JPH09311431A - ハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents
ハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法Info
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- JPH09311431A JPH09311431A JP12739596A JP12739596A JPH09311431A JP H09311431 A JPH09311431 A JP H09311431A JP 12739596 A JP12739596 A JP 12739596A JP 12739596 A JP12739596 A JP 12739596A JP H09311431 A JPH09311431 A JP H09311431A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】位相シフト法により得られる高解像のパターン
転写を可能ならしめるハーフトーン型位相シフトマスク
及びその製造方法を提供することにある。 【解決手段】透明性基板上に半透明遮光膜パターンが形
成されたハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、前
記半透明遮光膜パターン上及び半透明遮光膜が除去され
た透明性基板上の両方とも、露光波長に対して消衰係数
が０．１以下の透明性薄膜で被覆されており、さらに、
前記透明性薄膜が二酸化珪素膜または酸化ジルコニウム
膜で形成されていることを特徴とするハーフトーン型位
相シフトマスク及びその製造方法。
転写を可能ならしめるハーフトーン型位相シフトマスク
及びその製造方法を提供することにある。 【解決手段】透明性基板上に半透明遮光膜パターンが形
成されたハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、前
記半透明遮光膜パターン上及び半透明遮光膜が除去され
た透明性基板上の両方とも、露光波長に対して消衰係数
が０．１以下の透明性薄膜で被覆されており、さらに、
前記透明性薄膜が二酸化珪素膜または酸化ジルコニウム
膜で形成されていることを特徴とするハーフトーン型位
相シフトマスク及びその製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ製造に用い
るハーフトーン型位相シフトマスクに関するものであ
る。さらに詳しくは、従来のフォトマスクと同様に投影
露光装置で用いることができ、従来のフォトマスクを用
いた場合に比べパターンの解像力を向上させることがで
きるハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法
に関する。
るハーフトーン型位相シフトマスクに関するものであ
る。さらに詳しくは、従来のフォトマスクと同様に投影
露光装置で用いることができ、従来のフォトマスクを用
いた場合に比べパターンの解像力を向上させることがで
きるハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法
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、近接したパターンにおいては、マ
スクの光透過部を通過した光が回折し、干渉し合うこと
によって、パターン境界部での光強度を強め合い、ウェ
ハー上のレジストが感光して、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。この現象は線幅
が露光波長に近い微細なパターンほどその傾向が強く、
従来のフォトマスクと従来の露光光学系においては光源
の波長以下の微細なパターンを解像することは不可能で
あった。
ンの投影露光に際し、近接したパターンにおいては、マ
スクの光透過部を通過した光が回折し、干渉し合うこと
によって、パターン境界部での光強度を強め合い、ウェ
ハー上のレジストが感光して、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。この現象は線幅
が露光波長に近い微細なパターンほどその傾向が強く、
従来のフォトマスクと従来の露光光学系においては光源
の波長以下の微細なパターンを解像することは不可能で
あった。
【０００３】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度の位相差をもたせることによ
り微細パターンの解像力を向上させるという、位相シフ
ト技術が開発された。すなわち、隣接する光透過部の片
側に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
度を弱め合い、その結果転写パターンは分離解像するよ
うになる。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の露光法より
も向上し、焦点裕度が改善される。
光の位相を互いに１８０度の位相差をもたせることによ
り微細パターンの解像力を向上させるという、位相シフ
ト技術が開発された。すなわち、隣接する光透過部の片
側に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
度を弱め合い、その結果転写パターンは分離解像するよ
うになる。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の露光法より
も向上し、焦点裕度が改善される。
【０００４】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ー１７３
７４４号公報や、特公昭６２ー５０８１１号公報に記載
されている。パターンを遮光層で形成する場合は、遮光
パターンに隣接する開口部の片側に位相シフト部を設け
て位相反転させる（Ｌｅｖｅｎｓｏｎ型位相シフトマス
ク、またはＡｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｔｙｐｅ位相シフ
トマスク）。一方、遮光層にわずかな透光性を与え半透
明層とする代わりに、この半透明遮光膜によって透過光
の位相が反転される場合にも、同様な解像度向上効果が
得られ、この場合は特に孤立パターンの解像度向上に有
効である。このような半透明遮光膜（ハーフトーン膜）
をもつ位相シフトマスクを一般にハーフトーン型位相シ
フトマスク（またはＡｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｔｙｐｅ位
相シフトマスク）と称する。
ｖｅｎｓｏｎらによって提唱され、特開昭５８ー１７３
７４４号公報や、特公昭６２ー５０８１１号公報に記載
されている。パターンを遮光層で形成する場合は、遮光
パターンに隣接する開口部の片側に位相シフト部を設け
て位相反転させる（Ｌｅｖｅｎｓｏｎ型位相シフトマス
ク、またはＡｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｔｙｐｅ位相シフ
トマスク）。一方、遮光層にわずかな透光性を与え半透
明層とする代わりに、この半透明遮光膜によって透過光
の位相が反転される場合にも、同様な解像度向上効果が
得られ、この場合は特に孤立パターンの解像度向上に有
効である。このような半透明遮光膜（ハーフトーン膜）
をもつ位相シフトマスクを一般にハーフトーン型位相シ
フトマスク（またはＡｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｔｙｐｅ位
相シフトマスク）と称する。
【０００５】ハーフトーン型位相シフト技術は、半透明
層と位相シフト層を別々に積層してマスクブランクとし
た後、マスクパターンを形成する２層型ハーフトーンマ
スクと、位相シフト効果も持たせた半透明遮光膜をパタ
ーニングして作製される単層型ハーフトーンマスクの２
種類が今までに提案されている。
層と位相シフト層を別々に積層してマスクブランクとし
た後、マスクパターンを形成する２層型ハーフトーンマ
スクと、位相シフト効果も持たせた半透明遮光膜をパタ
ーニングして作製される単層型ハーフトーンマスクの２
