JPH10198018A

JPH10198018A - 減衰型位相シフトマスクおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH10198018A
Application number: JP395197A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yoshioka; 信行吉岡; Junji Miyazaki; 順二宮崎; Shinichiro Tanaka; 真一郎田中
Original assignee: Renesas Semiconductor Engineering Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Renesas Semiconductor Engineering Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】減衰型位相シフトマスクにおいて、正規の露
光領域の周囲に形成される露光光の発生を防止し、移動
しながら連続して露光を行なう場合の隣接する露光領域
への露光を防止し、また、パーティクルディテクタによ
る誤検出を防止するパターンを有する減衰型位相シフト
マスクおよびその製造方法を提供する。【解決手段】減衰型位相シフトパターン２と、この減
衰型位相シフトパターン２の周縁部の所定の位置に形成
された、透過部３７と位相シフタ部３４とを含む減衰型
補助位相シフトパターン３とを備え、この減衰型補助位
相シフトパターン３は、露光装置の解像限界より小さい
パターンを有し、かつ、透過部３７と位相シフタ部３４
とが不規則に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は減衰型位相シフト
マスクおよびその製造方法に関し、特に、減衰型位相シ
フトマスクに形成されるパターン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
および微細化には目覚ましいものがある。それに伴い、
半導体基板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。なかでも、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のではあるが、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
はさらに強いものとなってきている。

【０００３】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） …（１）と表わされる。ここで、λは使用する光の波長（ｎ
ｍ）、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。

【０００４】上式からもわかるように、解像限界の向上
を図るためには、ｋ₁およびλの値は小さくし、ＮＡの
値は大きくすればよい。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。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／（Ｎ
Ａ）²）が浅くなり、かえって解像度の低下を招くとい
った問題も生じている。

【０００５】ここで、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）を参
照して、従来のフォトマスクを使用した場合の、マスク
断面、マスク上の露光光の電場およびウェハ上の露光光
の光強度について説明する。

【０００６】まず、図９（ａ）を参照して、フォトマス
クの断面の構造について説明する。石英ガラス基板１０
上には、クロムなどからなる金属マスクパターン２０が
形成されている。次に、図９（ｂ）を参照して、フォト
マスク上の露光光の電場は、フォトマスクパターンに沿
った電場となる。しかし、ウェハ上の露光光の光強度に
ついては、特に、微細なパターンの転写を考えたとき
は、図９（ｃ）に示すように、フォトマスクを透過した
露光光が、光の回折現象および光の干渉効果により光の
重なり合う隣合ったパターン像において、互いに強め合
うことになる。この結果、ウェハ上の光強度の差が小さ
くなってしまい、解像度が低下するといった問題点があ
った。

【０００７】これを解決するために、たとえば特開昭５
７−６２０５２号公報および特開昭５８−１７３７４４
号公報により、位相シフトマスクによる位相シフト露光
法が提案されている。次に、図１０（ａ），（ｂ），
（ｃ）を参照して、特開昭５８−１７３７４４号公報に
開示された位相シフトマスクによる位相シフト露光法に
ついて説明する。図１０（ａ）は、位相シフトマスクの
断面を示している。図１０（ｂ）は、マスク上の露光光
の電場を示している。図１０（ｃ）は、ウェハ上の露光
光の光強度が示されている。

【０００８】まず、図１０（ａ）を参照して、この位相
シフトマスクは、ガラス基板１０上に形成されたクロム
マスクパターン２０の開口部に、１つおきにシリコン酸
化膜などの透明絶縁膜よりなる位相シフタ６０が設けら
れている。

【０００９】次に、図１０（ｂ）を参照して、この位相
シフトマスクを透過した光によるフォトマスク上の露光
光の電場は、交互に１８０°反転して構成されている。
したがって、光の干渉効果により光の重なり合う隣合っ
たパターン像においては、互いに打ち消し合うことにな
る。この結果、図１０（ｃ）に示すようにウェハ上の露
光光の光強度の差は十分となり、パターン像の解像度の
向上を図ることが可能となる。

【００１０】しかし、上記位相シフトマスクは、ライン
・アンド・スペースなどの周期的なパターンに対しては
非常に有効ではあるが、パターンが複雑な場合には、位
相シフタの配置等が非常に困難となり、任意のパターン
には設定できないという問題点があった。

【００１１】そこで、さらに上記問題点を解決する位相
シフトマスクとして、たとえば、「ＪＪＡＰＳｅｒｉ
ｅｓ５Ｐｒｏｃ．ｏｆ１９９１Ｉｎｔｅｒｎ．
ＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｐｐ．３−９」および「特開平４−１３６８５４号公
報」において、減衰型位相シフトマスクが開示されてい
る。以下、特開平４−１３６８５４号公報に開示され
た、減衰型位相シフトマスクについて説明する。

