JPH10123694A

JPH10123694A - 位相シフトマスクの製造方法、位相シフトマスクおよび位相シフトマスクを用いたパターン形成方法

Info

Publication number: JPH10123694A
Application number: JP7148297A
Authority: JP
Inventors: Shuji Nakao; 修治中尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度なアライメントマークが不要で、製造
工程が簡略で、かつ欠陥の除去が容易な位相シフトマス
クの製造方法、位相シフトマスクおよび位相シフトマス
クを用いたパターン形成方法を提供する。【解決手段】位相シフトマスク１０には、レベンソン
型位相シフト部とハーフトーン型位相シフト部とが混在
している。レベンソン型位相シフト部には、互いに異な
る位相で露光光を透過する第１および第２の光透過領域
Ｔｎ₁ 、Ｔａ₁ と、その間に半遮光シフタ膜３と遮光膜
５との積層構造よりなる遮光領域Ｓ₁ が形成されてい
る。ハーフトーン型位相シフト部には、石英基板１の表
面が露出した第３の光透過領域Ｔｎ₂ とその石英基板１
の表面に半遮光シフタ膜３が形成された第４の光透過領
域Ｔａ₂ とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフトマスク
の製造方法、位相シフトマスクおよび位相シフトマスク
を用いたパターン形成方法に関し、より特定的には、レ
ベンソン型位相シフト部とハーフトーン型位相シフト部
とを有する位相シフトマスクの製造方法、位相シフトマ
スクおよび位相シフトマスクを用いたパターン形成方法
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
および微細化には目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。

【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
の当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、光の当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いう。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】図１０（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１０
（ａ）を参照して、通常のフォトマスクは、ガラス基板
１０１上に金属マスクパターン１０３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１０（ｂ）に示すように金属マスク
パターン１０３で空間的にパルス変調された電場とな
る。

【００１０】しかし、図１０（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１０３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。

【００１１】図１１（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１１（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１０５が設けられている。

【００１２】すなわち、ガラス基板１０１上にクロムマ
スクパターン１０３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１０
５が設けられている。この位相シフタ１０５は、透過光
の位相を１８０度変換する役割をなすものである。

【００１３】図１１（ｂ）を参照して、上述のように位
相シフタ１０５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り合う部分
において光が互いに打消し合うことになる。

【００１４】この結果、図１１（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。

【００１５】図１２（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１２（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１０６が
設けられている。

【００１６】ただし、光学部材１０６は、ガラス基板１
０１上の半透明膜１０３上にのみ形成されており、位相
シフタ１０６と半透明膜１０３との２層構造が設けられ
ている。この位相シフタ１０６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１０３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成すものである。

【００１７】図１２（ｂ）を参照して、上述のように位
相シフタ１０６と半透明膜１０３との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１０６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
１０３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、
逆位相の光が重り合う部分において光が互いに打消し合
うことになる。

【００１８】この結果、図１２（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１０３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。

【００１９】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。中
でもレベンソン型位相シフトマスクは密集したライン／
スペースパターンに対して有効であることが知られてい
る。また、このマスクは孤立した暗線を形成するにも有
効である。つまり図１１において光透過領域の幅Ｌ_n、
Ｌ_aを大きくし、その光透過領域に挟まれる遮光領域の
幅Ｌ_sを小さくすれば、孤立した暗線を高い解像度で形
成することができる。

【００２０】しかし、レベンソン型位相シフトマスクで
は、孤立した明線の形成は困難である。つまり、図１１
において遮光領域の幅Ｌ_sを大きくし、遮光領域に挟ま
れる透過部の幅Ｌ_a（もしくはＬ_n）を小さくすると、
孤立した明線を形成することができる。しかし、隣り合
う透過部を透過した露光光が干渉し合わなくなるため、
孤立した明線を形成する場合、高い解像度が得られな
い。

【００２１】一方、孤立した明線の解像性を改善する方
法として、上述したハーフトーン型位相シフトマスクに
よる露光法がある。このため、これらの２種のマスクを
同一マスク基板上に形成することができれば、密集線、
孤立明線および孤立暗線を同時に高解像で形成すること
が可能となる。

【００２２】これを実現するマスク構造およびその製造
方法が、特開平７−１６８３４２号公報および特開平６
−１２３９６１号公報などに提案されている。以下、特
開平７−１６８３４２号公報に示された位相シフトマス
クを第１の従来例とし、特開平６−１２３９６１号公報
に示された位相シフトマスクを第２の従来例として説明
する。

【００２３】図１３は、第１の従来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、透明基板２０１には、溝２０１ａが設けられ
ており、これにより、互いに位相が１８０度異なる第１
および第２の光透過領域Ｔ_n、Ｔ_aが構成される。この
第１および第２の光透過領域Ｔ_n、Ｔ_aの間には、溝２
０１ａの側壁を覆うように半遮光膜２０３が形成され、
半遮光領域Ｓが構成されている。

【００２４】この位相シフトマスク２１０において、半
遮光膜２０３の幅Ｌ_sを所定寸法より大きくした場合に
はハーフトーン方式の位相シフト効果が得られ、所定寸
法以下にした場合にはレベンソン方式の位相シフト効果
が得られる。このように遮光膜２０３の幅Ｌ_sを適宜設
定することにより、同一マスク上にレベンソン型位相シ
フト部とハーフトーン型位相シフト部とを混在させるこ
とができる。

【００２５】次に、この位相シフトマスクの製造方法に
ついて説明する。図１４〜図１７は、第１の従来例にお
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
表面上にクロム膜２０５が形成され、このクロム膜２０
５上にレジストパターン２０７が形成される。このレジ
ストパターン２０７をマスクとして異方性エッチングを
施すことによりクロム膜２０５がパターニングされる。
この後、レジストパターン２０７が除去される。

【００２６】図１５を参照して、クロム膜パターン２０
５をマスクとして石英基板２０１に異方性エッチングが
施される。これにより、石英基板２０１の表面に溝２０
１ａ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２０５が除去される。

