JPH0961987A

JPH0961987A - 位相シフト露光マスク及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0961987A
Application number: JP21361295A
Authority: JP
Inventors: Koji Komoritani; 浩司籠谷; Hideo Shimizu; 秀夫清水; Fumikatsu Uesawa; 史且上澤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-08-22
Filing date: 1995-08-22
Publication date: 1997-03-07
Anticipated expiration: 2015-08-22
Also published as: JP3438426B2

Abstract

(57)【要約】【構成】ハーフトーン型位相シフトマスクについて、
ハレーション及びこれによるレジストの膜減りなどを防
止し、良好なパターン形状を得ることができる露光マス
ク及びその製造方法を提供する。【解決手段】光透過部１’と、該光透過部１’に隣接
する半透過部２’とを備え、該光透過部１’と半透過部
２’とは互いに位相を異ならしめて露光光を透過させる
位相シフト露光マスクにおいて、上記半透過部２’の外
領域（露光に寄与しない外領域）を遮光部１３とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフト露光マ
スク及びその製造方法に関する。本発明は、例えば、半
導体装置の製造工程に用いるフォトマスクについて、利
用することができる。

【０００２】

【従来の技術】従来より互いに位相を異ならしめて（理
想的には位相を１８０°反転させて）光を透過する部分
を設けて解像力の良い露光を行ういわゆる位相シフトマ
スク技術が知られている。

【０００３】例えば、光透過部と、半遮光部（ハーフト
ーン部と称される）とを備えた位相シフトマスクが知ら
れている。この種のものは、ハーフトーン型位相シフト
マスクと称されている。この種の位相シフトマスクは、
通常、光透過部をなす開口部と、若干の光透過率を持つ
半遮光部とから成り、この２つの部分の透過光には１８
０°の位相差が与えられるように位相シフト材料から成
る位相シフト部（シフターと称される）が設けられてい
る。こうして位相の異なる光の干渉効果により解像度を
向上するとともに、開口部以外の透過率を例えば数〜数
十％におさえることで、この部分の解像もしくはレジス
トの膜減りを防いでいる。

【０００４】ハーフトーン型位相シフトマスクは通常マ
スクに比較して、解像度、焦点深度などの向上に優れた
特性を発揮する。

【０００５】即ち、ハーフトーン型位相シフトマスクと
はその構成を図２０及び図２２に示したように、マスク
の光透過部１の周囲を例えば位相を反転させるシフター
（位相シフター層３）で覆い、Ｃｒなどの遮光体の膜厚
を薄くするなどしてハーフトーン層４を形成してわずか
に露光光を透過させる半透過部２とした構造を持ったマ
スクのことである。この半透過部２（シフター部）を透
過する光１０はレジストを感光させない程度の強度であ
り（例えば透過率１０％）、マスクの光透過部１をなす
開口部を透過する光９（例えば透過率１００％）と干渉
して光強度分布を改善し、解像力及び焦点深度を向上さ
せる働きを有する。この方式は、他の方式と比べて能力
的には同等であるが、マスク作成の際のＥＢの重ね合わ
せ描画が不要であり、レイアウト上の自由度も高いなど
の特長を有しており、コンタクト・ホールなどのレイヤ
ーを中心に実用化されつつある。

【０００６】しかし、従来検討されているこの方式のマ
スクで露光した場合、図２１（あるいは図２２）に示す
ように透過領域あるいは半透過領域を透過した光が下地
段差において反射し、ある領域で集光することにより解
像してしまうことがある。このようなハレーション・膜
減りなどの影響により所望のパターンが得られないとい
う問題があった。

【０００７】即ち実際のデバイスパターンにこのハーフ
トーンマスクを適用したところ、下地の段差部分から露
光光が反射してくる、いわゆるハレーションの影響で、
本来パターンのない部分が解像してしまう現象が観察さ
れた（図２１、図２２）。図２１及び図２２中、符号６
はレジスト、７は被露光材のシリコン酸化膜、７１は同
じくＳｉウェーハ、７２は該Ｓｉウェーハ上の段差、８
は下層配線、９は光透過部からの透過光、１０は半透過
部からの透過光、１１はホールパターンを示し、符号
９’は反射光、１２はハレーションによる膜減りを示
す。ハレーションはその性質上ハーフトーン型位相シフ
トマスクでなくとも生じる可能性はあるが、ハーフトー
ン部から漏れてくる光との相乗効果により、通常マスク
よりも解像しやすくなる点に問題があった。なお、実際
の露光ではステッパーを使用するため、露光光はレンズ
系を通りパターンは縮小されるが、図２２では簡単のた
めその部分は省略した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決して、ハーフトーン型位相シフトマス
クについて、ハレーション、例えばパターニングに寄与
しない余分な透過光によるハレーション、及びこれによ
るレジストの膜減りなどを防止し、これにより、良好な
パターン形状を得ることができる位相シフト露光マスク
及びその製造方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の位相シフト露光
マスクは、光透過部と、該光透過部に隣接し該光透過部
より露光光の透過率が低い半透過部とを備え、該光透過
部と半透過部とは互いに位相を異ならしめて露光光を透
過させる位相シフト露光マスクにおいて、上記半透過部
の露光に寄与しない外領域を遮光部としたことを特徴と
する位相シフト露光マスクである。

