JPH07152146A - 位相シフトマスクの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半遮光層を備える位相シフトマスクの作製方
法であって、光透過領域や位相シフト領域のドライエッ
チング加工形成における半遮光層の膜厚の変動を無く
し、光透過領域や位相シフト領域を所望のパターン形状
に正確に形成することができる位相シフトマスクの作製
方法を提供する。 【構成】 レジストパターンをエッチング用マスクとし
て半遮光層形成材料を選択的に除去して半遮光層２２を
形成した後、半遮光層上にレジスト３０を付着させたま
ま、好ましくは屈折率の異なるポジ型フォトレジスト３
１を更に表面に塗布し、裏面から所定波長の平行露光光
４０を照射し、現像して形成されるレジストパターンを
マスクとして位相シフト部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半遮光層を備える位相
シフトマスクの作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、露光光を互いに位相を異なら
しめて透過する部分を有する位相シフトマスクが知られ
ている。また、半遮光層を備える位相シフトマスクが、
例えば、いわゆるハーフトーン位相シフトマスクとして
知られている。これらのマスクは、例えば、半導体デバ
イスの製造プロセスにおけるリソグラフィー工程等にお
いて利用される。

【０００３】一般に半導体デバイスの製造におけるリソ
グラフィー工程で使用されるフォトマスクは、フォトマ
スク上のパターン形状をウェーハ上のレジスト材料に転
写するために用いられる。半導体デバイスにおけるパタ
ーン寸法は年々微細化されており、透明基板上に光透過
部と遮光部のみとからパターンが形成された従来型フォ
トマスクでは、リソグラフィー工程で使用される光露光
装置の露光波長程度の微細なパターン寸法の解像は困難
であり、また半導体デバイス製造段階でウェーハ上のレ
ジスト材料の表面に生じる段差の上下で同じ解像度を得
るための十分な焦点深度を得ることが困難であるという
問題が生じている。このような背景で、上記従来型フォ
トマスクにおける問題を解決する手法として、フォトマ
スクの透過光の位相が２種類以上となるように光透過部
に位相シフト領域を形成し、位相が異なる透過光どうし
の光干渉作用を利用する所謂位相シフトマスクが用いら
れるようになって来ているのである。

【０００４】位相シフトマスクを用いることにより、従
来型フォトマスクでは形成不可能な微細パターンの形成
が可能であり、また従来型フォトマスクでは対応が不可
能なウェーハ上のレジスト表面の大きな段差に対しても
その段差の上下で同じ解像度を得ることが可能となる。

【０００５】従来の位相シフトマスクの作製方法を図１
５〜図３１を参照して、以下に説明する。なお、以下に
説明する従来の位相シフトマスクの作製方法において
は、レジストとしてポジ型レジストを使用する場合を例
にとり説明する。

【０００６】従来の位相シフトマスク作製方法例１ 半遮光層と透明基板との間に光の位相をシフトさせる位
相シフト材料層が形成された構造を有する従来の位相シ
フトマスク作製方法を、図１５ないし図１９を参照して
説明する。

【０００７】例えば、石英からなる透明基板２０上に、
例えばＳＯＧ（スピンオングラス）を塗布することによ
って、位相シフト材料層２１を形成する。次いで、位相
シフト材料層２１の上に、例えばクロムからなる半遮光
層２２を例えばスパッタ法にて形成する。更に、半遮光
層２２の上に、レジスト層３０を形成する。これによっ
て、図１５に示す構造を得る。

【０００８】次に、電子線描画装置を用いた電子ビーム
による描画工程と、レジスト層３０の現像工程（図１６
参照）、半遮光層２２のエッチング工程を経て、図１７
に示す構造を得る。

【０００９】その後、レジスト層３０及び半遮光層２２
をエッチング用マスクとして位相シフト材料層２１をエ
ッチングし（図１８参照）、レジスト層３０を剥離して
最終的に図１９に示す構造を得る。位相シフト材料層２
１が除去された部分は光透過領域１０に相当し、半遮光
層２２及び位相シフト材料層２１が残された部分は、位
相シフト領域１４に相当する。

【００１０】従来の位相シフトマスク作製方法例２ 透明基板をエッチング加工することにより凹部を形成す
る従来の位相シフトマスクの作製方法を、図２０ないし
図２４を参照して説明する。

【００１１】例えば、石英からなる透明基板２０上に、
例えばクロムからなる半遮光層２２を、例えばスパッタ
法にて形成し、更に、半遮光層２２の上に、レジスト層
３０を形成する。これによって、図２０に示す構造を得
る。

【００１２】次に、電子線描画装置を用いた電子ビーム
による描画工程と、レジスト層３０の現像工程（図２１
参照）、半遮光層２２のエッチング工程を経て、図２２
に示す構造を得る。

【００１３】その後、レジスト層３０及び半遮光層２２
をエッチング用マスクとして透明基板２０をエッチング
し（図２３参照）、レジスト層３０を剥離して最終的に
図２４に示す構造を得る。図２４中、符号１０，１４
は、互いに位相を異ならしめて光を透過する光透過領
域、及び位相シフト領域に相当する。

【００１４】従来の位相シフトマスク作製方法例３ 透明基板をエッチング加工することにより凹部を形成す
る従来の位相シフトマスク作製方法を、図２５ないし図
３１を参照して説明する。

【００１５】例えば、石英からなる透明基板２０上に、
例えばクロムからなる半遮光層２２を、例えばスパッタ
法にて形成し、更に、半遮光層２２の上に、レジスト層
３０を形成する。これによって、図２５に示す構造を得
る。

【００１６】次に、電子線描画装置を用いた電子ビーム
による描画工程と、レジスト層３０の現像工程（図２６
参照）、半遮光層２２のエッチング工程を経て、図２７
に示す構造を得る。

【００１７】その後、レジスト層３０を除去した後、半
遮光層２２上にポジ型フォトレジスト層３１を形成し、
マスク裏面からフォトレジスト層３１を感光させさる波
長の平行光を照射し（図２８）、現像によりフォトレジ
スト層３１を選択的に除去する（図２９参照）。次い
で、フォトレジスト層３１をエッチング用マスクとして
透明基板２０をエッチングし（図３０参照）、レジスト
層３１を剥離して最終的に図３１に示す構造を得る。図
３１中、符号１０，１４は、互いに位相を異ならしめて
光を透過する光透過領域、及び位相シフト領域である。

【００１８】

【発明が解決しようとする問題点】ところが、従来の位
相シフトマスクの作製方法には、次に述べる種々の問題
がある。従来の技術の説明で引用した例１〜例３それぞ
れについて、各例が包含する問題を述べる。