【００２７】図１６を参照して、クロム膜パターン２０
５の除去により、石英基板２０１の表面全面が露出す
る。

【００２８】図１７を参照して、表面全面にクロム膜２
０３が形成され、このクロム膜２０３上にレジストパタ
ーン２０９が形成される。このレジストパターン２０９
をマスクとしてクロム膜２０３に異方性エッチングが施
される。これにより、クロム膜２０３は第１および第２
の光透過領域を露出し、かつ第１および第２の光透過領
域に挟まれる遮光領域上に残存するようにパターニング
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２１０が完成する。

【００２９】次に、図１８は、第２の従来例における位
相シフトマスクの構成を概略的に示す断面図である。図
１８を参照して、この位相シフトマスク３１０は、レベ
ンソン型位相シフトマスク部とハーフトーン型位相シフ
トマスク部とを有している。石英基板３０１の表面全面
には、エッチング停止膜３０３が形成されている。

【００３０】レベンソン型位相シフト部においては、エ
ッチング停止膜３０３上に、複数個に分割された位相シ
フト層３０５が形成されている。この位相シフト層３０
５の一部表面を露出するように位相シフト層３０５の端
部上に遮光膜３０７が形成されている。

【００３１】またハーフトーン型位相シフト部において
はエッチング停止膜３０３上に、複数個に分割された位
相シフト層３０５が形成されている。この位相シフト層
３０５の表面全面を覆うように半遮光膜３０９が形成さ
れている。

【００３２】この位相シフトマスク３１０には、図１８
から明らかなようにレベンソン型位相シフト部とハーフ
トーン型位相シフト部とが同一マスク上に混在して形成
されている。

【００３３】次に、この位相シフトマスクの製造方法に
ついて説明する。図１９〜図２３は、第２の従来例にお
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１９を参照して、石英ガラス基板３
０１上にエッチング停止膜３０３と位相シフト層３０５
と遮光膜３０７とが順次形成される。この遮光膜３０７
上にレジストパターン３１１ａが形成される。このレジ
ストパターン３１１ａをマスクとして遮光膜３０７に異
方性エッチングが施される。この後、レジストパターン
３１１ａが除去される。

【００３４】図２０を参照して、このエッチングによ
り、レベンソン型位相シフト部において位相シフト層３
０５上に互いに分離された遮光膜３０７が複数個形成さ
れる。

【００３５】図２１を参照して、遮光膜３０７と位相シ
フト層３０５との表面全面を覆うように半遮光膜３０９
が形成される。

【００３６】図２２を参照して、半遮光膜３０９上に、
所定形状を有するレジストパターン３１１ｂが形成され
る。このレジストパターン３１１ｂをマスクとして、半
遮光膜３０９と位相シフト層３０５とが順次エッチング
される。この後、レジストパターン３１１ｂが除去され
る。

【００３７】図２３を参照して、さらにハーフトーン型
位相シフト部を覆うようにレジストパターン３１１ｃが
形成される。このレジストパターン３１１ｃをマスクと
して、レベンソン型位相シフト部の半遮光膜３０９がエ
ッチング除去されて、図１８に示す位相シフトマスク３
１０が完成する。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】上述した第１および第
２の従来例により、レベンソン型位相シフト部とハーフ
トーン型位相シフト部とを有する位相シフトマスクを得
ることができる。

【００３９】しかしながら、第１の従来例では、図１７
に示すように溝２０１ａが形成された後に、半遮光膜２
０３が形成されパターニングされる。レベンソン型位相
シフトマスクとして正常に作用させるためには、この半
遮光膜２０３は互いに位相の異なる領域の境界部、つま
り溝２０１ａの側壁を正確に覆うように形成されなけれ
ばならない。このため、半遮光膜２０３のパターニング
時には、下地のシフタパターンとの間で高精度なアライ
メントが要求されるという問題点があった。

【００４０】また、第２の従来例では、ハーフトーン型
位相シフト部において、図１９と図２１とに示すように
位相シフト層３０５と半遮光膜３０９とを別個に形成し
なければならない。このため、成膜回数が多くなり、製
造工程が煩雑になり、製造コストが高くなるという問題
点があった。

【００４１】またマスクの製造工程では、各膜のパター
ニング後に欠陥を除去しなければならない。しかし、第
２の従来例では、成膜回数が多くなるため、欠陥をなく
すことが困難になるという問題点もあった。

【００４２】さらに第１の従来例では、図１４に示すよ
うに石英基板２０１にシフタパターンが形成された後
に、クロム膜２０３が形成される。この石英基板２０１
にシフタパターンを形成するときもしくは形成後には、
溝２０１ａ内に異物が捕獲されやすい。異物が捕獲され
た状態で図１５に示すようにクロム膜２０３が成膜され
ると、クロム膜２０３が異物により途切れたりしてしま
う。このため、クロム膜２０３に欠陥が生じやすくなる
という問題点があった。

【００４３】また第２の従来例においても、図２０と図
２１とに示すように遮光膜３０７がパターニングされた
後に半遮光膜３０９が形成されるため、第１の従来例と
同様、半遮光膜３０９に欠陥が生じやすいという問題点
があった。

【００４４】それゆえ、本発明の目的は、高精度なアラ
イメントが不要で、製造工程が簡単で、かつ欠陥の少な
い位相シフトマスクの製造方法、それによって形成され
る位相シフトマスクおよびその位相シフトマスクを用い
たパターン形成方法を提供することである。

【００４５】

【課題を解決するための手段】本発明の位相シフトマス
クの製造方法は、レベンソン型位相シフト部とハーフト
ーン型位相シフト部とを有する位相シフトマスクの製造
方法であって、以下の工程を備えている。

