JP2000206667A - フォトマスク及びフォトマスクを用いた露光方法 - Google Patents
フォトマスク及びフォトマスクを用いた露光方法Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】転写すべきパターンの結像面上での光強度のコ
ントラストを大きくし、かつ、補助パターン自体の転写
を抑制することができるフォトマスク及びフォトマスク
の提供。 【解決手段】相隣り合うパターンを透過する光の位相を
反転する４点照明法を適用した露光に用いられるフォト
マスクにおいて、転写すべきメインパターン（図３の
１）の上下左右方向にメインパターンと同一面若しくは
３６０度のＫ倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相
当する段差を透明基板に設けた第１の補助パターン（図
３の２ａ）が配設され、メインパターンの斜め４５度方
向に第１の補助パターンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍
（Ｌは０を含む整数）の位相差に相当する段差を設けた
第２の補助パターン（図３の２ｂ）が配設され、第２の
補助パターンにより第１の補助パターンのコントラスト
を低下させ、焦点深度の拡大を図る。
ントラストを大きくし、かつ、補助パターン自体の転写
を抑制することができるフォトマスク及びフォトマスク
の提供。 【解決手段】相隣り合うパターンを透過する光の位相を
反転する４点照明法を適用した露光に用いられるフォト
マスクにおいて、転写すべきメインパターン（図３の
１）の上下左右方向にメインパターンと同一面若しくは
３６０度のＫ倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相
当する段差を透明基板に設けた第１の補助パターン（図
３の２ａ）が配設され、メインパターンの斜め４５度方
向に第１の補助パターンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍
（Ｌは０を含む整数）の位相差に相当する段差を設けた
第２の補助パターン（図３の２ｂ）が配設され、第２の
補助パターンにより第１の補助パターンのコントラスト
を低下させ、焦点深度の拡大を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトマスク及び
フォトマスクを用いた露光方法に関する。
フォトマスクを用いた露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化及び微細化
が進められ、それに伴い、半導体基板に形成される回路
パターンの微細化が要求されている。この微細化の要求
に対してリソグラフィ技術にも種々の改良が施されてい
る。
が進められ、それに伴い、半導体基板に形成される回路
パターンの微細化が要求されている。この微細化の要求
に対してリソグラフィ技術にも種々の改良が施されてい
る。
【０００３】これまでのリソグラフィ技術においては、
主に露光装置の開発、特に投影レンズ系の高ＮＡ（開口
数）化により、半導体基板に転写するレジストパターン
の微細化に対応してきた。一般に、解像できる限界の微
細パターン寸法（限界解像度：Ｒ）とＮＡとは、Ｒ＝Ｋ
1×λ／ＮＡ（Ｋ1は感光樹脂の性能等のプロセスに依存
する定数、λは波長）の関係があり、ＮＡが大きくなる
とそれに反比例して限界解像度を小さくすることができ
る。
主に露光装置の開発、特に投影レンズ系の高ＮＡ（開口
数）化により、半導体基板に転写するレジストパターン
の微細化に対応してきた。一般に、解像できる限界の微
細パターン寸法（限界解像度：Ｒ）とＮＡとは、Ｒ＝Ｋ
1×λ／ＮＡ（Ｋ1は感光樹脂の性能等のプロセスに依存
する定数、λは波長）の関係があり、ＮＡが大きくなる
とそれに反比例して限界解像度を小さくすることができ
る。
【０００４】しかし、焦点深度ＤＯＦ、すなわち焦点位
置のずれが許容できる範囲とＮＡとは、ＤＯＦ＝Ｋ2×
λ／ＮＡ（Ｋ2はプロセスに依存する定数）の関係があ
り、高ＮＡ化によって焦点深度は逆に小さくなってしま
う。現在の半導体装置は、成膜・レジストパターン形成
・エッチング等の工程を繰り返して製造されるものであ
るため、半導体基板には通常、数μｍの段差が生じてい
る。
置のずれが許容できる範囲とＮＡとは、ＤＯＦ＝Ｋ2×
λ／ＮＡ（Ｋ2はプロセスに依存する定数）の関係があ
り、高ＮＡ化によって焦点深度は逆に小さくなってしま
う。現在の半導体装置は、成膜・レジストパターン形成
・エッチング等の工程を繰り返して製造されるものであ
るため、半導体基板には通常、数μｍの段差が生じてい
る。
【０００５】このような段差のある半導体基板にレジス
トパターンを形成しようとすると、段差の上部と下部と
で焦点が異なってしまい、精度の良い微細パターンを形
成することが困難である。このような観点から、今日の
半導体装置の製造においては、焦点深度を大きくするこ
とも重要な課題となっている。
トパターンを形成しようとすると、段差の上部と下部と
で焦点が異なってしまい、精度の良い微細パターンを形
成することが困難である。このような観点から、今日の
半導体装置の製造においては、焦点深度を大きくするこ
とも重要な課題となっている。
【０００６】そこで、焦点深度を大きくするために様々
な方向から検討が行われており、その一例として、照明
光学系からのアプローチとして変形照明法あるいは斜入
射照明法と呼ばれる超解像手法が、フォトマスク側から
の改良として補助パターンを用いる手法がある。なお、
フォトマスクは、透明領域と遮光領域とからなるパター
ンが形成された露光用原板であり、縮小率が１：１でな
い場合、特に“レチクル”とも呼ばれているが、ここで
は、いずれも“フォトマスク”と呼ぶ。
な方向から検討が行われており、その一例として、照明
光学系からのアプローチとして変形照明法あるいは斜入
射照明法と呼ばれる超解像手法が、フォトマスク側から
の改良として補助パターンを用いる手法がある。なお、
フォトマスクは、透明領域と遮光領域とからなるパター
ンが形成された露光用原板であり、縮小率が１：１でな
い場合、特に“レチクル”とも呼ばれているが、ここで
は、いずれも“フォトマスク”と呼ぶ。
【０００７】まず、照明光学系からのアプローチとして
の変形照明法について、簡単に説明すると、変形照明法
は有効光源の形状（絞りの形状）によって、絞りの中央
部を遮光してリング型の照明光源を用いる輪帯照明法
と、周辺の四隅のみ開口した絞りを用いる４点照明法と
に区別される。
の変形照明法について、簡単に説明すると、変形照明法
は有効光源の形状（絞りの形状）によって、絞りの中央
部を遮光してリング型の照明光源を用いる輪帯照明法
と、周辺の四隅のみ開口した絞りを用いる４点照明法と
に区別される。
【０００８】通常の照明光学系は、パターンが形成され
ているフォトマスクに垂直に光を入射し、投影レンズ系
を通して半導体基板上にパターンを転写するものであ
り、パターンの解像には、回折光のうち０次光と＋１次
光又は−１次光を用いることになるが、パターンが微細
になってくると回折角が大きくなり、投影レンズ系には
回折光のうち０次光しか入射しなくなる。そのため、微
細パターンを透過する光はほぼ垂直成分のみとなり、像
面での光強度分布のコントラストを低下させてしまう。
ているフォトマスクに垂直に光を入射し、投影レンズ系
を通して半導体基板上にパターンを転写するものであ
り、パターンの解像には、回折光のうち０次光と＋１次
光又は−１次光を用いることになるが、パターンが微細
になってくると回折角が大きくなり、投影レンズ系には
回折光のうち０次光しか入射しなくなる。そのため、微
細パターンを透過する光はほぼ垂直成分のみとなり、像
面での光強度分布のコントラストを低下させてしまう。
【０００９】しかし、例えば、４点照明法では、フォト
マスクには斜めからの光のみが入射するために、＋１若
しくは−１次回折光のいずれかが投影レンズ系に入射
し、像面での光強度分布のコントラストを強め合うこと
ができる。このように、照明を斜め入射することによ
り、光強度分布のコントラストが強調されるため、焦点
位置がずれた場合においても、十分な解像度を得ること
ができ、従って、焦点深度を向上させることができる。
マスクには斜めからの光のみが入射するために、＋１若
しくは−１次回折光のいずれかが投影レンズ系に入射
し、像面での光強度分布のコントラストを強め合うこと
ができる。このように、照明を斜め入射することによ
り、光強度分布のコントラストが強調されるため、焦点
位置がずれた場合においても、十分な解像度を得ること
ができ、従って、焦点深度を向上させることができる。
【００１０】ただし、この変形照明法は、フォトマスク
上のパターンが回折光を生じるような周期パターンであ
る場合に有効な手法であって、周期性のない孤立したパ
ターンに対しては効果が得られない。そこで、このよう
な孤立パターンに対しては、パターン周辺に転写させな
い微細パターン（補助パターンという）を設け、パター
ンに周期性を持たせる手法が用いられる。
上のパターンが回折光を生じるような周期パターンであ
る場合に有効な手法であって、周期性のない孤立したパ
ターンに対しては効果が得られない。そこで、このよう
な孤立パターンに対しては、パターン周辺に転写させな
い微細パターン（補助パターンという）を設け、パター
ンに周期性を持たせる手法が用いられる。
【００１１】この補助パターンを用いた手法について図
２０及び図２１を参照して説明する。図２０は、従来の
補助パターン方式のフォトマスクを示すものであり、
（ａ）はフォトマスク上のパターン配置図、（ｂ）は
（ａ）のＭ−Ｍ′線における断面図である。また、図２
１は、図２０のフォトマスクで露光を行った場合の結像
面上での光強度分布を示す図である。
２０及び図２１を参照して説明する。図２０は、従来の
補助パターン方式のフォトマスクを示すものであり、
（ａ）はフォトマスク上のパターン配置図、（ｂ）は
（ａ）のＭ−Ｍ′線における断面図である。また、図２
１は、図２０のフォトマスクで露光を行った場合の結像
面上での光強度分布を示す図である。
【００１２】図２０（ａ）に示すように、従来の手法で
は、４点照明法を用いる場合において、解像するパター
ン（メインパターン１という）の図における上下左右方
向に所定の間隔をおいて補助パターン２を配置してパタ
ーンに周期性を持たせている。孤立するメインパターン
１だけの場合は、フォーカス位置をずらすと、結像面上
の光強度分布はすそが大きく広がり、解像度を著しく劣
化させてしまうが、補助パターン２を設けた場合には、
メインパターン１と補助パターン２との間で、斜め入射
による位相の反転効果が起こり、コントラストを強調す
るために、フォーカス位置がずれても解像度の劣化を抑
制することが可能となる。
は、４点照明法を用いる場合において、解像するパター
ン（メインパターン１という）の図における上下左右方
向に所定の間隔をおいて補助パターン２を配置してパタ
ーンに周期性を持たせている。孤立するメインパターン
１だけの場合は、フォーカス位置をずらすと、結像面上
の光強度分布はすそが大きく広がり、解像度を著しく劣
化させてしまうが、補助パターン２を設けた場合には、
メインパターン１と補助パターン２との間で、斜め入射
による位相の反転効果が起こり、コントラストを強調す
るために、フォーカス位置がずれても解像度の劣化を抑
制することが可能となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】このように、照明方法
として斜入射照明法を用い、フォトマスクには補助パタ
ーンを形成することによって、孤立パターンにおいても
結像面上での光強度のコントラストを高め、解像度を向
上させることはできるが、フォトマスク上に補助パター
ンを形成すると補助パターン自体が転写されてしまうと
言う問題が生じる。
として斜入射照明法を用い、フォトマスクには補助パタ
ーンを形成することによって、孤立パターンにおいても
結像面上での光強度のコントラストを高め、解像度を向
上させることはできるが、フォトマスク上に補助パター
ンを形成すると補助パターン自体が転写されてしまうと
言う問題が生じる。
【００１４】すなわち、補助パターンには片側にメイン
パターンがあるのみで他側にはパターンがないために、
メインパターンのように結像面上での光強度のコントラ
ストは大きくならないが、補助パターンに対応する部分
の光強度が０になるわけではなく、メインパターンのサ
イズ等の条件によっては補助パターンも半導体基板に転
写されてしまい、ウェハ検査（ＫＬＡ等）で不良と判定
される等の問題が生じる。
パターンがあるのみで他側にはパターンがないために、
メインパターンのように結像面上での光強度のコントラ
ストは大きくならないが、補助パターンに対応する部分
の光強度が０になるわけではなく、メインパターンのサ
イズ等の条件によっては補助パターンも半導体基板に転
写されてしまい、ウェハ検査（ＫＬＡ等）で不良と判定
される等の問題が生じる。
【００１５】補助パターンの大きさは、透過光の干渉効
果を考慮すると、メインパターンと同じ大きさに近くな
るほどメインパターンのコントラスト向上に寄与する
が、一方、補助パターンが大きくなると補助パターン自
体が半導体基板に転写されやすくなると言う問題があ
り、その解決方法として、補助パターンを細かく分割し
て転写を抑制する方法（特開平１０−９２７０６号公報
参照）や、焦点位置を多段階にずらして補助パターンの
コントラストを低下させる方法（特開平４−２７３４２
８号公報参照）や、補助パターンをフォトマスクを彫り
込んで形成する方法（特開平１０−２３９８２７号公報
参照）等が提案されている。
果を考慮すると、メインパターンと同じ大きさに近くな
るほどメインパターンのコントラスト向上に寄与する
が、一方、補助パターンが大きくなると補助パターン自
体が半導体基板に転写されやすくなると言う問題があ
り、その解決方法として、補助パターンを細かく分割し
て転写を抑制する方法（特開平１０−９２７０６号公報
参照）や、焦点位置を多段階にずらして補助パターンの
コントラストを低下させる方法（特開平４−２７３４２
８号公報参照）や、補助パターンをフォトマスクを彫り
込んで形成する方法（特開平１０−２３９８２７号公報
参照）等が提案されている。
【００１６】上記方法のうち、補助パターンを細分化す
る方法は、個々の補助パターンの転写抑制には効果があ
るものの、実質的に補助パターンがない部分が生じるた
めに、メインパターンのすべての部分についてコントラ
ストを向上させることができないという問題がある。
る方法は、個々の補助パターンの転写抑制には効果があ
るものの、実質的に補助パターンがない部分が生じるた
めに、メインパターンのすべての部分についてコントラ
ストを向上させることができないという問題がある。
【００１７】また、フォトマスクを彫り込んで補助パタ
ーンを形成する方法について図２２を参照して説明す
る。図２２は、本願発明者の先願に記載したものであ
り、（ａ）はフォトマスク上のパターン配置図、（ｂ）
は（ａ）のＮ−Ｎ′線における断面図である。
ーンを形成する方法について図２２を参照して説明す
る。図２２は、本願発明者の先願に記載したものであ
り、（ａ）はフォトマスク上のパターン配置図、（ｂ）
は（ａ）のＮ−Ｎ′線における断面図である。
【００１８】この方法では、メインパターン１の上下左
右方向に配置される補助パターン２を、メインパターン
１と位相が３６０度ずれるように、透明基板４を彫り込
むことによって形成している。このような構造では、補
助パターン２の周囲の段差部分では透過光の位相が乱
れ、補助パターン２中央を透過する光と干渉しあい、補