【００１９】（例１の位相シフトマスク作製方法におけ
る問題点）半遮光層２２及びレジスト層３０をエッチン
グ用マスクとして位相シフト材料層２１をエッチング加
工する工程において、ドライエッチング法により位相シ
フト材料層２１をエッチングすると、レジスト層３０の
ドライエッチング耐性が十分でない場合には、位相シフ
ト材料層２１のエッチング中にレジスト層３０が全て除
去されてしまい、更には半遮光層２２までエッチングさ
れてしまう。ハーフトーン方式位相シフトマスクにおい
ては、位相シフトマスクの効果を最大限に得るために
は、位相シフト領域１４の光透過率及び透過光の位相と
もに厳密に制御されなければならない。位相シフト領域
１４の光透過率及び透過光の位相は、半遮光層２２の膜
厚と密接な関係にあるため、これは半遮光層２２の膜厚
の厳密な制御が要求されることを意味する。半遮光層２
２の膜厚は、その成膜段階で精密に制御されるが、位相
シフト層２１のエッチング中に半遮光層２２がエッチン
グされると位相シフト領域１４の光透過率及び透過光の
位相の最適値との差が大きくなり、位相シフトマスクの
効果が低減する。結果として、位相シフトマスク上に形
成されたパターンが、ウェーハ上のレジスト材料に正確
に転写されないという著しい問題が生じる。

【００２０】また位相シフト材料層２１をエッチングす
る工程において、ウエットエッチング法により位相シフ
ト材料層２１をエッチングすると、等方的エッチングに
より、光透過領域１０のパターン側壁が垂直に形成され
ない。側壁が基板表面に垂直でない光透過領域１０が形
成された位相シフトマスクでは、光の干渉効果が減少
し、ドライエッチング法により位相シフト材料層が除去
された位相シフトマスクと同様に、位相シフトマスク上
に形成されたパターンが、ウェーハ上のレジスト材料に
正確に転写されないという著しい問題が生じる。

【００２１】（例２の位相シフトマスク作製方法におけ
る問題点）半遮光層２２及びレジスト層３０をエッチン
グ用マスクとして透明基板２０をエッチング加工する工
程において、ドライエッチング法により透明基板２０を
エッチングすると、レジスト層３０のドライエッチング
耐性が十分でない場合には、例１の位相シフトマスク作
製方法における問題点と同様に、半遮光層２２の膜厚の
減少、及びそれによる位相シフト効果の低減による問題
が生じ、ウエットエッチング法を用いる場合には、光透
過領域１０のパターン側壁の傾斜による問題が生じる。

【００２２】反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置に
てドライエッチング加工を行う場合、光透過領域１０の
パターン側壁を垂直にするためには、高真空でのエッチ
ングが必要になり、スループット（生産性）の向上を図
るためには高ＲＦパワーのエッチング条件が必要にな
る。これらの条件は、レジストの耐ドライエッチング性
を著しく損ねるものであり、現在市販されている電子線
用レジストにおいては、ドライエッチング用マスクとし
て供するのに適当な耐ドライエッチング性が高いレジス
トが存在しないのが実情である。特に、高解像度レジス
トとして知られるＰＭＭＡ系レジストは耐ドライエッチ
ング性が低く、高解像性を有しながらも、微細パターン
形成が要求される位相シフトマスクへの適用は極めて困
難となっている。別の対策として、位相シフト材料層２
１または透明基板２０のドライエッチング時におけるレ
ジスト層３０の膜厚の減少を考慮して、レジスト層３０
の形成時に、レジスト層３０の膜厚を十分に厚くする手
法があるが、レジスト層３０を厚くすると、電子線描画
工程におけるレジスト感度の低下が生じ、例えば可変成
形ビーム方式の描画装置においてはスループットの低下
につながる。更には、レジスト層３０の解像度が著しく
低下する。

【００２３】（例３の位相シフトマスク作製方法におけ
る問題点）例１及び例２で示したレジスト層３０の耐ド
ライエッチング性の問題を解決する手段として、例３に
示すように、裏面露光によるセルフアライン法で形成さ
れた耐ドライエッチング性が高いフォトレジストをエッ
チング用マスクとして使用する方法があるが、位相シフ
トマスクにおいては微細パターン形成が必要であり、特
にマスク上のパターンをウェーハ上のレジスト層に等倍
で転写する位相シフトマスクの作製においては、例３に
示す方法では、フォトレジストの解像度が十分に得られ
ず、マスクの作製が困難となる場合がある。

【００２４】

【発明の目的】本発明の目的は、半遮光層を備える位相
シフトマスクの作製方法であって、光透過領域や位相シ
フト領域のドライエッチング加工形成における半遮光層
の膜厚の変動を無くし、光透過領域や位相シフト領域を
所望のパターン形状に正確に形成することができる位相
シフトマスクの作製方法を提供することにある。

【００２５】

【問題点を解決するための手段】本出願の請求項１の発
明は、互いに位相を異ならしめて光を透過する領域を有
し、かつ半遮光層を備える位相シフトマスクの作製方法
において、レジストパターンをエッチング用マスクとし
て半遮光層形成材料を選択的に除去して半遮光層を形成
した後、半遮光層上にレジストを付着させたまま、更に
ポジ型フォトレジストを表面に塗布し、裏面から所定波
長の平行光を照射し、現像により形成されるレジストパ
ターンをマスクとして位相シフト部を形成することを特
徴とする位相シフトマスクの作製方法であって、これに
より上記目的を達成するものである。

【００２６】本出願の請求項２の発明は、ポジ型フォト
レジストが、半遮光層上のレジストとは屈折率が異なる
ものであることを特徴とする請求項１に記載の位相シフ
トマスクの作製方法であって、これにより上記目的を達
成するものである。

【００２７】本出願の請求項３の発明は、位相シフト部
が、位相シフト材料層をパターンすることにより形成さ
れるものであり、該位相シフト材料層が半遮光層と透明
基板との間にあることを特徴とする請求項１または２に
記載の位相シフトマスクの作製方法であって、これによ
り上記目的を達成するものである。

【００２８】本出願の請求項４の発明は、透明基板に凹
部を形成することにより、該凹部を位相シフト領域とす
ることを特徴とする請求項１または２に記載の位相シフ
トマスクの作製方法であって、これにより上記目的を達
成するものである。

