(57)【要約】【課題】透明基板と位相シフト部は同一材料で、その表面は面一であり、サブスペースの表面は透明基板の表面から掘り下げた深さにあること。【解決手段】（１）遮光膜、第一レジスト層の積層、（２）第一レジスト層パターンの形成、（３）遮光膜パターン（遮光部）の形成、（４）第一レジスト層パターンの剥離、（５）第二レジスト層の積層、（６）他面側から露光、現像による、第二レジスト層パターンの形成、（７）第二レジスト層パターンをエッチバックする、（８）透明基板をエッチングし、サブスペースを設ける、（９）第二レジスト層パターンを剥離し、位相シフト部を設ける、の各工程を具備する。【選択図】図１
2006023613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に光透過性を有する位相シフト部、この位相シフト部の外周に光透過性を有するサブスペース、このサブスペースの外周に遮光部が設けられ、位相シフト部を透過する光とサブスペースを透過する光の位相が１８０度反転している自己整合型位相シフトフォトマスクにおいて、透明基板と位相シフト部は同一材料で、その表面は面一であり、サブスペースの表面は透明基板の表面から掘り下げた深さにあることを特徴とする自己整合型位相シフトフォトマスク。
【請求項２】
透明基板上に光透過性を有する位相シフト部、この位相シフト部の外周に光透過性を有するサブスペース、このサブスペースの外周に遮光部が設けられ、位相シフト部を透過する光とサブスペースを透過する光の位相が１８０度反転している自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法において、
（１）透明基板の片面上に遮光膜、第一レジスト層を順次に積層する工程と、
（２）第一レジスト層を所定の形状にパターニングして、位相シフト部とサブスペースに相当する部分が欠落した形状の第一レジスト層パターンを形成する工程と、
（３）第一レジスト層パターンをマスクにして遮光膜をエッチングして、位相シフト部とサブスペースに相当する部分が欠落した形状の遮光膜パターン（遮光部）を形成する工程と、
（４）第一レジスト層パターンを剥離する工程と、
（５）遮光膜パターン（遮光部）が形成された透明基板の片面上の全面にネガ型レジストで第二レジスト層を積層する工程と、
（６）透明基板の他面側からの露光、及び現像により、位相シフト部とサブスペースに相当する部分に第二レジスト層パターンを形成する工程と、
（７）第二レジスト層パターンのサブスペースに相当する部分をエッチバックし、位相シフト部に相当する部分のみの形状の第二レジスト層パターンを形成する工程と、
（８）この第二レジスト層パターンと遮光膜パターン（遮光部）をマスクにして透明基板をエッチングし、サブスペースを設ける工程と、
（９）この第二レジスト層パターンを剥離し、位相シフト部を設ける工程、
を具備し、透明基板と位相シフト部は同一材料で、その表面は面一であり、サブスペースの表面は透明基板の表面から掘り下げた深さにある位相シフトフォトマスクを製造することを特徴とする自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記エッチバックは、アッシングによるエッチバックであることを特徴とする請求項２記載の自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記（４）工程と（５）工程の間に、遮光膜パターン（遮光部）の欠陥の有無の検査を行い、欠陥が存在する場合には欠陥を修正する工程を含むことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＳＩ製造に用いる位相シフトフォトマスクに関するものであり、特に、耐薬品性に優れた自己整合型位相シフトフォトマスク、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相シフトフォトマスクの１つとして、自己整合型位相シフトフォトマスク又はセルフアライン位相シフトフォトマスクと呼ばれるものが提案されている。これは、透明基板上に光透過性を有する位相シフト部と、この位相シフト部の外周に光透過性を有するサブスペースと、このサブスペースの外周に遮光部を有する平面構成のものである。位相シフト部を透過する光とサブスペースを透過する光に位相差を設け、実質的に１８０度反転している。