種類が今までに提案されている。
【０００６】単層ハーフトーン型位相シフトマスクの例
は、例えば文献（１）第３８回春季応用物理学会予稿集
第２分冊、２９ｐ−ｚｃ−３、ｐ５３５（１９９１）に
記載されている。半透明遮光膜の空気層に対する位相差
Φ（度）は一般に次の式（１）で表される。 Φ＝360 ×（ｎ−１）ｄ／λ……………式（１） （ｄ：半透明遮光膜の膜厚、ｎ：半透明遮光膜の屈折
率、λ：露光波長） 解像度向上効果を最大にするためには、Φを事実上180
度にする必要がある。従って、ｄ＝λ／｛２（ｎ−
１）｝の関係が成り立つような半透明遮光膜を形成すれ
ばよい。また、半透明遮光膜の透過率は通常は８％程度
のときがもっとも解像性向上効果があるとされるが、露
光条件やウェハー上のレジストプロセスによっても微妙
に異なってくる。
は、例えば文献（１）第３８回春季応用物理学会予稿集
第２分冊、２９ｐ−ｚｃ−３、ｐ５３５（１９９１）に
記載されている。半透明遮光膜の空気層に対する位相差
Φ（度）は一般に次の式（１）で表される。 Φ＝360 ×（ｎ−１）ｄ／λ……………式（１） （ｄ：半透明遮光膜の膜厚、ｎ：半透明遮光膜の屈折
率、λ：露光波長） 解像度向上効果を最大にするためには、Φを事実上180
度にする必要がある。従って、ｄ＝λ／｛２（ｎ−
１）｝の関係が成り立つような半透明遮光膜を形成すれ
ばよい。また、半透明遮光膜の透過率は通常は８％程度
のときがもっとも解像性向上効果があるとされるが、露
光条件やウェハー上のレジストプロセスによっても微妙
に異なってくる。
【０００７】半透明遮光膜の形成には、通常のＡｒなど
の不活性ガスに酸素（Ｏ2 ）や窒素（Ｎ2 ）などの反応
性ガスを添加する、いわゆる反応性スパッタリング法が
用いられるのが一般的である。
の不活性ガスに酸素（Ｏ2 ）や窒素（Ｎ2 ）などの反応
性ガスを添加する、いわゆる反応性スパッタリング法が
用いられるのが一般的である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ハーフトーン型位相シ
フトマスクによって転写パターンの解像度向上を達成す
るには、上記のように半透明遮光膜の空気層に対する位
相差と透過率の目標値をどちらも達成する必要がある。
しかるに透過率もまた位相差同様半透明遮光膜のｎとｄ
及びｋ：消衰係数に依存する量であるため、一方を調整
すれば他方も変化し、同時に達成することは容易ではな
い。
フトマスクによって転写パターンの解像度向上を達成す
るには、上記のように半透明遮光膜の空気層に対する位
相差と透過率の目標値をどちらも達成する必要がある。
しかるに透過率もまた位相差同様半透明遮光膜のｎとｄ
及びｋ：消衰係数に依存する量であるため、一方を調整
すれば他方も変化し、同時に達成することは容易ではな
い。
【０００９】例えば透過率、位相差ともに小さすぎる場
合は半透明遮光膜の膜厚を減少させ、その後透明性基板
を掘り込むことで調整する方法もあるが、透明性基板を
掘り込むときに透過率が再び変化してしまうおそれがあ
る。また、透過率が大きすぎる場合は従来適当な調整手
段が存在しなかった。これらのことはハーフトーン型位
相シフトマスクブランクの選択の幅を狭くし、それ故ハ
ーフトーン型位相シフトマスクの歩留まりを低下させる
原因となっていた。
合は半透明遮光膜の膜厚を減少させ、その後透明性基板
を掘り込むことで調整する方法もあるが、透明性基板を
掘り込むときに透過率が再び変化してしまうおそれがあ
る。また、透過率が大きすぎる場合は従来適当な調整手
段が存在しなかった。これらのことはハーフトーン型位
相シフトマスクブランクの選択の幅を狭くし、それ故ハ
ーフトーン型位相シフトマスクの歩留まりを低下させる
原因となっていた。
【００１０】また、反応性スパッタリングにおいてはよ
く知られているように、いわゆるヒステリシス現象が発
生し、一般に再現性よく膜質を制御することが容易では
なく、このこともハーフトーン型位相シフトマスクの歩
留まりを低下させる原因となっていた。
く知られているように、いわゆるヒステリシス現象が発
生し、一般に再現性よく膜質を制御することが容易では
なく、このこともハーフトーン型位相シフトマスクの歩
留まりを低下させる原因となっていた。
【００１１】さらに今後ともＬＳＩの設計寸法の微細化
は進展していくと考えられ、それとともにハーフトーン
型位相シフトマスクには、より高精度な位相差と透過率
の制御が要求されていくと考えられる。
は進展していくと考えられ、それとともにハーフトーン
型位相シフトマスクには、より高精度な位相差と透過率
の制御が要求されていくと考えられる。
【００１２】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、位相シフト法により得
られる高解像のパターン転写を可能ならしめるハーフト
ーン型位相シフトマスク及びその製造方法を提供するこ
とにある。より具体的には、位相シフトマスクの全面に
亘って、露光波長に対して消衰係数が０．１以下の透明
性薄膜を被覆することにより位相差に影響されることな
く透過率を精度良く調整できるようにしたものである。
ので、その目的とするところは、位相シフト法により得
られる高解像のパターン転写を可能ならしめるハーフト
ーン型位相シフトマスク及びその製造方法を提供するこ
とにある。より具体的には、位相シフトマスクの全面に
亘って、露光波長に対して消衰係数が０．１以下の透明
性薄膜を被覆することにより位相差に影響されることな
く透過率を精度良く調整できるようにしたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を解決するために、まず請求項１においては、透明性基
板上に半透明遮光膜パターンが形成されたハーフトーン
型位相シフトマスクにおいて、前記半透明遮光膜パター
ン上及び半透明遮光膜が除去された透明性基板上の両方
とも、露光波長に対して消衰係数が０．１以下の透明性
薄膜で被覆されていることを特徴とするハーフトーン型
位相シフトマスクとしたものである。
を解決するために、まず請求項１においては、透明性基
板上に半透明遮光膜パターンが形成されたハーフトーン
型位相シフトマスクにおいて、前記半透明遮光膜パター
ン上及び半透明遮光膜が除去された透明性基板上の両方
とも、露光波長に対して消衰係数が０．１以下の透明性
薄膜で被覆されていることを特徴とするハーフトーン型
位相シフトマスクとしたものである。
【００１４】また、請求項２においては、前記露光波長
に対して消衰係数が０．１以下の透明性薄膜が二酸化珪
素膜または酸化ジルコニウム膜であることを特徴とする
請求項１記載のハーフトーン型位相シフトマスクとした
ものである。
に対して消衰係数が０．１以下の透明性薄膜が二酸化珪
素膜または酸化ジルコニウム膜であることを特徴とする
請求項１記載のハーフトーン型位相シフトマスクとした
ものである。
【００１５】さらにまた、請求項３においては、以下の
工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載のハ
ーフトーン型位相シフトマスクの製造方法としたもので
ある。 （１）前記透明性基板上に前記半透明遮光膜を形成した
後、前記半透明遮光膜の膜厚を減少させるか、若しくは
前記半透明遮光膜をパターン化した後前記パターン間の
透光部の前記透明性基板を掘り込むことによって位相差
を調整する工程。 （２）前記位相差が調整されたマスクパターン側の全面
に、露光波長に対して消衰係数が０．１以下の前記透明
性薄膜を形成する工程。 （３）前記透明性薄膜を形成した後、前記半透明遮光膜
パターンを通過する露光光の透過率が目的の値となるま
で、前記透明性薄膜を適量エッチングする工程。
工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載のハ
ーフトーン型位相シフトマスクの製造方法としたもので
ある。 （１）前記透明性基板上に前記半透明遮光膜を形成した
後、前記半透明遮光膜の膜厚を減少させるか、若しくは
前記半透明遮光膜をパターン化した後前記パターン間の
透光部の前記透明性基板を掘り込むことによって位相差
を調整する工程。 （２）前記位相差が調整されたマスクパターン側の全面
に、露光波長に対して消衰係数が０．１以下の前記透明
