(57)【要約】【課題】本発明は、用いる透過率調整部を透過する透過光の位相のシフト量および透過率の調整が容易であり、かつ容易に製造が可能であることから最終的に低コストで製造することができる位相シフトマスクを提供することを主目的とするものである。【解決手段】本発明は、上記目的を達成するために、透明基板と、上記透明基板上に形成された光透過領域と、上記光透過領域に対し透過光の位相が実質上反転する位相シフト領域と、上記光透過領域の透過光位相と実質上同位相であり、上記光透過領域と光透過率が異なるように調整する透過率調整領域とを有し、上記透過率調整領域がタンタルを主成分とする透過率調整部を透明基板上に配置してなる領域であることを特徴とする位相シフトマスクを提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板上に形成された光透過領域と、前記光透過領域に対し透過光の位相が実質上反転する位相シフト領域と、前記光透過領域の透過光位相と実質上同位相であり、前記光透過領域と光透過率が異なるように調整する透過率調整領域とを有し、前記透過率調整領域がタンタルを主成分とする透過率調整部が透明基板上に形成されてなる領域であることを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項２】
前記光透過領域と前記位相シフト領域との境界部分に転写像を形成する位相シフトマスクであって、前記透過率調整領域が前記境界部分の光透過領域側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスク。
【請求項３】
前記位相シフト領域に沿って転写像を形成する位相シフトマスクであって、前記位相シフト領域に沿って存在する前記位相シフト領域と他の領域との二つの境界部分の内の少なくとも一方の境界部分の他の領域側に前記透過率調整領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスク。
【請求項４】
前記透過率調整領域の透過率が、前記光透過領域の透過率を１００とした場合に１〜６０の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
【請求項５】
前記透過率調整部が、タンタルとクロムとの合金を主成分とするものであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の位相シフトマスク。
【請求項６】
透明基板上にタンタルを主成分とし、光透過率を調整する透過率調整層を形成する透過率調整層形成工程と、
前記透過率調整層上に第１のレジスト層を形成する第１レジスト層形成工程と、
前記第１レジスト層に対しエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、位相シフト領域に相当する部分の透過率調整層と透明基材とをエッチングして、位相シフト領域を形成する位相シフト領域形成工程と、
前記位相シフト領域が形成された基板上に第２レジスト層を形成する第２レジスト層形成工程と、
前記第２レジスト層に対してエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、光透過領域に相当する部分の透過率調整層をエッチングして、光透過領域を形成する光透過領域形成工程とを有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【請求項７】
透明基板上にタンタルを主成分とし、光透過率を調整する透過率調整層を形成する透過率調整層形成工程と、
前記透過率調整層上に第１のレジスト層を形成する第１レジスト層形成工程と、
前記第１レジスト層に対しエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、位相シフト領域に相当する部分および光透過領域に相当する部分の透過率調整層をエッチングする光透過領域形成工程と、
前記光透過領域が形成された基板上に第２レジスト層を形成する第２レジスト層形成工程と、
前記第２レジスト層に対してエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、位相シフト領域に相当する部分の透明基板をエッチングして、位相シフト領域を形成する位相シフト領域形成工程とを有す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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体デバイス製造に用いられるフォトマスクに係わり、特に、ウエーハ上に微細なパターンを高密度に投影形成する、位相シフトマスクとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体集積回路素子の微細化に伴い、リソグラフィ工程での露光波長の短波長化とともに、位相シフトマスク（位相シフトフォトマスクあるいは位相シフトレチクルともいう）を用いた位相シフト露光法が広く使われるようになってきている。位相シフトマスクには位相シフターが設けられており、ウエーハへの転写露光時に位相シフターを通り位相が変わった光と、位相シフターを通らずに位相が変わっていない光との干渉を利用して、解像力を向上させることができる。
