JPH0792655A

JPH0792655A - 光学マスクとマスクブランクおよびそれらの製造方法

Info

Publication number: JPH0792655A
Application number: JP24101193A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Fukushima; 祐一福島
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1993-09-28
Filing date: 1993-09-28
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】光透過部の透過率の減衰によって生じていた、
解像度の低下や転写されたパターンの寸法のばらつきの
増大という不具合に対して対策を講じ、位相シフト部と
の透過率の差の問題を解消するできるようにし、結果と
して光学マスクによって得られる転写パターンに対して
高い解像度を期待することができ、しかも寸法バラツキ
も極めて低く抑えることが出来るようにする。【構成】透明基板に遮光部と光透過部とそして位相シフ
ト部とを備えた光学マスクにおいて、該光学マスクを使
用する際の露光波長に対する透過率に関して、光透過部
の透過率が位相シフト部の透過率よりも高いことを特徴
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、例えばＬＳＩやＶＬＳ
Ｉのような半導体集積回路の製造をはじめとして、極め
て微細なパターンをフォトファブリケーションにより形
成する際に、複製用原版として使用される光学マスクお
よびそれに用いるマスクブランクそしてそれらの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフォトマスクを非常に微細なパタ
ーンの投影露光に使用するに際して、近接したパターン
ではマスクの光透過部を透過した光が回折し、互いに干
渉し合うことによって、パターン境界部での光強度が強
め合う為に望ましくない領域までもが感光してしまい、
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
う問題が生じていた。この現象は露光波長に近い微細な
パターンであればある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の差を
互いに１８０度とすることにより、微細パターンの解像
力を向上させる技術、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」等と称さ
れる）が開発されている。

【０００３】この位相シフトマスクは、隣接する開口部
のうちの片方の開口部に透明材料よりなる位相シフト層
（本発明でいう「第二の透明層」に相当する。）を設け
ることによって、透過光が回折し干渉し合う際に、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って
（この効果が顕著な箇所では光強度がゼロになり）、そ
の結果として転写パターンは分離解像する。なお、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Ｌ
ｅｖｅｎｓｏｎらによって提唱されたものであり、例え
ば特開昭５８−１７３７４４号公報に示され、また原理
的な内容は特公昭６２−５０８１１号にも記載されてい
る。

【０００４】ところで、位相シフト効果を最大にするた
めに必要な条件としては、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）の関係式が成り立つように、膜厚が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は位相シフト層
の膜厚、λは露光波長、そしてｎは位相シフト層の屈折
率を示す。

【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。次いで、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に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Ｈ
ＭＤＳ（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１７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）に示すように公知の所
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）に示すように該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。そ
して最後に、残っているレジストを除去して位相シフト
マスクを得る。（図２（ｆ）参照）

【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
を精度よく行うことを目的として設けるものである。そ
の作用は、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、該導電性高分子層１６のもつ導
電性によって防止するものである。該導電性高分子層１
６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、該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、ＨＭ
ＤＳ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ないことからＨＭＤＳ
を除去処理することはあえて必要ではない。

【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かあるいはドライエッチングか
のいずれも可能であるが、どちらにしてもエッチングス
トッパー層の材料としては、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のことをさし、ま
た前記位相シフト部とは位相シフト層が残り且つ遮光層
が除去された部分のことをさす。また、本発明で称する
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、位相シフトマスクは前記のよう
に解像度を向上する目的の為に非常に有効な技術を用い
たのであるが、単に前記の製造方法により作成された場
合には次のような欠点を有することが判明してきた。ま
ず、位相シフトマスクは投影露光装置に装着して露光し
た際の状況であるが、露光光の中には位相シフトマスク
に対して垂直に入射する成分の他に斜方向から入射する
成分もある。光透過部の周辺部分に位置する位相シフト
層パターンの端部がなす側壁では、この斜方向から入射
する露光光成分が反射を起こす。その為にこの領域を透
過した光の中には、前記の垂直に入射／出射する光の成
分と、この反射光の成分とが混在することになる。さ
て、位相シフトマスクは位相シフト技術により、位相を
反転させる部分がある開口部（位相シフト部）での透過
光の位相を反転させて、位相シフト部でない開口部（光
透過部）の透過光との間で光強度を相殺させることによ
って、本来は解像度を上げようとするものである。しか
し、光透過部に相当する各領域の光であっても、この反
射の為に位相が反転したものとそうでないものとがある
ために、それぞれの領域内で光強度が相殺し合う現象が
起こってしまい、透過部の光強度が弱められてしまうこ
とから、結果として前記の位相シフト技術で本来期待さ
れているはずの効果が充分には得られていないという問
題があった。

