WO2005103820A1 - レベンソン型位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

　レベンソン型位相シフトマスクは、透明基板上に形成された遮光部と開口部を有し、前記開口部の透明基板を部分的に掘り込むか又は前記開口部の透明基板上に透明膜を部分的に上置きして形成されたシフター開口部と非シフター開口部とが繰り返し存在し、前記シフター開口部により透過光の位相を反転させるレベンソン型位相シフトマスクであって、隣接する同種類の開口部に両側から挟まれた遮光部パターンを有し、マスクの設計デザインで定められた所定の設計線幅に対して前記遮光部パターンを所定量だけ両側へ広げるバイアス補正が施されている。

Description

明 細 書

レベンソン型位相シフトマスク及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、 LSI等の半導体素子の製造に用いられるレベンソン型位相シフトマスク 及びその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 近時、半導体素子の高密度微細化に伴い投影露光装置にも高い解像性が求めら れている。そこで、フォトマスクの分野においては、転写パターンの解像性を向上させ る手法として、 1982年に IBM社の Levensonらにより提案された位相シフト法がある。 位相シフト法の原理は、隣接する開口部を通過した透過光の位相が反転するように 開口部の一方に位相シフト部（シフタ一開口部）を設けることによって、透過光が干渉 し合う際に境界部での光強度を弱め、その結果として転写パターンの解像性及び焦 点深度を向上させるものである。このような位相シフト法を利用して解像性を向上させ たフォトマスクは、一般にレベンソン型位相シフトマスクと呼ばれる。

[0003] 開口部の一方に位相シフト部を設ける方法としては、現在、透明基板をエッチング 等により掘り込んでシフター開口部を設ける掘り込み型が主流である。

[0004] 図 8は、掘り込み型のレベンソン型位相シフトマスクの構造を示す概略断面図であ る。図中にて符合 11は透明基板、 12は遮光膜、 13は非シフタ一開口部、 14はシフ ター開口部である。符合 15はシヤロートレンチといい、非シフタ一開口部 13の基板 掘り込み深さである。符合 16はアンダーカットといい、シフター開口部 14に設ける遮 光部の庇の長さである。符合 17は非シフタ一開口部 13の透過光 3bとシフタ一開口 部 14の透過光 3aとの位相差が 180° となるのに相当する掘り込み量の差である。符 合 18はクロム CD ((CD : Critical Dimension),例えばラインパターンの孤立パターンの 場合、ライン線幅のことを言う）といい、遮光膜 12にクロム (Cr)を用いた時の線幅寸 法である。符合 19はピッチといい、遮光パターンの端面力 次の遮光パターンの端 面までの距離である。

[0005] 図 8に示すレベンソン型位相シフトマスクにおいて、シヤロートレンチ 15が無い場合 は所謂シングルトレンチ構造といい、シヤロートレンチ 15が有る場合は所謂デュアル トレンチ構造という。いずれの構造においても、基板掘り込み部の側壁からの透過光 による遮光強度のアンバランス防止のために、例えば特許文献 1に記載されて 、るよ うにアンダーカット 16を設けることが公知である。

[0006] 上記の掘り込み型のレベンソン型位相シフトマスクは、シフター開口部と非シフタ一 開口部とを交互に繰り返し配置する構造を基本とする。しかし、実際のデバイス回路 の設計においては、シフター開口部と非シフタ一開口部とが交互に配置されるパタ ーンばかりでなぐシフター開口部同士が隣接するパターン、あるいは非シフタ一開 口部同士が隣接するパターンが生じる。例えば、図 9に示すように、シフター開口部 2 laに他のシフター開口部 22aが隣接するパターンが発生する場合がある。このように 同種類の開口部が隣り合うパターンの発生は回路設計において避けられない場合 が多い。同種類の開口部が隣り合うパターンでは、次の 2つの問題点がある。

[0007] その第 1は、隣接する開口部 21a, 22aの透過光 3aの位相が同じ（図 9の場合は π π )であるため、これらが互いに強め合い（打ち消し合わない）、その結果、同種類 の開口部で挟まれた部分 23aの光強度が大きくなり、この挟まれた部分の解像性が 悪くなるという問題である。図 10は、ポジ型レジストを使用して、図 9の構造を持つマ スクを半導体ウェハ上に転写した場合の相対的露光強度を示す特性線図である。同 じスレツショルド（SL)では、シフター開口部と非シフタ一開口部で挟まれた部分のレ ジスト CD (レジストの転写寸法） 25b, 26bに比べて、同種類のシフター開口部 21a, 22aの間に挟まれた部分のレジスト CD23bは小さくなり、この部分が解像し難くなる。

