(57)【要約】【目的】  パターンの脇のサイドローブの発生を抑制することを目的とする。また、半導体基板においてフォトレジストの膜減りが生じてしまうことを抑制することを目的とする。【構成】  ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、透明基板１０３と、透過光が透過する開口部１５０を設けて前記透明基板１０３上に形成され、前記開口部１５０を透過する透過光の位相を１８０度反転させるハーフトーン位相シフト膜１０１と、前記ハーフトーン位相シフト膜１０１を透過する透過光の位相を１８０度反転させる膜で構成され、前記ハーフトーン位相シフト膜１０１と前記開口部１５０との境界から所定の距離離れた前記ハーフトーン位相シフト膜１０１領域内にドット状に形成された膜１０２とを備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
2005266025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
透過光が透過する開口部を設けて前記透明基板上に形成され、前記開口部を透過する透過光の位相を１８０度反転させる半透明膜と、
前記半透明膜を透過する透過光の位相を１８０度反転させる第２の半透明膜と前記半透明膜を透過する透過光を遮光する遮光膜とのいずれかで構成され、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域内にドット状に形成されたドット膜と、
を備えたことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
【請求項２】
前記ドット膜は、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域の全面に所定の間隔で複数配列されたことを特徴とする請求項１記載のハーフトーン型位相シフトマスク。
【請求項３】
透過領域を透過した第１の露光光と、
前記透過領域を透過する透過光の位相と１８０度反転させる第１の半透過領域を透過した第２の露光光と、
前記第１の半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記第１の半透過領域内で、前記第１の半透過領域と位相が１８０度反転するドット状の第２の半透過領域を透過した第３の露光光と、
を用いて半導体基板を露光することを特徴とする露光方法。
【請求項４】
透過領域を透過した第１の露光光と、
前記透過領域を透過する透過光の位相と１８０度反転させる半透過領域を透過し、前記半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記半透過領域内でドット状の遮光領域で遮光された第２の露光光と、
を用いて半導体基板を露光することを特徴とする露光方法。
【請求項５】
所定のパターンが形成された、露光光が透過する透過部と、
前記透過部と隣接して設けられ、前記透過部を透過する露光光と位相が１８０度反転した露光光が半透過する半透過部と、
前記透過部と前記半透過部との境界から所定の距離離れた前記半透過部内に光軸方向から見た場合にドット状に形成され、前記半透過部を透過する露光光の位相の１８０度反転と前記半透過部を透過する露光光の遮光とのいずれかをおこなうドット部と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置に用いられるハーフトーン型位相シフトマスクの構造、その製造方法、露光方法、露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来ハーフトーン位相シフトマスクの断面構造および平面図である。
図１０（ａ）では、従来ハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示している。図１０（ｂ）では、従来ハーフトーン位相シフトマスクの平面図を示している。
従来のハーフトーン位相シフトマスクは、透明基板１０３上に選択的にハーフトーン位相シフト膜１０１を形成した構造を有する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
フォトリソグラフィにおいて、１５７ｎｍ以上の波長を有する光を適用し露光を行なう場合は、一般に透明基板材料として石英ガラスが適用され、大きさは６インチ角、厚さは０．２５インチである。また、ハーフトーン位相シフト膜１０１の材料としては、ドライエッチングレートが他の材料と比較して大きいモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）が適用され、透過率４〜２０％の光学特性を有し、位相差１８０°となる厚さに設定される。ハーフトーン位相シフト膜１０１の厚さＤは、露光波長をλ、ハーフトーン位相シフト膜１０１の屈折率をｎとすると、次式で表される。
