(57)【要約】      （修正有）【課題】  フォトマスクの遮光パターンを微細化しつつ、フォトマスクのレジスト解像度を向上させ、また、遮光パターンのフォトマスクからの剥離を防止してフォトマスクの耐久性を向上させる。【解決手段】  位相シフタ用の掘り込み溝２００を備えた位相シフトマスクにおいて、遮光パターンが、透明マスク基板の一方主面に設けられた半透明膜２０３と、半透明膜の上に設けられた、半透明膜よりも横幅の狭い遮光膜２０２とからなり、遮光パターン中の遮光膜２０２の配置が、遮光パターンに最近接している掘り込み溝側に偏っており、半透明膜の露光光透過率が前記透明マスク基板の露光光透過率よりも低く、遮光膜の露光光透過率が半透明膜の露光光透過率よりも低い位相シフトマスクとする。【選択図】  図２
2006106253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明マスク基板と、
前記透明マスク基板の一方主面に設けられた遮光パターンと、
前記透明マスク基板の前記遮光パターンが設けられていない一方主面部分に設けられた
、当該一方主面部分が掘り込まれてなる位相シフタ用の掘り込み溝と
を備えた位相シフトマスクにおいて、
前記遮光パターンが、前記透明マスク基板の一方主面に設けられた半透明膜と、前記半
透明膜の上に設けられた、前記半透明膜よりも横幅の狭い遮光膜とからなり、
前記遮光パターン中の前記遮光膜の配置が、当該遮光パターンに最近接している前記掘
り込み溝側に偏っており、
前記半透明膜の露光光透過率が前記透明マスク基板の露光光透過率よりも低く、
前記遮光膜の露光光透過率が前記半透明膜の露光光透過率よりも低い
ことを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項２】
前記掘り込み溝が、前記透明マスク基板の一方主面を垂直に掘り込んでなる垂直な側面
を有しており、
当該掘り込み溝の垂直な側面に揃って、前記半透明膜の一方側面と、前記遮光膜の一方
側面とが配されている
ことを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項３】
前記半透明膜の膜厚が６０ｎｍ以上５２０ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項４】
前記遮光膜と前記半透明膜との膜厚和が、前記遮光パターンが設けられていない一方主
面部分である透明パターンの横幅以下である
ことを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項５】
前記透明マスク基板の露光光透過率が８０％以上であり、
前記半透明膜の露光光透過率が０．５％より大きく３０％以下であり、
前記遮光膜の露光光透過率が０．５％以下である
ことを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項６】
前記遮光膜がクロムからなる
ことを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項７】
前記半透明膜が、タンタルシリサイド、ジルコンシリサイド、モリブデンシリサイド、
クロムフロライドまたはシリコンオキサイドからなる
ことを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項８】
位相シフトマスクに照射する露光光の波長をλとし、前記露光光を集光させるレンズの
開口数をＮＡとした場合に、
前記半透明膜の横幅が、当該半透明膜の直上に設けられている遮光膜の横幅よりも、０
．１５λ／ＮＡ以下の範囲で広い
ことを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
【請求項９】
透明マスク基板と、前記透明マスク基板の一方主面に設けられた、前記透明マスク基板
の露光光透過率よりも低い材料からなる半透明膜層と、前記半透明膜層の上に設けられた
、前記半透明膜の露光光透過率よりも低い材料からなる遮光膜層とを備えた位相シフトマ
スク前駆体から、前記半透明膜層と前記遮光膜層との一部をエッチングして、第１の遮光
パターンを有する半透明膜と、当該第１の遮光パターンを有する遮光膜とを形成する半透
明膜形成工程と、
前記半透明膜形成工程の後に、前記第１の遮光パターンを有する遮光膜の一部をさらに
エッチングして、第２の遮光パターンに加工する遮光膜形成工程と、
前記遮光膜形成工程後に、前記透明マスク基板の一方主面をエッチングして、前記第１
の遮光パターンと第２の遮光パターンとが共有する開口部の直下に、位相シフタ用の掘り
込み溝を形成する工程と
を備えた位相シフトマスクの製造方法であって、
前記遮光膜形成工程が、前記掘り込み溝側に遮光膜が偏るようにして、前記第１の遮光
パターンから第２の遮光パターンへとエッチング加工する工程である