[0008] 第 2は、同種類の開口部に挟まれた部分 23aに存在する遮光膜 12bが剥がれやす くなるという問題である。非シフタ一開口部が隣接する場合は問題ないが、図 9に示 すパターンのように同種類のシフター開口部 21a, 22aが隣接する場合は、 2つのシ フタ一開口部 21a, 22aの間に挟まれた部分 23aの透明基板 11に両側力 アンダー カット 16が入るため、遮光膜 12bと透明基板 11との接触面積が減少する。このため、 挟まれた部分 23aの遮光膜 12bが透明基板 11から剥がれやすくなる。この遮光膜 1 2bの剥がれ対策のためにマスク設計が大きな制約を受け、アンダーカット量を適宜 選択することができず、マスクのパフォーマンスが悪ィ匕することがある。 特許文献 1：特開平 10— 333316号公報

発明の開示

[0009] 本発明は、上記課題を解決するために、同種類の開口部に挟まれた部分における ノ ターン解像性を向上させることができ、かつ、同種類の開口部に挟まれた部分の 遮光膜を剥がれ難くすることができるレベンソン型位相シフトマスク及びその製造方 法を提供することを目的とする。

[0010] (1)本発明のレベンソン型位相シフトマスクは、透明基板上に形成された遮光部と 開口部を有し、前記開口部の透明基板を部分的に掘り込むか又は前記開口部の透 明基板上に透明膜を部分的に上置きして形成されたシフタ一開口部と非シフタ一開 口部とが繰り返し存在し、前記シフター開口部により透過光の位相を反転させるレべ ンソン型位相シフトマスクにおいて、隣接する同種類の開口部に両側カゝら挟まれた遮 光部パターンを有し、マスクの設計デザインで定められた所定の設計線幅に対して 前記遮光部パターンを所定量だけ両側へ広げるバイアス補正が施されていることを 特徴とする。

[0011] (2)隣接するシフタ一開口部に両側から挟まれるか、または隣接する非シフタ一開 口部に両側から挟まれる遮光部パターンの所定の露光条件での転写寸法をバイァ ス補正量の関数として表わし、前記遮光部パターンが所望の転写寸法で得られるよう にバイアス補正量を決定することを特徴とする（1)記載の位相シフトマスクである。

[0012] (3)バイアス補正量を決定する処理は、半導体ウェハ上への転写シミュレーション によるものであることを特徴とする（2)記載の位相シフトマスクである。

[0013] (4)隣接するシフタ一開口部に両側から挟まれた遮光部パターンにバイアス補正を 施したレベンソン型位相シフトマスクであって、シフター開口部と非シフタ一開口部と に挟まれた遮光部パターンがシフター開口部側にアンダーカットを有し、かつ前記バ ィァス補正を施した遮光部パターンがアンダーカットを有さないことを特徴とする（1) 乃至（3)のいずれかに記載の位相シフトマスクである（図 1)。

[0014] (5)隣接するシフタ一開口部に両側から挟まれた遮光部パターンにバイアス補正を 施したレベンソン型位相シフトマスクであって、シフター開口部と非シフタ一開口部と に挟まれた遮光部パターンがシフター開口部側にアンダーカットを有し、かつ前記バ ィァス補正を施した遮光部パターンが遮光膜を有さな 、ことを特徴とする（1)乃至（3 )の！、ずれかに記載の位相シフトマスクである（図 2)。このクロムレスタイプの位相シフ トマスクは、シフター開口部力もの透過光と挟まれた部分力もの透過光とが打ち消し 合って、挟まれた部分に遮光膜を有しないにも拘わらず、あた力も遮光膜が存在する かのように機能する。

[0015] (6)本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法は、透明基板上に形成され た遮光部と開口部を有し、前記開口部の透明基板を部分的に掘り込むか又は前記 開口部の透明基板上に透明膜を部分的に上置きして形成されたシフタ一開口部と 非シフタ一開口部とが繰り返し存在し、前記シフター開口部により透過光の位相を反 転させるレベンソン型位相シフトマスクの製造方法において、透明基板上に形成され た遮光膜をパターンエッチングし、隣接する同種類の開口部に両側から挟まれる遮 光部パターンが形成されるべき領域にバイアス補正を施した遮光膜パターンを形成 し、前記遮光膜パターンの上に両側にアンダーカット量分だけ広げたレジストパター ンを形成し、前記レジストパターンをマスクにしてエッチングにより前記透明基板を掘 り込み、前記レジストパターンに対してアンダーカットを形成し、前記レジストパターン のレジストを除去することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの製造方法であ る（図 6A〜図 61)。

[0016] (7)前記レジストパターンのレジストを除去した後に、隣接する同種類の開口部に 両側から挟まれる前記遮光部パターンを除いて前記遮光膜パターンを被覆するレジ ストパターンを形成し、前記遮光部パターンの遮光膜をエッチングにより除去し、前記 レジストパターンのレジストを除去することを特徴とする（6)記載の方法である（図 6A 〜図 61)。

