JP3007846B2 - 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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JP3007846B2
JP3007846B2 JP18510496A JP18510496A JP3007846B2 JP 3007846 B2 JP3007846 B2 JP 3007846B2 JP 18510496 A JP18510496 A JP 18510496A JP 18510496 A JP18510496 A JP 18510496A JP 3007846 B2 JP3007846 B2 JP 3007846B2
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眞男 田口
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【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85に示し、ウエハ上にパターン形成す
る場合を図86に示す。図85は、従来のホトマスク45
0 を示した構成図である。図85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86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. Among the transfer patterns formed on this glass substrate, those provided with patterns having the same size and number as the chip patterns transferred onto the wafer are called full-size masks or simply masks. 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. 85 shows a conventional mask composed of an opaque layer and a transparent substrate layer having a predetermined shape, and FIG. 86 shows a case where a pattern is formed on a wafer. FIG. 85 shows a conventional photomask 45.
It is a block diagram showing 0. In FIG. 85, 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, which are well known above. In FIG. 86, 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】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。
When a pattern is formed by using an optical lens system, the pattern is formed on the wafer 454 based on data of only 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.

【0004】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87(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。
In the conventional photolithography process, chromium (Cr) is formed on a transparent substrate such as glass or quartz.
An opaque layer such as a film is formed and patterned to be used as a reticle. FIGS. 87A and 87B show an example of such a conventional pattern forming method.

【0005】図87(A)において、光源461 iは線
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. 87 (A), a light source 461i is composed of a mercury lamp, an excimer laser or the like having a filter for a line and a g-line, and light 463 generated from the light source 461 is transmitted through an illumination system lens 462. 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.

【0006】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. A pattern of light intensity distribution proportional to the square of the amplitude of the irradiated light is formed on the photoresist layer 467, and the photoresist layer 467 is selectively exposed.

【0007】図87(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。
FIG. 87B 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.

【0008】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88(A),(B)及び図89
(A),(B)を参照して以下に説明する。なお、図8
8(A),(B)及び図89(A),(B)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. 88 (A), (B) and FIG. 89 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 (A) and (B). FIG.
8 (A), (B) and FIGS. 89 (A), (B), 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.

【0009】図88(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. 88A 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.

【0010】図88(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88(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。
FIG. 88B 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.

【0011】図89(A),(B)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88(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。
FIGS. 89 (A) and (B) each show a width of 0.25 μm.
And a light intensity distribution when a pattern having a width of 0.20 μm is formed. As in the case of FIG. 88B, 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.

【0012】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。
[0012] 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.

【0013】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 that the time and effort for creating pattern data unique to the phase shift pattern increase.
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.

【0014】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90(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 width smaller than that of 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.

【0015】先ず、図90(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. 90A, a light-shielding film 552 is provided on a glass substrate 551, and an aperture pattern having a width of about 1.5 μm, for example, is formed by lithography using electron beam (EB) exposure. For example, 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 and are formed in a nearby area separated by about 0.5 μm, are formed as auxiliary patterns.

【0016】次に、図90(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90(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. 90B, a transparent thin conductive film is formed on the surface of the glass substrate 551 including the inner surfaces of the opening patterns 553, 554A, and 554B to prevent charge-up during EB exposure. Form 555. Next, as shown in FIG. 90 (c), the phase of the light transmitted on the glass
A negative type EB resist film 656 having a thickness shifted by 0 ° 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.

【0017】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 film 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.

【0018】次に、図90(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91は、上記図90(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. 90 (d), a phase shifter comprising a negative EB resist film 656 having a film thickness of D is selectively formed on the fine patterns 554A and 554B comprising the light-transmitting regions by performing development. The phase shift patterns 556A and 556B are formed. FIG. 91 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. 90 (d).

【0019】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
92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90と同一対象物を示す。
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.

【0020】図93は、図92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。上記図90(d)及び図92に示す位相シフトマ
スクにおいては、図91及び図93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(i
b ,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。
FIG. 93 is a phase profile diagram of transmitted light (i-line) corresponding to the phase shift mask shown in FIG. In the phase shift masks shown in FIGS. 90 (d) and 92, as shown in the phase profile diagrams of FIGS. 91 and 93, the design patterns 553 of the respective masks
Line (ia and ic) penetrating through the part and the auxiliary pattern 554A
And 554B are 180 degrees out of phase with the i-line (ib and id) passing through them. 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. The i-line (i
b, id), the contrast at the end face of the exposed area is increased, and the resolution is improved.