ことを特徴とする位相シフ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、位相シフトマスクおよびその位相シフトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路パターンの微細化が進み、回路素子や配線のデザインルールに１
００ｎｍ以下のオーダーの設計精度が要求されている。集積回路パターンの加工には、例
えばＦ２レーザー光（波長:１５７ｎｍ）などの短波長光により、フォトマスク上の集積
回路パターンを半導体ウエハ上に転写する、フォトリソグラフィ法が用いられている。
【０００３】
図９は、このフォトリソグラフィ法に用いられる一般的なフォトマスクの構造（図９（
ａ））と、それを介した露光光の光振幅（図９（ｂ））と光強度分布（図９（ｃ））とを
示す図である。このフォトマスクは、図９（ａ）で示すように、透明マスク基板９０１と
、この透明マスク基板の一方主面に設けられた所定の遮光パターンの遮光膜９０２とから
なる。
【０００４】
このようなフォトマスクを用いて露光光の波長以下のレジストパターンを加工するため
には、遮光パターンの間隔を露光光の波長以下に設計しておく必要があるが、このように
して設計されたフォトマスクに露光光を照射すると、遮光膜が設けられていない透明マス
ク基板部分を透過した光が回折し、図９（ｂ）で示すように、遮光膜を設けた遮光部分に
おいてこれらの回折光が重畳するため、図９（ｃ）で示すように、当該遮光部分における
光強度分布が増大してしまう。それゆえ、このような一般的なフォトマスクでは、当該マ
スクを介してウエハ上に投射される光のコントラストが悪くなり、露光光の波長以下の設
計寸法で、フォトマスクの設計遮光パターン通りにレジストパターンを高精度に加工する
、すなわちレジスト解像度を向上させることができない。
【０００５】
ここで、露光波長以下の設計寸法でレジスト解像度を向上させるため、マスク基板の一
部に掘り込み溝を設けて位相シフタとする技術がある（例えば、非特許文献１または特許
文献１参照。）。さらに詳しくは、この技術は、上記掘り込み溝を設けることで、所定の
光透過部分にかかる光路長と、その他の光透過部分にかかる光路長とを調整し、これら一
対の光透過部分を透過した２つの光の位相を互いに１８０度シフトさせ、当該一対の光透
過部分に挟まれてなる遮光部分の直下に回折した露光光を相殺させて、このマスクを介し
てウエハ上に投射される露光光のコントラストを高めることを目的とするものである。
【０００６】
しかし、この特許文献１記載の技術にかかる位相シフトマスクでは、掘り込み溝や遮光
膜が設けられていない透明マスク基板部分、すなわち掘り込み溝が設けられていない光透
過部分を透過した露光光の光振幅や光強度と、掘り込み溝が設けられている透明マスク基
板部分を透過した露光光の光振幅や光強度とが一致せず、遮光部分への回折光を十分に相
殺させられないため、フォトマスクの設計遮光パターン通りにレジストを加工することが
できない。
【０００７】
そこで、このような加工寸法のずれを補正するため、図１で示すような、透明マスク基
板１０１の掘り込み溝１００を遮光膜１０２の下側にまで延伸させ、アンダーカット１０
８構造とする技術がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開平０２−１４０７４３号公報（第２頁）
【特許文献２】特開平０８−１９４３０３号公報（第２頁）
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  Ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，  Ｖｏｌ．ＥＤ−２９，  Ｎｏ.１２,  ＤＥＣＥＭＢＥＲ  １９８２,  ｐｐ.１８２８−１８３６
【非特許文献２】ＳＰＩＥ２００３，５０４０−１１０
【０００９】
しかしながら、この特許文献２記載の技術にかかる位相シフトマスクでは、遮光パター
ンを安定して微細化することができず、フォトマスクの耐久性に劣るという課題がある。
この課題について、図４を参照しながらさらに説明する。
【００１０】
図４は、上記特許文献２に記載の技術にかかる位相シフトマスクにおける遮光パターン
の加工サイズ依存性を説明するための図であり、図４（ｂ）や図４（ｃ）は、遮光パター
ンサイズと透明パターンサイズとが、それぞれ図４（ａ）のそれに比して３／４や１／２
に微細化された位相シフトマスクの構造を示している。
【００１１】
この図４で示すように、従来技術にかかる位相シフトマスクでは、遮光パターンサイズ
を微細化する場合、その原理上、透明マスク基板のアンダーカット量を増やさなければな
らず（例えば、非特許文献２参照。）、それに伴って、遮光膜４０２と透明マスク基板４
０１との接触面積が狭まるため、図４（ｃ）にて点描画するように、透明マスク基板から
