JP4645076B2

JP4645076B2 - 位相シフトマスクおよびその製造方法およびパターン転写方法

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Application number: JP2004189357A
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Inventors: 陽坂田; 尚子伊藤; 敏雄小西
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Publication date: 2011-03-09
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Description

本発明は、例えば半導体集積回路等の製造工程で、回路パターンの転写に用いられる位相シフト型フォトマスクおよびその製造方法およびパターン転写方法に関する。

従来、半導体素子や薄膜磁気ヘッドあるいは液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合にフォトマスクに形成されたパターンの像を、表面にフォトレジスト等の感光剤を塗布された基板上に投影光学系を介して投影する露光方式が使用されている。近年、基板上のショット領域に投影されるパターン形状の微細化に伴い、使用される露光用照明光（以下、露光光と記す）は短波長化される傾向にある。すなわち、これまで主流だった水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を用いた露光装置が実用化されている。近年ではさらなるパターンの形状の微細化を目指してＦ２レーザー（波長１５７ｎｍ）を用いた露光方法の開発も進められている。

また、露光光の短波長化の他に投影露光光学系の解像度を向上させる一手法としてフォトマスク上の隣接する２個所の透明部分を透過する光の位相を変え、パターン解像度を向上させる光学的な効果を用いた位相シフト法が採用されてきている。この方法としては透過型（レベンソン）位相シフトマスクや減衰型（ハーフトーン）位相シフトマスクが考案されている。

従来の透過型位相シフトマスクは基板表面の透過部パターン部において位相シフトを所望する位置に基板表面から断面深さ方向に彫り込んだ凹部を形成する。一方、減衰型位相シフトマスクではシフターと呼ばれるシフトパターン膜を基板表面上に形成することで露光光の透過部の位相反転制御を行うことをその原理としていた。位相シフト部の膜厚をｄ、屈折率をｎ、露光波長をλとするとき、ｄ＝λ／２（ｎ−１）の関係を満たすように形成することで位相反転制御を行う。この位相反転制御では隣接する透過部の透過光と逆位相（約１８０度のずれ）であるため、パターン境界部で光強度がゼロとなり、パターンが分離し解像度が向上する。

また、透過型位相シフトマスクではパターンの微細化や隣接するパターン間の距離が近接、高密度化することにより、位相反転凹部の側壁の影響による凹部の光量低下が発生する問題が無視できず、非位相反転部にも凹部を形成する発明（特許文献１及び図１１参照）がなされている。図１１は、従来の透過型位相シフトマスクの一例の側断面図で、透明基板１０の片側面にパターン１１０Ａと、非位相シフト透明部１１０Ｂ及び位相シフト透明部１１０Ｃが形成されている。非位相シフト透明部１１０Ｂ及び位相シフト透明部１１０Ｃの露出した透明基板表面には凹部が形成されている。また、基板内部を透過してくる露光光が開口部の彫り込みの有無でその透過光強度が変化するため、凹部が金属または金属酸化物で形成した遮光部の下層にアンダーカットされ、遮光部材が下地基板からオーバーハングした構造（庇）の出願や、このオーバーハング（庇）を解消するため凹部断面形状を斜面とし、遮光膜を垂直断面ではなく斜面に形成した構造の発明（特許文献２）がなされている。

以下に公知文献を記す。
特開平０７−３０６５２４号公報特開２００２−２６８１９７号公報

従来技術の透過型位相シフトマスクは遮光部（庇）の構造強度や位相反転部と非位相反転部それぞれの形成のために２回露光（リソグラフィを２回繰り返す）するなど製造工程の複雑化が免れなかった。さらに、位相反転部の凹部深さのエッチングでは深さを制限するストッパー（終点）層の形成は不可能である。減衰型位相シフトマスクについても位相シフト部を基板表面上に成膜する必要があり、その透過率と位相角度を両方同時に制御する必要があった。その材料として金属酸化物やＳＯＧ（ＳｐｉｎＯｎＧｌａｓｓ）の方法として塗布やスパッタリング、化学気相成長法、化学液相成長法などが挙げられる。また、透過型位相シフトマスク同様、透過部と位相シフト部の形成のために２回露光する必要があった。さらに、非位相シフト部のエッチングによるパターン形成ではガラス面のエッチングを抑止するストッパー層の必要性を請求した公知技術もある。透過型位相シフトマスクについては基板表面に凹部の形成を必要とし、また、減衰型位相シフトマスクについては単層膜構造については透過率と位相の両方を制御必要がある。従って、場合によっては各々の制御を分離した複数層膜構造が必要となり、構造が複雑であり、工程が増加する問題がある。

