JPH03274551A - ホトマスク製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明１よ、ホトマスク製造方法に関するものである。

従来の技術 原画パターンの描かれたホトマスクを照明系で照射しマ
スク上のパターンをウェハー上に転写する投影露光装置
には、転写されるパターンの微細化が求められている。

この微細化を実現する方法として、例えば特開昭６２−
５０８１１．特開昭６２−５９２９６等に示されるよう
な露光光に位相差を与えるホトマスクを用いる方法が知
られている。

このようなホトマスク構造について第１Ｏ図を参照して
詳細に説明する。

第１０図（ａ）に示すように石英基板１上に転写すべき
パターンの原画となる遮光部２を設け、さらに遮光部を
はさむ両倒の透明部の一方の上に露光光の位相を変化さ
せる層（以下位相シフター３とする）を設けている。

また、テクニカル・ダイジェスト・インターナショナル
・エレクトロン・デバイス・ミーティング、ワシントン
・デイ−シー　１９８９年、５７−６０頁　（Ｔｅｃｈ
、Ｄｉｇ、ｌｎｔ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　　Ｄｅｖｉｃｅ
　　Ｍｅｅｔ。

Ｊａｓｈｉｎｇｔｏｎ　Ｄ、Ｃ，（１９８９）　ｐ、５
７−６０の”Ｎｅｗ　ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｉｎｇ　　
ｍａｓｋ　　ｗｉｔｈ　　ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ　
　５ｈｉｆｔｅｒｓ　　ｆｏｒａ　ｑｕａｔｅｒ　ｍ１
ｃｒｏｎ　ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ″）では
、第１０図（ｂ）に示すような構造の位相シフトマスク
が提案されている。このマスクはマスク基板１上にパタ
ーンの原画となる遮光部２を設け、各々の遮光部の端か
ら所定の幅だけ光透過部に重なるように位相シフター３
を設けた構造である。

第１０図（ａ）に示した従来例ではマスク製作に当たっ
ては、まず遮光パターンの露光、エツチングを必要とし
、その後に位相シフト層のパターンを塗光パターンに合
わせて露光する工程が必要となる。このためマスク製作
には露光工程が２回必要となり、工程が複雑となること
及び位相シフト層のパターンと遮光パターンとの位置合
わせ誤差が生じた場合異常なパターンが転写されるとい
う問題がある。

第１０図（ｂ）に示した従来例では、１回のパターン露
光でマスクを製作することができることが報告されてい
る。

第１０図（ｂ）で示したホトマスクの製造方法を第１１
図を参照して詳細に説明する。

石英基板１上に遮光膜（クロム膜）２を形成した後、石
英基板１全面にレジスト４を塗布・ベークする（第１１
図（ａ））。

次に、電子線露光や光露光を用いて露光し、現像して所
定領域のレジスト４を除去する（第１１図（ｂ））。

さらに、遮光膜２上のレジスト４を化学的あるいは物理
的なエツチングによって除去する（第１１図（（２））
。

ここまでは、通常用いられるホトマスク製造プロセスと
全く同じである。

この後、石英基板１の遮光膜２を形成した面に再度レジ
スト５を塗布・ベークする（第１１図（ｄ））。

次に、ホトマスク裏面から光露光を行なうことにより、
クロムのパターンがない部分のみを露光し、現倫を行っ
てクロムパターン上にだけレジスト５を残す（第１１図
（ｅ））。

最後に、レジスト４のパターンをマスクとじて遮光膜２
のレジストパターン端から所定量だけウェットエツチン
グにより遮光膜２を除去することで第１０図（ｂ）に示
すホトマスクを形成している。

発明が解決しようとする課題 上記したように従来の方法では、レジスト３を位相シフ
ト層として使用しているため、この構造のホトマスクを
製造するのにレジスト４，５の塗布と露光、現像を２回
、遮光膜２のエツチングも２回必要になリホトマスク製
造プロセスが複雑となる。

また遮光膜２上のレジスト４を除去した後に、再度レジ
スト５を塗布した場合、遮光膜２とレジスト５の密着性
が低下し、２度目の遮光膜２のエツチングの制御性が低
下するという問題がある。