遮光パターンが剥離しやすくなり、フォトマスクの耐久性に劣る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するものであり、フォトマスクの遮光パターンを微細化しつ
つ、フォトマスクのレジスト解像度を向上させ、また、遮光パターンのフォトマスクから
の剥離を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の位相シフトマスクは、透明マスク基板と、前記透
明マスク基板の一方主面に設けられた遮光パターンと、前記透明マスク基板の前記遮光パ
ターンが設けられていない一方主面部分に設けられた、当該一方主面部分が掘り込まれて
なる位相シフタ用の掘り込み溝とを備えた位相シフトマスクにおいて、前記遮光パターン
が、前記透明マスク基板の一方主面に設けられた半透明膜と、前記半透明膜の上に設けら
れた、前記半透明膜よりも横幅の狭い遮光膜とからなり、前記遮光パターン中の前記遮光
膜の配置が、当該遮光パターンに最近接している前記掘り込み溝側に偏っており、前記半
透明膜の露光光透過率が前記透明マスク基板の露光光透過率よりも低く、前記遮光膜の露
光光透過率が前記半透明膜の露光光透過率よりも低いことを特徴とする。
【００１４】
ここで、上記『露光光』とは、フォトマスクを用いてレジストパターンを形成する際に
照射する、所定波長の光エネルギー波を意味するものである。
【００１５】
本発明の位相シフトマスクにかかる上記構成であると、位相シフタ用の掘り込み溝を遮
光パターンが設けられていない一方主面部分に配しているため、従来型のアンダーカット
加工された位相シフトマスクのように、遮光パターンの端部が透明マスク基板から浮いて
しまうことがなく、フォトマスクの加工寸法を微細化させた場合であっても、透明マスク
基板によって遮光パターンを確実に支持することができる。よって、マスク基板から遮光
パターンが剥離しにくくなるため、フォトマスクの耐久性が向上する。
【００１６】
さらに、遮光膜と半透明膜とからなる遮光パターンにおいて、当該遮光パターンに最近
接している掘り込み溝側に遮光膜を偏らせて配置しているため、掘り込み溝周縁の露光光
を遮光膜によって強く遮光して、掘り込み溝が設けられた透明パターン部分の透過露光光
のパターンを規定できるとともに、露光光の一部を半透明膜によって位相反転させつつ、
半透明膜の横幅を調整してその光量を増減させることにより、掘り込み溝が設けられてい
ない透明パターン部分の透過露光光と干渉させて、その光強度プロファイルを調整するこ
とができる。
【００１７】
これにより、掘り込み溝が設けられている透明パターン部分を透過してくる露光光（位
相−１８０°）の光強度プロファイルと、掘り込み溝が設けられていない透明パターン部
分を透過してくる露光光（位相０°）の光強度プロファイルとを厳密に一致させることが
できて、レジストの加工幅とフォトマスクの設計寸法とのずれ修正が容易となり、露光波
長以下にまでレジストパターンを微細加工する場合であっても、レジストの解像度を顕著
に向上することができる。
【００１８】
上記本発明の位相シフトマスクは、さらに、前記掘り込み溝が、前記透明マスク基板の
一方主面を垂直に掘り込んでなる垂直な側面を有しており、当該掘り込み溝の垂直な側面
に揃って、前記半透明膜の一方側面と、前記遮光膜の一方側面とが配されている構成とす
ることができる。
【００１９】
遮光パターンの端部が掘り込み溝の上に突出していると、レジストパターンの形成時に
、掘り込み溝の側面で散乱した露光光が転写されて、レジストの加工パターンとマスクの
設計遮光パターンとにずれが発生することがある。しかしながら、本発明の位相シフトマ
スクにかかる上記構成であると、掘り込み溝の垂直な側面に揃って、半透明膜や遮光膜の
側面が配されており、透過露光光に対する遮光パターンの飛び出しがない。よって、この
ような散乱露光光の転写が確実に防止されて、レジスト解像度がさらに向上する。
【００２０】
上記本発明の位相シフトマスクは、さらに、前記半透明膜の膜厚が６０ｎｍ以上５２０
ｎｍ以下である構成とすることができる。
【００２１】
この構成であると、掘り込み溝が形成されていない透明パターン部分を透過してくる露
光光に対して、半透明膜が設けられた部分を透過してくる露光光の位相を＋１８０°シフ
トさせることができる。
【００２２】
上記本発明の位相シフトマスクは、さらに、前記遮光膜と前記半透明膜との膜厚和が、
前記遮光パターンが設けられていない一方主面部分である透明パターンの横幅以下である
構成とすることができる。
【００２３】
遮光パターンの厚みが透明パターン部分の横幅よりも大きくなると、当該透明パターン
部分を透過してくる露光光において、隣接する遮光パターンに吸収される光量が多くなり
、その結果、当核透明パターンを透過する露光光量が少なくなってしまう。しかしながら
、本発明の位相シフトマスクにかかる上記構成であると、遮光膜と半透明膜との膜厚和を
