(57)【要約】【課題】ウエハ上のレジストパターン寸法差の問題を解決し、遮光膜と透明基板の密着性の強い、実用的な位相シフトマスクを提供するものである。また、マスクパターン表面に異物が付着しにくく、かつ、マスクパターン表面に付着した異物を容易に除去できる、位相シフトマスクを提供するものである。【解決手段】位相シフトマスクは、透明基板２上に露光光を遮光する遮光部（遮光膜１の部分）と、露光光を透過させる透明部とが形成されたパターンを有し、上記遮光部を挟んで隣接する透明部の一方を掘り込んだ構造を有し、上記透明部の掘り込んだ構造の掘り込み量と、上記遮光部との厚さが同等であり、掘り込んでない方の透明部の面と、上記遮光部との面が一つの面を形成し、上記一つの面は、段差がない平坦な形状をしている。【選択図】        図１
2004294990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、露光光を遮光する遮光部と、露光光を透過させる透明部とが形成されたパターンを有し、上記遮光部を挟んで隣接する透明部の一方を掘り込んだ構造を有し、上記透明部の掘り込んだ構造の掘り込み量と、上記遮光部との厚さが同等であり、掘り込んでない方の透明部の面と、上記遮光部との面が一つの面を形成することを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項２】
上記掘り込んでない方の透明部と上記遮光部とは、透明基板の底面からの高さが一致し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】
上記遮光部の面と上記透明部の面とが形成する一つの面は、段差がない平坦な形状をしていることを特徴とする請求項１または２記載の位相シフトマスク。
【請求項４】
上記掘り込み構造は、上記透明基板上に上記掘り込み量の深さの掘り込み部を形成し、形成した掘り込み部のうち、上記掘り込んでいない透明部の側面に接する位置に上記遮光部を配置し、上記遮光部を配置しない位置を掘り込み構造とすることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の位相シフトマスク。
【請求項５】
上記掘り込み部は、上記透明部の面と上記遮光部との面が形成する上記一つの面と平行する底面と、上記底面と接する側面とを有し、
上記遮光部は、遮光部の底面が透明基板の掘り込み部の底面の一部分と密着し、上記遮光部の一方の側面全体と上記掘り込み部の一方の側面全体とが密着し、上記掘り込み部の側面全が、完全に上記遮光部によって覆われていることを特徴とする請求項４に記載の位相シフトマスク。
【請求項６】
上記側面と上記底面とは９０°より大きい角度を形成し、
上記遮光部は、上記側面と密着することを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の位相シフトマスク。
【請求項７】
上記掘り込み量は、露光波長をλ、透明基板の屈折率をｎ、奇数の自然数をｍとすると、ｍ×λ／〔２×（ｎ−１）〕で表される深さを掘り込み量とすることを特徴とする、請求項１から５いずれかに記載の位相シフトマスク。
【請求項８】
透明基板上に遮光膜を形成し、上記遮光膜上にレジストを塗布し、露光、現像によりレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
上記レジストパターンをマスクとして上記遮光膜をエッチングする工程と、
上記レジストパターン、あるいは、上記遮光膜との少なくともいずれかをマスクとして上記透明基板をエッチングし、上記透明基板の上記遮光膜を形成した面へ所定の掘り込み量掘り込んだ掘り込み部を形成する掘り込み部形成工程と、
上記掘り込み部を形成した透明基板上へ遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、
上記遮光膜形成工程で形成された遮光膜上にレジストを塗布し、重ね合わせ露光、現像によりレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
上記レジストパターンをマスクとして、上記遮光膜をエッチングして、露光光の位相を反転して透過させる位相反転部を形成する位相反転部形成工程と、