【００１０】この場合、上記光透過部は露光光に対して
透明な基板により構成され、上記半透過部は該光透過部
の周囲において基板上に形成された半透過層と露光光を
該光透過部とは位相を異ならしめて透過させる位相シフ
ター層との積層構造からなり、上記遮光部は該半透過部
の周囲の残りの領域をさらに遮光層によって覆って完全
に遮光するかあるいはさらに透過率を低下させて設ける
ことができる。

【００１１】この場合、上記光透過部は露光光に対して
透明な基板を露光光を他の光透過部と位相を異ならしめ
て透過させる分だけ掘り込んで形成し、上記半透過部は
該透過部の周囲において基板上に形成された半透過層か
らなり、上記遮光部は該半透過率部の周囲の残りの領域
をさらに遮光層によって覆って完全に遮光するかあるい
はさらに透過率を低下させて設けることができる。

【００１２】本発明の位相シフト露光マスクの製造方法
は、透明基板上に半透過層、位相シフター層及び遮光層
を順次積層成膜する工程と、該遮光層上にレジストを成
膜し、パターニングを行い、得られたレジストパターン
をマスクとしてエッチングにより遮光層にパターンを転
写し、残存したレジストを除去する工程と、該遮光層パ
ターン上にレジストを成膜し、パターニングを行い、該
遮光層パターンの開口部よりある一定距離だけ内側にレ
ジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスク
としてエッチングにより位相シフター層及び半透過層に
順次パターンを転写し、残存したレジストを除去する工
程とを有することを特徴とする位相シフト露光マスクの
製造方法である。

【００１３】本発明の位相シフト露光マスクの製造方法
は、透明基板上に半透過層、エッチングストッパー層及
び遮光層を順次積層成膜する工程と、該遮光層上にレジ
ストを成膜し、パターニングを行い、得られたレジスト
パターンをマスクとしてエッチングにより遮光層にパタ
ーンを転写し、さらに露光したエッチングストッパー層
を除去し、残存したレジストを除去する工程と、該遮光
層パターン上にレジストを成膜し、パターニングを行
い、該遮光層パターンの開口部よりある一定距離だけ内
側にレジストパターンを形成し、該レジストパターンを
マスクとしてエッチングにより透明基板を掘り込み、残
存したレジストを除去する工程とを有することを特徴と
する位相シフト露光マスクの製造方法である。

【００１４】本発明の位相シフト露光マスクは、光透過
部と、該光透過部に隣接し該光透過部より露光光の透過
率が低い半透過部とを備え、該光透過部と半透過部とは
互いに位相を異ならしめて露光光を透過させる位相シフ
ト露光マスクにおいて、上記半透過部のうち、被露光材
の露光光を吸収する光量が大きくなる部位に対応する部
分の光透過率を他の半透過部分の光透過率より小さくし
たことを特徴とする位相シフト露光マスクである。

【００１５】本発明の位相シフト露光マスクは、光透過
部と、該光透過部に隣接し該光透過部より露光光の透過
率が低い半透過部とを備え、該光透過部と半透過部とは
互いに位相を異ならしめて露光光を透過させる位相シフ
ト露光マスクにおいて、上記半透過部のうち、被露光材
の露光光を吸収する光量が大きくなる部位に対応する部
分に他の半透過部分と位相を異ならしめて露光光を透過
させるパターンを形成したことを特徴とする位相シフト
露光マスクである。

