JPH07110571A

JPH07110571A - 光学マスクおよびマスクブランク

Info

Publication number: JPH07110571A
Application number: JP25414093A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Fukushima; 祐一福島
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】従来は光透過部と位相シフト部との各透過率に
多大な差があるために、露光転写の際に光強度に差が生
じて解像度や寸法ばらつきに大きな問題が生じていた状
況を改善し、本光学マスクにより露光転写されたレジス
トパターンが、位相シフト技術を用いない従来の露光法
の場合よりも寸法精度が高いことは勿論、解像度向上で
充分な効果を上げ、しかも転写パターン寸法のばらつき
も低減出来る光学マスクとそれに用いられるマスクブラ
ンクとを提供する。【構成】透明基板に遮光部、光透過部、そして位相シフ
ト部とを備えた光学マスクにおいて、該光学マスクを使
用してフォトファブリケーションを行なう際の露光波長
に対する透過率に関して、光透過部と位相シフト部との
両者の透過率が同等になる層構成にすることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ、Ｕ
ＬＳＩ等々に代表される半導体集積回路の製造をはじめ
とする極めて微細なパターンをフォトファブリケーショ
ンを応用して形成する際に、複製用原版として使用され
る光学マスク（フォトマスク）およびそれに用いるマス
クブランクに係わり、特には位相シフト技術を用いたも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフォトマスクでは、微細なパター
ンの投影露光に際し、近接したパターンはマスクの光透
過部を通過した光が回折し、互いに干渉し合うことによ
って、パターン境界部では光強度が強まり、レジスト上
の転写像のうち前記パターン境界部でもが感光してしま
い、結果としてウェハー上に転写されたパターンが分離
解像しないという不具合が生じていた。そして、高集積
化が進んだ半導体集積回路になるほどパターンは著しく
微細になってゆくという概ねの傾向もあり、前記のよう
に微細パターンが分離解像しないということは、紛れも
なく致命的な重大問題となっていた。この現象は露光波
長に近い微細なパターンほどその傾向が強く、原理的に
は従来のフォトマスクと従来の露光光学系では光の波長
以下の微細パターンを解像することは不可能であった。
そこで、隣接するパターンを透過する投影光の位相を互
いに１８０度とすることにより微細パターンの解像力を
向上させるという、いわゆる位相シフト技術を用いたフ
ォトマスク（一般には位相シフトマスクと称される）が
開発された。

【０００３】すなわち、隣接する相等しい幅の開口部の
片側に透明材料よりなる位相シフト部を設けることによ
り、透過光が回折し干渉し合う際、位相が反転している
ために境界部の光強度は逆に弱め合い、強度ゼロにな
り、その結果として転写パターンは分離解像する。この
関係は焦点の前後でも成り立っているため、焦点が多少
ずれていても解像度は従来法よりも向上し、焦点裕度が
改善される。上記のような位相シフト法はＩＢＭのＬｅ
ｖｅｎｓｏｎらによって提唱され、特開昭５８−１７３
７４４号公報に示され、また原理としては特公昭６２−
５０８１１号に記載されている。

【０００４】なお、位相シフト効果を最大にするために
は、位相反転量を１８０゜にすることが望ましい。この
ためには次式、すなわちｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝・・・（イ）の関係が成り立つように、膜厚ｄとなる位相シフト層を
形成すればよい。ただし、ここでｄは位相シフト部膜
厚、λは露光波長、そしてｎは屈折率を示す。また、位
相シフト効果が得られる膜厚ｄの許容範囲は、位相反転
量の±１０゜以内であればよい。