この時の位相差を与える透明膜の膜厚をｄとし、露光波長をλ、その露光波長での屈折率をｎとすると、ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝の関係を満たすとき最も効果がある。
【０００３】
このような自己整合型位相シフトフォトマスクの構造としては、図３（ａ）にその平面を示し、図３（ｂ）にそのＸ−Ｘ’線での断面を示すような構造が提案されている。図３中、３０は透明基板、３１は遮光部、３２は位相シフト部、３４はサブスペースを表している。このようなフォトマスクに露光光が入射すると、位相シフト部３２とサブスペース３４を通過した光の間に１８０°の位相差が生じ、この２つの光が結像面上の両者の境界に対応する位置で干渉して、実質的に強度がゼロになり、解像限界以下のパターンが描画できるものである。
このような自己整合型位相シフトフォトマスクは、孤立パターンや不規則パターンに対処した位相シフトフォトマスクであり、エッジ強調形と呼ばれている。
【０００４】
このような自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法として、例えば、特開平６−１９１０７号公報には、図４に示す製造方法（従来技術の工程（１）と称す）や、図５に示す製造方法（従来技術の工程（２）と称す）が提案されている。
（従来技術の工程（１））
図４に示すように、この製造方法は、遮光部４１が形成された透明基板４０上の全面にネガ型レジスト層４２ａを形成し（図４（ａ））、透明基板４０の裏面から矢印Ｐに示すように、露光し、続いて現像して光透過部４３にネガ型レジスト層４２ｂを残し（図４（ｂ））、次いで、このネガ型レジスト層４２ｂをエッチバックして細らせ（ｗ）て、図４（ｃ）に示すように、遮光部４１との間にサブスペース４４を形成して、前記細らせたネガ型レジスト層４２ｃを位相シフト部とする、といった製造方法である。
この際、ネガ型レジスト層４２ｂのエッチバックによる細らせは、そのまま現像を続けることによって行ってもよく、又は濃い現像液で現像を行ってもよく、或いはプラズマエッチングによって行ってもよい。
【０００５】
しかし、この製造方法は、位相シフト部の材料であるネガ型レジスト層の洗浄時の耐薬品性等が不安定であり、また、位相差を精密に実現するためには、ネガ型レジスト層の膜厚の精密な制御が必要となるが、この制御が困難である、という問題を有する。
（従来技術の工程（２））
図５に示すように、この製造方法は、遮光部５１が形成された透明基板５０上の全面に無機位相シフト材料層５５ａ及びネガ型レジスト層５２ａを形成し（図５（ａ））、透明基板５０の裏面から矢印Ｐに示すように、露光し、続いて現像して光透過部５３にネガ型レジスト層５２ｂを残す。この際に露光をアンダー露光とし、現像をオーバー現像にして光透過部５３よりも狭まった（ｗ）ネガ型レジスト層５２ｂとする（図５（ｂ））。
このネガ型レジスト層５２ｂをマスクにして無機位相シフト材料層５５ａをエッチングして狭まった無機位相シフト材料層５５ｂとし、遮光部５１との間にサブスペース５４を形成する（図５（ｃ））。次に、ネガ型レジスト層５２ｂを剥離して図５（ｄ）に示すように、狭まった無機位相シフト材料層５５ｂを位相シフト部とする、といった製造方法である。
この際、位相シフト部の材料としては、ＳｉＯ2 、ＳｉＮ等を使用するのが好ましい。
【０００６】
しかし、この製造方法は、無機位相シフト材料層を成膜する工程が必要であるために工程が長くなり、また、ネガ型レジスト層の露光におけるアンダー露光や、現像におけるオーバー現像の制御が困難である、という問題を有する。
【特許文献１】特開平５−３１３３４４号公報
【特許文献２】特開平５−３３３５２３号公報
【特許文献３】特開平６−１９１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、位相シフト部が洗浄時の耐薬品性等に優れた自己整合型位相シフトフォトマスクを提供することを課題とするものである。また、その自己整合型位相シフトフォトマスクを製造するに際し、位相シフト部の膜厚制御や、サブスペースの幅制御が容易で、安定して製造することができる自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、透明基板上に光透過性を有する位相シフト部、この位相シフト部の外周に光透過性を有するサブスペース、このサブスペースの外周に遮光部が設けられ、位相シフト部を透過する光とサブスペースを透過する光の位相が１８０度反転している自己整合型位相シフトフォトマスクにおいて、透明基板と位相シフト部は同一材料で、その表面は面一であり、サブスペースの表面は透明基板の表面から掘り下げた深さにあることを特徴とする自己整合型位相シフトフォトマスクである。