Ｄ＝λ／２（ｎ−１）
【０００４】
従来のハーフトーン位相シフトマスクを適用し、露光装置を用いてフォトレジストへ転写すると、ハーフトーン位相シフト領域を通った光と、透過領域を通った光の回折光とが重なり合い、強いサイドローブ光となる。これにより、フォトレジストの膜減りを生じさせる。
【０００５】
図１１は、５％の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成された一辺が１００ｎｍの正方形の孤立ホールパターンについて、波長１５７ｎｍの露光光を用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
図１１（ａ）は従来ハーフトーン位相シフトマスクの断面構造、図１１（ｂ）は従来ハーフトーン位相シフトマスクの平面図、図１１（ｃ）はシミュレーションにより求めた光強度分布を示している。ハーフトーン位相シフト膜１０１を透過した光と、ハーフトーン位相シフト膜１０１の開口で形成された透過領域からの回折光とが重なり合い、ホールパターンの脇にサイドローブが発生する。図１１（ｄ）は、上記と同様に、５％の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成された一辺が１００ｎｍの正方形の孤立ホールパターンについて、波長１５７ｎｍの露光光を用いた場合のフォトレジスト形状をシミュレーションにて求めた結果である。図１１（ｃ）に示した光強度分布の、ホールパターンの脇のサイドローブが転写され、フォトレジストの膜減りが発生することがわかる。
【０００６】
図１２は、別の従来ハーフトーン位相シフトマスクの平面図を示す図である。
図１２では、転写像のエッジ近傍において光強度が強調される現象が生じないようにして、転写レジストパターンの側壁形状の劣化を防止することを目的として、透明基板上に形成した半遮光膜２を有するハーフトーン位相シフトマスクにおいて、光透過領域４と半遮光膜２との境界に沿って、半遮光膜２内に、透明基板面を露出させた微小サイズの光補正用パターン３を配列して微小の光を透過させている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
その他、ハーフトーン位相シフトマスクにおいて、ハーフトーン膜に遮光膜を組み合わせた技術が開示されている（例えば、特許文献３、４参照）
【特許文献１】特開平４−１３６８５４号公報
【特許文献２】特開平１０−３１９５６８号公報
【特許文献３】特開２００３−５３４４号公報
【特許文献４】特開２００３−３２２９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
背景技術で説明した通り、従来のハーフトーン位相シフトマスクを適用し、露光装置を用いてフォトレジストへ転写すると、ハーフトーン位相シフト領域を通った光と、透過領域を通った光の回折光とが重なり合い、フォトレジストの膜減りが生じてしまうといった問題があった。また、上記特許文献２における技術では、光補正用パターンが、透明基板を透過しただけの光であるため、ホールパターンの脇のサイドローブの抑制に用いる光としては、その光強度が大きすぎ、逆にフォトレジストの膜減りを発生させてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述した従来のハーフトーン位相シフトマスクを適用した場合の問題を克服し、パターンの脇のサイドローブの発生を抑制することを目的とする。また、半導体基板においてフォトレジストの膜減りが生じてしまうことを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクは、
透明基板と、
透過光が透過する開口部を設けて前記透明基板上に形成され、前記開口部を透過する透過光の位相を１８０度反転させる半透明膜と、
前記半透明膜を透過する透過光の位相を１８０度反転させる第２の半透明膜と前記半透明膜を透過する透過光を遮光する遮光膜とのいずれかで構成され、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域内にドット状に形成されたドット膜と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記半透明膜を透過する透過光の位相を１８０度反転させる第２の半透明膜で構成されるドット膜を、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域内に備えた場合には、ドット膜を透過した光によりパターンの脇のサイドローブを打ち消すことができる。また、前記半透明膜を透過する透過光を遮光する遮光膜で構成されるドット膜を、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域内に備えた場合には、ドット膜で光が遮光されることによりパターンの脇のサイドローブの発生を抑制することができる。