本発明の課題は、位相シフトマスクにおいて、基板表面に凹部の形成を必要としない、複数層膜構造を必要としない、構造が単純な位相シフトマスクであり、位相シフトマスクの製造工程が増加しない位相シフトマスクおよびその製造方法およびパターン転写方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、透明基板上の一面上に遮光層を形成し、前記遮光層上にレジストを塗布し、前記レジストを電子線描画装置もしくはレーザー描画装置で露光し現像処理して所定形状に開口部を有した前記レジストが形成されたレジストパターン部を形成し、前記開口部下の前記遮光部に対し薬液もしくはガスによるエッチングを前記透明基板表面に到達するまで行い、前記遮光部上に形成された前記レジストを薬液により溶解、分解もしくは炭化により剥離処理し、さらに、少なくとも１つの前記開口部直下の前記透明基板内部にレーザーアブレーションにより屈折率変化層を形成し、前記屈折率変化部は、前記開口部の開口幅以上の長さで形成し、前記屈折率変化部を透過する透過光と、前記透明基板を透過する透過光との位相差を略１８０度となるように前記屈折率変化部を形成したこと特徴とする位相シフトマスクである。
また、請求項２に係る発明は、透明基板上の一面上に透過率制御層を形成し、前記透過率制御層上にレジストを塗布し、前記レジストを電子線描画装置もしくはレーザー描画装置で露光し現像処理して所定形状に開口部を有した前記レジストが形成されたレジストパターン部を形成し、前記開口部下の前記透過率制御層に対し薬液もしくはガスによるエッチングを前記透明基板表面に到達するまで行い、前記透過率制御層上に形成された前記レジストを薬液により溶解、分解もしくは炭化により剥離処理し、さらに、少なくとも１つの前記透過率制御部直下の前記透明基板内部にレーザーアブレーションにより屈折率変化層を形成し、前記屈折率変化部を透過する透過光と、前記透明基板を透過する透過光との位相差を略１８０度となるように前記屈折率変化部を形成したこと特徴とする位相シフトマスクである。
また、請求項３に係る発明は、透明基板上の一面上に透過率制御層を形成し、前記透過率制御層上にレジストを塗布し、前記レジストを電子線描画装置もしくはレーザー描画装置で露光し現像処理して所定形状に開口部を有した前記レジストが形成されたレジストパターン部を形成し、前記開口部下の前記透過率制御層に対し薬液もしくはガスによるエッチングを前記透明基板表面に到達するまで行い、前記透過率制御層上に形成された前記レジストを薬液により溶解、分解もしくは炭化により剥離処理し、さらに、少なくとも１つの前記開口部直下の前記透明基板内部にレーザーアブレーションにより屈折率変化層を形成し、前記屈折率変化部を透過する透過光と、前記透明基板を透過する透過光との位相差を略１８０度となるように前記屈折率変化部を形成したこと特徴とする位相シフトマスクである

本発明の請求項４に係る発明は、前記屈折率変化部は、透明基板自身の屈折率に対して高屈折率又は低屈折率であることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスクである。

本発明の請求項５に係る発明は、前記屈折率変化部は、高密度化した透明基板又は真空の空孔からなることを特徴とする請求項１、又は２記載の位相シフトマスクである。

本発明は位相シフト効果を有するフォトマスクにおいて、透明基板表面ではなく、透明基板内部に屈折率変化部を発現させ、透明基板内部に位相シフト部を形成した位相シフトマスクである。
本発明の請求項６に係る発明は、前記レーザーアブレーションのレーザーは、フェムト秒（１×１０ ^−１５秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の位相シフトマスクである。
本発明の請求項７に係る発明は、前記レーザーアブレーションのレーザーは、アト秒（１×１０ ^−１８秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の位相シフトマスクである。
本発明の請求項８に係る発明は、前記レーザーアブレーションのレーザーは、ゼプト秒（１×１０ ^−２１秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の位相シフトマスクである。
本発明の請求項９に係る発明は、前記レーザーアブレーションのレーザーは、ヨクト秒（１×１０ ^−２４秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の位相シフトマスクである。
本発明の請求項１０に係る発明は、位相シフトマスクのその位相差を用いて解像度を向上するパターン転写方法において、請求項１乃至５のいずれか１項記載の位相シフトマスクを用い、フォトリソグラフィ法による露光転写で被転写基板上にパターン形成を行うことを特徴とするパターン転写方法である。

