JPH0683034A - 露光用マスク、露光マスク用基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ごみの付着や欠陥の発生を招くこ
となく複数の半透明膜を容易に形成することができ、工
程の簡略化をはかり得、高精度の露光マスクを提供する
ことを目的とする。 【構成】 本発明では、透光性基板上にマスクパタ―ン
を形成した露光用マスクにおいて、マスクパタ―ンは、
露光光に対する光路長が透光性基板１０の透明部分とは
所定量だけ異なるように構成された半透明膜パタ―ンを
含み、且つこの半透明膜パタ―ンは同一の元素（Ｓｉ）
を含む組成の異なるＳｉ層１１とＳｉ₃ Ｎ₄ 層１２を、
それぞれ最適な膜厚に積層して形成されていることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光リソグラフィ技術に
用いられる露光用マスクに係わり、特に半透明膜パタ―
ンからなる位相シフタを形成した露光用マスク、露光マ
スク用基板、及び露光用マスクの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路は、高集積化、微
細化の一途を辿っている、このような半導体集積回路の
製造に際し、リソグラフィ技術は加工の要として特に重
要である。

【０００３】現在のリソグラフィ技術では、マスクパタ
―ンを縮小光学系を介してＬＳＩ基板上に投影露光する
方法が主に用いられているが、高圧水銀ランプを光源と
するなら最小線幅０．５μｍ程度が限度である。０．５
μｍ以下のパタ―ン寸法にはＫｒＦエキシマレ―ザ或い
は電子線を用いた直接描画技術や、Ｘ線等倍露光技術の
開発が進められているが、量産性、プロセスの多用性等
の理由から、光リソグラフィに対する期待は非常に大き
くなっている。

【０００４】このような状況の中で光源に対しては、ｇ
線，ｉ線，エキシマレ―ザ，Ｘ線等種々の光源の採用が
検討されており、またレジストに対しても新レジストの
開発やＲＥＬのような新レジスト処理が検討され、さら
には多層レジストプロセス，ＣＥＬ，イメ―ジリバ―ス
法等も研究が進められている。

【０００５】一方、最近では露光光源を変えずに微細化
をはかる試みがなされている。その１つの手法として、
位相シフト法がある。位相シフト法とは、光透過部に位
相反転層を設け隣接するパタ―ンからの光の回折の影響
を除去し、パタ―ン精度の向上をはかるものである。

【０００６】この位相シフト法の中でも、隣接する２つ
の光透過部に対し交互に１８０度の位相差を設けるよう
にしたレベンソン型位相シフトマスクがある。この方法
では３つ以上のパタ―ンが隣接する場合に効果を発揮す
るのは難しい。即ち、２つのパタ―ンの光位相差を１８
０度とした場合、もう１つのパタ―ンは先の２つのパタ
―ンのうち一方と同位相となる。その結果、位相差１８
０度のパタ―ン同士は解像するが、位相差０度のパタ―
ン同士では非解像となるという問題がある。この問題を
解決するためには、デバイス設計を根本から見直す必要
があり、直ちに、実用化するにはかなりの困難を有す
る。

【０００７】そこで位相シフト法を用い、かつデバイス
設計変更を必要としない手法としてハ―フト―ン型位相
シフトマスクがある。この位相シフト法の効果を最大限
に生かすには、透明部分と光半透過膜を透過した光の位
相差と両者の振幅透過率比を最適化することが重要であ
る。この位相差と振幅透過率比は、これらの膜の光学定
数（複素屈折率ｎ−ｉｋ：ここではｉは単位虚数）と膜
厚により一意的に決まる。つまり、所望の位相差と振幅
透過率比とを得るためには光学定数と膜厚とがある関係
を満足する必要がある。しかしながら、光学定数は物質
に固有の値であるため、所望の条件を単層膜で満足させ
ることは難しい。

【０００８】図１９は理想的なハ―フト―ン位相シフト
膜の構造を示したものである。この手法で形成されたマ
スクは、透光性基板１上に光透過部１ａと光半透過膜１
ｂとを形成してなり、光半透明膜１ｂを光透過部１ａに
対する振幅透過率１０〜４０％で形成し、かつここを透
過する光の位相を光透過部に対し１８０度変化させるも
のである。これらの目的を満足させるための第１の層２
と第１の層２により生じた位相差を併せて１８０度とな
るように調整する第２の層３との２層構造によって光半
透過膜１ｂを構成している。

【０００９】このように従来のハ―フト―ン型位相シフ
トマスクでは、ハ―フト―ン部を２層構造とし第１の層
２で振幅透過率を調整し、第２の層３で第１の層２によ
って生じた位相差と併せて１８０℃となるように調整し
ているが、これらの層に用いる材料として従来は第１の
層にＣｒ、ＭｏＳｉ等を用い、第２の層にＳｉＯ₂ 、Ｍ
ｇＦ₂ 、ＣａＦ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等を用いている。従っ
て、ハ―フト―ン部を形成するために、２種類の異なっ
た環境により膜形成を行う必要がある。例えば、第１の
膜作成のためにスパッタ装置を用いてＣｒを成膜し、第
２の膜作成のためにＣＶＤ法を用いてＳｉＯ₂ を成膜す
る方法などである。

【００１０】しかしながら、この種の方法では成膜を２
回に別けて行うため、搬送時のごみの付着等が生じ、欠
陥が増大するなどの問題が生じる。また、加工に際して
も、加工する元素が異なるため複数種の異質のガス（例
えばＣｒ／ＳｉＯ₂ 膜で半透明膜が構成されている場
合、Ｃｒを塩素系のガスで、ＳｉＯ₂ を弗素系のガスで
加工する）を用いてエッチングを行わなくてはならない
等の問題がある。また、第２の層に透明膜を用いている
が、透明膜は屈折率が小さいため位相シフタの膜厚は厚
くなる。このため、加工精度が悪いという問題もある。

【００１１】また、露光工程ではマスク上のパターン領
域以外に存在するアライメント用あるいは検査用マーク
から露光光が漏れるのを防ぐため、ブラインドが投影露
光装置に設けられ、パターン領域外の光をカットしてい
る。なおブラインドの像はウェハ上で１００μm 程度の
像のぼやけを生じるため、ウェハ上でパターン領域を区
切る役割はない。このため従来は図２０(a) に示すよう
にマスク上でパターン領域外周辺を覆うように遮光パタ
ーン１０１を形成していた。しかしながら半透明膜のみ
で露光用マスクを形成した場合、従来、パターン領域を
区切ることを目的としていた、パターン領域外周辺部に
存在する遮光パターンの代わりに図２０(b) に示すよう
に半透明パターン２０１を用いることになる。このとき
パターン領域境界に存在する半透明膜を通過した光は、
ウェハ上で隣接するパターンに対し半透明膜の透過率×
露光量だけ照射することになる。このため図２１に示す
ように照射領域では、実質的に露光量が過剰となりパタ
ーン領域の細りが生じたり、さらには焦点深度が不足す
るという問題が生じていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、ハ―
フト―ン型位相シフトマスクにおいては、半透明膜の形
成に際して工程数が多くなると共に、ごみの付着、欠陥
の発生が生じるという問題があり、位相シフト効果を最
大限に発揮させることは困難であった。

【００１３】また、半透明膜のみで露光用マスクを形成
した場合、従来パターン領域を区切ることを目的として
いたパターン領域外周辺分でも半透明パターンを用いる
ことになるため、パターン領域境界に存在する半透明膜
を通過した光は、ウェハ上で隣接するパターンに対し半
透明膜の透過率×露光量だけ照射することになる。この
ため照射領域では、実質的に露光量が過剰となりパター
ン領域の細りが生じたり、さらには焦点深度が不足する
という問題があった。

【００１４】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ごみの付着や欠陥の発生
を招くことなく複数層の半透明膜を容易に積層すること
ができ、工程の簡略化をはかり得て、かつ位相シフト効
果を最大限に発揮させることのできる露光マスク及びそ
の製造方法を提供することにある。

【００１５】また本発明では、半透明膜のみで露光用マ
スクを形成した場合にも、パターン領域の細りが生じた
り、さらには焦点深度が不足するというような問題のな
い露光マスクを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次のような構成を採用している。

【００１７】即ち本発明の第１は、透光性基板上にマス
クパタ―ンを形成した露光用マスクにおいて、マスクパ
タ―ンは、露光光に対する光路長が前記透光性基板の透
明部分とは所定量だけ異なるように構成された半透明膜
パタ―ンを含むものであり、半透明膜パタ―ンは同一の
元素を含む組成の異なる層を積層して形成したことを特
徴とする。

【００１８】また本発明の第２は、透光性基板上に露光
光に対する光路長が透明部分とは所定量だけ異なるよう
に構成された半透明膜を含むマスクパタ―ンを形成した
露光用マスクの製造方法において、半透明膜として、同
一の元素を含む組成の異なる層を順次積層することを特
徴とする。ここで同一の元素を含む組成の異なる層を順
次積層するに際しては、ターゲットを用いたスパッタリ
ング法、蒸着法、同一元素を含む異なるガスを順次切り
替えることによって形成するＣＶＤ法等を用いて形成さ
れる。

【００１９】また、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。

【００２０】(1) 半透明膜は、シリコン，シリコン化合
物，シリコンを含む混合物、ゲルマニウム，ゲルマニウ
ム化合物，ゲルマニウムを含む混合物、又はＣｒ，Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｃｄ或いは他の金属元素、金属
化合物及びこれらの酸化物、窒化物、水素化物、炭化
物、ハロゲン化物のうち、少なくとも１種類以上を含む
混合物の組成比を制御した複数の層からなること。

【００２１】(2) 複数層の半透明膜のうち少なくとも１
つの層を、スパッタリングにより作成し、その雰囲気中
に窒素ガス、酸素ガス、水素ガス、アセチレン等のガス
又はハロゲン元素を含むガスを混入させて、窒素、酸素
又はハロゲン元素の組成比を制御することにより、振幅
透過率を調整しつつ他の層を成膜すること。

【００２２】(3) 成膜された半透明膜パタ―ン表面にさ
らにイオン注入を行う工程や熱処理工程によって結晶状
態を変化させることにより、振幅透過率を微調整する改
質工程を含むこと。

【００２３】本発明の第３では、透光性基板上にマスク
パタ―ンを形成した露光用マスクにおいて、マスクパタ
―ンは、露光光に対する光路長が前記透光性基板の透明
部分とは所定量だけ異なるように構成された半透明膜パ
タ―ンを含み、この半透明膜パターンの上に部分的ある
いは全体にさらに半透明膜あるいは遮光膜を積層したこ
とを特徴とする。

