JP3257893B2 - 位相シフトマスク、その位相シフトマスクの製造方法およびその位相シフトマスクを用いた露光方法 - Google Patents
位相シフトマスク、その位相シフトマスクの製造方法およびその位相シフトマスクを用いた露光方法Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位相シフトマスク、そ
の位相シフトマスクの製造方法およびその位相シフトマ
スクを用いた露光方法に関するものである。
の位相シフトマスクの製造方法およびその位相シフトマ
スクを用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路における高集積化
および微細化にはめざましいものがある。それに伴い、
半導体基板（以下、単にウェハと称す）上に形成される
回路パターンの微細化も急速に進んできている。
および微細化にはめざましいものがある。それに伴い、
半導体基板（以下、単にウェハと称す）上に形成される
回路パターンの微細化も急速に進んできている。
【０００３】中でも、フォトリソグラフィ技術がパター
ン形成における基本技術として広く認識されるところで
ある。よって、今日までに種々の開発、改良がなされて
きている。しかし、パターンの微細化は止まるところを
知らず、パターンの解像度向上への要求もさらに強いも
のとなってきている。
ン形成における基本技術として広く認識されるところで
ある。よって、今日までに種々の開発、改良がなされて
きている。しかし、パターンの微細化は止まるところを
知らず、パターンの解像度向上への要求もさらに強いも
のとなってきている。
【０００４】このフォトリソグラフィ技術とは、ウェハ
上に塗布されたフォトレジストにマスク（原画）状のパ
ターンを転写し、その転写されたフォトレジストを用い
て下層の被エッチング膜をパターニングする技術であ
る。このフォトレジストの転写時において、フォトレジ
ストに現像処理が施されるが、この現像処理によって光
のあたった部分のフォトレジストが除去されるタイプを
ポジ型、光のあたらない部分のフォトレジストが除去さ
れるタイプをネガ型のフォトレジストと言う。以下、フ
ォトリソグラフィ技術における従来の露光方法について
説明する。
上に塗布されたフォトレジストにマスク（原画）状のパ
ターンを転写し、その転写されたフォトレジストを用い
て下層の被エッチング膜をパターニングする技術であ
る。このフォトレジストの転写時において、フォトレジ
ストに現像処理が施されるが、この現像処理によって光
のあたった部分のフォトレジストが除去されるタイプを
ポジ型、光のあたらない部分のフォトレジストが除去さ
れるタイプをネガ型のフォトレジストと言う。以下、フ
ォトリソグラフィ技術における従来の露光方法について
説明する。
【０００５】図４５は、従来の露光方法を説明するため
の光学システムの概略図である。図４５を参照して、こ
の光学システムは、マスク上のパターンを縮小してウェ
ハ上のフォトレジストに投射するものである。また光学
システムは、光源からフォトマスクのパターンまでの照
明光学系、フォトマスクのパターンからウェハまでの投
射光学系を有している。
の光学システムの概略図である。図４５を参照して、こ
の光学システムは、マスク上のパターンを縮小してウェ
ハ上のフォトレジストに投射するものである。また光学
システムは、光源からフォトマスクのパターンまでの照
明光学系、フォトマスクのパターンからウェハまでの投
射光学系を有している。
【０００６】照明光学系は、光源である水銀ランプ１１
１と、反射鏡１１２と、集光レンズ１１８と、フライア
イレンズ１１３と、絞り１１４ｂと、集光レンズ１１６
ａ、１１６ｂ、１１６ｃと、ブラインド絞り１１５と、
反射鏡１１７とを有している。また投射光学系は望遠レ
ンズ１１９ａ、１１９ｂと、瞳面絞り１２５とを有して
いる。
１と、反射鏡１１２と、集光レンズ１１８と、フライア
イレンズ１１３と、絞り１１４ｂと、集光レンズ１１６
ａ、１１６ｂ、１１６ｃと、ブラインド絞り１１５と、
反射鏡１１７とを有している。また投射光学系は望遠レ
ンズ１１９ａ、１１９ｂと、瞳面絞り１２５とを有して
いる。
【０００７】その露光動作においては、まず水銀ランプ
１１１から発っせられた光１１１ａは、反射鏡１１２に
より、たとえばｇ線（波長：４３６ｎｍ）のみが反射さ
れて、単一波長の光となる。次に、光１１１ａは、フラ
イアイレンズ１１３の各フライアイ構成レンズ１１３ａ
の各々入射し、その後、絞り１１４ｂを通過する。
１１１から発っせられた光１１１ａは、反射鏡１１２に
より、たとえばｇ線（波長：４３６ｎｍ）のみが反射さ
れて、単一波長の光となる。次に、光１１１ａは、フラ
イアイレンズ１１３の各フライアイ構成レンズ１１３ａ
の各々入射し、その後、絞り１１４ｂを通過する。
【０００８】ここで、光１１１ｂは、１個のフライアイ
構成レンズ１１３ａによって作り出された光路を示し、
光１１１ｃは、フライアイレンズ１１３によって作り出
される光路を示している。
構成レンズ１１３ａによって作り出された光路を示し、
光１１１ｃは、フライアイレンズ１１３によって作り出
される光路を示している。
【０００９】絞り１１４を通過した光１１１ａは、集光
レンズ１１６ａ、ブラインド絞り１１５および集光レン
ズ１１１６ｂを通過して、反射鏡１１７により所定角度
で反射される。
レンズ１１６ａ、ブラインド絞り１１５および集光レン
ズ１１１６ｂを通過して、反射鏡１１７により所定角度
で反射される。
【００１０】反射鏡１１７により反射された光１１１ａ
は、集光レンズ１１６ｃを透過した後、所定のパターン
が形成されたフォトマスク７２０の全面を均一に照射す
る。この後、光１１１ａは投影レンズ１１９ａ、１１９
ｂにより所定の倍率に縮小され、半導体ウェハ１２１上
のフォトレジスト１２１ａを露光する。
は、集光レンズ１１６ｃを透過した後、所定のパターン
が形成されたフォトマスク７２０の全面を均一に照射す
る。この後、光１１１ａは投影レンズ１１９ａ、１１９
ｂにより所定の倍率に縮小され、半導体ウェハ１２１上
のフォトレジスト１２１ａを露光する。
【００１１】一般に、縮小露光方法を用いたフォトリソ
グラフィ技術における解像限界Ｒ（ｎｍ）は、 Ｒ＝ｋ1 ・λ／（ＮＡ） と表される。ここで、λは使用する光の波長（ｎｍ）、
ＮＡはレンズの開口数、ｋ1 はレジストプロセスに依存
する定数である。
グラフィ技術における解像限界Ｒ（ｎｍ）は、 Ｒ＝ｋ1 ・λ／（ＮＡ） と表される。ここで、λは使用する光の波長（ｎｍ）、
ＮＡはレンズの開口数、ｋ1 はレジストプロセスに依存
する定数である。
【００１２】上式からわかるように、解像限界Ｒの向上
を図るためには、すなわち微細パターンを得るために
は、ｋ1 とλとの値を小さくし、ＮＡの値を大きくする
方法が考えられる。つまり、レジストプロセスに依存す
る定数を小さくするとともに、短波長化や高ＮＡ化を進
めればよいのである。
を図るためには、すなわち微細パターンを得るために
は、ｋ1 とλとの値を小さくし、ＮＡの値を大きくする
方法が考えられる。つまり、レジストプロセスに依存す
る定数を小さくするとともに、短波長化や高ＮＡ化を進
めればよいのである。
【００１３】しかし、光源やレンズの改良は技術的に難
しく、また短波長化および高ＮＡ化を進めることによっ
て、光の焦点深度δ（δ＝ｋ2 ・λ／（ＮＡ）2 ）が浅
くなり、かえって解像度の低下を招くといった問題も生
じてくる。
しく、また短波長化および高ＮＡ化を進めることによっ
て、光の焦点深度δ（δ＝ｋ2 ・λ／（ＮＡ）2 ）が浅
くなり、かえって解像度の低下を招くといった問題も生
じてくる。
【００１４】そこで、光源やレンズではなく、フォトマ
スクを改良することにより、パターンの微細化を図る研
究がなされている。最近では、パターンの解像度を向上
させるフォトマスクとして位相シフトマスクが注目され
ている。以下、この位相シフトマスクの構造およびその
原理について通常のフォトマスクと比較して説明する。
なお位相シフトマスクについては、レベンソン方式およ
びハーフトーン方式について説明する。
スクを改良することにより、パターンの微細化を図る研
究がなされている。最近では、パターンの解像度を向上
させるフォトマスクとして位相シフトマスクが注目され
ている。以下、この位相シフトマスクの構造およびその
原理について通常のフォトマスクと比較して説明する。
なお位相シフトマスクについては、レベンソン方式およ
びハーフトーン方式について説明する。
【００１５】図４６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、通常の
フォトマスクを使用したときのマスクの断面、マスク上
の電場およびウェハ上の光強度を示す図である図４６
（ａ）を参照して、通常のフォトマスクは、ガラス基板
５０１上に金属マスクパターン５０３が形成された構成
を有している。このような通常のフォトマスクでは、マ
スク上の電場は、図４６（ｂ）に示すように金属マスク
パターン５０３で空間的にパルス変調された電場とな
る。
フォトマスクを使用したときのマスクの断面、マスク上
の電場およびウェハ上の光強度を示す図である図４６
（ａ）を参照して、通常のフォトマスクは、ガラス基板
５０１上に金属マスクパターン５０３が形成された構成
を有している。このような通常のフォトマスクでは、マ
スク上の電場は、図４６（ｂ）に示すように金属マスク
パターン５０３で空間的にパルス変調された電場とな
る。
【００１６】しかし、図４６（ｃ）を参照して、パター
ンが微細化すると、フォトマスクを透過した露光光は光
の回折効果のためにウェハ上の非露光領域（金属マスク
パターン５０３により露光光の透過が遮られた領域）に
も回り込む。このため、ウェハ上の非露光領域にも光が
照射されてしまい、光のコントラスト（ウェハ上の露光
領域と非露光領域との光強度の差）が低下する。結果と
して、解像度が低下し、微細なパターンの転写を行なう
ことが困難となる。
ンが微細化すると、フォトマスクを透過した露光光は光
の回折効果のためにウェハ上の非露光領域（金属マスク
パターン５０３により露光光の透過が遮られた領域）に
も回り込む。このため、ウェハ上の非露光領域にも光が
照射されてしまい、光のコントラスト（ウェハ上の露光
領域と非露光領域との光強度の差）が低下する。結果と
して、解像度が低下し、微細なパターンの転写を行なう
ことが困難となる。
【００１７】図４７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、レベン
ソン方式の位相シフトマスクを使用したときのマスク断
面、マスク上の電場およびウェハ上の光強度を示す図で
ある。まず図４７（ａ）を参照して、位相シフトマスク
では、通常のフォトマスクに位相シフタと呼ばれる光学
部材５０５が設けられている。
ソン方式の位相シフトマスクを使用したときのマスク断
面、マスク上の電場およびウェハ上の光強度を示す図で
ある。まず図４７（ａ）を参照して、位相シフトマスク
では、通常のフォトマスクに位相シフタと呼ばれる光学
部材５０５が設けられている。
【００１８】すなわち、ガラス基板５０１上にクロムマ
スクパターン５０３が形成され、露光領域と遮光領域と
が設けられ、この露光領域の１つおきに位相シフタ５０
５が設けられている。この位相シフタ５０５は、透過光
の位相を１８０度変換する役割をなすものである。
スクパターン５０３が形成され、露光領域と遮光領域と
が設けられ、この露光領域の１つおきに位相シフタ５０
５が設けられている。この位相シフタ５０５は、透過光
の位相を１８０度変換する役割をなすものである。
【００１９】図４７（ｂ）を参照して、上述のように位
相シフタ５０５を露光領域の１つおきに設けたため、位
相シフトマスクを透過した光によるマスク上の電場は、
その位相が交互に１８０度反転して構成される。このよ
うに隣接する露光領域間で光の位相が互いに逆位相とな
るため、光の干渉効果により逆位相の光の重なりあう部
分において光が互いに打消し合うことになる。
相シフタ５０５を露光領域の１つおきに設けたため、位
相シフトマスクを透過した光によるマスク上の電場は、
その位相が交互に１８０度反転して構成される。このよ
うに隣接する露光領域間で光の位相が互いに逆位相とな
るため、光の干渉効果により逆位相の光の重なりあう部
分において光が互いに打消し合うことになる。
【００２０】この結果、図４７（ｃ）に示すように、露
光領域間の境界において光の強度が小さくなり、ウェハ
上の露光領域と非露光領域とにおける光の強度差を十分
に確保することができる。これにより解像度の向上を図
ることが可能となり、微細なパターンの転写を行なうこ
とができる。
光領域間の境界において光の強度が小さくなり、ウェハ
上の露光領域と非露光領域とにおける光の強度差を十分
に確保することができる。これにより解像度の向上を図
ることが可能となり、微細なパターンの転写を行なうこ
とができる。
【００２１】図４８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ハーフ
トーン方式の位相シフトマスクを使用したときのマスク
断面、マスク上の電場およびウェハ上の光強度を示す図
である。まず図４８（ａ）を参照して、このハーフトー
ン方式の位相シフトマスクにおいても、上述のレベンソ
ン方式と同様、位相シフタと呼ばれる光学部材５０６が
設けられている。
トーン方式の位相シフトマスクを使用したときのマスク
断面、マスク上の電場およびウェハ上の光強度を示す図
である。まず図４８（ａ）を参照して、このハーフトー
ン方式の位相シフトマスクにおいても、上述のレベンソ
ン方式と同様、位相シフタと呼ばれる光学部材５０６が
設けられている。
【００２２】ただし、光学部材５０６は、ガラス基板５
０１上の半透明膜５０３上にのみ形成されており、位相
シフタ５０６と半透明膜５０３との２層構造が設けられ
ている。この位相シフタ５０６は、上述と同様、透過光
の位相を１８０度変換する役割をなすものであり、半透
明膜５０３は、露光光を完全に遮ることなく露光光の強
度を減衰させる役割をなすものである。
０１上の半透明膜５０３上にのみ形成されており、位相
シフタ５０６と半透明膜５０３との２層構造が設けられ
ている。この位相シフタ５０６は、上述と同様、透過光
の位相を１８０度変換する役割をなすものであり、半透
明膜５０３は、露光光を完全に遮ることなく露光光の強
度を減衰させる役割をなすものである。
【００２３】図４８（ｂ）を参照して、上述のように位
相シフタ５０６と半透明膜５０３の２層構造を設けたた
め、マスク上の電場は、その位相が交互に１８０度変換
して構成され、かつ一方の位相の強度が他方の位相の強
度より小さくなる。つまり、位相シフタ５０６を透過し
たことにより位相が１８０度変換され、かつ半透過膜５
０３を透過したことにより、現像後にフォトレジストを
所定膜厚残存させるように光の強度が減衰する。隣接す
る露光領域間で光の位相は互いに逆位相となるため、逆
位相の光が重なり合う部分において光が互いに打ち消し
合うことになる。
相シフタ５０６と半透明膜５０３の２層構造を設けたた
め、マスク上の電場は、その位相が交互に１８０度変換
して構成され、かつ一方の位相の強度が他方の位相の強
度より小さくなる。つまり、位相シフタ５０６を透過し
たことにより位相が１８０度変換され、かつ半透過膜５
０３を透過したことにより、現像後にフォトレジストを
所定膜厚残存させるように光の強度が減衰する。隣接す
る露光領域間で光の位相は互いに逆位相となるため、逆
位相の光が重なり合う部分において光が互いに打ち消し
合うことになる。
【００２４】この結果、図４８（ｃ）に示すように、露
光パターンのエッジで位相が反転しているため、露光パ
ターンのエッジでの光強度を小さくすることができる。
その結果、半透明膜５０３を透過した領域と透過しない
領域との露光光の光強度の差が大きくなり、パターン像
の解像度を上げることが可能となる。
光パターンのエッジで位相が反転しているため、露光パ
ターンのエッジでの光強度を小さくすることができる。
その結果、半透明膜５０３を透過した領域と透過しない
領域との露光光の光強度の差が大きくなり、パターン像
の解像度を上げることが可能となる。
【００２５】このように位相シフトマスクにはレベンソ
ン方式、ハーフトーン方式などの多種の方式がある。こ
の中でも、Marc Levenson により発明されたいわゆるレ
ベンソン方式の位相シフトマスクが原理的に優れた解像
性を有し、解像力の意味からは最も優れた方式と考えら
れている。
ン方式、ハーフトーン方式などの多種の方式がある。こ
の中でも、Marc Levenson により発明されたいわゆるレ
ベンソン方式の位相シフトマスクが原理的に優れた解像
性を有し、解像力の意味からは最も優れた方式と考えら
れている。
【００２６】しかし、その製造方法については多様な技
術が発明・提案されているが、実用化に至っているもの
はない。これらの提案の中でMarc D. Levenson et al.,
“Phase-Shifting Mask Strategies : Isolated Dark L
ines”MICROLITHOGRAPHY WORLD, pp.6-12, March/April
1992.に掲載されたMarc Levenson の製造技術が優れた
先行技術と考えられる。
術が発明・提案されているが、実用化に至っているもの
はない。これらの提案の中でMarc D. Levenson et al.,
“Phase-Shifting Mask Strategies : Isolated Dark L
ines”MICROLITHOGRAPHY WORLD, pp.6-12, March/April
1992.に掲載されたMarc Levenson の製造技術が優れた
先行技術と考えられる。
【００２７】そこで、まず、係る技術により製造された
レベンソン方式の位相シフトマスクを従来の第１の位相
シフトマスクとして、その構成および製造方法について
以下に説明する。
レベンソン方式の位相シフトマスクを従来の第１の位相
シフトマスクとして、その構成および製造方法について
以下に説明する。
【００２８】図４９は、従来の第１の位相シフトマスク
の構成を概略的に示す断面図である。図４９を参照し
て、従来の第１の位相シフトマスク７２０は、石英基板
７０１と、遮光膜７０３とを有している。
の構成を概略的に示す断面図である。図４９を参照し
て、従来の第１の位相シフトマスク７２０は、石英基板
７０１と、遮光膜７０３とを有している。
【００２９】石英基板７０１の主表面には所定の深さで
溝が形成されている。この溝の形成されていない領域が
第１の光透過部７０１ａをなし、溝の形成された領域が
第２の光透過部７０１ｂをなしている。この溝の側壁部
を覆い、かつ第１および第２の光透過部７０１ａ，７０
１ｂの所定領域を露出するように遮光膜７０３が石英基
板７０１上に形成されている。この遮光膜７０３の透過
率は１％以下であり、その膜厚は、材質にクロム（Ｃ
ｒ）を用いた場合には１０００Å程度である。
溝が形成されている。この溝の形成されていない領域が
第１の光透過部７０１ａをなし、溝の形成された領域が
第２の光透過部７０１ｂをなしている。この溝の側壁部
を覆い、かつ第１および第２の光透過部７０１ａ，７０
１ｂの所定領域を露出するように遮光膜７０３が石英基
板７０１上に形成されている。この遮光膜７０３の透過
率は１％以下であり、その膜厚は、材質にクロム（Ｃ
ｒ）を用いた場合には１０００Å程度である。
【００３０】第１の光透過部７０１ａと第２の光透過部
７０１ｂとは、透過する露光光の位相が１８０度異なる
よう構成されている。このように、互いに隣接する光透
過部を透過する露光光の位相が１８０度変換されるた
め、上述したように解像度の向上を図ることが可能とな
る。
７０１ｂとは、透過する露光光の位相が１８０度異なる
よう構成されている。このように、互いに隣接する光透
過部を透過する露光光の位相が１８０度変換されるた
め、上述したように解像度の向上を図ることが可能とな
る。
【００３１】また、溝の底壁と側壁とは略直角をなして
いる。次に従来の第１の位相シフトマスクの製造方法に
ついて説明する。
いる。次に従来の第１の位相シフトマスクの製造方法に
ついて説明する。
【００３２】図５０〜図５７は、従来の第１の位相シフ
トマスクの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
まず図５０を参照して、石英基板７０１の表面７０１ａ
上にクロム膜７０５ａが形成される。このクロム膜７０
５ａ上にレジスト膜７０７ａが塗布される。このレジス
ト膜７０７ａに露光・現像がなされる。
トマスクの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
まず図５０を参照して、石英基板７０１の表面７０１ａ
上にクロム膜７０５ａが形成される。このクロム膜７０
５ａ上にレジスト膜７０７ａが塗布される。このレジス
ト膜７０７ａに露光・現像がなされる。
【００３３】図５１を参照して、上記の露光・現像によ
り、所望の形状を有するレジストパターン７０７が形成
される。このレジストパターン７０７をマスクとして異
方性エッチングが施される。この後、レジストパターン
７０７が除去される。
り、所望の形状を有するレジストパターン７０７が形成
される。このレジストパターン７０７をマスクとして異
方性エッチングが施される。この後、レジストパターン
７０７が除去される。
【００３４】図５２を参照して、このようにして、シフ
タパターンが転写されたクロム膜パターン７０５が形成
される。
タパターンが転写されたクロム膜パターン７０５が形成
される。
【００３５】図５３を参照して、このクロム膜パターン
７０５をマスクとして石英基板７０１に異方性エッチン
グが施される。これにより石英基板７０１の表面７０１
ａに溝が形成され、シフタパターンが転写される。この
後、クロム膜パターン７０５が除去される。
７０５をマスクとして石英基板７０１に異方性エッチン
グが施される。これにより石英基板７０１の表面７０１
ａに溝が形成され、シフタパターンが転写される。この
後、クロム膜パターン７０５が除去される。
【００３６】図５４を参照して、このようにして、石英
基板７０１に第１の光透過部７０１ａと第２の光透過部
７０１ｂとが形成される。
基板７０１に第１の光透過部７０１ａと第２の光透過部
７０１ｂとが形成される。
【００３７】図５５を参照して、第１および第２の光透
過部７０１ａ、７０１ｂが形成された表面全面にクロム
膜７０３ａが形成される。このクロム膜７０３ａ上にレ
ジスト膜７０９ａが塗布される。このレジスト膜７０９
ａが露光・現像される。
過部７０１ａ、７０１ｂが形成された表面全面にクロム
膜７０３ａが形成される。このクロム膜７０３ａ上にレ
ジスト膜７０９ａが塗布される。このレジスト膜７０９
ａが露光・現像される。
【００３８】図５６を参照して、この露光・現像により
所望の形状を有するレジストパターン７０９が形成され
る。このレジストパターン７０９をマスクとして異方性
エッチングを施すことにより、第１および第２の光透過
部７０１ａ、７０１ｂの所望領域を露出する遮光膜７０
