JPH11305415A

JPH11305415A - フォトマスクの製造方法

Info

Publication number: JPH11305415A
Application number: JP10802598A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Hanawa; 哲郎塙
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-11-05
Also published as: US6057066A

Abstract

(57)【要約】【課題】パターンサイズやパターン配列毎に異なる補
助パターンを形成する場合においても、電子ビーム描画
装置によって形成するときの補助パターン描画用のデー
タ作成や多くの転写実験あるいは光学的シミュレーショ
ン、さらに、莫大な量の電子ビーム用の描画データを必
要としない減衰型位相シフトマスクの製造方法を得る。【解決手段】サイドローブ光が生ずるような第１のパ
ターンを含む第１の減衰型位相シフトマスクを用いて、
サイドローブ光を弱めるための補助パターンを自己整合
的に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、減衰型位相シフ
トマスクの製造方法に関するもので、特に、減衰型位相
シフトマスクにサイドローブ光を弱めるための補助パタ
ーンを形成する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化にとも
ない、回路パターンの微細化が進んでいる。とりわけ、
フォトリソグラフィー技術は、このような微細な回路パ
ターンを形成する上で最も重要な役割を担っている。フ
ォトリソグラフィー技術における主な課題は微細なレジ
ストパターンをいかに精度よく形成するかにある。その
ためには、パターン解像度および焦点深度を向上させる
ことが大きな課題となる。従来より、この解像度と焦点
深度を向上させるための技術が多く提案されているが、
中でも、フォトマスクの改良による方法は簡便かつ実用
的である点で特に注目されてきた。改良型フォトマスク
に関する技術には様々なタイプがあるが、例えば、N.Yo
shioka et al.,:IEDM (International Electron Device
s Meeting)93, P653(1993)に報告されている減衰型位相
シフトマスクは、従来からのポジレジストプロセスがそ
のまま適用できる点、パターンレイアウトの制約が少な
い点等、他の改良型フォトマスクにはない多くの利点を
有するため、特に、注目され、最近では既に実用化され
てきている。

【０００３】この減衰型位相シフトマスクは、通常のフ
ォトマスクの遮光膜の替わりに露光波長に対して２〜２
０％程度の透過率を有し、かつ開口に対して１８０°の
位相差をもつ減衰型位相シフト膜を配したものであり、
光学像のエッジ部分のコントラストが改善され、特に孤
立したホールパターンの解像度および焦点深度の向上に
有効である。

【０００４】しかし、このような減衰型位相シフトマス
クにおいてもパターンレイアウトの制約がまったくない
わけではない。図１５は従来の減衰型位相シフトマスク
の平面図である。図において、１は減衰型位相シフト
膜、２は減衰型位相シフト膜の開口によって形成された
矩形状の開口２ａ〜２ｉからなる密集開口パターン、３
および４は矩形状の開口からなる孤立開口パターンであ
る。この減衰型位相シフトマスクは、周辺に開口を有さ
ない孤立開口パターン３または４とＸおよびＹ方向にア
レイ状に配置され、そのＸ方向（またはＹ方向）の開口
幅Ｗ₁と隣り合う開口間の幅Ｗ₂との比が概ね１：１〜２
である複数の開口からなる密集開口パターン２を含んだ
ものである。このようなマスクを用いてレジストパター
ンを形成した場合、露光量を孤立開口パターン３または
４で最適化したとすると、密集開口パターン２内の図１
５に示すようなＡないしＤ部に対応したレジストパター
ンに本来設計データにはないディンプルと呼ばれるパタ
ーン欠陥が発生する。

【０００５】図１６（ａ）〜（ｄ）は、このレジストパ
ターン欠陥が発生する理由を説明するための概念図を示
したものである。図１６（ａ）は、図１５に示す従来の
減衰型位相シフトマスクのＩ−Ｉ線部の断面図、図１６
（ｂ）はこのフォトマスクを透過した露光光のウエハ面
上での振幅強度、図１６（ｃ）はウエハ面上での露光光
の光強度、図１６（ｄ）はこの露光光によって形成され
るレジストパターンの断面図である。例えば、密集開口
パターン２の開口２ｉ、２ｅ、２ａおよび減衰型位相シ
フト膜１を透過した各露光光は、図１６（ｂ）に示すよ
うに、減衰型位相シフト膜１を透過した露光光の露光領
域において互いに一部重なる部分が生じる。この露光光
の重なりによって、図１６（ｃ）に示すように、減衰型
位相シフト膜１の露光領域には強度の大きいサイドロー
ブ光３０２が発生する。その結果、図１６（ｄ）に示す
ように、本来、開口２ｉ、２ｅあるいは２ａを透過した
メインピーク光３０１にのみによって露光されるべき領
域以外にサイドローブ光によりレジストが露光され、本
来、設計データにはないレジストの膜減りをともなった
パターン欠陥４０２がレジストパターン４０１に生ずる
こととなる。

【０００６】なお、上記の説明では、Ｉ−Ｉ線上におけ
る隣接した開口からの露光光の重なりのみを考慮した
が、この重なりは実際には２次元的なものなので、もっ
とも多くの露光光が重なり、各開口に対し対象の位置で
あるＡ部ないしＤ部においてサイドローブ光の強度が最
も強くなる。