【００２９】本出願の請求項５の発明は、裏面からの照
射光の波長をλ〔ｂ〕、半遮光層の膜厚、屈折率をそれ
ぞれｄ〔ｈ〕、ｎ〔ｈ〕、半遮光層パターン形成後のレ
ジストの残膜厚、屈折率をそれぞれｄ〔ｅ〕、ｎ
〔ｅ〕、フォトレジストの屈折率をｎ〔ｐ〕とすると、
半遮光層パターン形成後のレジスト残膜厚ｄ〔ｅ〕が ｜｛λ〔ｂ〕／４−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｈ〕）｝
／（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜≦ｄ〔ｅ〕≦｜｛３λ
〔ｂ〕／４−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｈ〕）｝／（ｎ
〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜ となるように、レジスト現像及び半遮光層パターン形成
時のレジスト膜減り量を考慮して、半遮光層パターン形
成前のレジスト膜厚を設定し、更にはｄ〔ｅ〕が１μｍ
以下とする構成で、フォトレジストの屈折率及び裏面露
光の波長を選択使用することを特徴とする請求項１ない
し４のいずれかに記載の位相シフトマスクの作製方法で
あって、これにより上記目的を達成するものである。

【００３０】本出願の請求項６の発明は、裏面からの照
射光の波長をλ〔ｂ〕、半遮光層の膜厚、屈折率をそれ
ぞれｄ〔ｈ〕、ｎ〔ｈ〕、半遮光層パターン形成後のレ
ジストの残膜厚、屈折率をそれぞれｄ〔ｅ〕、ｎ
〔ｅ〕、フォトレジストの屈折率をｎ〔ｐ〕とすると、
半遮光層パターン形成のレジスト残膜厚ｄ〔ｅ〕が ｜｛λ〔ｂ〕／４−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｈ〕）｝
／（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜≦ｄ〔ｅ〕≦｜｛３λ
〔ｂ〕／４−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｈ〕）｝／（ｎ
〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜ となるように、半遮光層パターン形成後に、プラズマ処
理によりレジスト膜厚を調整し、更にはｄ〔ｅ〕が１μ
ｍ以下とする構成でフォトレジストの屈折率及び裏面露
光の波長を選択使用することを特徴とする請求項１ない
し４のいずれかに記載の位相シフトマスクの作製方法で
あって、これにより上記目的を達成するものである。

【００３１】本出願の発明において、半遮光層とは、透
過すべき光についてこれを完全には透過せず、かつ、完
全には遮光しない層を言う。半遮光層の振幅透過率は、
好ましくは０％より大きく５５％以下である。

【００３２】また、位相シフト領域の透過光の位相は、
光透過領域の透過光の位相と相対的に異なっていればよ
く、マスクへの入射光を基準とした絶対的な位相につい
て規定するものではない。

【００３３】本出願の請求項１の発明の実施に際して
は、レジストパターンをエッチング用マスクとして半遮
光層を選択的に除去形成した後、半遮光層上にレジスト
を付着させたまま（必要に応じ請求項２の手法を用いて
更に半遮光層上のレジストとは屈折率が異なるポジ型フ
ォトレジストを基板プレート表面に塗布し）、裏面から
所定波長の平行光を照射し、現像により形成されるレジ
ストパターンをマスクとして位相シフト部をドライエッ
チングする態様を用いることができる。

【００３４】本出願において、遮光層形成用フォトレジ
スト、また遮光層上に用いるポジ型フォトレジストとし
ては、耐ドライエッチング性が高いノボラック系レジス
ト等を使用することが好ましい。

【００３５】本出願の請求項５、請求項６の発明は、裏
面からの照射光の波長をλ〔ｂ〕、半遮光層の膜厚、屈
折率をそれぞれｄ〔ｃ〕、ｎ〔ｃ〕、半遮光層パターン
形成後のレジストの残膜厚、屈折率をそれぞれｄ
〔ｅ〕、ｎ〔ｅ〕、フォトレジストの屈折率をｎ〔ｐ〕
とすると、半遮光膜パターン形成後のレジスト残膜厚ｄ
〔ｅ〕が、 ｄ〔ｅ〕≒｜｛λ〔ｂ〕／２−ｄｃ（ｎ〔ｐ〕−ｎ
ｃ）｝／（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜ となるように、レジスト現像及び半遮光層パターン形成
時のレジスト膜減り量を考慮して、半遮光層パターン形
成前のレジスト膜厚を設定し、更にはｄ〔ｅ〕が１μｍ
以下となるようにフォトレジストの屈折率及び裏面から
の照射光の波長を選択使用する態様をとることができ
る。

【００３６】また、半遮光層上のレジスト残膜厚ｄ
〔ｅ〕が ｄ〔ｅ〕≒｜｛λ〔ｂ〕／２−ｄｃ（ｎ〔ｐ〕−ｎ
ｃ）｝／（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜ となるように、半遮光層パターン形成後、プラズマ処理
による半遮光層上のレジスト膜厚を調整し、更にはｄ
〔ｅ〕が１μｍ以下となるように適当なフォトレジスト
の屈折率、及び裏面から照射光の波長を選択使用する態
様をとることができる。

【００３７】

【作用】本発明では、フォトマスク基板上の段差により
生じる光路長差から得られる位相シフト効果を利用する
ことにより、及びフォトマスク基板裏面からの全面露光
でレジスト層への選択的な露光を自己整合で実施するこ
とにより、位相シフト領域形成（位相シフト材料層、ま
たは透明基板のドライエッチング）に用いるエッチング
用レジストマスクの形成精度を著しく向上することがで
きる。

【００３８】半遮光層のドライエッチング用レジストマ
スクと位相シフト材料層あるいは透明基板のドライエッ
チング用レジストマスクとでは、異なるレジストを使用
できるため、半遮光層のパターン形成には、耐ドライエ
ッチング性を考慮する必要がなく、高解像度の電子線レ
ジストを使用することができる。

【００３９】また、位相シフト材料層あるいは透明基板
のドライエッチングにおいて、耐ドライエッチング性の
高いフォトレジストを使用できるため、位相シフト材料
層、または透明基板の側壁を垂直に形成することができ
る。

【００４０】

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。実施例１は、本発明の請求項１，２，
３，５、実施例２は、本発明の請求項１〜３及び５、実
施例３は、請求項１，２，４及び５、実施例４は、請求
項１〜３及び６、実施例５は請求項１，２，４及び６に
ついて、それぞれ本発明の具体例を説明するものであ
る。なお、各図面において、同一参照番号は同一要素を
意味する。

【００４１】実施例１ 実施例１は、本発明の請求項１，２，３及び５につい
て、これらをウェーハリソグラフィー工程におけるＫｒ
Ｆエキシマレーザー光を光源とする露光装置で用いるた
めのハーフトーン方式位相シフトマスクの作製方法に具
体化したものである。