また、このような構成では位相シフト層材料が光感度を
持つことが必要であり、位相シフターとしてポリメチル
メタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いている。

ＰＭＭＡのような光感度を持つ有機膜をシフターとして
用いた場合、有機膜の機械的強度が低いため、位相シフ
ト層パターンが不安定になるという問題やパターン転写
時の光露光を繰り返すことによって位相シフターである
有機膜の屈折率や光透過率が変化してしまい、転写され
るレジスト中の露光量プロファイルが変化したり、露光
時間が変化して安定的した露光が行えないという問題が
ある。

課題を解決するための手段 本発明のホトマスク製造方法は、上述の問題点を解決す
るため、光学的に透明な基板上に遮光膜と透明膜を形成
し、透明膜パターンを形成した後に、遮光膜を透明膜パ
ターン端から所定量だけ内部まで部分的に除去するとい
うものである。

作用 本発明を用いると、簡単な製造方法で位相シフトマスク
を形成でき、このホトマスクを用いることにより解像限
界に近い微細パターンを安定に精度よく転写することが
可能となる。

実施例 本発明の第１の実施例を説明するためにホトマスクの製
造プロセス断面を第１図に示す。

ここで形成されるホトマスクは、レジスト膜を位相シフ
ターとして用いたものである。

第１図において、マスク基板として石英基板１、遮光膜
としてクロム＠６、レジストとしてＰＭＭＡ７を用いた
。

第１図（ａ）に示すように、石英基板１上に真空蒸着法
により、クロム＠６を０．１μｍの膜厚に堆積した基板
上にＰＭＭＡ７を０．４μｍ塗布し１７０℃３０分の熱
処理を行なう。

続いて、所定パターンを１３０μＣ／ｃＪの露光量で電
子線露光を行なった後、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケ
トン〉とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）との１対２
の混合現像液を用いて３分間のスプレー現像を行ないレ
ジストパターンを形成する（第１図（ｂ））。

さらに、このＰＭＭＡ７のレジストパターンをマスクと
して、硝酸セリウムアンモン（Ｃｅ　（ＮＨ４）　２　
（ＮＯ３）　ｓ）溶液により、２００秒ウェットエツチ
ングすることによりクロム膜６をＰＭＭＡ７のレジスト
パターン端から０．５μｍ内部まで除去する（第１図（
（２））。

以上の製造プロセスで本発明を達成するホトマスクが形
成される。

このホトマスクは、遮光膜であるクロム膜６のない閉ロ
バターン（光透過部）の周辺部には露光光に対して位相
差を与えるようなＰＭＭＡ７の位相シフターが配置され
ている。位相シフターは光の位相差が９０度から２７０
度となるような膜厚に設定するが、位相差が１８０度と
なる膜厚にすることが最も望ましい。

ここでは、露光量を１３０μＣ／−と、通常のホトマス
ク製作プロセスで用いる露光量（一般に、数〜数十μＣ
／ｃｊ）に比べかなり大きな値で用いており、現像に弱
現像液であるＭＩＢＫ／ＩＰＡ混合液を用いている。

このように強露光・弱現像プロセスにすることによって
、ＰＭＭＡ７のレジストパターンの側壁のテーパー角を
８０度以上に保つことができる。

ここで第２図にテーパー角を説明するための図を示す。

石英基板１上にＰＭＭＡ７のレジストパターンが形成さ
れている。テーパー角は石英基板１面とＰＭＭＡ７のレ
ジストパターンの側壁のなす角ｏ、、ｏ２である。ここ
で０１は本発明で得られるテーパー角で８０度、０２は
従来の露光で得られるテーパー角である。このようにＰ
ＭＭＡ７を用いて、露光量５０μＣ／　ｃ−以下で形成
される通常の露光方法ではレジストパターンのテーパー
角は６０度以下となる。

レジストパターンのテーパー角が小さい場合、位相シフ
タ一部分での位相変化が徐々に起こるため、位相差によ
る解偉度向上の効果が十分には得られなくなるためレジ
ストを位相シフターとして用いる場合には、通常のマス
ク製造プロセスによるレジストのパターンに比べてより
急峻な側壁を持つレジストパターンか必要となる（少な
（とも７０度以上、望ましくは８０度以上）。このため
レジストパターンの形状はできるだけ垂直に近いことが
望ましい。