透明パターン部分の横幅以下としているため、隣接する遮光パターンによる露光光の吸収
を少なくでき、透過露光光の光量低下を抑制して十分な露光光量を得ることができる。
【００２４】
ここで、上記本発明の位相シフトマスクでは、半透明膜の露光光透過率が透明マスク基
板の露光光透過率よりも低く、遮光膜の露光光透過率が半透明膜の露光光透過率よりも低
い構成とするが、より具体的には、透明マスク基板の露光光透過率が８０％以上であり、
半透明膜の露光光透過率が０．５％より大きく３０％以下であり、遮光膜の露光光透過率
が０．５％以下である構成とすることが好ましい。
【００２５】
なお、遮光膜がクロムからなる構成とすると、その遮光膜の露光光透過率を０．５％以
下に調整することができる。また、半透明膜が、タンタルシリサイド、ジルコンシリサイ
ド、モリブデンシリサイド、クロムフロライドまたはシリコンオキサイドからなる構成と
すると、半透明膜の露光光透過率を、０．５％より大きく３０％以下に調整することがで
きる。
【００２６】
上記本発明の位相シフトマスクは、さらに、位相シフトマスクに照射する露光光の波長
をλとし、露光光を集光させるレンズの開口数をＮＡとした場合に、前記半透明膜の横幅
が、当該半透明膜の直上に設けられている遮光膜の横幅よりも、０．１５λ／ＮＡ以下の
範囲で広い構成とすることができる。
【００２７】
この構成であると、半透明膜の横幅を遮光膜よりも確実に広くなるため、透明マスク基
板上に遮光膜が安定的に配設されることに加えて、上述したような、半透明膜による露光
光の光振幅の補正作用を確実に得ることができる。
【００２８】
また、本発明の位相シフトマスクの製造方法は、透明マスク基板と、前記透明マスク基
板の一方主面に設けられた、前記透明マスク基板の露光光透過率よりも低い材料からなる
半透明膜層と、前記半透明膜層の上に設けられた、前記半透明膜の露光光透過率よりも低
い材料からなる遮光膜層とを備えた位相シフトマスク前駆体から、前記半透明膜層と前記
遮光膜層との一部をエッチングして、第１の遮光パターンを有する半透明膜と、当該第１
の遮光パターンを有する遮光膜とを形成する半透明膜形成工程と、前記半透明膜形成工程
の後に、前記第１の遮光パターンを有する遮光膜の一部をさらにエッチングして、第２の
遮光パターンに加工する遮光膜形成工程と、前記遮光膜形成工程後に、前記透明マスク基
板の一方主面をエッチングして、前記第１の遮光パターンと第２の遮光パターンとが共有
する開口部の直下に、位相シフタ用の掘り込み溝を形成する工程とを備えた位相シフトマ
スクの製造方法であって、前記遮光膜形成工程が、前記掘り込み溝側に遮光膜が偏るよう
にして、前記第１の遮光パターンから第２の遮光パターンへとエッチング加工する工程で
あることを特徴とする。
【００２９】
この構成であると、遮光パターンを微細化させつつ、レジスト解像度を向上させ、また
、遮光パターンの剥離を防止した位相シフトマスクを製造することができる。さらに、こ
の構成であると、従来型の位相シフトマスクのように、アンダーカット加工にかかる工程
を必要としないため、フォトマスクの製造工程を簡略化することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、フォトマスクの遮光パターンを微細化しつつ、フォトマスクのレジス
ト解像度を向上させ、また、遮光パターンのフォトマスクからの剥離を防止してフォトマ
スクの耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の位相シフトマスクにかかる最良の形態について説明する。
【００３２】
〈実施の形態１〉
図２は、本発明の実施の形態１にかかる位相シフトマスクの断面模式図である。図２で
示すように、この位相シフトマスクは、透明マスク基板２０１と、この透明マスク基板の
一方主面の上に接して設けられた半透明膜２０３と、この半透明膜２０３の上に設けられ
た、半透明膜よりも横幅の狭い遮光膜２０２とからなる遮光パターン２０６と、この遮光
パターンが設けられていない一方主面部分が垂直方向に所定の深さ（その詳細は後述する
）にまで掘り込まれてなる位相シフタ用の掘り込み溝２００とを備えている。
【００３３】
さらに、遮光パターン中の遮光膜２０２が、当該遮光パターンに最近接した掘り込み溝
側に偏って配置されている。また、半透明膜２０３の掘り込み溝側の一方側面と、遮光膜
２０２の掘り込み溝側の一方側面とが、掘り込み溝２００の垂直側面に揃うようにして配
されており、各面が一致したツライチの構造をしている。
【００３４】
また、半透明膜２０２の開口パターンは、その最狭の開口幅が、レジスト加工に用いる
露光光の波長以下となるように微細加工されている。具体的には、透明パターン２０７の
最狭幅が、Ｆ２レーザ光（波長：１５７ｎｍ）から近赤外光（波長：６３０ｎｍ）の間の
波長以下となるように加工されている。
【００３５】
また、上記透明マスク基板２０１と半透明膜２０３と遮光膜２０２とは、半透明膜２０