【００１２】図１１（ａ）は、上記減衰型の位相シフト
マスク５００の断面を示す図である。図１１（ｂ）は、
マスク上の露光光の電場を示す図である。図１１（ｃ）
は、ウェハ上の露光光の光強度を示す図である。

【００１３】まず、図１１（ａ）を参照して、位相シフ
トマスク５００の構造は、露光光を透過する石英基板１
０と、この石英基板１０の主表面上に形成され、上記石
英基板１０の主表面を露出する透過部１００と、透過す
る露光光の位相を前記透過部１００を透過する露光光の
位相に対して１８０°変換する位相シフタ部２００とを
含む所定の露光パターンである位相シフトパターン３０
０を備えている。

【００１４】また、上述した位相シフタ部２００は、透
過部１００を透過する露光光の透過率が、２〜２０％と
なるクロム層２０と、透過部１００を透過する露光光と
の位相差が１８０°となるシフタ層３０との二重構造の
吸収型シフタ膜となっている。

【００１５】なお、上述した位相シフタ部２００の、露
光光に対する透過率をリソグラフィにおいて適性な２〜
２０％としたのは、図１２に示すように、透過率によっ
てレジスト膜の現像後の膜厚を調節するためである。

【００１６】上記構造よりなる位相シフトマスクを透過
する露光光のマスク上の電場は、図１１（ｂ）に示すよ
うになる。よって、ウェハ上の露光光の光強度は、図１
１（ｃ）に示すように、露光パターンのエッジで位相が
反転しているので、露光パターンのエッジでの光強度が
図に示すように必ず０となる。その結果、露光パターン
の透過部１００と、位相シフタ部２００とを透過した露
光光の光強度の差は十分となり、パターン像の解像度を
上げることが可能となる。

【００１７】しかしながら、上記従来技術においては、
以下に述べる問題点を有している。

【００１８】図１３（ａ）は、縮小投影露光型などの露
光装置内にある減衰型位相シフトマスクと、露光装置の
露光領域を決めるためのブラインド７０との位置関係を
示す図である。図１３（ｂ）は、減衰型位相シフトマス
クとブラインド７０との直下の露光光の電場を示す図で
ある。図１３（ｃ）は、減衰型位相シフトマスクと、ブ
ラインド７０とを透過した光の被露光材上での光の強度
を示す図である。図１３（ｄ）は、減衰型位相シフトマ
スクとブラインド７０とを透過した光の露光領域を表わ
す図である。

【００１９】まず、図１３（ａ）を参照して、減衰型位
相シフトマスクのチップパターン形成領域領域（Ｌ_c）
以外の領域は、パターンの加工が行なわれていない吸収
型シフタ膜２０により覆われている。縮小投影型の露光
装置では、露光領域を決めるための光を遮光するブライ
ンド７０が、減衰型位相シフトマスクの下方の所定の位
置に設けられている。

【００２０】このブラインド７０の開口幅は、チップパ
ターン領域（Ｌ_c）が露光されればよいので、チップパ
ターン領域（Ｌ_c）と同じであればよい。しかし、ブラ
インド７０の位置制御が、１０００μｍ程度（１ｍｍ程
度）であり、さらにブラインド７０が、減衰型位相シフ
トマスクと同じフォーカス面にないために、ブラインド
７０のエッジ部分が、フォーカスがずれた状態となる。
このため、図１３（ａ）に示すように、ブラインド７０
の開口幅（Ｌ_b）は、チップパターン領域（Ｌ _c）に、
ブラインド７０が重ならないようにするため、チップパ
ターン領域（Ｌ _c）よりも約１０００μｍ程度広く設定
する必要がある。

【００２１】以上のような状態において、クロムなどの
遮光膜をチップパターンに用いた通常のフォトマスクで
は、クロムを透過する光は、千分の１以下になるため、
チップパターン領域と、ブラインド７０の間を通過する
光が、半導体ウェハ上のレジスト膜を露光してしまうこ
とはない。