[0017] (8)遮光膜をパターン成膜して透明基板上に形成された遮光部と開口部を有し、 前記開口部の透明基板を部分的に掘り込むか又は前記開口部の透明基板上に透 明膜を部分的に上置きして形成されたシフタ一開口部と非シフタ一開口部とが繰り 返し存在し、前記シフター開口部により透過光の位相を反転させるレベンソン型位相 シフトマスクの製造方法において、透明基板上に形成された遮光膜をパターンエッチ ングし、隣接する同種類の開口部に両側から挟まれる遮光部パターンが形成される べき領域から遮光膜を除去し、前記遮光膜除去領域の上にバイアス補正を施して両 側にアンダーカット量分だけ広げたレジストパターンを形成し、前記レジストパターン をマスクにしてエッチングにより前記透明基板を掘り込み、前記レジストパターンに対 してアンダーカットを形成し、前記レジストパターンのレジストを除去することを特徴と するレベンソン型位相シフトマスクの製造方法である（図 7A〜図 7G)。

[0018] (9)隣接するシフタ一開口部に両側から挟まれるか、または隣接する非シフタ一開 口部に両側から挟まれる遮光部パターンの所定の露光条件での転写寸法をバイァ ス補正量の関数として表わし、前記遮光部パターンが所望の転写寸法で得られるよう にバイアス補正量を決定することを特徴とする（6)乃至（8)の 、ずれかに記載の方法 である。

[0019] (10)前記バイアス補正量を決定する処理は、半導体ウェハ上への転写シミュレ一 シヨンによるものであることを特徴とする（9)記載の方法である。

[0020] 本明細書中において「非シフタ一開口部」とは、光の位相を変えることなく光を透過 させるパターン領域をいうものと定義する。また、本明細書中において「シフタ一開口 部」とは、光の位相を変えて (位相変調させて)光を透過させるパターン領域を ヽぅも のと定義する。例えば掘り込み型のレベンソン型位相シフトマスクの場合は、遮光膜 が存在しない領域であって、掘り込みがまったく無いか、または掘り込みがあつたとし てもシヤロートレンチのみが形成されたパターン部分が非シフタ一開口部に該当し、 また、掘り込みが有るパターン部分がシフター開口部に該当する。

[0021] 本明細書中において「NA」とは、光学機器において絞りの半径が入射光に対して 張る角度 Θの正弦 sin Θとレンズと被処理基板の空間の屈折率 nとの積 (n X sin 0 )で 与えられる開口数をいうものと定義する。

[0022] 本明細書中において「び」とは、照明光学系の開口数を投影光学系の開口数で除 した値として与えられるコヒーレンスファクターのことをいうものと定義する。

[0023] 本明細書中において「ジャストフォーカス」とは、パターンを形成しょうとする被処理 基板上に塗布されたレジストの表面に露光機光学系の焦点を一致させることをいうも のと定義する。

図面の簡単な説明 [図 1]図 1は本発明の第 1実施形態のレベンソン型位相シフトマスクを示す断面図。

[図 2]図 2は本発明の第 2実施形態のレベンソン型位相シフトマスクを示す断面図。

[図 3]図 3は本発明の第 3実施形態のレベンソン型位相シフトマスクを示す断面図。

[図 4]図 4はポジ型レジストを使用して、本発明のレベンソン型位相シフトマスクを半導 体ウェハ上に転写した場合の相対的露光強度を示す特性図。

[図 5]図 5はバイアス補正量に対する同種類の開口部に両側から挟まれたパターンの レジスト CDを示す特性図。

[図 6A]図 6Aは本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するための 工程断面図。

[図 6B]図 6Bは本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するための 工程断面図。

[図 6C]図 6Cは本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するための 工程断面図。

[図 6D]図 6Dは本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するための 工程断面図。

[図 6E]図 6Eは本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するための 工程断面図。

[図 6F]図 6Fは本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するための 工程断面図。

[図 6G]図 6Gは本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するための 工程断面図。

[図 6H]図 6Hは本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するための 工程断面図。

[図 61]図 61は本発明のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するためのェ 程断面図。

[図 7A]図 7Aは本発明の他のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するた めの工程断面図。

[図 7B]図 7Bは本発明の他のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するた めの工程断面図。

[図 7C]図 7Cは本発明の他のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するた めの工程断面図。

[図 7D]図 7Dは本発明の他のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するた めの工程断面図。

[図 7E]図 7Eは本発明の他のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するた めの工程断面図。

[図 7F]図 7Fは本発明の他のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するた めの工程断面図。