【００２４】すなわち本発明の露光用マスクは、透光性
基板上に、前記透光性基板の透明部との位相差が、１８
０±１０度の範囲で異なりかつ振幅透過率１０乃至４０
％となるように調整された単層の半透明層または少なく
とも１層の半透明層と透明層とからなる多層の第１の半
透明膜からなる半透明パターンと、前記半透明パターン
の一部の領域にさらに積層され、該領域の振幅透過率が
５％以下となるように調整された遮光層あるいは振幅透
過率１０乃至４０％の第２の半透明膜とを具備したこと
を特徴とする。

【００２５】望ましくは、前記１部の領域が、少なくと
もウェハ上に転写されたとき半導体素子として寄与する
領域の外側周辺領域を含むようにしている。

【００２６】望ましくは、位相シフト層を構成する第１
の半透明膜と、位相シフト上に形成する第２の半透明膜
とが同一の組成であるようにしている。

【００２７】また望ましくは、位相シフト層を構成する
第１の半透明膜と、位相シフト上に形成する第２の半透
明膜とが少なくとも同一の元素を含むようにしている。

【００２８】望ましくはこの積層領域がウェハ上に転写
される領域外であるようにしている。 なおここで第１
の半透明膜パターンは、露光光に対する光路長が前記透
光性基板の透明部分とは所定量だけ異なるように屈折率
ｎと消衰係数ｋとを調整した半透明膜パタ―ン単層であ
ってもよいし、１層で屈折率ｎのみを調整し他の層で消
衰係数ｋを調整するようにしてもよい。

【００２９】本発明の第４の露光マスク用基板では、透
光性基板上に、前記透光性基板の透明部との位相差が、
１８０±１０度の範囲で異なりかつ振幅透過率１０乃至
４０％となるように調整された単層の半透明層または少
なくとも１層の半透明層と透明層からなる多層の第１の
半透明膜と、前記第１の半透明膜上全体または部分的に
さらに積層され、該領域の振幅透過率が５％以下となる
ように調整された遮光層あるいは振幅透過率１０乃至４
０％の第２の半透明膜と、前記第１の半透明膜と前記第
２の半透明膜との間に介在せしめられた酸化膜、窒化
膜、水酸化膜、炭化膜またはハロゲン化膜のいずれかか
らなる第３の膜とを具備している。

【００３０】本発明の第５の露光用マスクの製造方法で
は、透光性基板上に、前記透光性基板の透明部との位相
差が、１８０±１０度の範囲で異なりかつ振幅透過率１
０乃至４０％となるように調整された単層または多層の
第１の半透明膜を形成し、前記第１の半透明膜上に第３
の膜を形成し、さらにこの上層に、全体としての振幅透
過率が５％以下となるように調整された遮光層あるいは
振幅透過率１０乃至４０％の第２の半透明膜を形成し、
この第３の膜形成工程で形成された膜をエッチングスト
ッパーとして前記第２の半透明膜を選択的に除去するエ
ッチング工程とを含むようにしている。この第３の膜
は、導電性膜、酸化膜、水酸化膜、窒化膜、炭化膜また
はハロゲン化膜とする。

【００３１】望ましくは位相シフト層と半透明層または
遮光層との間に導電性膜を介在させるようにしている。

【００３２】望ましくは、酸化膜を自然酸化によりある
いは酸素元素を含むプラズマにより、あるいは酸化溶液
中に浸漬することによる酸化により形成するようにして
いる。

【００３３】

【作用】本発明によれば、半透明膜を少なくとも２層で
形成し、各層の一部の元素を共通にしているので、半透
明膜を同一の装置で作成することができ、さらにそのパ
タ―ニングに際しても同種のエッチャントでエッチング
することができる。従って、半透明膜を形成するための
工程の簡略化をはかることが可能となる。また、半透明
膜として所望の振幅透過率と位相差を得る単一層の組成
が分かったとしても、その組成の物質を実現するのは難
しい場合がある。このとき、上記単一層の組成と、一部
組成が異なる複数の層の全体としての組成が等しくなる
ように設定すれば、作り易い安定な複数の層で結果とし
て単一層と等価な層を形成することができる。つまり、
本発明のように同一元素を含む複数種の層で半透明膜を
形成することにより、製造工程の簡略化をはかることが
できると共に、位相シフト効果を最大限に発揮させるこ
とが可能となる。

【００３４】本発明の第３によれば、半透明パターンを
含むマスクにおいてパターン領域外の内少なくとも転写
によるウェハ上に光が到達する領域で、露光光を遮光す
るようにしているため、パターンの細りや焦点深度不足
を防ぐことができる。例えば、強度透過率２％を有する
ｉ線用半透明マスクを用いたポジレジストに対する露光
結果では、０．５５μm ライン・アンド・スペースパタ
ーンで適性露光量で所望の寸法に改造したパターンがさ
らに露光量×マスクの強度透過率に相当する光を１度照
射されることでパターン寸法が０．４９μm と所望の値
に対して約１０％寸法が細るという結果となっていた。
しかしながら上記構成によればパターン領域外のうち少
なくとも転写によりウェハ上に光が到達する領域で露光
光を遮光することができる。なお、この遮光のための半
透明膜はパターン領域外を遮光する他に、パターン領域
内に用いることも可能である。すなわち、複数回の露光
により半透明マスクパターンにより形成されたウェハ上
のレジストパターンパターンが膜厚の現象を著しく生じ
た場合、半透明パターンのエッジ部分を除く領域に半透
明膜を積層させることが可能で、これによりレジストパ
ターンの膜減の低減をはかることも可能である。

【００３５】本発明の第４によれば、位相シフト層を構
成する第１の半透明膜と、第２の半透明膜との間に酸化
膜または導電性膜を介在させるようにしているため、こ
の酸化膜または導電性膜がエッチングストッパーとして
として働くため、位相シフト層を良好に維持したまま選
択的に除去することができるため、容易にパターンの細
りや焦点深度不足のない良好な露光マスクを形成するこ
とが可能となる。

【００３６】また酸化膜を用いる場合は同一チャンバー
内で表面酸化を行うのみでよく、形成が極めて容易であ
る。

【００３７】さらに導電性膜を用いる場合は、チャージ
アップを防ぐことが可能となる。

【００３８】本発明の第６によれば、水酸化膜、窒化
膜、炭化膜、ハロゲン化膜、酸化膜、導電性膜等の第３
の膜がエッチングストッパーとしてとして働くため、位
相シフト層を良好に維持したまま選択的に除去すること
ができるため、容易にパターンの細りや焦点深度不足の
ない良好な露光マスクを形成することが可能となる。

【００３９】

【実施例】まず、実施例を説明する前に、本発明の基本
原理について説明する。

【００４０】半透明膜を単層で用いようとした場合、半
透明膜を透過する光の位相を透明な部分を透過する光の
位相に対し１８０度±１０％で制御することが必要で、
かつ半透明膜の透過率を所望の値にすることが必要であ
る。この±１０％という値はシミュレ―ションにより位
相差を１８０度からずらしていき、その場合の焦点深度
の劣化が１０％以内に収まる範囲は、１８０度±１０％
程度であることから定めたものである。

【００４１】半透明膜の位相シフトマスクで最大の解像
度を得るためには、半透明膜の光学定数は次の条件を満
たす必要がある。入射光の複素電界ベクトルをＥＯ、透
明領域を透過した光の複素電界ベクトルをＥ１とし、半
透明膜領域を透過した光の複素電界ベクトルをＥ２とす
ると、それらの関係は、 Ｅ１＝ｔ１・Ｅ０……(1) Ｅ２＝ｔ２・Ｅ０……(2) となる。但し、ｔ１、ｔ２は振幅透過率とする。

【００４２】また、位相シフトマスクで最大の効果を得
るためには、透過光の振幅透過率比及び位相差の間の関
係は、下記の(3) 式及び(4) 式で表され、 ０．１≦｜Ｅ１｜／｜Ｅ２｜≦０．４ ……(3) １７０度≦｜δ１−δ２｜≦１９０度 ……(4) となる。但し、 Ｅ１＝｜Ｅ１｜ｅｘｐ（δ１） Ｅ２＝｜Ｅ２｜ｅｘｐ（δ２） である。(1) ，(2) 式における半透明膜領域及び透過領
域の光の振幅透過率ｔ１、ｔ２は、これらの領域を構成
する物質と他の媒体との界面における反射率、透過率及
び膜の吸光度を考慮した該物質の膜厚Ｔにおける多重反
射を考えることで容易に求めることができる。物質の反
射率、透過率は、屈折率ｎ及び消衰係数ｋより求められ
る。また、膜の吸光度は消衰係数ｋより求めることがで
きる。

【００４３】ところで、今問題とする半透明膜は位相シ
フタ層であるので開孔部に対し位相差１８０度を考慮す
ると、膜厚Ｔは物質の屈折率ｎより Ｔ＝λ／２（ｎ−１） ……(5) となる。以上の変数から実測値として得られる透過率ｔ
は、 ｔ＝Ｆ（ｎ１，ｋ１，ｎ０，ｋ０，Ｔ） ……(6) により得られる。ここでｎ０，ｋ０は媒体の屈折率、消
衰係数を示しており特定の値であるから、(6) 式をｎ
１，ｋ１の関係として振幅透過率ｔを一意的に求めるこ
とができる。

【００４４】前述の考え方に基づき、例えば波長４３６
ｎｍのｇ線露光を想定して、位相を１８０±１０°、振
幅透過率を１５±５％とし、屈折率ｎを変化させて、対
応するｋを求めると図１２中に実線及び破線で示すカ―
ブが描ける。図５において、縦軸は消衰係数ｋ、横軸は
屈折率ｎを示し、破線（ａ）は振幅透過率１０％、位相
１７０度の時のｋとｎの関係を示す曲線、破線（ｂ）は
振幅透過率２０％、位相１９０度の時のｋとｎの関係を
示す曲線、破線（ｃ）は振幅透過率１５％、位相１８０
度の時のｋとｎ関係を示す曲線である。破線（ａ）及び
（ｂ）の間の領域がこの時の許容範囲となり、ある物質
の屈折率ｎ及び消衰係数ｋで定まる点が破線に挟まれた
範囲内であれば、その物質は単層膜でハ―フト―ン型位
相シフト膜の機能を持つことになる。

