位相シフトマスクの製造方法及びパターン転写方法
【課題】位相シフトマスクを製造する際のアンダーカット形成時のウェットエッチング工程において、非シフタ透光部に生じるダメージを軽減する。
【解決手段】透明基板上に遮光膜と第１レジスト層が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、第１レジストパターンを形成する工程と、第１レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングし第１遮光膜パターンを形成する工程と、第１遮光膜パターンまたは第１レジストパターンをマスクとして遮光膜の下層をエッチングにより除去しシフタ透光部を形成する工程と、透明基板上全面に第２レジスト層を形成する工程と、第２レジストパターンを形成する工程と、第２レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングし、非シフタ透光部を形成する工程と、を有する。
【解決手段】透明基板上に遮光膜と第１レジスト層が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、第１レジストパターンを形成する工程と、第１レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングし第１遮光膜パターンを形成する工程と、第１遮光膜パターンまたは第１レジストパターンをマスクとして遮光膜の下層をエッチングにより除去しシフタ透光部を形成する工程と、透明基板上全面に第２レジスト層を形成する工程と、第２レジストパターンを形成する工程と、第２レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングし、非シフタ透光部を形成する工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路や表示装置の製造用に用いられる位相シフトマスクの製造方法、及び該位相シフトマスクを用いたパターン転写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、マスク基板を掘り込んで位相シフタパターンを形成する位相シフトマスクの製造方法が記載されている。この文献には、位相シフトマスクを用いて被転写体に周期的パターンを転写した場合、位相シフタパターンの有無によってパターン寸法に変動が生じてしまうという課題が記載されている。そして、これを解決するため、位相シフタパターンの寸法を、位相シフタパターンを配置しないパターンの寸法よりも大きくする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３３３３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フォトマスクに形成された転写用パターンを、半導体集積回路等の構成部品に対して精緻に転写するに際し、解像力を向上する方法として、位相シフトマスクが提案され、実用化されている。特に、大規模集積回路（ＬＳＩ）における高集積化、及び回路パターンの微細化に対応し、超解像技術として有利に適用されている。
【０００５】
位相シフトマスクとしては、オルタネイティング型（いわゆるレベンソン型）、エッジ強調型、補助パターン型、クロムレス型、ハーフトーン型等、様々な種類のものが提案されている。このうち、オルタネイティング型位相シフトマスクは、透明基板上にクロム（Ｃｒ）等の金属膜等からなる遮光膜により形成された遮光膜パターンを備えて構成されている。そして、例えばラインアンドスペースパターンのように、遮光部と透光部とが繰り返し存在する場合に、遮光部を介して隣接する透光部を透過する透過光の位相が、互いに１８０°ずれるように構成されている。遮光部を介して隣接する透光部を透過する透過光の位相が、このように互いに所定量ずれることにより、回折光の干渉による解像度の低下を防止でき、ラインアンドスペースパターンの解像度の向上を図ることができる。
【０００６】
このような位相シフトマスクにおいては、遮光部を介して隣接する透光部が、透光部を通過する波長λの透過光に対して、
Ｐ＝λ（２ｍ−１）／２（∵ｍは自然数） ・・・（１）
の光路長差を生じさせることで、これら透過光の間に１８０°の位相差を生じさせることができる。
【０００７】
このような光路長差を生じさせるためには、透明基板の屈折率をｎとしたとき、遮光部を介して隣接する透光部間における透明基板の厚さの差ｄを、
ｄ＝λ（２ｍ−１）／２ｎ ・・・（２）
が成立するような大きさに設定すればよい。そのためには、遮光部を介して隣接する透光部の一方（シフタ透光部という）において、透明基板を掘り込んでその厚みを減少させ、他方（非シフタ透光部という）において、透明基板を掘り込まずにおくとよい。これにより、透光部間における透明基板の厚さに差を設けることができ、係る差を上記（２）式のｄに等しくすることができる。
【０００８】
あるいは、透明基板上であって遮光膜より透明基板側（下層側）に、位相シフタ層（これが遮光膜の下層となる）を予め設けておき、遮光部を介して隣接する透光部の一方（シフタ透光部）において、位相シフタ層を除去（完全除去または一部除去による減膜）し、他方（非シフタ透光部）において、位相シフタ層を除去しないようにしてもよい。位相シフタ層の屈折率がｎであれば、位相シフタ膜の厚さを上記（２）式のｄに等しくすることにより、シフタ透光部を通過する透過光と、非シフタ透光部を通過する透過光との間に、１８０°の位相差を生じさせることができる。なお、シフタ透光部及び非シフタ透光部の命名は、それぞれ逆でも良い。
【０００９】
なお、透明基板を掘り込むことによりシフタ透光部を形成したオルタネイティング型の位相シフトマスクでは、掘り込み部の側壁の影響により、掘り込み部が設けられた透光部（シフタ透光部）を通過する透過光の光量が、非掘り込み部（非シフタ透光部）を通過する透過光の光量に対して低下してしまうことがある。そのため、シフタ透光部の寸法と非シフタ透光部の寸法とを同一にしても、被転写体上に転写したパターン寸法が、互いに異なってしまうことがある。この課題を解決する手段として、特許文献１においては、位相シフタパターンを配置したマスクパターン（上記でいうシフタ透光部）の寸法を、位相シフタパターンを配置しないマスクパターン（上記でいう非シフタ透光部）の寸法よりも大きくすることが提案されている。
【００１０】
また、特許文献１には、上述の位相シフトマスクの製造方法が開示されている。この製造方法によると、まず遮光膜をエッチングし、遮光膜パターンを画定した後、透明基板の掘り込み加工を行って位相シフトパターンを形成している。以下に、遮光膜パターンを画定した後に、透明基板の掘り込み加工を行う従来の製造工程について、図１を用いて説明する。
【００１１】
まず、透明基板１’上に遮光膜２’とレジスト層３’とが形成されたフォトマスクブランク１００ｂ’を用意する（図１（ａ））。そして、このレジスト層３’に所定のパターンを描画して現像することにより、透光部を形成するためのレジストパターン３１’を形成する。そして、このレジストパターン３１’をマスクとし、所定のエッチャント（エッチング液またはエッチングガス）を用いて遮光膜２’をエッチングし、遮光膜パターン２１’を形成する（図１（ｂ））。エッチングが完了したら、レジストパターン３１’を剥離する（図１（ｃ））。次に、透明基板１’上にレジスト層４’を再び形成し、このレジスト層４’に所定のパターンを描画して現像することにより、シフタ透光部を形成するためのレジストパターン４１’を形成する。そして、このレジストパターン４１’と、上記の遮光膜パターン２１’のエッジと、をマスクとして、透明基板１’の表層を除去する掘り込みを行う。この掘り込みでは、まず第１段階として、エッチングガスによる透明基板１’の異方性エッチングを行って透明基板１’の表面を所定厚み減少させる（図１（ｆ））。その後、第２段階として、エッチング液を用いた等方性エッチングによって透明基板１’の表面を掘り進むと同時に、遮光膜パターン２１’下にアンダーカット部を形成する（図１（ｇ））。その後、レジストパターン４１’を剥離することにより、位相シフトマスク１００’が完成する（図１（ｈ））。
【００１２】
このように、シフタ透光部を形成する最後の段階（図１（ｇ））では、エッチング液を用いたウェットエッチングを適用することにより、透明基板１’の掘り込みを形成するとともに、遮光膜パターン２１’を成す遮光膜２’が掘り込み領域に対して迫り出したオーバーハンク形状を形成することができる。すなわち、ウェットエッチングが有する等方性のエッチング挙動を利用することにより、透明基板１’の表層部にオーバーハンク形状を形成することができる。これにより、掘り込み部の側壁の影響によって透過光の光量が低下する不都合が抑制できるようになり、非常に有利である。
【００１３】
しかしながら、上述のアンダーカット形成時のウェットエッチング工程（図１（ｇ））には大きな課題があることが、発明者により見出された。
【００１４】
透明基板１’は合成石英等のガラスとして構成されていることが一般的であり、このようなＳｉ系材料をウェットエッチングするには、エッチング液としてフッ酸溶液等が用いられる。但し、エッチング液に対するレジストパターン４１’の耐性はあまり高くないため、透明基板１’をウェットエッチングする際に、エッチング液がレジストパターン４１’中に浸み込んでしまうことがある。更に、レジストパターン４１’と遮光膜２’との密着性、及びレジストパターン４１’と透明基板１’との密着性も、必ずしも十分ではない。そのため、これらの接合面にはエッチング液が浸み込み易く、エッチング液が透明基板１’の表面に到達してしまい易い。透明基板１’の表面に到達したエッチング液は、透明基板１’の表面を侵食し、ダメージを与えてしまう。この状況を図２に示す。
【００１５】
エッチング液の浸み込み量や、透明基板１’が受けるダメージの程度は、ウェットエッチングの処理時間または処理条件等の変更により変化する。場合によっては、レジストパターン４１’の一部が剥離し、透明基板１’が深刻なダメージを受ける場合もある。言うまでもなく、透明基板１’の表面の侵食は透過率の低下や位相のずれ等をもたらし、精密部品としてのフォトマスクの性能を阻害してしまう。
【００１６】
本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、位相シフトマスクを製造する際のアンダーカット形成時のウェットエッチング工程において、シフタ透光部の構成、透明基板の掘り込み量、使用するレジスト種類や塗布環境等によらず、非シフタ透光部に生じるダメージを軽減でき、製造工程を簡素化でき、欠陥の発生確率を低減することが可能な位相シフトマスクの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様は、
透明基板上に形成された遮光膜によってなる遮光部と、前記遮光部の両側に、前記遮光膜が除去されてそれぞれ形成された透光部と、を有し、前記透光部の一方は前記遮光膜の下層が除去されて形成されたシフタ透光部であり、他の一方は前記遮光膜の下層が除去されない非シフタ透光部である位相シフトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に前記遮光膜と第１レジスト層とが形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト層にエネルギービームによる第１描画を行うことにより、前記シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１レジストパターンを形成する工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングし、前記シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１遮光膜パターンを形成する工程と、
