(57)【要約】      （修正有）【課題】  ウェハに転写される回路パターンの高いパターニング精度を実現しつつ、大幅なコストアップ無しに“迷光”の影響を抑えることが可能なフォトマスクの製造方法を提供する。【解決手段】  透明基板２０１上に、位相シフト層２０２、遮光層２０３およびネガ型のレジスト層２０４を順次形成する工程と、次いで、前記ネガ型のレジスト層に対して第１の露光および現像を行い、前記転写パターンに応じたパターンを含む第１のレジストパターン２０４Ｐを形成する工程と、次いで、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光層をエッチングして遮光帯を含む遮光パターンを形成する工程と、次いで、前記第１のレジストパターンを除去した後、前記遮光帯の外側の光吸収パターンに応じたパターンを含むポジ型のレジストパターンを用いて、位相シフトパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】    図５
2007086368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ上に回路パターンを転写する主領域に、露光光の位相をシフトさせる位相シフト層からなる転写パターンが形成され、前記主領域外の周辺領域に、前記露光光を遮光する遮光帯と前記位相シフト層のみからなる光吸収パターンとが形成されたフォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に、前記位相シフト層、前記遮光層およびネガ型のレジスト層を順次形成する工程と、
次いで、前記ネガ型のレジスト層に対して第１の露光および現像を行い、前記転写パターンに応じたパターンを含む第１のレジストパターンを形成する工程と、
次いで、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光層をエッチングして遮光パターンを形成する工程と、
次いで、前記第１のレジストパターンを除去した後、その上に、ポジ型のレジスト層を形成する工程と、
次いで、前記ポジ型のレジスト層に対して第２の露光および現像を行い、前記光吸収パターンに応じたパターンを含む第２のレジストパターンを形成する工程と、
次いで、前記第２のレジストパターンをマスクとして前記位相シフト層をエッチングし、位相シフトパターンを形成する工程と、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２】
請求項１に記載のフォトマスクの製造方法において、
位相シフトパターンを形成する工程の後に、
前記転写パターン上の前記第２のレジストパターンからなる部分のみを選択的に除去する工程と、
次いで、前記転写パターン上の遮光層を除去する工程と、
次いで、第２のレジストパターンを除去する工程と、
を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第１の露光は電子ビーム露光であり、前記第２の露光はレーザービーム露光である
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、
前記周辺領域には、前記転写パターンの転写位置を調整するマークが形成され、
前記第１のレジストパターンを形成する工程において、前記回路パターンとともに、前記位置合わせ用マークに応じたパターンを含んだ前記第１のレジストパターンが形成される
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、
前記位相シフト層に対して、前記遮光層が選択的にエッチング可能な材料である
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記位相シフト層はモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を含む化合物からなり、前記遮光層はクロム（Ｃｒ）とクロム酸化物からなる
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第２のレジストパターン形成後の前記遮光層のエッチングはウェットエッチングである
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第２のレジストパターンを形成するための描画データには、主領域における所望領域を開口させるためのパターンデータに加え、位置合わせ用パターンの少なくとも一部を形成するためのパターンデータを含む
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項９】
透明基板上に、光の位相をシフトさせる位相シフト層と光を遮光する遮光層とが順に形成され、所望のパターンが形成され、ウェハ上に回路パターンを転写するフォトマスクであって、
前記回路パターンを転写する主領域には、前記位相シフト層からなり、当該回路パターンに応じた転写パターンが形成され、
前記主領域外の周辺領域には、前記主領域と前記周辺領域の境界に沿って、前記位相シフト層と前記遮光層とからなる遮光帯が形成されるとともに、前記遮光帯の外側の領域に、前記位相シフト層のみからなる光吸収パターンが形成され、
更に、前記周辺領域には、前記転写パターンとともに形成され前記転写パターンの転写位置を調整する位置合わせマークが形成される
ことを特徴とするフォトマスク。
【請求項１０】
半導体装置の製造方法において、