【００１３】これについてより詳細に述べると、つまり
図４にも示すように、露光の際にマスクを透過する入射
光のうち斜方向からの入射光（Ａ）は、基板を透過し開
口部に出た後に、第二の透明層（位相シフトマスクでい
う位相シフト層パターン）の端面の壁で反射してしまっ
ているのである。そしてこれによると、第二の透明層の
材料として用いられるＳｉＯ₂の屈折率は約１．５であ
り、且つ空気の屈折率は１であることから、この反射光
（Ａ）は基板を垂直に透過して空気中に出るいわゆる垂
直入射光（Ｂ）に対して位相が反転してしまうのであ
る。このことは、光の反射・屈折の法則によっても明ら
かであるように、「光学的に疎な媒質（すなわち屈折率
の小さい媒質）から光学的に密な媒質（すなわち屈折率
の大きい媒質）に入射する光は、反射のときに位相が反
転する」ということから説明できる。そして、これらの
反射光と垂直入射光とは互いに干渉することになるが、
前記の位相の反転があるために光強度を弱め合ってしま
うことから透過率は減衰し、結果として光透過部である
開口部からの光の強度は、図らずも減少してしまうこと
になる。

【００１４】さて、ウェハー上のレジストにこういう光
学マスクを用いて露光転写を行った場合について述べる
と、位相シフト部から出射する光の光強度に比べて、同
じ開口幅を有する光透過部から出射する光の光強度が相
対的に弱くなるという理由から、レジストパターンの解
像度の観点において前記のような解像度向上の効果が得
られないことになる。また、そればかりか、困ったこと
に転写パターン寸法のばらつきまでも増大してしまう。
その結果、位相シフト技術を用いていないない従来のフ
ォトリソグラフィ技術の場合と比較しても、逆に、得ら
れる寸法精度の点で全く見劣りしてしまうという不具合
すら生じることになり、大きな問題となっていた。

【００１５】そして、新しい製造設備の為の投資とはい
え、高集積化のあまりにも急速な進行に対してなるべく
なら投資を低く抑えたい多くの半導体製造企業にとって
は、とりわけ位相シフトマスクにかける期待は大きいだ
けに、これらの実用上の問題は極めて重大といえる。

【００１６】

【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、前
記のような光透過部の透過率の減衰によって生じてい
た、解像度の低下や転写されたパターンの寸法のばらつ
きの増大という不具合に対して対策を講じ、位相シフト
部との透過率の差の問題を解消するできるようにし、結
果として光学マスクによって得られる転写パターンに対
して高い解像度を期待することができ、しかも寸法バラ
ツキも極めて低く抑えることが出来るようにすることに
ある。

【００１７】

【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、少なくとも、
透明基板に遮光部と光透過部と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する際
の露光光の波長に関して、光透過部を透過する透過率が
位相シフト部を透過する透過率よりも高いことを特徴と
する光学マスクである。

【００１８】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前記透過率の差が１％以上あ
ることを特徴とする前記の光学マスクである。

【００１９】さらに好ましくは、前記光学マスクにおい
て、光透過部および位相シフト部の前記透過率が、いず
れも７０％以上であることを特徴とする前記の光学マス
クである。