本実施例では、強露光・弱現像プロセスにより垂直に近
いレジストパターン・プロファイルを得たが、レジスト
の現像前にレジスト表面をイオンや光等の活性化粒子に
さらしたり、化学薬品へ浸せきさせる等してレジスト表
面を難溶化し、現像ることで垂直に近い側壁を持つレジ
ストパターン形状を実現できる。

また従来の方法では、レジスト５を位相シフト層として
使用しているため、この構造のホトマスクを製造するの
にレジストの塗布と露光、現像を２回、遮光膜２のエツ
チングも２回必要になりホトマスク製造プロセスが複雑
となるとともに、プロセスが複雑になることでダストや
パーティクル発生の要因となるが、本実施例では１度の
露光、現像とエツチングで製造できるためプロセスが簡
単で、ダストやパーティクルの発生が少な（、信頼性の
高いホトマスクが安定して製造することができる。

さらに、従来技術のように遮光膜上のレジストを除去し
た後に、再度レジストを塗布する場合、遮光膜とレジス
トの密着性が低下し、２度目の遮光膜のエツチングの制
御性が低下するということはなく、本実施例では１回の
ＰＭＭＡ７の塗布によって形成するため通常のホトマス
クの製造プロセスと同程度の信頼性の高いプロセスであ
る。

また、このようなホトマスクでは位相シフト層材料が光
感度を持つことが必要であり、位相シフターとしてポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いているため、
機械的強度が低いため、位相シフト層パターン形成の信
頼性が低くなることは避けられない。

本発明の第２の実施例を説明するためにホトマスクの製
造プロセス断面を第３図に示す。

第３図において、マスク基板として石英基板ｌ、遮光膜
としてクロム１１６、レジストとしてＰＭＭＡ７を用い
た。

第３図（ａ）に示すように、石英基板１上に真空蒸着法
によりクロム膜６を堆積した基板上にＰＭＭＡ７を塗布
し・熱処理を行なう。

続いて、所定パターンを電子線露光を行ない、ＭＩＢＫ
とＴＰＡとの混合現像液を用いて現像を行ないレジスト
パターンを形成する（第３図（ｂ））。

さらに、このＰＭＭＡ７をマスクとして、ウェットエツ
チングでクロム膜６をオーバーエツチングする（第３図
（（２））。

ここまでで形成されるホトマスクは、第１図に示したレ
ジスト膜を位相シフターとして用いたホトマスクの製造
方法と同様である。

この後、上述のようにして形成したマスクを光学的にパ
ターンの検査を行なった後、ペリクル８を装着する（第
３図（ｄ）〉。

ＰＭＭＡ７のような光感度を持つ有機膜をシフターとし
て用いた場合、有機膜の機械的強度が低いため、位相シ
フト層パターンが不安定になる。

このため本実施例では、形成したホトマスクは位相シフ
ターとして有機膜であるＰＭＭＡ７の使用中の破損を最
小限に抑えるためにペリクル８を装着して使用する。

以上の製造プロセスで本発明を達成するホトマスクが形
成される。

このホトマスクでも、クロム＠５のない開ロバターンの
周辺部に露光光に位相差を与えるＰＭＭＡ７の位相シフ
ターが配置され、光の位相差が９０度から２７０度とな
るように膜厚を設定するが、位相差が１８０度となる膜
厚にすることが最も望ましい。

ここでも、露光量を通常のホトマスク製造プロセスで用
いる露光量に比べかなり大きな値で用い、現像に弱現偉
液であるＭＩＢＫ／ｒＰＡ混合液を用いて、ＰＭＭＡ７
のレジストパターンの側壁のテーパー角を８０度以上に
保っている。

本実施例でも、強震光・弱現像プロセスにより垂直に近
いレジストパターン・プロファイルを得たが、レジスト
の現像前にレジスト表面をイオンや光等の活性化粒子に
さらしたり、化学薬品へ浸せきさせる等してレジスト表
面を難溶化し、現像ることで垂直に近い側壁を持つレジ
ストパターン形状を実現できる。