【００１６】

【作用】本発明の位相シフト露光マスク及びその製造方
法によれば、ハーフトーン型位相シフトマスクにおい
て、透過領域より一定距離以上離れた領域を完全な遮光
部で覆うことによって、あるいは被露光材の露光光を吸
収する光量が大きくなる部位に対する部分の半透過部の
光透過率を他の半透過部の光透過率より小さくし、また
は当該部分に他の半透過部と位相を異ならしめるパター
ンを形成することによって、パターニングに寄与しない
余分な透過光によるハレーション、レジストの膜減りな
どを防止することで、良好なパターン形状を得ることが
可能ならしめられる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
説明し、更に、本発明の具体的な実施例について図面を
参照して説明することにより、本発明の好ましい実施の
形態を詳述する。但し当然のことではあるが、本発明は
以下に述べる実施例により限定を受けるものではない。

【００１８】本発明の位相シフト露光マスクは、第１
に、光透過部と、該光透過部に隣接する半透過部とを備
え、該光透過部と半透過部とは互いに位相を異ならしめ
て露光光を透過させる位相シフト露光マスクにおいて、
上記半透過部の露光に寄与しない外領域を遮光部とした
ことを特徴とする位相シフト露光マスクであって、これ
により上述した目的を達成するものであが、これは次の
ような実施の形態をとることができる。

【００１９】本発明の位相シフト露光マスクは、露光光
に対して透明な例えば石英から成る基板のみよりなる光
透過部と、該光透過部の周囲の基板上の半透過層及び露
光光を該光透過部とは位相を異ならしめて透過させる位
相シフター層（露光光の波長λに対してｄ＝ｋλ／２
（ｎ−１）（ｎは位相シフターの露光波長λに対する屈
折率、ｋは奇数の整数）で表される膜厚ｄの位相シフタ
ー層）の積層構造からなり透過率が該透過部に対して低
くかつ位相が反転する半透過位相シフト部と、該半透過
位相シフト部の周囲の残りの領域をさらに遮光層によっ
て覆い（完全に遮光するかあるいはさらに透過率を低下
させた）遮光部とを設けて成る位相シフトシフト露光マ
スクの態様でこれを実施することができる。

【００２０】本発明の位相シフト露光マスクは、露光光
に対して透明な例えば石英基板から成る露光光を他の光
透過部と位相を異ならしめて透過させる分（露光光の波
長λに対してｄ＝ｋλ／２（ｎ−１）（ｎは石英の露光
波長λに対する屈折率、ｋは奇数の整数））だけ掘り込
んだ透過部と、該透過部の周囲の石英基板上の半透過層
からなり透過率が該透過部に対して低くかつ位相が反転
する半透過位相シフト部と、該半透過位相シフト部の周
囲の残りの領域をさらに遮光層によって覆い（完全に遮
光するかあるいはさらに透過率を低下させた）遮光部と
を設けて成る位相シフト露光マスクの態様でこれを実施
することができる。

【００２１】位相シフト露光マスクの製造方法について
は、石英基板上に半透過層、位相シフター層及び遮光層
を順次積層成膜する工程と、該遮光層上に電子線レジス
トを成膜し、電子線によるパターン描画、現象を行い、
得られたレジストパターンをマスクとしてウェットエッ
チングあるいはドライエッチングにより遮光層にパター
ンを転写し、残存したレジストを除去する工程と、該遮
光層パターン上に電子線レジストを成膜し、電子線によ
るパターン描画、現像を行い、該遮光層の開口部よりあ
る一定距離だけ内側にレジストパターンを形成し、該レ
ジストパターンをマスクとしてドライエッチングにより
位相シフター層及び半透過層に順次パターンを転写し、
残存したレジストを除去する工程とを有する構成で実施
することができる。

【００２２】位相シフト露光マスクの製造方法について
は、石英基板上に半透過層、エッチングストッパー層及
び遮光層を順次積層成膜する工程と、該遮光層上に電子
線レジストを成膜し、電子線によるパターン描画、現像
を行い、得られたレジストパターンをマスクとしてウエ
ットエッチングあるいはドライエッチングにより遮光層
にパターンを転写し、さらにドライエッチングにより露
光したエッチングストッパー層を除去し、残存したレジ
ストを除去する工程と、該遮光層パターン上に電子線レ
ジストを成膜し、電子線によるパターン描画、現像を行
い、該遮光層の開口部よりある一定距離だけ内側にレジ
ストパターン形成し、該レジストパターンをマスクとし
てドライエッチングによりエッチングストッパー層及び
半透過層に順次パターンを転写し、残存したレジストを
除去する工程とを有する構成で実施することができる。

【００２３】この場合、前記半透過層及び遮光層を、Ｃ
ｒの反応スパッタ法により形成することができる。ある
いは、その他の高融点金属、またはこれらの酸化物等に
より形成することができる。

