JPH1083062A

JPH1083062A - ハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1083062A
Application number: JP25750196A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Okubo; 靖大久保
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: JP3636838B2

Abstract

(57)【要約】【課題】位相シフト効果を必要としない領域における
漏れ光等の問題を高度に解決する。【解決手段】ハーフトーン型の位相シフトマスクにお
ける位相シフト効果を必要としない領域に遮光膜を設け
る。例えば、透光部２の周縁にリム状に形成された半透
光部３における四隅のコーナー部分に、遮光層４を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクを透過する
露光光間に位相差を与えることにより、転写パターンの
解像度を向上できるようにした位相シフトマスク及びそ
の製造方法に関し、特に、ハーフトーン型の位相シフト
マスク及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フォトリソグラフィーに要求され
る二つの重要な特性である高解像度化と焦点深度の確保
は相反する関係にあり、露光装置のレンズの高ＮＡ化、
短波長化だけでは実用解像度を向上できないことが明ら
かにされた（月刊Semiconductor World 1990.12、応用
物理第６０巻第１１月号（１９９１）等）。

【０００３】このような状況下、次世代のフォトリソグ
ラフィー技術として位相シフトリソグラフィーが注目を
集めている。位相シフトリソグラフィーは、光学系には
変更を加えず、マスクだけの変更で光リソグラフィーの
解像度を向上させる方法であり、フォトマスクを透過す
る露光光間に位相差を与えることにより透過光相互の干
渉を利用して解像度を飛躍的に向上できるようにしたも
のである。

【０００４】位相シフトマスクは、光強度情報と位相情
報とを併有するマスクであり、レベンソン（Levenson）
型、補助パターン型、自己整合型などの各種タイプが知
られている。これらの位相シフトマスクは、光強度情報
しか有しない従来のフォトマスクに比べ、構成が複雑で
製造にも高度の技術を要する。

【０００５】この位相シフトマスクの一つとして、いわ
ゆるハーフトーン型位相シフトマスクと称される位相シ
フトマスクが近年開発されている。

【０００６】このハーフトーン型の位相シフトマスク
は、半透光部（ハーフトーン膜パターン）が、露光光を
実質的に遮断する遮光機能と、光の位相をシフト（通常
は反転）させる位相シフト機能との二つの機能を兼ね備
えることになるので、遮光膜パターンと位相シフト膜パ
ターンを別々に形成する必要がなく、構成が単純で製造
も容易であるという特徴を有している。

【０００７】ハーフトーン型の位相シフトマスク１０
は、図１２に示すように、透明基板１上に形成するマス
クパターンを、実質的に露光に寄与する強度の光を透過
させる透光部（透明基板露出部）２と、実質的に露光に
寄与しない強度の光を透過させる半透光部（遮光部兼位
相シフタ部）３とで構成し（同図（ａ））、かつ、この
半透光部を透過する光の位相をシフトさせて、半透光部
を透過した光の位相が透光部を透過した光の位相に対し
て実質的に反転した関係になるようにすることによっ
て、半透光部と透光部との境界部近傍を通過し回折現象
によって互いに相手の領域に回り込んだ光が互いに打ち
消しあうようにし、境界部における光強度をほぼゼロと
し境界部のコントラストすなわち解像度を向上させるも
のである（同図（ｂ）〜（ｄ））。

【０００８】上述のように、ハーフトーン型位相シフト
マスクは、要するに、半透光部に位相シフト機能と遮光
機能とを兼備させたものである。すなわち、この半透光
部を、パターンの境界部においては位相シフト層として
機能させ、それ以外の部分では遮光層として機能させて
いる。したがって、本来は完全に露光光を遮断するのが
理想的である部分にもわずかな漏れ光が到達している。
通常は、この漏れ光があっても実質的な露光にまで至ら
ぬように全体の露光量を調整する。

【０００９】ところで、例えば、被転写体に形成された
露光対象たるレジストの膜厚が場所によって大幅に異な
っている場合のように、被転写体の場所によって必要な
露光量が大幅に異なるような場合には、どうしても全体
の露光量を被転写体の各場所で必要とする露光量のうち
の最大の露光量をカバーできる値に設定しなければなら
ない。そうしないと、全体の露光ができないからであ
る。

【００１０】ところが、そうすると、例えば、大きい露
光量を必要とする膜厚の厚い部分では、半透光部からの
漏れ光による影響は小さいが、膜厚の薄い部分では、漏
れ光による露光によって現像後のレジストの膜減りが許
容範囲を越えてしまう場合があることが判明した。図１
３〜図１５はこの事情の説明図である。

【００１１】図１３は露光対象たるレジストの膜厚が場
所によって異なる被転写体の例を示す図、図１４は図１
３の被転写体に露光を施す様子を示す図、図１５は図１
４で示された露光をして現像した後の被転写体を示す図
である。

【００１２】図１３に示される被転写体は、基板１００
上に、０．５μｍ程度の段差を有する導電膜１０１が設
けられ、この上にパターン形成のためのポジ型レジスト
膜１０２がスピンコート法で形成されたものである。こ
の被転写体は、レジスト１０２にパターン露光して現像
し、レジストパターンを形成した後、このレジストパタ
ーンをマスクにしてエッチングを施すことにより導電膜
１０１に配線用パターンを形成するものである。