【００２０】あるいは、少なくとも、透明基板に、エッ
チング停止層に用いるべくして設けられてある第一の透
明層、位相シフト層に用いるべくして設けられてある第
二の透明層、そして遮光層が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する光学
マスクを使用する際の露光光の波長に関して、該透明基
板と該第一の透明層とを透過する透過率が、該透明基板
と該第一の透明層とそして該第二の透明層とを透過する
透過率よりも高いことを特徴とするマスクブランクであ
る。

【００２１】好ましくは、前記マスクブランクにおい
て、前記第一の透明層が、該マスクブランクを用いて製
造された光学マスクでは少なくとも前記第二の透明層お
よび前記遮光層の両方が除去されているべき領域では、
他の領域よりも厚さが薄いことを特徴とする前記のマス
クブランクである。

【００２２】また好ましくは、前記マスクブランクにお
いて、前記第一の透明層が次に挙げる材料、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の少なくともいずれか一つを含
んでいる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。

【００２３】そして好ましくは、前記マスクブランクに
おいて、（イ）第二の透明層の材料は、第一の透明層の
材料とは異なっていること、（ロ）第二の透明層が次に
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いずれ
か一つをふくんでいること、少なくとも以上の（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。

【００２４】さらに好ましくは、前記マスクブランクに
おいて、遮光層は単層構造または多層構造からなり、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いずれかかからなる層が、少な
くとも１層存在することを特徴とする前記のマスクブラ
ンクである。

【００２５】また、透明基板に第一の透明層を形成した
うえに、遮光部と光透過部とそして位相シフト部からな
るパターンを形成する光学マスクの製造方法において、
該光透過部の第一の透明層の厚さをエッチングにより薄
くする工程を経ることを特徴とする光学マスクの製造方
法である。

【００２６】あるいは、透明基板上に、少なくとも第一
の透明層、第二の透明層、および遮光層をこの順に形成
してゆくマスクブランクの製造方法において、第一の透
明層を形成する際にエッチングによりその膜厚を薄くす
る工程を経ることを特徴とするマスクブランクの製造方
法である。

【００２７】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
クの一つめの実施態様を示したものである。その構成
は、少なくとも、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、遮光層４により遮光パタ
ーンが形成されているというものである。ここで第一の
透明層２の膜厚（ｄ１）と第二の透明層３の膜厚（ｄ
２）とは関係があり、光透過部の透過光Ｐ１（透過率Ｔ
_P1）と位相シフト部の透過光Ｐ２（透過率Ｔ_P2）との透
過率の差（すなわちΔ〔Ｔ_P1、Ｔ_P2〕）が１％以上の正
の値となるように設定されている。

【００２８】また、図１（ｂ）は本発明に係わる光学マ
スクの実施態様の二つめを示したものである。その構成
は、透明基板１上に第一の透明層２および第二の透明層
３、そして遮光層４がこの順に形成されており、それぞ
れの層はパターン形成されている。ただし、第一と第二
の２つの透明層の膜厚と透過率との関係については図１
（ａ）と同様である。これら２つの透明層は同じ領域が
パターニングされてはいるが、第一の透明層のパターン
はエッチング深さが所定量に制御されており、必ずしも
透明基板表面までエッチングが達するわけではない。一
方の第二の透明層のパターンは完全にエッチングされそ
の直下の層の表面まで達している。図５には、この第一
の透明層２の膜厚と、前記Δ〔Ｔ_P1、Ｔ_P2〕で表される
透過率の差との間の関係を示している。これによると、
第一の透明層の膜厚がエッチング量によって変化してい
くときに、前記透過率の差がエッチング量が増大するの
に伴って大きな変化量となることが判る。例えば、第一
の透明層の初期膜厚が２０ｎｍでありそのエッチング量
が５ｎｍとするとき、前記透過率の差は約２％であるこ
とが判る。

【００２９】さらに、図１（ｃ）は前記の図１（ｂ）と
は構成が異なっているものの、やはり本発明に係わる光
学マスクの実施態様の二つめを示したものである。その
構成は、透明基板１上に第一の透明層２とその上に遮光
層４とが形成されており、さらにその上に第二の透明層
３が形成されてあり、且つそれぞれの層はパターン形成
されている。そして第一の透明層２のパターンはエッチ
ング深さが所定量に制御され、透明基板の表面までは必
ずしもエッチングは達してはいない。ただし、２つの透
明層の膜厚の関係は図１（ａ）と同様である。