【０００５】さて、図２（ａ）〜（ｆ）には従来の技術
に関わる位相シフトマスクの製造方法を示してある。ま
ず図２（ａ）では、透明基板１１上にエッチング停止層
１２、位相シフト層１３、遮光層１４、電子線レジスト
層１５をこの順に設けたことを示す。ついで図２（ｂ）
に示すように、所定のリソグラフィ工程により遮光パタ
ーンを形成した後、前記電子線レジストを除去する。次
に図２（ｃ）では、この基板上に所定の手段でＨＭＤＳ
（ヘキサメチルジシラザン）処理を施し、その上に電子
線レジスト層１５’、導電性高分子層１６をこの順に設
け、所定の露光条件で電子線を用いた重ね合わせ描画１
７を行う。この重ね合わせ描画は、下層にある遮光パタ
ーンに対して重ね合わせを行うものであり、遮光パター
ン中に形成されたアライメントマークを描画装置が電子
線走査により読み取り、その情報に基づいて遮光パター
ンと描画位置との位置座標のずれを補正して位相シフト
パターンの描画を行うものである。

【０００６】続いて図２（ｄ）に示すように、所定の方
法で現像してレジストパターンを形成し、次に図２
（ｅ）に示すように前記レジストパターンおよびその下
層の遮光パターンをマスクとして位相シフト層１３をエ
ッチングし、位相シフトパターン１３’を形成する。最
後に、図２（ｆ）のように残ったレジストを除去して位
相シフトマスクを得る。

【０００７】前記工程中で、遮光層１４の材質は一般に
クロムの単層構成もしくはクロムや酸化クロム・窒化ク
ロムなどの金属あるいは金属酸化物、金属窒化物の多層
構成からなり、位相シフト層１３の材質は二酸化珪素
（ＳｉＯ₂）のような透明性の高い物質からなる。また
エッチング停止層１２は酸化アルミニウム（Ａｌ
₂Ｏ₃）あるいは窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）などの、透明
性が高くかつ位相シフト層のエッチングを行なう条件で
はエッチングされない物質からなる。

【０００８】また、導電性高分子層１６は電子線描画を
精度よく行うために設けるものであり、その作用とは、
電子線レジストに対して電子線を照射するに際し、透明
基板、エッチング停止層、位相シフト層および電子線レ
ジストのいずれもが絶縁性を有するために起こる帯電現
象の発生を、前記導電性高分子層１６のもつ導電性によ
って防止するものである。前記導電性高分子層１６は一
般に溶剤または水への浸漬処理により容易に除去でき、
アルカリ性レジスト現像液で除去できるものもある。

【０００９】また、前記ＨＭＤＳとはいわゆるシランカ
ップリング剤の一種であり、親水性表面にこれを塗布す
ることにより疎水化するための界面活性剤としての効果
を有する。このときＨＭＤＳは、ＳｉＯ₂からなる材質
の表面に存在する親水性の−ＯＨ基とカップリング反応
を起こし、表面に疎水性の基をつくることができ、これ
によって親水性のＳｉＯ₂と疎水性のレジストとの中間
層としての役割を果たし、接着性を改善する。なお、Ｈ
ＭＤＳ自身は常温では揮発性を有し、表面改質にあずか
った分子層以外は揮発するため、その後のリソグラフィ
処理工程においては何ら影響を与えず、ＨＭＤＳの除去
処理は必要ない。

【００１０】前記位相シフト層のエッチング方法として
はウェットエッチングあるいはドライエッチングのうち
のいずれも可能であるが、エッチングストッパー層材料
としてはこれらのエッチング方法に対応した耐性の高い
材料を用いる。

【００１１】ここで、前記光透過部とは位相シフト層が
エッチングによって除去された部分を表し、前記位相シ
フト部とは位相シフト層が残り、かつ遮光層が除去され
た部分を表す。また、本発明で称する光学マスクあるい
は単にマスクとは、半導体集積回路の主要な製造装置の
ひとつである投影露光装置もしくは縮小投影露光装置
（一般にはステッパーと称する）に装着して使用される
露光用原版を表すが、一般にはフォトマスクあるいはレ
チクルと表現する場合もある。

【００１２】ところが、上記の従来の技術による方法で
製造されたマスクは、投影露光装置に装着して露光した
際に、光透過部と位相シフト部との間でマスク全体とし
て透過率に差が生じることにより、前記の位相シフト効
果が充分に得られないという欠点があった。