[図 7G]図 7Gは本発明の他のレベンソン型位相シフトマスクの製造方法を説明するた めの工程断面図。

[図 8]図 8は従来の掘り込み型のレベンソン型位相シフトマスクを示す概略断面図。

[図 9]図 9はシフタ一開口部同士が隣り合うパターンを有する従来のレベンソン型位 相シフトマスクを示す断面図。

[図 10]図 10はポジ型レジストを便用して、図 9の構造を持つ従来のマスクを半導体ゥ ェハ上に転写した場合の相対的露光強度を示す特性図。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、添付の図面を参照して本発明の種々の好ましい実施の形態について説明 する。

[0026] (第 1の実施形態;タイプ 1)

図 1に示すように、第 1の実施形態のレベンソン型位相シフトマスク 1は、隣接するシ フタ一開口部 21c, 22cに両側から挟まれた遮光部パターン 23cが遮光膜パターン 5 2bを備えており、この遮光膜パターン 52bがアンダーカットを有さないものであり、力 つ、該遮光部パターン 23cにバイアス補正 αを施したタイプである。以下、これをタイ プ 1と呼ぶ。

[0027] タイプ 1のマスク 1では、掘り込み部 44bの一方側にアンダーカット無しの遮光膜パ ターン 52bを設け、掘り込み部 44bの他方側にアンダーカット 16を有する遮光膜パタ ーン 52a (遮光部パターン 25c)を設け、これらによりシフター開口部 21cを形成して いる。同様に、遮光部パターン 23cを挟んで反対側に位置するシフタ一開口部 22c もアンダーカット無しの遮光膜パターン 52bとアンダーカット 16を有する遮光膜パタ ーン 52a (遮光部パターン 26c)とで形成されて!、る。

[0028] タイプ 1のマスク 1によれば、シフター開口部 21c, 22cを透過した透過光 3aの強め 合いがバイアス補正 αにより抑えられるので、図 4に示すように挟まれた領域の相対 的露光強度が特性線 Β (破線)から特性線 Α (実線)のように改善され、両隣の開口部 の位相差が反転して ヽな 、ため遮光部パターン 23c (通常は解像し難!、パターン)の レジスト CD23fの解像性が大幅に向上する。また、タイプ 1のマスクは、遮光部パタ ーン 23cにおいて遮光膜 52bがアンダーカットを持たないので、透明基板 41から遮 光膜 52bが剥がれ難くなる。

[0029] (第 2の実施形態；タイプ 2)

図 2に示すように、第 2の実施形態のマスク 1Aは、隣接するシフタ一開口部 21d, 2 2dに両側から挟まれた遮光部パターン 23dが遮光膜を有しないものであり、かつ、該 遮光部パターン 23dにバイアス補正 /3を施したタイプである。以下、これをタイプ 2と 呼ぶ。

[0030] タイプ 2のマスク 1Aでは、掘り込み部 45bの一方側に遮光膜無しの遮光部パターン 23dを設け、掘り込み部 45bの他方側にアンダーカット 16を有する遮光膜パターン 5 3a (遮光部パターン 25d)を設け、これらによりシフター開口部 21dを形成している。 同様に、遮光部パターン 23dを挟んで反対側に位置するシフタ一開口部 22dも遮光 膜無しの遮光部パターン 23dとアンダーカット 16を有する遮光膜パターン 53a (遮光 部パターン 26d)とで形成されて!、る。

[0031] タイプ 2のマスク（クロムレスタイプ） 1Aは、挟まれ部分 (遮光部パターン 23d)の線 幅が小さいときに有効であり、シフター開口部 21d, 22dからの透過光 3aと非シフタ 一開口部 23dからの透過光 3bとが打ち消し合って、挟まれ部分に遮光膜を有しない にも拘わらず、あた力も遮光膜が存在するかのようにシャープな解像性が得られる。

[0032] (第 3の実施形態；タイプ 3)

図 3に示すように、第 3の実施形態のマスク 1Bは、隣接する非シフタ一開口部 25e , 26eに両側から挟まれた遮光部パターン 23eにバイアス補正 γを施したタイプであ る。以下、これをタイプ 3と呼ぶ。

[0033] タイプ 3のマスク 1Bにおいては、シフター開口部となる掘り込み部 46bではなぐ非 シフター開口部 21e, 22eに両側を挟まれた基板 41の平坦領域に遮光膜パターン 5 Ifを設け、これにより遮光部パターン 23eを形成している。このようなタイプ 3のマスク 1 Bによっても、上述したタイプ 1のマスク 1 Aと同様に解像性の向上および遮光膜の 剥がれ防止の効果が得られる。

[0034] 次に、最適なバイアス補正量（α , β , γ )を求める半導体ウェハ上への転写シミュ レーシヨンについて説明する。隣接するシフタ一開口部（または非シフタ一開口部）に 挟まれたパターンの所定の露光条件での転写寸法をバイアス補正量の関数として表 す方法で求める。まず、シフター開口部と非シフタ一開口部が繰り返し存在する通常 のレベンソン型位相シフトマスクの構造にぉ 、て、フォトマスク上のクロム CDどおりに レジスト CDが得られるようなスレツショルドを決める。上記の構造以外に特に解像させ た 、パターンがある場合は、そのパターンが所望のレジスト CDで解像するようなスレ ッショルドを決める。