３の露光光透過率が透明マスク基板２０１の露光光透過率よりも低く、遮光膜２０２の光
透過率が半透明膜２０３の露光光透過率よりも低いという相対関係を満たしている。なお
、それぞれの露光光透過率は、具体的には、透明マスク基板２０１のそれが８０％以上で
あり、半透明膜２０３のそれが０．５％より大きく３０％以下であり、遮光膜２０２のそ
れが０．５％以下である。
【００３６】
そして、透明マスク基板２０１の材料としては、具体的に、Ｆ２レーザ光（波長：１５
７ｎｍ）から近赤外光（波長：６３０ｎｍ）の間の波長域にて８５％以上の露光光透過率
を示す石英ガラスを用いることができる。
【００３７】
また、遮光膜２０２の材料としては、具体的に、Ｆ２レーザ光から近赤外光の間の波長
域にて０．５％以下の露光光透過率を示すクロム（Ｃｒ）系材料を用いることができ、ク
ロム単体膜以外にも、クロムフロライド（ＣｒＦ）や酸化クロム（ＣｒＯ）からなる膜と
してもよい。なお、０．５％以下の露光光透過率とは、実質的には、完全な遮光状態にあ
るといえる。
【００３８】
また、半透明膜２０３の材料としては、具体的に、Ｆ２レーザ光から近赤外光の間の波
長域にて０．５％より大きく３０％以下の露光光透過率を示す、タンタルシリサイド（Ｔ
ａＳｉ）、ジルコンシリサイド（ＺｒＳｉ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、クロ
ムフロライド（ＣｒＦ）またはシリコンオキサイド（ＳｉＯ２）等を用いることができる
。
【００３９】
なお、以下では、２つの半透明膜２０３に挟まれてなる透明マスク基板部分を透明パタ
ーン２０７と呼ぶが、この透明パターンとは、遮光パターン２０６が設けられていない透
明マスク基板２０１の一方主面部分を意味し、掘り込み溝２００が設けられている一方主
面部分と、掘り込み溝２００が設けられていない一方主面部分とのいずれをも含むもので
ある。
【００４０】
図６（ａ）は本実施の形態１にかかる位相シフトマスクを示す図であり、図６（ｂ）は
このフォトマスクを通過した露光光の光振幅を０°と−１８０°との２種の位相毎に分離
させて示した図であり、図６（ｃ）はこのフォトマスクを通過した統合された露光光の光
強度分布を示す図である。
【００４１】
また、図６（ｂ）の基準線より上側に描かれた実線曲線は、相対的な位相が０°である
露光光の光振幅を表しており、この基準線より下側に描かれた実線曲線は、相対的な位相
が−１８０°である露光光の光振幅を表している。
【００４２】
そして、この図６（ｂ）において、基準線より上側に描かれた破線曲線は、透明マスク
基板６０１に遮光膜６０２と半透明膜６０３とからなる遮光パターン部分６０６が設けら
れていない場合の透過露光光（相対位相：０°）の光振幅を表し、また、基準線より下側
に描かれた破線曲線は、中央の透明パターン部分６０７の両側に設けられた遮光パターン
部分６０６のみを透過してくる露光光（相対位相：＋１８０°）の光振幅を表しており、
これらを統合して表示したものが、上述した図６（ｂ）の基準線より上側に描かれた実線
曲線（相対位相：０°）である。
【００４３】
この図６で示すように、この掘り込み溝は、マスク上の所定の透明パターン部分６０７
にかかる光路長と、マスク上のその他の透明パターン部分６０７にかかる光路長とを調整
し、それぞれの透明パターン部分６０７から射出される光の位相を互いに１８０度シフト
させる（図６（ｂ））ことで、遮光膜６０２と半透明膜６０３とからなる遮光パターン部
分６０６の直下へ回折してしまう露光光を相殺させ、ウエハ上に投射される露光光のコン
トラストを高める位相シフタとして作用するものであり（図６（ｃ））、その掘り込み量
（ｄ）は、露光光の波長をλと、透明マスク基板の屈折率をｎとすると、ｄ＝λ／｛２（
ｎ−１）｝で規定される。
【００４４】
具体的には、Ｆ２レーザ光（波長：１５７ｎｍ）を露光光とし、石英ガラス（屈折率ｎ
：２．０）を透明マスク基板の材料とする場合には、この掘り込み量（ｄ）は、１００〜
１３０ｎｍとなる。
【００４５】
また、半透明膜６０３は、上述したように、掘り込み溝が形成されていない透明パター
ン部分６０７を透過してくる露光光に対して、半透明膜が設けられた部分を透過してくる
露光光の相対位相を＋１８０°シフトさせ、透明パターン部分６０７の透過露光光の光振
幅を補正するものであり、その膜厚（ｍ）は、露光光の波長をλと、当該半透明膜の屈折
率をｎ’とすると、ｍ＝λ／｛２（ｎ’−１）｝で規定される。
【００４６】
具体的には、Ｆ２レーザ光（波長：１５７ｎｍ）を露光光とし、透明マスク基板の材料
を上述したようなタンタルシリサイド（屈折率ｎ’：１．７）等とする場合には、この膜
厚（ｍ）は６０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下となる。また、近赤外光（波長：６３０ｎｍ）を
