(57)【要約】【課題】ハーフピッチ４５ｎｍノード以降のフォトリソグラフィにおいて、マスク自身により誘引される露光光の偏光状態の変化を緩和し、良好な微細画像をウェハ上に形成するためのフォトマスクとして、フォトマスクのマスクパターンを含む一主面側が、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高い薄膜層で覆われているフォトマスクにおいて、薄膜層の形成および再形成が容易に可能なフォトマスクおよび簡易で安価なその製造方法、さらに、そのフォトマスクを用いたパターン形成方法を提供する。【解決手段】透明基板１０１の一主面側にマスクパターン１０２を有するフォトマスク１００において、前記マスクパターン１０２を含む一主面側が、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂膜１０４で覆われていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクにおいて、前記マスクパターンを含む一主面側が、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂膜で覆われていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクがバイナリマスクであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクがハーフトーン型位相シフトマスクであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクがレベンソン型位相シフトマスクであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクがクロムレス型位相シフトマスクであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記マスクパターンが、クロム系膜、またはモリブデンシリサイド系膜で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のフォトマスクが、ハーフピッチ４５ｎｍノード以降のマスクパターンを有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項８】
透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクの製造方法において、
前記透明基板の一主面側にマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンを含む一主面側に、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項９】
前記フッ素樹脂膜は、フッ素樹脂を含む溶液をスピン塗布し乾燥して形成することを特徴とする請求項８に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のフォトマスクを露光装置に設置し、該フォトマスクを用いて露光し、パターン転写を行なうことを特徴とするパターン転写方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子のパターン形成に用いられるフォトリソグラフィ技術、特に、高ＮＡ露光装置を使用し、露光波長とほぼ同程度のサイズのマスクパターンをウェハ上に縮小転写するハーフピッチ４５ｎｍノード以降の最先端のフォトリソグラフィ技術に用いられるフォトマスクおよびその製造方法、並びにパターン転写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハーフピッチ６５ｎｍノードから４５ｎｍノードへと進展する半導体素子の高集積化・超微細化を実現するために、フォトリソグラフィにおいては、露光装置での高解像技術として、レンズの高ＮＡ化、液浸露光技術、変形照明搭載露光技術などの開発が急速に進められている。
一方、フォトリソグラフィに用いられるフォトマスク（レチクルとも称する）における解像度向上策としては、光を通過させる部分と遮光する部分で構成された従来のバイナリマスクの微細化、高精度化とともに、光の干渉を利用して解像度向上を図るレベンソン型（渋谷・レベンソン型とも称する）位相シフトマスク、光を透過させる部分と半透過させる部分で構成されたハーフトーン型位相シフトマスク、クロムなどの遮光層を設けないクロムレス型位相シフトマスク、主パターンの両側に解像限界以下の補助パターンを配置した補助パターン型位相シフトマスクなどの位相シフトマスクの開発、実用化が進行している。