【００２２】しかし、減衰型位相シフトマスクの場合、
チップパターン材料である吸収型シフタ膜の透過率が２
〜２０％程度あるため、図１３（ｂ）のイ部に指示する
ように、チップパターン領域とブラインド７０との間に
露光光の２〜２０％が通過してしまう。この結果、図１
３（ｃ）を参照して、減衰型位相シフトマスクとブライ
ンド７０とを透過した光の強度分布からわかるように、
チップパターン領域Ｌ _cと、ブラインド７０の領域Ｌ_b
との間に、透過した光Ｉ₀に対して２〜２０％の光強度
Ｉ′の領域が生じてしまう。このために、図１３（ｄ）
を参照して、チップパターン領域３０（Ｌ_c×Ｌ_c）の
周囲に、幅Ｌ_dの光強度（Ｉ′）の領域５０が生じてし
まう。

【００２３】次に、上記構成よりなる縮小投影型の露光
装置を用いて、減衰型位相シフトマスクのパターンを半
導体ウェハ上に縮小して転写する場合、チップパターン
サイズＬ_cのピッチで順次露光していく。図１４は、チ
ップパターンのサイズが（Ｌ _c×Ｌ_c）の減衰型位相シ
フトマスクで縮小投影型の露光装置を用いて、半導体ウ
ェハ上に露光した場合の、半導体ウェハ上での露光の領
域の様子を示している。

【００２４】この場合、縦方向および横方向ともにピッ
チＬ_cで露光を行なうために、図１３に示したように、
１つの露光ショットのチップパターンの周囲には、上述
したように光強度（Ｉ′）の領域５０が生じている。こ
の領域５０が、隣の別の露光ショットによって生じた領
域に重なってしまう。さらに、順次露光を繰返していく
と、露光領域のコーナー部においては、隣接する３つの
領域５０が重なり合って露光されてしまう。このため、
露光領域において、適性露光量Ｉ_Oに２〜２０％の光強
度（Ｉ′）の領域が重なった領域３１と、２〜２０％の
光強度（Ｉ′）の領域が３回重なった領域３２が生じて
しまう。

【００２５】このように、露光光が重なって露光されて
いる領域３１，領域３２においては、たとえばポジ型レ
ジスト膜を露光している場合においては、現像後のレジ
スト膜の膜減りが生じ、また吸収型シフタ膜の透過率が
高いものにおいては、完全にレジスト膜が露光されてし
まい、レジスト膜が現像により抜けてしまうという問題
点があった。

【００２６】この問題点を解決する減衰型位相シフトマ
スクとして、特開平６−１７５３４７号公報、特開平７
−１８１６６９号公報に開示される技術がある。

【００２７】ここで、特開平７−１８１６６９号公報に
開示された減衰型位相シフトマスクについて、図１５を
参照して説明する。なお、図１５（ａ）は、従来技術に
おける減衰型位相シフトマスクのパターン形成側から見
た図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）中Ｘ−Ｘ線
矢視断面図である。

【００２８】この減衰型位相シフトマスク１０において
は、フォトマスク基板４の上の略中央部に、正方形の領
域からなる減衰型位相シフトパターン２が形成されてい
る。また、この減衰型位相シフトパターン２の周縁部の
全周の領域には、減衰型補助位相シフトパターン３が形
成されている。

【００２９】減衰型位相シフトパターン２は、位相シフ
タ部２４と透過部２７とから構成されている。位相シフ
タ部２４は透過率２〜２０％のクロム膜２ａと、位相差
１８０°を与えるＳｉＯ₂膜２ｂからなる。

【００３０】減衰型補助位相シフトパターン３は、透過
率（Ｔ）が２〜２０％のクロム膜３ａと、位相差１８０
°を与えるＳｉＯ₂膜３ｂからなる位相シフタ部３４と
透過部３７とを有し、露光装置の解像限界より小さいパ
ターンサイズを有している。

【００３１】また、図２に示すように、位相シフタ部３
４の平面面積をＳ_Hとし、正方形からなる透過部３７の
平面面積をＳ_Oとした場合、位相シフタ部３４の平面面
積（Ｓ_O）と、透過部３７の平面面積（Ｓ_H）と、位相
シフタ部３４の透過率（Ｔ）との３者の関係が、Ｓ_O／Ｓ_H≒√Ｔを満たすように設けられている。

【００３２】この条件を満たすように設定することで、
透過部３７を透過する光の被露光材上での光強度と、位
相シフタ部３４を透過する光の被露光材上での光強度と
が重なり打ち消しあって、被露光材上での実質的な光強
度が、透過部３７および位相シフタ部３４を透過する前
の光強度に対して３％以下となる。

【００３３】したがって、上述の減衰型位相シフトマス
クによれば、減衰型補助位相シフトパターン３を透過す
る光の半導体ウェハ上での像は、露光装置の解像限界よ
り小さいために、解像しない。さらに、透過部と位相シ
フタ部とを透過した光が互いに重なり合い、また位相が
反転しているので、干渉して打ち消し合うことにより、
半導体ウェハ上での光強度を弱めることが可能となる。