【００４５】ｇ線の場合この条件を満たす膜として図１
２中にポイントで示したアモルファスＳｉがある。しか
し、波長３６５ｎｍのｉ線露光を考えた場合、図１３に
示すように、アモルファスＳｉ（Ｎ２ガス０％のポイン
ト）は許容範囲外の値を取る。従って、ｉ線露光ではア
モルファスＳｉを用いた単層ハ―フト―ン位相シフト膜
の形成が不可能であることが分かる。

【００４６】ところで、ＳｉをＮ₂ 化したＳｉ₃ Ｎ
₄ （Ｎ₂ ガス８０％のポイント）について同様の検討を
行うとやはり許容範囲外となる。しかし、アモルファス
ＳｉとＳｉ₃ Ｎ₄ の２点を任意の曲線で結んだ場合、必
ず破線間に挟まれた領域を得ることが分かる。即ち、ア
モルファスＳｉとＳｉ₃ Ｎ₄ の中間的な物性を持つ物質
が在れば許容範囲内に入ることになる。この膜の作成に
ついては、ＳｉとＮ₂ による反応性スパッタが有効であ
る。このとき、Ｎ₂ の反応比を変えることで任意の物性
の膜を得ることができる。このときの物性値を黒丸で示
す。また、黒丸を通る曲線を描くと破線間の領域を通
り、ここで得られた最適条件は、スパッタリング時の窒
素ガスの流量が１５％の時のｎ＝３．３０，ｋ＝１．１
９であり、膜厚をＳ３．５ｎｍにすることにより振幅透
過率比が０．１４２，位相差が１８０度となる。このよ
うに反応比を変えたＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を形成することで、所
望の単層ハ―フト―ン型位相シフト膜を形成することが
できる。

【００４７】また、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレ
―ザによる露光を考えた場合、ｉ線露光の場合と同様
に、図１４に示すように、アモルファスＳｉ及びＳｉ₃
Ｎ₄ の物性値は、許容範囲外となるが、これらの中間的
な物性をもつ物質は許容範囲内に入ることが分かった。

【００４８】なお、境界条件の設定は位相を１８０度に
固定し、振幅透過率に余裕を持たせて設定したり、振幅
透過率を固定し位相に余裕を持たせて設定することも可
能である。また、許容とされる数値もレジストプロセス
等への影響及び効果を考え、本説明で述べた値を変更し
ても構わない。

【００４９】上記の条件を満たす材料として我々が鋭意
研究を行った結果、シリコン，シリコンを含む混合物、
シリコンを含む混合物、ゲルマニウム，ゲルマニウムを
含む化合物，ゲルマニウムを含む混合物のいずれか１種
或いは２種以上の混合物で形成される物質、又はＣｒ，
Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｃｏ或いは他の金属元素、金
属化合物及びこれらの酸化物、窒化物、水素化物、炭化
物、ハロゲン化物のうちいずれか１種或いは２種以上の
混合物で形成される物質について上述の２条件を満たす
ことが分かった。とりわけシリコンについてはｇ線領
域、ＳｉＮはｉ線，ＫｒＦ領域で非常に有効な半透明膜
であるといえる。これらの物質の特性について表１に示
す。

【００５０】 なお、半透明膜に対し、Ａｓ，Ｐ，Ｂなどのイオンを注
入することにより、形成された膜質の若干の調整、例え
ば光学定数の調整をはかることができる。

【００５１】また、シリコンに対しては５００℃以上に
加熱することにより、アモルファス状態を多結晶へ、ま
た多結晶から単結晶へと連続的或いは断続的に変化させ
ることができ、所望の物性状態が得られる。

【００５２】さて、今までは単一の半透明膜作成のため
の基本概念について述べたが、単一の半透明膜を作成し
ようとした場合、膜によっては化合物の組成比が難しい
場合もある。例えば、ｉ線単層半透明膜をシリコンと窒
素の組成比を調整して作成する場合、位相差と透過率が
最適とされる屈折率ｎと消衰係数ｋを満たすときのシリ
コンと窒素の組成比は、シリコン：窒素＝１：０．６０
程度でなくてはならない。これは、通常シリコンを窒素
化して得られるＳｉ₃ Ｎ₄ 膜の組成比（シリコン：窒素
＝１：１．３３）と比べ窒素の割合が小さく窒素流量の
微調整が必要となってくる。

【００５３】このように微調整が必要な場合、単層の半
透明膜を作成するよりも２つの組成比を変化させた２種
以上の半透明膜、例えばＳｉ（シリコン：窒素＝１：
０）とＳｉ₃ Ｎ₄ （シリコン：窒素＝１：１．３３）を
用いた多層膜で形成した方が望ましい。このとき、Ｓｉ
分子のスパッタ量１に対するＳｉ₃ Ｎ₄ 分子のスパッタ
量を求めると０．０４２が得られ、この条件下でスパッ
タを２回に別けて行えば多層の場合と同等の所望の半透
明位相シフト膜が得られる。また、ＫｒＦ用半透明膜を
ｉ線と同様にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜に別けて行うと、シリコン：
窒素＝１：０．９とすることが必要で、そのためにはＳ
ｉ分子のスパッタ量１に対してＳｉ₃ Ｎ₄分子のスパッ
タ量０．７４とすることで、ＳｉとＳｉ₃ Ｎ₄ 膜からな
る２種の半透明膜により所望の半透明膜位相シフトを得
ることができる。

【００５４】なお、これらの膜ではＳｉを共通元素と考
えて成膜しており、タ―ゲットにシリコンを用い、これ
をスパッタした後、窒素を流しながらシリコンをスパッ
タすることでＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を堆積している。このスパッ
タの工程ではタ―ゲットを１種類に固定しているため、
同一の装置を使用でき、また加工の際も共通元素Ｓｉに
対する加工のみで済むため、弗素系のガスを用いた反応
エッチングにより一度に加工することが可能である。Ｃ
ｒとＳｉＯ₂ という異なった元素からなる２層半透明位
相シフト膜と比べ、成膜、加工のそれぞれにおいて工程
の省略化ができる。

【００５５】また、半透明膜を形成する材料としてはＳ
ｉとＳｉ₃ Ｎ₄ に限るものではなく、種々の材料を選択
して使用することができる。図１５〜図１８に、各種材
料における屈折率と消衰係数との関係を示す。図１５は
Ｃｒ−ＣｒＯ₂ 、図１６はＡｌ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 、図１７は
Ｔｉ−ＴｉＯ、図１８はＧａＡｓ−ＧａＡｓＯである。
また、これらの図において、上図はｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）、下図はＫｒＦ線（波長２４８ｎｍ）の場合を示し
ている。これらの図において、上側の破線と下側の破線
との間の領域（許容範囲）に入るように各材料組成を決
定すればよい。ここで得られる組成は、本発明の場合だ
けでなく組成比を反応条件によりコントロ―ルして単層
の半透明膜形成する場合に適用できる。

【００５６】ここで、例えばＫｒＦ露光条件のＴｉ−Ｔ
ｉＯ遷移に見られるように、許容範囲と交わらない場合
には、本発明によるハ―フト―ン位相シフト膜を形成で
きないことも考えられる。また、ｉ線露光条件のＣｒ−
ＣｒＯ遷移に見られるように許容範囲内境界に終点物質
が存在する場合、露光時に振幅透過率２０％、位相差１
９０度を許容範囲と見なすことが可能であれば、終点物
質をそのまま使用することができる。

【００５７】実施例１ 図１は、本発明の第１の実施例に係わる露光用マスクの
製造工程を示す断面図である。この露光用マスクは、半
透明膜パタ―ンとしてスパッタリング法で形成したＳ
ｉ，Ｓｉ₃ Ｎ₄ の２層の半透明膜からなるパタ―ンを用
いたことを特徴とし、ｉ線投影露光用マスクとして用い
られるものである。

【００５８】まず、図１(a) に示すように、酸化シリコ
ン基板１０上にスパッタリング法により膜厚７１ｎｍの
シリコン膜１１を作成する。引き続き窒素ガスを導入し
ながらＳｉ₃ Ｎ₄ 膜１２を１９ｎｍ作成した。このと
き、２層からなる半透明位相シフト膜は、酸化シリコン
基板１０に対する位相差１８０度、振幅透過率２２．４
％であった。

【００５９】次いで、図１(b) に示すように、電子線用
レジスト１３を膜厚０．５μｍで堆積した後、さらに導
電性膜１４を０．２μｍ程度に形成する。

【００６０】次いで、図１(c) に示すように、導電性膜
１４上から電子線により３μＣ／ｃｍ² で描画し、さら
に現像を行ってレジスト１３のパタ―ンを形成する。こ
こで、導電性膜１４を形成するのはレジスト１３が絶縁
性であるとき電子線のチャ―ジアップを防ぐためであ
る。

【００６１】次いで、図１(d) に示すように、レジスト
パタ―ンをマスクとしてＣＦ₄ とＯ₂ との混合ガスによ
る反応性イオンエッチングにより、レジストパタ―ンか
ら露出するＳｉ₃ Ｎ₄ 膜１２及びシリコン膜１１を順次
除去する。そして、最後にレジストパタ―ンを除去する
ことにより、図１（ｅ）に示すように、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜１
２とシリコン膜１１からなる位相シフタを得ることがで
きる。

【００６２】なお、この例ではシリコン膜及びＳｉ₃ Ｎ
₄ 膜の形成をスパッタリングにより行ったが、ＣＶＤ法
によりそれぞれの膜を作成してもよい。さらに、シリコ
ン膜及びＳｉ₃ Ｎ₄ 膜の加工をＣＤＥ（ケミカルドライ
エッチング）、ウェツトエッチングにより行っても構わ
ない。

【００６３】このようにして形成された露光用マスクを
介して、ＰＦＲ７７５０（日本合成ゴム製）と称されて
いるレジストを１．５４μｍ塗布した基板に、ｇ線で１
／５縮小露光（ＮＡ＝０．５４，σ＝０．５）を行って
パタ―ンを形成した。このときの露光量は３００ｍＪ／
ｃｍ² であった。従来０．４５μｍパタ―ンでフォ―カ
スマ―ジン０μｍで解像していたものを、本実施例のマ
スクを用いることにより０．７μｍで解像することがで
きた。

