JP3322837B2 - Mask, manufacturing method thereof and pattern forming method using mask - Google Patents

Mask, manufacturing method thereof and pattern forming method using mask

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JP3322837B2
JP3322837B2 JP26699498A JP26699498A JP3322837B2 JP 3322837 B2 JP3322837 B2 JP 3322837B2 JP 26699498 A JP26699498 A JP 26699498A JP 26699498 A JP26699498 A JP 26699498A JP 3322837 B2 JP3322837 B2 JP 3322837B2
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はマスク及びその製造
方法並びにマスクを用いたパターン形成方法に係り、特
に光の位相シフトを利用したマスク及びその製造方法並
びにマスクを用いたパターン形成方法に関する。
The present invention relates to a mask, a method of manufacturing the same, and a pattern forming method using the mask, and more particularly to a mask using a phase shift of light, a method of manufacturing the same, and a pattern forming method using the mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程において素子、回
路等のパターンを半導体ウエハ上に形成する際には、通
常紫外光によるパターン転写露光の方法が用いられる。
半導体ウエハに、転写されるパターンは、光を透過する
ガラス基板に設けられた光を遮蔽する金属薄膜の有無に
よって形成される。このガラス基板上に転写パターンを
形成したものの中で、ウエハ上に転写するチップパター
ンと同じ大きさ及び数のパターンを備えたものを原寸マ
スクまたは単にマスクと呼び、例えば5〜10倍に拡大
してウエハ上に形成されるチップ数よりの少ない数のチ
ップパターンが配設されたものを拡大マスクまたはレチ
クルと呼ぶ。そして、マスクの場合は平行光線により、
またレチクルの場合は縮小レンズ系を使って縮小投影に
よりウエハ上にレジスト膜を介してパターンの転写露光
が行われる。この場合、特に、微細化され高集積化され
るパターンの転写に際して解像力を高めるためには、露
光領域縁部の光のコントラストを高めることが必要であ
る。従来の所定形状の不透明層と透明基板層とで構成さ
れたマスクを図70に示し、ウエハ上にパターン形成す
る場合を図71に示す。図70は、従来のホトマスク45
0 を示した構成図である。図70中、451 は金属クロム
(Cr)等の材料よりなる不透明層であり、透明基板層
452 上で周知のリソグラフィとエッチングで所定パター
ンが形成される。又、図71において、露光装置(図示
せず)より照射された光Cはホトマスク450 の不透明層
451 は透過せず、不透明層451 が形成されていない透明
基板層452 を透過する。透過した光は、結像レンズ系45
3 を通り、ウエハ454 上に塗布されたOFPR(商品
名、東京応化工業株式会社)等のレジスト材料455を感
光する。これにより、ウエハ454 上にはエッチングによ
りホトマスク450 と同じパターンが形成される。
2. Description of the Related Art In the process of manufacturing a semiconductor device, when a pattern such as an element or a circuit is formed on a semiconductor wafer, a pattern transfer exposure method using ultraviolet light is usually used.
The pattern transferred to the semiconductor wafer is formed by the presence or absence of a light shielding metal thin film provided on a light transmitting glass substrate. Of the glass substrate having a transfer pattern formed thereon, the one provided with a pattern having the same size and number as the chip pattern to be transferred onto the wafer is called a full-size mask or simply a mask, and is enlarged, for example, 5 to 10 times. A chip on which a smaller number of chip patterns than the number of chips formed on a wafer are provided is called an enlarged mask or reticle. And, in the case of a mask,
In the case of a reticle, transfer exposure of a pattern is performed on a wafer through a resist film by reduction projection using a reduction lens system. In this case, it is necessary to increase the light contrast at the edge of the exposure area in order to increase the resolution when transferring a pattern that is miniaturized and highly integrated. FIG. 70 shows a conventional mask formed of an opaque layer and a transparent substrate layer having a predetermined shape, and FIG. 71 shows a case where a pattern is formed on a wafer. FIG. 70 shows a conventional photomask 45.
It is a block diagram showing 0. In FIG. 70, reference numeral 451 denotes an opaque layer made of a material such as metallic chromium (Cr), which is a transparent substrate layer.
A predetermined pattern is formed by lithography and etching as described above. Also, in FIG. 71, light C emitted from an exposure apparatus (not shown) is applied to an opaque layer of the photomask 450.
451 does not transmit, but transmits through the transparent substrate layer 452 where the opaque layer 451 is not formed. The transmitted light passes through the imaging lens system 45
3, the resist material 455 such as OFPR (trade name, Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) applied on the wafer 454 is exposed. Thus, the same pattern as that of the photomask 450 is formed on the wafer 454 by etching.

【0003】ところで、光学レンズ系を用いてパターン
を形成する場合、ウエハ454 上では不透明層の有無によ
るコントラストのみのデータに基づいて行なっている。
従って、パターン形成には光学レンズ系からの光の波長
による物理的な解像限界があり、使用する光の波長より
細いパターンの形成は困難である。ところで、従来のホ
トリソグラフィ工程は、ガラスや石英等の透明基板上に
クロミウム(Cr)膜等の不透明層を形成し、パターン
化したものをレチクルとして用いている。図72
(A),(B)にこのような従来の技術によるパターン
形成方法の例を示す。
When a pattern is formed using an optical lens system, the pattern is formed on the wafer 454 based on data of only the contrast due to the presence or absence of an opaque layer.
Therefore, pattern formation has a physical resolution limit due to the wavelength of light from the optical lens system, and it is difficult to form a pattern narrower than the wavelength of light used. In the conventional photolithography process, an opaque layer such as a chromium (Cr) film is formed on a transparent substrate such as glass or quartz, and a patterned reticle is used. Figure 72
(A) and (B) show examples of such a conventional pattern forming method.

【0004】図72(A)において、光源461 はi線
用、g線用のフィルタを備えた水銀ランプやエキシマレ
ーザ等で構成され、光源461 から発生する光463 が照明
系レンズ462 を介してレチクル464 を照射している。照
明系レンズ462 は、例えばパーシャルコヒーレンシーσ
=0.50のものを用いる。レチクル464 は、例えばガラス
等の透明基板468 の上にCr膜等の不透明パターン469
を形成したものである。レチクル464 上の不透明パター
ン469 は、結像光学系レンズ465 によって半導体基板46
6 上のホトレジスト層467 に結像される。結像系レンズ
465 は、例えば開口数NA=0.50のものを用いる。上に
述べたパターン形成方法の場合、解像力は、 K1・λ/NA となる。ここで、K1はプロセス係数であり、通常0.6
〜0.8 の数値をとる。λは光の波長、NAは結像系レン
ズの開口数である。光源461 から発する光463 の波長λ
は、例えば水銀ランプのi線の場合は約365 nmであり、
エキシマレーザの場合は例えば248nm や198nm である。
開口数NAは結像レンズ系によるが、例えば約0.5 程度
である。解像力を向上させるにはK1かλを小さく、N
Aを大きくすることが必要であるが、K1,NAはその
値を自由に選べない。波長λも光源や光学系等で制限さ
れる。露光に用いる光の波長λ,開口数NA及びプロセ
ス係数K1が決まると解像力が定まり、解像力以下のパ
ターンは結像できない。
In FIG. 72A, a light source 461 is composed of a mercury lamp or an excimer laser provided with filters for i-line and g-line. The reticle 464 is being irradiated. The illumination system lens 462 has, for example, partial coherency σ
= 0.50 is used. The reticle 464 is formed of an opaque pattern 469 such as a Cr film on a transparent substrate 468 such as glass.
Is formed. The opaque pattern 469 on the reticle 464 is
6 An image is formed on the upper photoresist layer 467. Imaging lens
For 465, for example, one with a numerical aperture NA = 0.50 is used. In the case of the above-described pattern forming method, the resolution is K1 · λ / NA. Here, K1 is a process coefficient, usually 0.6
Take a value of ~ 0.8. λ is the light wavelength, and NA is the numerical aperture of the imaging lens. Wavelength λ of light 463 emitted from light source 461
Is, for example, about 365 nm for the i-line of a mercury lamp,
In the case of an excimer laser, the wavelength is, for example, 248 nm or 198 nm.
The numerical aperture NA depends on the imaging lens system, but is, for example, about 0.5. To improve the resolution, reduce K1 or λ, and
A needs to be increased, but K1 and NA cannot be freely selected. The wavelength λ is also limited by the light source and the optical system. When the wavelength λ of the light used for exposure, the numerical aperture NA, and the process coefficient K1 are determined, the resolution is determined, and a pattern having a resolution lower than the resolution cannot be formed.

【0005】光源461 から発した光463 はレチクル464
の全表面を照射し、不透明パターン469 を照射した光部
分は不透明パターン469 によって遮蔽される。このた
め、図72(A)下段に示すように不透明パターンが無
い部分に照射した光のみがレチクル464 を透過し、結像
系レンズ465 によってホトレジスト層467 に照射され
る。ホトレジスト層467 上では照射した光の振幅の2乗
に比例する光強度分布のパターンが形成され、ホトレジ
スト層 467 を選択的に露光する。
The light 463 emitted from the light source 461 is a reticle 464
The entire surface of the opaque pattern 469 is illuminated, and the portion of the light that illuminates the opaque pattern 469 is blocked by the opaque pattern 469. For this reason, as shown in the lower part of FIG. 72A, only the light irradiated to the portion having no opaque pattern passes through the reticle 464 and is irradiated on the photoresist layer 467 by the imaging lens 465. On the photoresist layer 467, a pattern having a light intensity distribution proportional to the square of the amplitude of the irradiated light is formed, and the photoresist layer 467 is selectively exposed.

【0006】図72(B)に不透明パターンを有する不
透明マスクを拡大して示す。ガラス、石英等の透明基板
468 の上にCrパターンの不透明パターン469 が形成さ
れてマスクないしレチクル464 を構成している。露光で
きるパターンの最小幅Wは結像系レンズ465 で定まる解
像力によって制限される。このような従来の技術によっ
て、解像力を越えて細くした線パターンを露光した場合
の光強度分布がどのようになるかを図73(A)〜
(D)を参照して以下に説明する。なお、図73(A)
〜(D)の例において、用いた光の波長は365nm ,開口
数NAは0.50,パーシャルコヒーレンシーσは約0.50で
ある。
FIG. 72B shows an enlarged opaque mask having an opaque pattern. Transparent substrates such as glass and quartz
An opaque pattern 469 of a Cr pattern is formed on 468 to form a mask or reticle 464. The minimum width W of the pattern that can be exposed is limited by the resolution determined by the imaging lens 465. FIG. 73 (A) to FIG. 73 (A) show how the light intensity distribution when a line pattern thinned beyond the resolving power is exposed by such a conventional technique is exposed.
This will be described below with reference to FIG. FIG. 73 (A)
(D), the wavelength of the light used is 365 nm, the numerical aperture NA is 0.50, and the partial coherency σ is about 0.50.

【0007】図73(A)は幅0.35μmのパターンを結
像させた時の光強度分布を示す。光強度分布は中心位置
(0.0)でほぼ“0”に近付き、両側で次第に持ち上
がっている。光強度が最大になる位置では線幅約1.0 μ
m以上ある。光強度約0.2 程度を現像の閾値としてホト
レジスト層を現像すれば、設計通りの幅0.35μm程度の
パターンを現像することもできる。
FIG. 73A shows a light intensity distribution when a pattern having a width of 0.35 μm is formed. The light intensity distribution approaches “0” at the center position (0.0), and gradually rises on both sides. Line width approx.1.0 μ at the position where the light intensity is maximum
m or more. If the photoresist layer is developed with a light intensity of about 0.2 as a development threshold, a pattern having a designed width of about 0.35 μm can be developed.

【0008】図73(B)は、幅0.30μmのパターンを
結像した場合の光強度分布を示す。図73(A)の幅0.
35μmの場合と比べて、明らかに変化のみられるのは、
中心位置(0,0)での光強度最小値の上昇である。光
強度分布の幅自体にはさほどの変化は見られない。図7
3(C),(D)は、夫々幅0.25μmと幅0.20μmのパ
ターンを結像した場合の光強度分布を示す。図73
(B)の場合と同様、パターンの中心での光強度の最小
値が次第に上昇しているが、パターン幅自体はさほど変
化を示していない。即ち、解像力を越えてパターン幅を
減少させても、得られる光強度分布のパターン幅は減少
せず、かえってパターン中央部での光強度の最小値が持
ち上がってしまう。この場合、露光線幅を減少させるこ
とができないばかりでなく、黒レベルを灰色に持ち上げ
てしまう。このように解像力以下の像を結像することは
できない。
FIG. 73 (B) shows a light intensity distribution when a pattern having a width of 0.30 μm is imaged. The width of FIG.
Compared to the case of 35 μm, the only thing that changes clearly is
This is an increase in the minimum light intensity at the center position (0, 0). There is no significant change in the width of the light intensity distribution itself. FIG.
3C and 3D show light intensity distributions when a pattern having a width of 0.25 μm and a pattern having a width of 0.20 μm are formed, respectively. Figure 73
As in the case of (B), the minimum value of the light intensity at the center of the pattern gradually increases, but the pattern width itself does not show much change. That is, even if the pattern width is reduced beyond the resolving power, the pattern width of the obtained light intensity distribution does not decrease, but rather the minimum value of the light intensity at the pattern center increases. In this case, not only cannot the exposure line width be reduced, but also the black level is raised to gray. Thus, an image having a resolution lower than the resolution cannot be formed.

【0009】そのために、先にIBM(株)から、IEEE
TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES,VOL.ED-29,NO.12,
DECEMBER 1982 に、『Improving Resolution in Photol
ithography with a Phase-Shifting Mask (位相シフト
マスクによるフォトリソグラフィにおける解像度の改
良)』と題して、マスク上の所定パターン部を他のパタ
ーンを有する残りの部分とは異なる光路長とすることで
透過光のウエハ上での光の位相を両パターン部間で180
度シフトさせる方法が発表されている。この方法では、
パターン間の光の干渉をなくしてウエハ上での光のコン
トラストを向上させ同一露光装置における解像力の改良
を図っている。
[0009] To this end, IBM Corporation first issued the IEEE
TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL.ED-29, NO.12,
DECEMBER 1982, Improving Resolution in Photol
entitled ithography with a Phase-Shifting Mask ”, the transmitted light is obtained by setting the predetermined pattern part on the mask to have an optical path length different from that of the remaining part having other patterns. Phase of light on both wafers
A method of shifting the degree has been announced. in this way,
The interference of light between the patterns is eliminated to improve the light contrast on the wafer, and the resolution in the same exposure apparatus is improved.

【0010】しかし、この発表による従来の方法で、微
細パターンを有するマスクやレチクルへの適用が今一つ
困難であり、又、位相シフトパターン固有のパターンデ
ータを作成するという手間が増えるという問題がある。
そこで、微細パターンを有するマスクやレチクルへの適
用が更に容易で、かつ、パターンデータ作成等の行程数
の増大を生じない位相シフトパターンが要望されてい
る。
However, there is a problem that it is difficult to apply the method to a mask or a reticle having a fine pattern by the conventional method disclosed in this publication, and the trouble of creating pattern data unique to the phase shift pattern increases.
Therefore, there is a demand for a phase shift pattern that can be more easily applied to a mask or a reticle having a fine pattern and does not cause an increase in the number of steps such as pattern data creation.

【0011】上記従来の位相シフトマスクにおいて位相
シフトパターンは、転写される透光パターン(白パター
ン)からなる設計パターンの近傍にこの設計パターンよ
り狭い幅を有する補助の透光パターンを形成し、この補
助パターン上に位相シフタとして塗布・露光・現像の工
程を経て形成するレジスト等の有機物パターン或いは化
学気相成長・リソグラフィの工程を経て形成する無機物
パターンを載設することによって形成されている。例え
ば、ネガ型のレジストパターンを位相シフタに用いる位
相シフトマスクは、以下に図74(a)〜(d)を参照
して説明する方法により形成される。
In the above-described conventional phase shift mask, the phase shift pattern is formed by forming an auxiliary light transmitting pattern having a narrower width than the designed light transmitting pattern (white pattern) near the designed pattern. An organic pattern such as a resist formed through coating, exposure and development steps or an inorganic pattern formed through chemical vapor deposition and lithography steps is mounted on the auxiliary pattern as a phase shifter. For example, a phase shift mask using a negative resist pattern for a phase shifter is formed by a method described below with reference to FIGS.

【0012】先ず、図74(a)に示す如く、ガラス基
板551 上に遮光膜552 を設け、電子ビーム(EB)露光
を用いるリソグラフィにより例えば1.5 μm 程度の幅の
開孔パターン、即ち、透光領域よりなる設計パターン
(転写パターン)553 と、設計パターン553 より例えば
0.5 μm 程度離れた近傍領域に設計パターンより狭い例
えば0.5 μm 程度の幅の開孔パターンよりなる微細パタ
ーン554A,554Bを補助パターンとして形成する。
First, as shown in FIG. 74A, a light-shielding film 552 is provided on a glass substrate 551, and an aperture pattern having a width of, for example, about 1.5 μm, that is, a light-transmitting film is formed by lithography using electron beam (EB) exposure. A design pattern (transfer pattern) 553 composed of a region and a design pattern 553
Fine patterns 554A and 554B, each of which is an opening pattern having a width of, for example, about 0.5 μm, which is narrower than the design pattern, are formed in the vicinity area separated by about 0.5 μm as auxiliary patterns.

【0013】次に、図74(b)に示す如く、開孔パタ
ーン553 ,554A,554Bの内面を含むガラス基板551の
表面に、EB露光の際のチャージアップ防止のための透
明な薄い導電膜555 を形成する。次に、図74(c)に
示す如く、ガラス基板551上に透過する光の位相が18
0 度シフトする厚さのネガ型EBレジスト膜656 を塗布
形成し、必要に応じてプリベークを行った後で微細パタ
ーン554A,554B上に位相シフトパターンのEB露光を行
なう。
Next, as shown in FIG. 74 (b), on the surface of the glass substrate 551 including the inner surfaces of the opening patterns 553, 554A and 554B, a transparent thin conductive film for preventing charge-up during EB exposure. Form 555. Next, as shown in FIG. 74 (c), the phase of the light transmitted on the glass
A negative EB resist film 656 having a thickness shifted by 0 degrees is applied and formed, and after prebaking as necessary, EB exposure of a phase shift pattern is performed on the fine patterns 554A and 554B.

【0014】ここで、上記レジスト膜656 の膜厚Dは次
の式(1)によって求める。 D=λ/2(n−1)……(1) λ:露光に用いる光の波長 n:シフタ材料の屈折率 そして露光に例えば波長365nm のi線を使用する場合
は、レジスト膜656 の屈折率が約1.6 であるからレジス
ト膜656 の厚さDは約304 μm となる。
Here, the thickness D of the resist film 656 is obtained by the following equation (1). D = λ / 2 (n−1) (1) λ: Wavelength of Light Used for Exposure n: Refractive Index of Shifter Material When the i-line having a wavelength of 365 nm is used for exposure, for example, refraction of resist film 656 Since the ratio is about 1.6, the thickness D of the resist film 656 is about 304 μm.

【0015】次に、図74(d)に示す如く、現像を行
い前記透光領域よりなる微細パターン554A及び554B上に
選択的に膜厚Dのネガ型EBレジスト膜656 よりなる位
相シフタ、即ち、位相シフトパターン556A,556Bを形成
する。図75は、上記図74(d)に示される構成の位
相シフトマスクを用いてi線により露光を行った際、マ
スクを透過したi線のパターン位置に対応する位相のプ
ロファイル図である。
Next, as shown in FIG. 74 (d), a phase shifter comprising a negative EB resist film 656 having a film thickness of D is selectively developed on the fine patterns 554A and 554B comprising the light-transmitting regions, ie, as shown in FIG. The phase shift patterns 556A and 556B are formed. FIG. 75 is a profile diagram of the phase corresponding to the pattern position of the i-line transmitted through the mask when exposure is performed with the i-line using the phase shift mask having the configuration shown in FIG. 74 (d).

【0016】他方、ポジ型レジストを用いる際には、上
記ネガ型レジストを用いる場合と同様な工程を経て、図
76に示すように、設計パターン535 上に選択的にポジ
型レジストによる位相シフトパターン557 が形成され
る。なお図中の各符号は図74と同一対象物を示す。図
77は、図76に示された位相シフトマスクに対応する
透過光(i線)の位相プロファイル図である。
On the other hand, when a positive resist is used, through the same steps as in the case of using the negative resist, as shown in FIG. 557 is formed. Note that each reference numeral in the figure indicates the same object as in FIG. FIG. 77 is a phase profile diagram of transmitted light (i-line) corresponding to the phase shift mask shown in FIG.

【0017】上記図74(d)及び図76に示す位相シ
フトマスクにおいては、図75及び図77の位相プロフ
ァイル図に示されるように、夫々のマスクの設計パター
ン553 部を透過するi線(ia 及びic )と補助パター
ン554A及び554Bを透過するi線(ib 及びid )とはそ
れぞれ位相が180 度ずれている。このため、露光される
レジスト膜の設計パターンの直下領域から横方向に散乱
してくるi線(ia ,ic )は隣接する補助パターンの
直下部から横方向に散乱してくる180 度位相のずれたi
線(ib ,id )によって打ち消され、露光領域端面の
コントラストは高まり解像力が向上する。
In the phase shift masks shown in FIGS. 74 (d) and 76, as shown in the phase profile diagrams of FIGS. 75 and 77, the i-line (ia) penetrates the design pattern 553 of each mask. And ic) and the i-line (ib and id) transmitted through the auxiliary patterns 554A and 554B are 180 degrees out of phase. For this reason, the i-line (ia, ic) scattered laterally from the region directly below the design pattern of the resist film to be exposed is shifted 180 degrees out of phase from the region immediately below the adjacent auxiliary pattern. I
The lines are canceled by the lines (ib, id), the contrast of the end face of the exposed area is increased, and the resolution is improved.