【０００７】図１７は、従来の減衰型位相シフトマスク
を用いて実際にウエハ上にレジストパターンを形成した
ときの平面ＳＥＭ写真であるが、レジスト開口部の周辺
にパターン欠陥４０２が発生していることがわかる。

【０００８】このような従来の減衰型位相シフトマスク
を用いた際に発生するパターン欠陥に対し、米国特許第
５４８７９６３号や同第５５９１５５０号には、サイド
ローブ光が発生する部位に対応する箇所に遮光膜や開口
からなる補助パターンを形成することによってパターン
欠陥の発生を抑制する減衰型位相シフトマスクが提案さ
れている。図１８および図１９は、それぞれ、図１５に
示す減衰型位相シフトマスクに補助パターンとして遮光
膜を設けた従来の減衰型位相シフトマスクの平面図、こ
の平面図のＩＩ−ＩＩ線部における断面図である。ま
た、図２０および図２１は、それぞれ、補助パターンと
して開口を設けた従来の減衰型位相シフトマスクの平面
図、この平面図のＩＩＩ−ＩＩＩ線部における断面図で
ある。これらの方法は、サイドローブ光が発生する部位
に対応する減衰型位相シフト膜１上に遮光膜５ａなどか
らなる補助パターン５を配置したり、あるいは減衰型位
相シフト膜１の開口６ａなどからなる補助パターン６を
設けることによって露光光の重なりを緩和しサイドロー
ブ光を減少させるものである。

【０００９】次に、このような補助パターンを有する減
衰型位相シフトマスクの製造方法について説明する。ま
ず、遮光膜からなる補助パターンを有した減衰型位相シ
フトマスクの製造方法について説明する。図２２（ａ）
〜（ｄ）及び図２３（ｅ）〜（ｈ）は、それぞれ、図１
８に示す減衰型位相シフトマスクの製造工程を示すＩＩ
−ＩＩ線に沿ったマスク断面図である。図２２（ａ）を
参照して、透光性基板７上に減衰型位相シフト膜１を形
成する。次に、図２２（ｂ）を参照して、この減衰型位
相シフト膜１上に電子ビーム用レジスト８を形成する。
次に、図２２（ｃ）を参照して、図１８に示す開口パタ
ーンを形成するための電子ビーム描画装置のパターンデ
ータに基づいて電子ビーム用レジスト８に電子ビームを
照射し、その後、これを現像し、所望の電子ビーム用レ
ジストパターン９を得る。次に、図２２（ｄ）を参照し
て、このレジストパターン９をマスクとして、減衰型位
相シフト膜１をエッチングした後、不要となったレジス
トを除去し、減衰型位相シフト膜１に開口２ａないし２
ｉからなる密集開口パターンを形成する。なお、この段
階で完成されたフォトマスクは、前記した補助パターン
のない従来の減衰型位相シフトマスクそのものである。

【００１０】次に、図２３（ｅ）を参照して、密集開口
パターンが形成された減衰型位相シフト膜１上および露
出した透光性基板７上に遮光膜１０を形成する。次に、
図２３（ｆ）を参照して、この遮光膜１０上に再び電子
ビーム用レジスト８を形成する。次に、図２３（ｇ）を
参照して、補助パターンを描画するための電子ビーム描
画装置のパターンデータに基づいて電子ビーム用レジス
ト８に電子ビームを照射し、その後、これを現像するこ
とによって電子ビーム用レジストパターン１１を得る。
なお、このような補助パターンを描画するためのパター
ンデータは、例えば、補助パターンのない従来の減衰型
位相シフトマスクを用いて実際にレジストパターンを形
成し、異なるパターンサイズやパターン配列に応じて発
生するパターン欠陥の発生部位や転写条件などに関する
データを得るなどの多くの転写実験や光学的シミュレー
ションなどを行って得られたものである。次に、図２３
（ｈ）を参照して、このレジストパターン１１をマスク
に遮光膜１０をエッチングした後、不要となったレジス
トを除去することによって、遮光膜５ａ、５ｃからなる
補助パターン５を有する減衰型位相シフトマスクが完成
される。

【００１１】次に、開口からなる補助パターンを有する
減衰型位相シフトマスクの製造方法について説明する。
この製造方法は、図２２（ａ）〜（ｄ）を行った後、製
造工程を示す図２４（ｅ）〜（ｇ）のマスク断面図に従
って製造される。図２４（ｅ）を参照して、減衰型位相
シフト膜１上に再び電子ビーム用レジスト８を形成す
る。次に、図２４（ｆ）を参照して、補助パターンを描
画するための電子ビーム描画装置のパターンデータに基
づいて電子ビーム用レジスト８に電子ビームを照射し、
その後、これを現像することによってレジストパターン
１２を得る。なお、この補助パターンのパターンデータ
も上記の遮光部からなる補助パターンを形成するときと
同様に、多くの転写実験や光学的シミュレーションなど
を行って得られたものである。次に、図２４（ｇ）を参
照して、このレジストパターン１２をマスクにして、減
衰型位相シフト膜１の一部分をエッチングし、不要なレ
ジストを除去することによって、開口６ａ及び６ｃから
なる補助パターン６を有する減衰型位相シフトマスクが
完成される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の補助パターンを
有する減衰型位相シフトマスクの製造方法は、以上のよ
うに構成されているため、パターンサイズやパターン配
列毎に異なる補助パターンの最適化を行うのに、例え
ば、補助パターンのない減衰型位相シフトマスクを用い
て実際にレジストをパターニングし、補助パターンの配
設位置に関するデータや転写条件に関するデータを得る
などの多くの転写実験や、あるいは光学的シミュレーシ
ョン等を行ない、さらに得られたこれらのデータを基
に、電子ビーム描画装置の補助パターン描画用のパター
ンデータの作成や莫大な量の電子ビーム用の描画データ
を必要とするため、製造コストがかかったりスループッ
トが非常に低いなど実用に耐えないという問題点があっ
た。