性薄膜を形成する工程。 （３）前記透明性薄膜を形成した後、前記半透明遮光膜
パターンを通過する露光光の透過率が目的の値となるま
で、前記透明性薄膜を適量エッチングする工程。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１（ａ）、（ｂ）は本発明のハ
ーフトーン型位相シフトマスクの構造を示す模式断面図
である。図１（ａ）のハーフトーン型位相シフトマスク
は、前記半透明遮光膜の膜厚を減少させて位相差調整し
て、マスクパターンを形成した後前記透明性薄膜を形成
したものである。図１（ｂ）のハーフトーン型位相シフ
トマスクは、前記半透明遮光膜パターン間の透光部の前
記透明性基板を掘り込むことによって位相差を調整した
後前記透明性薄膜を形成したものである。
ーフトーン型位相シフトマスクの構造を示す模式断面図
である。図１（ａ）のハーフトーン型位相シフトマスク
は、前記半透明遮光膜の膜厚を減少させて位相差調整し
て、マスクパターンを形成した後前記透明性薄膜を形成
したものである。図１（ｂ）のハーフトーン型位相シフ
トマスクは、前記半透明遮光膜パターン間の透光部の前
記透明性基板を掘り込むことによって位相差を調整した
後前記透明性薄膜を形成したものである。
【００１７】図１のハーフトーン型位相シフトマスクで
は半透明遮光膜パターンを通過する露光光の透過率が、
露光条件やウェハー上のレジストプロセスに応じて最大
の解像性をもたらすように、前記透明性薄膜の膜厚を調
整する。
は半透明遮光膜パターンを通過する露光光の透過率が、
露光条件やウェハー上のレジストプロセスに応じて最大
の解像性をもたらすように、前記透明性薄膜の膜厚を調
整する。
【００１８】ここで半透明遮光膜パターンを通過する露
光光の透過率は、透明性薄膜、半透明遮光膜、透明性基
板の光学定数（屈折率、消衰係数）及び露光雰囲気（通
常は空気）の屈折率に依存した各膜内での多重干渉の結
果として決まり、透明性薄膜の膜厚に対して周期的に変
化する。尚、薄膜の干渉理論については例えば文献
（２）：薄膜（金原栄著、裳華房）p.１９７などに詳し
く述べられており、あらかじめ上記の構成材料の光学定
数を求めておけば、透明性薄膜の膜厚の調整量に応じた
最終的な透過率は理論計算で予測することが可能であ
る。
光光の透過率は、透明性薄膜、半透明遮光膜、透明性基
板の光学定数（屈折率、消衰係数）及び露光雰囲気（通
常は空気）の屈折率に依存した各膜内での多重干渉の結
果として決まり、透明性薄膜の膜厚に対して周期的に変
化する。尚、薄膜の干渉理論については例えば文献
（２）：薄膜（金原栄著、裳華房）p.１９７などに詳し
く述べられており、あらかじめ上記の構成材料の光学定
数を求めておけば、透明性薄膜の膜厚の調整量に応じた
最終的な透過率は理論計算で予測することが可能であ
る。
【００１９】図２、図３は本発明のハーフトーン型位相
シフトマスクの製造方法を工程順に示す模式断面図であ
る。図２は前記半透明遮光膜の膜厚を減少させて位相差
調整をし、マスクパターンを形成した後、前記透明性薄
膜を形成したハーフトーン型位相シフトマスクの製造方
法を工程順に示す模式断面図である。以下、図面を用い
て詳細に説明する。
シフトマスクの製造方法を工程順に示す模式断面図であ
る。図２は前記半透明遮光膜の膜厚を減少させて位相差
調整をし、マスクパターンを形成した後、前記透明性薄
膜を形成したハーフトーン型位相シフトマスクの製造方
法を工程順に示す模式断面図である。以下、図面を用い
て詳細に説明する。
【００２０】透明性基板１上に反応性スパッタ等により
半透明遮光膜２を形成し（図２（ａ）参照）、半透明遮
光膜２の位相差を目標値（通常は１８０度）に調整する
ために半透明遮光膜をスパッタエッチングを行って、位
相差調整された半透明遮光膜２’を形成する（図２
（ｂ）参照）。
半透明遮光膜２を形成し（図２（ａ）参照）、半透明遮
光膜２の位相差を目標値（通常は１８０度）に調整する
ために半透明遮光膜をスパッタエッチングを行って、位
相差調整された半透明遮光膜２’を形成する（図２
（ｂ）参照）。
【００２１】次に、所定のマスクパターンでパターニン
グして半透明遮光膜パターン２’ａを形成する（図２
（ｃ）参照）。ここで、半透明遮光膜パターン２’ａを
通過する露光光の透過率は、後工程によって透明性薄膜
の膜厚を調整することで調整することができるので、目
標の値と差があってもよい。
グして半透明遮光膜パターン２’ａを形成する（図２
（ｃ）参照）。ここで、半透明遮光膜パターン２’ａを
通過する露光光の透過率は、後工程によって透明性薄膜
の膜厚を調整することで調整することができるので、目
標の値と差があってもよい。
【００２２】次に、位相差調整された半透明遮光膜パタ
ーン２’ａ及び透明性基板１上の全面に露光波長に対し
て消衰係数が０．１以下の透明性薄膜３を反応性スパッ
タ等により形成する（図２（ｄ）参照）。このときの透
明性薄膜の種類の選択は、位相差調整した後、透過率の
目標値との差を測定しておき、理論計算によって後工程
の膜厚の調整による透過率の変化を予測しておくことで
可能である。
ーン２’ａ及び透明性基板１上の全面に露光波長に対し
て消衰係数が０．１以下の透明性薄膜３を反応性スパッ
タ等により形成する（図２（ｄ）参照）。このときの透
明性薄膜の種類の選択は、位相差調整した後、透過率の
目標値との差を測定しておき、理論計算によって後工程
の膜厚の調整による透過率の変化を予測しておくことで
可能である。
【００２３】次に、半透明遮光膜パターン２’ａを通過
する露光光の透過率が目的の値となるまで、透明性薄膜
３を適量エッチングして透明性薄膜３’を形成し、本発
明のハーフトーン型位相シフトマスクが得られる（図２
（ｅ）参照）。このとき透明性薄膜３’はマスクのパタ
ーン側の全面が等しくエッチングされるため、調整済み
の位相差が変化することはない。
する露光光の透過率が目的の値となるまで、透明性薄膜
３を適量エッチングして透明性薄膜３’を形成し、本発
明のハーフトーン型位相シフトマスクが得られる（図２
（ｅ）参照）。このとき透明性薄膜３’はマスクのパタ
ーン側の全面が等しくエッチングされるため、調整済み
の位相差が変化することはない。
【００２４】図３は前記半透明遮光膜パターン以外の前
記透明性基板を掘り込むことによって位相差を調整した
後、前記透明性薄膜を形成したハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造方法を工程順に示す模式断面図である。
記透明性基板を掘り込むことによって位相差を調整した
後、前記透明性薄膜を形成したハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造方法を工程順に示す模式断面図である。
【００２５】透明性基板１上に半透明遮光膜２を形成し
（図３（ａ）参照）、所定のマスクパターンでパターニ
ングして半透明遮光膜パターン２ａを形成する（図３
（ｂ）参照）。次に半透明遮光膜パターン２ａの位相差
を目標値（通常は１８０度）に調整するために、半透明
遮光膜パターン２ａ間の透光部の透明性基板１をエッチ
ング等で堀込み、凹部４を形成する（図３（ｃ）参
照）。この位相差調整の結果、半透明遮光膜パターン２
ａを通過する露光光の透過率は、後工程によって透明性
薄膜の膜厚を調整することで調整することができるの
で、目標の値と差があってもよい。
（図３（ａ）参照）、所定のマスクパターンでパターニ
ングして半透明遮光膜パターン２ａを形成する（図３
（ｂ）参照）。次に半透明遮光膜パターン２ａの位相差
を目標値（通常は１８０度）に調整するために、半透明
遮光膜パターン２ａ間の透光部の透明性基板１をエッチ
ング等で堀込み、凹部４を形成する（図３（ｃ）参
照）。この位相差調整の結果、半透明遮光膜パターン２
ａを通過する露光光の透過率は、後工程によって透明性
薄膜の膜厚を調整することで調整することができるの
で、目標の値と差があってもよい。
【００２６】次に、半透明遮光膜パターン２ａ及び凹部
４上に露光波長に対して消衰係数が０．１以下の透明性
薄膜３を反応性スパッタ等により形成する（図３（ｄ）
参照）。このときの透明性薄膜３の種類の選択は、位相
差調整した後、透過率の目標値との差を測定しておき、