[0035] 次に、図 1及び図 2 (または図 3)に示すような同位相の開口部が隣接する構造にお いて、バイアス補正量を種々変化させたときの、同種類の開口部で両側から挟まれた パターンの上記のスレツショルドでのレジスト CD (レジストの転写寸法)を求める。この レジスト CDが所望の値（例えば図 5のスレツショルドレベル線 31)で得られるようにバ ィァス補正量（α , β , γ )をマスクタイプ毎に決定する。

[0036] 図 5は、横軸にバイアス補正量 (nm)をとり、縦軸に同種類の開口部に両側から隣 接されたパターンのレジスト CD (nm)をとつて、バイアス補正量に対するレジスト CD ( レジストの転写寸法）の変化についてシミュレーションを用いて調べた結果を示す特 性線図である。図中の特性線 E (太い実線）はタイプ 1の位相シフトマスク 1に、特性 線 F (細い実線）はタイプ 2の位相シフトマスク 1Aに、特性線 G (破線）はタイプ 3の位 相シフトマスク 1Bにそれぞれ対応している。これらの特性線 E, F, Gとパターン最小 線幅（65nm)のスレツショルド線 31との交点から位相シフトマスクのタイプ毎にバイァ ス補正量 α , β , γをそれぞれ求める。シミュレーションに用いたレベンソン型位相シ フトマスクのモデルと露光条件を下記に示す。 [0037] クロム CD: 260nm (フォトマスク上のサイズ）

ピッチ： 760nm (フォトマスク上のサイズ）

シヤロートレンチ： Onm

アンダーカット： lOOnm (フォトマスク上のサイズ）

露光波長： 193nm

NA: 0. 78

σ : 0. 4

露光倍率： 4倍

フォーカス：ジャストフォーカス

(タイプ 1, 2のマスクの製造方法）

次に、図 6Α〜図 61を参照して、タイプ 1及びタイプ 2のレベンソン型位相シフトマス クを製造するための方法について説明する。レベンソン型位相シフトマスクの構造は シングルトレンチで示してある。

[0038] 先ず、ブランクマスク 100を準備する（工程 Sl)。ブランクマスク 100は、図 6Aに示 すように、合成石英力 なる透明基板 41の上にクロム金属膜と酸化クロム膜の 2層か らなる遮光膜 51が被覆され、さらにその上にレジスト層 61が塗布されたものである。 このレジスト層 61を電子ビームにてパターン露光し、現像等の一連のパター-ング処 理を行って、レジストパターン 6 la, 6 lbを形成する。ここで、レジストパターン 6 lbに は前述のウェハ上への転写シミュレーションより求めた量のバイアス補正が力かって いる。次いで、レジストパターン 61a, 6 lbをマスクにして遮光膜 51をエッチングし、図 6Bに示す所定のパターンを形成する（工程 S2)。次いで、レジスト層 61を専用の剥 離液で剥離し、図 6Cに示す透明基板 41上に遮光膜パターン 51a, 51bが形成され る（工程 S3)。

[0039] 次に、所定膜厚のレジスト層 62を被処理基板に塗布し、このレジスト層 62を電子ビ ームによってパターン露光し、現像等の一連のパターユング処理を行って、図 6Dに 示す所定のレジストパターン 62a, 62bを形成する（工程 S4)。ここで、レジストパター ン 62bは後にアンダーカット形成処理をすることを見越して、両側にアンダーカット量 (UC)分だけ広げて形成する。 [0040] 次に、レジストパターン 62a, 62bをマスクとして、透明基板 41をドライエッチングに よってエッチングし、図 6Eに示す掘り込み 42を形成する（工程 S5)。ここで、掘り込み 42の深さを d、アンダーカット量を UC、露光波長をえ、透明基板の屈折率を nとする とき、下式（1)の関係を満たすようにエッチング処理を制御して掘り込み 42を形成す る。

[0041] d= l /2 (n- l) -UC …ひ）

次に、レジストパターン 62a, 62bをマスクにして、透明基板 41をウエットエッチング にてエッチングし、図 6Fに示すようにアンダーカットを有する掘り込み 43を形成する（ 工程 S6)。

[0042] 次に、レジスト層 62を専用の剥離液で剥離し、図 6Gに示すように透明基板 41上に 遮光膜パターン 52a及び 52b、非シフタ一開口部 44a及びシフター開口部 44bがそ れぞれ形成されたレベンソン型位相シフトマスク 300を得る（工程 S7)。このマスク 30 0が上記タイプ 1のマスク 1に相当する。マスク 300 (1)は、シフター開口部 44bに両 側力も挟まれたパターン 52bがアンダーカットを有せず、かつ同パターン 52bにバイ ァス補正 aを施したものである。