【0018】なお、補助パターンの開孔幅は標準の露光
においてはレジスト膜の底部まで感光させる光量が得ら
れない程度に狭い幅に形成されるので、このマスクを用
いて露光を行う際に補助パターンがウエハ上に転写され
ることはない。図74〜図77と共に示した従来技術
は、例えば特開昭61-292643 号公報、特開昭62-67514号
公報及び特開昭62-18946号公報などで提案されている。
The aperture width of the auxiliary pattern is formed to be narrow enough that the amount of light for exposing to the bottom of the resist film is not obtained in the standard exposure. No pattern is transferred onto the wafer. The prior art shown in FIGS. 74 to 77 has been proposed in, for example, JP-A-61-292643, JP-A-62-67514, and JP-A-62-18946.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の位相シ
フトマスクでは次の様な問題点がある。第1に、位相シ
フトを用いないマスクの場合、光学系の物理的解像限界
から光の波長より細いパターンの形成は困難である。細
い線幅を実現しようとすると、用いる光波長を減少させ
るか開口数を増大させるなどの構造的な変更を行う必要
がある。従って、今後のIC等が必要とする微細なパタ
ーンを光学的方法で形成することができない。
However, the conventional phase shift mask has the following problems. First, in the case of a mask that does not use a phase shift, it is difficult to form a pattern smaller than the wavelength of light due to the physical resolution limit of the optical system. In order to realize a thin line width, it is necessary to make a structural change such as reducing a light wavelength to be used or increasing a numerical aperture. Therefore, a fine pattern required by a future IC or the like cannot be formed by an optical method.

【0020】第2に、位相シフトを用いるマスクの場
合、いわゆるライン・アンド・スペースの如き規則性を
有するパターンのみにしか適用できず、多様なパターン
を含むIC等の製造には適用できない。又、不透明層を
常に必要とすることから、微細なパターンを形成するこ
とができない。第3に、位相シフトを用いるマスクの場
合、設計パターンよりも更に微細な補助パターンを露光
技術を用いてパターニングしなければならないので、補
助パターンが解像限界を越えないためには設計パターン
の微細化が制限される。
Second, in the case of a mask using a phase shift, it can be applied only to a pattern having a regularity such as a so-called line and space, and cannot be applied to the manufacture of an IC including various patterns. In addition, since an opaque layer is always required, a fine pattern cannot be formed. Third, in the case of a mask using a phase shift, an auxiliary pattern that is finer than the design pattern must be patterned using an exposure technique. Is limited.

【0021】第4に、位相シフトを用いるマスクの場
合、設計パターンのデータの他に固有の補助パターンデ
ータを含んだパターンデータ、位相シフトのパターンデ
ータ等も作成しなければならないのでパターンデータ作
成の工数が増大する。第5に、位相シフトを用いるマス
クの場合、位相シフタにレジスト等の有機物質を用いる
場合、屈折率に影響を及ぼす膜質及び膜厚の制御が難し
いので、位相シフト量が正確で且つ均一な位相シフトパ
ターンの形成が困難である。
Fourth, in the case of a mask using a phase shift, pattern data including unique auxiliary pattern data, phase shift pattern data, etc. must be created in addition to the design pattern data. Man-hours increase. Fifth, in the case of a mask using a phase shift, when an organic substance such as a resist is used for a phase shifter, it is difficult to control the film quality and thickness which affect the refractive index, so that the phase shift amount is accurate and uniform. It is difficult to form a shift pattern.

【0022】第6に、位相シフトを用いるマスクの場
合、位相シフタがガラス基板と異種物質であるため、位
相シフタとガラス基板との境界で反射が生じて露光効率
が低下する。そこで、本発明は従来の解像力を越えて幅
の狭いパターンを結像することができ、微細なパターン
を解像度を向上させて形成することができると共に、パ
ターンデータを簡略化できるマスク及びその製造方法並
びにマスクをもちいたパターン形成方法を提供すること
を目的とする。
Sixth, in the case of a mask using a phase shift, since the phase shifter is made of a different material from the glass substrate, reflection occurs at the boundary between the phase shifter and the glass substrate, and the exposure efficiency is reduced. Therefore, the present invention provides a mask capable of forming a narrow pattern exceeding the resolution of the related art, forming a fine pattern with improved resolution, and simplifying the pattern data, and a method of manufacturing the same. It is another object of the present invention to provide a pattern forming method using a mask.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】図1に本発明の原理説明
図を示す。図1のマスク1は、露光に用いる光に対して
透明な透明基板層2と、透明基板層2上に形成されたマ
スクパターン層5とからなる。マスクパターン層5は、
光源からの光波を透過させる透過薄膜層3aから構成さ
れるパターンを含んでいる。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention. 1 includes a transparent substrate layer 2 transparent to light used for exposure and a mask pattern layer 5 formed on the transparent substrate layer 2. The mask pattern layer 5
The pattern includes a transmission thin film layer 3a that transmits light waves from a light source.

【0024】図1に示すように、マスク1は、マスクパ
ターン層5を位相シフト層3aで形成している。従っ
て、マスクパターン層5の存在している部分と存在して
いない部分を通過する光の波長を位相がシフトされる。
この位相がシフトされた光とシフトされない光の境界で
は干渉により光強度が低下する。これにより、マスク1
で結像レンズ系を介してウエハ上にパターンを形成する
場合、前記位相がシフトされた光と変換されない光の境
界で干渉により光強度が低下する。即ち、ウエハ上には
光の波長より小さい干渉パターンが得られ、微細パター
ンを形成することが可能となる。又、前述のマスクパタ
ーン層5の厚みを調整することでシフトする位相を変化
させて解像度を向上させることができる。
As shown in FIG. 1, the mask 1 has a mask pattern layer 5 formed of a phase shift layer 3a. Accordingly, the phase of the wavelength of light passing through the portion where the mask pattern layer 5 exists and the portion where the mask pattern layer 5 does not exist is shifted.
At the boundary between the light whose phase is shifted and the light which is not shifted, the light intensity is reduced due to interference. Thereby, the mask 1
When a pattern is formed on a wafer through an imaging lens system in (1), the light intensity is reduced due to interference at the boundary between the phase-shifted light and the light that is not converted. That is, an interference pattern smaller than the wavelength of light is obtained on the wafer, and a fine pattern can be formed. In addition, the resolution can be improved by adjusting the thickness of the mask pattern layer 5 to change the phase to be shifted.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、図1〜図69と共に、本発
明の実施例を説明する。 〔実施例〕本発明になるマスクの第1実施例を図1に示
す。マスク1は、露光に用いる光Lに対して透明な透明
基板層2と、透明基板層2上に形成されたマスクパター
ン層5とからなる。マスクパターン層5は、光Lが透過
し得る位相シフト層3aにより構成される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a first embodiment of a mask according to the present invention. The mask 1 includes a transparent substrate layer 2 transparent to light L used for exposure, and a mask pattern layer 5 formed on the transparent substrate layer 2. The mask pattern layer 5 is composed of a phase shift layer 3a through which light L can pass.

【0026】マスク1を透過した光のうち、位相シフト
層3aを透過した光と透明基板2のみを透過した光とで
は光の位相がずれている。従って、透明基板2のみを透
過した光と位相シフト層3aを透過して位相シフトを生
じた光との境界では、干渉により光強度が低下する。こ
れにより、露光の際にはウエハ(図示せず)上に露光に
用いる光Lの波長より小さい干渉パターンを形成するこ
とができる。又、マスクパターン層5の厚さを調整する
ことにより、光の位相シフト量を調整して露光パターン
の解像力を向上させることもできる。
Among the light transmitted through the mask 1, the light transmitted through the phase shift layer 3a and the light transmitted only through the transparent substrate 2 are out of phase with each other. Therefore, at the boundary between the light transmitted only through the transparent substrate 2 and the light transmitted through the phase shift layer 3a and causing a phase shift, the light intensity is reduced due to interference. Thereby, at the time of exposure, an interference pattern smaller than the wavelength of the light L used for exposure can be formed on a wafer (not shown). Further, by adjusting the thickness of the mask pattern layer 5, the amount of phase shift of light can be adjusted to improve the resolution of the exposure pattern.

【0027】図2は、マスク1の位相シフト層3aの1
つのエッジ部分での光強度を説明するための図である。
同図(a)中、透明基板2及び位相シフト層3aを透過
した光と透明基板2のみを透過した光とでは、光の位相
が例えば略180 度シフトする。従って、マスク1を透過
した光の光の電気ベクトルE及び光強度Pは夫々同図
(b),(c)に示す如くとなる。同図(c)から明ら
かな如く、位相シフト層3aのエッジ部分での光強度の
変化を利用して線パターンを露光することができる。
FIG. 2 shows one of the phase shift layers 3 a of the mask 1.
FIG. 4 is a diagram for explaining light intensity at one edge portion.
In FIG. 5A, the phase of light between the light transmitted through the transparent substrate 2 and the phase shift layer 3a and the light transmitted only through the transparent substrate 2 is shifted, for example, by approximately 180 degrees. Accordingly, the electric vector E and the light intensity P of the light transmitted through the mask 1 are as shown in FIGS. As is apparent from FIG. 3C, the line pattern can be exposed by utilizing the change in the light intensity at the edge of the phase shift layer 3a.

【0028】図3は、マスク1の位相シフト層3aの両
エッジ部分での光強度を説明するための図である。同図
中、図2と同一部分には同一符号を付し、その説明は省
略する。この場合、位相シフト層3aの幅Wが充分小さ
いと、マスク1を透過した光の光強度Pは図3(c)に
示す如くとなる。これにより、幅Wを制御することによ
り線パターンの幅を制御することができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the light intensity at both edge portions of the phase shift layer 3a of the mask 1. FIG. 2, the same parts as those of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In this case, when the width W of the phase shift layer 3a is sufficiently small, the light intensity P of the light transmitted through the mask 1 becomes as shown in FIG. Thus, the width of the line pattern can be controlled by controlling the width W.

【0029】図4は、マスク1を用いた露光に使われる
光学系の概略を示す。光源6は例えば水銀ランプからな
り、水銀ランプにはi線(波長365nm )のみを通過させ
るフィルタ(図示せず)が設けられている。光源6から
の光は、照明用レンズ系8を介して光Lとしてレンズ系
8の焦点距離に位置するマスク1に達する。ここで、光
Lの部分コヒーレント(パーシャルコヒーレンシー)σ
は0.5 であるが、σは0.3 ≦σ≦0.7 の範囲内であれば
良い。
FIG. 4 schematically shows an optical system used for exposure using the mask 1. The light source 6 is composed of, for example, a mercury lamp, and the mercury lamp is provided with a filter (not shown) that allows only the i-line (wavelength: 365 nm) to pass. Light from the light source 6 reaches the mask 1 located at the focal length of the lens system 8 as light L via the illumination lens system 8. Here, partial coherence (partial coherency) σ of light L
Is 0.5, but σ may be in the range of 0.3 ≦ σ ≦ 0.7.

【0030】マスク1を透過した光は結像レンズ系9を
介して、ホトレジスト層10が塗布されたウエハ11上
に結像する。ここで、結像レンズ系9は1/5 縮小レンズ
からなり、開口数NAは0.5 である。ウエハ11は、フ
ラットに保つために平坦なチャック(図示せず)で真空
吸着されている。次に、本発明になるマスクを用いたパ
ターン形成方法の第1実施例を図4における露光状態を
示す図5と共に説明する。図4における照明用レンズ系
8を経た光は、マスク1のマスクパターン層5を透過し
た光7aとマスクパターン層5のない部分を透過した光
7bとなり、その位相差は180 度である。
The light transmitted through the mask 1 forms an image on a wafer 11 on which a photoresist layer 10 is applied, via an imaging lens system 9. Here, the imaging lens system 9 comprises a 1/5 reduction lens, and the numerical aperture NA is 0.5. The wafer 11 is vacuum-sucked by a flat chuck (not shown) to keep the wafer flat. Next, a first embodiment of a pattern forming method using a mask according to the present invention will be described with reference to FIG. 5 showing an exposure state in FIG. The light passing through the illumination lens system 8 in FIG. 4 becomes a light 7a transmitted through the mask pattern layer 5 of the mask 1 and a light 7b transmitted through a portion without the mask pattern layer 5, and has a phase difference of 180 degrees.

【0031】これらの光7a,7bは、結像レンズ系9
を介してウエハ11上のホトレジスト層10に結像され
るが、位相シフト層3aのエッジ部分に対応する部分で
は干渉により急激な光の強度変化が起る。従って、ウエ
ハ11上には、光の波長より小さいパターンを形成する
ことができる。次に、本発明になるマスク1の製造方法
の第1及び第2実施例を夫々図6及び図7と共に説明す
る。図6及び図7中、図1と実質的に同じ部分には同一
符号を付す。
These lights 7a and 7b are transmitted to the imaging lens system 9
Is formed on the photoresist layer 10 on the wafer 11 through the interface, but a sharp change in light intensity occurs at a portion corresponding to the edge portion of the phase shift layer 3a due to interference. Therefore, a pattern smaller than the wavelength of light can be formed on the wafer 11. Next, first and second embodiments of the method of manufacturing the mask 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7, respectively. 6 and 7, substantially the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0032】図6(A)において、透明基板層2は石
英、ガラス等i線を透過する材料で形成されている。こ
の透明基板層2上に図6(B)に示す如くレジスト材料
3が塗布される。レジスト材料3は、EB(電子ビー
ム)レジスト、ホトレジスト、イオンレジスト等の材料
が用いられる。レジスト材料3にEBレジストを用いた
場合、電子ビームにより描画を行い現像することにより
レジストパターン4が図6(C)に示す如く形成され
る。そして、図6(D)に示す如く、レジストパターン
4の表面に位相シフト層3aを構成する酸化シリコンを
0.388 μm の厚さでスパッタする。その後、レジスト剥
離剤でEBレジストを剥離することにより、透明基板層
2上に位相シフト層(酸化シリコン層)3aのマスクパ
ターン層5を図6(E)に示す如く形成される。
In FIG. 6A, the transparent substrate layer 2 is formed of a material that transmits i-rays such as quartz and glass. A resist material 3 is applied on the transparent substrate layer 2 as shown in FIG. As the resist material 3, materials such as an EB (electron beam) resist, a photo resist, and an ion resist are used. When an EB resist is used as the resist material 3, the resist pattern 4 is formed as shown in FIG. 6C by drawing and developing with an electron beam. Then, as shown in FIG. 6D, a silicon oxide constituting the phase shift layer 3a is formed on the surface of the resist pattern 4.
Sputter with a thickness of 0.388 μm. Thereafter, the EB resist is stripped with a resist stripping agent, whereby a mask pattern layer 5 of a phase shift layer (silicon oxide layer) 3a is formed on the transparent substrate layer 2 as shown in FIG.

【0033】又、図7に示す実施例では、図7(A)に
示す、図6と同様の透明基板層2上に酸化アルミニウム
の薄膜層12を図7(B)に示す如く形成する。この酸
化アルミニウム薄膜層12上に、図7(C)に示す位相
シフト層3aとなる酸化シリコンをスパッタにより厚さ
0.388 μm 形成する。更に、位相シフト層3a上にレジ
スト材料3を図7(D)に示す如く塗布する。そして、
電子ビームにより描画を行い現像することにより図7
(E)に示すレジストパターン4が形成される。その
後、4フッ化炭素(CF4 )ガスを用いて位相シフト層
3aのプラズマエッチング或いはリアクティブイオンエ
ッチングを行う。レジスト材料3は、酸素プラズマによ
る灰化(アッシング)により剥離して、図7(F)に示
す位相シフト層(酸化シリコン層)3aのマスクパター
ン層5を形成する。ここで、酸化アルミニウム薄膜層1
2は、4フッ化炭素でエッチングされないので、エッチ
ングストッパーとなり、正確に0.388 μm の位相シフト
層(酸化シリコン層)3aのマスクパターン層5を得る
ことができる。
In the embodiment shown in FIG. 7, a thin film layer 12 of aluminum oxide is formed on a transparent substrate layer 2 shown in FIG. 7A and similar to FIG. 6, as shown in FIG. 7B. On the aluminum oxide thin film layer 12, silicon oxide to be the phase shift layer 3a shown in FIG.
Form 0.388 μm. Further, a resist material 3 is applied on the phase shift layer 3a as shown in FIG. And
By drawing and developing by electron beam,
A resist pattern 4 shown in (E) is formed. Thereafter, plasma etching or reactive ion etching of the phase shift layer 3a is performed using carbon tetrafluoride (CF 4 ) gas. The resist material 3 is peeled off by ashing (ashing) using oxygen plasma to form a mask pattern layer 5 of the phase shift layer (silicon oxide layer) 3a shown in FIG. Here, the aluminum oxide thin film layer 1
Since 2 is not etched with carbon tetrafluoride, it becomes an etching stopper, and a mask pattern layer 5 of a 0.388 μm phase shift layer (silicon oxide layer) 3a can be obtained accurately.

【0034】なお、位相シフト層3aの厚さ0.388 μm
は、i線の波長365nm を180 度(逆位相)にシフトする
厚さである。この位相シフト量と位相シフト層3aの厚
みは次の一般式(2)で表わされる。 (n・t/λ)−(t/λ)=S……(2) 式(2)中、nは位相シフトさせる位相シフト層3aの
屈曲率、λは使用光Lの波長、Sは位相シフト量/2π
(逆位相の場合は1/2 )、tは位相シフト層3aの厚さ
である。
The thickness of the phase shift layer 3a is 0.388 μm.
Is a thickness that shifts the wavelength of i-line 365 nm by 180 degrees (opposite phase). The phase shift amount and the thickness of the phase shift layer 3a are represented by the following general formula (2). (N · t / λ) − (t / λ) = S (2) In the equation (2), n is the bending rate of the phase shift layer 3a for shifting the phase, λ is the wavelength of the used light L, and S is the phase. Shift amount / 2π
(1/2 for the opposite phase), and t is the thickness of the phase shift layer 3a.

【0035】図6及び図7に示す実施例における位相シ
フト層(酸化シリコン層)3aの屈曲率はn=1.47,使
用光Lの波長はλ=0.365nm であり、位相シフト量はS
=1/2 であるので式(2)は次式(3)となる。 (1.47t/0.365)−(t/0.365)=1/2 ……(3) これにより、位相シフト層3aの厚さtは0.388 μm と
なる。ここで、位相シフト量を1/2 (180 度)としたの
は、干渉によるパターン形成に最適位相シフト量だから
である。
In the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the bending ratio of the phase shift layer (silicon oxide layer) 3a is n = 1.47, the wavelength of the used light L is λ = 0.365 nm, and the phase shift amount is S.
= 1/2, the equation (2) becomes the following equation (3). (1.47t / 0.365)-(t / 0.365) = 1/2 (3) Thus, the thickness t of the phase shift layer 3a becomes 0.388 μm. Here, the reason why the phase shift amount is set to 1/2 (180 degrees) is that the phase shift amount is optimal for pattern formation due to interference.

【0036】以上のようにマスク1に形成されたマスク
パターン層5の平面図を図8に示す。0.35μm のライン
・アンド・スペースパターンを1/5縮小レンズ系で形
成する場合、幅bを0.15μm (レチクル寸法0.75μm )
とし、位相シフト層3aのない領域13の幅aを0.55μ
m (レチクル寸法2.75μm )とすると、図9(B)に示
す如き、ウエハ11上の光強度が得られる。
FIG. 8 is a plan view of the mask pattern layer 5 formed on the mask 1 as described above. When forming a 0.35 μm line and space pattern with a 1/5 reduction lens system, the width b should be 0.15 μm (reticle size 0.75 μm)
And the width a of the region 13 without the phase shift layer 3a is 0.55 μm.
m (reticle size 2.75 μm), the light intensity on the wafer 11 can be obtained as shown in FIG. 9B.

【0037】図9(B)を図9(A)に示す従来の場合
と比較する。説明の便宜上、従来の方法では、不透明層
451 (図71)が厚さ50〜80nmで幅0.35μm (レチ
クル寸法1.75μm )のクロムとし、不透明膜パターンの
間隔の幅を0.35μm (レチクル寸法1.75μm )とする。
図9(A)に示す如く、従来の方法では光強度が約50
%と少なく、コントラストが低いことが明らかである。
この状態ではウエハ454 上にホトレジスト層455 (図7
2)にパターンを形成することは不可能である。これに
対し、上記本実施例においては図9(B)に示されるよ
うに、光強度はウエハ11上で約80%である。従っ
て、光強度が大幅に向上することが明らかであると共
に、暗部に変化がないことからコントラスト(解像力)
も大幅に向上している。
FIG. 9B is compared with the conventional case shown in FIG. 9A. For convenience of explanation, the conventional method uses an opaque layer
451 (FIG. 71) is made of chrome having a thickness of 50 to 80 nm and a width of 0.35 μm (reticle size 1.75 μm), and the width of the interval between the opaque film patterns is set to 0.35 μm (reticle size 1.75 μm).
As shown in FIG. 9A, the light intensity is about 50 in the conventional method.
%, And the contrast is clearly low.
In this state, a photoresist layer 455 (FIG.
It is impossible to form a pattern in 2). On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 9B, the light intensity on the wafer 11 is about 80%. Therefore, it is clear that the light intensity is greatly improved, and there is no change in the dark part.
Has also improved significantly.

