(57)【要約】【課題】半導体集積回路装置の製造に用いるハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、製造の工数を削減でき、工期が短縮できる製造方法を提供し、品質が安定する、製造コストを抑えたマスクを供給することである。【解決手段】透明基板上に半透明位相シフト膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、半透明位相シフト膜が感光性レジストよりなる膜を備えたハーフトーン型位相シフトマスクであり、その製造方法は、透明基板の一方面上に感光性レジストを積層し、該感光性レジストに所定の波長を持つた光線を選択的に照射した後、現像処理することにより、透明基板上に選択した位置に感光性レジストの膜を形成する。ハーフトーン型位相シフトマスクを用いて、所定の波長の光線を照射し、露光してレジスト層にマスクパターン転写方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に半透明位相シフト膜を有する半導体集積回路装置の製造に用いるハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、半透明位相シフト膜が感光性レジストよりなる膜である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】
透明基板上に半透明位相シフト膜を有する半導体集積回路装置用のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法において、透明基板の一方面上に感光性レジストを積層し、該感光性レジストに所定の波長を持つた光線あるいは電子線を選択的に照射した後、現像処理することにより、透明基板上に選択した位置に感光性レジストの膜を形成することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
【請求項３】
半導体集積回路装置の製造時に被加工層を表面に形成した半導体集積回路装置用の基板上の全面にレジスト層を設けた後、ハーフトーン型位相シフトマスクを介して該レジスト層にマスクパターンを転写する方法において、感光性レジストよりなる半透明位相シフト膜を有する請求項１に記載のハーフトーン型位相シフトマスクを用いて、請求項２に記載の所定の波長とは異なる波長の光線を照射し、露光して前記レジスト層にマスクパターンを転写することを特徴とするマスクパターン転写方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の製造に関し、ハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法及びそれを用いたマスクパターン転写方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路装置の製造技術におけるフォトマスク関連の技術分野においては、半導体集積回路装置用基板（以下ウエハと記す）転写時の解像力を高めるために位相シフトマスクの技術が重要視されている。位相シフトマスクは、フォトマスク上のマスクパターンをウエハ上に露光する時の露光量のコントラスト比率を高めるため、パターン近傍で露光光線の位相を互いに相乗して強め合い又は相殺して弱め合うような層構造をもつものである。代表的な位相シフトマスクとして、ハーフトーン型位相シフトマスクとレベンソン型位相シフトマスクがある。（特許文献１、特許文献２参照）
【０００３】
近年では、フォトプロセスによりマスクパターンを形成する光リソグラフィ技術の延命を図るべく様々な技術提案が行われていることや、先行指標である半導体ロードマップよりもさらに先行した微細化パターンの要求がますます増えていることもあり、これに伴い位相シフトマスクに対してはより微細なパターンが要求されている。（特許文献３参照）
【０００４】
従来のハーフトーン型位相シフトマスクの製造について説明する。図３（ａ）〜（ｆ）及び図４（ｇ）〜（ｋ）は、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一例を説明する側断面工程図である。
【０００５】
使用する材料は、透明基板の上に半透明位相シフト膜、さらにその上に遮光膜が形成され、該表全面に感光性のレジスト樹脂を塗布したものである。
【０００６】
まず図３（ａ）では、透明基板（１）の片側全面に真空蒸着法等を用いて半透明位相シフト膜（２）を形成後、該膜上全面に遮光膜（３）を形成する。
【０００７】
図３（ｂ）では、スピンナー等の塗布装置を用いて、透明基板の遮光膜上に所定の感光性を持つレジスト樹脂を塗布し、レジスト層（４）を形成し、前記材料（以下マスクブランクと記す）が完成する。
【０００８】
製造工程は、大きく２つの工程がある。第１の工程は、前記マスクブランクの半透明位相シフト膜にパターン形成を行う工程である。
【０００９】
図３（ｃ）では、透明基板上のレジスト層（４）に電子線描画装置により、選択的、すなわち必要な位置に光線又は電子線等の照射露光が行われ後、図３（ｄ）に示すように、現像処理によりパターン形成のレジスト層（４）を形成する。
【００１０】
図３（ｅ）では、前記レジストの開口部の露出した遮光膜及び半透明位相シフト膜をエッチング処理により除去する。エッチング処理は遮光膜と半透明位相シフト膜を同時に除去し、下層の半透明位相シフト膜までパターン形成を行う。
【００１１】
図３（ｆ）では、透明基板上のレジスト層を剥膜処理し、不要となった前記レジスト層を除去し、半透明位相シフト膜のマスクパターン（１５）を形成する。
【００１２】
第２の工程は、遮光膜にパターン形成を行う工程である。図４（ｇ）に示すように、前記第１の工程を終了した透明基板上に再度表全面に感光性のレジスト樹脂を塗布し、レジスト層（４）を形成する。
【００１３】
図４（ｈ）では、透明基板上のレジスト層（４）に電子線描画装置により照射露光し、図４（ｉ）に示すように、現像処理によりパターン形成のレジスト層（４）を形成する。
【００１４】