【００３４】これにより、上記減衰型位相シフトパター
ンを用いて、半導体ウェハ上に規則正しく順次露光を行
なった場合、減衰型位相シフトパターンの外縁部を透過
する光が２回以上重なって露光される領域がなくなり、
露光不良を起こすことなく露光を行なうことが可能とな
る。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た減衰型位相シフトマスクにおいては、さらに以下に示
す問題点がある。

【００３６】一般に、フォトマスクを製造、出荷および
使用する際には、フォトマスクの上に異物（ｐａｒｔｉ
ｃｌｅ）がないかどうかを、図７に示すように、パーテ
ィクルディテクタ（異物検査機）を用いて検査を行なっ
ている。

【００３７】パーティクルディテクタ（異物検査機）
は、フォトマスクに入射した光Ｌ₁の反射した光（散乱
光）Ｌ₂，Ｌ₃を、いくつかの光検出器１１０で検出
し、その反射した光Ｌ₂，Ｌ₃が基板４およびマスクパ
ターン２からの反射光Ｌ₂か異物１１１からの反射光Ｌ
₃かを判別する。これは、異物１１１からの反射光Ｌ₃
の光強度は、他の反射光に比べて強いことを利用してい
る。

【００３８】このような、パーティクルディテクタ（異
物検査機）を用いて、上述したように透過部と位相シフ
タ部とが四角形または直線のパターンが等間隔で規則正
しく配置された減衰型補助パターン領域の検査を行なっ
た場合、パーティクルディテクタ（異物検査機）の入射
光Ｌ₁は、図１８に示すように、一定の方向に回折す
る。その結果、入射光Ｌ₁の回折光（０次回折光Ｌ₁₀、
１次回折光Ｌ₁₁、２次回折光Ｌ₁₂）は、強い光強度を有
することになる。したがって、その０次回折光Ｌ ₁₀〜ｎ
次回折光Ｌ_1nが光検出器１１０に入射すると、異物から
の反射光との判別が困難となり、パーティクルディテク
タ（異物検査機）の誤検出を生じさせてしまう。

【００３９】また、誤検出を防ぐために、パーティクル
ディテクタ（異物検査機）の検出感度を低く設定する
と、本来検出すべき異物（たとえば異物の大きさが０．
３μｍ〜１．０μｍ）が検出できないという問題が生じ
ている。

【００４０】したがって、この発明は、上記問題点を解
決するためになされたもので、減衰型位相シフトマスク
を用いて縮小露光を行なう場合、正規の露光領域の周囲
が露光されることを防止し、特に、移動しながら連続し
て露光を行なう場合に正規の領域に隣接する領域への露
光を防止するパターンを有し、また、異物の発見を確実
に行なうことのできる減衰型位相シフトマスクおよびそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【００４１】

【課題を解決するための手段】この発明に基づいた減衰
型位相シフトマスクにおいては、フォトマスク基板上の
所定の位置に形成された減衰型位相シフトパターンと、
上記減衰型位相シフトパターンの周縁部の所定の位置に
形成された、透過部と位相シフタ部とを含む減衰型補助
位相シフトパターンとを備えている。さらに、減衰型補
助位相シフトパターンは、露光装置の解像限界よりも小
さいパターンを有し、かつ、透過部と位相シフタ部とは
ランダムに配置されている。

【００４２】したがって、この減衰型位相シフトマスク
によれば、減衰型補助位相シフトパターンを透過する光
の半導体ウェハ上での像は、解像限界よりも小さいため
に結像しない。さらに、透過部と位相シフタ部とを透過
した光が互いに重なり合い、また位相が反転しているた
め、干渉して打ち消し合うことにより、半導体ウェハ上
での光強度を弱めることが可能となる。さらに、透過部
と位相シフタ部とがランダムに配置されているため、位
相シフタ部で散乱する光（迷光）の方向をランダムに
し、特定な方向に散乱する光によって生じる転写パター
ンの劣化を低減することが可能となる。

【００４３】また好ましくは、減衰型補助位相シフトパ
ターンの、透過部の平面面積（Ｓ_O）と、位相シフタ部
の平面面積（Ｓ_H）との比Ｓ_O／Ｓ_Hの値が、位相シフ
タ部の透過率（Ｔ）の√Ｔの値とほぼ同一となるように
設定されている。これにより、減衰型補助位相シフトパ
ターン領域における位相シフタ部を透過する光の強度と
透過部を透過する光の強度とを調節して、半導体ウェハ
上での光強度を制御することが可能となる。