【００１３】図１４に示されるように、上記レジスト膜
１０２の露光を、ハーフトーン型位相シフトマスク１０
によって行う場合を考える。この場合、導電膜１０１の
膜厚が薄い部分である領域Ｂにおけるレジスト１０２の
膜厚の方が、導電膜１０１の膜厚が厚い部分である領域
Ａにおけるレジスト１０の２膜厚よりも厚い。このた
め、露光量の値は、この領域Ｂを露光できる大きい値に
設定される。

【００１４】そうすると、図１５に示されるように、レ
ジスト１０１を現像すると、半透光部３からの漏れ光に
応じてレジストパターン１０２ａの膜減りが生ずる。こ
の膜減り量は、レジスト膜１０２の膜厚がもともと十分
に厚い領域Ｂの場所ではエッチング時に問題となるよう
な量ではない。しかしながら、レジスト膜１０２の膜厚
がもともと薄い領域Ａの場所では膜厚がさらに薄くなっ
てしまい、エッチング時にマスクとしての機能を十分に
果たし得なくなる場合がある。このため、露光量の設定
が困難となり、場合によっては最適露光量が得られない
場合も生じ得る。この事情は、半透光部の透過率が高い
（例えば、１０〜１５％）場合には、露光光のエネルギ
ーの漏れ量が大きくなるため、特に深刻な問題となる。

【００１５】また、このハーフトーン型位相シフトマス
クは、通常、半導体製造に用いられる露光装置である縮
小投影露光装置（ステッパー）のマスク（レチクル）と
して用いられる。このステッパーは、レチクルを露光光
で投影して得られる投影像を投影レンズで縮小し、被転
写体である半導体ウエハ上に結像させて縮小投影露光を
行うものである。この縮小投影露光は、通常、１枚の半
導体ウエハ上の異なる位置に同一のパターンを繰り返し
転写して露光し、１枚のウエハから多数の半導体チップ
を得るものである。このため、このステッパーを用いて
パターン転写を行うときは、図１６に示されるように、
ステッパーに備えられた被覆部材（アパーチャー）２０
０によって位相シフトマスク１０（レチクル）の転写領
域Ｉのみを露出させるように周縁領域を被覆して露光を
行う。

【００１６】しかしながら、このアパーチャー２００
は、精度よく（例えば１μｍ以下の精度）転写領域のみ
を露出させるように設置することは機械精度的に難し
く、多くの場合、露出部が転写領域の外周周辺の被転写
領域にはみ出てしまう。また、アパーチャーが仮に高精
度であってはみ出し部がない場合であっても、アパーチ
ャーと被転写体との間に距離があることから露光光が回
折して被転写領域に達する。

【００１７】このように、アパーチャー２００が本来の
転写領域よりも広い範囲に露光光を通過させた場合、次
の問題があることがわかった。すなわち、ハーフトーン
型位相シフトマスク１０は、通常、被転写領域に実質的
に露光に寄与しない強度の光を通過させる半透光膜３が
形成されている。このため、上述のように、アパーチャ
ー２００が本来の転写領域よりも広い範囲に露光光を通
過させると、このはみ出した部分で実質的に露光に寄与
しない強度の光による露光がなされる。もちろん、この
はみ出し部分があっても１回の露光では何ら問題は生じ
ない。しかし、このはみ出して露光された部分（はみ出
し露光部）が転写領域に重なったり、あるいは次の露光
の際に同様にはみ出して露光された部分と重なる場合が
生じ、この重複露光によって、１回の露光では実質的に
露光に寄与しない露光量であっても、それらが加算され
て露光に寄与する量に達する場合がある。したがって、
これにより、本来は露光されるべきでない領域に結果的
に露光が施されたのと同様のことが起こり、欠陥が発生
する。以下、この点を具体的に説明する。

【００１８】図１７は、はみ出し露光部が重なる現象を
示す説明図である。図１７は説明を簡単にするために露
光対象たるレジストを塗布したウエハ上に隣接して４回
の転写を行った場合を想定したものであって、実線で囲
まれる領域Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4が転写領域であり、それ
ぞれの転写領域の外側の点線で囲まれる部分がはみ出し
部ΔＥ1、ΔＥ2、ΔＥ3、ΔＥ4である。上記各転写領域
の寸法（縦及び横）はＩ、実際のアパーチャーの光通過
孔の寸法（縦及び横）はＩ´、はみ出し部の寸法（幅）
はΔＩである。なお、転写領域Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4の相
互位置関係は、ステッパーのＸ−Ｙステージ等によって
正確に隣り合わせなるように設定されている。また、図
１７では説明をわかり易くするために、はみ出し部ΔＥ
1、ΔＥ2、ΔＥ3、ΔＥ4を拡大して示してある。