【0021】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90〜図93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 opening 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. 90 to 93 has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 61-292643, 62-67514, and 62-18946.

【0022】[0022]

【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 thinner 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.

【0023】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。
Second, in the case of a mask using a phase shift, it can be applied only to a pattern having regularity such as so-called line and space, and cannot be applied to the manufacture of an IC or the like including various patterns. In addition, since an opaque layer is always required, a fine pattern cannot be formed.

【0024】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。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。
Third, in the case of a mask using a phase shift, an auxiliary pattern finer than a design pattern must be patterned by using an exposure technique. Pattern miniaturization is limited. Fourth, in the case of a mask using phase shift, since pattern data including unique auxiliary pattern data, phase shift pattern data, and the like must be created in addition to the design pattern data, the number of steps for creating pattern data increases. I do.

【0025】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。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。
Fifth, in the case of a mask using a phase shift, in the case of using an organic material such as a resist for the phase shifter,
Since it is difficult to control the film quality and the film thickness that affect the refractive index, it is difficult to form a phase shift pattern with an accurate and uniform phase shift amount. 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.

【0026】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。
Therefore, according to the present invention, a mask capable of forming a narrow pattern exceeding the resolution of the related art, forming a fine pattern with improved resolution, and simplifying pattern data can be provided. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a pattern forming method using a mask.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】上記の課題は、請求項1
記載の、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
るマスクであって、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180±30%の範囲の位相シフトが生じ、該マス
クパターン層は、順に隣接する第1、第2、第3及び第
4の位相シフト層の交差点により点又は長円パターンを
形成し、該マスクのうち該第1、第2、第3及び第4の
位相シフト層を透過した光の位相と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夫々π/
2,π,π/2,0の位相シフトを生じるマスクによっ
て達成できる。
The above object is attained by claim 1.
Described, a transparent substrate layer transparent to light used for exposure,
A mask comprising a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer, wherein at least a part of the mask pattern layer comprises only a phase shift layer that transmits the light, and a mask of light transmitted through the phase shift layer. A phase shift of 180 ± 30% occurs between the phase and the phase of light transmitted through the portion of the mask where the phase shift layer is not provided, and the mask pattern layer is adjacent to the first and second mask patterns in order. , A point or an oval pattern is formed by the intersections of the third and fourth phase shift layers, and the phase of light transmitted through the first, second, third and fourth phase shift layers of the mask and the The phase of the light transmitted through the portion where the phase shift layer is not provided is π /
This can be achieved by a mask that produces a phase shift of 2, π, π / 2,0.

【0028】請求項2記載の発明では、請求項1のマス
クにおいて、前記第4の位相シフト層は開口部からな
る。上記の課題は、請求項3記載の、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であって、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180±30%の範囲
の位相シフトが生じ、該マスクパターン層は、第1の位
相シフト層で区画された隣接する第2及び第3の位相シ
フト層の境界部分により線パターンを形成し、該マスク
のうち該第1、第2及び第3の位相シフト層を透過した
光の位相と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夫々0とπの中間値,0,πの位
相シフトを生じるマスクによっても達成できる。
According to a second aspect of the present invention, in the mask of the first aspect, the fourth phase shift layer comprises an opening. The above object is a mask comprising a transparent substrate layer transparent to light used for exposure according to claim 3 and a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer. At least a part of the phase shift layer only transmits the light, and the phase of light transmitted through the phase shift layer and the phase of light transmitted through the portion of the mask where the phase shift layer is not provided are 180. A phase shift in a range of ± 30% occurs, and the mask pattern layer forms a line pattern by a boundary portion between the adjacent second and third phase shift layers defined by the first phase shift layer, Of the phases of the light transmitted through the first, second and third phase shift layers and the phase of the light transmitted through the portion where the phase shift layer is not provided, an intermediate value between 0 and π, Mask that produces π phase shift Depending even be achieved.