【００３０】また、第二の透明層３の膜厚の最適値は前
記（イ）式から算出される。例えば材料をＳｉＯ₂とす
ると、ＳｉＯ₂の屈折率を１．４８、露光光源としての
紫外線ｉ線の露光波長λを３６５ｎｍとすると、必要な
膜厚ｄは約３８０ｎｍとなる。ただし、このとき位相反
転量１８０゜に対して±１０゜の範囲内にあれば前記の
位相シフトの効果は充分に得られることから、膜厚ｄは
約３６０〜４００ｎｍの範囲内にあることが望ましいと
いえる。ここで第一の透明層２の膜厚は特に制限はない
が、不要な欠点としてピンホールがあると好ましくない
こと、また厚過ぎると製造する際に要する時間や得られ
る品質面（例えば、一般に厚くなるほど透明性は落ち
る）での問題から好ましくない。従って、製造プロセス
の観点からは膜厚は５〜２００ｎｍの範囲内が望ましい
といえる。また、第一の遮光層４の膜厚は特に制限はな
いが、充分な遮光性を有するためとそして不要なピンホ
ールが生じ難くする為という理由から、膜厚は７０〜２
００ｎｍの範囲内にあることが望ましい。

【００３１】図１（ｂ）での第一の透明層のエッチング
量は、前記のように光透過部側壁効果による光強度減少
分を補う分に相当する量である。このエッチング量は次
のようにして求められる。

【００３２】まず従来の技術による構成の位相シフトマ
スクを用いてウェハー上に露光し、レジストパターンを
形成し、その結果として得られたレジストパターン寸法
のずれ量を計測する。この寸法ずれの原因は前記で述べ
た光透過部側壁効果によるものである。次に形状シミュ
レータによって光強度計算を行い、光透過部の透過率を
パラメータとして解析することにより、前記寸法のずれ
量に相当するところの位相シフト部側壁の効果による光
強度減少量を見積もることができる。

【００３３】一方、第一の透明層の膜厚およびエッチン
グによる膜厚減少分・光学定数と、第二の透明層の膜厚
・光学定数とから、光学理論に基づく計算によって透過
率の変化の様子が求められる。したがって、この結果を
用いることにより、前記光透過部側壁効果による透過率
減少分を効果的に相殺するのに適切な条件が容易に求め
られる。

【００３４】なお、本発明で称するマスクとは、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。

【００３５】

【作用】前記従来の技術で作製されたマスクは、投影露
光装置に装着して露光した際に、光透過部の位相シフト
部パターンの側壁部で反射する成分と垂直入射してその
まま透過する成分が混在することにより、結果として前
記の位相シフト技術の効果が充分に得られないという欠
点があった。本発明により作製された光学マスクは、少
なくとも第一と第二との２層の透明層を有すが、ここで
この光学マスクを使用する際の露光光の波長に対する透
過率に関して、光透過部と位相シフト部との透過率に差
を与えることができる。そして、この透過率の差をさら
に適切に設けることにより、位相シフト技術による本来
の位相反転を有効に確保したうえで、なおかつ前記の光
透過部側壁による反射のために光強度が減少してしまう
ことを効果的に補うことも出来るようになり、その結果
として最適な位相シフト効果を有効に享受することまで
出来るようになり、また転写されたレジストパターンの
寸法ばらつきも有効に防ぐことができるようになる。

【００３６】ところで、前記のような透過率の差は次に
示す理由によって生じている。すなわち、光透過部の層
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、露光の際の透過光はこれら透
明膜層の間で多重干渉を生じる。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。そしてこれによる多重干渉の結
果、透過光の透過率が影響を受けて変化する。この変化
の程度は透明層の膜厚、屈折率、吸収係数等の光学定数
の値が既知であれば計算によって十分に求めることが出
来る。