上記レジストを除去するレジスト除去工程と、
上記透明基板上に形成された遮光膜の一部を除去し、上記透明基板の掘り込んでいない部分の表面を露出させ、遮光パターンを形成し、かつ、遮光パターンと透明基板の掘り込んでいない部分を平坦にする平坦化工程と
を備え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９】
上記平坦化工程は、上記遮光膜と上記透明基板とを同じ一つの面に露出させることを特徴とする請求項８記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項１０】
上記遮光膜形成工程は、上記掘り込み部と上記透明基板とを覆うように、遮光膜を形成することを特徴とする請求項８記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項１１】
上記掘り込み部形成工程は、露光波長をλ、透明基板の屈折率をｎ、奇数の自然数をｍとして、ｍ×λ／〔２×（ｎ−１）〕によって算出する値を所定の掘り込み量として用いることを特徴とする請求項８記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項１２】
半導体装置を製造する露光方法において、
転写するパターンが形成された、請求項１記載の位相シフトマスクを用いて、レジストが塗布されたウエハに対して露光を実施し、上記位相シフトマスクのパターンを、ウエハ上に転写することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスクとその製造方法に関し、特に基板掘り込み型位相シフトマスクの構造と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエハ上に微細なレジストパターンを形成するリソグラフィ技術において、露光装置の解像度を向上させる一つの手法に、遮光部を挟んで隣接する透明部を透過する露光光の位相を互いに変える、位相シフト法が採用されている。この方法は、遮光部を挟んで隣接する透明部の一方に、位相を反転させるためのシフタとして、膜厚をｄ、透明基板の屈折率をｎ、露光波長をλ、とした場合、ｄ＝λ／［２×（ｎ−１）］の関係を満足するように形成した位相シフトマスクを用いて、ウエハ上に投影露光する方法であり、シフタを透過した露光光とシフタの形成されていない透明部を透過した露光光とは位相が１８０°ずれるために、遮光部の光強度が０となりレジストの解像度が向上する。図１０に通常のマスク（バイナリマスク）（図１０の（Ａ），（Ｃ），（Ｅ），（Ｇ））と位相シフトマスク（片堀型位相シフトマスク）（図１０の（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ），（Ｈ））の一例を示す。図１０の（Ａ），（Ｂ）は、マスクの断面構造を示し、図１０の（Ｃ），（Ｄ）は、マスク透過光の振幅分布を示す。また、図１０の（Ｅ），（Ｆ）は、それぞれのスリットからの透過光の光強度と振幅分布を示し、図１０の（Ｇ），（Ｈ）は、レジスト上での光強度を示す。
【０００３】
上記位相シフト法を実施するために、遮光部を挟んで隣接する透明部の一方に、空気の屈折率とは異なる透明な媒質（シフタ）を形成した位相シフトマスクを用いる方法があるが、この構造を有する位相シフトマスクの作製が困難である。この問題を解決するため、マスクの遮光部を挟んで隣接する透明部の一方をエッチング等にて掘り込んだ、片掘り込み型位相シフトマスクもある。しかし、この構造を有する位相シフトマスクでは、掘り込んだ部分の透過率が掘り込んでいない部分の透過率よりも低下するため、ウエハ上のレジストパターンに寸法差が生ずる。この問題は、図１０に示すような、遮光部分を挟んで隣接する透明部の両方を掘り込んだ、ただし、位相が反転するように掘り込み量に差を施し、さらに、掘り込み部分の側面も掘り込んだ（サイドエッチング）の両掘り込み型位相シフトマスクの適用により低減できる。図１１に、両掘り込み型位相シフトマスクの断面構造を示す。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−５０４５４号公報
【特許文献２】
