(57)【要約】【課題】レベンソンマスクにおける基板の掘り込み部の側壁からの光を適切に抑制することができ、解像度や焦点深度を改善し、転写特性を向上させることができるレベンソンマスクを提供する。【解決手段】レベンソンマスクの製造方法は、（ａ）工程と（ｂ）工程とを具備している。ここで、（ａ）工程は、透明基板２表面に、第１パターン４と、第２パターン５とを、互いの近傍に形成する。ただし、第１パターン４は光が透過する。第２パターン５は、光が透過し、位相シフト用の凹部６を有する。（ｂ）工程は、凹部６の側壁部７にレーザを照射して、露光用の光の透過率を凹部６の底面部９よりも低くするように側壁部７を変質する。【選択図】図２
2008299159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）透明基板表面に、光が透過する第１パターンと、光が透過し、位相シフト用の凹部を有する第２パターンとを、互いの近傍に形成する工程と、
（ｂ）前記凹部の側壁部にレーザを照射して、露光用の光の透過率を前記凹部の底面部よりも低くするように前記側壁部を変質する工程と
を具備する
レベンソンマスクの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレベンソンマスクの製造方法において、
前記（ｂ）ステップは、
（ｂ１）前記レーザにより、前記側壁部に、複数のボイドを形成する工程を備える
レベンソンマスクの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のレベンソンマスクの製造方法において、
前記（ｂ１）ステップは、
（ｂ１１）前記複数のボイドを３次元のマトリックス状に形成する工程を含み、
前記複数のボイドの各々同士の間隔は、前記露光用の光の半波長以下である
レベンソンマスクの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のレベンソンマスクの製造方法において、
前記（ｂ）ステップは、
（ｂ２）前記レーザにより、前記側壁部に、透明基板と屈折率の異なる複数の領域を形成する工程を備える
レベンソンマスクの製造方法。
【請求項５】
光が透過する第１パターンと、
前記第１パターンの近傍に設けられ、光が透過し、位相シフト用の凹部を有する第２パターンと、
前記凹部の側壁部に設けられ、露光用の光の透過率を前記凹部の底面部よりも低くする変質部と
を具備し、
前記第２パターンを透過した光の位相は、前記第１パターンを透過した光の位相と略１８０度異なる
レベンソンマスク。
【請求項６】
請求項５に記載のレベンソンマスクにおいて、
前記変質部は、前記側壁部に設けられた複数のボイドを有する
レベンソンマスク。
【請求項７】
請求項６に記載のレベンソンマスクにおいて、
前記複数のボイドは、３次元のマトリックス状に配置され、
前記複数のボイドの各々同士の間隔は、前記露光用の光の半波長以下である
レベンソンマスク。
【請求項８】
請求項５に記載のレベンソンマスクの製造方法において、
前記変質部は、前記側壁部に設けられた、透明基板と屈折率の異なる複数の領域を有する
レベンソンマスク。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか一項に記載のレベンソンマスクにおいて、
前記変質部は、前記露光用の光の透過率が１５％以下である
レベンソンマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レベンソンマスク及びレベンソンマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハの微細加工用のフォトマスクとして、位相シフトマスク（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｍａｓｋ）の一種として、レベンソンマスク（Ｌｅｖｅｎｓｏｎ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｍａｓｋ）が知られている。レベンソンマスクは、光の位相を制御することにより、解像度や焦点深度を改善し、転写特性を向上させたフォトマスクである。位相差の制御のために、隣り合うパターンの一方に凹部を設け、光路長を変えている。
【０００３】