本発明の請求項１１に係る発明は、透明基板内部に屈折率変化部を有し、該屈折率変化部を透過する透過光と、透明基板を透過する透過光との位相差を略１８０度とする位相シフトマスクの製造方法において、該屈折率変化部は、透明基板の内部のその位置にレーザ光を収束させ発現するレーザーアブレーションにより形成し、前記屈折率変化部は、前記開口部の開口幅以上の長さで形成することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法である。

本発明は位相シフト効果を有するフォトマスクにおいて、基板表面ではなく、基板内部にレーザー光を収束させて屈折率変化部を形成を発現させるレーザーアブレーションを利用して基板内部にシフト部を形成する。レーザーアブレーションとは、パルス幅が超短パルス光の非線形光学現象を利用したものであり、１光子では吸収を持たない透明媒質内部に集光すると、非線形光学効果により、媒質は集光点近傍の空間的に限定された領域のみで三次元的に局在した構造変化を誘起することが出来る技術である。集光点に集光されたエネルギーにより多光子イオン化が起こり、このとき生成された自由電子が周囲の原子やイオンと衝突し、アバランシェイオン化が起こる。このとき集光点付近ではプラズマ密度が急激に増加すると同時に吸収係数が増加し、光子は電子によって吸収され、微少領域に閉じ込められたプラズマが爆発的に拡散する。この衝撃波により屈折率変化や空孔が形成される。

本発明の請求項１２に係る発明は、前記レーザーアブレーションのレーザーは、フェムト秒（１×１０^−１５秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項４記載の位相シフトマスクの製造方法である。

本発明の請求項１３に係る発明は、前記レーザーアブレーションのレーザーは、アト秒（１×１０^−１８秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項４記載の位相シフトマスクの製造方法である。

本発明の請求項１４に係る発明は、前記レーザーアブレーションのレーザーは、ゼプト秒（１×１０^−２１秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項４記載の位相シフトマスクの製造方法である。

本発明の請求項１５に係る発明は、前記レーザーアブレーションのレーザーは、ヨクト秒（１×１０^−２４秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項４記載の位相シフトマスクの製造方法である。

超短パルスレーザー（フェムト秒レーザー）による微細構造加工技術は、その加工サイズとしてレーザー波長以下に制御可能であり、例えば、波長８００ｎｍのチタン・サファイヤレーザーはＢＢＯ（β−ホウ酸バリウム）結晶板を透過させることにより、第３高調波の２６６ｎｍに変換され、その１／１０から３／５のサイズに制御可能である。

本発明の請求項１０に係る発明は、位相シフトマスクのその位相差を用いて解像度を向上するパターン転写方法において、請求項１乃至５のいずれか１項記載の位相シフトマスクを用い、フォトリソグラフィ法による露光転写で被転写基板上にパターン形成を行うことを特徴とするパターン転写方法である。

係るパターン転写方法によると、被転写基板に形成されたレジストに対して、精度良くパターン露光が可能となり、その結果、半導体等のパターンの製造を、高い歩留まりで行うことができる。

本発明によれば透過型位相シフトマスクにおいては、基板表面への凹部形成を不要にすることにより、遮光膜がある場合は、透明基板の表面は遮光層のみ１回露光（１回リソ）のパターン形成で良い。さらに遮光層のオーバーハング（庇）も無いため、構造強度が低下することが無く、洗浄工程におけるオーバーハング（庇）下部へのゴミの滞留の問題も発生しない。

また、本発明によれば、凹部底面や側壁斜面にも遮光部を設置する従来の構造で、焦点平面が基板表面とは異なる２回目の露光が必要でなくなり従来の欠点を解消する。さらに、薬液でのウエットエッチングによる方法では、凹部深さの終点制御がエッチング液の濃度（飽和溶解度）変化や液温度（化学反応熱）変化により影響をうけるが、本方法では影響が無い。そもそも本発明では基板エッチング薬液自体が不要であり、廃液も発生しない。同様に、腐食性ガスによるドライエッチングによる方法に比べるとエッチングガス自体不要となり、ガスの除害処理も不要となる。ウエット及び、ドライエッチングに共通して被エッチング物質（ガラス基板）とレジストパターンの選択比の概念も不要とする効果がある。また、本発明のレーザアブレーションを用いる方法はガラス内部のみに作用するので加工に伴う発塵の発生も無く、好適である。また、本発明によれば減衰型位相シフトマスクにおいては、位相シフト膜は屈折率制御を必要とせず、透過率のみの制御で良い。さらに、薬液処理による位相シフト膜表面又は内部侵入による変質、例えば透過率、反射率、屈折率等の変化の影響がない。従って、本発明は従来の透過型および減衰型の２つの位相シフトマスクの欠点を解消する。