【００４４】これにより、減衰型位相シフトパターンを
用いて、半導体ウェハ上に規則正しく順次露光を行なっ
た場合、減衰型位相シフトパターンの外縁部を透過する
光が２回以上重なって露光される領域がなくなり、露光
不良を起こすことなく露光を行なうことが可能となる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、この発明に基づいた減衰型
位相シフトマスクの実施の形態について説明する。

【００４６】図１（ａ）は、この実施の形態における減
衰型位相シフトマスク１のパターン形成側からの見た図
である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中Ｘ−Ｘ線矢視断面
図である。

【００４７】この減衰型位相シフトマスク１において
は、フォトマスク基板４の上の略中央部に、正方形の領
域からなる減衰型位相シフトパターン２が形成されてい
る。また、この減衰型位相シフトパターン２の周縁部の
全周の領域には、減衰型補助位相シフトパターン３が形
成されている。

【００４８】減衰型位相シフトパターン２は、位相シフ
タ部２４と透過部２７とから構成されている。位相シフ
タ部２４は、透過率２〜２０％のクロム膜２ａと、位相
差１８０°を与えるＳｉＯ₂膜２ｂからなる。

【００４９】減衰型補助位相シフトパターン３は、透過
率が２〜２０％のクロム膜３ａと、位相差１８０°を与
えるＳｉＯ₂膜３ｂからなる位相シフタ部３４と透過部
３７とを、露光装置の解像限界より小さいパターンサイ
ズを有している。

【００５０】また、図２に示すように、減衰型補助位相
シフトパターン３において、１０μｍ×１０μｍの領域
を基準とした場合、位相シフタ部３４の平面面積
（Ｓ_H）と透過部３７の平面面積（Ｓ_i）の合計
（Ｓ_O：Ｓ_O＝ΣＳ_i）がＳ_O／Ｓ_H＝√Ｔ（透過率）
を満足するように、透過部３７と位相シフタ部３４とが
ランダムに配置されている。

【００５１】これによって、特開平７−１８１６６９号
公報に開示されるように、減衰型補助位相シフトパター
ン３を透過する光の半導体ウェハ上での像は、解像限界
より小さいために結像しない。また、透過部と位相シフ
タ部とを透過した光が互いに重なり合い、また位相が反
転しているので互いに干渉して打ち消し合うことによ
り、半導体ウェハ上での光強度を弱めることが可能とな
る。

【００５２】さらに、図３に示すように、透過部３７と
位相シフタ部３４とがランダムに配置された減衰型補助
位相シフトパターン３においては、入射光Ｌ₁は、図３
に示すようにランダムな方向に弱い光強度の回折光（Ｌ
₁₀〜Ｌ_1n）に分散する。そのため、パーティクルディテ
クタ（異物検査機）を用いた検査によっても、位相シフ
タ部３４を異物として誤検出することはなくなり、ま
た、パーティクルディテクタ（異物検査機）の検出感度
を低く設定する必要もなくなる。

【００５３】これによって、異物による欠陥のない減衰
型位相シフトマスクを製造することが可能になり、この
減衰型位相シフトマスクを用いた半導体装置の製造にお
ける歩留りの向上を図ることが可能となる。

【００５４】次に、上記減衰型位相シフトマスクの製造
方法について、図４〜図８を参照して説明する。まず図
４を参照して、石英ガラス基板４の上に、膜厚約２００
Åのクロム膜２３ａを成膜する。その後、このクロム膜
２３ａの上に、膜厚約４０００ÅのＳｉＯ₂膜２３ｂを
成膜する。さらに、このＳｉＯ₂膜２３ｂの上に、電子
ビームレジスト膜（たとえばＺＥＰ−８１０）２５を膜
厚約５０００Å成膜する。

【００５５】次に、図５を参照して、電子ビームレジス
ト膜２５に、可変成形電子ビーム露光装置（たとえば日
本電子ＪＢＸ−７０００ＭＶ，６ＡＩＩＩ）を用い
て、ＥＢ描画を行なう。このＥＢ描画を行なうときは、
減衰型補助位相シフトパターンを精度よく仕上げるため
に、以下に示すようにＥＢ描画を行なう。

【００５６】まず、減衰型補助位相シフトパターンの露
光図形に、この露光図形の仕上がり寸法よりも小さめの
寸法バイアスの処理を施すか、減衰型補助位相シフトパ
ターン領域の電子ビームのドーズ量を、減衰型位相シフ
トパターン領域よりも多いドーズ量で処理するか、また
は両方の処理を行なう。その後、ＥＢ描画が終了した電
子ビームレジスト膜２５の現像を行ない、所定のパター
ンが完成する。