透明基板上に、光の位相をシフトさせる位相シフト層と光を遮光する遮光層とが順に形成され、所望のパターンが形成され、ウェハ上に回路パターンを転写するフォトマスクであって、前記回路パターンを転写する主領域には、前記位相シフト層のみからなり、当該回路パターンに応じた転写パターンが形成され、前記主領域外の周辺領域には、前記主領域と前記周辺領域の境界に沿って、前記位相シフト層と前記遮光層とからなる遮光帯が形成されるとともに、前記遮光帯の外側の領域に、前記位相シフト層のみからなる光吸収パターンが形成され、更に、前記周辺領域には、前記転写パターンとともに形成され前記転写パターンの転写位置を調整する位置合わせマークが形成されるフォトマスクを用いて露光を行う露光工程を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に投影露光装置に使用されるフォトマスク、フォトマスクの製造方法および半導体装置の製造方法に関し、特に、当該フォトマスクを通過する投影露光光の位相を変化させる機能を有するフォトマスクと、その製造方法およびそのようなフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）製造においては、非常に微細なパターン形成が要求されている。そのため、微細回路パターンを半導体基板（以下、「ウェハ」という。）上に転写する露光工程時に、露光光の位相を変化させコントラストを上げる機能を有するフォトマスク（以下、「位相シフトマスク」という。）が用いられるようになっている。
【０００３】
中でも、露光光に対して数％の光透過性を有するとともに位相差を与える機能を有し、コントラストを高め、高解像度のパターン転写を可能としたハーフトーン型の位相シフトマスクは、製造の簡便さなどの理由から、現在のデバイス製造において広く使用されている。
【０００４】
このような位相シフトマスクには、通常、石英ガラスなどからなる透明基板上に、露光光の位相を変化させる位相シフトパターンと、露光光を遮断する遮光パターンとが形成されている。
【０００５】
このとき、遮光パターンは、ウェハ内のチップに回路パターンを転写する為の領域（以下、「主領域」という。）の周辺の領域（以下、「周辺領域」という。）に設けられ、不要な露光光を遮断する機能を有する。
【０００６】
以下に、従来の位相シフトマスクについて図を用いて説明する。図１は、従来の（代表的なハーフトーン型の）位相シフトマスクの構造の一例を示す概略図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＸ−Ｘ’線における断面図である。
【０００７】
従来のハーフトーン型の位相シフトマスク１００は、図１（ｂ）に示されるように、透明基板１０１上に、半透明のハーフトーン位相シフト層１０２からなる位相シフトパターン１０２Ｐ、遮光層１０３からなる遮光パターン１０３Ｐが順に積層された構成を有している。
【０００８】
主領域１１０には、ウェハ上に形成される回路パターンに応じたパターン（以下、「転写パターン」という。）が、位相シフト層１０２により形成されている。この転写パターン１４０では、露光光が通過する際に、露光光の位相が１８０度反転して透過する。他方、透明基板１０１が表面に露出しているそれ以外の領域では、露光光がそのまま透過する。
【０００９】
なお、投影露光光は、位相シフトマスク１００に対して、図１中の矢印Ｌの方向から照射される。
【００１０】
また、周辺領域１２０には、ウェハに転写パターン１４０を転写する際、隣接するチップへの多重露光を防止するために、主領域１１０と周辺領域１２０の境界に沿って帯状に遮光帯１３０が形成されている。
【００１１】
上記周辺領域１２０には、上記遮光帯１３０の他に、例えば、露光装置とマスクとの位置合わせ用マーク（フィディシャルパターン）１５０等、各種のパターンが形成される。また、これらの他に、特に図示しないが、例えば、転写パターン１４０の位置精度測定用モニタパターン、重ね合わせ描画を行う際のアライメント用ターゲットパターン、重ね合わせ描画を行う際に用いるアライメント精度測定用パターン、転写パターン１４０の欠陥検査におけるアライメント用のパターン、転写パターン１４０の線幅測定におけるアライメント用のパターン、マスク識別用のバーコードパターン、マスク識別用のナンバリングパターンなどが、必要に応じて形成されている。
【００１２】
次に、従来の位相シフトマスクの製造方法を説明する。図２、図３は、従来の位相シフトマスクの製造方法の一工程を示す断面図である。
【００１３】
まず、透明基板１０１上に、位相シフト層１０２、遮光層１０３を順に積層し、その上に第１のレジスト層１０４を形成する（図２（ａ））。ここで、第１のレジスト層１０４には、転写パターン１４０のパターニング精度を向上させるために、精度の良いネガ型のフォトレジストが使用されている。
【００１４】
続いて、第１のレジスト層１０４を露光及び現像し、主領域１１０および周辺領域１２０についての第１のレジストパターン１０４Ｐを形成する（図２（ｂ））。
【００１５】
その後、レジストパターン１０４Ｐをマスクにして、遮光層１０３、位相シフト層１０２を順次エッチングする。そして、レジストパターン１０４Ｐの形状に応じた遮光パターン１０３Ｐおよび位相シフトパターン１０２Ｐを形成する（図２（ｃ）（ｄ））。
【００１６】
次に、レジストパターン１０４Ｐを除去した後（図２（ｅ））、ポジ型の第２のレジスト層１０５を形成し（図３（ｆ））、続いて、主領域１１０について露光及び現像を施し、主領域１１０のみが開口した第２のレジストパターン１０５Ｐを形成する（図３（ｇ））。
【００１７】
次に、主領域１１０に露出したパターン１４０について、遮光層１０３からなる部分を選択的にエッチングし、主領域１１０の転写パターン１４０について、位相シフト層１０２からなる部分のみを残す（図３（ｈ））。最後に、第２のレジストパターン１０５Ｐを除去することにより、位相シフトマスク１００が完成する（図３（ｉ））。
【００１８】