[0043] さらに、タイプ 2のマスクを得るには、次の処理を更に行う。まず、マスク 300上にレ ジスト層 63を塗布形成し、レジスト膚 63を電子ビームにてパターン露光、現像等の一 連のパター-ング処理を行って、レジストパターン 63aを形成し、レジストパターン 63 aをマスクにして遮光膜 52bをエッチングによって除去する（工程 S8)。次に、レジスト 層 63を専用の剥離液で剥離し、図 61に示すように、透明基板 41に遮光膜パターン 5 3a、非シフタ一開口部 45a及びシフター開口部 45bが形成されたレベンソン型位相 シフトマスク 400を得る（工程 S9)。このマスク 400がタイプ 2のレベンソン型位相シフ トマスク 1 Aにあたる。

[0044] (タイプ 2のマスクの他の製造方法）

次に、図 7A〜図 7Gを参照して、図 2に示すタイプ 2のレベンソン型位相シフトマス クを製造するための他の方法について説明する。

[0045] 上述したものと同じブランクマスク 100を図 7Aに示すように準備する（工程 S21)。

ブランクマスク 100上のレジスト層 61を電子ビームにてパターン露光し、現像等の一 連のパター-ング処理を行って、レジストパターン 6 laを形成する。次いで、レジスト パターン 61aをマスクにして遮光膜 51をエッチングし、図 7Bに示す所定のパターン を形成する（工程 S22)。次いで、レジスト層 61を専用の剥離液で剥離し、図 7Cに示 す透明基板 41上に遮光膜パターン 51aを作製する（工程 S23)。

[0046] 次に、所定膜厚のレジスト層 62を被処理基板に塗布し、このレジスト層 62を電子ビ ームによってパターン露光し、現像等の一連のパターユング処理を行って、図 7Dに 示す所定のレジストパターン 62a, 62bを形成する（工程 S 24)。ここで、レジストパタ ーン 62bには半導体ウェハ上への転写シミュレーションより求めた量のバイアス補正 β力かかっている。また、レジストパターン 62bは、後工程でアンダーカット形成処理 されることを見越して、両側にアンダーカット量 (UC)分だけ広げて形成する。

[0047] 次に、レジストパターン 62a, 62bをマスクにして、透明基板 41をドライエッチングに よってエッチングし、図 7Eに示す掘り込み 42を形成する（工程 S25)。掘り込み 42の 深さ dは、上式（1)に従って制御される。

[0048] 次に、レジストパターン 62a, 62bをマスクにして、透明基板 41をウエットエッチング にてエッチングし、図 7Fに示すようにアンダーカットを有する掘り込み 43を形成する（ 工程 S26)。

[0049] 最後に、レジスト層 62を専用の剥離液で剥離し、図 7Gに示すように、透明基板 41 に遮光膜パターン 52a、非シフタ一開口部 44a及びシフター開口部 44bが形成され たタイプ 2のレベンソン型位相シフトマスク 400 (1A)を得る（工程 S27)。

[0050] 本発明は、 LSIなどの半導体素子の製造に用いるレベンソ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ができる。図 1〜図 3に示すタイプはいずれも掘り込 み型のレベンソン型位相シフトマスクに適用することができる。なお、図 1と図 2に示す タイプは上置き型のレベンソン型位相シフトマスクにも適用することが可能である。

[0051] 本発明によれば、シフター開口部に両側力も挟まれたパターン 23a, 23c, 23dま たは非シフタ一開口部に両側力も挟まれたパターン 23eを所定量だけ両側へ広げる バイアス補正 α , β , γをそれぞれ施すことによって、図 4に示すように挟まれた領域 の相対的露光強度が特性線 Β (破線)カゝら特性線 Α (実線)のように改善され、（両隣 の開口部の位相差が反転していないため解像し難い)挟まれ部分 23c, 23d, 23eの レジスト CD23fの解像性を向上させることができる。

[0052] また、本発明によれば、シフター開口部 21c, 22cに両側力 挟まれた部分 23cの パターンがアンダーカットを有していないため、この部分の遮光膜 52bが剥がれること はない。すなわち、シフター開口部へのアンダーカット形成時、シフター開口部同士 で挟まれた遮光膜剥がれ欠陥が低減できると共に、遮光膜剥がれに制約されること なくより自由にアンダーカット量を適宜選択できる。

[0053] さらに、本発明によれば、シフター開口部 21d, 22dに両側から挟まれた部分のパ ターン 23dが遮光膜を有していないため、遮光膜剥がれ自体が起きない。すなわち、 アンダーカット形成時の遮光膜剥がれ欠陥を低減できると共に、遮光膜剥がれに制 約されることなくより自由にアンダーカット量を適宜選択できる。また、この部分 23dを 通過する透過光の位相差は 0° となり、両側の開口部 21d, 22dを通過する透過光 の位相差 180° と位相が反転しているため、解像性の点で優れている。