３が形成される。この後、レジストパターン７０９が除
去されて、図５７に示す従来の位相シフトマスク７２０
が形成される。
所望の形状を有するレジストパターン７０９が形成され
る。このレジストパターン７０９をマスクとして異方性
エッチングを施すことにより、第１および第２の光透過
部７０１ａ、７０１ｂの所望領域を露出する遮光膜７０
３が形成される。この後、レジストパターン７０９が除
去されて、図５７に示す従来の位相シフトマスク７２０
が形成される。
【００３９】上述した従来の位相シフトマスクの製造方
法では、レジスト膜７０７ａ、７０９ａが直接、石英基
板７０１上に塗布されることはない。このため、基板上
に直接レジスト膜が塗布される位相シフトマスクの製造
方法（特開平４−３５５７５８号公報、特開平２−２１
１４５０号公報）に比較して、以下のような欠陥を容易
に修正できるという利点を有する。
法では、レジスト膜７０７ａ、７０９ａが直接、石英基
板７０１上に塗布されることはない。このため、基板上
に直接レジスト膜が塗布される位相シフトマスクの製造
方法（特開平４−３５５７５８号公報、特開平２−２１
１４５０号公報）に比較して、以下のような欠陥を容易
に修正できるという利点を有する。
【００４０】直接基板上にレジスト膜が塗布される方法
の一例として、特開平４−３５５７５８号公報に示され
た位相シフトマスクの製造方法について説明する。
の一例として、特開平４−３５５７５８号公報に示され
た位相シフトマスクの製造方法について説明する。
【００４１】図５８〜図６１は、上記公報に示された位
相シフトマスクの製造方法を工程順に示す概略断面図で
ある。まず図５８を参照して、石英層８０１の表面上に
位相変化膜８０３が形成された後、位相変化膜８０３の
表面上に光遮断膜８０５が形成される。
相シフトマスクの製造方法を工程順に示す概略断面図で
ある。まず図５８を参照して、石英層８０１の表面上に
位相変化膜８０３が形成された後、位相変化膜８０３の
表面上に光遮断膜８０５が形成される。
【００４２】図５９を参照して、光遮断膜８０５上にレ
ジストパターン８０７が形成された後、このレジストパ
ターン８０７をマスクとしてエッチングすることにより
光遮断膜８０５がパターニングされる。この後、レジス
トパターン８０７が除去される。
ジストパターン８０７が形成された後、このレジストパ
ターン８０７をマスクとしてエッチングすることにより
光遮断膜８０５がパターニングされる。この後、レジス
トパターン８０７が除去される。
【００４３】図６０を参照して、パターニングされた光
遮断膜８０５と位相変化膜８０３との表面上に直接フォ
トレジスト８０９が塗布される。このフォトレジスト８
０９が所望の形状にパターニングされた後、このレジス
トパターン８０９をマスクとして位相変化膜８０３にエ
ッチングが施される。
遮断膜８０５と位相変化膜８０３との表面上に直接フォ
トレジスト８０９が塗布される。このフォトレジスト８
０９が所望の形状にパターニングされた後、このレジス
トパターン８０９をマスクとして位相変化膜８０３にエ
ッチングが施される。
【００４４】図６１を参照して、このエッチングによ
り、位相変化膜８０３に溝８１１が形成される。この
後、レジストパターン８０９が除去されて、位相シフト
マスクが形成される。
り、位相変化膜８０３に溝８１１が形成される。この
後、レジストパターン８０９が除去されて、位相シフト
マスクが形成される。
【００４５】上記公報に示された位相シフトマスクの製
造方法では、光遮断膜８０５がパターニングされた後
に、位相変化膜８０３にシフタパターンが形成される。
このため、図６０に示すプロセスで位相変化膜（基板）
８０３の表面上に直接レジスト膜８０９が塗布されるこ
ととなる。
造方法では、光遮断膜８０５がパターニングされた後
に、位相変化膜８０３にシフタパターンが形成される。
このため、図６０に示すプロセスで位相変化膜（基板）
８０３の表面上に直接レジスト膜８０９が塗布されるこ
ととなる。
【００４６】一般的なレジスト膜の塗布法では、図６２
に示すようにレジスト膜８０９を貫通するピンホール８
０９ａが生じてしまう。このピンホール８０９ａが生じ
た状態でレジストパターン８０９をマスクとしてエッチ
ングが施されると図６３に示す状態となる。
に示すようにレジスト膜８０９を貫通するピンホール８
０９ａが生じてしまう。このピンホール８０９ａが生じ
た状態でレジストパターン８０９をマスクとしてエッチ
ングが施されると図６３に示す状態となる。
【００４７】図６３を参照して、ピンホール８０９ａに
エッチャントが侵入し、ピンホール８０９ａ底部の位相
変化膜８０３までもがエッチング除去され、欠陥が生じ
てしまう。このような欠陥が生じた位相シフトマスクを
ウェハの露光に用いた場合、所望領域以外においても、
この欠陥部分で露光光の位相が変換されてしまう。この
ため、ウェハ上に塗布されたレジスト膜を所望の形状に
露光できなくなる。
エッチャントが侵入し、ピンホール８０９ａ底部の位相
変化膜８０３までもがエッチング除去され、欠陥が生じ
てしまう。このような欠陥が生じた位相シフトマスクを
ウェハの露光に用いた場合、所望領域以外においても、
この欠陥部分で露光光の位相が変換されてしまう。この
ため、ウェハ上に塗布されたレジスト膜を所望の形状に
露光できなくなる。
【００４８】このように基板上に直接レジスト膜が塗布
された場合、このレジストパターンをマスクとしてエッ
チング等を施すと基板にシフターの欠陥が直接導入され
てしまう。
された場合、このレジストパターンをマスクとしてエッ
チング等を施すと基板にシフターの欠陥が直接導入され
てしまう。
【００４９】これに対して、Marc Levenson が提案する
製造方法では、上述したようにレジスト膜が石英基板上
に直接形成されることはない。このため、たとえピンホ
ールが生じたレジスト膜をマスクとして下層にエッチン
グを施しても、基板にシフターの欠陥が直接形成される
ことは防止される。
製造方法では、上述したようにレジスト膜が石英基板上
に直接形成されることはない。このため、たとえピンホ
ールが生じたレジスト膜をマスクとして下層にエッチン
グを施しても、基板にシフターの欠陥が直接形成される
ことは防止される。
【００５０】具体的には、図６４を参照して、レジスト
パターン７０７にピンホール７０７ａが生じたとして
も、レジストパターン７０７の下層にはクロム膜７０５
が存在する。このため、レジストパターン７０７をマス
クとして下層にエッチングを施しても、ピンホール７０
７ａ底部のクロム膜７０５がエッチング除去されるだけ
である。
パターン７０７にピンホール７０７ａが生じたとして
も、レジストパターン７０７の下層にはクロム膜７０５
が存在する。このため、レジストパターン７０７をマス
クとして下層にエッチングを施しても、ピンホール７０
７ａ底部のクロム膜７０５がエッチング除去されるだけ
である。
【００５１】すなわち、ピンホール７０７ａの底部に生
じるピンホール欠陥（白欠陥）７０５ａは石英基板７０
１ではなく、その上のクロム膜７０５に生じる。それゆ
え、ピンホール欠陥７０５ａは、図６５に示すように、
ＦＩＢ（Focussed Ion Beam）法によるカーボン系膜７
０５ｃのデポジションで埋め込むことにより容易に修正
することができる。
じるピンホール欠陥（白欠陥）７０５ａは石英基板７０
１ではなく、その上のクロム膜７０５に生じる。それゆ
え、ピンホール欠陥７０５ａは、図６５に示すように、
ＦＩＢ（Focussed Ion Beam）法によるカーボン系膜７
０５ｃのデポジションで埋め込むことにより容易に修正
することができる。
【００５２】また、図６４を参照して、エッチング除去
されるべきところにクロム膜が残る残り欠陥（黒欠陥）
７０５ｂが生じることもある。しかし、この残り欠陥７
０５ｂも石英基板７０１に直接形成される欠陥ではない
ため、図６５に示すように、ＹＡＧレーザを用いたレー
ザ照射でブロー（溶融）除去することにより容易に修正
することができる。
されるべきところにクロム膜が残る残り欠陥（黒欠陥）
７０５ｂが生じることもある。しかし、この残り欠陥７
０５ｂも石英基板７０１に直接形成される欠陥ではない
ため、図６５に示すように、ＹＡＧレーザを用いたレー
ザ照射でブロー（溶融）除去することにより容易に修正
することができる。
【００５３】このように、Marc Levenson により提案さ
れた従来の製造方法では、基板に直接、シフターの欠陥
が形成されるのではないため、容易に欠陥を修正できる
という利点を有する。
れた従来の製造方法では、基板に直接、シフターの欠陥
が形成されるのではないため、容易に欠陥を修正できる
という利点を有する。
【００５４】次に、ハーフトーン方式の位相シフトマス
クを従来の第２の位相シフトマスクとして、その構成に
ついて以下に説明する。
クを従来の第２の位相シフトマスクとして、その構成に
ついて以下に説明する。
【００５５】図６６は、従来の第２の位相シフトマスク
の構成を概略的に示す断面図である。図６６を参照し
て、従来の第２の位相シフトマスク９２０は、石英基板
９０１と、半透明膜９０３とを有している。石英基板９
０１の主表面には所定の深さで溝が形成されている。
の構成を概略的に示す断面図である。図６６を参照し
て、従来の第２の位相シフトマスク９２０は、石英基板
９０１と、半透明膜９０３とを有している。石英基板９
０１の主表面には所定の深さで溝が形成されている。
【００５６】この溝の形成されている領域が第１の光透
過部９０１ａをなし、溝が形成されていない領域が第２
の光透過部９０１ｂをなしている。この溝の側壁部を覆
い、かつ第１の光透過部９０１ａの所定領域を露出する
ように半透明膜９０３が石英基板９０１上に形成されて
いる。この半透明膜９０３は、この半透明膜９０３を透
過する露光光の強度を、その露光光がウェハ上のフォト
レジストを感光させない、もしくは現像後に所定膜厚を
残存させる程度にまで減衰させる役割をなしている。
過部９０１ａをなし、溝が形成されていない領域が第２
の光透過部９０１ｂをなしている。この溝の側壁部を覆
い、かつ第１の光透過部９０１ａの所定領域を露出する
ように半透明膜９０３が石英基板９０１上に形成されて
いる。この半透明膜９０３は、この半透明膜９０３を透
過する露光光の強度を、その露光光がウェハ上のフォト
レジストを感光させない、もしくは現像後に所定膜厚を
残存させる程度にまで減衰させる役割をなしている。
【００５７】第１の光透過部９０１ａと第２の光透過部
９０１ｂとは、透過する露光光の位相が１８０度異なる
ように構成されている。このように、互いに隣接する光
透過部を透過する露光光の位相が１８０度変換されるた
め、上述したように解像度の向上を図ることが可能とな
る。
９０１ｂとは、透過する露光光の位相が１８０度異なる
ように構成されている。このように、互いに隣接する光
透過部を透過する露光光の位相が１８０度変換されるた
め、上述したように解像度の向上を図ることが可能とな
る。
【００５８】また、溝の底壁と側壁とは略直角をなして
いる。
いる。
【００５９】
【発明が解決しようとする課題】従来の第１および第２
の位相シフトマスクでは、上述したように通常のフォト
マスクに比べると高い解像度が得られる。しかし、従来
の第１および第２の位相シフトマスクにも、［Ｉ］回路
パターンの複雑化、および［ＩＩ］シフトマスク形成時
における欠陥の発生、により所望のパターン形状を得難
いという問題点があった。以下、その問題点について、
詳細に説明する。
の位相シフトマスクでは、上述したように通常のフォト
マスクに比べると高い解像度が得られる。しかし、従来
の第１および第２の位相シフトマスクにも、［Ｉ］回路
パターンの複雑化、および［ＩＩ］シフトマスク形成時
における欠陥の発生、により所望のパターン形状を得難
いという問題点があった。以下、その問題点について、
詳細に説明する。
【００６０】［Ｉ］回路パターンの複雑化 近年、大容量かつ多機能な半導体集積回路を得るべく、
半導体集積回路の回路パターンが微細化かつ複雑化され
ている。たとえば、ＤＲＡＭ（Dynamic RandomAccess M
emory）においては、そのメモリセル領域に周期的なパ
ターンが密集（以下、単に密集パターンと称する）して
おり、またその周辺回路領域に個々の機能を有する回路
パターンが孤立（以下、単に孤立パターンと称する）し
ている。
半導体集積回路の回路パターンが微細化かつ複雑化され
ている。たとえば、ＤＲＡＭ（Dynamic RandomAccess M
emory）においては、そのメモリセル領域に周期的なパ
ターンが密集（以下、単に密集パターンと称する）して
おり、またその周辺回路領域に個々の機能を有する回路
パターンが孤立（以下、単に孤立パターンと称する）し
ている。
【００６１】このように密集パターンと孤立パターンと
が混在する回路パターンをレベンソン方式の位相シフト
マスクで形成しようとすると、密集パターンでは高い解
像度が得られるが、孤立パターンではそれほど高い解像
度が得られない。一方、ハーフトーン方式の位相シフト
マスクで形成しようとすると、孤立パターンでは高い解
像度が得られるが、密集パターンではそれほど高い解像
度が得られない。
が混在する回路パターンをレベンソン方式の位相シフト
マスクで形成しようとすると、密集パターンでは高い解
像度が得られるが、孤立パターンではそれほど高い解像
度が得られない。一方、ハーフトーン方式の位相シフト
マスクで形成しようとすると、孤立パターンでは高い解
像度が得られるが、密集パターンではそれほど高い解像
度が得られない。
【００６２】図６７は、レベンソン方式の位相シフトマ
スクでは孤立パターンを高い解像度で形成できないこと
を説明するための図であり、（ａ）はレベンソン方式の
位相シフトマスクの断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）の
位相シフトマスクを用いて露光した場合のウェハ上の光
強度を示している。
スクでは孤立パターンを高い解像度で形成できないこと
を説明するための図であり、（ａ）はレベンソン方式の
位相シフトマスクの断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）の
位相シフトマスクを用いて露光した場合のウェハ上の光
強度を示している。
【００６３】図６７を参照して、孤立パターンは、他の
回路パターンから離れて存在している。このため、その
孤立パターンを構成する露光領域７０１ｂ（以下、孤立
露光領域と称する）は他の回路パターンを構成する露光
領域から相当量離れて配置されている。よって、孤立露
光領域７０１ｂを透過してウェハ上に照射される露光光
が、他の露光領域を透過した逆位相の露光光と重なり合
う部分は生じない。それゆえ、光の干渉効果により逆位
相の光が互いに打消し合うことで高い解像度が得られる
という位相シフトマスクの効果が得られない。
回路パターンから離れて存在している。このため、その
孤立パターンを構成する露光領域７０１ｂ（以下、孤立
露光領域と称する）は他の回路パターンを構成する露光
領域から相当量離れて配置されている。よって、孤立露
光領域７０１ｂを透過してウェハ上に照射される露光光
が、他の露光領域を透過した逆位相の露光光と重なり合
う部分は生じない。それゆえ、光の干渉効果により逆位
相の光が互いに打消し合うことで高い解像度が得られる
という位相シフトマスクの効果が得られない。
【００６４】これに対して、密集パターンでは、図４７
に示すように互いに隣接する露光領域間で互いに逆位相
の光が重なり合う。このため、光の重なり合う部分で光
が互いに打消し合って、解像度の向上を図ることができ
る。
に示すように互いに隣接する露光領域間で互いに逆位相
の光が重なり合う。このため、光の重なり合う部分で光
が互いに打消し合って、解像度の向上を図ることができ
る。
【００６５】次に、図６８は、ハーフトーン方式の位相
シフトマスクでは密集パターンを高い解像度で形成でき
ないことを説明するための図であり、（ａ）はハーフト
ーン方式の位相シフトマスクの断面図を示し、（ｂ）は
（ａ）の位相シフトマスクを用いて露光した場合のウェ
ハ上の光強度を示している。
シフトマスクでは密集パターンを高い解像度で形成でき
ないことを説明するための図であり、（ａ）はハーフト
ーン方式の位相シフトマスクの断面図を示し、（ｂ）は
（ａ）の位相シフトマスクを用いて露光した場合のウェ
ハ上の光強度を示している。
【００６６】図６８を参照して、密集パターンでは、回
路パターンが密集しているため、複数の露光領域９０１
ａ、９０１ａは、互いに近接して配置されている。この
ため、隣り合う露光領域９０１ａ間で同位相の光が互い
に重なり合う部分Ｐ3 が生じてしまう。同位相の光が互
いに重なり合うと、露光領域９０１ｂを透過した逆位相
の光の強度が小さいため、露光パターンのエッジ（Ｐ3
部）で光強度が小さくならない事態が生じる。この場
合、露光領域と非露光領域とで光の強度差が不十分とな
るため、解像度の向上を図ることができない。
路パターンが密集しているため、複数の露光領域９０１
ａ、９０１ａは、互いに近接して配置されている。この
ため、隣り合う露光領域９０１ａ間で同位相の光が互い
に重なり合う部分Ｐ3 が生じてしまう。同位相の光が互
いに重なり合うと、露光領域９０１ｂを透過した逆位相
の光の強度が小さいため、露光パターンのエッジ（Ｐ3
部）で光強度が小さくならない事態が生じる。この場
合、露光領域と非露光領域とで光の強度差が不十分とな
るため、解像度の向上を図ることができない。
【００６７】これに対して、孤立パターンでは、図４８
に示すように同位相の光の重なり合う部分が生じない。
このため、露光パターンのエッジにおいて、逆位相の光
との重なり合いにより、光強度の差が十分となるため、
解像度の向上を図ることができる。
に示すように同位相の光の重なり合う部分が生じない。
このため、露光パターンのエッジにおいて、逆位相の光
との重なり合いにより、光強度の差が十分となるため、
解像度の向上を図ることができる。
【００６８】以上より、密集パターンと孤立パターンと
が混在するパターンでは、従来の第１または第２の位相
シフトマスクを用いても、いずれかのパターンを高い解
像度で形成することができない。従って、密集パターン
と孤立パターンとを有するような複雑な回路パターンで
は所望のパターン形状を得ることが困難となる。
が混在するパターンでは、従来の第１または第２の位相
シフトマスクを用いても、いずれかのパターンを高い解
像度で形成することができない。従って、密集パターン
と孤立パターンとを有するような複雑な回路パターンで
は所望のパターン形状を得ることが困難となる。
【００６９】［ＩＩ］シフトマスク形成時における欠陥
の発生 Marc Levenson により提案された従来の製造方法では、
石英基板７０１にシフタパターンを形成するため、石英
基板７０１に異方性エッチングが施される。このため、
この製造方法では、遮光膜の石英基板への密着性が悪
い、石英基板上に異物が残留しやすい、残り欠陥に
よる弊害が発生しやすい、などの理由から所定のパター
ン形状を得ることが困難であるという問題点があった。
の発生 Marc Levenson により提案された従来の製造方法では、
石英基板７０１にシフタパターンを形成するため、石英
基板７０１に異方性エッチングが施される。このため、
この製造方法では、遮光膜の石英基板への密着性が悪
い、石英基板上に異物が残留しやすい、残り欠陥に
よる弊害が発生しやすい、などの理由から所定のパター
ン形状を得ることが困難であるという問題点があった。
【００７０】遮光膜の石英基板への密着性 従来の位相シフトマスクの製造方法では、図５２、図５
３のプロセスで、石英基板７０１に異方性エッチングが
施される。このため、このエッチングで形成される溝の
側壁と底壁とは略直角をなす。次に、図５５に示すプロ
セスで、この溝上をも覆うように、クロム膜７０３ａが
成膜される。しかし、上記のような形状を有する溝の側
壁部には正常な成膜が行なわれ難い。特に、スパッタ法
のように段差被覆性の悪い方法によりクロム膜７０３ａ
を形成する場合は、なおさら正常な成膜が行なわれ難
い。
３のプロセスで、石英基板７０１に異方性エッチングが
施される。このため、このエッチングで形成される溝の
側壁と底壁とは略直角をなす。次に、図５５に示すプロ
セスで、この溝上をも覆うように、クロム膜７０３ａが
成膜される。しかし、上記のような形状を有する溝の側
壁部には正常な成膜が行なわれ難い。特に、スパッタ法
のように段差被覆性の悪い方法によりクロム膜７０３ａ
を形成する場合は、なおさら正常な成膜が行なわれ難
い。
【００７１】このため、図６９に示すように、溝の側壁
部（図中Ｄ3 で示す領域）において、クロム膜７０３ａ
の石英基板７０１に対する密着性が悪くなる。このよう
にクロム膜７０３ａの密着性が良好でない場合、位相シ
フトマスクの製造プロセスにおける洗浄工程で容易にク
ロム膜７０３が剥がれてしまう。また、位相シフトマス
ク完成後の洗浄によっても容易に遮光膜７０３が剥がれ
てしまう。
部（図中Ｄ3 で示す領域）において、クロム膜７０３ａ
の石英基板７０１に対する密着性が悪くなる。このよう
にクロム膜７０３ａの密着性が良好でない場合、位相シ
フトマスクの製造プロセスにおける洗浄工程で容易にク
ロム膜７０３が剥がれてしまう。また、位相シフトマス
ク完成後の洗浄によっても容易に遮光膜７０３が剥がれ
てしまう。
【００７２】このように遮光膜７０３が剥がれてしまっ
た部分はいわゆる白欠陥となる。この白欠陥の生じた位
相シフトマスクを用いてウェハを露光する場合、ウェハ
上の露光すべきでない領域までもが露光されてしまい、
所望の形状にパターニングできなくなる。
た部分はいわゆる白欠陥となる。この白欠陥の生じた位
相シフトマスクを用いてウェハを露光する場合、ウェハ
上の露光すべきでない領域までもが露光されてしまい、
所望の形状にパターニングできなくなる。
【００７３】石英基板上の異物の残留 上述したように、従来の位相シフトマスクの製造方法で
は、図５２、図５３のプロセスで石英基板７０１に異方
性エッチングが施されるため、図７０に示すようにこの
エッチングで形成される溝の底壁と側壁とは略直角をな
す。このように段差エッジ（図中Ｄ4 で示す領域）が略
直角をなすため、この段差エッジに異物７５０ａが容易
にトラップ（捕獲）されてしまう。
は、図５２、図５３のプロセスで石英基板７０１に異方
性エッチングが施されるため、図７０に示すようにこの
エッチングで形成される溝の底壁と側壁とは略直角をな
す。このように段差エッジ（図中Ｄ4 で示す領域）が略
直角をなすため、この段差エッジに異物７５０ａが容易
にトラップ（捕獲）されてしまう。
【００７４】具体的には、図５３、図５４に示すプロセ
スで石英基板７０１の表面に溝が形成された後、クロム
膜パターン７０５が除去される。この除去時に異物が段
差エッジにトラップされてしまう。また、エッチング装
置内部から生じる異物やエッチング液中の異物も段差エ
ッジ部にトラップされてしまう。
スで石英基板７０１の表面に溝が形成された後、クロム
膜パターン７０５が除去される。この除去時に異物が段
差エッジにトラップされてしまう。また、エッチング装