【０００３】
このような位相シフトマスクについては、特許文献１および特許文献２にすでに基本的な考え、原理は記載されている。位相シフトマスクを用いた露光法は、同じ投影露光装置を使用しても、マスクを従来のフォトマスクから位相シフトマスクに代えることにより、マスクからウエーハに転写されるデバイスパターンの解像度を上げることができると共に、焦点深度を深くすることができるという大きな特徴を有する。
【０００４】
位相シフトマスクにはレベンソン型、ハーフトーン型、クロムレス型、アウトライン型等の各種方式があり、さらにそれぞれの方式において、位相シフターが遮光膜パターンを介して合成石英ガラス等の透明基板の上側に設ける構造（シフター上置き型）と透明基板をエッチングにより彫り込んで位相シフター部とする構造（基板彫り込み型）等がある。
【０００５】
レベンソン型位相シフトマスクは、大きな解像度向上効果を示すが、適用できるパターン配置に制約がある。半導体素子の集積度が高くなるにつれて、位相シフトマスクと共にトリムマスクを使って縮小した長さを有するゲートが製造されている。トリムマスクとは、位相シフトマスクを通った光のうちウエーハに達してはならない光を遮断するマスクを言う。所望の転写パターンを得るために位相シフトマスクと相補関係を持つトリムマスクによる２回の露光が必要となるため、工程増加によりスループットが低くなることが問題であった。
【０００６】
ハーフトーン型位相シフトマスクは、遮光部に相当する吸収体が一部光を透過し、この透過光と主パターンの光とは位相が反転しているため、境界部では位相反転効果による光強度低下が起こり光強度分布の裾の広がりを抑えることができる。しかしながら、他の方式の位相シフトマスクに比べると解像度向上効果は低い上、疎密パターン依存性があることが問題であった。
【０００７】
アウトライン型位相シフトマスクは、ハーフトーン膜と位相シフターを組み合わせた方式で、解像度向上効果が大きく、疎密パターンの依存性は小さいという利点がある。例えば、このようなハーフトーン膜を用いるアウトライン型位相シフトマスクの例は、非特許文献１に示されている。
【０００８】
また、クロムレス型位相シフトマスクは、開口部に位相シフターのエッジがあるとその部分では位相が０度から１８０度まで急激に変化しているため、転写結像面に光強度零のラインができることになる。
【０００９】
従来のクロムレス型位相シフトマスクにおいては、位相シフターのエッジにおける光干渉を利用しているため、いずれの部分においても同一の線幅のパターンしか形成できないという問題があった。すなわち、露光量により線幅を変化させることは可能であるが、パターン毎に線幅を変えることができず、パターン形成の自由度が低いという問題がある。
【００１０】
これらの問題に対応するもので、任意のパターン幅でかつ少ない工程で所望のパターンの転写を可能にする方法としては、特許文献３にクロムレス型位相シフトマスクにクロム遮光膜からなる補助パターンを設けた方法が記載されている。
【００１１】
さらに、特許文献４にはクロムレス型位相シフトマスクに低透過率ハーフトーンパターンを設けた方法が記載されている。
【００１２】
しかしながら、ハーフトーン層を用いる場合、スパッタ等の成膜方法で露光光の透過に対して上記の条件を満たした上で所望の透過率に制御することが困難で、製造工程が煩雑になるためマスク製造コストが高くなり、またピンホール欠陥が増大する欠点がある。
【００１３】
このようなハーフトーン層の例としては、特許文献５で示される金属や金属シリサイドの酸化膜、窒化膜などが一般的に使用される。しかしながら、このような位相シフトマスクは一般的に製造工程が複雑でコストが高いという問題点があった。
【００１４】
例えば、図７および図８に示される従来のアウトライン型の位相シフトマスクにおいては、光透過領域１の周囲に位相シフト領域２が形成されており、この光透過領域１と位相シフト領域２との透過光の位相が実質反転するように設けられている。そして、さらに上記位相シフト領域２上には、上記位相シフト領域２の表面に形成された透過率調整部４を有する透過率調整領域３が形成されている。そして、この透過率調整領域３の透過光は、上記位相シフト領域２から透過した光とその位相が実質的に反転するように形成されている。このようなアウトライン型の位相シフトマスクは、光透過領域１と位相シフト領域２と透過率調整領域３との複合的な光強度により転写像が形成される。
【００１５】
このようなアウトライン型の位相シフトマスクに用いられる透過率調整部は、通常透過率と位相のシフトの両者を調整する必要があり、設計的に困難な場合がある。また、これらを調整するために多層化したものもあるが、コストおよび工程面で問題となる場合がある。
【００１６】