【０００３】
超高解像を実現するためのフォトリソグラフィにおいては、微小なサイズのスリットを通る光は、その偏光状態が変わることが知られている（たとえば、非特許文献１参照。）。
また、フォトマスクを使用してパターンを転写するフォトリソグラフィ技術においては、パターンをウェハ上に良好に結像するための所定の偏光状態（ＴＥ偏光と呼ばれる）があることも知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
本発明が対象とするハーフピッチ４５ｎｍノード以降のフォトリソグラフィでは、例えば、ハーフピッチ４５ｎｍノードの半導体素子の４倍体のフォトマスク・パターンが、光源波長である１９３ｎｍ（ＡｒＦエキシマレーザの場合）程度になるため、フォトマスクを透過した光が、望ましくない偏光状態（ＴＭ偏光と呼ばれる）に変えられてしまい、結像特性が著しく劣化することが想定されるという問題が生じている。実際にフォトマスクを透過する光の偏光状態の変化は、パターンサイズや、パターンの立体構造、パターンを形成する薄膜の光学特性などにより決定される。
【０００４】
そのため、上記のフォトマスクを透過した光が望ましくない偏光（ＴＭ偏光）状態となる問題に対処するために、パターン幅に制限をかけて不適切なピッチを避けて設計する方法、または、望ましくない偏光状態を誘引する線幅が存在する場合にはマスク線幅を微調整することで対応する方法、あるいは、マスク材料やパターンの断面形状などの立体構造を変更する方法などが考えられている。
【特許文献１】特許第３０８４８４７号公報
【非特許文献１】Ａｎｄｒｅａｓ  Ｅｒｄｍａｎ，“Ｍａｓｋ  ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｌｏｗ  ｋ１  ａｎｄ  ｕｌｔｒａｈｉｇｈ  ＮＡ  ｒｅｇｉｍｅ：ｐｈａｓｅ  ａｎｄ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔｓ”，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ  ｖｏｌ．５８３５（２００５），ｐｐ．６９−８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のパターン幅に制限をかける方法は、回路パターンの設計自体に制限をかける必要があり設計思想が変わってしまうという問題がある。また、パターンの線幅を微調整する方法は、その処理に莫大な時間がかかり、検証なども含めてマスク製造の大きな負荷になるという問題がある。また、材料や立体構造の変更も、製造工程の大幅な変更になるため、製造負荷が大きいという問題があり、いずれの方法も実用するには大きな障害があった。
【０００６】
そこで本出願人は、特願２００５−３０６５３１において、フォトマスクのマスクパターンを含む一主面側が、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高い薄膜層で覆われているフォトマスクを提案した。特願２００５−３０６５３１においては、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高い薄膜層は、ＳｉＯ2を主成分とする薄膜層が好ましいとしている。
【０００７】
しかしながら、ＳｉＯ2を主成分とする薄膜層は、真空成膜したＳｉＯ2膜、または塗布ガラスを塗布し焼成したＳｉＯ2膜、または真空成膜したＳｉＯ2膜と塗布ガラスを塗布し焼成したＳｉＯ2膜とを２層以上重ねた積層膜、のいずれかの薄膜層であるため、ＳｉＯ2膜形成後に欠陥が見出された場合、ＳｉＯ2膜を剥離し、欠陥を修正し、再度ＳｉＯ2膜を形成するのが困難であり、製造コストが高くなりがちであるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、ハーフピッチ４５ｎｍノード以降のフォトリソグラフィにおいて、マスク自身により誘引される露光光の偏光状態の変化を緩和し、良好な微細画像をウェハ上に形成するためのフォトマスクとして、フォトマスクのマスクパターンを含む一主面側が、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高い薄膜層で覆われているフォトマスクにおいて、薄膜層の形成および再形成が容易に可能なフォトマスクおよび簡易で安価なその製造方法、さらに、そのフォトマスクを用いたパターン形成方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係るフォトマスクは、透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクにおいて、前記マスクパターンを含む一主面側が、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂膜で覆われていることを特徴とするものである。
