および特開平４−４０４５５号公報に開示された
位相シフトマスクの断面図（ｃ）を示す図である。

【００１７】まず、図２１（ａ）を参照して、特開平４
−６５５７号公報に開示された位相シフトマスクは、ガ
ラス基板２１上にマスクパターン２２が形成されてい
る。このマスクパターン２２の材料としては、Ｃｒ，Ｍ
ｏＳｉ，Ｓｉなどが挙げられている。そして、このマス
クパターンを熱酸化することによって、このマスクパタ
ーン２２を覆うように酸化膜２６が形成されている。こ
の酸化膜２６において、マスクパターン２２の周縁部近
傍が位相シフト部として機能することとなる。この位相
シフトマスクにおいては、熱酸化条件などを適切に調整
することによって、上記の従来例よりは精度よく位相シ
フト部の膜厚を制御することが可能となるといえる。ま
た、基板と酸化膜２６との段差形状も複雑なのもではな
いため、マスクに異物が残存するといった状況を効果的
に回避できる。

【００１８】図２１（ｂ）に示される位相シフトマスク
は、石英などのガラス基板２１上に不透明なマスクパタ
ーン２２が形成されている。そして、ＣＶＤ法を用い
て、ガラス基板２１上およびマスクパターン２２上に透
明膜２７を堆積している。そして、マスクパターン２２
の周縁部の厚みが、位相シフト部として機能し得る厚み
となるようにマスクパターン２２および透明膜２７の厚
みが調整されている。この場合、透明膜を堆積させるだ
けで位相シフト部２７ａが形成できるため、上記の従来
例と比べて、膜厚制御を精度よく行なうことができ、か
つ位相シフトマスク上の凹凸段差も軽減することが可能
となる。

【００１９】図２１（ｃ）に示される位相シフトマスク
は、ガラス基板２１上に、エッチングストッパ膜２９と
して機能するＩＴＯ，Ｔａなどからなる膜が形成されて
いる。そして、このエッチングストッパ膜２９上には、
マスクパターン２２が形成され、このマスクパターン２
２の側壁部に、たとえばシリコン酸化膜などからなるサ
イドウォール２８が形成される。このサイドウォール２
８が位相シフト部として機能することになる。このサイ
ドウォール２８の形成については、たとえば、図２１
（ｂ）を参照して、マスクパターン２２上および基板２
１上にたとえばシリコン酸化膜などをＣＶＤ法を用いて
形成し、これに異方性エッチングを施すことによって形
成される。このようにして、サイドウォール２８残存さ
せることによって、マスクパターン２２の厚みによって
位相シフト部の厚みを制御することが可能となる。した
がって、位相シフト部として機能するサイドウォール２
８の膜厚の制御をより精度よく行なえるとともに、フォ
トマスク上の凹凸段差を低減することが可能となる。

【００２０】以上のように、上記の３つの改良例におい
ては、従来例に比べて膜厚の制御をより精度よく行なう
ことができ、かつ凹凸段差の少ないものとすることがで
きるため、従来に比べて解像度の向上を図ることが可能
となる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
改良例においても、次に説明するような問題点があっ
た。まず、図２１（ａ）に示される位相シフトマスクに
おいては、位相シフト部を有する酸化膜２６の形成が熱
酸化を用いて行なわれる。すなわち、高温の熱処理が施
されることになる。そのため、基板２１上に形成された
マスクパターン２２に熱歪みが生じることとなる。それ
により、設計どうりのマスクパターンが得られず、結果
としてパターンの寸法および位置精度を低下させるとい
った問題点が生じていた。また、この位相シフトマスク
においては、位相シフト部として機能する部分の幅が比
較的広くなっている。そのため、ウェハ上にパターンを
転写したときに、光強度が０の点の幅が広くなると考え
られる。したがって、設計段階において、このようなそ
の部分の拡がりをも考慮してマスクパターンを形成しな
ければならずないといった問題点もあった。