特開２０００−７５４６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
両掘り込み型位相シフトマスクにおいて、ウエハ上のレジストパターンの寸法補正効果を十分に得るためには、サイドエッチング量を十分に大きくする必要がある。そのため、透明基板と遮光膜との密着面積が小さくなるため、マスク作製上の洗浄工程などで遮光膜が剥離するという問題がある。近年の半導体装置の微細化が進むに従い、マスクの微細化も促進され、この問題はさらに拍車がかかることになる。また、マスクパターン面の構造が非常に複雑であるためマスクパターン面の表面積が大きくなり、マスクパターン表面に異物が付着しやすい構造であり、マスクパターン表面に異物が付着した場合、除去が非常に困難である。
【０００６】
本発明は、ウエハ上のレジストパターン寸法差の問題を解決し、遮光膜と透明基板の密着性の強い、実用的な位相シフトマスクを提供するものである。
また、マスクパターン表面に異物が付着しにくく、かつ、マスクパターン表面に付着した異物を容易に除去できる、位相シフトマスクを提供するものである。
さらに、上記のような位相シフトマスクを用いて、遮光膜の剥離を抑制し、迷光を抑制することにより、半導体製造工程（特に、リソグラフィ工程）において、精度の向上を図る位相シフトマスクを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位相シフトマスクは、透明基板上に、露光光を遮光する遮光部と、露光光を透過させる透明部とが形成されたパターンを有し、上記遮光部を挟んで隣接する透明部の一方を掘り込んだ構造を有し、上記透明部の掘り込んだ構造の掘り込み量と、上記遮光部との厚さが同等であり、掘り込んでない方の透明部の面と、上記遮光部との面が一つの面を形成することを特徴とする。
【０００８】
上記掘り込んでない方の透明部と上記遮光部とは、透明基板の底面からの高さが一致していることを特徴とする。
【０００９】
上記遮光部の面と上記透明部の面とが形成する一つの面は、段差がない平坦な形状をしていることを特徴とする。
【００１０】
上記掘り込み構造は、上記透明基板上に上記掘り込み量の深さの掘り込み部を形成し、形成した掘り込み部のうち、上記掘り込んでいない透明部の側面に接する位置に上記遮光部を配置し、上記遮光部を配置しない位置を掘り込み構造とすることを特徴とする。
【００１１】
上記掘り込み部は、上記透明部の面と上記遮光部との面が形成する上記一つの面と平行する底面と、上記底面と接する側面とを有し、
上記遮光部は、遮光部の底面が透明基板の掘り込み部の底面の一部分と密着し、上記遮光部の一方の側面全体と上記掘り込み部の一方の側面全体とが密着し、上記掘り込み部の側面全が、完全に上記遮光部によって覆われていることを特徴とする。
【００１２】
上記側面と上記底面とは９０°より大きい角度を形成し、
上記遮光部は、上記側面と密着することを特徴とする。
【００１３】
上記掘り込み量は、露光波長をλ、透明基板の屈折率をｎ、奇数の自然数をｍとすると、ｍ×λ／〔２×（ｎ−１）〕で表される深さを掘り込み量とすることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る位相シフトマスクの製造方法は、透明基板上に遮光膜を形成し、上記遮光膜上にレジストを塗布し、露光、現像によりレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
上記レジストパターンをマスクとして上記遮光膜をエッチングする工程と、
上記レジストパターン、あるいは、上記遮光膜との少なくともいずれかをマスクとして上記透明基板をエッチングし、上記透明基板の上記遮光膜を形成した面へ所定の掘り込み量掘り込んだ掘り込み部を形成する掘り込み部形成工程と、
上記掘り込み部を形成した透明基板上へ遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、
上記遮光膜形成工程で形成された遮光膜上にレジストを塗布し、重ね合わせ露光、現像によりレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
上記レジストパターンをマスクとして、上記遮光膜をエッチングして、露光光の位相を反転して透過させる位相反転部を形成する位相反転部形成工程と、