助パターン２の光強度を小さくする効果が得られるが、
なお、十分に補助パターン２自体の転写を防止できるも
のではない。
右方向に配置される補助パターン２を、メインパターン
１と位相が３６０度ずれるように、透明基板４を彫り込
むことによって形成している。このような構造では、補
助パターン２の周囲の段差部分では透過光の位相が乱
れ、補助パターン２中央を透過する光と干渉しあい、補
助パターン２の光強度を小さくする効果が得られるが、
なお、十分に補助パターン２自体の転写を防止できるも
のではない。
【００１９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、転写すべきパターンの
結像面上での光強度のコントラストを大きくし、かつ、
補助パターン自体の転写を抑制することができるフォト
マスク及びフォトマスクを用いた露光方法を提供するこ
とにある。
のであって、その主たる目的は、転写すべきパターンの
結像面上での光強度のコントラストを大きくし、かつ、
補助パターン自体の転写を抑制することができるフォト
マスク及びフォトマスクを用いた露光方法を提供するこ
とにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第１の視点において、転写すべき所望の
メインパターンと、回折により前記メインパターンと干
渉効果を生じる複数の補助パターンと、を含むフォトマ
スクであって、前記複数の補助パターンが、該補助パタ
ーンを透過する光の結像面上における位相、及びパター
ンサイズが相異なる２以上のグループによって構成され
ているものである。
に、本発明は、第１の視点において、転写すべき所望の
メインパターンと、回折により前記メインパターンと干
渉効果を生じる複数の補助パターンと、を含むフォトマ
スクであって、前記複数の補助パターンが、該補助パタ
ーンを透過する光の結像面上における位相、及びパター
ンサイズが相異なる２以上のグループによって構成され
ているものである。
【００２１】本発明は、第２の視点において、転写すべ
き所望のメインパターンと、前記メインパターンの少な
くとも一方向に、該メインパターンを透過する光の結像
面上におけるコントラストを強める関係となる間隔で配
設された第１の補助パターンと、前記第１の補助パター
ンの少なくとも一方向に、回折により前記第１の補助パ
ターンを透過する光の結像面上におけるコントラストを
弱める関係となる間隔で配設された第２の補助パターン
と、を有するものである。
き所望のメインパターンと、前記メインパターンの少な
くとも一方向に、該メインパターンを透過する光の結像
面上におけるコントラストを強める関係となる間隔で配
設された第１の補助パターンと、前記第１の補助パター
ンの少なくとも一方向に、回折により前記第１の補助パ
ターンを透過する光の結像面上におけるコントラストを
弱める関係となる間隔で配設された第２の補助パターン
と、を有するものである。
【００２２】本発明は、第３の視点において、透明基板
に形成された相隣り合うパターンを透過する光の位相を
反転する変形照明法を適用した露光に用いられるフォト
マスクにおいて、転写すべき所望のメインパターンのマ
スク平面上における上下左右に所定の距離だけ離間し
て、前記メインパターンと同一面若しくは３６０度のＫ
倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当する光路差
を前記透明基板に設けた４つの第１の補助パターンが配
設され、前記所望のパターンのマスク平面上における斜
め４５度方向であって、前記第１の補助パターンの上下
左右のいずれかに対応する位置に、該第１の補助パター
ンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の
位相差に相当する光路差を前記透明基板に設けた４つの
第２の補助パターンが配設されるものである。
に形成された相隣り合うパターンを透過する光の位相を
反転する変形照明法を適用した露光に用いられるフォト
マスクにおいて、転写すべき所望のメインパターンのマ
スク平面上における上下左右に所定の距離だけ離間し
て、前記メインパターンと同一面若しくは３６０度のＫ
倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当する光路差
を前記透明基板に設けた４つの第１の補助パターンが配
設され、前記所望のパターンのマスク平面上における斜
め４５度方向であって、前記第１の補助パターンの上下
左右のいずれかに対応する位置に、該第１の補助パター
ンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の
位相差に相当する光路差を前記透明基板に設けた４つの
第２の補助パターンが配設されるものである。
【００２３】また、本発明は、第４の視点において、透
明基板に形成された相隣り合うパターンを透過する光の
位相を反転する変形照明法を適用した露光に用いられる
フォトマスクにおいて、所定の間隔をおいて繰り返され
る、転写すべき複数のメインパターンを有し、前記複数
のメインパターンのうち、一のメインパターンのマスク
平面上における上下左右に所定の距離だけ離間して、前
記一のメインパターンと同一面若しくは３６０度のＫ倍
（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当する光路差を
前記透明基板に設けた４つの第１の補助パターンが配設
され、前記所望のパターンのマスク平面上における斜め
４５度方向であって、前記第１の補助パターンの上下左
右のいずれかに対応する位置に、該第１の補助パターン
と１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の位
相差に相当する光路差を前記透明基板に設けた４つの第
２の補助パターンが配設されて、前記一のメインパター
ンと前記４つの第１の補助パターンと、前記４つの第２
の補助パターンとにより第１のグループを構成し、前記
一のメインパターンと隣り合う他のメインパターンは、
前記一のメインパターンと位相が逆転し、かつ、該他の
メインパターンの上下左右に所定の距離だけ離間して、
前記他のメインパターンと同一面若しくは３６０度のＫ
倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当する光路差
を前記透明基板に設けた４つの第２の補助パターンが配
設され、前記他のメインパターンのマスク平面上におけ
る斜め４５度方向であって、前記第２の補助パターンの
上下左右のいずれかに対応する位置に、該第２の補助パ
ターンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整
数）の位相差に相当する光路差を前記透明基板に設けた
４つの第１の補助パターンが配設されて、前記他のメイ
ンパターンと前記４つの第１の補助パターンと前記４つ
の第２の補助パターンとにより第２のグループを構成
し、前記第１のグループと前記第２のグループとが、各
々のグループを構成する補助パターン同士が互いに位相
が反転する関係になるように、繰り返し配列されている
である。
明基板に形成された相隣り合うパターンを透過する光の
位相を反転する変形照明法を適用した露光に用いられる
フォトマスクにおいて、所定の間隔をおいて繰り返され
る、転写すべき複数のメインパターンを有し、前記複数
のメインパターンのうち、一のメインパターンのマスク
平面上における上下左右に所定の距離だけ離間して、前
記一のメインパターンと同一面若しくは３６０度のＫ倍
（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当する光路差を
前記透明基板に設けた４つの第１の補助パターンが配設
され、前記所望のパターンのマスク平面上における斜め
４５度方向であって、前記第１の補助パターンの上下左
右のいずれかに対応する位置に、該第１の補助パターン
と１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の位
相差に相当する光路差を前記透明基板に設けた４つの第
２の補助パターンが配設されて、前記一のメインパター
ンと前記４つの第１の補助パターンと、前記４つの第２
の補助パターンとにより第１のグループを構成し、前記
一のメインパターンと隣り合う他のメインパターンは、
前記一のメインパターンと位相が逆転し、かつ、該他の
メインパターンの上下左右に所定の距離だけ離間して、
前記他のメインパターンと同一面若しくは３６０度のＫ
倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当する光路差
を前記透明基板に設けた４つの第２の補助パターンが配
設され、前記他のメインパターンのマスク平面上におけ
る斜め４５度方向であって、前記第２の補助パターンの
上下左右のいずれかに対応する位置に、該第２の補助パ
ターンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整
数）の位相差に相当する光路差を前記透明基板に設けた
４つの第１の補助パターンが配設されて、前記他のメイ
ンパターンと前記４つの第１の補助パターンと前記４つ
の第２の補助パターンとにより第２のグループを構成
し、前記第１のグループと前記第２のグループとが、各
々のグループを構成する補助パターン同士が互いに位相
が反転する関係になるように、繰り返し配列されている
である。
【００２４】また、本発明は、第５の視点において、透
明基板に形成された相隣り合うパターンを透過する光の
位相を反転する変形照明法を適用した露光に用いられる
フォトマスクにおいて、転写すべき所望のライン状のメ
インパターンのマスク平面上における両側に所定の距離
だけ離間して、該メインパターンと同一面若しくは３６
０度のＫ倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当す
る光路差を前記透明基板に設けた第１のライン状の補助
パターンが配設され、前記第１のライン状の補助パター
ンのマスク平面上における外側に所定の距離だけ離間し
て、該第１のライン状の補助パターンと１８０度の（２
Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の位相差に相当する光
路差を前記透明基板に設けた第２のライン状の補助パタ
ーンが配設されるものである。
明基板に形成された相隣り合うパターンを透過する光の
位相を反転する変形照明法を適用した露光に用いられる
フォトマスクにおいて、転写すべき所望のライン状のメ
インパターンのマスク平面上における両側に所定の距離
だけ離間して、該メインパターンと同一面若しくは３６
０度のＫ倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当す
る光路差を前記透明基板に設けた第１のライン状の補助
パターンが配設され、前記第１のライン状の補助パター
ンのマスク平面上における外側に所定の距離だけ離間し
て、該第１のライン状の補助パターンと１８０度の（２
Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の位相差に相当する光
路差を前記透明基板に設けた第２のライン状の補助パタ
ーンが配設されるものである。
【００２５】また、本発明は、段差を有する半導体基板
上に塗布したレジスト膜に露光光を結像するに際し、少
なくとも段差の上段と下段とに焦点を合わせて複数回の
露光を行う多段階フォーカス露光方法において、上記フ
ォトマスクを用いて露光を行う露光方法を提供する。
上に塗布したレジスト膜に露光光を結像するに際し、少
なくとも段差の上段と下段とに焦点を合わせて複数回の
露光を行う多段階フォーカス露光方法において、上記フ
ォトマスクを用いて露光を行う露光方法を提供する。
【００２６】本発明は上記構成により、メインパターン
のコントラストを向上させるとともに、補助パターン同
士は位相を揃えることによってコントラストを弱め、補
助パターンの転写を抑制するとともに、焦点深度を拡大
することができる。
のコントラストを向上させるとともに、補助パターン同
士は位相を揃えることによってコントラストを弱め、補
助パターンの転写を抑制するとともに、焦点深度を拡大
することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明に係るフォトマスクは、そ
の好ましい一実施の形態において、相隣り合うパターン
を透過する光の位相を反転する４点照明法を適用した露
光に用いられるフォトマスクにおいて、転写すべきメイ
ンパターン（図３の１）の上下左右方向にメインパター
ンと同一面若しくは３６０度のＫ倍（Ｋは０を含まない
整数）の位相差に相当する段差を透明基板に設けた第１
の補助パターン（図３の２ａ）が配設され、メインパタ
ーンの斜め４５度方向に第１の補助パターンと１８０度
の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の位相差に相当
する段差を設けた第２の補助パターン（図３の２ｂ）が
配設され、第２の補助パターンにより第１の補助パター
ンのコントラストを低下させ、焦点深度の拡大を図るも
のである。
の好ましい一実施の形態において、相隣り合うパターン
を透過する光の位相を反転する４点照明法を適用した露
光に用いられるフォトマスクにおいて、転写すべきメイ
ンパターン（図３の１）の上下左右方向にメインパター
ンと同一面若しくは３６０度のＫ倍（Ｋは０を含まない
整数）の位相差に相当する段差を透明基板に設けた第１
の補助パターン（図３の２ａ）が配設され、メインパタ
ーンの斜め４５度方向に第１の補助パターンと１８０度
の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の位相差に相当
する段差を設けた第２の補助パターン（図３の２ｂ）が
配設され、第２の補助パターンにより第１の補助パター
ンのコントラストを低下させ、焦点深度の拡大を図るも
のである。
【００２８】
【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。
【００２９】［実施例１］まず、本発明の第１の実施例
に係るフォトマスクについて、図１及び図２を参照して
説明する。図１は、第１の実施例に係るフォトマスクの
一部を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ′線における断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ′線にお
ける断面図である。また、図２は、図１のフォトマスク
を用いて露光を行った場合の効果を説明する図であり、
（ａ）は、結像面上における光強度分布を示す図、
（ｂ）は、フォーカス位置ずれに対するメインパターン
のコントラストを示す図である。
に係るフォトマスクについて、図１及び図２を参照して
説明する。図１は、第１の実施例に係るフォトマスクの
一部を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ′線における断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ′線にお
ける断面図である。また、図２は、図１のフォトマスク
を用いて露光を行った場合の効果を説明する図であり、
（ａ）は、結像面上における光強度分布を示す図、
（ｂ）は、フォーカス位置ずれに対するメインパターン
のコントラストを示す図である。
【００３０】図１（ａ）に示すように、第１の実施例の
フォトマスクは、孤立又は干渉の効果が現れない程度に