図４（ｊ）では、前記レジストの開口部の露出した遮光膜をエッチング処理により除去する。エッチング処理は遮光膜のみを除去し、上層の遮光膜のパターン形成を行う。
【００１５】
図４（ｋ）では、透明基板上のレジストを剥膜処理し、不要となった前記レジスト層（４）を除去する。
【００１６】
以上の製造工程により、透明基板上に半透明位相シフト膜及び遮光膜のパターンが形成されたハーフトーン型位相シフトマスクが完成する。
【００１７】
【特許文献１】
特開平６―１４８８６４号公報
【特許文献２】
特開平６―２５０３７６号公報
【特許文献３】
特開平８―６２８２２号公報
【特許文献４】
特開平６―３４２２０５号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような位相シフトマスクは、透明基板上にパターンを形成した遮光膜から構成された通常のフォトマスクと比較すると、製造の工程数が多く材料費及び加工費も高価となるため製造費用が増加する問題があり、さらに工数増加にため工期が長期化する問題がある。
【００１９】
さらに、ハーフトーン型位相シフトマスク等を製造する場合、その工程が増加し、工程の手順がより複雑となる。最終の検査工程では、半透明位相シフト膜の微小のパターンの形状及び寸法の精度の保証、又はそのパターンの欠落のないことを保証することに多く費用が必要となる問題があり、前記検査の結果の信頼性にも不安定となる問題もあった。前記検査工程で不良となった場合、透明基板から工程に再投入となり、再作成の為に納期の確保及び設備稼働率の低下と、製造費用の増加等の問題がある。
【００２０】
前記検査工程のマスク評価が不安定となる場合では、検査完了後のハーフトーン型位相シフトマスク等を顧客のウエハ工程内でデバック等の評価試験をすることもあり、半導体集積回路装置の開発から製造の完了までの工期のスピードアップの要望に反する状況となる問題となってきた。
【００２１】
本発明の目的は、半導体集積回路装置の製造に関連し、ハーフトーン型位相シフトマスクの工数を削減でき、工期が短縮できる製造方法を提供し、品質が安定する、製造コストを抑えたマスクを供給することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、透明基板上に半透明位相シフト膜を有する半導体集積回路装置の製造に用いるハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、半透明位相シフト膜が感光性レジストよりなる膜であることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクである。
【００２３】
次に、本発明の請求項２に係る発明は、透明基板上に半透明位相シフト膜を有する半導体集積回路装置用のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法において、透明基板の一方面上に感光性レジストを積層し、該感光性レジストに所定の波長を持つた光線あるいは電子線を選択的に照射した後、現像処理することにより、透明基板上に選択した位置に感光性レジストの膜を形成することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法である。
【００２４】
本発明の請求項３に係る発明は、半導体集積回路装置の製造時に被加工層を表面に形成した半導体集積回路装置用の基板上の全面にレジスト層を設けた後、ハーフトーン型位相シフトマスクを介して該レジスト層にマスクパターンを転写する方法において、感光性レジストよりなる半透明位相シフト膜を有する請求項１に記載のハーフトーン型位相シフトマスクを用いて、請求項２に記載の所定の波長とは異なる波長の光線を照射し、露光して前記レジスト層にマスクパターンを転写することを特徴とするマスクパターン転写方法である。
【００２５】
【作用】
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクはパターン形成された感光性レジスト膜を半透明位相シフト膜として用いることにより、製造工程数が削減されるために工期が大幅に短縮され、それに対応して材料及び製造費を削減できる作用がある。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの一実施例を示す側断面図である。
【００２８】
透明基板（１）上には、感光性レジスト樹脂から形成された半透明位相シフト膜（２）のレジストパターン（５）が形成されている。該レジストパターン（５）が、マスクパターン（１５）として活用されている。前記半透明位相シフト膜（２）の厚さは、ウエハー上に露光する光線の波長に関連し、前記光線が半透明位相シフト膜を透過する際、位相を１８０度シフトする膜厚により非常に高精度で形成することが重要である。なお、厚さの範囲としては、ＫｒＦエキシマレーザー及びＡｒＦエキシマレーザー、すなわち２４８ｎｍ〜１９３ｎｍの波長を持つ露光光線を使用する場合は、１５００〜４０００Å程度が適切である。
【００２９】
半透明位相シフト膜（２）を形成した前記感光性レジスト樹脂は、均一な密度で形成され、不純物の排除された樹脂を成分としているため、光硬化反応によりレジスト膜を形成後、物性面及び形状面でばらつきのない半透明位相シフト膜を安定的に提供できる。
【００３０】
前記レジストパターン（５）の形成については、該断面形状がレジストの裾を引かないような構造に現像処理をすることが重要である。すなわち、垂直な側面形状に仕上げる工夫が必要となる。裾を引いてしまう部分は、膜厚が除々に薄く成る部分であり、該部分を透過した照射光線は所望する位相差が形成されなくなってしまうためである。
【００３１】
また、例えば電子線を用いた描画時では、本発明の方法では、透明基板（１）上に遮光膜（３）がないため電子線の後方散乱の影響がなく、前方散乱の影響のみとなるためより加速電圧が高くして描画可能となり、より高精度でより微細化パターンを形成する効果もある。
【００３２】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一実施例を説明する側断面工程図である。