本発明のパターン転写方法によると、被転写基板に形成されたレジストに対して、精度良くパターン露光が可能となり、その結果、半導体等のパターンの製造を、高い歩留まりで行うことができる。

まず、本発明の位相シフトマスクで必要な位相シフト部の構造について説明する。図１０は、位相シフト部の構造を説明する側断面図で、（ａ）は、本発明の構造であり、（ｂ）は、従来の構造である。位相反転の原理は、位相シフト部の基板材質と環境媒質の屈折率の違いにより、その差分変化する光速度を利用し、位相シフト部と非位相シフト部で通過する露光光の距離を半波長分ずらすことである。すなわち、分岐した露光光により、位相シフト部を透過した光と透明基板の基板基材を透過した光との境界部において光強度がゼロとなることを利用してパターンを分離ことである。位相シフト部の基板断面方向の距離をｄ、透明基板の基板材質の屈折率をｎ２、透明基板が設置される環境媒質の密度をｎ１、露光波長をλとするとき、ｄ＝λ／２（ｎ２−ｎ１）の関係を満たせばよい。

以下に、図１０（ａ）により、本発明の位相シフト部の構造を説明する。露光光は分岐し、透明基板１０の表面位置Ｃより入射し、一方は、位相シフト透明部１１０Ｃを透過し、すなわち、基板材質１０と、位相シフト部１４０と、再度基板材質１０を透過し、透明基板裏面位置Ａから大気中に出射する。また、他方は、非位相シフト透明部１１０Ｂを透過し、すなわち、基板材質１０のみを透過し、透明基板裏面位置Ａから大気中に出射する。この際、透明基板裏面位置Ａでの双方の露光光は位相が反転する。位相シフト部１４０の屈折率は本発明では、例えば真空の場合ゼロであることから、環境媒質の密度ｎ１は従来の大気（空気）の屈折率１の適用ではなく、本構造で新たに生じる位相シフト部１４０の屈折率として発生した真空のゼロを適用する。従って、透過型位相シフトマスクの位相シフト部（１４０）形成ではλをＦ２レーザーの波長１５７ｎｍ、ガラスの屈折率ｎ１を１．５で計算した場合、本発明ではｄ＝１５７／２（１．５−０）＝５２．３ｎｍである。計算式では、本発明の位相シフト部（１４０）は透明基板の層内に形成し、その位相シフト部１４０の深さはＢ２〜Ｂ１までのｄｆとなる。レーザーアブレーションの照射では、透明基板の内部のＢ１の深さ位置にレーザの焦点を合わせ所定の照射条件により照射加工処理し、順次、段階的にＢ２まで焦点位置を移動させ加工処理を行ない本発明の位相シフト部ができる。

図１０（ｂ）により、従来の位相シフト部の構造を説明する。露光光は分岐し、透明基板１０の表面位置Ｃより入射し、一方は、位相シフト透明部１１０Ｃを透過し、すなわち、基板材質１０と、環境媒質の密度ｎ１よりなる凹部の位相シフト部１４０Ａとを透過し、透明基板裏面位置Ａから大気中に出射する。また、他方は、非位相シフト透明部１１０Ｂを透過し、すなわち、基板材質１０のみを透過し、透明基板裏面位置Ａから大気中に出射する。位相シフト部１４０Ａの環境媒質の密度ｎ１は大気（空気）であり、その屈折率は１となる。従って、透過型位相シフトマスクの凹部形成ではλをＦ２レーザーの波長１５７ｎｍ、ガラスの屈折率ｎ１を１．５で計算した場合、図１０（ｂ）に示す従来では、環境媒質の密度ｎ１は従来の大気（空気）の屈折率１となり、凹部膜厚はｄ＝１５７／２（１．５−１）＝１５７ｎｍとなる。計算式では、従来の位相シフト部１４０Ａは透明基板の裏面表面に形成し、その位相シフト部１４０Ａの深さは透明基板裏面位置Ａ〜Ｂまでのｄとなる。