理論計算によって後工程の膜厚の調整による透過率の変
化を予測しておくことで可能である。
４上に露光波長に対して消衰係数が０．１以下の透明性
薄膜３を反応性スパッタ等により形成する（図３（ｄ）
参照）。このときの透明性薄膜３の種類の選択は、位相
差調整した後、透過率の目標値との差を測定しておき、
理論計算によって後工程の膜厚の調整による透過率の変
化を予測しておくことで可能である。
【００２７】次に、半透明遮光膜パターン２ａを通過す
る露光光の透過率が目的の値となるまで、透明性薄膜３
を適量エッチングして透明性薄膜３’を形成し、本発明
の別の実施形態を示すハーフトーン型位相シフトマスク
が得られる（図３（ｅ）参照）。
る露光光の透過率が目的の値となるまで、透明性薄膜３
を適量エッチングして透明性薄膜３’を形成し、本発明
の別の実施形態を示すハーフトーン型位相シフトマスク
が得られる（図３（ｅ）参照）。
【００２８】このように本発明のハーフトーン型位相シ
フトマスクとその製造方法によれば、位相差及び透過率
を各々独立に、後工程で調整することができるので、も
ともとのハーフトーン用膜である半透明遮光膜の成膜に
おいて選択できるｎ，ｋの幅が従来よりも広くなり、ハ
ーフトーン型位相シフトマスクの歩留まりが向上する。
フトマスクとその製造方法によれば、位相差及び透過率
を各々独立に、後工程で調整することができるので、も
ともとのハーフトーン用膜である半透明遮光膜の成膜に
おいて選択できるｎ，ｋの幅が従来よりも広くなり、ハ
ーフトーン型位相シフトマスクの歩留まりが向上する。
【００２９】また本発明のハーフトーン型位相シフトマ
スクとその製造方法で用いる透明性薄膜にはハーフトー
ン型位相シフトマスクの保護膜的役割ももたせることが
できる。すなわちハーフトーン型位相シフトマスクが繰
り返し露光に使用される間に発生する汚染を透明性薄膜
で受けとめることで、従来よりもマスクの洗浄が容易に
なるとともに、従来のハーフトーン型位相シフトマスク
のように露出した半透明遮光膜が洗浄液によって変質す
る恐れはなくなる。
スクとその製造方法で用いる透明性薄膜にはハーフトー
ン型位相シフトマスクの保護膜的役割ももたせることが
できる。すなわちハーフトーン型位相シフトマスクが繰
り返し露光に使用される間に発生する汚染を透明性薄膜
で受けとめることで、従来よりもマスクの洗浄が容易に
なるとともに、従来のハーフトーン型位相シフトマスク
のように露出した半透明遮光膜が洗浄液によって変質す
る恐れはなくなる。
【００３０】さらに上記の汚染や傷が洗浄で取れないと
きや、露光条件に合わせて透過率を変更したいときは、
透明性薄膜の膜厚を変更したり、透明性薄膜を剥離した
後、図２（ｄ）、（ｅ）及び図３（ｄ）、（ｅ）の工程
を通すだけで、新たなハーフトーン型位相シフトマスク
を作製することも可能である。
きや、露光条件に合わせて透過率を変更したいときは、
透明性薄膜の膜厚を変更したり、透明性薄膜を剥離した
後、図２（ｄ）、（ｅ）及び図３（ｄ）、（ｅ）の工程
を通すだけで、新たなハーフトーン型位相シフトマスク
を作製することも可能である。
【００３１】
【実施例】以下、実施例により図２、図３を用いて更に
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【００３２】＜実施例１＞ここでは半透明遮光膜の膜厚
を減少させて位相差調整をし、マスクパターンを形成し
た後、パターン側の全面に透明性薄膜を形成したハーフ
トーン型位相シフトマスクの実施例について説明する。
対象とする適用波長はＫｒＦエキシマレーザのλ＝２４
８ｎｍ、透過率の目標値は８±１％、位相差の目標値は
１８０±２度である。
を減少させて位相差調整をし、マスクパターンを形成し
た後、パターン側の全面に透明性薄膜を形成したハーフ
トーン型位相シフトマスクの実施例について説明する。
対象とする適用波長はＫｒＦエキシマレーザのλ＝２４
８ｎｍ、透過率の目標値は８±１％、位相差の目標値は
１８０±２度である。
【００３３】はじめに透明性基板として、６インチ角、
０．２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１（屈折
率：ｎs ＝１．５１、消衰係数：ｋs ＝０）に一般的な
ハーフトーン型位相シフト半透明遮光膜として、Ａｒガ
スにＯ2 ガス及びＮ2 ガスを添加した反応性スパッタリ
ング法により酸化窒化モリブデンシリサイド（以下Ｍｏ
ＳｉＯＮと記す）膜２を成膜し、マスクブランクを作製
した（図３（ａ）参照）。このＭｏＳｉＯＮ膜２の光学
定数と膜厚をエリプソメータで測定したところ、屈折
率：ｎ＝２．３８、消衰係数：ｋ＝０．５５、膜厚：ｄ
0 ＝９８０Å、透過率：Ｔ＝５．３％であった。
０．２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１（屈折
率：ｎs ＝１．５１、消衰係数：ｋs ＝０）に一般的な
ハーフトーン型位相シフト半透明遮光膜として、Ａｒガ
スにＯ2 ガス及びＮ2 ガスを添加した反応性スパッタリ
ング法により酸化窒化モリブデンシリサイド（以下Ｍｏ
ＳｉＯＮと記す）膜２を成膜し、マスクブランクを作製
した（図３（ａ）参照）。このＭｏＳｉＯＮ膜２の光学
定数と膜厚をエリプソメータで測定したところ、屈折
率：ｎ＝２．３８、消衰係数：ｋ＝０．５５、膜厚：ｄ
0 ＝９８０Å、透過率：Ｔ＝５．３％であった。
【００３４】さらにＭｏＳｉＯＮ膜２の位相差を前記式
（１）を使って計算すると、位相差：Φ＝１９６度とな
る。従ってこの膜は位相差は小さく、透過率は大きくす
る方向へ調整する必要がある。
（１）を使って計算すると、位相差：Φ＝１９６度とな
る。従ってこの膜は位相差は小さく、透過率は大きくす
る方向へ調整する必要がある。
【００３５】そこで本発明の方法で透過率、位相差とも
に目標値内に入れることができるかどうかを理論的に検
討した。本例では位相差を１８０度にするためには、Ｍ
ｏＳｉＯＮ膜２の膜厚をパターニングする前に減少させ
ればよい。減少後の膜厚ｄは前記式（１）より求められ
る。１８０＝３６０×（ｎ−１）ｄ／λからｄを求める
と、ｄ＝８９９Åとなる。膜厚減少に伴い、透過率は上
昇する。上昇後の透過率をすでに分かっているｎ、ｋ、
ｄの値から計算すると、透過率：Ｔ＝６．６％となる。
従って透過率はさらに大きくする方向へ調整する必要が
ある。
に目標値内に入れることができるかどうかを理論的に検
討した。本例では位相差を１８０度にするためには、Ｍ
ｏＳｉＯＮ膜２の膜厚をパターニングする前に減少させ
ればよい。減少後の膜厚ｄは前記式（１）より求められ
る。１８０＝３６０×（ｎ−１）ｄ／λからｄを求める
と、ｄ＝８９９Åとなる。膜厚減少に伴い、透過率は上
昇する。上昇後の透過率をすでに分かっているｎ、ｋ、
ｄの値から計算すると、透過率：Ｔ＝６．６％となる。
従って透過率はさらに大きくする方向へ調整する必要が
ある。
【００３６】次にパターン側の全面を二酸化珪素膜で被
覆したと仮定して、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン部及びＭｏ
ＳｉＯＮ膜が除去された石英基板の透光部の各透過率
を、二酸化珪素膜の膜厚ｄu を変化させて、文献（２）
の方法で計算した。二酸化珪素膜の光学定数は屈折率：
ｎu ＝１．５１、消衰係数：ｋu ＝０を用いた。透過率
の計算結果を図４（ａ）、（ｂ）に示す。
覆したと仮定して、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン部及びＭｏ
ＳｉＯＮ膜が除去された石英基板の透光部の各透過率
を、二酸化珪素膜の膜厚ｄu を変化させて、文献（２）
の方法で計算した。二酸化珪素膜の光学定数は屈折率：
ｎu ＝１．５１、消衰係数：ｋu ＝０を用いた。透過率
の計算結果を図４（ａ）、（ｂ）に示す。
【００３７】図４より二酸化珪素膜の膜厚ｄu が約３５
０ÅのときＭｏＳｉＯＮ膜パターン部の透過率Ｔは目標
の８％にほぼ一致することがわかる。また、ＭｏＳｉＯ
Ｎ膜が除去された石英基板の透光部の透過率は、二酸化
珪素膜の有無にかかわらず、９６％で一定である。これ
は石英基板と二酸化珪素膜の光学定数が同じであること
による。
０ÅのときＭｏＳｉＯＮ膜パターン部の透過率Ｔは目標