前記第１遮光膜パターンまたは前記第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜の下層をエッチングにより除去し、前記シフタ透光部を形成する工程と、
前記第１遮光膜パターンを含む前記透明基板上全面に、第２レジスト層を形成する工程と、
前記第２レジスト層にエネルギービームによる第２描画を行うことにより、前記非シフタ透光部を形成するための開口部を有する第２レジストパターンを形成する工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングし、非シフタ透光部を形成する工程と、を有する
位相シフトマスクの製造方法である。
【００１８】
本発明の第２の態様は、
前記遮光膜の下層は、前記透明基板の表層である
第１の態様に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
【００１９】
本発明の第３の態様は、
前記第１遮光膜パターンを形成する工程の後、前記第１レジストパターンを除去し、かつ、前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、前記第１遮光膜パターンをマスクとしてエッチングを行う
第１または第２の態様に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
【００２０】
本発明の第４の態様は、
前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、ウェットエッチングを行う第１〜第３のいずれかの態様に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
【００２１】
本発明の第５の態様は、
前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、ドライエッチング及びウェットエッチングを行う第１〜第３のいずれかの態様に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
【００２２】
本発明の第６の態様は、
前記遮光膜の下層の除去量は、シフタ透光部を透過した露光光の位相と、非シフタ透光部を通過した露光光の位相とを略１８０°異ならせるような量である
第１〜第５のいずれかの態様に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
【００２３】
本発明の第７の態様は、
第１〜第６のいずれかの態様に記載の位相シフトマスクの製造方法によって形成された位相シフトマスクを用い、該位相シフトマスクの有する転写パターンを、露光機によって被転写体に転写するパターン転写方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、位相シフトマスクを製造する際のアンダーカット形成時のウェットエッチング工程において、シフタ透光部の構成、透明基板の掘り込み量、使用するレジスト種類や塗布環境等によらず、非シフタ透光部に生じるダメージを軽減でき、製造工程を簡素化でき、欠陥の発生確率を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の位相シフトマスクの製造工程を例示する概略図である。
【図２】従来の位相シフトマスクの製造工程における課題を例示する概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る位相シフトマスクの製造工程を例示する概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る位相シフトマスク、及びその製造工程にて用いられる描画データの平面構成を例示する図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る位相シフトマスクの製造工程を例示する概略図である。
【図６】本発明の実施例に係る位相シフトマスクの製造工程を例示する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る位相シフトマスク１００の製造工程を例示する概略図である。図４は、本発明の一実施形態に係る位相シフトマスク１００、及びその製造工程にて用いられる描画データの平面構成図である。
【００２７】
ここでは、一例として、図３（ｇ）に示す構成の位相シフトマスク１００の製造方法を説明する。本実施形態に係る製造方法では、透明基板１上に形成された遮光膜２によってなる遮光部と、この遮光部の両側に配置された透光部と、を有する転写用パターンを備えた位相シフトマスク１００を製造する。なお、本実施形態に係る製造方法は、例えば、ラインアンドスペースパターンを含む転写パターンを備えた位相シフトマスク１００の製造に好適に適用される。上記の両透光部、すなわち、遮光部を介して隣接する透光部は、それぞれ遮光膜２が除去されて透明基板１が露出しているが、一方は、透明基板１の表層がエッチング除去されて掘り込まれており（以下、係る透光部をシフタ透光部と呼ぶ）、他方は除去されていない（以下、係る透光部を非シフタ透光部と呼ぶ）。これにより、両透光部における透明基板１の厚みが異なり、結果として透過する露光光の光路長を異ならせることが出来る。
【００２８】
透明基板１の厚みの差である露光光の光路長の差ｄは、両透光部を透過する露光光の位相差を略１８０°とするような大きさとすることが好ましい。すなわち、光路長の差ｄは、シフタ透光部を透過した露光光の位相と、非シフタ透光部を通過した露光光の位相とを、互いに略１８０°異ならせるような量とすることが好ましい。ここで、略１８０°とは、例えば１８０±３０°の範囲内とすることができる。なお、後述のとおり、露光光が単一波長でない場合には、露光光に含まれる代表波長を上記式（２）における波長λとし、光路長の差を算定することができる。例えば、露光光波長域の中心波長等を代表波長とすることができる。
【００２９】
以下に、本実施形態に係る位相シフトマスク１００の製造工程を、図３を参照しながら説明する。
【００３０】
まず、透明基板１上に遮光膜２が形成され、更に、遮光膜２上にレジスト層（第１レジスト層とする）３が形成されたフォトマスクブランク１００ｂを用意する（図３（ａ））。
【００３１】
透明基板１は、例えば合成石英（ＳｉＯ２）ガラスや、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３，ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属），Ｒ２Ｏ（Ｒ２はアルカリ金属）等を含む低膨張ガラス等からなる平板として構成されている。透明基板１の主面（表面及び裏面）は、研磨される等して平坦且つ平滑に構成されている。
【００３２】
遮光膜２としては、露光光（後述）に対して、光学濃度が３．０以上となるような遮光性を有する膜、または、露光光の一部を透過する膜（例えば、透過率が３〜４０％、より好ましくは３〜３０％であるような膜）を用いることができる。遮光膜２の材料としては、クロム（Ｃｒ）や、クロム化合物（窒化物、炭化物、酸化物、酸化窒化物等）、タンタル（Ｔａ）、タンタル化合物（酸化物、窒化物、酸化窒化物等）、金属シリサイド（モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド、またはそれらの酸化物等）等、金属を主成分（組成中５０ａｔ％以上）とする材料を用いることができる。成膜方法としては、例えばスパッタ法等の公知の方法を用いることができる。
【００３３】
第１レジスト層３の材料に特に制約はなく、ポジ型レジスト材を用いてもよく、ネガ型レジスト材を用いてもよい。こうしたレジスト材料を遮光膜２上に塗布し、必要に応じてベークすることで、第１レジスト層３を形成することができる。
【００３４】
次に、描画機を用いて、第１レジスト層３に、シフタ透光部を形成するためのパターンを描画する。レジスト層３を描画するエネルギービームとしては、例えば電子線やレーザー等を用いることができる。
【００３５】
そして、第１レジスト層３を現像することにより、シフタ透光部を形成するための開口部を有するレジストパターン（第１レジストパターンとする）３１を形成する。そして、レジストパターン３１をマスクとして遮光膜２をエッチングし、シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１遮光膜パターン２１を形成する（図３（ｂ））。遮光膜２のエッチングは、ドライエッチングにより行っても良く、ウェットエッチングにより行っても良い。遮光膜２に対するドライエッチャントとしては、例えば塩素系のガスを用いることができ、ウェットエッチャントとしては、例えば硝酸第２セリウムアンモニウム等を用いることができる。
【００３６】
この後、第１レジストパターン３１を剥離する（図３（ｃ））。この段階で洗浄することができる。
【００３７】
そして、第１遮光膜パターン２１をマスクとして、遮光膜２の下層をエッチングにより除去する。本実施形態では、遮光膜２の下層は透明基板１の表層であるので、この部分をエッチングして掘り込み部を形成する。このエッチングは、主にウェットエッチングにより行うが、ウェットエッチングのみで行っても良く、または、所定の除去量をドライエッチングにより除去し、その後ウェットエッチングを行うようにしても良い。透明基板１に対するドライエッチャントとしては、例えば三フッ化メタン（ＣＨＦ３）ガスと酸素（Ｏ２）ガスとの混合ガス等を用いることができる。また、ウェットエッチャントとしては、例えばフッ化水素酸（ＨＦ）等のフッ酸溶液を用いることができる。いずれにしても、ここでのエッチング工程の最後にはウェットエッチングを行い、等方的なエッチングの性質を利用して、遮光膜２の下層にアンダーカットを形成することが好ましい（図３（ｄ））。ウェットエッチング後には洗浄を行う。
【００３８】
上記のようにして、アンダーカット構造のシフタ透光部が形成される。これにより、「掘り込み部の側壁に起因して、掘り込み部（シフタ透光部）を透過する露光光の光量が、掘り込みのない非シフタ透光部を透過する露光光の光量に比べて低下してしまう」という課題を解決することが出来る。
【００３９】
ところで、上記の遮光膜２の下層（本実施形態では透明基板１の表層）をエッチングにより除去する工程においては、遮光膜２の開口部は、シフタ透光部を形成する位置のみに存在する。すなわち、掘り込み部以外の透明基板１の表面は、遮光膜２によって全てが覆われている。また、遮光膜２と透明基板１との間は強く密着している。このため、「ウェットエッチング液が遮光膜２と透明基板１との界面に浸み込んで、透明基板１の表面に到達してしまう」という課題を解決することができ、エッチング液による透明基板１のダメージを抑制することが出来る。
【００４０】
なお、遮光膜２の下層をエッチング除去する際（図３（ｄ））、第１レジストパターン３１を事前に剥離しなくても良い。すなわち、残存する第１レジストパターン３１と第１遮光膜パターン２１とをマスクとして、遮光膜２の下層のエッチングを行い、その後、第１レジストパターン３１を剥離しても構わない。その場合、エッチング液が第１レジストパターン３１中に浸み込む現象が生じたとしても、透明基板１の表面は遮光膜２によって覆われて保護されているため、エッチング液は透明基板１の表面に到達することはできない。そのため、第１レジストパターン３１を事前に剥離する場合と同様に、透明基板１のエッチング液によるダメージを抑制することが出来る。
【００４１】
但し、ウェットエッチングを行う前に、第１レジストパターン３１を事前に剥離することがより好ましい。これは、遮光膜２の下層のウェットエッチングに先駆けて、第１レジストパターン３１を事前に剥離して洗浄することで、ウェットエッチング環境における異物の存在確率を低減させることができ、結果として、位相シフトマスク１００への欠陥発生の機会を大幅に減らすことができる為である。