【００１３】すなわち、図４に示すように、露光の際に
マスクを透過する入射光のうち光透過部を通る光（Ｐ
１）は透明基板およびエッチング停止層のみを通過し、
位相シフト部を通る光（Ｐ２）は透明基板およびエッチ
ング停止層と位相シフト層を通過する。ここで、エッチ
ング停止層と位相シフト層とは使用されている材料が異
なるため、それらの光学定数（屈折率）も異なる。そし
て、光の屈折と反射の法則から、入射光は透明膜中で反
射・干渉を生じ、透過率が変化することが明らかであ
る。

【００１４】そして、透過率の変化量は、膜による光の
吸収がない場合でも膜の構成や膜厚・屈折率により様々
である。前記の場合光透過部と位相シフト部との透過光
は単層膜と２層膜の差異とみなすことができ、一般には
透過率は一致せず、透過率の差を生じてしまう。その結
果として、例えば、光透過部と位相シフト部との各開口
幅がもし同じである場合であっても透過率には差がある
ことから、この光学マスクを用いて露光転写を行った際
には、それぞれの開口部の光強度には差が生じてしま
い、転写パターン寸法精度に対して図らずも多大な悪影
響を与えることになる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、従
来の技術に係る光学マスクのように、光透過部と位相シ
フト部との各透過率の間に問題となる差があるために、
露光転写を行った際にそれぞれの開口部の光強度に差が
生じてしまうことから前記のような不具合が発生してい
た状況を改善し、光学マスクを使用した露光により転写
されたレジストパターンに関して、位相シフト技術を用
いない従来の露光法の場合よりも寸法精度が高いことは
勿論、解像度向上で充分な効果を上げることが出来、し
かも転写パターン寸法のばらつきも低減出来る光学マス
クとそれに用いられるマスクブランクとを提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段とは、すなわち、透明基板に遮
光部、光透過部、そして位相シフト部とを備えた光学マ
スクにおいて、前記光学マスクを使用してフォトファブ
リケーションを行なう際の露光波長に対する透過率に関
して、光透過部と位相シフト部との両者の透過率が同等
であることを特徴とする光学マスクである。

【００１７】好ましくは、前記光学マスクにおいて、光
透過部と位相シフト部との両者の透過率の差が１％以内
であることを特徴とする前記の光学マスクである。

【００１８】あるいは、透明基板に遮光部、光透過部、
そして位相シフト部とを備えた光学マスクにおいて、前
記光学マスクを使用してフォトファブリケーションを行
なう際の露光波長と比較して、位相シフト層として作用
する透明層の膜厚が前記露光波長の２分の１の正整数倍
であることを特徴とする光学マスクである。

【００１９】あるいは、透明基板上に、第一の透明層、
第二の透明層、および遮光層がこの順に形成されてなる
マスクブランクにおいて、前記マスクブランクを用いて
製造した光学マスクを使用してフォトファブリケーショ
ンを行なう際の露光波長と比較して、前記第二の透明層
の膜厚が前記露光波長の２分の１の正整数倍であること
を特徴とするマスクブランクである。

【００２０】好ましくは、前記マスクブランクにおい
て、前記第一の透明層は、次に挙げる材料、すなわち、
アルミナ、スピネル、酸化錫、タンタル、酸化タンタ
ル、窒化タンタル、サイアロン、酸化インジウムリン、
酸化マグネシウム、酸化ジルコン、酸化亜鉛、あるいは
フッ化マグネシウム、のうち少なくともいずれかが含ま
れていることを特徴とする前記のマスクブランクであ
る。

【００２１】また好ましくは、前記マスクブランクにお
いて、前記第二の透明層の材料に関して、（イ）第二の
透明層の材料は、第一の透明層のものとは異なっている
こと、（ロ）第二の透明層は、次に挙げる材料、すなわ
ち、二酸化珪素、酸化珪素、窒化珪素、スピンオングラ
ス（ＳＯＧ）、感光性樹脂、酸化アルミニウム、あるい
はフッ化マグネシウム、のうちの少なくともいずれかが
含まれていること、以上（イ）および（ロ）を満たすこ
とを特徴とする前記のマスクブランクである。