の８％にほぼ一致することがわかる。また、ＭｏＳｉＯ
Ｎ膜が除去された石英基板の透光部の透過率は、二酸化
珪素膜の有無にかかわらず、９６％で一定である。これ
は石英基板と二酸化珪素膜の光学定数が同じであること
による。
【００３８】以上のことを理論的に予測したうえで、石
英基板上に形成されたＭｏＳｉＯＮ膜をパターン化し
て、ハーフトーン型位相シフトマスクの作製を行った。
英基板上に形成されたＭｏＳｉＯＮ膜をパターン化し
て、ハーフトーン型位相シフトマスクの作製を行った。
【００３９】まずＭｏＳｉＯＮ膜２を位相差調整のため
に、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによりエッ
チングし、膜厚を予測値の８９９Å近くまで減少したＭ
ｏＳｉＯＮ膜２’を形成した（図２（ｂ）参照）。
に、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによりエッ
チングし、膜厚を予測値の８９９Å近くまで減少したＭ
ｏＳｉＯＮ膜２’を形成した（図２（ｂ）参照）。
【００４０】次に、通常の電子線リソグラフィにより所
定のレジストパターンを形成し、フッ素系ガスを用いた
ドライエッチングにより、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２’
ａを形成した（図２（ｃ）参照）。ここで、ＭｏＳｉＯ
Ｎ膜パターン２’ａの位相差を直接測定したところ１８
０度で、目標を満たしていた。また透過率は６．５％で
あった。
定のレジストパターンを形成し、フッ素系ガスを用いた
ドライエッチングにより、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２’
ａを形成した（図２（ｃ）参照）。ここで、ＭｏＳｉＯ
Ｎ膜パターン２’ａの位相差を直接測定したところ１８
０度で、目標を満たしていた。また透過率は６．５％で
あった。
【００４１】次に、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２’ａのパ
ターン側の全面に、イオンアシスト蒸着法により二酸化
珪素膜３を形成した（図２（ｄ）参照）。二酸化珪素膜
３の膜厚は後工程のエッチングで調整可能であるので、
６００Å付近とした。また二酸化珪素膜３の光学定数を
エリプソメータで確認したところ、屈折率ｎ＝１．５
１、消衰係数ｋ＝０であった。
ターン側の全面に、イオンアシスト蒸着法により二酸化
珪素膜３を形成した（図２（ｄ）参照）。二酸化珪素膜
３の膜厚は後工程のエッチングで調整可能であるので、
６００Å付近とした。また二酸化珪素膜３の光学定数を
エリプソメータで確認したところ、屈折率ｎ＝１．５
１、消衰係数ｋ＝０であった。
【００４２】そこで、上記理論的予測に従い、二酸化珪
素膜３をエッチングして膜厚を減少させ、３５０Åを目
標に膜厚、すなわち透過率の調整を行った。このときの
二酸化珪素膜のエッチングは、希薄な緩衝フッ酸液を用
い、低いエッチレートで実施した。途中数回エッチング
を停止して透過率の測定を行った結果、最終的な透過率
として８．０％を得た。また、最後に位相差を再度確認
したところ１７９度であり、目標値を達成した。
素膜３をエッチングして膜厚を減少させ、３５０Åを目
標に膜厚、すなわち透過率の調整を行った。このときの
二酸化珪素膜のエッチングは、希薄な緩衝フッ酸液を用
い、低いエッチレートで実施した。途中数回エッチング
を停止して透過率の測定を行った結果、最終的な透過率
として８．０％を得た。また、最後に位相差を再度確認
したところ１７９度であり、目標値を達成した。
【００４３】このようにしてパターン側の全面を被覆す
る透明性薄膜として、石英基板と同じ屈折率をもつ二酸
化珪素膜を用いた本発明ののハーフトーン型位相シフト
マスクが得られた。
る透明性薄膜として、石英基板と同じ屈折率をもつ二酸
化珪素膜を用いた本発明ののハーフトーン型位相シフト
マスクが得られた。
【００４４】＜実施例２＞ここでは透明性基板の掘り込
みを行い半透明遮光膜パターン２ａの位相差調整をした
後、パターニングを行い、半透明遮光膜パターン２ａの
パターン側の全面に透明性薄膜を形成したハーフトーン
型位相シフトマスクの実施例について説明する。対象と
する適用波長及び透過率、位相差の目標値は実施例１と
同じである。
みを行い半透明遮光膜パターン２ａの位相差調整をした
後、パターニングを行い、半透明遮光膜パターン２ａの
パターン側の全面に透明性薄膜を形成したハーフトーン
型位相シフトマスクの実施例について説明する。対象と
する適用波長及び透過率、位相差の目標値は実施例１と
同じである。
【００４５】はじめに透明性基板として、６インチ角、
０．２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１（屈折
率：ｎs ＝１．５１、消衰係数：ｋs ＝０）を用い、一
般的なハーフトーンマスク用半透明遮光膜として、Ａｒ
ガスにＯ2 ガス、Ｎ2 ガスを添加した反応性スパッタリ
ング法によりＭｏＳｉＯＮ膜２を成膜し、マスクブラン
クを作製した（図３（ａ）参照）。
０．２５インチ厚のフォトマスク用石英基板１（屈折
率：ｎs ＝１．５１、消衰係数：ｋs ＝０）を用い、一
般的なハーフトーンマスク用半透明遮光膜として、Ａｒ
ガスにＯ2 ガス、Ｎ2 ガスを添加した反応性スパッタリ
ング法によりＭｏＳｉＯＮ膜２を成膜し、マスクブラン
クを作製した（図３（ａ）参照）。
【００４６】ここで、ＭｏＳｉＯＮ膜２の光学定数と膜
厚をエリプソメータで測定したところ、屈折率：ｎ＝
２．２１、消衰係数：ｋ＝０．５２、膜厚：ｄ＝９５０
Å、透過率：Ｔ＝６．４％であった。さらに、ＭｏＳｉ
ＯＮ膜２の位相差を式（１）を使って計算すると、位相
差：Φ＝１６６度となる。従ってこの膜は透過率、位相
差ともに大きくする方向へ調整する必要がある。
厚をエリプソメータで測定したところ、屈折率：ｎ＝
２．２１、消衰係数：ｋ＝０．５２、膜厚：ｄ＝９５０
Å、透過率：Ｔ＝６．４％であった。さらに、ＭｏＳｉ
ＯＮ膜２の位相差を式（１）を使って計算すると、位相
差：Φ＝１６６度となる。従ってこの膜は透過率、位相
差ともに大きくする方向へ調整する必要がある。
【００４７】そこで、本発明の方法で透過率、位相差と
もに目標値内に入れることができるかどうかを理論的に
検討した。まず本実施例では位相差を１８０度にするた
めに、ＭｏＳｉＯＮ膜２をパターニング後、石英基板を
掘り込む必要がある。その掘り込み量ｄD は式（１）を
応用した次式で求められる。 １８０−１６６＝３６０×（ｎs −１）ｄD ／λ…………式（２） 従って、ｄD ＝１８９Åとなる。
もに目標値内に入れることができるかどうかを理論的に
検討した。まず本実施例では位相差を１８０度にするた
めに、ＭｏＳｉＯＮ膜２をパターニング後、石英基板を
掘り込む必要がある。その掘り込み量ｄD は式（１）を
応用した次式で求められる。 １８０−１６６＝３６０×（ｎs −１）ｄD ／λ…………式（２） 従って、ｄD ＝１８９Åとなる。
【００４８】つぎに、掘り込み後パターン側の全面を二
酸化珪素膜で被覆したと仮定して、ＭｏＳｉＯＮ膜パタ
ーン部及びＭｏＳｉＯＮ膜が除去された石英基板の透光
部の各透過率を、二酸化珪素膜の厚さｄu を変化させ
て、文献（２）の方法で計算した。二酸化珪素膜の光学
定数は石英基板と同じく、屈折率：ｎu ＝１．５１、消
衰係数：ｋu ＝０を用いた。透過率の計算結果を図５
（ａ）、（ｂ）に示す。
酸化珪素膜で被覆したと仮定して、ＭｏＳｉＯＮ膜パタ
ーン部及びＭｏＳｉＯＮ膜が除去された石英基板の透光
部の各透過率を、二酸化珪素膜の厚さｄu を変化させ
て、文献（２）の方法で計算した。二酸化珪素膜の光学
定数は石英基板と同じく、屈折率：ｎu ＝１．５１、消
衰係数：ｋu ＝０を用いた。透過率の計算結果を図５
（ａ）、（ｂ）に示す。
【００４９】図５より二酸化珪素膜の厚さｄu が約３３
０Åのとき半透明遮光膜パターン部の透過率は目標の８
％に極めて近くなることがわかる。また、半透明遮光膜
が除去された透明性基板の透光部の透過率は、二酸化珪
素膜の有無にかかわらず、９６％で一定である。
０Åのとき半透明遮光膜パターン部の透過率は目標の８
％に極めて近くなることがわかる。また、半透明遮光膜