【００１２】
さらに、前記ドット膜は、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域の全面に所定の間隔で複数配列されたことを特徴とする。
【００１３】
前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた以降の前記半透明膜領域の全面に前記ドット膜を所定の間隔で複数配列することで、レジスト膜の荒れを防止することができる。
【００１４】
本発明の露光方法は、
透過領域を透過した第１の露光光と、
前記透過領域を透過する透過光の位相と１８０度反転させる第１の半透過領域を透過した第２の露光光と、
前記第１の半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記第１の半透過領域内で、前記第１の半透過領域と位相が１８０度反転するドット状の第２の半透過領域を透過した第３の露光光と、
を用いて半導体基板を露光することを特徴とする。
【００１５】
第２の露光光を用いることで、第１の露光光により形成される写像の境界の解像度を向上させることができる。第３の露光光を用いることで、さらに、第２の露光光を用いることで生じたサイドローブを打ち消すことができる。
【００１６】
本発明の露光方法は、
透過領域を透過した第１の露光光と、
前記透過領域を透過する透過光の位相と１８０度反転させる半透過領域を透過し、前記半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記半透過領域内でドット状の遮光領域で遮光された第２の露光光と、
を用いて半導体基板を露光することを特徴とする。
【００１７】
第２の露光光を用いることで、第１の露光光により形成される写像の境界の解像度を向上させることができる。さらに、第２の露光光がドット状の遮光領域で遮光されることによりサイドローブの発生を抑制することができる。
【００１８】
本発明の露光装置は、
所定のパターンが形成された、露光光が透過する透過部と、
前記透過部と隣接して設けられ、前記透過部を透過する露光光と位相が１８０度反転した露光光が半透過する半透過部と、
前記透過部と前記半透過部との境界から所定の距離離れた前記半透過部内に光軸方向から見た場合にドット状に形成され、前記半透過部を透過する露光光の位相の１８０度反転と前記半透過部を透過する露光光の遮光とのいずれかをおこなうドット部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１９】
ドット部により、前記半透過部を透過する露光光の位相の１８０度反転がおこなわれるため、サイドローブを打ち消すことができる。或いは、前記半透過部を透過する露光光の遮光がおこなわれるので、サイドローブの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、サイドローブの発生を抑制することができるので、従来サイドローブが発生していた位置での基板上のフォトレジストを露光する露光量を減らすことができる。従来サイドローブが発生していた位置での基板上のフォトレジストを露光する露光量を減らすことができるので、従来サイドローブが発生していた位置での基板上のフォトレジストの膜減りが生じてしまうことを抑制することができる。基板上のフォトレジストの膜減りが生じてしまうことを抑制することができるので、基板上のフォトレジストの下地層に対する寸法精度の高いフォトレジストマスクパターンを形成することができる。寸法精度の高いフォトレジストマスクパターンを形成することができるので、フォトレジストをマスクとして形成された下地層の寸法精度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】
【００２１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造および平面図を示す図である。
図１において、図１（ａ）では、ハーフトーン位相シフトマスクの断面構造が示されている。図１（ｂ）では、ハーフトーン位相シフトマスクの平面図が示されている。