このような構造のホトマスクを用いても、投影露光装置
による露光では、開ａパターンの周辺部を透過した光と
中心部を透過する光の位相は１８０度相違し、コヒーレ
ントな入射光に対して、２つの領域部分からの光には振
幅の相互作用が働くため、開口部を通過した光が１８０
度位相が異なる場合には、２つの光には互いに弱め合う
ような干渉が生じる。このため光の横方向への広がりが
抑えられ、高い解像度のパターン転写が可能となる。す
なわち、ペリクルを装着しても光露光において、位相シ
フターを透過した光の位相は１８０度相違しており、第
１の実施例と同じ扱い方をすることができる。

さらに、従来技術のようにホトマスクの製造プロセスが
複雑でなく、通常のホトマスクの製造プロセスと同程度
に信頼性の高いプロセスである。

また、このようなホトマスクでは位相シフター材料が光
感度を持つことが必要であり、位相シフターとしてポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いているため、
機械的強度が低くなるが、ペリクルを装着しているため
機械的な衝撃にも強く、またペリクル装着後に行なわれ
るマスクの検査においても、顕微鏡や取扱治具がマスク
面上に触れることがあっても破損することがなく位相シ
フト層パターンの信頼性が高くなる。

また、このホトマスクを定常的に使用する場合、使用時
にホトマスク上のダストやパーティクルを除去して用い
なければ実際の半導体プロセスに使用できない、このた
め一般にパーティクルの検査がおこなわれる。この時の
検査は顕微鏡で行われるため石英基板１上に付着したパ
ーティクルを観察するためには位相シフターに接触しな
いように最大の注意を払わな（ではならないのに対して
、本実施例のようにペリクルを用いるとペリクル装着前
にだけパーティクルを除去してしまえば使用後はペリク
ル上に付着したパーティクルだけを除去すればよく、検
査の効率もよく、破損の心配が全くない。

このようにして製作したホトマスクを用いて、露光波長
３６５ｎｍ、開口数（ＮＡ）０．４５の１１５縮小投影
露光装置を用いてシリコンウェハー上にパターン転写を
行なった。レジストはｉ線用ホトレジストを１．２μｍ
の厚さで用いた。

その結果、従来この装置では解像できるホールパターン
の最小寸法はウェハー上で０．６μｍであったものが、
本発明のマスクを用いることにより０．５μｍのシング
ル・ラインを形成することができた。

次に、位相シフターとして無機膜を用いたホトマスクの
第３の実施例について、第４図のホトマスクの製造プロ
セス断面図を参照しながら説明する。

ここでは、マスク基板として石英基板１、遮光膜として
クロム＠５、位相シフターとしてシリコン窒化膜９、レ
ジスト１０としてクロロメチル化ポリスチレン（ＣＭＳ
）を用いた。

第２図（ａ）に示すように、石英基板１上にスパッタリ
ング法により０．２１４μｍの膜厚にシリコン窒化膜９
を成膜する。

成膜条件はシリコンをターゲットに、スパッタガスとし
てアルゴン流量３ＳＣＣＭ、窒素流量ＴＳＣＣＭ、真空
度２５ｍＴｏｒｒ、電力９００Ｗの反応性スパッタリン
グにより成膜する。

この石英基板１上に、真空蒸着法によりクロム膜６を０
．１μｍの膜厚に堆積し、その上にＣＭＳレジスト１０
を０．５μｍ塗布し１２０℃、３０分の熱処理を行なう
。続いて、所定パターンを６μＣ／　ｃｊの露光量で電
子線露光を行なった後、酢酸イソアミルとエチルセロソ
ルブの混合溶液を用いて１分間のスプレー現情を行ない
レジストパターンを形成する（第２図（ｂ））。

続いて、レジストパターンをマスクとして、シリコン窒
化膜９をＣＦ、と０２の混合ガスを用いてドライエツチ
ングを行なう（第２図（（２）〉。

この時のエツチング条件は、ＣＦ４流量２０ＳＣＣＭ、
酸素流量１１０５ＣＣ、真空度１５０ｍＴｏｒｒ、電力
２００Ｗである。

さらに、このシリコン窒化ｌＩ９パターンをマスクとし
て硝酸セリウムアンモン溶液を用いてクロム膜６をシリ
コン窒化膜９パターン端から０．７５μｍサイドエツチ
ングを行なう（第２図（ｄ））。