【0038】次に、本発明になるマスクを用いたパター
ン形成方法の第2実施例について図10と共に説明す
る。図10(A),(B)は夫々ウエハ上に大きなパタ
ーンと微細なパターンが混在するパターンを形成するた
めのマスク1の平面図及び断面図である。斜線領域14
は、例えば50〜80nm厚のクロムからなる不透明層で
ある。又、白地は透明基板層2が露出している部分であ
って、大パターン領域15と微細パターン領域16に分
かれている。位相シフト層3aは微細なパターン領域1
6に形成されている。大パターン領域15は従来の方法
によりパターニングを行い、微細パターン領域16には
本発明の位相シフト層3aを用いる。IC等のパターン
は、大パターンと微細パターンとが混在しているので、
本実施例はICのパターニングに適している。このよう
に、マスク1により、ウエハ11上に結像されたパター
ンを図10(C)に示す。本実施例によれば、微細なパ
ターンを含むパターンであっても少ない工程で形成し
得、解像力の向上も十分に図ることができる。
Next, a description will be given of a second embodiment of the pattern forming method using the mask according to the present invention, by referring to FIG. FIGS. 10A and 10B are a plan view and a cross-sectional view of a mask 1 for forming a pattern in which a large pattern and a fine pattern are mixed on a wafer, respectively. Shaded area 14
Is an opaque layer made of, for example, chrome having a thickness of 50 to 80 nm. A white background is a portion where the transparent substrate layer 2 is exposed, and is divided into a large pattern region 15 and a fine pattern region 16. The phase shift layer 3a has a fine pattern area 1
6 is formed. The large pattern region 15 is patterned by a conventional method, and the fine pattern region 16 uses the phase shift layer 3a of the present invention. As for patterns such as ICs, large patterns and fine patterns are mixed,
This embodiment is suitable for IC patterning. FIG. 10C shows a pattern formed on the wafer 11 by the mask 1 in this manner. According to this embodiment, even a pattern including a fine pattern can be formed in a small number of steps, and the resolution can be sufficiently improved.

【0039】次に、本発明になるマスクの第2実施例を
図11と共に説明する。図11に示すマスク1Aは、透
明基板層2上に形成した不透明膜層14のエッジ部分に
位相シフト層3aが形成されている。不透明膜層14
は、例えば厚さ50nm〜80nmのクロムからなる。な
お、便宜上透明基板層2上の図中左側部分には微細パタ
ーンが孤立して存在し、図中右側部分には微細パターン
が隣接して存在するものとする。又、3bは、微細パタ
ーンを形成するための位相シフト層3aのみからなり、
位相シフトによる光の干渉の効果で後述する如くウエハ
11上にパターンが形成される。なお、図中のa,b,
cについては後述する。
Next, a second embodiment of the mask according to the present invention will be described with reference to FIG. In a mask 1A shown in FIG. 11, a phase shift layer 3a is formed at an edge portion of an opaque film layer 14 formed on a transparent substrate layer 2. Opaque film layer 14
Is made of, for example, chromium having a thickness of 50 nm to 80 nm. For convenience, it is assumed that the fine pattern is isolated on the left part of the transparent substrate layer 2 in the drawing, and the fine pattern is adjacent to the right part of the drawing on the transparent substrate layer 2. 3b comprises only a phase shift layer 3a for forming a fine pattern,
A pattern is formed on the wafer 11 as described later by the effect of light interference due to the phase shift. Note that a, b, and
c will be described later.

【0040】図12は、マスク1Aの位相シフト層3a
のエッジ部分での光強度を説明するための図である。同
図(A)中、透明基板2及び位相シフト層3aを透過し
た光と透明基板2のみを透過した光とでは、光の位相が
例えば略180 度シフトする。従って、マスク1を透過し
た光の光強度Pは同図(B)に示す如くとなる。同図
(B)から明らかな如く、位相シフト層3aのエッジ部
分での光強度の変化を利用して線パターンを露光するこ
とができる。
FIG. 12 shows the phase shift layer 3a of the mask 1A.
FIG. 4 is a diagram for explaining light intensity at an edge portion of FIG. In FIG. 2A, the phase of light between the light transmitted through the transparent substrate 2 and the phase shift layer 3a and the light transmitted only through the transparent substrate 2 is shifted, for example, by approximately 180 degrees. Accordingly, the light intensity P of the light transmitted through the mask 1 is as shown in FIG. As is clear from FIG. 7B, the line pattern can be exposed by utilizing the change in light intensity at the edge of the phase shift layer 3a.

【0041】図13は、マスク1Aの位相シフト層3a
の両エッジ部分での光強度を説明するための図である。
同図中、図12と同一部分には同一符号を付し、その説
明は省略する。この場合、マスク1Aを透過した光の光
強度Pは図13(B)に示す如くとなる。これにより、
幅Wを制御することにより線パターンの幅を制御するこ
とができる。
FIG. 13 shows the phase shift layer 3a of the mask 1A.
FIG. 4 is a diagram for explaining light intensity at both edge portions of FIG.
In the figure, the same parts as those in FIG. In this case, the light intensity P of the light transmitted through the mask 1A is as shown in FIG. This allows
By controlling the width W, the width of the line pattern can be controlled.

【0042】次に、本発明になるマスクを用いたパター
ン形成方法の第3実施例を、マスク1Aを用いた露光に
使われる光学系の概略を示す図14と共に説明する。同
図中、図5と実質的に同じ部分には同一符号を付し、そ
の説明は省略する。図14において、光源6から照明用
レンズ系8を介してマスク1Aに入来する光Lは、不透
明層14を透過しない。位相シフト層3aを透過した光
7aの位相はシフトされ、透明基板層2のみを透過した
光7bに対して位相が反転している。光7a,7bは、
結像レンズ系9を介してウエハ11上のホトレジスト層
10に結像される。この場合、透明基板層2のみを透過
した光7bと位相シフト層3aを透過して位相が変換さ
れた光7aとは干渉し、急激な光強度変化が生じる。従
って、不透明層14が設けられている部分と不透明層1
4が設けられていない部分との間のコントラストが向上
する。ここで、図14における光学系の条件は図5と同
様である。従って、前記(3)式によって位相シフト層
3aの厚さを0.388 μm とし、位相シフト量を180 度
(反転角度)に設定している。
Next, a description will be given of a third embodiment of the pattern forming method using the mask according to the present invention, by referring to FIG. 14 showing an outline of an optical system used for exposure using the mask 1A. In this figure, substantially the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 14, light L entering the mask 1A from the light source 6 via the illumination lens system 8 does not pass through the opaque layer 14. The phase of the light 7a transmitted through the phase shift layer 3a is shifted, and the phase is inverted with respect to the light 7b transmitted only through the transparent substrate layer 2. Lights 7a and 7b are
An image is formed on the photoresist layer 10 on the wafer 11 via the imaging lens system 9. In this case, the light 7b transmitted only through the transparent substrate layer 2 and the light 7a transmitted through the phase shift layer 3a and phase-converted interfere with each other, causing a rapid change in light intensity. Therefore, the portion where the opaque layer 14 is provided and the opaque layer 1
The contrast with the portion where 4 is not provided is improved. Here, the conditions of the optical system in FIG. 14 are the same as those in FIG. Therefore, the thickness of the phase shift layer 3a is set to 0.388 μm and the amount of phase shift is set to 180 degrees (inversion angle) according to the above equation (3).

【0043】ここで、上記不透明層14のエッジに位相
シフト層3aを形成することにより得られる効果につい
て図15〜図18と共に説明する。図15(A)は不透
明層14のエッジに位相シフト層3aを設けない場合を
示し、図15(B)は位相シフト層3aを幅b=0.15μ
m で設けた場合を示す。この場合の光強度分布を図16
に夫々対応させて示す。図16(B)の場合には、位相
シフト層3aの部分(X軸0.0μm 付近)で光強度分
布の変化が急激であることがわかる。即ち、図16
(B)の場合、微細パターンを形成する能力が大きいこ
とを示している。この場合、位相シフト層3aと透明基
板層2の露出部との境界はX座標で、0.0μm であ
り、不透明層14と位相シフト層3aとの境界をX座標
で、-0.15 μmであるとすると、成形パターンの白地と
黒字との境界は+0.1μm となることが図6の光強度分布
から求められる。
Here, the effect obtained by forming the phase shift layer 3a on the edge of the opaque layer 14 will be described with reference to FIGS. FIG. 15A shows a case where the phase shift layer 3a is not provided at the edge of the opaque layer 14, and FIG. 15B shows a case where the phase shift layer 3a has a width b = 0.15 μm.
Shows the case where m is provided. The light intensity distribution in this case is shown in FIG.
Are shown correspondingly to In the case of FIG. 16B, it can be seen that the change in the light intensity distribution is sharp at the portion of the phase shift layer 3a (around 0.0 μm on the X axis). That is, FIG.
The case (B) indicates that the ability to form a fine pattern is large. In this case, the boundary between the phase shift layer 3a and the exposed portion of the transparent substrate layer 2 is 0.0 μm on the X coordinate, and the boundary between the opaque layer 14 and the phase shift layer 3a is −0.15 μm on the X coordinate. Then, the boundary between the white background and the black character of the formed pattern is +0.1 μm, which is obtained from the light intensity distribution in FIG.

【0044】従って、i線(波長365nm )、開口数NA
=0.5 のレンズの場合は、透明基板層2の露出部を最終
的に得られるべきパターンの設計寸法より0.2 μm (片
側0.1 μm )大きくし(5倍レチクル寸法では1.0 μm
(片側0.5 μm ))、その周囲に位相シフト層3aを幅
0.15μm (レチクル寸法0.75μm )で形成すると、設計
寸法でレジストパターンを形成することができる。以下
に述べる説明でも、便宜上この規則(ルール)に従って
レチクルが作られるものとする。
Accordingly, i-line (wavelength 365 nm), numerical aperture NA
In the case of a lens of 0.5, the exposed portion of the transparent substrate layer 2 is made 0.2 μm (0.1 μm on one side) larger than the design dimension of the pattern to be finally obtained (1.0 μm for the 5 × reticle size)
(0.5 μm on one side)) and the phase shift layer 3a
When formed at 0.15 μm (reticle size 0.75 μm), a resist pattern can be formed with design dimensions. In the following description, it is assumed that a reticle is made in accordance with these rules for convenience.

【0045】なお、この規則は光の波長やレンズの開口
数が変化すると、透明基板層2の露出部における寸法の
変換量や、不透明層14のエッジの周囲に形成する位相
シフト層3aの幅を変化させる必要がある。例えば、K
rF(フッ化クリプトン)レーザー(波長248nm )及び
開口数NA=0.48 のレンズを使用した場合、透明基板
層2の露出部を設計寸法より0.13μm (片側0.065 μm
)大きくし(5倍レチクル寸法では0.65μm (片側0.3
25 μm )、不透明基板層14のエッジの周囲の位相シ
フト層3aの幅を0.06μm とすると最適な結果が得られ
る。この場合、白パターン同志が接近すると白パターン
間の不透明層14の領域がなくなり、マスク上では位相
シフト層3aのみで白パターンが分離されることにな
る。
It should be noted that this rule is such that when the wavelength of light or the numerical aperture of the lens changes, the amount of dimensional conversion at the exposed portion of the transparent substrate layer 2 and the width of the phase shift layer 3a formed around the edge of the opaque layer 14 Needs to be changed. For example, K
When using a rF (krypton fluoride) laser (wavelength 248 nm) and a lens having a numerical aperture NA = 0.48, the exposed portion of the transparent substrate layer 2 is set to 0.13 μm (0.065 μm on one side) from the design dimensions.
) (5x reticle size 0.65μm (0.3 on one side)
Optimum results can be obtained by setting the width of the phase shift layer 3a around the edge of the opaque substrate layer 14 to 0.06 μm. In this case, when the white patterns approach each other, the region of the opaque layer 14 between the white patterns disappears, and the white patterns are separated only by the phase shift layer 3a on the mask.

【0046】位相シフト法によると解像力が20%向上
することが経験的に知られているので、これを前提とし
て透明基板層2の露出部における寸法の変換量及び位相
シフト層3aの幅を経験的に求められる。即ち、i線で
レンズの開口数NA=0.5 の場合、位相シフトを行わな
いときの解像限界は、 0.6 ×(λ/NA) で表わされる。従って、位相シフトを行うときの解像限
界は、 0.6 ×(λ/NA)×0.8 となり、数値を代入すると位相シフト層3aの幅は0.35
μm となる。
Since it is empirically known that the resolution is improved by 20% according to the phase shift method, the amount of dimensional conversion in the exposed portion of the transparent substrate layer 2 and the width of the phase shift layer 3a are determined on the premise of this. Required. That is, when the numerical aperture NA of the lens is i = 0.5 at the i-line, the resolution limit when no phase shift is performed is represented by 0.6 × (λ / NA). Accordingly, the resolution limit when performing the phase shift is 0.6 × (λ / NA) × 0.8. When the numerical value is substituted, the width of the phase shift layer 3a becomes 0.35.
μm.

【0047】図17は本実施例をいわゆるライン・アン
ド・スペースパターンに適用する場合を示す。同図中、
不透明層14のエッジに位相シフト層3aを形成すると
共に、透明基板層2が露出している4つのスペース間に
も位相シフト層3aを形成する。位相シフトを行った場
合の解像限界0.35μm のライン・アンド・スペースパタ
ーンで、透明基板層2の露出部における寸法変換量aと
位相シフト層3aの幅bを変化させた場合の光強度分布
を図18に示す。図18(A)はa=0.45μm,b=0.2
5μm の場合の光強度分布を示し、図18(B)はa=
0.50μm ,b=0.20μm の場合の光強度分布を示し、図
18(C)はa=0.55μm ,b=0.15μm の場合の光強
度分布を示し、図18(D)はa=0.60μm ,b=0.10
μm の光強度分布を示している。なお、ライン・アンド
・スペースパターンにするためにはa+b=0.70μm と
する必要がある。図18(A)〜(D)に示す如く、位
相シフト層3aの幅bが大きい場合は光強度のピークが
低下する。又、位相シフト層3aの幅bが小さいと、ス
ペース部の光強度が強くなり、コントラストが低下す
る。コントラストは、b=0.15μm のときに最適とな
り、このときa=0.55μm である。位相シフト層3aと
透明基板層2の露出部の境界は片側0.10μm 設計寸法よ
りも透明基板層2の露出部を大きくするようにずらすの
で、前述の大パターンのエッジの例に対応する。ここ
で、位相シフト層3aの幅bは、位相シフトを行う場合
には解像限界の30〜60(%)、即ち、0.144 〜0.22
8 μm である必要がある。
FIG. 17 shows a case where the present embodiment is applied to a so-called line-and-space pattern. In the figure,
The phase shift layer 3a is formed on the edge of the opaque layer 14, and the phase shift layer 3a is also formed between the four spaces where the transparent substrate layer 2 is exposed. Light intensity distribution when the dimension conversion amount a in the exposed portion of the transparent substrate layer 2 and the width b of the phase shift layer 3a are changed in a line and space pattern having a resolution limit of 0.35 μm when the phase shift is performed. Is shown in FIG. FIG. 18A shows that a = 0.45 μm and b = 0.2
FIG. 18B shows the light intensity distribution in the case of 5 μm.
FIG. 18C shows the light intensity distribution when 0.50 μm and b = 0.20 μm, FIG. 18C shows the light intensity distribution when a = 0.55 μm and b = 0.15 μm, and FIG. 18D shows a = 0.60 μm , B = 0.10
The light intensity distribution of μm is shown. In order to form a line and space pattern, it is necessary to set a + b = 0.70 μm. As shown in FIGS. 18A to 18D, when the width b of the phase shift layer 3a is large, the peak of the light intensity decreases. Further, when the width b of the phase shift layer 3a is small, the light intensity in the space part is increased, and the contrast is reduced. The contrast is optimum when b = 0.15 μm, and then a = 0.55 μm. Since the boundary between the phase shift layer 3a and the exposed portion of the transparent substrate layer 2 is shifted so as to make the exposed portion of the transparent substrate layer 2 larger than the designed dimension of 0.10 μm on one side, it corresponds to the above-described example of the edge of the large pattern. Here, when the phase shift is performed, the width b of the phase shift layer 3a is 30 to 60 (%) of the resolution limit, that is, 0.144 to 0.22.
Must be 8 μm.

【0048】特に、bを解像限界の40〜50%にする
ことにより高いコントラストが得られる。一方、従来に
おける透明基板層452 の露出部分の幅を0.35μm (レチ
クル寸法1.75μm )とし、不透明層451 の幅を0.35μm
(レチクル寸法1.75μm )とした場合の光強度分布を図
19に示す。図19中、本実施例の光強度が図18
(C)で約80%であるのに対して、従来の光強度は約
55%であり、本実施例におけるコントラストが向上し
ていることがわかる。
In particular, a high contrast can be obtained by setting b at 40 to 50% of the resolution limit. On the other hand, the width of the exposed portion of the transparent substrate layer 452 is 0.35 μm (reticle size 1.75 μm), and the width of the opaque layer 451 is 0.35 μm.
FIG. 19 shows the light intensity distribution when the reticle size is 1.75 μm. In FIG. 19, the light intensity of this embodiment is
The light intensity of the related art is about 55% while the light intensity in the case of (C) is about 80%, which indicates that the contrast in this embodiment is improved.

【0049】位相シフト層3aの幅bが解像限界の30
〜60%であることは、シフターパターンは設計パター
ンより解像限界の20〜35%(片側)小さくすればよ
いことになる。i線でNA=0.5 のレンズの場合は、0.
070 〜0.123 μ(片側)設計パターンより縮小となる。
さらに、不透明層と、透明基板の露出した部分の間に位
相シフト層のパターンを配置する場合の位相シフト層パ
ターン幅は上記20〜35%(片側)の縮小幅の1.0 〜
1.5 倍がよいことが経験的にわかっている。この幅は、
i線でNA=0.5 のレンズの場合は0.070 〜0.185 μと
なる。
The width b of the phase shift layer 3a is 30 which is the resolution limit.
To be 60% means that the shifter pattern needs to be smaller than the design pattern by 20 to 35% (one side) of the resolution limit. For i-line lenses with NA = 0.5, 0.
070 to 0.123 μ (one side) smaller than the design pattern.
Further, when the pattern of the phase shift layer is arranged between the opaque layer and the exposed portion of the transparent substrate, the phase shift layer pattern width is 1.0 to less than the reduction width of 20 to 35% (one side).
Experience has shown that 1.5 times is better. This width is
In the case of an i-line lens with NA = 0.5, the value is 0.070 to 0.185 μm.

【0050】例えば、KrFエキシマレーザー(波長24
8 nm)及び開口数NA=0.48のレンズを用いた場合、
位相シフトを行った場合の解像限界は0.25μm となる。
この場合、透明基板層2の露出部における寸法変換量a
と位相シフト層3aの幅bを変化させたときの光強度分
布を図20(B)〜(F)に示す。なお、図20(A)
は位相シフトを行わない場合を示す。図20(B)はa
=0.35μm ,b=0.15μm の場合の光強度分布を示し、
図20(C)はa=0.36μm ,b=0.14μm の場合の光
強度分布を示し、図20(D)はa= 0.38 μm ,b
=0.12μm の場合の光強度分布を示し、図20(E)は
a=0.40μm ,b=0.10μm の場合の光強度分布を示
し、図20(F)はa=0.42μm ,b=0.08μm の場合
の光強度分布を示している。図20(D)に示す如く、
位相シフト層3aの幅bが0.12μmで最適なコントラス
トが得られる。又、図20より位相シフト層3aの幅b
は、位相シフトを行った場合の解像限界の30〜60%
の範囲内であれば良いこともわかる。
For example, a KrF excimer laser (wavelength 24
8 nm) and a lens with a numerical aperture NA = 0.48,
The resolution limit when performing a phase shift is 0.25 μm.
In this case, the dimension conversion amount a at the exposed portion of the transparent substrate layer 2
FIGS. 20B to 20F show light intensity distributions when the width b of the phase shift layer 3a is changed. Note that FIG.
Indicates a case where no phase shift is performed. FIG. 20 (B) shows a
= 0.35 μm, b = 0.15 μm.
FIG. 20C shows the light intensity distribution when a = 0.36 μm and b = 0.14 μm, and FIG. 20D shows the light intensity distribution when a = 0.38 μm and b
FIG. 20 (E) shows the light intensity distribution when a = 0.40 μm and b = 0.10 μm, and FIG. 20 (F) shows the light intensity distribution when a = 0.42 μm and b = 0.08. The light intensity distribution in the case of μm is shown. As shown in FIG.
When the width b of the phase shift layer 3a is 0.12 μm, an optimum contrast can be obtained. FIG. 20 shows that the width b of the phase shift layer 3a is
Is 30 to 60% of the resolution limit when the phase shift is performed.
It can be understood that it is only necessary to be within the range.

【0051】図21(A)は図11の一部分を示したも
ので、不透明層14の両エッジ部分に位相シフト層3a
が形成され、位相シフト層3a間で透明基板層2が露出
している。なお、図21(B)は従来のホトマスク450
を示したもので、透明基板層452上に不透明層451
のみよりなるマスクパターンが形成されたものである。
FIG. 21 (A) shows a part of FIG. 11, in which the phase shift layer 3a is provided on both edges of the opaque layer 14.
Is formed, and the transparent substrate layer 2 is exposed between the phase shift layers 3a. FIG. 21B shows a conventional photomask 450.
And an opaque layer 451 on the transparent substrate layer 452.
In this case, a mask pattern composed of only the mask pattern is formed.

【0052】両者を比較するに、まず図21(A)にお
ける透明基板層2が露出している幅aを0.55μm (レチ
クル寸法2.75μm )、位相シフト層3aの幅bを0.15μ
m (レチクル寸法0.75μm )とする。又、図21(B)
の透明基板層452が露出している幅dを0.35μm (レ
チクル上1.75μm )とする。これらの場合の光強度分布
を夫々図22に示す。図22(A)に示す如く、本実施
例における光強度は約100 %であるのに対し、従来にお
ける光強度は図18(B)に示す如く約65%であり、
本実施例ではコントラストが向上していることがわか
る。従って、上述のように透明基板層2が露出している
部分を得られるべきパターンより大きめに形成してその
外側に位相シフト層3aを周辺部に配置することによっ
て、良好な結果が得られる。
First, the width a of the transparent substrate layer 2 exposed in FIG. 21A is set to 0.55 μm (reticle size 2.75 μm) and the width b of the phase shift layer 3a is set to 0.15 μm.
m (reticle size 0.75μm). FIG. 21 (B)
The width d where the transparent substrate layer 452 is exposed is 0.35 μm (1.75 μm on the reticle). FIG. 22 shows the light intensity distributions in these cases. As shown in FIG. 22A, the light intensity in the present embodiment is about 100%, while the light intensity in the conventional example is about 65% as shown in FIG.
It can be seen that the contrast is improved in this embodiment. Therefore, as described above, a good result can be obtained by forming the portion where the transparent substrate layer 2 is exposed to be larger than the pattern to be obtained and arranging the phase shift layer 3a on the outer side of the pattern.