【００６４】コンタクトホ―ルパタ―ン関しても従来の
露光で解像されなかった０．５０μｍパタ―ンがフォ―
カスマ―ジン１．５μｍで解像することが確認された。
また、このマスクを用いて転写し形成されたレジストパ
タ―ンをマスクとして基板の加工を行うことにより、よ
り良好な加工形状を得ることが可能となる。

【００６５】実施例２ 次に、第２の実施例について説明する。

【００６６】この露光用マスクは、半透明膜パタ―ンと
してスパッタリング法により形成したシリコンとＳｉ₃
Ｎ₄ 膜からなるパタ―ンを用いたことを特徴とし、Ｋｒ
Ｆ用のマスクとして用いられるものである。ここでは、
酸化シリコン基板上１０に膜厚７４ｎｍのシリコン膜１
１を作成する。引き続き窒素ガスを導入しながらＳｉ₃
Ｎ₄ 膜１２を７０ｎｍ作成した。このときの２層からな
る半透明位相シフト膜は、酸化シリコン基板１０に対す
る位相差１８０度、振幅透過率２１．５％であった。

【００６７】そして、第１の実施例と同様にして電子線
用レジスト１３を膜厚１．５μｍで堆積した後、さらに
導電性膜１４を０．２μｍ程度に形成する。この導電性
膜上から電子線により６μＣ／ｃｍ² で描画し、さらに
現像を行ってレジストパタ―とする。

【００６８】このレジストパタ―ンをマスクとしてＣＦ
₄ とＯ₂ との混合ガスによる反応性イオンエッチングに
よりレジストパタ―ンから露出するＳｉ₃ Ｎ₄ 膜１２及
びシリコン膜１１を順次除去する。そして、最後にレジ
ストパタ―ンを除去しＳｉ₃Ｎ₄ 膜１２とシリコン膜１
１からなる位相シフタを得ることができる。

【００６９】このようにして形成された露光用マスクを
介して、ＸＰ８８４３（シプレ―社製）と称されている
ＫｒＦ用レジストを１．０μｍ塗布した基板に、ＫｒＦ
エキシマレ―ザで１／５縮小露光（ＮＡ＝０．４，σ＝
０．５）を行ってパタ―ンを形成した。このときの露光
量は４０ｍＪ／ｃｍ² であった。従来０．３０μｍパタ
―ンでフォ―カスマ―ジン＝０μｍで解像していたもの
を、本実施例のマスクを用いることにより０．７μｍで
解像することができた。コンタクトホ―ルパタ―ンに関
しても従来の露光で解像されなかった０．３０μｍパタ
―ンがフォ―カスマ―ジン−１．２μｍで解像すること
が確認された。

【００７０】なお、この例では位相シフタとしての窒化
シリコン膜の形成をタ―ゲットとして、シリコンを用い
窒素ガス量を制御しながらスパッタリングにより行った
が、シリコンと窒化シリコンのモザイクタ―ゲットを用
いたスパッタリンク或いはガス比を制御したＣＶＤ法等
を用いてもよい。また、膜厚を本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲において適当な厚さにしてもよい。さらに、屈折
率と振幅透過率との微調整を行うためにイオン注入や熱
処理を行い、表面の改質を行うようにしてもよい。

【００７１】実施例３ 次に、第３の実施例について説明する。

【００７２】この実施例は、ＣｒとＣｒＯ₂ を用いて作
成したｉ線露光用マスクに関する。Ｃｒを反応性スパッ
タにより単層の半透明膜で作成する場合、Ｃｒ元素に対
し酸素元素の組成比を約１．８とする環境となるように
酸素ガスの流量を調整すれば所望の半透明位相シフト膜
が得られることを確認した。

【００７３】次いで、この条件をＣｒとＣｒＯ₂ の２層
膜で作成することを考えると、それぞれの分子組成比を
Ｃｒ：ＣｒＯ₂ ＝１：０．５６７とすることで酸化シリ
コン基板に対し位相差１８０度、振幅透過率１８％を得
ることができる。

【００７４】まず、図２(a) に示すように、酸化シリコ
ン基板１０上にスパッタリング法により膜厚７０ｎｍの
Ｃｒ膜２１を作成する。引き続き酸素ガスを導入しなが
らＣｒＯ₂ 膜２２を４２ｎｍ作成した。

【００７５】次いで、第１の実施例と同様に、電子線レ
ジストを膜厚１．０μｍで形成し、電子線により６μＣ
／ｃｍ² で描画し、さらに現像を行いレジストパタ―ン
とする。

【００７６】このレジストパタ―ンをマスクとしてＣｌ
₂ とＯ₂ との混合ガスによる反応性イオンエッチングに
より、レジストパタ―ンから露出するＣｒ膜２１及びＣ
ｒＯ₂ 膜２２を順次除去する。そして、最後にレジスト
パタ―ンを除去することにより、図２(b) に示すような
Ｃｒ膜２１とＣｒＯ₂ 膜２２からなる位相シフタを得る
ことができる。

【００７７】なお、本実施例において所望の振幅透過率
が２６％程度である場合にはＣｒＯ₂ 膜を単層膜で用
い、膜厚１３０ｎｍに制御すればＣｒＯ₂ 膜のみからな
る位相シフタを得ることもできる。

【００７８】ｉ線用レジスト（ＰＦＲＩＸ５００（日本
合成ゴム社製））を１．３μｍの厚さに塗布した基板
に、本実施例により作成した投影露光用マスクを介して
水銀ランプのｉ線で１／５縮小露光（ＮＡ＝０．５、σ
＝０．６）を行ってパタ―ンを形成した。このときに要
した露光量は３００ｍＪ／ｃｍ² であった。ライン＆ス
ペ―スパタ―ンに関しては、従来の露光において０．３
５μｍパタ―ンでフォ―カスマ―ジン＝０μｍで解像し
ていたものが、本実施例のマスクによりフォ―カスマ―
ジン＝０．９μｍで解像することが可能になった。

【００７９】コンタクトホ―ルパタ―ン関しても、従来
の露光で解像されなかった０．４０μｍパタ―ンがフォ
―カスマ―ジン１．５μｍで解像することが確認され
た。また、このマスクを用いて転写し、形成されたレジ
ストパタ―ンをマスクとし基板の加工を行うことで、よ
り良好な加工形状を得ることが可能である。

【００８０】本実施例において、ＣｒＯ_x からなるシフ
タ膜の形成を雰囲気ガスの組成比を制御したＣＶＤ等に
より成膜してもよい。また、本実施例でＣｒ及びＣｒＯ
₂ のエッチングをケミカルエッチング（ＣＤＥ）又はウ
ェットエッチング（硝酸第２セリウムアンモニウム溶液
を使用）を用いても構わない。

【００８１】実施例４ 次に、第４の実施例について説明する。

【００８２】本実施例は、ＡｌとＡｌ₂ Ｏ₃ を用いて作
成したｉ線露光用マスクに関する。Ａｌを反応性スパッ
タにより単層の半透明膜で作成する場合、Ａｌ元素に対
し酸素元素の組成比を約１．４０とする環境となるよう
に酸素ガスの流量を調整すれば所望の半透明位相シフト
膜が得られることを確認した。

【００８３】次いで、この条件をＡｌとＡｌ₂ Ｏ₃ の２
層膜で形成することを考えると、それぞれの分子組成比
をＡｌ：Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝１：１８．３とすることで酸化シ
リコン基板に対し位相差１８０度、振幅透過率１５％を
得ることができる。

【００８４】まず、図３(a) に示すように、酸化シリコ
ン基板１０上にスパッタリング法により膜厚２３ｎｍの
Ａｌ膜３１を作成する。引き続き酸素ガスを導入しなが
らＡｌ₂ Ｏ₃ 膜３２を２４８ｎｍ作成した。

【００８５】次いで、第１の実施例と同様に電子線レジ
ストを膜圧１．０μｍで形成し、電子線により６μＣ／
ｃｍ² で描画し、さらに現像を行ってレジストパタ―ン
とする。

【００８６】このレジストパタ―ンをマスクとしてＣｌ
₂ とＯ₂ との混合ガスによる反応性イオンエッチングに
より、レジストパタ―ンから露出するＡｌ及びＡｌ₂ Ｏ
₃ 膜を順次除去する。そして、最後にレジストパタ―ン
を除去することにより、図３(b) に示すようなＡｌ膜３
１とＡｌ₂ Ｏ₃ 膜３２からなる位相シフタを得ることが
できる。

【００８７】ｉ線用レジスト（ＰＥＲＩＸ５００（日本
合成ゴム社製））を１．３μｍの厚さに塗布した基板
に、本実施例により作成した投影露光用マスクを介して
水銀ランプのｉ線で１／５縮小露光（ＮＡ＝０．５，σ
＝０．６）を行ってパタ―ンを形成した。このときに要
した露光量は３００ｍＪ／ｘｍ² であった。

【００８８】ライン＆スペ―スパタ―ンに関しては、従
来の露光において０．３５μｍパタ―ンでフォ―カスマ
―ジン０μｍで解像していたものが、本実施例のマスク
によりフォ―カスマ―ジン０．９μｍで解像することが
可能になった。コンタクトホ―ルパタ―ンに関しても、
従来の露光で解像されなかった０．４０μｍパタ―ンが
フォ―カスマ―ジン１．５μｍで解像することが確認さ
れた。また、このマスクを用いて転写し、形成されたレ
ジストパタ―ンをマスクとし基板の加工を行うことで、
より良好な加工形状を得ることが可能である。

【００８９】実施例５ 次に、第５の実施例について説明する。

【００９０】本実施例は、ＡｌとＡｌ₂ Ｏ₃ を用いて作
成したＫｒＦ線露光用マスクに関する。Ａｌを反応性ス
パッタにより単層の半透明で形成する場合、Ａｌ元素に
対し酸素元素の組成比を約１．４３とする環境となるよ
うに酸素ガスの流量を調整すれば所望の半透明位相シフ
ト膜が得られることを確認した。

【００９１】この条件をＡｌとＡｌ₂ Ｏ₃ の２層膜で作
成することを考えると、それぞれの分子組成比をＡｌ：
Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝１：１０とすることで酸化シリコン基板に
対し位相差１８０度、振幅透過率１５％を得ることがで
きる。

【００９２】まず、酸化シリコン基板上１０にスパッタ
リング法により膜厚１４ｎｍのＡｌ膜３１を作成する。
引き続き酸素ガスを導入しながらＡｌ₂ Ｏ₃ 膜３２を１
６１ｎｍ作成した。次いで、電子線レジストを膜厚１．
０μｍ形成し、電子線により６μＣ／ｃｍ² で描画し、
さらに現像を行いレジストパタ―ンとする。