ハーフトーン位相シフトマスクは、半透明膜の一例としての透過光の位相を１８０°反転させるハーフトーン位相シフト膜１０１で形成されたホールパターンである開口部１５０の脇に、ハーフトーン位相シフト膜１０１に対して逆位相すなわち位相０°のドット膜の一例としての膜１０２で形成されたドットパターンを格子状に配置した。言い換えれば、位相０°のドット膜をホールパターンである開口部１５０の脇に配置した。位相０°の膜１０２の膜厚Ｄは、露光波長をλ、膜１０２の屈折率をｎとすると、次式で表される。
Ｄ＝２Ｎλ／（ｎ−１）    Ｎ：整数
【００２２】
図２は、５％の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜１０１で形成された一辺が１００ｎｍの正方形のホールパターンにおいて、ホールパターンエッジから８０ｎｍの位置に、１５％の透過率を有する位相０°の膜１０２で形成した幅３０ｎｍのドットパターンを格子状に配置したハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長１５７ｎｍの露光光を用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
図２（ａ）は実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造を示している。図２（ｂ）は実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクの平面図を示している。図２（ｃ）はシミュレーションにより求めた光強度分布を示す。位相１８０°のハーフトーン位相シフト膜１０１を透過した光と、位相０°の膜１０２を透過した光が相殺され、ホールパターン脇のサイドローブの光強度が抑えられる。
また、図２（ｄ）は、実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長１５７ｎｍの露光光を用いた場合のフォトレジストの断面形状をシミュレーションにて求めた結果を示している。５％の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜１０１で形成された一辺が１００ｎｍの正方形のホールパターンにおいて、ドットパターンを格子状に配置した新規ハーフトーン位相シフトマスクを使用した。ドットパターンは、ホールパターンエッジから８０ｎｍの位置に、１５％の透過率を有する位相０°の膜１０２で形成した幅３０ｎｍの正方形のドットパターンであり、ドットパターンを格子状に所定の間隔で配置した新規ハーフトーン位相シフトマスクを使用することにより、サイドローブの光強度が抑えられ、フォトレジストの膜減りは発生せず、良好な形状となる。
【００２３】
図３は、図１におけるハーフトーン位相シフトマスクの製造方法の要部を表すフローチャートである。
図３において、本実施の形態では、ハーフトーン位相シフト膜１０１を成膜するハーフトーン膜成膜工程（Ｓ３０２）、エッチングストッパ膜を成膜するエッチングストッパ膜成膜工程（Ｓ３０４）、電子線レジストを塗布する電子線レジスト塗布工程（Ｓ３０６）、電子線レジストを電子ビームで描画する電子ビーム描画工程（Ｓ３０８）、描画された電子線レジストを現像する現像工程（Ｓ３１０）、エッチングストッパ膜をエッチングするエッチングストッパ膜エッチング工程（Ｓ３１２）、ハーフトーン位相シフト膜１０１をエッチングするハーフトーン膜エッチング工程（Ｓ３１４）、電子線レジストを除去する電子線レジスト除去工程（Ｓ３１６）、膜１０２を成膜する膜１０２成膜工程（Ｓ３１８）、電子線レジストを塗布する電子線レジスト塗布工程（Ｓ３２０）、電子線レジストを電子ビームで描画する電子ビーム描画工程（Ｓ３２２）、描画された電子線レジストを現像する現像工程（Ｓ３２４）、膜１０２をエッチングする膜１０２エッチング工程（Ｓ３２６）、電子線レジストを除去する電子線レジスト除去工程（Ｓ３２８）、エッチバック工程（Ｓ３３０）、さらに、次のエッチバック工程（Ｓ３３２）という一連の工程を実施する。
【００２４】
図４は、図３のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図４では、図３のハーフトーン膜成膜工程（Ｓ３０２）から膜１０２を成膜する膜１０２成膜工程（Ｓ３１８）までを示している。それ以降の工程は後述する。
【００２５】