【００２２】さらに好ましくは、前記マスクブランクに
おいて、その遮光層に関して、（ハ）遮光層は、単層構
造あるいは多層構造のいずれかであること、（ニ）遮光
層には、次に挙げる材料、すなわち、クロム、酸化クロ
ム、あるいは珪化モリブデン、のうちの少なくともいず
れかを含む層があること、以上（ハ）および（ニ）を満
たすことを特徴とする前記のマスクブランクである。

【００２３】さて、以下では、図面を参照しつつ本発明
をより詳細に説明する。図１（ａ）は本発明に係わる光
学マスクの一実施例の概略の構成を示した図である。ま
ず、透明基板１上に第一の透明層２が形成され、その上
に第二の透明層３により位相シフトパターンが形成され
る。さらにその上に、遮光層４により遮光パターンが形
成されているものである。ここで、前記エッチング停止
層は第一の透明層に相当し、前記位相シフト層は第二の
透明層に相当する。また、この構成からわかるように、
前記光透過部は基板と第一の透明層から成り、前記位相
シフト部は基板および第一の透明層と第二の透明層とか
ら成る。

【００２４】なお、ここでいう位相シフト層とは、光学
マスクの面内を見渡して開口部の層構成を見比べた際
に、透明基板を含めて透明で最も薄い層構成の部分を基
準として、これよりも厚い透明な層構成となる部分で、
前記基準となる層構成の部分との厚さの差をなす透明な
層の部分を指している。

【００２５】第二の透明層３の膜厚（ｄ₂）は次の
（ロ）式で表される。ｄ₂＝（１／２）・ｍλ／ｎ（ロ）（λ：露光波長、ｎ：透明層屈折率、ｍ：正整数）光学薄膜の理論において、光の屈折・反射の法則から導
かれるように、透明膜の膜厚が透過光の波長の２分の１
の整数倍に等しいときの透過率は、膜の干渉による反射
が無くなるために変化せず、これはとりもなおさず基板
のみの場合の透過率に等しいといえる。すなわち光学的
には膜が無い場合と同等に取り扱える。そしてこのよう
に設定することにより、光学的にはあたかも第二の透明
層は存在しないかのように振る舞う。すなわち、第一の
透明層のみの場合と、第一の透明層と第二の透明層とが
重なる場合とは、透過率が等しくなる。またこの結果
は、第一の透明層の膜厚や屈折率のいずれにも依存しな
い。

【００２６】従って、第二の透明層の条件を（ロ）式の
ように設定することにより、前記光透過部と位相シフト
部との両者の透過率の差を無くすことができる。ただ
し、透過率の絶対値は第一の透明層の干渉効果によって
変化するので、透過率の値を所定の値以上とするために
は第一の透明層の透過率を考慮することも必要になる。
すなわち、この場合には第一の透明層の材料となるべく
透明性の高い者にすること、および第一の透明層の膜厚
を支障ない程度に薄くすること、などにより対処すれば
よい。

【００２７】ところで、一般に、透明基板および透明多
層膜から構成される場合の透過率あるいは反射率は、そ
れらの膜厚や光学定数をパラメータとして計算すること
が出来る。この計算に係わる理論自体の詳細について
は、一般論として光学薄膜を扱った文献等で既に公知と
なっており、例えばそれらを参照することが出来る。そ
して、本発明に係わる光学マスクおよびマスクブランク
の層構成に関して前記光学薄膜の理論を適用して光学的
な観点から計算を行い、計算結果から得られる第一の透
明層の膜厚と位相シフト部の透過率との間の関係を図示
したものが図５である。さて、ここでこの結果を考察し
てみると、逆に、位相シフト部の透過率を所定の値とす
るときの第一の透明層の膜厚を見積もることもできる。
このことから、もし第二の透明層が前記（ロ）式に基づ
く条件に設定出来ていれば、位相シフト部の透過率には
変化が無く、第一と第二との両透明層があるにも係わら
ず第一の透明層のみがある場合と等価な透過率となる。