【００４６】まず基板の表面全面に半遮光シフタ膜と遮
光膜とが順次積層して形成される。この半遮光シフタ膜
は、３％以上３０％以下の透過率を有し、かつ半遮光シ
フタ膜の透過前の露光光の位相が透過後の露光光の位相
と異なった位相となるように形成される。そして遮光膜
と半遮光シフタ膜とが選択的に除去されることにより、
遮光膜と半遮光シフタ膜とがレベンソン型位相シフト部
の遮光領域を挟んで互いに隣り合う第１および第２の光
透過領域とハーフトーン型位相シフト部の第３の光透過
領域に隣接する第４の光透過領域との基板の表面を露出
させ、かつレベンソン型位相シフト部の遮光領域とハー
フトーン型位相シフト部の第３の光透過領域との基板表
面を覆う。そして第１の光透過領域を透過する露光光の
位相が第２の光透過領域を透過する露光光の位相と異な
るように、第１および第２の光透過領域のいずれかの露
出した基板の表面全面に溝が形成される。そして第３の
光透過領域の遮光膜が除去される。

【００４７】本発明の位相シフトマスクの製造方法で
は、半遮光シフタ膜を選択的に除去した後に基板表面に
溝が形成される。このため、基板に溝を形成した後に、
半遮光シフタ膜を選択的に除去する必要がないため、半
遮光シフタ膜を選択的に除去する時に高精度なアライメ
ントが不要となる。

【００４８】また、半遮光シフタ膜が用いられているた
め、ハーフトーン型位相シフト部において、半遮光膜と
シフタ膜とを別個に形成する必要はない。よって、成膜
工程を第２の従来例より減らすことができ、製造工程を
簡略化することができる。

【００４９】また、基板表面に半遮光シフタ膜と遮光膜
とを積層した後に、レジスト以外の膜を形成する必要は
ない。このため、半遮光シフタ膜と遮光膜もしくは基板
を選択的に除去した後に新たに成膜を行なうことによる
膜の欠陥の発生は防止される。したがって、欠陥の少な
い位相シフトマスクを作製することができる。

【００５０】本発明の１の局面に従う位相シフトマスク
はレベンソン型位相シフト部とハーフトーン型位相シフ
ト部とを有する位相シフトマスクであって、基板と、半
遮光シフタ膜と、遮光膜とを備えている。基板は、レベ
ンソン型位相シフト部において、露光光を透過する第１
の光透過領域と、遮光領域を挟んで第１の光透過領域と
隣り合いかつ第１の光透過領域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の光透過領域と
を有し、ハーフトーン型位相シフト部においては互いに
隣接し、露光光を透過する第３および第４の光透過領域
を有している。半遮光シフタ膜は、遮光領域および第３
の光透過領域において基板の表面を覆い、かつ第１、第
２および第４の光透過領域において基板の表面を露出す
る。遮光膜は、遮光領域において半遮光シフタ膜の全面
を覆い、第３の光透過領域において半遮光シフタ膜の表
面を露出し、かつ第１、第２および第４の光透過領域に
おいて基板の表面を露出している。この半遮光シフタ膜
は、３％以上３０％以下の透過率を有し、かつ半遮光シ
フタ膜の透過前の露光光の位相が透過後の露光光の位相
と異なった位相となるように形成されている。

【００５１】これにより、本発明の１の局面に従う位相
シフトマスクでは、高精度なアライメントが不要で、か
つ製造工程が簡略化できるとともに欠陥を少なくするこ
とができる。

【００５２】上記局面において好ましくは、半遮光シフ
タ膜は、ＭｏＳｉＯ_XＮ_Y、ＣｒＯ _XＮ_Y、ＷＳｉＯ_X
Ｎ_Y、ＳｉＯ_XＮ_Y、ＳｉＮ_Xからなる群から選ばれる
少なくとも１種である。半遮光シフタ膜に適切な材料を
選ぶことにより、３％以上３０％以下の透過率を有する
とともに、半遮光シフタ膜の透過前の露光光の位相が透
過後の位相と異なった位相にすることができる。

【００５３】本発明の他の局面に従う位相シフトマスク
は、基板と、半遮光シフタ膜と、遮光膜とを備えてい
る。基板は、露光光を透過する第１の光透過領域と、遮
光領域を挟んで第１の光透過領域と隣り合いかつ第１の
光透過領域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の光透過領域とを有している。半遮
光シフタ膜は、遮光領域において基板の表面を覆い、か
つ第１および第２の光透過領域において基板の表面を露
出している。遮光膜は、遮光領域において半遮光シフタ
膜の全面を覆い、かつ第１および第２の光透過領域にお
いて基板の表面を露出している。この半遮光シフタ膜
は、３％以上３０％以下の透過率を有し、かつ半遮光シ
フタ膜の透過前の露光光の位相が透過後の露光光の位相
と異なった位相となるように形成されている。

【００５４】これにより、本発明の他の局面に従う位相
シフトマスクでは、高精度のアライメントが不要で、か
つ製造工程が簡略化できるとともに欠陥を少なくするこ
とができる。

【００５５】本発明の位相シフトマスクを用いたパター
ン形成方法は、ウェハに塗布されたフォトレジストの所
定領域に位相シフトマスクを用いて露光を行なうパター
ン形成方法であって、その位相シフトマスクは、基板
と、半遮光シフタ膜と、遮光膜とを備えている。基板
は、レベンソン型位相シフト部において、露光光を透過
する第１の光透過領域と、遮光領域を挟んで第１の光透
過領域と隣り合いかつ第１の光透過領域を透過する露光
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
過領域とを有し、ハーフトーン型位相シフト部において
は互いに隣接し露光光を透過する第３および第４の光透
過領域を有している。半遮光シフタ膜は、遮光領域およ
び第３の光透過領域において基板の表面を覆い、かつ第
１、第２および第４の光透過領域において基板の表面を
露出する。遮光膜は、遮光領域において半遮光シフタ膜
の全面を覆い、第３の光透過領域において半遮光シフタ
膜の表面を露出し、かつ第１、第２および第４の光透過
領域において基板の表面を露出している。この半遮光シ
フタ膜は、３％以上３０％以下の透過率を有し、かつ半
遮光シフタ膜の透過前の露光光の位相が透過後の露光光
の位相と異なった位相となるように形成されている。こ
の位相シフトマスクを透過した露光光がフォトレジスト
に照射される。露光されたフォトレジストが現像される
ことによりパターニングされる。