【００１３】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、パターンサイズやパターン配列毎
に異なる補助パターンを形成する場合においても、その
最適化のための転写実験や光学的シミュレーションを行
う必要がなく、また、電子ビーム描画装置用の描画デー
タ作成および莫大な量の描画データを必要としない減衰
型位相シフトマスクの製造方法を得るものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】透光性基板の主表面上に
光学部材を形成する工程と光学部材上に第１のレジスト
膜を形成する工程と減衰型位相シフト膜の複数の開口か
ら形成され、サイドローブ光が生ずるように配置された
第１のパターンを含む第１の減衰型位相シフトマスクを
用いて第１のレジスト膜からなる第１のレジストパター
ンを形成する工程と第１のレジストパターンをマスクに
して光学部材の一部をエッチングし、光学部材からなる
第２のパターンを形成する工程と第２のパターン上に第
２のレジスト膜を形成する工程と第２のパターンの内、
サイドローブ光に対応して形成された部位を少なくとも
覆うように形成された第２のレジスト膜からなる第２の
レジストパターンを形成する工程と第２のレジストパタ
ーンをマスクにして光学部材の残部をエッチングする工
程とを備えたものである。

【００１５】また、第１の減衰型位相シフトマスクの第
１のパターンは、電子ビーム描画装置における第１のパ
ターンデータを左右が反転した第２のパターンデータに
変換処理し、この第２のパターンデータに基づいて形成
されたものである。

【００１６】また、光学部材が減衰型位相シフト膜から
なり、サイドローブ光に対応して形成された部位が減衰
型位相シフト膜の開口で形成されたものである。

【００１７】また、光学部材が減衰型位相シフト膜およ
び前記減衰型位相シフト膜の上に形成された遮光膜とか
らなり、サイドローブ光に対応して形成された部位が遮
光膜で形成されたものである。

【００１８】さらに、第１のレジスト膜がポジ型レジス
トであり、第１の減衰型位相シフトマスクの第１のパタ
ーンの一つの開口に対応して形成された第１のレジスト
パターンの開口幅が、第１のパターンの一つの開口幅よ
りも小さくなるように露光量が調節されたものである。

【００１９】さらに、また、第１のレジスト膜がネガ型
レジストであり、第１の減衰型位相シフトマスクの第１
のパターンの一つの開口に対応して形成された第１のレ
ジストパターンの残し部位の幅が、第１のパターンの一
つの開口幅よりも小さくなるように露光量が調節された
ものである。

【００２０】また、第１のレジストを露光する露光光の
波長は、半導体装置を製造する場合における露光装置の
露光波長と同じ波長の光を用いて行うものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下に、本願発明
に係る実施の形態１について説明する。まず最初に、第
１の減衰型位相シフトマスクおよびその製造方法につい
て説明する。図１は、第１の減衰型位相シフトマスクの
パターン面側から見た平面図である。図１において、１
は減衰型位相シフト膜、２は矩形状の開口２ａないし２
ｉからなる密集開口パターン、３および４は孤立開口パ
ターンである。なお、各開口には、便宜上、アルファベ
ットの符号（ａ〜ｉ）を付している。この第１の減衰型
位相シフトマスクは、周辺に開口を有さない開口３およ
び４（ｊ、ｋ）の孤立パターンと第１のパターンとし
て、ＸおよびＹ方向にアレイ状に配置され、そのＸ方向
（またはＹ方向）の開口幅Ｗ₁と隣接した開口間の幅Ｗ₂
との比が概ね１：１〜２で複数の開口２ａないし２ｉ
（ａ〜ｉ）からなる密集開口パターン２とを含んだもの
である。

【００２２】このような密集開口パターンを有する減衰
型位相シフトマスクを用いてレジストパターンを形成す
る場合、隣接した各開口を透過した各露光光の一部と減
衰型位相シフト膜を透過した露光光とが重なることによ
って強度の大きいサイドローブ光が発生しパターン欠陥
が発生する。サイドローブ光は、もっとも多くの露光光
によって重なる図１のＡないしＤ部などの対称位置にお
いて、もっとも強くなる。また、このような孤立開口パ
ターンと密集開口パターンが併存するような場合、孤立
開口パターンで露光条件を最適化するのが通常である
が、そのとき、密集開口パターンでは露光オーバーとな
り、特に、サイドローブ光の強度が強くなる。なお、図
１に示した各開口２ａないし２ｉおよび３、４は矩形状
をなしているが、このフォトマスクを用いて実際に形成
されたレジストパターンでは角部が取れた円形状の開口
となる。