【００２８】図１（ｂ）も本発明の光学マスクの構成を
示した図であるが、その構成は（ａ）と異なり、透明基
板１上に第一の透明層２、その上に遮光層４が形成され
ており、その上に第二の透明層３が形成され、それぞれ
の層がパターン形成されているものである。しかし、光
透過部および位相シフト部の層の構成は同じであるた
め、図１（ａ）の場合とまったく同様のことがいえる。

【００２９】なお、第二の透明層３の最適となる膜厚
は、前記（ロ）式から算出される。つまり、第二の透明
層３の材料を例えばＳｉＯ₂とすると、ＳｉＯ₂の屈折
率を１．４８、露光波長λを３６５ｎｍ（ｉ線）とした
場合で、膜厚ｄ₂＝ｍ×１２３．３（ｎｍ）となる。

【００３０】ただし次の理由から、この膜厚としては、
ある程度の範囲設定を設けてその範囲内の膜厚であれば
実用上は最適値としても支障が無い、という範囲があ
る。つまり、その範囲内の膜厚であれば、隣接する開口
部からの透過光の位相をずらして互いに光強度を相殺さ
せ、微細パターンを分離解像させる効果は十分に得られ
る。すなわち、位相シフト技術による前記の効果を厳密
に最大限に得るためには、位相差が１８０゜になるよう
な膜厚である必要があり、その膜厚は前記（イ）式から
算出され約３８０ｎｍとなるのであるが、実際には位相
反転量１８０゜に対して±１０゜の範囲内にあれば前記
の効果は実用上では充分に得られる（このことは公知で
ある。）ことから、実用上の最適膜厚は約３６０〜４０
０ｎｍの範囲内にあればよい、ということになる。そこ
で、膜厚ｄ₂がこの範囲内となる正整数ｍの値は３であ
り、このときｄ₂は約３７０ｎｍとなる。このようにし
て、透過率および位相差の条件を両方満足する膜厚条件
を導くことができる。

【００３１】第一の透明層２の膜厚は、前述のようにそ
の領域に設けられた層構成の全層からなる透過率を変化
させる要因となる。そして、通常の露光用光学マスクと
しては、光透過部の透過率は７０％以上が望ましい。こ
れらのことから、第一の透明層の膜厚範囲を考慮する必
要がある。

【００３２】さて、前記の図５は計算により得られた結
果であり、縦軸に位相シフト部の透過率、そして横軸に
第一の透明層の膜厚をとり、これらの関係を示してい
る。なお、このときの条件は、露光波長を３６５ｎｍ、
第一の透明層の材質はマグネシアスピネル（屈折率は
１．８０）、第二の透明層の材質はＳｉＯ₂（屈折率は
１．４８、膜厚は３７０ｎｍ）として計算した例であ
る。この結果から、この条件の下では、第一の透明層の
膜厚に関わらず常に透過率７０％以上となることが判
る。この場合、フォトファブリケーションを行なう際の
マスクの透過率は７０％以上であれば充分に露光が可能
であるから、第一の透明層の膜厚がどのような値であっ
ても許されるということになる。また、より厳しい条件
として、例えば８５％以上の透過率を望むならば、この
関係から第一の透明層の膜厚の許容範囲が制限されるこ
とが判る。従って、このような検討を行うことにより第
一の透明層の膜厚について適合条件を導くことができ
る。ただし、図５のように透過率曲線が波状を示してい
るが、その振幅の大きさは薄膜の屈折率の大きさに比例
するので、第一の透明層の屈折率に係わる透過率の変化
を上記のような計算により求めておくことが望ましい。
また、遮光層４の膜厚は特に制限はない。但し、膜厚の
分布のばらつきやピンホールが発生すること、そしてあ
まりに厚過ぎると成膜の際に長時間を要して好ましくな
いこと等を考慮すると、充分な遮光性を有するために
は、７０〜２００ｎｍの範囲内にあることが一般には好
ましい。