露光光とし、透明マスク基板の材料を上述したようなタンタルシリサイド（屈折率ｎ’：
１．７）等とする場合には、この膜厚（ｍ）は４２０ｎｍ以上５２０ｎｍ以下となる。
【００４７】
また、遮光膜６０２の膜厚は、この遮光膜６０２と半透明膜６０３との膜厚和が、透明
パターン部分６０７の横幅、すなわち半透明膜の開口部の開口幅以下となるように規定す
ることが好ましい。これは、遮光パターンの厚みが透明パターン部分の横幅よりも大きく
なると、当該透明パターン部分を透過してくる露光光において、隣接する遮光パターンに
吸収される光量が多くなり、その結果、当核透明パターンを透過する露光光量が少なくな
って、ウエハ上に投射される露光光のコントラストを十分に高めることができないためで
ある。
【００４８】
なお、遮光膜の材料をＣｒとした場合には、その膜厚を６０ｎｍ以下とすると、膜中に
ピンホールが発生しやすく、十分な遮光作用が得られなくなるため、その膜厚を６０ｎｍ
より大きくしておくことが好ましい。
【００４９】
また、位相シフトマスクに照射する露光光の波長をλとし、露光光を集光させるレンズ
の開口数をＮＡとした場合に、半透明膜６０３の横幅を、この半透明膜の直上に設けられ
ている遮光膜６０２の横幅よりも、０．１５λ／ＮＡ以下の範囲で広くなるように規定す
ることが好ましい。
【００５０】
この範囲が好ましいのは、半透明膜の横幅を遮光膜よりも確実に広くすることで、透明
マスク基板上に遮光膜を安定的に配設できるとともに、露光光の一部を半透明膜によって
位相反転させつつ、半透明膜の横幅を調整してその光量を増減させることにより、掘り込
み溝が設けられていない透明パターン部分の透過露光光と干渉させて、その光強度プロフ
ァイルを調整することができるためである。
【００５１】
上記構造の位相シフトマスクを以下のようにして作製した。この製造工程について、図
３の工程図を参照しながら詳しく説明する。
【００５２】
まず、図３（ａ）に示すように、スパッタ法や真空蒸着法等により、石英ガラスからな
る透明マスク基板３０１の一方主面に接して、モリブデンシリサイドからなる半透明膜３
０３の層を形成し、さらに、この半透明膜層の上に接してクロムからなる遮光膜３０２の
層を形成した後、この遮光膜層の上にポジレジストである電子線レジスト３０４を塗布し
た。その後、半透明膜３０３の開口部の設計位置を覆う電子線レジスト部分に電子ビーム
３０５を照射した。
【００５３】
〈半透明膜形成工程〉
続いて、現像液を用いて、電子ビーム３０５を照射した電子線レジスト部分を除去し、
遮光膜層の一部を露出させた後、平行平板型反応性イオンエッチング(ＲＩＥ)法等のドラ
イエッチング法により、遮光膜層と半透明膜層とを、図３（ｂ）で示すような島状にエッ
チング加工して、設計寸法通りの第１の遮光パターンとなるように半透明膜の横幅や開口
サイズを調整した。また、エッチング加工した遮光膜や半透明膜の側面が揃うようにそれ
ぞれを調整加工した。なお、この半透明膜形成工程により、遮光膜層も第１の遮光パター
ン状にエッチング加工される。
【００５４】
ここで、遮光膜層のエッチングには、テトラクロロメタン（ＣＣｌ４）と酸素（Ｏ２）
、あるいは、ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）と酸素を流量比率１：３に調整したエッチ
ングガス（を供給した。また、半透明膜層のエッチングには、テトラフルオロメタン（Ｃ
Ｆ４）と酸素（Ｏ２）とを流量比率２０：１に調整したエッチングガスを供給した。なお
、これらのエッチングガスによるエッチング対象の選択性は高く、対象外の膜や電子線レ
ジストや透明マスク基板等を無用にエッチングしてしまうことはない。また、以後の工程
で用いられるエッチングガスや剥離液も、同様にその対象選択性が高い。
【００５５】
次に、硫酸と過酸化水素水とが質量比３：１で混合されてなる剥離液を用いて、第１の
遮光パターン状にエッチング加工した遮光膜の上の電子線レジスト３０４を除去した。続
いて、電子線レジストを剥離除去した位相シフトマスクの表面を洗浄した後、図３（ｃ）
で示すように、遮光膜３０２や半透明膜３０３を埋め込むようにして、新たに電子線レジ
スト３０４を塗布した。その後、図３（ｃ）で示すように、遮光膜３０２の開口部の設計
位置を覆っている電子線レジスト部分に電子ビーム３０５を照射した。
【００５６】
〈遮光膜形成工程〉
続いて、現像液を用いて、電子ビーム３０５を照射した電子線レジスト部分を除去し、
遮光膜の一部を露出させた後、平行平板型反応性イオンエッチング(ＲＩＥ)法等のドライ
エッチング法により、上記半透明膜形成工程と同様のエッチングガスを用いて、第１の遮
光パターン状に加工した遮光膜の一部をエッチングし、図３（ｄ）で示すように、その横
幅をさらに狭く加工して、設計寸法通りの第２の遮光パターン状となるように、その横幅
や配置を調整した。以下に、この遮光膜の調整態様について説明する。
【００５７】