【００２４】また、この場合、前記エッチングストッパ
ー層としてＳｉＯ₂を、スパッタ法あるいはＣＶＤ法に
より成膜することができる。以下に具体的な実施例を述
べる。

【００２５】実施例１この実施例は、本発明を、半導体装置の製造工程に用い
るフォトマスクの構造及びその製造方法として具体化し
たものである。

【００２６】図１はこの実施例のフォトマスクの構成
図、図２ないし図７はその製造方法を模式的に表した図
である。図８はこの実施例の効果を示すための作用説明
図である。

【００２７】本実施例の位相シフト露光マスクは、図１
（ａ）にその上面を示し、図１（ｂ）にその断面を示す
ように、光透過部１’と、該光透過部１’に隣接する半
透過部２’とを備え、該光透過部１’と半透過部２’と
は互いに位相を異ならしめて露光光を透過させる位相シ
フト露光マスクにおいて、上記半透過部２’の外領域
（露光に寄与しない外領域）を遮光部１３とする。

【００２８】また、本実施例の位相シフト露光マスク
は、具体的には、図１（ａ）（ｂ）に示すように、露光
光に対して透明な石英基板５’のみよりなる光透過部
１’と、該光透過部の周囲の石英基板５’上の半透過層
４’（ハーフトーン層）及び露光光を該光透過部とは位
相を異ならしめて透過させる位相シフター層（露光光の
波長λに対してｄ＝ｋλ／２（ｎ−１）（ｎは位相シフ
ターの露光波長λに対する屈折率、ｋは奇数の整数）で
表される膜厚ｄの位相シフター層）３”の積層構造から
なり透過率が該透過部に対して低くかつ位相が反転する
半透過位相シフト部２’と、該半透過位相シフト部２’
の周囲の残りの領域をさらに遮光層によって覆った（完
全に遮光するかあるいはさらに透過率を低下させた）遮
光部１３とを設けて成る。

【００２９】本実施例の位相シフト露光マスクの製造方
法は、図２ないし図７に示すように、石英基板５’上に
半透過層４’、位相シフター層３’及び遮光層１４を順
次積層成膜する工程（図２）と、該遮光層１４上に電子
線レジストを成膜し、電子線によるパターン描画、現像
を行いレジストパターン１５を形成し（図３）、得られ
たレジストパターン１５をマスクとして、ウェットエッ
チングあるいはドライエッチングにより遮光層１４にパ
ターンを転写して遮光層パターン１４’を形成し（図
４）、残存したレジストを除去する工程（図５）と、該
遮光層パターン１４’上に電子線レジストを成膜し、電
子線によるパターン描画、現像を行い、該遮光層パター
ン１４’の開口部よりある一定距離だけ内側にレジスト
パターン１５’を形成し、該レジストパターン１５’を
マスクとしてドライエッチングにより位相シフター層
３’及び半透過層４’に順次パターンを転写し（図
６）、残存したレジストを除去する工程（図７）をと
る。

【００３０】この場合本実施例では、半透過層４’，
４”及び遮光層１４，１４’は、Ｃｒの反応性スパッタ
法により形成することができる。

【００３１】また、位相シフター層３’，３”は、塗布
ガラス（ＳＯＧ）を回転塗布した後、ベークすることに
より形成することができる。

【００３２】本実施例の工程について、更に詳しく説明
すると、次のとおりである。図２ないし図７を参照す
る。

【００３３】まず、石英基板５’上に露光光に対する透
過率が１０％程度になるようにＣｒ系ハーフトーン膜
４’を反応性スパッタ法により膜厚を制御して成膜す
る。次にハーフトーン層４’上にＳＯＧを回転塗布・焼
成し、露光光の波長λに対してｄ＝ｋλ／２（ｎ−１）
（ｎはＳＯＧの露光波長λに対する屈折率、ｋは奇数の
整数）で表される膜厚ｄになるように位相シフター層
３’を形成する。更に、位相シフター層３’上に約１０
０ｎｍのＣｒ系遮光膜１４をハーフトーン膜４’と同様
に成膜する。以上により図２の構造とする。