【００２２】また、図２１（ｂ）に示される位相シフト
マスクにおいても、この透明膜２７がＣＶＤ法を用いて
形成されるため、上記の場合と同様に、マスクパターン
２２に熱歪みが生じる。それにより、パターンの寸法お
よび位置精度を低下させるという問題点がある。図２１
（ｃ）に示される位相シフトマスクにおいては、まず、
サイドウォール２８形成の前に、ＣＶＤ法を用いてシリ
コン酸化膜などを堆積した場合には、上記の改良例と同
様に、マスクパターン２２に熱歪みが生じることとな
る。さらに、この場合であれば、基板２１上にエッチン
グストッパ膜２９が形成されている。そのため、光の透
過率が、エッチングストッパ膜２９がなく場合に比べ
て、約８０％程度に低下し，透過光の強度の低下といっ
た問題がある。また、このエッチングストッパ膜２９
は、耐薬品性が弱いといえる。具体的には、洗浄工程に
おいて、アルカリ系の溶液などによって損傷が与えられ
やすいといえる。そのため、エッチングストッパ膜２９
が露出している部分において、洗浄後にエッチングスト
ッパ膜２９が除去されてしまう場合がある。この場合に
おいて、エッチングストッパ膜２９の一部は、サイドウ
ォール２８下には残存することとなり、サイドウォール
２８の膜厚を変化させてしまうことともなる。すなわ
ち、位相シフト部の膜厚を変化させしまうことにもなり
かねない。

【００２３】この発明は、上記の課題を解決するために
なされたものであり、この発明の１つの目的は、マスク
パターンの熱歪みによるパターン精度の低下を防止し得
るフォトマスクおよびその製造方法を提供することにあ
る。

【００２４】この発明の他の目的は、位相シフト部の膜
厚制御が容易でかつ露光後のパターン精度に影響を与え
ない範囲内の幅を有する位相シフト部を備えたフォトマ
スクおよびその製造方法を提供することにある。

【００２５】この発明のさらに他の目的は、凹凸段差が
少なく、製造が容易でかつ設計どうりのパターニングが
行なえるフォトマスクおよびその製造方法を提供するこ
とにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この発明に基づくフォト
マスクは、一つの局面では、透明な基板と、透明な基板
上に形成され、この基板と接する底面と、底面とのなす
角度が鋭角である側面と、この底面と平行でかつ側面と
のなす角度が鈍角である上面とを有する遮光膜と、この
遮光膜上および基板上に形成された透明膜とを備えてい
る。

【００２７】この発明に基づくフォトマスクは、他の局
面では、透明な基板と、この基板上に形成された低反射
率の第１の膜と、この第１の膜上に形成された、遮光機
能を備えた第２の膜とを備えている。そして、この第２
の膜上には、好ましくは、低反射率の第３の膜が形成さ
れている。また、上記の第２の膜は、好ましくは、上記
の第１の膜の上面と接する底面と、この底面とのなす角
が鋭角であり上記の第１の膜の側面とほぼ面一である側
面と、この側面と鈍角をなす上面とを有しており、上記
の第３の膜上および基板上には、透明膜が形成されてい
る。

【００２８】この発明に基づくフォトマスクの製造方法
によれば、まず、透明な基板上に上底の長さが下底の長
さよりも短い台形形状に遮光膜をパターニングする。そ
して、この遮光膜上および基板上に、２５０℃以下の温
度で、透明膜を形成する。

【００２９】

【作用】この発明に基づくフォトマスクにおいては、一
つの局面では、遮光膜の側面が、その底面と鋭角をな
し、その上面と鈍角をなしている。そして、この遮光膜
上および基板上に透明膜が形成されている。このとき、
遮光膜の側面が、所定の角度だけ傾斜しているため、こ
の遮光膜の側面上には、透明膜がなだらかな形状に形成
される。したがって、位相シフト部として機能し得る所
望の膜厚を有する部分を、遮光膜の周縁部に所望の幅に
形成することが可能となる。

【００３０】この発明に基づくフォトマスクは、他の局
面では、遮光機能を備えた第２の膜下に、低反射率の第
１の膜が形成されている。それにより、フォトマスクに
入射してくる反射光の反射率を著しく低減することが可
能となる。この低反射率の膜が、上記の第２の膜上にも
形成された場合には、フォトマスクに上下方向から入射
してくる反射光に対して、その反射率を著しく低減させ
ることができる。さらに、第２の膜の上下に低反射率の
第１および第３の膜を備えかつ第２の膜の側面を傾斜さ
せた場合には、第２の膜周縁部近傍に所望の幅の位相シ
フト部を有する透明膜を容易に形成できるとともに、フ
ォトマスクに入射してくる反射光の反射率を低減させる
ことも可能となる。それにより、より解像度を向上させ
ることが可能となる。