【００４２】実施例１の位相シフトマスクの模式的な断
面図を図７に示す。実施例１の位相シフトマスクは、光
透過領域１０及び位相シフト領域１４から構成される。
位相シフト構成１４は、透明基板２０上に形成された位
相シフト材料層２１及びその上に形成された半遮光層２
２から構成されている。半遮光層２２の膜厚ｄ〔ｈ〕
は、ハーフトーン方式位相シフトマスクに要求される位
相シフト領域１４の光透過率によって決定され、位相シ
フト材料層２１の膜厚ｄ〔ｓ〕は、 ｄ〔ｓ〕≒｛λ〔ｗ〕／２−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｈ〕−
１）｝／（ｎ〔ｓ〕−１） を満足するように設定される。ここで、ｎ〔ｈ〕、ｎ
〔ｓ〕は、それぞれ半遮光層２２、位相シフト材料層２
１の屈折率であり、λ〔ｗ〕はウェーハリソグラフィー
工程で使用される露光装置の露光波長である。半遮光層
２２及び位相シフト材料層２１それぞれの膜厚をこのよ
うな方法で設定することにより、光透過領域１０を透過
した光と、位相シフト領域１４を透過した光の位相差は
１８０度となる。

【００４３】以下、実施例１の位相シフトマスク作製方
法について、図１ないし図７を参照して説明する。な
お、以下の各実施例において、レジストは電子線用レジ
スト、フォトレジストともにポジ型を使用した。また、
エッチング工程は全てドライエッチングである。

【００４４】例えば石英からなる透明基板２０上に、例
えばＳＯＧからなる位相シフト材料層２１を回転塗布法
により形成する。次いで、位相シフト材料層２１上に、
例えばクロムからなる半遮光層２２をスパッタ法にて形
成し、更に半遮光層２２上に、電子線に感光するレジス
ト層３０を形成する（図１参照）。

【００４５】ここで、位相シフト材料層２１の膜厚ｄ
〔ｓ〕は、半遮光層２２に要求される光透過率から決定
される半遮光層２２の膜厚ｄ〔ｈ〕、屈折率ｎ〔ｈ〕、
及びウェーハ上へのパターン転写に用いられる光転写装
置の露光波長λ〔ｗ〕を考慮して、光透過領域１０の透
過光と位相シフト領域１４の透過光の位相差が１８０度
となるように、 ｄ〔ｓ〕≒｛λ〔ｗ〕／２−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｈ〕−１）｝（ｎ−〔ｓ〕−１） …… 式（１） とした。より具体的には、半遮光層２２の屈折率１．６
５、膜厚２０ｎｍとし、位相シフト材料層２１として屈
折率１．６０のＳＯＧを用いて、その膜厚は１８２．８
ｎｍに設定した。レジスト層３０の膜厚は、裏面露光に
おいて使用される露光波長λ〔ｂ〕及びフォトレジスト
層（ここではノボラック系フォトレジスト）３１の屈折
率に依存する。

【００４６】実施例１では、レジスト層３０に屈折率
１．４１のＰＭＭＡ系電子線レジストを使用し、裏面露
光波長を３６５ｎｍ、ノボラック系フォトレジスト層３
１の屈折率を１．７０４とし、関係式 ｄ〔ｅ〕≒｜｛λ〔ｂ〕／２−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｈ〕）｝／（ｎ〔ｐ 〕−ｎ〔ｅ〕）｜……式（２） より、レジスト層３０の必要最終残膜厚を６１５ｎｍと
算出し、現像時及び半遮光層２２のドライエッチング時
におけるレジスト層３０のそれぞれの膜厚減少量１２０
ｎｍ、４０ｎｍを考慮して、レジスト層３０の初期膜厚
は７７５ｎｍと設定した。

【００４７】電子線描画装置を使用し、加速電圧２０ｋ
Ｖで電子ビーム露光を行い、次いで、レジスト層３０の
現像を行う（図２参照）。

【００４８】そして、レジスト層３０をエッチングマス
クとして、塩素と酸素の混合ガスによるプラズマ中で反
応性イオンエッチング法にて、半遮光層２２を選択的に
除去する（図３参照）。

【００４９】その後、裏面露光（図４参照）で使用され
る露光波長に感度を有するフォトレジスト層３１を回転
塗布により形成し、例えば、オリジナルマスクからコピ
ーマスク（ワーキングマスク）を作製する際に使用され
るコンタクトプリンターを利用して、プレート裏面から
裏面露光光４０として平行光を均一に照射する（図４参
照）。この時、半遮光層２２及びレジスト層３０からな
る位相シフト領域１４の透過光と光透過領域１０の透過
光との光干渉効果により、フォトレジスト層３１へのレ
ジストパターン形成において、解像度、焦点深度が著し
く向上される。コンタクトプリンターの光源として水銀
ランプを使用した場合、水銀の発光波長として、２５
４、３６５、４０４、４３６ｎｍのような各種波長が得
られるが、ここでは、光学フィルターにて３６５ｎｍの
波長を選択して使用した。

【００５０】フォトレジスト層３１を現像し（図５）、
得られたフォトレジストパターンをマスクとして、四フ
ッ化炭素と酸素混合ガスによるプラズマ中で反応性イオ
ンエッチング法にて、位相シフト材料層２１を選択的に
除去する（図６参照）。最後に、フォトレジスト層３
１、及びレジスト層３０を、例えば酸素プラズマにて除
去して、図７に示す構造を有する位相シフトマスクを得
た。

【００５１】本実施例では、ハーフトーンマスク基板上
の段差により生じる光路長差を利用して位相シフト効果
を得、それにより位相シフトパターン形成（位相シフト
材料層、または透明基板のドライエッチング）に用いる
エッチング用レジストマスクを高精度に形成することが
できる。半遮光層のパターン形成には、高解像度の電子
線レジストを使用し、位相シフト領域の形成には、耐ド
ライエッチ性が高いフォトレジストをエッチング用マス
クとして使用することにより、市販のレジストでは得ら
れない高解像度の高耐ドライエッチング性を両立したプ
ロセスが可能となる。

【００５２】また、高耐ドライエッチング性レジストの
使用により、位相シフト材料層、または透明基板の側壁
を垂直に形成することができ、所望のパターン形状を得
ることができる。これにより位相シフトマスク製造工程
の制御性が著しく向上する。

【００５３】更には、垂直な側壁が形成された位相シフ
トマスクを用いてウェーハ上のレジストへのパターン転
写を行うことにより、位相シフトマスクにおける光干渉
効果が最大限に得られるため、ウェーハ上のレジストパ
ターンの劣化を大幅に低減すると共に、ウェーハ上への
レジストパターン形成工程における製造裕度が大幅に拡
大され、パターン形成の歩留りの向上、半導体デバイス
製造における製造コストの低減が図られる。

【００５４】これらの効果は、以下に述べる実施例２〜
実施例４でも同様に発揮される。

【００５５】実施例２ 実施例２は、本発明の請求項１〜３及び６について、こ
れをウェーハリソグラフィー工程におけるＫｒＦエキシ
マレーザー光を光源とする露光装置で用いるためのハー
フトーン方式位相シフトマスクの作製方法に具体化した
ものである。