【0053】ここで、図23に、白地に黒パターンを形
成する場合の一例を示す。図23(A)は位相シフトを
用いて0.35μm の黒パターンを形成するときのマスクを
示している。前述の規則に従うと、例えば幅cは0.15μ
m (レチクル寸法0.75μm )の位相シフト層3aのみか
らなるマスクパターンとなる。この場合にウエハ上に結
像される光の光強度を図24(A)に示す。一方、図2
3(B)は位相シフトを行わない場合のマスクを示して
いる。図23(B)に示すマスクは、0.35μm(レチク
ル寸法1.75μm )幅の不透明層14からなり、結像され
る光強度を図24(B)に示す。図24に示す如く、位
相シフトを行なう場合の方が光強度の立下りが急激にな
っており、黒パターンの解像力も向上していることがわ
かる。
FIG. 23 shows an example in which a black pattern is formed on a white background. FIG. 23A shows a mask for forming a 0.35 μm black pattern by using a phase shift. According to the above rules, for example, the width c is 0.15μ
m (reticle size 0.75 μm) becomes a mask pattern composed of only the phase shift layer 3a. FIG. 24A shows the light intensity of the light imaged on the wafer in this case. On the other hand, FIG.
3 (B) shows a mask when no phase shift is performed. The mask shown in FIG. 23B is made of an opaque layer 14 having a width of 0.35 μm (reticle size 1.75 μm), and the light intensity to be imaged is shown in FIG. As shown in FIG. 24, when the phase shift is performed, the fall of the light intensity is sharper, and the resolution of the black pattern is improved.

【0054】また、図25に、本実施例をICパターン
に適用させた場合を示す。図25(A)はマスク1Aの
一部分の形状を示す平面図である。図25(B)はウエ
ハ11上に結像されるパターンを示す平面図である。同
図(A)中、不透明層14のエッジ部分及び透明基板層
2が露出した部分でパターンが隣接する微細パターン部
に位相シフト層3aが形成されている。即ち、図中15
が孤立パターン領域を示し、16がパターン隣接領域を
示す。
FIG. 25 shows a case where this embodiment is applied to an IC pattern. FIG. 25A is a plan view showing the shape of a part of the mask 1A. FIG. 25B is a plan view showing a pattern formed on the wafer 11. In FIG. 3A, a phase shift layer 3a is formed in a fine pattern portion adjacent to a pattern at an edge portion of the opaque layer 14 and a portion where the transparent substrate layer 2 is exposed. That is, in FIG.
Indicates an isolated pattern area, and 16 indicates a pattern adjacent area.

【0055】次に、マスク1Aを用いてウエハ11に形
成されるパターンを図26(A)に示し、マスク1Aに
よる光の干渉状態を検証する。図26(A)中、パター
ン幅gを0.35μm に固定して、hを0.35μm ,0.4 μm
,0.5 μm ,0.6 μm ,0.7μm ,0.8 μm ,1.0 μm
に変化させるものとする。この場合、前述の規則により
パターン幅hが0.35μm ,0.4 μm ,0.5 μm のパター
ンが近接する場合のマスクパターンは図26(B)に示
す如く位相シフト層3aのみで白パターンが隔てられて
いる。又、パターン幅hが0.6 μm ,0.7 μm ,0.8 μ
m ,1.0 μm のパターンがある程度離隔する場合のマス
クパターンは図26(C)に示す如く白パターンの間に
不透明層14の領域が存在する。
Next, a pattern formed on the wafer 11 using the mask 1A is shown in FIG. 26A, and the state of light interference by the mask 1A is verified. In FIG. 26A, the pattern width g is fixed at 0.35 μm, and h is 0.35 μm, 0.4 μm.
, 0.5 μm, 0.6 μm, 0.7 μm, 0.8 μm, 1.0 μm
Should be changed to In this case, according to the rule described above, when the patterns having the pattern widths h of 0.35 μm, 0.4 μm, and 0.5 μm are close to each other, the white pattern is separated only by the phase shift layer 3a as shown in FIG. . When the pattern width h is 0.6 μm, 0.7 μm, 0.8 μm
When the patterns of m and 1.0 μm are separated to some extent, as shown in FIG. 26C, the opaque layer 14 exists between the white patterns in the mask pattern.

【0056】ここで、ウエハ上のパターン幅hが0.35μ
m とする。先ず、図26(B)のマスク寸法aを0.55μ
m (レチクル寸法2.75μm ),bを0.15 μm (レチク
ル寸法0.75μm ),cを0.15μm (レチクル寸法0.75μ
m )とした場合の光強度分布を図27(A)に示す。一
方、従来の図17(B)におけるマスク寸法eを0.35μ
m (レチクル寸法1.75μm ),fを0.35μm (レチクル
寸法1.75μm )した場合の光強度分布を図27(B)に
示す。両者を比較するに、本実施例で得られる光強度は
約85%であるのに対し、従来における光強度は約55
%であり、本実施例ではコントラストが向上されている
ことがわかる。
Here, the pattern width h on the wafer is 0.35 μm.
m. First, the mask dimension a of FIG.
m (reticle size 2.75μm), b 0.15μm (reticle size 0.75μm), c 0.15μm (reticle size 0.75μm)
FIG. 27A shows the light intensity distribution in the case of m). On the other hand, the conventional mask dimension e in FIG.
FIG. 27B shows the light intensity distribution when m (reticle size 1.75 μm) and f is 0.35 μm (reticle size 1.75 μm). Comparing the two, the light intensity obtained in the present example is about 85%, while the light intensity in the related art is about 55%.
%, Which indicates that the contrast is improved in this embodiment.

【0057】以下、パターン幅hが0.4 μm のときの光
強度分布を図28に、hが0.5 μmのときの光強度分布
を図29に、hが0.6 μm のときの光強度分布を図30
に、hが0.7 μm のときの光強度分布を図31に、hが
0.8 μm のときの光強度分布を図32に、hが1.0 μm
のときの光強度分布を図33にそれぞれ示す。図28〜
図33からも明らかなように、本実施例によれば従来例
に比べて光強度が大きくなり、コントラストも向上す
る。
FIG. 28 shows the light intensity distribution when the pattern width h is 0.4 μm, FIG. 29 shows the light intensity distribution when h is 0.5 μm, and FIG. 30 shows the light intensity distribution when h is 0.6 μm.
FIG. 31 shows the light intensity distribution when h is 0.7 μm.
The light intensity distribution at 0.8 μm is shown in FIG.
FIG. 33 shows the light intensity distribution at the time of. FIG. 28-
As is clear from FIG. 33, according to the present embodiment, the light intensity is increased and the contrast is improved as compared with the conventional example.

【0058】上記パターン幅hに対する図25(A)に
示す孤立パターン15のパターン寸法を表に示す。
The table shows the pattern dimensions of the isolated pattern 15 shown in FIG. 25A with respect to the pattern width h.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】表からも明らかな如く、光の干渉の影響に
よる孤立パターン15のパターン寸法変化は±0.01μm
以内である。従って、パターン寸法の制御をすることは
可能であるが、より正確にパターン寸法を制御するに
は、図26(B),(C)におけるパターン幅a,b,
c,iの値を変化させれば良い。次に、本実施例をコン
タクト・ホールパターンに適用する場合の一例を説明す
る。図34(A)は0.35μm のコンタクト・ホールを形
成する場合のマスク1Aを示している。前述の規則に従
うと、透明基板層2の露出部の幅aは0.55μm であり、
位相シフト層3aの幅bは0.15μm である。この場合の
光強度を図35(A)に示す。一方、位相シフトを行わ
ない場合のマスクを図34(B)に示す。透明基板層2
の露出部の大きさlは0.35μm である。この場合の光強
度を図35(B)に示す。図35に示す如く、本実施例
を適用することによりコンタクト・ホールのコントラス
トを大幅に向上することができる。
As is clear from the table, the pattern size change of the isolated pattern 15 due to the influence of light interference is ± 0.01 μm.
Within. Therefore, it is possible to control the pattern size, but to control the pattern size more accurately, the pattern widths a, b, and b in FIGS.
What is necessary is just to change the values of c and i. Next, an example in which the present embodiment is applied to a contact hole pattern will be described. FIG. 34A shows a mask 1A when a 0.35 μm contact hole is formed. According to the above rule, the width a of the exposed portion of the transparent substrate layer 2 is 0.55 μm,
The width b of the phase shift layer 3a is 0.15 μm. The light intensity in this case is shown in FIG. On the other hand, FIG. 34B shows a mask in which no phase shift is performed. Transparent substrate layer 2
The size l of the exposed portion is 0.35 μm. The light intensity in this case is shown in FIG. As shown in FIG. 35, the contrast of the contact hole can be greatly improved by applying this embodiment.

【0061】次に、本発明になるマスクの製造方法の第
3及び第4実施例を夫々図36及び図37と共に説明す
る。図36及び図37中、図6及び図7と実質的に同じ
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図36
(A)に示す透明基板層2は、例えば石英からなる。こ
の透明基板層2上に、例えば厚さ50〜80nm クロム
からなる不透明層14を図36(B)に示す如く形成す
る。そして、不透明層14上に、例えばEBレジストか
らなるレジスト材料3を塗布し、EB描画、現像、エッ
チング、レジスト剥離からなる通常のマスク製造工程
(図示せず)を行う。その後、不透明層14のパターン
20を図36(C)に示す如く形成する。このパターン
20上に再びEBレジストからなるレジスト材料3を塗
布し、EB描画、現像の工程により図36(D)に示す
レジストパターン4を形成する。更に、このレジストパ
ターン4上に、例えば厚さ0.388 μm の酸化シリコンか
らなる位相シフト層3aを図36(E)に示す如く形成
する。次に、レジスト材料3を剥離剤で剥離することに
より、不透明層14と位相シフト層3aのマスクパター
ン層5が図36(F)に示す如く形成される。
Next, the third and fourth embodiments of the mask manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 36 and 37, respectively. In FIGS. 36 and 37, substantially the same parts as those in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG.
The transparent substrate layer 2 shown in (A) is made of, for example, quartz. An opaque layer 14 made of, for example, 50 to 80 nm chromium is formed on the transparent substrate layer 2 as shown in FIG. Then, a resist material 3 made of, for example, an EB resist is applied on the opaque layer 14, and a normal mask manufacturing process (not shown) including EB drawing, development, etching, and resist peeling is performed. Thereafter, a pattern 20 of the opaque layer 14 is formed as shown in FIG. A resist material 3 made of an EB resist is applied again on the pattern 20, and a resist pattern 4 shown in FIG. 36D is formed by EB drawing and developing steps. Further, a phase shift layer 3a made of, for example, silicon oxide having a thickness of 0.388 μm is formed on the resist pattern 4 as shown in FIG. Next, the opaque layer 14 and the mask pattern layer 5 of the phase shift layer 3a are formed as shown in FIG.

【0062】図37の実施例では、図36(A)〜
(C)と同様の工程により透明基板層2上に厚さ50〜
80nm のクロムからなる不透明層14のパターン20
が図37(A)に示す如く形成される。そして、パター
ン20上に後述する酸化膜のプラズマ・エッチングを行
う際のストッパーとなるストッパー層21を図37
(B)に示す如く形成する。
In the embodiment of FIG. 37, FIG.
By the same process as (C), a thickness of 50 to 50 mm is formed on the transparent substrate layer 2.
Pattern 20 of opaque layer 14 of 80 nm chromium
Are formed as shown in FIG. Then, a stopper layer 21 serving as a stopper when performing a plasma etching of an oxide film described later is formed on the pattern 20 as shown in FIG.
It is formed as shown in FIG.

【0063】ストッパー層21は、例えば4フッ化炭素
(CF4 )によるプラズマ・エッチングに耐性のある酸
化アルミニウムの薄膜をスパッタ等でパターン20上に
形成することにより得られる。このストッパー層21上
に、例えば酸化シリコンからなる位相シフト層3aを図
37(C)に示す如く所望の厚さでスパッタ等により形
成する。この所望の厚さは、180 度の位相シフトを行わ
せるために0.388 μm((3)式)に設定される。この
位相シフト層3a上に、例えばEBレジストからなるレ
ジスト材料3を塗布し、EB描画、現像の工程により図
37(D)に示すレジストパターン4を形成する。そし
て、CF4 プラズマにより露出している位相シフト層3
aをエッチングし、レジスト剥離により位相シフト層3
aによる位相シフト用のマスクパターン層5が図37
(E)に示す如く形成される。
The stopper layer 21 is obtained by forming a thin film of aluminum oxide, which is resistant to plasma etching with carbon tetrafluoride (CF 4 ), on the pattern 20 by sputtering or the like. On this stopper layer 21, a phase shift layer 3a made of, for example, silicon oxide is formed to a desired thickness by sputtering or the like as shown in FIG. This desired thickness is set to 0.388 μm (Equation (3)) to cause a 180 ° phase shift. On this phase shift layer 3a, a resist material 3 made of, for example, an EB resist is applied, and a resist pattern 4 shown in FIG. 37D is formed by EB drawing and development processes. Then, the phase shift layer 3 exposed by the CF 4 plasma
a, and the phase shift layer 3 is removed by peeling the resist.
FIG. 37 shows a mask pattern layer 5 for phase shift according to FIG.
It is formed as shown in FIG.

【0064】次に、本発明になるマスクの製造方法の第
5実施例を図38と共に説明する。本実施例では、図3
8(E)に示す本発明になるマスクの第3実施例を製造
する。マスクの第3実施例は、ガラス基板の位相シフト
パターンに対応する領域が転写される設計パターンより
深く堀り込まれて光の位相をシフトする構成の例えば1
μm 幅の設計(転写)パターンを有する。
Next, a fifth embodiment of the method of manufacturing a mask according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, FIG.
A third embodiment of the mask according to the present invention shown in FIG. The third embodiment of the mask has a configuration in which the region corresponding to the phase shift pattern of the glass substrate is dug deeper than the design pattern to be transferred to shift the phase of light.
It has a design (transfer) pattern of μm width.

【0065】図38(A)中、通常通り合成石英からな
り厚さ2〜3mm程度のガラス基板31上に不透明層とし
てスパッタリング等により厚さ500 〜1000Å程度のクロ
ム(Cr)層32を形成する。又、通常のEB露光を用
いるリソグラフィによりこのCr層32に例えば0.35μ
m 幅の設計パターンの場合は0.85μm幅の開孔パターン
33を形成する。
In FIG. 38A, a chromium (Cr) layer 32 having a thickness of about 500 to 1000 ° is formed as an opaque layer on a glass substrate 31 made of synthetic quartz and having a thickness of about 2 to 3 mm by sputtering or the like. . The Cr layer 32 may have a thickness of, for example, 0.35 μm by lithography using normal EB exposure.
In the case of a design pattern having an m width, an opening pattern 33 having a width of 0.85 μm is formed.

【0066】次に、図38(B)中、上記基板31上に
EB露光の際のチャージアップを防止するための導電層
34を形成する。導電層34は、例えばモリブデンシリサ
イド(MoSi2 )をスパッタリング等により200 〜30
0 Å程度の厚さまで形成して得られる。その後、基板3
1上にネガ型のEBレジスト層35を塗布し、プリベー
クを行った後、前記Cr32の開孔パターン33のほぼ
中央部上に幅0.55μmのパターンをEB露光する。35
Aは露光されたレジスト層を示す。
Next, in FIG. 38B, a conductive layer for preventing charge-up during EB exposure is formed on the substrate 31.
Form 34. The conductive layer 34 is made of, for example, molybdenum silicide (MoSi 2 ) by sputtering or the like for 200 to 30 minutes.
It is obtained by forming to a thickness of about 0 mm. Then, the substrate 3
After applying a negative type EB resist layer 35 on the substrate 1 and performing pre-baking, a pattern having a width of 0.55 μm is EB-exposed almost at the center of the opening pattern 33 of the Cr 32. 35
A indicates an exposed resist layer.

【0067】次に、通常の現像を行って設計パターン形
成領域上に露光されたレジスト層35Aを図38(C)
に示す如く選択的に残留させ、次いでレジスト層35A
をマスクにして表出する導電層(MoSi2 層)34を
4塩化炭素(CCl4 )と酸素(O2 )の混合ガスによ
るドライエツチング処理により選択的に除去する。図3
8(D)においては、レジスト層35AとCr層32と
をマスクにして位相シフトパターンに対応して表出する
ガラス基板31の上面を4フッ化炭素(CF4 )とO2
の混合ガスを用いたリアクティブイオンエッチング(R
IE)処理によりエッチングする。ガラス基板31の上
面と同一面を有する0.55μm 幅のパターン36の両側に
それより低い上面を有する0.15μm 幅の位相シフトパタ
ーン37A及び37Bを形成する。なお位相シフトパタ
ーン37A,37Bの透過光の位相を設計パターン36
を透過する光に対して180 度シフトさせるためのエッチ
ング深さDは、このマスクが波長λ=365nm を有するi
線による露光で用いられ、ガラスの屈折率n=1.54であ
ることから前記(1)式によって約0.36μm となる。
Next, the resist layer 35A exposed to the design pattern formation region by performing normal development is removed as shown in FIG.
And the resist layer 35A
The exposed conductive layer (MoSi 2 layer) 34 is selectively removed by dry etching using a mixed gas of carbon tetrachloride (CCl 4 ) and oxygen (O 2 ) using the mask as a mask. FIG.
8 (D), using the resist layer 35A and the Cr layer 32 as a mask, the upper surface of the glass substrate 31 that is exposed corresponding to the phase shift pattern is made of carbon tetrafluoride (CF 4 ) and O 2.
Reactive ion etching (R
Etching by IE) process. On both sides of a 0.55 μm-wide pattern 36 having the same surface as the upper surface of the glass substrate 31, 0.15 μm-wide phase shift patterns 37A and 37B having lower upper surfaces are formed. Note that the phase of the transmitted light of the phase shift patterns 37A and 37B is
The etching depth D for shifting by 180 degrees with respect to the light passing through the mask is determined by the fact that this mask has a wavelength λ = 365 nm.
It is used in line exposure, and since the refractive index of glass is n = 1.54, it becomes about 0.36 μm according to the above equation (1).

【0068】次に、図38(E)において、通常のアッ
シング処理によりレジスト層35Aを除去し、その下部
のMoSi2 層34をCCl4 とO2 との混合ガスによ
るドライエッチング処理により除去して本発明の第3実
施例であるマスク1Cが完成する。図39は、図38
(E)に示すマスク1Cに対応させてマスク1Cを透過
する光の位相プロファイルを示す。同図中、ia は中央
部パターン36の透過光、ib は位相シフトパターン3
7A,37Bの透過光を示す。
Next, in FIG. 38 (E), the resist layer 35A is removed by a normal ashing process, and the MoSi 2 layer 34 under the resist layer 35A is removed by a dry etching process using a mixed gas of CCl 4 and O 2. The mask 1C according to the third embodiment of the present invention is completed. FIG. 39 shows FIG.
The phase profile of the light transmitted through the mask 1C is shown corresponding to the mask 1C shown in FIG. In the figure, ia is the transmitted light of the central pattern 36, ib is the phase shift pattern 3
7A and 7B show transmitted light.

【0069】マスク1Cは、位相シフトパターンをパタ
ーニングする際にネガ型のレジストを用いたことによっ
て、位相シフトパターンが深く堀り込まれた構造になっ
ている。しかし、ポジ型のレジストを用いた場合には、
本実施例とは逆に中央部が位相シフトパターンより深く
堀り込まれた本発明になるマスクの第4実施例が図38
とほぼ同じ工程により形成される。
The mask 1C has a structure in which the phase shift pattern is dug deep by using a negative resist when patterning the phase shift pattern. However, when a positive resist is used,
A mask according to a fourth embodiment of the present invention in which the central portion is dug deeper than the phase shift pattern in contrast to the present embodiment is shown in FIG.
It is formed by substantially the same process.

【0070】次に、本発明になるマスクの製造方法の第
6実施例を図40と共に説明する。本実施例では、図4
0(C)に示すマスク1Dを製造する。図40中、図3
8と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。図40(A)中、ガラス基板31上に形成したCr
層32に0.85μm 幅の開孔パターン33を形成する。こ
の基板31上にチャージアップ防止用のMoSi2層3
4を形成した後、この基板31上にポジ型EBレジスト
層38を形成する。次いで、このレジスト層38の前記
Cr層32の開孔パターン33の中央部上に設計パター
ンのEB露光を行う。38Aは、露光領域を示す。
Next, a sixth embodiment of the mask manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, FIG.
A mask 1D shown in FIG. In FIG. 40, FIG.
The same parts as in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 40 (A), Cr formed on glass substrate 31
An opening pattern 33 having a width of 0.85 μm is formed in the layer 32. On this substrate 31, a MoSi 2 layer 3 for preventing charge-up
After the formation of the substrate 4, a positive EB resist layer 38 is formed on the substrate 31. Next, EB exposure of a design pattern is performed on the central portion of the opening pattern 33 of the Cr layer 32 of the resist layer 38. 38A indicates an exposure area.