【００３１】この発明に基づくフォトマスクの製造方法
によれば、上底の長さが下底の長さよりも短い台形形状
にパターニングされた遮光膜上および基板上に、２５０
℃以下の温度で透明膜が形成される。このように、２５
０℃以下の低温で透明膜が形成されるため、この透明膜
の形成によって遮光膜の形状に影響を及ぼすことはほと
んどないといえる。それにより、マスクパターン寸法の
設計値からのずれを著しく低減させることが可能とな
る。

【００３２】

【実施例】以下、この発明に基づくフォトマスクの実施
例について、図１〜図１４を用いて説明する。図１〜図
３は、この発明に基づく一実施例を説明するための断面
図である。図１は、遮光膜２の側面と底面とのなす角度
θが９０度の場合のフォトマスク（以下、「位相シフト
マスク」という）を示す断面図である。図２は、遮光膜
２の側面と底面とのなす角度θ１が約７０度である場合
の位相シフトマスクを示す断面図である。図３は、遮光
膜２の側面と底面とのなす角度θ２が約８５度である場
合の位相シフトマスクを示す断面図である。

【００３３】まず、図１を参照して、ガラスなどからな
る基板１上には、その側面と底面とのなす角θが約９０
度である遮光膜２が形成されている。そして、この基板
１上および遮光膜２上には、シリコン酸化膜あるいはア
ルミナなどからなる透明膜３が形成されている。この場
合、この透明膜３は、たとえばスパッタリング法を用い
て、２５０℃以下の温度で形成される。このように、２
５０℃以下の低温で透明膜３が形成されるため、この透
明膜３の形成によって、遮光膜２が熱膨張するといった
現象を回避することが可能となる。この場合、スパッタ
リング法あるいは真空蒸着法を用いて形成した場合に
は、遮光膜２の周縁部近傍において、透明膜３にくびれ
部３ａが形成される。したがって、このように上記のθ
の値が９０度である場合には、くびれ部３ａのために、
遮光膜２の周縁部に所望の膜厚の位相シフト部が形成さ
れない場合も考えられるため、あまり好ましいとはいえ
ない。しかし、２５０℃以下の低温でＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を形成した場合には、図
１において、３ｂで示されるように、くびれ部は発生し
ないため、この方法を用いて透明膜３を形成してもよ
い。

【００３４】上記のように、スパッタリング法や真空蒸
着法を用いた場合には、透明膜３にくびれ部３ａが形成
されていた。そこで、このくびれ部３ａをなくすため
に、図２に示されるように、遮光膜２の側面と底面との
なす角度θ１の値を、９０度より小さい値、たとえば７
０度としている。それにより、透明膜３において、遮光
膜２の周縁部近傍に形成されるくびれ部３ａの発生を効
果的に阻止することが可能となる。それにより、遮光膜
２の周縁部には、滑らかな形状の透明膜３が形成され、
位相シフト部と機能し得る厚みを容易に得ることが可能
となる。しかし、遮光膜２の側面と底面とのなす角度θ
１の値が、７０度以下になった場合には、位相シフト部
として機能する部分の幅が非常に小さくなってしまう可
能性が高いため、上記のθ１の値は７０度以上であるこ
とが好ましい。

【００３５】図３には、遮光膜２の側面と底面とのなす
角度が８５度の場合を示している。この場合において
も、遮光膜２の側面と底面との角度を９０度とした場合
に比べて、くびれ部の発生が緩和される。それにより、
より確実に位相シフト部を得ることが可能となる。以上
のことより、真空蒸着法あるいはスパッタリング法を用
いて低温で透明膜３を形成する場合には、遮光膜２の側
面と底面との角度が７０度〜８５度であることが好まし
いといえる。そうすることによって、より確実かつ容易
にに位相シフト部を形成することが可能となる。