離間している転写すべきパターン（メインパターン１）
の図における上下左右にメインパターン１と位相が同じ
第１の補助パターン２ａを配置し、更に、メインパター
ン１に対しては斜め４５度の方向（第１の補助パターン
２ａに対して上下左右のいずれかの位置）にメインパタ
ーン１及び第１の補助パターン２ａと位相が反転した第
２の補助パターン２ｂを配置したものである。
フォトマスクは、孤立又は干渉の効果が現れない程度に
離間している転写すべきパターン（メインパターン１）
の図における上下左右にメインパターン１と位相が同じ
第１の補助パターン２ａを配置し、更に、メインパター
ン１に対しては斜め４５度の方向（第１の補助パターン
２ａに対して上下左右のいずれかの位置）にメインパタ
ーン１及び第１の補助パターン２ａと位相が反転した第
２の補助パターン２ｂを配置したものである。
【００３１】このフォトマスクは、例えば、合成石英等
からなる透明基板４上にクロムを主成分とする遮光膜３
を形成し、この遮光膜３を選択的に除去することによっ
てメインパターン１、第１の補助パターン２ａ及び第２
の補助パターン２ｂを形成している。また、フォトマス
ク上でのパターンの寸法及び間隔は、露光光源の波長等
の条件によって変化するが、例えば、メインパターン１
は０．２μｍ角、第１の補助パターン２ａ及び第２の補
助パターン２ｂは０．１７μｍ角、パターンのピッチは
０．４μｍ程度としている。
からなる透明基板４上にクロムを主成分とする遮光膜３
を形成し、この遮光膜３を選択的に除去することによっ
てメインパターン１、第１の補助パターン２ａ及び第２
の補助パターン２ｂを形成している。また、フォトマス
ク上でのパターンの寸法及び間隔は、露光光源の波長等
の条件によって変化するが、例えば、メインパターン１
は０．２μｍ角、第１の補助パターン２ａ及び第２の補
助パターン２ｂは０．１７μｍ角、パターンのピッチは
０．４μｍ程度としている。
【００３２】ここで、第１の補助パターン２ａとメイン
パターン１とは、干渉効果により結像面上でのコントラ
ストを強め合う関係とするため、第１の補助パターン２
ａは実質的に結像面上でメインパターン１と逆の位相を
持つように設定されるが、本実施例は、斜入射照明法、
特に４点照明法を適用する場合を考慮しているため、４
点照明法では隣接開口部の透過光に対して１８０度の位
相差が生じることから、フォトマスク上では第１の補助
パターン２ａとメインパターン１とは同位相となるよう
にしている。
パターン１とは、干渉効果により結像面上でのコントラ
ストを強め合う関係とするため、第１の補助パターン２
ａは実質的に結像面上でメインパターン１と逆の位相を
持つように設定されるが、本実施例は、斜入射照明法、
特に４点照明法を適用する場合を考慮しているため、４
点照明法では隣接開口部の透過光に対して１８０度の位
相差が生じることから、フォトマスク上では第１の補助
パターン２ａとメインパターン１とは同位相となるよう
にしている。
【００３３】また、第２の補助パターン２ｂと第１の補
助パターン２ａとは、干渉効果によりコントラストを弱
め合う関係であるため、第２の補助パターン２ｂは結像
面上で実質的にメインパターン１と同位相になるよう
に、すなわち、変形照明法の適用下においては、図１
（ｃ）に示すように、フォトマスク上では第２の補助パ
ターン２ｂは第１の補助パターン２ａ及びメインパター
ン１とは逆位相となるように設定している。
助パターン２ａとは、干渉効果によりコントラストを弱
め合う関係であるため、第２の補助パターン２ｂは結像
面上で実質的にメインパターン１と同位相になるよう
に、すなわち、変形照明法の適用下においては、図１
（ｃ）に示すように、フォトマスク上では第２の補助パ
ターン２ｂは第１の補助パターン２ａ及びメインパター
ン１とは逆位相となるように設定している。
【００３４】なお、位相差を設ける手段として、本実施
例では光路長に差を設けており、具体的には、第２の補
助パターン２ｂは透明基板４の屈折率及びエキシマレー
ザ光の波長を考慮して、第１の補助パターン２ａと１８
０度の位相差に相当する光路長が生じるように透明基板
４を２４８ｎｍ程度の深さにエッチングしている（透明
基板のＫｒＦエキシマレーザー光（λ＝２４８ｎｍ）に
対する屈折率ｎは１．５である）。
例では光路長に差を設けており、具体的には、第２の補
助パターン２ｂは透明基板４の屈折率及びエキシマレー
ザ光の波長を考慮して、第１の補助パターン２ａと１８
０度の位相差に相当する光路長が生じるように透明基板
４を２４８ｎｍ程度の深さにエッチングしている（透明
基板のＫｒＦエキシマレーザー光（λ＝２４８ｎｍ）に
対する屈折率ｎは１．５である）。
【００３５】次に、本実施例のフォトマスクで露光を行
った場合の効果について説明する。露光装置としては、
縮小倍率＝５倍（マスクパターン寸法：結像面上パター
ン寸法＝５：１）、ＮＡ＝０．６、４点照明（σｃ＝
０．６５、σｒ＝０．１５、ここでσｒは４つの円形開
口の半径の大きさでありσｃはその開口中央のセンター
からの距離である）のＫｒＦエキシマレーザー露光装置
を用い、フォトマスクは、結像面上で０．２μｍの大き
さとなるホールパターンを形成するマスクを用いてい
る。
った場合の効果について説明する。露光装置としては、
縮小倍率＝５倍（マスクパターン寸法：結像面上パター
ン寸法＝５：１）、ＮＡ＝０．６、４点照明（σｃ＝
０．６５、σｒ＝０．１５、ここでσｒは４つの円形開
口の半径の大きさでありσｃはその開口中央のセンター
からの距離である）のＫｒＦエキシマレーザー露光装置
を用い、フォトマスクは、結像面上で０．２μｍの大き
さとなるホールパターンを形成するマスクを用いてい
る。
【００３６】上記の条件で露光を行うと、メインパター
ン１は、第１の補助パターン２ａとの関係においては斜
入射照明により位相が反転するために、干渉効果により
パターン像のコントラストは向上するが、第１の補助パ
ターン２ａには、メインパターン１と反対側にパターン
がなく、かつ、その直交方向には第１の補助パターン２
ａと位相が反転した第２の補助パターン２ｂが形成され
ているため、パターン像のコントラストは低下し、第１
の補助パターン２ａは半導体基板に転写されにくくな
る。
ン１は、第１の補助パターン２ａとの関係においては斜
入射照明により位相が反転するために、干渉効果により
パターン像のコントラストは向上するが、第１の補助パ
ターン２ａには、メインパターン１と反対側にパターン
がなく、かつ、その直交方向には第１の補助パターン２
ａと位相が反転した第２の補助パターン２ｂが形成され
ているため、パターン像のコントラストは低下し、第１
の補助パターン２ａは半導体基板に転写されにくくな
る。
【００３７】この効果を図２を参照して説明する。図２
（ａ）の光強度分布は、市販のリソグラフィシミュレー
タ：Ｐｏｒｌｉｔｈ／２（ＦＩＮＬＥ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．：米国）を用いて計算したであ
り、図中の横軸は結像面上での距離を、縦軸は光強度の
相対値（パターンのない十分に広い透明領域の光強度を
１に規格化）を示しており、中央のピーク（横軸が０の
位置）がメインパターン１の光強度を、その両側のピー
ク（横軸が±４００ｎｍの位置）が第１の補助パターン
２ａの光強度を表している。また、ベストフォーカスに
対してフォーカス位置を０．２〜０．８μｍずらした場
合の光強度分布も併せて示している。
（ａ）の光強度分布は、市販のリソグラフィシミュレー
タ：Ｐｏｒｌｉｔｈ／２（ＦＩＮＬＥ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．：米国）を用いて計算したであ
り、図中の横軸は結像面上での距離を、縦軸は光強度の
相対値（パターンのない十分に広い透明領域の光強度を
１に規格化）を示しており、中央のピーク（横軸が０の
位置）がメインパターン１の光強度を、その両側のピー
ク（横軸が±４００ｎｍの位置）が第１の補助パターン
２ａの光強度を表している。また、ベストフォーカスに
対してフォーカス位置を０．２〜０．８μｍずらした場
合の光強度分布も併せて示している。
【００３８】図２（ａ）に示すように、本実施例では、
フォーカス位置がずれるに従って、メインパターン１と
補助パターン２ａとの光強度のコントラストは大きくな
り、メインパターン１のみ転写し補助パターン２ａを転
写しない焦点位置のずれの許容範囲を大きく取ることが
できる。ここで、図中Ｉedgeと記載した破線は、パター
ンが設計寸法通りに開口する相対光強度を示しており、
第１の補助パターン２ａのベストフォーカス位置での相
対光強度がこの値以下となる限界まで、第１の補助パタ
ーン２ａのサイズを大きくすることができる。
フォーカス位置がずれるに従って、メインパターン１と
補助パターン２ａとの光強度のコントラストは大きくな
り、メインパターン１のみ転写し補助パターン２ａを転
写しない焦点位置のずれの許容範囲を大きく取ることが
できる。ここで、図中Ｉedgeと記載した破線は、パター
ンが設計寸法通りに開口する相対光強度を示しており、
第１の補助パターン２ａのベストフォーカス位置での相
対光強度がこの値以下となる限界まで、第１の補助パタ
ーン２ａのサイズを大きくすることができる。
【００３９】本実施例では、上記条件の下で０．２μｍ
角のメインパターン１に対して０．１７μｍ角まで第１
の補助パターン２ａのサイズを大きくすることができる
が、図２０に示す第２の補助パターンがない従来例で
は、０．１６μｍ角が限界である。このサイズの差自体
はさほど大きくはないが、フォーカス位置がずれた場合
にコントラストに与える影響は非常に大きくなる。
角のメインパターン１に対して０．１７μｍ角まで第１
の補助パターン２ａのサイズを大きくすることができる
が、図２０に示す第２の補助パターンがない従来例で
は、０．１６μｍ角が限界である。このサイズの差自体
はさほど大きくはないが、フォーカス位置がずれた場合
にコントラストに与える影響は非常に大きくなる。
【００４０】フォーカス位置がずれた場合の効果につい
て、図２（ｂ）を参照して説明する。図の横軸はフォー
カス位置にずれを示し、縦軸のコントラストは、各々の
デフォーカス時におけるメインパターン１の相対光強度
のピーク値を上記Ｉedgeで割った値を示している。ま
た、図中の実線は補助パターンのない孤立パターンの計
算結果を示し、破線は第１の補助パターンのみ配置した
従来のパターンを、点線は第１と第２の補助パターンを
配置した本実施例の計算結果を示している。
て、図２（ｂ）を参照して説明する。図の横軸はフォー
カス位置にずれを示し、縦軸のコントラストは、各々の
デフォーカス時におけるメインパターン１の相対光強度
のピーク値を上記Ｉedgeで割った値を示している。ま
た、図中の実線は補助パターンのない孤立パターンの計
算結果を示し、破線は第１の補助パターンのみ配置した
従来のパターンを、点線は第１と第２の補助パターンを
配置した本実施例の計算結果を示している。
【００４１】図からわかるように、本実施例では、第２
の補助パターン２ｂを設けることによって、第１の補助
パターン２ａのサイズを大きくすることができ、従っ
て、フォーカス位置がずれた場合においても、メインパ
ターン１のコントラストを強調する効果を維持すること
ができ、コントラストの低下を抑制することができる。
の補助パターン２ｂを設けることによって、第１の補助
パターン２ａのサイズを大きくすることができ、従っ
て、フォーカス位置がずれた場合においても、メインパ
ターン１のコントラストを強調する効果を維持すること
ができ、コントラストの低下を抑制することができる。
【００４２】例えば、コントラスト１．３で露光を行う
場合を考えると、従来例では±０．５７μｍのフォーカ
スずれしか許容できなかったが、本実施例では±０．６
３μｍまでフォーカスずれを許容することができる。な
お、コントラストをいくつに設定するかは、レジストの
性能等のプロセス条件に依存し、例えば、レジストの性
能が高くなるほどコントラストが小さい値でも解像する
ことが可能である。
場合を考えると、従来例では±０．５７μｍのフォーカ
スずれしか許容できなかったが、本実施例では±０．６
３μｍまでフォーカスずれを許容することができる。な
お、コントラストをいくつに設定するかは、レジストの
性能等のプロセス条件に依存し、例えば、レジストの性
能が高くなるほどコントラストが小さい値でも解像する
ことが可能である。
【００４３】このように、本実施例では、転写すべきメ
インパターン１の上下左右の４方向にはメインパターン
１と同位相の第１の補助パターン２ａを設け、更に、メ
インパターン１の斜め４５度の方向（第１の補助パター
ン２ａに対して上下左右のいずれかの位置）には、第１
の補助パターン２ａと逆の位相の第２の補助パターン２
ｂを設け、斜光照明法で露光することによって、メイン
パターン１と第１の補助パターン２ａとは位相が逆転
し、第１の補助パターン２ａと第２の補助パターン２ｂ
とは同位相となるために、メインパターン１と第１の補
助パターン２ａのコントラストを強めることができる。
従って、フォーカスマージンを大きく取ることができる
ために焦点深度を大きくすることができ、表面の段差の
大きい多層配線基板においても良好な微細レジストパタ
ーンを形成することが可能となる。
インパターン１の上下左右の４方向にはメインパターン
１と同位相の第１の補助パターン２ａを設け、更に、メ
インパターン１の斜め４５度の方向（第１の補助パター
ン２ａに対して上下左右のいずれかの位置）には、第１
の補助パターン２ａと逆の位相の第２の補助パターン２
ｂを設け、斜光照明法で露光することによって、メイン
パターン１と第１の補助パターン２ａとは位相が逆転
し、第１の補助パターン２ａと第２の補助パターン２ｂ
とは同位相となるために、メインパターン１と第１の補
助パターン２ａのコントラストを強めることができる。
従って、フォーカスマージンを大きく取ることができる
ために焦点深度を大きくすることができ、表面の段差の
大きい多層配線基板においても良好な微細レジストパタ
ーンを形成することが可能となる。
【００４４】この焦点深度を大きくすることができると
いう効果は、本実施例のフォトマスクを、従来例におい
て記載した、焦点位置を多段階にずらして補助パターン
の転写を抑制するという多段階フォーカス法に適用する
ことによって、更に高めることができる。すなわち、多
段階フォーカス法では、段差の上部から下部にわたって
多段階にフォーカスを合わせて露光を行うことにより、
各部においてレジストを解像するために必要となる光を
積算して照射するものであり、補助パターン部分にも同
様に光が積算されてしまうが、本実施例では、フォーカ
ス位置がずれた場合に、従来例に比べてメインパターン
１と第１の補助パターン２ａとの光強度のコントラスト
を大きく向上させることができるため、メインパターン
１部分の積算光量のみ著しく増大させることができるか
らである。
いう効果は、本実施例のフォトマスクを、従来例におい
て記載した、焦点位置を多段階にずらして補助パターン
の転写を抑制するという多段階フォーカス法に適用する
ことによって、更に高めることができる。すなわち、多
段階フォーカス法では、段差の上部から下部にわたって
多段階にフォーカスを合わせて露光を行うことにより、
各部においてレジストを解像するために必要となる光を
積算して照射するものであり、補助パターン部分にも同
様に光が積算されてしまうが、本実施例では、フォーカ
ス位置がずれた場合に、従来例に比べてメインパターン
１と第１の補助パターン２ａとの光強度のコントラスト
を大きく向上させることができるため、メインパターン
１部分の積算光量のみ著しく増大させることができるか
らである。