【0071】次に、図40(B)中、現像によりレジス
ト層38の露光領域38Aを除去し、このレジスト層3
8の開孔39を介してCCl4 とO2 との混合ガスによ
るドライエッチングにより表出するMoSi2 層34を
除去する。又、CF4 とO2との混合ガスによるRIE
処理により開孔39内に表出するガラス基板31の上面
を図38の場合と同様に約0.36μm の深さDまでエッチ
ングする。
Next, in FIG. 40B, the exposed region 38A of the resist layer 38 is removed by development, and the resist layer 3 is removed.
The exposed MoSi 2 layer 34 is removed by dry etching with a mixed gas of CCl 4 and O 2 through the opening 39 of No. 8. RIE using a mixed gas of CF 4 and O 2
The upper surface of the glass substrate 31 exposed in the opening 39 by the processing is etched to a depth D of about 0.36 μm as in the case of FIG.

【0072】図40(C)において、レジスト層38を
アッシング処理で除去し、次いでレジスト層38の下部
にあったMoSi2 層34をCCl4 とO2 との混合ガ
スによるドライエッチング処理により除去する。これに
より、マスク1Dが完成する。図41は、図40(C)
に示すマスク1Dに対応指せてマスク1Dを透過する光
の位相プロファイルを示す。同図中、Ic は中央部パタ
ーン40の透過光、id は位相シフトパターン41A,
41Bの透過光を示す。
In FIG. 40C, the resist layer 38 is removed by ashing, and then the MoSi 2 layer 34 under the resist layer 38 is removed by dry etching using a mixed gas of CCl 4 and O 2. . Thereby, the mask 1D is completed. FIG. 41 shows the state shown in FIG.
5 shows a phase profile of light transmitted through the mask 1D corresponding to the mask 1D shown in FIG. In the figure, Ic is the transmitted light of the central pattern 40, id is the phase shift pattern 41A,
41B shows the transmitted light of FIG.

【0073】次に、本発明になるマスクの製造方法の第
7実施例を図42と共に説明する。同図(A)は、例え
ばガラス又は溶融石英からなる透明基板51を示す。同
図(B)に示す如く、例えばシリコン酸化膜である位相
シフト層52を透明基板51上に形成する。位相シフト
層52は、気相成長(CVD)法、スパッタやスピン・
オン・グラス(SOG)法により形成される。本実施例
では、位相シフト層52は光の位相を反転するために39
00Åの膜厚を有する。
Next, a seventh embodiment of the method of manufacturing a mask according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows a transparent substrate 51 made of, for example, glass or fused quartz. As shown in FIG. 1B, a phase shift layer 52, for example, a silicon oxide film is formed on a transparent substrate 51. The phase shift layer 52 is formed by a vapor deposition (CVD) method,
It is formed by an on-glass (SOG) method. In the present embodiment, the phase shift layer 52 is used to invert the phase of light.
It has a thickness of 00 °.

【0074】図42(C)では、不透明層53を位相シ
フト層52上に形成する。不透明層53は例えばクロム
(Cr)からなり、Crを用いた場合Crの膜厚は例え
ば700 〜1000Åである。次に、EBレジストの塗布、E
B描画、現像及び不透明層53のエッチング処理を行
い、図42(D)に示す不透明層のパターン53aを形
成する。
In FIG. 42C, an opaque layer 53 is formed on the phase shift layer 52. The opaque layer 53 is made of, for example, chromium (Cr). When Cr is used, the thickness of the Cr is, for example, 700 to 1000 °. Next, application of EB resist, E
By performing B drawing, development and etching of the opaque layer 53, an opaque layer pattern 53a shown in FIG. 42D is formed.

【0075】不透明層のパターン53aはマスクとして
用いられ、図42(E)に示す如く位相シフト層52を
エッチングにより除去する。本実施例では位相シフト層
52が酸化膜であるため、エッチングとしてはCF4
CHF3 との混合ガスを用いたRIEを用いる。次に、
図42(F)に示す如くEBレジスト層54の塗布、E
B描画処理及び現像処理を行って不透明層53の不要な
部分53bを露出させる。
The pattern 53a of the opaque layer is used as a mask, and the phase shift layer 52 is removed by etching as shown in FIG. In this embodiment, since the phase shift layer 52 is an oxide film, RIE using a mixed gas of CF 4 and CHF 3 is used for etching. next,
As shown in FIG. 42F, application of the EB resist layer 54,
Unnecessary portions 53b of the opaque layer 53 are exposed by performing a B drawing process and a developing process.

【0076】最後に、EBレジスト層54は除去され、
不透明層53の不要な部分53bをエッチングにより除
去することにより図42(G)に示す本発明になるマス
クの第5実施例である、マスク1Eが完成する。図42
(H)は、図42(G)に対応するマスク1Eの平面図
である。次に、本発明になるマスクの製造方法の第8実
施例図43と共に説明する。同図中、図42と実質的に
同じ部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図
43(A),(B),(C)のステップは夫々図42
(A),(C),(D)のステップに対応しているが、
本実施例では位相シフト層52が省略されている。
Finally, the EB resist layer 54 is removed,
By removing unnecessary portions 53b of the opaque layer 53 by etching, a mask 1E which is a fifth embodiment of the mask according to the present invention shown in FIG. 42G is completed. FIG.
FIG. 42H is a plan view of the mask 1 </ b> E corresponding to FIG. Next, an eighth embodiment of the method for manufacturing a mask according to the present invention will be described with reference to FIG. 42, those parts which are substantially the same as those corresponding parts in FIG. 42 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. The steps of FIGS. 43A, 43B and 43C are respectively shown in FIG.
It corresponds to steps (A), (C) and (D),
In this embodiment, the phase shift layer 52 is omitted.

【0077】図43(D)において、不透明層のパター
ン53aはマスクとして用いられ、透明基板51がエッ
チングにより除去される。エッチングとしては例えばC
4とCHF3 との混合ガスを用いたRIEを用い、透
明基板51が所定の深さまでエッチングされる。光の位
相を反転する場合、本実施例では所定の深さは3900Åで
ある。
In FIG. 43D, the opaque layer pattern 53a is used as a mask, and the transparent substrate 51 is removed by etching. As the etching, for example, C
Using RIE using a mixed gas of F 4 and CHF 3, the transparent substrate 51 is etched to a predetermined depth. In the case of inverting the phase of light, the predetermined depth is 3900 ° in this embodiment.

【0078】図43(E)では、EBレジスト層54の
塗布、EB描画及び現像処理を行って不透明層53の不
要な部分53bを露出させる。最後に、EBレジスト層
54は除去され、不透明層53の不要な部分53bをエ
ッチングにより除去することにより図43(F)に示す
マスク1Cが完成する。図43(G)は、図43(F)
に対応するマスク1Cの平面図である。
In FIG. 43 (E), an unnecessary portion 53b of the opaque layer 53 is exposed by applying an EB resist layer 54, performing EB drawing and developing. Finally, the EB resist layer 54 is removed, and unnecessary portions 53b of the opaque layer 53 are removed by etching, thereby completing the mask 1C shown in FIG. FIG. 43 (G) shows the state shown in FIG.
FIG. 9 is a plan view of a mask 1C corresponding to FIG.

【0079】マスクの製造方法の第7及び第8実施例に
よれば、不透明層を位相シフト層又は透明基板をエッチ
ングする際のマスクとして利用するため、セルフアライ
ンにより不透明層のパターンと位相シフトパターンとの
間の位置ずれを防ぐことができる。次に、本発明になる
マスクの製造方法の第9実施例を図44と共に説明す
る。同図中、図43と実質的に同じ部分には同一符号を
付し、その説明は省略する。
According to the seventh and eighth embodiments of the method of manufacturing the mask, the opaque layer is used as a phase shift layer or a mask for etching the transparent substrate. Can be prevented from shifting. Next, a ninth embodiment of the mask manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG. 43, those parts which are substantially the same as those corresponding parts in FIG. 43 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

【0080】図44(A)において、透明基板51上に
不透明層53を形成し、EBレジスト層(図示せず)を
不透明層53上に塗布した後、EB描画によりパターン
を形成する。このパターンを現像して、エッチングによ
り不透明層53をパターニングする。不透明層53は例
えばCrからなり、スパッタにより透明基板51上に形
成される。パターニング後はEBレジストを除去する。
In FIG. 44A, an opaque layer 53 is formed on a transparent substrate 51, an EB resist layer (not shown) is applied on the opaque layer 53, and a pattern is formed by EB drawing. The pattern is developed and the opaque layer 53 is patterned by etching. The opaque layer 53 is made of, for example, Cr, and is formed on the transparent substrate 51 by sputtering. After patterning, the EB resist is removed.

【0081】図44(B)においては、不透明層53の
パターン53cをマスクとして用いることにより透明基
板51を所定の深さまでエッチングする。エッチング条
件は、平行平板電極型の高周波励起(13.56 MHz )の
RIE装置により露出している透明基板51をエッチン
グする。エッチングは、例えば約0.1W/cm2 のパワー及
び0.1 〜0.05Torrの圧力でCF4 又はCHF3 とO2
の混合ガスをエッチャントガスとして使用して行われ
る。エッチングの深さが、λ/2(n−1)となるよう
にエンド・ポイント・ディテクタで検出しながら制御す
る。λ=0.365 μmの場合、λ/2(n−1)=0.39μ
mとなる。
In FIG. 44B, the transparent substrate 51 is etched to a predetermined depth by using the pattern 53c of the opaque layer 53 as a mask. The etching condition is such that the exposed transparent substrate 51 is etched by a parallel plate electrode type high frequency excitation (13.56 MHz) RIE apparatus. The etching is performed, for example, at a power of about 0.1 W / cm 2 and a pressure of 0.1 to 0.05 Torr using a mixed gas of CF 4 or CHF 3 and O 2 as an etchant gas. Control is performed while detecting with an end point detector so that the etching depth becomes λ / 2 (n−1). When λ = 0.365 μm, λ / 2 (n−1) = 0.39 μ
m.

【0082】図44(C)では、透明基板51のエッチ
ング後に透明基板51及びパターン53c上にポジ型レ
ジスト層55(例えばOFPR−800 )を約1.0 μm の
膜厚で塗布し、100 ℃でプリベークする。図44(D)
では、透明基板51の裏面からレジスト感光領域の光、
例えば波長436nm で40〜60mJ/cm2 の単色光を全面
照射して透明基板51上のレジスト層55のみを感光さ
せる。その後、透明基板51をTMAH2.38%の水溶液
に40秒浸漬して現像処理を行うことにより、パターン
53c上にのみレジスト層55が残る。更に、リンス処
理及び乾燥処理が行われる。
In FIG. 44 (C), after etching the transparent substrate 51, a positive resist layer 55 (eg, OFPR-800) is applied to a thickness of about 1.0 μm on the transparent substrate 51 and the pattern 53c, and prebaked at 100 ° C. I do. FIG. 44 (D)
Then, the light in the resist photosensitive area from the back surface of the transparent substrate 51,
For example, the entire surface is irradiated with monochromatic light having a wavelength of 436 nm and 40 to 60 mJ / cm 2 to expose only the resist layer 55 on the transparent substrate 51. Thereafter, the transparent substrate 51 is immersed in a 2.38% aqueous solution of TMAH for 40 seconds to perform a developing process, so that the resist layer 55 remains only on the pattern 53c. Further, a rinsing process and a drying process are performed.

【0083】レジストパターン形成の後に、不透明層5
3のパターン53cをサイドエッチングにより図44
(E)に示す如く一部除去する。サイドエッチングの量
は、片側で約 0.4 〜0.8 μm の不透明層53が除去さ
れるようにエッチング時間により制御する。最後に、図
44(F)ではO2 アッシングにより不透明層53上に
残ったレジスト層55を灰化除去して、図40(C)に
示すマスク1Dと実質的に同じマスクが完成する。
After forming the resist pattern, the opaque layer 5
The pattern 53c of FIG.
Partial removal as shown in (E). The amount of side etching is controlled by the etching time so that about 0.4 to 0.8 μm of the opaque layer 53 is removed on one side. Finally, in FIG. 44 (F), the resist layer 55 remaining on the opaque layer 53 is ashed and removed by O 2 ashing to complete a mask substantially the same as the mask 1D shown in FIG. 40 (C).

【0084】次に、本発明になるマスクの製造方法の第
10実施例を図45と共に説明する。同図中、図44と
実質的に同じ部分には同一符号を付し、その説明は省略
する。図45(A)〜(C)に示すステップは、図44
(A)〜(C)に示すステップと同じで良い。ただし、
図45(B)では透明基板51をλ/2(n−1)の深
さまでエッチングする。λ=0.365 μmの場合は、λ/
2(n−1)=0.39μm となる。
Next, a tenth embodiment of the mask manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG. 44, those parts which are substantially the same as those corresponding parts in FIG. 44 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. The steps shown in FIGS. 45A to 45C correspond to the steps shown in FIG.
It may be the same as the steps shown in (A) to (C). However,
In FIG. 45B, the transparent substrate 51 is etched to a depth of λ / 2 (n−1). When λ = 0.365 μm, λ /
2 (n−1) = 0.39 μm.

【0085】図45(D)においては、図45(D)と
共に説明した如く、透明基板51の裏面からレジスト感
光領域の光を全面照射して透明基板51上のレジスト層
55のみを感光して現像処理により除去する。本実施例
では、オーバー露出する、現像をオーバーに行う、ある
いは現像乾燥後に短時間のアッシングを行なうことによ
り不透明層53を一部露出させる。
In FIG. 45 (D), as described with reference to FIG. 45 (D), the entire surface of the transparent substrate 51 is irradiated with light in the resist-sensitive region from the rear surface to expose only the resist layer 55 on the transparent substrate 51. Removed by development. In this embodiment, the opaque layer 53 is partially exposed by over-exposure, over-development, or short-time ashing after development and drying.

【0086】次に、図45(E)に示す如く、レジスト
層55をエッチング用マスクとして露出している不透明
層53をエッチングにより除去する。図45(F)で
は、O2 アッシングにより不透明層53上に残ったレジ
スト層55を灰化除去して、マスク1Dと実質的に同じ
マスクが完成する。次に、本発明になるマスクの製造方
法の第11実施例を図46と共に説明する。同図中、図
44と実質的に同じ部分には同一符号を付し、その説明
は省略する。
Next, as shown in FIG. 45E, the exposed opaque layer 53 is removed by etching using the resist layer 55 as an etching mask. In FIG. 45 (F), the resist layer 55 remaining on the opaque layer 53 is ashed and removed by O 2 ashing to complete a mask substantially the same as the mask 1D. Next, an eleventh embodiment of the mask manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG. 44, those parts which are substantially the same as those corresponding parts in FIG. 44 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

【0087】図46(A)に示すステップは図44
(A)に示すステップと同じで良いが、本実施例では透
明基板51のエッチングを行うことなく図46(B)に
示す如くレジスト層55を透明基板51上に形成する。
図46(C)においては、図44(D)のステップと同
様にして透明基板51上のレジスト層55のみを除去す
る。その後、本実施例ではレジスト層55をマスクとし
て透明基板51をλ/2(n−1)の深さまでエッチン
グする。λ=0.365 μmの場合、λ/2(n−1)=0.
39μmである。
The steps shown in FIG.
In this embodiment, the resist layer 55 is formed on the transparent substrate 51 without etching the transparent substrate 51 as shown in FIG.
In FIG. 46C, only the resist layer 55 on the transparent substrate 51 is removed in the same manner as in the step of FIG. After that, in this embodiment, the transparent substrate 51 is etched to a depth of λ / 2 (n−1) using the resist layer 55 as a mask. When λ = 0.365 μm, λ / 2 (n−1) = 0.
39 μm.

【0088】図46(D)では、サイドエッチングによ
り不透明層53のパターン53cの一部を除去する。図
46(E)のステップは図44(F)のステップと同じ
で良い。図44〜図46の実施例によれば、不透明層の
パターンと位相シフト層パターンとの位置合わせの必要
がないので、パターンの位置ずれのない精度の高いマス
クが製造できる。又、位相シフト層の材質によっては基
板との密着性や洗浄等に問題が生じることも考えられる
が、これらの実施例では透明基板の一部が位相シフト層
として機能するので位相シフト層の材質は問題とならな
い。従って、位相シフト層の材質の安定性や耐性を考慮
する必要は全くなくなり、容易に露光装置の解像限界を
越えて微細なパターンを形成することができる。
In FIG. 46D, a part of the pattern 53c of the opaque layer 53 is removed by side etching. The steps in FIG. 46 (E) may be the same as the steps in FIG. 44 (F). According to the embodiment shown in FIGS. 44 to 46, it is not necessary to align the pattern of the opaque layer and the pattern of the phase shift layer. Therefore, it is possible to manufacture a highly accurate mask having no pattern displacement. Further, depending on the material of the phase shift layer, it is conceivable that problems such as adhesion to the substrate and cleaning may occur. However, in these embodiments, since a part of the transparent substrate functions as the phase shift layer, the material of the phase shift layer is Does not matter. Therefore, there is no need to consider the stability and durability of the material of the phase shift layer, and a fine pattern exceeding the resolution limit of the exposure apparatus can be easily formed.

【0089】次に、本発明になるマスクを用いたパター
ン形成方法についてより詳細に説明する。図47は、マ
スクの位相シフト層のエッジを利用したパターン形成方
法を説明するための図であり、図2に対応している。図
47中、図4と実質的に同じ部分には同一符号を付し、
その説明は省略する。透明基板2上に屈折率n,厚さt
の位相シフト層3aが形成され、マスク1を構成してい
る。マスク1のパターンは、結像レンズ系9によって半
導体基板(ウェハ)11上のホトレジスト層10に結像
される。この際、位相シフト層3aのエッジによって所
望のパターンを結像させる。
Next, the pattern forming method using the mask according to the present invention will be described in more detail. FIG. 47 is a diagram for explaining a pattern forming method using the edge of the phase shift layer of the mask, and corresponds to FIG. In FIG. 47, substantially the same parts as those in FIG.
The description is omitted. Refractive index n, thickness t on transparent substrate 2
Are formed to constitute the mask 1. The pattern of the mask 1 is imaged on a photoresist layer 10 on a semiconductor substrate (wafer) 11 by an imaging lens system 9. At this time, a desired pattern is imaged by the edge of the phase shift layer 3a.

【0090】位相シフト層3aは入射光を透過させる
が、空気ないしは真空とは異なった屈折率nを有するこ
とにより、透過光に位相シフトを与える。位相シフト量
Sは S=(n−1)t/λ (ラジアン表示の場合は2π(n−1)t/λ)とな
る。以下位相シフト量Sがπ(逆位相)であるとして説
明する。
The phase shift layer 3a transmits incident light, but imparts a phase shift to transmitted light by having a refractive index n different from that of air or vacuum. The phase shift amount S is S = (n−1) t / λ (2π (n−1) t / λ in the case of radian display). The following description is based on the assumption that the phase shift amount S is π (opposite phase).

【0091】マスク1を透過した光は、図47中中段に
示すように、光の電気ベクトルEが位相シフト層3aの
パターンに対応して逆相に位相を変化させている。この
ような光の電気ベクトルEの分布を有する光がホトレジ
スト層10に入射して吸収されると、その時の光強度分
布はE2 に比例するので、図中下段に示すように位相変
化の場所で細い幅の黒パターンPBを形成する。即ち、
光の電気ベクトルEが、図中中段に示すように、符号を
反転させている場合、電気ベクトルEが0になる点があ
る。得られる光強度Pの分布は電気ベクトルEの二乗に
比例するので、E=0の点でPの最小値は0になる。従
って、明確な黒パターンが得られる。
As shown in the middle part of FIG. 47, the light transmitted through the mask 1 has its electric vector E changed in phase to the opposite phase corresponding to the pattern of the phase shift layer 3a. When light having such a distribution of the electric vector E of light is incident on the photoresist layer 10 and absorbed, the light intensity distribution at that time is proportional to E 2, and therefore, as shown in the lower part of FIG. To form a black pattern PB having a small width. That is,
As shown in the middle of the figure, when the sign of the electric vector E of light is inverted, there is a point where the electric vector E becomes zero. Since the distribution of the obtained light intensity P is proportional to the square of the electric vector E, the minimum value of P becomes 0 at the point of E = 0. Therefore, a clear black pattern is obtained.

【0092】一般的に位相シフト層3aが透過光に対し
て位相変化を与えると、その位相変化が空間的に分布し
たパターンが得られる。位相変化が逆相の時は、位相変
化する位置での光強度Pは常に0であり、時間積分して
も0である。そこで位相シフト層3aのエッジ部分で
は、光強度が0になる。位相変化が逆相以外の時は、時
間によって電気ベクトルEが同符号になったり逆符号に
なったりし、時間積分した光強度は0にならない。
Generally, when the phase shift layer 3a changes the phase of transmitted light, a pattern in which the phase change is spatially distributed is obtained. When the phase change is in the opposite phase, the light intensity P at the position where the phase changes is always 0, and even when integrated over time. Therefore, the light intensity becomes 0 at the edge of the phase shift layer 3a. When the phase change is other than the opposite phase, the electric vector E has the same sign or the opposite sign depending on time, and the light intensity obtained by time integration does not become zero.

【0093】このような位相シフト層のエッジ部分を使
った結像の例を図48(A),(B)を参照して説明す
る。図48(A)は、位相シフト層がπ(逆相)の位相
シフトを与える場合の光強度分布を示す。図中、位相シ
フトπの領域が、横軸0.0より左の領域に相当し、右
側の位相シフト0の開口部分に0.0の位置で接してい
る。図48(A)は、このような位相シフト層の1つの
縁の部分の光強度分布を示す。位相シフト層の端に対応
するパターン中央部では光強度がほぼ0まで減少してい
る。このような結像原理による場合、従来の解像力を越
えた線パターンを得ることが可能である。又、位相シフ
ト層のエッジ部分の位相差が180 °±30°であれば同
様の効果が得られる。
An example of image formation using such an edge portion of the phase shift layer will be described with reference to FIGS. FIG. 48A shows a light intensity distribution when the phase shift layer gives a phase shift of π (opposite phase). In the figure, the region of the phase shift π corresponds to the region to the left of 0.0 on the horizontal axis, and is in contact with the opening of the right phase shift 0 at the position of 0.0. FIG. 48A shows the light intensity distribution at one edge portion of such a phase shift layer. At the center of the pattern corresponding to the end of the phase shift layer, the light intensity decreases to almost zero. According to such an imaging principle, it is possible to obtain a line pattern exceeding the conventional resolution. When the phase difference at the edge of the phase shift layer is 180 ° ± 30 °, the same effect can be obtained.