また、図９はクロムレス型の位相シフトマスクを示すものであり、このクロムレス型の位相シフトマスクは、光透過領域１と位相シフト領域２との境界部分の光透過領域１側に透過率調整部４が形成されて透過率調整領域３とされている。
【００１７】
このようなクロムレス型の位相シフトマスクは光透過領域１と位相シフト領域２と透過率調整領域３との複合的な光強度により転写像が形成されるものであるが、この場合の透過率調整部も上記アウトライン型の場合と同様の問題点を有するものである。
【００１８】
【特許文献１】
特開昭５８−１７３７４４号
【特許文献２】
特公昭６２−５９２９６号
【特許文献３】
特開２００１−３５８０７０号
【特許文献４】
特開２００１−３５６４６６号
【特許文献５】
特許第３２６２３０２号
【非特許文献１】
２００２  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｏｎ  ＶＬＳＩ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ，  ｐ．２００−２０１，  Ａ．Ｍｉｓａｋａ  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｓｕｐｅｒ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｗｉｔｈ  ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔｉｎｇ  ｍａｓｋ  ａｖａｉｌａｂｌｅ  ｆｏｒ  ｒａｎｄｏｍ  ｐａｔｔｅｒｎｓ”
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、用いる透過率調整部を透過する透過光の位相のシフト量および透過率の調整が容易であり、かつ容易に製造が可能であることから最終的に低コストで製造することができる位相シフトマスクを提供することを主目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、透明基板と、上記透明基板上に形成された光透過領域と、上記光透過領域に対し透過光の位相が実質上反転する位相シフト領域と、上記光透過領域の透過光位相と実質上同位相であり、上記光透過領域と光透過率が異なるように調整する透過率調整領域とを有し、上記透過率調整領域がタンタルを主成分とする透過率調整部を透明基板上に配置してなる領域であることを特徴とする位相シフトマスクを提供する。
【００２１】
タンタルを主成分とする透過率調整部は、膜厚等を変化させて透過率を変化させた場合でも、光透過領域の透過光位相と実質上同位相の透過光を得ることができる領域を有する。したがって、光透過領域と、この光透過領域に対し透過光の位相が実質上反転する位相シフト領域と、上記光透過領域の透過光位相と実質上同位相であり、上記光透過領域と光透過率が異なるように調整する透過率調整領域とを所定の設計により配置させた種々の位相シフトマスクを簡便にかつ低コストで提供することが可能となる。
【００２２】
このような本発明の位相シフトマスクの一例としては、上記光透過領域と上記位相シフト領域との境界部分に転写像を形成する位相シフトマスクであって、上記透過率調整領域が上記境界部分の光透過領域側に形成されていることを特徴とするいわゆるクロムレス型の位相シフトマスクや、上記位相シフト領域に沿って転写像を形成する位相シフトマスクであって、上記位相シフト領域に沿って存在する上記位相シフト領域と他の領域との二つの境界部分の内の少なくとも一方の境界部分の他の領域側に上記透過率調整領域が形成されていることを特徴とするいわゆるアウトライン型の位相シフトマスクを挙げることができ、本発明においては、上述したタンタルを主成分とする透過率調整部が配置されてなる透過率調整領域の利点を活かすことができる点から、これらクロムレス型の位相シフトマスクおよびアウトライン型の位相シフトマスクとすることが好ましい。
【００２３】
また、本発明においては、上記透過率調整領域の透過率が、上記光透過領域の透過率を１００とした場合に１〜６０の範囲内であることが好ましい。この範囲内であれば、上記光透過領域の透過光位相と実質上同位相とすることが比較的容易にできるからである。
【００２４】
さらに、上記本発明においては、上記透過率調整部が、タンタルとクロムとの合金を主成分とするものであることが好ましい。タンタルとクロムとの合金を主成分とすることにより、安定して広い透過率の範囲で上記光透過領域の透過光位相と実質上同位相とすることが可能となるからである。
【００２５】
本発明はまた、以下に示す二つの位相シフトマスクの製造方法を提供する。
【００２６】