【００４５】本実施例では、最も効果が得られる例とし
て、パターンの配列方向の斜め４５度方向から光を照射
する４点照明法を用いる場合について記載したが、本発
明は４点照明法に限定されるものではなく、輪帯照明法
を用いても上述した効果が得られる。これは、上下左右
の補助パターン１ａと斜め４５度方向の補助パターン１
ｂのメインパターン１への距離が異なるためであり、４
５度方向の補助パターン１ｂはメインパターン１との間
隔が長いため、補助パターン２ａより影響が少なく、輪
帯照明を用いてもメインパターンのコントラストを低下
させる効果は少ないからである。従って、メインパター
ンの焦点深度を低下させずに補助パターン１ａの転写が
防止できる。
て、パターンの配列方向の斜め４５度方向から光を照射
する４点照明法を用いる場合について記載したが、本発
明は４点照明法に限定されるものではなく、輪帯照明法
を用いても上述した効果が得られる。これは、上下左右
の補助パターン１ａと斜め４５度方向の補助パターン１
ｂのメインパターン１への距離が異なるためであり、４
５度方向の補助パターン１ｂはメインパターン１との間
隔が長いため、補助パターン２ａより影響が少なく、輪
帯照明を用いてもメインパターンのコントラストを低下
させる効果は少ないからである。従って、メインパター
ンの焦点深度を低下させずに補助パターン１ａの転写が
防止できる。
【００４６】また、本実施例では、現在最も多く用いら
れているフォトマスクについて説明したが、等倍Ｘ線露
光（波長λ＝１ｎｍ程度）の透過型マスクでも同様に適
用できる。また、ＥＵＶ露光（Ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔ
ｒａｖｉｏｌｅｔ：波長λ＝１１〜１４ｎｍ程度）等の
反射型マスクにも同様に適用できる。これらのＸ線マス
クの透過型マスクあるいは反射型マスクにおいても、従
来から位相シフトマスクが提案されており、これら位相
シフトマスクと同様に露光波長に対して吸収の少ない材
料、例えばＳＯＧ（スピンオングラス）を用いて第２の
補助パターンの位相を反転させることで本発明は実現す
ることができる。
れているフォトマスクについて説明したが、等倍Ｘ線露
光（波長λ＝１ｎｍ程度）の透過型マスクでも同様に適
用できる。また、ＥＵＶ露光（Ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔ
ｒａｖｉｏｌｅｔ：波長λ＝１１〜１４ｎｍ程度）等の
反射型マスクにも同様に適用できる。これらのＸ線マス
クの透過型マスクあるいは反射型マスクにおいても、従
来から位相シフトマスクが提案されており、これら位相
シフトマスクと同様に露光波長に対して吸収の少ない材
料、例えばＳＯＧ（スピンオングラス）を用いて第２の
補助パターンの位相を反転させることで本発明は実現す
ることができる。
【００４７】更に、メインパターン１とその上下左右に
配置される第１の補助パターン２ａとが結像面上におい
て実質的に位相が逆転し、メインパターン１の斜め４５
度の方向に配置される第２の補助パターン２ｂと第１の
補助パターン２ａとが結像面上において実質的に同位相
であればよく、従って、位相のずれが生じない照明法を
用いる場合には、フォトマスクのエッチング量、又は位
相シフトマスクのＳＯＧ膜の膜厚を変えて、フォトマス
ク上で、メインパターン１と第１の補助パターン２ａと
が位相が逆転し、第１の補助パターン２ａと第２の補助
パターン２ｂとが同位相となるように設定することによ
っても上記と同様な効果を得ることもできる。
配置される第１の補助パターン２ａとが結像面上におい
て実質的に位相が逆転し、メインパターン１の斜め４５
度の方向に配置される第２の補助パターン２ｂと第１の
補助パターン２ａとが結像面上において実質的に同位相
であればよく、従って、位相のずれが生じない照明法を
用いる場合には、フォトマスクのエッチング量、又は位
相シフトマスクのＳＯＧ膜の膜厚を変えて、フォトマス
ク上で、メインパターン１と第１の補助パターン２ａと
が位相が逆転し、第１の補助パターン２ａと第２の補助
パターン２ｂとが同位相となるように設定することによ
っても上記と同様な効果を得ることもできる。
【００４８】本実施例では、メインパターン１と第１の
補助パターン２ａ及び第２の補助パターン２ｂが正方形
の抜きパターンの例を示したが、本発明は上記形状に限
定されるものではなく、各々のパターンが円形、多角形
等の場合においても同様の効果が得られることは明らか
である。また、第１の補助パターン２ａと第２の補助パ
ターン２ｂが同じサイズの場合について記述したが、第
２の補助パターン２ｂを第１の補助パターン２ａよりも
小さくし、第２の補助パターン２ｂ自体の転写を抑制す
ることもできる。更に、マスクのレイアウトが許す限り
において、第２の補助パターン２ｂに対しても位相の逆
転した補助パターンを順次設けて、徐々に補助パターン
のサイズを小さくしていくこともできる。
補助パターン２ａ及び第２の補助パターン２ｂが正方形
の抜きパターンの例を示したが、本発明は上記形状に限
定されるものではなく、各々のパターンが円形、多角形
等の場合においても同様の効果が得られることは明らか
である。また、第１の補助パターン２ａと第２の補助パ
ターン２ｂが同じサイズの場合について記述したが、第
２の補助パターン２ｂを第１の補助パターン２ａよりも
小さくし、第２の補助パターン２ｂ自体の転写を抑制す
ることもできる。更に、マスクのレイアウトが許す限り
において、第２の補助パターン２ｂに対しても位相の逆
転した補助パターンを順次設けて、徐々に補助パターン
のサイズを小さくしていくこともできる。
【００４９】［実施例２］次に、本発明の第２の実施例
に係るフォトマスクについて、図３及び図４を参照して
説明する。図３は、第２の実施例のフォトマスクの一部
を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ
−Ｃ′線における断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ′線における
断面図である。また、図４は、補助パターンの段差部分
における位相の乱れを模式的に示した図である。
に係るフォトマスクについて、図３及び図４を参照して
説明する。図３は、第２の実施例のフォトマスクの一部
を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ
−Ｃ′線における断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ′線における
断面図である。また、図４は、補助パターンの段差部分
における位相の乱れを模式的に示した図である。
【００５０】第２の実施例のフォトマスクは、前記した
第１の実施例と同様に、４点照明法の適用下において、
孤立又は干渉の効果が現れない程度に離間しているメイ
ンパターン１の図における上下左右にメインパターン１
と位相が同じ第１の補助パターン２ａを配置し、更に、
メインパターン１に対しては斜め４５度の方向（第１の
補助パターン２ａに対して上下左右のいずれかの位置）
にメインパターン１及び第１の補助パターン２ａと逆位
相の第２の補助パターン２ｂを配置したものであるが、
本実施例では、図３に示すように、第１の補助パターン
２ａは、透明基板４の屈折率を考慮して、エキシマレー
ザ光を照射したときに３６０度の整数倍（本実施例では
３６０度）の位相差が生じるように透明基板４を４９６
ｎｍ程度の深さにエッチングしていることを特徴として
いる。なお、各々のパターンのサイズ、及び露光条件等
は前記した第１の実施例と同様である。
第１の実施例と同様に、４点照明法の適用下において、
孤立又は干渉の効果が現れない程度に離間しているメイ
ンパターン１の図における上下左右にメインパターン１
と位相が同じ第１の補助パターン２ａを配置し、更に、
メインパターン１に対しては斜め４５度の方向（第１の
補助パターン２ａに対して上下左右のいずれかの位置）
にメインパターン１及び第１の補助パターン２ａと逆位
相の第２の補助パターン２ｂを配置したものであるが、
本実施例では、図３に示すように、第１の補助パターン
２ａは、透明基板４の屈折率を考慮して、エキシマレー
ザ光を照射したときに３６０度の整数倍（本実施例では
３６０度）の位相差が生じるように透明基板４を４９６
ｎｍ程度の深さにエッチングしていることを特徴として
いる。なお、各々のパターンのサイズ、及び露光条件等
は前記した第１の実施例と同様である。
【００５１】本実施例では、第１の補助パターン２ａを
３６０度位相がずれるようにフォトマスクを彫り込む構
造にすることによって、図４に示すように、第１の補助
パターン２ａの段差部側壁では、光の入射および反射が
生じ、位相が乱れた（０度、３６０度以外の位相になっ
た）領域が形成される。この第１の補助パターン２ａ外
周部の位相が乱れた部分の光は、第１の補助パターン２
ａ中央部の位相が揃った光と干渉しあい、結像面上の光
強度を低下させる。本実施例の結像面上での光強度分布
は図示していないが、本願発明者の先願（特開平１０−
２３９８２７号公報）に記載した通り、第１の補助パタ
ーン２ａの転写は、前記した第１の実施例と比較して更
に抑制されることとなる。
３６０度位相がずれるようにフォトマスクを彫り込む構
造にすることによって、図４に示すように、第１の補助
パターン２ａの段差部側壁では、光の入射および反射が
生じ、位相が乱れた（０度、３６０度以外の位相になっ
た）領域が形成される。この第１の補助パターン２ａ外
周部の位相が乱れた部分の光は、第１の補助パターン２
ａ中央部の位相が揃った光と干渉しあい、結像面上の光
強度を低下させる。本実施例の結像面上での光強度分布
は図示していないが、本願発明者の先願（特開平１０−
２３９８２７号公報）に記載した通り、第１の補助パタ
ーン２ａの転写は、前記した第１の実施例と比較して更
に抑制されることとなる。
【００５２】このように、本実施例では、転写すべきメ
インパターン１の上下左右にはメインパターン１と位相
が３６０度異なる第１の補助パターン２ａを設け、更
に、メインパターン１の斜め４５度の方向には、第１の
補助パターン２ａと逆の位相の第２の補助パターン２ｂ
を設けことによって、前記した第１の実施例と同様に、
メインパターン１の光強度のコントラストを強めること
ができ、フォーカスマージンを大きく取ることができる
ために、焦点深度を大きくすることができる。
インパターン１の上下左右にはメインパターン１と位相
が３６０度異なる第１の補助パターン２ａを設け、更
に、メインパターン１の斜め４５度の方向には、第１の
補助パターン２ａと逆の位相の第２の補助パターン２ｂ
を設けことによって、前記した第１の実施例と同様に、
メインパターン１の光強度のコントラストを強めること
ができ、フォーカスマージンを大きく取ることができる
ために、焦点深度を大きくすることができる。
【００５３】［実施例３］次に、本発明の第３の実施例
に係るフォトマスクについて、図５乃至図７を参照して
説明する。図５は、第３の実施例のフォトマスクの一部
を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ
−Ｅ′線における断面図であり、図６は、透明膜を形成
する領域を説明するための上面図である。また、図７
は、本実施例のフォトマスクを用いて露光を行った場合
の効果を説明するための図である。第３の実施例と前記
した第１及び第２の実施例との相違点は、本実施例で
は、メインパターン１が周期的に繰り返される場合につ
いて記載するものであり、その他の照明条件、露光条件
等は前記した第１及び第２の実施例と同様である。
に係るフォトマスクについて、図５乃至図７を参照して
説明する。図５は、第３の実施例のフォトマスクの一部
を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ
−Ｅ′線における断面図であり、図６は、透明膜を形成
する領域を説明するための上面図である。また、図７
は、本実施例のフォトマスクを用いて露光を行った場合
の効果を説明するための図である。第３の実施例と前記
した第１及び第２の実施例との相違点は、本実施例で
は、メインパターン１が周期的に繰り返される場合につ
いて記載するものであり、その他の照明条件、露光条件
等は前記した第１及び第２の実施例と同様である。
【００５４】本実施例は、０．２μｍ角のホールパター
ンが縦横１．２μｍピッチで配列されたパターンに適用
した場合の例である。ここでは、メインパターンの位相
も交互に反転させることで隣接する補助パターン同士が
配置されるようにしている。すなわち、第１のメインパ
ターン１ａの透過光の位相は０度であり、その上下左右
に配置される第１の補助パターン２ａも位相０度となっ
ている。そして、第１のメインパターン１ａの４５度方
向に配置される第２の補助パターン２ｂの透過光の位相
は１８０度であり、第２の補助パターン２ｂに上下左右
を囲まれる第２のメインパターン１ｂの位相も１８０度
としている。
ンが縦横１．２μｍピッチで配列されたパターンに適用
した場合の例である。ここでは、メインパターンの位相
も交互に反転させることで隣接する補助パターン同士が
配置されるようにしている。すなわち、第１のメインパ
ターン１ａの透過光の位相は０度であり、その上下左右
に配置される第１の補助パターン２ａも位相０度となっ
ている。そして、第１のメインパターン１ａの４５度方
向に配置される第２の補助パターン２ｂの透過光の位相
は１８０度であり、第２の補助パターン２ｂに上下左右
を囲まれる第２のメインパターン１ｂの位相も１８０度
としている。
【００５５】なお、本実施例においては位相差を生じさ
せる方法として、例えばＳＯＧからなる透明膜５を用い
ており、ＳＯＧの屈折率が１．４６であるので、その膜
厚ｔをｔ＝λ／２（ｎ−１）の式より、２７０ｎｍとす
ることで透過光の位相差を１８０度にしている。なお、
透明膜５の材料としては、この他に、スパッタＳｉＯ
２、ＣＶＤＳｉＯ２等を使用することができる。なお、
図６に、透明膜５を形成する領域を図示している。
せる方法として、例えばＳＯＧからなる透明膜５を用い
ており、ＳＯＧの屈折率が１．４６であるので、その膜
厚ｔをｔ＝λ／２（ｎ−１）の式より、２７０ｎｍとす
ることで透過光の位相差を１８０度にしている。なお、
透明膜５の材料としては、この他に、スパッタＳｉＯ
２、ＣＶＤＳｉＯ２等を使用することができる。なお、
図６に、透明膜５を形成する領域を図示している。
【００５６】次に、本実施例の効果を図２３に示す従来
の補助パターンと比較して示す。また、図７（ａ）は、
図５における補助パターン１ａ、ｂの寸法を０．１７μ
ｍとした場合の光強度分布であり、各線はデフォーカス
を変化させた場合を示している。本実施例においても、
孤立ホールに対する場合と同じく寸法０．１７μｍの補
助パターンまで転写されない。一方、図２３に示す従来
の補助パターンでは、補助パターン同士の間にも斜入射
照明の効果が働き、コントラストが強調されるため、補
助パターンの寸法の限界は図２０に示す上下左右にのみ
補助パターンを有する場合よりも逆に小さくなる。図２
４は、従来パターンにおいて補助パターン寸法を０．１
５μｍとした場合の結像面（半導体基板上）での光強度
分布を示しているが、従来法では０．１５μｍが転写さ
れない限界である。
の補助パターンと比較して示す。また、図７（ａ）は、
図５における補助パターン１ａ、ｂの寸法を０．１７μ
ｍとした場合の光強度分布であり、各線はデフォーカス
を変化させた場合を示している。本実施例においても、
孤立ホールに対する場合と同じく寸法０．１７μｍの補
助パターンまで転写されない。一方、図２３に示す従来
の補助パターンでは、補助パターン同士の間にも斜入射