マスクパターン部を空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂膜で覆うことにより、該フッ素樹脂膜の屈折率をｎとすれば、露光光がマスクパターンのスリットを通過する時の実効的な波長はλ／ｎとなり、マスクパターンのスリット幅が同じままであっても、露光光が望ましくない偏光を生じ結像特性が著しく劣化するという前記の問題が緩和される。たとえば、屈折率１．４のフッ素樹脂膜を用いた場合、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）のパターン通過時の実効的な波長は１３８ｎｍとなり、４５ｎｍハーフピッチのパターンの場合、偏光状態の変化は問題とならないレベルとなり、良好なパターン転写画像を得ることができる。
【００１０】
請求項２の発明に係るフォトマスクは、請求項１に記載のフォトマスクにおいて、前記透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクがバイナリマスクであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の発明に係るフォトマスクは、請求項１に記載のフォトマスクにおいて、前記透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクがハーフトーン型位相シフトマスクであることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４の発明に係るフォトマスクは、請求項１に記載のフォトマスクにおいて、前記透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクがレベンソン型位相シフトマスクであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５の発明に係るフォトマスクは、請求項１に記載のフォトマスクにおいて、前記透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクがクロムレス型位相シフトマスクであることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６の発明に係るフォトマスクは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、前記マスクパターンが、クロム系膜、またはモリブデンシリサイド系膜で形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７の発明に係るフォトマスクは、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のフォトマスクが、ハーフピッチ４５ｎｍノード以降のマスクパターンを有することを特徴とするものである。
本発明のフォトマスクは、マスクパターンのピッチが細密化し、露光波長とほぼ同じサイズのパターンを縮小転写するハーフピッチ４５ｎｍノード以降（すなわち４５ｎｍ、３２ｎｍ、２２ｎｍノードなど）のリソグラフィにおいて、大きな効果を生じるものである。
【００１６】
請求項８の発明に係るフォトマスクの製造方法は、透明基板の一主面側にマスクパターンを有するフォトマスクの製造方法において、前記透明基板の一主面側にマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンを含む一主面側に、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項９の発明に係るフォトマスクの製造方法は、請求項８に記載のフォトマスクの製造方法において、前記フッ素樹脂膜は、フッ素樹脂を含む溶液をスピン塗布し乾燥して形成することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１０の発明に係るパターン転写方法は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のフォトマスクを露光装置に設置し、該フォトマスクを用いて露光し、パターン転写を行なうことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のフォトマスクは、パターン設計に制限をかけることがなく、また、マスクパターン線幅調整のための処理が不要であり、マスクパターンを含む一主面側を空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂膜で覆うことにより、マスク自身により誘引される露光光の偏光状態の変化を緩和し、さらに、従来のマスク製造技術をそのまま使用した形で、微細なマスクパターンの良好な転写を可能とし、ハーフピッチ４５ｎｍノード以降の微細パターンをウェハ上に良好にパターン転写できるようになる。