第１の製造方法は、透明基板上にタンタルを主成分とし、光透過率を調整する透過率調整層を形成する透過率調整層形成工程と、上記透過率調整層上に第１のレジスト層を形成する第１レジスト層形成工程と、上記第１レジスト層に対しエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、位相シフト領域に相当する部分の透過率調整層と透明基材とをエッチングして、位相シフト領域を形成する位相シフト領域形成工程と、上記位相シフト領域が形成された基板上に第２レジスト層を形成する第２レジスト層形成工程と、上記第２レジスト層に対してエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、光透過領域に相当する部分の透過率調整層をエッチングして、光透過領域を形成する光透過領域形成工程とを有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法である。
【００２７】
また、第２の製造方法は、透明基板上にタンタルを主成分とし、光透過率を調整する透過率調整層を形成する透過率調整層形成工程と、上記透過率調整層上に第１のレジスト層を形成する第１レジスト層形成工程と、上記第１レジスト層に対しエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、位相シフト領域に相当する部分および光透過領域に相当する部分の透過率調整層をエッチングする光透過領域形成工程と、上記光透過領域が形成された基板上に第２レジスト層を形成する第２レジスト層形成工程と、上記第２レジスト層に対してエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、位相シフト領域に相当する部分の透明基板をエッチングして、位相シフト領域を形成する位相シフト領域形成工程とを有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法である。
【００２８】
いずれの製造方法も、上述した本発明の位相シフトマスクを効率的に製造することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の位相シフトマスクおよびその製造方法について詳細に説明する。
【００３０】
Ａ．位相シフトマスク
まず、本発明の位相シフトマスクについて説明する。本発明の位相シフトマスクは、透明基板と、上記透明基板上に形成された光透過領域と、上記光透過領域に対し透過光の位相が実質上反転する位相シフト領域と、上記光透過領域の透過光位相と実質上同位相であり、上記光透過領域と光透過率が異なるように調整する透過率調整領域とを有し、上記透過率調整領域がタンタルを主成分とする透過率調整部が透明基板上に形成されてなる領域であることを特徴とするものである。
【００３１】
従来用いられているような位相シフトマスクのハーフトーン膜等と称される透過率調整部は、位相シフトマスクの設計上、所定の位相シフトが生じかつ所定の透過率である必要があった。しかしながら、このような条件を満たすようにスパッタリング等の成膜方法により成膜することは非常に難しく、製造工程が煩雑になるため最終的に得られる位相シフトマスクの製造コストが高くなってしまうといった問題があった。
【００３２】
本発明者等は、上記問題を解決すべく種々検討した結果、タンタルを主成分とする金属薄膜層からなる透過率調整部が配置されてなる透過率調整領域は、透過率の低い領域から高い領域までの広い範囲の領域にわたり、透過率調整領域の透過光の位相が、光透過領域の透過光位相と実質的に同位相であるという新たな知見を得、この知見に基づき本発明を完成させるに至ったものである。
【００３３】
図１は、クロムを３重量％含むタンタル−クロム合金を用い、膜厚を変えて成膜して、その波長１９３ｎｍの光に対する透過率と位相差との関係を示すものである。図１に示すように、このようなタンタルを主成分とする金属薄膜は、透過率の高い領域から低い領域にわたる広い領域で、位相差が実質的に０近辺の領域となる。これは、所定の範囲で透過率を変化させても位相の変化が起こらないことを示すものである。なお、測定は、レーザーテック社製、位相差透過率測定装置ＭＰＭ−１９３により測定した値である。
【００３４】
すなわち、このようなタンタルを主成分とする透過率調整部は、透過率調整領域の透過光の位相が、光透過領域の透過光位相と実質的に同位相になるような調整が容易であることから、位相シフトマスクの構造を複雑にすること無く、境界部の位相反転による光強度低下効果が大きく、解像度と焦点深度が良好な位相シフトマスクが製造できるのである。
【００３５】
以下、このような本発明の位相シフトマスクについて、透過率調整領域、光透過領域、および位相シフト領域に分けて説明する。
【００３６】
１．透過率調整領域
本発明における透過率調整領域は、透明基板上にタンタルを主成分とする透過率調整部が配置されてなり、光透過領域の透過光位相と実質上同位相であり、かつ光透過領域と光透過率が異なるように調整された領域である。
【００３７】
（透過率調整部）
本発明に用いられる透過率調整部は、タンタルを主成分とする金属薄膜により構成されるものである。
【００３８】
ここで、タンタルを主成分とするとは、上述したような特性を有する程度にタンタルが含まれていることを示すものであり、具体的にはタンタルを少なくとも７０重量％以上含有することことが好ましい。
【００３９】