図１は、典型的なレベンソンマスクを示す断面図である。レベンソンマスク１０１は、透光性の基板（例示：石英ガラス）１０２上の遮光膜１０３に設けられた第１パターン１０４と第２パターン１０５を具備する。第１パターン１０４は、光ａ１が透過する。第２パターン１０５は、第１パターン１０４の近傍に設けられ、光ｂ１が透過する。第２パターン１０５は、基板１０２を掘り込んで形成された位相シフト用の凹部１０６を有している。基板１０２を透過した光ａ１は、第１パターン１０４を透過し、光ａ２として出射される。一方、基板１０２を透過した光ｂ１は、第２パターン１０５を透過し、光ｂ２として出射される。基板１０２中の光ａ１の位相と、光ｂ１の位相とは等しい。しかし、光ｂ１は凹部１０６の分だけ光ａ１よりも基板１０２を透過する距離が短い。そのため、光路長の違いにより、第２パターン１０５を透過した光ｂ２の位相は、第１パターン１０４を透過した光ａ２の位相と略１８０度異なる。それにより、解像度や焦点深度を改善し、転写特性を向上させることができる。
【０００４】
ここで、上記レベンソンマスク１０１において、露光時に、第１パターン１０４では、光ａ１だけでなく周辺から光ｃも入射する。しかし、基板１０２の表面において、それらの位相が揃っているので、光ａ２の出射に対して光ｃは問題を発生させない。また、第２パターン１０５の凹部１０６の底面部１０９では、光ｂ１だけでなく周辺から光ｄ１も入射する。しかし、底面部１０９において、それらの位相が揃っているので、光ｂ２の出射に対して光ｄ１は問題を発生させない。しかし、第２パターン１０５の凹部１０６の側壁部１０７において、光ｄ２が透過し光ｄ３として出射してしまうと、側壁部１０７での光ｄ２の位相と、底面部１０９での光ｂ１の位相とが異なるため、光ｂ２の位相が所期の位相からずれてしまう。すなわち、光ｂ２の位相は、光ａ２の位相に対して略１８０度異なるべきところ、その１８０度からずれた位相となってしまう。そのような光ｂ２が半導体ウェハー表面に到達すると、半導体ウェハーでの焦点深度や解像度の劣化が生じる不具合が発生する。側壁部１０７からの光ｄ３を抑える技術が望まれている。
【０００５】
関連する技術として、特開２０００−８１６９６号公報に位相シフトマスク及びその製造方法が開示されている。この位相シフトマスクは、透明基板内に位相シフト領域として凹部が形成されたフォトマスクにおいて、凹部の側壁を遮光膜で覆うことを特徴とする。この位相シフトマスクの製造方法は、透明基板上に、薄膜及びレジスト膜を順次形成する工程と、位相シフト領域として凹部パターンを形成するために前記レジスト膜をパターニングし、前記レジスト膜のパターンをマスクに前記薄膜を除去する工程と、前記薄膜を除去した部位の透明基板を位相が１８０°シフトする所定の深さまで除去する工程と、形成した凹部へ前記薄膜とは異なる材質の遮光材料を埋め込む工程と、これを平坦化し透明基板表面全体に遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜上にレジスト膜を形成し、凹部の側壁に前記遮光膜が十分に光を遮光する厚さをもつように前記レジスト膜をパターニングする工程と、前記レジスト膜のパターンをマスクに前記遮光膜及び薄膜を除去する工程を有することを特徴とする。
【０００６】
特開平１１−１１９４１１号公報に位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法が開示されている。この位相シフトマスクは、露光光に対して透明な基体に、遮光膜からなる遮光部と、光透過パターンである第１のパターンと第２のパターンとを形成し、該第１のパターンは基体を掘り込んで形成したものであり、第１のパターンを透過した光と、第２のパターンを透過した光の位相は略１８０度異なる。この位相シフトマスクにおいて、第１のパターンの側壁には、サイドウォール状パターンが形成されており、該サイドウォールパターンもしくはサイドウォールパターン上の遮光膜が導波路効果を消失もしくは軽減することにより、第１のパターンを透過した光によって被露光材上に転写されるパターンの線幅と、第２のパターンを透過した光によって被露光材上に転写されるパターンの線幅とがほぼ等しいものとしたことを特徴とする。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−８１６９６号公報