最後に、破過水洗浄によりＣＭＳレジスト１０を除去し
て、第２図（ｅ）に示すホトマスクが形成される。

このホトマスクでも、クロム膜６のない閉ロバターン周
辺部に露光光に位相差を与えるシリコン窒化膜９の位相
シフターが配置され、光の位相差が９０度から２７０度
となるように膜厚を設定するが、位相差が１８０度とな
る膜厚にすることが最も望ましい。

ここでは、位相シフターのシリコン窒化膜９の形状は反
応性イオンエツチングによって決まるが、反応性イオン
エツチングはイオンをプラズマ中に発生するシースと呼
ばれる直流電界によって加速し基板に衝突させて基板表
面をエツチングするため基板にほぼ垂直に入射し垂直な
形状を持つパターンが形成される。

このような構造のホトマスクを用いても、投影露光装置
による露光では、開ロバターンの周辺部を透過した光と
中心部を透過する光の位相は１８０度相違し、コヒーレ
ントな入射光に対して、２っの領域部分からの光には振
幅の相互作用が働くため、開口部を通過した光が１８０
度位相が異なる場合には、２つの光には互いに弱め合う
ような干渉が生じる。このため光の横方向への広がりが
抑えられ、高い解像度のパターン転写が可能となる。

すなわち、ペリクルを装着しても光露光において、位相
シフターを透過した光の位相は１８０度相違しており、
第１，２の実施例と同じ扱い方をすることができる。

さらに、従来技術のようにホトマスクの製造プロセスが
複雑でな（、スパッタ、真空蒸着、反応性イオンエツチ
ングは通常の半導体製造プロセスで用いられ信頼性の高
いプロセスである。

また、このようなホトマスクでは位相シフター材料が、
無機膜であるため機械的強度が高（、機械的な衝撃にも
強いため、ホトマスクの検査や洗浄を容易に行なうこと
ができる。

もちろん、ペリクルを装着して用いてもよい。

以上、第１．２および３の実施例で形成したホトマスク
を用いて、露光波長４３６ｎｍ、開口数（ＮＡ）０．４
５の１１５縮小投影露光装置を用いてシリコンウェハー
上にパターン転写を行なったところ、従来この装置では
解像できる孤立線の最小寸法はシリコンウェハー上で０
．５５μｍであったものが、本発明のマスクを用いるこ
とにより０．４５μｍの孤立線を形成することができた
。

第５図に第３の実施例で形成したホトマスクを用いて光
露光を行った時の、位相シフターおよび石英基板から透
過する光の強度分布を求めた図を示す。

第５図（ａ）は石英基板の断面図で位相シフター側から
光が入射し、位相シフターからの透過光を破線で、石英
基板からの透過光を実線で示した。

第５図（ｂ）は、第５図（ａ）のホトマスクを用いた場
合のウェハー上での光強度分布を示している。図に示し
た光強度は、パターン設計寸法（図中のａに相当）が４
μｍ（ウェハー上で０．８μｍ）、位相シフター輻（位
相シフターの「ひさし」の長さ、図中のｂに相当）が１
μｍ（ウェハー上で０．２μｍ）のホトマスクを用いた
場合である。

第５図（ｃ）に、このホトマスクで露光後、現像を行な
った時のレジストパターン形状を示す。ただし、ここで
はポジ形のレジストを用いている。

これから分かるようにホトマスク上のパターンが複数個
あるようなライン・アンド・スペースでは隣合うシフタ
パターンから透過された光が重なり合って本来遮光され
ている部分に光の強度分布を持つ（図中のＡ点）。この
ため露光後のパターンを現像すると残ったレジストの上
面に光が照射し現像された領域が残る。

第６図に遂光膜である設計寸法ａが３．０μｍ（ウェハ
ー上で０．６μｍ）、位相シフター輻すが１．０μｍ（
ウェハー上で０．２μｍ）である、６．０μｍピッチ（
ウェハー上で１．２μｍ）のライン・アンド・スペース
パターンをもつホトマスクで光露光を行なったときの光
強度分布を示す。