【００２０】
本発明のフォトマスクの製造方法は、従来のバイナリマスクまたは位相シフトマスクを用い、簡単な製造工程を加えることにより、微細パターンを有し、露光時の転写特性に悪影響を与えるマスク自信による偏光状態を緩和し得る高品質なフォトマスクを低コストで製造することが可能となる。
本発明に用いるフッ素樹脂は、スピン塗布成膜が可能なため、真空成膜で形成される膜よりも安価に無欠陥のフッ素樹脂膜が形成し易いという利点を有する。また、フッ素樹脂膜を塗布形成した後、もしも欠陥が検出された場合には、マスクパターンを損なうことなく剥離し、再度フッ素樹脂膜を塗布形成し、欠陥の無いフォトマスクとすることが容易に可能である。
【００２１】
また、本発明のフォトマスクを用いることにより、ハーフピッチ４５ｎｍノードの微細パターンを波長１９３ｎｍの露光でウェハ上に良好にパターン転写するパターン形成方法が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明のフォトマスクおよびその製造方法、パターン形成方法の実施形態について説明する。
図１は、本発明のフォトマスクの実施形態を示す断面模式図であり、図２および図３は、本発明のフォトマスクの製造方法の実施形態を示す断面模式図である。
【００２３】
（フォトマスク）
図１に示す本発明のフォトマスク１００は、透明基板１０１の一主面側に所望のマスクパターン１０２を有し、マスクパターン１０２を含む一主面側全面が、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂膜１０４で覆われているものである。
【００２４】
本発明において、フッ素樹脂膜１０４で覆う前の透明基板１０１の一主面側に所望のマスクパターン１０２を有するマスク素材としては、従来のフォトマスクを用いることができ、露光光を通過する部分と遮光する部分で構成したバイナリマスク、露光光を透過させる部分と半透過させる部分で構成されたハーフトーン型位相シフトマスク、シフタの無いスリットを通った露光光とシフタのあるスリットを通った露光光の位相差による光の干渉を用いたレベンソン型位相シフトマスク、遮光層を設けないクロムレス型位相シフトマスクのいずれのフォトマスクも用いることが可能である。
本発明において用いるマスク素材としての従来のフォトマスクとしては、後工程に不良品を渡さないために、あらかじめマスク検査をし、もしも欠陥部があれば修正をし、検査良品であることが好ましい。
【００２５】
本発明において、透明基板１０１としては、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザなどの短波長の露光光に適したフォトマスク用基板として用いられる光学研磨された合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを用いることができるが、通常、多用されており品質が安定している合成石英ガラスがより好ましい。
【００２６】
本発明において、バイナリマスクあるいはレベンソン型位相シフトマスクとして、マスクパターン１０２に遮光膜を形成するに際し、遮光膜材料としては、クロム系膜、モリブデンシリサイド系膜、タンタル系膜など、通常のマスク材料として使用できる薄膜であれば、いずれも用いることができるが、最も使用実績のあるクロムを主成分としたクロム系膜がマスクのコスト、品質上からより好ましい。クロム系膜は、通常、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロムの中から選ばれる材料の単層膜または２層以上の多層膜が用いられる。例えば、クロム単層膜を遮光膜とした場合には、５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の範囲の膜厚で用いられる。
【００２７】
レベンソン型位相シフトマスクを用いる場合には、マスクパターン１０２は、遮光膜とともに、位相効果を生ぜしめるために、たとえば、透明基板１０１の一主面側の所定位置を所定の深さにエッチングしたシフタが併設されている（図示せず）。
【００２８】