【０００９】
また、本発明は、透明基板上に光透過性を有する位相シフト部、この位相シフト部の外周に光透過性を有するサブスペース、このサブスペースの外周に遮光部が設けられ、位相シフト部を透過する光とサブスペースを透過する光の位相が１８０度反転している自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法において、
（１）透明基板の片面上に遮光膜、第一レジスト層を順次に積層する工程と、
（２）第一レジスト層を所定の形状にパターニングして、位相シフト部とサブスペースに相当する部分が欠落した形状の第一レジスト層パターンを形成する工程と、
（３）第一レジスト層パターンをマスクにして遮光膜をエッチングして、位相シフト部とサブスペースに相当する部分が欠落した形状の遮光膜パターン（遮光部）を形成する工程と、
（４）第一レジスト層パターンを剥離する工程と、
（５）遮光膜パターン（遮光部）が形成された透明基板の片面上の全面にネガ型レジストで第二レジスト層を積層する工程と、
（６）透明基板の他面側からの露光、及び現像により、位相シフト部とサブスペースに相当する部分に第二レジスト層パターンを形成する工程と、
（７）第二レジスト層パターンのサブスペースに相当する部分をエッチバックし、位相シフト部に相当する部分のみの形状の第二レジスト層パターンを形成する工程と、
（８）この第二レジスト層パターンと遮光膜パターン（遮光部）をマスクにして透明基板をエッチングし、サブスペースを設ける工程と、
（９）この第二レジスト層パターンを剥離し、位相シフト部を設ける工程、
を具備し、透明基板と位相シフト部は同一材料で、その表面は面一であり、サブスペースの表面は透明基板の表面から掘り下げた深さにある位相シフトフォトマスクを製造することを特徴とする自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、上記発明による自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法において、前記エッチバックは、アッシングによるエッチバックであることを特徴とする自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法である。
【００１１】
また、本発明は、上記発明による自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法において、前記（４）工程と（５）工程の間に、遮光膜パターンの欠陥の有無の検査を行い、欠陥が存在する場合には欠陥を修正する工程を含むことを特徴とする自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、透明基板上に光透過性を有する位相シフト部、この位相シフト部の外周に光透過性を有するサブスペース、このサブスペースの外周に遮光部が設けられ、位相シフト部を透過する光とサブスペースを透過する光の位相が１８０度反転している自己整合型位相シフトフォトマスクにおいて、透明基板と位相シフト部は同一材料で、その表面は面一であり、サブスペースの表面は透明基板の表面から掘り下げた深さにあるので、位相シフト部が洗浄時の耐薬品性等に優れた自己整合型位相シフトフォトマスクとなる。
【００１３】
また、本発明は、透明基板上に光透過性を有する位相シフト部、位相シフト部の外周に光透過性を有するサブスペース、サブスペースの外周に遮光部が設けられ、位相シフト部を透過する光とサブスペースを透過する光の位相が１８０度反転している自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法において、（１）遮光膜、第一レジスト層を積層する工程と、（２）位相シフト部とサブスペースに相当する部分が欠落した第一レジスト層パターンを形成する工程と、（３）位相シフト部とサブスペースに相当する部分が欠落した遮光膜パターン（遮光部）を形成する工程と、（４）第一レジスト層パターンを剥離する工程と、（５）ネガ型レジストで第二レジスト層を積層する工程と、（６）位相シフト部とサブスペースに相当する部分に第二レジスト層パターンを形成する工程と、（７）位相シフト部に相当する部分のみの第二レジスト層パターンを形成する工程と、（８）サブスペースを設ける工程と、（９）第二レジスト層パターンを剥離し、位相シフト部を設ける工程を具備するので、位相シフト部の膜厚制御や、サブスペースの幅制御が容易で、安定して製造することができる自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を一実施の形態に基づいて以下に説明する。