【００９３】このレジストパタ―ンをマスクとしてＣｌ
₂ とＯ₂ との混合ガスによる反応性イオンエッチングに
よりレジストパタ―ンから露出するＡｌ膜３１及びＡｌ
₂ Ｏ₃ 膜３２を順次除去する。そして、最後にレジスト
パタ―ンを除去しＡｌ膜３１とＡｌ₂ Ｏ₃ 膜３２からな
る位相シフタを得ることができる。

【００９４】このようにして形成された露光用マスクを
介して、ＸＰ８８４３（シプレ―社製）と称されている
ＫｒＦ用レジストを１．０μｍ塗布した基板に、ＫｒＦ
エキシマレ―ザ１／５縮小露光（ＮＡ＝０．４，σ＝
０．５）を行ってパタ―ンを形成した。このときの露光
量は４０ｍＪ／ｃｍ² であった。そして、従来０．３０
μｍパタ―ンでフォ―カスマ―ジン＝０μｍで解像して
いたものを、本実施例のマスクを用いることにより、フ
ォ―カスマ―ジン＝０．７μｍで解像することができ
た。

【００９５】また、コンタクトホ―ルパタ―ンに関して
も、従来の露光で解像されなかった０．３０μｍパタ―
ンが、フォ―カスマ―ジン＝１．２μｍで解像すること
が確認された。

【００９６】実施例６ 次に、第６の実施例について説明する。

【００９７】本実施例は、ＴｉとＴｉＯ₂ を用いて作成
したｉ線露光用マスクに関する。Ｔｉを反応性スパッタ
により単層の半透明膜で作成する場合、Ｔｉ元素に対し
酸素元素の組成比を約０．６１とする環境となるように
酸素ガスの流量を調整すれば所望の半透明位相シフト膜
が得られることを確認した。

【００９８】この条件をＴｉとＴｉＯ₂ の２層膜で作成
することを考えると、それぞれの分子組成比をＴｉ：Ｔ
ｉＯ₂ ＝１：０．４３とすることで酸化シリコン基板に
対し位相差１８０度、振幅透過率１５．４％を得ること
ができる。

【００９９】まず、図４(a) に示すように、酸化シリコ
ン基板１０上にスパッタリング法により膜厚１９６ｎｍ
のＴｉ膜４１を作成する。引き続き酸素ガスを導入しな
がらＴｉＯ₂ 膜４２を８４ｎｍ作成した。

【０１００】次いで、電子線レジストを膜厚１．０μｍ
で形成し、電子線により６μＣ／ｃｍ2 で描画し、さら
に現像を行いレジストパタ―ンとする。このレジストパ
タ―ンをマスクとして弗素系のガスによる反応性イオン
エッチングにより、レジストパタ―ンから露出するＴｉ
膜４１及びＴｉＯ₂ 膜４２を順次除去する。

【０１０１】そして、最後にレジストパタ―ンを除去す
ることにより、図４(b) に示すようなＴｉ膜４１とＴｉ
Ｏ₂ 膜４２からなる位相シフトを得ることができる。

【０１０２】ｉ線用レジスト（ＰＦＲＩＸ５００（日本
合成ゴム社製））を１．３μｍの厚さに塗布した基板
に、本実施例により作成した投影露光用マスクを介して
水銀ランプのｉ線で１／５縮小露光（ＮＡ＝０．５，σ
＝０．６）を行ってパタ―ンを形成した。このときに要
した露光量は３００ｍＪ／ｃｍ² であった。

【０１０３】ライン＆スペ―スパタ―ンに関しては、従
来の露光において０．３５μｍパタ―ンでフォ―カスマ
―ジン＝０μｍで解像していたものが、本実施例のマス
クによりフォ―カスマ―ジン＝０．９μｍで解像するこ
とが可能になった。コンタクトホ―ルパタ―ンに関して
も、従来の露光で解像されなかった０．４０μｍパタ―
ンがフォ―カスマ―ジン１．５μｍで解像することが確
認された。また、このマスクを用いて転写し、形成され
たレジストパタ―ンをマスクとし基板の加工を行うこと
で、より良好な加工形状を得ることが可能である。

【０１０４】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。例えば、各実施例において、第１の
半透明膜と第２の半透明膜の材料を入れ替えても構わな
い。また、実施例では２種類の半透明膜を用いている
が、３種類以上の半透明膜を用いてもよい。さらに、同
一の半透明膜（２種類以上）を複数回積層するようにし
てもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施することができる。

【０１０５】実施例７ 図５は、本発明の第７の実施例の露光マスク用基板の製
造工程を示す断面図である。この露光マスク用基板は、
ｇ線用位相シフトマスクを作成するための基板であり、
透明基板６０上に、半透明膜としてスパッタリング法で
アモルファスシリコン膜６１を形成し、表面酸化を行い
酸化シリコン膜６２を形成し、この上層にさらにシリコ
ンをターゲットとして第２のアモルファスシリコン膜６
３を形成したものである。

【０１０６】すなわちまず、図５(a) に示すように、厚
さ２．５mmの石英基板６０上にスパッタリング法により
膜厚５９ｎｍのアモルファスシリコン膜６１を作成す
る。このアモルファスシリコン膜６１の屈折率ｎ＝４．
９３で石英基板に対する振幅透過率は１７．４％であっ
た。

【０１０７】引き続き図５(b) に示すようにこのアモル
ファスシリコン膜６１の表面を酸素元素を含むプラズマ
中で酸化して酸化シリコン膜６２を形成する。

【０１０８】さらにこの上に図５(c) に示すように、シ
リコンをターゲットとしたスパッタリング法により第２
のアモルファスシリコン膜６３を５９nm堆積した。この
様にして得られた２層膜の振幅透過率は酸化シリコン膜
も含めて３．０％であった。このようにして露光マスク
用基板が得られるが、第２の半透明膜としてのアモルフ
ァスシリコン膜の膜厚は振幅透過率が第１のアモルファ
スシリコン膜および酸化シリコン膜も含めて５．０％以
下になるような値であれば良い。

【０１０９】次に、この露光マスク用基板を用い露光用
マスクを形成する方法について説明する。

【０１１０】まず、図６(a) に示すように前記図５(a)
乃至図５(c) に示す工程で得られた露光マスク用基板表
面に電子線レジスト６４を膜厚５００nmで形成し、さら
に塗布性導電膜６５を膜厚２００nmとなるように形成す
る。

【０１１１】次いで、図６(b) に示すように電子線によ
りデバイスパターンとデバイスパターン外領域を含むデ
ータにより描画を行い、現像しレジストパターン６４ａ
を形成する。ここでも、塗布性導電膜６５上から電子線
によりで描画し、さらに現像を行ってレジストパタ―ン
６４ａを形成する。ここで、塗布性導電膜６５を形成す
るのはレジスト６４が絶縁性であるとき電子線のチャ―
ジアップを防ぐためである。また図中Ｂはパターン領域
とパターン外領域の境界を示す。

【０１１２】次いで、図６(c) に示すように、レジスト
パタ―ンをマスクとしてＣＦ₄ ガスによる反応性イオン
エッチングにより、レジストパタ―ンから露出する第２
のアモルファスシリコン膜６３をエッチング除去したの
ち、ガスを切り換えＣＦ₄ とＯ₂ との混合ガスによる反
応性イオンエッチングにより、酸化シリコン膜６２のエ
ッチングを行いさらにガスを切り換えＣＦ₄ にして第１
のアモルファスシリコン膜６１をエッチング除去した。

【０１１３】この後、図６(d) に示すように、レジスト
パタ―ンを除去する。

【０１１４】このようにして図６(e) に示すように第１
のアモルファスシリコンおよび第２のアモルファスシリ
コンからなる２層構造の位相シフトパターンを形成した
後、電子線レジスト６６を膜厚５００nmで形成し、さら
に塗布性導電膜６７を膜厚２００nmとなるように形成す
る。

【０１１５】次いで、図６(f) に示すように電子線によ
りデバイスパターン外領域にレジスト膜が残るように作
成されたデータにより描画を行い、現像しレジストパタ
ーン６６ａを形成する。ここでも、塗布性導電膜６７上
から電子線により描画し、さらに現像を行ってレジスト
パタ―ン６６ａを形成する。

【０１１６】次いで、図６(g) に示すように、このレジ
ストパタ―ンをマスクとしてＣＦ₄ガスによる反応性イ
オンエッチングにより、酸化シリコン膜６２をエッチン
グストッパーとしてパタ―ン領域内の第２のアモルファ
スシリコン膜６３をエッチング除去し、さらにこの酸化
シリコン膜６２をエッチング除去する。

【０１１７】最後に、図６(h) に示すように、このレジ
ストパタ―ンを除去した。

【０１１８】このようにして形成された露光用マスク
は、デバイスパターン領域では第１のアモルファスシリ
コン膜のみよりなる振幅透過率１７．４％の半透明膜、
デバイスパターン領域外では振幅透過率３％の遮光膜と
なっている。

【０１１９】従ってパターン領域外の内少なくとも転写
によるウェハ上に光が到達する領域で、露光光を遮光す
るようにしているため、複数回の露光を行う場合にもパ
ターンの細りや焦点深度不足を防ぐことができる。

【０１２０】実施例８ なお、前記実施例ではｇ線用の露光マスクについて説明
したが、ここではｉ線用の露光マスクについて説明す
る。

【０１２１】図５(a) 乃至(c) に示した実施例６と同様
に、厚さ２．５mmの石英基板上にシリコンをターゲット
とし、窒素雰囲気中でスパッタリング法により膜厚８０
ｎｍの第１の窒化シリコン膜ＳｉＮ_β（0.6 ≦β≦0.8
）を作成する。この窒化シリコン膜の屈折率はｎ＝
３．４０で石英基板に対する振幅透過率は１５．１％で
あった。

【０１２２】引き続きこの窒化シリコン膜の表面を酸素
元素を含むプラズマ中で酸化して酸化シリコン膜を形成
する。

【０１２３】さらにこの上に、シリコンをターゲットと
したスパッタリング法により膜厚８０ｎｍの第２の窒化
シリコン膜ＳｉＮ_β（0.6 ≦β≦0.8 ）を作成する。こ
の様にして得られた２層膜の振幅透過率は酸化シリコン
膜も含めて２．２％であった。 なお、第２の窒化シリ
コン膜にかえてシリコン膜を用いるようにしてもよい。
また第２の窒化シリコン膜あるいはシリコン膜の膜厚は
２層膜の振幅透過率として５％以下となるような値であ
ればどのような値でもよい。