【００３４】遮光層１４上に電子線レジスト（この実施
例ではポジ型を使用）を回転塗布・ベークして成膜した
後、電子線によるパターン描画・現像・ベーク処理を施
すことにより所望のレジストパターン１５を形成する
（図３）。ただし、このレジストパターン１５はハーフ
トーン膜パターン４”（図６及び図７参照）よりマスク
上片側１μｍ程度大きく開口させる。そしてレジストパ
ターン１５をマスクとして、硝酸セリウムアンモニウム
系を用いたウェットエッチングあるいはＣＣｌ₄、ＣＨ
₂Ｃｌ₂、Ｃｌ₂などの塩素系ガスを用いたドライエッ
チングにより遮光パターン１４’を形成する（図４）。
その後、塩素プラズマによるアッシング処理によりレジ
スト１５を除去する（図５）。次に、このパターン上に
電子線レジストを塗布成膜し、電子線によるアライメン
ト描画・現像・ベーク処理を施して、レジストパターン
１５’を形成する。そして、このレジストパターン１
５’をマスクとして、ＣＨＦ₃／Ｏ₂などのフッ素系ガ
スを用いたドライエッチングにより位相シフターパター
ン３”を形成し、続いて上記の遮光層１４と同様な方法
でハーフトーン層４’をエッチングして半透過層のパタ
ーン４”を形成する（図６）。その後、酸素プラズマに
よるアッシング処理によりレジスト１５’を除去する
（図７）。こうして、前記の図１に示したフォトマスク
を得る。

【００３５】このフォトマスクを用いて露光した結果、
従来のハーフトーン型位相シフトマスクで問題とされた
下地からの反射９’によるハレーション及び膜減りが、
解像特性をほとんど劣化させることなく、図８に示され
るようにパターン間の透過光が低減されることにより、
抑制することが可能となる。なお図８中の符号は、図２
１の符号と対応している。

【００３６】本実施例によれば、ハーフトーン型位相シ
フトマスクによる解像度・焦点深度の向上効果を低減さ
せることなく、半透過領域の透過光によるハレーション
・膜減りなどの影響が抑制され、微細パターンを精度良
く形成することが可能となる。

【００３７】なおこの構造は、リム型位相シフトマスク
製造方法は似ているが、透過領域と位相シフト領域の合
わせについてはリム型位相シフトマスクほど厳しい精度
を必要とせず、加工が容易である。

【００３８】実施例２次に、本発明の第２の実施例について説明する。図９、
及び図１０ないし図１５、及び図１６を参照する。

【００３９】本実施例の位相シフト露光マスクは、図９
（ａ）（ｂ）に示すように、光透過部１’と、該光透過
部１’に隣接する半透過部２’とを備え、該光透過部
１’と半透過部２’とは互いに位相を異ならしめて露光
光を透過させる位相シフト露光マスクにおいて、上記半
透過部２’の外領域（露光に寄与しない外領域）を遮光
部１３とする。

【００４０】本実施例の位相シフト露光マスクは、露光
光に対して透明な石英基板５’を露光光を他の光透過部
と位相を異ならしめて透過させる分（露光光の波長λに
対してｄ＝ｋλ／２（ｎ−１）（ｎは石英の露光波長λ
に対する屈折率、ｋは奇数の整数））だけ掘り込んだ光
透過部１’と、該透過部の周囲の石英基板５’上の半透
過層４’（ハーフトーン層）からなり透過率が該光透過
部１’に対して低くかつ位相が反転する半透過位相シフ
ト部２’と、該半透過位相シフト部２’の周囲の残りの
領域をさらに遮光層１４によって覆った（完全に遮光す
るかあるいはさらに透過率を低下させた）遮光部１３と
を設けて成る。

【００４１】本実施例の位相シフト露光マスクの製造方
法は、図１０ないし図１５に示すように、石英基板５’
上に半透過層４’、エッチングストッパー層１７及び遮
光層１４を順次積層成膜する工程（図１０）と、該遮光
層１４上に電子線レジストを成膜し、電子線によるパタ
ーン描画、現象を行ってレジストパターン１６を形成し
（図１１）、得られたレジストパターン１６をマスクと
して、図１２に示すようにウエットエッチングあるいは
ドライエッチングにより、遮光層１４にパターンを転写
し（得られた遮光層パターンを１４’で示す）、さらに
ドライエッチングにより、露光したエッチングストッパ
ー層１７を除去し、残存したレジスト１６を除去する工
程（図１３）と（部分的に除去されたエッチングストッ
パー層を符号１７’で示す）、該遮光層パターン上に電
子線レジストを成膜し、電子線によるパターン描画、現
象を行い、該遮光層の開口部よりある一定距離だけ内側
にレジストパターン１６’を形成し（図１４）、該レジ
ストパターン１６’をマスクとしてドライエッチングに
より基板５’を掘り込み、残存したレジストを除去する
（図１５）工程とをとる。