図１（ａ）は、本発明による自己整合型位相シフトフォトマスクの一実施例の平面図である。また、図１（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線での断面図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明による自己整合型位相シフトフォトマスクは、透明基板１０上に光透過性を有する位相シフト部１２、位相シフト部１２の外周に光透過性を有するサブスペース１４、サブスペース１４の外周に遮光部１１が設けられたものである。
【００１５】
透明基板１０と位相シフト部１２は同一材料で、その表面は面一であり、サブスペース１４の表面は透明基板１０の表面から掘り下げた深さｄにある。このフォトマスクに露光光を照射すると、位相シフト部１２を透過する光とサブスペース１４を透過する光の位相
差は１８０度となる。
位相シフト部１２は、ネガ型レジストのような有機質ではなく、透明基板１０と同一材料、例えば、石英であるので、位相シフト部１２は、洗浄時の耐薬品性等に優れている。すなわち、本発明による自己整合型位相シフトフォトマスクは、洗浄時の耐薬品性等に優れた自己整合型位相シフトフォトマスクとなる。
【００１６】
また、図２（ａ）〜（ｌ）は、請求項４に係わる自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法の一例を説明する工程図である。
図２（ａ）に示すように、先ず、透明基板２０の片面上に、遮光膜２１ａ、例えば、電子線レジストを用いた第一レジスト層２３ａを順次に積層する。次に、図２（ｂ）〜（ｃ）に示すように、電子線露光装置を用いた描画、及び現像処理を行い、図２（ｌ）に示す、位相シフト部２２とサブスペース２４に相当する部分が欠落した形状の第一レジスト層パターン２３ｂを形成する。
【００１７】
次に、図２（ｄ）に示すように、第一レジスト層パターン２３ｂをマスクにして遮光膜２１ａをエッチングして、位相シフト部２２とサブスペース２４に相当する部分が欠落した形状の遮光膜パターン２１ｂ、すなわち、遮光部２１を形成する。続いて、図２（ｅ）に示すように、第一レジスト層パターン２３ｂを剥離する。
次に、遮光膜パターン２１ｂ（遮光部２１）の欠陥の有無の検査を行い、遮光膜パターン２１ｂ（遮光部２１）の欠陥部２７を修正する（図２（ｅ）〜（ｆ））。          
【００１８】
次に、遮光膜パターン２１ｂ（遮光部２１）が形成された透明基板２０の片面上の全面にネガ型レジストで第二レジスト層２５ａを積層する。続いて、透明基板２０の他面側からの露光、及び現像により、位相シフト部２２とサブスペース２４に相当する部分に第二レジスト層パターン２５ｂを形成する（図２（ｇ）〜（ｉ））。
次に、図２（ｊ）に示すように、第二レジスト層パターン２５ｂのサブスペース２４に相当する部分をエッチバックし、位相シフト部２２に相当する部分のみの形状の第二レジスト層パターン２５ｃを形成する。
【００１９】
次に、この第二レジスト層パターン２５ｃと遮光膜パターン２１ｂ（遮光部２１）をマスクにして透明基板２０をエッチングし、サブスペース２４を設け、第二レジスト層パターン２５ｃを剥離し、位相シフト部２２を設け（図２（ｋ）〜（ｌ））、本発明の自己整合型位相シフトフォトマスクを得る。
得られた自己整合型位相シフトフォトマスクの透明基板２０と位相シフト部２２は同一材料であり、その表面は面一である。また、サブスペース２４の表面は透明基板２０の表面から掘り下げた深さｄにある。
【００２０】
本発明による自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法では、遮光膜２１ａをエッチングして遮光膜パターン２１ｂ、すなわち、遮光部２１を形成する際に、マスクとして用いる第一レジスト層パターン２３ｂと、透明基板２０をエッチングして掘り込み深さｄ（サブスペース２４）を形成する際に、マスクとして用いる第二レジスト層パターン２５ｃを個々に設定している。