【００５６】本発明の位相シフトマスクを用いたパター
ン形成方法では、レベンソン型位相シフト部とハーフト
ーン型位相シフト部との双方において高い解像度が得ら
れる。このため、密集線、孤立明線、孤立暗線のいずれ
についても高い解像度を得ることができる。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図に基づいて説明する。

【００５８】図１（ａ）は、本発明の一実施の形態にお
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１（ｂ）は、ウェハ上の光強度を示す図であ
る。

【００５９】図１（ａ）を参照して、本実施の形態の位
相シフトマスク１０は、レベンソン型位相シフト部とハ
ーフトーン型位相シフト部とを有している。石英基板１
のレベンソン型位相シフト部には、溝１ａが形成されて
いる。この溝１ａが形成されている領域が第１の光透過
領域Ｔｎ₁ をなし、溝１ａが形成されていない領域が第
２の光透過領域Ｔａ₁ をなしている。そしてこの第１の
光透過領域Ｔｎ₁ と第２の光透過領域Ｔａ₁ 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。

【００６０】また第１の光透過領域Ｔｎ₁ と第２の光透
過領域Ｔａ₁ とに挟まれる領域には遮光領域Ｓ₁ が配置
されている。この遮光領域Ｓ₁ では、石英基板１の表面
上に、半遮光シフタ膜３と遮光膜５とが積層して形成さ
れている。

【００６１】ハーフトーン型位相シフト部には、第３お
よび第４の光透過領域Ｔｎ₂ 、Ｔａ ₂ とが設けられてい
る。第３の光透過領域Ｔｎ₂ では石英基板１の表面が露
出している。第４の光透過領域Ｔａ₂ では石英基板１上
に、３％以上３０％以下の透過率を有し露光光の強度を
減衰させ、かつ露光光の位相を１８０°変換する半遮光
シフタ膜３が形成されている。そしてこの半遮光シフタ
膜３の表面上に遮光膜はなく、その表面は露出してい
る。第４の光透過領域Ｔａ₂ には半遮光シフタ膜３が形
成されているため、第３の光透過領域Ｔｎ₂ と第４の光
透過領域Ｔａ₂ とは、各々透過する露光光の位相が１８
０度異なるように構成されている。

【００６２】レベンソン型位相シフト部とハーフトーン
型位相シフト部との間には遮光領域Ｓｏが設けられてい
る。この遮光領域Ｓｏでは、石英基板１上に半遮光シフ
タ層３と遮光膜５とが積層して形成されている。

【００６３】この半遮光シフタ膜３がたとえばＭｏＳｉ
Ｏ_XＮ_Yよりなる場合には、半遮光シフタ膜３のｉ線
（波長３６５ｎｍ）での透過率が４％で、ｉ線に対する
屈折率が１．９であり、その膜厚は１９８０Åであり、
さらにこの膜厚に相当する空気層に対して半波長光路長
が長くなるように形成され、ハーフトーン位相シフタと
して働く。

【００６４】遮光膜５はたとえばＣｒ（クロム）よりな
り、半遮光シフタ膜３の表面全面に形成されている。こ
の遮光膜５は、たとえば１０００Åの膜厚で光学濃度は
３で透過率は０．１％であるため、実質的に遮光膜とし
て働く。

【００６５】溝１ａの深さＤ₁ は、第１および第２の光
透過領域Ｔｎ₁ 、Ｔａ₁ 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４０５０Å
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。

【００６６】図１（ｂ）は、こ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。図１
（ｂ）を参照して、レベンソン型位相シフト部において
第１の光透過領域Ｔｎ₁ と第２の光透過領域Ｔａ₁ とを
透過した露光光は、図中一点鎖線で示すように実質的に
１８０度異なる位相を有し、かつ遮光領域Ｓ₁ 内で互い
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、その遮光領域Ｓ ₁ に
おいて光強度０の部分を必ず有する。よって、第１およ
び第２の光透過領域Ｔｎ₁ 、Ｔａ₁ と遮光領域Ｓ₁ との
光強度差を十分に設けることができる。

【００６７】ハーフトーン型位相シフト部において、半
遮光シフタ膜３は３％以上３０％以下の透過率を有し、
露光光の強度を減衰させるとともに、透過光の位相を１
８０度変換する役割もなす。このため、第４の光透過領
域Ｔａ₂ も露光光をある程度透過する。よって、第３の
光透過領域Ｔｎ₂ を透過した露光光と第４の光透過領域
Ｔａ₂ を透過した露光光とは、図中一点鎖線で示すよう
に実質的に１８０度異なる位相を有し、かつ露光パター
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。

【００６８】なお、図１（ｂ）において、第２および第
３の光透過領域Ｔａ₁ 、Ｔｎ₂ とのウェハ上の光強度
は、実線と一点鎖線は本来そのピーク部近傍において重
なっているが、説明の便宜上実線と一点鎖線をずらして
示している。

【００６９】以上より、本実施の形態の位相シフトマス
クが、レベンソン型位相シフト部とハーフトーン型位相
シフト部との双方において高い解像度が得られる。この
ため、密集線、孤立明線、孤立暗線のいずれについても
高い解像度を得ることができる。

【００７０】次に、本実施の形態の位相シフトマスクを
用いて、フォトレジストをパターニングする方法につい
て説明する。

【００７１】たとえば縮小露光方法によって、位相シフ
トマスクを透過した露光光が、ウェハ上に塗布されたフ
ォトレジストに照射される。この位相シフトマスクを透
過した露光光のウェハ上での光強度分布は、図１（ｂ）
に示すようになる。このようにフォトレジストは露光さ
れた後、現像されて所定の形状にパターニングされる。