[0054] 以下、本発明の種々の実施例を説明する。

(実施例 1)

本発明のレベンソン型位相シフトマスクを用いてウェハ上にレジストパターンを形成 した実施例 1について説明する。図 1に示すタイプ 1のマスク 1を上述の製造方法によ り作製した。このとき、作製したマスクの遮光膜パターンの剥がれによる欠陥は発生し なかった。

[0055] 下記のサイズを有するタイプ 1のマスク 1を得た。

[0056] 透明基板の厚み： 6350 m

ピッチ： 760nm

掘り込み幅 LI : 531nm

遮光部の幅 L2 : 398nm

アンダーカット長さ L3 : lOOnm

掘り込み深さ L4 : 172nm

マスクの設計線幅： 260nm

続いて、シリコン基板上に、反射防止膜、レジストを塗布し、露光装置を用いてレジ ストの露光を行った。露光条件は以下の通りとした。 [0057] 露光波長： 193nm(ArFエキシマレーザ）

NA: 0. 78

σ : 0. 4

露光倍率： 4倍

バイアス補正量 a : 69nm

この後、現像を行い、レジストパターンを形成した。

[0058] このレジストパターンは図 4の特性線 Aに示すように、同種類（π— π位相シフト）の 開口部に挟まれたパターンの解像性が向上し、精度も良好なものであった。

[0059] (実施例 2)

本発明のレベンソン型位相シフトマスクを用いてウェハ上にレジストパターンを形成 した例を示す。図 2に示すタイプ 2のマスク 1Aを上述の製造方法により作製した。こ の時、作製したマスクの遮光膜パターンの剥がれによる欠陥は発生しな力つた。

[0060] 下記のサイズを有するタイプ 2のマスク 1 Αを得た。

[0061] 透明基板の厚み： 6350 m

ピッチ： 760nm

掘り込み幅 LI : 569nm

遮光部の幅 L2 : 322nm

アンダーカット長さ L3 : lOOnm

掘り込み深さ L4 : 172nm

マスクの設計線幅： 260nm

続いて、シリコン基板上に、反射防止膜、レジストを塗布し、露光装置を用いてレジ ストの露光を行った。露光条件は以下の通りとした。

[0062] 露光波長： 193nm(ArFエキシマレーザ）

NA: 0. 78

σ : 0. 4

露光倍率： 4倍

バイアス補正量 j8 : 31nm

この後、現像を行い、レジストパターンを形成した。 [0063] このレジストパターンは図 4の特性線 Aに示すように、同種類（π— π位相シフト）の 開口部に挟まれたパターンの解像性が向上し、精度も良好なものであった。

[0064] (実施例 3)

本発明のレベンソン型位相シフトマスクを用いてウェハ上にレジストパターンを形成 した例を示す。図 3に示すタイプ 3のマスク 1Bを常法のフォトリソグラフィプロセス（例 えば特許文献 1に記載された方法)を用いて作製した。この時、作製したマスクの遮 光膜パターンの剥がれによる欠陥は発生しな力つた。

[0065] 下記のサイズを有するタイプ 3のマスク 1Bを得た。

[0066] 透明基板の厚み： 6350 m

ピッチ： 760nm

遮光部の幅 L2 : 286nm

アンダーカット長さ L3 : lOOnm

掘り込み深さ L4 : 172nm

マスクの設計線幅： 260nm

続いて、シリコン基板上に、反射防止膜、レジストを塗布し、露光装置を用いてレジ ストの露光を行った。露光条件は以下の通りとした。

[0067] 露光波長： 193nm(ArFエキシマレーザ）

NA: 0. 78

σ : 0. 4

露光倍率： 4倍

バイアス補正量 γ : 13nm

この後、現像を行い、レジストパターンを形成した。

[0068] このレジストパターンは図 4の特性線 Aに示すように、同種類（0— 0位相シフト）の 開口部に挟まれたパターンの解像性が向上し、精度も良好なものであった。

Claims

請求の範囲

[1] 透明基板上に形成された遮光部と開口部を有し、前記開口部の透明基板を部分的 に掘り込むか又は前記開口部の透明基板上に透明膜を部分的に上置きして形成さ れたシフタ一開口部と非シフタ一開口部とが繰り返し存在し、前記シフター開口部に より透過光の位相を反転させるレベンソン型位相シフトマスクにおいて、

隣接する同種類の開口部に両側カゝら挟まれた遮光部パターンを有し、マスクの設 計デザインで定められた所定の設計線幅に対して前記遮光部パターンを所定量だ け両側へ広げるバイアス補正が施されていることを特徴とするレベンソン型位相シフト マスク。