本発明において、ハーフトーン型位相シフトマスクとして、マスクパターン１０２にハーフトーン膜を用いる場合には、ハーフトーン膜材料としては、クロム系膜、モリブデンシリサイド系膜など、通常のハーフトーン型位相シフトマスクのハーフトン膜材料として使用できる薄膜であれば、いずれも用いることができるが、微細パターンにおけるガラス基板との密着性に優れたモリブデンシリサイド系膜が品質上からより好ましい。たとえば、モリブデンシリサイド膜をハーフトーン膜とした場合には、６０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の範囲の膜厚で用いられ、より好ましくは、露光光がＫｒＦエキシマレーザの場合には、８０ｎｍ〜９０ｎｍ程度の範囲の膜厚、ＡｒＦエキシマレーザの場合には、７０ｎｍ程度の膜厚が用いられる。
【００２９】
本発明において、露光波長におけるフッ素樹脂膜の透過率は、露光時間を短縮するために少なくとも８０％以上が好ましく、さらには、９０％以上の高い透過率を有するのがより好ましい。また、フッ素樹脂膜は露光光に対して耐光性に優れているのが好ましい。
【００３０】
本発明において、フォトマスクがレベンソン型位相シフトマスク、あるいはクロムレス型位相シフトマスクの場合には、透明基板１０１のＳｉＯ2をエッチングして所定の深さに掘ったシフタが用いられるので、マスクパターンを含む一主面側を覆う、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂膜１０４としては、ＳｉＯ2膜と屈折率が異なる材料、たとえば、ＳｉＯ2膜の屈折率（１．５前後）よりも屈折率が低い材料を用いるのが好ましい。
【００３１】
本発明において用いるフッ素樹脂は、溶媒に溶解して用いる場合に高品質のフッ素樹脂膜を形成するために、スピン塗布特性に優れた材料が好ましい。
【００３２】
上記の特性を備えた本発明に用いるフッ素樹脂としては、非晶質フッ素ポリマーが好ましく、たとえば、サイトップ（旭硝子（株）製商品名）、テフロンＡＦ（デュポン（株）製商品名）などが挙げられ、スピン塗布用に溶媒に溶解した所定濃度の溶液タイプとして市販されている。これらのフッ素樹脂溶液は、必要に応じて、さらにフッ素系溶媒、たとえば、ＣＴ−Ｓｏｌｖ．１８０（旭硝子（株）製商品名）などの溶媒で希釈し所望の濃度として用いることもできる。
【００３３】
本発明では、塗布法によりフッ素樹脂膜を形成するので、上記のフッ素樹脂膜１０４の厚さとしては、３００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の厚さが好ましい。フッ素樹脂膜１０４の厚さが３００ｎｍ未満と薄いと、下層のマスクパターンの被覆性が不十分となり、露光光の偏光を緩和する効果が不十分であり、一方、厚さが１０００ｎｍを超えると、フッ素樹脂の塗布特性に影響し、生産上好ましくないからである。さらに、塗布により下層のマスクパターンの形状が緩和される厚さ以上、およそ５００ｎｍ程度がより好ましい。
【００３４】
（フォトマスクの製造方法）
次に、本発明のフォトマスクの製造方法の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図２は、図１に示す本発明のフォトマスク１００の製造工程を示す断面模式図である。図２において、図１と同じ箇所は、同じ符号を用いている。
本実施形態のフォトマスクを作製するには、図２（ａ）に示すように、まず、透明基板１０１の一主面側にマスクパターン１０２を形成したフォトマスク１０３を準備する。フォトマスク１０３は、従来の材料を用い、従来技術により製造される。その際に、特にフォトマスク１０３のマスクパターン１０２幅の変調は行わない。
ここで、フォトマスク１０３が位相シフトマスクの場合は、透明基板１０１の開口部、エッチング部などがフッ素樹脂で満たされることを前提に、位相シフト層を含むマスクパターン１０２の膜厚、膜質を調整する必要がある。
【００３５】
次に、上記のマスクパターン１０２を含む一主面側に、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂を塗布する。フッ素樹脂は、フッ素樹脂を所定の溶媒に溶解させて、塗布し易い濃度として用いられる。本発明において、塗布方法は必ずしも限定されないが、塗布膜厚の高精度制御に優れたスピン塗布法がより好ましい。
【００３６】
次に、フッ素樹脂を塗布した透明基板を１０１を所定の温度で乾燥して溶媒を除去し、マスクパターン１０２を含む一主面側にフッ素樹脂膜１０４を形成し、本発明のフォトマスク１００を得る。
【００３７】
（第２の実施形態）