【００７２】ここでフォトレジストがたとえばポジ型の
場合には、図１（ｂ）において所定の強度以上の露光強
度で露光されたフォトレジストの部分が現像により除去
される。つまり、第１〜第３の光透過領域Ｔｎ₁、Ｔａ
₁，Ｔｎ₂を透過した露光光が照射されたフォトレジス
トの部分が除去される。また、フォトレジストがたとえ
ばネガ型の場合には、図１（ｂ）において所定の強度以
下の露光強度で露光されたフォトレジストの部分が現像
により除去される。つまり、第４の光透過領域Ｔａ₂と
遮光領域Ｓ₀、Ｓ₁とを透過した露光光が照射されたフ
ォトレジストの部分が除去される。

【００７３】なお、パターニングされたフォトレジスト
をマスクとして下層の被エッチング膜にエッチングを施
すことにより、被エッチング膜を所望の形状にパターニ
ングすることができる。

【００７４】次に、本実施の形態の位相シフトマスクの
製造方法について説明する。図２〜図６は、本発明の一
実施の形態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２を参照して、６．
３５ｍｍの厚みを有する石英基板１の表面上に、たとえ
ばＭｏＳｉＯ_XＮ_Yよりなる半遮光シフタ膜３が１９８
０Åの膜厚で形成される。この半遮光膜３の表面全面
に、たとえばＣｒよりなる遮光膜５が１０００Åの膜厚
で形成される。このようにして、マスクブランクス１０
ａが準備される。

【００７５】図３を参照して、遮光膜５上に、電子ビー
ムレジスト７ａが５０００Å程度の膜厚で塗布される。
この電子ビームレジスト７ａは、電子ビーム（ＥＢ）露
光器により、遮光領域Ｓ₁ ，Ｓｏと第４の光透過領域Ｔ
ａ₂ とに残存されるように露光され、現像される。この
ようにして形成されたレジストパターン７ａをマスクと
して、半遮光シフタ膜３の表面が露出するまで遮光膜５
にウエットエッチングが行なわれる。この後、レジスト
パターン７ａが除去される。そして遮光膜５のパターン
について、欠陥の検査および修正が行なわれる。

【００７６】図４を参照して、次いで、半遮光シフタ膜
３が、遮光膜５をマスクとして、ＣＦ₄ ／Ｏ₂ によるリ
アクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によりエッチン
グされパターニングされる。そしてこの半遮光シフタ膜
３のパターンについて欠陥の検査および修正が行なわれ
る。

【００７７】図５を参照して、石英基板１の表面全面に
電子ビームレジスト７ｂが塗布され、ＥＢ露光器によ
り、所望の形状にパターニングされる。これにより、第
１の光透過領域Ｔｎ₁ の石英基板１の表面が露出するよ
うに電子ビームレジストパターン７ｂが形成される。そ
してこの電子ビームレジストパターン７ｂをマスクとし
て、エッチングを行なうことで、石英基板１に溝１ａが
形成される。

【００７８】この溝１ａの深さは、たとえば露光光とし
てｉ線が用いられる場合には約４０５０Åとなるよう
に、ＫｒＦエキシマレーザ光が用いられる場合には約２
７２０Åとなるように形成される。

【００７９】この後、電子ビームレジストパターン７ｂ
が除去される。図６を参照して、再び、石英基板１の表
面全面に電子ビームレジスト７ｃが塗布され、ＥＢ露光
器により、所望の形状にパターニングされる。これによ
り、ハーフトーン型位相シフト部が露出するように電子
ビームレジストパターン７ｃが形成される。この電子ビ
ームレジストパターン７ｃをマスクとして、ハーフトー
ン型位相シフト部の遮光膜５が除去される。この後、電
子ビームレジストパターン７ｃが除去され、図１（ａ）
に示す本実施の形態の位相シフトマスク１０が完成す
る。

【００８０】なお、本実施の形態の位相シフトマスクに
おいては、半遮光シフタ膜３は、３％以上３０％以下の
透過率を有していなければならない。このことについて
以下に詳細に説明する。

【００８１】図７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７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、半遮光シフタ膜３の透過率が３０％を超
えると、半遮光シフタ膜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、半遮光シフタ膜３の透過率は３０％以
下でなければならない。

【００８２】また、半遮光シフタ膜３を透過した光の強
度が弱すぎると図１（ｂ）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る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。半遮光シフタ膜３の
透過率を３％より小さくすると、この半遮光シフタ膜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、半遮光シフタ膜３の透
過率は３％以上でなければならない。

【００８３】以上より、半遮光シフタ膜３は３％以上３
０％以下の透過率を有していなければならない。

【００８４】次に、図１においてレベンソン型位相シフ
ト部とハーフトーン型位相シフト部との間の遮光領域Ｓ
ｏの幅Ｌ₁ について考察した結果を説明する。

【００８５】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
る遮光領域の寸法（Space Width ）と焦点深度（ＤＯ
Ｆ）との関係を示すグラフである。

【００８６】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領域の寸法）である。この
図からわかるように、マスクの遮光領域の寸法がウェハ
上で０．７μｍより小さいときには、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。

【００８７】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領域の寸法が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。

【００８８】このウェハ上に照射された遮光領域の寸法
を位相シフトマスク上での遮光領域の寸法に換算するに
は、投射光学系の倍率を考慮する必要がある。通常、位
相シフトマスクの回路パターンは、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に照射される。
仮りに、位相シフトマスクの回路パターンが５倍に縮小
されてフォトレジストに照射されるとすれば、位相シフ
トマスク上において５μｍの寸法はフォトレジスト上で
１μｍの寸法に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上に照射された遮
光領域の寸法が２λであれば、位相シフトマスク上での
遮光領域の寸法は２λ×ｎになる。

【００８９】つまり、図１（ａ）において遮光領域Ｓｏ
の幅Ｌ₁ が２λ×ｎより小さい場合には、第２の光透過
領域Ｔａ₁ を透過した露光光と第４の光透過領域Ｔａ₂
を透過した露光光とが重なり合う。またこの幅Ｌ₁ が２
λ×ｎ以上の場合には、第２の光透過領域Ｔａ₁ を透過
した露光光と第４の光透過領域Ｔａ₂ を透過した露光光
とが重なり合うことはない。