【００２３】次に、この減衰型位相シフトマスクの製造
方法について説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、この減
衰型位相シフトマスクの製造工程を示すマスク断面図で
ある。なお、この断面図は図１におけるＶ−Ｖ線に沿っ
たものである。図において、１は減衰型位相シフト膜、
２は密集開口パターン、７は透光性基板、８は電子ビー
ム用レジスト膜、１３は電子ビーム用レジストパターン
である。まず、図２（ａ）を参照して、ガラス基板など
の透光性基板７上に、減衰型位相シフト膜１を５００〜
２０００Åの膜厚で形成する。この減衰型位相シフト膜
１には、露光波長に対して２〜２０％程度の透過率を有
し、かつ透光性基板７の開口に対し１８０°の位相差を
もつＣｒ系あるいはＭｏＳｉＯＮ系の材料が用いられ
る。次に、図２（ｂ）を参照して、この減衰型位相シフ
ト膜１上に電子ビーム用レジスト８を形成する。次に、
図２（ｃ）を参照して、図１に示すような孤立開口パタ
ーン３、４および第１のパターンである密集開口パター
ン２を含んだパターンを形成するための、電子ビーム描
画装置における第２のパターンデータに基づいて電子ビ
ーム用レジスト８上に電子ビームを照射し、その後、こ
れを現像することによって、電子ビーム用レジストパタ
ーン１３を得る。なお、この第２のパターンデータは、
後述する補助パターンを有する減衰型位相シフトマスク
を製造する際に用いられる電子ビーム描画装置における
第１のパターンデータによって得られるレジストパター
ンに対し、左右が反転したレジストパターンとなるよ
う、第１のパターンデータを変換処理したものである。
次に、図２（ｄ）を参照して、この電子ビーム用レジス
トパターン１３をマスクとして、減衰型位相シフト膜１
をエッチングし、その後、不要なレジストを除去するこ
とによって、密集開口パターン２および孤立開口パター
ン（図示していない）を含む第１の減衰型位相シフトマ
スクが完成される。

【００２４】次に、この第１の減衰型位相シフトマスク
を用いて、さらに補助パターンを有する減衰型位相シフ
トマスクを製造する方法について説明する。図３（ａ）
〜（ｄ）及び図４（ｅ）〜（ｈ）は、第１の減衰型位相
シフトマスクを用いて補助パターンを有する減衰型位相
シフトマスクの製造工程を示すマスク断面図である。な
お、この断面図は、図１に示す第１の減衰型位相シフト
マスクにおけるＶ−Ｖ線に沿ったものである。図３にお
いて、１０は遮光膜、１４はネガ型レジスト膜、１５は
補助レジストパターン、１６はネガ型レジストパター
ン、１７は補助パターン、１８は遮光膜パターン、１９
は電子ビーム用レジストパターン、２０は密集開口パタ
ーンである。他の符号は図２に示す同じ符号と同一また
は、相当部分である。

【００２５】図３（ａ）を参照して、透光性基板７上に
光学部材である減衰型位相シフト膜１及び遮光膜１０を
どちらも５００〜２０００Åの膜厚で順次形成する。な
お、位相シフト膜１は、露光波長に対して２〜２０％程
度の透過率を有し、かつ透光性基板１の開口部に対し１
８０°の位相差をもつＣｒ系あるいはＭｏＳｉＯＮ系の
減衰型位相シフト膜を用いる。また、遮光膜１０は、Ｃ
ｒあるいはＭｏＳｉなどの材料からなる。次に、図３
（ｂ）を参照して、遮光膜１０上に第１のレジスト膜で
あるネガ型レジスト膜１４を形成する。次に、図３
（ｃ）を参照して、前述した第１の減衰型位相シフトマ
スクをフォトマスクとして、１：１の露光装置を用いて
ネガ型レジスト膜を露光する。この露光後、これを現像
することによって、ネガ型レジスト膜からなる、補助レ
ジストパターン１５を含む第１のレジストパターンとし
てネガ型レジストパターン１６が形成される。この補助
レジストパターン１５は、マスクを透過した露光光の重
なりによって生じたサイドローブ光によって、補助パタ
ーンが形成されるべき領域に自己整合的に形成される。
また、このとき得られたネガ型レジストパターン１６の
幅Ｗ₁は、本来形成されるべき、第１の減衰型位相シフ
トマスクの開口２ｅの幅Ｗ₀よりも小さくなるように、
露光量を調節するものとする。小さくする量（Ｗ₀−
Ｗ₁）は、マスクの製造プロセス精度を勘案して、およ
そ０．１５μｍ程度が望ましい。

【００２６】また、この露光に使用する露光光の波長
は、半導体装置を製造するときに使用される露光装置の
波長と同じ波長を使用することが望ましく、例えば、ｉ
線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦレーザ光（波長２４８ｎ
ｍ）あるいは、ＡｒＦレーザ光（波長１９３ｎｍ）など
を使用する。このような波長を用いることによって、サ
イドローブ光に対応して形成された補助レジストパター
ン１５が再現よく形成される。次に、図３（ｄ）を参照
して、補助レジストパターン１５を含むネガ型レジスト
パターン１６をマスクとして、遮光膜１０をエッチング
し、その後、不要となったレジストを除去することによ
って、遮光膜からなる、補助パターン１７を含む第２の
パターンとしての遮光膜パターン１８が形成される。