以下、本発明の実施例１の位相シフトマスクの構造を図１に示す。図１はフォトマスク１００の断面図であり、ラインパターン配列の一部である。合成石英を主組成とする透明基板１０に遮光部のパターン１１０Ａと透明基板１０の表面上に位相シフト透明部１１０Ｃと非位相シフト部１１０Ｂが形成されている。パターン１１０Ａは、本発明の位相シフトマスクに用いる露光光の波長に対し、Ｃｒなどの金属や金属酸化物など不透明な材質でフォトリソグラフィ法などで形成されている。位相シフトを発現する位相シフト部１４０は位相シフト透明部１１０Ｃの直下の透明基板１０の断面中に形成する。位相シフト部１４０は位相シフト透明部１１０Ｃの開口幅１５０と同一幅、もしくは大きい寸法で形成する。

本発明の実施例１の位相シフトマスクの製造方法を図２を用いて説明する。実施例１では、従来の透過型の欠点を改善する事例であり、図１に示す構造であり、位相シフト部の形成を遮光部形成後の工程とする。まず、図２（ａ）のような透明基板１０上の一面上に遮光層１１０を形成する。次に遮光層１１０の一面上に電子線もしくは感光性樹脂（以下レジストと記す）２００を塗布（図２（ｂ））し、電子線描画装置もしくはレーザー描画装置でそれぞれ露光し、現像処理して所定形状に電子線または感光性樹脂が形成されたレジストパターン部２１０Ａと非位相シフトレジストパターン部２１０Ｂ、位相シフトレジストパターン部２１０Ｃを形成する。レジストパターン部２１０Ａと２１０Ｂ及び２１０Ｃはそれぞれ図１における遮光部のパターン１１０Ａと非位相シフト部１１０Ｂ、位相シフト透明部１１０Ｃに対応する（図２（ｃ））。次に遮光部のパターン１１０Ａの形成のために遮光部１１０に対しエッチング反応を示す薬液もしくはガスによるエッチングを透明基板１０表面に到達するまで行う（図２（ｄ））。次に遮光部１１０上に形成された感光性樹脂２００を薬液により溶解、分解もしくは炭化などで剥離処理する。この時点で、遮光部パターン１１０Ａと、非位相シフト透明部１１０Ｂ及び位相シフト透明部１１０Ｃが形成される（図２（ｅ））。次に透明基板１０の層中に位相シフト部１４０を位相シフト透明部１１０Ｃ直下にレーザーアブレーションにより所定寸法の屈折率変化層を形成する（図２（ｆ））。位相シフト部１４０の形成はレーザー照射を必要とすることから、遮光膜部のパターン１１０Ａとは反対面側から照射処理を行う。以上の工程により位相シフトマスクを得た。

図２を用いた前記実施例１では位相シフト部１４０の形成は遮光膜部１１０の形成後であったが、遮光膜部１１０の形成前でも可能であり、この場合のレーザー照射方向は透明基板１０の両面のどちらでも良いことは明らかである。

本発明の実施例２の位相シフトマスクの側断面構造を図３に示す。透明基板１０の片側上に非位相シフト透明部３１０Ｂ及び透過率制御パターン３１０Ａが形成され、該透過率制御パターン３１０Ａの直下に位相シフト部１４０が形成されている。

本発明の実施例２の位相シフトマスクの製造方法を図４を用いて説明する。本実施例では従来の減衰型の欠点を改善する事例であり、図３の構造とする。第１の実施例と同様の説明には同一の記号を用いて説明する。まず図４（ａ）のような透明基板１０の上の一面上に透過率制御層３１０を形成する。次に透過率制御層３１０の一面上に電子線もしくは感光性樹脂（以下レジストと記す）２００を塗布し（図４（ｂ））、電子線描画装置もしくはレーザー描画装置でそれぞれ露光し、現像処理して所定形状に電子線または感光性樹脂が形成されたレジストパターン部２１０Ａと、非位相シフト透明部レジストパターン部２１０Ｂを形成する。レジストパターン部２１０Ａと非位相シフト透明部レジストパターン部２１０Ｂは、それぞれ図３における透過率制御部３１０Ａと非位相シフト部３１０Ｂに対応する（図４（ｃ））。次に非位相シフト部３１０Ｂの形成のために透過率制御層３１０に対しエッチング反応を示す薬液もしくはガスによるエッチングを透明基板１０表面に到達するまで行う（図４（ｄ））。次に透過率制御層３１０上に形成された感光性樹脂２００を薬液により溶解、分解もしくは炭化などで剥離処理する。この時点で透過率制御部３１０Ａと非位相シフト透明部３１０Ｂが形成される（図４（ｅ））。次に透明基板１０中に位相シフト部１４０を透過率制御部３１０Ａ直下にレーザーアブレーションにより所定寸法の屈折率変化層を形成する（図４（ｆ））。位相シフト部１４０の形成はレーザー照射を必要とすることから、透過率制御層３１０とは反対面側から照射処理を行う。以上の工程により位相シフトマスクを得た。本実施例による光強度分布を図３に併せて示す。