このように、従来の位相シフトマスクについては、その周辺領域１２０に遮光帯１３０を設けることによって、ウェハに回路パターンを転写する際、主領域に不要な露光光が回り込んで悪影響を及ぼさないように工夫がされている。
【００１９】
また、露光装置側でも、不要な露光光を遮断するために、（図示しない）ブラインド機構が設けられている。このような不要な露光光のことを、一般に“迷光”（フレア）と呼ぶ。
【００２０】
しかしながら、このような対策を設けた場合でも、露光装置の照明系、レンズ、或いは位相シフトマスク等に露光光が反射すること等によって生じる迷光は完全には無くならない。そして、この迷光が、依然として、ウェハへの回路パターンの転写に悪影響を与えてしまうという問題を生じさせる。ウェハ上に形成されるパターンが微細になるにつれて、このような迷光による影響は増大する。
【００２１】
この迷光による問題を解決するために、周辺領域１２０の略全範囲を遮光層で覆い、光を完全に遮断してしまうことが考えられる。このような構成の一例が、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平８−３３４８８５号公報（段落番号〔００１７〕、〔００１８〕、図１、図２）
【特許文献２】特開平８−８２９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
半導体チップのパターン微細化に伴い、パターン形成用のフォトマスクの製造コストも高騰し、フォトマスクのパターンを形成する際の露光時間を短くして製造コストを抑えることは重要である。そのため、パターンを形成する際にフォトリソグフィにて露光する面積を小さくする必要がある。
【００２３】
従って、この製造コストを抑えるという観点からは、フォトリソグフィによって、パターンとして残る面積が全体の面積（フォトマスクの一面のうち、パターン形成が必要な全面積）と比べて小さい場合には、露光した部分のみが残るネガ型のフォトレジストが用いられる。−（Ａ）  反対に、パターンとして残る面積が全体の面積と比べて大きい場合には、露光した部分のみが除去されるポジ型のフォトレジストが用いられる。−（Ｂ）
特許文献１に開示されている位相シフトマスクでは、上記（Ｂ）のタイプにあてはまるため、ポジ型のフォトレジスト（特許文献１の図３に記載されている第１のレジスト層１４）が用いられていると推測される。
【００２４】
ところが、パターニング精度の観点からすると、現時点では、一般に、ポジ型のフォトレジストよりも、ネガ型のフォトレジストの方が、高精度にパターニングすることが可能であるため、特許文献１に記載されている位相シフトマスクでは、転写パターンの形成について、高いパターニング精度が望めない。
【００２５】
例えば、ゲート形成用フォトマスクのように，位相シフト層からなる転写パターンを、電子ビームを照射して形成する場合、ネガ型のフォトマスクを使用したときには、電子ビームを照射した部分がエッチング後に転写パターンとなるため、転写パターンにおける線幅の精度は、照射した電子ビームのエネルギープロファイルのみによって決定する。
【００２６】
それに対して、ポジ型のフォトマスクを使用したときには、電子ビームを照射した部分が（位相シフト層が形成されずに）透明基板が露出したパターンとなる。すなわち、転写パターンの形成は、転写パターンの両脇に電子ビームを照射して行うことになる。したがって、この転写パターンにおける線幅の精度は電子ビームのエネルギープロファイルに加え、電子ビームの照射位置の精度も大きく影響してくる。
【００２７】
このように、ゲート形成用フォトマスクのような一般的なフォトマスクの場合には、ネガ型のフォトマスクの方が有利となる。反対に、ホール層を形成する用途のように、透明基板の露出した部分が転写パターンとなるフォトマスクの場合には、ポジ型のフォトマスクの方が有利となる。
【００２８】
なお、フォト・リソグラフィにより上記（Ｂ）のタイプについてパターニングを行う場合、パターニングの精度が高いネガ型のフォトレジストを用いると、露光時間が長くなるため、製造コストが高くなることに加えて、長時間の加熱によりフォトマスクに歪が生じ易くなるという問題もある。
【００２９】
このように、特許文献１に開示されている位相シフトマスクでは、周辺領域の全体に遮光層を残していることにより（Ｂ）のタイプとなるため、製造コストの低減と高精度なパターニングとを両立することは困難である。
【００３０】
また、特許文献２にも、特許文献１と同様の位相シフトマスク形成プロセスが開示されている（図３の（ａ）〜（ｅ））。
【００３１】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その主目的は、ウェハに転写される回路パターンの高いパターニング精度を実現しつつ、大幅なコストアップ無しに“迷光”の影響を抑えることが可能なフォトマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記の問題点を解決するために、本発明者は、ウェハに形成される回路パターンのコントラストを高める目的で使用していた位相シフト層を迷光を吸収させることに流用でき、その際に、製造工程を工夫することによって、コストアップを抑えつつ、高精度なフォトマスクを作成することも可能であることを見出し、本発明をなすに至った。
【００３３】