【００４２】この場合、本実施例においては、半透過層
４’，４”及び遮光層１４，１４’は、Ｃｒの反応性ス
パッタ法により形成することができる。あるいは、その
他の高融点金属、またはこれらの酸化物等により形成す
ることができる。

【００４３】またこの場合、前記エッチングストッパー
層１５，１５’として、ＳｉＯ₂をスパッタ法あるいは
ＣＶＤ法により成膜して得ることができる。

【００４４】本実施例の工程について更に詳しく説明す
ると、次のとおりである。図９及び図１０ないし図１５
を参照する。

【００４５】図９は本発明の一実施例のフォトマスクの
構成図、図１０ないし図１５はその製造方法を模式的に
表した図である。図１６は本実施例の効果を示す作用説
明図である。

【００４６】まず、石英基板５’上に露光光に対する透
過率が１０％程度になるようにＣｒ系ハーフトーン膜
４’を反応性スパッタ法により膜厚を制御して成膜す
る。次に、ハーフトーン層４’上にエッチングストッパ
ー層１７としてＳｉＯ₂をバイアスＥＣＲＣＶＤ法によ
り成膜する。さらに、エッチングストッパー層１７上に
約１００ｎｍのＣｒ系遮光膜１４をハーフトーン膜４’
と同様に成膜する。以上により図１０の構造を得る。

【００４７】遮光膜１４上に電子線レジスト（この実施
例ではポジ型を使用）を回転塗布・ベークして成膜した
後、電子線によるパターン描画・現像・ベーク処理を施
すことにより所望のレジストパターン１６を形成する
（図１１）。ただし、このレジストパターン１６は後述
のハーフトーン膜パターン４”（図１５参照）よりマス
ク上片側１μｍ程度大きく開口させる。そしてレジスト
パターン１６をマスクとして、硝酸セリウムアンモニウ
ム系を用いたウェットエッチングあるいはＣＣｌ₄、Ｃ
Ｈ₂Ｃｌ₂、Ｃｌ₂などの塩素系ガスを用いたドライエ
ッチングにより遮光パターン１４’を形成した後、さら
にＣＨＦ₃／Ｏ₂などのフッ素系ガスを用いたドライエ
ッチングにより露出したエッチングストッパー層１７を
除去する（図１２。部分的に除去されたエッチングスト
ッパー層を符号１７’で示す）。酸素プラズマによるア
ッシング処理によりレジスト１６を除去する（図１
３）。次に、このパターン上に電子線レジストを塗布成
膜し、電子線によるアライメント描画・現像・ベーク処
理を施して、レジストパターン１６’を形成する（図１
４）。そして、このレジストパターン１６’をマスクと
して、上記の遮光層１４と同様な方法でハーフトーン層
４’をエッチングした後、続けてＣＨＦ₃／Ｏ₂などの
フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより露出した
石英基板５’を露光光の波長λに対してｄ＝ｋλ／２
（ｎ−１）（ｎは石英の露光波長λに対する屈折率、ｋ
は奇数の整数）で表される深さｄだけ掘り込み、酸素プ
ラズマによるアッシング処理によりレジスト１６’を除
去する（図１５）。こうして、前記の図９に示したフォ
トマスクを得る。

【００４８】このフォトマスクを用いて露光した結果、
従来のハーフトーン型位相シフトマスクで問題とされた
下地からの反射９’によるハレーション及び膜減りが、
解像特性をほとんど劣化させることなく、図１６に示さ
れるようにパターン間の透過光が低減されることにより
抑制することが可能となる。なお図１６中の符号は、図
２１の符号と対応している。

【００４９】本実施例によれば、ハーフトーン型位相シ
フトマスクによる解像度・焦点深度の向上効果を低減さ
せることなく、半透過領域の透過光によるハレーション
・膜減りなどの影響が抑制され、微細パターンを精度良
く形成することが可能となる。

【００５０】なお、この実施例も、リム型位相シフトマ
スクに製造方法は似ているが、透過領域と位相シフト領
域の合わせについてはリム型位相シフトマスクほど厳し
い精度を必要とせず加工が容易である。