【００３７】さて、光透過部は基板上に第一の透明層だ
けの単層となるから、前記位相シフト部とは透過光の光
干渉の状況が異なり、そのうえに透過率も異なるので、
結局は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。そこで、これら２層と単層の透明層による
透過率の差を計算で求めることにより、所定の透過率の
差が得られるよう、各透明層の膜厚および光学定数（屈
折率、吸収係数）をパラメータとして設計することがで
きるのである。

【００３８】また、第一の透明層の膜厚を光透過部と位
相シフト部とで変化させることにより透過率の差を拡大
することができる。すなわち、製造プロセスにおいて第
一の透明層をエッチングし、エッチング量を所定の量に
制御することによって、これを行なわない場合に比べ
て、透過率の差をより大きくすることまでできるように
なる。

【００３９】なお、図５はこの関係を図示したもので、
第一の透明層の初期膜厚を横軸にとり、縦軸に光透過部
と位相シフト部との透過率の差をとり、第一の透明層の
エッチング量を段階的に変化させた場合の計算結果を示
した。

【００４０】

【実施例】

＜実施例１＞以下、添付図面を参照して本発明の製造工
程をさらに詳述する。図３（ａ）〜（ｅ）は本発明の第
一の方法に係わる光学マスクおよびマスクブランクの製
造工程を示すものである。

【００４１】まず図３（ａ）にも示すように、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３０ｎｍ）と、そして第二の透明層２３とし
てＳｉＯ₂膜（膜厚３８０ｎｍ）をこの順序に設けた。
続いて、遮光層２４として、酸化クロム膜と金属クロム
膜そして酸化クロム膜の３層をこの順序に積層した低反
射クロム遮光膜（膜厚約１１０ｎｍ）を設け、光学マス
ク用のマスクブランクを得た。

【００４２】次にこの光学マスクブランクを基板とし
て、図３（ｂ）にも示すように、基板上に電子線レジス
ト層２５としてポジ型レジスト（東京応化製、商品
名：ＰＢＳ）を膜厚５００ｎｍに塗布形成した後、所定
のプリベーク処理を行い、次い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
２．５μＣ／ｃｍ²の条件で所定のパターンを描画し、
その後に現像処理を行ってレジストパターンを得た。

【００４３】さらに図３（ｃ）のように、所定のポスト
ベーク処理後、該レジストパターンをマスクパターンと
して、硝酸第二セリウムアンモニウムを用いて遮光膜の
ウェットエッチングを行い、遮光パターンを形成した。
ついで、レジスト剥離液を用いてレジストを剥離した。

【００４４】続いて図３（ｄ）に示したように、基板を
所定の方法で洗浄し乾燥した。その後にＨＭＤＳ処理を
施した。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：Ｔ
ＴＣＲ、膜厚５００ｎｍ）を、そして導電性高分子層２
６（昭和電工製、商品名：ＥＳＰＡＣＥＲ１００）を
膜厚約３０ｎｍにスピンコート法によりこの順に塗布
し、所定のプリベーク処理後ベクタースキャン型電子線
描画装置を用いて、加速電圧が２０ｋＶ、ドーズ量が約
１０μＣ／ｃｍ²の条件にて重ね合わせ描画２７を行
い、所定のパターンを描画した。

【００４５】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５：５混合液）を用いて現像
し、レジストパターンを得た。その後、図３（ｅ）にも
示すように、レジストパターンとその下の遮光パターン
とをエッチング用マスクパターンとして、ＳｉＯ₂膜の
ドライエッチングを平行平板型反応性イオンエッチング
装置（通称はＲＩＥ装置）を用いて行い、異方性と直線
性の両者共に良好なエッチング形状をもち、かつ寸法再
現性も良い位相シフト部パターンが得られた。その後レ
ジストを除去して所望の光学マスクが得られた。