【００１９】図１７から明らかなように、はみ出し部Δ
Ｅ1、ΔＥ2、ΔＥ3、ΔＥ4は、相互に隣接するもの同士
で重なり部分が生ずる。これらの重なり部分をそれぞれ
δＥ12、δＥ24、δＥ34、δＥ13、δＥ234、δＥ134、
δＥ123、δＥ124とすると、重なり部分δＥ12、δＥ2
4、δＥ34、δＥ13の重なり回数は共に２回であるが、
重なり部分δＥ234、δＥ134、δＥ123、δＥ124では３
回となり、さらに、点Ｏにおいては実質的に４回の重な
りとなる。今、半透光膜３の光透過率を１５％とする
と、２回重なり部分には光透過率３０％の膜を通過した
場合と同じ量の露光が、３回重なり部分には光透過率４
５％の膜を通過した場合と同じ量の露光が、４回重なり
部分には光透過率６０％の膜を通過した場合と同じ量の
露光がそれぞれ行われることになる。このため、これら
の重なり部分では、実質的に露光に寄与する強度に達す
る露光が行われる場合が生ずる。その結果、この露光を
行った後、レジストを現像し、所定のエチング等をして
パターンを形成したウエハには、本来形成すべきでない
部分に不要なパターンが形成されることになり、パター
ン欠陥が発生してしまうことになる。

【００２０】本願出願人は、上述した半透光部の漏れ光
の問題を解決するために、ハーフトーン型位相シフトマ
スクにおける透光部と半透光部との境界近傍における光
の相殺作用に実質的に寄与する部分を除く半透光部の上
面又は下面部分に遮光層を設けることにより、半透光部
における露光光の漏れを防ぎ、漏れ光による露光によっ
て現像後のレジストの膜減りの問題を解決する技術を開
発し出願を行っている。また、はみ出し露光の問題を解
決するために、ハーフトーン型位相シフトマスクにおけ
る転写領域以外の非転写領域に遮光層を設けることによ
り、アパーチャーの光通過領域とマスクの転写領域との
間にずれがあることに起因するはみ出し露光の問題を解
決する技術を開発し同時に出願を行っている（特開平７
−１２８８４０号公報）。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のハーフトーン型位相シフトマスクには、次に示
すような改良の余地がある。

【００２２】すなわち、透光部の周縁にリム状に形成さ
れた半透光部では、四隅のコーナー部分による不要な光
強度が現れ、レジストの膜減りが生じるという問題があ
る。

【００２３】また、透光部パターン同士が近接した場
合、パターン近接に起因する不要な光強度が現れるとい
う問題がある。

【００２４】さらに、ステッパーにおけるレチクルアラ
イメントは、透過光によって行われるのが主流である
が、ハーフトーン型位相シフトマスクの場合は、通常の
マスクに比べＳ／Ｎ比が落ちるという問題がある。

【００２５】また、ウエハ露光における重ね合わせ精度
のチェック用モニターパターン等の大パターン周辺で
は、本パターン部で問題がなくともレジストの膜減りが
生じる場合があるという問題がある。

【００２６】本発明は上述した問題点にかんがみてなさ
れたものであり、位相シフト効果が必要な部分のみをハ
ーフトーン領域（半透光部）とすることで上記諸問題を
解決した位相シフトマスクの提供を目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のハーフトーン型位相シフトマスクは、微細パ
ターン転写用のマスクであって、透明基板上に形成する
マスクパターンを、実質的に露光に寄与する強度の光を
透過させる透光部と、実質的に露光に寄与しない強度の
光を透過させる半透光部とで構成し、かつ、この半透光
部を透過した光の位相をシフトさせて、該半透光部を透
過した光の位相と前記透光部を透過した光の位相とを異
ならしめることにより、前記半透光部と透光部との境界
部近傍を通過した光の相殺作用を利用して境界部のコン
トラストを向上させるハーフトーン型位相シフトマスク
であって、前記透光部と半透光部との境界近傍における
光の相殺作用に実質的に寄与する部分を除く半透光部の
上又は下に遮光層を設けたハーフトーン型位相シフトマ
スクにおいて、透光部の周縁にリム状に形成された半透
光部における四隅のコーナー部分に、遮光層を設けた構
成としてある。

【００２８】また、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクは、上記本発明の位相シフトマスクにおいて、λ
を露光波長、ＮＡをステッパーの開口数としたときに、
半透光部の幅が、０．３〜０．８×（λ／ＮＡ）である
構成としてある。

【００２９】さらに、本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクは、微細パターン転写用のマスクであって、透
明基板上に形成するマスクパターンを、実質的に露光に
寄与する強度の光を透過させる透光部と、実質的に露光
に寄与しない強度の光を透過させる半透光部とで構成
し、かつ、この半透光部を透過した光の位相をシフトさ
せて、該半透光部を透過した光の位相と前記透光部を透
過した光の位相とを異ならしめることにより、前記半透
光部と透光部との境界部近傍を通過した光の相殺作用を
利用して境界部のコントラストを向上させるハーフトー
ン型位相シフトマスクであって、前記透光部と半透光部
との境界近傍における光の相殺作用に実質的に寄与する
部分を除く半透光部の上に遮光層を設けたハーフトーン
型位相シフトマスクにおいて、前記透光部パターンが近
接した場合に、透光部間の距離及び配置に応じて、不必
要な光強度を除去するための遮光帯を設けた構成として
ある。