[2] 隣接するシフタ一開口部に両側力も挟まれるか、または隣接する非シフタ一開口部 に両側から挟まれる遮光部パターンの所定の露光条件での転写寸法をバイアス補 正量の関数として表わし、前記遮光部パターンが所望の転写寸法で得られるように ノィァス補正量を決定することを特徴とする請求項 1記載の位相シフトマスク。

[3] 前記バイアス補正量を決定する処理は、半導体ウェハ上への転写シミュレーションに よるものであることを特徴とする請求項 2記載の位相シフトマスク。

[4] 隣接するシフタ一開口部に両側力も挟まれた遮光部パターンにバイアス補正を施し たレベンソン型位相シフトマスクであって、シフター開口部と非シフタ一開口部とに挟 まれた遮光部パターンがシフター開口部側にアンダーカットを有し、かつ前記バイァ ス補正を施した遮光部パターンがアンダーカットを有さないことを特徴とする請求項 1 乃至 3の!、ずれ力 1項記載の位相シフトマスク。

[5] 隣接するシフタ一開口部に両側力も挟まれた遮光部パターンにバイアス補正を施し たレベンソン型位相シフトマスクであって、シフター開口部と非シフタ一開口部とに挟 まれた遮光部パターンがシフター開口部側にアンダーカットを有し、かつ前記バイァ ス補正を施した遮光部パターンが遮光膜を有さないことを特徴とする請求項 1乃至 3 の！、ずれ力 1項記載の位相シフトマスク。

[6] 透明基板上に形成された遮光部と開口部を有し、前記開口部の透明基板を部分的 に掘り込むか又は前記開口部の透明基板上に透明膜を部分的に上置きして形成さ れたシフタ一開口部と非シフタ一開口部とが繰り返し存在し、前記シフター開口部に より透過光の位相を反転させるレベンソン型位相シフトマスクの製造方法において、 透明基板上に形成された遮光膜をパターンエッチングし、隣接する同種類の開口 部に両側から挟まれる遮光部パターンが形成されるべき領域にバイアス補正を施し た遮光膜パターンを形成し、

前記遮光膜パターンの上に両側にアンダーカット量分だけ広げたレジストパターン を形成し、

前記レジストパターンをマスクにしてエッチングにより前記透明基板を掘り込み、前 記レジストパターンに対してアンダーカットを形成し、前記レジストパターンのレジスト を除去することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの製造方法。

[7] 前記レジストパターンのレジストを除去した後に、隣接する同種類の開口部に両側か ら挟まれる前記遮光部パターンを除いて前記遮光膜パターンを被覆するレジストバタ ーンを形成し、前記遮光部パターンの遮光膜をエッチングにより除去し、前記レジスト パターンのレジストを除去することを特徴とする請求項 6記載の方法。

[8] 遮光膜をパターン成膜して透明基板上に形成された遮光部と開口部を有し、前記開 口部の透明基板を部分的に掘り込むか又は前記開口部の透明基板上に透明膜を 部分的に上置きして形成されたシフタ一開口部と非シフタ一開口部とが繰り返し存在 し、前記シフター開口部により透過光の位相を反転させるレベンソン型位相シフトマ スクの製造方法において、

透明基板上に形成された遮光膜をパターンエッチングし、隣接する同種類の開口 部に両側から挟まれる遮光部パターンが形成されるべき領域力 遮光膜を除去し、 前記遮光膜除去領域の上にバイアス補正を施して両側にアンダーカット量分だけ 広げたレジストパターンを形成し、

前記レジストパターンをマスクにしてエッチングにより前記透明基板を掘り込み、前 記レジストパターンに対してアンダーカットを形成し、前記レジストパターンのレジスト を除去することを特徴とするレベンソン型位相シフトマスクの製造方法。

[9] 隣接するシフタ一開口部に両側力も挟まれるか、または隣接する非シフタ一開口部 に両側から挟まれる遮光部パターンの所定の露光条件での転写寸法をバイアス補 正量の関数として表わし、前記遮光部パターンが所望の転写寸法で得られるように ノィァス補正量を決定することを特徴とする請求項 6乃至 8のいずれか 1項記載の方 法。

[10] 前記バイアス補正量を決定する処理は、半導体ウェハ上への転写シミュレーションに よるものであることを特徴とする請求項 9記載の方法。

[11] フォトマスク上のクロム CDどおりにレジストの転写寸法が得られるようなスレツショルド を決めるか、または、特定のパターンが所望のレジスト CDで解像するようなスレツショ ルドを決め、

同位相の開口部が隣接するパターン構造においてバイアス補正量を変化させたと きの、同種類の開口部で両側力 挟まれたパターンの前記スレツショルドでのレジスト の転写寸法を求め、

前記レジスト転写寸法が所望のスレツショルドレベル値で得られるようにバイアス補 正量をマスクタイプ毎に決定することを特徴とする請求項 10記載の方法。