【００５７】次に、図６を参照して、所定のパターンが
形成された電子ビームレジスト膜２５をマスクとして、
ＳｉＯ₂膜２３ｂのエッチングを行なう。このときのエ
ッチングには、マグネトロンＲＩＥ装置を用いて、エッ
チングガスとして、ＣＨＦ₃＋Ｏ₂（ＣＨＦ₃：Ｏ₂＝
９０：１０）を用い、ＲＦパワーを２００Ｗ、磁場を１
００Ｇ、ガス圧力５０ｍｔｏｒｒの条件で行なう。これ
により、減衰型位相シフトパターン領域２００に、所定
形状のパターンを有するＳｉＯ₂膜２ｂと減衰型補助位
相シフトパターン領域３００に、所定の形状を有するＳ
ｉＯ₂膜３ｂが形成される。

【００５８】次に、図７を参照して、再び電子ビームレ
ジスト膜２５を用いて、クロム膜２３ａのエッチングを
行なう。このときのエッチングには、上記ＳｉＯ₂膜と
同様にマグネトロンＲＩＥ装置を用いて、エッチングガ
スとして、Ｃｌ₂＋Ｏ₂（Ｃｌ₂：Ｏ₂＝８０：２０）
を用い、ＲＦパワー１００Ｗ、磁場１００Ｇ、ガス圧力
５０ｍｔｏｒｒ条件で行なう。これにより、減衰型位相
シフトパターン領域２００に、所定形状のクロム膜２ａ
が形成され、減衰型補助位相シフトパターン領域３００
に所定形状のクロム膜３ａが形成される。次に、図８を
参照して、電子ビームレジスト膜２５を除去することに
より、本実施の形態における減衰型位相シフトマスク１
が完成する。

【００５９】なお、上記実施の形態においては、位相を
制御するＳｉＯ₂膜と、透過率を制御するクロム膜の２
層構造としているが、クロムの酸化物、クロムの酸化窒
化物、クロムの酸化窒化炭化物、モリブデンシリサイド
の酸化物およびモリブデンシリサイドの酸化窒化物から
なる群より選択される１種類の材料からなる単層膜を用
いても、位相と透過率とを所定の値に制御することがで
きる。この場合、クロムの酸化物等の膜厚は約１２００
〜１６００Åと上述した２層構造に比べ薄く形成するこ
とができ、位相シフトパターンの形成を容易に行なうこ
とができる。

【００６０】以上、この発明に基づいた減衰型位相シフ
トマスクおよびその製造方法によれば、減衰型補助位相
シフトパターンを透過する光の半導体ウェハ上での像
は、解像限界より小さいために結像しない。また、透過
部と位相シフタ部とを透過した光が互いに重なり合い、
また位相が反転しているので互いに干渉して打ち消し合
うことにより、半導体ウェハ上での光強度を弱めること
が可能となる。

【００６１】その結果、露光時に露光領域以外の部分が
露光されることを防止し、半導体装置の製造時における
露光状態の改善を図り、半導体装置の製造時における歩
留りの向上を図ることが可能となる。

【００６２】また、透過部と位相シフタ部とをランダム
に配置することにより、位相シフタ部で散乱する光（迷
光）の方向をランダムにし、特定な方向に散乱する光に
よって生じる転写パターン（チップパターン）の劣化を
低減することができる。

【００６３】これによって、パーティクルディテクタ
（異物検査機）を用いた検査によっても、位相シフタ部
を異物として誤検出することはなくなり、また、パーテ
ィクルディテクタ（異物検査機）の検出感度を低く設定
する必要もなくなる。

【００６４】その結果、異物による欠陥のない減衰型位
相シフトマスクを製造することが可能になり、この減衰
型位相シフトマスクを用いた半導体装置の製造における
歩留りの向上を図ることが可能となる。

【００６５】なお、上記実施の形態においては、減衰型
補助位相シフトパターンをチップ周辺に設けるように形
成しているが、チップ内部においても、遮光部が必要で
あれば、チップ内に同じような方法を用いることによ
り、減衰型補助位相シフトパターンを設けることも可能
である。また、減衰型補助位相シフトパターンを図１に
示すように減衰型位相シフトパターンの全周に設けるだ
けでなく、減衰型位相シフトパターンのコーナ部分や、
その他必要とされる領域にのみ減衰型補助位相シフトパ
ターンを設けるようにしても構わない。