【0094】図48(B)は、位相シフト層がπ/2の
位相シフトを与える場合の光強度分布を示す。位相シフ
トがπ/2の場合は、位相シフト層を透過した部分と開
口部分を透過した部分の光の位相が逆相になる時と同相
になる時とがあり、時間的に積分をした時に光強度の最
小値が0にはならない。図示の場合、光強度の最小値は
約0.5 以上の値を取り、均一部分での光強度約1.0 の半
分程度となっている。現像レベルをこの光強度の最小値
以下にとれば、図中のパターンは無視された現像が行え
る。位相シフト層のエッジ部分の位相差が90°±15
°であれば、通常の現像条件(現像レベル35%)では
パターンは無視され形成されない。また、現像レベルを
光強度の最小値と均一値の間にとれば、中央部分でパタ
ーンが現像される。
FIG. 48B shows the light intensity distribution when the phase shift layer gives a phase shift of π / 2. When the phase shift is π / 2, there is a case where the phase of the light transmitted through the phase shift layer and a phase of the light transmitted through the opening become opposite to each other, and when the light is integrated over time. The minimum value of the light intensity does not become zero. In the case shown in the figure, the minimum value of the light intensity is about 0.5 or more, which is about half of the light intensity of about 1.0 in the uniform portion. If the development level is set to be equal to or less than the minimum value of the light intensity, the development in which the pattern in the figure is ignored can be performed. The phase difference at the edge of the phase shift layer is 90 ± 15.
°, the pattern is ignored and not formed under normal development conditions (development level 35%). If the development level is set between the minimum value and the uniform value of the light intensity, the pattern is developed at the central portion.

【0095】次に、本発明になるマスクを用いたパター
ン形成方法の第4実施例を図49と共に説明する。図4
9(A),(B)は、本実施例によるループ形状のパタ
ーン形成を説明するための図である。図49(A)はマ
スクパターンを示す。透明基板から形成される開口部6
0の上にマスク61が形成されている。マスク61は、
入射光の半波長の光路差に相当する位相シフト量を有
し、透過光に対してπの位相シフトを与える。このよう
なマスクパターンを結像した結果は、図49(B)に示
すようになる。開口部60又は位相シフト層61のみを
結像した部分は一定の光強度を有し、画面上白になる。
開口部60と位相シフト層61の境界の部分に黒パター
ン62が形成される。即ち、開口部60を透過した光と
位相シフト層61を透過した光とが干渉によって混合す
ると、逆位相が互いにキャンセルしあうことにより光強
度が0になり黒パターンが形成される。
Next, a fourth embodiment of a pattern forming method using a mask according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining the formation of a loop-shaped pattern according to the present embodiment. FIG. 49A shows a mask pattern. Opening 6 formed from transparent substrate
The mask 61 is formed on the mask 0. The mask 61
It has a phase shift amount corresponding to a half-wavelength optical path difference of incident light, and gives a π phase shift to transmitted light. The result of imaging such a mask pattern is as shown in FIG. The portion where only the opening 60 or the phase shift layer 61 is imaged has a constant light intensity and becomes white on the screen.
A black pattern 62 is formed at the boundary between the opening 60 and the phase shift layer 61. That is, when the light transmitted through the opening 60 and the light transmitted through the phase shift layer 61 are mixed by interference, the opposite phases cancel each other, so that the light intensity becomes 0 and a black pattern is formed.

【0096】位相シフト層61を酸化シリコン膜で形成
して水銀ランプのi線を光として用いる場合は、位相シ
フト層61の屈折率は約1.47であり、屈折率約1.00の空
気に対して約0.47の屈折率差を有する。半波長の光路差
を形成する酸化シリコン膜の厚みは約0.388 μm であ
る。干渉による合成光の振幅をキャンセルするには、逆
位相が最も効果的であるが、必ずしも逆位相でなくて
も、例えば±30%以内の範囲で効果的な光強度の低下
を得ることができる。
When the phase shift layer 61 is formed of a silicon oxide film and the i-line of the mercury lamp is used as light, the refractive index of the phase shift layer 61 is about 1.47, and the refractive index of air having a refractive index of about 1.00 is about 1.47. It has a refractive index difference of 0.47. The thickness of the silicon oxide film forming the half-wavelength optical path difference is about 0.388 μm. The opposite phase is most effective for canceling the amplitude of the combined light due to the interference. However, even if the phase is not the opposite phase, an effective decrease in the light intensity can be obtained within a range of, for example, ± 30%. .

【0097】図49に示すマスクパターンのように、位
相シフトのない開口部上に位相シフトπを有する位相シ
フト層61を形成すると、位相シフト層61の縁部に相
当する部分に黒パターンが形成される。この場合、黒パ
ターンは閉じたループ形状となる。図50(A),
(B)は、開いた形状(線分)を形成するためのマスク
パターンとその結像パターンを示す。
When the phase shift layer 61 having the phase shift π is formed on the opening having no phase shift as in the mask pattern shown in FIG. 49, a black pattern is formed at a portion corresponding to the edge of the phase shift layer 61 Is done. In this case, the black pattern has a closed loop shape. FIG. 50 (A),
(B) shows a mask pattern for forming an open shape (line segment) and its imaging pattern.

【0098】図50(A)はマスクパターンの形状を示
す。開口部60の上に、その一辺が対象とする線分を形
成する位相シフト層61が形成され、位相シフト層61
の残りの(不要な)端部に隣接させて位相シフトがπ/
2である位相シフト層64が形成されている。即ち、位
相シフトがπの位相シフト層61の4辺の内、1辺61
aは位相シフトが0の領域との境界を形成し、結像パタ
ーンにおいて図50(B)に示すような黒パターン65
を発生させる。その他の辺61b,61c,61dは、
位相シフトがπ/2である位相シフト層64と接してい
るので、そのエッジを横切る時の位相変化はπ/2とな
り、エッジ部での光強度の低下が小さい。位相シフト層
64の周囲の辺も位相シフトの量はπ/2であり、同様
に光強度の低下が小さい。現像レベルを調整することに
よって、黒パターン65のみを残すことができる。白と
黒のレベルの中間に1つの灰レベルを形成する場合を説
明したが、中間調を2レベル以上用いてもよい。
FIG. 50A shows the shape of a mask pattern. A phase shift layer 61 whose one side forms a target line segment is formed on the opening 60.
Adjacent to the remaining (unwanted) edge of
2 is formed. That is, one side 61 out of four sides of the phase shift layer 61 having a phase shift of π
“a” forms a boundary with the region where the phase shift is 0, and forms a black pattern 65 as shown in FIG.
Generate. The other sides 61b, 61c, 61d are
Since it is in contact with the phase shift layer 64 having a phase shift of π / 2, the phase change when traversing the edge is π / 2, and the decrease in light intensity at the edge is small. The amount of phase shift on the side around the phase shift layer 64 is also π / 2, and similarly, the decrease in light intensity is small. By adjusting the development level, only the black pattern 65 can be left. Although the case where one gray level is formed between the white and black levels has been described, two or more halftone levels may be used.

【0099】このように、位相シフトの量が異なる位相
シフト層を複数種類用いることによって、開いた形状の
線分等のパターンを形成することができる。図51
(A),(B)は、点のパターンを形成するためのマス
クパターンと結像パターンを示す。図51(A)におい
て、開口部60の上に位相シフトがπである位相シフト
層61が形成され、その1つの頂点部分を除いて、位相
シフトがπ/2である位相シフト層64が取り囲んでい
る。即ち、位相シフト層61は、その1つの頂点部分に
おいてのみ開口部60と接している。このようなマスク
パターンを結像すると、図51(B)に示すように、位
相シフト層61と開口部60とが接する部分にのみ黒パ
ターン66を形成することができる。位相シフト層61
と位相シフト層64との境界は、位相シフト量がπ/2
であるので、黒パターン66の部分と比べると光強度の
低下は少ない。又、位相シフト層64の外周部分も位相
シフト量がπ/2であり、光強度の低下は同様に少な
い。このため、黒パターン66のみをパターンとして現
像し、他の中間調のパターンは白パターンとして扱うこ
とができる。
As described above, by using a plurality of types of phase shift layers having different amounts of phase shift, a pattern such as an open line segment can be formed. FIG.
(A) and (B) show a mask pattern and an imaging pattern for forming a dot pattern. In FIG. 51A, a phase shift layer 61 having a phase shift of π is formed over the opening 60, and a phase shift layer 64 having a phase shift of π / 2 is surrounded except for one apex. In. That is, the phase shift layer 61 is in contact with the opening 60 only at one vertex thereof. When such a mask pattern is imaged, a black pattern 66 can be formed only in a portion where the phase shift layer 61 and the opening 60 are in contact with each other, as shown in FIG. Phase shift layer 61
Between the phase shift layer 64 and the phase shift layer 64 has a phase shift amount of π / 2.
Therefore, the decrease in light intensity is smaller than that of the black pattern 66. The phase shift amount of the outer peripheral portion of the phase shift layer 64 is also π / 2, and the decrease in light intensity is similarly small. Therefore, only the black pattern 66 can be developed as a pattern, and the other halftone patterns can be treated as white patterns.

【0100】以上、1本の線状のパターンを形成する場
合を説明したが、以下に交差部を有するパターンの形成
について説明する。図52(A),(B),(C)は、
交差する線のパターンを形成するマスクパターンと結像
パターンを示す。図52(A)は、第1のマスクパター
ンを示す。交差する線によって分割される領域に対応さ
せて、平面を4つの象限に分割し、その第1の象限に位
相シフトのない開口部60を設け、開口部60に隣接す
る2つの象限に位相シフトπの位相シフト層61を設
け、残る1つの象限には、位相シフトが2πである他の
位相シフト層67を設ける。即ち、各象限間の境界は、
位相シフトπを伴っている。
The case where one linear pattern is formed has been described above. The formation of a pattern having an intersection will be described below. FIGS. 52 (A), (B) and (C)
3A and 3B show a mask pattern and an imaging pattern that form a pattern of intersecting lines. FIG. 52A shows a first mask pattern. The plane is divided into four quadrants corresponding to the area divided by the intersecting lines, and an opening 60 without a phase shift is provided in the first quadrant. A π phase shift layer 61 is provided, and another phase shift layer 67 having a phase shift of 2π is provided in the other quadrant. That is, the boundaries between the quadrants are
With a phase shift π.

【0101】図52(B)は、第2のマスクパターンを
示す。図52(A)同様、平面が4つの象限に分割さ
れ、第1の象限に位相シフトのない開口部 60,それ
に隣接する2つの象限に位相シフトがπである位相シフ
ト層61が設けられ、残る1つの象限に位相シフトが0
である他の開口部68が設けられる。この場合も、隣接
する象限間においては、位相シフトπが生じている。
FIG. 52B shows a second mask pattern. As in FIG. 52 (A), the plane is divided into four quadrants, and an opening 60 having no phase shift in the first quadrant and a phase shift layer 61 having a phase shift of π in two quadrants adjacent thereto are provided. 0 phase shift in the remaining quadrant
Another opening 68 is provided. Also in this case, a phase shift π occurs between adjacent quadrants.

【0102】このようなマスクパターンを結像させる
と、図52(C)に示すような結像パターンが得られ
る。即ち、一様な位相を有する部分は白パターンとして
結像され、πの位相シフトを伴う部分が黒パターン69
として結像される。なお、直線が交差する場合を図示し
て説明したが、交差する線は直線に限らず如何なる曲線
であってもよい。
When such a mask pattern is imaged, an image pattern as shown in FIG. 52 (C) is obtained. That is, a portion having a uniform phase is imaged as a white pattern, and a portion having a phase shift of π is a black pattern.
The image is formed as Although the case where the straight lines intersect is illustrated and described, the intersecting line is not limited to a straight line and may be any curve.

【0103】図53(A),(B)は、1つの直線に対
して他の直線が突き当たりそこで終端するT字型パター
ンを形成する場合のマスクパターンと結像パターンを示
す。図53(A)において、位相シフトが0である開口
部60に隣接して、位相シフトがπである位相シフト層
61a,61bが形成される。又、位相シフト層61a
の上に、位相シフトが0である開口部68を設けてその
間の位相シフトがπである境界を形成する。これらの境
界は、πの位相シフトを伴うので、図53(B)に示す
ように、結像した場合には黒パターンを形成する。ま
た、位相シフト層61bと68とが直接隣接するとその
境界がπの位相シフトを伴い黒パターンとして結像され
てしまうので、その中間に位相シフトがπ/2である位
相シフト層71を形成する。即ち、位相シフト層71の
境界ではπ/2の位相シフトのみが生じるので、光強度
の低下は比較的小さい。現像閾値を調整することによ
り、このような光強度の低下は白パターンとして現像す
ることができる。この結果、図53(B)に示すよう
な、黒パターン72が結像される。
FIGS. 53A and 53B show a mask pattern and an image forming pattern in the case of forming a T-shaped pattern in which one straight line hits another straight line and ends there. In FIG. 53A, phase shift layers 61a and 61b having a phase shift of π are formed adjacent to the opening 60 having a phase shift of 0. Also, the phase shift layer 61a
Is provided above the aperture 68 to form a boundary having a phase shift of π therebetween. Since these boundaries are accompanied by a phase shift of π, a black pattern is formed when an image is formed as shown in FIG. When the phase shift layers 61b and 68 are directly adjacent to each other, the boundary is imaged as a black pattern with a phase shift of π, so that a phase shift layer 71 having a phase shift of π / 2 is formed between them. . That is, since only a phase shift of π / 2 occurs at the boundary of the phase shift layer 71, the decrease in light intensity is relatively small. By adjusting the development threshold, such a decrease in light intensity can be developed as a white pattern. As a result, a black pattern 72 is formed as shown in FIG.

【0104】なお、図53(A)のマスクパターンにお
いて、開口部68と位相シフト層61bとの間にギャッ
プがある場合を示したが、このようなギャップはある程
度以下のものであればよい。半導体装置等においては、
配線パターンの途中にコンタクトをするための幅広の領
域を設けること等が行われる。このような配線パターン
を作るためのマスクパターン及び結像パターンを図54
(A)〜(D)に示す。
In the mask pattern of FIG. 53A, a case is shown in which there is a gap between the opening 68 and the phase shift layer 61b, but such a gap may be smaller than a certain value. In semiconductor devices, etc.,
For example, a wide area for making a contact is provided in the middle of the wiring pattern. FIG. 54 shows a mask pattern and an imaging pattern for forming such a wiring pattern.
(A) to (D).

【0105】図54(A)においては、位相シフト0の
開口部60と位相シフトπの位相シフト層61とが接し
て直線状の境界を形成し、境界の中央部において開口部
60内に位相シフトπの位相シフト層75,位相シフト
層61中に位相シフト0の開口部74が形成されてい
る。開口部74と位相シフト層75とは共に矩形の形状
を有し、その境界は開口部60と位相シフト層61との
間の境界と共に1つの直線状に配列されている。図中実
線で示した全ての境界がπの位相変化を伴う境界であ
る。
In FIG. 54 (A), an opening 60 having a phase shift of 0 and a phase shift layer 61 having a phase shift of π are in contact with each other to form a linear boundary. An opening 74 having a phase shift of 0 is formed in the phase shift layers 75 and 61 having the shift π. Both the opening 74 and the phase shift layer 75 have a rectangular shape, and the boundary between the opening 74 and the phase shift layer 61 is linearly arranged together with the boundary between the opening 60 and the phase shift layer 61. All the boundaries shown by solid lines in the figure are boundaries accompanied by a phase change of π.

【0106】図54(B)においては、各領域を画定す
る境界は図54(A)と同様に形成されている。但し、
図54(A)で開口部74であった部分が、位相シフト
が2πである位相シフト層76に置換されている。図5
4(A)同様、水平方向の直線の上下領域間にはπの位
相シフトが形成されている。また、中央部には、矩形状
の位相シフトπの境界が形成されている。
In FIG. 54B, boundaries defining each region are formed in the same manner as in FIG. 54A. However,
The portion that was the opening 74 in FIG. 54A is replaced with a phase shift layer 76 having a phase shift of 2π. FIG.
As in FIG. 4A, a phase shift of π is formed between the upper and lower regions of the horizontal straight line. Further, a rectangular boundary of phase shift π is formed at the center.

【0107】図54(C)は、他のマスクパターンを示
す。水平方向の直線によって大きく2つの領域に分離さ
れ、その上部においては、右側に位相シフトなしの開口
部60が配置され、左側には位相シフトπの位相シフト
層61が形成され、両者が限られた長さにおいて互いに
接している。また、図中上部には、両領域間に中間の位
相シフトπ/2を有する位相シフト層77が形成されて
いる。中央線の下部には、上部と対称的な構造が形成さ
れている。即ち、開口部60の下には、位相シフトπの
位相シフト層61が形成され、位相シフト層61の下に
は位相シフトなしの開口部68が形成され、限られた長
さにおいて互いに接している。中間の位相シフトπ/2
を有する位相シフト層77はこれらの両領域61,68
の中間に形成されている。全体として、πの位相シフト
を伴う境界が水平方向の直線に沿って形成される他、中
央部垂直の線分部分にも形成されている。
FIG. 54C shows another mask pattern. It is largely separated into two regions by a horizontal straight line. At the upper part, an opening 60 without phase shift is arranged on the right side, and a phase shift layer 61 with a phase shift π is formed on the left side. Are in contact with each other at different lengths. Further, a phase shift layer 77 having an intermediate phase shift π / 2 between both regions is formed in the upper part in the drawing. A structure symmetrical to the upper part is formed below the center line. That is, a phase shift layer 61 having a phase shift of π is formed below the opening 60, and an opening 68 without a phase shift is formed below the phase shift layer 61, and is in contact with each other for a limited length. I have. Intermediate phase shift π / 2
The phase shift layer 77 having these regions 61 and 68
Is formed in the middle. As a whole, a boundary with a phase shift of π is formed along a horizontal straight line, and also at a central vertical line segment.

【0108】図54(D)は、図54(A),(B),
(C)に示すようなマスクパターンを結像させた場合の
結像パターンを示す。即ち、中央部分で幅を太くされた
領域を有する黒パターン78が結像される。なお、図5
2(A),(B),図53(A),図54(A),
(B),(C)のマスクパターンにおいてラインの長さ
を有限長にする場合は不要な部分にπ/2等の中間レベ
ルの位相シフトを持つ領域を形成すればよい。
FIG. 54 (D) shows FIGS. 54 (A), (B),
FIG. 4 shows an image forming pattern when a mask pattern as shown in FIG. That is, a black pattern 78 having a region whose width is increased at the center is formed. FIG.
2 (A), (B), FIG. 53 (A), FIG. 54 (A),
In the case where the lengths of the lines in the mask patterns (B) and (C) are set to a finite length, a region having an intermediate level phase shift such as π / 2 may be formed in an unnecessary portion.

【0109】以上、種々の結像パターンを形成するため
のマスクパターンについて説明したが、以下それらの内
幾つかについて数値計算によってどのような光強度プロ
フィールが得られるかについて説明する。なお、計算に
おいては、波長365 nmの光を用い、開口数NA=0.50の
結像系レンズとパーシャルコヒーレンシーσ=0.50の照
明系レンズを用いた。
The mask patterns for forming various image forming patterns have been described above. The following describes what light intensity profiles can be obtained by numerical calculations for some of them. In the calculation, light having a wavelength of 365 nm was used, and an imaging lens having a numerical aperture NA = 0.50 and an illumination lens having a partial coherency σ = 0.50 were used.

【0110】図55(A)〜(C)は、交差する線のパ
ターンの例を示す。図55(A)は、交差する線のパタ
ーン及びそのサンプリンク領域を示す概略図である。図
52(B)に示すマスクパターンを採用し、図中右側に
示す方向にX,Y,Z軸の座標を用いる。又、破線で示
す領域をサンプリング領域としてその領域内における光
強度をモデルに従って算出した。図55(B)は、図5
5(A)に示すサンプリング領域内における光強度プロ
フィールを3次元モデル的に示したグラフである。位相
シフトπを伴う境界部分に深い谷が形成されていること
が図から明確に理解されよう、図55(A)に示す下半
分の部分については図示していないが、対称的な構造と
なることは当業者に自明であろう。このような光強度プ
ロフィールを光強度に対する等高線で表すと、図55
(C)に示すようになる。即ち、図中X方向に延びる下
辺及び中央部分をY方向に延びる部分に光強度最低の領
域が形成され、これらの領域に隣接して次第に光強度が
増加する部分が形成される。
FIGS. 55A to 55C show examples of crossing line patterns. FIG. 55 (A) is a schematic diagram showing a pattern of intersecting lines and a sample link area thereof. The mask pattern shown in FIG. 52B is adopted, and the coordinates of the X, Y, and Z axes are used in the direction shown on the right side in the figure. The region indicated by the broken line was set as a sampling region, and the light intensity in the region was calculated according to the model. FIG. 55 (B)
5 is a graph showing a light intensity profile in a sampling region shown in FIG. As can be clearly understood from the figure, a deep valley is formed at the boundary with the phase shift π, the lower half shown in FIG. 55 (A) is not shown, but has a symmetric structure. That will be obvious to those skilled in the art. When such a light intensity profile is represented by a contour line with respect to the light intensity, FIG.
As shown in FIG. That is, a region having the lowest light intensity is formed in the lower side extending in the X direction and a central portion extending in the Y direction in the drawing, and a portion where the light intensity gradually increases is formed adjacent to these regions.