【００３０】また、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクは、微細パターン転写用のマスクであって、透明
基板上に形成するマスクパターンを、実質的に露光に寄
与する強度の光を透過させる透光部と、実質的に露光に
寄与しない強度の光を透過させる半透光部とで構成し、
かつ、この半透光部を透過した光の位相をシフトさせ
て、該半透光部を透過した光の位相と前記透光部を透過
した光の位相とを異ならしめることにより、前記半透光
部と透光部との境界部近傍を通過した光の相殺作用を利
用して境界部のコントラストを向上させるハーフトーン
型位相シフトマスクであって、位相シフト効果に寄与し
ない領域に遮光膜を設けたハーフトーン型位相シフトマ
スクにおいて、少なくともアライメントマークの周辺の
領域にＳ／Ｎ比を考慮して遮光層を設けた構成としてあ
る。

【００３１】さらに、本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクは、微細パターン転写用のマスクであって、透
明基板上に形成するマスクパターンを、実質的に露光に
寄与する強度の光を透過させる透光部と、実質的に露光
に寄与しない強度の光を透過させる半透光部とで構成
し、かつ、この半透光部を透過した光の位相をシフトさ
せて、該半透光部を透過した光の位相と前記透光部を透
過した光の位相とを異ならしめることにより、前記半透
光部と透光部との境界部近傍を通過した光の相殺作用を
利用して境界部のコントラストを向上させるハーフトー
ン型位相シフトマスクであって、位相シフト効果に寄与
しない領域に遮光膜を設けたハーフトーン型位相シフト
マスクにおいて、少なくともウエハ露光におけるウエハ
打ち込み精度チェック用モニターパターンの周辺の領域
に遮光層を設けた構成としてある。

【００３２】また、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクは、上記本発明のハーフトーン型位相シフトマス
クにおける非転写領域の一部又は全部に遮光層を設けた
構成としてある。

【００３３】さらに、本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクは、上記本発明のハーフトーン型位相シフトマ
スクにおいて、ハーフトーンのマスクサイズをＳｈ、ウ
エハ上の寸法をＳｗ、Ｓｈ−Ｓｗをマスクバイアス量Ｍ
ｂとしたときに、−０．１μｍ＜Ｍｂ＜０．０５μｍで
ある構成としてある。

【００３４】また、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクの製造方法は、透明基板の上に半透光部を構成す
る半透光膜を有し、この半透光膜の上に遮光層を構成す
る遮光膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクを用い、位相シフト効果を必要としない領域に遮光
膜が残るように、遮光膜のパターンニングを行う構成と
してある。

【００３５】さらに、本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造方法は、上記本発明のハーフトーン型位
相シフトマスクの製造方法において、遮光層の膜厚を、
半透光膜と遮光膜を積層したときに、露光波長でのＯＤ
が２以上になるように設定した構成としてある。

【００３６】

【作用】本発明の位相シフトマスクは、透光部の周縁に
リム状に形成された半透光部における四隅のコーナー部
分を遮光することで、四隅のコーナー部分に起因する不
要な光強度を抑えることができる。

【００３７】また、透光部パターン同士が近接した場
合、リム状のハーフトーン領域（半透光部）の重なり具
合に応じて、遮光帯を設けることで、パターン近接に起
因する不要な光強度を抑えることができる。

【００３８】さらに、アライメントマークの周辺では、
ハーフトーン領域を露出させないため、ステッパーにお
けるレチクルアライメントの際のＳ／Ｎ比の向上を図る
ことができる。

【００３９】同様に、ウエハ露光におけるウエハ打ち込
み精度チェック用モニターパターン等の大パターン周辺
では、ハーフトーン領域を露出させないため、これらの
領域でレジストの膜減りが生じることもない。

【００４０】以下、本発明を詳細に説明する。

【００４１】第一発明は、ハーフトーン型位相シフトマ
スクにおける位相シフト効果（光の相殺作用を利用して
境界部のコントラストを向上させる効果）に寄与しない
領域を詳細に分析し、これらの領域に遮光膜を設けたこ
とを特徴とする。

【００４２】具体的には、例えば、図１（ａ）に示すよ
うに、透光部２の周縁にリム状に形成された半透光部３
における四隅のコーナー部分に、遮光層４を設けてあ
る。

【００４３】これにより、図１（ｂ）に示すような半透
光部３の四隅のコーナー部分に遮光層を設けない場合に
比べ、不要な光強度が抑えられる。このことは、図１
（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ対応する光強度の分布図の
比較から明らかである（図２（ａ）及び（ｂ））。

【００４４】なお、このときの条件は、透光部２の大き
さ：０．４μｍ×０．４μｍ、コーナー部分の大きさ：
０．２μｍ×０．２μｍ、半透光部３の幅：０．６５×
（λ／ＮＡ）とし（以上のサイズはウエハ上の値）、露
光条件は、ＮＡ：０．５７、σ：０．３のｉ線ステッパ
ーとした。

【００４５】本発明では、主パターンの光強度特性維持
と、サイドピークを抑えるという観点から、半透光部の
幅を、０．３〜０．８×（λ／ＮＡ）とすることが好ま
しく、０．５〜０．７５×（λ／ＮＡ）とすることがさ
らに好ましい。ここで、λは露光波長、ＮＡはステッパ
ーの開口数である。