【特許文献２】特開平１１−１１９４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特開２０００−８１６９６号公報や特開平１１−１１９４１１号公報の記載における凹部（基板の掘り込み部）の側壁部に遮光膜を形成する方法では、遮光膜を側壁部に蒸着する工程が、レベンソンマスクの製造面で非常に負担が大きいと考えられる。すなわち、凹部の側壁部に遮光膜を蒸着するためには、まず、マスクパターンを作成した後にマスク全面に遮光膜（例示：クロム）を蒸着し、レジスト塗布後に遮光膜を残したい側壁部のみ描画及び現像し、エッチング処理する必要がある。これらの工程を実施することは、マスクの作成工期の延長、マスクコストの増大、欠陥発生率の増加等の要因となり、マスクを製造する上で非常に負担となる。
マスクの作成工期の延長、マスクコストの増大、欠陥発生率の増加等を抑制しながら、凹部（基板の掘り込み部）の側壁部からの光を適切に抑制する技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明のレベンソンマスクの製造方法は、（ａ）工程と（ｂ）工程とを具備している。
ここで、（ａ）工程は、透明基板（２）表面に、第１パターン（４）と、第２パターン（５）とを、互いの近傍に形成する。ただし、第１パターン（４）は光が透過する。第２パターン（５）は、光が透過し、位相シフト用の凹部（６）を有する。（ｂ）工程は、凹部（６）の側壁部（７）にレーザを照射して、露光用の光の透過率を凹部（６）の底面部（９）よりも低くするように側壁部（７）を変質する。
【００１１】
本発明では、凹部（６）の側壁部（７）にレーザを照射して、その側壁部（７）における透明基板（２）の性質を変化させることで、その側壁部（７）における露光用の光の透過率を低くすることができる。レーザーは、透明基板（２）の所望の位置にピンポイントで照射し、その位置での特性を変化させることができ、極めて制御性が高い。そのようなレーザーを用いることで、遮光膜の蒸着及びそれに続くリソグラフィー工程等に伴うマスクの作成工期の延長、マスクコストの増大、欠陥発生率の増加を抑制しながら、凹部（基板の掘り込み部）の側壁部からの光を適切に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、レベンソンマスクにおける凹部（基板の掘り込み部）の側壁部からの光を適切に抑制することができ、解像度や焦点深度を改善し、転写特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】
【００１３】
以下、本発明のレベンソンマスク及びレベンソンマスクの製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図２は、本発明のレベンソンマスクの実施の形態の構成を示す断面図である。レベンソンマスク１は、第１パターン４と、第２パターン５と、透過低減部８を具備している。
【００１５】
第１パターン４は、透光性の基板２上の遮光膜３に設けられている。基板２は、石英ガラスに例示される。遮光膜３は、クロム（Ｃｒ）膜に例示される。露光用の光Ａ１は、基板２側から第１パターン４を透過し、光Ａ２として露光対象ヘ向けて出射される。
【００１６】
第２パターン５は、第１パターン４の近傍に、透光性の基板２上の遮光膜３に設けられている。第２パターン５は、基板２を掘り込んで形成された位相シフト用の凹部６を有している。露光用の光Ｂ１は、基板２側から第２パターン５を透過し、光Ｂ２として露光対象へ向けて出射される。
【００１７】
変質部としての透過低減部８は、凹部６の側壁部７の表面又は内側（基板２側）に設けられ、露光用の光の透過率を凹部６の底面部９よりも低くする。露光用の光の透過率は、１５％以下であることが好ましい。それにより、凹部６の側壁部７からの光を効果的に抑制し、光Ｂ２への影響を排除することが可能となる。
【００１８】
透過低減部８は、側壁部７の基板２の材料を変質させて、形成されている。透過低減部８は、例えば、側壁部７の内側に形成された複数の微小なボイドの集合とすることができる。このような複数のボイドが密集して存在すると、側面部７を通過しようとする露光用の光は、それら多くのボイドで乱反射される。そのため、その透過が抑制され、露光用の光の透過率を低減することができる。複数のボイドの各々同士の間隔は、露光用の光の半波長以下であることが好ましい。乱反射を効率的に起こすことができるからである。複数のボイドは、３次元のマトリックス状に配置することは、後述されるようにレーザーでボイドを製造するときの制御の容易性の面で好ましい。
【００１９】
また、透過低減部８は、例えば、側壁部７の内側に形成された屈折率の異なる複数の領域とすることができる。このような複数の領域は、隣り合う領域との境界面が様々な方向を向いている。そのため、側面部７を通過しようとする露光用の光は、それら多くの境界面で乱反射される。そのため、その透過が抑制され、露光用の光の透過率を低減することができる。