【0029】請求項4記載の発明では、請求項3のマス
クにおいて、前記0とπの中間値はπ/2である。上記
の課題は、請求項5記載の、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であって、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180±30%の範囲の位相シ
フトが生じ、該マスクパターン層は、隣接する第1及び
第2の位相シフト層の境界部分により線パターンを形成
し、該境界部分の該第1の位相シフト層内に設けられた
微小な第3の位相シフト層及び該境界部分の該第2の位
相シフト層内に設けられた微小な第4の位相シフト層に
より該線パターンの一部に幅広パターンを形成し、該マ
スクのうち該第1、第2、第3及び第4の位相シフト層
を透過した光の位相と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夫々0,π,π,0の
位相シフトを生じるマスクによっても達成できる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the mask of the third aspect, the intermediate value between 0 and π is π / 2. The above object is a mask comprising a transparent substrate layer transparent to light used for exposure according to claim 5 and a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer. At least a part of the phase shift layer only transmits the light, and the phase of light transmitted through the phase shift layer and the phase of light transmitted through the portion of the mask where the phase shift layer is not provided are 180. A phase shift in the range of ± 30% occurs, and the mask pattern layer forms a line pattern by a boundary portion between the adjacent first and second phase shift layers, and the line pattern is formed at the boundary portion in the first phase shift layer. Forming a wide pattern on a part of the line pattern by the minute third phase shift layer provided in the second phase shift layer and the minute fourth phase shift layer provided in the second phase shift layer at the boundary portion. , Of the mask The phase of light transmitted through the first, second, third and fourth phase shift layers and the phase of light transmitted through portions where the phase shift layer is not provided are 0, π, π and 0, respectively. Can also be achieved by a mask that produces

【0030】上記の課題は、請求項6記載の、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であっ
て、該マスクパターン層の少なくとも一部が該透明基板
層上に設けられた不透明層と、該透明基板上に設けられ
該光を透過させる位相シフト層とからなり、該位相シフ
ト層は、該不透明層とは接しない帯状の第1の部分と、
該不透明層のエッジ部分にのみ設けられ該第1の部分と
接続する第2の部分とからなり、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180±30
%の範囲の位相シフトが生じるマスクによっても達成で
きる。
The object of the present invention is to provide a mask comprising: 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 pattern layer includes an opaque layer provided on the transparent substrate layer, and a phase shift layer provided on the transparent substrate and transmitting the light, wherein the phase shift layer is different from the opaque layer. A strip-shaped first portion that does not touch;
A second portion provided only at an edge portion of the opaque layer and connected to the first portion, wherein the phase of light transmitted through the phase shift layer and the phase shift layer of the mask are not provided. 180 ± 30 with the phase of light transmitted through the part
It can also be achieved with a mask that produces a phase shift in the% range.

【0031】上記の課題は、請求項7記載の、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であって、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180±30%の
範囲の位相シフトが生じ、該マスクパターン層は、順に
隣接する第1、第2、第3及び第4の位相シフト層の交
差点により点又は長円パターンを形成し、該マスクのう
ち該第1、第2、第3及び第4の位相シフト層を透過し
た光の位相と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夫々π/2,π,π/2,0の
位相シフトを生じるパターン形成方法によっても達成で
きる。
The object of the present invention is to form a pattern on a photoresist layer on a wafer by forming an image of the light transmitted through the mask on a photoresist layer on a wafer through a lens system. The method, wherein 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 layer transmits the light. The phase of the light transmitted only through the phase shift layer, which is transmitted only through the phase shift layer, and the phase of the light transmitted through the portion of the mask where the phase shift layer is not provided are within 180 ± 30%. A shift occurs, and the mask pattern layer forms a point or an oval pattern by the intersection of the first, second, third, and fourth phase shift layers adjacent in sequence, and the first, second , A phase shift of π / 2, π, π / 2, 0 occurs between the phase of the light transmitted through the third and fourth phase shift layers and the phase of the light transmitted through the portion where the phase shift layer is not provided, respectively. It can also be achieved by a pattern forming method.

【0032】請求項8記載の発明では、請求項7の発明
において、前記第4の位相シフト層は開口部からなる。
上記の課題は、請求項9記載の、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であって、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180±30%の範囲の位相シ
フトが生じ、該マスクパターン層は、第1の位相シフト
層で区画された隣接する第2及び第3の位相シフト層の
境界部分により線パターンを形成し、該マスクのうち該
第1、第2及び第3の位相シフト層を透過した光の位相
と該位相シフト層が設けられていない部分を透過した光
の位相とでは夫々0とπの中間値,0,πの位相シフト
を生じるパターン形成方法によっても達成できる。
[0032] According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the present invention, the fourth phase shift layer comprises an opening.
The object of the present invention is a pattern forming method using a mask according to claim 9, which forms a pattern on the photoresist layer by forming an image of light transmitted through the mask on a photoresist layer on a wafer via a lens system. The mask includes a transparent substrate layer transparent to light used for exposure and a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer, and at least a part of the mask pattern layer has a phase transmitting the light. A phase shift of 180 ± 30% 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 mask pattern layer, the second and the boundary portion of the third phase shift layer adjacent partitioned by the first phase shift layer to form a line pattern, said one of said mask, the second and The phase of the light transmitted through the phase shift layer and the phase of the light transmitted through the portion where the phase shift layer is not provided may be an intermediate value between 0 and π, and a pattern forming method that causes a phase shift of 0 and π, respectively. Can be achieved.