【００３６】上記の位相シフトマスクにおいて、遮光膜
２の材質としては、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，高融点金属シリサ
イド，Ｓｉ，不純物を導入したＳｉ，金属を混入させ不
透明さを増加させたＳｉなどを用いてもよい。しかし、
遮光膜２の材料としてＳｉを用いた場合には、それが純
粋なＳｉである場合に電気抵抗が高いため、ＥＢでパタ
ーンの描画を行なう際に、電荷が蓄積されチャージアッ
プが起こりやすくなる。それにより、パターンのずれが
生じ、高精度なマスクパターンが得られない場合があ
る。そこで、Ｓｉの抵抗を下げるために、Ｓｉにリン
（Ｐ）またはボロン（Ｂ）などの不純物を導入すること
が好ましいといえる。図１３は、Ｓｉに上記の不純物を
導入した場合の抵抗値（ＯＨＭ−Ｃｍ）と不純物濃度
（ｃｍ^{- 3}）との関係を示す図である。遮光膜２として
不純物の導入されたシリコンを用いる場合には、基板１
上に、ＣＶＤ法またはスパッタリング法などを用いて、
Ｓｉを形成する際に同時に不純物を導入する。

【００３７】また、Ｓｉの光に対する透過率は、光の波
長に依存するといえる。図１４は、Ｓｉの光の透過率の
波長依存性を示す図であり、縦軸に透過率（％）、横軸
に透過光の波長（ｍｎ）をとっている。図１４を参照し
て、透過光の波長が、５００ｎｍ以上である場合には、
徐々にＳｉを光が透過する傾向があるといえる。現行の
フォトマスクのマスクパターンの検査工程においては、
一般的に、水銀光などが使われている。この水銀光の波
長は、５００ｎｍ以上であるため、Ｓｉを遮光膜２とし
て用いた場合には、検査段階において高精度の検査が行
なわれにくくなる。そのため、ＳｉにＧｅやＴａ，Ｍｏ
などの金属を混入させ、光に対する不透明さを持たせる
ことによってＳｉを遮光膜として用いた場合に検査工程
における高精度の検査を行なうことが可能となる。

【００３８】次に、図４〜図１０を用いて、上記の構造
を有する位相シフトマスクの製造方法について説明す
る。図４〜図７は、上記の構造を有する位相シフトマス
クの一製造方法における第１〜第４工程を示す断面図で
ある。図８〜図１０は、上記の構造を有する位相シフト
マスクの他の製造方法における第１工程〜第３工程を示
す断面図である。

【００３９】図４を参照して、基板１上にスパッタリン
グ法などを用いて、遮光膜２となるクロム膜２ａを堆積
する。このとき、このクロム膜２ａの膜厚は、後の工程
で形成される透明膜３がこのクロム膜２ａ周縁部におい
て位相シフト部として機能し得るように、それに必要な
膜厚が得られるような膜厚としておく。一般に、位相シ
フト部の要求膜厚ｄ（ｎｍ）は、ｄ＝λ／（２・（ｎ−
１））と表わされる。ここで、λは光の波長（ｎｍ）、
ｎは透明膜の屈折率である。そして、露光光としてｉ線
を用い、透明膜にシリコン酸化膜を用いた場合には、λ
＝３６５ｎｍ，ｎ＝１．４２であり、ｄ＝４３４．５ｎ
ｍとなるしたがって、上記のクロム膜２ａの膜厚は、約
４３４．５ｎｍ程度の膜厚にするのが好ましい。

【００４０】次に、このクロム膜２ａ上にＥＢレジスト
を前面に５００ｎｍ〜７００ｎｍ程度塗布し、熱処理を
施す。そして、ＥＢ描画装置を用いて、所望のパターン
を描画する。そして現像処理を行なってレジストパター
ン４を形成する。このとき、このレジストパターン４
は、図５に示されるように、遮光膜２の形状に合わせ
て、この場合であれば、レジストパターン４が台形形状
となるようにパターニングする。

【００４１】そして、図６および図７を参照して、この
レジストパターン４をマスクとして用いてエッチングを
行なうことによって、この場合であれば、台形形状の遮
光膜２が形成される。

【００４２】次に、図８〜図１０を用いて、上記の位相
シフトマスクの他の製造方法について説明する。図８を
参照して、上記の工程と同様の工程を経て、基板１上に
所定膜厚のクロム膜２ａを形成し、この上にレジストパ
ターン４ｂを形成する。この場合のレジストパターン４
ｂは、上記のレジストパターン４のように台形形状にす
る必要はない。そして、図９および図１０を参照して、
レジストパターン４ｂをマスクとして用いて、テーパエ
ッチングを行なうことによって、遮光膜２の側面を傾斜
させる。このとき、エッチング方法としては、エッチン
グガスなどのエッチング条件を適切に調整することによ
って、図９に示されるように、遮光膜２の側壁となる部
分にエッチング生成物を残存させながら徐々にエッチン
グを行なっていく。なお図９には、徐々にエッチングが
進行している様子を示すため、遮光膜２の側壁にあたる
部分を階段形状に示している。しかし、実際は、図１０
に示されるように、遮光膜２の側面は、滑らかな形状と
なる。