置内部から生じる異物やエッチング液中の異物も段差エ
ッジ部にトラップされてしまう。
【００７５】異物がトラップされた状態で遮光膜が形成
されると、図７１、図７２に示す遮光膜７０３のパター
ニング時に、エッチャントが異物を通して（もしくは、
異物を高速で溶かした後）レジスト７０９の下に回り込
む。これにより図７３に示すように遮光膜７０３が過剰
にエッチング除去されてしまう。この過剰にエッチング
除去された部分は、いわゆる白欠陥になる。この白欠陥
によりウェハ上の本来露光されるべきでない領域が露光
されてしまうため、所望の形状にパターニングできなく
なる。
されると、図７１、図７２に示す遮光膜７０３のパター
ニング時に、エッチャントが異物を通して（もしくは、
異物を高速で溶かした後）レジスト７０９の下に回り込
む。これにより図７３に示すように遮光膜７０３が過剰
にエッチング除去されてしまう。この過剰にエッチング
除去された部分は、いわゆる白欠陥になる。この白欠陥
によりウェハ上の本来露光されるべきでない領域が露光
されてしまうため、所望の形状にパターニングできなく
なる。
【００７６】さらに、図７３の矢印Ｋで示す遮光膜７０
３の部分は、段差側壁に接しておらず、中空に突き出し
た状態となっている。このため、レジスト除去後の洗浄
や、遮光膜７０３の欠陥修正後の洗浄などにより、遮光
膜７０３の部分Ｋが容易に剥がれ、上記と同様、白欠陥
となってしまう。
３の部分は、段差側壁に接しておらず、中空に突き出し
た状態となっている。このため、レジスト除去後の洗浄
や、遮光膜７０３の欠陥修正後の洗浄などにより、遮光
膜７０３の部分Ｋが容易に剥がれ、上記と同様、白欠陥
となってしまう。
【００７７】また、図７４に示すように、係る段差エッ
ジ上に形成される遮光膜７０３の表面にも下地の段差形
状が反映される。このため、遮光膜７０３の段差エッジ
に沿う部分（図中Ｄ5 に示す領域）にも上述と同様、異
物７５０ｂが容易にトラップされてしまう。
ジ上に形成される遮光膜７０３の表面にも下地の段差形
状が反映される。このため、遮光膜７０３の段差エッジ
に沿う部分（図中Ｄ5 に示す領域）にも上述と同様、異
物７５０ｂが容易にトラップされてしまう。
【００７８】このトラップされた異物７５０ｂが大きい
形状のものであった場合に、この異物７５０ｂは遮光部
にはみ出した状態で残留する場合が生じる。この異物７
５０ｂが露光光を通さない材質であれば、必ず、いわゆ
る黒欠陥となってしまう。また異物７５０ｂが露光光を
通すものであっても、透過する光の位相を相当量（通常
は１０度〜２０度）以上変化させる材質である場合に
は、遮光マスク７０３が正常な位相シフトマスクとして
働くことを妨げてしまう。このため、ウェハ上のレジス
トに転写される形状が歪んでしまい、欠陥が生じてしま
う。
形状のものであった場合に、この異物７５０ｂは遮光部
にはみ出した状態で残留する場合が生じる。この異物７
５０ｂが露光光を通さない材質であれば、必ず、いわゆ
る黒欠陥となってしまう。また異物７５０ｂが露光光を
通すものであっても、透過する光の位相を相当量（通常
は１０度〜２０度）以上変化させる材質である場合に
は、遮光マスク７０３が正常な位相シフトマスクとして
働くことを妨げてしまう。このため、ウェハ上のレジス
トに転写される形状が歪んでしまい、欠陥が生じてしま
う。
【００７９】このように位相シフトマスクのプロセスに
おいて石英基板７０１の段差部などに異物がトラップさ
れてしまった場合、ウェハ上のレジストを所望の形状に
露光することが困難となる。
おいて石英基板７０１の段差部などに異物がトラップさ
れてしまった場合、ウェハ上のレジストを所望の形状に
露光することが困難となる。
【００８０】残り欠陥による弊害 図５０、図５１に示すクロム膜７０５ａのパターニング
において、図７５に示すように残り欠陥７０５ｂが生じ
ることがある。この残り欠陥７０５ｂは上述のレーザー
ブロー等の方法により修正することができる。しかし、
発生した残り欠陥７０５ｂのすべてを検知し、修正でき
るわけではない。また、製造工程の簡略化のため、修正
の工程を省きたい場合もある。このような場合には、依
然として残り欠陥７０５ｂが残った状態が生じる。
において、図７５に示すように残り欠陥７０５ｂが生じ
ることがある。この残り欠陥７０５ｂは上述のレーザー
ブロー等の方法により修正することができる。しかし、
発生した残り欠陥７０５ｂのすべてを検知し、修正でき
るわけではない。また、製造工程の簡略化のため、修正
の工程を省きたい場合もある。このような場合には、依
然として残り欠陥７０５ｂが残った状態が生じる。
【００８１】従来の位相シフトマスクの製造方法では、
図５２、図５３に示すプロセスで異方性エッチングによ
り石英基板７０１の表面に溝が形成される。しかし、こ
の残り欠陥７０５ｂが生じた状態で異方性エッチングが
施されると、図７６に示すようにエッチングされるべき
領域であるにもかかわらずエッチングされない領域（図
中Ｄ6 に示す領域）が生じる。
図５２、図５３に示すプロセスで異方性エッチングによ
り石英基板７０１の表面に溝が形成される。しかし、こ
の残り欠陥７０５ｂが生じた状態で異方性エッチングが
施されると、図７６に示すようにエッチングされるべき
領域であるにもかかわらずエッチングされない領域（図
中Ｄ6 に示す領域）が生じる。
【００８２】図７７を参照して、このように形成された
位相シフトマスクでは、隣接する光透過部間で透過する
露光光の位相が１８０度変換されない。具体的には、光
透過部７０１ａと光透過部７０１ａｂとを透過する露光
光の位相は同じとなる。このため、両透過部７０１ａ、
７０１ａｂを透過した露光光は、その露光光の重なり合
う部分において互いに強め合うことになる。結果とし
て、ウェハ上の露光領域および遮光領域での光強度の差
が小さくなり、解像度が低下してしまい、所望のパター
ン形状を形成することが困難となる。
位相シフトマスクでは、隣接する光透過部間で透過する
露光光の位相が１８０度変換されない。具体的には、光
透過部７０１ａと光透過部７０１ａｂとを透過する露光
光の位相は同じとなる。このため、両透過部７０１ａ、
７０１ａｂを透過した露光光は、その露光光の重なり合
う部分において互いに強め合うことになる。結果とし
て、ウェハ上の露光領域および遮光領域での光強度の差
が小さくなり、解像度が低下してしまい、所望のパター
ン形状を形成することが困難となる。
【００８３】また図７８に示すように、残り欠陥による
エッチングされない領域７０１ａｂが光透過部に部分的
に生じた場合には、転写パターンの形状が崩れてしま
う。
エッチングされない領域７０１ａｂが光透過部に部分的
に生じた場合には、転写パターンの形状が崩れてしま
う。
【００８４】つまり、エッチングされない領域７０１ａ
ｂとエッチング除去される領域７０１ｂｂとでは透過す
る露光光の位相が逆位相となる。このため、エッチング
除去されない領域７０１ａｂとエッチング除去される領
域７０１ｂｂとの間の境界部Ｐにおいて、露光光が互い
に打消し合うことにより、光強度０の部分が生じる。
ｂとエッチング除去される領域７０１ｂｂとでは透過す
る露光光の位相が逆位相となる。このため、エッチング
除去されない領域７０１ａｂとエッチング除去される領
域７０１ｂｂとの間の境界部Ｐにおいて、露光光が互い
に打消し合うことにより、光強度０の部分が生じる。
【００８５】この光強度０の部分では、ウェハ上のレジ
ストは露光されない。よって、露光すべき部分であるの
に露光されない領域がレジストに生じてしまい、所望の
形状のレジストパターンが得られない。このようなレジ
ストパターンを用いて下層のパターニングを行なうと、
下層のパターニング形状が不良となる。
ストは露光されない。よって、露光すべき部分であるの
に露光されない領域がレジストに生じてしまい、所望の
形状のレジストパターンが得られない。このようなレジ
ストパターンを用いて下層のパターニングを行なうと、
下層のパターニング形状が不良となる。
【００８６】特に、光の当たらない部分が現像液で除去
されるネガ型のレジストを用いた場合には、光強度が０
の部分（領域Ｐ）にはレジストは残らない。すなわち、
本来レジストを残すべき領域であるのにレジストが残ら
ない領域が生じてしまう。このようなレジストパターン
を用いて、たとえば配線層をパターニングにより形成す
る場合、図７９に示すように光強度０となる領域Ｐにお
いて配線が断線してしまう。
されるネガ型のレジストを用いた場合には、光強度が０
の部分（領域Ｐ）にはレジストは残らない。すなわち、
本来レジストを残すべき領域であるのにレジストが残ら
ない領域が生じてしまう。このようなレジストパターン
を用いて、たとえば配線層をパターニングにより形成す
る場合、図７９に示すように光強度０となる領域Ｐにお
いて配線が断線してしまう。
【００８７】このように、残り欠陥が生じた場合には、
解像度が低下するのみならず、パターン形状の不良が生
じてしまう。
解像度が低下するのみならず、パターン形状の不良が生
じてしまう。
【００８８】本発明は、上記の［Ｉ］、［ＩＩ］に記載
の事項を鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、所望のパターン形状を容易に形成できる位相シ
フトマスク、その位相シフトマスクの製造方法およびそ
の位相シフトマスクを用いた露光方法を提供することで
ある。
の事項を鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、所望のパターン形状を容易に形成できる位相シ
フトマスク、その位相シフトマスクの製造方法およびそ
の位相シフトマスクを用いた露光方法を提供することで
ある。
【００８９】
【００９０】
【００９１】
【００９２】
【００９３】
【課題を解決するための手段】本発明の位相シフトマス
クは、基板と、遮光膜とを備えている。基板は、露光光
を透過する第１の光透過部と、第２の光透過部とを有し
ている。第２の光透過部は、透過する露光光の位相を第
１の光透過部を透過する露光光の位相に対して逆位相に
変換する。また第１の光透過部の表面と第２の光透過部
の表面とが所定高さの段差を構成している。遮光膜は、
この基板の段差を覆い、かつ第１および第２の光透過部
の所定領域を露出するように露光光の透過を遮ってい
る。基板の段差側壁底部は、段差の高さと実質的に同じ
半径の曲率をなす凹状の形状を有している。
クは、基板と、遮光膜とを備えている。基板は、露光光
を透過する第１の光透過部と、第２の光透過部とを有し
ている。第２の光透過部は、透過する露光光の位相を第
１の光透過部を透過する露光光の位相に対して逆位相に
変換する。また第１の光透過部の表面と第２の光透過部
の表面とが所定高さの段差を構成している。遮光膜は、
この基板の段差を覆い、かつ第１および第２の光透過部
の所定領域を露出するように露光光の透過を遮ってい
る。基板の段差側壁底部は、段差の高さと実質的に同じ
半径の曲率をなす凹状の形状を有している。
【００９４】本発明の好ましい局面に従う位相シフトマ
スクでは、基板は第１の膜と、第１の膜上に形成され第
１の膜と異なる被エッチング特性を有する材料からなる
第２の膜とを有し、第１の光透過部の表面は第１の膜の
表面よりなり、第２の光透過部の表面は第２の膜の表面
よりなっている。
スクでは、基板は第１の膜と、第１の膜上に形成され第
１の膜と異なる被エッチング特性を有する材料からなる
第２の膜とを有し、第１の光透過部の表面は第１の膜の
表面よりなり、第２の光透過部の表面は第２の膜の表面
よりなっている。
【００９５】
【００９６】
【００９７】本発明の位相シフトマスクを用いた露光方
法は、以下の工程を備えている。
法は、以下の工程を備えている。
【００９８】まず、光源から露光光が発せられる。そし
て露光光が位相シフトマスクに照射される。そして位相
シフトマスクを透過した露光光が被エッチング膜上のフ
ォトレジストに投射され、フォトレジストの所望領域が
感光される。この位相シフトマスクは、基板と、遮光膜
とを備えている。基板は、露光光を透過する第１の光透
過部と、第２の光透過部とを有している。第２の光透過
部は、第１の光透過部を透過する露光光の位相と異なっ
た位相で露光光を透過する。この第１の光透過部の表面
と第２の光透過部の表面とは所定高さの段差を構成して
いる。遮光膜は、この基板の段差を覆い、第１および第
２の光透過部の所定領域を露出している。また基板の段
差の側壁は、段差の高さと実質的に同じ半径の曲率をな
す凹状の形状を有している。
て露光光が位相シフトマスクに照射される。そして位相
シフトマスクを透過した露光光が被エッチング膜上のフ
ォトレジストに投射され、フォトレジストの所望領域が
感光される。この位相シフトマスクは、基板と、遮光膜
とを備えている。基板は、露光光を透過する第１の光透
過部と、第２の光透過部とを有している。第２の光透過
部は、第１の光透過部を透過する露光光の位相と異なっ
た位相で露光光を透過する。この第１の光透過部の表面
と第２の光透過部の表面とは所定高さの段差を構成して
いる。遮光膜は、この基板の段差を覆い、第１および第
２の光透過部の所定領域を露出している。また基板の段
差の側壁は、段差の高さと実質的に同じ半径の曲率をな
す凹状の形状を有している。
【００９９】
【０１００】
【０１０１】本発明の位相シフトマスクの製造方法は以
下の工程を備えている。
下の工程を備えている。
【０１０２】まず露光光を透過する基板の主表面上に所
定の形状のマスクが形成される。そしてマスクを用いて
基板の主表面を等方的にエッチングすることにより、第
１の光透過部と、その第１の光透過部を透過する露光光
と異なった位相で露光光を透過する第２の光透過部とが
基板に形成され、かつ第１の光透過部の表面と第２の光
透過部の表面との間に所定高さの段差が形成される。そ
してエッチングされた基板の主表面上に、段差に沿うよ
うに主表面に密着して遮光膜が形成される。第１の光透
過部の所定領域と第２の光透過部の所定領域とを露出す
るように、露光光の透過を遮る遮光膜にパターンが形成
される。
定の形状のマスクが形成される。そしてマスクを用いて
基板の主表面を等方的にエッチングすることにより、第
１の光透過部と、その第１の光透過部を透過する露光光
と異なった位相で露光光を透過する第２の光透過部とが
基板に形成され、かつ第１の光透過部の表面と第２の光
透過部の表面との間に所定高さの段差が形成される。そ
してエッチングされた基板の主表面上に、段差に沿うよ
うに主表面に密着して遮光膜が形成される。第１の光透
過部の所定領域と第２の光透過部の所定領域とを露出す
るように、露光光の透過を遮る遮光膜にパターンが形成
される。
【０１０３】本発明の好ましい局面に従う位相シフトマ
スクの製造方法では、基板は、第１の膜と、第１の膜上
に形成され第１の膜と異なる被エッチング特性を有する
材料からなる第２の膜とを有し、基板の主表面を等方的
にエッチングする工程は、第１の膜の表面が露出するま
で第２の膜の所定部分を除去することを含む。
スクの製造方法では、基板は、第１の膜と、第１の膜上
に形成され第１の膜と異なる被エッチング特性を有する
材料からなる第２の膜とを有し、基板の主表面を等方的
にエッチングする工程は、第１の膜の表面が露出するま
で第２の膜の所定部分を除去することを含む。
【０１０４】
【０１０５】
【０１０６】
【０１０７】
【０１０８】
【０１０９】
【０１１０】
【０１１１】
【０１１２】
【０１１３】
【作用】本発明の位相シフトマスクでは、基板の段差の
側壁が段差の高さと実質的に同じ半径の曲率をなす形状
を有している。すなわち、段差側壁がなだらかに形成さ
れている。このため、この段差部上に遮光膜が形成され
た場合でも、遮光膜の基板に対する密着性は良好とな
る。
側壁が段差の高さと実質的に同じ半径の曲率をなす形状
を有している。すなわち、段差側壁がなだらかに形成さ
れている。このため、この段差部上に遮光膜が形成され
た場合でも、遮光膜の基板に対する密着性は良好とな
る。
【０１１４】また段差側壁がなだらかに形成されている
ため、洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラッ
プされることは防止される。
ため、洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラッ
プされることは防止される。
【０１１５】以上より、位相シフトマスクに欠陥が生じ
難くなるため、所望のパターン形状を容易に形成するこ
とができる。
難くなるため、所望のパターン形状を容易に形成するこ
とができる。
【０１１６】本発明の好ましい１の局面に従う位相シフ
トマスクでは、基板が、互いに被エッチング特性の異な
る材料からなる第１および第２の膜を有している。この
ため、基板表面に段差を形成するための第２の膜のエッ
チング時において、第１の膜がエッチングストッパ層と
して機能する。よって、基板表面に形成される段差の制
御性は良好となり、容易に所定高さの段差を形成でき
る。したがって、第１の光透過部と第２の光透過部との
位相シフト角の制御性が極めて良好となり、回路パター
ンのより一層の微細化を図った場合でも所望のパターン
形状を容易に形成することができる。
トマスクでは、基板が、互いに被エッチング特性の異な
る材料からなる第１および第２の膜を有している。この
ため、基板表面に段差を形成するための第２の膜のエッ
チング時において、第１の膜がエッチングストッパ層と
して機能する。よって、基板表面に形成される段差の制
御性は良好となり、容易に所定高さの段差を形成でき
る。したがって、第１の光透過部と第２の光透過部との
位相シフト角の制御性が極めて良好となり、回路パター
ンのより一層の微細化を図った場合でも所望のパターン
形状を容易に形成することができる。
【０１１７】
【０１１８】
【０１１９】本発明の位相シフトマスクを用いた露光方
法では、遮光膜の基板に対する密着性が良好で、かつ異
物がトラップされ難い位相シフトマスクが用いられる。
このため、欠陥によるパターン形状の不良が生じ難く、
ゆえに所望のパターン形状を容易に形成することができ
る。
法では、遮光膜の基板に対する密着性が良好で、かつ異
物がトラップされ難い位相シフトマスクが用いられる。
このため、欠陥によるパターン形状の不良が生じ難く、
ゆえに所望のパターン形状を容易に形成することができ
る。
【０１２０】
【０１２１】本発明の位相シフトマスクの製造方法で
は、基板の主表面が等方的にエッチングされる。このた
め、このエッチングで形成される段差側壁は異方性エッ
チングが施される場合に比較してなだらかな形状とな
る。よって、この段差部上に遮光膜が形成された場合で
も、遮光膜の基板に対する密着性は良好となる。
は、基板の主表面が等方的にエッチングされる。このた
め、このエッチングで形成される段差側壁は異方性エッ
チングが施される場合に比較してなだらかな形状とな
る。よって、この段差部上に遮光膜が形成された場合で
も、遮光膜の基板に対する密着性は良好となる。
【０１２２】また、段差側壁がなだらかに形成されるた
め、洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラップ
されることは防止される。
め、洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラップ
されることは防止される。
【０１２３】さらに、等方的なエッチングでは、エッチ
ャントがマスクなどの下側にも回り込む。このため、仮
に基板上に残り欠陥があったとしても、このエッチング
によりエッチャントが残り欠陥の下側に回り込み、その
基板の部分を除去する。よって、残り欠陥は下層を失っ
て基板から脱落する。ゆえに残り欠陥があった場合で
も、基板を等方的にエッチングすることにより、基板の
エッチング除去すべき領域にエッチング除去されない部
分が生じることはない。したがって、このように形成さ
れた位相シフトマスクを用いてウェハ上のレジスト膜を
露光する場合、解像度の低下およびパターン形状の不良
は防止される。
ャントがマスクなどの下側にも回り込む。このため、仮
に基板上に残り欠陥があったとしても、このエッチング
によりエッチャントが残り欠陥の下側に回り込み、その
基板の部分を除去する。よって、残り欠陥は下層を失っ
て基板から脱落する。ゆえに残り欠陥があった場合で
も、基板を等方的にエッチングすることにより、基板の
エッチング除去すべき領域にエッチング除去されない部
分が生じることはない。したがって、このように形成さ
れた位相シフトマスクを用いてウェハ上のレジスト膜を
露光する場合、解像度の低下およびパターン形状の不良
は防止される。
【０１２４】以上より、位相シフトマスクに欠陥が生じ
難くなるため、所望のパターン形状を容易に形成するこ
とができる。
難くなるため、所望のパターン形状を容易に形成するこ
とができる。
【０１２５】本発明の好ましい局面に従う位相シフトマ
スクの製造方法では、基板が互いに被エッチング特性の
異なる材料からなる第１および第２の膜を有している。
このため、基板表面に段差を形成するための第２の膜の
エッチング時において、第１の膜がエッチングストッパ
層として機能する。よって、基板表面に形成される段差
の高さの制御性は良好となり、容易に所定高さの段差を
形成することができる。したがって、第１の光透過部と
第２の光透過部との位相シフト角の制御性が極めて良好
となり、それにより所望のパターン形状を容易に形成で
きる位相シフトマスクを製造することができる。
スクの製造方法では、基板が互いに被エッチング特性の
異なる材料からなる第１および第２の膜を有している。
このため、基板表面に段差を形成するための第２の膜の
エッチング時において、第１の膜がエッチングストッパ
層として機能する。よって、基板表面に形成される段差
の高さの制御性は良好となり、容易に所定高さの段差を
形成することができる。したがって、第１の光透過部と
第２の光透過部との位相シフト角の制御性が極めて良好
となり、それにより所望のパターン形状を容易に形成で
きる位相シフトマスクを製造することができる。
【０１２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について図に基づいて
説明する。実施例１ 図１は、本発明の第１の実施例における位相シフトマス
クの構成を概略的に示す断面図である。
説明する。実施例１ 図１は、本発明の第１の実施例における位相シフトマス
クの構成を概略的に示す断面図である。
【０１２７】図１を参照して、第１の実施例における位
相シフトマスク２０は、石英基板１と半遮光膜３とを有
している。石英基板１の表面には、溝が形成されてい
る。この溝が形成されていない領域が第１の光透過部１
ａをなし、溝が形成されている領域が第２の光透過部１
ｂをなしている。この第１の光透過部１ａと第２の光透
過部１ｂとは、各々透過する露光光の位相が１８０度異
なるように構成されている。
相シフトマスク２０は、石英基板１と半遮光膜３とを有
している。石英基板１の表面には、溝が形成されてい
る。この溝が形成されていない領域が第１の光透過部１
ａをなし、溝が形成されている領域が第２の光透過部１
ｂをなしている。この第１の光透過部１ａと第２の光透