【００２７】次に、図４（ｅ）を参照して、補助パター
ン１７を含む遮光膜パターン１８上の全面に電子ビーム
用レジスト８を形成する。次に、図４（ｆ）を参照し
て、電子ビーム用レジスト膜８上に、電子描画装置にお
ける第１のパターンデータに基づいて電子ビームを照射
し、その後、これを現像することによって第２のレジス
トパターンとしての電子ビーム用レジストパターン１９
を得る。ここで、形成された電子ビーム用レジストパタ
ーン１９は、補助パターン１７の部分のみを覆い、遮光
膜パターン１８は覆われないように形成されるが、これ
は、図３（ｃ）における露光工程で、あらかじめネガ型
レジストパターン１６の幅Ｗ₁が第１の減衰型位相シフ
トマスクの開口２ｅ等の幅Ｗ₀よりも小さくなるように
形成され、さらに、このネガ型レジストパターン１６を
マスクにして遮光膜パターン１８がエッチング形成され
ているからである。また、この第１のパターンデータに
よって形成された電子ビーム用レジストパターン１９
は、第１の減衰型位相シフトマスクを製造する工程を示
した図２（ｃ）における電子ビーム用レジストパターン
１３と左右が反転して形成されている。次に、図４
（ｇ）を参照して、この電子ビーム用レジストパターン
１９をマスクにして、遮光膜パターン１８及び減衰型位
相シフト膜１をエッチングし、その後、不要なレジスト
を除去することによって、図４（ｈ）に示すように、２
０ａ、２０ｅ、２０ｉからなる密集開口パターンを有
し、遮光膜からなる補助パターン１７を有する減衰型位
相シフトマスクが完成される。なお、図５は、この完成
された補助パターンを有する減衰型位相シフトマスクの
平面図である。

【００２８】次に、このようにして製造された補助パタ
ーンを有する減衰型位相シフトマスクを用いて形成され
るレジストパターンについて説明する。図６（ａ）〜
（ｄ）は、それぞれ、上記方法によって製造された減衰
型位相シフトマスクの図５におけるＶＩ−ＶＩ線部の断
面図、この減衰型位相シフトマスクを透過した露光光の
ウエハ面上での振幅強度、ウエハ面上での露光光の光強
度及び形成されたポジ型レジストパターンの断面図であ
る。図６において、３１１はメインピーク光、３１２は
サイドローブ光、５１１はポジ型レジストパターンであ
る。その他の符号は、図３、図４に示す同じ符号と同
一、または相当部分である。減衰型位相シフトマスクを
透過した露光光は、図６（ｂ）に示すように、減衰型位
相シフト膜を透過した露光の領域で互いに重なる部分が
生じ、図６（ｃ）に示すようにサイドローブ光３１２が
発生する。しかし、この領域に相当する部位には遮光膜
からなる補助パターン１７が設けられているので、この
重なりによるサイドローブ光３１２の強度は著しく弱ま
る。したがって、このような強度の弱いサイドローブ光
によってはレジストの膜減りは生ぜず、図６（ｄ）に示
すように、設計どおりのレジストパターン開口５１２を
有したレジストパターン５１１が形成される。

【００２９】次に、上記方法を実施する上で第１の減衰
型位相シフトマスクを製造する際の電子ビーム用レジス
トパターン１３が、第２のレジストパターンと左右反転
している理由について説明する。図７（ａ）〜（ｃ）
は、減衰型位相シフトマスクのパターンイメージが１：
１の露光装置によってどのように被加工物である透光性
基板上のレジスト膜に転写されるかを示した概念図であ
る。図７（ａ）は、減衰型位相シフトマスクのパターン
面側から見たパターンイメージ（例えば、「Ｆ」文字）
を示した平面図、図７（ｂ）は、この減衰型位相シフト
マスクを用いて透光性基板７上にレジストパターン２１
を形成するときの露光装置における配置関係を示した断
面図、図７（ｃ）は、透光性基板上に形成されたレジス
トパターン２１をパターン面側から見たパターンイメー
ジを示す平面図である。図７において、１は減衰型位相
シフト膜、７は透光性基板、２１はレジストパターンで
ある。

【００３０】図７（ｂ）に示すように、通常の１：１露
光装置においては、フォトマスクと被加工物とは互いに
パターン形成面を対向させた位置関係で露光される。し
たがって、減衰型位相シフトマスクによって被加工物で
ある透光性基板７上に形成されたレジストパターン２１
のパターンイメージは、これをパターン面側から見た場
合、図７（ｃ）に示すように、減衰型位相シフトマスク
とは左右が反転したイメージとなる。したがって、本実
施の形態において、所望のパターンを形成するために
は、これを製造するためのフォトマスク（第１の減衰型
位相シフトマスク）のパターンは、その左右を反転させ
ておく必要がある。

【００３１】以上、この実施の形態１によれば、減衰型
位相シフトマスクの補助パターンが、左右が反転したパ
ターンデータに基づいて製作された第１の減衰型位相シ
フトマスクを用いて自己整合的に形成されるので、従来
技術のようにパターンサイズやパターン配置毎に異なる
補助パターンの最適化のための多くの転写実験や光学的
シミュレーションおよび描画用の莫大な量の電子ビーム
描画データを必要とせず、フォトマスク製造コストやス
ループットの低減を図ることができる。