【００９０】以上のことを考慮して、レベンソン型位相
シフト部とハーフトーン型位相シフト部との間の遮光領
域Ｓｏの幅Ｌ₁ が設定されてもよい。

【００９１】本実施の形態の位相シフトマスク１０の製
造方法では、図４と図５とに示すように半遮光シフタ膜
３がパターニングされた後、その半遮光シフタ膜３をマ
スクとして石英基板１に溝１ａが形成される。つまり、
半遮光シフタ膜３がパターニングされた後にシフタパタ
ーンが形成される。このため、下地のシフタパターンを
形成した後にこのシフタパターンに合せて、半遮光シフ
タ膜３をパターニングする必要はない。このため、従来
例において必要であった高精度なアライメントは不要と
なる。

【００９２】また、本実施の形態の製造方法では、露光
光の強度を減衰させるとともに、その位相を１８０度変
換する半遮光シフタ膜３が用いられている。このため、
ハーフトーン型位相シフタ部において、露光光の強度を
減衰させるための半遮光膜と露光光の位相を１８０度変
換するシフタ膜とを別個に形成する必要がない。よっ
て、成膜工程を従来例よりも減らすことができ、製造工
程を簡略化することができる。

【００９３】また本実施の形態の製造方法では、図２に
示すブランクス１０ａを準備した後に、レジスト以外の
膜を新たに形成する必要はない。このため、膜や基板を
パターニングした後に新たな膜を形成することによる膜
の欠陥の発生を防止することができる。

【００９４】以上より、本実施の形態の位相シフトマス
クでは、高精度なアライメントが不要で、かつ製造工程
が簡略化できるとともに欠陥を少なくすることができ
る。

【００９５】なお、本実施の形態においては、図１
（ａ）に示すようにレベンソン型位相シフト部とハーフ
トーン型位相シフト部との間に遮光領域Ｓｏが設けられ
ているが、図９（ａ）に示すようにレベンソン型位相シ
フト部とハーフトーン型位相シフト部との間に遮光領域
がなくてもよい。この場合、レベンソン型位相シフト部
に隣接する第４の光透過領域Ｔａ₂ の幅Ｌ₂ が２λ×ｎ
以上であることが好ましい。

【００９６】なぜなら、第４の光透過領域Ｔａ₂ の幅Ｌ
₂ が２λ×ｎより小さい場合には、図９（ｂ）におい
て、レベンソン型位相シフト部の第２の光透過領域Ｔａ
₁ を透過した露光光とハーフトーン型位相シフト部の第
３の光透過領域Ｔｎ₂ を透過した露光光とが重なり合っ
てしまい、高い解像度を得ることができなくなるからで
ある。

【００９７】なお、半遮光シフタ膜３は、ＭｏＳｉＯ_X
Ｎ_Yについて説明したが、これ以外に、ＣｒＯ_XＮ
_Y（クロムオキシナイトライド）、ＷＳｉＯ_XＮ_Y（タ
ングステンシリサイドのオキシナイトライド）、ＳｉＯ
_XＮ_Y（シリコンオキシナイトライド）、ＳｉＮ_X（シ
リコンナイトライド）のいずれよりなっていてもよい。

【００９８】また半遮光シフタ膜３は、上述した材質の
ものに限られず、透過率が３％以上３０％以下であり、
かつ露光光の位相を約１８０度反転させるものであれば
よい。

【００９９】上記の実施の形態において、石英基板１
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。

【０１００】また遮光膜５はＣｒ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５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５に適用すること
が可能である。

【０１０１】今回開示され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て特許請求
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。

【０１０２】

【発明の効果】本発明の位相シフトマスクの製造方法
は、レベンソン型位相シフト部とハーフトーン型位相シ
フト部とを有する位相シフトマスクの製造方法であっ
て、まず基板の表面全面に半遮光シフタ膜と遮光膜とが
順次積層して形成される。この半遮光シフタ膜は、３％
以上３０％以下の透過率を有し、かつ半遮光シフタ膜の
透過前の露光光の位相が透過後の露光光の位相と異なっ
た位相となるように形成される。そして遮光膜と半遮光
シフタ膜とが選択的に除去されることにより、遮光膜と
半遮光シフタ膜とがレベンソン型位相シフト部の遮光領
域を挟んで互いに隣り合う第１および第２の光透過領域
とハーフトーン型位相シフト部の第３の光透過領域に隣
接する第４の光透過領域との基板の表面を露出させ、か
つレベンソン型位相シフト部の遮光領域とハーフトーン
型位相シフト部の第３の光透過領域との基板表面を覆
う。そして第１の光透過領域を透過する露光光の位相が
第２の光透過領域を透過する露光光の位相と異なるよう
に、第１および第２の光透過領域のいずれかの露出した
基板の表面全面に溝が形成される。そして第３の光透過
領域の遮光膜が除去される。

【０１０３】本発明の位相シフトマスクの製造方法で
は、半遮光シフタ膜を選択的に除去した後に基板表面に
溝が形成される。このため、基板に溝を形成した後に、
半遮光シフタ膜を選択的に除去する必要がないため、半
遮光シフタ膜を選択的に除去する時に高精度なアライメ
ントが不要となる。

【０１０４】また、半遮光シフタ膜が用いられているた
め、ハーフトーン型位相シフト部において、半遮光膜と
シフタ膜とを別個に形成する必要はない。よって、成膜
工程を第２の従来例より減らすことができ、製造工程を
簡略化することができる。

【０１０５】また、基板表面に半遮光シフタ膜と遮光膜
とを積層した後に、レジスト以外の膜を形成する必要は
ない。このため、半遮光シフタ膜と遮光膜もしくは基板
を選択的に除去した後に新たに成膜を行なうことによる
膜の欠陥の発生を防止される。したがって、欠陥の少な
い位相シフトマスクを作製することができる。