【００５６】実施例２では、位相シフト材料層２１の屈
折率、膜厚、半遮光層２２の屈折率、膜厚、レジスト層
３０の屈折率、裏面露光時の露光波長、フォトレジスト
層３１の屈折率は実施例１と同じとする。また、実施例
２の各工程におけるマスクの断面構造は実施例１とほぼ
同じであるため、説明図は実施例１のもの（図１ないし
図７）を用いる。

【００５７】まず、実施例１と同様に、透明基板２０上
に位相シフト材料層２１、半遮光層２２を順次形成す
る。次に、実施例２では、レジスト層３０の初期膜厚
は、７７５ｎｍよりも大きな値、例えば８００ｎｍ形成
した（図１参照）。

【００５８】電子線描画装置を使用し、加速電圧２０ｋ
Ｖで電子ビーム露光を行い、次いで、レジスト層３０の
現像を行う（図２参照）。

【００５９】そして、レジスト層３０をエッチングマス
クとして、塩素と酸素の混合ガスによるプララズマ中で
反応性イオンエッチング法にて、半遮光層２２を選択的
に除去した後（図３参照）、レジスト層３０の残膜厚を
測定して、６５０ｎｍが得られた。

【００６０】その後、レジスト層３０の膜厚が６１５ｎ
ｍになるように、例えば酸素プラズマ処理にてレジスト
層３０の膜厚を調整する。レジスト層３０の酸素プラズ
マ処理におけるレジスト層３０のエッチングレートが毎
分７０ｎｍであったため、酸素プラズマ処理時間３０秒
で、レジスト層３０の所望の膜厚６１５ｎｍが得られ
た。以下の工程は、実施例１における、フォトレジスト
層３１の形成（図４に相当）以降の工程と同じであるた
め、省略する。

【００６１】フォトレジスト層３１形成直前のレジスト
層３０の所定膜厚ｄ〔ｅ〕は、式（２）より、裏面露光
時の露光波長λ〔ｄ〕、半遮光膜２２の屈折率ｎ
〔ｈ〕、膜厚ｄ〔ｈ〕、フォトレジスト層３１の屈折率
ｎ〔ｐ〕、レジスト層３０の屈折率ｎ〔ｅ〕に依存して
変動する。この実施例２の位相シフトマスク作製方法
は、式（２）より得られるレジスト層３０の所定膜厚ｄ
〔ｅ〕が小さな値となった場合に、特に有効となる。理
由は以下の通りである。実施例１の方法でレジスト層３
０の所定膜厚ｄ〔ｅ〕を小さくするには、図１における
レジスト層３０形成時の初期膜厚を小さくする必要があ
る。しかし、レジスト層３０の初期膜厚３０を小さくす
ると、レジスト層３０上にピンホールが発生し、半遮光
層２２のドライエッチングにおいて半遮光層２２にもレ
ジスト層３０上のピンホールが転写される。また、レジ
スト層３０の膜厚が小さくなると、半遮光層２２のドラ
イエッチングにおけるエッチングマスクとしての十分な
膜厚を確保することが困難となる。これらに対して、実
施例２の方法では、レジスト層３０の初期膜厚は必要に
応じて適当な膜厚で形成し、半遮光層２２のドライエッ
チング後にレジスト層３０を薄膜化するため、これらの
問題を回避できる。

【００６２】実施例３ 実施例３は、本発明の請求項１，２，４及び５につい
て、これをウェーハリソグラフィー工程におけるＫｒＦ
エキシマレーザー光を光源とする露光装置で用いるため
のハーフトーン方式位相シフトマスクの作製方法に具体
化したものである。

【００６３】実施例３の位相シフトマスクの模式的な断
面図を図１４に示す。実施例３のハーフトーン方式位相
シフトマスクが、実施例１のハーフトーン方式位相シフ
トマスクと異なる点は、位相シフト層が存在しない点、
及び光透過領域１０が透明基板２０に形成された凹部か
らなる点にある。

【００６４】実施例３の位相シフトマスクは、図１４に
示すように、光透過領域１０及び位相シフト領域１４か
ら構成される。位相シフト領域１４は、透明基板２０上
に形成された半遮光層２２から構成されている。光透過
領域１０は、透明基板２０が所定の深さｄ〔ｓ〕だけ除
去されている。半遮光層２２の膜厚ｄ〔ｈ〕は、ハーフ
トーン方式位相シフトマスクに要求される位相シフト領
域１４の光透過率によって決定され、光透過領域１０に
おける透明基板２０の除去深さｄ〔ｓ〕は、 ｄ〔ｓ〕≒｛λ〔ｗ〕／２−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｈ〕−
１）｝／（ｎ〔ｓ〕−１） を満足するように設定される。ここで、ｎ〔ｈ〕，ｎ
〔ｓ〕は、それぞれ半遮光層２２、透明基板２０の屈折
率であり、λ〔ｗ〕はウェーハリソグラフィー工程で使
用される露光装置の露光波長である。半遮光層２２の膜
厚ｄ〔ｈ〕及び透明基板２０の除去深さｄ〔ｓ〕をこの
ような方法で設定することにより、光透過領域１０を透
過した光と、位相シフト領域１４を透過した光の位相差
は１８０度となる。

【００６５】以下、実施例３の位相シフトマスク作製方
法について、図８ないし図１７を参照して説明する。な
お、以下の各実施例において、レジストは電子線用レジ
スト、フォトレジストともにポジ型を使用した。また、
エッチング工程は全てドライエッチングである。

【００６６】例えば石英からなる透明基板２０上に、例
えばクロムからなる半遮光層２２をスパッタ法にて形成
し、更に半遮光層２２上に、電子線に感光するレジスト
層３０を形成する（図８参照）。レジスト層３０の膜厚
ｄ〔ｅ〕は、裏面露光（図１１参照）において使用され
る露光波長λ〔ｂ〕、半遮光層２２の膜厚ｄ〔ｈ〕、屈
折率ｎ〔ｈ〕、及びフォトレジスト層３１の屈折率に依
存する。実施例３では、屈折率１．６５、膜厚２０ｎｍ
の半遮光層２２上に、屈折率１．４１のＰＭＭＡ系電子
線レジストを用いてレジスト層３０を形成し、裏面露光
波長を３６５ｎｍ、フォトレジスト層３１の屈折率を
１．７０４とし、前記関係式（２） ｄ〔ｅ〕≒｜｛λ〔ｂ〕／２−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｈ〕）｝／（ｎ〔ｐ 〕−ｎ〔ｅ〕）｜……式（２） より、レジスト層３０の必要最終残膜厚を６１５ｎｍと
算出した。これに、現像時及び半遮光層２２のドライエ
ッチング時におけるレジスト層３０のそれぞれの膜厚減
少量１２０ｎｍ、４０ｎｍを考慮して、レジスト層３０
の初期膜厚は７７５ｎｍと設定した。