【００３２】実施の形態２．実施の形態１では遮光膜か
らなる補助パターンを形成したが、実施の形態２は開口
からなる補助パターンを形成するものである。図８
（ａ）〜（ｄ）及び図９（ｅ）〜（ｈ）は、実施の形態
２にかかる減衰型位相シフトマスクの製造方法を示す工
程断面図である。なお、この断面図は図１に示す第１の
減衰型位相シフトマスクのＶ−Ｖ線に沿ったものであ
る。図において、２２は第１のレジスト膜、２３は補助
レジストパターン、２４は第１のレジストパターン、２
５はレジストパターン開口、２６は第２のパターン、２
７は補助パターン、パターン開口、５０は密集開口パタ
ーンである。他の符号は図３ないし図４の同じ符号と同
一、または相当部分である。

【００３３】図８（ａ）を参照して、透光性基板７上に
光学部材として減衰型位相シフト膜１を形成する。次
に、図８（ｂ）を参照して、この減衰型位相シフト膜１
上に第１のレジスト膜２２であるポジ型レジスト膜を形
成する。次に、図８（ｃ）を参照して、図１に示す第１
の減衰型位相シフトマスクを用いて、１：１の露光装置
により、このポジ型レジスト膜２２を露光し、その後、
これを現像して、開口からなる補助レジストパターン２
３を含む第１のレジストパターン２４を形成する。この
補助パターンは、実施の形態１で述べたように、マスク
を透過した露光光の重なりよって生じたサイドローブ光
によって、補助パターンが形成されるべき領域に自己整
合的に形成される。また、このとき、第１のレジストパ
ターン２４の開口２５の幅Ｗ₂は、第１の減衰型位相シ
フトマスクの開口２ｅの幅Ｗ₀よりも小さくなるように
露光量を調節するものとする。小さくする量（Ｗ₀−
Ｗ₂）は、実施の形態１と同様に、マスクの製造プロセ
ス精度を勘案して、およそ０．１５μｍ程度が望まし
い。さらに、ここで使用する露光光の波長は、第１の減
衰型位相シフトマスク１０を用いて実際に半導体装置を
製造する際の露光光の波長と同じものを使用することが
望ましく、例えば、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦレ
ーザ光（波長２４８ｎｍ）あるいはＡｒＦレーザ光（波
長１９３ｎｍ）などを使用する。このような波長を用い
ることによって、サイドローブ光に対応して形成された
補助レジストパターン２３が再現よく形成できる。次
に、図８（ｄ）を参照して、補助レジストパターン２３
を含む第１のレジストパターン２４をマスクとして、減
衰型位相シフト膜１をエッチングした後、不要となった
レジストを除去することによって、減衰型位相シフト膜
からなる補助パターン２７を含む第２のパターン２６が
形成される。

【００３４】次に、図９（ｅ）を参照して、この第２の
パターン２６上に電子ビーム用レジスト８を形成する。
次に、図９（ｆ）を参照して、この電子ビーム用レジス
ト８上に、電子描画装置における第１のパターンデータ
に基づき電子ビームを照射し、その後、これを現像する
ことによって、電子ビーム用レジストパターン１９を得
る。このとき、この電子ビーム用レジストパターン１９
は、補助パターン２７を覆うように第２のパターン２６
上に形成されるが、第２のパターンの開口２８は覆わな
いように形成される。これは、図８（ｃ）の工程におい
て、第１のレジストパターン２４の開口２５の幅Ｗ
₂が、本来形成されるべき、第１の減衰型位相シフトマ
スクの開口２ｅの幅Ｗ₀よりもあらかじめ小さくなるよ
うに形成され、したがって、これをマスクとしてエッチ
ング形成された第２のパターンの開口２８の幅も小さく
なっているためである。次に、図９（ｇ）を参照して、
電子ビーム用レジストパターン１９をマスクにして、第
１のマスク材パターンの一部をエッチングし、その後、
不要なレジストを除去することによって、図９（ｈ）に
示すような、密集開口パターン５０を有し、補助パター
ン２７を有する減衰型位相シフトマスクが完成される。
図１０は、この減衰型位相シフトマスクの平面図であ
る。

【００３５】次に、この減衰型位相シフトマスクを用い
て半導体装置のウエハ上に形成されるレジストパターン
について説明する。図１１（ａ）〜（ｄ）は、それぞ
れ、上記方法によって製造された減衰型位相シフトマス
クの図１０におけるＶＩ−ＶＩ線部の断面図、この減衰
型位相シフトマスクを透過した露光光のウエハ面上での
振幅強度、ウエハ面上における露光光の光強度及び形成
されたポジ型レジストパターンの断面図である。図１１
において、３２１はメインピーク光、３２２はサイドロ
ーブ光、５２１はポジ型レジストパターン、５２２はレ
ジスト開口である。その他の符号は、図８、図９に示す
同じ符号と同一、または相当部分である。減衰型位相シ
フトマスクを透過した露光光は、図１１（ｂ）に示すよ
うに、減衰型位相シフト膜を透過した露光の領域で互い
に重なる部分が生じ、図１１（ｃ）に示すようにサイド
ローブ光３２２が発生する。しかし、この領域に相当す
る部位には減衰型位相シフト１の開口からなる補助パタ
ーン２７が設けられているので、この重なりによるサイ
ドローブ光３２２の強度は著しく弱まる。したがって、
このような強度の弱いサイドローブ光によってはレジス
トの膜減りは生ぜず、図１１（ｄ）に示すように、設計
どおりのレジスト開口５２２を有したレジストパターン
５２１が形成される。