【００４２】
他方、前述のようにドライエッチングとウェットエッチングとを組み合わせて適用する場合には、以下の工程が好ましい。すなわち、ドライエッチングは、図３（ｂ）に示すように、第１レジストパターン３１が残存している状態で行うことが好ましい。第１遮光膜パターン２１の全面を第１レジストパターン３１により保護することで、ドライエッチングによる遮光膜２表面の損傷を回避することが出来る。また、ウェットエッチングは、図３（ｃ）に示すように、第１レジストパターン３１を剥離してから行うことが好ましい。これにより、ウェットエッチング環境における異物の存在確率を低減でき、位相シフトマスク１００への欠陥発生を抑制することが出来る。
【００４３】
遮光膜２の下層のエッチングによりシフタ透光部が形成された後、新たに、透明基板１全面を覆うようにレジスト層（第２レジスト層とする）４を形成する（図３（ｅ））。
【００４４】
次いで、第２レジスト層４に、非シフタ透光部を形成するための描画を行う。この描画も、上記と同様に電子ビームを用いて行っても良く、レーザーを用いて行っても良い。そして、描画後の第２レジスト層４を現像し、第２レジストパターン４１を形成する。この第２レジストパターン４１は、掘り込みの無い透光部、すなわち非シフタ透光部を形成するための開口部を有する。そして、第２レジストパターン４１をマスクとして、露出した遮光膜２をエッチングすることで、遮光膜パターン２２が形成される（図３（ｆ））。遮光膜２のエッチングは、上記と同様にドライエッチングにより行っても良く、ウェットエッチングにより行っても良い。
【００４５】
最後に、第２レジストパターン４１を剥離し、洗浄して、本実施形態に係る位相シフトマスク１００が完成する（図３（ｇ））。
【００４６】
図４（ａ）は、本実施形態に係る位相シフトマスク１００の上面構成を例示する図である。図４の左側は、ダークフィールドとして構成された例を、図４の右側は、クリアフィールドとして構成された例を示しており、いずれも、被転写体上に３本のラインアンドスペースを形成するように構成されている。ここで、ダークフィールドとは、遮光膜２等に覆われた透明基板１の表面に、露光光を透過する透光部からなる設計パターンが形成されたマスクをいい、クリアフィールドとは、露出した透明基板１の表面に、露光光を遮光する遮光部からなる設計パターンが形成されたマスクをいう。
【００４７】
図４（ｂ）は、上記ダークフィールドとクリアフィールドのそれぞれに対し、第１の描画で用いられるパターンデータを例示している。このパターンに基づいて第１レジスト層３に描画及び現像が行われることで、第１レジストパターン３１が形成される。その後、第１レジストパターン３１をマスクとした遮光膜２のエッチングが行われ、更に、遮光膜パターン２１をマスクとした透明基板１のウエットエッチングが行われることで、シフタ透光部が形成される。
【００４８】
図４（ｃ）は、上記ダークフィールドとクリアフィールドのそれぞれに対し、第２の描画で用いられるパターンデータを例示している。このパターンに基づいて第２レジスト層４に描画及び現像が行われることで、第２レジストパターン４１が形成される。その後、第２レジストパターン４１をマスクとした遮光膜２のエッチングが行われることで、非シフタ透光部が形成される。
【００４９】
このように、透明基板１の表面上で、図４（ｂ）及び（ｃ）に例示するパターンデータを用いたパターニングが順次行われることで、図４（ａ）に示す位相シフトマスク１００が最終的に形成される。なお、位相シフトマスク１００を使用して実際に被転写体上にパターンを転写する場合には、トリムマスクを別途用意し、不要なパターン部分を除去することにより、３本のラインアンドスペースを形成することが出来る。
【００５０】
本実施形態に係る製造方法によれば、透明基板１のウェットエッチングを行う際、遮光膜２に形成されている開口部は、シフタ透光部形成用の開口部のみである。換言すれば、透明基板１のウェットエッチングを行う際、透明基板１の表面は、エッチング対象の領域以外は全て遮光膜２によって覆われている。この点で、本実施形態に係る製造方法は、先に述べた図１の製造方法とは対照的である。すなわち、エッチング液がレジスト層に浸み込んだり、レジスト層と遮光膜との界面に浸み込んだりすることによる透明基板１表面の損傷が防げるのである。
【００５１】
ところで、本実施形態に係る製造方法では、クリアフィールドとして構成された位相シフトマスクを製造する際に、特に顕著な効果が得られる。何故なら、クリアフィールドとして構成された位相シフトマスクを図１に示す従来方法で形成しようとすれば、透明基板の掘り込みを行う際、透明基板上にレジストパターンのエッジが配置されてしまい（図４（ａ）のＰ１に対応する部分）、この部分からのエッチング液の浸み込みが生じ易くなってしまうからである。
【００５２】
なお、透明基板とレジスト層との界面へのエッチング液の浸み込みや、レジスト層の剥離の懸念に対しては、レジスト層を形成する前に透明基板上にＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を供給して透明基板の表面を疎水性にし、レジストと透明基板との密着性を向上させる処理（ＨＭＤＳ処理）を採用することができる。しかしながら、透明基板の掘り込み量、使用するエッチング液の組成、濃度、温度、使用するレジスト種類や透明基板の表面状態、塗布環境等によっては、上述のＨＭＤＳ処理のみでは充分ではないことが発明者によって認識されている。ところが、本実施形態に係る製造方法を実施すれば、透明基板とレジスト層との界面が存在しない状況で、ウェットエッチングを実施することが可能になる。
【００５３】
本実施形態に係る製造方法においては、上述の工程に加えて、更に欠陥検査工程を実施することが可能である。例えば、第１レジストパターン３１を剥離、洗浄後（図３（ｃ）の後）に欠陥検査を行ない、透光部に遮光膜２が残存する余剰欠陥が発見された場合には、この段階で、余剰欠陥を除去する修正を施すことができる。これにより、透明基板１の掘り込み後の煩雑なシフタ修正を回避出来る。仮に、遮光膜２の余剰欠陥があっても問題ないと判断される場合には、遮光膜２のエッチング後に、ウェットエッチングによる掘り込みをそのまま引き続き行なっても良い。
【００５４】
これに関連し、図１に示す従来方法によると、掘り込み領域に隣接する遮光膜２’のエッジにダメージが生じてしまうことがある。つまり、図１（ｆ）に示すように、透明基板１’の表面をドライエッチングする際には、遮光膜２’のエッジはレジストパターン４１’に覆われておらず、部分的に露出している。そのため、透明基板１’のドライエッチングに伴って、遮光膜２’のエッジも局所的にダメージを受けてしまう。その結果、遮光膜２’のエッジと、それ以外の部分とで、表面の反射率が異なってしまい、例えばパターン転写時に異常反射による不都合を生じたり、検査時に欠陥として検出されてしまう不都合を生じることがある。これに対し、本実施形態に係る製造方法によれば、第１レジストパターン３１を剥離させてから（すなわち遮光膜２全面を露出させてから）、或いは第１レジストパターン３１を剥離せずに（すなわち遮光膜２全面を露出させずに）透明基板１のエッチングを行うため、遮光膜２の表面が部分的にダメージを受けることを回避することができ、遮光膜２の表面の局所的な反射率変化を抑制できる。
【００５５】
更には、本実施形態に係る製造方法においては、掘り込みエッチング後に、形成された掘り込み深さを測定し、不足があれば必要に応じてエッチングを追加することが可能である。掘り込みエッチングの際にレジストが無いので、清浄な状態で測定を行うことができ、必要なら洗浄も可能であって、そのままの状態でエッチングを追加することが出来る。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法においては、最初にレジストの無い環境下でウェットエッチングを適用し、シフタ透光部の形成（遮光膜の下層の除去）を行える。従って、特にフッ酸溶液のように、透明基板にダメージを与えるエッチャントを使用することによる諸々の問題点を回避することができる。また、遮光膜の表面（反射防止層）に局所的なダメージが生じることが防止できる。
【００５７】
こうした要因により、本実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法では、工程全般にわたる欠陥の発生確率を低くすることができる。そして、高品質のオルタネイティング型位相シフトマスクを、安定して製造することができる。
【００５８】
本実施形態に係る製造方法によって製造される位相シフトマスクの用途には、特に制約はない。なお、ウェットエッチングに要する時間が長い場合、すなわち、掘り込み量が大きい場合には、本実施形態に係る製造方法の効果が特に顕著に得られる。例えば、露光光として１９３ｎｍの波長の光を用いる位相シフトマスクであれば、１８０°の位相差を形成するための透明基板の掘り込み量は１７０ｎｍ程度である（透明基板１の材料である石英の屈折率ｎ＝１．５６）。また、ｉ線露光用の位相シフトマスクであれば、透明基板の掘り込み量は３８０ｎｍ程度となる。すなわち、従来、ＡｒＦエキシマレーザー露光用のフォトマスクでは透明基板の表面の損傷が仮に顕在化しなかった場合であっても、露光光の変化によって、本実施形態に係る製造方法の作用効果が顕著に得られる。本実施形態に係る製造方法は、特に、３００ｎｍ以上の露光光（ｉ線、ｈ線、ｇ線等）に用いられる位相シフトマスクに対して、特に顕著な効果が得られる。すなわち、掘り込み量（遮光膜下層の除去量厚さ）が３００ｎｍ以上の場合（例えば、３００〜５００ｎｍ）となるようなウェットエッチングを採用する場合に、特に顕著な効果が得られる。
【００５９】
位相シフトマスクは、通常、単一波長の露光光によるパターン転写に用いられることが多い。露光波長に複数の波長が含まれると、１８０°の位相差を生み出すための掘り込み量の決定が単純ではなくなるからである。しかしながら、波長域をもつ露光光を用いたとしても、その波長域の中の代表値（例えば中央値）の波長に合わせて掘り込み量を決定すると、位相シフトマスクを使用しない場合に比べて、解像力を増加させることが可能である。従って、本実施形態に係る製造方法は、所定の波長域をもつ露光光を用いる位相シフトマスクを製造する際にも、好適に適用可能である。例えば、ｉ線〜ｇ線の波長域を含む露光光を用いる位相シフトマスクを製造する際には、ｉ線、ｈ線、ｇ線のうちいずれかを代表波長とし、或いは、このうち中央値に近いｈ線を代表波長とすることなどができる。
【００６０】
また、上記したように、遮光膜表面の反射率について面内の均一性が確保できるといった理由から、本実施形態に係る製造方法は、大面積のフォトマスクを製造する際に、好適に適用可能である。例えば、液晶表示装置等の表示装置製造用のフォトマスクであって、一辺が５００ｍｍ以上のフォトマスク等を製造する際に、好適に適用可能である。
【００６１】
なお、製造過程で、第１描画（図１（ｂ））と第２描画（図１（ｆ））との相互のアライメントのズレを完全にゼロとすることは難しい。しかしながら、例えば２０ｎｍ（例えば２０〜５００ｎｍ）程度のアライメントずれが許容されるフォトマスクを製造する際には、本実施形態に係る製造方法は好適に適用可能である。この点においても、本実施形態に係る製造方法は、表示装置製造用のフォトマスクを製造する際に好適に適用可能といえる。
【００６２】
本実施形態に係る製造方法による位相シフトマスク１００の転写パターンの形状に、特に制約はない。例えば、位相シフトマスク１００の転写パターン形状を、１〜５００μｍの線幅をもつ転写パターンとすることができる。
【００６３】
＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態において、遮光膜２の下層は、透明基板１の表層として構成されていたが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、遮光膜２の下層であって、透明基板１上に、位相シフタ層５が設けられている場合も本発明に含まれる（図５参照）。その場合、位相シフタ層の材料としては、例えばＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２等を用いることができる。この場合、透明基板１と位相シフタ層５との間に、エッチング選択性の異なるエッチングストッパ層を設けても良い。
【００６４】
遮光膜１の下層に位相シフタ層５が設けられた本実施形態に係る位相シフトマスク２００の製造工程を、図５に示す。
【００６５】
まず、透明基板１上に、位相シフタ層５と遮光膜２とがこの順に形成（積層）され、更に、遮光膜２上にレジスト層（第１レジスト層とする）３が形成されたフォトマスクブランク２００ｂを用意する。透明基板１及び遮光膜２の材料は、上述の実施形態と同様である（図５（ａ））。
【００６６】
次に、描画機を用いて、第１レジスト層３に、シフタ透光部を形成するためのパターンを描画する。レジスト層３を描画するエネルギービームとしては、例えば電子線やレーザー等を用いることができる。
【００６７】
そして、第１レジスト層３を現像することにより、シフタ透光部を形成するための開口部を有するレジストパターン（第１レジストパターンとする）３１を形成する。そして、レジストパターン３１をマスクとして遮光膜２をエッチングし、シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１遮光膜パターン２１を形成する（図５（ｂ））。
【００６８】
この後、第１レジストパターン３１を剥離する（図５（ｃ））。この段階で洗浄することができる。
【００６９】
そして、第１遮光膜パターン２１をマスクとして、遮光膜２の下層（位相シフタ層５）をエッチングし、位相シフタ層パターン５１を形成する。このエッチングは、主にウェットエッチングにより行うが、ウェットエッチングのみで行ってもよく、または、所定の除去量をドライエッチングにより除去し、その後ウェットエッチングを行うようにしても良い。いずれにしても、ここでのエッチング工程の最後にはウェットエッチングを行い、等方的なエッチングの性質を利用して遮光膜２の下層にアンダーカットを形成することが好ましい（図５（ｄ））。ウェットエッチング後には洗浄を行う。
【００７０】
上記のようにして、位相シフタ層５がサイドエッチングされたアンダーカット構造のシフタ透光部が形成される。これにより、「掘り込み部の側壁に起因して、掘り込み部（シフタ透光部）を透過する露光光の光量が、掘り込みのない非シフタ透光部を透過する露光光の光量に比べて低下してしまう」という課題を解決できる。なお、ここでも、ウェットエッチングの際には、シフタ透光部以外の位相シフタ層５の表面は、遮光膜２によって全てが覆われている。また、遮光膜２と位相シフタ層５との間は強く密着している。このため、「ウェットエッチング液が遮光膜２と位相シフタ層５との界面に浸み込んで、位相シフタ層５の表面に到達してしまう」という課題を解決することができ、位相シフタ層５のエッチング液によるダメージを抑制することが出来る。
【００７１】
遮光膜２の下層のエッチングによりシフタ透光部が形成されたのち、透明基板１全面を覆うようにレジスト層（第２レジスト層とする）４を形成する（図５（ｅ））。
【００７２】
次いで、第２レジスト層４に、非シフタ透光部を形成するための描画を行う。この描画も、上記と同様に電子ビームを用いて行っても良く、レーザーを用いて行っても良い。そして、描画後の第２レジスト層４を現像し、第２レジストパターン４１を形成する。この第２レジストパターン４１は、シフタ層が除去されない透光部、すなわち非シフタ透光部を形成するための開口部を有する。そして、この第２レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜２をエッチングすることで、遮光膜パターン２２が形成される（図５（ｆ））。遮光膜２のエッチングは、ドライエッチングにより行ってもよく、ウェットエッチングにより行っても良い。
【００７３】
最後に、第２レジストパターン４１を剥離し、洗浄して、本実施形態に係る位相シフトマスク２００が完成する（図５（ｇ））。なお、位相シフタ層５と透明基板１との間には、必要に応じて、エッチングストッパ層を設けることができる。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００７５】
図６（ａ）に示すように、透明基板として、大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチの表面を鏡面研磨した石英ガラス基板を用意し、所定の洗浄を施した。この透明基板上に、スパッタリング法により、クロム（Ｃｒ）からなる遮光膜を、膜厚１００ｎｍとなるように形成した。遮光膜の表面部分には、酸化クロム層からなる反射防止層を形成した。更に、遮光膜上の全面に、スピンコート法により、ポジ型電子線レジスト（日本ゼオン社製「ＺＥＰ７０００」（登録商標））を膜厚５００ｎｍとなるように塗布して第１レジスト層を形成することで、フォトマスクブランクを用意した。
【００７６】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１レジスト層に対し、シフタ透光部を形成するための所望のパターンを電子線描画し、現像して、第１レジストパターンを形成した。そして、第１レジストパターンをマスクとして、遮光膜に対し、Ｃｌ２とＯ２との混合ガスを用いてドライエッチングを行い、設計寸法通りの遮光膜パターンを得た。
【００７７】
次に、図６（ｃ）に示すように、第１レジストパターンを剥離し、洗浄して、遮光膜パターンを形成した。
【００７８】
次に、図６（ｄ）に示すように、透光部の所定箇所に位相シフト部を形成するため、遮光膜パターンをマスクとして、透明基板に対してバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いてウェットエッチングを行ない、シフタ透光部（堀り込み部）を形成した。シフタ透光部は、遮光膜の下部に亘るアンダーカット部を有して凹状に形成された。そして、洗浄を施した。なお、この実施例の位相シフトマスクは、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）露光用のものであるため、透明基板のエッチング処理量（深さ）は、露光光が１８０°シフトする量として算定した１７０ｎｍとした。
【００７９】
次に、図６（ｅ）に示すように、ポジ型電子線レジスト（日本ゼオン社製「ＺＥＰ７０００」）を、膜厚５００ｎｍとなるように全面に塗布し、第２レジスト層を形成した。
【００８０】
次に、図６（ｆ）に示すように、第２レジスト層に対し、非シフタ透光部を形成するための所定のパターンを電子線で重ねて描画し、現像して、第２レジストパターンを形成した。そして、第２レジストパターンをマスクとして、遮光膜に対してＣｌ２とＯ２との混合ガスを用いてドライエッチングを行い、設計寸法通りの遮光膜パターンを得た。
【００８１】
次に、図６（ｇ）に示すように、第２レジストパターンを剥離、洗浄して、位相シフトマスクが完成した。
【００８２】
このようにして作製した位相シフトマスクの表面を観察、検査したところ、非シフタ透光部においては、エッチング液として用いたフッ酸がしみ込んできたようなダメージは全く検出されなかった。また、露光波長を１９３ｎｍとして露光したところ、シフタ透光部及び非シフタ透光部のいずれにおいても、透過光量が等しく、均一な線幅の転写パターンを得られることが確認された。
【００８３】
なお、本実施例では、透明基板を掘り込むエッチングを、フッ酸を用いたウエットエッチングのみで行った。但し、必要に応じて、ドライエッチングによって所定の掘り込み量までエッチングを行い、その後、ウェットエッチングに切り替えても構わない。このようにドライエッチングとウェットエッチングとを組み合わせて透明基板の掘り込みを行う方法は、露光波長や露光条件に合わせて、所望の掘り込み量やアンダーカット量をそれぞれ選択して得る場合に、有効に使用される。
【００８４】
この場合、図６（ｃ）に示す状態で、すなわち、遮光膜の表面が露出した状態で、透明基板を掘り込むドライエッチングが行われる為、遮光膜の表面（特に、遮光膜表面に形成されている反射防止層）に若干ダメージが出ることも考えられる。しかしながら、予め遮光膜の成膜時（特に反射防止層形成時）に、このダメージ分を見越して反射防止層を厚く成膜することで、係る課題は解決可能である。
【００８５】
また、上述のとおり、遮光膜のエッチングについては、必要な線幅や精度に応じて、ドライエッチングを用いてもウエットエッチングを用いても良い。
【００８６】
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１００ 位相シフトマスク
１ 透明基板
２ 遮光膜
３ 第1レジスト層
４ 第２レジスト層
２１ 遮光膜パターン
３１ 第１レジストパターン
４１ 第２レジストパターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路や表示装置の製造用に用いられる位相シフトマスクの製造方法、及び該位相シフトマスクを用いたパターン転写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、マスク基板を掘り込んで位相シフタパターンを形成する位相シフトマスクの製造方法が記載されている。この文献には、位相シフトマスクを用いて被転写体に周期的パターンを転写した場合、位相シフタパターンの有無によってパターン寸法に変動が生じてしまうという課題が記載されている。そして、これを解決するため、位相シフタパターンの寸法を、位相シフタパターンを配置しないパターンの寸法よりも大きくする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３３３３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フォトマスクに形成された転写用パターンを、半導体集積回路等の構成部品に対して精緻に転写するに際し、解像力を向上する方法として、位相シフトマスクが提案され、実用化されている。特に、大規模集積回路（ＬＳＩ）における高集積化、及び回路パターンの微細化に対応し、超解像技術として有利に適用されている。
【０００５】
位相シフトマスクとしては、オルタネイティング型（いわゆるレベンソン型）、エッジ強調型、補助パターン型、クロムレス型、ハーフトーン型等、様々な種類のものが提案されている。このうち、オルタネイティング型位相シフトマスクは、透明基板上にクロム（Ｃｒ）等の金属膜等からなる遮光膜により形成された遮光膜パターンを備えて構成されている。そして、例えばラインアンドスペースパターンのように、遮光部と透光部とが繰り返し存在する場合に、遮光部を介して隣接する透光部を透過する透過光の位相が、互いに１８０°ずれるように構成されている。遮光部を介して隣接する透光部を透過する透過光の位相が、このように互いに所定量ずれることにより、回折光の干渉による解像度の低下を防止でき、ラインアンドスペースパターンの解像度の向上を図ることができる。
【０００６】
このような位相シフトマスクにおいては、遮光部を介して隣接する透光部が、透光部を通過する波長λの透過光に対して、
Ｐ＝λ（２ｍ−１）／２（∵ｍは自然数） ・・・（１）
の光路長差を生じさせることで、これら透過光の間に１８０°の位相差を生じさせることができる。
【０００７】