【0033】請求項10記載の発明では、請求項9のパ
ターン形成方法において、前記0とπの中間値はπ/2
である。上記の課題は、請求項11記載の、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であって、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180±30%の範
囲の位相シフトが生じ、該マスクパターン層は、隣接す
る第1及び第2の位相シフト層の境界部分により線パタ
ーンを形成し、該境界部分の該第1の位相シフト層内に
設けられた微小な第3の位相シフト層及び該境界部分の
該第2の位相シフト層内に設けられた微小な第4の位相
シフト層により該線パターンの一部に幅広パターンを形
成し、該マスクのうち該第1、第2、第3及び第4の位
相シフト層を透過した光の位相と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夫々0,
π,π,0の位相シフトを生じるパターン形成方法によ
っても達成できる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the pattern forming method of the ninth aspect, the intermediate value between 0 and π is π / 2.
It is. The object of the present invention is to provide a method for forming a pattern using a mask for forming a pattern on a photoresist layer on a wafer by forming an image on a photoresist layer on a wafer through a lens system. The mask includes a transparent substrate layer transparent to light used for exposure and a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer, and at least a part of the mask pattern layer has a phase transmitting the light. A phase shift of 180 ± 30% 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 mask pattern layer forms a line pattern by a boundary portion between the adjacent first and second phase shift layers, and a minute third position provided in the first phase shift layer at the boundary portion. A wide pattern is formed in a part of the line pattern by a fine fourth phase shift layer provided in the shift layer and the second phase shift layer at the boundary portion, and the first and second masks of the mask are formed. The phase of light transmitted through the second, third and fourth phase shift layers and the phase of light transmitted through portions where the phase shift layer is not provided are 0, respectively.
It can also be achieved by a pattern forming method that causes a phase shift of π, π, 0.

【0034】上記の課題は、請求項12記載の、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であって、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、
該マスクパターン層の少なくとも一部が該透明基板層上
に設けられた不透明層と、該透明基板上に設けられ該光
を透過させる位相シフト層とからなり、該位相シフト層
は、該不透明層とは接しない帯状の第1の部分と、該不
透明層のエッジ部分にのみ設けられ該第1の部分と接続
する第2の部分とからなり、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180±30%の
範囲の位相シフトが生じるパターン形成方法によっても
達成できる。
The object of the present invention is to form a pattern on a photoresist layer on a wafer by forming an image of the light transmitted through the mask on a photoresist layer on a wafer through a lens system. The method, wherein 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 layer includes an opaque layer provided on the transparent substrate layer, and a phase shift layer provided on the transparent substrate and transmitting the light, wherein the phase shift layer comprises the opaque layer And a second portion provided only at the edge portion of the opaque layer and connected to the first portion. The phase of light transmitted through the phase shift layer and the This can also be achieved by a pattern forming method in which a phase shift in a range of 180 ± 30% with respect to the phase of light transmitted through a portion of the mask where the phase shift layer is not provided.

【0035】請求項1、2、7及び8記載の発明によれ
ば、位相シフト層を用いて微細な点又は長円パターンを
良好な解像度で形成することができる。請求項3、4、
9及び10記載の発明によれば、位相シフト層を用いて
配線等に適した微細なパターンを比較的大きな自由度を
もって良好な解像度で形成することができる。
According to the first, second, seventh and eighth aspects of the present invention, fine dots or elliptical patterns can be formed with good resolution using the phase shift layer. Claims 3, 4,
According to the inventions described in 9 and 10, a fine pattern suitable for wiring or the like can be formed with a relatively large degree of freedom and good resolution using the phase shift layer.

【0036】請求項5及び11記載の発明によれば、位
相シフト層を用いて配線等に適した幅広部分を有する線
パターンを良好な解像度で形成することができる。請求
項6及び12記載の発明によれば、位相シフト層の第1
及び第2の部分の組み合わせを用いて、各種形状のパタ
ーンを良好な解像度で形成することができる。
According to the fifth and eleventh aspects of the present invention, a line pattern having a wide portion suitable for wiring or the like can be formed with good resolution using the phase shift layer. According to the sixth and twelfth aspects of the invention, the first of the phase shift layers is
By using the combination of the first and second portions, patterns of various shapes can be formed with good resolution.