本発明の一観点によれば、本発明のフォトマスクの製造方法は、ウェハ上に回路パターンを転写する主領域に、露光光の位相をシフトさせる位相シフト層からなる転写パターンが形成され、前記主領域外の周辺領域に、前記露光光を遮光する遮光帯と前記位相シフト層のみからなる光吸収パターンとが形成されたフォトマスクの製造方法であって、透明基板上に、前記位相シフト層、前記遮光層およびネガ型のレジスト層を順次形成する工程と、次いで、前記ネガ型のレジスト層に対して第１の露光および現像を行い、前記転写パターンに応じたパターンを含む第１のレジストパターンを形成する工程と、次いで、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光層をエッチングして遮光パターンを形成する工程と、次いで、前記第１のレジストパターンを除去した後、その上に、ポジ型のレジスト層を形成する工程と、次いで、前記ポジ型のレジスト層に対して第２の露光および現像を行い、前記光吸収パターンに応じたパターンを含む第２のレジストパターンを形成する工程と、次いで、前記第２のレジストパターンをマスクとして前記位相シフト層をエッチングし、位相シフトパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３４】
上記の構成を有することにより、本発明のフォトマスクは、ウェハへの高いパターニング精度を実現する目的で、その転写パターンをパターニングするためのレジストとしてネガ型のフォトレジストを使用した場合であっても、その周辺領域にネガ型のフォトレジストでパターニングが不要な位相シフト層を残すようにしたため、コストが増加する等の問題が生じない。
【００３５】
そして、周辺領域に残した位相シフト層（光吸収パターン）の光吸収機能により、当該位相シフト層の部分が迷光を吸収し、迷光の量を大幅に減少させる。その結果、ウェハに回路パターンをパターニングする際に、迷光の影響を抑えることが可能となる。
【００３６】
また、本発明の他の観点によれば、本発明のフォトマスクは、透明基板上に、光の位相をシフトさせる位相シフト層と光を遮光する遮光層とが順に形成され、所望のパターンが形成され、ウェハ上に回路パターンを転写するフォトマスクであって、前記回路パターンを転写する主領域には、前記位相シフト層からなり、当該回路パターンに応じた転写パターンが形成され、前記主領域外の周辺領域には、前記主領域と前記周辺領域の境界に沿って、前記位相シフト層と前記遮光層とからなる遮光帯が形成されるとともに、前記遮光帯の外側の領域に、前記位相シフト層のみからなる光吸収パターンが形成され、更に、前記周辺領域には、前記転写パターンとともに形成され前記転写パターンの転写位置を調整する位置合わせマークが形成されることを特徴とする。
【００３７】
上記の構成を有することにより、周辺領域の「位置合わせ用マーク」と、当該位置合わせ用マークに対して高い位置精度が要求される主領域内の「転写パターン」とが、同一の工程内でパターン形成されるため、高精度なウェハへのパターニングが実現可能となる。
また、本発明の他の観点によれば、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体装置の製造方法において、透明基板上に、光の位相をシフトさせる位相シフト層と光を遮光する遮光層とが順に形成され、所望のパターンが形成され、ウェハ上に回路パターンを転写するフォトマスクであって、前記回路パターンを転写する主領域には、前記位相シフト層のみからなり、当該回路パターンに応じた転写パターンが形成され、前記主領域外の周辺領域には、前記主領域と前記周辺領域の境界に沿って、前記位相シフト層と前記遮光層とからなる遮光帯が形成されるとともに、前記遮光帯の外側の領域に、前記位相シフト層のみからなる光吸収パターンが形成され、更に、前記周辺領域には、前記転写パターンとともに形成され前記転写パターンの転写位置を調整する位置合わせマークが形成されるフォトマスクを用いて露光を行う露光工程を有することを特徴とする。
【００３８】
上記の構成を有することにより、周辺領域の「位置合わせ用マーク」と、当該位置合わせ用マークに対して高い位置精度が要求される主領域内の「転写パターン」とが、同一の工程内でパターン形成されるため、高精度なウェハへのパターニングが実現可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、投影露光用に使用されるフォトマスクについて、ウェハに転写される回路パターンの高いパターニング精度を実現しつつ、大幅なコストアップ無しに“迷光”の影響を抑えることを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明について、図面を参照しながらより詳細に説明する。具体的には、本発明に係るフォトマスクおよびその製造方法について、図４乃至図６を用いて説明する。
【００４１】
はじめに、本実施形態による位相シフトマスク（フォトマスク）の構造について図４を用いて説明する。（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＹ−Ｙ’線における断面図である。
【００４２】
本発明の位相シフトマスク２００は、図４（ｂ）に示されるように、透明基板２０１上に、位相シフト層２０２からなる位相シフトパターン２０２Ｐ、遮光層２０３からなる遮光パターン２０３Ｐが順に積層された構成を有している。透明基板２０１は、例えば合成石英基板である。
【００４３】
また、位相シフト層２０１および遮光層２０２は、それぞれについて選択的にエッチングが可能な材料からなる。例えば、位相シフト層２０１はモリブデンシリサイドの酸窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）からなり、遮光層２０２はクロム（Ｃｒ）と酸化クロム（ＣｒＸＯＹ）との積層膜からなる。
【００４４】
なお、位相シフト層２０１の透過率は、透明基板２０１の透過率を１００としたときに６％程度とするのが一般的である。
【００４５】