【００３３】

【作用】前記従来の技術の項でも述べたように、従来の
技術により作製された光学マスクは、投影露光装置に装
着して露光した際に、光透過部と位相シフト部との両者
の透過率に差が生じてしまうことから、本来期待されて
いた位相シフト効果が充分に得られないばかりか、転写
されるレシストパターンでは寸法ばらつきが却って劣化
するという欠点すらあった。一方、本発明に係わる光学
マスクは、第一と第二との二つの透明層を有し、第二の
透明層の位相膜厚を露光波長の２分の１の正整数倍とす
ることにより、光透過部の透過率と位相シフト部との透
過率との差を解消することができ、これにより開口部の
光強度を同等とすることが出来るようになり、充分な位
相シフト効果を得られ、転写されたレジストパターンの
寸法ばらつきも防ぎ寸法精度を大幅に向上することがで
きる。

【００３４】この透過率の差は次に示す理由によって生
じている。すなわち、位相シフト部の層構成は基板上に
第一の透明層、第二の透明層という２層の透明層が存在
しており、露光の際に透過する光はこれら透明薄膜から
なる層の間で多重干渉を起こす。このことは２層の材質
が異なり屈折率も異なることから、光の反射・屈折の法
則により説明される。さらに多重干渉の結果、透過光の
透過率が変化する。変化の度合いは透明層の膜厚、屈折
率、吸収係数等の光学定数の値が既知であれば正確に計
算することができる。

【００３５】さて、光透過部は基板上に第一の透明層だ
けの単層膜構成となるから、前記位相シフト部とは透過
光の干渉の状況が異なるので、位相シフト部と光透過部
とで透過率に差が生じることになる。そして、これら二
層の透明層と単層の透明層との違いによる透過率の差
は、前記のように予め計算で求めることが可能であるた
め、所定の透過率の差が得られるように、各透明層の膜
厚及び光学定数（屈折率、吸収係数）をパラメータとし
て、これらの層の好ましい設計を行なうことができる。

【００３６】

【実施例】図３（ａ）〜（ｅ）は本発明に係わる光学マ
スクおよび光学マスクブランクの製造工程を示すもので
ある。

【００３７】まず図３（ａ）に示すように、合成石英基
板２１上に第一の透明層２２としてマグネシアスピネル
膜（膜厚２０ｎｍ）、第二の透明層２３としてＳｉＯ₂
膜（膜厚３７０ｎｍ）をこの順に設けた。続いて、遮光
層２４として、酸化クロム膜・金属クロム膜・酸化クロ
ム膜をこの順に積層した低反射クロム遮光膜（膜厚約１
１０ｎｍ）を設け、光学マスクブランクを得た。

【００３８】次にこの光学マスクブランクを基板とし
て、図３（ｂ）のように、基板上に電子線レジスト層２
５としてポジ型レジスト（チッソ製、商品名：ＰＢ
Ｓ）を膜厚５００ｎｍに塗布形成した後、所定のプリベ
ーク処理を行ったうえでラスタースキャン型電子線描画
装置を用いて、加速電圧１０ｋＶ、ドーズ量約２．５μ
Ｃ／ｃｍ²の条件の下で所定のパターンを描画し、しか
る後に現像処理を行ってレジストパターンを得た。

【００３９】更に図３（ｃ）のように、所定のポストベ
ーク処理後に、前記レジストパターンをマスクパターン
として遮光膜をクロム用エッチング液（硝酸第二セリウ
ムアンモニウム）を用いてウェットエッチングを行い、
遮光パターンを形成した。そして、レジスト剥離液を用
いてレジストを剥離した。