図４（ａ）において、ハーフトーン膜成膜工程として、透明基板１０３上に、スパッタ、真空蒸着等により、ハーフトーン位相シフト膜１０２を成膜し形成する。成膜方法は、スパッタ、真空蒸着以外であっても構わない。透明基板１０３の材料としては、適用する露光光の波長において、透過率８０％以上の高いものが望ましい。例えば、露光光の波長１５７ｎｍ以上において、８５％以上の透過率を有する石英ガラスは有効である。石英ガラス以外でも透過率が８０％以上の材料であれば使用しても構わない。ハーフトーン位相シフト膜１０１の材料としては、例えば、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ）、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）、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、シリコンオキサイドナイトライド（ＳｉＯＮ）が有効である。ハーフトーン位相シフト膜１０１の成膜の際、膜厚は、透過領域を透過する露光光に対して反転した位相１８０°が得られ、光透過率が４〜２０％となる膜厚で成膜する。また、ハーフトーン位相シフト膜１０１の材料として、少なくとも２５０ｎｍ以下の短波長領域の光に対する耐光性を十分有している。
【００２６】
図４（ｂ）において、エッチングストッパ膜成膜工程として、ハーフトーン位相シフト膜１０１の上にエッチングストッパ膜１０６を成膜する。エッチングストッパ膜１０６の材料としては、ハーフトーン位相シフト膜１０１と、膜１０２とのエッチング選択比が大きい材料であることが望ましい。例えば、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）等が有効である。エッチング選択比が大きい材料であることによりエッチングストッパ膜１０６の膜厚を小さくすることができる。ここでは、後述するように、ハーフトーン位相シフトマスクが完成した際の膜１０２の厚さ、すなわち、膜１０２が０度の位相を形成することができる厚さと同じ厚さにエッチングストッパ膜１０６を成膜する。膜１０２の厚さと同じ厚さに形成することで、後述する膜１０２の厚さ形成を容易にすることができる。
【００２７】
図４（ｃ）において、電子線レジスト塗布工程として、エッチングストッパ膜１０６の上に電子線レジスト１０５を塗布する。そして、電子ビーム描画工程として、選択的に電子線１０４を照射して、所定のパターンを描画する。ここでは、透過領域となる開口部１５０と膜１０２が成膜される領域とを描画する。
【００２８】
図４（ｄ）において、現像工程として、電子ビーム描画工程により描画された領域を現像液につけて除去する。描画と現像工程により、電子線レジストは、レジスト領域と無レジスト領域に区別されてパターニングが行なわれる。ポジ型の電子線レジスト１０５を適用した場合、電子線１０４が照射された領域は電子線レジスト１０５が現像液に溶解し、ハーフトーン位相シフト膜１０１が露出する。電子線１０４が照射されない領域は、電子線レジスト１０５が現像液に溶解しないので、電子線レジスト１０５のパターンが残存する。ここでは、ポジ型の電子線レジスト１０５を適用したが、ネガ型の電子線レジスト１０５を適用しても構わない。かかる場合、電子ビーム描画工程により描画される領域が反対になればよい。
【００２９】
図４（ｅ）において、エッチングストッパ膜エッチング工程として、残った電子線レジスト１０５をマスクとして、エッチングストッパ膜１０６をエッチングする。その後、ハーフトーン膜エッチング工程として、エッチングストッパ膜１０６をハードマスクとして、ハーフトーン位相シフト膜１０１をエッチングする。この際、ハーフトーン位相シフト膜１０１と透明基板１０３とのエッチング選択比は十分でなければならない。かかる工程により、透過領域となる開口部１５０と膜１０２が成膜される領域とが形成される。すなわち、透過領域となる開口部１５０のホールパターン脇の残しパターン部に、膜１０２を埋め込むためのホールパターンを形成しておく。開口部１５０の端となるホールエッジから膜１０２を埋め込むためのホールパターンの端までの距離（７）は、光学条件によって最適値は異なるが、５０〜１００ｎｍ程度が望ましい。また、膜１０２を埋め込むためのホールパターンの幅（８）は１０〜５０ｎｍ程度が望ましい。また、膜１０２を埋め込むためのホールパターンは、一辺の長さが幅（８）となる正方形で、所定の間隔を空けて格子状に並ぶようにするとよい。以上のように、図４（ｃ）〜（ｆ）に示す電子線レジストの露光工程〜ハーフトーン位相シフト膜１０１のエッチング工程において透過領域となる開口部１５０と膜１０２が成膜される領域とが形成される。
【００３０】
図４（ｆ）において、電子線レジスト除去工程として、マスクとして用いた電子線レジスト１０５を除去する。除去する手法は、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素の混合液に浸漬させることで電子線レジスト１０５を剥離除去する。その他の方法であっても構わない。
【００３１】