タンタル以外に含まれる金属としては、クロムを含むものであることが好ましい。クロムを含有させることにより、タンタルを主成分とする膜のエッチングをクロムに近い条件でエッチングすることが可能である。また、フォトマスクに使用される遮光膜や透過率調整膜の主流はクロムであるため、従来あるエッチングシステムで対応可能であるという利点を有する。好ましいクロムの含有率としては、クロムを３０重量％以下の含有とすることが好ましい。
【００４０】
また、必要に応じて他の材料を含有させることも可能である。具体的には、アルミニウム、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、シリコン等が含有される。
【００４１】
本発明に用いられる透過率調整部の製造方法としては、特に限定されるものではないが、ＰＶＤ法、中でもスパッタリング法により上記タンタルを主成分とする金属薄膜である透過率調整層を形成し、これをフォトリソグラフィ法によりパターニングすることによりパターン状の透過率調整部とされる。
【００４２】
（透明基板）
本発明においては、上記透過率調整部が透明基板上に配置されて透過率調整領域とされる。この透明基板としては、通常のフォトマスクや位相シフトマスクに使用される合成石英基板や単結晶ホワイトサファイア、短波長紫外線の透過率が高いフッ化カルシウムやフッ化マグネシウム等の材料が使用される。
【００４３】
（透過率調整領域）
本発明における透過率調整領域は、上記透明基板上に上述した透過率調整部が配置されてなるものである。この透過率調整領域における光の透過率は、特に限定されるものではないが、後述する光透過領域における光の透過率を１００とした場合に１〜６０の範囲内であることが好ましく、特に３〜５０の範囲内であることが好ましい。この範囲内が透過率調整領域として必要とされる可能性が高い範囲であり、かつ後述する光透過領域の透過光位相と実質的に同一の位相とするのが容易な範囲であるからである。
【００４４】
なお、上記光の透過率は、本発明の位相シフトマスクが用いられる光の波長におけるものであり、例えば、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザー（１５７ｎｍ）等の光に対するものである。
【００４５】
本発明において、後述する光透過領域の透過光位相と実質上同位相とは、転写像を形成できる程度に同位相となっていればよいのであり、具体的には±１０°の範囲内、好ましくは±３°の範囲内である。
【００４６】
（その他）
本発明に用いられる透過光調整領域の透過光調整部表面には、必要に応じてさらにクロムやクロム化合物からなる遮光膜や反射防止膜、珪素酸化物やＳＯＧからなるエッチングストッパーや位相シフト層等を設けることも可能である。
【００４７】
２．光透過領域
本発明における光透過領域は、透過光が上記透明基板の透過光と同位相となる領域であれば特に限定されるものではないが、通常は透明基板をそのまま用いて光透過領域とされる。
【００４８】
透明基板については、上記透過率調整領域において説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００４９】
３．位相シフト領域
本発明における位相シフト領域とは、上記光透過領域に対し透過光の位相が実質上反転する領域である。具体的には、透明基板が露光光の位相差１８０°分彫り込まれた領域や、露光光の位相差１８０°の位相シフト部が透明基板上に配置された領域である。このような位相シフト部としては、例えば露光光の波長の半分の光路差が生じる厚みを有する透過性膜等を用いて作成することができる。
【００５０】
ここで、実質上反転するとは、上記光透過領域の透過光に対して位相が反転することにより、転写像が形成できる程度の範囲内であれば特に限定されるものではないが、具体的には１８０°±１０°の範囲内、特に１８０°±３°の範囲で光透過領域の透過光に対して位相がシフトしている状態を示すものである。
【００５１】
４．具体的態様
本発明の位相シフトマスクは、上述した透過光調整領域、光透過領域、および位相シフト領域がパターン状に形成されることにより所定の転写像が被露光材料表面に得られるものであれば特に限定されるものではない。しかしながら、本発明の位相シフトマスクの利点を十分に発揮することができる点から、いわゆるアウトライン型の位相シフトマスクおよびのいわゆるクロムレス型位相シフトマスクであることが好ましい。以下、それぞれの位相シフトマスクについて説明する。
【００５２】
（１）アウトライン型位相シフトマスク
本発明におけるアウトライン型位相シフトマスクは、上記光透過領域と上記位相シフト領域と上記透過率調整領域との複合的な光強度により転写像を形成する位相シフトマスクであって、上記位相シフト領域に沿って存在する上記位相シフト領域と他の領域との二つの境界部分の内の少なくとも一方の境界部分の他の領域側に上記透過率調整領域が形成されていることを特徴とするものである。
【００５３】