上記レジストを除去するレジスト除去工程と、
上記透明基板上に形成された遮光膜の一部を除去し、上記透明基板の掘り込んでいない部分の表面を露出させ、遮光パターンを形成し、かつ、遮光パターンと透明基板の掘り込んでいない部分を平坦にする平坦化工程と
を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記平坦化工程は、上記遮光膜と上記透明基板とを同じ一つの面に露出させることを特徴とする。
【００１６】
上記遮光膜形成工程は、上記掘り込み部と上記透明基板とを覆うように、遮光膜を形成することを特徴とする。
【００１７】
上記掘り込み部形成工程は、露光波長をλ、透明基板の屈折率をｎ、奇数の自然数をｍとして、ｍ×λ／〔２×（ｎ−１）〕によって算出する値を所定の掘り込み量として用いることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る露光方法は、半導体装置を製造する露光方法において、
転写するパターンが形成された、上記位相シフトマスクを用いて、レジストが塗布されたウエハに対して露光を実施し、上記位相シフトマスクのパターンを、ウエハ上に転写することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下の実施の形態では、位相シフトマスクの構造が、遮光膜の底面および一方の側面と、透明基板の掘り込み部分の底面および一方の側面とが密着し、かつ、透過部分のうち透明基板を掘り込まない部分と遮光膜部分との段差が無く平坦な構造を有する位相シフトマスクについて説明する。
【００２０】
また、以下で説明する実施の形態の位相シフトマスクは、遮光膜と透明基板の密着面積が大きいため、遮光膜の剥離や欠けという問題が解決できる。また、マスクパターン表面の構造が平坦なため、マスクパターン表面に異物が付着しにくい、また、付着しても異物の除去が容易な位相シフトマスクが提供できる。基板掘り込み部の側面からの迷光が完全に遮断されるため、ウエハ上のレジストパターン寸法差は解決される。さらに、透明基板と密着していない方の遮光膜の側面をサイドエッチングすることで、あるいは、遮光膜を堆積する前に透明基板の側面をサイドエッチングすることで、マスク作製プロセス上でのパターンサイズ制御、および修正が容易である。
以下、実施の形態の一例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施の形態に制限されるものではない。
【００２１】
実施の形態１．
本発明における位相シフトマスクの構造から説明する。図１に示す通り、この位相シフトマスクは、遮光膜１の底面および一方の側面と、透明基板２の掘り込み部３の底面および一方の側面とが密着し、かつ、透過部分のうち透明基板２を掘り込まない部分と遮光膜１部分との段差が無く平坦な構造とする。遮光膜１はＣｒなどの金属に代表される、露光光の透過率が十分に低い材料（Ｃｒは一例）を用い、また、透明基板２にはガラスなどの十分に露光光の透過率が高い材料（ガラスは一例）を用いる。
【００２２】
図１において、透明基板２の掘り込み部の側面に形成された遮光膜１部分を遮光部といい、遮光部と遮光部との間（二つの遮光部の間）に挟まれている透明基板２の部分を透明部ということがある。また、遮光部と透明部とが表面に出ている面を露出面、透明基板２の一つの面の一部分を掘り込み量ｄの長さ掘り込んだ部分の面であって、上記透明基板の一つの面と平行する面を掘り込み部の底面、掘り込み部３の底面と接する面（図１では、垂直に接する面）を掘り込み部３の側面ともいう。遮光部は、同じ幅の遮光膜１が、掘り込み部３の側面に密着していることになる。また遮光部は、側面全体を覆うことになる。
遮光部と遮光部との間に形成される掘り込み部３は複数形成され、それぞれ同じ掘り込み量によって形成される。しかしながら、異なる掘り込み量の掘り込み部３を有する位相シフトマスクであってもかまわない。
【００２３】
また、図１に示した位相シフトマスクは、透明基板２の一つの面側において、遮光部と透明部とは同じ面上に露出する。遮光部と透明部とが露出する面を露出面とすると、露出面は、段差がなく平坦な形状を有する。また、透明基板２の一方の面は、露出面と掘り込み部の底面との二種類の面を有することになる。