が除去された透明性基板の透光部の透過率は、二酸化珪
素膜の有無にかかわらず、９６％で一定である。
【００５０】以上のことを理論的に予測したうえで、石
英基板１上に形成されたＭｏＳｉＯＮ膜をパターン化し
て、ハーフトーン型位相シフトマスクの作製を行った。
英基板１上に形成されたＭｏＳｉＯＮ膜をパターン化し
て、ハーフトーン型位相シフトマスクの作製を行った。
【００５１】まず、通常の電子線リソグラフィの工程に
従い、ＭｏＳｉＯＮ膜２上に電子線レジストのパターン
を形成し、この電子線レジストパターンをマスクとして
ＭｏＳｉＯＮ膜２をフッ素系ガスでドライエッチングし
て、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａを形成した（図３
（ｂ）参照）。ここで、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａの
位相差を直接測定したところ１６３度であった。
従い、ＭｏＳｉＯＮ膜２上に電子線レジストのパターン
を形成し、この電子線レジストパターンをマスクとして
ＭｏＳｉＯＮ膜２をフッ素系ガスでドライエッチングし
て、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａを形成した（図３
（ｂ）参照）。ここで、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａの
位相差を直接測定したところ１６３度であった。
【００５２】次に、上記式（２）の１６６度を実際の測
定値１６３度に置き換えて求まるｄD ＝２３０Åを目標
に石英基板１の掘り込みを行い、凹部４を形成した（図
３（ｃ）参照）。掘り込みは精度を重視し、希薄な緩衝
フッ酸液を使って、低いエッチレートで実施した。その
結果、最終的な位相差は目標の１８０度に一致させるこ
とができた。この後ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａの透過
率をあらためて測定したところ６．５％であった。
定値１６３度に置き換えて求まるｄD ＝２３０Åを目標
に石英基板１の掘り込みを行い、凹部４を形成した（図
３（ｃ）参照）。掘り込みは精度を重視し、希薄な緩衝
フッ酸液を使って、低いエッチレートで実施した。その
結果、最終的な位相差は目標の１８０度に一致させるこ
とができた。この後ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａの透過
率をあらためて測定したところ６．５％であった。
【００５３】次に、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａのパタ
ーン側の全面に、イオンアシスト蒸着法により二酸化珪
素膜３を形成した（図３（ｄ）参照）。二酸化珪素膜３
の膜厚は後工程のエッチングで調整可能であるので、６
００Å付近とした。また二酸化珪素膜３の光学定数をエ
リプソメータで測定したところ、屈折率ｎ＝１．５１、
消衰係数ｋ＝０であった。
ーン側の全面に、イオンアシスト蒸着法により二酸化珪
素膜３を形成した（図３（ｄ）参照）。二酸化珪素膜３
の膜厚は後工程のエッチングで調整可能であるので、６
００Å付近とした。また二酸化珪素膜３の光学定数をエ
リプソメータで測定したところ、屈折率ｎ＝１．５１、
消衰係数ｋ＝０であった。
【００５４】次に、上記理論的予測に従い、二酸化珪素
膜３をエッチングして膜厚を減少させ、３３０Åを目標
に膜厚、すなわち透過率の調整を行った。このときのエ
ッチングも前記同様、希薄な緩衝フッ酸液を用い、低い
エッチレートで実施した。途中数回エッチングを停止し
て透過率の測定を行った結果、最終的な透過率として
８．０％を得た。また、最後に位相差を再度確認したと
ころ１７９度であり、目標値を達成した。
膜３をエッチングして膜厚を減少させ、３３０Åを目標
に膜厚、すなわち透過率の調整を行った。このときのエ
ッチングも前記同様、希薄な緩衝フッ酸液を用い、低い
エッチレートで実施した。途中数回エッチングを停止し
て透過率の測定を行った結果、最終的な透過率として
８．０％を得た。また、最後に位相差を再度確認したと
ころ１７９度であり、目標値を達成した。
【００５５】このようにしてパターン側の全面を被覆す
る透明性薄膜として、石英基板と同じ屈折率をもつ二酸
化珪素膜を用いた本発明のハーフトーン型位相シフトマ
スクが得られた（図３（ｅ）参照）。
る透明性薄膜として、石英基板と同じ屈折率をもつ二酸
化珪素膜を用いた本発明のハーフトーン型位相シフトマ
スクが得られた（図３（ｅ）参照）。
【００５６】＜実施例３＞ここでは半透明遮光膜パター
ン側の全面を被覆する透明性薄膜として、酸化ジルコニ
ウム膜を用いた本発明のハーフトーン型位相シフトマス
クの実施例について説明する。対象とする適用波長及び
透過率、位相差の目標値は実施例１と同じである。
ン側の全面を被覆する透明性薄膜として、酸化ジルコニ
ウム膜を用いた本発明のハーフトーン型位相シフトマス
クの実施例について説明する。対象とする適用波長及び
透過率、位相差の目標値は実施例１と同じである。
【００５７】はじめに、実施例１同様、透明性基板とし
て、６インチ角、０．２５インチ厚のフォトマスク用石
英基板１（屈折率：ｎs ＝１．５１、消衰係数：ｋs ＝
０）にハーフトーンマスク用半透明遮光膜として、Ａｒ
ガスにＯ2 ガス、Ｎ2 ガスを添加した反応性スパッタリ
ング法によりＭｏＳｉＯＮ膜２を成膜し、マスクブラン
クを作製した（図３（ａ）参照）。このＭｏＳｉＯＮ膜
２の光学定数と膜厚をエリプソメータで測定したとこ
ろ、屈折率：ｎ＝２．４４、消衰係数：ｋ＝０．５２、
膜厚：ｄ＝８００Å、透過率：Ｔ＝９．４％であった。
て、６インチ角、０．２５インチ厚のフォトマスク用石
英基板１（屈折率：ｎs ＝１．５１、消衰係数：ｋs ＝
０）にハーフトーンマスク用半透明遮光膜として、Ａｒ
ガスにＯ2 ガス、Ｎ2 ガスを添加した反応性スパッタリ
ング法によりＭｏＳｉＯＮ膜２を成膜し、マスクブラン
クを作製した（図３（ａ）参照）。このＭｏＳｉＯＮ膜
２の光学定数と膜厚をエリプソメータで測定したとこ
ろ、屈折率：ｎ＝２．４４、消衰係数：ｋ＝０．５２、
膜厚：ｄ＝８００Å、透過率：Ｔ＝９．４％であった。
【００５８】さらに、ＭｏＳｉＯＮ膜２の位相差を式
（１）を使って計算すると、位相差：Φ＝１６７度とな
る。従ってこの膜は位相差は大きく、透過率は小さくす
る方向へ調整する必要がある。
（１）を使って計算すると、位相差：Φ＝１６７度とな
る。従ってこの膜は位相差は大きく、透過率は小さくす
る方向へ調整する必要がある。
【００５９】そこで、本発明の方法で透過率、位相差と
もに目標値内に入れることができるかどうかを理論的に
検討した。まず、本例では位相差を１８０度にするため
に、ＭｏＳｉＯＮ膜２のパターニング後、石英基板を掘
り込む必要がある。その掘り込み量ｄD は式（１）を応
用した次式で求められる。 １８０−１６７＝３６０×（ｎs −１）ｄD ／λ…………式（３） 従って、ｄD ＝１７６Åとなる。
もに目標値内に入れることができるかどうかを理論的に
検討した。まず、本例では位相差を１８０度にするため
に、ＭｏＳｉＯＮ膜２のパターニング後、石英基板を掘
り込む必要がある。その掘り込み量ｄD は式（１）を応
用した次式で求められる。 １８０−１６７＝３６０×（ｎs −１）ｄD ／λ…………式（３） 従って、ｄD ＝１７６Åとなる。
【００６０】前記の掘り込みにより透過率は変化しない
ので、透過率を小さくするには、掘り込み後パターン側
の全面を若干の吸収性をもつ膜で被覆する必要がある。
そこで０＜ｋu ＜０．１なる酸化ジルコニウム膜で被覆
したと仮定して、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン部及びＭｏＳ
ｉＯＮ膜が除去された石英基板の透光部の各透過率を、
０＜ｋu ＜０．１なる酸化ジルコニウム膜の屈折率：ｎ
u と消衰係数：ｋu をパラメータとし、酸化ジルコニウ
ム膜の膜厚ｄu を変化させて文献（２）の方法で計算し
た。屈折率：ｎu ＝２．２０、消衰係数：ｋu ＝０．０
５のときの透過率の計算結果を図６（ａ）、（ｂ）に示
す。
ので、透過率を小さくするには、掘り込み後パターン側