図３は、本発明のフォトマスクの別な製造工程を示す断面模式図であり、フッ素樹脂膜に欠陥があった場合の製造工程の一例を示すものである。本実施形態のフォトマスクを作製するには、図３（ａ）に示すように、まず、透明基板２０１の一主面側にマスクパターン２０２を形成したフォトマスク２０３を準備する。
【００３８】
次に、上記のマスクパターン２０２を含む一主面側に、空気より屈折率が高く露光光に対して透過率の高いフッ素樹脂膜２０４ａを形成する（図３（ｂ））。フッ素樹脂膜２０４ａは、上述のように、フッ素樹脂を含む溶液を用いスピン塗布法により形成することが好ましい。
【００３９】
上記のフォトマスク基板を検査（パターン検査、異物検査）したところ、フッ素樹脂膜２０４ａには、異物欠陥２０５が存在しているのが検出された場合、このままではマスク品質を低下させてしまうので異物の除去が必要である。
【００４０】
次に、        上記のフォトマスク基板を、フッ素樹脂を溶解させる溶媒２０６で満たした容器２０７に浸漬し（図３（ｃ））、フッ素樹脂膜２０４ａを溶解もしくはマスクから剥離して異物を除去し、洗浄して、最初のフォトマスク２０３基板の状態に戻す（図３（ｄ））。
次いで、再度、フッ素樹脂を含む溶液を塗布し、最終的にマスクパターン２０２を含む一主面側にフッ素樹脂膜２０４を形成し、異物欠陥の無い本発明のフォトマスク２００が得られる（図３（ｅ））。
本実施形態の方法によれば、欠陥が修正され良好な転写特性を有するフォトマスクを得ることができる。
【００４１】
上記の説明では、フッ素樹脂膜２０４ａを溶媒中で溶解もしくは剥離除去する方法について述べたが、溶媒を用いずにフッ素樹脂膜２０４ａを塗布乾燥後に異物ごと剥離する方法を用いることも可能である。
【００４２】
上記の第１および第２の実施形態において、フッ素樹脂膜のフォトマスク基板への密着性を高めるため、フッ素樹脂膜の形成前に、あらかじめ、フォトマスク基板の少なくともマスクパターンを含む一主面側をシランカップリング剤などで前処理しておく方法を行なうことも可能である。シランカップリング剤は、たとえば、エチルアルコールや純水で０．０５〜１％程度の濃度に希釈し、この希釈液をスピン塗布あるいは希釈液に浸漬した後、熱処理し、その後エチルアルコールで洗浄する方法が用いられる。
【００４３】
（パターン転写方法）
本発明によるフォトマスク用いたパターン転写方法は、ウェハ上に感光性レジスト層を形成し、本発明のフォトマスクを露光装置に設置し、該フォトマスクを用いて露光し、感光性レジスト層を現像し、ウェハ上にマスクパターンを転写する方法である。
本発明によれば、フォトマスク自身により誘引されて生じる偏光状態の変化が緩和され、ハーフピッチ４５ｎｍノードの微細パターンを１９３ｎｍの露光でウェハ上に良好にパターン転写することが可能となる。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
透明基板として、厚さ０．２５インチで６インチ角の光学研磨された合成石英基板を用いた。この基板上にクロムをスパッタリング法で厚さ１００ｎｍに成膜した。次に、成膜したクロム膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によりパターン描画し、レジストを現像し、レジストパターンを形成した。次に、レジストパターンより露出したクロムをドライエッチングし、レジストを剥離除去して、石英基板上に、厚さ１００ｎｍのクロムよりなるハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースのマスクパターン（マスク上では４倍体）を有する従来のバイナリマスクを形成した。
【００４５】
次に、上記の従来のバイナリマスクのマスクパターンを含む一主面側全面に、フッ素樹脂を含む溶液としてサイトップＣＴＸ−８０９ＳＰ２（旭硝子（株）製商品名）を用い、スピン塗布した。
次いで、一定時間、清浄な大気中に静置した後、真空中で１２０℃、２時間キュアし、マスクパターンを含む一主面側全面に膜厚５００ｎｍのフッ素樹脂膜を形成したフォトマスクを得た。このフッ素樹脂膜は、屈折率１．３４、透過率９５％以上であった。
【００４６】
上記のフッ素樹脂膜を設けたフォトマスクを検査（パターン検査、異物検査）したところ、パターン検査、異物検査に合格する良品であった。
【００４７】
次に、このフォトマスクをＡｒＦエキシマレーザ露光装置に設置し、感光性レジストを塗布したシリコンウェハを露光した。屈折率１．３４のフッ素樹脂膜を用いたので、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）のパターン通過時の実効的な波長は１４４ｎｍとなり、４５ｎｍハーフピッチのパターンの場合、偏光状態の変化は問題とならないレベルとなり、フォトマスク自身により誘引される偏光状態の変化が緩和され、現像したところ、ウェハ上に感光性レジストによるハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースの良好なパターンが形成された。