主領域２１０には、ウェハ上に形成される回路パターンに応じたパターン（以下、「転写パターン２４０」という。）が、位相シフト層２０２により形成されている。この転写パターン２４０では、露光光が通過する際に、露光光の位相が１８０度反転して透過する。他方、透明基板２０１が表面に露出しているそれ以外の領域では、露光光がそのまま透過する。
【００４６】
なお、投影露光光は、位相シフトマスク２００に対して、図４中の矢印Ｌの方向から照射される。
【００４７】
また、周辺領域２２０には、ウェハに回路パターンを転写する際、隣接するチップへの多重露光を防止するために、主領域２１０と周辺領域２２０の境界に沿って帯状に遮光帯２３０が形成されている。また、遮光帯２３０の外側には、位相シフト層２０２のみからなり、迷光を吸収する光吸収パターン２３５が形成されている。
【００４８】
上記周辺領域には、上記遮光帯２３０の他に、例えば、露光装置とマスクとの位置合わせ用マーク（フィディシャルパターン）２５０等、各種のパターンが形成される。また、これらの他に、特に図示しないが、例えば、転写パターン２４０の位置精度測定用モニタパターン、重ね合わせ描画を行う際のアライメント用ターゲットパターン、重ね合わせ描画を行う際に用いるアライメント精度測定用パターン、転写パターン２４０の欠陥検査におけるアライメント用のパターン、転写パターン２４０の線幅測定におけるアライメント用のパターン、マスク識別用のバーコードパターン、マスク識別用のナンバリングパターンなどが、必要に応じて形成されている。
【００４９】
次に、本発明の位相シフトマスクの製造方法を説明する。図５、図６は、本発明の位相シフトマスクの製造方法の一工程を示す断面図である。
【００５０】
まず、透明基板２０１上に、位相シフト層２０２、遮光層２０３を順に積層し、その上に第１のレジスト層２０４をスピンコート法により形成する（図５（ａ））。ここで、第１のレジスト層２０４には、転写パターン２４０のパターニング精度を向上させる目的で、精度の良いネガ型のフォトレジストが使用されている。
【００５１】
続いて、第１のレジスト層２０４を露光及び現像し、主領域２１０および周辺領域２２０についての第１のレジストパターン２０４Ｐを形成する（図５（ｂ））。なお、この第１のレジスト層２０４に対する露光を、パターニングの精度の確保を優先し、電子ビーム露光により行なう。
【００５２】
その後、第１のレジストパターン２０４Ｐをマスクにして、遮光層２０３のみを選択的にエッチングする。そして、第１のレジストパターン２０４Ｐに応じた遮光パターン２０３Ｐを形成する（図５（ｃ））。
【００５３】
次に、第１のレジストパターン２０４Ｐを除去した後（図５（ｄ））、ポジ型の第２のレジスト層２０５をスピンコートにより形成し（図５（ｅ））、続いて、主領域２１０および位置合わせ用マーク２５０について露光及び現像を施し、主領域２１０および位置合わせ用マーク２５０の所定領域（図中の開口部２５１）が開口した第２のレジストパターン２０５Ｐを形成する。なお、ここでの第２のレジスト層２０４に対する露光は、パターニングの処理速度の確保を優先し、レーザービーム露光により行う。
【００５４】
続いて、第２のレジストパターン２０５Ｐをマスクにして、位相シフト層２０２をエッチングする。そして、第２のレジストパターン２０４Ｐに応じた遮光パターン２０３Ｐを形成する（図６（ｆ））。
【００５５】
本実施形態においては、この第２のレジストパターン２０５Ｐを、遮光層２０３のエッチングマスクとしても使用する。その際に、位置合わせ用マーク２５０の（遮光層２０３からなる）遮光膜は、極力ダメージが無い方が望ましいので、第２のレジストパターン２０５Ｐの下地に対する位置合わせは、厳密に行う必要がある。
【００５６】
次に、主領域２１０に露出した転写パターン２４０について、第２のレジストパターン２０５Ｐを除去し（図６（ｇ））、続いて、主領域２１０に露出した転写パターン２４０について、遮光層２０３からなる表層部分を選択的にエッチングし、位相シフト層２０２からなる部分のみを残す（図６（ｈ））。
【００５７】
ここで、遮光層２０３からなる表層部分の選択的エッチングには、ウエットエッチングを用いることが望ましい。その理由は、第２のレジストパターン２０５Ｐをマスクとして、位相シフト層２０２をエッチングした際に、第２のレジストパターン２０５Ｐの膜厚が減少しているためである。このとき、仮に、ドライエッチングにより行うと、転写パターン２４０について、遮光層２０３からなる表層部分が除去される前に、第２のレジストパターン２０５Ｐが消滅してしまう可能性がある。その場合、転写パターン２４０について、遮光層２０３からなる部分に影響を及ぼす危険性がある。
【００５８】
最後に、第２のレジストパターン２０５Ｐを除去することにより、迷光を吸収する光吸収マターン２３５を含んだ位相シフトマスク１００が完成する（図６（ｉ））。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、本発明の位相シフトマスク２００は、その周辺領域２２０の略全範囲に広く位相シフト層２０２からなるパターンを残すことによって、遮光層２０３を残す際に生じる大幅なコストアップを不要とし、位相シフトマスク２００の製造コストを低く抑えることができる。加えて、本発明の位相シフトマスク２００は、ウェハに回路パターンを転写する際、迷光による悪影響も解消できる。なお、この迷光による悪影響を解消するという効果は、ウェハに回路パターンを転写する際、周辺領域２２０への投影露光光が透明基板２０１を通過して位相シフトパターン２０２Ｐ上に達した際に、位相シフトパターン２０２Ｐが当該露光光を吸収して、透明基板２０１の表面で反射する光を大幅に減衰させる作用によるものである。このような減衰が行われない場合、透明基板２０１の表面で反射した光は、露光装置の内部で反射を繰り返した後、照明系のエリアに戻って、（迷光として、）主領域２１０の露光光に影響を及ぼす。
【００６０】