【００６７】電子線描画装置を使用し、加速電圧２０ｋ
Ｖで電子ビーム露光を行い、次いで、レジスト層３０の
現像を行う（図９参照）。

【００６８】そして、レジスト層３０をエッチングマス
クとして、塩素と酸素の混合ガスによるプラズマ中で反
応性イオンエッチング法にて、半遮光層２２を選択的に
除去する（図１０参照）。

【００６９】その後、裏面露光で使用される露光波長に
感度を有するフォトレジスト層３１を回転塗布により形
成し、例えば、オリジナルマスクからコピーマスク（ワ
ーキングマスク）を作製する際に使用されるコンタクト
プリンターを利用して、プレート裏面から裏面露光光４
０として平行光を均一に照射する（図１１参照）。この
時、半遮光層２２及びレジスト層３０からなる位相シフ
ト領域１４の透過光と光透過領域１０の透過光との光干
渉効果により、フォトレジスト層３１へのレジストパタ
ーン形成において、解像度、焦点深度が著しく向上され
る。コンタクトプリンターの光源として水銀ランプを使
用した場合、水銀の発光波長として、２５４、３６５、
４０４、４３６ｎｍのような各種波長が得られるが、こ
こでは、光学フィルターにて３６５ｎｍの波長を選択し
て使用した。

【００７０】フォトレジスト層３１を現像し（図１２参
照）、得られたフォトレジストパターンをマスクとし
て、四フッ化炭素と酸素混合ガスによるプラズマ中で反
応性イオンエッチング法にて、透明基板２を所定の深さ
ｄ〔ｓ〕だけ選択的に除去する（図１３参照）。透明基
板の除去深さｄ〔ｓ〕は、半遮光層２２に要求される光
透過率から決定される半遮光層２２の膜厚ｄ〔ｈ〕、屈
折率ｎ〔ｈ〕、及びウェーハ上へのパターン転写に用い
られる光転写装置の露光波長λ〔ｗ〕を考慮して、光透
過領域１０の透過光と半遮光領域１４の透過光の位相差
が１８０度となるように、 ｄ〔ｓ〕≒｛λ〔ｗ〕／２−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｈ〕−１）｝／（ｎ〔ｓ〕−１） …… 式（１） とした。より具体的には、半遮光膜の屈折率１．６５、
膜厚２０ｎｍとし、透明基板として屈折率１．５０の石
英を用いて、除去深さｄ〔ｓ〕は２２２．０ｎｍに設定
した。

【００７１】最後に、フォトレジスト層３１、及びレジ
スト層３０を、例えば酸素プラズマにて除去して、図１
４に示す構造を有する位相シフトマスクを得た。

【００７２】実施例４ 実施例４は、本発明の請求項１，２，４及び６につい
て、ウェーハリソグラフィー工程におけるＫｒＦエキシ
マレーザー光を光源とする露光装置で用いるためのハー
フトーン方式位相シフトマスクの作製方法に具体化した
ものである。

【００７３】実施例４では、透明基板２０の屈折率、半
遮光層２２の屈折率、膜厚、レジスト層３０の屈折率、
裏面露光時の露光波長、フォトレジスト層３１の屈折率
は実施例１と同じとする。また、実施例４の各工程にお
けるマスクの断面構造は実施例３とほぼ同じであるた
め、説明図は実施例３のもの（図８ないし図１４）を用
いる。

【００７４】まず、実施例３と同様に、透明基板２０上
に半遮光層２２、更にレジスト層３０を形成する。実施
例４では、レジスト層３０の初期膜厚は７７５ｎｍより
も大きな値であればよく、例えば８００ｎｍ形成した
（図８参照）。

【００７５】電子線描画装置を使用し、加圧電圧２０ｋ
Ｖで電子ビーム露光を行い、次いで、レジスト層３０の
現像を行う（図９参照）。

【００７６】そして、レジスト層３０をエッチングマス
クとして、塩素と酸素の混合ガスによるプラズマ中で反
応性イオンエッチング法にて、半遮光層２２を選択的に
除去した後（図１８参照）、レジスト層３０の残膜厚を
測定して、６５０ｎｍが得られた。

【００７７】その後、レジスト層３０の膜厚が６１５ｎ
ｍになるように、例えば酸素プラズマ処理にてレジスト
層３０の膜厚を調整する。レジスト層３０の酸素プラズ
マ処理におけるレジスト層３０のエッチングレートが毎
分７０ｎｍであったため、酸素プラズマ処理時間３０秒
で、レジスト層３０の所望の膜厚６１５ｎｍが得られ
た。以下の工程は、実施例３における、フォトレジスト
層３１の形成（図１１に相当）以降の工程と同じである
ため、省略する。

【００７８】フォトレジスト層３１形成直前のレジスト
層３０の所定膜厚ｄ〔ｅ〕は、式（２）より、裏面露光
時の露光波長λ〔ｂ〕、半遮光層２２の屈折率ｎ
〔ｈ〕、膜厚ｄ〔ｈ〕、フォトレジスト層３１の屈折率
ｎ〔ｐ〕、レジスト層３０の屈折率ｎ〔ｅ〕に依存して
変動する。この実施例４の位相シフトマスク作製方法
は、式（２）より得られるレジスト層３０の所定膜厚ｄ
〔ｅ〕が小さな値となった場合に、特に有効となる。理
由は以下の通りである。実施例３の方法でレジスト層３
０の所定膜厚ｄ〔ｅ〕を小さくするには、図８における
レジスト層３０形成時の初期膜厚を小さくする必要があ
る。しかし、レジスト層３０の初期膜厚３０を小さくす
ると、レジスト層３０上にピンホールが発生し、半遮光
層２２のドライエッチングにおいて半遮光層２２にもレ
ジスト層３０上のピンホールが転写される。また、レジ
スト層３０の膜厚が小さくなると、半遮光層２２のドラ
イエッチングにおけるエッチングマスクとしての十分な
膜厚を確保することが困難となる。これらに対して、実
施例４の方法では、レジスト層３０の初期膜厚は必要に
応じて適当な膜厚で形成し、半遮光層２２のドライエッ
チング後にレジスト層３０を薄膜化するため、これらの
問題を回避できる。

【００７９】以上、本発明を実施例に基づき説明した
が、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでは
ない。実施例にて提示された数値や条件は一例に過ぎ
ず、本発明の構成の範囲内で適宜変更することができ
る。