【００４８】
（実施例２）
厚さ０．２５インチで６インチ角の合成石英基板上にモリブデンシリサイドをスパッタリング法で厚さ７０ｎｍに成膜した。ここで、従来のモリブデンシリサイド系のハーフトーン膜は、パターニングした後、同一膜厚の空気層を通る露光光に対して位相を反転するように材料設計されているのに対し、本実施例では、同一膜厚のフッ素樹脂膜を通る露光光に対して位相を反転するように設計している。次に、成膜したモリブデンシリサイド膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によりパターン描画し、レジストを現像し、レジストパターンを形成した。次に、レジストパターンより露出したモリブデンシリサイドをドライエッチングし、レジストを剥離除去して、石英基板上に、厚さ７０ｎｍのモリブデンシリサイドよりなるハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースのマスクパターン（マスク上では４倍体）を有するハーフトーン型位相シフトマスクを形成した。
【００４９】
次に、実施例１と同様に、このハーフトーン型位相シフトマスクのマスクパターンを含む一主面側全面に、フッ素樹脂を含む溶液としてサイトップＣＴＸ−８０９ＳＰ２（旭硝子（株）製商品名）を用い、スピン塗布し、一定時間、清浄な大気中に静置した後、真空中で１２０℃、２時間キュアし、膜厚５００ｎｍのフッ素樹脂膜を形成したハーフトーン型位相シフトマスクを得た。
【００５０】
上記のフッ素樹脂膜を設けたハーフトーン型位相シフトマスクを検査（パターン検査、異物検査）したところ、フッ素樹脂膜中に異物の存在が認められ、マスク欠陥と判定された。
そこで、上記のハーフトーン型位相シフトマスクをフッ素系溶媒であるＣＴ−Ｓｏｌｖ．１８０（旭硝子（株）製商品名）中に１時間浸漬し、塗布されたフッ素樹脂膜をマスク上から溶解除去し、異物を取り除いた。
【００５１】
次いで、再度上記と同じ条件でマスク上にフッ素樹脂膜を塗布し、膜厚５００ｎｍのフッ素樹脂膜を形成したハーフトーン型位相シフトマスクを得た。この位相シフトマスクを検査したところ、パターン検査、異物検査ともに合格良品であった。
【００５２】
次に、このハーフトーン型位相シフトマスクをＡｒＦエキシマレーザ露光装置に設置し、感光性レジストを塗布したシリコンウェハを露光し、現像したところ、位相シフトマスク自身により誘引される偏光状態の変化が緩和され、ウェハ上に感光性レジストによるハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースの良好なパターンが形成された。
【００５３】
（実施例３）
サイトップＣＴＸ−８０９ＳＰ２（旭硝子（株）製商品名）を用いて作製したフッ素樹脂膜中に、実施例２と同様な異物欠陥を有するハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、マスク上のフッ素樹脂膜の端面の一辺に粘着テープを貼付し、次にこの粘着テープを貼付した反対側に向かって徐々に引っ張ることにより、塗布形成されたフッ素樹脂膜をマスク上から剥離した。
【００５４】
次に、マスクを洗浄し、再度マスク上にフッ素樹脂膜を塗布し、フッ素樹脂膜を形成したハーフトーン型位相シフトマスクを得た。この位相シフトマスクを検査したところ、パターン検査、異物検査ともに合格であった。
【００５５】
次に、このハーフトーン型位相シフトマスクをＡｒＦエキシマレーザ露光装置に設置し、感光性レジストを塗布したシリコンウェハを露光し、現像したところ、位相シフトマスク自身により誘引される偏光状態の変化が緩和され、ウェハ上に感光性レジストによるハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースの良好なパターンが形成された。
【００５６】
（実施例４）
実施例１と同じに、厚さ０．２５インチで６インチ角の石英基板上に、電子線リソグラフィ法により、厚さ１００ｎｍのクロムよりなるハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースパターン（マスク上では４倍体）を形成した。次に、シフタ形成のために、このクロムパターン上に２度目の電子線レジストを塗布し、位置合わせした後、電子線描画し、現像後、レジストパターンを形成した。続いて、レジストパターンより露出した基板の石英部分を、フッ化カーボン系のガスを主成分とするエッチングガスでドライエッチングした後、残存するレジストを灰化除去して、厚さ１００ｎｍのクロムと石英エッチングしたシフタ部よりなるマスクパターンを有するレベンソン型位相シフトマスクを形成した。シフタ部は、エッチングで掘る深さを変えて、フッ素樹脂膜形成後に、最終的に位相差が１８０度となるようにした。