照明の効果が働き、コントラストが強調されるため、補
助パターンの寸法の限界は図２０に示す上下左右にのみ
補助パターンを有する場合よりも逆に小さくなる。図２
４は、従来パターンにおいて補助パターン寸法を０．１
５μｍとした場合の結像面（半導体基板上）での光強度
分布を示しているが、従来法では０．１５μｍが転写さ
れない限界である。
【００５７】そして、図７（ｂ）には前記した第１の実
施例と同様に、コントラストとデフォーカスの関係を示
す。コントラスト１．３以上を解像条件とすると、補助
パターン寸法０．１５μｍの従来法では焦点深度は±
０．６０μｍであるのに対し、補助パターン寸法０．１
７μｍの本実施例の構成では±０．７１μｍに拡大して
いる。
施例と同様に、コントラストとデフォーカスの関係を示
す。コントラスト１．３以上を解像条件とすると、補助
パターン寸法０．１５μｍの従来法では焦点深度は±
０．６０μｍであるのに対し、補助パターン寸法０．１
７μｍの本実施例の構成では±０．７１μｍに拡大して
いる。
【００５８】［実施例４］次に、本発明の第４の実施例
に係るフォトマスクについて図８乃至図１１を参照して
説明する。図８は、第４の実施例のフォトマスクの一部
を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ
−Ｆ′線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＧ−Ｇ′線
における断面図である。また、図９乃至図１１は、本実
施例のフォトマスクを用いて露光を行った場合の効果を
説明するための図である。第４の実施例と前記した第１
乃至第３の実施例との相違点は、本実施例では、多段階
焦点露光により補助パターン転写を防止する場合につい
て記載するものである。多段階焦点の露光回数は２回と
し、その間隔は１μｍとした。その他の照明条件、露光
条件等は前記した第１乃至第３の実施例と同様である。
に係るフォトマスクについて図８乃至図１１を参照して
説明する。図８は、第４の実施例のフォトマスクの一部
を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ
−Ｆ′線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＧ−Ｇ′線
における断面図である。また、図９乃至図１１は、本実
施例のフォトマスクを用いて露光を行った場合の効果を
説明するための図である。第４の実施例と前記した第１
乃至第３の実施例との相違点は、本実施例では、多段階
焦点露光により補助パターン転写を防止する場合につい
て記載するものである。多段階焦点の露光回数は２回と
し、その間隔は１μｍとした。その他の照明条件、露光
条件等は前記した第１乃至第３の実施例と同様である。
【００５９】本実施例は、０．２μｍ角のホールが０．
８μｍピッチで縦横に配置されたパターンに適用した例
である。本実施例においては、メインパターン１の中間
に同位相の第１の補助パターンを配置している。そし
て、メインパターン１の４５度方向に逆位相の第２の補
助パターン２ｂを配置し、すべてのパターンが０．４μ
ｍピッチとなるようにしている。
８μｍピッチで縦横に配置されたパターンに適用した例
である。本実施例においては、メインパターン１の中間
に同位相の第１の補助パターンを配置している。そし
て、メインパターン１の４５度方向に逆位相の第２の補
助パターン２ｂを配置し、すべてのパターンが０．４μ
ｍピッチとなるようにしている。
【００６０】まず、図９に図８のフォトマスクを通常露
光した場合の結像面上での光強度分布を示す。第１およ
び第２の補助パターン２ａ、２ｂの寸法はいずれも０．
１５μｍ角とした。本実施例のように、補助パターン２
ａが同位相のメインパターン１に挟まれると、補助パタ
ーン２ａにも斜入射照明の効果が大きく現れ、光強度が
強くなり、転写されない補助パターン寸法は０．１５μ
ｍが最大である。一方、図２５に示す従来の補助パター
ン法でも、やはり転写されない補助パターン寸法は０．
１５μｍであった。
光した場合の結像面上での光強度分布を示す。第１およ
び第２の補助パターン２ａ、２ｂの寸法はいずれも０．
１５μｍ角とした。本実施例のように、補助パターン２
ａが同位相のメインパターン１に挟まれると、補助パタ
ーン２ａにも斜入射照明の効果が大きく現れ、光強度が
強くなり、転写されない補助パターン寸法は０．１５μ
ｍが最大である。一方、図２５に示す従来の補助パター
ン法でも、やはり転写されない補助パターン寸法は０．
１５μｍであった。
【００６１】図２６に従来補助パターンマスク（補助パ
ターン寸法＝０．１５μｍ）を通常露光した場合の光強
度分布を示す。補助パターンの光強度は転写されると予
測される光強度レベルＩｅｄｇｅにかなり近いが、かろ
うじてＩｅｄｇｅを越えず０．１５μｍ補助パターンは
使用可能である。従って、このような配列の場合の通常
露光のジャストフォーカス時では、補助パターンの寸法
拡大の効果はあまり得られないが、図９に示す本実施例
の光強度分布と図２６に示す従来補助パターンの光強度
分布を比較すると、デフォーカス時には補助パターン部
の光強度の低下に大きな差が認められる。
ターン寸法＝０．１５μｍ）を通常露光した場合の光強
度分布を示す。補助パターンの光強度は転写されると予
測される光強度レベルＩｅｄｇｅにかなり近いが、かろ
うじてＩｅｄｇｅを越えず０．１５μｍ補助パターンは
使用可能である。従って、このような配列の場合の通常
露光のジャストフォーカス時では、補助パターンの寸法
拡大の効果はあまり得られないが、図９に示す本実施例
の光強度分布と図２６に示す従来補助パターンの光強度
分布を比較すると、デフォーカス時には補助パターン部
の光強度の低下に大きな差が認められる。
【００６２】このように、本実施例ではデフォーカスに
より、急激に補助パターン部の光強度が低下しているた
め、デフォーカスをした光強度を重ねる多段焦点階露光
を行うことで補助パターンの転写を防止することができ
る。一方、従来法では、補助パターン部の光強度低下が
メインパターン部の光強度低下より少ないので、デフォ
ーカスした光強度を重ねても補助パターンの転写は防止
できない。
より、急激に補助パターン部の光強度が低下しているた
め、デフォーカスをした光強度を重ねる多段焦点階露光
を行うことで補助パターンの転写を防止することができ
る。一方、従来法では、補助パターン部の光強度低下が
メインパターン部の光強度低下より少ないので、デフォ
ーカスした光強度を重ねても補助パターンの転写は防止
できない。
【００６３】図１０に図８のフォトマスクを用いて多段
階露光を行った場合の光強度分布を示す。露光回数２回
で焦点間隔１μｍの多段階露光をおこなった図１０にお
いて、デフォーカス＝０μｍとは、通常露光のデフォー
カス＝±０．５を重ね合わせたものであり、デフォーカ
ス＝０．２μｍの光強度は通常露光のデフォーカス＝−
０．３μｍと０．７μｍの光強度分布の合成である。図
１０に示すように、本実施例のフォトマスクと露光方法
により、補助パターン部の光強度を低下させることがで
き、この多段階焦点露光を用いた場合には補助パターン
の限界寸法はメインパターンと同じ０．２μｍまで拡大
することが可能となる。なお、図１１に、補助パターン
寸法を０．２μｍとした場合の光強度分布を示す。
階露光を行った場合の光強度分布を示す。露光回数２回
で焦点間隔１μｍの多段階露光をおこなった図１０にお
いて、デフォーカス＝０μｍとは、通常露光のデフォー
カス＝±０．５を重ね合わせたものであり、デフォーカ
ス＝０．２μｍの光強度は通常露光のデフォーカス＝−
０．３μｍと０．７μｍの光強度分布の合成である。図
１０に示すように、本実施例のフォトマスクと露光方法
により、補助パターン部の光強度を低下させることがで
き、この多段階焦点露光を用いた場合には補助パターン
の限界寸法はメインパターンと同じ０．２μｍまで拡大
することが可能となる。なお、図１１に、補助パターン
寸法を０．２μｍとした場合の光強度分布を示す。
【００６４】図２７に従来補助パターンマスク（補助パ
ターン寸法＝０．１５μｍ）を多段階焦点露光した場合
の光強度分布を示す。従来の補助パターンマスクでは、
多段階露光を行うことにより逆に補助パターンの転写性
が高まり、０．１５μｍの補助パターンも使用できない
ことが判る。従来補助パターンマスクを多段階焦点露光
で用いる際の最大補助パターン寸法は０．１３μｍであ
った。図２８に０．１３μｍ寸法の従来補助パターンマ
スクの多段階焦点露光での光強度分布を示す。
ターン寸法＝０．１５μｍ）を多段階焦点露光した場合
の光強度分布を示す。従来の補助パターンマスクでは、
多段階露光を行うことにより逆に補助パターンの転写性
が高まり、０．１５μｍの補助パターンも使用できない
ことが判る。従来補助パターンマスクを多段階焦点露光
で用いる際の最大補助パターン寸法は０．１３μｍであ
った。図２８に０．１３μｍ寸法の従来補助パターンマ
スクの多段階焦点露光での光強度分布を示す。
【００６５】以上の効果を、前記した第１の実施例と同
様に、コントラストとデフォーカスの関係を用いて説明
すると、図１１（ｂ）の多段階焦点露光におけるコント
ラストとデフォーカスの関係を示す図からわかるよう
に、従来法では焦点深度は±０．８１μｍであるのに対
し、本実施例では±１．０５μｍまで焦点深度を大きく
することが可能となる。
様に、コントラストとデフォーカスの関係を用いて説明
すると、図１１（ｂ）の多段階焦点露光におけるコント
ラストとデフォーカスの関係を示す図からわかるよう
に、従来法では焦点深度は±０．８１μｍであるのに対
し、本実施例では±１．０５μｍまで焦点深度を大きく
することが可能となる。
【００６６】［実施例５］次に、本発明の第５の実施例
に係るフォトマスクについて図１２乃至図１４を参照し
て説明する。図１２は、第５の実施例のフォトマスクの
一部を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＨ−Ｈ′線における断面図、（ｃ）はＩ−Ｉ′線にお
ける断面図であり、図１３は、図１２の補助パターンを
上下方向と左右方向とで異なるサイズに設定した場合を
示す平面図である。第５の実施例と前記した第１及び第
２の実施例との相違点は、本実施例では、ＤＲＡＭでよ
く見られるレイアウトでメインパターン１が周期的に繰
り返される場合について記載するものであり、その他の
照明条件、露光条件等は前記した第１及び第２の実施例
等と同様である。
に係るフォトマスクについて図１２乃至図１４を参照し
て説明する。図１２は、第５の実施例のフォトマスクの
一部を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＨ−Ｈ′線における断面図、（ｃ）はＩ−Ｉ′線にお
ける断面図であり、図１３は、図１２の補助パターンを
上下方向と左右方向とで異なるサイズに設定した場合を
示す平面図である。第５の実施例と前記した第１及び第
２の実施例との相違点は、本実施例では、ＤＲＡＭでよ
く見られるレイアウトでメインパターン１が周期的に繰
り返される場合について記載するものであり、その他の
照明条件、露光条件等は前記した第１及び第２の実施例
等と同様である。
【００６７】第５の実施例は、図２９（ａ）に示すＤＲ
ＡＭのビットコンタクトアレイのような繰り返しパター
ンに本発明を適用したものであり、図１２に示すよう
に、第１のメインパターン１ａの上下及び左右に第１の
メインパターン１ａと同位相の第１の補助パターン２ａ
を配置し、第１のメインパターン１ａの斜め４５度方向
（第１の補助パターン２ａの上下左右方向）に第１の補
助パターン２ａと逆位相の第２の補助パターン２ｂを配
置し、更に第２の補助パターン２ｂと相隣り合う部分に
は第２の補助パターン２ｂと同位相（第１のメインパタ
ーン１ａと逆位相）の第２のメインパターン１ｂを配置
するものである。
ＡＭのビットコンタクトアレイのような繰り返しパター
ンに本発明を適用したものであり、図１２に示すよう
に、第１のメインパターン１ａの上下及び左右に第１の
メインパターン１ａと同位相の第１の補助パターン２ａ
を配置し、第１のメインパターン１ａの斜め４５度方向
（第１の補助パターン２ａの上下左右方向）に第１の補
助パターン２ａと逆位相の第２の補助パターン２ｂを配
置し、更に第２の補助パターン２ｂと相隣り合う部分に
は第２の補助パターン２ｂと同位相（第１のメインパタ
ーン１ａと逆位相）の第２のメインパターン１ｂを配置
するものである。
【００６８】すなわち、本実施例では、位相差が０又は
３６０度の整数倍の関係にある第１のメインパターン１
と第１の補助パターン２ａとにより構成されるグループ
と、位相が第１のメインパターン１（又は第１の補助パ
ターン２ａ）に対して１８０度ずれた第２のメインパタ
ーン１と第２の補助パターン２ｂとにより構成されるグ
ループとが、第１及び第２の補助パターン同士が隣り合
うように繰り返し配列されたものであり、図１２（ａ）
に即して述べると、第１のメインパターン１の上下方向
（列方向）には第１のメインパターン１と第１の補助パ
ターン２ａとが交互に並び、その横の列には第１の補助
パターン２ａと第２の補助パターン２ｂが交互に並び、
更にその横の列には第２のメインパターン１と第２の補
助パターン２ｂとが交互に並ぶように配列されている。
３６０度の整数倍の関係にある第１のメインパターン１
と第１の補助パターン２ａとにより構成されるグループ
と、位相が第１のメインパターン１（又は第１の補助パ
ターン２ａ）に対して１８０度ずれた第２のメインパタ
ーン１と第２の補助パターン２ｂとにより構成されるグ
ループとが、第１及び第２の補助パターン同士が隣り合
うように繰り返し配列されたものであり、図１２（ａ）
に即して述べると、第１のメインパターン１の上下方向
（列方向）には第１のメインパターン１と第１の補助パ
ターン２ａとが交互に並び、その横の列には第１の補助
パターン２ａと第２の補助パターン２ｂが交互に並び、
更にその横の列には第２のメインパターン１と第２の補
助パターン２ｂとが交互に並ぶように配列されている。
【００６９】このような配列にすることによって、第１
のメインパターン１と第１の補助パターン２ａ、又は、
第２のメインパターン１と第２の補助パターン２ｂと
は、前記した第１の実施例と同様に光強度のコントラス
トを強める関係になり、第１の補助パターン２ａと第２
の補助パターン２ｂ同士は位相が逆転して繰り返されて
いるために、補助パターン同士の光強度のコントラスト
を弱める関係となっている。
のメインパターン１と第１の補助パターン２ａ、又は、
第２のメインパターン１と第２の補助パターン２ｂと
は、前記した第１の実施例と同様に光強度のコントラス
トを強める関係になり、第１の補助パターン２ａと第２
の補助パターン２ｂ同士は位相が逆転して繰り返されて
いるために、補助パターン同士の光強度のコントラスト
を弱める関係となっている。
【００７０】なお、３方を逆位相のパターンで囲まれる
補助パターンは寸法をより大きくしても半導体基板上に
は転写されにくいが、同位相のメインパターンで挟まれ
る補助パターンは寸法を小さくする必要がある。そこ
で、図１３に示すように、同位相のメインパターンで挟
まれる補助パターンは３方を逆位相のパターンで囲まれ
る補助パターンより小さくすることが好ましく、多重焦
点露光を用いる場合は、３方を逆位相のパターンで囲ま
れる補助パターンの寸法は０．２μｍ、同位相のメイン
パターンで挟まれる補助パターンの寸法は０．１５μｍ
としている。
補助パターンは寸法をより大きくしても半導体基板上に
は転写されにくいが、同位相のメインパターンで挟まれ
る補助パターンは寸法を小さくする必要がある。そこ