【００３３】
使用する材料は、透明基板（１）である。
【００３４】
図２（ａ）では、スピンナー等の塗布装置を用いて、透明基板の上に所定の波長に適した性能を持つ感光性レジスト樹脂を塗布し、感光性レジスト膜（１４）を形成する。
【００３５】
図２（ｂ）では、透明基板上の感光性レジスト膜（１４）にパターン形成のためにフォトマスク（１０）を介して、選択的、すなわち必要な位置に光線又は電子線等の照射露光が行われる。なお、選択的な照射露光は、照射装置の機種によっては、フォトマスク（１０）を介せずに直接に選択的照射露光できる場合もあるので、フォトマスク（１０）を用いなくてもよい。図２（ｃ）では、現像処理によりパターン形成された感光性レジスト膜（１４）を形成する。前記感光性レジストは、レジストパターン（５）であり、且つ半透明位相シフト膜（２）の役割及びマスクパターン（１５）を兼ね備えたものである。
【００３６】
前記パターンの形成では、電子線を用いる描画装置を用いて、電子線等を照射露光してパターンを形成する場合もある。すなわち、適宜最適化することが望ましい。
【００３７】
以上の製造工程により、本発明の感光性レジスト膜の半透明位相シフト膜を持つハーフトーン型位相シフトマスクが完成する。
【００３８】
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクは、遮光膜は使用しない。従って、遮光膜が必要である場合、テープ状の遮光膜シートや枠状のジグ等を貼り付ける等の後付けにより形成する方法が一般に採用されている。
【００３９】
図２と図３の製造方法を比較して解るように、本発明では、工程数は少なく簡単であり、低材料費及び短納期で大幅に改善する効果がある。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明の、以下に具体的な実施例に従って説明する。
【００４１】
＜実施例１＞
ガラスよりなる透明基板（１）上に表面処理を施す処理をした。まず、透明基板（１）の表面を公知の方法を用いて所定の清浄度まで洗浄した。次に、薬液のＨＭＤ（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）の飽和蒸気の雰囲気の環境のクリーンボックス内に４０分間放置した。この薬液処理は、公知の技術で、透明基板（１）の表面に前記薬品が極薄く蒸着されて状態になり、該効果により透明基板と感光性レジストとの密着性が強固となり、以降の製造工程での感光性レジストが欠落し難いものとなった。
【００４２】
次に、薬品処理済みの透明基板（１）の一方面上に、スピンコーター塗布装置を用いて半透明位相シフト膜となる感光性レジストの樹脂を所定厚に塗布した。前記感光性レジストは、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）に反応するレジストのＺＥＰ７０００（商品名、日本ゼオン株式会社製）を使用し、その膜厚は１５００Åで形成した。
【００４３】
前記透明基板は、電子描画装置を用いて、ＺＥＰ７０００の公知の技術資料に従って描画条件を設定後、予め準備したパターンデータの指示に従って描画した。描画時のドーズ量は、２５μＣ／ｃｍ２  とした。
【００４４】
前記透明基板は、専用の処理液を用いて現像処理し、レジストパターンを形成した。該レジストパターンの膜厚は、１４７０Åとした。
【００４５】
以上により本発明の感光性レジスト膜からなる半透明位相シフト膜をもつハーフトーン型位相シフトマスクが完成した。
【００４６】
＜実施例２＞
ウエハ上の一方面上に、スピンコーター塗布装置を用いてレジストの樹脂を所定厚に塗布した。前記レジストは、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）に反応するレジスト樹脂を使用し、その膜厚は５００Åで形成した。
【００４７】
次に、転写装置のＡｒＦエキシマレーザー光線の縮小転写露光装置（ステッパー）に実施例１のハーフトーン型位相シフトマスクを載置し、照射しウエハー上のレジスト層にマスクパターンを露光した。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法によれば、半透明位相シフト膜として感光性レジスト膜を用いたことにより、その工程の工数が削減され、その手順が単純化され、品質も安定し、工期も短縮できるハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法を提供できる。本発明のハーフトーン型位相シフトマスクにより品質が不安定、製造コストが増加する問題を解消できる効果がある。さらに、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクを用いたマスクパターン転写方法により半導体積層回路装置の製造においても工期の短縮及び製造費の削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの一実施例を説明する部分側断図である。
【図２】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの一実施例の製造方法を説明する工程側断図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの一例の製造方法を説明する工程側断図である。
【図４】（ｇ）〜（ｋ）は、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの一例の製造方法を説明する工程側断図である。
【符号の説明】
１…透明基板
２…半透明位相シフト膜
３…遮光膜
４…レジスト層
５…レジストパターン
１０…フォトマスク
１４感光性レジスト膜
１５…マスクパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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