【００３６】以上、この実施の形態２によれば、減衰型
位相シフトマスクの補助パターンが左右反転したパター
ンデータにのみ基づいて製作された減衰型位相シフトマ
スクを用いて自己整合的に形成されるので、従来技術の
ようにパターンサイズやパターン配置毎に異なる補助パ
ターンの最適化のための多くの転写実験や光学的シミュ
レーションおよび莫大な量の描画用電子ビーム描画デー
タを必要としないため、フォトマスクの製造コストやス
ループットの低減を図ることができる。

【００３７】なお、以上の実施の形態における１：１の
露光装置としては、図１２に示すようなミラープロジェ
クション方式の露光装置を使用する。図において、８０
１は光源、８０２は集光レンズなどからなる光学系、８
０３はフォトマスク、８０４は被加工物、８０５は光反
射板である。このミラープロジェクション方式の露光装
置は、コンタクト方式の露光装置やプロキシミティ方式
の露光装置と比較して、フォトマスク８０３と被加工物
８０４とが完全に隔離され、しかも高解像度が得られる
ため、この方式がもっとも望ましい。

【００３８】次に、上記実施の形態１及び２で製造され
た補助パターンを有する減衰型位相シフトマスクを用い
た半導体装置の製造方法について説明する。図１３及び
図１４は、例えば、ＭＯＳトランジスタの集積回路にお
いて、半導体基板と電極とを接続するためのコンタクト
ホールの形成方法を示す工程断面図である。

【００３９】図１３及び図１４において、７０１は半導
体基板、７０２は素子分離領域、７０３は不純物拡散領
域、７０４は層間絶縁膜、７０５はポジ型レジスト膜、
７０６はポジ型レジストパターンの開口部、７０７はコ
ンタクトホール、７０８は金属膜、７０９はポジ型レジ
スト膜である。図１３（ａ）を参照して、半導体基板７
０１及びこの半導体基板７０１の主面上には形成された
素子分離領域７０２及び不純物拡散領域７０３が形成さ
れており、その上に層間絶縁膜７０４が形成されてい
る。半導体基板７０１は、例えば、Ｐ型のシリコン基板
であり、素子分離領域７０２は通常のＬＯＣＯＳ構造、
また、不純物拡散領域７０３は砒素（Ａｓ）などの注入
によりｎ+型拡散層となっている。また、層間絶縁膜７
０４は、たとえば、ＰＳＧ膜などからなる。次に、図１
３（ｂ）を参照して、この層間絶縁膜７０４上にポジ型
レジスト膜７０５を塗布し、所望のパターンを配した本
願発明の補助パターンを有する減衰型位相シフトマスク
を用いて、例えば、ｉ線の縮小投影露光装置にてポジ型
レジスト膜７０５を露光する。その後、このポジ型レジ
スト膜７０５を現像して、図１３（ｃ）に示すように、
ポジ型レジストパターン７０５ａを得る。次に、図１３
（ｄ）を参照して、このポジ型レジストパターン７０５
ａをマスクに、層間絶縁膜７０４を、例えば、フレオン
系のエッチングガスによるドライエッチングを用いてエ
ッチングし、コンタクトホール７０７を形成する。この
あと、不要なレジストは除去する。

【００４０】次に、図１４（ｅ）を参照して、コンタク
トホール７７が形成された層間絶縁膜７０４上にアルミ
ニウムなどの金属膜７０８を形成する。次に、図１４
（ｆ）を参照して、この金属膜７０８上にポジ型レジス
ト膜７０９を塗布する。次に、図１４（ｇ）を参照し
て、所望のパターンを配したフォトマスクを用いて、ポ
ジ型レジスト膜７０９を露光し、その後、現像して、レ
ジストパターン７０９ａを得る。最後に、図１４（ｈ）
を参照して、このレジストパターン７０９ａをマスクに
金属膜７０８をエッチングし、その後、不要となったレ
ジストを除去することによってコンタクトホール７０７
を介して不純物領域７０３に電気的に接続された所望の
電極７０８ａを得る。

【００４１】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に示すような効果を奏する。

【００４２】補助パターンが、減衰型位相シフトマスク
を用いて自己整合的に形成されるので、電子ビーム描画
装置によって形成するときの補助パターン描画用のデー
タ作成や最適化のための転写実験あるいは光学的シミュ
レーションおよび莫大な量の描画用の電子ビーム描画デ
ータを必要とせず、このため、フォトマスクの製造時間
やコストを大幅に低減することができる。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る第１の減衰型位相シフト
マスクの平面図である。