【００４０】続いて、図３（ｄ）に示すように、基板を
所定の方法で洗浄し乾燥した後に、まずＨＭＤＳ処理を
施し、次に基板上の全面に電子線レジスト層２５’とし
てポジ型レジスト（東亜合成化学製、商品名：ＴＴＣ
Ｒ、膜厚５００ｎｍ）及び導電高分子層２６（昭和電工
製、商品名：ＥＳＰＡＣＥＲ１００、膜厚約３０ｎｍ
をスピンコート法によりこの順に塗布し、そして所定の
プリベーク処理後にベクタースキャン型電子線描画装置
を用いて、加速電圧２０ｋＶ、ドーズ量約１０μＣ／ｃ
ｍ²の条件の下で重ね合わせ描画２７を行い、所定のパ
ターンを描画した。

【００４１】次に、所定の現像液（メチルイソブチルケ
トンとｎ−プロパノールとの体積比５：５の混合液）を
用いて現像し、レジストパターンを得た後、図３（ｅ）
に示すように、レジストパターンおよびその下の遮光パ
ターンをエッチング用マスクパターンとして、平行平板
型反応性イオンエッチング装置（ＲＩＥ装置）を用いて
ＳｉＯ₂膜のドライエッチングを行い、エッチングされ
た部分の側面の断面形状の直線性が良くエッチング異方
性も高いエッチング形状であり、かつ寸法再現性も良い
位相シフトパターンが得た。その後に、レジストを除去
して所望の光学マスクが得られた。

【００４２】このときのドライエッチング条件は、Ｃ₂
Ｆ₆ガスとＨ₂ガスを使用し、その混合比はＣ₂Ｆ₆：
Ｈ₂＝１０：１、パワー３００Ｗ、ガス圧０．０３Ｔｏ
ｒｒとした。なお、エッチング時間は約１５分間であ
り、ＳｉＯ₂のエッチングが前記エッチング停止層に達
するまで行った。エッチング方法としては、上記の例に
限るものではなくドライエッチングとウェットエッチン
グとのどちらでもよいが、下層にある第一の透明層はこ
のエッチングに対し耐久性のあるものとする。また、一
般には前者の方がエッチング異方性が高い場合が多いこ
とから、状況により適宜に選択して差し支えない。

【００４３】第一の透明層２、第二の透明層３、そして
遮光層４の成膜方法については、それぞれ公知の薄膜形
成法を用いればよい。例えば、スパッタリング法、真空
蒸着法、ＣＶＤ法、そしてイオンプレーティング法など
の気相成長法や、あるいは液層成長法などの形成方法が
あるが、特に限定されるものではない。

【００４４】本実施例で得られた光学マスクを用いて、
位相シフトマスクを使用する以前から用いている縮小投
影露光装置（露光波長３６５ｎｍ）を利用し、シリコン
ウェハー上のレジスト層に露光しレジストパターンを形
成したところ、最小線幅が約０．３μｍの微細パターン
を寸法再現性よく得らることが出来、かつチップ内の寸
法バラツキも±０．０５μｍ以内という良好な値であっ
た。これらは、従来の技術に係わる位相シフトマスクを
用いた場合の寸法バラツキ±０．１５μｍと比べると、
非常に高精度な効果が得られたことが判る。

【００４５】

【発明の効果】本発明に係わる光学マスクの構成により
得られた光学マスクは、その光学マスクを使用してフォ
トファブリケーションを行なう際の露光波長に対する透
過率に関して、光透過部と位相シフト部との両者の透過
率の差を解消することによって、従来技術のままである
と両者からの等価光の光強度に差が生じて解像度向上の
効果が低下し転写レジストパターンの寸法ばらつきまで
も増大してしまう、といった不具合を防止し、そのう
え、位相シフト技術を用いない従来の露光法の場合より
も寸法精度が高いことは勿論、解像度向上で充分な効果
を上げることが出来、しかも転写パターン寸法のばらつ
きも低減出来る光学マスクとそれに用いられるマスクブ
ランクとを提供することが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる光学マスクの一実施例につい
て、その構成の概要を断面図を用いて示す説明図であ
る。（（ａ），（ｂ））