このような光路長差を生じさせるためには、透明基板の屈折率をｎとしたとき、遮光部を介して隣接する透光部間における透明基板の厚さの差ｄを、
ｄ＝λ（２ｍ−１）／２ｎ ・・・（２）
が成立するような大きさに設定すればよい。そのためには、遮光部を介して隣接する透光部の一方（シフタ透光部という）において、透明基板を掘り込んでその厚みを減少させ、他方（非シフタ透光部という）において、透明基板を掘り込まずにおくとよい。これにより、透光部間における透明基板の厚さに差を設けることができ、係る差を上記（２）式のｄに等しくすることができる。
【０００８】
あるいは、透明基板上であって遮光膜より透明基板側（下層側）に、位相シフタ層（これが遮光膜の下層となる）を予め設けておき、遮光部を介して隣接する透光部の一方（シフタ透光部）において、位相シフタ層を除去（完全除去または一部除去による減膜）し、他方（非シフタ透光部）において、位相シフタ層を除去しないようにしてもよい。位相シフタ層の屈折率がｎであれば、位相シフタ膜の厚さを上記（２）式のｄに等しくすることにより、シフタ透光部を通過する透過光と、非シフタ透光部を通過する透過光との間に、１８０°の位相差を生じさせることができる。なお、シフタ透光部及び非シフタ透光部の命名は、それぞれ逆でも良い。
【０００９】
なお、透明基板を掘り込むことによりシフタ透光部を形成したオルタネイティング型の位相シフトマスクでは、掘り込み部の側壁の影響により、掘り込み部が設けられた透光部（シフタ透光部）を通過する透過光の光量が、非掘り込み部（非シフタ透光部）を通過する透過光の光量に対して低下してしまうことがある。そのため、シフタ透光部の寸法と非シフタ透光部の寸法とを同一にしても、被転写体上に転写したパターン寸法が、互いに異なってしまうことがある。この課題を解決する手段として、特許文献１においては、位相シフタパターンを配置したマスクパターン（上記でいうシフタ透光部）の寸法を、位相シフタパターンを配置しないマスクパターン（上記でいう非シフタ透光部）の寸法よりも大きくすることが提案されている。
【００１０】
また、特許文献１には、上述の位相シフトマスクの製造方法が開示されている。この製造方法によると、まず遮光膜をエッチングし、遮光膜パターンを画定した後、透明基板の掘り込み加工を行って位相シフトパターンを形成している。以下に、遮光膜パターンを画定した後に、透明基板の掘り込み加工を行う従来の製造工程について、図１を用いて説明する。
【００１１】
まず、透明基板１’上に遮光膜２’とレジスト層３’とが形成されたフォトマスクブランク１００ｂ’を用意する（図１（ａ））。そして、このレジスト層３’に所定のパターンを描画して現像することにより、透光部を形成するためのレジストパターン３１’を形成する。そして、このレジストパターン３１’をマスクとし、所定のエッチャント（エッチング液またはエッチングガス）を用いて遮光膜２’をエッチングし、遮光膜パターン２１’を形成する（図１（ｂ））。エッチングが完了したら、レジストパターン３１’を剥離する（図１（ｃ））。次に、透明基板１’上にレジスト層４’を再び形成し、このレジスト層４’に所定のパターンを描画して現像することにより、シフタ透光部を形成するためのレジストパターン４１’を形成する。そして、このレジストパターン４１’と、上記の遮光膜パターン２１’のエッジと、をマスクとして、透明基板１’の表層を除去する掘り込みを行う。この掘り込みでは、まず第１段階として、エッチングガスによる透明基板１’の異方性エッチングを行って透明基板１’の表面を所定厚み減少させる（図１（ｆ））。その後、第２段階として、エッチング液を用いた等方性エッチングによって透明基板１’の表面を掘り進むと同時に、遮光膜パターン２１’下にアンダーカット部を形成する（図１（ｇ））。その後、レジストパターン４１’を剥離することにより、位相シフトマスク１００’が完成する（図１（ｈ））。
【００１２】
このように、シフタ透光部を形成する最後の段階（図１（ｇ））では、エッチング液を用いたウェットエッチングを適用することにより、透明基板１’の掘り込みを形成するとともに、遮光膜パターン２１’を成す遮光膜２’が掘り込み領域に対して迫り出したオーバーハンク形状を形成することができる。すなわち、ウェットエッチングが有する等方性のエッチング挙動を利用することにより、透明基板１’の表層部にオーバーハンク形状を形成することができる。これにより、掘り込み部の側壁の影響によって透過光の光量が低下する不都合が抑制できるようになり、非常に有利である。
【００１３】
しかしながら、上述のアンダーカット形成時のウェットエッチング工程（図１（ｇ））には大きな課題があることが、発明者により見出された。
【００１４】
透明基板１’は合成石英等のガラスとして構成されていることが一般的であり、このようなＳｉ系材料をウェットエッチングするには、エッチング液としてフッ酸溶液等が用いられる。但し、エッチング液に対するレジストパターン４１’の耐性はあまり高くないため、透明基板１’をウェットエッチングする際に、エッチング液がレジストパターン４１’中に浸み込んでしまうことがある。更に、レジストパターン４１’と遮光膜２’との密着性、及びレジストパターン４１’と透明基板１’との密着性も、必ずしも十分ではない。そのため、これらの接合面にはエッチング液が浸み込み易く、エッチング液が透明基板１’の表面に到達してしまい易い。透明基板１’の表面に到達したエッチング液は、透明基板１’の表面を侵食し、ダメージを与えてしまう。この状況を図２に示す。
【００１５】
エッチング液の浸み込み量や、透明基板１’が受けるダメージの程度は、ウェットエッチングの処理時間または処理条件等の変更により変化する。場合によっては、レジストパターン４１’の一部が剥離し、透明基板１’が深刻なダメージを受ける場合もある。言うまでもなく、透明基板１’の表面の侵食は透過率の低下や位相のずれ等をもたらし、精密部品としてのフォトマスクの性能を阻害してしまう。
【００１６】
本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、位相シフトマスクを製造する際のアンダーカット形成時のウェットエッチング工程において、シフタ透光部の構成、透明基板の掘り込み量、使用するレジスト種類や塗布環境等によらず、非シフタ透光部に生じるダメージを軽減でき、製造工程を簡素化でき、欠陥の発生確率を低減することが可能な位相シフトマスクの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様は、
透明基板上に形成された遮光膜によってなる遮光部と、前記遮光部の両側に、前記遮光膜が除去されてそれぞれ形成された透光部と、を有し、前記透光部の一方は前記遮光膜の下層が除去されて形成されたシフタ透光部であり、他の一方は前記遮光膜の下層が除去されない非シフタ透光部である位相シフトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に前記遮光膜と第１レジスト層とが形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト層にエネルギービームによる第１描画を行うことにより、前記シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１レジストパターンを形成する工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングし、前記シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１遮光膜パターンを形成する工程と、
前記第１遮光膜パターンまたは前記第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜の下層をエッチングにより除去し、前記シフタ透光部を形成する工程と、
前記第１遮光膜パターンを含む前記透明基板上全面に、第２レジスト層を形成する工程と、
前記第２レジスト層にエネルギービームによる第２描画を行うことにより、前記非シフタ透光部を形成するための開口部を有する第２レジストパターンを形成する工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングし、非シフタ透光部を形成する工程と、を有する
位相シフトマスクの製造方法である。
【００１８】
本発明の第２の態様は、
前記遮光膜の下層は、前記透明基板の表層である
第１の態様に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
【００１９】
本発明の第３の態様は、
前記第１遮光膜パターンを形成する工程の後、前記第１レジストパターンを除去し、かつ、前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、前記第１遮光膜パターンをマスクとしてエッチングを行う
第１または第２の態様に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
【００２０】
本発明の第４の態様は、
前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、ウェットエッチングを行う第１〜第３のいずれかの態様に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
【００２１】
本発明の第５の態様は、
前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、ドライエッチング及びウェットエッチングを行う第１〜第３のいずれかの態様に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
【００２２】
本発明の第６の態様は、
前記遮光膜の下層の除去量は、シフタ透光部を透過した露光光の位相と、非シフタ透光部を通過した露光光の位相とを略１８０°異ならせるような量である
第１〜第５のいずれかの態様に記載の位相シフトマスクの製造方法である。
【００２３】
本発明の第７の態様は、
第１〜第６のいずれかの態様に記載の位相シフトマスクの製造方法によって形成された位相シフトマスクを用い、該位相シフトマスクの有する転写パターンを、露光機によって被転写体に転写するパターン転写方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、位相シフトマスクを製造する際のアンダーカット形成時のウェットエッチング工程において、シフタ透光部の構成、透明基板の掘り込み量、使用するレジスト種類や塗布環境等によらず、非シフタ透光部に生じるダメージを軽減でき、製造工程を簡素化でき、欠陥の発生確率を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の位相シフトマスクの製造工程を例示する概略図である。
【図２】従来の位相シフトマスクの製造工程における課題を例示する概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る位相シフトマスクの製造工程を例示する概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る位相シフトマスク、及びその製造工程にて用いられる描画データの平面構成を例示する図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る位相シフトマスクの製造工程を例示する概略図である。
【図６】本発明の実施例に係る位相シフトマスクの製造工程を例示する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る位相シフトマスク１００の製造工程を例示する概略図である。図４は、本発明の一実施形態に係る位相シフトマスク１００、及びその製造工程にて用いられる描画データの平面構成図である。
【００２７】