【図２】実施の形態１に係る第１の減衰型位相シフト
マスクの製造工程を示す断面図である。

【図３】実施の形態１に係る補助パターンを有する減
衰型位相シフトマスクの製造工程を示す断面図である。

【図４】実施の形態１に係る補助パターンを有する減
衰型位相シフトマスクの製造工程を示す断面図である。

【図５】実施の形態１に係る補助パターンを有する減
衰型位相シフトマスクの平面図である。

【図６】実施の形態１に係るレジストパターンの形成
過程を示す概念図である。

【図７】実施の形態１に係るパターンイメージの転写
過程を示す概念図である。

【図８】実施の形態２に係る補助パターンを有する減
衰型位相シフトマスクの製造工程を示す断面図である。

【図９】実施の形態２に係る補助パターンを有する減
衰型位相シフトマスクの製造工程を示す断面図である。

【図１０】実施の形態２に係る補助パターンを有する減
衰型位相シフトマスクの平面図である。

【図１１】実施の形態２に係るレジストパターンの形
成過程を示す概念図である。

【図１２】実施の形態１および２に係る露光装置の概
略構成図である。

【図１３】実施の形態１および２に係る半導体装置の
製造工程断面図である。

【図１４】実施の形態１および２に係る半導体装置の
製造工程断面図である。

【図１５】従来の減衰型位相シフトマスクの平面図で
ある。

【図１６】従来の減衰型位相シフトマスクによるレジ
ストパターンの形成過程を示す概念図である。

【図１７】従来の減衰型位相シフトマスクを用いて形
成したレジストパターンの平面ＳＥＭ写真である。

【図１８】従来の遮光膜からなる補助パターンを有す
る減衰型位相シフトマスクの平面図である。

【図１９】従来の遮光膜からなる補助パターンを有す
る減衰型位相シフトマスクの断面図である。

【図２０】従来の開口からなる補助パターンを有する
減衰型位相シフトマスクの平面図である。

【図２１】従来の開口からなる補助パターンを有する
減衰型位相シフトマスクの断面図である。

【図２２】従来の遮光膜からなる補助パターンを有す
る減衰型位相シフトマスクの製造工程を示す断面図であ
る。

【図２３】従来の遮光膜からなる補助パターンを有す
る減衰型位相シフトマスクの製造工程を示す断面図であ
る。

【図２４】従来の開口からなる補助パターンを有する
減衰型位相シフトマスクの製造工程を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１減衰型位相シフト膜、２密集開口パターン、
３孤立開口パターン４孤立開口パターン、７透光性基板、８電
子ビーム用レジスト膜１０遮光膜、１３電子ビーム用レジストパターン１４ネガ型レジスト膜、１５補助レジストパター
ン１６第１のレジストパターン、１７補助パターン１８第２のパターン、１９電子ビーム用レジスト
パターン２０密集開口パターン、２１レジストパターン２２ポジ型レジスト膜、２３補助レジストパター
ン２４第１のレジストパターン、２５レジストパタ
ーン開口２６第２のパターン、２７補助パターン、２８
パターン開口３０孤立開口パターン、４０孤立開口パターン５０密集開口パターン、３１１メインピーク光３１２サイドローブ光、５１１レジストパターン５１２レジストパターン開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基板の主表面上に光学部材を形成
する工程と、前記光学部材上に第１のレジスト膜を形成する工程と、減衰型位相シフト膜の複数の開口から形成され、サイド
ローブ光が生ずるように配置された第１のパターンを含
む第１の減衰型位相シフトマスクを用いて前記第１のレ
ジスト膜からなる第１のレジストパターンを形成する工
程と、前記第１のレジストパターンをマスクにして前記光学部
材の一部をエッチングし、前記光学部材からなる第２の
パターンを形成する工程と、前記第２のパターン上に第２のレジスト膜を形成する工
程と、前記第２のパターンの内、前記サイドローブ光に対応し
て形成された部位を少なくとも覆うように形成された前
記第２のレジスト膜からなる第２のレジストパターンを
形成する工程と、前記第２のレジストパターンをマスクにして前記光学部
材の残部をエッチングする工程とを備えた減衰型位相シ
フトマスクの製造方法。
【請求項２】第１の減衰型位相シフトマスクのパター
ンは、電子ビーム描画装置における第１のパターンデー
タを左右が反転した第２のパターンデータに変換処理
し、この第２のパターンデータに基づいて形成されたこ
とを特徴とする請求項１記載の減衰型位相シフトマスク
の製造方法。
【請求項３】光学部材が減衰型位相シフト膜からな
り、サイドローブ光に対応して形成された部位が前記減
衰型位相シフト膜の開口で形成されたことを特徴とする
請求項２に記載の減衰型位相シフトマスクの製造方法。
【請求項４】光学部材が減衰型位相シフト膜および前
記減衰型位相シフト膜の上に形成された遮光膜とからな
り、サイドローブ光に対応して形成された部位が前記遮
光膜で形成されたことを特徴とする請求項２記載の減衰
型位相シフトマスクの製造方法。
【請求項５】第１のレジスト膜がポジ型レジストであ
り、第１の減衰型位相シフトマスクの第１のパターンの
一つの開口に対応して形成された第１のレジストパター
ンの開口幅が、前記第１のパターンの一つの開口幅より
も小さくなるように露光量が調節されたことを特徴とす
る請求項３記載の減衰型位相シフトマスクの製造方法。
【請求項６】第１のレジスト膜がネガ型レジストであ
り、第１の減衰型位相シフトマスクの第１のパターンの
一つの開口に対応して形成された第１のレジストパター
ンの残し部位の幅が、前記第１のパターンの一つの開口
幅よりも小さくなるように露光量が調節されたことを特
徴とする請求項４記載の減衰型位相シフトマスクの製造
方法。
【請求項７】第１のレジストを露光する露光光の波長
は、半導体装置を製造する場合における露光装置の露光
波長と同じ波長の光を用いて行うことを特徴とする請求
項１記載の減衰型位相シフトマスクの製造方法。