【００４６】なお、このときのドライエッチング条件
は、Ｃ₂Ｆ₆ガスとＨ₂ガスとを混合比Ｃ₂Ｆ₆：Ｈ₂
＝１０：１で用い、パワーを３００Ｗ、ガス圧は０．０
３Ｔｏｒｒとした。そしてエッチング時間は約１５分で
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。ちなみに、エッチング方法としては
上記の例に限るものでは決してなく、このドライエッチ
ング以外にもウェットエッチングであっても実施は可能
である。ただし、下層側にある第一の透明層は、このエ
ッチングに対し蝕刻されないもの、またはＳｉＯ₂と比
較して蝕刻され難いものであればよく、すなわち蝕刻耐
久性のあるものであることが肝要である。

【００４７】それから、第一の透明層２、第二の透明層
３、遮光層４の形成方法については良質の成膜が可能な
ものであれば良い。従ってそれぞれ公知の薄膜形成法を
用いればよく、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ
法あるいはイオンプレーティング法などに代表される気
相成長法、そして液層成長法、等々の様々な形成方法が
あり、特にはこれらに限定されるものではない。

【００４８】本実施例で得られたマスクを使用し、従来
の技術の下でも用いている縮小投影露光装置（露光波長
３６５ｎｍ）を用いてウェハー上に対して露光し、レジ
ストパターンを形成したところ、最小で約０．３μｍ幅
の微細パターンが寸法再現性よく得られ、かつチップ内
の寸法均一性も±０．０５μｍ以内であり非常に良好で
あった。これは、従来の位相シフトマスクを用いた場合
には、寸法精度±０．１５μｍであったことと比較し
て、高精度であるという面で非常に顕著な効果が得られ
たことになる。また本実施例で得られたマスクは、光透
過部パターンと位相シフト部パターンとに相当するレジ
ストパターンの寸法ばらつきは±０．０１μｍ以内であ
り、位相シフト部側壁効果を抑止したことによる大幅な
寸法精度向上効果が得られた。

【００４９】＜実施例２＞本発明に係わる光学マスクの
第二の実施態様について、以下に詳述する。第二の実施
態様については、その製造工程は前記第一の実施態様と
途中までは同じであり、これにより図３（ａ）ないし
（ｅ）によって位相シフトパターンを得た。ただし、
（ｅ）においてレジストは未だ除去することなく残して
ある。また、第二の透明層であるＳｉＯ₂膜の膜厚は位
相差１８０゜となる厚さよりも少し薄い３７０ｎｍとし
た。この理由は、第一の透明層をエッチングすることに
より位相差が拡大することを補正するためである。次に
図３（ｆ）に示すように、レジストパターンをエッチン
グ用マスクパターンとして、マグネシアスピネル層を１
０ｎｍの深さに達するまでウェットエッチングすること
により、所望する光学マスクを得た。なお、エッチング
液としては、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液（濃度３０
％）と過酸化水素水（濃度２０％）の混合液を用い、液
温５０℃でエッチングを行った。本実施例で得られた光
学マスクを用いて露光することにより得られるパターン
は、＜実施例１＞と同様に、従来の技術によるものより
も格段に優れた寸法精度を実現でき、解像度の向上に大
きな効果を得ることができた。

【００５０】

【発明の効果】本発明に係わる光学マスクによると、本
光学マスクをフォトファブリケーションに用いる際の露
光光に対する透過率に関し、光透過部（第二の透明層が
無い領域）の透過率が位相シフト部（第二の透明層が有
りこれも透過する領域）の透過率よりも上回るように第
一の透明膜と第二の透明膜とを形成することにより、そ
してさらにはその透過率の差が適正量であるようにする
ことによって、光透過部のパターンの側壁（位相シフト
層パターンの外形をなす端面）で反射する光の為に光透
過部の光強度が減少し転写パターンの寸法精度や寸法バ
ラツキが劣化されるという不具合を防止することが出来
るようになった。

【００５１】そして、位相シフト効果が有効に得られる
ことによって、従来の技術よりも高い解像度への向上が
効果的に達成され、さらにはウェハー上に転写されたパ
ターンの寸法精度も大幅に向上するという効果が得られ
るようになった。