【０１０６】本発明の１の局面に従う位相シフトマスク
はレベンソン型位相シフト部とハーフトーン型位相シフ
ト部とを有する位相シフトマスクであって、基板と、半
遮光シフタ膜と、遮光膜とを備えている。基板は、レベ
ンソン型位相シフト部において、露光光を透過する第１
の光透過領域と、遮光領域を挟んで第１の光透過領域と
隣り合いかつ第１の光透過領域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の光透過領域と
を有し、ハーフトーン型位相シフト部においては互いに
隣接し、露光光を透過する第３および第４の光透過領域
を有している。半遮光シフタ膜は、遮光領域および第３
の光透過領域において基板の表面を覆い、かつ第１、第
２および第４の光透過領域において基板の表面を露出す
る。遮光膜は、遮光領域において半遮光シフタ膜の全面
を覆い、第３の光透過領域において半遮光シフタ膜の表
面を露出し、かつ第１、第２および第４の光透過領域に
おいて基板の表面を露出している。この半遮光シフタ膜
は、３％以上３０％以下の透過率を有し、かつ半遮光シ
フタ膜の透過前の露光光の位相が透過後の露光光の位相
と異なった位相となるように形成されている。

【０１０７】これにより、本発明の１の局面に従う位相
シフトマスクでは、高精度のアライメントが不要で、か
つ製造工程が簡略できるとともに欠陥を少なくすること
ができる。

【０１０８】上記局面において好ましくは、半遮光シフ
タ膜は、ＭｏＳｉＯ_XＮ_Y、ＣｒＯ _XＮ_Y、ＷＳｉＯ_X
Ｎ_Y、ＳｉＯ_XＮ_Y、ＳｉＮ_Xからなる群から選ばれる
少なくとも１種である。

【０１０９】半遮光シフタ膜に適切な材料を選ぶことに
より、３％以上３０％以下の透過率を有するとともに、
半遮光シフタ膜の透過前の露光光の位相が透過後の位相
と異なった位相にすることができる。

【０１１０】本発明の他の局面に従う位相シフトマスク
は、基板と、半遮光シフタ膜と、遮光膜とを備えてい
る。基板は、露光光を透過する第１の光透過領域と、遮
光領域を挟んで第１の光透過領域と隣り合いかつ第１の
光透過領域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の光透過領域とを有している。半遮
光シフタ膜は、遮光領域において基板の表面を覆い、か
つ第１および第２の光透過領域において基板の表面を露
出している。遮光膜は、遮光領域において半遮光シフタ
膜の全面を覆い、かつ第１および第２の光透過領域にお
いて基板の表面を露出している。この半遮光シフタ膜
は、３％以上３０％以下の透過率を有し、かつ半遮光シ
フタ膜の透過前の露光光の位相が透過後の露光光の位相
と異なった位相となるように形成されている。

【０１１１】これにより、本発明の他の局面に従う位相
シフトマスクでは、高精度のアライメントが不要で、か
つ製造工程が簡略化できるとともに欠陥を少なくするこ
とができる。

【０１１２】本発明の位相シフトマスクを用いたパター
ン形成方法は、ウェハに塗布されたフォトレジストの所
定領域に位相シフトマスクを用いて露光を行なうパター
ン形成方法であって、その位相シフトマスクは、基板
と、半遮光シフタ膜と、遮光膜とを備えている。基板
は、レベンソン型位相シフト部において、露光光を透過
する第１の光透過領域と、遮光領域を挟んで第１の光透
過領域と隣り合いかつ第１の光透過領域を透過する露光
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
過領域とを有し、ハーフトーン型位相シフト部において
は互いに隣接し露光光を透過する第３および第４の光透
過領域を有している。半遮光シフタ膜は、遮光領域およ
び第３の光透過領域において基板の表面を覆い、かつ第
１、第２および第４の光透過領域において基板の表面を
露出する。遮光膜は、遮光領域において半遮光シフタ膜
の全面を覆い、第３の光透過領域において半遮光シフタ
膜の表面を露出し、かつ第１、第２および第４の光透過
領域において基板の表面を露出している。この半遮光シ
フタ膜は、３％以上３０％以下の透過率を有し、かつ半
遮光シフタ膜の透過前の露光光の位相が透過後の露光光
の位相と異なった位相となるように形成されている。こ
の位相シフトマスクを透過した露光光がフォトレジスト
に照射される。露光されたフォトレジストが現像される
ことによりパターニングされる。

【０１１３】本発明の位相シフトマスクを用いたパター
ン形成方法では、レベンソン型位相シフト部とハーフト
ーン型位相シフト部との双方において高い解像度が得ら
れる。このため、密集線、孤立明線、孤立暗線のいずれ
についても高い解像度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態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（ａ）とその位相シフ
トマスクを透過した露光光のウェハ上の光強度を示す図
（ｂ）である。

【図２】本発明の一実施の形態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。

【図３】本発明の一実施の形態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。

【図４】本発明の一実施の形態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。

【図５】本発明の一実施の形態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。

【図６】本発明の一実施の形態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。

【図７】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
との関係を示す図である。

【図９】レベンソン型位相シフト部とハーフトーン型
位相シフト部との間に遮光領域がない場合の本実施の形
態の位相シフトマスクの構成を示す概略断面図（ａ）
と、その位相シフトマスクを透過した露光光のウェハ上
の光強度を示す図（ｂ）である。

【図１０】通常のフォトマスクを使用したときのマス
ク断面（ａ）、マスク上の電場（ｂ）およびウェハ上の
光強度（ｃ）について説明するための図である。

【図１１】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（ａ）、マスク上の電場（ｂ）お
よびウェハ上の光強度（ｃ）について説明するための図
である。

【図１２】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（ａ）、マスク上の電場（ｂ）
およびウェハ上の光強度（ｃ）について説明するための
図である。