過部１ｂとは、各々透過する露光光の位相が１８０度異
なるように構成されている。
【０１２８】第１の光透過部１ａは、半遮光膜３に覆わ
れていない第１の透過領域１Ｌと、半遮光膜３によって
覆われる第１の減衰透過領域１Ｎ1 とを有している。ま
た第２の光透過部１ｂは、半遮光膜３によって覆われて
いない第２の光透過領域１Ｍと半遮光膜３によって覆わ
れる第２の減衰透過領域１Ｎ2 とを有している。
れていない第１の透過領域１Ｌと、半遮光膜３によって
覆われる第１の減衰透過領域１Ｎ1 とを有している。ま
た第２の光透過部１ｂは、半遮光膜３によって覆われて
いない第２の光透過領域１Ｍと半遮光膜３によって覆わ
れる第２の減衰透過領域１Ｎ2 とを有している。
【０１２９】この溝の側壁と底壁とは略直角形状をなし
ている。この溝の側壁により段差が構成されている。こ
の段差を覆い、かつ第１および第２の光透過部１ａ、１
ｂの所定領域を露出するように半遮光膜３が石英基板１
の表面上に形成されている。
ている。この溝の側壁により段差が構成されている。こ
の段差を覆い、かつ第１および第２の光透過部１ａ、１
ｂの所定領域を露出するように半遮光膜３が石英基板１
の表面上に形成されている。
【０１３０】この半遮光膜３は、３％以上３０％以下の
透過率を有している。また、この半遮光膜３は、透過後
の露光光の位相を透過前の露光光の位相に対して０°、
３６０°、３６０°×２、…、３０６×ｎ°、…、変換
する。すなわち、半遮光膜３は実質的に透過光の位相を
変化させず、半遮光膜３を透過する前の露光光の位相と
透過した後の露光光の位相とを実質的に同じとする。
透過率を有している。また、この半遮光膜３は、透過後
の露光光の位相を透過前の露光光の位相に対して０°、
３６０°、３６０°×２、…、３０６×ｎ°、…、変換
する。すなわち、半遮光膜３は実質的に透過光の位相を
変化させず、半遮光膜３を透過する前の露光光の位相と
透過した後の露光光の位相とを実質的に同じとする。
【０１３１】この半遮光膜３の材質として、たとえばク
ロム（Ｃｒ）膜が用いられる。またクロム膜の具体的膜
厚は、露光光を１０％透過させるとすれば、露光光にｉ
線を用いた場合には約２００Åであり、ＫｒＦエキシマ
レーザ光を用いた場合には約１５０Åである。またクロ
ム膜の膜厚は、用いる露光光の波長および設定する透過
率によって異なるため、１００〜３００Åの範囲内で設
定されればよい。
ロム（Ｃｒ）膜が用いられる。またクロム膜の具体的膜
厚は、露光光を１０％透過させるとすれば、露光光にｉ
線を用いた場合には約２００Åであり、ＫｒＦエキシマ
レーザ光を用いた場合には約１５０Åである。またクロ
ム膜の膜厚は、用いる露光光の波長および設定する透過
率によって異なるため、１００〜３００Åの範囲内で設
定されればよい。
【０１３２】また溝の深さ（段差の高さ）は、第１およ
び第２の光透過部１ａ、１ｂの位相差を設けるため、た
とえば露光光としてｉ線が用いられる場合には約４０５
０Åであり、ＫｒＦエキシマレーザ光が用いられる場合
には、約２７２０Åである。
び第２の光透過部１ａ、１ｂの位相差を設けるため、た
とえば露光光としてｉ線が用いられる場合には約４０５
０Åであり、ＫｒＦエキシマレーザ光が用いられる場合
には、約２７２０Åである。
【０１３３】次に、本実施例の位相シフトマスクの製造
方法について説明する。図２は、本発明の第１の実施例
における位相シフトマスクの製造方法を示す概略断面図
である。図２を参照して、６．３５ｍｍの厚みを有する
石英基板が準備された後、従来と同様の工程により石英
基板１の表面に溝が形成される。これにより、石英基板
１、第１の光透過部１ａと第２の光透過部１ｂとが形成
される。
方法について説明する。図２は、本発明の第１の実施例
における位相シフトマスクの製造方法を示す概略断面図
である。図２を参照して、６．３５ｍｍの厚みを有する
石英基板が準備された後、従来と同様の工程により石英
基板１の表面に溝が形成される。これにより、石英基板
１、第１の光透過部１ａと第２の光透過部１ｂとが形成
される。
【０１３４】この溝上を覆うように表面全面にクロム膜
が１００〜３００Åの膜厚で形成される。このクロム膜
３の表面上に所望の形状を有するレジストパターン９が
形成される。このレジストパターン９をマスクとしてク
ロム膜３に異方性エッチングが施されることにより、溝
の側壁を覆い、かつ第１および第２の光透過部１ａ、１
ｂの所望領域を露出する半遮光膜３が形成される。この
後レジストパターン９が除去されて図１に示す位相シフ
トマスク２０が形成される。
が１００〜３００Åの膜厚で形成される。このクロム膜
３の表面上に所望の形状を有するレジストパターン９が
形成される。このレジストパターン９をマスクとしてク
ロム膜３に異方性エッチングが施されることにより、溝
の側壁を覆い、かつ第１および第２の光透過部１ａ、１
ｂの所望領域を露出する半遮光膜３が形成される。この
後レジストパターン９が除去されて図１に示す位相シフ
トマスク２０が形成される。
【０１３５】本実施例の位相シフトマスクでは、密集パ
ターンおよび孤立パターンの双方で高い解像度が得られ
る。以下、そのことについて詳細に説明する。
ターンおよび孤立パターンの双方で高い解像度が得られ
る。以下、そのことについて詳細に説明する。
【０１３６】図３は、本実施例の位相シフトマスクで
は、密集パターンで高い解像度が得られることを説明す
るための図であり、（ａ）は密集パターンに適用された
本実施例の位相シフトマスクの概略断面図であり、
（ｂ）は（ａ）の位相シフトマスクを用いた場合のウェ
ハ上の光強度を示す図である。
は、密集パターンで高い解像度が得られることを説明す
るための図であり、（ａ）は密集パターンに適用された
本実施例の位相シフトマスクの概略断面図であり、
（ｂ）は（ａ）の位相シフトマスクを用いた場合のウェ
ハ上の光強度を示す図である。
【０１３７】図３を参照して、密集パターンの場合、隣
り合う透過領域（半遮光膜３によって覆われていない領
域）１Ｌ、１Ｍが互いに近接して配置されている。この
ため、隣り合う透過領域１Ｌ、１Ｍの各々を透過した露
光光は、図中一点鎖線で示すように露光パターンのエッ
ジ部で互いに重なり合う。この重なり合う露光光は互い
に位相が異なる、すなわち互いに位相が反転しているた
め、互いに打消し合う。このため、図中実線で示すよう
に露光パターンの光強度は、そのエッジ部（隣り合う露
光パターンの間）に光強度０の部分を必ず有する。よっ
て、露光パターンのエッジ部における形状がシャープに
なり、光強度差を十分に設けることができるため解像度
の向上を図ることができる。
り合う透過領域（半遮光膜３によって覆われていない領
域）１Ｌ、１Ｍが互いに近接して配置されている。この
ため、隣り合う透過領域１Ｌ、１Ｍの各々を透過した露
光光は、図中一点鎖線で示すように露光パターンのエッ
ジ部で互いに重なり合う。この重なり合う露光光は互い
に位相が異なる、すなわち互いに位相が反転しているた
め、互いに打消し合う。このため、図中実線で示すよう
に露光パターンの光強度は、そのエッジ部（隣り合う露
光パターンの間）に光強度０の部分を必ず有する。よっ
て、露光パターンのエッジ部における形状がシャープに
なり、光強度差を十分に設けることができるため解像度
の向上を図ることができる。
【０１３８】なお、図中に示す領域ｋ1 において露光パ
ターンの光強度が局部的に高くなっているのは、光遮光
膜３が完全に露光光の透過を遮らず、ある程度露光光を
透過するためである。
ターンの光強度が局部的に高くなっているのは、光遮光
膜３が完全に露光光の透過を遮らず、ある程度露光光を
透過するためである。
【０１３９】図４は、本実施例の位相シフトマスクで
は、孤立パターンでも高い解像度が得られることを説明
するための図であり、（ａ）は孤立パターンに適用され
た本実施例の位相シフトマスクの概略断面図であり、
（ｂ）は（ａ）の位相シフトマスクを用いた場合のウェ
ハ上の光強度を示す図である。
は、孤立パターンでも高い解像度が得られることを説明
するための図であり、（ａ）は孤立パターンに適用され
た本実施例の位相シフトマスクの概略断面図であり、
（ｂ）は（ａ）の位相シフトマスクを用いた場合のウェ
ハ上の光強度を示す図である。
【０１４０】図４を参照して、孤立パターンの場合、隣
り合う透過領域の各々は、相当量離れて配置されてい
る。このため、隣り合う透過領域１Ｍ、１Ｍ（もしくは
１Ｍと１Ｌ、もしくは１Ｌと１Ｌ）の各々を透過した露
光光は互いに重なり合うことはない。しかし、本実施例
では、遮光膜３はその透過率が３％以上３０％以下とな
るように設定されており、ある程度露光光を透過する。
このため、減衰透過領域（遮光膜３に覆われた領域）１
Ｎも露光光をある程度透過する。よって、透過領域１Ｍ
を透過した露光光と減衰透過領域１Ｎを透過して露光光
とが露光パターンのエッジ部で互いに重なり合う。この
重なり合う露光光は位相が異なるため、互いに打消し合
う。よって、図中実線で示すように露光パターンの光強
度はそのエッジ部に光強度０の部分を必ず有し、これに
よって露光パターンのエッジ部における形状はシャープ
になり解像度の向上を図ることができる。
り合う透過領域の各々は、相当量離れて配置されてい
る。このため、隣り合う透過領域１Ｍ、１Ｍ（もしくは
１Ｍと１Ｌ、もしくは１Ｌと１Ｌ）の各々を透過した露
光光は互いに重なり合うことはない。しかし、本実施例
では、遮光膜３はその透過率が３％以上３０％以下とな
るように設定されており、ある程度露光光を透過する。
このため、減衰透過領域（遮光膜３に覆われた領域）１
Ｎも露光光をある程度透過する。よって、透過領域１Ｍ
を透過した露光光と減衰透過領域１Ｎを透過して露光光
とが露光パターンのエッジ部で互いに重なり合う。この
重なり合う露光光は位相が異なるため、互いに打消し合
う。よって、図中実線で示すように露光パターンの光強
度はそのエッジ部に光強度０の部分を必ず有し、これに
よって露光パターンのエッジ部における形状はシャープ
になり解像度の向上を図ることができる。
【０１４１】以上より、本実施例の位相シフトマスクで
は、密集パターンおよび孤立パターンの双方で高い解像
度が得られる。よって、同一マスク上に密集および孤立
のパターンが混在する場合でも、本実施例を適用すれ
ば、高い解像度が得られる。したがって、回路パターン
がより一層微細化、複雑化されても、所望のパターン形
状を容易に形成することができる。
は、密集パターンおよび孤立パターンの双方で高い解像
度が得られる。よって、同一マスク上に密集および孤立
のパターンが混在する場合でも、本実施例を適用すれ
ば、高い解像度が得られる。したがって、回路パターン
がより一層微細化、複雑化されても、所望のパターン形
状を容易に形成することができる。
【０１４２】ただし、本実施例の位相シフトマスクにお
いて、半遮光膜３を透過した露光光がフォトレジストを
感光させない、もしくはフォトレジストを感光させても
現像後にある程度の膜厚を残すように露光光の強度は調
整されなければならない。
いて、半遮光膜３を透過した露光光がフォトレジストを
感光させない、もしくはフォトレジストを感光させても
現像後にある程度の膜厚を残すように露光光の強度は調
整されなければならない。
【０１４３】図５は、ホールパターン形成のための露光
時の露光量と現像後のレジスト残膜との関係を示す図で
ある。図５を参照して、通常のホールパターンの露光で
は、現像後にレジストの残膜が０になる露光量（図中Ｒ
点）の約３〜４倍の光量でマスクに露光光が照射され
る。このため、半遮光膜３の透過率が３０％を越える
と、半遮光膜３を透過した露光光により、フォトレジス
トの膜厚が０になるか、またはフォトレジストが膜減り
し、エッチングマスクに用いることができなくなる。そ
れゆえ、半遮光膜３の透過率は３０％以下でなければな
らない。
時の露光量と現像後のレジスト残膜との関係を示す図で
ある。図５を参照して、通常のホールパターンの露光で
は、現像後にレジストの残膜が０になる露光量（図中Ｒ
点）の約３〜４倍の光量でマスクに露光光が照射され
る。このため、半遮光膜３の透過率が３０％を越える
と、半遮光膜３を透過した露光光により、フォトレジス
トの膜厚が０になるか、またはフォトレジストが膜減り
し、エッチングマスクに用いることができなくなる。そ
れゆえ、半遮光膜３の透過率は３０％以下でなければな
らない。
【０１４４】また、半遮光膜３を透過した光の強度が弱
すぎると図４で説明したように位相の異なる露光光の重
なり合いによりシャープな露光パターンを得るという効
果が得られなくなる。半遮光膜３の透過率を３％より小
さくすると、この半遮光膜３を透過した露光光の強度が
小さくなりすぎて、上述の効果が得られなくなる。それ
ゆえ、半遮光膜３の透過率は３％以上でなければならな
い。
すぎると図４で説明したように位相の異なる露光光の重
なり合いによりシャープな露光パターンを得るという効
果が得られなくなる。半遮光膜３の透過率を３％より小
さくすると、この半遮光膜３を透過した露光光の強度が
小さくなりすぎて、上述の効果が得られなくなる。それ
ゆえ、半遮光膜３の透過率は３％以上でなければならな
い。
【０１４５】次に密集パターンと孤立パターンとが混在
するパターンに本実施例の位相シフトマスクを適用した
場合の位相シフトマスクの具体的構成と、それにより形
成された混在パターンとについて説明する。
するパターンに本実施例の位相シフトマスクを適用した
場合の位相シフトマスクの具体的構成と、それにより形
成された混在パターンとについて説明する。
【０１４６】図６および図７は、混在パターンに本実施
例の位相シフトマスクを適用した場合の具体的構成
（ａ）と、それにより形成されたレジストパターンを有
するウェハ断面構造（ｂ）を示す図である。
例の位相シフトマスクを適用した場合の具体的構成
（ａ）と、それにより形成されたレジストパターンを有
するウェハ断面構造（ｂ）を示す図である。
【０１４７】図６（ａ）もしくは図７（ａ）を参照し
て、石英基板１の表面に所望の間隔を有して複数個の溝
が形成されている。この溝の形成されていない領域が第
１の光透過部１ａとなり、溝の形成された領域が第２の
光透過部１ｂとなる。この溝の側壁を覆い、かつ第１お
よび第２の光透過部１ａ、１ｂの所定領域を露出するよ
うに遮光膜３がパターニングされている。
て、石英基板１の表面に所望の間隔を有して複数個の溝
が形成されている。この溝の形成されていない領域が第
１の光透過部１ａとなり、溝の形成された領域が第２の
光透過部１ｂとなる。この溝の側壁を覆い、かつ第１お
よび第２の光透過部１ａ、１ｂの所定領域を露出するよ
うに遮光膜３がパターニングされている。
【０１４８】図６（ｂ）もしくは図７（ｂ）を参照し
て、上記の位相シフトマスクを用いてウェハ１２１上の
フォトレジストを露光・現像した場合、各々レジストパ
ターン１２１ｂ、１２１ｃが得られる。なお、フォトレ
ジストとして、いずれもネガ型のフォトレジストが用い
られている。フォトレジスト１２１ｂの領域Ｅ11および
レジストパターン１２１ｃの領域Ｅ12は密集パターンで
ある。またレジストパターン１２１ｂの領域Ｆ11はいわ
ゆる孤立抜きパターンであり、レジストパターン１２１
ｃの領域Ｆ12、Ｆ13は、いわゆる孤立残しパターンであ
る。
て、上記の位相シフトマスクを用いてウェハ１２１上の
フォトレジストを露光・現像した場合、各々レジストパ
ターン１２１ｂ、１２１ｃが得られる。なお、フォトレ
ジストとして、いずれもネガ型のフォトレジストが用い
られている。フォトレジスト１２１ｂの領域Ｅ11および
レジストパターン１２１ｃの領域Ｅ12は密集パターンで
ある。またレジストパターン１２１ｂの領域Ｆ11はいわ
ゆる孤立抜きパターンであり、レジストパターン１２１
ｃの領域Ｆ12、Ｆ13は、いわゆる孤立残しパターンであ
る。
【０１４９】次に、図１において隣り合う透過領域１
Ｌ、１Ｍ間の距離Ｓ1 と、両領域１Ｌ、１Ｍを透過した
露光光の露光パターンの重なり程度との関係について考
察する。
Ｌ、１Ｍ間の距離Ｓ1 と、両領域１Ｌ、１Ｍを透過した
露光光の露光パターンの重なり程度との関係について考
察する。
【０１５０】図８は、J.Miyazaki et al. “The effect
of duty ratio of line and spacein phase-shifting
lithography” SPIE vol.1927,55,pp.677〜685 に記載
された図である。この図は、レベンソン方式の位相シフ
トマスクと通常のマスクとについて、ウェハ上における
遮光部の寸法（Space Width ）と焦点深度（ＤＯＦ）と
の関係を示すグラフである。
of duty ratio of line and spacein phase-shifting
lithography” SPIE vol.1927,55,pp.677〜685 に記載
された図である。この図は、レベンソン方式の位相シフ
トマスクと通常のマスクとについて、ウェハ上における
遮光部の寸法（Space Width ）と焦点深度（ＤＯＦ）と
の関係を示すグラフである。
【０１５１】図８を参照して、縦軸は、焦点深度であ
り、横軸は隣り合う透過領域間のウェハ上での距離（す
なわち、ウェハ上に照射された遮光部の寸法）である。
この図からわかるように、マスクの遮光部の寸法がウェ
ハ上で０．７μｍ以下のときには、レベンソン方式の位
相シフトマスクの方が通常のマスクに比べて焦点深度が
大きくなる。しかし、寸法が０．７μｍ以上では、レベ
ンソン方式の位相シフトマスクと通常のマスクとがほぼ
同じ焦点深度となり、その差がなくなってしまう。
り、横軸は隣り合う透過領域間のウェハ上での距離（す
なわち、ウェハ上に照射された遮光部の寸法）である。
この図からわかるように、マスクの遮光部の寸法がウェ
ハ上で０．７μｍ以下のときには、レベンソン方式の位
相シフトマスクの方が通常のマスクに比べて焦点深度が
大きくなる。しかし、寸法が０．７μｍ以上では、レベ
ンソン方式の位相シフトマスクと通常のマスクとがほぼ
同じ焦点深度となり、その差がなくなってしまう。
【０１５２】この実験においては、ｉ線を用いており、
このｉ線の波長は０．３６５μｍであるため、寸法０．
７μｍはｉ線の波長λの約２倍（２λ）に相当する。つ
まり、ウェハ上に照射された遮光部の寸法が２λ以下で
なければレベンソン方式の位相シフト効果が得られな
い。
このｉ線の波長は０．３６５μｍであるため、寸法０．
７μｍはｉ線の波長λの約２倍（２λ）に相当する。つ
まり、ウェハ上に照射された遮光部の寸法が２λ以下で
なければレベンソン方式の位相シフト効果が得られな
い。
【０１５３】このウェハ上に照射された遮光部の寸法を
位相シフトマスク上での遮光部の寸法に換算するには、
図４５に示す投射光学系の倍率を考慮する必要がある。
図４５を参照して、通常、位相シフトマスク７２０の回
路パターンは、投射光学系により、所定の倍率で縮小さ
れて、フォトレジスト１２１ａに照射される。仮に位相
シフトマスク７２０の回路パターンが５倍に縮小されて
フォトレジスト１２１ａに照射されるとすれば、位相シ
フトマスク７２０上ににおいて５μｍの寸法はフォトレ
ジスト１２１ａ上で１μｍの寸法を照射されることとな
る。このため、投射光学系によりｎ倍に縮小されてウェ
ハ１２１上に照射された遮光部の寸法が２λであれば、
位相シフトマスク上での遮光部の寸法は２λ×ｎにな
る。
位相シフトマスク上での遮光部の寸法に換算するには、
図４５に示す投射光学系の倍率を考慮する必要がある。
図４５を参照して、通常、位相シフトマスク７２０の回
路パターンは、投射光学系により、所定の倍率で縮小さ
れて、フォトレジスト１２１ａに照射される。仮に位相
シフトマスク７２０の回路パターンが５倍に縮小されて
フォトレジスト１２１ａに照射されるとすれば、位相シ
フトマスク７２０上ににおいて５μｍの寸法はフォトレ
ジスト１２１ａ上で１μｍの寸法を照射されることとな
る。このため、投射光学系によりｎ倍に縮小されてウェ
ハ１２１上に照射された遮光部の寸法が２λであれば、
位相シフトマスク上での遮光部の寸法は２λ×ｎにな
る。
【０１５４】つまり、図４９に示すような通常のレベン
ソン方式の位相シフトマスクでは、位相シフトマスク上
での遮光部の寸法が約２λ×ｎ以下でないと、位相シフ
トの効果が得られない。このことは以下のように説明さ
れる。
ソン方式の位相シフトマスクでは、位相シフトマスク上
での遮光部の寸法が約２λ×ｎ以下でないと、位相シフ
トの効果が得られない。このことは以下のように説明さ
れる。
【０１５５】図９は、位相シフトマスク上での遮光部の
寸法と位相シフトマスクとしての効果の関係を説明する
ための図であり、（ａ）は通常のレベンソン方式の位相
シフトマスクの概略断面図であり、（ｂ）は遮光部の寸
法が２λ×ｎより大きい場合、（ｃ）は遮光部の寸法が
２λ×ｎより小さい場合の各光強度を示している。
寸法と位相シフトマスクとしての効果の関係を説明する
ための図であり、（ａ）は通常のレベンソン方式の位相
シフトマスクの概略断面図であり、（ｂ）は遮光部の寸
法が２λ×ｎより大きい場合、（ｃ）は遮光部の寸法が
２λ×ｎより小さい場合の各光強度を示している。
【０１５６】図９（ａ）、（ｂ）を参照して、減衰透過
領域１Ｎの寸法Ｓ100 が２λ×ｎを超えた場合、隣り合
う透過領域１Ｌ、１Ｍを透過する露光光が互いに重なり
合わない。このため、減衰透過領域１Ｎの寸法Ｓ100 が
２λ×ｎより大きい場合には、位相シフトマスクの効果
が得られず、焦点深度が通常のマスクと同様になるもの
と考えられる。
領域１Ｎの寸法Ｓ100 が２λ×ｎを超えた場合、隣り合
う透過領域１Ｌ、１Ｍを透過する露光光が互いに重なり
合わない。このため、減衰透過領域１Ｎの寸法Ｓ100 が
２λ×ｎより大きい場合には、位相シフトマスクの効果
が得られず、焦点深度が通常のマスクと同様になるもの
と考えられる。
【０１５７】これに対して図９（ａ）、（ｃ）を参照し
て、減衰透過領域１Ｎの寸法が２λ×ｎより小さい場
合、隣り合う透過領域１Ｌ、１Ｍを透過する露光光が互
いに重なり合う。このため、位相シフトマスクの効果が
得られ、焦点深度が通常のマスクよりも大きくなるもの
と考えられる。
て、減衰透過領域１Ｎの寸法が２λ×ｎより小さい場
合、隣り合う透過領域１Ｌ、１Ｍを透過する露光光が互
いに重なり合う。このため、位相シフトマスクの効果が
得られ、焦点深度が通常のマスクよりも大きくなるもの
と考えられる。
【０１５８】以上より、隣り合う透過領域１Ｌ、１Ｍを
透過する露光光が互いに重なり合うか否かは、透過領域
１Ｌ、１Ｍ間に設けられる減衰透過領域１Ｎの寸法が２
λ×ｎより大きいかまたは小さいかにより決定されると
考えられる。この考察を本実施例に適用すれば、以下の
結論が得られる。
透過する露光光が互いに重なり合うか否かは、透過領域
１Ｌ、１Ｍ間に設けられる減衰透過領域１Ｎの寸法が２
λ×ｎより大きいかまたは小さいかにより決定されると
考えられる。この考察を本実施例に適用すれば、以下の
結論が得られる。
【０１５９】図３を参照して、減衰透過領域１Ｎの寸法
が２λ×ｎより小さければ、隣り合う透過領域１Ｌ、１
Ｍを透過した露光光は互いに重なり合う。このため、レ
ベンソン方式の位相シフト効果が得られる。