【００２０】
また、透過低減部８は、例えば、側壁部７の表面に形成された細かな凹凸とすることができる。いわゆる曇ガラスの場合と同様に、このような細かな凹凸により、側面部７を通過しようとする露光用の光は、側壁部７の表面で乱反射される。そのため、その透過が抑制され、露光用の光の透過率を低減することができる。
【００２１】
ここで、レベンソンマスク１において、露光時に、第１パターン４では、光Ａ１だけでなく周辺から光Ｃも入射する。しかし、基板２の表面において、それらの位相が揃っているので、光Ａ２の出射に対して光Ｃは問題を発生させない。また、第２パターン５の凹部６の底面部９では、光Ｂ１だけでなく周辺から光Ｄ１も入射する。しかし、底面部９において、それらの位相が揃っているので、光Ｂ２の出射に対して光Ｄ１は問題を発生させない。更に、第２パターン５の凹部６の側壁部７に光Ｄ２が到達し、透過する可能性がある。しかし、本発明では、上記のように透過低減部８は、側壁部７に到達した光Ｄ２が側壁部７を貫通することを抑制することができる。すなわち、図１における光ｄ１を大幅に抑制することができる。それにより、側壁部７の位相と底面部９での位相とが異なる光Ｄ２と光Ｂ１とが第２パターン５へ出射され、互いに干渉して、光Ｂ２の位相が所期の位相からずれてしまう、ということを防止することができる。すなわち、光Ｂ２の位相は、光Ａ２の位相に対して略１８０度異なるようにする、という所期の目的をより確実に達成することができる。その結果、半導体ウェハーでの焦点深度や解像度の劣化を抑えることが可能となる。
【００２２】
次に、本発明のレベンソンマスクの製造方法の実施の形態について説明する。
図３〜図６は、本発明のレベンソンマスクの製造方法の実施の形態を示す断面図である。
【００２３】
図３（ａ）を参照して、基板２としての合成石英ガラス上に、遮光膜３としてクロム膜を形成する。図３（ｂ）を参照して、遮光膜３を覆うようにレジスト２１を塗布する。図３（ｃ）を参照して、レジスト２１をパターンニングして、露光、現像を行う。それにより、レジスト２１の第１パターン４形成予定の位置にパターン３１を、レジスト２１の第２パターン５形成予定の位置にパターン３２を、それぞれ形成する。パターン３１及びパターン３２では、遮光膜３が露出している。
【００２４】
図４（ａ）を参照して、パターン３１及びパターン３２の遮光膜３をエッチングにより除去する。それにより、遮光膜３に第１パターン４及びパターン３３をそれぞれ形成する。第１パターン４及びパターン３３では、基板２が露出している。図４（ｂ）を参照して、遮光膜３を覆うレジスト２１を剥離して、遮光膜３を露出させる。図４（ｃ）を参照して、遮光膜３、第１パターン４及びパターン３３を覆うようにレジスト２２を塗布する。
【００２５】
図５（ａ）を参照して、レジスト２２をパターンニングして、露光、現像を行う。それにより、レジスト２２の第２パターン５形成予定の位置にパターン３４を形成する。パターン３４では、基板２が露出している。図５（ｂ）を参照して、パターン３４の基板２を所定の深さだけエッチングする。それにより、遮光膜３及び基板２に凹部６を有する第２パターン５が形成される。第２パターン５では、凹部６の側面部及び底面部が露出している。図５（ｃ）を参照して、遮光膜３及び第１パターン４を覆うレジスト２２を剥離して、遮光膜３、及び第１パターン４を露出させる。凹部６の深さは、同位相の光が第１パターン４及び第２パターン５を透過したとき、第１パターン４を透過した光の位相と、第２パターン５を透過した光の位相とが、光路長の相違により略１８０度ずれるような深さに設定される。
なお、ここまでの製造方法は、図５（ｃ）に示されるマスクと同じ構成を有するマスクが形成されるならば、他の方法を用いても良い。
【００２６】
図６を参照して、基板２における遮光膜３の成膜面と反対の側から、凹部６の側壁部の内側又は表面にレーザーを照射する。それにより、ガラスの所定の位置に選択的にダメージを与えて、その部分を変質させて、上記の透過低減部８を形成する。
【００２７】
ここで、図において、透過低減部８を形成する装置は、制御装置１１、レーザー１２、光学系１３、ステージ駆動装置１４、Ｘ−Ｙステージ１５を備える。