で、図１３に示すように、同位相のメインパターンで挟
まれる補助パターンは３方を逆位相のパターンで囲まれ
る補助パターンより小さくすることが好ましく、多重焦
点露光を用いる場合は、３方を逆位相のパターンで囲ま
れる補助パターンの寸法は０．２μｍ、同位相のメイン
パターンで挟まれる補助パターンの寸法は０．１５μｍ
としている。
【００７１】図１４に従来の補助パターンと本実施例の
コントラストとデフォーカスの関係を示す。従来の補助
パターンマスクでは、転写されない最大の補助パターン
寸法は０．１３μｍであり、このとき焦点深度は±０．
８３μｍであるのに対し、本実施例では±１．１μｍに
焦点深度が拡大している。
コントラストとデフォーカスの関係を示す。従来の補助
パターンマスクでは、転写されない最大の補助パターン
寸法は０．１３μｍであり、このとき焦点深度は±０．
８３μｍであるのに対し、本実施例では±１．１μｍに
焦点深度が拡大している。
【００７２】このように、周期的に繰り返されるパター
ンの場合でも、第１の補助パターン２ａ及び第２の補助
パターン２ｂのレイアウトを工夫して、位相の異なる補
助パターン同士が互いに配置されるようにすることによ
って、図２９（ｂ）に示す従来のレイアウトに比べてメ
インパターン１のコントラストを強め、補助パターンの
光強度を弱めることができるため、フォーカスマージン
を大きくすることが可能となる。
ンの場合でも、第１の補助パターン２ａ及び第２の補助
パターン２ｂのレイアウトを工夫して、位相の異なる補
助パターン同士が互いに配置されるようにすることによ
って、図２９（ｂ）に示す従来のレイアウトに比べてメ
インパターン１のコントラストを強め、補助パターンの
光強度を弱めることができるため、フォーカスマージン
を大きくすることが可能となる。
【００７３】なお、本実施例においては第２のメインパ
ターン１も位相差を設けるためにフォトマスクをエッチ
ングして形成しているが、メインパターン１において
は、勾配が急峻な段差部はメインパターン１自体の光強
度を弱めてしまうために、その影響を緩和する目的で、
遮光膜がエッチング段差を覆うような形状としている。
このような遮光膜がオーバーハングする構造は、透明基
板をＣＨＦ3等のガスで異方性エッチングした後にバッ
ファードフッ酸等のエッチング液で等方性エッチングす
ることによって形成することができる。
ターン１も位相差を設けるためにフォトマスクをエッチ
ングして形成しているが、メインパターン１において
は、勾配が急峻な段差部はメインパターン１自体の光強
度を弱めてしまうために、その影響を緩和する目的で、
遮光膜がエッチング段差を覆うような形状としている。
このような遮光膜がオーバーハングする構造は、透明基
板をＣＨＦ3等のガスで異方性エッチングした後にバッ
ファードフッ酸等のエッチング液で等方性エッチングす
ることによって形成することができる。
【００７４】［実施例６］次に、本発明の第６の実施例
に係るフォトマスクについて図１５及び図１６を参照し
て説明する。図１５は、第６の実施例のフォトマスクの
一部を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＪ−Ｊ′線における断面図である。また、図１６は、
図１５のフォトマスクを用いて露光を行った場合の効果
を説明する図である。第６の実施例は、前記した第１及
び第２の実施例の補助パターンの配列を繰り返し外側に
拡張した場合について記載するものであり、その他の照
明条件、露光条件等は前記した第１の実施例と同様であ
る。
に係るフォトマスクについて図１５及び図１６を参照し
て説明する。図１５は、第６の実施例のフォトマスクの
一部を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＪ−Ｊ′線における断面図である。また、図１６は、
図１５のフォトマスクを用いて露光を行った場合の効果
を説明する図である。第６の実施例は、前記した第１及
び第２の実施例の補助パターンの配列を繰り返し外側に
拡張した場合について記載するものであり、その他の照
明条件、露光条件等は前記した第１の実施例と同様であ
る。
【００７５】第６の実施例は、図１５に示すように、メ
インパターン１の図における上下左右にメインパターン
１と同位相（位相差０又は３６０度の整数倍、本実施例
では３６０度）の第１の補助パターン２ａを配置し、メ
インパターン１の斜め４５度方向（第１の補助パターン
２ａの上下左右のいずれかの位置）に第１の補助パター
ン２ａと位相が反転した第２の補助パターン２ｂを配置
し、更に、これら第１の補助パターン２ａ又は第２の補
助パターン２ｂと相隣り合う外側の部分には、互いに位
相が反転した補助パターンを順次配置するものである。
インパターン１の図における上下左右にメインパターン
１と同位相（位相差０又は３６０度の整数倍、本実施例
では３６０度）の第１の補助パターン２ａを配置し、メ
インパターン１の斜め４５度方向（第１の補助パターン
２ａの上下左右のいずれかの位置）に第１の補助パター
ン２ａと位相が反転した第２の補助パターン２ｂを配置
し、更に、これら第１の補助パターン２ａ又は第２の補
助パターン２ｂと相隣り合う外側の部分には、互いに位
相が反転した補助パターンを順次配置するものである。
【００７６】前記した第１から第２の実施例では、メイ
ンパターン１の周囲に設けた第１の補助パターン２ａ又
は第２の補助パターン２ｂの片側には補助パターンはな
いため、第１の補助パターン２ａ又は第２の補助パター
ン２ｂ自体のコントラストを完全には低減させることが
できないが、本実施例では、第１の補助パターン２ａ又
は第２の補助パターン２ｂの外側には必ず位相が反転し
た補助パターンが配置されているため、補助パターン自
体のコントラストを十分に小さくすることが可能とな
る。
ンパターン１の周囲に設けた第１の補助パターン２ａ又
は第２の補助パターン２ｂの片側には補助パターンはな
いため、第１の補助パターン２ａ又は第２の補助パター
ン２ｂ自体のコントラストを完全には低減させることが
できないが、本実施例では、第１の補助パターン２ａ又
は第２の補助パターン２ｂの外側には必ず位相が反転し
た補助パターンが配置されているため、補助パターン自
体のコントラストを十分に小さくすることが可能とな
る。
【００７７】図１６に示すように、先に示した周期パタ
ーンの実施例と同様に、完全に孤立した０．２μｍ角の
メインパターン１に対して複数周回の補助パターンを配
置する場合にも０．１７μｍ角まで第１の補助パターン
２ａのサイズを大きくすることができるが、図３０に示
す第１の補助パターンのみが全体に配置される従来例で
は、光強度分布は図３１のようになり、０．１５μｍ角
が第１の補助パターンのサイズの限界となる。
ーンの実施例と同様に、完全に孤立した０．２μｍ角の
メインパターン１に対して複数周回の補助パターンを配
置する場合にも０．１７μｍ角まで第１の補助パターン
２ａのサイズを大きくすることができるが、図３０に示
す第１の補助パターンのみが全体に配置される従来例で
は、光強度分布は図３１のようになり、０．１５μｍ角
が第１の補助パターンのサイズの限界となる。
【００７８】このように、本実施例の構成では、第１の
補助パターン２ａ又は第２の補助パターン２ｂは、メイ
ンパターン１に隣接するものを除き位相が反転した補助
パターンで周囲が囲まれるために、４点照明におけるコ
ントラストの低減を十分に発揮することができ、前記し
た実施例よりも更にフォーカスマージンを大きく取るこ
とができる。
補助パターン２ａ又は第２の補助パターン２ｂは、メイ
ンパターン１に隣接するものを除き位相が反転した補助
パターンで周囲が囲まれるために、４点照明におけるコ
ントラストの低減を十分に発揮することができ、前記し
た実施例よりも更にフォーカスマージンを大きく取るこ
とができる。
【００７９】なお、上記した第２乃至第６の実施例にお
いても、前記した第１の実施例と同様に、輪帯照明法を
用いても上述した効果が得られ、等倍Ｘ線露光の透過型
マスクやＥＵＶ露光等の反射型マスクにも同様に適用で
きる。これらのＸ線マスクの透過型マスクあるいは反射
型マスクにおいても、位相シフトマスクと同様に露光波
長に対して吸収の少ない材料を用いて第２の補助パター
ンの位相を反転させることで同様の効果を得ることがで
きる。
いても、前記した第１の実施例と同様に、輪帯照明法を
用いても上述した効果が得られ、等倍Ｘ線露光の透過型
マスクやＥＵＶ露光等の反射型マスクにも同様に適用で
きる。これらのＸ線マスクの透過型マスクあるいは反射
型マスクにおいても、位相シフトマスクと同様に露光波
長に対して吸収の少ない材料を用いて第２の補助パター
ンの位相を反転させることで同様の効果を得ることがで
きる。
【００８０】また、メインパターン１と第１の補助パタ
ーン２ａとが結像面上において実質的に位相が逆転し、
第２の補助パターン２ｂと第１の補助パターン２ａとが
結像面上において実質的に同位相であればよく、従っ
て、位相のずれが生じない照明法を用いる場合には、フ
ォトマスクのエッチング量、又は位相シフトマスクのＳ
ＯＧ膜の膜厚を変えることによっても上記と同様な効果
を得ることもできる。
ーン２ａとが結像面上において実質的に位相が逆転し、
第２の補助パターン２ｂと第１の補助パターン２ａとが
結像面上において実質的に同位相であればよく、従っ
て、位相のずれが生じない照明法を用いる場合には、フ
ォトマスクのエッチング量、又は位相シフトマスクのＳ
ＯＧ膜の膜厚を変えることによっても上記と同様な効果
を得ることもできる。
【００８１】更に、本実施例では、メインパターン１と
第１の補助パターン２ａ及び第２の補助パターン２ｂが
正方形の抜きパターンの例を示したが、本発明は上記形
状に限定されるものではなく、各々のパターンが円形、
多角形等の場合においても同様の効果が得られることは
明らかであり、第２の補助パターン２ｂを第１の補助パ
ターン２ａよりも小さくし、第２の補助パターン２ｂ自
体の転写を抑制することもできる。
第１の補助パターン２ａ及び第２の補助パターン２ｂが
正方形の抜きパターンの例を示したが、本発明は上記形
状に限定されるものではなく、各々のパターンが円形、
多角形等の場合においても同様の効果が得られることは
明らかであり、第２の補助パターン２ｂを第１の補助パ
ターン２ａよりも小さくし、第２の補助パターン２ｂ自
体の転写を抑制することもできる。
【００８２】［実施例７］次に、本発明の第７の実施例
に係るフォトマスクについて図１７を参照して説明す
る。図１７は、第７の実施例のフォトマスクの一部を表
す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＫ−
Ｋ′線における断面図である。第７の実施例は、前記し
た実施例とは異なり、ライン状のパターンに適用した場
合について記載するものであり、そのため、照明条件は
これまで異なりなり、一方向パターンに適した２点照明
を用いる。２点照明とは４点照明の開口の代わりに、照
明光学系の絞り上において、対象とするラインパターン
と直角の軸上の２つの開口を用いて照明する照明方法で
ある。そのため、一方向のパターンに限っては最大の焦
点深度が得られる。
に係るフォトマスクについて図１７を参照して説明す
る。図１７は、第７の実施例のフォトマスクの一部を表
す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＫ−
Ｋ′線における断面図である。第７の実施例は、前記し
た実施例とは異なり、ライン状のパターンに適用した場
合について記載するものであり、そのため、照明条件は
これまで異なりなり、一方向パターンに適した２点照明
を用いる。２点照明とは４点照明の開口の代わりに、照
明光学系の絞り上において、対象とするラインパターン
と直角の軸上の２つの開口を用いて照明する照明方法で
ある。そのため、一方向のパターンに限っては最大の焦
点深度が得られる。
【００８３】第７の実施例は、図１７に示すように、ラ
イン状の第１のメインパターン１の両側にメインパター
ン１と同位相（位相差０又は３６０度の整数倍、本実施
例では３６０度）のライン状の第１の補助パターン２ａ
を配置し、更に、第１の補助パターン２ａの両側に第１
の補助パターン２ａと位相が反転したライン状の第２の
補助パターン２ｂを配置するものである。
イン状の第１のメインパターン１の両側にメインパター
ン１と同位相（位相差０又は３６０度の整数倍、本実施
例では３６０度）のライン状の第１の補助パターン２ａ
を配置し、更に、第１の補助パターン２ａの両側に第１
の補助パターン２ａと位相が反転したライン状の第２の
補助パターン２ｂを配置するものである。
【００８４】本実施例においても、光の照射方向とライ
ンと直交する方向を一致させることによって、メインパ
ターン１はその両側に配置された第１の補助パターン２
ａによって光強度のコントラストを強められ、第１の補
助パターン２ａはメインパター１と反対方向に配置され
た位相が反転した第２の補助パターン２ｂによってコン
トラストが弱められるため、上述した実施例と同様に、
フォーカスマージンを大きく取ることができ、段差の大
きい半導体基板に対しても良好なパターンを形成するこ
とができる。
ンと直交する方向を一致させることによって、メインパ
ターン１はその両側に配置された第１の補助パターン２
ａによって光強度のコントラストを強められ、第１の補
助パターン２ａはメインパター１と反対方向に配置され
た位相が反転した第２の補助パターン２ｂによってコン
トラストが弱められるため、上述した実施例と同様に、
フォーカスマージンを大きく取ることができ、段差の大
きい半導体基板に対しても良好なパターンを形成するこ
とができる。
【００８５】また、メインパターン１とその両側に配置
される第１の補助パターン２ａとが結像面上において実
質的に位相が逆転し、第１の補助パターン２ａと更にそ
の外側に配置される第２の補助パターン２ｂとが結像面
上において実質的に同位相であればよく、また、第２の
補助パターン２ｂを第１の補助パターン２ａよりも細く
し、第２の補助パターン２ｂ自体の転写を抑制すること
もできる。
される第１の補助パターン２ａとが結像面上において実
質的に位相が逆転し、第１の補助パターン２ａと更にそ
の外側に配置される第２の補助パターン２ｂとが結像面
上において実質的に同位相であればよく、また、第２の
補助パターン２ｂを第１の補助パターン２ａよりも細く
し、第２の補助パターン２ｂ自体の転写を抑制すること
もできる。
【００８６】［実施例８］次に、本発明の第８の実施例
に係るフォトマスクについて図１８及び図１９を参照し
て説明する。図１８は、第８の実施例のフォトマスクの
一部を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＬ−Ｌ′線における断面図である。第８の実施例は、
前記した実施例とは異なり、位相シフトマスクに適用し
た場合について記載するものであり、そのため、照明条
件はこれまで異なりなり、干渉性の高い小σ照明（σ＝
０．３）を用いる。
に係るフォトマスクについて図１８及び図１９を参照し
て説明する。図１８は、第８の実施例のフォトマスクの
一部を表す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＬ−Ｌ′線における断面図である。第８の実施例は、
前記した実施例とは異なり、位相シフトマスクに適用し
た場合について記載するものであり、そのため、照明条
件はこれまで異なりなり、干渉性の高い小σ照明（σ＝
０．３）を用いる。
【００８７】図１８に示すように、０．１６μｍのライ
ン状開口パターンをメインパターン１とし、寸法０．１
３μｍの第１の補助パターン２ａおよび第２の補助パタ
ーン２ｂをピッチ０．３２μｍで配置している。位相シ