が２λ×ｎより小さければ、隣り合う透過領域１Ｌ、１
Ｍを透過した露光光は互いに重なり合う。このため、レ
ベンソン方式の位相シフト効果が得られる。
【０１６０】これに対して図４を参照して、減衰透過領
域１Ｎの寸法が２λ×ｎより大きければ、隣り合う透過
領域１Ｌ、１Ｍを透過した露光光は互いに重なり合うこ
とはない。しかし、透過領域１Ｍと減衰透過領域１Ｎと
を透過した露光光が互いに重なり合う。このため、この
場合にはハーフトーン方式の位相シフト効果が得られ
る。
域１Ｎの寸法が２λ×ｎより大きければ、隣り合う透過
領域１Ｌ、１Ｍを透過した露光光は互いに重なり合うこ
とはない。しかし、透過領域１Ｍと減衰透過領域１Ｎと
を透過した露光光が互いに重なり合う。このため、この
場合にはハーフトーン方式の位相シフト効果が得られ
る。
【０１６１】結論として、本実施例の位相シフトマスク
では、減衰透過領域１Ｎの寸法Ｓ10 0 を２λ×ｎより小
さくすればベンソン方式の、またその寸法Ｓ100 を２λ
×ｎより大きくすればハーフトーン方式の位相シフト効
果が各々得られる。
では、減衰透過領域１Ｎの寸法Ｓ10 0 を２λ×ｎより小
さくすればベンソン方式の、またその寸法Ｓ100 を２λ
×ｎより大きくすればハーフトーン方式の位相シフト効
果が各々得られる。
【０１６２】よって、図７に示すように密集パターンと
孤立パターンとが混在する回路パターンを形成する場
合、密集パターン領域Ｅ12では、半遮光膜３の寸法Ｓ3
を２λ×ｎより小さく設定し、孤立パターン領域では半
遮光膜３の寸法Ｓ2 を２λ×ｎより大きく設定すればよ
い。
孤立パターンとが混在する回路パターンを形成する場
合、密集パターン領域Ｅ12では、半遮光膜３の寸法Ｓ3
を２λ×ｎより小さく設定し、孤立パターン領域では半
遮光膜３の寸法Ｓ2 を２λ×ｎより大きく設定すればよ
い。
【０１６３】次に、本実施例の位相シフトマスクを用い
た露光方法について説明する。図１０は、本発明の第１
の実施例における位相シフトマスクを用いた露光方法を
実現する光学システムの概略図である。図１０を参照し
て、本実施例の露光方法では、用いるマスク２０および
絞り１１４以外は従来の露光方法とほぼ同様である。絞
り１１４が従来と異なるのは、本実施例の位相シフトマ
スクを用いることにより、従来のマスクを用いた場合と
比べて、使用する露光光のコヒーレンシσの値が異なる
ためである。以下、そのことについて詳細に説明する。
た露光方法について説明する。図１０は、本発明の第１
の実施例における位相シフトマスクを用いた露光方法を
実現する光学システムの概略図である。図１０を参照し
て、本実施例の露光方法では、用いるマスク２０および
絞り１１４以外は従来の露光方法とほぼ同様である。絞
り１１４が従来と異なるのは、本実施例の位相シフトマ
スクを用いることにより、従来のマスクを用いた場合と
比べて、使用する露光光のコヒーレンシσの値が異なる
ためである。以下、そのことについて詳細に説明する。
【０１６４】レベンソン方式およびハーフトーン方式の
位相シフトマスクでは、コヒーレンシ（Coherency ）σ
は小さいことが好ましい。ここでコヒーレンシσとは、
光の干渉の程度を表わすものであり、コヒーレンシσが
小さいほど光の干渉の程度が大きく、コヒーレンシσが
大きいほど光の干渉の程度が小さくなることを意味す
る。つまり、位相シフトマスクは、逆位相の光の干渉に
より解像度の向上を図る技法であるため、光の干渉の程
度は大きいほど好ましい。ゆえに、位相シフトマスクを
用いる場合、コヒーレンシσは小さいことが好ましい。
ただし、露光量の低減など実用上の制約により、位相シ
フトマスクではコヒーレンシσは０．３程度とされる。
位相シフトマスクでは、コヒーレンシ（Coherency ）σ
は小さいことが好ましい。ここでコヒーレンシσとは、
光の干渉の程度を表わすものであり、コヒーレンシσが
小さいほど光の干渉の程度が大きく、コヒーレンシσが
大きいほど光の干渉の程度が小さくなることを意味す
る。つまり、位相シフトマスクは、逆位相の光の干渉に
より解像度の向上を図る技法であるため、光の干渉の程
度は大きいほど好ましい。ゆえに、位相シフトマスクを
用いる場合、コヒーレンシσは小さいことが好ましい。
ただし、露光量の低減など実用上の制約により、位相シ
フトマスクではコヒーレンシσは０．３程度とされる。
【０１６５】これに対して、通常のマスクでは光が干渉
しないほうが好ましいため、コヒーレンシσは大きいほ
ど好ましい。このため、通常のマスクでは設備上の制約
よりコヒーレンシσは０．６程度とされる。
しないほうが好ましいため、コヒーレンシσは大きいほ
ど好ましい。このため、通常のマスクでは設備上の制約
よりコヒーレンシσは０．６程度とされる。
【０１６６】図１１に示すようなメモリセル領域１２１
Ｍのごとき密集パターンと、その周辺回路領域１２１Ｐ
のごとき孤立パターンとを含む回路パターンを形成する
場合、従来では、密集パターンには位相シフトマスク
が、孤立パターンには通常のマスクが各々用いられてい
た。つまり、同一マスク上に位相シフトマスクと通常の
マスクとが混在して形成されていた。
Ｍのごとき密集パターンと、その周辺回路領域１２１Ｐ
のごとき孤立パターンとを含む回路パターンを形成する
場合、従来では、密集パターンには位相シフトマスク
が、孤立パターンには通常のマスクが各々用いられてい
た。つまり、同一マスク上に位相シフトマスクと通常の
マスクとが混在して形成されていた。
【０１６７】この場合、このマスクに照射する露光光の
コヒーレンシσを０．３にすると通常のマスクの解像度
が低下し、またコヒーレンシσを０．６にすると位相シ
フトマスクの解像度が低下してしまう。このため、両マ
スクの中間をとって、０．４〜０．５程度のコヒーレン
シσが使用されていた。しかし、このコヒーレンシσ
（０．４〜０．５）では、位相シフトマスクおよび通常
マスクの双方でそれほど高い解像度が得られない。この
ため、回路パターンがより一層微細化された場合、所望
のパターン形状の形成が困難であった。
コヒーレンシσを０．３にすると通常のマスクの解像度
が低下し、またコヒーレンシσを０．６にすると位相シ
フトマスクの解像度が低下してしまう。このため、両マ
スクの中間をとって、０．４〜０．５程度のコヒーレン
シσが使用されていた。しかし、このコヒーレンシσ
（０．４〜０．５）では、位相シフトマスクおよび通常
マスクの双方でそれほど高い解像度が得られない。この
ため、回路パターンがより一層微細化された場合、所望
のパターン形状の形成が困難であった。
【０１６８】これに対して本実施例では、位相シフト効
果を用いて密集パターンおよび孤立パターンの双方を形
成することができる。このため、本実施例では密集およ
び孤立の混在するパターンであっても、マスクに照射す
る露光光のコヒーレンシσを、位相シフトマスクに適し
た０．３に設定することで、高い解像度を得ることがで
き、所望のパターン形状を容易に得ることが可能とな
る。
果を用いて密集パターンおよび孤立パターンの双方を形
成することができる。このため、本実施例では密集およ
び孤立の混在するパターンであっても、マスクに照射す
る露光光のコヒーレンシσを、位相シフトマスクに適し
た０．３に設定することで、高い解像度を得ることがで
き、所望のパターン形状を容易に得ることが可能とな
る。
【０１６９】このコヒーレンシσは図１０における絞り
１１４の開口径によって決定される。従って、従来例と
コヒーレンシσの異なる本実施例は絞り１１４の構成、
特にその開口径が従来のものと異なる。以下、本実施例
の絞り１１４について説明する。
１１４の開口径によって決定される。従って、従来例と
コヒーレンシσの異なる本実施例は絞り１１４の構成、
特にその開口径が従来のものと異なる。以下、本実施例
の絞り１１４について説明する。
【０１７０】図１２は、図１０の絞りの平面図である。
図１２を参照して、絞り１１４は遮光性の円板１１４ａ
と、開口１１４ｂとを有している。露光光は絞り１１４
の開口１１４ｂを透過する。この開口１１４ｂの開口径
ｒを小さくすることによってコヒーレンシσを小さくす
ることができる。また、開口径ｒを大きくすれば、コヒ
ーレンシσは大きくなる。実施例２ 図１３は、本発明の第２の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。図１３を参照
して、石英基板２０１の表面上に所定の間隔を有して複
数個の半遮光膜２０３が形成されている。半遮光膜２０
３から露出する石英基板２０１の表面の１つおきにシフ
タとなる石英層２０５が形成されている。このシフタ２
０５の形成された部分が第１の光透過部２０１ａとな
り、シフタの形成されていない部分が第２の光透過部２
０１ｂとなる。この第１および第２の光透過部２０１
ａ，２０１ｂでは、透過する露光光の位相が約１８０度
異なる。
図１２を参照して、絞り１１４は遮光性の円板１１４ａ
と、開口１１４ｂとを有している。露光光は絞り１１４
の開口１１４ｂを透過する。この開口１１４ｂの開口径
ｒを小さくすることによってコヒーレンシσを小さくす
ることができる。また、開口径ｒを大きくすれば、コヒ
ーレンシσは大きくなる。実施例２ 図１３は、本発明の第２の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。図１３を参照
して、石英基板２０１の表面上に所定の間隔を有して複
数個の半遮光膜２０３が形成されている。半遮光膜２０
３から露出する石英基板２０１の表面の１つおきにシフ
タとなる石英層２０５が形成されている。このシフタ２
０５の形成された部分が第１の光透過部２０１ａとな
り、シフタの形成されていない部分が第２の光透過部２
０１ｂとなる。この第１および第２の光透過部２０１
ａ，２０１ｂでは、透過する露光光の位相が約１８０度
異なる。
【０１７１】第１の光透過部２０１ａは、半遮光膜２０
３の形成されていない第１の透過領域２０１Ｌと、半遮
光膜２０３の形成された第１の減衰透過領域２０１Ｎ1
とを有している。また、第２の光透過部２０１ｂは、半
遮光膜２０３の形成されていない第２の透過領域２０１
Ｍと、半遮光膜２０３の形成された第２の減衰透過領域
２０１Ｎ2 とを有している。
３の形成されていない第１の透過領域２０１Ｌと、半遮
光膜２０３の形成された第１の減衰透過領域２０１Ｎ1
とを有している。また、第２の光透過部２０１ｂは、半
遮光膜２０３の形成されていない第２の透過領域２０１
Ｍと、半遮光膜２０３の形成された第２の減衰透過領域
２０１Ｎ2 とを有している。
【０１７２】この半遮光膜２０３にはたとえばクロム膜
が用いられる。そのクロム膜の膜厚は、露光光を１０％
透過させるとすれば、露光光としてｉ線を用いる場合に
は約２００Åであり、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いる
場合には約１５０Åである。
が用いられる。そのクロム膜の膜厚は、露光光を１０％
透過させるとすれば、露光光としてｉ線を用いる場合に
は約２００Åであり、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いる
場合には約１５０Åである。
【０１７３】またクロム膜の膜厚は、用いる露光光の波
長および設定する透過率によって異なるため、１００〜
３００Åの範囲内で設定されればよい。
長および設定する透過率によって異なるため、１００〜
３００Åの範囲内で設定されればよい。
【０１７４】次に、本実施例の製造方法について説明す
る。図１４〜図１６は、本発明の第２の実施例における
位相シフトマスクの製造方法を工程順に示す概略断面図
である。まず図１４を参照して、石英基板２０１の表面
上にたとえば２００Åの膜厚でクロム膜が形成される。
このクロム膜を写真製版技術によりパターニングするこ
とによって、所望の形状を有する半遮光膜２０３が形成
される。
る。図１４〜図１６は、本発明の第２の実施例における
位相シフトマスクの製造方法を工程順に示す概略断面図
である。まず図１４を参照して、石英基板２０１の表面
上にたとえば２００Åの膜厚でクロム膜が形成される。
このクロム膜を写真製版技術によりパターニングするこ
とによって、所望の形状を有する半遮光膜２０３が形成
される。
【０１７５】図１５を参照して、半遮光膜２０３を覆う
ように石英基板２０１全面に石英層２０５ａが形成され
る。
ように石英基板２０１全面に石英層２０５ａが形成され
る。
【０１７６】図１６を参照して、石英層２０５ａの表面
に所望の形状を有するレジストパターン２０９が形成さ
れる。このレジストパターン２０９をマスクとして石英
層２０５に異方性エッチングが施される。このエッチン
グにより、半遮光膜２０３から露出する石英基板２０１
の表面の１つおきにシフタ２０５が石英により形成され
る。そしてシフタ２０５の形成された領域が第１の光透
過部２０１ａとされ、シフタの形成されていない領域が
第２の光透過部２０１ｂとされる。この後レジストパタ
ーン２０９が除去されて、図１３に示す位相シフトマス
クが得られる。
に所望の形状を有するレジストパターン２０９が形成さ
れる。このレジストパターン２０９をマスクとして石英
層２０５に異方性エッチングが施される。このエッチン
グにより、半遮光膜２０３から露出する石英基板２０１
の表面の１つおきにシフタ２０５が石英により形成され
る。そしてシフタ２０５の形成された領域が第１の光透
過部２０１ａとされ、シフタの形成されていない領域が
第２の光透過部２０１ｂとされる。この後レジストパタ
ーン２０９が除去されて、図１３に示す位相シフトマス
クが得られる。
【０１７７】本実施例の位相シフトマスクでは、半遮光
膜２０３が、第１および第２の光透過部の一部領域に形
成されており、かつ３％以上３０％以下の透過率を有し
ている。このため、第１の実施例と同様、密集パターン
および孤立パターンの双方において高い解像度を得るこ
とができる。したがって、複雑な回路パターンでも所望
のパターン形状を容易に形成することができる。
膜２０３が、第１および第２の光透過部の一部領域に形
成されており、かつ３％以上３０％以下の透過率を有し
ている。このため、第１の実施例と同様、密集パターン
および孤立パターンの双方において高い解像度を得るこ
とができる。したがって、複雑な回路パターンでも所望
のパターン形状を容易に形成することができる。
【０１７８】密集パターンと孤立パターンとが混在する
パターンに本実施例の位相シフトマスクを適用した場
合、たとえば図１７（ａ）、図１８（ａ）に示す位相シ
フトマスクの構成が得られる。
パターンに本実施例の位相シフトマスクを適用した場
合、たとえば図１７（ａ）、図１８（ａ）に示す位相シ
フトマスクの構成が得られる。
【０１７９】図１７（ａ）および図１８（ａ）を参照し
て、石英基板２０１の表面上に互いに所望の間隔を有す
るように複数個の半遮光膜２０３が形成されている。こ
の半遮光膜２０３から露出する石英基板２０１の表面も
しくは半遮光膜２０５の表面上にシフタ２０５が形成さ
れる。シフタ２０５が形成された領域は第１の光透過部
２０１ａとなり、シフタ２０５が形成されていない領域
は、第２の光透過部２０１ｂとなる。この第１および第
２の光透過部２０１ａ、２０１ｂは、互いに透過する露
光光の位相が約１８０度異なる。
て、石英基板２０１の表面上に互いに所望の間隔を有す
るように複数個の半遮光膜２０３が形成されている。こ
の半遮光膜２０３から露出する石英基板２０１の表面も
しくは半遮光膜２０５の表面上にシフタ２０５が形成さ
れる。シフタ２０５が形成された領域は第１の光透過部
２０１ａとなり、シフタ２０５が形成されていない領域
は、第２の光透過部２０１ｂとなる。この第１および第
２の光透過部２０１ａ、２０１ｂは、互いに透過する露
光光の位相が約１８０度異なる。
【０１８０】図１７（ｂ）および図１８（ｂ）を参照し
て、上記の位相シフトマスクを用いてウェハ１２１上に
レジストパターン１２１ｄ、１２１ｅが形成される。こ
のレジストパターン１２１ｄの領域Ｅ21とレジストパタ
ーン１２１ｅの領域Ｅ21は密集パターン領域である。ま
たレジストパターン１２１ｄの領域Ｆ21はいわゆる孤立
抜きパターンであり、レジストパターン１２１ｅの領域
Ｆ22、Ｆ23はいわゆる孤立残しパターンである。
て、上記の位相シフトマスクを用いてウェハ１２１上に
レジストパターン１２１ｄ、１２１ｅが形成される。こ
のレジストパターン１２１ｄの領域Ｅ21とレジストパタ
ーン１２１ｅの領域Ｅ21は密集パターン領域である。ま
たレジストパターン１２１ｄの領域Ｆ21はいわゆる孤立
抜きパターンであり、レジストパターン１２１ｅの領域
Ｆ22、Ｆ23はいわゆる孤立残しパターンである。
【０１８１】また本実施例の位相シフトマスクでも、第
１の実施例と同様、図１３に示す半遮光膜２０３の寸法
Ｓ5 を２λ×ｎ（ｎ：投射光学系の倍率）より小さく、
もしくは大きくすることにより、レベンソン方式または
ハーフトーン方式の位相シフト効果のいずれかを選択す
ることができる。
１の実施例と同様、図１３に示す半遮光膜２０３の寸法
Ｓ5 を２λ×ｎ（ｎ：投射光学系の倍率）より小さく、
もしくは大きくすることにより、レベンソン方式または
ハーフトーン方式の位相シフト効果のいずれかを選択す
ることができる。
【０１８２】具体的には、図１７において、密集パター
ン領域Ｅ21においては半遮光膜２０３の寸法Ｓ6 を２λ
×ｎよりも小さく設定し、かつ孤立パターン領域では半
遮光膜２０３の寸法Ｓ7 を２λ×ｎより大きくする。こ
れにより、密集パターン領域Ｅ21においては、レベンソ
ン方式の位相シフト効果が得られ、孤立パターン領域Ｅ
22においてはハーフトーン方式の位相シフト効果が得ら
れる。従って、密集パターンおよび孤立パターンの双方
で高い解像度が得られる。
ン領域Ｅ21においては半遮光膜２０３の寸法Ｓ6 を２λ
×ｎよりも小さく設定し、かつ孤立パターン領域では半
遮光膜２０３の寸法Ｓ7 を２λ×ｎより大きくする。こ
れにより、密集パターン領域Ｅ21においては、レベンソ
ン方式の位相シフト効果が得られ、孤立パターン領域Ｅ
22においてはハーフトーン方式の位相シフト効果が得ら
れる。従って、密集パターンおよび孤立パターンの双方
で高い解像度が得られる。
【０１８３】さらに本実施例の位相シフトマスクでは、
第１の実施例と同様、位相シフト効果を用いて、密集パ
ターンおよび孤立パターンの双方を形成することができ
る。このため、露光光のコヒーレンシσを位相シフトマ
スクに適した値（０．３）に設定することで混在パター
ンにおいても高い解像度を得ることができる。実施例３ 図１９は、本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。また図２０
は、図１９の領域Ｄ1 を拡大して示す部分断面図であ
る。
第１の実施例と同様、位相シフト効果を用いて、密集パ
ターンおよび孤立パターンの双方を形成することができ
る。このため、露光光のコヒーレンシσを位相シフトマ
スクに適した値（０．３）に設定することで混在パター
ンにおいても高い解像度を得ることができる。実施例３ 図１９は、本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。また図２０
は、図１９の領域Ｄ1 を拡大して示す部分断面図であ
る。
【０１８４】図１９と図２０を参照して、第３の実施例
における位相シフトマスク３２０は、石英基板３０１と
遮光膜３０３とを有している。石英基板３０１の表面に
は、溝が形成されている。この溝の形成されていない領
域が第１の光透過部３０１ａをなし、溝の形成されてい
る領域が第２の光透過部３０１ｂをなしている。この第
１の光透過部３０１ａと第２の光透過部３０１ｂとは、
各々透過する露光光の位相が１８０度異なるように構成
されている。
における位相シフトマスク３２０は、石英基板３０１と
遮光膜３０３とを有している。石英基板３０１の表面に
は、溝が形成されている。この溝の形成されていない領
域が第１の光透過部３０１ａをなし、溝の形成されてい
る領域が第２の光透過部３０１ｂをなしている。この第
１の光透過部３０１ａと第２の光透過部３０１ｂとは、
各々透過する露光光の位相が１８０度異なるように構成
されている。
【０１８５】第１の光透過部３０１ａの表面は、基板３
０１の底面から第１の高さ位置に形成されている。これ
に対して第２の光透過部３０１ｂの表面は、石英基板３
０１の底面から第１の高さよりも低い第２の高さ位置に
形成されている。このため、第１の光透過部３０１ａと
第２の光透過部３０１ｂとの間には段差が存在する。こ
の段差の形状は、段差の高さＲ31と実質的に同じ半径Ｒ
32の曲率を有している。
０１の底面から第１の高さ位置に形成されている。これ
に対して第２の光透過部３０１ｂの表面は、石英基板３
０１の底面から第１の高さよりも低い第２の高さ位置に
形成されている。このため、第１の光透過部３０１ａと
第２の光透過部３０１ｂとの間には段差が存在する。こ
の段差の形状は、段差の高さＲ31と実質的に同じ半径Ｒ
32の曲率を有している。
【０１８６】この段差を覆い、かつ第１および第２の光
透過部３０１ａ、３０１ｂの所定領域を露出するように
遮光膜３０３が石英基板３０１の表面上に形成されてい
る。
透過部３０１ａ、３０１ｂの所定領域を露出するように
遮光膜３０３が石英基板３０１の表面上に形成されてい
る。
【０１８７】次に、本実施例の位相シフトマスクの製造
方法について説明する。図２１〜図２８は、本発明の第
３の実施例における位相シフトマスクの製造方法を工程
順に示す概略断面図である。
方法について説明する。図２１〜図２８は、本発明の第
３の実施例における位相シフトマスクの製造方法を工程
順に示す概略断面図である。
【０１８８】まず図２１を参照して、必要な形状、平面
度に形成された合成石英を素材とする石英基板３０１に
必要な洗浄・前処理が施される。この後、石英基板３０
１上にドープトアモルファスシリコン膜３０５ａが通常
の直流放電型スパッタ装置により３００〜１０００Åの
膜厚で形成される。このドープトアモルファスシリコン
膜３０５ａの表面全面に、通常のスピンコータにより電
子線レジスト膜３０７ａが３０００Å以下の膜厚で形成
される。この電子線レジスト膜３０７ａに電子線描画装
置によりレベンソン型位相シフトマスクのシフタパター
ンが描画される。
度に形成された合成石英を素材とする石英基板３０１に
必要な洗浄・前処理が施される。この後、石英基板３０
１上にドープトアモルファスシリコン膜３０５ａが通常
の直流放電型スパッタ装置により３００〜１０００Åの
膜厚で形成される。このドープトアモルファスシリコン
膜３０５ａの表面全面に、通常のスピンコータにより電
子線レジスト膜３０７ａが３０００Å以下の膜厚で形成
される。この電子線レジスト膜３０７ａに電子線描画装
置によりレベンソン型位相シフトマスクのシフタパター
ンが描画される。
【０１８９】図２２を参照して、この描画の後、通常の
現像装置により現像することによって、レジストパター
ン３０７が形成される。このレジストパターン３０７を
マスクとしてプラズマエッチング装置でＣＦ4 とＯ2 を
９５対５の割合に混合したガスのプラズマによりドープ
トアモルファスシリコン膜３０５ａが石英基板３０１に