【００８０】各実施例において、位相シフト材料層２１
としてＳＯＧを用いたが、これに限定されるものではな
く、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法等で形成された二酸
化シリコンや、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレー
ト）、ＣＭＳ（クロロメチル化スチレン）等の各種レジ
スト材料、ＳｉＮ等のように、裏面露光、及びウェーハ
上へのレジストパターン形成で用いられる光転写装置の
露光波長に対して光透明性を有するものであればよい。
また、半遮光層についても、クロム、クロム酸化物に限
定されるものではなく、例えば、アルミニウム、金属シ
リサイド、酸化鉄等のように裏面露光、及びウェーハ上
へのレジストパターン形成で用いられる光転写装置の露
光波長に対して、その膜厚を調整することによって半遮
光性が得られるものであればよい。

【００８１】各実施例では、半遮光層、位相シフト材料
層の選択的除去に反応性イオンエッチングを用いたが、
μ波ＥＣＲ、スパッタエッチング、ＦＩＢ等の異方性エ
ッチングを行える手段であれば、その手段を限定するも
のではなく、従って、各実施例で用いたエッチングガス
も、半遮光層、位相シフト材料層、透明基板それぞれ垂
直な断面形状が得られる条件であれば、各実施例に示さ
れたものに限定されるものではない。

【００８２】実施例２、及び実施例４では、フォトレジ
スト層の膜厚調整手段として酸素プラズマを使用した
が、これも、スパッタ、ＦＩＢ、あるいはポリッシング
等のように、マスクプレート面上で均一にレジストを除
去できる手段であればよい。

【００８３】各実施例では、裏面露光手段としてコンタ
クトプリンターを例示したが、これに限定されるもので
はなく、ウェーハ上のレジストへのマスクパターン転写
で用いられる光転写装置、所謂ステッパーまたはアイラ
イナー等を利用してもよく、単一波長の平行光をマスク
基板に一定量照射できる装置であればよい。また、裏面
露光で使用する光波長は、実施例にて示したものに限定
されるものではなく、透明基板に対する光透過性（及び
好ましくは光干渉性）を有するものであればよい。

【００８４】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、半遮光層
を備える位相シフトマスクの作製方法について、光透過
領域や位相シフト領域のドライエッチング加工形成にお
ける半遮光層の膜厚の変動を無くし、光透過領域や位相
シフト領域を所望のパターン形状に正確に形成すること
ができるという効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１及び実施例２の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（１）。