【００４６】また、半透光部の幅は、上下左右ともに厳
密に同じでないと特性が得られないものではなく、半透
光部の幅の差が０．１×（λ／ＮＡ）程度までなら光学
特性上問題はなく、許容できる範囲である。したがっ
て、半透光部を露出させるために行う露光は、遮光膜及
び半透光膜をパターンニングする際の露光に比べ精度が
要求されないため、後者の描画グリッドより大きなグリ
ッドを選定できることからスループット上も大きな問題
はない。

【００４７】なお、図３に示すように、四隅のコーナー
部分に多段状に遮光層を設けることで、より効果が上が
るのは当然である。

【００４８】第一発明では、少なくともアライメントマ
ークの周辺の領域に遮光層を設ける態様が含まれる。例
えば、図４に示すように、アライメントマーク１１の周
辺の領域１２にＳ／Ｎ比を考慮して遮光層を設ける。こ
れにより、レチクルアライメントの際のＳ／Ｎ比の向上
を図ることができる。

【００４９】第一発明では、少なくともウエハ露光にお
けるウエハ打ち込み精度チェック用モニターパターン
（ウエハ重ね合わせ用アライメントマーク及び／又は数
字、文字パターンを含む）の周辺の領域に遮光層を設け
る態様が含まれる。例えば、図５に示すように、ウエハ
露光におけるウエハ打ち込み精度チェック用モニターパ
ターン１３の周辺の領域１４に遮光層を設ける。

【００５０】これは、これらのモニターパターンはウエ
ハ上で数ミクロンあり、位相シフトが不要であるととも
に、モニターパターン周囲に膜減りが生じると正確なモ
ニターができなくなるので、これを防ぐためモニターパ
ターンの周辺の領域に遮光層を設ける。

【００５１】第二発明は、透光部と半透光部との境界近
傍における光の相殺作用に実質的に寄与する部分を除く
半透光部の上又は下に遮光層を設けたハーフトーン型位
相シフトマスクにおいて、透光部パターンが近接した場
合に、透光部間の距離及び配置に応じて、不必要な光強
度を除去するための遮光帯を設けたことを特徴とする。

【００５２】ここで、遮光帯を設ける位置及び遮光帯の
大きさ形状等は、近接した透光部間の距離及び配置によ
って異なり、透光部パターンの近接によって生じる不必
要な光強度を除去すべく適宜決定させる。

【００５３】図６に示すような、透光部パターン２同士
が隣り合わせで近接する最も単純な場合にあっては、次
のようなルールで遮光帯２０を挿入できる。

【００５４】すなわち、透光部パターン間距離をｄとし
た場合、０．７×（λ／ＮＡ）＜ｄ＜１．６×（λ／Ｎ
Ａ）である場合において、パターン間のセンタ部に、
０．０５×（λ／ＮＡ）〜０．６×（λ／ＮＡ）の幅の
遮光帯を挿入することで、不要な光強度を低減できる。

【００５５】図７に遮光帯を設けない従来例を示し、図
９にその光強度分布を示す。また、図８に遮光帯を設け
た場合の光強度分布を示す。図８及び９から、遮光帯を
設けた場合は不要な光強度が低減されていることがわか
る。

【００５６】なお、図１０に、横軸に透光部パターン間
距離ｄ／（λ／ＮＡ）をとり、縦軸にパターン間での光
強度をとったグラフを示す。このときの条件は、透光部
パターンサイズ：０．４μｍ□、露光条件は、ＮＡ：
０．５７、σ：０．３のｉ線ステッパーとし、半透光部
の透過率：９％、位相差１８０°とした。

【００５７】図１０から、０．７×（λ／ＮＡ）以下の
領域では不要な光強度は低く、０．７×（λ／ＮＡ）を
越えた辺りから徐々に増加していくことがわかる。した
がって、０．７×（λ／ＮＡ）以下の領域では遮光帯は
必要でなく、遮光帯が必要となる上述した場合が導き出
せる。

【００５８】本発明では、上述した第一及び第二発明の
ハーフトーン型位相シフトマスクにおける非転写領域の
一部又は全部に遮光層を設けた態様が含まれる。

【００５９】上述した本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクは、透明基板の上に半透光部を構成する半透光
膜を有し、この半透光膜の上又は下に遮光層を構成する
遮光膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クを用い、位相シフト効果を必要としない領域に遮光膜
が残るように、遮光膜のパターンニングを行うことで製
造できる。

【００６０】本発明では、半透光部を構成する物質は特
に制限されないが、酸化されたモリブデン及びシリコン
（ＭｏＳｉＯ系材料と略す）、酸化窒化されたモリブデ
ン及びシリコン（ＭｏＳｉＯＮ系材料と略す）、窒化さ
れたモリブデン及びシリコン（ＭｏＳｉＮ系材料と略
す）、酸化窒化されたシリコン（ＳｉＯＮ系材料と略
す）などが好ましい。これは、本発明のハーフトーン型
位相シフトマスクを製造する上でプロセスが簡略化され
る上、精度の向上も図れるためである。

【００６１】また、遮光膜の膜厚は、半透光膜と遮光膜
を積層したときに、露光波長でのＯＤが２以上に、好ま
しくは３以上になるように設定することが好ましい。こ
れは、遮光効果を十分に持たせ、通常マスクでもパター
ンニングと同等に扱えることを目的としているためであ
る。