このような本発明におけるアウトライン型位相シフトマスクの一例について図２を用いて具体的に説明する。透明基板５の中央部には、透明基板５表面が露出した光透過領域１が形成されている。この光透過領域１の周囲を囲うように位相シフト領域２が形成されている。この例における位相シフト領域２は、透明基板５が光透過領域１の透過光に対して位相差が１８０°となるように彫り込まれて形成されている。そして、この位相シフト領域２の外側にはタンタルを主成分とする金属薄膜で形成されている透過率調整部４が形成され、透過率調整領域３とされている。
【００５４】
この例は、位相差シフト領域２と他の領域との境界部分の内の一方の境界部分に透過率調整領域が形成された例であるが、図３は、位相シフト領域２の両側の境界部分に透過率調整部４が形成された例を示すものである。この例においても、透明基板５の中央部には、透明基板５表面が露出した略正方形状の光透過領域１が形成されている。この光透過領域１の各４辺の外側には各辺と同程度の長さの位相シフト領域２が形成されている。この位相シフト領域２も上記例と同様に透明基板５が光透過領域１の透過光に対して位相差が１８０°となるように彫り込まれて形成されている。そして、この位相シフト領域に沿って存在する二つの他の領域との境界部分にはタンタルを主成分とする薄膜からなる透過率調整部４が形成され、透過率調整領域３とされている。この例では、透過率調整領域は、光透過領域１および位相シフト領域２を除く全て領域に形成されているが、本発明においては、特にこれに限定されるものではなく、境界部分から被露光材料表面に転写像を形成するのに必要な範囲で形成されていればよい。
【００５５】
（２）クロムレス型位相シフトマスク
本発明におけるクロムレス型位相シフトマスクは、上記光透過領域と上記位相シフト領域と上記透過率調整領域との複合的な光強度により転写像を形成する位相シフトマスクであって、上記透過率調整領域が光透過領域と位相シフト領域との境界部分の光透過領域側に形成されていることを特徴とするものである。
【００５６】
このようなクロムレス型位相シフトマスクについて、図４を用いて具体的に説明する。この例のクロムレス型位相シフトマスクは、中央部に光透過領域１の透過光に対して位相差が１８０°となるように透明基板５が彫り込まれて形成された位相シフト領域２が設けられており、その周囲の光透過領域１との境界部分の光透過領域１側にはタンタルを主成分とする薄膜からなる透過率調整部４が形成され、透過率調整領域３とされている。
【００５７】
この場合の透過率調整部４の幅も、境界部分から被露光材料表面に転写像を形成するのに必要な範囲で形成されていればよい。
【００５８】
Ｂ．位相シフトマスクの製造方法
次に、本発明の位相シフトマスクの製造方法について説明する。本発明の位相シフトマスクの製造方法には、二つの態様がある。以下、それぞれについて説明する。
【００５９】
１．第１実施態様
本発明の位相シフトマスクの製造方法の第１実施態様は、透明基板上にタンタルを主成分とし、光透過率を調整する透過率調整層を形成する透過率調整層形成工程と、上記透過率調整層上に第１のレジスト層を形成する第１レジスト層形成工程と、上記第１レジスト層に対しエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、位相シフト領域に相当する部分の透過率調整層と透明基材とをエッチングして、位相シフト領域を形成する位相シフト領域形成工程と、上記位相シフト領域が形成された基板上に第２レジスト層を形成する第２レジスト層形成工程と、上記第２レジスト層に対してエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、光透過領域に相当する部分の透過率調整層をエッチングして、光透過領域を形成する光透過領域形成工程とを有することを特徴とするものである。
【００６０】
以下、図面を用いて本実施態様の位相シフトマスクの製造方法について、具体的に説明する。
【００６１】
図５は、本実施態様の位相シフトマスクの製造方法の一例を示すものである。本実施態様においては、まず透明基板１０上にタンタルを主成分とする透過率調整層１１を形成する透過率調整層形成工程が行われる（図５Ａ参照）。透過率調整層１１の形成方法は、特に限定されるものではないが、通常はスパッタリング法等のＰＶＤ法が用いられる。
【００６２】
なお、この際用いられるタンタルを主成分とする透過率調整層の材料や透明基板の材料等については、上記「Ａ．位相シフトマスク」の欄で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６３】
次に、図５Ｂに示すように、上記透過率調整層１１の表面に第１レジスト層１２が形成され（第１レジスト層形成工程）、その後位相シフト領域が形成される部分に対して、パターン状に露光が行われる。ここで用いられるレジストは、特に限定されるものではないが、電子線レジストが好適に用いられ、中でも化学増幅型レジストが特に好適に用いられる。露光は、用いるレジストに応じた種類のエネルギー線により行われるが、上述したように電子線レジストが好ましいことから、露光も電子線により行われることが好ましい。