の全面を若干の吸収性をもつ膜で被覆する必要がある。
そこで０＜ｋu ＜０．１なる酸化ジルコニウム膜で被覆
したと仮定して、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン部及びＭｏＳ
ｉＯＮ膜が除去された石英基板の透光部の各透過率を、
０＜ｋu ＜０．１なる酸化ジルコニウム膜の屈折率：ｎ
u と消衰係数：ｋu をパラメータとし、酸化ジルコニウ
ム膜の膜厚ｄu を変化させて文献（２）の方法で計算し
た。屈折率：ｎu ＝２．２０、消衰係数：ｋu ＝０．０
５のときの透過率の計算結果を図６（ａ）、（ｂ）に示
す。
【００６１】図６より酸化ジルコニウム膜の膜厚ｄu が
約５００ÅのときＭｏＳｉＯＮ膜パターン部の透過率は
目標の８％に極めて近くなることがわかる。また、Ｍｏ
ＳｉＯＮ膜が除去された石英基板の透光部の透過率は、
ｋu が０でない分低下するが、それでも８２％近くあ
り、ハーフトーン型位相シフトマスクの特性を維持する
上で大きな妨げとはならない。
約５００ÅのときＭｏＳｉＯＮ膜パターン部の透過率は
目標の８％に極めて近くなることがわかる。また、Ｍｏ
ＳｉＯＮ膜が除去された石英基板の透光部の透過率は、
ｋu が０でない分低下するが、それでも８２％近くあ
り、ハーフトーン型位相シフトマスクの特性を維持する
上で大きな妨げとはならない。
【００６２】以上のことを理論的に予測したうえで、石
英基板１上に形成されたＭｏＳｉＯＮ膜２をパターン化
して、ハーフトーン型位相シフトマスクの作製を行っ
た。
英基板１上に形成されたＭｏＳｉＯＮ膜２をパターン化
して、ハーフトーン型位相シフトマスクの作製を行っ
た。
【００６３】まず、実施例１と同様、通常の電子線リソ
グラフィとフッ素系ガスを用いたドライエッチングによ
り、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａを形成した（図３
（ｂ）参照）。ここで、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａの
位相差を直接測定したところ１６４度であった。
グラフィとフッ素系ガスを用いたドライエッチングによ
り、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａを形成した（図３
（ｂ）参照）。ここで、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａの
位相差を直接測定したところ１６４度であった。
【００６４】次に、上記式（３）の１６７度を実際の測
定値１６４度に置き換えて堀込み量：ｄD ＝２１６Åを
求め、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａ間の石英基板１を掘
り込み、凹部４を形成した（図３（ｃ）参照）。石英基
板１の掘り込みは実施例１と同様、希薄な緩衝フッ酸液
を使って、低いエッチレートで実施した。その結果、最
終的な位相差は目標の１８０度に一致させることができ
た。この後透過率をあらためて測定したところ９．５％
であった。
定値１６４度に置き換えて堀込み量：ｄD ＝２１６Åを
求め、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａ間の石英基板１を掘
り込み、凹部４を形成した（図３（ｃ）参照）。石英基
板１の掘り込みは実施例１と同様、希薄な緩衝フッ酸液
を使って、低いエッチレートで実施した。その結果、最
終的な位相差は目標の１８０度に一致させることができ
た。この後透過率をあらためて測定したところ９．５％
であった。
【００６５】次に、ＭｏＳｉＯＮ膜パターン２ａのパタ
ーン側の全面に、Ａｒガスと酸素ガスを主体としたスパ
ッタリング法により酸化ジルコニウム膜を形成した。膜
厚は後工程のエッチングで調整可能であるので、６００
Å付近とした。また酸化ジルコニウム膜の光学定数はエ
リプソメータで測定したところ、屈折率ｎ＝２．２１、
消衰係数ｋ＝０．０５であった。
ーン側の全面に、Ａｒガスと酸素ガスを主体としたスパ
ッタリング法により酸化ジルコニウム膜を形成した。膜
厚は後工程のエッチングで調整可能であるので、６００
Å付近とした。また酸化ジルコニウム膜の光学定数はエ
リプソメータで測定したところ、屈折率ｎ＝２．２１、
消衰係数ｋ＝０．０５であった。
【００６６】次に、理論的な予測に従い、酸化ジルコニ
ウム膜の膜厚５００Åを目標に膜厚を減少させ、透過率
の調整を行った。酸化ジルコニウム膜の緩衝フッ酸液耐
性は二酸化珪素膜に類似しているので、このときのエッ
チングも実施例１同様、希薄な緩衝フッ酸液を用い、低
いエッチレートで実施した。途中数回エッチングを停止
して透過率の測定を行った結果、最終的な透過率として
８．０％を得た。また、最後に位相差を再度確認したと
ころ１７９度であり、目標値を達成した。
ウム膜の膜厚５００Åを目標に膜厚を減少させ、透過率
の調整を行った。酸化ジルコニウム膜の緩衝フッ酸液耐
性は二酸化珪素膜に類似しているので、このときのエッ
チングも実施例１同様、希薄な緩衝フッ酸液を用い、低
いエッチレートで実施した。途中数回エッチングを停止
して透過率の測定を行った結果、最終的な透過率として
８．０％を得た。また、最後に位相差を再度確認したと
ころ１７９度であり、目標値を達成した。
【００６７】このようにしてパターン側の全面を被覆す
る透明性薄膜として、酸化ジルコニウム膜を用いた本発
明のハーフトーン型位相シフトマスクが得られた。
る透明性薄膜として、酸化ジルコニウム膜を用いた本発
明のハーフトーン型位相シフトマスクが得られた。
【００６８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のハ
ーフトーン型位相シフトマスクとその製造方法によれ
ば、まず位相差及び透過率を各々独立した工程で調整す
ることができるので、半透明遮光膜の成膜において選択
できる屈折率、消衰係数の幅が広くなり、ハーフトーン
型位相シフトマスクの歩留まりが向上する。
ーフトーン型位相シフトマスクとその製造方法によれ
ば、まず位相差及び透過率を各々独立した工程で調整す
ることができるので、半透明遮光膜の成膜において選択
できる屈折率、消衰係数の幅が広くなり、ハーフトーン
型位相シフトマスクの歩留まりが向上する。
【００６９】さらに、最終的な透過率の調整を、位相差
を変化させることなく、最上層の透明性薄膜の膜厚調整
によって、透過率を連続的に変化させながら行うので、
露光条件やウェハー上のレジストプロセスに応じてハー
フトーン型位相シフトマスクが最大の解像性向上をもた
らすように、微妙に透過率を調整することが可能とな
る。
を変化させることなく、最上層の透明性薄膜の膜厚調整
によって、透過率を連続的に変化させながら行うので、
露光条件やウェハー上のレジストプロセスに応じてハー
フトーン型位相シフトマスクが最大の解像性向上をもた
らすように、微妙に透過率を調整することが可能とな
る。
【００７０】さらに、透明性薄膜は光学特性の他にハー
フトーン型位相シフトマスクの保護膜的役割をもたせる
ことができる。すなわちハーフトーン型位相シフトマス
クが繰り返し露光に使用される間に発生する汚染を透明
性薄膜で受けとめることで、従来よりもマスクの洗浄が
容易になると同時に、従来のハーフトーン型位相シフト
マスクのように露出した半透明遮光膜が洗浄時に変質す
る恐れはなくなる。
フトーン型位相シフトマスクの保護膜的役割をもたせる
ことができる。すなわちハーフトーン型位相シフトマス
クが繰り返し露光に使用される間に発生する汚染を透明
性薄膜で受けとめることで、従来よりもマスクの洗浄が
容易になると同時に、従来のハーフトーン型位相シフト
マスクのように露出した半透明遮光膜が洗浄時に変質す
る恐れはなくなる。
【００７１】さらに、上記の汚染や傷が洗浄で取れない
ときや、露光条件に合わせて透過率を変更したいとき
は、透明性薄膜の膜厚を変更したり、透明性薄膜を剥離
した後、光学特性（屈折率、消衰係数）の異なる透明性
薄膜をパターン側の全面に成膜後、その膜厚を調整する
ことで、新たなハーフトーン型位相シフトマスクを作製
することが可能となる。
ときや、露光条件に合わせて透過率を変更したいとき