製造コストを低く抑えることができる理由は、図５（ｅ）および図６（ｆ）に示すように、前記位相シフト層２０２のパターニングが、高精度のパターニングを要求する転写パターン２００のパターニングを含まないため、ポジ型のレジストパターン（第２のレジストパターン２０５）を使用することができるからである。
【００６１】
以下、本実施形態における実施例について説明する。
（実施例１）
本発明によるフォトマスクを使用したデバイス製造工程例を、図７〜図１０を用いて説明する。
【００６２】
まず、シリコン基板（ウェハ）１０中に、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation)法により、例えば深さ３００ｎｍのトレンチに埋め込まれてなる素子分離膜１２を形成する（図７（ａ））。なお、図において、左側の素子領域がＮ型トランジスタ形成領域であり、右側の素子領域がＰ型トランジスタ形成領域である。
【００６３】
次いで、例えば熱酸化法により、素子分離膜１２により画定された素子領域上に、犠牲酸化膜１４を形成する（図７（ｂ））。
【００６４】
次いで、フォトリソグラフィーにより、Ｎ型トランジスタ形成領域を露出しＰ型トランジスタ形成領域を覆う第１のフォトレジスト膜１６を形成する（図８（ｃ））。
【００６５】
次いで、第１のフォトレジスト膜１６をマスクとしてイオン注入を行い、Ｎ型トランジスタ形成領域のシリコン基板１０中に、Ｐ型不純物拡散領域１８，２０，２２を形成する（図８（ｄ））。
【００６６】
Ｐ型不純物拡散領域１８は、例えばインジウムイオン（Ｉｎ＋）を、加速エネルギーを６０ｋｅＶ、ドーズ量を１×１０１３ｃｍ−２としてイオン注入することにより形成する。
【００６７】
Ｐ型不純物拡散領域２０は、例えばインジウムイオンを、加速エネルギーを１８０ｋｅＶ、ドーズ量を３×１０１３ｃｍ−２としてイオン注入することにより形成する。
【００６８】
Ｐ型不純物拡散領域２２は、例えばボロンイオン（Ｂ＋）を、加速エネルギーを１５０ｋｅＶ、ドーズ量を３×１０１３ｃｍ−２としてイオン注入することにより形成する。
【００６９】
次いで、第１のフォトレジスト１６を除去した後、フォトリソグラフィーにより、Ｐ型トランジスタ形成領域を露出しＮ型トランジスタ形成領域を覆う第２のフォトレジスト膜２４を形成する。（図９（ｅ））。
【００７０】
次いで、第２のフォトレジスト膜２４をマスクとしてイオン注入を行い、Ｐ型トランジスタ形成領域のシリコン基板１０中に、Ｎ型不純物拡散領域２６，２８，３０を形成する（図９（ｆ））。
【００７１】
Ｎ型不純物拡散領域２６は、例えば砒素イオン（Ａｓ＋）を、加速エネルギーを１００ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０１２ｃｍ−２としてイオン注入することにより形成する。
【００７２】
Ｎ型不純物拡散領域２８は、例えば砒素イオンを、加速エネルギーを１５０ｋｅＶ、ドーズ量を３×１０１３ｃｍ−２としてイオン注入することにより形成する。
【００７３】
Ｎ型不純物拡散領域３０は、例えばリンイオン（Ｐ＋）を、加速エネルギーを３００ｋｅＶ、ドーズ量を３×１０１３ｃｍ−２としてイオン注入することにより形成する。
【００７４】
次いで、第２のフォトレジスト２４を除去した後、例えば弗酸系の水溶液を用いたウェットエッチングにより、犠牲酸化膜１４を除去する。
【００７５】
次いで、例えば熱酸化法により、犠牲酸化膜１４を除去することにより露出する素子領域上に、例えば膜厚１１ｎｍのシリコン酸化膜を成長させ、シリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜３２を形成する。
【００７６】
次いで、ゲート絶縁膜３２上に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、例えば膜厚１００ｎｍのポリシリコン膜（図示せず）を堆積する。
【００７７】
次いで、前記ポリシリコン膜上に、有機型の反射防止膜（図示せず）を膜厚８０ｎｍ程度に塗布し、更に感光材料であるアルゴン・フッ素（ＡｒＦ）型のポジ型レジスト（図示せず）を膜厚２５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度に塗布する。
【００７８】
この状態のウェハ基板に、ＡｒＦエキシマレーザを光源とする縮小投影露光装置を用い、本実施形態により作製したフォトマスクのパターンを露光する。露光の条件は、開口率（ＮＡ）が０．７で１／２輪帯照明(σ値：０．４２５／０．８５)とし、露光量を２１０Ｊ／ｃｍ２とする。
【００７９】
次いで、露光後の加熱処理（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）及び現像処理を行い、ポジ型レジストからなるレジストパターン３８の形成を行う。そして、このレジストパターン３８をマスクとして、前記反射防止膜およびポリシリコン膜をエッチングし、反射防止膜パターン３６およびゲート電極４０Ｎ，４０Ｐを作成する（図１０（ｇ））。
【００８０】
次いで、レジストパターン３８および反射防止膜パターン３６をアッシング法により除去して、ポリシリコン膜よりなるゲート電極４０Ｎ，４０Ｐを完成させる（図１０（ｈ））。
【００８１】
ここで、ゲート電極４０ＮはＮ型トランジスタのゲート電極であり、ゲート電極１４０ＰはＰ型トランジスタのゲート電極である。
【００８２】
以上のような製造工程において、本発明のフォトマスクを使用した場合と、従来のフォトマスクを使用した場合とで、ウェハに形成された上記ゲート電極パターンの寸法バラツキの比較を行った。パターン寸法の測定にはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いた。