【００６４】
次いで、アルカリ現像液等により現像し、レジストパターンを形成し（図５Ｃ参照）、次いで透過率調整層１１をエッチングした後、透明基板１０をエッチングすることにより、位相シフト領域１３を形成する位相シフト領域形成工程を行う（図５Ｄ参照）。
【００６５】
この位相シフト領域形成工程で行うエッチングは、特に限定されるものではないが、ドライエッチングが好ましく、通常透過率調整層１１をエッチングする場合は塩素ガスを主成分とするエッチングガスにてドライエッチングを行い、透明基板のエッチングはフルオロカーボン系ガスを主成分とするエッチングガスを用いてエッチングを行うことが好ましい。
【００６６】
次いで、第１レジスト層を除去した後（図５Ｅ参照）、第２レジスト層１４を形成する第２レジスト塗布工程を行う。この際用いられる第２レジストは特に限定されるものではないが、紫外線硬化型のレジストが好適に用いられる。そして用いたレジストに応じたエネルギー線により露光が行われる（図５Ｆ参照）。
【００６７】
そして第２レジスト層１４を現像した後（図５Ｇ）、さらに塩素ガスを主成分とするエッチングガス等でドライエッチングを行うことにより露出している透過率調整層１１を除去して光透過領域１６が形成される光透過領域形成工程がおこなわれ（図５Ｈ参照）、残った第２レジスト層１４を除去して、最終的に透過率調整部１５が位相シフト領域１３の両側に形成された位相シフトマスクが得られる（図５Ｉ参照）。
【００６８】
２．第２実施態様
次に、本発明の位相シフトマスクの製造方法の第２実施態様について説明する。本発明の第２実施態様は、透明基板上にタンタルを主成分とし、光透過率を調整する透過率調整層を形成する透過率調整層形成工程と、上記透過率調整層上に第１のレジスト層を形成する第１レジスト層形成工程と、上記第１レジスト層に対しエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、位相シフト領域に相当する部分および光透過領域に相当する部分の透過率調整層をエッチングする光透過領域形成工程と、上記光透過領域が形成された基板上に第２レジスト層を形成する第２レジスト層形成工程と、上記第２レジスト層に対してエネルギーをパターン状に照射した後、現像することにより、位相シフト領域に相当する部分の透明基板をエッチングして、位相シフト領域を形成する位相シフト領域形成工程とを有することを特徴とするものである。
【００６９】
この第２実施態様について、図６を用いて具体的に説明する。本実施態様が、上記第１実施態様と異なるのは、上記第１実施態様がまず位相シフト領域を形成するものであるのに対し、本実施態様はまず光透過領域を形成する点にある。その他用いる材料や露光方法等に関しては、第１実施態様と同様であるので、ここでは形成順序のみ説明する。
【００７０】
まず、図６Ａに示すように、透明基板１０上に透過率調整層１１を形成し（透過率調整工程）、次いで、第１レジスト層１２を形成し（第１レジスト層形成工程）、位相シフト領域および光透過領域に相当する部分に対して露光を行う（図６Ｂ）。第１レジスト層１２を現像した後（図６Ｃ）、ドライエッチングにより透過率調整層１１をエッチングして、光透過領域１６を形成すると共に、位相シフト領域１３の透過率調整層を除去する（光透過領域形成工程、図６Ｄ参照）。
【００７１】
次いで、残った第１レジスト層１２を除去した後（図６Ｅ参照）、第２レジスト層１４を全面に形成する（第２レジスト層形成工程）。そして、位相シフト領域１３を形成する部分に露光を行う（図６Ｆ参照）。
【００７２】
第２レジスト層１４を現像した後（図６Ｇ参照）、透明基板１０をエッチングすることにより（図６Ｈ参照）、位相シフト領域１３が形成される（位相シフト領域形成工程）。そして、最後に残った第２レジスト層１４を除去することにより位相シフトマスクを得ることができる（図６Ｉ参照）。
【００７３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００７４】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明をさらに説明する。本実施例は、上記図５にしめすような本発明の位相シフトマスクの製造方法の第１実施態様により位相シフトマスクを製造したものであり、図３に示すような位相シフトマスクを得たものである。
【００７５】
まず、光学研磨された６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英ガラス基板上に、タンタルとクロムの合金からなる薄膜を透過率約９％かつ位相差ほぼ０度となるようにスパッタ法で成膜し、透過率調整層を形成したマスクブランクス（Ａ）を形成した。
【００７６】
次に、上記のマスクブランクス（Ａ）上に、電子線レジストとして化学増幅型レジスト（東京応化工業（株）製ＣＡＰ２０９）をスピンコーティング法により塗布し、１３０℃で２０分間の塗布後ベーク（プリベーク）し、厚さ０．３μｍの均一な第１レジスト層５１を得た。次に、上記の基板に常法に従って、電子線露光装置（（株）日立製作所製ＨＬ−８００Ｍ）によりパターン描画を行なった（図５（Ｂ））。露光時の加速電圧は２０ｋＶで、露光量は２．０μＣ／ｃｍ２で露光した。