フトマスクで用いられる小σ照明では、マスクに対して
垂直に光が入射するため、メインパターン１と第１の補
助パターン２ａの位相を１８０度反転させることで斜入
射照明と同じ２光束干渉と呼ばれる結像状態を実現して
いる。そして、ここでは第１の補助パターン２ａの光強
度を低下させるため、同位相の第２の補助パターン２ｂ
を配置した。
ン状開口パターンをメインパターン１とし、寸法０．１
３μｍの第１の補助パターン２ａおよび第２の補助パタ
ーン２ｂをピッチ０．３２μｍで配置している。位相シ
フトマスクで用いられる小σ照明では、マスクに対して
垂直に光が入射するため、メインパターン１と第１の補
助パターン２ａの位相を１８０度反転させることで斜入
射照明と同じ２光束干渉と呼ばれる結像状態を実現して
いる。そして、ここでは第１の補助パターン２ａの光強
度を低下させるため、同位相の第２の補助パターン２ｂ
を配置した。
【００８８】図１９に本実施例の光強度分布を、図３２
に第１の補助パターンのみをメインパターン１の両側に
設けた従来の補助パターン位相シフトマスクの光強度分
布を示す。本実施例では、０．１２μｍの補助パターン
は半導体基板に転写されないが、従来の補助パターンに
おいては、補助パターン同士が位相シフトマスクの効果
で光強度を強め合うため、補助パターンの寸法は０．０
９μｍが転写されない限界であるため、本実施例の構成
により転写されすに適用できる補助パターンの寸法を大
きくすることができる。
に第１の補助パターンのみをメインパターン１の両側に
設けた従来の補助パターン位相シフトマスクの光強度分
布を示す。本実施例では、０．１２μｍの補助パターン
は半導体基板に転写されないが、従来の補助パターンに
おいては、補助パターン同士が位相シフトマスクの効果
で光強度を強め合うため、補助パターンの寸法は０．０
９μｍが転写されない限界であるため、本実施例の構成
により転写されすに適用できる補助パターンの寸法を大
きくすることができる。
【００８９】上記した各実施例では、本発明の効果が得
られる代表的なパターンレイアウトについて記載した
が、本発明は、第１の補助パターン２ａがメインパター
ン１のコントラストを強め、第２の補助パターン２ｂが
第１の補助パターン２ａのコントラストを弱めるように
配置されていればよく、従って、メインパターン１のサ
イズ及び配置に応じて変更されるレイアウトは上記技術
的思想に含まれるものである。
られる代表的なパターンレイアウトについて記載した
が、本発明は、第１の補助パターン２ａがメインパター
ン１のコントラストを強め、第２の補助パターン２ｂが
第１の補助パターン２ａのコントラストを弱めるように
配置されていればよく、従って、メインパターン１のサ
イズ及び配置に応じて変更されるレイアウトは上記技術
的思想に含まれるものである。
【００９０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板に転写すべきパターンの周囲に補助パターンを設け
てメインパターンの結像面上の光強度分布を改善するフ
ォトマスクにおいて、補助パターンの光強度を弱めて転
写を防止し、かつ、メインパターンとのコントラストを
高めることによって焦点深度を大きくし、段差の大きい
多層配線基板に対しても良好な微細レジストパターンを
形成することができるという効果を奏する。
基板に転写すべきパターンの周囲に補助パターンを設け
てメインパターンの結像面上の光強度分布を改善するフ
ォトマスクにおいて、補助パターンの光強度を弱めて転
写を防止し、かつ、メインパターンとのコントラストを
高めることによって焦点深度を大きくし、段差の大きい
多層配線基板に対しても良好な微細レジストパターンを
形成することができるという効果を奏する。
【００９１】その理由は、変形照明法を適用するフォト
マスクにおいては、メインパターンの周囲にメインパタ
ーンと同位相の第１の補助パターンを配置し、更に、第
１の補助パターンの周囲に第１の補助パターンと位相が
反転した第２の補助パターンを配置することによって、
メインパターンと第１の補助パターンとの関係におい
て、メインパターンのコントラストを向上させるととも
に、第１の補助パターンと第２の補助パターンとの関係
において、第１の補助パターンのコントラストを弱める
ことができ、従って、焦点位置のずれが大きくなっても
メインパターンは十分なコントラストを維持することが
できるからである。
マスクにおいては、メインパターンの周囲にメインパタ
ーンと同位相の第１の補助パターンを配置し、更に、第
１の補助パターンの周囲に第１の補助パターンと位相が
反転した第２の補助パターンを配置することによって、
メインパターンと第１の補助パターンとの関係におい
て、メインパターンのコントラストを向上させるととも
に、第１の補助パターンと第２の補助パターンとの関係
において、第１の補助パターンのコントラストを弱める
ことができ、従って、焦点位置のずれが大きくなっても
メインパターンは十分なコントラストを維持することが
できるからである。
【図１】本発明の第１の実施例に係るフォトマスクの構
成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図、
（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図である。
成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図、
（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るフォトマスクを用
いた場合の効果を説明する図であり、（ａ）は、結像面
における光強度分布を示す図、（ｂ）は、フォーカス位
置ずれに対するメインパターンのコントラストを示す図
である。
いた場合の効果を説明する図であり、（ａ）は、結像面
における光強度分布を示す図、（ｂ）は、フォーカス位
置ずれに対するメインパターンのコントラストを示す図
である。
【図３】本発明の第２の実施例に係るフォトマスクの構
成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ′線における断面図、
（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ′線における断面図である。
成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ′線における断面図、
（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ′線における断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係るフォトマスクの段
差部分での透過光の位相の乱れを模式的に説明するため
の図ある。
差部分での透過光の位相の乱れを模式的に説明するため
の図ある。
【図５】本発明の第３の実施例に係るフォトマスクの構
成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ′線における断面図であ
る。
成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ′線における断面図であ
る。
【図６】本発明の第３の実施例に係るフォトマスクの透
明膜形成領域を説明するための上面図である。
明膜形成領域を説明するための上面図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係るフォトマスクを用
いた場合の効果を説明する図であり、（ａ）は、結像面
における光強度分布を示す図、（ｂ）は、フォーカス位
置ずれに対するメインパターンのコントラストを示す図
である。
いた場合の効果を説明する図であり、（ａ）は、結像面
における光強度分布を示す図、（ｂ）は、フォーカス位
置ずれに対するメインパターンのコントラストを示す図
である。
【図８】本発明の第４の実施例に係るフォトマスクの構
成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ′線における断面図、
（ｃ）は（ａ）のＧ−Ｇ′線における断面図である。
成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ′線における断面図、
（ｃ）は（ａ）のＧ−Ｇ′線における断面図である。
【図９】本発明の第４の実施例に係るフォトマスクを用
いた場合の結像面における光強度分布を示す図である。
いた場合の結像面における光強度分布を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係るフォトマスクを
用いて多段階焦点露光を行った場合の結像面における光
強度分布を示す図である。
用いて多段階焦点露光を行った場合の結像面における光
強度分布を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施例に係るフォトマスクを
用いて多段階焦点露光を行った場合の効果を説明する図
であり、（ａ）は、結像面における光強度分布を示す
図、（ｂ）は、フォーカス位置ずれに対するメインパタ
ーンのコントラストを示す図である。
用いて多段階焦点露光を行った場合の効果を説明する図
であり、（ａ）は、結像面における光強度分布を示す
図、（ｂ）は、フォーカス位置ずれに対するメインパタ
ーンのコントラストを示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施例に係るフォトマスクの
構成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ′線における断面図、
（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ′線における断面図である。
構成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ′線における断面図、
（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ′線における断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施例に係るフォトマスクの
他の構成を模式的に説明するための上面図である。
他の構成を模式的に説明するための上面図である。
【図１４】図１２のフォトマスクを用いた場合の結像面
におけるフォーカス位置ずれに対するメインパターンの
コントラストを示す図である。
におけるフォーカス位置ずれに対するメインパターンの
コントラストを示す図である。
【図１５】本発明の第６の実施例に係るフォトマスクの
構成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ′線における断面図であ
る。
構成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ′線における断面図であ
る。
【図１６】本発明の第６の実施例に係るフォトマスクを
用いて露光を行った場合の効果を説明する図であり、
（ａ）は、結像面における光強度分布を示す図、（ｂ）
は、フォーカス位置ずれに対するメインパターンのコン
トラストを示す図である。
用いて露光を行った場合の効果を説明する図であり、
（ａ）は、結像面における光強度分布を示す図、（ｂ）
は、フォーカス位置ずれに対するメインパターンのコン
トラストを示す図である。
【図１７】本発明の第７の実施例に係るフォトマスクの
構成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ′線における断面図であ
る。
構成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ′線における断面図であ
る。
【図１８】本発明の第８の実施例に係るフォトマスクの
構成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ′線における断面図であ
る。
構成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上面
図、（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ′線における断面図であ
る。
【図１９】図１８のフォトマスクを用いた場合の結像面
における光強度分布を説明するための図である。
における光強度分布を説明するための図である。
【図２０】従来のフォトマスクの構成を模式的に説明す
るための図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｍ−Ｍ′線における断面図である。
るための図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｍ−Ｍ′線における断面図である。
【図２１】図２０のフォトマスクを用いた場合の結像面
における光強度分布を説明するための図である。
における光強度分布を説明するための図である。
【図２２】従来のフォトマスクの構成を模式的に説明す
るための図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｎ−Ｎ′線における断面図である。
るための図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｎ−Ｎ′線における断面図である。
【図２３】第３の実施例に対応する従来のフォトマスク
の構成を模式的に説明するための図である。
の構成を模式的に説明するための図である。
【図２４】図２３のフォトマスクを用いた場合の結像面
における光強度分布を説明するための図である。
における光強度分布を説明するための図である。
【図２５】第４の実施例に対応する従来のフォトマスク
の構成を模式的に説明するための図である。
の構成を模式的に説明するための図である。
【図２６】図２５のフォトマスクを用いた場合の結像面
における光強度分布を説明するための図である。
における光強度分布を説明するための図である。
【図２７】図２５のフォトマスクを用い、多段階焦点露
光を行った場合の結像面における光強度分布を説明する
ための図である。
光を行った場合の結像面における光強度分布を説明する
ための図である。
【図２８】図２５のフォトマスクを用い、多段階焦点露
光を行った場合の結像面における光強度分布を説明する
ための図である。
光を行った場合の結像面における光強度分布を説明する
ための図である。
【図２９】第５の実施例に対応するＤＲＡＭのビットコ
ンタクトアレイを示す平面図であり、（ａ）はコンタク
トアレイのみ、（ｂ）は補助パターンを配置した状態を
示す図である。
ンタクトアレイを示す平面図であり、（ａ）はコンタク
トアレイのみ、（ｂ）は補助パターンを配置した状態を
示す図である。
【図３０】第６の実施例に対応する従来のフォトマスク
の構成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上
面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ′線における断面図であ
る。
の構成を模式的に説明するための図であり、（ａ）は上
面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ′線における断面図であ
る。
【図３１】図３０のフォトマスクを用いて露光を行った
場合の結像面における光強度分布を説明するための図で
ある。
場合の結像面における光強度分布を説明するための図で
ある。
【図３２】第８の実施例に対応する従来のフォトマスク