【００８３】
本発明のフォトマスクを使用してウェハ上に形成したゲート電極パターンの「パターン寸法バラツキ」 は、ショット内で３ｎｍ（３σ）であった。それに対して、従来のフォトマスクを使用してウェハ上に形成したゲートの「パターン寸法バラツキ」 は、６ｎｍ（３σ）であり、約３ｎｍ改善された。
【００８４】
このように、本発明により製作したフォトマスクは、ウェハ上に形成される回路パターンの精度（パターニング精度）を大幅に向上させることが可能である。
【００８５】
以上、本発明の特徴を詳述した。以下に、本発明の諸形態を付記としてまとめて記載する。
【００８６】
（付記１）  ウェハ上に回路パターンを転写する主領域に、露光光の位相をシフトさせる位相シフト層からなる転写パターンが形成され、前記主領域外の周辺領域に、前記露光光を遮光する遮光帯と前記位相シフト層のみからなる光吸収パターンとが形成されたフォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に、前記位相シフト層、前記遮光層およびネガ型のレジスト層を順次形成する工程と、
次いで、前記ネガ型のレジスト層に対して第１の露光および現像を行い、前記転写パターンに応じたパターンを含む第１のレジストパターンを形成する工程と、
次いで、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光層をエッチングして遮光パターンを形成する工程と、
次いで、前記第１のレジストパターンを除去した後、その上に、ポジ型のレジスト層を形成する工程と、
次いで、前記ポジ型のレジスト層に対して第２の露光および現像を行い、前記光吸収パターンに応じたパターンを含む第２のレジストパターンを形成する工程と、
次いで、前記第２のレジストパターンをマスクとして前記位相シフト層をエッチングし、位相シフトパターンを形成する工程と、を含む
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００８７】
（付記２）  付記１に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記位相シフトマスク層のみからなる光吸収パターンが、前記遮光帯の外側の略全領域に形成されることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００８８】
（付記３）  付記１または付記２に記載のフォトマスクの製造方法において、
位相シフトパターンを形成する工程の後に、
前記転写パターン上の前記第２のレジストパターンからなる部分のみを選択的に除去する工程と、
次いで、前記転写パターン上の遮光層を除去する工程と、
次いで、第２のレジストパターンを除去する工程と、
を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００８９】
（付記４）  付記１〜３のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第１の露光は電子ビーム露光であり、前記第２の露光はレーザービーム露光である
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００９０】
（付記５）  付記１〜４のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、
前記周辺領域には、前記転写パターンの転写位置を調整するマークが形成され、
前記第１のレジストパターンを形成する工程において、前記回路パターンとともに、前記位置合わせ用マークに応じたパターンを含んだ前記第１のレジストパターンが形成される
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００９１】
（付記６）  付記１〜５のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、
前記位相シフト層に対して、前記遮光層が選択的にエッチング可能な材料である
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００９２】
（付記７）  付記６に記載のフォトマスクの製造方法において、
前記位相シフト層はモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を含む化合物からなり、前記遮光層はクロム（Ｃｒ）とクロム酸化物からなる
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００９３】
（付記８）  付記１〜７のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第２のレジストパターン形成後の前記遮光層のエッチングはウェットエッチングである
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００９４】
（付記９）  付記１〜８のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法において、
前記第２のレジストパターンを形成するための描画データには、主領域における所望領域を開口させるためのパターンデータに加え、位置合わせ用パターンの少なくとも一部を形成するためのパターンデータを含む
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００９５】
（付記１０）  透明基板上に、光の位相をシフトさせる位相シフト層と光を遮光する遮光層とが順に形成され、所望のパターンが形成され、ウェハ上に回路パターンを転写するフォトマスクであって、