Ｘ−Ｙステージ１５は、基板２を載置する。駆動装置１４は、Ｘ−Ｙステージ１５を所望の位置に移動する。それにより、基板２を比較的大きく移動したい場合、この駆動装置１４を用いて移動させることができる。レーザー１２は、基板２へレーザー光を照射する。詳細は後述する。光学系１３は、レーザー光の照射位置（焦点位置）を制御する。それにより、微細な領域に細かく焦点を移動させてレーザー光を照射することができる。制御装置１１は、レーザー１２と光学系１３と駆動装置１４とを互いに連動させて、レーザー光が凹部６の側壁部７の所望の位置を照射するように制御する。
【００２８】
ここで、レーザー１２は、例えば、フェムトレーザーであることがより好ましい。フェムトレーザーは、数フェムト秒（１０−１５秒）から数百フェムト秒の間だけ発光することのできる光レーザーのことである。凹部６の側壁部７の所定の位置を選択的に変質させるためには、非常に微細な領域を精度良くレーザーで照射する必要がある。また、不要な部分まで変質が及ぶようなことも避ける必要がある。フェムトレーザーでは、レーザー光の１回のパルスで照射される部分の領域を狭くし、そのエネルギーを小さく限定することができる。それにより、周辺には影響を与えず、その焦点付近の狭い領域で構造を変化させ、光の屈折率を変えることが可能となる。それにより、透過低減部８を所望の特性を有するように制御することができる。
【００２９】
合成石英ガラス（基板２）に複数のボイド（透過低減部８）を形成する場合、例えば、レーザー光の波長を７００〜９００ｎｍ（より好ましくは８００ｎｍ）、エネルギー４〜１２μＪ（より好ましくは８μＪ）を有する１００〜９００フェムト秒の１パルスを一つのボイド形成のために照射する。複数のボイドは、加工制御のし易さや透過率の制御のしやすさから、側壁部７の側壁に対して、平行な面に並ぶように層状にボイドを形成することが好ましい。三次元的に規則正しく並ぶ配置をとることは、レーザー加工での位置制御が容易となる。また、層の数や一層中のボイドの密度により、透過率を容易に制御することができる。
【００３０】
以上のプロセスにより、本発明のレベンソンマスク１が製造される。
【００３１】
本発明において、上記レーザーを用いた製造プロセスを用いて側壁部に透過低減部を設けることにより、側壁部に遮光膜を形成する場合に比較して容易かつ短期間でレベンソンマスクを形成することが可能となる。それにより、マスクの作成工期の延長、マスクコストの増大、欠陥発生率の増加等を抑制しながら、凹部（基板の掘り込み部）の側壁部からの光を適切に抑制することができる。
【００３２】
本発明により、レベンソンマスクにおける凹部（基板の掘り込み部）の側壁部からの光を適切に抑制することができ、解像度や焦点深度を改善し、転写特性を向上させることができる。
【００３３】
本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、典型的なレベンソンマスクを示す断面図である。
【図２】図２は、本発明のレベンソンマスクの実施の形態の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明のレベンソンマスクの製造方法の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明のレベンソンマスクの製造方法の実施の形態を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明のレベンソンマスクの製造方法の実施の形態を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明のレベンソンマスクの製造方法の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、１０１    レベンソンマスク
２、１０２    基板
３、１０３    遮光膜
４、１０４    第１パターン
５、１０５    第２パターン
６、１０６    凹部
７、１０７    側壁部
８    透過低減部
９、１０９    底面部
１１    制御装置
１２    レーザー
１３    光学系
１４    駆動装置
１５    Ｘ−Ｙステージ
２１、２２    レジスト
３１、３２、３３、３４    パターン
【図１】
2008299159.tif 000003
【図２】
2008299159.tif 000004
【図３】
2008299159.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008299159.tif 000007
【図６】
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