図４（ｇ）において、膜１０２成膜工程として、膜１０２を成膜する。成膜する手法は、スパッタ、真空蒸着等を用いればよい。その他の方法であっても構わない。膜１０２の材料としては、ハーフトーン位相シフト膜１０１の材料と同様、ＴａＳｉ、ＺｒＳｉ、ＭｏＳｉ、ＣｒＦ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮが有効である。また、クロム（Ｃｒ）であっても構わない。Ｃｒを用いることで、光透過率０％の遮光膜を形成することができる。成膜の際、膜厚は少なくとも膜１０２を埋め込むためのホールパターン幅（８）を完全に埋め込み、かつ位相０°が得られる膜厚よりも厚めに成膜しておく。また、膜１０２の材料として、少なくとも２５０ｎｍ以下の短波長領域の光に対する耐光性を十分有している。
【００３２】
図５は、図３のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図５では、図３の電子線レジスト塗布工程（Ｓ３２０）からエッチバック工程（Ｓ３３２）までを示している。
【００３３】
図５（ｈ）において、電子線レジスト塗布工程として、膜１０２の上に電子線レジスト１０５を塗布する。そして、電子ビーム描画工程として、選択的に電子線１０４を照射して、所定のパターンを描画し露光する。この露光で形成するパターンは、図４（ｆ）までに形成したパターンに精度良く重ね、膜１０２を埋め込むためのホールパターン幅（８）よりも１０〜３０ｎｍ程度大きい幅（９）（図５（ｉ）参照）を一辺に持つ例えば四角形の残しパターンとする。そして、膜１０２を埋め込むためのホールパターンに完全に被せる。膜１０２を埋め込むためのホールパターンに完全に被せることで、膜１０２のドットパターンの寸法精度を高めることができる。すなわち、ドットパターンの膜１０２とハーフトーン位相シフト膜１０１との間に隙間ができないようにすることができる。或いは、隙間ができないまでも膜１０２の一部の厚さが薄くなり、膜１０２を透過する光の位相が一部でずれないようにすることができる。
【００３４】
図５（ｉ）において、現像工程として、電子ビーム描画工程により描画された領域を現像液につけて除去する。描画と現像工程により、電子線レジスト１０５は、レジスト領域と無レジスト領域に区別されてパターニングが行なわれる。ポジ型の電子線レジスト１０５を適用した場合、電子線１０４が照射された領域は電子線レジスト１０５が現像液に溶解し、膜１０２が露出する。電子線１０４が照射されない領域は、電子線レジスト１０５が現像液に溶解しないので、電子線レジスト１０５のパターンが残存する。
【００３５】
図５（ｊ）において、膜１０２エッチング工程として、電子線レジスト１０５をマスクとして、膜１０２をエッチングする。この際、エッチングストッパ膜１０６がハードマスクとして働くため、ハーフトーン位相シフト膜１０１をエッチングせずに残すことができる。
【００３６】
図５（ｋ）において、電子線レジスト除去工程として、マスクとして用いた電子線レジスト１０５を除去する。除去する手法は、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素の混合液に浸漬させることで電子線レジスト１０５を剥離除去する。その他の方法であっても構わない。
【００３７】
図５（ｌ）において、エッチバック工程として、全面エッチバックをおこなう。かかる場合、エッチングストッパ膜１０６を利用することで、エッチングストッパ膜１０６より上部に出ている膜１０２を取り去ることができる。この際、膜１０２と透明基板１０３とのエッチング選択比は十分でなければならない。また、膜１０２の膜厚は、ハーフトーン位相シフト膜１０１の膜厚とエッチングストッパ膜１０６の膜厚との和となるため、その膜厚が位相０°が得られる膜厚になるように、上述したように、予め、エッチングストッパ膜１０６の成膜の際、膜厚を所望の膜厚に設定しておいたことにより、位相０°が得られる膜１０２の膜厚になるように膜１０２の膜厚を形成することができる。
【００３８】
図５（ｍ）において、エッチバック工程として、エッチングストッパ膜１０６を全面エッチバックすることにより取り去り、本実施の形態におけるハーフトーン位相シフトマスクが完成する。エッチバックの際、エッチングストッパ膜１０６と、ハーフトーン位相シフト膜１０１、膜１０２、及び透明基板１０３とのエッチング選択比は十分でなければならない。
【００３９】
図６は、実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用した際の、サイドローブ抑制効果とＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ）向上効果を示した図である。