対して選択的にエッチングされる。
現像装置により現像することによって、レジストパター
ン３０７が形成される。このレジストパターン３０７を
マスクとしてプラズマエッチング装置でＣＦ4 とＯ2 を
９５対５の割合に混合したガスのプラズマによりドープ
トアモルファスシリコン膜３０５ａが石英基板３０１に
対して選択的にエッチングされる。
【０１９０】このときのエッチング選択比は約６０であ
る。それゆえ、ドープトアモルファスシリコン膜３０５
ａを１００％オーバエッチングしたときの石英基板のエ
ッチング量は５〜１６Åであり、約１０Åである。この
ため、このエッチングのシフタの位相角に対する影響は
無視し得る量である。この後、通常の酸素プラズマによ
るアッシングによって、電子線レジストパターン７が除
去される。この後、さらにアルカリ洗浄液により洗浄が
施される。
る。それゆえ、ドープトアモルファスシリコン膜３０５
ａを１００％オーバエッチングしたときの石英基板のエ
ッチング量は５〜１６Åであり、約１０Åである。この
ため、このエッチングのシフタの位相角に対する影響は
無視し得る量である。この後、通常の酸素プラズマによ
るアッシングによって、電子線レジストパターン７が除
去される。この後、さらにアルカリ洗浄液により洗浄が
施される。
【０１９１】図２３を参照して、このようにして、ドー
プトアモルファスシリコン膜３０５にシフタパターンが
形成される。このシフタパターンの欠陥検査は通常の光
学式欠陥検査機により行なわれる。このようなマスクプ
ロセスでは一般的であるが、白欠陥はほとんど発生せ
ず、黒欠陥のみが発生し、検出されることが多い。この
黒欠陥は、上述した通常のレーザ修正装置により修正が
可能であり、これを行なうことにより無欠陥化される。
プトアモルファスシリコン膜３０５にシフタパターンが
形成される。このシフタパターンの欠陥検査は通常の光
学式欠陥検査機により行なわれる。このようなマスクプ
ロセスでは一般的であるが、白欠陥はほとんど発生せ
ず、黒欠陥のみが発生し、検出されることが多い。この
黒欠陥は、上述した通常のレーザ修正装置により修正が
可能であり、これを行なうことにより無欠陥化される。
【０１９２】図２４を参照して、ウエットエッチングに
おける濡れ性を改善するため（濡れやすくするため）、
酸素プラズマによる表面処理が行なわれる。この後、フ
ッ化アンモニウムとフッ化水素酸とを５０対１の割合で
混合した溶液に界面活性剤を添加したものを用いて石英
基板３０１に所望の量（ｉ線露光用マスクでは約４１０
０Å）ウエットエッチングが施される。このウエットエ
ッチングにより石英基板３０１にシフタパターンが形成
される。
おける濡れ性を改善するため（濡れやすくするため）、
酸素プラズマによる表面処理が行なわれる。この後、フ
ッ化アンモニウムとフッ化水素酸とを５０対１の割合で
混合した溶液に界面活性剤を添加したものを用いて石英
基板３０１に所望の量（ｉ線露光用マスクでは約４１０
０Å）ウエットエッチングが施される。このウエットエ
ッチングにより石英基板３０１にシフタパターンが形成
される。
【０１９３】このウエットエッチングにおいて、ドープ
トアモルファスシリコン膜３０５は石英基板３０１に対
してエッチングマスク材となる。このとき、ドープトア
モルファスシリコン膜３０５と石英基板３０１との密着
性は十分であるため、ドープトアモルファスシリコン膜
３０５と石英基板３０１との界面にエッチャントが侵入
しがたい。
トアモルファスシリコン膜３０５は石英基板３０１に対
してエッチングマスク材となる。このとき、ドープトア
モルファスシリコン膜３０５と石英基板３０１との密着
性は十分であるため、ドープトアモルファスシリコン膜
３０５と石英基板３０１との界面にエッチャントが侵入
しがたい。
【０１９４】仮にエッチャントがこの界面に侵入しやす
い場合には、図中点線で示すように、この界面に沿って
石英基板３０１がエッチング除去される。このため、ア
モルファスシリコン膜３０５が剥がれやすくなる。しか
しながら、前述のように密着性が良好でこの界面にエッ
チャントは侵入しがたいため、このようなドープトアモ
ルファスシリコン膜３０５の剥がれが生じる心配はな
い。
い場合には、図中点線で示すように、この界面に沿って
石英基板３０１がエッチング除去される。このため、ア
モルファスシリコン膜３０５が剥がれやすくなる。しか
しながら、前述のように密着性が良好でこの界面にエッ
チャントは侵入しがたいため、このようなドープトアモ
ルファスシリコン膜３０５の剥がれが生じる心配はな
い。
【０１９５】また、このウエットエッチング時における
石英基板３０１のエッチング速度は十分に小さい。この
ため、エッチング量により決まる位相シフト角の制御性
は±５度以内に収まる。
石英基板３０１のエッチング速度は十分に小さい。この
ため、エッチング量により決まる位相シフト角の制御性
は±５度以内に収まる。
【０１９６】この後、ドープトアモルファスシリコン膜
３０５がＣＦ4 とＯ2 とを９５対５の割合で混合したガ
スのプラズマにより除去される。このときのドープトア
モルファスシリコン膜３０５と石英基板３０１とのエッ
チング選択比は約６０である。それゆえ、ドープトアモ
ルファスシリコン膜３０５を１００％オーバエッチング
したときの石英基板３０１のエッチング量は５〜１６Å
であり、約１０Åである。このため、このエッチングの
シフタの位相角に対する影響は無視し得る量である。
３０５がＣＦ4 とＯ2 とを９５対５の割合で混合したガ
スのプラズマにより除去される。このときのドープトア
モルファスシリコン膜３０５と石英基板３０１とのエッ
チング選択比は約６０である。それゆえ、ドープトアモ
ルファスシリコン膜３０５を１００％オーバエッチング
したときの石英基板３０１のエッチング量は５〜１６Å
であり、約１０Åである。このため、このエッチングの
シフタの位相角に対する影響は無視し得る量である。
【０１９７】図２５を参照して、このようにして、石英
基板３０１に第１の光透過部３０１ａと第２の光透過部
３０１ｂとが形成される。この後、アルカリ洗浄液によ
る洗浄が行なわれる。
基板３０１に第１の光透過部３０１ａと第２の光透過部
３０１ｂとが形成される。この後、アルカリ洗浄液によ
る洗浄が行なわれる。
【０１９８】図２６を参照して、位相シフトマスクの遮
光膜材となるクロム膜３０３ａが通常の直流放電型スパ
ッタ装置により約１０００Åの膜厚で表面全面に形成さ
れる。このクロム膜３０３ａの表面全面に、通常のスピ
ンコータにより電子線レジスト膜３０９ａが約３０００
Åの膜厚で形成される。この電子線レジスト膜３０９ａ
に電子線描画装置により所望の形状が描画される。
光膜材となるクロム膜３０３ａが通常の直流放電型スパ
ッタ装置により約１０００Åの膜厚で表面全面に形成さ
れる。このクロム膜３０３ａの表面全面に、通常のスピ
ンコータにより電子線レジスト膜３０９ａが約３０００
Åの膜厚で形成される。この電子線レジスト膜３０９ａ
に電子線描画装置により所望の形状が描画される。
【０１９９】図２７を参照して、この描画の後、通常の
現像装置により現像を行なうことによって、電子線レジ
ストパターン３０９が形成される。
現像装置により現像を行なうことによって、電子線レジ
ストパターン３０９が形成される。
【０２００】このプロセスの電子ビーム描画時には、下
地のシフタパターンとのアライメントが必要であるが、
この精度は通常の電子線ビーム描画装置の精度で十分で
ある。すなわち、通常の電子ビーム描画装置の精度は
０．１μｍ程度であり、下地のパターン形状に比較して
十分小さいため、下地パターンとのアライメント精度は
この電子ビーム描画装置の精度で十分である。
地のシフタパターンとのアライメントが必要であるが、
この精度は通常の電子線ビーム描画装置の精度で十分で
ある。すなわち、通常の電子ビーム描画装置の精度は
０．１μｍ程度であり、下地のパターン形状に比較して
十分小さいため、下地パターンとのアライメント精度は
この電子ビーム描画装置の精度で十分である。
【０２０１】この後、電子線レジストパターン３０９が
除去される。さらに、通常の欠陥検査・修正が行なわ
れ、これにより図２８に示すような所望のレベンソン型
位相シフトマスク３２０が形成される。
除去される。さらに、通常の欠陥検査・修正が行なわ
れ、これにより図２８に示すような所望のレベンソン型
位相シフトマスク３２０が形成される。
【０２０２】本実施例の位相シフトマスクでは、図１９
と図２０を用いて説明したように、第１の光透過部３０
１ａと第２の光透過部３０１ｂとの間の段差の形状は、
段差の高さＲ31と実質的に同じ半径Ｒ32の曲率を有して
いる。このため、本実施例における段差は、図４９に示
す従来の位相シフトマスク７２０の段差に比較してなだ
らかな形状を有している。それゆえ、この段差部を覆う
ように形成される遮光膜３０３の石英基板３０１に対す
る密着性は、従来の位相シフトマスク７２０よりも良好
となる。
と図２０を用いて説明したように、第１の光透過部３０
１ａと第２の光透過部３０１ｂとの間の段差の形状は、
段差の高さＲ31と実質的に同じ半径Ｒ32の曲率を有して
いる。このため、本実施例における段差は、図４９に示
す従来の位相シフトマスク７２０の段差に比較してなだ
らかな形状を有している。それゆえ、この段差部を覆う
ように形成される遮光膜３０３の石英基板３０１に対す
る密着性は、従来の位相シフトマスク７２０よりも良好
となる。
【０２０３】また、本実施例の位相シフトマスク３２０
では、石英基板３０１の段差がなだらかに形成される。
このため、図２４、図２５に示すプロセスでドープトア
モルファスシリコン膜３０５の除去時に生じる異物など
が段差底部にトラップされることは防止される。それゆ
え、異物が段差底部に残留することは防止される。
では、石英基板３０１の段差がなだらかに形成される。
このため、図２４、図２５に示すプロセスでドープトア
モルファスシリコン膜３０５の除去時に生じる異物など
が段差底部にトラップされることは防止される。それゆ
え、異物が段差底部に残留することは防止される。
【０２０４】また本実施例の製造方法では、図２３、図
２４に示すプロセスで石英基板３０１に等方性エッチン
グが施される。このため、仮に図２９に示すようにドー
プトアモルファスシリコン膜３０５の残り欠陥３０５ｂ
がある場合でも、残り欠陥３０５ｂの下層もエッチング
除去される。
２４に示すプロセスで石英基板３０１に等方性エッチン
グが施される。このため、仮に図２９に示すようにドー
プトアモルファスシリコン膜３０５の残り欠陥３０５ｂ
がある場合でも、残り欠陥３０５ｂの下層もエッチング
除去される。
【０２０５】すなわち図３０を参照して、等方性エッチ
ングでは、エッチャントの回り込み性がよい。このた
め、マスク３０５や残り欠陥３０５ｂの下側にまでエッ
チャントが回り込む。よって、マスク３０５の下側領域
および残り欠陥３０５ｂの下側領域に分布する石英基板
３０１もエッチング除去される。このようにエッチング
除去された場合、残り欠陥３０５ｂはその下層を失って
石英基板３０１から脱落する。よって、残り欠陥３０５
ｂがあるために、除去されるべき領域に除去されない部
分が生じることはない。よって、このように製造された
位相シフトマスクを用いてウェハ上のレジスト膜を露光
させる場合、良好な解像度が得られ、かつパターン形状
の不良も生じない。
ングでは、エッチャントの回り込み性がよい。このた
め、マスク３０５や残り欠陥３０５ｂの下側にまでエッ
チャントが回り込む。よって、マスク３０５の下側領域
および残り欠陥３０５ｂの下側領域に分布する石英基板
３０１もエッチング除去される。このようにエッチング
除去された場合、残り欠陥３０５ｂはその下層を失って
石英基板３０１から脱落する。よって、残り欠陥３０５
ｂがあるために、除去されるべき領域に除去されない部
分が生じることはない。よって、このように製造された
位相シフトマスクを用いてウェハ上のレジスト膜を露光
させる場合、良好な解像度が得られ、かつパターン形状
の不良も生じない。
【０２０６】本実施例の位相シフトマスクにおいて、遮
光膜３０３の代わりに第１および第２の実施例で用いら
れる半遮光膜が用いられてもよい。たとえば半遮光膜と
してクロム膜が用いられる。そのクロム膜厚は、露光光
を１０％透過させるとすれば、露光光にｉ線が用いられ
る場合には約２００Åであり、ＫｒＦエキシマレーザ光
が用いられる場合には約１５０Åである。またクロム膜
の膜厚は、用いる露光光の波長および設定する透過率に
よって異なるため１００〜３００Åの範囲内で設定され
ればよい。
光膜３０３の代わりに第１および第２の実施例で用いら
れる半遮光膜が用いられてもよい。たとえば半遮光膜と
してクロム膜が用いられる。そのクロム膜厚は、露光光
を１０％透過させるとすれば、露光光にｉ線が用いられ
る場合には約２００Åであり、ＫｒＦエキシマレーザ光
が用いられる場合には約１５０Åである。またクロム膜
の膜厚は、用いる露光光の波長および設定する透過率に
よって異なるため１００〜３００Åの範囲内で設定され
ればよい。
【０２０７】本実施例において遮光膜の代わりに半遮光
膜を用いれば、第１および第２の実施例で得られる効果
と同様の効果を得ることができる。
膜を用いれば、第１および第２の実施例で得られる効果
と同様の効果を得ることができる。
【０２０８】すなわち、図１９を参照して、半遮光膜３
０３は、第１および第２の光透過部３０１ａ、３０１ｂ
の一部領域に形成され、かつ３％以上３０％以下の透過
率を有している。このため、第１および第２の実施例と
同様、密集パターンおよび孤立パターンの双方で高い解
像度を得ることができる。したがって、複雑な回路パタ
ーンでも所望のパターン形状を形成することが容易であ
る。
０３は、第１および第２の光透過部３０１ａ、３０１ｂ
の一部領域に形成され、かつ３％以上３０％以下の透過
率を有している。このため、第１および第２の実施例と
同様、密集パターンおよび孤立パターンの双方で高い解
像度を得ることができる。したがって、複雑な回路パタ
ーンでも所望のパターン形状を形成することが容易であ
る。
【０２０９】また密集パターンと孤立パターンとが混在
するパターンに本実施例の位相シフトマスクを適用した
場合、たとえば位相シフトマスクの具体的構成は図３１
（ａ）、図３２（ａ）に示すようになる。
するパターンに本実施例の位相シフトマスクを適用した
場合、たとえば位相シフトマスクの具体的構成は図３１
（ａ）、図３２（ａ）に示すようになる。
【０２１０】図３１（ａ）、図３２（ａ）を参照して、
石英基板３０１の表面に所望の間隔を有して複数個の溝
が形成されている。この溝の側壁は溝の深さと実質的に
同じ半径の曲率を有している。この溝の形成されていな
い領域が第１の光透過部３０１ａとなり、溝の形成され
ている領域が第２り光透過部３０１ｂとなる。
石英基板３０１の表面に所望の間隔を有して複数個の溝
が形成されている。この溝の側壁は溝の深さと実質的に
同じ半径の曲率を有している。この溝の形成されていな
い領域が第１の光透過部３０１ａとなり、溝の形成され
ている領域が第２り光透過部３０１ｂとなる。
【０２１１】この第１および第２の光透過部３０１ａ、
３０１ｂは、透過される露光光の位相が互いに１８０度
異なる。この溝の側壁を覆い、かつ第１および第２の光
透過部３０１ａ、３０１ｂの所定領域を露出するように
半遮光膜３０３が形成されている。
３０１ｂは、透過される露光光の位相が互いに１８０度
異なる。この溝の側壁を覆い、かつ第１および第２の光
透過部３０１ａ、３０１ｂの所定領域を露出するように
半遮光膜３０３が形成されている。
【０２１２】また本実施例の位相シフトマスクでも、図
１９に示すように半遮光膜３０３の寸法Ｓ10を２λ×ｎ
（ｎ：投射光学系の倍率）より小さく、もしくは大きく
することにより、レベンソン方式マスクハーフトーン方
式の位相シフト効果を選択することができる。
１９に示すように半遮光膜３０３の寸法Ｓ10を２λ×ｎ
（ｎ：投射光学系の倍率）より小さく、もしくは大きく
することにより、レベンソン方式マスクハーフトーン方
式の位相シフト効果を選択することができる。
【０２１３】具体的には、図３１に示すように密集パタ
ーン領域Ｅ31においては半遮光膜３０３の寸法Ｓ11を２
λ×ｎより小さくし、かつ孤立パターン領域では半遮光
膜ま３０３の寸法Ｓ12を２λ×ｎより大きくする。これ
により、密集パターン領域Ｅ 31においてはレベンソン方
式の位相シフト効果が得られ、かつ孤立パターン領域に
おいてはハーフトーン方式の位相シフト効果が得られ
る。従って、密集パターンおよび孤立パターンの双方で
高い解像度が得られる。
ーン領域Ｅ31においては半遮光膜３０３の寸法Ｓ11を２
λ×ｎより小さくし、かつ孤立パターン領域では半遮光
膜ま３０３の寸法Ｓ12を２λ×ｎより大きくする。これ
により、密集パターン領域Ｅ 31においてはレベンソン方
式の位相シフト効果が得られ、かつ孤立パターン領域に
おいてはハーフトーン方式の位相シフト効果が得られ
る。従って、密集パターンおよび孤立パターンの双方で
高い解像度が得られる。
【０２１４】また本実施例の位相シフトマスクでは、第
１の実施例と同様、位相シフト効果を用いて、密集パタ
ーンおよび孤立パターンの双方を形成することができ
る。このため、露光光のコヒーレンシσを位相シフトマ
スクに適した値（０．３）に設定することで、高い解像
度を得ることができる。実施例４ 図３３は、本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。また、図３４
は、図３３の領域Ｄ2 を拡大して示す部分断面図であ
る。
１の実施例と同様、位相シフト効果を用いて、密集パタ
ーンおよび孤立パターンの双方を形成することができ
る。このため、露光光のコヒーレンシσを位相シフトマ
スクに適した値（０．３）に設定することで、高い解像
度を得ることができる。実施例４ 図３３は、本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。また、図３４
は、図３３の領域Ｄ2 を拡大して示す部分断面図であ
る。
【０２１５】図３３と図３４を参照して、第４の実施例
における位相シフトマスク４２０は、石英基板４１１
と、エッチングストッパ膜４１３と、シリコン酸化膜
（ＳＯＧ：Spin On Glass ）４１５と、遮光膜４０３と
を有している。石英基板４１１の表面上には、エッチン
グストッパ膜４１３とシリコン酸化膜４１５とが順に積
層して形成されている。また石英基板４１１とエッチン
グストッパ膜４１３とシリコン酸化膜４１５とにより露
光光を透過する基板４０１が構成されている。
における位相シフトマスク４２０は、石英基板４１１
と、エッチングストッパ膜４１３と、シリコン酸化膜
（ＳＯＧ：Spin On Glass ）４１５と、遮光膜４０３と
を有している。石英基板４１１の表面上には、エッチン
グストッパ膜４１３とシリコン酸化膜４１５とが順に積
層して形成されている。また石英基板４１１とエッチン
グストッパ膜４１３とシリコン酸化膜４１５とにより露
光光を透過する基板４０１が構成されている。
【０２１６】エッチングストッパ膜４１３は、たとえば
ＳｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3 などよりなり、１００〜１０００Å
の膜厚を有している。またシリコン酸化膜４１５は約４
０００Åの膜厚で形成されている。このシリコン酸化膜
４１５には溝が形成されており、その溝の底部において
エッチングストッパ膜４１３の一部表面が露出してい
る。この溝の形成されていない領域が第１の光透過部４
０１ａをなし、溝の形成されている領域が第２の光透過
部４０１ｂをなしている。
ＳｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3 などよりなり、１００〜１０００Å
の膜厚を有している。またシリコン酸化膜４１５は約４
０００Åの膜厚で形成されている。このシリコン酸化膜
４１５には溝が形成されており、その溝の底部において
エッチングストッパ膜４１３の一部表面が露出してい
る。この溝の形成されていない領域が第１の光透過部４
０１ａをなし、溝の形成されている領域が第２の光透過
部４０１ｂをなしている。
【０２１７】エッチングストッパ膜４１３の上部表面と
シリコン酸化膜４１５の上部表面とは、シリコン酸化膜
４１５の厚み分だけ高さ位置が異なる。このため、この
エッチングストッパ膜４１３とシリコン酸化膜４１５と
の上部表面により段差が構成される。すなわち、第１の
光透過部４０１ａの表面と第２の光透過部４０１ｂの表
面との間に段差が構成される。この段差の形状は、段差
の高さＲ41と実質的に同じ半径Ｒ42の曲率を有してい
る。
シリコン酸化膜４１５の上部表面とは、シリコン酸化膜
４１５の厚み分だけ高さ位置が異なる。このため、この
エッチングストッパ膜４１３とシリコン酸化膜４１５と
の上部表面により段差が構成される。すなわち、第１の
光透過部４０１ａの表面と第２の光透過部４０１ｂの表
面との間に段差が構成される。この段差の形状は、段差
の高さＲ41と実質的に同じ半径Ｒ42の曲率を有してい
る。
【０２１８】この溝の側壁により構成される段差部上を
覆うように、かつ第１の光透過部４０１ａと第２の光透
過部４０１ｂとの所望領域を露出するようにクロム（Ｃ
ｒ）よりなる遮光膜４０３が形成されている。
覆うように、かつ第１の光透過部４０１ａと第２の光透
過部４０１ｂとの所望領域を露出するようにクロム（Ｃ
ｒ）よりなる遮光膜４０３が形成されている。
【０２１９】次に、本発明の第４の実施例における位相
シフトマスクの製造方法について説明する。
シフトマスクの製造方法について説明する。
【０２２０】図３５〜図４２は本発明の第４の実施例に
おける位相シフトマスクの製造方法を工程順に示す概略
断面図である。
おける位相シフトマスクの製造方法を工程順に示す概略
断面図である。
【０２２１】まず図３５を参照して、石英基板４１１の
表面全面にエッチングストッパ膜４１３、シリコン酸化
膜４１５、ドープトアモルファスシリコン膜４０５ａと
が各々１００〜１０００Å、４０００Å以下、３００〜
１０００Åの膜厚で順に積層して形成される。ドープト
アモルファスシリコン膜４０５ａの表面全面に通常のス
ピンコータにより電子線レジスト膜４０７ａが３０００
Åの膜厚で形成される。この電子線レジスト膜４０７ａ
に電子線描画装置によりレベンソン型位相シフトマスク
のシフタパターンが描画される。
表面全面にエッチングストッパ膜４１３、シリコン酸化
膜４１５、ドープトアモルファスシリコン膜４０５ａと
が各々１００〜１０００Å、４０００Å以下、３００〜
１０００Åの膜厚で順に積層して形成される。ドープト
アモルファスシリコン膜４０５ａの表面全面に通常のス
ピンコータにより電子線レジスト膜４０７ａが３０００
Åの膜厚で形成される。この電子線レジスト膜４０７ａ
に電子線描画装置によりレベンソン型位相シフトマスク
のシフタパターンが描画される。
【０２２２】図３６を参照して、描画した後、通常の現
像装置により現像することによりレジストパターン４０
７が形成される。このレジストパターン４０７をマスク
として、等方プラズマエッチング装置でＣＦ4 とＯ2 を
９５対５の割合で混合したガスのプラズマによりドープ