ここでは、一例として、図３（ｇ）に示す構成の位相シフトマスク１００の製造方法を説明する。本実施形態に係る製造方法では、透明基板１上に形成された遮光膜２によってなる遮光部と、この遮光部の両側に配置された透光部と、を有する転写用パターンを備えた位相シフトマスク１００を製造する。なお、本実施形態に係る製造方法は、例えば、ラインアンドスペースパターンを含む転写パターンを備えた位相シフトマスク１００の製造に好適に適用される。上記の両透光部、すなわち、遮光部を介して隣接する透光部は、それぞれ遮光膜２が除去されて透明基板１が露出しているが、一方は、透明基板１の表層がエッチング除去されて掘り込まれており（以下、係る透光部をシフタ透光部と呼ぶ）、他方は除去されていない（以下、係る透光部を非シフタ透光部と呼ぶ）。これにより、両透光部における透明基板１の厚みが異なり、結果として透過する露光光の光路長を異ならせることが出来る。
【００２８】
透明基板１の厚みの差である露光光の光路長の差ｄは、両透光部を透過する露光光の位相差を略１８０°とするような大きさとすることが好ましい。すなわち、光路長の差ｄは、シフタ透光部を透過した露光光の位相と、非シフタ透光部を通過した露光光の位相とを、互いに略１８０°異ならせるような量とすることが好ましい。ここで、略１８０°とは、例えば１８０±３０°の範囲内とすることができる。なお、後述のとおり、露光光が単一波長でない場合には、露光光に含まれる代表波長を上記式（２）における波長λとし、光路長の差を算定することができる。例えば、露光光波長域の中心波長等を代表波長とすることができる。
【００２９】
以下に、本実施形態に係る位相シフトマスク１００の製造工程を、図３を参照しながら説明する。
【００３０】
まず、透明基板１上に遮光膜２が形成され、更に、遮光膜２上にレジスト層（第１レジスト層とする）３が形成されたフォトマスクブランク１００ｂを用意する（図３（ａ））。
【００３１】
透明基板１は、例えば合成石英（ＳｉＯ２）ガラスや、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３，ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属），Ｒ２Ｏ（Ｒ２はアルカリ金属）等を含む低膨張ガラス等からなる平板として構成されている。透明基板１の主面（表面及び裏面）は、研磨される等して平坦且つ平滑に構成されている。
【００３２】
遮光膜２としては、露光光（後述）に対して、光学濃度が３．０以上となるような遮光性を有する膜、または、露光光の一部を透過する膜（例えば、透過率が３〜４０％、より好ましくは３〜３０％であるような膜）を用いることができる。遮光膜２の材料としては、クロム（Ｃｒ）や、クロム化合物（窒化物、炭化物、酸化物、酸化窒化物等）、タンタル（Ｔａ）、タンタル化合物（酸化物、窒化物、酸化窒化物等）、金属シリサイド（モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド、またはそれらの酸化物等）等、金属を主成分（組成中５０ａｔ％以上）とする材料を用いることができる。成膜方法としては、例えばスパッタ法等の公知の方法を用いることができる。
【００３３】
第１レジスト層３の材料に特に制約はなく、ポジ型レジスト材を用いてもよく、ネガ型レジスト材を用いてもよい。こうしたレジスト材料を遮光膜２上に塗布し、必要に応じてベークすることで、第１レジスト層３を形成することができる。
【００３４】
次に、描画機を用いて、第１レジスト層３に、シフタ透光部を形成するためのパターンを描画する。レジスト層３を描画するエネルギービームとしては、例えば電子線やレーザー等を用いることができる。
【００３５】
そして、第１レジスト層３を現像することにより、シフタ透光部を形成するための開口部を有するレジストパターン（第１レジストパターンとする）３１を形成する。そして、レジストパターン３１をマスクとして遮光膜２をエッチングし、シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１遮光膜パターン２１を形成する（図３（ｂ））。遮光膜２のエッチングは、ドライエッチングにより行っても良く、ウェットエッチングにより行っても良い。遮光膜２に対するドライエッチャントとしては、例えば塩素系のガスを用いることができ、ウェットエッチャントとしては、例えば硝酸第２セリウムアンモニウム等を用いることができる。
【００３６】
この後、第１レジストパターン３１を剥離する（図３（ｃ））。この段階で洗浄することができる。
【００３７】
そして、第１遮光膜パターン２１をマスクとして、遮光膜２の下層をエッチングにより除去する。本実施形態では、遮光膜２の下層は透明基板１の表層であるので、この部分をエッチングして掘り込み部を形成する。このエッチングは、主にウェットエッチングにより行うが、ウェットエッチングのみで行っても良く、または、所定の除去量をドライエッチングにより除去し、その後ウェットエッチングを行うようにしても良い。透明基板１に対するドライエッチャントとしては、例えば三フッ化メタン（ＣＨＦ３）ガスと酸素（Ｏ２）ガスとの混合ガス等を用いることができる。また、ウェットエッチャントとしては、例えばフッ化水素酸（ＨＦ）等のフッ酸溶液を用いることができる。いずれにしても、ここでのエッチング工程の最後にはウェットエッチングを行い、等方的なエッチングの性質を利用して、遮光膜２の下層にアンダーカットを形成することが好ましい（図３（ｄ））。ウェットエッチング後には洗浄を行う。
【００３８】
上記のようにして、アンダーカット構造のシフタ透光部が形成される。これにより、「掘り込み部の側壁に起因して、掘り込み部（シフタ透光部）を透過する露光光の光量が、掘り込みのない非シフタ透光部を透過する露光光の光量に比べて低下してしまう」という課題を解決することが出来る。
【００３９】
ところで、上記の遮光膜２の下層（本実施形態では透明基板１の表層）をエッチングにより除去する工程においては、遮光膜２の開口部は、シフタ透光部を形成する位置のみに存在する。すなわち、掘り込み部以外の透明基板１の表面は、遮光膜２によって全てが覆われている。また、遮光膜２と透明基板１との間は強く密着している。このため、「ウェットエッチング液が遮光膜２と透明基板１との界面に浸み込んで、透明基板１の表面に到達してしまう」という課題を解決することができ、エッチング液による透明基板１のダメージを抑制することが出来る。
【００４０】
なお、遮光膜２の下層をエッチング除去する際（図３（ｄ））、第１レジストパターン３１を事前に剥離しなくても良い。すなわち、残存する第１レジストパターン３１と第１遮光膜パターン２１とをマスクとして、遮光膜２の下層のエッチングを行い、その後、第１レジストパターン３１を剥離しても構わない。その場合、エッチング液が第１レジストパターン３１中に浸み込む現象が生じたとしても、透明基板１の表面は遮光膜２によって覆われて保護されているため、エッチング液は透明基板１の表面に到達することはできない。そのため、第１レジストパターン３１を事前に剥離する場合と同様に、透明基板１のエッチング液によるダメージを抑制することが出来る。
【００４１】
但し、ウェットエッチングを行う前に、第１レジストパターン３１を事前に剥離することがより好ましい。これは、遮光膜２の下層のウェットエッチングに先駆けて、第１レジストパターン３１を事前に剥離して洗浄することで、ウェットエッチング環境における異物の存在確率を低減させることができ、結果として、位相シフトマスク１００への欠陥発生の機会を大幅に減らすことができる為である。
【００４２】
他方、前述のようにドライエッチングとウェットエッチングとを組み合わせて適用する場合には、以下の工程が好ましい。すなわち、ドライエッチングは、図３（ｂ）に示すように、第１レジストパターン３１が残存している状態で行うことが好ましい。第１遮光膜パターン２１の全面を第１レジストパターン３１により保護することで、ドライエッチングによる遮光膜２表面の損傷を回避することが出来る。また、ウェットエッチングは、図３（ｃ）に示すように、第１レジストパターン３１を剥離してから行うことが好ましい。これにより、ウェットエッチング環境における異物の存在確率を低減でき、位相シフトマスク１００への欠陥発生を抑制することが出来る。
【００４３】
遮光膜２の下層のエッチングによりシフタ透光部が形成された後、新たに、透明基板１全面を覆うようにレジスト層（第２レジスト層とする）４を形成する（図３（ｅ））。
【００４４】
次いで、第２レジスト層４に、非シフタ透光部を形成するための描画を行う。この描画も、上記と同様に電子ビームを用いて行っても良く、レーザーを用いて行っても良い。そして、描画後の第２レジスト層４を現像し、第２レジストパターン４１を形成する。この第２レジストパターン４１は、掘り込みの無い透光部、すなわち非シフタ透光部を形成するための開口部を有する。そして、第２レジストパターン４１をマスクとして、露出した遮光膜２をエッチングすることで、遮光膜パターン２２が形成される（図３（ｆ））。遮光膜２のエッチングは、上記と同様にドライエッチングにより行っても良く、ウェットエッチングにより行っても良い。
【００４５】
最後に、第２レジストパターン４１を剥離し、洗浄して、本実施形態に係る位相シフトマスク１００が完成する（図３（ｇ））。
【００４６】
図４（ａ）は、本実施形態に係る位相シフトマスク１００の上面構成を例示する図である。図４の左側は、ダークフィールドとして構成された例を、図４の右側は、クリアフィールドとして構成された例を示しており、いずれも、被転写体上に３本のラインアンドスペースを形成するように構成されている。ここで、ダークフィールドとは、遮光膜２等に覆われた透明基板１の表面に、露光光を透過する透光部からなる設計パターンが形成されたマスクをいい、クリアフィールドとは、露出した透明基板１の表面に、露光光を遮光する遮光部からなる設計パターンが形成されたマスクをいう。
【００４７】
図４（ｂ）は、上記ダークフィールドとクリアフィールドのそれぞれに対し、第１の描画で用いられるパターンデータを例示している。このパターンに基づいて第１レジスト層３に描画及び現像が行われることで、第１レジストパターン３１が形成される。その後、第１レジストパターン３１をマスクとした遮光膜２のエッチングが行われ、更に、遮光膜パターン２１をマスクとした透明基板１のウエットエッチングが行われることで、シフタ透光部が形成される。
【００４８】
図４（ｃ）は、上記ダークフィールドとクリアフィールドのそれぞれに対し、第２の描画で用いられるパターンデータを例示している。このパターンに基づいて第２レジスト層４に描画及び現像が行われることで、第２レジストパターン４１が形成される。その後、第２レジストパターン４１をマスクとした遮光膜２のエッチングが行われることで、非シフタ透光部が形成される。
【００４９】
このように、透明基板１の表面上で、図４（ｂ）及び（ｃ）に例示するパターンデータを用いたパターニングが順次行われることで、図４（ａ）に示す位相シフトマスク１００が最終的に形成される。なお、位相シフトマスク１００を使用して実際に被転写体上にパターンを転写する場合には、トリムマスクを別途用意し、不要なパターン部分を除去することにより、３本のラインアンドスペースを形成することが出来る。
【００５０】
本実施形態に係る製造方法によれば、透明基板１のウェットエッチングを行う際、遮光膜２に形成されている開口部は、シフタ透光部形成用の開口部のみである。換言すれば、透明基板１のウェットエッチングを行う際、透明基板１の表面は、エッチング対象の領域以外は全て遮光膜２によって覆われている。この点で、本実施形態に係る製造方法は、先に述べた図１の製造方法とは対照的である。すなわち、エッチング液がレジスト層に浸み込んだり、レジスト層と遮光膜との界面に浸み込んだりすることによる透明基板１表面の損傷が防げるのである。
【００５１】