本発明の実施例３の位相シフトマスクの側断面構造を図５に示す。透明基板１０の片側
上に透過率制御パターン３１０Ａ及び位相シフト透明部３１０Ｃが形成され、該位相シフ
ト透明部３１０Ｃの直下に位相シフト部１４０が形成されている。

本発明の実施例３の位相シフトマスクの製造方法を図６を用いて説明する。製造方法は実施例２と同様であり、同様の説明には同一の番号を用いて説明する。まず図６（ａ）のような透明基板１０の上の一面上に透過率制御層３１０を形成する。次に透過率制御層３１０の一面上に電子線もしくは感光性樹脂２００を塗布し（図６（ｂ））、電子線描画装置もしくはレーザー描画装置でそれぞれ露光し、現像処理して所定形状に電子線または感光性樹脂が形成されたレジストパターン部２１０Ａと位相シフト透明部レジストパターン部２１０Ｃを形成する。レジストパターン部２１０Ａと位相シフト透明部レジストパターン部２１０Ｃはそれぞれ図５における透過率制御部３１０Ａと位相シフト透過部３１０Ｃに対応する（図６（ｃ））。次に位相シフト透明部３１０Ｃの形成のために透過率制御層３１０に対しエッチング反応を示す薬液もしくはガスによるエッチングを透明基板１０表面に到達するまで行う（図６（ｄ））。次に透過率制御層３１０上に形成された感光性樹脂２００を薬液により溶解、分解もしくは炭化などで剥離処理する。この時点で透過率制御部３１０Ａと位相シフト透明部３１０Ｃが形成される（図６（ｅ））。次に透明基板１０中に位相シフト部１４０を位相シフト透過部３１０Ｃ直下にレーザーアブレーションにより所定寸法の屈折率変化層を形成する（図６（ｆ））。位相シフト部１４０の形成はレーザー照射を必要とすることから、透過率制御部３１０Ａとは反対面側から照射処理を行う。以上の工程により位相シフトマスクを得た。本実施例による光強度分布を図５に併せて示す。

以下、本発明の実施例４〜６は従来の位相シフトの構造と本発明の構造を比較したものであり、光近接効果補正パターンにも適用可能とする実施例の一例である。

本発明の実施例４を図７に示す。図７（ａ）は、補助パターンによる位相シフトマスクの平面図で、本パターン１の四方に補助パターン２が近接され配置されている。図７（ｂ）は、従来構造の透過型構造及び減衰型構造の位相シフトマスクの側断面図である。従来の透過型構造は、遮光部１１０よりなる補助パターン２と、本パターン１よりなる構造であり、本パターン１は、露出した透明基板面１０を深さ方向に凹部を形成する。すなわち、補助パターン２の部位は非位相シフト透明部、本パターン１の部位は位相シフト透明部である。また、従来の減衰型構造は、本パターン１の部位には凹部を形成せずに非位相シフト透明部とし、補助パターンの部位には、該パターン部に位相制御層４１０を形成し位相シフト透明部とした。対して、図７（ｃ）は、本発明の構造の透過型構造の位相シフトマスクの側断面図である。本発明の透過型構造は甲及び乙の２型あり、甲型は遮光部１１０よりなる補助パターン２と、本パターン１よりなる構造であり、本パターン１は、露出した透明基板面１０の直下に本発明の方法により位相シフト部１４０を形成する。すなわち、補助パターン２の部位は非位相シフト透明部、本パターン１の部位は位相シフト透明部である。乙型は、その逆である。また本発明の減衰型構造を図７（ｄ）に示す。本パターン１の部位は凹部を形成せずに非位相シフト透明部とし、本発明の方法により位相シフト部１４０を透過率制御層３１０直下の領域で本パターン１と補助パターン２の間の領域３に形成し位相シフト透明部とした。