【００４３】以上のようにして台形形状の遮光膜２を形
成した後、真空蒸着、スパッタリング法あるいはＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法など用いて、２５０℃以下の温度で、
たとえばシリコン酸化膜などの透明膜を形成する。この
とき、前述したように、遮光膜２の膜厚を適切に制御す
ることによって、この遮光膜２の周辺部近傍に、所望の
幅の位相シフト部を有する透明膜２が形成されることに
なる。

【００４４】次に、この発明に基づく位相シフトマスク
の他の実施例について図１１および図１２を参照して説
明する。図１１は、この発明に基づく位相シフトマスク
の他の実施例を示す断面図である。図１１を参照して、
この実施例においては、遮光膜２が、クロム膜２ａと、
このクロム膜２ａを挟むようにクロム膜２ａの上下面に
形成されたクロム酸化膜２ｃ，２ｂとで構成されてい
る。このクロム酸化膜２ｂ，２ｃが、低反射率の膜であ
るため、パターニングの精度向上に寄与する。

【００４５】このクロム酸化膜２ｂ，２ｃの膜厚は、低
反射率としての機能を考慮して、２０ｎｍ〜３０ｎｍ程
度であることが好ましい。また、クロム膜２ａは、１０
０ｎｍ〜３４０ｎｍ程度の膜厚であればよい。本実施例
においては、上記の実施例と同様に、遮光膜２が台形形
状をしていることに加えて、遮光膜２がその上下に低反
射率の膜２ｂ，２ｃを備えているため、上記の第１の実
施例における作用効果に加えて、よりパターニング精度
を向上させることが可能となるといえる。なお、遮光膜
２の材質は、金属あるいはシリサイドであればよい。そ
して、この遮光膜２の上下面に形成される低反射率の膜
は、金属の酸化膜、金属の窒化膜あるいは金属の酸化窒
化膜であってもよい。

【００４６】上記のような三層構造の遮光膜２を備える
ことによる作用について、図１２を用いてより詳しく説
明する。図１２は、三層構造の遮光膜２を備えることに
よる作用を説明するための説明図である。図１２を参照
して、位相シフトマスクの上下には、従来例で説明した
ように、集光レンズあるいは縮小投影レンズといった光
学系が設けられている。そのため、位相シフトマスクに
おける遮光膜２には、上部からの反射光５および位相シ
フトマスク下に配置されるウェハなどからの下部からの
反射光６が入射する。そして、入射した反射光５，６
は、低反射率の膜２ｂ，２ｃにある程度吸収された後、
さらに反射して反射光５ａ，６ａとなる。しかし、遮光
膜２にそれぞれ低反射率の膜２ｂ，２ｃが設けられるこ
とによって、それぞれの反射光５，６の反射率を著しく
低減させることが可能となる。この場合であれば、低反
射率の膜２ｂ，２ｃを設けない場合の反射率が約５０％
程度であるのに対し、低反射率の膜２ｂ，２ｃを設ける
ことによって、約１１％程度の反射率に抑えることが可
能となる。それにより、位相シフトマスクに入射してく
る光源からの光に対する反射光の影響を著しく低減させ
ることが可能となる。その結果、パターニングの精度向
上に寄与し得ることとなる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、比較
的低温で、遮光膜２上および基板１上に、位相シフト部
を有する透明膜が形成される。この透明膜は低温雰囲気
中で形成されるため、遮光膜を熱膨張させるといった現
象を回避することが可能となる。それにより、高温雰囲
気下で透明膜を形成する場合に比べて、パターンの解像
結果をより設計値に近いものとすることが可能となる。
また、遮光膜の側面を傾斜させることによってこの遮光
膜の周縁部近傍に、なだらかな傾斜を有する位相シフト
部を形成することが可能となる。それにより、所望の幅
の位相シフト部を容易に得ることができる。これによっ
ても、解像度が向上し、パターンの解像結果を設計値に
より近いものとすることが可能となる。さらに、遮光膜
上および基板上に透明膜を堆積させるだけでよいため、
製造も容易であり、位相シフト部の膜厚制御も容易とな
る。さらに、位相シフトマスク上の段差も滑らかで入り
組んでいないので、洗浄工程後の異物の残存などといっ
た現象をも回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に基づく位相シフトマスクの一実施例
を示す断面図である。