上記透明基板２の一方の面は、遮光部と透明部とのパターン、すなわち、遮光部と透明部とが繰り返される構成を有する。また、透明部は、遮光部を挟んで、一方が掘り込んでいないもの、他方が掘り込んであるもの（掘り込み構造を有するもの）となっている。
また、遮光部、透明部とは、次のような役割をする。
遮光部は、透明な基板（透明基板２）に形成され、露光光を遮光する。透明部は、露光光を透過させる。
また、掘り込み部３は、透明基板２を掘り込んだ部分をさす。従って、掘り込み部３へは、遮光部が配置されていることになる。また、掘り込み部３のうち、露光光の位相を反転させる透明部の部分に限定する場合は、位相反転部ということがある。
【００２４】
次に、この位相シフトマスクの作製について、図２、図３を用いて説明する。
図２は、図１に示した構造の位相シフトマスク作製のプロセス概略図（断面図）である。
図３は、図１で示した位相シフトマスク作製の手順の一例を表した図である。
まず、透明基板２上に遮光膜１を形成する（図２の（Ａ），図３のＳ１１、遮光膜形成工程）。
次に、前記遮光膜１（遮光性薄膜）上にレジスト４を塗布し、電子ビームリソグラフィなどの技術を用いた露光、現像により、透明基板２を掘り込まない部分に対応するレジストパターンを形成する（図２の（Ａ），図３のＳ１２、レジストパターン形成工程）。
前記レジストパターンをマスクとして遮光膜１をエッチングし（図２の（Ｂ），図３のＳ１３、遮光膜エッチング工程）、前記レジストパターン、あるいはエッチングされた遮光膜１をマスクとして、透明基板２をエッチングし、透明基板２の掘り込んだ構造（掘り込み部３）を形成する（図２の（Ｃ），図３のＳ１４、透明基板へ掘り込み部を形成する工程）。
前記レジストパターンを除去する（図３のＳ１５、レジストパターン除去工程）。レジストの除去は、酸素プラズマによるアッシングなどの技術を用いる。
【００２５】
前記掘り込み部３が形成された透明基板２上に遮光膜１を形成する（遮光膜１を堆積させる）（図２の（Ｄ），図３のＳ１６、遮光膜形成工程）。遮光膜１は、掘り込み部３全体に形成する（堆積させる）とともに、掘り込んでいない透明基板２の部分の面よりも高い位置まで形成する（掘り込んでいない透明基板２の部分の面を超える位置まで堆積させる）。遮光膜１とする材料を透明基板全体に、かつ、掘り込み部３が完全に遮光膜１の材料によって埋まるように蒸着などの技術を用いて堆積させる。遮光膜形成工程では、図２の（Ｄ）において、点線で囲った部分の段差を利用して、アライメント露光を実施する。
前記遮光膜１上にレジスト５を塗布し、前記透明基板２の掘り込んだ構造を利用してアライメント露光する電子ビームリソグラフィなどの露光方法と、現像によりレジストパターンを形成する（図２の（Ｅ），図３のＳ１７、レジストパターン形成工程）。
前記レジストパターンをマスクとして、遮光膜１をエッチングする（図２の（Ｆ），図３のＳ１８、遮光膜エッチング工程）。
レジスト５を除去する（Ｓ１９、レジスト除去工程）。
【００２６】
エッチバック、あるいは化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）などの技術を用いて、透明基板２上の掘り込まない部分の遮光膜１を除去し、かつ、透明基板２上の掘り込み部３に形成されている遮光膜１の高さを、透明基板２の掘り込まない部分の高さと一致させ、平坦化する（図２の（Ｇ），図３のＳ２０、平坦化工程）。この工程により、露出面が形成されることになる。
なお、上記Ｓ１６からＳ１８の工程は、位相反転部形成工程ともいう。
位相反転部は、前述したとおり、掘り込み部３のうち、遮光部を形成した部分を除く部分であり、露光光を反転させる透明部分をさす。
【００２７】
次に、透明基板２へ掘り込み部を形成する工程（図２の（Ｄ）、図３のＳ１４）において、透明基板２を掘り込む掘り込み量について説明する。
掘り込み量は、掘り込み量をｄ、透明基板の屈折率をｎ、露光波長をλ、とした場合、ｄ＝λ／［２（ｎ−１）］、あるいはｍを任意の奇数の自然数とし、ｄ＝ｍ×λ／［２（ｎ−１）］の関係を満足する量とする。ｄ＝λ／［２（ｎ−１）］は、ｍ＝１の場合であることより、掘り込み量は、ｄ＝ｍ×λ／［２（ｎ−１）］の関係を満足する量とすることができる。上記式の関係を有する掘り込み量にすることにより、掘り込み部３を透過した露光光と掘り込んでいない部分を透過した露光光とは位相が反転することになる。