【図２】 実施例１及び実施例２の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（２）。

【図３】 実施例１及び実施例２の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（３）。

【図４】 実施例１及び実施例２の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（４）。

【図５】 実施例１及び実施例２の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（５）。

【図６】 実施例１及び実施例２の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（６）。

【図７】 実施例１及び実施例２の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（７）。

【図８】 実施例３及び実施例４の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（１）。

【図９】 実施例３及び実施例４の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（２）。

【図10】 実施例３及び実施例４の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（３）。

【図11】 実施例３及び実施例４の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（４）。

【図12】 実施例３及び実施例４の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（５）。

【図13】 実施例３及び実施例４の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（６）。

【図14】 実施例３及び実施例４の位相シフトマスク作
製方法を説明するための、各工程における基板等の模式
的な一部断面構造図である（７）。

【図15】 従来の位相シフトマスク作製方法を説明する
ための、各工程における基板等の模式的な一部断面構造
図である（１）。

【図16】 従来の位相シフトマスク作製方法を説明する
ための、各工程における基板等の模式的な一部断面構造
図である（２）。

【図17】 従来の位相シフトマスク作製方法を説明する
ための、各工程における基板等の模式的な一部断面構造
図である（３）。

【図18】 従来の位相シフトマスク作製方法を説明する
ための、各工程における基板等の模式的な一部断面構造
図である（４）。

【図19】 従来の位相シフトマスク作製方法を説明する
ための、各工程における基板等の模式的な一部断面構造
図である（５）。

【図20】 従来の別の位相シフトマスク作製方法を説明
するための、各工程における基板等の模式的な一部断面
構造図である（１）。

【図21】 従来の別の位相シフトマスク作製方法を説明
するための、各工程における基板等の模式的な一部断面
構造図である（２）。

【図22】 従来の別の位相シフトマスク作製方法を説明
するための、各工程における基板等の模式的な一部断面
構造図である（３）。

【図23】 従来の別の位相シフトマスク作製方法を説明
するための、各工程における基板等の模式的な一部断面
構造図である（４）。

【図24】 従来の別の位相シフトマスク作製方法を説明
するための、各工程における基板等の模式的な一部断面
構造図である（５）。

【図25】 従来の更に別の位相シフトマスク作製方法を
説明するための、各工程における基板等の模式的な一部
断面構造図である（１）。

【図26】 従来の更に別の位相シフトマスク作製方法を
説明するための、各工程における基板等の模式的な一部
断面構造図である（２）。

【図27】 従来の更に別の位相シフトマスク作製方法を
説明するための、各工程における基板等の模式的な一部
断面構造図である（３）。

【図28】 従来の更に別の位相シフトマスク作製方法を
説明するための、各工程における基板等の模式的な一部
断面構造図である（４）。

【図29】 従来の更に別の位相シフトマスク作製方法を
説明するための、各工程における基板等の模式的な一部
断面構造図である（５）。

【図30】 従来の更に別の位相シフトマスク作製方法を
説明するための、各工程における基板等の模式的な一部
断面構造図である（６）。

【図31】 従来の更に別の位相シフトマスク作製方法を
説明するための、各工程における基板等の模式的な一部
断面構造図である（７）。

【符号の説明】

１０ 光透過領域 １４ 位相シフト領域 ２０ 透明基板 ２１ 位相シフト材料層 ２２ 半遮光層 ３０ レジスト層 ３１ フォトレジスト層 ４０ 裏面露光光

【手続補正書】

【提出日】平成６年２月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】本出願の請求項３の発明は、位相シフト部
が、位相シフト材料層を選択的に除去することにより形
成されるものであり、該位相シフト材料層が半遮光層と
透明基板との間にあることを特徴とする請求項１または
２に記載の位相シフトマスクの作製方法であって、これ
により上記目的を達成するものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】本出願の請求項１の発明の実施に際して
は、レジストパターンをエッチング用マスクとして半遮
光層を選択的に除去形成した後、半遮光層上にレジスト
を付着させたまま、半遮光層上のレジストとは屈折率が
異なるボジ型フォトレジストを基板プレート表面に塗布
し、裏面から所定波長の平行光を照射し、現像により形
成されるレジストパターンをマスクとして位相シフト部
をドライエッチングする態様を用いることができる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】本出願において、遮光層形成用フォトレジ
スト、また半遮光層上に用いるポジ型フォトレジストと
しては、耐ドライエッチング性が高いノボラック系レジ
スト等を使用することが好ましい。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】本出願の請求項５、請求項６の発明は、裏
面からの照射光の波長をλ〔ｂ〕、半遮光層の膜厚、屈
折率をそれぞれｄ〔ｈ〕、ｎ〔ｈ〕、半遮光層パターン
形成後のレジストの残膜厚、屈折率をそれぞれｄ
〔ｅ〕、ｎ〔ｅ〕、フォトレジストの屈折率をｎ〔ｐ〕
とすると、半遮光膜パターン形成後のレジスト残膜厚ｄ
〔ｅ〕が、 ｄ〔ｅ〕≒｜｛λ〔ｂ〕／２−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ
〔ｈ〕）｝／（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜ となるように、レジスト現像及び半遮光層パターン形成
時のレジスト膜減り量を考慮して、半遮光層パターン形
成前のレジスト膜厚を設定し、更にはｄ〔ｅ〕が１μｍ
以下となるようにフォトレジストの屈折率及び裏面から
の照射光の波長を選択使用する態様をとることができ
る。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】また、半遮光層上のレジスト残膜厚ｄ
〔ｅ〕が ｄ〔ｅ〕≒｜｛λ〔ｂ〕／２−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ
〔ｈ〕）｝／（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜ となるように、半遮光層パターン形成後、プラズマ処理
による半遮光層上のレジスト膜厚を調整し、更にはｄ
〔ｅ〕が１μｍ以下となるように適当なフォトレジスト
の屈折率、及び裏面から照射光の波長を選択使用する態
様をとることができる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】ここで、位相シフト材料層２１の膜厚ｄ
〔ｓ〕は、半遮光層２２に要求される光透過率から決定
される半遮光層２２の膜厚ｄ〔ｈ〕、屈折率ｎ〔ｈ〕、
及びウェーハ上へのパターン転写に用いられる光転写装
置の露光波長λ〔ｗ〕を考慮して、光透過領域１０の透
過光と位相シフト領域１４の透過光の位相差が１８０度
となるように、 ｄ〔ｓ〕≒｛λ〔ｗ〕／２−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｈ〕−１）｝／（ｎ〔ｓ〕−１） …… 式（１）と した。より具体的には、半遮光層２２の屈折率１．６
５、膜厚２０ｎｍとし、位相シフト材料層２１として屈
折率１．６０のＳＯＧを用いて、その膜厚は１８２．８
ｎｍに設定した。レジスト層３０の膜厚は、裏面露光に
おいて使用される露光波長λ〔ｂ〕及びフォトレジスト
層（ここではノボラック系フォトレジスト）３１の屈折
率に依存する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】本実施例では、ハーフトーンマスク基板上
の段差により生じる光路長差を利用して位相シフト効果
を得、それにより位相シフトパターン形成（位相シフト
材料層、または透明基板のドライエッチング）に用いる
エッチング用レジストマスクを高精度に形成することが
できる。半遮光層のパターン形成には、高解像度の電子
線レジストを使用し、位相シフト領域の形成には、耐ド
ライエッチ性が高いフォトレジストをエッチング用マス
クとして使用することにより、市販のレジストでは得ら
れない高解像度と高耐ドライエッチング性を両立したプ
ロセスが可能となる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに位相を異ならしめて光を透過する領
   域を有し、かつ半遮光層を備える位相シフトマスクの作
   製方法において、 レジストパターンをエッチング用マスクとして半遮光層
   形成材料を選択的に除去して半遮光層を形成した後、半
   遮光層上にレジストを付着させたまま、更にポジ型フォ
   トレジストを表面に塗布し、裏面から所定波長の平行光
   を照射し、現像により形成されるレジストパターンをマ
   スクとして位相シフト部を形成することを特徴とする位
   相シフトマスクの作製方法。
2. 【請求項２】ポジ型フォトレジストが、半遮光層上のレ
   ジストとは屈折率が異なるものであることを特徴とする
   請求項１に記載の位相シフトマスクの作製方法。
3. 【請求項３】位相シフト部が、位相シフト材料層をパタ
   ーンすることにより形成されるものであり、該位相シフ
   ト材料層が半遮光層と透明基板との間にあることを特徴
   とする請求項１または２に記載の位相シフトマスクの作
   製方法。
4. 【請求項４】透明基板に凹部を形成することにより、該
   凹部を位相シフト領域とすることを特徴とする請求項１
   または２に記載の位相シフトマスクの作製方法。
5. 【請求項５】裏面からの照射光の波長をλ〔ｂ〕、半遮
   光層の膜厚、屈折率をそれぞれｄ〔ｈ〕、ｎ〔ｈ〕、半
   遮光層パターン形成後のレジストの残膜厚、屈折率をそ
   れぞれｄ〔ｅ〕、ｎ〔ｅ〕、フォトレジストの屈折率を
   ｎ〔ｐ〕とすると、半遮光層パターン形成後のレジスト
   残膜厚ｄ〔ｅ〕が ｜｛λ〔ｂ〕／４−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｈ〕）｝
   ／（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜≦ｄ〔ｅ〕≦｜｛３λ
   〔ｂ〕／４−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｈ〕）｝／（ｎ
   〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜ となるように、レジスト現像及び半遮光層パターン形成
   時のレジスト膜減り量を考慮して、半遮光層パターン形
   成前のレジスト膜厚を設定し、更にはｄ〔ｅ〕が１μｍ
   以下とする構成で、フォトレジストの屈折率及び裏面露
   光の波長を選択使用することを特徴とする請求項１ない
   し４のいずれかに記載の位相シフトマスクの作製方法。
6. 【請求項６】裏面からの照射光の波長をλ〔ｂ〕、半遮
   光層の膜厚、屈折率をそれぞれｄ〔ｈ〕、ｎ〔ｈ〕、半
   遮光層パターン形成後のレジストの残膜厚、屈折率をそ
   れぞれｄ〔ｅ〕、ｎ〔ｅ〕、フォトレジストの屈折率を
   ｎ〔ｐ〕とすると、半遮光層パターン形成のレジスト残
   膜厚ｄ〔ｅ〕が ｜｛λ〔ｂ〕／４−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｈ〕）｝
   ／（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜≦ｄ〔ｅ〕≦｜｛３λ
   〔ｂ〕／４−ｄ〔ｈ〕（ｎ〔ｐ〕−ｎ〔ｈ〕）｝／（ｎ
   〔ｐ〕−ｎ〔ｅ〕）｜ となるように、半遮光層パターン形成後に、プラズマ処
   理によりレジスト膜厚を調整し、更にはｄ〔ｅ〕が１μ
   ｍ以下とする構成でフォトレジストの屈折率及び裏面露
   光の波長を選択使用することを特徴とする請求項１ない
   し４のいずれかに記載の位相シフトマスクの作製方法。