【００５１】実施例３本実施例では、図２２に示す如くハーフトーン位相シフ
トマスクを用いて段差部７２上にホールパターン１１
（露光部）を形成する際に、段差のある下地部分で露光
光が乱反射することにより、例えば反射光９’が生じ、
本来遮光されるべき部分で符号１２で示す如くレジスト
が感光することがある（この影響は下地構造やレジスト
特性によって異なるが、ハーフトーン位相シフトマスク
では本来遮光されるべき部分がある程度の透過率を有し
ているため、上記反射光と透過光の相乗効果で通常法に
よりもこの影響が大きくなる可能性がある）ことに対し
て、このようなハレーションの影響を低減するものであ
る。ここではこのような影響を低減する手法として、上
記影響による感光部は下地構造によって決まっているの
で、その出現する部分に、位相を異ならしめる微細パタ
ーンを形成して、実際上その部分を遮光したのと同様に
することによりその影響を低減することができる。具体
的には本実施例では、図１７のようにそれ自体は解像し
ない微細パターン２０を、感光部分に相当するマスク上
の半透過部４’において設けることで、実現する。即ち
このような微細パターン２０を、ハレーションの影響の
現れる位置におく。この微細パターン２０が、半透過部
４′とは位相を変化させて光を透過させることになる。
なお、この位置は、下地構造を考慮することのできるシ
ミュレータから求めてマスクに自動発生させることがで
きる。

【００５２】この微細パターン２０は、例えばＫｒＦエ
キシマレーザ光による露光であれば、ウェーハ上０．０
９μｍホールパターンを１：１のピッチで敷き詰めれば
良いことが確認されている。なお、実際にはアライメン
トの誤差が生じるため、光強度の上昇する部分よりも大
きい面積を本方法により遮光することが好ましい。

【００５３】ハレーションの影響ででるパターンは、図
１８（ａ）のように点になることもあれば、図１８
（ｂ）のように線になることもある。点であれば上記パ
ターンは１つでもよいが、線の場合、図１７のようにパ
ターンを並べる構造にする。あるいはアライメント誤差
を考慮して、上記微細ホールを複数列並べる構造をとっ
てもよい。

【００５４】この部分は下地構造を考慮することが可能
なシミュレータを用いることで特定することが可能であ
るため、パターンを自動発生させることが可能なのであ
る。

【００５５】実施例４この実施例は、実施例３の微細パターンの代わりに、マ
スクの透過率を低減することによって、上記ハレーショ
ンの影響を防止するようにして実施したものである。即
ち、前記したようなハレーションの影響を、マスクの透
過率を低減することによって抑制するようにした。図１
９を参照する。

【００５６】本実施例においては、ＥＢ描画により本来
のパターンを形成した後、以下のプロセスにより透過率
を低減させた部分を作成する。まずＥＢ用ポジレジスト
１６”を改めて塗布し、ＥＢ描画により遮光体を形成し
たい部分を開口する。このレジストをマスクとして（１）クロムなどの遮光体をスパッタし（符号１８
ａ）、リフトオフ等により形成する（２）Ｇａ⁺などのイオンを所定量注入する（符号１８
ｂ）ことで、石英基板の透過率を低減するなどの方法により、この部分の光透過率を低めて、所望
のマスクを作成することができる。

【００５７】なお、図１９は、説明のため、スパッタと
イオン注入を同時に示してあるが、実際には両工程は別
の実施となる。

【００５８】上述の如く、本実施例によれば、ハーフト
ーン位相シフト法を、段差のある実デバイス上のパター
ン形成に好ましく使用することが可能となった。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、ハーフトーン型位相シ
フトマスクについて、ハレーション、例えばパターニン
グに寄与しない余分な透過光によるハレーション、及び
これによるレジストの膜減りなどを防止し、これによ
り、良好なパターン形状を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の位相シフトマスクの構成を示す図
である。