【0037】従って、本発明によれば、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することも可能となる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to form a pattern having a narrow width exceeding the conventional resolution, to form a fine pattern with improved resolution, and to simplify the pattern data. It is also possible to do.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】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 includes a pattern composed of a transmission thin film layer 3a that transmits light waves from a light source.

【0039】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 decreases 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.

【0040】[0040]

【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。
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.

【0041】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。
Of 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. 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.

【0042】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.

【0043】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.

【0044】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.

【0045】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。
The light transmitted through the mask 1 forms an image on a wafer 11 on which a photoresist layer 10 has been 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.

【0046】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。
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 includes light 7a transmitted through the mask pattern layer 5 of the mask 1 and light 7b transmitted through the portion without the mask pattern layer 5
And the phase difference is 180 degrees.

【0047】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。
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.

【0048】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。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。
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, the same reference numerals are given to substantially the same parts as those in FIG. In FIG. 6A, a 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.

【0049】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.

【0050】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 3 a 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.

【0051】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 light L used 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) Accordingly, 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.

【0052】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 0.55
μm (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 (reticle size 2.75μm), Fig. 9 (B)
The light intensity on the wafer 11 is obtained as shown in FIG.

【0053】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 portion, so that the contrast (resolution) is improved.
Has also improved significantly.

【0054】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, respectively, of a mask 1 for forming a pattern in which a large pattern and a fine pattern are mixed on a wafer. 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 region 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. Since patterns such as ICs have a mixture of large patterns and fine patterns,
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.

【0055】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.

【0056】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.

【0057】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. 12 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. 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.

【0058】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 third embodiment of a pattern forming method using a mask according to the present invention will be described with reference to FIG. 14 which shows an outline of an optical system used for exposure using a 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 1 </ b> A 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).

【0059】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19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.

【0060】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。
Therefore, 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.

【0061】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0.325
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 is to be noted that, when the wavelength of light or the numerical aperture of the lens changes, the amount of dimensional conversion in 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 are changed. Needs to be changed. For example, K
When using an rF (krypton fluoride) laser (wavelength 248 nm) and a lens with a numerical aperture NA = 0.48, the exposed portion of the transparent substrate layer 2 is 0.13 μm (0.065 μm on one side) from the design dimensions.
Increase the size (0.65μm for 5-fold reticle dimensions (0.325 on one side)
μm), and the width of the phase shift layer 3a around the edge of the opaque substrate layer 14 is set to 0.06 μm to obtain the optimum result.
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.

【0062】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 at 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.

【0063】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及び図19に示す。図18(A)はa=0.45μ
m ,b=0.25μm 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19(A)はa=0.55 μm,b=0.15μm
の場合の光強度分布を示し、図19(B)はa=0.60
μm ,b=0.10μm 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),(B)
及び図19(A),(B)に示す如く、位相シフト層3
a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3
0〜60(%)、即ち、0.144 〜0.228 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. Are shown in FIG. 18 and FIG. FIG. 18A shows a = 0.45 μm.
FIG. 18 shows the light intensity distribution when m and b = 0.25 μm.
(B) shows the light intensity distribution when a = 0.50 μm and b = 0.20 μm, and FIG. 19 (A) shows a = 0.55 μm and b = 0.15 μm.
FIG. 19B shows the light intensity distribution in the case of FIG.
The light intensity distribution at μm, b = 0.10 μm is shown. In addition,
A + for line and space pattern
It is necessary to set b = 0.70 μm. FIG. 18 (A), (B)
19A and 19B, the phase shift layer 3
When the width b of a 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 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 example of the edge of the large pattern described above. Here, when the phase shift is performed, the width b of the phase shift layer 3a is 3 which is the resolution limit.
It must be 0 to 60 (%), that is, 0.144 to 0.228 μm.

【0064】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
20に示す。図20中、本実施例の光強度が図19
(A)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, high contrast can be obtained by setting b to 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. 20 shows the light intensity distribution when the reticle size is 1.75 μm. In FIG. 20, the light intensity of this embodiment is
In contrast to (A) of about 80%, the conventional light intensity is about 55%, which indicates that the contrast in this embodiment is improved.

【0065】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。
When 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.