【０１２４】次に、この露光マスク用基板を用い露光用
マスクを形成する方法について説明する。

【０１２５】まず、図６(a) 乃至図６(h) に示したのと
同様に、前記工程で得られた露光マスク用基板に電子線
レジストを膜厚５００nmで形成し、さらに塗布性導電膜
６５を膜厚２００nmとなるように形成する。

【０１２６】次いで、電子線によりデバイスパターンと
デバイスパターン外領域を含むデータにより描画を行
い、現像しレジストパターンを形成する。ここでも、塗
布性導電膜上から電子線によりで描画し、さらに現像を
行ってレジストパタ―ンを形成する。

【０１２７】次いで、レジストパタ―ンをマスクとして
ＣＦ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の混合ガスによる反応性イオンエッ
チングにより、レジストパタ―ンから露出する第２の窒
化シリコン膜をエッチング除去したのち、ガスを切り換
えＣＦ₄ とＯ₂ との混合ガスによる反応性イオンエッチ
ングにより、酸化シリコン膜のエッチングを行いさらに
ガスを切り換えＣＦ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の混合ガスにして第
１の窒化シリコン膜をエッチング除去し、レジストパタ
―ンを除去する。

【０１２８】このようにして第１および第２の窒化シリ
コンからなる２層構造の位相シフトパターンを形成した
後、電子線レジストを膜厚５００nmで形成し、さらに塗
布性導電膜を膜厚２００nmとなるように形成する。

【０１２９】次いで、電子線によりデバイスパターン外
領域にレジスト膜が残るように作成されたデータにより
描画を行い、現像しレジストパターンを形成する。

【０１３０】さらに、このレジストパタ―ンをマスクと
してＣＦ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の混合ガスによる反応性イオン
エッチングにより、酸化シリコン膜をエッチングストッ
パーとしてパタ―ン領域内の第２の窒化シリコン膜をエ
ッチング除去し、さらにこの酸化シリコン膜をエッチン
グ除去する。

【０１３１】最後に、このレジストパタ―ンを除去し
た。

【０１３２】このようにして形成された露光用マスク
は、デバイスパターン領域では第１の窒化シリコン膜の
みよりなる振幅透過率１５．１％の半透明膜、デバイス
パターン領域外では振幅透過率２．２％の遮光膜となっ
ている。

【０１３３】この場合も実施例７の場合と同様、パター
ン領域外の内少なくとも転写によるウェハ上に光が到達
する領域で、露光光を遮光するようにしているため、複
数回の露光を行う場合にもパターンの細りや焦点深度不
足を防ぐことができる。

【０１３４】実施例９ 図７は、本発明の第９の実施例の露光マスク用基板の製
造工程を示す断面図である。この露光マスク用基板は、
ｉ線用位相シフトマスクを作成するための基板であり、
透明基板７０上に、半透明膜としてスパッタリング法で
Ｃｒ膜７１を形成し、この上層に塗布硝子層７２を形成
し、この上層にさらにＣｒをターゲットとしてスパッタ
リング法でＣｒ膜７３を形成したものである。

【０１３５】すなわちまず、図７(a) に示すように、厚
さ２．５mmの石英基板７０上にスパッタリング法により
膜厚３５ｎｍの第１のＣｒ膜７１を作成する。この第１
のＣｒ膜７１の屈折率はｎ＝１．９８で石英基板に対す
る振幅透過率は２０．２％であった。

【０１３６】引き続き図７(b) に示すようにこのＣｒ膜
７１の上層に塗布硝子７２を膜厚３２９nmで形成する。
このとき位相差はＣｒ膜と塗布硝子のそれぞれの位相差
を考慮し１８０度とした。

【０１３７】さらにこの上に図７(c) に示すように、Ｃ
ｒをターゲットとしたスパッタリング法により第２のＣ
ｒ膜７３を３５nm堆積した。この様にして得られた２層
膜の振幅透過率は塗布硝子膜も含めて４．０％であっ
た。

【０１３８】次に、この露光マスク用基板を用い露光用
マスクを形成する方法について説明する。

【０１３９】まず、図８(a) に示すように前記図７(a)
乃至図７(c) に示す工程で得られた露光マスク用基板表
面に電子線レジスト７４を膜厚５００nmで形成する。

【０１４０】次いで、図８(b) に示すように電子線によ
りデバイスパターンとデバイスパターン外領域を含むデ
ータにより描画を行い、現像しレジストパターン７４ａ
を形成する。ここで図中Ｂはパターン領域とパターン外
領域の境界を示す。

【０１４１】次いで、図８(c) に示すように、レジスト
パタ―ンをマスクとしてＣＣｌ₄ ガスによる反応性イオ
ンエッチングにより、レジストパタ―ンから露出する第
２のＣｒ膜７３をエッチング除去したのち、ガスを切り
換えＣＦ₄ とＯ₂ との混合ガスによる反応性イオンエッ
チングにより、酸化シリコン膜７２のエッチングを行い
さらにガスを切り換えＣＣｌ₄ にして第１のＣｒ膜７１
をエッチング除去した。 この後、図８(d) に示すよう
に、レジストパタ―ンを除去する。

【０１４２】このようにして図８(e) に示すように第１
のＣｒおよび第２のＣｒからなる２層構造の位相シフト
パターン７５を形成した後、電子線レジスト７６，導電
性膜７７を膜厚５００nmで形成する。

【０１４３】次いで、図８(f) に示すように電子線によ
りデバイスパターン外領域にレジスト膜が残るように作
成されたデータにより描画を行い、現像しレジストパタ
ーン７６ａを形成する。

【０１４４】次いで、図８(g) に示すように、このレジ
ストパタ―ンをマスクとしてＣＣｌ₄ ガスによる反応性
イオンエッチングにより、塗布硝子７２をエッチングス
トッパーとしてパタ―ン領域内の第２のＣｒ膜７３をエ
ッチング除去し、さらにこの塗布硝子膜７２をエッチン
グ除去する。

【０１４５】最後に、図８(h) に示すように、このレジ
ストパタ―ンを除去した。

【０１４６】このようにして形成された露光用マスク
は、デバイスパターン領域では第１のＣｒ膜のみよりな
る振幅透過率２０．２％の半透明膜、デバイスパターン
領域外では振幅透過率４％の遮光膜となっている。

【０１４７】従ってパターン領域外の内少なくとも転写
によるウェハ上に光が到達する領域で、露光光を遮光す
るようにしているため、複数回の露光を行う場合にもパ
ターンの細りや焦点深度不足を防ぐことができる。

【０１４８】実施例１０ 次に、本発明の第１０の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例ではパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。図９は、本発明の第１０の実施例の露光マスク用基
板の製造工程を示す断面図である。この露光マスク用基
板は、ｉ線用位相シフトマスクを作成するための基板で
あり、透明基板８０上に、位相シフタとなる半透明膜と
して窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.6 ８１を形成し、この上層
に遮光膜としてＣｒ膜８２を形成しさらにこの上層を反
射防止層としてのＣｒＯ膜８３で被覆したことを特徴と
するものである。

【０１４９】すなわちまず、図９(a) に示すように、厚
さ２．５mmの酸化シリコン基板８０上に、シリコンをタ
ーゲットとした窒素雰囲気下で反応性スパッタリングを
行い、Ｓｉ１モルに対し窒素０．６モルの均一な窒化シ
リコン膜ＳｉＮ_0.6 を膜厚７５ｎｍとなるように堆積す
る。ここで窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.6 は水銀ランプのｉ
線に対しその膜内で光の位相が２５４度であり、７５nm
の空気中を進む光の位相７４度に対し１８０度位相が遅
れるように設計されている。このＳｉＮ_0.6 膜８１のｉ
線に対する振幅透過率は３％であった。

【０１５０】引き続き図９(b) に示すようにこの窒化シ
リコン膜ＳｉＮ_0.6 ８１の上層に遮光膜として膜厚７５
ｎｍのＣｒ膜８２をスパッタリング法により形成する。

【０１５１】そしてさらにこの上に図９(c) に示すよう
に、酸素雰囲気中でＣｒをターゲットとしたスパッタリ
ング法により反射防止層としてＣｒＯ膜８３を３０nm堆
積した。

【０１５２】次に、この露光マスク用基板を用い前述し
た例と同様の方法で露光用マスクを形成する。

【０１５３】実施例１１ 次に、本発明の第１１の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例でもパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。この露光マスク用基板は、ＫｒＦエキシマレーザ用
位相シフトマスクを作成するための基板であり、厚さ
２．５mmの酸化シリコン基板上に、位相シフタとなる半
透明膜として窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.9 を形成し、この
上層に遮光膜としてＣｒ膜を形成しさらにこの上層を反
射防止層としてのＣｒＯ膜で被覆したことを特徴とする
ものである。

【０１５４】すなわちまず、厚さ２．５mmの酸化シリコ
ン基板上に、シリコンをターゲットとした窒素雰囲気下
で反応性スパッタリングを行い、Ｓｉ１モルに対し窒素
０．９モルの均一な窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.9 を膜厚８
０ｎｍとなるように堆積する。ここで窒化シリコン膜Ｓ
ｉＮ_0.9 はＫｒＦエキシマレーザの２４８nmの光に対し
その膜内で光の位相が２９６度であり、８０nmの空気中
を進む光の位相１１６度に対し１８０度位相が遅れるよ
うに設計されている。このＳｉＮ_0.9 膜のＫｒＦエキシ
マレーザの２４８nmの光に対する振幅透過率は４％であ
った。

【０１５５】引き続きこの窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.9 の
上層に遮光膜として膜厚７９ｎｍのＣｒ膜をスパッタリ
ング法により形成する。

【０１５６】そしてさらにこの上に、酸素雰囲気中でＣ
ｒをターゲットとしたスパッタリング法により反射防止
層としてＣｒＯ膜を３０nm堆積した。

【０１５７】なお、ここでＳｉＮとＣｒとの間に導電性
膜であるＳｎＯを介在させて他は前記実施例１２と同様
の構成としても同様の結果となる。

【０１５８】実施例１２ 次に、本発明の第１２の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例でもパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。この露光マスク用基板は、ＫｒＦエキシマレーザ用
位相シフトマスクを作成するための基板であり、厚さ
２．５mmの酸化シリコン基板上に、位相シフタとなる半
透明膜として窒化シリコン膜ＳｉＮ_1.8 を形成し、この
上層に遮光膜としてＣｒ膜を形成しさらにこの上層を反
射防止層としてのＣｒＯ膜で被覆したことを特徴とする
ものである。