【図２】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（１）。

【図３】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（２）。

【図４】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（３）。

【図５】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（４）。

【図６】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（５）。

【図７】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（６）。

【図８】実施例１の作用説明図である。

【図９】実施例２の位相シフトマスクの構成を示す図
である。

【図１０】実施例２の工程を順に断面図で示すもので
ある（１）。

【図１１】実施例２の工程を順に断面図で示すもので
ある（２）。

【図１２】実施例２の工程を順に断面図で示すもので
ある（３）。

【図１３】実施例２の工程を順に断面図で示すもので
ある（４）。

【図１４】実施例２の工程を順に断面図で示すもので
ある（５）。

【図１５】実施例２の工程を順に断面図で示すもので
ある（６）。

【図１６】実施例２の作用説明図である。

【図１７】実施例３の位相シフトマスクの構成を示す
図である。

【図１８】実施例３を説明する図である。

【図１９】実施例４を説明する図である。

【図２０】従来例を示す図である。

【図２１】従来例の問題点を説明する図である。

【図２２】従来例の問題点を説明する図である。

【符号の説明】

１’ 光透過部２’ 半透過部１３遮光部３’，３” 位相シフター層４’ 半透過層（ハーフトーン層）５’ 透明基板（石英基板）６レジスト６’ レジストパターン７シリコン酸化膜７１Ｓｉウェーハ７２段差８下層配線（段差）９’ 反射光１４半遮光膜１５レジストパターン１５’ レジストパターン１６レジストパターン１６’ レジストパターン１６” レジストパターン１７エッチングストッパー層１８ａ光透過率を低める処理（Ｃｒ等のスパッ
タ）１８ｂ光透過率を低める処理（Ｇａ⁺等のイオン
注入）２０微細パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過部と、該光透過部に隣接し該光透過
部より露光光の透過率が低い半透過部とを備え、該光透
過部と半透過部とは互いに位相を異ならしめて露光光を
透過させる位相シフト露光マスクにおいて、上記半透過部の露光に寄与しない外領域を遮光部とした
ことを特徴とする位相シフト露光マスク。
【請求項２】上記光透過部は露光光に対して透明な基板
により構成され、上記半透過部は該光透過部の周囲にお
いて基板上に形成された半透過層と露光光を該光透過部
とは位相を異ならしめて透過させる位相シフター層との
積層構造からなり、上記遮光部は該半透過部の周囲の残
りの領域をさらに遮光層によって覆って完全に遮光する
かあるいはさらに透過率を低下させて設けたことを特徴
とする請求項１に記載の位相シフトシフト露光マスク。
【請求項３】透明基板上に半透過層、位相シフター層及
び遮光層を順次積層成膜する工程と、該遮光層上にレジストを成膜し、パターニングを行い、
得られたレジストパターンをマスクとしてエッチングに
より遮光層にパターンを転写し、残存したレジストを除
去する工程と、該遮光層パターン上にレジストを成膜し、パターニング
を行い、該遮光層パターンの開口部よりある一定距離だ
け内側にレジストパターンを形成し、該レジストパター
ンをマスクとしてエッチングにより位相シフター層及び
半透過層に順次パターンを転写し、残存したレジストを
除去する工程とを有することを特徴とする位相シフト露
光マスクの製造方法。
【請求項４】上記光透過部は露光光に対して透明な基板
を露光光を他の光透過部と位相を異ならしめて透過させ
る分だけ掘り込んで形成し、上記半透過部は該透過部の
周囲において基板上に形成された半透過層からなり、上
記遮光部は該半透過部の周囲の残りの領域をさらに遮光
層によって覆って完全に遮光するかあるいはさらに透過
率を低下させて設けたことを特徴とする請求項１に記載
の位相シフト露光マスク。
【請求項５】透明基板上に半透過層、エッチングストッ
パー層及び遮光層を順次積層成膜する工程と、該遮光層上にレジストを成膜し、パターニングを行い、
得られたレジストパターンをマスクとしてエッチングに
より遮光層にパターンを転写し、さらに露光したエッチ
ングストッパー層を除去し、残存したレジストを除去す
る工程と、該遮光層パターン上にレジストを成膜し、パターニング
を行い、該遮光層パターンの開口部よりある一定距離だ
け内側にレジストパターンを形成し、該レジストパター
ンをマスクとしてエッチングにより透明基板を掘り込
み、残存したレジストを除去する工程とを有することを
特徴とする位相シフト露光マスクの製造方法。
【請求項６】光透過部と、該光透過部に隣接し該光透過
部より露光光の透過率が低い半透過部とを備え、該光透
過部と半透過部とは互いに位相を異ならしめて露光光を
透過させる位相シフト露光マスクにおいて、上記半透過部のうち、被露光材の露光光を吸収する光量
が大きくなる部位に対応する部分の光透過率を他の半透
過部分の光透過率より小さくしたことを特徴とする位相
シフト露光マスク。
【請求項７】光透過部と、該光透過部に隣接し該光透過
部より露光光の透過率が低い半透過部とを備え、該光透
過部と半透過部とは互いに位相を異ならしめて露光光を
透過させる位相シフト露光マスクにおいて、上記半透過部のうち、被露光材の露光光を吸収する光量
が大きくなる部位に対応する部分に他の半透過部分と位
相を異ならしめて露光光を透過させるパターンを形成し
たことを特徴とする位相シフト露光マスク。