【００２８】
図１０に示したように、位相シフトマスクは、隣り合う掘り込み部の掘り込みによって、透過光の振幅（位相）が反転し、レジスト上でのコントラストがよくなる。従って、解像度・焦点深度が向上することになる。
この際、掘り込みによる位相の変化が１８０°でないと、隣り合う光強度が異なってくる（線幅の異常）。従って、上記の式ｄ＝ｍ×λ／［２（ｎ−１）］の関係を有する掘り込み量ｄを掘り込むことが好ましい。
【００２９】
以下に具体的な実施例を説明する。
Ｆ２  リソグラフィの場合の例を示す。
λ＝１５７．６ｎｍ（ナノメートル）：Ｆ２  レーザー（露光光源）の波長、
ｎ＝１．６８：透明基板（フッ素含有合成石英）の屈折率
上記の場合、掘り込み量ｄ＝１１５．９ｎｍとなる。
なお、ｄ＝１１５．９ｎｍの掘り込み量では、掘り込みが浅いため、露光のアライメントが困難な場合が生じる。従って、３倍（ｍ＝３）の３４７．７ｎｍの掘り込み量にすることによって、アライメント（アライメントの精度の向上）が容易になるという効果が生じる。
また、図２，図３の作製プロセスによれば、透明基板２を掘り込んだ掘り込み部３の掘り込み量と、掘り込み部３の側面（側壁）に配置される遮光膜１との厚さ（側面の長さに等しい）が同等となる。また、平坦化工程により、掘り込んでない方の透明基板２の面と、遮光膜１との面とが一致することになる。
【００３０】
上記のようにして作製した位相シフトマスクは次のような効果が生じる。
実施の形態１の位相シフトマスクによれば、異物が付着しにくく、異物の除去が容易であるマスクを作製することができる。
また、シフタ（掘り込み部分）の側壁が遮光膜により完全に覆われている。このため、側壁からの迷光が完全に遮断されるため、マスクを用いて半導体装置を製造する場合に、ウエハ上のレジストの線幅異常の発生を抑制することが可能となる。
図４は、実施の形態１の位相シフトマスクの優位点を説明する図である。
図４（Ａ）は、実施の形態１の位相シフトマスクの場合であり、図４の（Ｂ）、（Ｃ）は、従来の位相シフトマスクの場合である。図４（Ｂ）に比べ、図４（Ａ）では、迷光の遮断が改善されている。さらに、図４（Ｃ）に比べ、図４（Ａ）では、遮光膜の剥離を防止することが可能になり、剥離発生によるパーティクル源となることを抑制することができる。
さらに、実施の形態１の位相シフトマスクは、作製時に、透明基板２の掘り込み部３の側壁や、遮光膜の側壁をサイドエッチすることによって、パターンの幅制御、及び、修正が容易となる。
【００３１】
また、位相シフトマスクの作製プロセスにおいて、次にような利点がある。
まず、平坦構造の位相シフトマスクの作製が可能となる。エッチバック、あるいは、ＣＭＰにより、透明基板の掘り込んでない部分と、遮光膜１との高さを一致させることができる。エッチバック、ＣＭＰ等の作業工程（遮光膜研磨工程）がない場合は、透明基板の掘り込んでない部分と遮光膜１との高さを一致させることができない、あるいは、困難である。
また、遮光パターン形成時の露光（アライメントが必要な二回目の露光）において、線幅、アライメント精度等の制御が、従来の位相シフトマスクの作製よりも緩和される。
【００３２】
図５は、実施の形態１の位相シフトマスクの作製プロセスの優位点を説明する図である。図５（Ａ）は、線幅、アライメントの精度について説明する図であり、図５（Ｂ）、（Ｃ）は、従来の位相シフトマスクの作製プロセスの問題点を説明する図である。図５（Ｄ）は、正常な場合を示している。図５では、遮光膜１、透明基板２、レジスト５とを示している。なお、説明をわかりやすくするため、簡易な構成で示している。
図５（Ａ）に示すように、線幅の精度は、掘り込み部の長さ（開口部分の幅）の変化によって精度の低下が生じる。アライメントの精度は、掘り込み部の長さが同じであっても、掘り込み部の位置がずれることによって、精度の低下が生じる。従って、掘り込み部の長さ、及び、掘り込み部の位置が変化しないことが好ましい。図２，図３で示した実施の形態１の位相シフトマスクの作製プロセスでは、レジスト５の掘り込み部の長さの変化、及び、掘り込み部の位置のずれが生じても、遮光膜の剥離などのために、パーティクルが発生しにくいマスク構造となっている。また、線幅異常などは遮光部のサイドエッチングにより修正が可能となる。