【０１５９】すなわちまず、厚さ２．５mmの酸化シリコ
ン基板上に、シリコンをターゲットとした窒素雰囲気下
で反応性スパッタリングを行い、Ｓｉ１モルに対し酸素
１．８モルの均一な窒化シリコン膜ＳｉＯ_1.8 を膜厚９
４ｎｍとなるように堆積する。ここで窒化シリコン膜Ｓ
ｉＯ_1.8 はＫｒＦエキシマレーザの２４８nmの光に対し
その膜内で光の位相が３５５度であり、９４nmの空気中
を進む光の位相１７５度に対し１８０度位相が遅れるよ
うに設計されている。このＳｉＯ_1.8 膜のＫｒＦエキシ
マレーザの２４８nmの光に対する振幅透過率は４％であ
った。

【０１６０】引き続きこの窒化シリコン膜ＳｉＯ_1.8 の
上層に遮光膜として膜厚７０ｎｍのＣｒ膜をスパッタリ
ング法により形成する。

【０１６１】そしてさらにこの上に、酸素雰囲気中でＣ
ｒをターゲットとしたスパッタリング法により反射防止
層としてＣｒＯ膜を３０nm堆積した。

【０１６２】実施例１３ 次に、本発明の第１３の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例でもパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。この露光マスク用基板は、水銀ランプのｉ線用位相
シフトマスクを作成するための基板であり、厚さ２．５
mmの酸化シリコン基板上に、位相シフタとなる半透明膜
として窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.6 を形成し、この上層に
導電性膜としてＳｎＯを１０nm堆積した後遮光膜として
Ｃｒ膜を形成しさらにこの上層を反射防止層としてのＣ
ｒＯ膜で被覆したことを特徴とするものである。

【０１６３】すなわちまず、厚さ２．５mmの酸化シリコ
ン基板上に、シリコンをターゲットとした窒素雰囲気下
で反応性スパッタリングを行い、Ｓｉ１モルに対し窒素
１．８モルの均一な窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.6 を膜厚７
５ｎｍとなるように堆積する。ここで窒化シリコン膜Ｓ
ｉＮ_0.6 はｉ線に対しその膜内で光の位相が２５４度で
あり、７５nmの空気中を進む光の位相７４度に対し１８
０度位相が遅れるように設計されている。このＳｉＮ
_0.6 膜のｉ線に対する振幅透過率は３％であった。 引
き続きこの窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.6 の上層に導電性膜
としてスパッタリングによりＳｎＯを１０nm堆積した
後、遮光膜として膜厚７０ｎｍのＣｒ膜をスパッタリン
グ法により形成する。

【０１６４】そしてさらにこの上に、酸素雰囲気中でＣ
ｒをターゲットとしたスパッタリング法により反射防止
層としてＣｒＯ膜を３０nm堆積した。

【０１６５】なお、この導電性膜ＳｎＯは透明基板上に
直接形成し、この上層に窒化シリコン膜を形成し他は前
記実施例１３と同様の構成としても同様の結果となる。

【０１６６】実施例１４ 次に、本発明の第１４の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例でもパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。この露光マスク用基板は、ＫｒＦエキシマレーザの
２４８nmの光用位相シフトマスクを作成するための基板
であり、厚さ２．５mmの酸化シリコン基板上に、位相シ
フタとなる半透明膜として窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.9 を
膜厚８０ｎｍに形成し、この上層に導電性膜としてＳｎ
Ｏを１０nm堆積した後、この上層に遮光膜としてＣｒ膜
を形成しさらにこの上層を反射防止層としてのＣｒＯ膜
で被覆したことを特徴とするものである。

【０１６７】すなわちまず、厚さ２．５mmの酸化シリコ
ン基板上に、シリコンをターゲットとした窒素雰囲気下
で反応性スパッタリングを行い、Ｓｉ１モルに対し窒素
０．９モルの均一な窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.9 を膜厚８
０ｎｍとなるように堆積する。ここで窒化シリコン膜Ｓ
ｉＮ_0.9 はＫｒＦエキシマレーザの２４８nmの光に対し
その膜内で光の位相が２９６度であり、８０nmの空気中
を進む光の位相１１６度に対し１８０度位相が遅れるよ
うに設計されている。このＳｉＮ_0.9 膜のＫｒＦエキシ
マレーザの２４８nmの光に対する振幅透過率は４％であ
った。

【０１６８】引き続きこの窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.9 の
上層に導電性膜としてスパッタリングによりＳｎＯを８
nm堆積した後、遮光膜として膜厚７０ｎｍのＣｒ膜をス
パッタリング法により形成する。

【０１６９】そしてさらにこの上に、酸素雰囲気中でＣ
ｒをターゲットとしたスパッタリング法により反射防止
層としてＣｒＯ膜を３０nm堆積した。

【０１７０】実施例１５ 次に、本発明の第１５の実施例として他の露光マスク用
基板について説明する。 この例でもパターン領域外に
遮光膜を形成することのできる露光マスク用基板であ
る。この露光マスク用基板は、水銀ランプのｉ線用位相
シフトマスクを作成するための基板であり、厚さ２．５
mmの酸化シリコン基板上に、導電性膜としてＳｎＯを１
０nm堆積したのち、位相シフタとなる半透明膜として酸
化シリコン膜ＳｉＯ₂ とシリコン膜との２層膜を形成し
た後、、この上層に遮光膜としてＣｒ膜を形成しさらに
この上層を反射防止層としてのＣｒＯ膜で被覆したこと
を特徴とするものである。

【０１７１】すなわちまず、厚さ２．５mmの酸化シリコ
ン基板上に、スパッタリング法によりＳｎＯを１０nm堆
積し、この上層にＣＶＤ法により膜厚１５０nmの酸化シ
リコン膜を形成した後膜厚３７nmのシリコン膜をスパッ
タリング法で形成する。ここでこの２層膜を透過した光
はｉ線に対しその膜内で光の位相が３６４度であり、１
８７nmの空気中を進む光の位相１８４度に対し１８０度
位相が遅れるように設計されている。この２層膜のｉ線
に対する振幅透過率は２．５％であった。

【０１７２】引き続きこの２層膜の上層に、遮光膜とし
て膜厚７０ｎｍのＣｒ膜をスパッタリング法により形成
する。

【０１７３】そしてさらにこの上に、酸素雰囲気中でＣ
ｒをターゲットとしたスパッタリング法により反射防止
層としてＣｒＯ膜を３０nm堆積した。

【０１７４】なお、この導電性膜ＳｎＯは透明基板上に
直接形成したが、２層膜の上層に形成してもよい。

【０１７５】実施例１６ 次に、この露光マスク用基板を用い前述した例と同様の
方法で露光用マスクを形成する。ここでは前記実施例１
１で作成した露光マスク用基板を用いる。この露光マス
ク用基板は、ＫｒＦエキシマレーザ用位相シフトマスク
を作成するための基板であり、厚さ２．５mmの酸化シリ
コン基板９０上に、位相シフタとなる半透明膜として窒
化シリコン膜ＳｉＮ_0.9 ９１を形成し、この上層に遮光
膜としてＣｒ膜９２を形成しさらにこの上層を反射防止
層としてのＣｒＯ膜９３で被覆して構成されている。

【０１７６】まず、図１０(a) に示すように露光マスク
用基板表面に電子線レジスト９４を膜厚５００nmで形成
し、さらに塗布性導電膜９５を膜厚２００nmとなるよう
に形成する。

【０１７７】次いで、図１０(b) に示すように電子線に
より４μＣ／ｃｍ² でデバイスパターンとデバイスパタ
ーン外領域を含むデータにより描画を行い、現像しレジ
ストパターン９４ａを形成する。ここでも、塗布性導電
膜９５上から電子線により描画し、さらに現像を行って
レジストパタ―ン９４ａを形成する。また図中Ｂはパタ
ーン領域とパターン外領域の境界を示す。

【０１７８】次いで、図１０(c) に示すように、レジス
トパタ―ンをマスクとしてＣｌ₂ ガスによる反応性イオ
ンエッチングにより、レジストパタ―ンから露出するＣ
ｒ膜およびＣｒＯ膜をエッチング除去したのち、ガスを
切り換えＣＦ₄ とＯ₂ との混合ガスによる反応性イオン
エッチングにより、露出している窒化シリコン膜ＳｉＮ
_0.9 ９１をエッチング除去する。

【０１７９】この後、図１０(d) に示すように、硫酸と
過酸化水素水の混合溶液によりレジストパタ―ンを除去
する。これにより遮光膜と半透明膜からなる位相シフト
パターンが形成されるが、この際同時に不要な遮光膜を
除去するための露光を行うためのアライメントマークＭ
が形成される。

【０１８０】このようにして図１０(e) に示すように遮
光膜と半透明膜からなる位相シフトパターンを形成した
後、電子線レジスト９６を膜厚５００nmで形成し、さら
に塗布性導電膜９７を膜厚２００nmとなるように形成す
る。

【０１８１】次いで、図１０(f) に示すように電子線に
より４μＣ／ｃｍ² でデバイスパターン外領域にレジス
ト膜が残るように作成されたデータにより描画を行い、
現像しレジストパターン９６ａを形成する。ここでも、
塗布性導電膜９７上から電子線により描画し、さらに現
像を行ってレジストパタ―ン９６ａを形成する。

【０１８２】次いで、図１０(g) に示すように、このレ
ジストパタ―ンをマスクとしてＣｌ₂ ガスによる反応性
イオンエッチングにより、ＣｒＯ膜９３／Ｃｒ膜９２を
エッチング除去する。

【０１８３】最後に、図１０(h) に示すように、硫酸と
過酸化水素水の混合溶液によりこのレジストパタ―ンを
除去した。

【０１８４】このようにして形成された露光用マスク
は、デバイスパターン領域では窒化シリコンとシリコン
との２層膜よりなる半透明膜、デバイスパターン領域外
ではＣｒ膜を含む遮光膜となっている。