遮光膜の横幅は、上述したように、レジスト作製時に位相シフトマスクに照射する露光
光の波長をλとし、露光光を集光させるレンズの開口数をＮＡとした場合に、遮光膜直下
の半透明膜よりも、０．１５λ／ＮＡ以下の範囲でその横幅が狭くなるように調整した。
【００５８】
また、上記第１の遮光パターンから第２の遮光パターンへの遮光膜のエッチング加工は
、掘り込み溝の設計位置側に偏って遮光膜が残るように、すなわち、隣り合う２つの島状
の半透明膜にて向かい合う端部側にそれぞれ遮光膜が偏って残るように調整した。
【００５９】
次に、硫酸と過酸化水素水とが質量比３：１で混合されてなる剥離液を用いて、第２の
遮光パターン状に調整加工された遮光膜の上の電子線レジスト３０４を除去した。続いて
、電子線レジストを剥離除去した位相シフトマスクの表面を洗浄した後、図３（ｅ）で示
すように、遮光膜３０２や半透明膜３０３を埋め込むようにして、新たに電子線レジスト
３０４を塗布した。その後、図３（ｅ）で示すように、透明マスク基板３０１の掘り込み
溝の設計位置を覆っている電子線レジスト部分に電子ビーム３０５を照射した。
【００６０】
続いて、現像液を用いて、電子ビーム３０５を照射した電子線レジスト部分を除去し、
透明マスク基板の一部を露出させた後、平行平板型反応性イオンエッチング(ＲＩＥ)法等
のドライエッチング法により、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）と酸素（Ｏ２）とを流量
比率２０：１に調整したエッチングガスを用い、図３（ｆ）で示すように、露出させた透
明マスク基板をエッチングして掘り込み溝を形成した。なお、上記半透明膜のエッチング
工程において、この工程と同じ組成のエッチングガスを用いたが、プラズマパワーやガス
圧力等の環境条件を調整して、透明マスク基板までもがエッチングされることを防止した
。
【００６１】
この掘り込み溝の深さ（掘り込み量：ｄ）は、上述したように、位相シフタとして作用
させるため、レジスト作製時に位相シフトマスクに照射する露光光の波長をλと、透明マ
スク基板の屈折率をｎとするとき、ｄ＝λ／｛２（ｎ−１）｝で表される深さに調整した
。
【００６２】
最後に、硫酸と過酸化水素水とが質量比３：１で混合されてなる剥離液を用いて、残存
する電子線レジスト３０４を完全に除去し、本実施の形態１にかかる位相シフトマスクを
完成させた。
【００６３】
上記構造の位相シフトマスク７０２を、図７で示すような、露光光源７０１と、露光投
影系レンズ７０３（開口数（ＮＡ）：０．８５）とからなる投影露光装置に組み込んだ。
露光光源７０１からの露光光（波長：１５７ｎｍ）を位相シフトマスク７０２に照射して
、位相シフトマスクに設けられた透明パターンに合致する露光光を透過させた。そして、
この透過露光光を露光投影系レンズ７０３にて１／４〜１／５のサイズに収束させた後、
ウエハ７０４の上に設けられた均一なフォトレジスト層へ露光することにより、図８で示
すように、シリコン基板８０１からなるウエハ７０４の上にフォトレジストパターン８０
２を形成した。
【００６４】
この本実施の形態１にかかる位相シフトマスクを用いて加工したレジストパターン８０
２を観察したところ、位相シフトマスク上の透明パターンと相似形をなしており、設計寸
法通りの高い解像度で、露光波長以下の極微細なレジストパターン加工が施されているこ
とが確認された。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態１にかかる位相シフトマスクでは、遮光膜と半透明
膜とからなる遮光パターンにおいて、当該遮光パターンに最近接している掘り込み溝側に
遮光膜を偏らせて配置しているため、掘り込み溝周縁の露光光を遮光膜によって強く遮光
して、掘り込み溝が設けられた透明パターン部分の透過露光光のパターンを規定できると
ともに、露光光の一部を半透明膜によって位相反転させつつ、半透明膜の横幅を調整して
その光量を増減させることにより、掘り込み溝が設けられていない透明パターン部分の透
過露光光と干渉させて、その光強度プロファイルを調整することができる。
【００６６】
これにより、位相シフタとしての掘り込み溝が設けられている透明パターン部分を透過
してくる露光光（位相−１８０°）の光強度プロファイルと、掘り込み溝が設けられてい
ない透明パターン部分を透過してくる露光光（位相０°）の光強度プロファイルとを厳密
に一致させることができるため、レジストの加工幅とフォトマスクの設計寸法とのずれ修
正が容易となり、露光波長以下にまでレジストパターンを微細加工する場合であっても、
レジストの解像度を顕著に向上することができる。
【００６７】
さらに、本実施の形態１にかかる位相シフトマスクでは、位相シフタ用の掘り込み溝を
遮光パターンが設けられていない一方主面部分に配しているため、図４、図５で示すよう
に、従来型のアンダーカット加工された位相シフトマスクのような遮光パターン４０６の