【００３３】
一方、図５（Ｂ），（Ｃ）に示した作製プロセスでは、図５（Ｂ）に示すように、露光時の線幅異常やアライメント不良により、エッチング工程において、遮光部側壁と基板との密着面までエッチングされ、側壁がはがれることが生じやすく、パーティクル源となったり、剥離部分から迷光が透過しやすくなるという問題がある。
また、図５（Ｃ）の場合では、エッチング工程において、ウエットエッチングを行った場合、遮光膜と透明基板の間にエッチング液が入り込み、その結果、遮光部が剥がれやすくなり、パーティクルの原因となる。
実施の形態１の位相シフトマスクでは、掘り込み部の掘り込み量ｄによって形成される掘り込み部の側面全体に、同じ幅を有する遮光膜を側面に密着させて形成し、その後、エッチングではなく平坦化工程により遮光膜と透明基板とを同じ面上にしているため、図５（Ｂ），（Ｃ）で生じる剥離は生じにくい。
また、上記位相シフトマスクを利用して半導体装置を製造する場合に、図４，図５を用いて説明したように、迷光を抑えることができる。
【００３４】
以上のように、実施の形態１では、透明な基板（透明基板２）上に、露光光を遮光する遮光部と、露光光を透過させる透明部とが形成されたパターンを有し、かつ、露光光の位相を反転させるために、前記遮光部を挟んで隣接する透明部の一方を掘り込んだ構造を有し、しかも、前記透明部の掘り込んだ構造の掘り込み量と、前記遮光部との厚さが同等であり、掘り込んでない方の透明部の高さと、前記遮光部との高さが一致しており、段差が一段しかない、平坦な構造を特徴とする、位相シフトマスクについて説明した。
また、上記位相シフトマスクは、遮光部の底面全体と、透明基板の掘り込み部の底面の一部とが密着し、しかも、前記遮光部の一方の側面全体と、前記透明基板の掘り込み部の一方の側面全体とが密着する構造を有し、前記透明基板の掘り込み部の側面が、完全に前記遮光部によって覆われていること説明した。
また、掘り込んだ構造（掘り込み部）が形成された透明基板上に遮光膜を形成する工程において、透明基板の掘り込んだ構造の掘り込み深さよりも、厚く堆積させることを説明した。
【００３５】
実施の形態２．
実施の形態１にて説明した位相シフトマスクの作製プロセスと類似したプロセスを用いて、実施の形態１と同様の構造を持つ位相シフトマスクを得ることができる。このマスクの構造を図６に示し、以下、図７，図８を用いて説明する。
まず、透明基板２上に蒸着などの技術を用いて、遮光膜１とする材料を一様な膜厚で堆積させる（図７の（Ａ），図８のＳ２１，遮光膜堆積工程）。なお、この際堆積させる遮光膜１の膜厚は、膜厚をｄ、シフタ６とする透明材料の屈折率をｎ、露光波長をλ、とした場合、ｄ＝λ／［２（ｎ−１）］、あるいはｍを任意の奇数の自然数とし、ｄ＝ｍ×λ／［２（ｎ−１）］の関係を満足する量とする。この計算式は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００３６】
次に、遮光膜１上にレジスト４を塗布し（図８のＳ２２，レジスト塗布工程）、電子ビームリソグラフィなどの技術を用いて、遮光膜１をパターンニングする（図７の（Ｂ），図８のＳ２３，パターンニング工程）。続いて、ドライエッチングなどの技術を用いて、遮光膜１を加工する（図７の（Ｃ），図８のＳ２４，遮光膜加工工程）。その後、シフタ６とする透明材料によって遮光膜１が完全に埋まるように蒸着などの技術を用いて堆積させる（図７の（Ｄ），図８のＳ２５，透明材料堆積工程）。
次に、透明材料の層上にレジスト５を塗布し（図８のＳ２６，レジスト塗布工程）、遮光膜１に重ね合わせ技術を適用した電子ビームリソグラフィなどの技術を用いて、シフタ６とするべき場所にレジストパターンを形成する（図７の（Ｅ），図８のＳ２７，パターンニング工程）。
【００３７】
次に、シフタ６を形成しない場所の透明材料をドライエッチングなどの技術を用いて除去し（図８のＳ２８，透明材料除去工程）、レジストを除去する。
最後に、エッチバックや化学的機械的研磨（ＣＭＰ）などの技術を用いて、透明材料を遮光膜１の高さまで研磨する（図７の（Ｆ），図８のＳ２９，平坦化工程）。