【００５２】すなわち、前記のような光透過部の透過率
の減衰によって生じていたところの、解像度の低下や転
写されたパターンの寸法のばらつきの増大という不具合
に対して本発明を適用することで効果的な対策を講じる
ことになり、位相シフト部と光透過部との透過率の差の
問題を解消するできるようになり、そしてこれらの結果
として、この光学マスクによって得られる転写パターン
には高い解像度を期待することが出来、さらには寸法バ
ラツキも低いく抑えることが出来る、という光学マスク
とそれに用いるマスクブランクとそしてそれらの製造方
法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、断面図を用いて示すその概要を示す説明図である。
（（ａ）乃至（ｃ））

【図２】従来の技術に係わる光学マスクの一例につい
て、断面図を用いてその製造工程の概要を順に示す説明
図である。（（ａ）乃至（ｆ））

【図３】本発明に係わる光学マスクの第一の実施例につ
いて、断面図を用いてその製造工程の概要を順に示す説
明図である。（（ａ）乃至（ｆ））

【図４】従来の技術に係わる光学マスクを用いてフォト
ファブリケーションを行なった際に、露光によりマスク
を透過する光の様子について、断面図を用いてその概要
を示す説明図である。

【図５】本発明に係わる光学マスクのある一実施例につ
いて、これによって得られる効果を計算により推測した
結果を示す説明図である。（第一の透明層の厚さと透過率との関係）

【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１１・・・透明基板１２・・・第一の透明層１３・・・第二の透明層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２１’・・・透明基板２２・・・第一の透明層２２’・・・第一の透明層（エッチング後）２３・・・第二の透明層２３’・・・第二の透明層（エッチング後）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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、透明基板に遮光部と光透過部
と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する際の露光光の波長に関して、光
透過部を透過する透過率が位相シフト部を透過する透過
率よりも高い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
シフト部との前記透過率の差が１％以上あることを特徴
とする請求項１記載の光学マスク。
【請求項３】前記光学マスクにおいて、光透過部および
位相シフト部の前記透過率が、いずれも７０％以上であ
ることを特徴とする請求項１乃至２記載の光学マスク。
【請求項４】少なくとも、透明基板に、エッチング停止
層に用いるべくして設けられてある第一の透明層、位相
シフト層に用いるべくして設けられてある第二の透明
層、そして遮光層が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する光学マスクを使用す
る際の露光光の波長に関して、該透明基板と該第一の透
明層とを透過する透過率が、該透明基板と該第一の透明
層とそして該第二の透明層とを透過する透過率よりも高
い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、前記第一の透明層が、該マスクブランクを用いて製造さ
れた光学マスクでは少なくとも前記第二の透明層および
前記遮光層の両方が除去されているべき領域では、他の
領域よりも厚さが薄い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、前記第一の透明層が次に挙げる材料、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
ネシウムのうちの少なくともいずれか一つを含んでいる
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、（イ）第二
の透明層の材料は、第一の透明層の材料とは異なってい
ること、（ロ）第二の透明層が次に挙げる材料、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いずれか一つをふくんでい
ること、少なくとも以上の（イ）および（ロ）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。
【請求項８】前記マスクブランクにおいて、遮光層は単層構造または多層構造からなり、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
ブデンのうちのいずれかかからなる層が、少なくとも１
層存在することを特徴とする請求項４乃至７記載のマス
クブランク。
【請求項９】透明基板に第一の透明層を形成したうえ
に、遮光部と光透過部とそして位相シフト部からなるパ
ターンを形成する光学マスクの製造方法において、該光透過部の第一の透明層の厚さをエッチングにより薄
くする工程を経ることを特徴とする光学マスクの製造方
法。
【請求項１０】透明基板上に、少なくとも第一の透明
層、第二の透明層、および遮光層をこの順に形成してゆ
くマスクブランクの製造方法において、第一の透明層を形成する際にエッチングによりその膜厚
を薄くする工程を経ることを特徴とするマスクブランク
の製造方法。