【００５７】
次に、テフロンＡＦ１６００（デュポン（株）製商品名）をフッ素系溶剤フロリナートＦＣ−７５（スリーエム（株）商品名）に溶解して濃度８％の溶液を調整し、この溶液を上記のレベンソン型位相シフトマスクのマスクパターンを含む一主面側にスピン塗布した。
次いで、一定時間、清浄な大気中に静置した後、真空中で１２０℃、２時間キュアし、膜厚５００ｎｍのフッ素樹脂膜を形成したフォトマスクを得た。
【００５８】
このフォトマスクをＡｒＦエキシマレーザ露光装置に設置し、感光性レジストを塗布したシリコンウェハを露光し、現像したところ、フォトマスク自身により誘引される偏光状態の変化が緩和され、ウェハ上に感光性レジストによるハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースの良好なパターンが形成された。
【００５９】
（実施例５）
厚さ０．２５インチで６インチ角の石英基板上に、厚さ１００ｎｍのクロムを成膜したマスクブランクスを準備し、この上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によりパターン描画し、レジストを現像し、レジストパターンを形成した。次に、レジストパターンより露出したクロムをドライエッチングし、続いて露出した基板の石英部分を所定の深さにドライエッチングし、レジストを剥離除去し、次に表面のクロムを全てエッチングして除いて、石英よりなるハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースのマスクパターン（マスク上では４倍体）を有するクロムレス型位相シフトマスクを形成した。石英部分のエッチング深さは、フッ素樹脂膜形成後に、最終的に所定の位相シフト効果が生じるようにした。
【００６０】
次に、このクロムレス型位相シフトマスクのマスクパターンを含む一主面側に、実施例５と同じくテフロンＡＦ１６００（デュポン（株）製商品名）の溶液をスピン塗布し、膜厚５００ｎｍのフッ素樹脂膜を形成したフォトマスクを得た。
このフォトマスクをＡｒＦエキシマレーザ露光装置に設置し、感光性レジストを塗布したシリコンウェハを露光し、現像したところ、フォトマスク自身により誘引される偏光状態の変化が緩和され、ウェハ上に感光性レジストによるハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースの良好なパターンが形成された。
【００６１】
（比較例１）
実施例１で形成したバイナリマスクを、そのままの状態でＡｒＦエキシマレーザ露光装置に設置し、感光性レジストを塗布したシリコンウェハを露光し、現像したところ、フォトマスク自身により誘引される望ましくない偏光状態（ＴＭ偏光）のために結像特性が劣化し、ハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースのレジストパターンを解像することができなかった。
【００６２】
（比較例２）
実施例２で形成したハーフトーン型位相シフトマスクマスクを、そのままＡｒＦエキシマレーザ露光装置に設置し、感光性レジストを塗布したシリコンウェハを露光し、現像したところ、フォトマスク自身により誘引される望ましくない偏光状態（ＴＭ偏光）のために結像特性が劣化し、ハーフピッチ４５ｎｍのラインアンドスペースのレジストパターンを解像することができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のフォトマスクの一実施形態を示す断面模式図である。
【図２】図１に示す本発明のフォトマスクの製造工程を示す断面模式図である。
【図３】本発明のフォトマスクの別な製造工程を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００、２００  本発明のフォトマスク
１０１、２０１  透明基板
１０２、２０２  マスクパターン
１０３、２０３  従来のフォトマスク
１０４、２０４  フッ素樹脂膜
２０４ａ  フッ素樹脂膜
２０５  異物
２０６  溶媒
２０７  容器
【図１】
2007178634.tif 000003
【図２】
2007178634.tif 000004
【図３】
2007178634.tif 000005