透明基板１０３の透過率が９０％であるため、図６では、０〜９０％の範囲でデータを示している。ここでは、５％の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜１０１で形成された一辺が１００ｎｍの正方形のホールパターンにおいて、ホールパターンエッジから８０ｎｍの位置に、１５％の透過率を有する位相０°の膜１０２で形成した幅３０ｎｍのドットパターンを格子状に配置したハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長１５７ｎｍの露光光を用いた場合のデータを示している。図６に示されるように、ハーフトーン位相シフトマスクに適用される膜１０２の透過率によって異なるが、従来のハーフトーン位相シフトマスクに比べ、フォーカスマージンは最大約１９％向上し、ホールパターン脇のサイドローブの光強度は最大約２０％まで抑制することができる。また、図６に示されるように、ハーフトーン位相シフトマスクに適用される膜１０２の透過率は、０〜９０％の範囲にすることで効果を得ることができる。
【００４０】
図７は、ホールパターン脇の残しパターン部に配置するドット膜の他の例を示す図である。
図６のデータより、ホールパターン脇の残しパターン部に配置する膜１０２の光透過率は０〜９０％で良いので、光透過率０％に設定する場合は、図７（ａ）に示すように、ハーフトーン位相シフト膜１０１で形成されたホールパターン間の残しパターンの中央にドット状に形成された遮光膜１１０を挿入しても、図７（ｂ）に示すように、ホールパターン間の残しパターンの上層にドット状に形成された遮光膜１１０を配置しても、図７（ｃ）に示すように、ホールパターン間の残しパターンの下層にドット状に形成された遮光膜１１０を配置しても良い。光強度０％に設定する場合の遮光膜１１０の材料としては、上述したＣｒ等が有効である。
【００４１】
図８は、実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造および平面図の他の例を示す図である。
本実施の形態１においては、ドットパターンの膜１０２或いは遮光膜１１０が、正方形のドットパターンについて説明したが、これに限るものではない。図８に示すように長方形であってもよいし、円形、三角形等であっても構わない。また、ドットパターンの膜１０２或いは遮光膜１１０は、同一ピッチで配列されているが、これに限るものではない。また、透過領域となる開口部１５０のホールパターン１つに対して、ドットパターンの膜１０２，１１０の個数も限定されるものではない。サイドロープが発生するのが、透過領域となる開口部１５０のホールパターンのエッジから１５０ｎｍ付近と考えられるので、上述したように、ホールパターンの端からの距離が５０〜１００ｎｍ程度からサイドロープが発生する１５０ｎｍ付近を含めるようにホールパターンの端からの距離が２００ｎｍ程度までをドットパターンの膜１０２，１１０が配置されるのが望ましい。また、ホールパターンの端からの距離が２００ｎｍ以降についてもドットパターンの膜１０２，１１０を所定の距離をおいて敷き詰めてもよい。言い換えれば、前記ドット膜を、前記半透明膜と前記開口部との境界から所定の距離離れた前記半透明膜領域の全面に所定の間隔で複数配列してもよい。敷き詰めることにより、レジストの荒れを防止することができる。
【００４２】
図９は、本実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクを用いた露光装置の概要を説明するための概念図である。
露光装置４００は、照明光学系４１０とマスク４２０と投影光学系４３０とウエハステージ４５０とを備えている。マスク４２０には、本実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクを用いている。また、ウエハステージ４５０には、半導体基板４４０を配置している。図示していない光源からレーザー４０１が照射され、照明光学系４１０を通過して、マスク４２０を照射する。レーザー４０１としては、例えば、ＫｒＦレーザー、ＡｒＦレーザー、Ｆ２レーザー等が挙げられる。また、他の露光光源であってもよい。照射されたマスク４２０内では、透過領域である透過部４２６を透過した露光光４２１と、前記透過領域を透過する透過光の位相と１８０度反転させる半透過領域であるハーフトーン位相シフト膜１０１で形成された半透過部４２７を半透過した露光光４２２と、前記半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記半透過領域内で、前記半透過領域と位相が１８０度反転し光軸方向から見た場合にドット状に形成された半透過領域である膜１０２で形成されたドット部４２８を透過した露光光４２３とが生じている。そして、露光光４２１と露光光４２２と露光光４２３とが互いに影響し合いながら投影光学系４３０を通過してウエハステージ４５０に配置された基板４４０を露光する。
【００４３】