図中破線は位相シフターがなくクロム膜のみの、マスク
上で３μｍのラインアンドスペースのパターンを持つホ
トマスクの場合で、実線は第３の実施例の上記条件の位
相シフターとクロム膜を持っている場合の光強度分布で
ある。

これより、位相シフターを持つ方が照射部（Ｘ軸の０．
０）の光分布は位相シフターを持たないものに比べて急
峻であり、このような光で形成したレジストパターンの
解像度が向上することが分かる。

しかし、その両端において（Ｘ軸の約±０．６）、光強
度の約２８％程度の光が分布している。

これにより、光強度が２８％の位置では現像時に多少レ
ジストが現像されポジ形レジストではレジスト上に窪み
が生じることが理解される。

また、クロム膜端からの位相シフターの「ひさし」の長
さは、Ｘ軸の０．０の位置での光強度を低下させ、さら
に、その強度分布は急峻になり、レジストの解像度は著
しく向上する。しかし、Ｘ軸の約±０．６の位置にある
光強度は強くなって（るため、両者の実用的な値で用い
ることがよい。

ここでパターンがライン・アンド・スペースのスペース
幅が大きいか、あるいはシングル・ラインまたはコンタ
クト・ホールのようなパターンでは位相シフターからの
透過光は隣合う「ひさし」からの透過光によって強めら
れることがないためラインとスペースが１対１のパター
ンに比べるとＸ軸が約±０．６での光強度はライン・ア
ンド・スペースの場合に比べて小さくなる。

第７図に位相シフターの片側の「ひさし」幅と、位相シ
フター透過した光どうしの干渉により生じるパターンの
現像後のレジスト残膜厚の関係を示す。レジストはポジ
型のホトレジストを１．２μｍの厚さで用い、露光波長
３６５ｎｍ、開口数（ＮＡ）０．４５の１１５縮小投影
露光装置を用いてシリコンウェハー上にパターン転写を
行なった結果である。

第７図で、実線はライン・アンド・スペースを、破線は
シングル・ラインを示している。

第７図から明かなように、ライン・アンド・スペースパ
ターンでは「ひさし」幅が０．５μｍを超えると、本来
パターンのない部分にパターンが生じており、この膜厚
の減少量は「ひさし」幅の増加とともに増加する。一方
、破線で示したシングル・ラインではこのような膜厚の
減少はみられない。半導体プロセスの工程によってはこ
のような膜厚減少が問題となる場合があり、工程に応じ
て本発明の位相シフトマスクを使用するかどうか、また
、使用する場合にはその「ひさし」の幅を決める必要が
ある。すなわち、例えばイオン注入のレジストマスクを
形成する場合には、イオン注入の加速電圧、イオン種に
よってレジスト中の進入深さが興なるため２０ｋｅＶの
加速電圧で砒素を注入する場合には、レジストマスクの
膜厚は最低０．３μｍ必要である。一方、コンタクト・
ホールを形成する場合には、コンタクト・ホールを形成
するために行なう反応性エツチングでレジストが除去さ
れ尽くさない程度の膜厚であればよい。

イオン注入のマスクとする場合、基板段差を考慮すると
ライン・アンド・スペースでは、レジスト残膜厚は０．
６μｍ以上が必要であり、この時の「ひさし」の幅は１
μｍ以下でなければならない。

第８図に開ロバターン周辺部の「ひさし」輻とシングル
・ラインの解像度との関係を示す。「ひさし」幅を変え
て、露光を行なった場合の得られた最小線幅を示してい
る。

これより、シングル・ラインでは、「ひさし」幅は投影
露光装置と転写する原画パターンの形状によってそれぞ
れ最適値が存在するが、「ひさし」幅は望ましくは解像
限界のパターン幅の１／２０から３１５の幅、特に望ま
しくは１／１０から３／１０の幅にすることにより十分
な解像度の向上効果が得られる。ここでいう解像限界と
は、レーリーの式で、ｋファクターを０．５とした場合
、すなわち、解像限界Ｒとは次の式で示される値のこと
である。