は、透明性薄膜の膜厚を変更したり、透明性薄膜を剥離
した後、光学特性（屈折率、消衰係数）の異なる透明性
薄膜をパターン側の全面に成膜後、その膜厚を調整する
ことで、新たなハーフトーン型位相シフトマスクを作製
することが可能となる。
【図１】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの構
造を示す模式断面図である。
造を示す模式断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）本発明のハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造工程を示す模式断面図である。
フトマスクの製造工程を示す模式断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）本発明のハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造工程を示す模式断面図である。
フトマスクの製造工程を示す模式断面図である。
【図４】本発明・実施例１のハーフトーン型位相シフト
マスクの説明を補足する透過率の理論計算の例である。
マスクの説明を補足する透過率の理論計算の例である。
【図５】本発明・実施例２のハーフトーン型位相シフト
マスクの説明を補足する透過率の理論計算の例である。
マスクの説明を補足する透過率の理論計算の例である。
【図６】本発明・実施例３のハーフトーン型位相シフト
マスクの説明を補足する透過率の理論計算の例である。
マスクの説明を補足する透過率の理論計算の例である。
１………透明性基板 １’……位相差調整用に凹部が形成された透明性基板 ２………半透明性遮光膜 ２ａ……半透明性遮光膜パターン ２’……位相差調整された半透明性遮光膜 ２’ａ……位相差調整された半透明性遮光膜パターン ３………透明性薄膜 ３’………透過率調整された透明性薄膜 ４………凹部
Claims (3)
- 【請求項１】透明性基板上に半透明遮光膜パターンが形
成されたハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、前
記半透明遮光膜パターン上及び半透明遮光膜が除去され
た透明性基板上の両方とも、露光波長に対して消衰係数
が０．１以下の透明性薄膜で被覆されていることを特徴
とするハーフトーン型位相シフトマスク。 - 【請求項２】前記露光波長に対して消衰係数が０．１以
下の透明性薄膜が二酸化珪素膜または酸化ジルコニウム
膜であることを特徴とする請求項１記載のハーフトーン
型位相シフトマスク。 - 【請求項３】以下の工程を含むことを特徴とする請求項
１または２記載のハーフトーン型位相シフトマスクの製
造方法。 （１）前記透明性基板上に前記半透明遮光膜を形成した
後、前記半透明遮光膜の膜厚を減少させるか、若しくは
前記半透明遮光膜をパターン化した後前記パターン間の
透光部の前記透明性基板を掘り込むことによって位相差
を調整する工程。 （２）前記位相差が調整されたマスクパターン側の全面
に、露光波長に対して消衰係数が０．１以下の前記透明
性薄膜を形成する工程。 （３）前記透明性薄膜を形成した後、前記半透明遮光膜
パターンを通過する露光光の透過率が目的の値となるま
で、前記透明性薄膜を適量エッチングする工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12739596A JP3677866B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | ハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12739596A JP3677866B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | ハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09311431A true JPH09311431A (ja) | 1997-12-02 |
| JP3677866B2 JP3677866B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=14958940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12739596A Expired - Fee Related JP3677866B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | ハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3677866B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004006017A1 (ja) * | 2002-07-02 | 2004-01-15 | Sony Corporation | 位相シフトマスクおよびその製造方法並びに半導体装置の製造方法 |
| JP2004157358A (ja) * | 2002-11-07 | 2004-06-03 | Toppan Printing Co Ltd | ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスク及びそのマスクを用いた半導体装置の製造方法。 |
| JP2005257712A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Hoya Corp | グレートーンマスク及びその製造方法 |
| JP2009223308A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-10-01 | Hoya Corp | 多階調フォトマスク、その製造方法及びパターン転写方法 |
| JP2011065113A (ja) * | 2009-09-21 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | 位相シフトマスク、その製造方法及び半導体装置の製造方法 |
| JP2012203317A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Toppan Printing Co Ltd | 位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法 |
| WO2023145929A1 (ja) * | 2022-01-31 | 2023-08-03 | 株式会社トッパンフォトマスク | 位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法 |
-
1996
- 1996-05-22 JP JP12739596A patent/JP3677866B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004006017A1 (ja) * | 2002-07-02 | 2004-01-15 | Sony Corporation | 位相シフトマスクおよびその製造方法並びに半導体装置の製造方法 |
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| JP4521694B2 (ja) * | 2004-03-09 | 2010-08-11 | Ｈｏｙａ株式会社 | グレートーンマスク及び薄膜トランジスタの製造方法 |
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| WO2023145929A1 (ja) * | 2022-01-31 | 2023-08-03 | 株式会社トッパンフォトマスク | 位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3677866B2 (ja) | 2005-08-03 |
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