【００６２】なお、上述した構造を有する本発明のハー
フトーン型位相シフトマスクは、サイドピークが出にく
いため、通常のマスクのように露光量を上げて露光でき
る。一般的には、ハーフトーンのマスクサイズ（パター
ンサイズ）Ｓｈとウエハ上の寸法Ｓｗは下記（１）のよ
うな関係にある。Ｓｈ＞Ｓｗ、Ｓｈ−Ｓｗ＝０．０５μｍ程度（１）露光裕度は、ＳｈがＳｗに近づく程あるいはＳｈ＜Ｓｗ
である方が、大きくなる。

【００６３】本発明のハーフトーン型位相シフトマスク
では、Ｓｈ−Ｓｗをマスクバイアスとすると、マスクバ
イアス量Ｍｂを下記（２）の範囲とすることが可能であ
る。 −０．１μｍ＜Ｍｂ＜０．０５μｍ（２）

【００６４】このため、図１８に示すように、通常のハ
ーフトーンマスクではＸの露光量ではパターンを形成で
きるが、Ｙの状態ではサイドピークが解像してしまう。
ところが、本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの
場合、Ｙの露光量でもパターン形成が可能になる。した
がって、同一マスク寸法でも露光量を上げて、よりマス
ク寸法に近いあるいは大きなパターンをウエハ上に形成
できるため、より大きな露光裕度を採ることが可能とな
る。

【００６５】

【実施例】以下、実施例にもとづき本発明をさらに詳細
に説明する。

【００６６】実施例１図１１は本発明の一実施例に係るハーフトーン型位相シ
フトマスクの製造工程を示す図である。

【００６７】本実施例においては、半透光層は、膜厚１
２０ｎｍの窒化されたモリブデン及びシリコン（ＭｏＳ
ｉＮ系材料）の薄膜であり、露光光（波長３６５ｎｍ）
に対する透過率が９％であり、また、露光光の位相を１
８０°シフトさせる。

【００６８】また、遮光層は、Ｃｒからなる膜厚７０ｎ
ｍの膜であり、位相シフト効果に寄与しない領域に形成
されている。

【００６９】この構成のハーフトーン型位相シフトマス
クは以下のようにして製造することができる。

【００７０】ブランクの製造モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ：ケイ素）との混
合ターゲット（Ｍｏ：Ｓｉ＝２０：８０ｍｏｌ％）を用
い、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ₂）との混合ガス雰囲
気（Ａｒ：１０％、Ｎ₂：９０％、圧力：１．５×１０
^-3Ｔｏｒｒ）で、反応性スパッタリング法により、透明
基板１上に窒化されたモリブデン及びシリコン（ＭｏＳ
ｉＮ系材料）からなる半透光膜３を形成した。次いで、
半透光膜３上に、スパッタリング法により、Ｃｒを膜厚
８０ｎｍに成膜して遮光膜４を形成してｉ線（波長３６
５ｎｍ）用の位相シフトマスクブランクを得た（図１１
（ａ））。

【００７１】次に、上記遮光膜４上にポジ型電子線レジ
スト（ＺＥＰ−８１０Ｓ：日本ゼオン社製）を膜厚５０
０ｎｍとなるように塗布し、ベーク処理して電子線レジ
スト膜５を形成してレジスト付きのｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）用位相シフトマスクブランクを得た（図１１
（ａ））。

【００７２】マスク加工次に、電子線レジスト膜５に所望のパターン（要説明）
の電子線露光を施し、現像した後ベーク処理してレジス
トパターン５ａを形成した（図１１（ｂ））。

【００７３】次いで、上記レジストパターン５ａをマス
クにして、遮光膜４を所定のエッチング液でエチングし
て遮光膜パターン４ａを形成した（図１１（ｃ））。そ
の際、近接パターンも一部に形成した（図示せず）。

【００７４】次に、半透光膜３をエッチングした後（図
１１（ｄ））、レジストパターン５ａを除去した（図１
１（ｅ））。なお、半透光膜３のエッチングは、反応性
イオンエッチング方式の平行平板型ドライエッチング装
置を用いて、以下の条件で行った。

【００７５】エッチングガス：ＣＦ₄とＯ₂との混合ガスガス圧：０．２Ｔｏｒｒ高周波出力：１００Ｗ

【００７６】次に、基板全面にポジ型電子線レジスト
（ＺＥＰ−８１０Ｓ：日本ゼオン社製）を膜厚５００ｎ
ｍとなるように塗布し、ベーク処理して電子線レジスト
膜６を形成し、その後、電子線レジスト膜６に遮光パタ
ーンを形成するための電子線露光を施す（図１１
（ｆ））。その際、位相シフト効果に寄与しない細部の
領域にまで遮光層が形成され、かつ、近接パターンの間
に所定の遮光帯が形成されるように描画を施した。

【００７７】次いで、電子線レジスト膜６を現像し、位
相シフト効果に寄与しない領域のレジストパターン６ａ
を形成する（図１１（ｇ））。

【００７８】その後、レジストパターン６ａをマスクに
して、遮光膜パターンの露出部分に所定のエッチングを
施し、必要なハーフトーン領域を露出させる（図１１
（ｈ））。