一部が透明マスク基板から浮いた構造（図４）とならず、フォトマスクの加工寸法を微細
化させた場合であっても、遮光パターン５０６を透明マスク基板によって確実に支持させ
ることができる（図５）。よって、マスク基板から遮光パターン５０６が剥離しにくく、
フォトマスクの耐久性が高い。
【００６８】
なお、図５は、本発明の位相シフトマスクにおける遮光パターン５０６の加工サイズ依
存性を説明するための図であり、図５（ｂ）や図５（ｃ）は、遮光パターン５０６のサイ
ズと透明パターン５０７のサイズとが、それぞれ図５（ａ）のそれに比して３／４や１／
２に微細化された位相シフトマスクの構造を示している。
【００６９】
〈その他の事項〉
（１）透明マスク基板上の遮光パターンの配置は、上記実施の形態１にかかる掘り込み
溝の垂直側面に揃って、半透明膜と遮光膜との掘り込み溝側の側面が配された、各面が一
致したツライチの構造に限るものではなく、それぞれの側面が若干ずれた構造であっても
よいが、このように側面が完全に揃っている構造であれば、透過露光光に対する遮光パタ
ーンの飛び出しがなく、突出した遮光パターン端部に起因する散乱露光光の転写が確実に
防止できるため好ましい。
【００７０】
（２）上記実施の形態１にかかる位相シフトマスクでは、マスク基板から遮光パターン
が剥離しにくく、フォトマスクの耐久性が向上するが、これには、上述したような、遮光
パターンの端部が透明マスク基板から浮いてしまわないこと以外にも、半透明膜を介して
透明マスク基板上に遮光膜を貼り付けることで、遮光膜を基板上に直接貼り付ける場合と
比べて両者の接着強度が顕著に高くなることも寄与していると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上説明したように、本発明によると、フォトマスクの遮光パターンを微細化しつつ、
フォトマスクの露光光コントラストを向上させ、また、微細化した遮光パターンのフォト
マスクからの剥離を防止することができ、半導体集積回路の微細加工技術にも利用できる
ので、その産業上の利用可能性は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、従来の技術にかかる位相シフトマスクの断面模式図である。
【図２】図２は、本発明にかかる位相シフトマスクの断面模式図である。
【図３】図３は、本発明にかかる位相シフトマスクの製造工程を示す概念図である。
【図４】図４は、従来の技術にかかる位相シフトマスクでの遮光パターンの加工サイズ依存性を説明するための概念図である。
【図５】図５は、本発明にかかる位相シフトマスクでの遮光パターンの加工サイズ依存性を説明するための概念図である。
【図６】図６は、本発明にかかる位相シフトマスクでの光振幅と光強度分布を説明するための概念図である。
【図７】図７は、本発明にかかる位相シフトマスクを備えた光リソグラフィー装置の概念図である。
【図８】図８は、本発明にかかる位相シフトマスクを用いて作製した露光転写後のレジストパターンを示す図である。
【図９】図９は、従来の技術にかかるフォトマスクでの光振幅と光強度分布を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０１    透明マスク基板
１０２    遮光膜
２０１    透明マスク基板
２０２    遮光膜
２０３    半透明膜
２０６    遮光パターン
２０７    透明パターン
３０１    透明マスク基板
３０２    遮光膜
３０３    半透明膜
３０４    電子線レジスト
３０５    電子ビーム
４０１    透明マスク基板
４０２    遮光膜
４０６    遮光パターン
４０７    透明パターン
５０１    透明マスク基板
５０２    遮光膜
５０３    半透明膜
５０６    遮光パターン
５０７    透明パターン
６０１    透明マスク基板
６０２    遮光膜
６０３    半透明膜
６０６    遮光パターン
６０７    透明パターン
７０１    露光光源
７０２    本発明にかかる位相シフトマスク
７０３    露光投影系レンズ
７０４    ウエハ
８０１    シリコン基板
８０２    フォトレジスト
８０３    透明マスク基板
８０４    遮光膜
８０５    半透明膜
９０１  透明マスク基板
９０２  遮光膜
【図１】
2006106253.tif 000003
【図２】
2006106253.tif 000004
【図３】
2006106253.tif 000005
【図４】
2006106253.tif 000006
【図５】
2006106253.tif 000007
【図６】
2006106253.tif 000008
【図７】
2006106253.tif 000009
【図８】
2006106253.tif 000010
【図９】
2006106253.tif 000011