を用いた場合の結像面における光強度分布を説明するた
めの図である。
を用いた場合の結像面における光強度分布を説明するた
めの図である。
１ メインパターン １ａ 第１のメインパターン １ｂ 第２のメインパターン ２ 補助パターン ２ａ 第１の補助パターン ２ｂ 第１の補助パターン ３ 遮光膜 ４ 透明基板 ５ 透明膜
Claims (29)
- 【請求項１】転写すべき所望のメインパターンと、回折
により前記メインパターンと干渉効果を生じる複数の補
助パターンと、を含むフォトマスクであって、 前記複数の補助パターンが、該補助パターンを透過する
光の結像面上における位相、及びパターンサイズが相異
なる２以上のグループによって構成されている、ことを
特徴とするフォトマスク。 - 【請求項２】転写すべき所望のメインパターンと、 回折により前記メインパターンを透過する光の結像面上
におけるコントラストを強める第１の補助パターンと、 回折により前記第１の補助パターンを透過する光の結像
面上におけるコントラストを弱め、寸法が該第１の補助
パターン以下である第２の補助パターンと、を少なくと
も有する、ことを特徴とするフォトマスク。 - 【請求項３】転写すべき所望のメインパターンと、 結像面上において前記メインパターンと実質的に位相が
反転し、回折により前記メインパターンのコントラスト
を強める第１の補助パターンと、 結像面上において前記第１の補助パターンと実質的に同
位相で、前記第１の補助パターンのコントラストを弱
め、寸法が該第１の補助パターン以下である第２の補助
パターンと、を少なくとも有する、ことを特徴とするフ
ォトマスク。 - 【請求項４】転写すべき所望のメインパターンと、 前記メインパターンの少なくとも一方向に、該メインパ
ターンを透過する光の結像面上におけるコントラストを
強める関係となる間隔で配設された第１の補助パターン
と、 前記第１の補助パターンの少なくとも一方向に、回折に
より前記第１の補助パターンを透過する光の結像面上に
おけるコントラストを弱める関係となる間隔で配設され
た第２の補助パターンと、を有することを特徴とするフ
ォトマスク。 - 【請求項５】前記メインパターン、前記第１の補助パタ
ーン及び前記第２の補助パターンが、各々の中心が直線
で結ばれる位置関係となるように配列されている、こと
を特徴とする請求項４記載のフォトマスク。 - 【請求項６】前記メインパターンと前記第１の補助パタ
ーンの各中心を結ぶ１又は複数の直線と、前記第１の補
助パターンと前記第２の補助パターンの各中心を結ぶ１
又は複数の直線と、から構成される直線群が、互いに直
交する直線を少なくとも含むように、前記メインパター
ン、前記第１の補助パターン及び前記第２の補助パター
ンが配列されている、ことを特徴とする請求項４記載の
フォトマスク。 - 【請求項７】４点照明法を適用した露光において用いら
れる、請求項１乃至６のいずれか一に記載のフォトマス
ク。 - 【請求項８】輪帯照明法を適用した露光において用いら
れる、請求項１乃至６のいずれか一に記載のフォトマス
ク。 - 【請求項９】前記フォトマスクが位相シフトマスクであ
る、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記
載のフォトマスク。 - 【請求項１０】透明基板に形成された相隣り合うパター
ンを透過する光の位相を反転する斜入射照明法を適用し
た露光に用いられるフォトマスクにおいて、 転写すべき所望のメインパターンと、該メインパターン
と同一面若しくは３６０度のＫ倍（Ｋは０を含まない整
数）の位相差に相当する光路差を前記透明基板に設けた
第１の補助パターンと、該第１の補助パターンと１８０
度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の位相差に相
当する光路差を前記透明基板に設けた第２の補助パター
ンと、を含むことを特徴とするフォトマスク。 - 【請求項１１】透明基板に形成された相隣り合うパター
ンを透過する光の位相を反転する変形照明法を適用した
露光に用いられるフォトマスクにおいて、 転写すべき所望のメインパターンのマスク平面上におけ
る上下左右に所定の距離だけ離間して、前記メインパタ
ーンと同一面若しくは３６０度のＫ倍（Ｋは０を含まな
い整数）の位相差に相当する光路差を前記透明基板に設
けた４つの第１の補助パターンが配設され、 前記所望のパターンのマスク平面上における斜め４５度
方向であって、前記第１の補助パターンの上下左右のい
ずれかに対応する位置に、該第１の補助パターンと１８
０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の位相差に
相当する光路差を前記透明基板に設けた４つの第２の補
助パターンが配設される、ことを特徴とするフォトマス
ク。 - 【請求項１２】透明基板に形成された相隣り合うパター
ンを透過する光の位相を反転する変形照明法を適用した
露光に用いられるフォトマスクにおいて、 所定の間隔をおいて繰り返される、転写すべき複数のメ
インパターンを有し、 前記複数のメインパターンのうち、一のメインパターン
のマスク平面上における上下左右に所定の距離だけ離間
して、前記一のメインパターンと同一面若しくは３６０
度のＫ倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当する
光路差を前記透明基板に設けた４つの第１の補助パター
ンが配設され、前記所望のパターンのマスク平面上にお
ける斜め４５度方向であって、前記第１の補助パターン
の上下左右のいずれかに対応する位置に、該第１の補助
パターンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整
数）の位相差に相当する光路差を前記透明基板に設けた
４つの第２の補助パターンが配設されて、前記一のメイ
ンパターンと前記４つの第１の補助パターンと前記４つ
の第２の補助パターンとにより第１のグループを構成
し、 前記一のメインパターンと隣り合う他のメインパターン
は、前記一のメインパターンと位相が逆転し、かつ、該
他のメインパターンの上下左右に所定の距離だけ離間し
て、前記他のメインパターンと同一面若しくは３６０度
のＫ倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当する光
路差を前記透明基板に設けた４つの第２の補助パターン
が配設され、前記他のメインパターンのマスク平面上に
おける斜め４５度方向であって、前記第２の補助パター
ンの上下左右のいずれかに対応する位置に、該第２の補
助パターンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む
整数）の位相差に相当する光路差を前記透明基板に設け
た４つの第１の補助パターンが配設されて、前記他のメ
インパターンと前記４つの第１の補助パターンと前記４
つの第２の補助パターンとにより第２のグループを構成
し、 前記第１のグループと前記第２のグループとが、各々の
グループを構成する補助パターン同士が互いに位相が反
転する関係になるように、繰り返し配列されている、こ
とを特徴とするフォトマスク。 - 【請求項１３】透明基板に形成された相隣り合うパター
ンを透過する光の位相を反転する変形照明法を適用した
露光に用いられるフォトマスクにおいて、 所定の間隔をおいて升目状に繰り返される、転写すべき
複数のメインパターンを有し、 前記複数のメインパターンのうち、マスク平面上におけ
る上下左右に隣り合うメインパターンの間には、該メイ
ンパターンと同一面若しくは３６０度のＫ倍（Ｋは０を
含まない整数）の位相差に相当する光路差を前記透明基
板に設けた第１の補助パターンが配設され、 前記複数のメインパターンのうち、マスク平面上におけ
る斜め４５度方向に隣り合うメインパターンの間には、
該メインパターンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０
を含む整数）の位相差に相当する光路差を前記透明基板
に設けた第２の補助パターンが配設されている、ことを
特徴とするフォトマスク。 - 【請求項１４】透明基板に形成された相隣り合うパター
ンを透過する光の位相を反転する変形照明法を適用した
露光に用いられるフォトマスクにおいて、 所定の間隔をおいて繰り返される、転写すべき複数のメ
インパターンを有し、 前記複数のメインパターンのうち、一のメインパターン
のマスク平面上における上下左右に所定の距離だけ離間
して、前記一のメインパターンと同一面若しくは３６０
度のＫ倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当する
光路差を前記透明基板に設けた４つの第１の補助パター
ンが配設されて、前記一のメインパターンと前記４つの
第１の補助パターンとにより第１のグループを構成し、 前記一のメインパターンと隣り合う他のメインパターン
は、前記一のメインパターンと位相が逆転し、かつ、該
他のメインパターンの上下左右に所定の距離だけ離間し
て、前記他のメインパターンと同一面若しくは３６０度
のＫ倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当する光
路差を前記透明基板に設けた４つの第２の補助パターン
が配設されて、前記他のメインパターンと前記４つの第
２の補助パターンとにより第２のグループを構成し、 前記第１のグループを構成する前記第１の補助パターン
と前記第２のグループを構成する前記第２の補助パター
ンとが上下左右に相隣り合い、同一のグループを構成す
る補助パターン同士は相重なり合うように、繰り返し配
列されている、ことを特徴とするフォトマスク。 - 【請求項１５】前記４つの第１の補助パターンは、上下
のパターンと左右のパターンとが異なる寸法で形成さ
れ、 前記４つの第２の補助パターンは、上下のパターンと左
右のパターンとが異なる寸法で設定されている、ことを
特徴とする請求項１４記載のフォトマスク。 - 【請求項１６】透明基板に形成された相隣り合うパター
ンを透過する光の位相を反転する変形照明法を適用した
露光に用いられるフォトマスクにおいて、 転写すべき所望のメインパターンのマスク平面上におけ
る上下左右に、前記メインパターンと同一面若しくは３
６０度のＫ倍（Ｋは０を含まない整数）の位相差に相当
する光路差を前記透明基板に設けた４つの第１の補助パ
ターンが配設され、 前記所望のパターンのマスク平面上における斜め４５度
方向であって、前記第１の補助パターンの上下左右のい
ずれかに対応する位置に、該第１の補助パターンと１８
０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整数）の位相差に
相当する光路差を前記透明基板に設けた４つの第２の補
助パターンが配設され、 かつ、前記第１及び第２の補助パターンの外側には、相
隣り合う補助パターン同士が互いに位相が反転するよう
に補助パターンが繰り返し配置される、ことを特徴とす
るフォトマスク。 - 【請求項１７】前記第１の補助パターンの形状が、前記
メインパターンの略４／５以上の寸法を有する、ことを
特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか一に記載のフ
ォトマスク。 - 【請求項１８】前記第１の補助パターン及び前記第２の
補助パターンの形状が、前記メインパターンの略４／５
以上の寸法を有する、ことを特徴とする請求項１０乃至
１６のいずれか一に記載のフォトマスク。 - 【請求項１９】前記第１の補助パターンの形状が、前記
転写すべきパターンの略４／５以上の寸法を有し、か
つ、前記第２の補助パターンの寸法が前記第１の補助パ
ターンよりも小さい、ことを特徴とする請求項１０乃至
１６のいずれか一に記載のフォトマスク。 - 【請求項２０】前記第１の補助パターンのうち、前記メ
インパターンのマスク平面上の上下に位置するパターン
の形状が、左右に位置するパターンよりも小さく、 前記第２の補助パターンのうち、前記メインパターンの
マスク平面上の上下に位置するパターンの形状が、左右
に位置するパターンよりも小さい、ことを特徴とする請
求項１５記載のフォトマスク。 - 【請求項２１】透明基板に形成された相隣り合うパター
ンを透過する光の位相を反転する変形照明法を適用した
露光に用いられるフォトマスクにおいて、 転写すべき所望のライン状のメインパターンのマスク平
面上における両側に所定の距離だけ離間して、該メイン
パターンと同一面若しくは３６０度のＫ倍（Ｋは０を含
まない整数）の位相差に相当する光路差を前記透明基板
に設けた第１のライン状の補助パターンが配設され、 前記第１のライン状の補助パターンのマスク平面上にお
ける外側に所定の距離だけ離間して、該第１のライン状
の補助パターンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を
含む整数）の位相差に相当する光路差を前記透明基板に
設けた第２のライン状の補助パターンが配設される、こ
とを特徴とするフォトマスク。 - 【請求項２２】前記第１のライン状の補助パターンの幅
が、前記転写すべきパターンの幅の略４／５以上であ
る、ことを特徴とする請求項２１記載のフォトマスク。 - 【請求項２３】前記第１のライン状の補助パターンの幅
が、前記転写すべきパターンの幅の略４／５以上であ
り、かつ、前記第２のライン状の補助パターンの幅が前
記第１のライン状の補助パターンの幅よりも狭い、こと
を特徴とする請求項２１記載のフォトマスク。 - 【請求項２４】４点照明法を適用した露光において用い
られる、請求項１０乃至２０のいずれか一に記載のフォ
トマスク。 - 【請求項２５】２点照明法を適用した露光において用い
られる、請求項２１乃至２３のいずれか一に記載のフォ
トマスク。 - 【請求項２６】透明基板に垂直に入射する光を用いた露
光に使用する位相シフトマスクであって、 転写すべき所望のライン状のメインパターンのマスク平
面上における両側に所定の距離だけ離間して、該メイン
パターンと１８０度の（２Ｌ＋１）倍（Ｌは０を含む整
数）の位相差に相当する光路差を前記透明基板に設けた
第１のライン状の補助パターンが配設され、 前記第１のライン状の補助パターンのマスク平面上にお
ける外側に所定の距離だけ離間して、該第１のライン状
の補助パターンと同一面若しくは３６０度のＫ倍（Ｋは
０を含まない整数）の位相差に相当する光路差を前記透
明基板に設けた第２のライン状の補助パターンが配設さ
れる、ことを特徴とする位相シフトマスク。 - 【請求項２７】前記光路差が、前記透明基板をエッチン
グして形成された段差により生じる、ことを特徴とする
請求項１０乃至２６のいずれか一に記載のフォトマス
ク。 - 【請求項２８】前記光路差が、前記透明基板上に形成し
た透明膜により生じる、ことを特徴とする請求項１０乃
至２６のいずれか一に記載のフォトマスク。 - 【請求項２９】段差を有する半導体基板上に塗布したレ
ジスト膜に露光光を結像するに際し、少なくとも段差の
上部と下部とに焦点を合わせて複数回の露光を行う多段
階フォーカス露光方法において、 請求項１０乃至２８のいずれか一に記載のフォトマスク
を用いて露光を行う、ことを特徴とする露光方法。
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|---|---|---|---|
| JP296599A JP3275863B2 (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | フォトマスク |
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