本発明の実施例５を図８に示す。図８（ａ）は、エッジ強調による位相シフトマスクの平面図で、本パターン１の周縁部四方に透明部パターン３が隣接され配置されている。図８（ｂ）は、従来構造の透過型構造及び甲又は乙型の減衰型構造の位相シフトマスクの側断面図である。従来の透過型構造は、透明基板１よりなる透明パターン３と、本パターン１よりなる構造であり、本パターン１は、露出した透明基板面１０を深さ方向に凹部を形成する。すなわち、透明パターン３の部位は非位相シフト透明部、本パターン１の部位は位相シフト透明部である。また、従来の減衰型構造では、甲型は本パターン１の部位には凹部を形成せずに非位相シフト透明部とし、透明パターン３の部位には透明パターン３及び遮光部１１０の表面上に位相制御層４１０を形成して位相シフト透明部とした。乙型は遮光部１１０と位相制御層４１０の形成順序を逆としたものであり、同一の位相シフト効果を発現する。対して、図８（ｃ）は、本発明の構造の透過型構造及び減衰型構造の位相シフトマスクの側断面図である。本発明の透過型構造は、透明基板１よりなる透明パターン３と、本パターン１よりなる構造であり、本パターン１は、露出した透明基板面１０の直下に本発明の方法により位相シフト部１４０を形成する。すなわち、透明パターン３の部位は非位相シフト透明部、本パターン１の部位は位相シフト透明部である。本発明の減衰型構造は、本パターン１の部位は直下に本発明の方法により位相シフト部１４０を形成せずに非位相シフト透明部とし、透明パターン３の直下に本発明の方法により位相シフト部１４０を形成し位相シフト透明部とした。

本発明の実施例６を図９に示す。図９（ａ）は、クロムレスによる位相シフトマスクの平面図で、本パターン１のみ配置されている。図９（ｂ）は、従来構造の透過型構造及び減衰型構造の位相シフトマスクの側断面図である。従来の透過型構造は、透明基板１０上に本パターン１よりなる構造であり、本パターン１は、露出した透明基板面１０を深さ方向に凹部を形成する。すなわち、透明基板１０の部位は非位相シフト透明部、本パターン１の部位は位相シフト透明部である。また、従来の減衰型構造は、本パターン１の部位には位相制御層４１０を形成して位相シフト透明部とし、透明基板１０の部位には位相シフト透明部とした。対して、図９（ｃ）は、本発明の構造の透過型構造の位相シフトマスクの側断面図である。本発明の透過型構造は、本パターン１よりなる構造であり、本パターン１は、露出した透明基板面１０の直下に本発明の方法により位相シフト部１４０を形成する。すなわち、透明基板１０の部位は非位相シフト透明部、本パターン１の部位は位相シフト透明部である。

本発明の位相シフトフォトマスクの第１実施例の構造断面図。本発明の位相シフトフォトマスクの第１実施例の製造工程を示す説明図。本発明の位相シフトフォトマスクの第２実施例の構造断面図。本発明の位相シフトフォトマスクの第２実施例の製造工程を示す説明図。本発明の位相シフトフォトマスクの第３実施例の構造断面図。本発明の位相シフトフォトマスクの第３実施例の製造工程。本発明の位相シフトフォトマスクの第４実施例。本発明の位相シフトフォトマスクの第５実施例。本発明の位相シフトフォトマスクの第６実施例。本発明の位相シフトフォトマスクの位相シフト部の構造を説明する側断面図。従来の透過型位相シフトマスクを説明するための断面構造図。

１…本パターン
２…補助パターン
３…透明パターン
１００…位相シフトマスク
１０…透明基板（透明材質）
１１０…遮光部
１１０Ａ…パターン部
１１０Ｂ…非位相シフト透明部
１１０Ｃ…位相シフト透明部
１４０…位相シフト部
１４０Ａ…凹部形成の位相シフト部
１５０…開口幅
２００…電子線または感光性樹脂（レジスト）
２１０Ａ…レジストパターン部
２１０Ｂ…非位相シフト透明部レジストパターン部
２１０Ｃ…位相シフト透明部レジストパターン部
３１０…透過率制御層
３１０Ａ…透過率制御部（パターン）
３１０Ｂ…非位相シフト透明部
３１０Ｃ…位相シフト透明部
４１０…位相制御層