【0111】次に、図54(A)に示す配線パターンの
例の光強度を示す。図56(A)は、図54(A)の型
のマスクパターンを示し、そのサンプリング領域を破線
で示す。また、図中右部分に示すように、X,Y,Z軸
の座標を用いる。図56は(B)はサンプリング領域内
の光強度プロフィールを示す。X方向に沿って細い谷が
形成され、X=0の領域付近において谷部が広がってい
る。このプロフィールをXY平面に投影すると、図56
(C)に示すようになる。中央部で幅の広がった谷部が
形成されていることが図から明確に分かる。
Next, the light intensity of the example of the wiring pattern shown in FIG. FIG. 56A shows a mask pattern of the type shown in FIG. 54A, and its sampling region is indicated by a broken line. Also, as shown in the right part of the figure, the coordinates of the X, Y, and Z axes are used. FIG. 56B shows the light intensity profile in the sampling area. A narrow valley is formed along the X direction, and the valley is widened near the region where X = 0. When this profile is projected on the XY plane, FIG.
As shown in FIG. It can be clearly seen from the figure that a wide valley is formed at the center.

【0112】図57(A)〜(C)は、図54(C)に
示す配線用マスクパターンを用いた場合を示す図であ
る。図57(A)は、マスクパターンとそのサンプリン
グ領域を示す。図中中央の水平軸上には、位相シフト0
の開口部60と位相シフトπの位相シフト層61とがそ
の一部を接して形成され、その間に位相シフトがπ/2
の位相シフト層77が形成されている。又、開口部60
の上辺は、水平方向と角度θ1 をなしている。位相シフ
ト層(中間領域)77の2辺は、角度θ2 をなしてい
る。更に、位相シフト層61の上辺は、水平方向と角度
θ3 をなしている。水平軸の下方には、対称的に開口部
60に接して位相シフトπの位相シフト層61が形成さ
れ、位相シフト層61の下に位相シフト0の開口部68
が形成されている。又、位相シフト層77と対称的な位
置に他の位相シフト層77が形成されている。中央部の
開口部60,68と位相シフト層61とが接する狭い領
域の幅をW1とする。このサンプルにおいては、θ1=
θ2=θ3=60度とし、W1=0.2 μm とした。この
ようなマスクパターンを用いて形成した結像パターンを
図57(B),(C)に示す。破線で示す領域がサンプ
リング領域である。
FIGS. 57A to 57C are diagrams showing a case where the wiring mask pattern shown in FIG. 54C is used. FIG. 57A shows a mask pattern and its sampling region. A phase shift of 0 is shown on the horizontal axis in the center of the figure.
Opening 60 and a phase shift layer 61 having a phase shift of π are formed in contact with each other, and a phase shift of π / 2
Is formed. Also, the opening 60
Has an angle θ 1 with the horizontal direction. Two sides of the phase shift layer (intermediate region) 77 form an angle θ 2 . Further, the upper side of the phase shift layer 61 forms an angle θ 3 with the horizontal direction. A phase shift layer 61 having a phase shift of π is formed symmetrically in contact with the opening 60 below the horizontal axis, and an opening 68 having a phase shift of 0 is formed below the phase shift layer 61.
Are formed. Further, another phase shift layer 77 is formed at a position symmetrical to the phase shift layer 77. The width of a narrow region where the central openings 60 and 68 and the phase shift layer 61 are in contact is W1. In this sample, θ1 =
θ2 = θ3 = 60 degrees and W1 = 0.2 μm. FIGS. 57B and 57C show an image forming pattern formed by using such a mask pattern. The area indicated by the broken line is the sampling area.

【0113】図57(B)はサンプリング領域内の光強
度プロフィールを示す。図中、X方向に深い谷が形成さ
れ、その中央部において、Y方向に谷が延びており、さ
らに分岐する浅い谷が形成されていることが分かる。図
57(B)の光強度プロフィールをXY平面上に投影す
ると、図57(C)に示すようになる。
FIG. 57B shows the light intensity profile in the sampling area. In the figure, it can be seen that a deep valley is formed in the X direction, a valley extends in the Y direction at the center, and a shallow valley that branches further is formed. When the light intensity profile of FIG. 57 (B) is projected on the XY plane, it becomes as shown in FIG. 57 (C).

【0114】図58(A)〜(C)は、図51(A)に
示したマスクパターンと類似の構成を有するマスクパタ
ーンの例を示す。図中、右側に位相シフト0の開口部6
0が形成され、左側に先端が三角形状にされた、位相シ
フトπの位相シフト層61が配置され、両者間に幅W2
の接触が形成されている。又、開口部60と位相シフト
層61との間の中間領域には、位相シフトπ/2の位相
シフト層64が形成されている。図中破線で囲んだサン
プリング領域について光強度分布を計算した。なお、W
2としては、0.08μm のギャップを設定し、位相シフト
層61と64とが形成する2本の境界線の作る角度は6
0度とした。
FIGS. 58A to 58C show examples of a mask pattern having a configuration similar to that of the mask pattern shown in FIG. 51A. In the figure, the opening 6 having a phase shift of 0 is shown on the right side.
0 is formed, and a phase shift layer 61 having a phase shift of π with a triangular tip on the left side is disposed, and a width W2 is provided between the two.
Contact is formed. A phase shift layer 64 having a phase shift of π / 2 is formed in an intermediate region between the opening 60 and the phase shift layer 61. The light intensity distribution was calculated for a sampling area surrounded by a broken line in the figure. Note that W
As for 2, a gap of 0.08 μm is set, and the angle formed by the two boundary lines formed by the phase shift layers 61 and 64 is 6
0 degrees.

【0115】図58(B)は、サンプリング領域内の光
強度プロフィールを示し、図58(C)はそのXY平面
上への投影を示す。(0.0)付近に長円状の光強度の
最少領域が形成されていることが理解されよう。図59
(A),(B)はライン・アンド・スペースパターンを
説明するための図である。
FIG. 58 (B) shows the light intensity profile in the sampling area, and FIG. 58 (C) shows its projection on the XY plane. It will be understood that an elliptical minimum light intensity region is formed near (0.0). Figure 59
(A), (B) is a figure for demonstrating a line and space pattern.

【0116】図59(A)はライン・アンド・スペース
のマスクパターンを示す。位相シフト0の開口領域80
と位相シフトπの位相シフト層81とが交互に形成され
てライン・アンド・スペースパターンを形成している。
例えば、開口領域80と位相シフト層81とがそれぞれ
幅0.5 μm であるとして結像パターンに形成される光強
度プロフィールを計算すると、図59(B)に示すよう
になる。開口領域80と位相シフト層81の境界線に相
当する部分に光強度のミニマムが形成されている。な
お、光の波長は365 μm ,開口数NA=0.53,パーシャ
ルコヒーレンシーσ=0.50とした。
FIG. 59A shows a line-and-space mask pattern. Open area 80 with zero phase shift
And a phase shift layer 81 having a phase shift of π are alternately formed to form a line and space pattern.
For example, when the light intensity profile formed in the imaging pattern is calculated on the assumption that the opening region 80 and the phase shift layer 81 have a width of 0.5 μm, the result is as shown in FIG. 59B. A minimum light intensity is formed in a portion corresponding to a boundary between the opening region 80 and the phase shift layer 81. The light wavelength was 365 μm, the numerical aperture NA = 0.53, and the partial coherency σ = 0.50.

【0117】図60(A),(B)は各種サイズの混合
したパターンを形成する場合を示す。図60(A)はマ
スクパターンを示す。上段には大きな黒パターンを形成
するための不透明層(Cr層)85と位相シフト層86
との組み合わせパターンが形成され、中間部には、位相
シフト層自身の像を形成するための位相シフト層87が
形成され、下部には辺(エッジ)部分で結像パターンを
形成するための位相シフト層88が形成されている。な
お、位相シフト層88の周囲には、不要の辺の結像を防
止するための中間的位相シフトを有する位相シフト層8
9が形成されている。位相シフト層86,87,88
は、位相シフトπを与え、位相シフト層89は、例えば
位相シフトπ/2を与える。i線用の開口数NA=0.4
〜0.6 のレンズを用いる場合は、0.5 μm 以上のパター
ンは上段に示すパターンのように不透明層85の回りに
位相シフトπの領域86を配置して形成する。0.3 〜0.
5 μm の黒パターンを形成するには、中段に示すよう
に、位相シフトπの位相シフト層87のみのパターンで
マスクを形成する。0.25μm 以下のパターンは位相シフ
トπの位相シフト層88と位相シフト0の開口領域の境
界により形成する。この際、不要の位相シフト層88の
辺は、中間の位相シフトを示す位相シフト層89によっ
て囲んで現像レベルの調整により結像されないようにす
る。
FIGS. 60A and 60B show the case where mixed patterns of various sizes are formed. FIG. 60A shows a mask pattern. On the upper stage, an opaque layer (Cr layer) 85 and a phase shift layer 86 for forming a large black pattern
A phase shift layer 87 for forming an image of the phase shift layer itself is formed in an intermediate portion, and a phase shift layer 87 for forming an image pattern in a side (edge) portion is formed in a lower portion. A shift layer 88 is formed. Around the phase shift layer 88, a phase shift layer 8 having an intermediate phase shift for preventing an unnecessary side from being imaged.
9 are formed. Phase shift layers 86, 87, 88
Gives a phase shift π, and the phase shift layer 89 gives, for example, a phase shift π / 2. Numerical aperture NA for i-line = 0.4
In the case of using a lens of .about.0.6, a pattern of 0.5 .mu.m or more is formed by arranging a region 86 having a phase shift .pi. 0.3-0.
In order to form a 5 μm black pattern, as shown in the middle part, a mask is formed with a pattern of only the phase shift layer 87 having a phase shift of π. The pattern of 0.25 μm or less is formed by the boundary between the phase shift layer 88 having a phase shift of π and the opening region having a phase shift of 0. At this time, the unnecessary side of the phase shift layer 88 is surrounded by the phase shift layer 89 showing an intermediate phase shift so that an image is not formed by adjusting the development level.

【0118】図60(B)は結像パターンの例を示す。
上部には、不透明層85と位相シフト層86とで形成さ
れるマスクに対応した黒パターン91が形成され、中間
部には、位相シフト層67に対応した黒パターン92が
形成され、下部には位相シフト層88と開口領域90と
の境界に対応した細い黒パターン93が形成される。フ
ォトリソグラフィを用いてICを製造する場合、結像レ
ンズ系を用いてレチクルのパターンをウエハ上へ結像さ
せる。ICパターンの微細化に伴い、結像レンズ系の開
口数NAを大きくして解像力を向上することでICパタ
ーンの微細化に対応している。しかし、解像力を向上さ
せるために結像レンズ系の開口数NAを大きくすると、
焦点深度FDは下記の(4)式に従って小さくなってし
まう。
FIG. 60B shows an example of an image forming pattern.
A black pattern 91 corresponding to the mask formed by the opaque layer 85 and the phase shift layer 86 is formed at the upper part, a black pattern 92 corresponding to the phase shift layer 67 is formed at the intermediate part, and a black pattern 91 is formed at the lower part. A thin black pattern 93 corresponding to the boundary between the phase shift layer 88 and the opening region 90 is formed. When an IC is manufactured using photolithography, an image of a reticle pattern is formed on a wafer using an imaging lens system. With the miniaturization of the IC pattern, the numerical aperture NA of the imaging lens system is increased to improve the resolving power, thereby coping with the miniaturization of the IC pattern. However, if the numerical aperture NA of the imaging lens system is increased in order to improve the resolution,
The depth of focus FD becomes smaller according to the following equation (4).

【0119】[0119]

【数1】 (Equation 1)

【0120】ここで、K2 はプロセス係数である。従っ
て、凹凸を有する表面に対して正確にパターンを形成す
ることはできない。そこで、凹凸を有する表面に対して
も良好にパターンを形成することのできる実施例につい
て説明する。図61は、本発明になるマスクの第6実施
例を示す。同図中、図1と実質的に同じ部分には同一符
号を付し、その説明は省略する。本実施例では、位相シ
フト層3aが厚さD1を有するシフタ部分3a1と厚さ
D2(D2>D1)を有するシフタ部分3a2 とからな
る。この様に厚さが異なるシフタ部分を設けることによ
り、露光の際に結像の焦点位置を任意に制御することが
できる。
Here, K 2 is a process coefficient. Therefore, a pattern cannot be accurately formed on a surface having irregularities. Therefore, a description will be given of an embodiment in which a pattern can be favorably formed even on a surface having irregularities. FIG. 61 shows a sixth embodiment of the mask according to the present invention. In the figure, substantially the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In this embodiment, the phase shift layer 3a includes a shifter portion 3a1 having a thickness D1 and a shifter portion 3a2 having a thickness D2 (D2> D1). By providing the shifter portions having different thicknesses as described above, it is possible to arbitrarily control the focal position of the image at the time of exposure.

【0121】次に、本発明になるマスクを用いたパター
ン形成方法の第5実施例を説明する。本実施例では、必
要に応じてマスクの位相シフト層の厚さを部分的に異な
らせる。説明の便宜上、図11に示すマスク1A及び図
14に示す光学系を用いてパターン形成をするものと
し、位相シフト層3aの厚さと焦点位置のずれ(以下デ
フォーカスと言う)との関係を説明する。使用する光、
位相シフト層3aの材質等は先に説明した実施例と同じ
である。(2)式を使って180 ,120,240 度の位相シフ
ト量Sを得る場合の位相シフト層3aの厚さtを計算す
ると、夫々0.388,0.259 ,0.517 μm となる。
Next, a description will be given of a fifth embodiment of the pattern forming method using the mask according to the present invention. In this embodiment, the thickness of the phase shift layer of the mask is partially varied as needed. For convenience of explanation, it is assumed that a pattern is formed using the mask 1A shown in FIG. 11 and the optical system shown in FIG. 14, and the relationship between the thickness of the phase shift layer 3a and the shift of the focal position (hereinafter referred to as defocus) will be described. I do. Light to use,
The material and the like of the phase shift layer 3a are the same as those in the embodiment described above. When the thickness t of the phase shift layer 3a when the phase shift amounts S of 180, 120 and 240 degrees are obtained using the equation (2), they are 0.388, 0.259 and 0.517 μm, respectively.

【0122】先ず、t=0.388 μm でS=180 度の場
合、デフォーカス量が0であると光強度分布は図62
(C)に示す如くとなる。しかし、レンズ系9の光軸に
沿ってウエハ11に近づく方向をプラス(+)方向とし
てデフォーカス量を+1.0 ,+0.5 μm に設定すると、
光強度分布は夫々図62(A),(B)に示す如くとな
る。他方、デフォーカス量を−0.5 ,−1.0 μm に設定
すると、光強度分布は夫々図62(D),(E)に示す
如くとなる。図62から、焦点位置がプラス方向へずれ
てもマイナス(−)方向へずれても光強度分布は同じよ
うに変化することがわかる。
First, when t = 0.388 μm and S = 180 degrees, if the defocus amount is 0, the light intensity distribution becomes as shown in FIG.
The result is as shown in FIG. However, if the direction approaching the wafer 11 along the optical axis of the lens system 9 is set to the plus (+) direction and the defocus amounts are set to +1.0 and +0.5 μm,
The light intensity distribution is as shown in FIGS. 62 (A) and (B), respectively. On the other hand, when the defocus amounts are set to -0.5 and -1.0 μm, the light intensity distributions are as shown in FIGS. 62 (D) and (E), respectively. From FIG. 62, it can be seen that the light intensity distribution changes in the same manner regardless of whether the focal position shifts in the plus direction or the minus (-) direction.

【0123】次に、t=0.259 μm でS=120 度の場合
にデフォーカス量を+1.0 ,+0.5,0,-0.5μm に設
定して得られる光強度分布を夫々図63(A),
(B),(C),(D)に示す。図63から、デフォー
カス量が+0.5 μm の時に最大のコントラストが得られ
ることがわかる。t=0.517 μm でS=240°の場合
にデフォーカス量を+0.5 ,0,-0.5,−1.0 μm に設
定して得られる光強度分布を夫々図64(A),
(B),(C),(D)に示す。図64から、デフォー
カス量が−0.5 μm の時に最大のコントラストが得られ
ることがわかる。
Next, when t = 0.259 μm and S = 120 degrees, the light intensity distributions obtained by setting the defocus amounts to +1.0, +0.5, 0, and −0.5 μm are shown in FIG. 63 (A). ),
(B), (C), and (D) show. FIG. 63 shows that the maximum contrast is obtained when the defocus amount is +0.5 μm. When t = 0.517 μm and S = 240 °, the light intensity distributions obtained by setting the defocus amounts to +0.5, 0, −0.5, and −1.0 μm are shown in FIG.
(B), (C), and (D) show. FIG. 64 indicates that the maximum contrast is obtained when the defocus amount is -0.5 μm.

【0124】従って、本実施例では位相シフト層の厚さ
tを適当に定めることにより焦点位置を 0.5 μm の範
囲で制御することができる。ICの製造工程では、IC
の一部の領域の表面が他の部分より高くなる場合があ
る。例えば、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモ
リ(DRAM)においては、スタックドキャパシタを用
いた場合にメモリセル部が他の周辺回路部より0.5 〜1.
0 μm 高くなる。この様な場合、開口数の大きいレンズ
を用いて解像限界までパターン形成しようとすると、前
述の如く焦点深度が浅くなってしまい、凹凸のあるIC
の製造への適用は難しい。
Therefore, in this embodiment, the focal position can be controlled within a range of 0.5 μm by appropriately setting the thickness t of the phase shift layer. In the IC manufacturing process, IC
May be higher than some other areas. For example, in a dynamic random access memory (DRAM), when a stacked capacitor is used, the memory cell part is 0.5 to 1.
0 μm higher. In such a case, if a pattern is formed to the resolution limit using a lens having a large numerical aperture, the depth of focus becomes shallow as described above, and the
It is difficult to apply to manufacturing.

【0125】しかし、本実施例によれば、図65に示す
如くスタックドキャパシタを用いるDRAMへの適用も
可能である。図65中、図14及び図61と実質的に同
じ部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この
場合、DRAMの周辺部分のようにIC表面で低い部分
は位相シフト層3aの薄い方のシフタ部分3a1 を用い
てパターン形成する。従って、D1は0.388 μm より薄
くする。例えば、DRAMのセル部と周辺回路部とで1
μm 程度の段差がある場合、D1=0.259 μm に設定
する。他方、スタックドキャパシタを用いたDRAMの
セル部のようにIC表面で高い部分は位相シフト層3a
の厚い方のシフタ部分3a2 を用いてパターン形成す
る。従って、D2は、0.388 μm より厚くする。例え
ば、セル部が周辺回路部より1μm 程度高ければ、D2
=0.517 μm に設定する。
However, according to this embodiment, application to a DRAM using a stacked capacitor as shown in FIG. 65 is also possible. In FIG. 65, substantially the same parts as those in FIGS. 14 and 61 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In this case, a lower portion on the IC surface, such as a peripheral portion of the DRAM, is patterned using the thinner shifter portion 3a1 of the phase shift layer 3a. Therefore, D1 is made thinner than 0.388 μm. For example, the cell portion of the DRAM and the peripheral circuit portion are 1
If there is a step of about μm, set D1 = 0.259 μm. On the other hand, a high portion on the IC surface, such as a cell portion of a DRAM using a stacked capacitor, is a phase shift layer 3a.
The pattern is formed using the thicker shifter portion 3a2. Therefore, D2 is made thicker than 0.388 μm. For example, if the cell portion is about 1 μm higher than the peripheral circuit portion, D2
= 0.517 μm.

【0126】この様にして、ICの表面の凹凸に合わせ
て位相シフト層の厚さを制御することにより、IC表面
の全ての部分に焦点を合わせてパターン形成を行うこと
が可能となる。上述の如く、本発明では位相シフト層利
用してパターン形成を行う。従って、位相シフト層を適
当に配置させたマスクを用いれば、任意の微細パターン
の形成が可能である。図66〜図69は、夫々マスクを
各図(A)及び対応するパターンを各図(B)に示す。
図66〜図69中、90は不透明層、91は位相シフト
層、92は窓である。
As described above, by controlling the thickness of the phase shift layer in accordance with the irregularities on the surface of the IC, it is possible to form a pattern by focusing on all the parts on the surface of the IC. As described above, in the present invention, a pattern is formed using a phase shift layer. Therefore, an arbitrary fine pattern can be formed by using a mask in which a phase shift layer is appropriately arranged. FIGS. 66 to 69 show a mask in each figure (A) and a corresponding pattern in each figure (B).
66 to 69, 90 is an opaque layer, 91 is a phase shift layer, and 92 is a window.

【0127】以上の実施例においては、パーシャルコヒ
ーレンシーσは0.5 としたが、これに限定されるもので
はなく、0.3 ≦σ≦0.7 の範囲であれば良い。又、マス
クを用いて露光を行う際に用いる光はi線に限定される
ものではない。更に、光は透明基板の位相シフト層が設
けられている側から照射しても反対側から照射しても良
い。透明基板及び位相シフト層の材質も実施例のものに
限定されるものではない。例えば、透明基板は露光に用
いる光に対して透明であれば良い。又、位相シフト層は
例えばSiO2 ,Al2 3 ,MgF2 等からなる。
In the above embodiment, the partial coherency σ is set to 0.5. However, the present invention is not limited to this, and may be in the range of 0.3 ≦ σ ≦ 0.7. Light used for exposure using a mask is not limited to i-line. Further, the light may be irradiated from the side of the transparent substrate on which the phase shift layer is provided or from the opposite side. The materials of the transparent substrate and the phase shift layer are not limited to those of the embodiment. For example, the transparent substrate may be transparent to light used for exposure. The phase shift layer is made of, for example, SiO 2 , Al 2 O 3 , MgF 2 or the like.