【００７７】
続いて、１３０℃にて２０分間の露光後ベーク（ＰＥＢ）を行なった後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを主成分とするアルカリ水溶液で現像し、純水にてリンスして、図５（Ｃ）に示すように、レジストパターンを形成した。
【００７８】
続いて、レジストパターンの開口部より露出した透過率調整層を、塩素ガスを主成分とするエッチングガスにてドライエッチングし、次にフルオロカーボン系ガスを主成分とするエッチングガスにてドライエッチングし、ＫｒＦエキシマレーザーを使用する場合において１８０°位相をシフトさせるため、ガラス基板エッチング深さを約２４４ｎｍとして位相シフターを形成し、これを位相シフト領域とした（図５（Ｄ））。ドライエッチング装置は、アルバック成膜（株）製ＭＥＰＳ−６０２５を使用した。
【００７９】
続いて、残存するレジストを酸素プラズマにより灰化除去し、位相シフト領域パターンを有するレチクルを形成した（図５（Ｅ））。
【００８０】
続いてこのレチクルを検査し、必要によってはパターンに修正を加え、洗浄した後、透過率調整層を含む基板上に、ｉ線レジスト（東京応化工業（株）製ＴＨＭＲ−ｉＰ３５００）をスピンコーティング法により塗布し、９０℃で３０分加熱処理して、厚さ約０．４μｍの均一な第２レジスト層を得た。次に、上記のレジスト塗布レチクルのパターンとの位置合わせを行なった後、常法に従ってレーザー露光装置（ＥＴＥＣシステムズ（アプライドマテリアルグループ）製ＡＬＴＡ−３０００）により第２層目パターンである光透過領域パターンの描画を行なった。この際の露光量は１００ｍＪ／ｃｍ２で露光した（図５（Ｆ））。
【００８１】
続いて、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを主成分とするアルカリ水溶液で現像し、純水にてリンスして、図６（Ｇ）に示すように、レジストパターンを形成した。
【００８２】
続いて、レジストパターンの開口部より露出した透過率調整層を、塩素ガスを主成分とするエッチングガスにてドライエッチングし、これを光透過領域とした（図５（Ｈ））。ドライエッチング装置は、アルバック成膜（株）製ＭＥＰＳ−６０２５を使用した。
【００８３】
続いて、残存するレジストを酸素プラズマにより灰化除去し、光透過領域と位相シフト領域と透過率調整領域を有する位相シフトマスクを完成させた（図５（Ｉ））。
【００８４】
この位相シフトマスクは、ＫｒＦ露光用のシフター彫り込み型で、透過率調整領域の透過率約９％かつ位相差ほぼ０度であった。
【００８５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の位相シフトマスクは、透過率調整領域がタンタルを主成分とする合金薄膜からなるため、従来のハーフトーン膜に比べ低コストの製造が可能となる。本発明は、近年、超ＬＳＩの集積度向上のため、より微細な線幅で集積回路を形成するリソグラフィ技術が求められてきており、露光光源の短波長化が進められている中、境界部の位相反転による光強度低下効果が大きく、解像度と焦点深度が良好で、比較的低コストで製造できる位相シフトマスクの提供を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に用いられる透過光調整部における膜厚と位相差との関係を示すグラフである。
【図２】図２Ａは、本発明の位相シフトマスクの一例を示す概略平面図、図２ＢはそのＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図３Ａは、本発明の位相シフトマスクの他の例を示す概略平面図、図３ＢはそのＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】図４Ａは、本発明の位相シフトマスクの一例を示す概略平面図、図４ＢはそのＣ−Ｃ’断面図である。
【図５】図５は、本発明の位相シフトマスクの製造方法の一例を示す工程図である。
【図６】図６は、本発明の位相シフトマスクの製造方法の他の例を示す工程図である。
【図７】図７は、従来の位相シフトマスクを示す概略断面図である。
【図８】図８は、従来の位相シフトマスクを示す概略断面図である。
【図９】図９は、従来の位相シフトマスクを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  ・・・  光透過領域
２  ・・・  位相シフト領域
３  ・・・  透過率調整領域
４  ・・・  透過率調整部
５  ・・・  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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