トアモルファスシリコン膜４０５がシリコン酸化膜４１
５に対して選択的にエッチングされる。
像装置により現像することによりレジストパターン４０
７が形成される。このレジストパターン４０７をマスク
として、等方プラズマエッチング装置でＣＦ4 とＯ2 を
９５対５の割合で混合したガスのプラズマによりドープ
トアモルファスシリコン膜４０５がシリコン酸化膜４１
５に対して選択的にエッチングされる。
【０２２３】このときのシリコン酸化膜４１５に対する
ドープトアモルファスシリコン膜４０５のエッチング選
択比は約６０である。それゆえ、ドープトアモルファス
シリコン膜を１００％オーバエッチングしたときのシリ
コン酸化膜４１５のエッチング量は５〜１６Åであり、
約１０Åである。このため、このエッチングのシフタの
位相角に対する影響は無視し得る量である。この後、通
常の酸素プラズマによるアッシングによって電子線レジ
ストパターン４０７が除去され、アルカリ洗浄液による
洗浄が行なわれる。
ドープトアモルファスシリコン膜４０５のエッチング選
択比は約６０である。それゆえ、ドープトアモルファス
シリコン膜を１００％オーバエッチングしたときのシリ
コン酸化膜４１５のエッチング量は５〜１６Åであり、
約１０Åである。このため、このエッチングのシフタの
位相角に対する影響は無視し得る量である。この後、通
常の酸素プラズマによるアッシングによって電子線レジ
ストパターン４０７が除去され、アルカリ洗浄液による
洗浄が行なわれる。
【０２２４】図３７を参照して、このようにして、ドー
プトアモルファスシリコン膜４０５にシフタパターンが
形成される。このシフタパターンの欠陥検査が通常の光
学式欠陥検査機により行なわれる。このようなマスクプ
ロセスでは一般的であるが、白欠陥はほとんど発生せ
ず、黒欠陥のみが発生し、検出されることが多い。この
黒欠陥は通常のレーザ修正装置で修正が可能であり、こ
れを行なうことにより無欠陥化される。
プトアモルファスシリコン膜４０５にシフタパターンが
形成される。このシフタパターンの欠陥検査が通常の光
学式欠陥検査機により行なわれる。このようなマスクプ
ロセスでは一般的であるが、白欠陥はほとんど発生せ
ず、黒欠陥のみが発生し、検出されることが多い。この
黒欠陥は通常のレーザ修正装置で修正が可能であり、こ
れを行なうことにより無欠陥化される。
【０２２５】次に、ウエットエッチングにおける濡れ性
を改善するため（濡れやすくするため）、酸素プラズマ
による表面処理が行なわれる。この後、フッ化アンモニ
ウムとフッ化水素酸とが５０対１の割合で混合された溶
液に界面活性剤を添加されたものにより、エッチングス
トッパ膜４１３の表面が露出するまでウエットエッチン
グが行なわれる。このウエットエッチングにより基板４
０１にシフタパターンが形成される。
を改善するため（濡れやすくするため）、酸素プラズマ
による表面処理が行なわれる。この後、フッ化アンモニ
ウムとフッ化水素酸とが５０対１の割合で混合された溶
液に界面活性剤を添加されたものにより、エッチングス
トッパ膜４１３の表面が露出するまでウエットエッチン
グが行なわれる。このウエットエッチングにより基板４
０１にシフタパターンが形成される。
【０２２６】このとき、エッチングマスクであるドープ
トアモルファスシリコン膜４０５とシリコン酸化膜４１
５との密着性は十分である。このため、ドープトアモル
ファスシリコン膜４０５の剥がれが発生する心配は全く
ない。またシリコン酸化膜４１５のウエットエッチング
時においてエッチングストッパ膜４１３がエッチングス
トッパの役割をなす。このため、位相シフト角の制御性
は極めて良好である。
トアモルファスシリコン膜４０５とシリコン酸化膜４１
５との密着性は十分である。このため、ドープトアモル
ファスシリコン膜４０５の剥がれが発生する心配は全く
ない。またシリコン酸化膜４１５のウエットエッチング
時においてエッチングストッパ膜４１３がエッチングス
トッパの役割をなす。このため、位相シフト角の制御性
は極めて良好である。
【０２２７】図３８を参照して、上記のウエットエッチ
ングにより、シリコン酸化膜４１５の一部が除去され、
エッチングストッパ膜４１３の一部表面が露出する。こ
の後、等方プラズマエッチング装置でＣＦ4 とＯ2 とを
９５対５の割合で混合したガスのプラズマによりドープ
トアモルファスシリコン膜４０５が除去される。
ングにより、シリコン酸化膜４１５の一部が除去され、
エッチングストッパ膜４１３の一部表面が露出する。こ
の後、等方プラズマエッチング装置でＣＦ4 とＯ2 とを
９５対５の割合で混合したガスのプラズマによりドープ
トアモルファスシリコン膜４０５が除去される。
【０２２８】図３９を参照して、このようにして、第１
の光透過部４０１ａと第２の光透過部４０１ｂとを有す
る基板４０１（石英基板４１１とエッチングストッパ膜
４１３とシリコン酸化膜４１５とから構成される）が得
られる。この後、アルカリ洗浄液による洗浄が行なわれ
る。
の光透過部４０１ａと第２の光透過部４０１ｂとを有す
る基板４０１（石英基板４１１とエッチングストッパ膜
４１３とシリコン酸化膜４１５とから構成される）が得
られる。この後、アルカリ洗浄液による洗浄が行なわれ
る。
【０２２９】図４０を参照して、洗浄を行なった後、表
面全面を覆うように遮光膜材となるクロム膜４０３ａが
通常の直流放電型スパッタ装置により１０００Å程度の
膜厚で形成される。そのクロム膜４０３ａの表面全面に
通常のスピンコータにより電子線レジスト膜４０９ａが
約３０００Åの膜厚で形成される。この電子線レジスト
膜４０９ａに電子線描画装置により所望の形状のパター
ンが描画される。
面全面を覆うように遮光膜材となるクロム膜４０３ａが
通常の直流放電型スパッタ装置により１０００Å程度の
膜厚で形成される。そのクロム膜４０３ａの表面全面に
通常のスピンコータにより電子線レジスト膜４０９ａが
約３０００Åの膜厚で形成される。この電子線レジスト
膜４０９ａに電子線描画装置により所望の形状のパター
ンが描画される。
【０２３０】図４１を参照して、この描画の後、通常の
現像装置により現像されることにより、レジストパター
ン４０９が形成される。
現像装置により現像されることにより、レジストパター
ン４０９が形成される。
【０２３１】このプロセスの電子線ビーム描画時には下
地のシフタパターンとのアライメントが必要であるが、
このアライメント精度は通常の電子線ビーム描画装置の
精度で十分である。すなわち、通常の電子線ビーム描画
装置の精度は０．１μｍ程度であり、下地のパターン形
状に比較して十分小さいため、アライメント精度は電子
線ビーム描画装置の精度で十分である。
地のシフタパターンとのアライメントが必要であるが、
このアライメント精度は通常の電子線ビーム描画装置の
精度で十分である。すなわち、通常の電子線ビーム描画
装置の精度は０．１μｍ程度であり、下地のパターン形
状に比較して十分小さいため、アライメント精度は電子
線ビーム描画装置の精度で十分である。
【０２３２】この電子線レジストパターン４０９をマス
クとしてクロム膜４０３ａを選択的にエッチングするこ
とによって、クロム膜の遮光膜パターン４０３が形成さ
れる。この後、電子線レジストパターン４０９が通常の
酸素プラズマによるアッシングによって除去される。こ
の後さらに、通常の欠陥検査・修正が行なわれ、図４２
に示す所望のレベンソン型位相シフトマスク４２０が形
成される。
クとしてクロム膜４０３ａを選択的にエッチングするこ
とによって、クロム膜の遮光膜パターン４０３が形成さ
れる。この後、電子線レジストパターン４０９が通常の
酸素プラズマによるアッシングによって除去される。こ
の後さらに、通常の欠陥検査・修正が行なわれ、図４２
に示す所望のレベンソン型位相シフトマスク４２０が形
成される。
【０２３３】本実施例の位相シフトマスクでは、図３
３、図３４に示すように第１の光透過部４０１ａの表面
と第２の光透過部４０１ｂの表面との間に構成される段
差の形状は、段差の高さＲ41と実質的に同じ半径Ｒ42の
曲率を有している。すなわち、本実施例における段差側
壁は図４９に示す従来の位相シフトマスク７２０の段差
側壁に比較してなだらかな形状を有している。このた
め、本実施例の段差部上に遮光膜４０３が形成されて
も、遮光膜４０３のシリコン酸化膜４１５に対する密着
性は良好となる。
３、図３４に示すように第１の光透過部４０１ａの表面
と第２の光透過部４０１ｂの表面との間に構成される段
差の形状は、段差の高さＲ41と実質的に同じ半径Ｒ42の
曲率を有している。すなわち、本実施例における段差側
壁は図４９に示す従来の位相シフトマスク７２０の段差
側壁に比較してなだらかな形状を有している。このた
め、本実施例の段差部上に遮光膜４０３が形成されて
も、遮光膜４０３のシリコン酸化膜４１５に対する密着
性は良好となる。
【０２３４】また、段差がなだらかに形成されている。
このため、図３８、図３９のプロセスでドープトアモル
ファスシリコン膜４０５の除去時に生じる異物が段差底
部にトラップされることは防止される。
このため、図３８、図３９のプロセスでドープトアモル
ファスシリコン膜４０５の除去時に生じる異物が段差底
部にトラップされることは防止される。
【０２３５】さらに本実施例の位相シフトマスクの製造
方法では、図３７、図３８に示すプロセスでシリコン酸
化膜１１５に等方性エッチングが施される。この等方性
エッチングでは、エッチャントがマスク４０５および残
り欠陥（図示せず）の下側領域にまで回り込む。このた
め、第３の実施例で図２９、図３０を用いて説明したよ
うに、本実施例においても、残り欠陥が発生したとして
も、これによりエッチング除去されるべき領域にエッチ
ング除去されない部分が生じることはない。よって、こ
のように製造された位相シフトマスクを用いてウェハ上
のレジスト膜を露光させる場合、良好な解像度が得ら
れ、かつパターン形状の不良も生じない。
方法では、図３７、図３８に示すプロセスでシリコン酸
化膜１１５に等方性エッチングが施される。この等方性
エッチングでは、エッチャントがマスク４０５および残
り欠陥（図示せず）の下側領域にまで回り込む。このた
め、第３の実施例で図２９、図３０を用いて説明したよ
うに、本実施例においても、残り欠陥が発生したとして
も、これによりエッチング除去されるべき領域にエッチ
ング除去されない部分が生じることはない。よって、こ
のように製造された位相シフトマスクを用いてウェハ上
のレジスト膜を露光させる場合、良好な解像度が得ら
れ、かつパターン形状の不良も生じない。
【０２３６】加えて、本実施例では、基板４０１が第３
の実施例のように単層構造ではない。すなわち、基板４
０１は、石英基板４１１とエッチングストッパ膜４１３
とシリコン酸化膜４１５との３層構造よりなっている。
このエッチングストッパ膜４１３は、シリコン酸化膜４
１５をエッチングするときにエッチングストッパの役割
をなす。このため、シリコン酸化膜４１５のエッチング
時にエッチングストッパ膜４１３がエッチングされるこ
とはほとんどない。よって、図３９に示すように、第１
の光透過部４０１ａの表面と第２の光透過部４０１ｂの
表面との間の距離ｄ1 は容易に制御できる。
の実施例のように単層構造ではない。すなわち、基板４
０１は、石英基板４１１とエッチングストッパ膜４１３
とシリコン酸化膜４１５との３層構造よりなっている。
このエッチングストッパ膜４１３は、シリコン酸化膜４
１５をエッチングするときにエッチングストッパの役割
をなす。このため、シリコン酸化膜４１５のエッチング
時にエッチングストッパ膜４１３がエッチングされるこ
とはほとんどない。よって、図３９に示すように、第１
の光透過部４０１ａの表面と第２の光透過部４０１ｂの
表面との間の距離ｄ1 は容易に制御できる。
【０２３７】すなわち、エッチングストッパ膜４１３を
シリコン酸化膜４１５の下層に設けたため、厳密にシリ
コン酸化膜４１５のエッチング量を制御せずとも、第１
および第２の光透過部４０１ａ、４０１ｂの表面間の距
離を所望の距離ｄ1 に容易に制御できる。第１および第
２の光透過部４０１ａ、４０１ｂの位相シフト角の差は
この距離ｄ1 により決定される。ゆえに、基板４０１を
上述の３層構造とすることにより、容易に第１の光透過
部４０１ａと第２の光透過部４０１ｂとの位相シフト角
の差を制御することが可能となる。したがって、位相シ
フト角の制御性が極めて良好となる。
シリコン酸化膜４１５の下層に設けたため、厳密にシリ
コン酸化膜４１５のエッチング量を制御せずとも、第１
および第２の光透過部４０１ａ、４０１ｂの表面間の距
離を所望の距離ｄ1 に容易に制御できる。第１および第
２の光透過部４０１ａ、４０１ｂの位相シフト角の差は
この距離ｄ1 により決定される。ゆえに、基板４０１を
上述の３層構造とすることにより、容易に第１の光透過
部４０１ａと第２の光透過部４０１ｂとの位相シフト角
の差を制御することが可能となる。したがって、位相シ
フト角の制御性が極めて良好となる。
【０２３８】なお、本実施例の位相シフトマスクにおい
ては、遮光膜４０３の代わりに第１および第２の実施例
で用いた半遮光膜を用いることができる。この半遮光膜
としては、たとえばクロム膜が用いられる。またそのク
ロム膜の膜厚は、露光光を１０％透過させるとすれば、
露光光としてｉ線を用いた場合には約２００Åであり、
ＫｒＦエキシマレーザ光を用いた場合には約１５０Åで
ある。
ては、遮光膜４０３の代わりに第１および第２の実施例
で用いた半遮光膜を用いることができる。この半遮光膜
としては、たとえばクロム膜が用いられる。またそのク
ロム膜の膜厚は、露光光を１０％透過させるとすれば、
露光光としてｉ線を用いた場合には約２００Åであり、
ＫｒＦエキシマレーザ光を用いた場合には約１５０Åで
ある。
【０２３９】またクロム膜の膜厚は、用いる露光光の波
長および設定する透過率によって異なるため、１００〜
３００Åの範囲内で設定されればよい。
長および設定する透過率によって異なるため、１００〜
３００Åの範囲内で設定されればよい。
【０２４０】密集パターンと孤立パターンとが混在する
パターンに、半遮光膜を用いた本実施例の位相シフトマ
スクを適用した場合、たとえば位相シフトマスクの具体
的構成は図４３（ａ）、図４４（ａ）に示すようにな
る。
パターンに、半遮光膜を用いた本実施例の位相シフトマ
スクを適用した場合、たとえば位相シフトマスクの具体
的構成は図４３（ａ）、図４４（ａ）に示すようにな
る。
【０２４１】図４３（ａ）および図４４（ａ）を参照し
て石英基板４１１の表面全面にエッチングストッパ膜４
１３が形成されている。このエッチングストッパ膜４１
３の所定領域上にシリコン酸化膜４１５が形成されてい
る。このシリコン酸化膜４１５には、エッチングストッ
パ膜４１３に達する溝が形成されている。この溝の側壁
は、シリコン酸化膜４１５の膜厚と実質的に同じ半径の
曲率を有している。
て石英基板４１１の表面全面にエッチングストッパ膜４
１３が形成されている。このエッチングストッパ膜４１
３の所定領域上にシリコン酸化膜４１５が形成されてい
る。このシリコン酸化膜４１５には、エッチングストッ
パ膜４１３に達する溝が形成されている。この溝の側壁
は、シリコン酸化膜４１５の膜厚と実質的に同じ半径の
曲率を有している。
【０２４２】シリコン酸化膜４１５の形成された部分が
第１の光透過部４０１ａとなり、シリコン酸化膜４１５
の形成されていない部分が第２の光透過部４０１ｂとな
る。曲率をなすシリコン酸化膜４１５の側壁を覆い、か
つ第１および第２の光透過部４０１ａ、４０１ｂの所定
領域を露出するように半遮光膜４０３が形成されてい
る。
第１の光透過部４０１ａとなり、シリコン酸化膜４１５
の形成されていない部分が第２の光透過部４０１ｂとな
る。曲率をなすシリコン酸化膜４１５の側壁を覆い、か
つ第１および第２の光透過部４０１ａ、４０１ｂの所定
領域を露出するように半遮光膜４０３が形成されてい
る。
【０２４３】図４３（ａ）、図４４（ａ）に示す位相シ
フトマスクを用いて形成したレジストパターンは、図４
３（ｂ）、図４４（ｂ）に各々示されている。レジスト
パターン１２１ｉの領域Ｅ41およびレジストパターン１
２１ｈの領域Ｅ42は密集パターン領域であり、レジスト
パターン１２１ｉの領域Ｆ41はいわゆる孤立抜きパター
ンである。またレジストパターン１２１ｈの領域Ｆ42、
Ｆ43はいわゆる孤立残しパターンである。
フトマスクを用いて形成したレジストパターンは、図４
３（ｂ）、図４４（ｂ）に各々示されている。レジスト
パターン１２１ｉの領域Ｅ41およびレジストパターン１
２１ｈの領域Ｅ42は密集パターン領域であり、レジスト
パターン１２１ｉの領域Ｆ41はいわゆる孤立抜きパター
ンである。またレジストパターン１２１ｈの領域Ｆ42、
Ｆ43はいわゆる孤立残しパターンである。
【０２４４】また半遮光膜を用いた本実施例の位相シフ
トマスクでは、図３３に示す半遮光膜４０３の寸法Ｓ15
を２λ×ｎより小さく、もしくは大きくすることによ
り、レベンソン方式マスクハーフトーン方式の位相シフ
ト効果を選択することができる。
トマスクでは、図３３に示す半遮光膜４０３の寸法Ｓ15
を２λ×ｎより小さく、もしくは大きくすることによ
り、レベンソン方式マスクハーフトーン方式の位相シフ
ト効果を選択することができる。
【０２４５】具体的には、図４３の密集パターン領域Ｅ
41の半遮光膜４１３の寸法Ｓ16は２λ×ｎより小さく
し、孤立パターン領域の半遮光膜４０３の寸法Ｓ17は２
λ×ｎより大きくする。これにより、密集パターン領域
Ｅ41においてはレベンソン方式の位相シフト効果が得ら
れ、かつ孤立パターン領域ではハーフトーン方式の位相
シフト効果が得られる。したがって、密集パターンおよ
び孤立パターンの双方で高い解像度が得られる。
41の半遮光膜４１３の寸法Ｓ16は２λ×ｎより小さく
し、孤立パターン領域の半遮光膜４０３の寸法Ｓ17は２
λ×ｎより大きくする。これにより、密集パターン領域
Ｅ41においてはレベンソン方式の位相シフト効果が得ら
れ、かつ孤立パターン領域ではハーフトーン方式の位相
シフト効果が得られる。したがって、密集パターンおよ
び孤立パターンの双方で高い解像度が得られる。
【０２４６】また半遮光膜を用いた本実施例の位相シフ
トマスクでは、位相シフト効果を用いて密集パターンお
よび孤立パターンの双方を形成することができる。この
ため、露光光のコヒーレンシσを位相シフトマスクに適
した値（０．３）に設定することができる。したがっ
て、密集パターンおよび孤立パターンの双方で高い解像
度が得ることができる。
トマスクでは、位相シフト効果を用いて密集パターンお
よび孤立パターンの双方を形成することができる。この
ため、露光光のコヒーレンシσを位相シフトマスクに適
した値（０．３）に設定することができる。したがっ
て、密集パターンおよび孤立パターンの双方で高い解像
度が得ることができる。
【０２４７】なお、第１〜第４の実施例において、半遮
光膜３、２０３、３０３、４０３として、クロムを用い
たが、特にクロムに限定されるものではなく、透過率の
みを制御でき、実質位相を変化させないい材質であれば
どのようなものでも適用することができる。
光膜３、２０３、３０３、４０３として、クロムを用い
たが、特にクロムに限定されるものではなく、透過率の
みを制御でき、実質位相を変化させないい材質であれば
どのようなものでも適用することができる。
【０２４８】なお本実施例においては、基板４０１が石
英基板４１１とエッチングストッパ膜４１３とシリコン
酸化膜４１５との３層構造からなる場合について説明し
たが、これに限定されるものではない。具体的には、少
なくとも互いに被エッチング特性の異なる２層の積層構
造よりなっていればよく、３層以上の積層構造であって
もよい。
英基板４１１とエッチングストッパ膜４１３とシリコン
酸化膜４１５との３層構造からなる場合について説明し
たが、これに限定されるものではない。具体的には、少
なくとも互いに被エッチング特性の異なる２層の積層構
造よりなっていればよく、３層以上の積層構造であって
もよい。
【０２４９】また本実施例においては、エッチングスト
ッパ膜４１３がＳｎＯあるいはＡｌ 2 Ｏ3 よりなる場合
について説明したが、これに限られるものではない。具
体的には、９０％以上の透過率を有し、シリコン酸化膜
のウエットエッチングに対して耐性を有する材料であれ
ばよい。
ッパ膜４１３がＳｎＯあるいはＡｌ 2 Ｏ3 よりなる場合
について説明したが、これに限られるものではない。具
体的には、９０％以上の透過率を有し、シリコン酸化膜
のウエットエッチングに対して耐性を有する材料であれ
ばよい。
【０２５０】またシリコン酸化膜４１５はこの材料に限
られるものではなく、少なくとも透過率が９０％以上の
材料であればよい。またシリコン酸化膜の膜厚は４００
０Åであるとして説明したが、この膜厚はその材質によ
って異なる。すなわち、膜厚ｄは、
られるものではなく、少なくとも透過率が９０％以上の
材料であればよい。またシリコン酸化膜の膜厚は４００
０Åであるとして説明したが、この膜厚はその材質によ
って異なる。すなわち、膜厚ｄは、
【０２５１】
【数１】
【０２５２】（λ0 ：露光光の波長、ｎ：シフター材の
屈折率）で示す関係を満たす値であればよい。
屈折率）で示す関係を満たす値であればよい。
【０２５３】第１〜第４の実施例において、石英基板
１、２０１、３０１、４１１は、石英である必要はな
く、少なくとも透過率が９０％以上の材料よりなってい
ればよい。
１、２０１、３０１、４１１は、石英である必要はな
く、少なくとも透過率が９０％以上の材料よりなってい
ればよい。
【０２５４】また、第３および第４の実施例において、
ドープトアモルファスシリコン膜３０５、４０５は、こ
れ以外の材料よりなっていてもよい。具体的にはＭｏＳ
ｉ2などのように導電性があり、かつ耐フッ酸性に優れ
た材料であればよい。なお、係る材料の特性として導電
性が必要な理由としては、この膜の表面上に塗布された
レジスト膜に電子線ビーム描画法により露光を行なうた
めである。このため、この膜の表面上に形成されるレジ
スト膜に電子線ビーム描画法以外の方法により露光を施
す場合には、係る膜の特性として導電性は不要である。
ドープトアモルファスシリコン膜３０５、４０５は、こ
れ以外の材料よりなっていてもよい。具体的にはＭｏＳ
ｉ2などのように導電性があり、かつ耐フッ酸性に優れ
た材料であればよい。なお、係る材料の特性として導電
性が必要な理由としては、この膜の表面上に塗布された
レジスト膜に電子線ビーム描画法により露光を行なうた
めである。このため、この膜の表面上に形成されるレジ
スト膜に電子線ビーム描画法以外の方法により露光を施
す場合には、係る膜の特性として導電性は不要である。
【０２５５】また遮光膜３０３、４０３はクロム（Ｃ
ｒ）よりなる場合について説明したが、これに限定され
るものではない。具体的には、ＣｒＯ／Ｃｒ／ＣｒＯな
どのような多層膜であってもよい。遮光膜３０３、４０
３に求められる特性としては、露光光を透過しないこ
と、耐薬品性に優れていること（洗浄時を考慮）、密着
性があることなどがある。それゆえ、これらの特性を満
たす材料であれば遮光膜３０３、４０３に適用すること
が可能である。