以上のプロセスを用いることにより、図１に示す位相シフトマスクと同様の構造を持つ位相シフトマスクが得られる。
実施の形態２の位相シフトマスクによっても、実施の形態１と同様の効果を得ることが可能である。
【００３８】
実施の形態３．
図１に示す位相シフトマスクの構造を、図９のように透明基板２の掘り込み部３においてテーパー角構造、遮光膜１において逆テーパー角構造に加工することによって、露光の際、レジストパターンニングに影響を与える透明基板の掘り込み部３の側面からの迷光を、さらに低減することができる。また、同様に図６に示す位相シフトマスクの構造においても、遮光膜１を逆テーパー角構造に加工することにより、シフタ６の側面からの迷光を低減することができる。
【００３９】
以上のように、実施の形態３では、透明基板の掘り込み部分が、テーパー角を持つ構造を有しており、また、遮光部が逆テーパー角を持つ構造を有することを特徴とする位相シフトマスクについて説明した。
また、図９では、遮光部の二つの側面がテーパーを有する例を示したが、二つの側面のいずれか一方がテーパーを有する場合であってもよい。
【００４０】
実施の形態４．
図１の位相シフトマスク作製のプロセス中、遮光膜１の線幅が所望の線幅にならなかった場合、透明基板２と密着していない方の遮光膜１の側面にサイドエッチングを実施することによって、あるいは透明基板２の掘り込み部３の幅が所望の幅にならなかった場合でも、遮光膜を堆積する前に掘り込み部３の側面にサイドエッチングを実施することによって、マスクパターンサイズの修正が容易に可能となる。また、図６に示した位相シフトマスク作製のプロセス中、遮光膜１の線幅が所望の線幅にならなかった場合でも、遮光膜１の側面にサイドエッチングを実施することによって、マスクパターンサイズの修正が容易に可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明により、従来の両堀型位相シフトマスクの問題点であった、遮光膜の剥離や欠けという問題が解決でき、マスクパターン表面に異物が付着しにくい、また、付着しても異物の除去が容易な位相シフトマスクが提供できる。マスク作製プロセス上でのパターンサイズ制御、および修正が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る位相シフトマスクの断面構造の概略図である。
【図２】図１に示した構造の位相シフトマスク作製のプロセス概略図（断面図）である。
【図３】図１で示した位相シフトマスク作製の手順を表した図である。
【図４】実施の形態１の位相シフトマスクの優位点を説明する図である。
【図５】実施の形態１の位相シフトマスクの作製プロセスの優位点を説明する図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る位相シフトマスクの断面構造の概略図である。
【図７】図６に示した構造の位相シフトマスク作製のプロセス概略図である。
【図８】図６で示した位相シフトマスク作製の手順を表した図である。
【図９】掘り込み部の迷光を低減する位相シフトマスクの断面構造の概略図である。
【図１０】通常のマスクと位相シフトマスクの断面構造、および光強度の違いを示す概略図である。
【図１１】両掘り込み型位相シフトマスクの断面構造の概略図である。
【符号の説明】
１  遮光膜、２  透明基板、３  掘り込み部、４  レジスト、５  レジスト、６  シフタ、７  通常のマスク、８  片堀型位相シフトマスク、９  通常のマスクにおける露光光の位相、１０  片堀型位相シフトマスクにおける露光光の位相、１１  通常のマスクにおける露光光強度、１２  片堀型位相シフトマスクにおける露光光強度。
【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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【図１０】
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【図１１】
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