【００７９】最後に、残存するレジストパターンを除
去して、ハーフトーン型位相シフトマスク１０を得る
（図１１（ｉ））。

【００８０】評価上記ハーフトーン型位相シフトマスクでは、従来同様、
半透光部の漏れ光の問題、及びはみ出し露光の問題を解
決している。

【００８１】本実施例では、さらに、透光部の周縁にリ
ム状に形成された半透光部における四隅のコーナー部分
を遮光することで、四隅のコーナー部分に起因する不要
な光強度を抑えることで、半透光部の漏れ光をさらに低
減している。

【００８２】また、アライメントマークの周辺にＳ／Ｎ
比を考慮して遮光層を設けることで、レチクルアライメ
ントの際のＳ／Ｎ比の向上を図っている。

【００８３】さらに、ウエハ露光における重ね合わせ精
度のチェック用モニターパターン等の大パターン周辺に
遮光層を設けることで、パターン周辺のレジストの膜減
りを防止している。

【００８４】また、近接パターン間に遮光帯を設けるこ
とで、パターン近接に起因する不要な光強度を抑えてい
る。

【００８５】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるもの
ではない。

【００８６】例えば、半透光部を単層とせずに、低透過
率膜と高透過率膜からなる多層構成とすることもでき
る。

【００８７】また、遮光層としては、ハーフトーン膜
（半透光性膜）とエッチング選択性がとれる膜であれば
よく、ハーフトーン膜（半透光性膜）の材料によって、
Ｃｒの他に、例えば、酸化クロム、窒化クロム、炭化ク
ロム、クロムにシリコンを含む材料、モリブデン、タン
タル又はタングステンの酸化、窒化又は炭化物、モリブ
デン、タンタル又はタングステンにシリコンを含む材
料、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、ア
ルミニウムなどの金属を用いることもできる。

【００８８】さらに、背面露光プロセスを利用して製造
することも可能である。

【００８９】また、半透光層の光透過率は、通常、１〜
５０％の範囲であればよく、実用的には３〜１５％のも
のが多く使用される。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のハーフトー
ン型位相シフトマスクによれば、透光部の周縁にリム状
に形成された半透光部における四隅のコーナー部分を遮
光することで、四隅のコーナー部分に起因する不要な光
強度を抑えることができる。

【００９１】また、透光部パターン同士が近接した場
合、リム状のハーフトーン領域の重なり具合に応じて、
遮光帯を設けることで、パターン近接に起因する不要な
光強度を抑えることができる。

【００９２】さらに、アライメントマークの周辺では、
Ｓ／Ｎ比を考慮して、ハーフトーン領域を露出させない
ため、ステッパーにおけるレチクルアライメントの際の
Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができる。

【００９３】同様に、ウエハ露光における重ね合わせ精
度のチェック用モニターパターン等の大パターン周辺で
は、ハーフトーン領域を露出させないため、これらの領
域でレジストの膜減りが生じることもない。

【００９４】また、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスクの製造方法によれば、高歩留まりで容易かつ安価
に本発明のマスクを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの一
態様を説明するための平面図であり、（ａ）は本発明、
（ｂ）は従来例をそれぞれ示す。

【図２】図１のマスクの光強度分布を示す平面図であ
り、（ａ）は本発明、（ｂ）は従来例をそれぞれ示す。

【図３】図１のマスクの変形例を示す平面図である。

【図４】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの他
の態様を説明するための平面図でる。

【図５】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの他
の態様を説明するための平面図でる。

【図６】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの他
の態様を説明するための平面図でる。

【図７】従来例を説明するための平面図でる。

【図８】図６のマスクの光強度分布を示す平面図であ
る。

【図９】図７のマスクの光強度分布を示す平面図であ
る。

【図１０】パターン間距離と光強度との関係を示す図で
ある。

【図１１】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクの
製造工程の一例を説明するための断面図でる。

【図１１】ハーフトーン型位相シフトマスクの転写原理
を説明するための図である。

【図１３】漏れ光の問題を説明するための断面図であ
る。

【図１４】漏れ光の問題を説明するための断面図であ
る。

【図１５】漏れ光の問題を説明するための断面図であ
る。

【図１６】はみ出し露光の問題を説明するための断面図
である。

【図１７】はみ出し露光の問題を説明するための平面図
である。

【図１８】マスクバイアスを説明するための図である。

【符号の説明】

１透明基板２透光部３半透光部３ａ光半透光パターン４遮光部４ａ遮光膜パターン５レジスト５ａレジストパターン６レジスト６ａレジストパターン１０ハーフトーン型位相シフトマスク１１アライメントマーク１２周辺の領域１３モニターパターン１４周辺の領域２０遮光帯

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１１月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図３】図１のマスクの変形例を示す平面図である。