ところで、本実施形態に係る製造方法では、クリアフィールドとして構成された位相シフトマスクを製造する際に、特に顕著な効果が得られる。何故なら、クリアフィールドとして構成された位相シフトマスクを図１に示す従来方法で形成しようとすれば、透明基板の掘り込みを行う際、透明基板上にレジストパターンのエッジが配置されてしまい（図４（ａ）のＰ１に対応する部分）、この部分からのエッチング液の浸み込みが生じ易くなってしまうからである。
【００５２】
なお、透明基板とレジスト層との界面へのエッチング液の浸み込みや、レジスト層の剥離の懸念に対しては、レジスト層を形成する前に透明基板上にＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を供給して透明基板の表面を疎水性にし、レジストと透明基板との密着性を向上させる処理（ＨＭＤＳ処理）を採用することができる。しかしながら、透明基板の掘り込み量、使用するエッチング液の組成、濃度、温度、使用するレジスト種類や透明基板の表面状態、塗布環境等によっては、上述のＨＭＤＳ処理のみでは充分ではないことが発明者によって認識されている。ところが、本実施形態に係る製造方法を実施すれば、透明基板とレジスト層との界面が存在しない状況で、ウェットエッチングを実施することが可能になる。
【００５３】
本実施形態に係る製造方法においては、上述の工程に加えて、更に欠陥検査工程を実施することが可能である。例えば、第１レジストパターン３１を剥離、洗浄後（図３（ｃ）の後）に欠陥検査を行ない、透光部に遮光膜２が残存する余剰欠陥が発見された場合には、この段階で、余剰欠陥を除去する修正を施すことができる。これにより、透明基板１の掘り込み後の煩雑なシフタ修正を回避出来る。仮に、遮光膜２の余剰欠陥があっても問題ないと判断される場合には、遮光膜２のエッチング後に、ウェットエッチングによる掘り込みをそのまま引き続き行なっても良い。
【００５４】
これに関連し、図１に示す従来方法によると、掘り込み領域に隣接する遮光膜２’のエッジにダメージが生じてしまうことがある。つまり、図１（ｆ）に示すように、透明基板１’の表面をドライエッチングする際には、遮光膜２’のエッジはレジストパターン４１’に覆われておらず、部分的に露出している。そのため、透明基板１’のドライエッチングに伴って、遮光膜２’のエッジも局所的にダメージを受けてしまう。その結果、遮光膜２’のエッジと、それ以外の部分とで、表面の反射率が異なってしまい、例えばパターン転写時に異常反射による不都合を生じたり、検査時に欠陥として検出されてしまう不都合を生じることがある。これに対し、本実施形態に係る製造方法によれば、第１レジストパターン３１を剥離させてから（すなわち遮光膜２全面を露出させてから）、或いは第１レジストパターン３１を剥離せずに（すなわち遮光膜２全面を露出させずに）透明基板１のエッチングを行うため、遮光膜２の表面が部分的にダメージを受けることを回避することができ、遮光膜２の表面の局所的な反射率変化を抑制できる。
【００５５】
更には、本実施形態に係る製造方法においては、掘り込みエッチング後に、形成された掘り込み深さを測定し、不足があれば必要に応じてエッチングを追加することが可能である。掘り込みエッチングの際にレジストが無いので、清浄な状態で測定を行うことができ、必要なら洗浄も可能であって、そのままの状態でエッチングを追加することが出来る。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法においては、最初にレジストの無い環境下でウェットエッチングを適用し、シフタ透光部の形成（遮光膜の下層の除去）を行える。従って、特にフッ酸溶液のように、透明基板にダメージを与えるエッチャントを使用することによる諸々の問題点を回避することができる。また、遮光膜の表面（反射防止層）に局所的なダメージが生じることが防止できる。
【００５７】
こうした要因により、本実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法では、工程全般にわたる欠陥の発生確率を低くすることができる。そして、高品質のオルタネイティング型位相シフトマスクを、安定して製造することができる。
【００５８】
本実施形態に係る製造方法によって製造される位相シフトマスクの用途には、特に制約はない。なお、ウェットエッチングに要する時間が長い場合、すなわち、掘り込み量が大きい場合には、本実施形態に係る製造方法の効果が特に顕著に得られる。例えば、露光光として１９３ｎｍの波長の光を用いる位相シフトマスクであれば、１８０°の位相差を形成するための透明基板の掘り込み量は１７０ｎｍ程度である（透明基板１の材料である石英の屈折率ｎ＝１．５６）。また、ｉ線露光用の位相シフトマスクであれば、透明基板の掘り込み量は３８０ｎｍ程度となる。すなわち、従来、ＡｒＦエキシマレーザー露光用のフォトマスクでは透明基板の表面の損傷が仮に顕在化しなかった場合であっても、露光光の変化によって、本実施形態に係る製造方法の作用効果が顕著に得られる。本実施形態に係る製造方法は、特に、３００ｎｍ以上の露光光（ｉ線、ｈ線、ｇ線等）に用いられる位相シフトマスクに対して、特に顕著な効果が得られる。すなわち、掘り込み量（遮光膜下層の除去量厚さ）が３００ｎｍ以上の場合（例えば、３００〜５００ｎｍ）となるようなウェットエッチングを採用する場合に、特に顕著な効果が得られる。
【００５９】
位相シフトマスクは、通常、単一波長の露光光によるパターン転写に用いられることが多い。露光波長に複数の波長が含まれると、１８０°の位相差を生み出すための掘り込み量の決定が単純ではなくなるからである。しかしながら、波長域をもつ露光光を用いたとしても、その波長域の中の代表値（例えば中央値）の波長に合わせて掘り込み量を決定すると、位相シフトマスクを使用しない場合に比べて、解像力を増加させることが可能である。従って、本実施形態に係る製造方法は、所定の波長域をもつ露光光を用いる位相シフトマスクを製造する際にも、好適に適用可能である。例えば、ｉ線〜ｇ線の波長域を含む露光光を用いる位相シフトマスクを製造する際には、ｉ線、ｈ線、ｇ線のうちいずれかを代表波長とし、或いは、このうち中央値に近いｈ線を代表波長とすることなどができる。
【００６０】
また、上記したように、遮光膜表面の反射率について面内の均一性が確保できるといった理由から、本実施形態に係る製造方法は、大面積のフォトマスクを製造する際に、好適に適用可能である。例えば、液晶表示装置等の表示装置製造用のフォトマスクであって、一辺が５００ｍｍ以上のフォトマスク等を製造する際に、好適に適用可能である。
【００６１】
なお、製造過程で、第１描画（図１（ｂ））と第２描画（図１（ｆ））との相互のアライメントのズレを完全にゼロとすることは難しい。しかしながら、例えば２０ｎｍ（例えば２０〜５００ｎｍ）程度のアライメントずれが許容されるフォトマスクを製造する際には、本実施形態に係る製造方法は好適に適用可能である。この点においても、本実施形態に係る製造方法は、表示装置製造用のフォトマスクを製造する際に好適に適用可能といえる。
【００６２】
本実施形態に係る製造方法による位相シフトマスク１００の転写パターンの形状に、特に制約はない。例えば、位相シフトマスク１００の転写パターン形状を、１〜５００μｍの線幅をもつ転写パターンとすることができる。
【００６３】
＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態において、遮光膜２の下層は、透明基板１の表層として構成されていたが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、遮光膜２の下層であって、透明基板１上に、位相シフタ層５が設けられている場合も本発明に含まれる（図５参照）。その場合、位相シフタ層の材料としては、例えばＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２等を用いることができる。この場合、透明基板１と位相シフタ層５との間に、エッチング選択性の異なるエッチングストッパ層を設けても良い。
【００６４】
遮光膜１の下層に位相シフタ層５が設けられた本実施形態に係る位相シフトマスク２００の製造工程を、図５に示す。
【００６５】
まず、透明基板１上に、位相シフタ層５と遮光膜２とがこの順に形成（積層）され、更に、遮光膜２上にレジスト層（第１レジスト層とする）３が形成されたフォトマスクブランク２００ｂを用意する。透明基板１及び遮光膜２の材料は、上述の実施形態と同様である（図５（ａ））。
【００６６】
次に、描画機を用いて、第１レジスト層３に、シフタ透光部を形成するためのパターンを描画する。レジスト層３を描画するエネルギービームとしては、例えば電子線やレーザー等を用いることができる。
【００６７】
そして、第１レジスト層３を現像することにより、シフタ透光部を形成するための開口部を有するレジストパターン（第１レジストパターンとする）３１を形成する。そして、レジストパターン３１をマスクとして遮光膜２をエッチングし、シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１遮光膜パターン２１を形成する（図５（ｂ））。
【００６８】
この後、第１レジストパターン３１を剥離する（図５（ｃ））。この段階で洗浄することができる。
【００６９】
そして、第１遮光膜パターン２１をマスクとして、遮光膜２の下層（位相シフタ層５）をエッチングし、位相シフタ層パターン５１を形成する。このエッチングは、主にウェットエッチングにより行うが、ウェットエッチングのみで行ってもよく、または、所定の除去量をドライエッチングにより除去し、その後ウェットエッチングを行うようにしても良い。いずれにしても、ここでのエッチング工程の最後にはウェットエッチングを行い、等方的なエッチングの性質を利用して遮光膜２の下層にアンダーカットを形成することが好ましい（図５（ｄ））。ウェットエッチング後には洗浄を行う。
【００７０】
上記のようにして、位相シフタ層５がサイドエッチングされたアンダーカット構造のシフタ透光部が形成される。これにより、「掘り込み部の側壁に起因して、掘り込み部（シフタ透光部）を透過する露光光の光量が、掘り込みのない非シフタ透光部を透過する露光光の光量に比べて低下してしまう」という課題を解決できる。なお、ここでも、ウェットエッチングの際には、シフタ透光部以外の位相シフタ層５の表面は、遮光膜２によって全てが覆われている。また、遮光膜２と位相シフタ層５との間は強く密着している。このため、「ウェットエッチング液が遮光膜２と位相シフタ層５との界面に浸み込んで、位相シフタ層５の表面に到達してしまう」という課題を解決することができ、位相シフタ層５のエッチング液によるダメージを抑制することが出来る。
【００７１】
遮光膜２の下層のエッチングによりシフタ透光部が形成されたのち、透明基板１全面を覆うようにレジスト層（第２レジスト層とする）４を形成する（図５（ｅ））。
【００７２】
次いで、第２レジスト層４に、非シフタ透光部を形成するための描画を行う。この描画も、上記と同様に電子ビームを用いて行っても良く、レーザーを用いて行っても良い。そして、描画後の第２レジスト層４を現像し、第２レジストパターン４１を形成する。この第２レジストパターン４１は、シフタ層が除去されない透光部、すなわち非シフタ透光部を形成するための開口部を有する。そして、この第２レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜２をエッチングすることで、遮光膜パターン２２が形成される（図５（ｆ））。遮光膜２のエッチングは、ドライエッチングにより行ってもよく、ウェットエッチングにより行っても良い。
【００７３】