【図２】この発明に基づく位相シフトマスクの他の実施
例を示す断面図である。

【図３】この発明に基づく位相シフトマスクのさらに他
の実施例を示す断面図である。

【図４】図２に示される位相シフトマスクの一製造方法
における第１工程を示す断面図である。

【図５】図２に示される位相シフトマスクの一製造方法
における第２工程を示す断面図である。
．

【図６】図２に示される位相シフトマスクの一製造方法
における第３工程を示す断面図である。

【図７】図２に示される位相シフトマスクの一製造方法
における第４工程を示す断面図である。
．

【図８】図２に示される位相シフトマスクの他の製造方
法における第１工程を示す断面図である。

【図９】図２に示される位相シフトマスクの他の製造方
法における第２工程を示す断面図である。

【図１０】図２に示される位相シフトマスクの他の製造
方法における第３工程を示す断面図である。

【図１１】この発明に基づくさらに他の実施例における
位相シフトマスクを示す断面図である。

【図１２】図１１に示される位相シフトマスクの作用を
説明するための説明図である。

【図１３】Ｓｉの不純物濃度（ｃｍ^{- 3}）と抵抗（ＯＨ
Ｍ−ｃｍ）との関係を示す図である。

【図１４】Ｓｉを透過する光の透過率（％）と透過光の
波長（ｎｍ）との関係を示す図である。

【図１５】従来の縮小投影露光装置の光学系の概略構成
を示す構成図である。

【図１６】従来のフォトマスクの一例を示す断面図
（ａ）、透過光の説明図（ｂ）〜（ｄ）および従来のフ
ォトマスクを用いてパターニングした場合のレジストの
断面図（ｅ）である。

【図１７】従来の位相シフトマスクの一例を示す断面図
（ａ）、透過光の説明図（ｂ）〜（ｄ）および従来の位
相シフトマスクを用いてパターニングした場合のレジス
トの断面図（ｅ）である。

【図１８】従来の他の位相シフトマスクを示す断面図お
よびその製造方法を順次示す断面図（ａ）〜（ｄ）であ
る。

【図１９】図１８に示される従来の位相シフトマスクの
問題点を示す説明図である。

【図２０】図１８に示される従来の位相シフトマスクの
他の問題点を示す説明図である。

【図２１】図１８に示される位相シフトマスクの改良例
となる位相シフトマスクを示す断面図（ａ），（ｂ），
（ｃ）である。

【符号の説明】

１，基板２，遮光膜２ａ，クロム膜２ｂ，２ｃ，クロム酸化膜３，透明膜４，４ａ，４ｂ，レジストパターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な基板と、前記基板上に形成され、前記基板と接する底面と、前記
底面とのなす角度が鋭角である側面と、前記底面と平行
でかつ前記側面とのなす角度が鈍角である上面とを有す
る遮光膜と、前記遮光膜上および前記基板上に形成された透明膜と、
を備えたフォトマスク。
【請求項２】透明な基板と、前記基板上に形成された低反射率の第１の膜と、前記第１の膜上に形成され、遮光機能を有する第２の膜
と、を備えたフォトマスク。
【請求項３】前記第２の膜上には、低反射率の第３の
膜が形成された、請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項４】前記第２の膜は、前記第１の膜の上面と
接する底面と、前記底面とのなす角が鋭角であり前記第
１の膜の側面とほぼ面一である側面と、前記側面と鈍角
をなす上面とを有しており、前記第３の膜上および前記基板上には透明膜が形成され
ている、請求項３に記載のフォトマスク。
【請求項５】透明な基板上に上底の長さが下底の長さ
よりも短い台形形状に遮光膜をパターニングする工程
と、前記基板上および前記遮光膜上に２５０℃以下の温度で
透明膜を形成する工程と、を備えたフォトマスクの製造
方法。