【００６６】さらに、上記実施の形態における減衰型位
相シフトマスクを用いた露光方法によれば、４Ｍ，１６
Ｍ，６４Ｍ，２５６ＭなどのＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラ
ッシュメモリやＡＳＩＣ、マイコン、ＧａＡＳなどの半
導体装置の製造工程において有効に用いることができ、
さらには半導体デバイスや、液晶ディスプレイの製造工
程においても十分用いることが可能となる。

【００６７】なお、今回開示した実施の形態はすべての
点で例示であって制限的なものではないと考えられるべ
きである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許
請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意
味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図
される。

【００６８】

【発明の効果】この発明に基づいた減衰型位相シフトマ
スクによれば、フォトマスク基板上の所定の位置に形成
された減衰型位相シフトパターンと、上記減衰型位相シ
フトパターンの周縁部の所定の位置に形成された、透過
部と位相シフタ部とを含む減衰型補助位相シフトパター
ンとを備えている。さらに、減衰型補助位相シフトパタ
ーンは、露光装置の解像限界よりも小さいパターンを有
し、かつ、透過部と位相シフタ部とはランダムに配置さ
れている。

【００６９】したがって、減衰型補助位相シフトパター
ンを透過する光の半導体ウェハ上での像は、解像限界よ
りも小さいために結像しない。さらに、透過部と位相シ
フタ部とを透過した光が互いに重なり合い、また位相が
反転しているため、干渉して打ち消し合うことにより、
半導体ウェハ上での光強度を弱めることが可能となる。

【００７０】また、好ましくは、減衰型補助位相シフト
パターンの、透過部の平面面積（Ｓ _O）と、位相シフタ
部の平面面積（Ｓ_H）との比Ｓ_O／Ｓ_Hの値が、位相シ
フタ部の透過率（Ｔ）の√Ｔの値とほぼ同一となるよう
に設定されている。

【００７１】これにより、減衰型補助位相シフトパター
ン領域における位相シフタ部を透過する光の強度と透過
部を透過する光の強度とを調節して、半導体ウェハ上で
の光強度を制御することが可能となる。

【００７２】さらに、この減衰型位相シフトマスクを用
いて、半導体ウェハ上に規則正しく順次露光を行なった
場合、減衰型位相シフトパターンの外縁部を透過する光
が２回以上重なって露光される領域がなくなり、露光不
良を起こすことなく露光を行なうことが可能となる。

【００７３】また、透過部と位相シフタ部とがランダム
に配置されているため、位相シフタ部で散乱する光（迷
光）の方向をランダムにし、特定な方向に散乱する光に
よって生じる転写パターン（チップパターン）の劣化を
低減することができる。

【００７４】これによって、パーティクルディテクタ
（異物検査機）を用いた検査によっても、位相シフタ部
を異物として誤検出することはなくなり、また、パーテ
ィクルディテクタ（異物検査機）の検出感度を低く設定
する必要もなくなる。

【００７５】その結果、異物による欠陥のない減衰型位
相シフトマスクを製造することが可能になり、この減衰
型位相シフトマスクを用いた半導体装置の製造における
歩留りの向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、この発明に基づいた実施の形態に
おける減衰型位相シフトマスクのパターン形成面から見
た図であり、（ｂ）は、（ａ）中Ｘ−Ｘ線矢視断面図で
ある。

【図２】この発明に基づいた実施の形態における減衰
型補助位相シフトパターンのパターン形状を示す図であ
る。

【図３】この発明に基づいた実施の形態における減衰
型補助位相シフトパターンのパーティクルディテクタ
（異物検査機）による検査状態を示す模式図である。

【図４】この発明に基づいた実施の形態における減衰
型位相シフトマスクの第１製造工程である。

【図５】この発明に基づいた実施の形態における減衰
型位相シフトマスクの第２製造工程である。

【図６】この発明に基づいた実施の形態における減衰
型位相シフトマスクの第３製造工程である。

【図７】この発明に基づいた実施の形態における減衰
型位相シフトマスクの第４製造工程である。

【図８】この発明に基づいた実施の形態における減衰
型位相シフトマスクの第５製造工程である。

【図９】（ａ）は、従来のフォトマスクの構造を示す
断面図である。（ｂ）はマスク上の露光光の電場を示す
図である。（ｃ）は、ウェハ上の露光光の強度を示す図
である。

【図１０】（ａ）は、従来の位相シフトマスクの構造
を示す断面図である。（ｂ）は、マスク上の露光光の電
場を示す図である。（ｃ）は、ウェハ上の露光光の強度
を示す図である。

【図１１】（ａ）は、従来の減衰型位相シフトマスク
の構造を示す図である。（ｂ）は、マスク上の露光光の
電場を示す図である。（ｃ）は、ウェハ上の露光光の強
度を示す図である。