【図２】従来の技術に係わる光学マスクの一例につい
て、その構成の概要を断面図を用いて示す説明図であ
る。（（ａ）〜（ｆ））

【図３】本発明に係わる光学マスクの別の実施例につい
て、その製造工程の概要を断面図を用いて示す説明図で
ある。（（ａ）〜（ｅ））

【図４】従来の技術に係わる光学マスクを用いて露光す
る場合に、この光学マスクを透過する光の概略の様子に
ついて、断面図を用いて示す説明図である。

【図５】本発明に係わる光学マスクによって得られる効
果を計算により推定した結果を示す説明図である。

【符合の説明】

１・・・透明基板２・・・第一の透明層３・・・第二の透明層３’・・・位相シフトパターン４・・・遮光層ｄ₁・・・第二の透明層の膜厚ｄ₂・・・第一の透明層の膜厚１１・・・透明基板１２・・・第一の透明層１３・・・第二の透明層１３’・・・位相シフトパターン１４・・・遮光層１５・・・電子線レジスト層１５’・・・電子線レジスト層１６・・・導電性高分子層１７・・・電子線重ね合わせ描画２１・・・透明基板２２・・・第一の透明層２３・・・第二の透明層２４・・・遮光層２５・・・電子線レジスト層２５’・・・電子線レジスト層２６・・・導電性高分子層２７・・・電子線重ね合わせ描画Ｐ１・・・光透過部の入射透過光Ｐ２・・・位相シフト部の入射透過光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板に遮光部、光透過部、そして位相
シフト部とを備えた光学マスクにおいて、該光学マスクを使用してフォトファブリケーションを行
なう際の露光波長に対する透過率に関して、光透過部と
位相シフト部との両者の透過率が同等であることを特徴
とする光学マスク。
【請求項２】前記光学マスクにおいて、光透過部と位相シフト部との両者の透過率の差が１％以
内であることを特徴とする請求項１記載の光学マスク。
【請求項３】透明基板に遮光部、光透過部、そして位相
シフト部とを備えた光学マスクにおいて、該光学マスクを使用してフォトファブリケーションを行
なう際の露光波長と比較して、位相シフト層として作用
する透明層の膜厚が該露光波長の２分の１の正整数倍で
あることを特徴とする光学マスク。
【請求項４】透明基板上に、第一の透明層、第二の透明
層、および遮光層がこの順に形成されてなるマスクブラ
ンクにおいて、該マスクブランクを用いて製造した光学マスクを使用し
てフォトファブリケーションを行なう際の露光波長と比
較して、該第二の透明層の膜厚が該露光波長の２分の１
の正整数倍であることを特徴とするマスクブランク。
【請求項５】前記マスクブランクにおいて、前記第一の透明層は、次に挙げる材料、すなわち、アルミナ、スピネル、酸化錫、タンタル、酸化タンタ
ル、窒化タンタル、サイアロン、酸化インジウムリン、
酸化マグネシウム、酸化ジルコン、酸化亜鉛、あるいは
フッ化マグネシウム、のうち少なくともいずれかが含ま
れていることを特徴とする請求項４記載のマスクブラン
ク。
【請求項６】前記マスクブランクにおいて、前記第二の透明層の材料に関して、（イ）第二の透明層
の材料は、第一の透明層のものとは異なっていること、
（ロ）第二の透明層は、次に挙げる材料、すなわち、二
酸化珪素、酸化珪素、窒化珪素、スピンオングラス（Ｓ
ＯＧ）、感光性樹脂、酸化アルミニウム、あるいはフッ
化マグネシウム、のうちの少なくともいずれかが含まれ
ていること、以上（イ）および（ロ）を満たすことを特
徴とする請求項４乃至５記載のマスクブランク。
【請求項７】前記マスクブランクにおいて、その遮光層に関して、（ハ）遮光層は、単層構造あるい
は多層構造のいずれかであること、（ニ）遮光層には、
次に挙げる材料、すなわち、クロム、酸化クロム、ある
いは珪化モリブデン、のうちの少なくともいずれかを含
む層があること、以上（ハ）および（ニ）を満たすこと
を特徴とする請求項４乃至６記載のマスクブランク。