ｒ）よりなる場合について説明したが、これに限定され
るものではない。具体的には、ＣｒＯ／Ｃｒ／ＣｒＯな
どのような多層膜であってもよい。遮光膜３０３、４０
３に求められる特性としては、露光光を透過しないこ
と、耐薬品性に優れていること（洗浄時を考慮）、密着
性があることなどがある。それゆえ、これらの特性を満
たす材料であれば遮光膜３０３、４０３に適用すること
が可能である。
【０２５６】加えて、第１〜第４の実施例において説明
した寸法・材質などは、これに限定されるものではな
く、任意に選択できるものである。
した寸法・材質などは、これに限定されるものではな
く、任意に選択できるものである。
【０２５７】
【０２５８】
【０２５９】
【０２６０】
【発明の効果】本発明の位相シフトマスクでは、基板の
段差の側壁が段差の高さと実質的に同じ半径の曲率をな
す形状を有している。このため、この段差部上に遮光膜
が形成された場合、遮光膜の基板に対する密着性が向上
する。
段差の側壁が段差の高さと実質的に同じ半径の曲率をな
す形状を有している。このため、この段差部上に遮光膜
が形成された場合、遮光膜の基板に対する密着性が向上
する。
【０２６１】また、段差がなだらかに形成されているた
め、洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラップ
されることは防止される。
め、洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラップ
されることは防止される。
【０２６２】本発明の好ましい１の局面に従う位相シフ
トマスクでは、基板が互いに被エッチング特性の異なる
材料からなる第１および第２の膜を有している。このた
め、第１の光透過部と第２の光透過部との位相シフト角
の制御性が極めて良好となる。したがって、所望のパタ
ーン形状を容易に得ることができる。
トマスクでは、基板が互いに被エッチング特性の異なる
材料からなる第１および第２の膜を有している。このた
め、第１の光透過部と第２の光透過部との位相シフト角
の制御性が極めて良好となる。したがって、所望のパタ
ーン形状を容易に得ることができる。
【０２６３】
【０２６４】
【０２６５】本発明の位相シフトマスクを用いた露光方
法では、遮光膜の基板に対する密着性が良好で、かつ異
物がトラップされ難い位相シフトマスクが用いられる。
このため、欠陥によりパターン形状の不良が生じ難く、
所望のパターン形状を容易に得ることができる。
法では、遮光膜の基板に対する密着性が良好で、かつ異
物がトラップされ難い位相シフトマスクが用いられる。
このため、欠陥によりパターン形状の不良が生じ難く、
所望のパターン形状を容易に得ることができる。
【０２６６】
【０２６７】本発明の位相シフトマスクの製造方法で
は、基板の主表面が等方的にエッチングされる。このた
め、このエッチングで形成される段差は異方性エッチン
グが施される場合に比較してなだらかな形状となる。よ
って、この段差部上に遮光膜が形成された場合、遮光膜
の基板に対する密着性が向上する。
は、基板の主表面が等方的にエッチングされる。このた
め、このエッチングで形成される段差は異方性エッチン
グが施される場合に比較してなだらかな形状となる。よ
って、この段差部上に遮光膜が形成された場合、遮光膜
の基板に対する密着性が向上する。
【０２６８】また、段差がなだらかに形成されるため、
洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラップされ
ることは防止される。
洗浄工程において生じる異物が段差底部にトラップされ
ることは防止される。
【０２６９】さらに、等方的なエッチングでは、エッチ
ャントがマスクの下側にも回り込む。それゆえ、仮に基
板上に残り欠陥があったとしても、このエッチングによ
りエッチャントが残り欠陥の下側に回り込み、基板のそ
の部分を除去する。よって、残り欠陥は下層を失って脱
落する。ゆえに、残り欠陥があった場合でも、等方的に
エッチングすることにより、基板のエッチング除去すべ
き領域にエッチング除去されない部分が生じることはな
い。したがって、解像度の低下およびパターン形状の不
良は防止される。
ャントがマスクの下側にも回り込む。それゆえ、仮に基
板上に残り欠陥があったとしても、このエッチングによ
りエッチャントが残り欠陥の下側に回り込み、基板のそ
の部分を除去する。よって、残り欠陥は下層を失って脱
落する。ゆえに、残り欠陥があった場合でも、等方的に
エッチングすることにより、基板のエッチング除去すべ
き領域にエッチング除去されない部分が生じることはな
い。したがって、解像度の低下およびパターン形状の不
良は防止される。
【０２７０】本発明の好ましい局面に従う位相シフトマ
スクの製造方法では、基板が互いに被エッチング特性の
異なる材料からなる第１および第２の膜を有している。
したがって、第１の光透過部と第２の光透過部との位相
シフト角の制御性が極めて良好となり、それにより所望
のパターン形状を容易に形成できる位相シフトマスクを
製造できる。
スクの製造方法では、基板が互いに被エッチング特性の
異なる材料からなる第１および第２の膜を有している。
したがって、第１の光透過部と第２の光透過部との位相
シフト角の制御性が極めて良好となり、それにより所望
のパターン形状を容易に形成できる位相シフトマスクを
製造できる。
【図１】本発明の第１の実施例における位相シフトマス
クの構成を概略的に示す断面図である。
クの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例における位相シフトマス
クの製造方法を示す概略断面図である。
クの製造方法を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例における位相シフトマス
クでは密集パターンにおいて高い解像度が得られること
を説明するための図であり、（ａ）は本実施例の位相シ
フトマスクの概略断面図であり、（ｂ）はウェハ上の光
強度を示す図である。
クでは密集パターンにおいて高い解像度が得られること
を説明するための図であり、（ａ）は本実施例の位相シ
フトマスクの概略断面図であり、（ｂ）はウェハ上の光
強度を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例における位相シフトマス
クでは孤立パターンにおいて高い解像度が得られること
を説明するための図であり、（ａ）は本実施例の位相シ
フトマスクの概略断面図であり、（ｂ）はウェハ上の光
強度を示す図である。
クでは孤立パターンにおいて高い解像度が得られること
を説明するための図であり、（ａ）は本実施例の位相シ
フトマスクの概略断面図であり、（ｂ）はウェハ上の光
強度を示す図である。
【図５】レジストを露光するときの露光量とレジストが
現像された後のレジスト残膜との関係を示すグラフであ
る。
現像された後のレジスト残膜との関係を示すグラフであ
る。
【図６】本発明の第１の実施例における位相シフトマス
クを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパター
ンに適用した場合の構成およびそれにより形成されるレ
ジストパターンを概略的に示す断面図である。
クを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパター
ンに適用した場合の構成およびそれにより形成されるレ
ジストパターンを概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施例における位相シフトマス
クを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパター
ンに適用した場合の構成およびそれにより形成されるレ
ジストパターンを概略的に示す断面図である。
クを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパター
ンに適用した場合の構成およびそれにより形成されるレ
ジストパターンを概略的に示す断面図である。
【図８】レベンソン方式の位相シフトマスクと通常のマ
スクとについて、ウェハ上の遮光膜の寸法と焦点深度と
の関係を示すグラフである。
スクとについて、ウェハ上の遮光膜の寸法と焦点深度と
の関係を示すグラフである。
【図９】遮光膜の寸法と露光パターンとの関係を説明す
るための図である。
るための図である。
【図１０】本発明の第１の実施例における位相シフトマ
スクを用いた露光方法を実現する光学システムの模式図
である。
スクを用いた露光方法を実現する光学システムの模式図
である。
【図１１】密集パターンおよび孤立パターンを有する具
体的回路パターンの平面図である。
体的回路パターンの平面図である。
【図１２】絞りの構成を概略的に示す平面図である。
【図１３】本発明の第２の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。
スクの構成を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施例における位相シフトマ
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施例における位相シフトマ
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
【図１９】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。
スクの構成を概略的に示す断面図である。
【図２０】図１９の領域Ｄ1 を拡大して示す部分断面図
である。
である。
【図２１】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図２２】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図２３】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図２４】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図２５】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
【図２６】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
【図２７】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
【図２８】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第８工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第８工程を示す概略断面図である。
【図２９】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法において残り欠陥が生じた場合を説明す
るための第１工程図である。
スクの製造方法において残り欠陥が生じた場合を説明す
るための第１工程図である。
【図３０】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法において残り欠陥が生じた場合を説明す
るための第２工程図である。
スクの製造方法において残り欠陥が生じた場合を説明す
るための第２工程図である。
【図３１】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
【図３２】本発明の第３の実施例における位相シフトマ
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
【図３３】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの構成を概略的に示す断面図である。
スクの構成を概略的に示す断面図である。
【図３４】図３３の領域Ｄ2 を拡大して示す部分断面図
である。
である。
【図３５】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図３６】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図３７】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図３８】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図３９】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
【図４０】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
【図４１】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
【図４２】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクの製造方法の第８工程を示す概略断面図である。
スクの製造方法の第８工程を示す概略断面図である。
【図４３】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
【図４４】本発明の第４の実施例における位相シフトマ
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
スクを密集パターンおよび孤立パターンの混在するパタ
ーンに用いた場合の構成およびそれによって形成される
レジストパターンを概略的に示す断面図である。
【図４５】従来の位相シフトマスクを用いた露光方法の
模式図である。
模式図である。
【図４６】通常のフォトマスクを使用したときのマスク
断面、マスク上の電場およびウェハ上の光強度について
説明するための図である。
断面、マスク上の電場およびウェハ上の光強度について
説明するための図である。
【図４７】レベンソン方式の位相シフトマスクを使用し
たときのマスク断面、マスク上の電場およびウェハ上の
光強度について説明するための図である。
たときのマスク断面、マスク上の電場およびウェハ上の
光強度について説明するための図である。
【図４８】ハーフトーン方式の位相シフトマスクを使用
したときのマスク断面、マスク上の電場およびウェハ上
の光強度について説明するための図である。
したときのマスク断面、マスク上の電場およびウェハ上
の光強度について説明するための図である。
【図４９】従来の位相シフトマスクの構成を概略的に示
す断面図である。
す断面図である。
【図５０】従来の位相シフトマスクの製造方法の第１工
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
【図５１】従来の位相シフトマスクの製造方法の第２工
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
【図５２】従来の位相シフトマスクの製造方法の第３工
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
【図５３】従来の位相シフトマスクの製造方法の第４工
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
【図５４】従来の位相シフトマスクの製造方法の第５工
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
【図５５】従来の位相シフトマスクの製造方法の第６工
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
【図５６】従来の位相シフトマスクの製造方法の第７工
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
【図５７】従来の位相シフトマスクの製造方法の第８工
程を示す概略断面図である。
程を示す概略断面図である。
【図５８】先行技術文献に示された位相シフトマスクの
製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図５９】先行技術文献に示された位相シフトマスクの
製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図６０】先行技術文献に示された位相シフトマスクの
製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図６１】先行技術文献に示された位相シフトマスクの
製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図６２】先行技術文献に示された位相シフトマスクの
製造方法における弊害を説明するための第１工程図であ
る。
製造方法における弊害を説明するための第１工程図であ
る。
【図６３】先行技術文献に示された位相シフトマスクの
製造方法における弊害を説明するための第２工程図であ
る。
製造方法における弊害を説明するための第２工程図であ
る。
【図６４】従来の位相シフトマスクの製造方法の利点を
説明するための第１工程図である。
説明するための第１工程図である。
【図６５】従来の位相シフトマスクの製造方法の利点を
説明するための第２工程図である。
説明するための第２工程図である。
【図６６】従来のハーフトーン方式の位相シフトマスク
の構成を概略的に示す断面図である。
の構成を概略的に示す断面図である。
【図６７】従来のレベンソン方式の位相シフトマスクで
孤立パターンを形成する場合の弊害を説明するための図
である。
孤立パターンを形成する場合の弊害を説明するための図
である。
【図６８】従来のハーフトーン方式の位相シフトマスク
で密集パターンを形成する場合の弊害を説明するための
図である。
で密集パターンを形成する場合の弊害を説明するための
図である。
【図６９】従来の位相シフトマスクにおいて、遮光膜の
密着性が低下することを説明するための概略断面図であ
る。
密着性が低下することを説明するための概略断面図であ
る。
【図７０】従来の位相シフトマスクについて、異物の残
留による弊害を説明するための第１工程図である。
留による弊害を説明するための第１工程図である。
【図７１】従来の位相シフトマスクについて、異物の残
留による弊害を説明するための第２工程図である。
留による弊害を説明するための第２工程図である。
【図７２】従来の位相シフトマスクについて、異物の残
留による弊害を説明するための第３工程図である。
留による弊害を説明するための第３工程図である。
【図７３】従来の位相シフトマスクについて、異物の残
留による弊害を説明するための第４工程図である。
留による弊害を説明するための第４工程図である。
【図７４】従来の位相シフトマスクについて遮光膜の段
差部上に異物が残留した場合の弊害を説明するための概
略断面図である。
差部上に異物が残留した場合の弊害を説明するための概
略断面図である。
【図７５】従来の位相シフトマスクについて、残り欠陥
による弊害を説明するための第１工程図である。
による弊害を説明するための第１工程図である。
【図７６】従来の位相シフトマスクについて、残り欠陥
による弊害を説明するための第２工程図である。
による弊害を説明するための第２工程図である。
【図７７】従来の位相シフトマスクについて、残り欠陥
による弊害を説明するための第３工程図である。
による弊害を説明するための第３工程図である。
【図７８】従来の位相シフトマスクについて、残り欠陥
が部分的に生じた場合の弊害を説明するための概略断面
図である。
が部分的に生じた場合の弊害を説明するための概略断面
図である。
【図７９】残り欠陥が部分的に生じた位相シフトマスク
を用いてパターニングした配線層の構成を示す概略平面
図である。
を用いてパターニングした配線層の構成を示す概略平面
図である。
１、２０１、３０１ 石英基板 １ａ、２０１ａ、３０１ａ、４０１ａ 第１の光透過部 １ｂ、２０１ｂ、３０１ｂ、４０１ｂ 第２の光透過部 ３、２０３ 半遮光膜 ３０３、４０３ 遮光膜 ２０、２２０、３２０、４２０ 位相シフトマスク ４０１ 基板 ４１１ 石英基板 ４１３ エッチングストッパ膜 ４１５ シリコン酸化膜
Claims (5)
- 【請求項１】 露光光を透過する第１の光透過部と、前
記第１の光透過部を透過する露光光の位相と異なった位
相で露光光を透過する第２の光透過部とを有し、前記第
１の光透過部の表面と前記第２の光透過部の表面とが所
定高さの段差を構成する基板と、 前記基板の段差を覆い、前記第１および第２の光透過部
の所定領域を露出する遮光膜とを備え、 前記基板の段差の側壁は、前記段差の高さと実質的に同
じ半径の曲率をなす凹状の形状を有している、位相シフ
トマスク。 - 【請求項２】 前記基板は、第１の膜と、前記第１の膜
上に形成され前記第１の膜と異なる被エッチング特性を
有する材料からなる第２の膜とを有し、 前記第１の光透過部の表面は前記第１の膜の表面よりな
り、前記第２の光透過部の表面は前記第２の膜の表面よ
りなる、請求項１に記載の位相シフトマスク。 - 【請求項３】 光源から露光光を発する工程と、 前記露光光を位相シフトマスクに照射する工程と、 前記位相シフトマスクを透過した露光光を被エッチング
膜上のフォトレジストに投射し、感光させる工程とを備
え、 前記位相シフトマスクは、 前記露光光を透過する第１の光透過部と、前記第１の光
透過部を透過する露光光の位相と異なった位相で露光光
を透過する第２の光透過部とを有し、前記第１の光透過
部の表面と前記第２の光透過部の表面とが所定高さの段
差を構成する基板と、 前記基板の段差を覆い、前記第１および第２の光透過部
の所定領域を露出する遮光膜とを備え、 前記基板の段差の側壁は、前記段差の高さと実質的に同
じ半径の曲率をなす凹状の形状を有する、露光方法。 - 【請求項４】 露光光を透過する基板の主表面上に所定
の形状のマスクを形成する工程と、 前記マスクを用いて前記基板の主表面を等方的にエッチ
ングすることにより、第１の光透過部と、前記第１の光
透過部を透過する露光光と異なった位相で露光光を透過
する第２の光透過部とを前記基板に形成し、かつ前記第
１の光透過部の表面と前記第２の光透過部の表面との間
に所定高さの段差を形成する工程と、 エッチングされた前記基板の主表面上に、前記段差に沿
うように前記主表面に密着して遮光膜を形成する工程
と、 前記第１の光透過部の所定領域と前記第２の光透過部の
所定領域とを露出するように、露光光の透過を遮る遮光
膜にパターンを形成する工程とを備えた、位相シフトマ
スクの製造方法。 - 【請求項５】 前記基板は、第１の膜と、前記第１の膜
上に形成され前記第１の膜と異なる被エッチング特性を
有する材料からなる第２の膜とを有し、 前記基板の主表面を等方的にエッチングする工程は、前
記第１の膜の表面が露出するまで前記第２の膜の所定部
分を除去することを含む、請求項４に記載の位相シフト
マスクの製造方法。
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