【図１２】透過率と現像後のレジスト膜の膜厚の関係
を示す図である。

【図１３】（ａ）は従来の減衰型位相シフトマスクと
ブラインドの位置関係を示す断面図である。（ｂ）は、
フォトマスク基板を透過した直下の露光光の電場を示す
図である。（ｃ）は、半導体ウェハ上での露光光の強度
を示す図である。（ｄ）は、半導体ウェハ上での露光の
状態を示す図である。

【図１４】従来の減衰型位相シフトマスクを用いた場
合の問題点を示す図である。

【図１５】（ａ）は、従来技術における減衰型位相シ
フトマスクのパターン形成面から見た図であり、（ｂ）
は、（ａ）中Ｘ−Ｘ線矢視断面図である。

【図１６】従来技術における減衰型補助位相シフトパ
ターンのパターン形状を示す図である。

【図１７】パーティクルディテクタ（異物検査機）に
よるフォトマスクの検査状態を示す第１模式図である。

【図１８】パーティクルディテクタ（異物検査機）に
よるフォトマスクの検査状態を示す第２模式図である。

【符号の説明】

１減衰型位相シフトマスク、２減衰型位相シフトパ
ターン、３減衰型補助位相シフトパターン、４フォ
トマスク基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮崎順二東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者田中真一郎兵庫県伊丹市瑞原四丁目１番地菱電セミコンダクタシステムエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォトマスク基板上の所定の位置に形成
された減衰型位相シフトパターンと、前記減衰型位相シフトパターンの周縁部の所定の位置に
形成された、透過部と位相シフタ部とを含む減衰型補助
位相シフトパターンと、を備え、前記減衰型補助位相シフトパターンは、露光装置の解像
限界より小さいパターンを有し、かつ、前記透過部と前
記位相シフタ部とが不規則に配置された、減衰型位相シ
フトマスク。
【請求項２】前記減衰型補助位相シフトパターンは、前記透過部を透過する光の被露光材上での光強度と、上
記位相シフタ部を透過する光の被露光材上での光強度と
が、重なり打ち消し合って、被露光材上での実質的な光
強度が、前記透過部および前記位相シフタ部を透過する
前の光強度に対して３％以下となるように、前記透過部
の平面面積（Ｓ_O）と、前記位相シフタ部の平面面積
（Ｓ_H）と、前記位相シフタ部の透過率（Ｔ）との３者
の値が設定された、請求項１に記載の減衰型位相シフト
マスク。
【請求項３】前記減衰型補助位相シフトパターンの、
前記透過部の平面面積（Ｓ_O）と、前記位相シフタ部の
平面面積（Ｓ_H）との比Ｓ_O／Ｓ_Hの値が、前記位相シ
フタ部の透過率（Ｔ）の√Ｔの値とほぼ同一である、請
求項２に記載の減衰型位相シフトマスク。
【請求項４】透明基板の上に光の透過率が２〜２０％
であり、透過する光の位相を１８０°変換する減衰型位
相シフタ膜を形成する工程と、前記減衰型位相シフタ膜の上に減衰型位相シフトパター
ン領域と、この減衰型位相シフトパターン領域の周縁部
の所定の位置に形成された減衰型補助位相シフトパター
ン領域とを含むレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとして、前記減衰型位相シフタ
膜をエッチングによりパターニングする工程と、を備
え、前記減衰型補助位相シフトパターン領域は、露光装置の
解像限界より小さいパターンを有し、かつ、前記透過部
と前記位相シフタ部とが不規則に配置された、減衰型位
相シフトマスクの製造方法。
【請求項５】前記減衰型位相シフタ膜を形成する工程
は、光の透過率が２〜２０％である半遮光膜を形成する工程
と、透過する光の位相を１８０°変換する位相シフタ膜を形
成する工程と、を含む、請求項４に記載の減衰型位相シ
フトマスクの製造方法。
【請求項６】前記半遮光膜を形成する工程は、クロム
膜を形成する工程を含み、前記位相シフタ膜を形成する
工程は、酸化シリコン膜を形成する工程を含む、請求項
５に記載の減衰型位相シフトマスクの製造方法。
【請求項７】前記減衰型位相シフタ膜を形成する工程
は、クロムの酸化物、クロムの酸化窒化物、クロムの酸化窒
化炭化物、モリブデンシリサイドの酸化物およびモリブ
デンシリサイドの酸化窒化物からなる群より選択される
１種類の膜を形成する工程を含む、請求項４に記載の減
衰型位相シフトマスクの製造方法。