従って、個々のエッチング条件に適合したレジスト材料、及びレジスト膜厚等を個々に設定できるので、特に、高解像度、高精度が求められる遮光膜パターン２１ｂ（遮光部２１）、及び位相シフト部２２の形成には好ましいものである。
【００２１】
また、図２（ａ）〜（ｌ）は、請求項４に係わる自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法の一例を説明する工程図であり、透明基板２０上に遮光膜パターン２１ｂ（遮光部２１）を形成した後に遮光膜パターン２１ｂ（遮光部２１）の検査、修正を行うので、遮光膜パターン２１ｂ（遮光部２１）の欠陥に起因する位相シフト部２２の欠陥発生を皆
無にすることができる。
【００２２】
また、請求項４に係わる自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法は、前記第二レジスト層パターン２５ｂのサブスペース２４に相当する部分をエッチバックする際に、アッシングによるエッチバックを行うので、第二レジスト層パターン２５ｂの後退量を正確に制御できる。
従って、位相シフト部２２とサブスペース２４は、高い寸法精度をもって形成することが可能である。
【００２３】
第二レジスト層パターン２５ｂをアッシングによって正確にエッチバックする方法としては、例えば、以下の２方法が挙げられる。
第一の方法は、レジスト膜の垂直方向のアッシング量（縦方向のレジスト膜の減膜量）と水平方向のアッシング量（後退量）との間の相関関係を予め実験で求めておき、レジスト膜の縦方向の減膜量をモニタリングしながらアッシングすることによってレジスト膜の後退量を制御する方法である。
【００２４】
また、第二の方法は、アッシング時間とアッシングによるレジスト膜の後退量との間の相関関係を予め実験で求めておき、アッシング時間によってレジスト膜の後退量を制御する方法である。
尚、アッシング時間とアッシングによるレジスト膜の後退量との間の相関関係は、次の方法により求めることができる。すなわち、アッシング時間とレジスト膜の縦方向の減膜量との相関関係を求め、この相関関係とレジスト減膜量と後退量との間の相関関係とから、アッシング時間とレジスト膜の後退量との相関関係を求める。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は、本発明による自己整合型位相シフトフォトマスクの平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線での断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｌ）は、請求項４に係わる自己整合型位相シフトフォトマスクの製造方法の一例を説明する工程図である。
【図３】（ａ）は、自己整合型位相シフトフォトマスクの一例の構造を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線での断面である。
【図４】従来技術の工程（１）の説明図である。
【図５】従来技術の工程（２）の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０、２０、３０、４０、５０・・・透明基板
１１、２１、３１、４１、５１・・・遮光部
１２、２２、３２・・・位相シフト部
１４、２４、３４、４４、５４・・・サブスペース
２１ａ・・・遮光膜
２１ｂ・・・遮光膜パターン
２３ａ・・・第一レジスト層
２３ｂ・・・第一レジスト層パターン
２５ａ・・・第二レジスト層
２５ｂ・・・第二レジスト層パターン
２５ｃ・・・位相シフト部に相当する部分のみの第二レジスト層パターン
２６・・・異物
２７・・・欠陥部
４３、５３・・・光透過部
４２ａ・・・ネガ型レジスト層
４２ｂ・・・光透過部のネガ型レジスト層
４２ｃ・・・細らせたネガ型レジスト層
５２ａ・・・ネガ型レジスト層
５２ｂ・・・光透過部のネガ型レジスト層（狭まったネガ型レジスト層）
５５ａ・・・無機位相シフト材料層
５５ｂ・・・狭まった無機位相シフト材料層
ｄ・・・掘り下げた深さ
Ｐ・・・露光
【図１】
2006023613.tif 000003
【図２】
2006023613.tif 000004
【図３】
2006023613.tif 000005
【図４】
2006023613.tif 000006
【図５】
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