【図１３】第１の従来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１４】第１の従来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。

【図１５】第１の従来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。

【図１６】第１の従来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。

【図１７】第１の従来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。

【図１８】第２の従来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１９】第２の従来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。

【図２０】第２の従来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。

【図２１】第２の従来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。

【図２２】第２の従来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。

【図２３】第２の従来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。

【符号の説明】

１石英基板、３半遮光シフト膜、５遮光膜、１０
位相シフトマスク、Ｔｎ₁ 第１の光透過領域、Ｔａ
₁ 第２の光透過領域、Ｔｎ₂ 第３の光透過領域、Ｔ
ａ₂ 第４の光透過領域、Ｓ₁ 、Ｓｏ遮光領域。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レベンソン型位相シフト部とハーフトー
ン型位相シフト部とを有する位相シフトマスクの製造方
法であって、基板の表面全面に半遮光シフタ膜と遮光膜とを順次積層
して形成する工程を備え、前記半遮光シフタ膜は、３％以上３０％以下の透過率を
有し、かつ前記半遮光シフタ膜の透過前の露光光の位相
が透過後の露光光の位相と異なった位相となるように形
成され、さらに、前記遮光膜と前記半遮光シフタ膜とを選択的に除去する
ことにより、前記遮光膜と前記半遮光シフタ膜とが前記
レベンソン型位相シフト部の遮光領域を挟んで互いに隣
り合う第１および第２の光透過領域と前記ハーフトーン
型位相シフト部の第３の光透過領域に隣接する第４の光
透過領域との前記基板の表面を露出させ、かつ前記レベ
ンソン型位相シフト部の前記遮光領域と前記ハーフトー
ン型位相シフト部の前記第３の光透過領域との前記基板
表面を覆う工程と、前記第１の光透過領域を透過する露光光の位相が前記第
２の光透過領域を透過する露光光の位相と異なるよう
に、前記第１および第２の光透過領域のいずれかの露出
した前記基板の表面全面に溝を形成する工程と、前記第３の光透過領域の前記遮光膜を除去する工程とを
備えた、位相シフトマスクの製造方法。
【請求項２】レベンソン型位相シフト部とハーフトー
ン型位相シフト部とを有する位相シフトマスクであっ
て、前記レベンソン型位相シフト部において露光光を透過す
る第１の光透過領域と、遮光領域を挟んで前記第１の光
透過領域と隣り合いかつ前記第１の光透過領域を透過す
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
の光透過領域とを有し、前記ハーフトーン型位相シフト
部においては互いに隣接し、露光光を透過する第３およ
び第４の光透過領域を有する基板と、前記遮光領域および前記第３の光透過領域において前記
基板の表面を覆い、かつ前記第１、第２および第４の光
透過領域において前記基板の表面を露出する半遮光シフ
タ膜と、前記遮光領域において前記半遮光シフタ膜の全面を覆
い、かつ前記第３の光透過領域において前記半遮光シフ
タ膜の表面を露出し、かつ前記第１、第２および第４の
光透過領域において前記基板の表面を露出する遮光膜と
を備え、前記半遮光シフタ膜は、３％以上３０％以下の透過率を
有し、かつ前記半遮光シフタ膜の透過前の露光光の位相
が透過後の露光光の位相と異なった位相となるように形
成されている、位相シフトマスク。
【請求項３】前記半遮光シフタ膜は、ＭｏＳｉＯ_XＮ
_Y、ＣｒＯ_XＮ_Y、ＷＳｉＯ_XＮ_Y、ＳｉＯ_XＮ_Y、Ｓ
ｉＮ_Xからなる群から選ばれる少なくとも１種である、
請求項２に記載の位相シフトマスク。
【請求項４】露光光を透過する第１の光透過領域と、
遮光領域を挟んで前記第１の光透過領域と隣り合いかつ
前記第１の光透過領域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の光透過領域とを有する
基板と、前記遮光領域において前記基板の表面を覆い、かつ前記
第１および第２の光透過領域において前記基板の表面を
露出する半遮光シフタ膜と、前記遮光領域において前記半遮光シフタ膜の全面を覆
い、かつ前記第１および第２の光透過領域において前記
基板の表面を露出する遮光膜とを備え、前記半遮光シフタ膜は、３％以上３０％以下の透過率を
有し、かつ前記半遮光シフタ膜の透過前の露光光の位相
が透過後の露光光の位相と異なった位相となるように形
成されている、位相シフトマスク。
【請求項５】ウェハに塗布されたフォトレジストの所
定領域に位相シフトマスクを用いて露光を行なうパター
ン形成方法であって、前記位相シフトマスクは、レベンソン型位相シフト部とハーフトーン型位相シフト
部とを有する位相シフトマスクであって、前記レベンソン型位相シフト部において露光光を透過す
る第１の光透過領域と、遮光領域を挟んで前記第１の光
透過領域と隣り合いかつ前記第１の光透過領域を透過す
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
の光透過領域とを有し、前記ハーフトーン型位相シフト
部においては互いに隣接し、露光光を透過する第３およ
び第４の光透過領域を有する基板と、前記遮光領域および前記第３の光透過領域において前記
基板の表面を覆い、かつ前記第１、第２および第４の光
透過領域において前記基板の表面を露出する半遮光シフ
タ膜と、前記遮光領域において前記半遮光シフタ膜の全面を覆
い、かつ前記第３の光透過領域において前記半遮光シフ
タ膜の表面を露出し、かつ前記第１、第２および第４の
光透過領域において前記基板の表面を露出する遮光膜と
を備え、前記半遮光シフタ膜は３％以上３０％以下の透過率を有
し、かつ前記半遮光シフタ膜の透過前の露光光の位相が
透過後の露光光の位相と異なった位相となるように形成
されており、前記位相シフトマスクを透過した露光光を前記フォトレ
ジストに照射する工程と、露光された前記フォトレジストを現像することによりパ
ターニングする工程とを備えた、位相シフトマスクを用
いたパターン形成方法。