【図７】従来例を説明するための平面図でる。

【図８】図６のマスクの光強度分布を示す平面図であ
る。

【図９】図７のマスクの光強度分布を示す平面図であ
る。

【図１２】ハーフトーン型位相シフトマスクの転写原理
を説明するための図である。

【図１３】漏れ光の問題を説明するための断面図であ
る。

【図１４】漏れ光の問題を説明するための断面図であ
る。

【図１５】漏れ光の問題を説明するための断面図であ
る。

【図１８】マスクバイアスを説明するための図である。

【符号の説明】１透明基板２透光部３半透光部３ａ光半透光パターン４遮光部４ａ遮光膜パターン５レジスト５ａレジストパターン６レジスト６ａレジストパターン１０ハーフトーン型位相シフトマスク１１アライメントマーク１２周辺の領域１３モニターパターン１４周辺の領域２０遮光帯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微細パターン転写用のマスクであって、
透明基板上に形成するマスクパターンを、実質的に露光
に寄与する強度の光を透過させる透光部と、実質的に露
光に寄与しない強度の光を透過させる半透光部とで構成
し、かつ、この半透光部を透過した光の位相をシフトさ
せて、該半透光部を透過した光の位相と前記透光部を透
過した光の位相とを異ならしめることにより、前記半透
光部と透光部との境界部近傍を通過した光の相殺作用を
利用して境界部のコントラストを向上させるハーフトー
ン型位相シフトマスクであって、前記透光部と半透光部との境界近傍における光の相殺作
用に実質的に寄与する部分を除く半透光部の上又は下に
遮光層を設けたハーフトーン型位相シフトマスクにおい
て、透光部の周縁にリム状に形成された半透光部における四
隅のコーナー部分に、遮光層を設けたことを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスク。
【請求項２】 λを露光波長、ＮＡをステッパーの開口
数としたときに、半透光部の幅が、０．３〜０．８×
（λ／ＮＡ）であることを特徴とする請求項１記載のハ
ーフトーン型位相シフトマスク
【請求項３】微細パターン転写用のマスクであって、
透明基板上に形成するマスクパターンを、実質的に露光
に寄与する強度の光を透過させる透光部と、実質的に露
光に寄与しない強度の光を透過させる半透光部とで構成
し、かつ、この半透光部を透過した光の位相をシフトさ
せて、該半透光部を透過した光の位相と前記透光部を透
過した光の位相とを異ならしめることにより、前記半透
光部と透光部との境界部近傍を通過した光の相殺作用を
利用して境界部のコントラストを向上させるハーフトー
ン型位相シフトマスクであって、前記透光部と半透光部との境界近傍における光の相殺作
用に実質的に寄与する部分を除く半透光部の上又は下に
遮光層を設けたハーフトーン型位相シフトマスクにおい
て、前記透光部パターンが近接した場合に、透光部間の距離
及び配置に応じて、不必要な光強度を除去するための遮
光帯を設けたことを特徴とするハーフトーン型位相シフ
トマスク。
【請求項４】微細パターン転写用のマスクであって、
透明基板上に形成するマスクパターンを、実質的に露光
に寄与する強度の光を透過させる透光部と、実質的に露
光に寄与しない強度の光を透過させる半透光部とで構成
し、かつ、この半透光部を透過した光の位相をシフトさ
せて、該半透光部を透過した光の位相と前記透光部を透
過した光の位相とを異ならしめることにより、前記半透
光部と透光部との境界部近傍を通過した光の相殺作用を
利用して境界部のコントラストを向上させるハーフトー
ン型位相シフトマスクであって、位相シフト効果に寄与しない領域に遮光膜を設けたハー
フトーン型位相シフトマスクにおいて、少なくともアライメントマークの周辺の領域にＳ／Ｎ比
を考慮して遮光層を設けたことを特徴とするハーフトー
ン型位相シフトマスク。
【請求項５】微細パターン転写用のマスクであって、
透明基板上に形成するマスクパターンを、実質的に露光
に寄与する強度の光を透過させる透光部と、実質的に露
光に寄与しない強度の光を透過させる半透光部とで構成
し、かつ、この半透光部を透過した光の位相をシフトさ
せて、該半透光部を透過した光の位相と前記透光部を透
過した光の位相とを異ならしめることにより、前記半透
光部と透光部との境界部近傍を通過した光の相殺作用を
利用して境界部のコントラストを向上させるハーフトー
ン型位相シフトマスクであって、位相シフト効果に寄与しない領域に遮光膜を設けたハー
フトーン型位相シフトマスクにおいて、少なくともウエハ露光におけるウエハ打ち込み精度チェ
ック用モニターパターンの周辺の領域に遮光層を設けた
ことを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
【請求項６】請求項１乃至５記載のハーフトーン型位
相シフトマスクにおける非転写領域の一部又は全部に遮
光層を設けたことを特徴とするハーフトーン型位相シフ
トマスク。
【請求項７】請求項１乃至６記載のハーフトーン型位
相シフトマスクにおいて、ハーフトーンのマスクサイズ
をＳｈ、ウエハ上の寸法をＳｗ、Ｓｈ−Ｓｗをマスクバ
イアス量Ｍｂとしたときに、 −０．１μｍ＜Ｍｂ＜０．０５μｍであることを特徴と
する請求項１乃至６記載のハーフトーン型位相シフトマ
スク。
【請求項８】透明基板の上に半透光部を構成する半透
光膜を有し、この半透光膜の上又は下に遮光層を構成す
る遮光膜を有するハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクを用い、位相シフト効果を必要としない領域に遮光
膜が残るように、遮光膜のパターンニングを行うことを
特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方
法。
【請求項９】遮光層の膜厚を、半透光膜と遮光膜を積
層したときに、露光波長でのＯＤが２以上になるように
設定したことを特徴とする請求項８に記載のハーフトー
ン型位相シフトマスクの製造方法。