最後に、第２レジストパターン４１を剥離し、洗浄して、本実施形態に係る位相シフトマスク２００が完成する（図５（ｇ））。なお、位相シフタ層５と透明基板１との間には、必要に応じて、エッチングストッパ層を設けることができる。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００７５】
図６（ａ）に示すように、透明基板として、大きさ６インチ角、厚さ０．２５インチの表面を鏡面研磨した石英ガラス基板を用意し、所定の洗浄を施した。この透明基板上に、スパッタリング法により、クロム（Ｃｒ）からなる遮光膜を、膜厚１００ｎｍとなるように形成した。遮光膜の表面部分には、酸化クロム層からなる反射防止層を形成した。更に、遮光膜上の全面に、スピンコート法により、ポジ型電子線レジスト（日本ゼオン社製「ＺＥＰ７０００」（登録商標））を膜厚５００ｎｍとなるように塗布して第１レジスト層を形成することで、フォトマスクブランクを用意した。
【００７６】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１レジスト層に対し、シフタ透光部を形成するための所望のパターンを電子線描画し、現像して、第１レジストパターンを形成した。そして、第１レジストパターンをマスクとして、遮光膜に対し、Ｃｌ２とＯ２との混合ガスを用いてドライエッチングを行い、設計寸法通りの遮光膜パターンを得た。
【００７７】
次に、図６（ｃ）に示すように、第１レジストパターンを剥離し、洗浄して、遮光膜パターンを形成した。
【００７８】
次に、図６（ｄ）に示すように、透光部の所定箇所に位相シフト部を形成するため、遮光膜パターンをマスクとして、透明基板に対してバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いてウェットエッチングを行ない、シフタ透光部（堀り込み部）を形成した。シフタ透光部は、遮光膜の下部に亘るアンダーカット部を有して凹状に形成された。そして、洗浄を施した。なお、この実施例の位相シフトマスクは、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）露光用のものであるため、透明基板のエッチング処理量（深さ）は、露光光が１８０°シフトする量として算定した１７０ｎｍとした。
【００７９】
次に、図６（ｅ）に示すように、ポジ型電子線レジスト（日本ゼオン社製「ＺＥＰ７０００」）を、膜厚５００ｎｍとなるように全面に塗布し、第２レジスト層を形成した。
【００８０】
次に、図６（ｆ）に示すように、第２レジスト層に対し、非シフタ透光部を形成するための所定のパターンを電子線で重ねて描画し、現像して、第２レジストパターンを形成した。そして、第２レジストパターンをマスクとして、遮光膜に対してＣｌ２とＯ２との混合ガスを用いてドライエッチングを行い、設計寸法通りの遮光膜パターンを得た。
【００８１】
次に、図６（ｇ）に示すように、第２レジストパターンを剥離、洗浄して、位相シフトマスクが完成した。
【００８２】
このようにして作製した位相シフトマスクの表面を観察、検査したところ、非シフタ透光部においては、エッチング液として用いたフッ酸がしみ込んできたようなダメージは全く検出されなかった。また、露光波長を１９３ｎｍとして露光したところ、シフタ透光部及び非シフタ透光部のいずれにおいても、透過光量が等しく、均一な線幅の転写パターンを得られることが確認された。
【００８３】
なお、本実施例では、透明基板を掘り込むエッチングを、フッ酸を用いたウエットエッチングのみで行った。但し、必要に応じて、ドライエッチングによって所定の掘り込み量までエッチングを行い、その後、ウェットエッチングに切り替えても構わない。このようにドライエッチングとウェットエッチングとを組み合わせて透明基板の掘り込みを行う方法は、露光波長や露光条件に合わせて、所望の掘り込み量やアンダーカット量をそれぞれ選択して得る場合に、有効に使用される。
【００８４】
この場合、図６（ｃ）に示す状態で、すなわち、遮光膜の表面が露出した状態で、透明基板を掘り込むドライエッチングが行われる為、遮光膜の表面（特に、遮光膜表面に形成されている反射防止層）に若干ダメージが出ることも考えられる。しかしながら、予め遮光膜の成膜時（特に反射防止層形成時）に、このダメージ分を見越して反射防止層を厚く成膜することで、係る課題は解決可能である。
【００８５】
また、上述のとおり、遮光膜のエッチングについては、必要な線幅や精度に応じて、ドライエッチングを用いてもウエットエッチングを用いても良い。
【００８６】
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１００ 位相シフトマスク
１ 透明基板
２ 遮光膜
３ 第1レジスト層
４ 第２レジスト層
２１ 遮光膜パターン
３１ 第１レジストパターン
４１ 第２レジストパターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成された遮光膜によってなる遮光部と、前記遮光部の両側に、前記遮光膜が除去されてそれぞれ形成された透光部と、を有し、前記透光部の一方は前記遮光膜の下層が除去されて形成されたシフタ透光部であり、他の一方は前記遮光膜の下層が除去されない非シフタ透光部である位相シフトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に前記遮光膜と第１レジスト層とが形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト層にエネルギービームによる第１描画を行うことにより、前記シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１レジストパターンを形成する工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングし、前記シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１遮光膜パターンを形成する工程と、
前記第１遮光膜パターンまたは前記第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜の下層をエッチングにより除去し、前記シフタ透光部を形成する工程と、
前記第１遮光膜パターンを含む前記透明基板上全面に、第２レジスト層を形成する工程と、
前記第２レジスト層にエネルギービームによる第２描画を行うことにより、前記非シフタ透光部を形成するための開口部を有する第２レジストパターンを形成する工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングし、非シフタ透光部を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【請求項２】
前記遮光膜の下層は、前記透明基板の表層である
ことを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記第１遮光膜パターンを形成する工程の後、前記第１レジストパターンを除去し、かつ、前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、前記第１遮光膜パターンをマスクとしてエッチングを行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、ウェットエッチングを行う
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、ドライエッチング及びウェットエッチングを行う
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記遮光膜の下層の除去量は、シフタ透光部を透過した露光光の位相と、非シフタ透光部を通過した露光光の位相とを略１８０°異ならせるような量である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法によって形成された位相シフトマスクを用い、該位相シフトマスクの有する転写パターンを、露光機によって被転写体に転写する
ことを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１】
透明基板上に形成された遮光膜によってなる遮光部と、前記遮光部の両側に、前記遮光膜が除去されてそれぞれ形成された透光部と、を有し、前記透光部の一方は前記遮光膜の下層が除去されて形成されたシフタ透光部であり、他の一方は前記遮光膜の下層が除去されない非シフタ透光部である位相シフトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に前記遮光膜と第１レジスト層とが形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記第１レジスト層にエネルギービームによる第１描画を行うことにより、前記シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１レジストパターンを形成する工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングし、前記シフタ透光部を形成するための開口部を有する第１遮光膜パターンを形成する工程と、
前記第１遮光膜パターンまたは前記第１レジストパターンをマスクとして、前記遮光膜の下層をエッチングにより除去し、前記シフタ透光部を形成する工程と、
前記第１遮光膜パターンを含む前記透明基板上全面に、第２レジスト層を形成する工程と、
前記第２レジスト層にエネルギービームによる第２描画を行うことにより、前記非シフタ透光部を形成するための開口部を有する第２レジストパターンを形成する工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングし、非シフタ透光部を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【請求項２】
前記遮光膜の下層は、前記透明基板の表層である
ことを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記第１遮光膜パターンを形成する工程の後、前記第１レジストパターンを除去し、かつ、前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、前記第１遮光膜パターンをマスクとしてエッチングを行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、ウェットエッチングを行う
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記遮光膜の下層をエッチングにより除去する工程においては、ドライエッチング及びウェットエッチングを行う
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記遮光膜の下層の除去量は、シフタ透光部を透過した露光光の位相と、非シフタ透光部を通過した露光光の位相とを略１８０°異ならせるような量である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法によって形成された位相シフトマスクを用い、該位相シフトマスクの有する転写パターンを、露光機によって被転写体に転写する
ことを特徴とするパターン転写方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２９７８６（Ｐ２０１３−２９７８６Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７６５７（Ｐ２０１１−１６７６５７）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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