Claims

透明基板上の一面上に遮光層を形成し、前記遮光層上にレジストを塗布し、前記レジストを電子線描画装置もしくはレーザー描画装置で露光し現像処理して所定形状に開口部を有した前記レジストが形成されたレジストパターン部を形成し、前記開口部下の前記遮光部に対し薬液もしくはガスによるエッチングを前記透明基板表面に到達するまで行い、前記遮光部上に形成された前記レジストを薬液により溶解、分解もしくは炭化により剥離処理し、さらに、少なくとも１つの前記開口部直下の前記透明基板内部にレーザーアブレーションにより屈折率変化層を形成し、前記屈折率変化部は、前記開口部の開口幅以上の長さで形成し、前記屈折率変化部を透過する透過光と、前記透明基板を透過する透過光との位相差を略１８０度となるように前記屈折率変化部を形成したこと特徴とする位相シフトマスク。
透明基板上の一面上に透過率制御層を形成し、前記透過率制御層上にレジストを塗布し、前記レジストを電子線描画装置もしくはレーザー描画装置で露光し現像処理して所定形状に開口部を有した前記レジストが形成されたレジストパターン部を形成し、前記開口部下の前記透過率制御層に対し薬液もしくはガスによるエッチングを前記透明基板表面に到達するまで行い、前記透過率制御層上に形成された前記レジストを薬液により溶解、分解もしくは炭化により剥離処理し、さらに、少なくとも１つの前記透過率制御部直下の前記透明基板内部にレーザーアブレーションにより屈折率変化層を形成し、前記屈折率変化部を透過する透過光と、前記透明基板を透過する透過光との位相差を略１８０度となるように前記屈折率変化部を形成したこと特徴とする位相シフトマスク。
透明基板上の一面上に透過率制御層を形成し、前記透過率制御層上にレジストを塗布し、前記レジストを電子線描画装置もしくはレーザー描画装置で露光し現像処理して所定形状に開口部を有した前記レジストが形成されたレジストパターン部を形成し、前記開口部下の前記透過率制御層に対し薬液もしくはガスによるエッチングを前記透明基板表面に到達するまで行い、前記透過率制御層上に形成された前記レジストを薬液により溶解、分解もしくは炭化により剥離処理し、さらに、少なくとも１つの前記開口部直下の前記透明基板内部にレーザーアブレーションにより屈折率変化層を形成し、前記屈折率変化部を透過する透過光と、前記透明基板を透過する透過光との位相差を略１８０度となるように前記屈折率変化部を形成したこと特徴とする位相シフトマスク。
前記屈折率変化部は、透明基板自身の屈折率に対して高屈折率又は低屈折率であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の位相シフトマスク。
前記屈折率変化部は、高密度化した透明基板又は真空の空孔からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の位相シフトマスク。
前記レーザーアブレーションのレーザーは、フェムト秒（１×１０^−１５秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。
前記レーザーアブレーションのレーザーは、アト秒（１×１０^−１８秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。
前記レーザーアブレーションのレーザーは、ゼプト秒（１×１０^−２１秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。
前記レーザーアブレーションのレーザーは、ヨクト秒（１×１０^−２４秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。
位相シフトマスクのその位相差を用いて解像度を向上するパターン転写方法において、請求項１乃至５のいずれか１項記載の位相シフトマスクを用い、フォトリソグラフィ法による露光転写で被転写基板上にパターン形成を行うことを特徴とするパターン転写方法。
透明基板内部に屈折率変化部を有し、該屈折率変化部を透過する透過光と、透明基板を透過する透過光との位相差を略１８０度とする位相シフトマスクの製造方法において、該屈折率変化部は、透明基板の内部のその位置にレーザ光を収束させ発現するレーザーアブレーションにより形成し、前記屈折率変化部は、前記開口部の開口幅以上の長さで形成することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
前記レーザーアブレーションのレーザーは、フェムト秒（１×１０^−１５秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１１記載の位相シフトマスクの製造方法。
前記レーザーアブレーションのレーザーは、アト秒（１×１０^−１８秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１１記載の位相シフトマスクの製造方法。
前記レーザーアブレーションのレーザーは、ゼプト秒（１×１０^−２１秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１１記載の位相シフトマスクの製造方法。
前記レーザーアブレーションのレーザーは、ヨクト秒（１×１０^−２４秒）パルスレーザーであることを特徴とする請求項１１記載の位相シフトマスクの製造方法