前記回路パターンを転写する主領域には、前記位相シフト層からなり、当該回路パターンに応じた転写パターンが形成され、
前記主領域外の周辺領域には、前記主領域と前記周辺領域の境界に沿って、前記位相シフト層と前記遮光層とからなる遮光帯が形成されるとともに、前記遮光帯の外側の領域に、前記位相シフト層のみからなる光吸収パターンが形成され、
更に、前記周辺領域には、前記転写パターンとともに形成され前記転写パターンの転写位置を調整する位置合わせマークが形成される
ことを特徴とするフォトマスク。
【００９６】
（付記１１）  付記１０に記載のフォトマスクにおいて、
前記位相シフトマスク層のみからなる光吸収パターンが、前記遮光帯の外側の略全領域に形成されることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００９７】
（付記１２）  半導体装置の製造方法において、
透明基板上に、光の位相をシフトさせる位相シフト層と光を遮光する遮光層とが順に形成され、所望のパターンが形成され、ウェハ上に回路パターンを転写するフォトマスクであって、前記回路パターンを転写する主領域には、前記位相シフト層のみからなり、当該回路パターンに応じた転写パターンが形成され、前記主領域外の周辺領域には、前記主領域と前記周辺領域の境界に沿って、前記位相シフト層と前記遮光層とからなる遮光帯が形成されるとともに、前記遮光帯の外側の領域に、前記位相シフト層のみからなる光吸収パターンが形成され、更に、前記周辺領域には、前記転写パターンとともに形成され前記転写パターンの転写位置を調整する位置合わせマークが形成されるフォトマスクを用いて露光を行う露光工程を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００９８】
（付記１３）  付記１２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記位相シフトマスク層のみからなる光吸収パターンが、前記遮光帯の外側の略全領域に形成される
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明によるフォトマスクは、従来の製造コストを維持しつつ高精度のパターニングを可能とするため、高集積システムＬＳＩを始め、高性能のＣＰＵや大記憶メモリ半導体装置など、微細パターンを必要とする各種半導体装置を製造する際に使用されるフォトマスクとして、広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】従来の（代表的なハーフトーン型の）位相シフトマスクの構造の一例を示す概略図である。
【図２】従来の位相シフトマスクの製造方法の一工程を示す断面図（その１）である。
【図３】従来の位相シフトマスクの製造方法の一工程を示す断面図（その２）である。
【図４】本発明の実施形態によるフォトマスクの構造の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の実施形態によるフォトマスクの製造方法の一工程を示す断面図（その１）である。
【図６】本発明の実施形態によるフォトマスクの製造方法の一工程を示す断面図（その２）である。
【図７】本発明の実施形態による半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図で（その１）ある。
【図８】本発明の実施形態による半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図で（その２）ある。
【図９】本発明の実施形態による半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図で（その３）ある。
【図１０】本発明の実施形態による半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図で（その４）ある。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…シリコン基板
１２…素子分離膜
１４…犠牲酸化膜
１６…第１のフォトレジスト膜
１８、２０、２２…Ｐ型不純物拡散領域
２４…第２のフォトレジスト膜
２６、２８、３０…Ｎ型不純物拡散領域
３２…ゲート絶縁膜
３６…反射防止膜パターン
３８…レジストパターン
４０Ｎ…Ｎ型トランジスタのゲート電極
４０Ｐ…Ｐ型トランジスタのゲート電極
１００、２００…反射防止膜
１０１、２０１…位相シフトマスク
１０２…ハーフトーン位相シフト層
１０２Ｐ、２０２Ｐ…位相シフトパターン
２０２…位相シフト層
１０３、２０３…遮光層
１０３Ｐ、２０３Ｐ…遮光パターン
１０４、２０４…第１のレジスト層
１０４Ｐ、２０４Ｐ…第１のレジストパターン
１０５、２０５…第２のレジスト層
１０５Ｐ、２０５Ｐ…第２のレジストパターン
１１０、２１０…主領域
１２０、２２０…周辺領域
１３０、２３０…遮光帯
２３５…光吸収パターン
１４０、２４０…転写パターン
１５０、２５０…位置合わせ用マーク
２５１…開口部
【図１】
2007086368.tif 000003
【図２】
2007086368.tif 000004
【図３】
2007086368.tif 000005
【図４】
2007086368.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007086368.tif 000008
【図７】
2007086368.tif 000009
【図８】
2007086368.tif 000010
【図９】
2007086368.tif 000011
【図１０】
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