【０１８５】従ってパターン領域外の内少なくとも転写
によるウェハ上に光が到達する領域で、露光光を遮光す
るようにしているため、複数回の露光を行う場合にもパ
ターンの細りや焦点深度不足を防ぐことができる。

【０１８６】実施例１７ なお、前記実施例では露光マスク用基板に位相シフト層
としての半透明膜と遮光膜との両方の形成されたものを
用いた場合について説明したが、ここではＣｒ膜９２と
ＣｒＯ膜９３の形成された露光マスク用基板を用いて、
枠部すなわちパターン領域外の遮光膜パターンを形成し
た後、位相シフト層パターンを形成する方法について説
明する。

【０１８７】まず、図１１(a) に示すように、厚さ２．
５mmの酸化シリコン基板９０にＣｒ膜９２とＣｒＯ膜９
３の形成された露光マスク用基板に電子線レジスト９４
を膜厚５００nmで形成し、さらに塗布性導電膜９５を膜
厚２００nmとなるように形成する。

【０１８８】次いで、図１１(b) に示すように、電子線
によりアライメントマークＭおよびデバイスパターン外
領域の遮光膜形成を目的としたデータにより描画を行
い、現像しレジストパターンを形成する。ここでも、塗
布性導電膜上から電子線により描画し、さらに現像を行
ってレジストパタ―ンを形成する。

【０１８９】次いで、図１１(c) に示すように、レジス
トパタ―ンをマスクとしてＣｌ₂ ガスによる反応性イオ
ンエッチングにより、レジストパタ―ンから露出するＣ
ｒＯ／Ｃｒ膜をエッチング除去し、レジストパタ―ンを
除去する。

【０１９０】このようにしてアライメントマークＭおよ
びデバイスパターン外領域の遮光膜を形成した後、図１
１(d) に示すように、シリコンをターゲットとした窒素
雰囲気下で反応性スパッタリングを行い、Ｓｉ１モルに
対し窒素０．６モルの均一な窒化シリコン膜ＳｉＮ_0.6
を膜厚７５ｎｍとなるように堆積する。ここで窒化シリ
コン膜ＳｉＮ_0.6 は水銀ランプのｉ線に対しその膜内で
光の位相が２５４度であり、７５nmの空気中を進む光の
位相７４度に対し１８０度位相が遅れるように設計され
ている。このＳｉＮ_0.6 膜９１のｉ線に対する振幅透過
率は３％であった。

【０１９１】そして、図１１(e) に示すように、電子線
レジスト９６を膜厚５００nmで形成し、さらに塗布性導
電膜９７を膜厚２００nmとなるように形成する。

【０１９２】次いで、図１１(f) に示すように、電子線
によりデバイスパターンおよびデバイスパターン外領域
が残るように作成されたデータにより描画を行い、現像
しレジストパターンを形成する。

【０１９３】さらに、図１１(g) に示すように、このレ
ジストパタ―ンをマスクとしてＣＦ₄ ＋Ｏ₂ の混合ガス
による反応性イオンエッチングにより、ＳｉＮ_0.6 膜９
１をエッチングする。

【０１９４】最後に、図１１(h) に示すように、このレ
ジストパタ―ンを除去した。

【０１９５】このようにして形成された露光用マスク
は、前記実施例１６と同様デバイスパターン領域では窒
化シリコン膜のみよりなる半透明膜、デバイスパターン
領域外では遮光膜となっている。

【０１９６】この場合も、パターン領域外の内少なくと
も転写によるウェハ上に光が到達する領域で、露光光を
遮光するようにしているため、複数回の露光を行う場合
にもパターンの細りや焦点深度不足を防ぐことができ
る。

【０１９７】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。また、実施例では２種類の半透明膜
を用いているが、３種類以上の半透明膜を用いてもよ
い。さらに、同一の半透明膜（２種類以上）を複数回積
層するようにしてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができる。

【０１９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光用マスクに用いられる複数の半透明膜からなるパタ
―ンについて、少なくとも１種類の同一元素を各々の膜
に含ませることで、工程の簡略化をはかり且つ位相シフ
ト効果を最大限に発揮することのできる露光用マスクを
実現することがて可能となる。

【０１９９】また本発明によれば、半透明膜を透過した
光によるパターン領域外への光照射を防ぐためにパター
ン領域外で透過率が５％以下となるようにしているた
め、２重露光を防ぎ、パターン細りもなく信頼性の高い
パターン形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の露光用マスクの製造工程を示す
断面図、

【図２】第３の実施例の露光用マスクの製造工程を示す
断面図、

【図３】第４の実施例の露光用マスクの製造工程を示す
断面図、

【図４】第６の実施例の露光用マスクの製造工程を示す
断面図、

【図５】第７の実施例の露光用マスク用基板の製造工程
を示す断面図、

【図６】第７の実施例の露光用マスク用基板を用いた露
光用マスクの製造工程を示す断面図、

【図７】第８の実施例の露光用マスク用基板の製造工程
を示す断面図、

【図８】第８の実施例の露光用マスク用基板を用いた露
光用マスクの製造工程を示す断面図、

【図９】第１０の実施例の露光用マスク用基板の製造工
程を示す断面図、

【図１０】第１６の実施例の露光用マスクの製造工程を
示す断面図、

【図１１】第１７の実施例の露光用マスクの製造工程を
示す断面図、

【図１２】半透明膜パタ―ン単層膜で形成する際に満足
すべき光学定数の範囲及び光学定数の実測値を示す特性
図、

【図１３】半透明膜パタ―ン単層膜で形成する際に満足
すべき光学定数の範囲及び光学定数の実測値を示す特性
図、

【図１４】半透明膜パタ―ン単層膜で形成する際に満足
すべき光学定数の範囲及び光学定数の実測値を示す特性
図、

【図１５】Ｃｒ−ＣｒＯ₂ における屈折率と消衰係数と
の関係を示す特性図、

【図１６】Ａｌ−Ａｌ₂ Ｏ₃ における屈折率と消衰係数
との関係を示す特性図、

【図１７】Ｔｉ−ＴｉＯにおける屈折率と消衰係数との
関係を示す特性図、

【図１８】ＧａＡｓ−ＧａＡｓＯにおける屈折率と消衰
係数との関係を示す特性図、

【図１９】理想的なハ―フト―ン位相シフト膜の構造を
示す断面図、

【図２０】従来例のハ―フト―ン位相シフト膜を用いて
露光を行う場合のパターン領域外のパターンおよび露光
状態を示す図

【図２１】従来例のハ―フト―ン位相シフト膜を用いて
露光を行った場合の露光後のパターン領域の状態を示す
図

【符号の説明】

１０…透光性基板、 １１…シリコン膜、 １２…Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜、 １３…レジスト、 １４…導電性膜、 ２１…Ｃｒ膜、 ２２…ＣｒＯ₂ 膜、 ３１…Ａｌ膜、 ３２…Ａｌ₂ Ｏ₃ 膜、 ４１…Ｔｉ膜、 ４２…ＴｉＯ膜、 ６０ 石英基板 ６１ アモルファスシリコン膜 ６２ 酸化シリコン膜 ６３ 第２のアモルファスシリコン膜 ６４ レジスト ６５ 塗布性導電膜 ６６ 電子線レジスト ６７ 塗布性導電膜 ７０ 石英基板 ７１ Ｃｒ膜 ７２ 塗布硝子層 ７３ Ｃｒ膜 ７４ 電子線レジスト

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性基板上にマスクパタ―ンを形成し
   た露光用マスクにおいて、 前記マスクパタ―ンは、露光光に対する光路長が前記透
   光性基板の透明部分とは所定量だけ異なるように構成さ
   れた半透明膜パタ―ンを含み、且つこの半透明膜パタ―
   ンは同一の元素を含む組成の異なる層を積層して形成さ
   れていることを特徴とする露光用マスク。
2. 【請求項２】 透光性基板上に露光光に対する光路長が
   透明部分とは所定量だけ異なるように構成された半透明
   膜を含むマスクパタ―ンを形成した露光用マスクの製造
   方法において、 前記半透明膜として、同一の元素を含む組成の異なる層
   を順次積層することを特徴とする露光用マスクの製造方
   法。
3. 【請求項３】 透光性基板上に、 前記透光性基板の透明部との位相差が、１８０±１０度
   の範囲で異なりかつ振幅透過率１０乃至４０％となるよ
   うに調整された単層の半透明層または少なくとも１層の
   半透明層と透明層の多層の第１の半透明膜からなる半透
   明パターンと、 前記半透明パターンの一部の領域にさらに積層され、該
   領域の振幅透過率が５％以下となるように調整された遮
   光層あるいは振幅透過率１０乃至４０％の第２の半透明
   膜とを具備したことを特徴とする露光用マスク。
4. 【請求項４】 前記一部の領域が、少なくともウェハ上
   に転写されたとき半導体素子として寄与する領域の外側
   周辺領域を含むことを特徴とする請求項(3) 記載の露光
   用マスク。
5. 【請求項５】 透光性基板上に、 前記透光性基板の透明部との位相差が、１８０±１０度
   の範囲で異なりかつ振幅透過率１０乃至４０％となるよ
   うに調整された単層の半透明層または少なくとも１層の
   半透明層と透明層とからなる第１の半透明膜と、 前記第１の半透明膜上全体または部分的にさらに積層さ
   れ、該領域の振幅透過率が５％以下となるように調整さ
   れた遮光層あるいは振幅透過率１０乃至４０％の第２の
   半透明膜と、 前記第１の半透明膜と前記第２の半透明膜との間に介在
   せしめられた酸化膜、窒化膜、水酸化膜、炭化膜または
   ハロゲン化膜とを具備したことを特徴とする露光マスク
   用基板。
6. 【請求項６】 透光性基板上に、前記透光性基板の透明
   部との位相差が、１８０±１０度の範囲で異なりかつ振
   幅透過率１０乃至４０％となるように調整された単層の
   半透明層または少なくとも１層の半透明層と透明層とか
   らなる第１の半透明膜を形成する第１の半透明膜形成工
   程と、 前記第１の半透明膜上に第３の膜を形成する第３の膜形
   成工程とさらにこの上層に、全体としての振幅透過率が
   ５％以下となるように調整された遮光層あるいは振幅透
   過率１０乃至４０％の第２の半透明膜を形成する第２の
   半透明膜形成工程と、 前記第３の膜をエッチングストッパーとして前記第２の
   半透明膜を選択的に除去するエッチング工程とを含むこ
   とを特徴とする露光用マスクの製造方法。