Ｒ＝０．５・λ／ＮＡ ただし、ここでλは露光波長、ＮＡは露光装置の開口数
。

第８図に焦点距離の変化に対して形成されるホールパタ
ーンの径を示した。

白抜き円のホトマスクは従来のホトマスクでホールパタ
ーン寸法が２．５μｍ（ウェハー上で０．５μｍ）のも
の、黒抜きの円の位相シフトマスクは第１の実施例のホ
トマスクで、ホールパターン寸法（ＰＭＭＡのホールパ
ターン寸法３．５μｍ）位相シフターパターンの幅０．
５μｍ（従ってクロムパターンの寸法は４μｍ）のもの
を用いている。

露光時のは露光量は３００ｍｊ／−である。

この結果、従来のホトマスクを用いた場合、形成できる
ホールパターンの寸法は０．６μｍであり、この時の焦
点深度は２μｍである。一方、位相シフトマスクを用い
た場合、解像できるホールパターンの寸法は０．５μｍ
となり、焦点深度も３μｍと大きくなっている。

このように通常用いられるホトマスクと比べてもホトマ
スク上に形成するクロム膜のパターン寸法は、位相マス
クの方が大きな幅にする事ができ、さらに解像度を十分
に上げ得ることが分かる。このため、ホトマスクの製作
が容易となる。

本発明の位相シフトマスクはラインアンドスペースパタ
ーンに対しても一定の解像向上効果はあるが、孤立ライ
ンパターンやホールパターンに対して特に顕著な解像度
及び焦点深度を向上する効果がある。

上記実施例では、位相シフト層としてＰＭＭＡ膜とシリ
コン窒化膜を用いる例について示したが、この例に限ら
れるものでなくフッ化マグネシュウム、二酸化チタン、
窒化チタン等、あるいはポリマー膜等の有機膜も使用す
ることができる。

また上記実施例では露光光の波長３６５　ｎｍと４３６
ｎｍの露光装置のための位相シフトマスクとなるように
位相シフト層の膜厚を決定したが、位相シフト層の厚さ
ｔを ｔ＝λ／２・（ｎ　−１）　　　　　　　（１）となる
ように設定すれば他の露光光の波長に対しても有用であ
る。但し、ｎは位相シフト層の屈折率、λは露光光の波
長である。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のホトマスクを
用いることにより、解像限界に近い微細パターンを安定
に精度よく転写することが可能であるとなる。

【図面の簡単な説明】

明するための製造プロセス断面図、第４図は本発明の第
３の実施例を説明するための製造プロセス断面図、第５
図は第３の実施例のホトマスクを用いて光露光を行った
時の光の強度分布を示す図、第６図はライン・アンド・
スペースパターンに光露光を行なったときの光強度分布
を示す図、第７図は位相シフターの「ひさし−１幅に対
するレシス１嚇 ト残膜の関係を示す図、第８図呼量ロバターン周辺部の
「ひさし」幅とシングル・ラインの解像度才 との関係を示す図、第９図に焦点距離の変化に対して形
成されるホールパターンの径を示す図、第＋１ １０図竹従来の位相シフトマスクを説明するため第１図 １　石英基板 １・・・・・・石英基板、２・・・・・・遮光部、３・
・・・・・位相シフター、４．５．１０・・・・・・レ
ジスト、６・・・・・・クロム膜、７・・・・・・ＰＭ
ＭＡ、８・・・・・・ペリクル、９・・・・・・シリコ
ン窒化膜、１１・・・・・・ホトレジストパターン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的に透明な基板上に遮光膜を設け、その遮光
   膜をレジストパターンをマスクとしてレジストパターン
   端から所定量だけ内部まで部分的に除去し、レジストパ
   ターンを除去せずに残すことを特徴とするホトマスク製
   造方法。
2. （２）光学的に透明な基板上に遮光膜と透明膜をこの順
   に形成し、透明膜をレジストパターンをマスクとしてエ
   ッチングした後、遮光膜を透明膜パターン端から所定量
   だけ内部まで部分的に除去した後、レジストパターンを
   除去することを特徴とするホトマスク製造方法。