【0128】更に、各実施例におけるマスクとは、レチ
クルを含むものである。従って、本発明になるマスクを
用いたパターン形成方法は半導体装置のパターン形成に
限られず、マスクやレチクルのパターン形成にも適用し
得ることは言うまでもない。以上本発明を実施例により
説明したが、本発明は本発明の主旨に従い種々の変形が
可能であり、本発明からこれらを排除するものではな
い。
Further, the mask in each embodiment includes a reticle. Therefore, it goes without saying that the pattern forming method using the mask according to the present invention is not limited to pattern formation of a semiconductor device, but can also be applied to pattern formation of a mask or a reticle. Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention can be variously modified in accordance with the gist of the present invention, and these are not excluded from the present invention.

【0129】[0129]

【発明の効果】本発明によれば、位相シフト層を効果的
に用いることにより従来の解像力を越えて幅の狭いパタ
ーンを結像することができ、微細なパターンを解像度を
向上させて形成することができると共に、パターンデー
タを簡略化できるので、実用的には極めて有用である。
According to the present invention, a pattern having a narrow width exceeding the conventional resolution can be formed by effectively using a phase shift layer, and a fine pattern can be formed with improved resolution. This is very useful in practice because the pattern data can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】位相シフト層の1つのエッジ部分での光強度を
説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining light intensity at one edge portion of a phase shift layer.

【図3】位相シフト層の両エッジ部分での光強度を説明
するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining light intensity at both edge portions of a phase shift layer.

【図4】マスクの第1実施例を用いた露光に使われる光
学系の概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an optical system used for exposure using a first embodiment of a mask.

【図5】マスクを用いたパターン形成方法の第1実施例
を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a first embodiment of a pattern forming method using a mask.

【図6】マスクの製造方法の第1実施例を説明する工程
図である。
FIG. 6 is a process chart illustrating a first example of a method for manufacturing a mask.

【図7】マスクの製造方法の第2実施例を説明する工程
図である。
FIG. 7 is a process chart illustrating a second embodiment of the method of manufacturing a mask.

【図8】マスクパターン平面図である。FIG. 8 is a plan view of a mask pattern.

【図9】図8の光強度分布を説明する図である。9 is a diagram illustrating the light intensity distribution of FIG.

【図10】マスクを用いたパターン形成方法の第2実施
例を説明するための図である。。
FIG. 10 is a diagram for explaining a second embodiment of the pattern forming method using the mask. .

【図11】マスクの第2実施例を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a second embodiment of the mask.

【図12】位相シフト層の1つのエッジ部分での光強度
を説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining light intensity at one edge portion of a phase shift layer.

【図13】位相シフト層の両エッジ部分での光強度を説
明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining light intensity at both edge portions of a phase shift layer.

【図14】マスクを用いたパターン形成方法の第3実施
例を説明するための図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining a third embodiment of the pattern forming method using the mask.

【図15】図11におけるパターンを説明するための図
である。
FIG. 15 is a diagram for explaining the pattern in FIG. 11;

【図16】図15における光強度分布を説明する図であ
る。
16 is a diagram illustrating the light intensity distribution in FIG.

【図17】マスクの第2実施例をライン・アンド・スペ
ースパターンに適用した場合の説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram when the second embodiment of the mask is applied to a line and space pattern.

【図18】寸法変換量aと位相シフト層の幅bを変化さ
せた場合の光強度分布を説明する図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a light intensity distribution when the dimension conversion amount a and the width b of the phase shift layer are changed.

【図19】図17に対応する従来の光強度分布を説明す
る図である。
19 is a diagram illustrating a conventional light intensity distribution corresponding to FIG.

【図20】図17においてKrFエキシマレーザーを用
いた場合の光強度分布を説明する図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a light intensity distribution when a KrF excimer laser is used in FIG.

【図21】図11の一部を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a part of FIG. 11;

【図22】図15における光強度分布を説明する図であ
る。
FIG. 22 is a diagram illustrating the light intensity distribution in FIG.

【図23】白地に黒パターンを形成する場合の説明図で
ある。
FIG. 23 is an explanatory diagram when a black pattern is formed on a white background.

【図24】図23における光強度分布を説明する図であ
る。
24 is a diagram illustrating the light intensity distribution in FIG.

【図25】マスクの第2実施例をICパターン形式に適
用した場合の説明図である。
FIG. 25 is an explanatory diagram in the case where the second embodiment of the mask is applied to an IC pattern format.

【図26】図11におけるパターンの一部を示す図であ
る。
FIG. 26 is a diagram showing a part of the pattern in FIG. 11;

【図27】パターン幅hが0.3 ,0.4 ,0.5 ,0.6 ,0.
7 ,0.8 ,1.0 μm の場合の光強度分布を説明する図で
ある。
FIG. 27: Pattern width h is 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.
It is a figure explaining the light intensity distribution in the case of 7, 0.8, and 1.0 micrometer.

【図28】パターン幅hが0.3 ,0.4 ,0.5 ,0.6 ,0.
7 ,0.8 ,1.0 μm の場合の光強度分布を説明する図で
ある。
FIG. 28: Pattern width h is 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.
It is a figure explaining the light intensity distribution in the case of 7, 0.8, and 1.0 micrometer.

【図29】パターン幅hが0.3 ,0.4 ,0.5 ,0.6 ,0.
7 ,0.8 ,1.0 μm の場合の光強度分布を説明する図で
ある。
FIG. 29: Pattern width h is 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.
It is a figure explaining the light intensity distribution in the case of 7, 0.8, and 1.0 micrometer.

【図30】パターン幅hが0.3 ,0.4 ,0.5 ,0.6 ,0.
7 ,0.8 ,1.0 μm の場合の光強度分布を説明する図で
ある。
FIG. 30: Pattern width h is 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.
It is a figure explaining the light intensity distribution in the case of 7, 0.8, and 1.0 micrometer.

【図31】パターン幅hが0.3 ,0.4 ,0.5 ,0.6 ,0.
7 ,0.8 ,1.0 μm の場合の光強度分布を説明する図で
ある。
FIG. 31: Pattern width h is 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.
It is a figure explaining the light intensity distribution in the case of 7, 0.8, and 1.0 micrometer.

【図32】パターン幅hが0.3 ,0.4 ,0.5 ,0.6 ,0.
7 ,0.8 ,1.0 μm の場合の光強度分布を説明する図で
ある。
FIG. 32: Pattern width h is 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.
It is a figure explaining the light intensity distribution in the case of 7, 0.8, and 1.0 micrometer.

【図33】パターン幅hが0.3 ,0.4 ,0.5 ,0.6 ,0.
7 ,0.8 ,1.0 μm の場合の光強度分布を説明する図で
ある。
FIG. 33: Pattern width h is 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.
It is a figure explaining the light intensity distribution in the case of 7, 0.8, and 1.0 micrometer.

【図34】マスクの第2実施例をコンタクト・ホールパ
ターン形成に適用した場合の説明図である。
FIG. 34 is an explanatory diagram in the case where the second embodiment of the mask is applied to the formation of a contact hole pattern.

【図35】図34の光強度分布を説明する図である。FIG. 35 is a diagram illustrating the light intensity distribution of FIG.

【図36】マスクの製造方法の第3実施例を説明する工
程図である。
FIG. 36 is a process diagram illustrating a third example of the method for manufacturing a mask.

【図37】マスクの製造方法の第4実施例を説明する工
程図である。
FIG. 37 is a process diagram illustrating a fourth example of the method for manufacturing a mask.

【図38】マスクの製造方法の第5実施例を説明する工
程図である。
FIG. 38 is a process diagram illustrating a fifth example of the method for manufacturing a mask.

【図39】図38(E)に示すマスクを透過する光の位
相プロファイルを示す図である。
39 is a diagram showing a phase profile of light transmitted through the mask shown in FIG.

【図40】マスクの製造方法の第6実施例を説明する工
程図である。
FIG. 40 is a process chart illustrating a sixth example of the method for manufacturing a mask.

【図41】図40(C)に示すマスクを透過する光の位
相プロファイルを示す図である。
FIG. 41 is a diagram showing a phase profile of light transmitted through the mask shown in FIG.

【図42】マスクの製造方法の第7実施例を説明する工
程図である。
FIG. 42 is a process diagram illustrating a seventh embodiment of the method of manufacturing a mask.

【図43】マスクの製造方法の第8実施例を説明する工
程図である。
FIG. 43 is a process diagram illustrating an eighth example of the method for manufacturing a mask.

【図44】マスクの製造方法の第9実施例を説明する工
程図である。
FIG. 44 is a process diagram illustrating a ninth embodiment of a method for manufacturing a mask.

【図45】マスクの製造方法の第10実施例を説明する
工程図である。
FIG. 45 is a process diagram illustrating a tenth embodiment of the method of manufacturing a mask.

【図46】マスクの製造方法の第11実施例を説明する
工程図である。
FIG. 46 is a process diagram illustrating an eleventh embodiment of the method for manufacturing a mask.

【図47】マスクを用いたパターン形成方法を説明する
図である。
FIG. 47 is a diagram illustrating a pattern forming method using a mask.

【図48】位相シフト層のエッジ部分を使った結像を説
明する光強度分布図である。
FIG. 48 is a light intensity distribution diagram illustrating imaging using an edge portion of a phase shift layer.

【図49】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、ループ形状パターンを
説明する図である。
FIG. 49 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the pattern forming method using the mask, and is a diagram for explaining a loop-shaped pattern.

【図50】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、開いた形状のパターン
を説明する図である。
FIG. 50 is a view for explaining a fourth embodiment of a pattern forming method using a mask, and is a view for explaining an open pattern;

【図51】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、点のパターンを説明す
る図である。
FIG. 51 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the pattern forming method using the mask, and is a diagram for explaining a dot pattern.

【図52】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、交差する線のパターン
を説明する図である。
FIG. 52 is a view for explaining the fourth embodiment of the pattern forming method using the mask, and is a view for explaining a pattern of intersecting lines.

【図53】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、T字形パターンを説明
する図である。
FIG. 53 is a view for explaining a fourth embodiment of the pattern forming method using the mask, and is a view for explaining a T-shaped pattern.

【図54】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、配線パターンを説明す
る図である。
FIG. 54 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the pattern forming method using a mask, and is a diagram for explaining a wiring pattern.

【図55】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、交差するパターンを説
明する図である。
FIG. 55 is a view for explaining a fourth embodiment of the pattern forming method using the mask, and is a view for explaining an intersecting pattern.

【図56】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、配線パターンを説明す
る図である。
FIG. 56 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the pattern forming method using the mask, and is a diagram for explaining a wiring pattern.

【図57】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、配線パターンを説明す
る図である。
FIG. 57 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the pattern forming method using the mask, and is a diagram for explaining a wiring pattern.

【図58】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、長円パターンを説明す
る図である。
FIG. 58 is a view for explaining the fourth embodiment of the pattern forming method using the mask, and is a view for explaining an oval pattern.

【図59】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、ライン・アンド・スペ
ースパターンを説明する図である。
FIG. 59 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the pattern forming method using the mask, and is a diagram for explaining a line-and-space pattern.

【図60】マスクを用いたパターン形成方法の第4実施
例を説明するための図であって、各種サイズの混合パタ
ーンを説明する図である。
FIG. 60 is a view for explaining a fourth embodiment of a pattern forming method using a mask, and is a view for explaining mixed patterns of various sizes.

【図61】マスクの第6実施例を示す断面図である。FIG. 61 is a sectional view showing a sixth embodiment of the mask.

【図62】異なる厚さの位相シフト層を設けた場合の光
強度分布を説明する図である。
FIG. 62 is a diagram illustrating a light intensity distribution when phase shift layers having different thicknesses are provided.

【図63】異なる厚さの位相シフト層を設けた場合の光
強度分布を説明する図である。
FIG. 63 is a diagram illustrating a light intensity distribution when phase shift layers having different thicknesses are provided.

【図64】異なる厚さの位相シフト層を設けた場合の光
強度分布を説明する図である。
FIG. 64 is a diagram illustrating a light intensity distribution when phase shift layers having different thicknesses are provided.

【図65】マスクを用いたパターン形成方法の第5実施
例を説明する図である。
FIG. 65 is a diagram illustrating a fifth embodiment of the pattern forming method using the mask.

【図66】本発明により形成し得るパターンの例を示す
図である。
FIG. 66 is a diagram showing an example of a pattern that can be formed according to the present invention.

【図67】本発明により形成し得るパターンの例を示す
図である。
FIG. 67 is a diagram showing an example of a pattern that can be formed by the present invention.

【図68】本発明により形成し得るパターンの例を示す
図である。
FIG. 68 is a diagram showing an example of a pattern that can be formed according to the present invention.

【図69】本発明により形成し得るパターンの例を示す
図である。
FIG. 69 is a diagram showing an example of a pattern that can be formed by the present invention.

【図70】不透明層を設けた従来のマスクを示す断面図
である。
FIG. 70 is a cross-sectional view showing a conventional mask provided with an opaque layer.

【図71】図70のマスクを用いてパターン形成を行う
光学系の構成図である。
71 is a configuration diagram of an optical system that performs pattern formation using the mask of FIG. 70.

【図72】従来のパターン形成方法を説明する図であ
る。
FIG. 72 is a diagram illustrating a conventional pattern forming method.

【図73】従来例における光強度分布を説明する図であ
る。
FIG. 73 is a diagram illustrating a light intensity distribution in a conventional example.

【図74】位相シフト層を有しネガ形レジストを用いる
従来のマスクの製造方法の工程図である。
FIG. 74 is a process chart of a conventional mask manufacturing method using a negative resist having a phase shift layer.

【図75】図74(d)に示すマスクを透過する光の位
相プロファイルを示す図である。
75 is a diagram showing a phase profile of light transmitted through the mask shown in FIG. 74 (d).

【図76】ポジ形レジストを用いて製造される位相シフ
ト層を有するマスクの断面図である。
FIG. 76 is a cross-sectional view of a mask having a phase shift layer manufactured using a positive resist.

【図77】図76に示すマスクを透過する光の位相プロ
ファイルを示す図である。
FIG. 77 is a diagram showing a phase profile of light transmitted through the mask shown in FIG. 76.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マスク 2,51 透明基板 3a,52 位相シフト 3 レジスト材料 4 レジストパターン 5 マスクパターン層 6 光源 8 レンズ系 9 結像レンズ系 10 ホトレジスト 11 ウエハ 12 アルミニウム薄膜層 13 領域 14,53 不透明層 15 大パターン領域 16 微細パターン領域 20 パターン 21 ストッパー層 31 ガラス基板 32 Cr層 33 開孔パターン 34 MOSI層 35 ネガ形EBレジスト層 36,40 設計パターン 37A,37B,41A,41B 位相シフトパターン 38 ポジ形EBレジスト層 39 開孔 53a パターン 54 EBレジスト層 55 レジスト 60,68 開口層 61 マスク 62,65,66,69,72,78 黒パターン 64,67,71,75,76,77 位相シフト 80 開口領域 81 位相シフト層 85 クロムマスク 86,87,88,89 位相シフト層 90 開口部 91,92,93 黒パターン REFERENCE SIGNS LIST 1 mask 2,51 transparent substrate 3a, 52 phase shift 3 resist material 4 resist pattern 5 mask pattern layer 6 light source 8 lens system 9 imaging lens system 10 photoresist 11 wafer 12 aluminum thin film layer 13 region 14,53 opaque layer 15 large pattern Region 16 Fine pattern region 20 Pattern 21 Stopper layer 31 Glass substrate 32 Cr layer 33 Opening pattern 34 MOSI layer 35 Negative EB resist layer 36, 40 Design pattern 37A, 37B, 41A, 41B Phase shift pattern 38 Positive EB resist layer 39 Opening 53a Pattern 54 EB resist layer 55 Resist 60,68 Opening layer 61 Mask 62,65,66,69,72,78 Black pattern 64,67,71,75,76,77 Phase shift 80 Opening area 81 Phase shift layer 85 chrome mask 86,87,88,89 phase shift layer 90 openings 91, 92 black pattern

フロントページの続き (72)発明者 田口 眞男 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 角 一彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 柳下 祐一郎 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−210250(JP,A) 特開 昭63−10162(JP,A) 特開 平1−147458(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16 Continued on the front page (72) Inventor Masao Taguchi 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Co., Ltd. Person Yuichiro Yanagishita 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (56) References JP-A-2-210250 (JP, A) JP-A-63-10162 (JP, A) JP-A-1-147458 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 1/00-1/16

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 露光に用いる光に対して透明な透明基板
層と、該透明基板層上に形成されたマスクパターン層と
からなるマスクにおいて、 該マスクパターン層の少なくとも一部が該光を透過させ
る位相シフト層のみからなり、該位相シフト層を透過し
た光の位相と該マスクのうち該位相シフト層が設けられ
ていない部分を透過した光の位相とでは所定の位相シフ
トが生じ、 該位相シフト層は第1のエッジと該第1のエッジに並設
された第2のエッジとを有し、二つの該エッジで生じた
位相シフトによって一つのパターンをウエハ上のホトレ
ジスト層に形成することを特徴とする、マスク。
1. A mask comprising a transparent substrate layer transparent to light used for exposure and a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer, wherein at least a part of the mask pattern layer transmits the light. A predetermined phase shift occurs between the phase of light transmitted through the phase shift layer and the phase of light transmitted through a portion of the mask where the phase shift layer is not provided, The shift layer is provided alongside the first edge and the first edge
With a second edge that has occurred and occurred at two of said edges
One pattern on the wafer by phase shift
A mask formed on a dist layer .
【請求項2】 前記位相シフト層は前記透明基板層の一
部からなり、該位相シフト層を構成する該透明基板層の
一部の厚さは該透明基板層の他の部分の厚さと異なる
とを特徴とする、請求項1記載のマスク。
2. The phase shift layer comprises a part of the transparent substrate layer, and a thickness of a part of the transparent substrate layer constituting the phase shift layer is different from a thickness of another part of the transparent substrate layer. This
The mask according to claim 1 , wherein :
【請求項3】 前記位相シフト層は厚さが互いに異なる
複数の部分を有することを特徴とする、請求項1又は2
記載のマスク。
Wherein the phase shift layer is characterized by having a plurality of different portions thicknesses from each other, according to claim 1 or 2
The mask as described.
【請求項4】 マスクを透過した光をレンズ系を介して
ウエハ上のホトレジスト層に結像させてパターンを該ホ
トレジスト層上に形成するマスクを用いたパターン形成
方法において、 該マスクは露光に用いる光に対して透明な透明基板層と
該透明基板層上に形成されたマスクパターン層とからな
り、該マスクパターンのうち少なくとも一部は該光を透
過させる位相シフト層のみからなり、 該位相シフト層を透過した光と該マスクのうち該位相シ
フト層が設けられていない部分を透過した光とでは所定
の位相シフトを生じさせ、 該位相シフト層は第1のエッジと該第1のエッジに並設
された第2のエッジとを有し、二つの該エッジで生じた
位相シフトによって一つのパターンを該ウエハ上の該ホ
トレジスト層に形成する工程を含むことを特徴とする、
マスクを用いたパターン形成方法。
4. The light transmitted through the mask is passed through a lens system.
The pattern is formed by forming an image on a photoresist layer on the wafer.
Pattern formation using a mask formed on the photoresist layer
In the method, the mask comprises a transparent substrate layer transparent to light used for exposure.
And a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer.
At least a part of the mask pattern transmits the light.
Only the phase shift layer to be transmitted, and the light transmitted through the phase shift layer and the phase shift
Specified with the light transmitted through the part without the soft layer
And the phase shift layer is provided side by side with the first edge and the first edge.
With a second edge that has occurred and occurred at two of said edges
One pattern on the wafer is transferred by the phase shift
Characterized by including a step of forming a photoresist layer,
A pattern forming method using a mask.
【請求項5】 前記位相シフト層は厚さが互いに異なる
複数の部分を有することを特徴とする、請求項4記載の
マスクを用いたパターン形成方法。
5. The phase shift layers have different thicknesses.
The method according to claim 4, further comprising a plurality of parts.
A pattern forming method using a mask.
【請求項6】 前記位相シフト層の厚さが互いに異なる
複数の部分を用いて 前記ホトレジスト層の凹凸に応じた
焦点距離でパターンを結像させる工程を含むことを特徴
とする、請求項5記載のマスクを用いたパターン形成方
法。
6. The phase shift layers having different thicknesses.
According to the unevenness of the photoresist layer using a plurality of portions
The method includes a step of imaging a pattern at a focal length.
A pattern forming method using the mask according to claim 5.
Law.
【請求項7】 露光に用いる光に対して透明な透明基板
層と、該透明基板層上に形成されたマスクパターン層と
からなるマスクにおいて、 該マスクパターン層が、不透明層と、該不透明層の端部
に設けられ前記光を透過させる位相シフト層とから構成
され、 前記位相シフト層のパターン幅は解像限界の30%〜6
0%となるように構成され、 該位相シフト層を透過した光の位相と該マスクのうち該
位相シフト層が設けられていない部分を透過した光の位
相とでは所定の位相シフトが生じ、 該位相シフト層は第1のエッジと該第1のエッジに並設
された第2のエッジとを有し、二つの該エッジで生じた
位相シフトによってパターンをウエハ上のホトレジスト
層に形成することを特徴とする、マスク。
7. A transparent substrate transparent to light used for exposure.
And a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer.
A mask pattern layer comprising: an opaque layer; and an end of the opaque layer.
And a phase shift layer that transmits the light.
Is, the phase shift 30% pattern width of the resolution limit of the layer 6
0%, and the phase of light transmitted through the phase shift layer and the phase of the mask
The position of light transmitted through the part where the phase shift layer is not provided
A predetermined phase shift occurs between the first edge and the first edge.
With a second edge that has occurred and occurred at two of said edges
Photo-resist pattern on wafer by phase shift
A mask, which is formed in a layer.
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