露光光４２２を用いることで、露光光４２１により形成される写像の境界の解像度を向上させることができる。また、露光光４２３を用いることで、さらに、露光光４２２を用いることで生じたサイドローブを打ち消すことができる。
【００４４】
或いは、照射されたマスク４２０内では、透過領域である透過部４２６を透過した露光光４２１と、前記透過領域を透過する透過光の位相と１８０度反転させる半透過領域であるハーフトーン位相シフト膜１０１で形成された半透過部４２７を半透過し、前記半透過領域と前記透過領域との境界から所定の距離離れた前記半透過領域内で、光軸方向から見た場合にドット状に形成された遮光領域である膜１１０で形成されたドット部４２８で遮光された露光光４２２とが生じているようにしてもよい。
【００４５】
露光光４２２がドット状の遮光領域で遮光されることによりサイドローブの発生を抑制することができる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクを用いて露光することで、サイドローブを抑制し、サイドローブの影響によるフォトレジストの膜減りを低減し、かつ光強度のコントラストを向上させ、フォトレジストの解像度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造および平面図を示す図である。
【図２】５％の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜１０１で形成された一辺が１００ｎｍの正方形のホールパターンにおいて、ホールパターンエッジから８０ｎｍの位置に、１５％の透過率を有する位相０°の膜１０２で形成した幅３０ｎｍのドットパターンを格子状に配置したハーフトーン位相シフトマスクを使用し、波長１５７ｎｍの露光光を用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図３】図１におけるハーフトーン位相シフトマスクの製造方法の要部を表すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
【図５】図３のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
【図６】実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクを使用した際の、サイドローブ抑制効果とＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ）向上効果を示した図である。
【図７】ホールパターン脇の残しパターン部に配置するドット膜の他の例を示す図である。
【図８】実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクの断面構造および平面図の他の例を示す図である。
【図９】本実施の形態１におけるハーフトーン位相シフトマスクを用いた露光装置の概要を説明するための概念図である。
【図１０】従来ハーフトーン位相シフトマスクの断面構造および平面図である。
【図１１】５％の透過率を有するハーフトーン位相シフト膜で形成された一辺が１００ｎｍの正方形の孤立ホールパターンについて、波長１５７ｎｍの露光光を用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】別の従来ハーフトーン位相シフトマスクの平面図を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
２  半遮光膜
３  光補正用パターン
４  光透過領域
１０１  ハーフトーン位相シフト膜
１０２，１１０  膜
１０３  透明基板
１０４  電子線
１０５  電子線レジスト
１０６  エッチングストッパ膜
１５０  開口部
４００  露光装置
４０１  レーザー
４１０  照明光学系
４２０  マスク
４２１，４２２，４２３  露光光
４２６  透過部
４２７  半透過部
４２８  ドット部
４３０  投影光学系
４４０  基板
４５０  ウエハステージ
【図１】
2005266025.tif 000003
【図２】
2005266025.tif 000004
【図３】
2005266025.tif 000005
【図４】
2005266025.tif 000006
【図５】
2005266025.tif 000007
【図６】
2005266025.tif 000008
【図７】
2005266025.tif 000009
【図８】
2005266025.tif 000010
【図９】
2005266025.tif 000011
【図１０】
2005266025.tif 000012
【図１１】
2005266025.tif 000013
【図１２】
2005266025.tif 000014