【0066】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21(B)〜図23(B)に示す。なお、図21
(A)は位相シフトを行わない場合を示す。図21
(B)はa=0.35μm ,b=0.15μm の場合の光強度分
布を示し、図22(A)はa=0.36μm ,b=0.14μm
の場合の光強度分布を示し、図22(B)はa= 0.38
μm ,b=0.12μm の場合の光強度分布を示し、図2
3(A)はa=0.40μm ,b=0.10μm の場合の光強度
分布を示し、図23(B)はa=0.42μm ,b=0.08μ
m の場合の光強度分布を示している。図22(B)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21〜図23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
21B and FIG. 23B show light intensity distributions when the width b of the phase shift layer 3a is changed. Note that FIG.
(A) shows a case where the phase shift is not performed. FIG.
(B) shows the light intensity distribution when a = 0.35 μm and b = 0.15 μm, and FIG. 22 (A) shows a = 0.36 μm and b = 0.14 μm.
FIG. 22B shows the light intensity distribution in the case of FIG.
FIG. 2 shows the light intensity distribution when μm and b = 0.12 μm.
3 (A) shows the light intensity distribution when a = 0.40 μm and b = 0.10 μm, and FIG. 23 (B) shows a = 0.42 μm and b = 0.08 μm.
The light intensity distribution in the case of m is shown. As shown in FIG. 22B, when the width b of the phase shift layer 3a is 0.12 μm, an optimum contrast can be obtained. Further, it can be seen from FIGS. 21 to 23 that the width b of the phase shift layer 3a may be within the range of 30 to 60% of the resolution limit when the phase shift is performed.

【0067】図24(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24(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. 24 (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. 24B 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.

【0068】両者を比較するに、まず図24(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24(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25に示す。図25(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. 24A 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. 24 (B)
The width d where the transparent substrate layer 452 is exposed is 0.35 μm (1.75 μm on the reticle). The light intensity distributions in these cases are shown in FIG. As shown in FIG. 25A, the light intensity in the present embodiment is about 100%, whereas the light intensity in the related art 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.

【0069】ここで、図26に、白地に黒パターンを形
成する場合の一例を示す。図26(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27(A)に示す。一方、図2
6(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26(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27(B)に示す。図27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. 26 shows an example of a case where a black pattern is formed on a white background. FIG. 26A shows a mask when a 0.35 μm black pattern is formed 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. 27A shows the light intensity of the light focused on the wafer in this case. On the other hand, FIG.
6 (B) shows a mask when no phase shift is performed. The mask shown in FIG. 26B 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. 27, when the phase shift is performed, the fall of the light intensity is sharper, and the resolution of the black pattern is improved.

【0070】また、図28に、本実施例をICパターン
に適用させた場合を示す。図28(A)はマスク1Aの
一部分の形状を示す平面図である。図28(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. 28 shows a case where this embodiment is applied to an IC pattern. FIG. 28A is a plan view showing the shape of a part of the mask 1A. FIG. 28B 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.

【0071】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29(A)に示し、マスク1Aに
よる光の干渉状態を検証する。図29(A)中、パター
ン幅gを0.35μm に固定して、hを 0.35μm ,0.4 μ
m ,0.5 μm ,0.6 μm ,0.7 μm ,0.8 μm ,1.0 μ
m 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29(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
μm ,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29(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. 29A, and the state of interference of light by the mask 1A is verified. In FIG. 29A, the pattern width g is fixed to 0.35 μm, and h is set to 0.35 μm and 0.4 μm.
m, 0.5 μm, 0.6 μm, 0.7 μm, 0.8 μm, 1.0 μ
m. 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 3 a as shown in FIG. . Also, when the pattern width h is 0.6 μm, 0.7 μm, 0.8
When the patterns of μm and 1.0 μm are separated from each other to some extent, the mask pattern has a region of the opaque layer 14 between the white patterns as shown in FIG.

【0072】ここで、ウエハ上のパターン幅hが0.35μ
m とする。先ず、図29(B)のマスク寸法aを0.55μ
m (レチクル寸法2.75μm ),bを0.15μm (レチクル
寸法0.75μm ),cを0.15μm (レチクル寸法0.75μm
)とした場合の光強度分布を図30(A)に示す。一
方、従来の図21(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30(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)
)) Is shown in FIG. On the other hand, the conventional mask dimension e in FIG.
FIG. 30B 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.

【0073】以下、パターン幅hが0.4 μm のときの光
強度分布を図31に、hが0.5 μmのときの光強度分布
を図32に、hが0.6 μm のときの光強度分布を図33
に、hが0.7 μm のときの光強度分布を図34に、hが
0.8 μm のときの光強度分布を図35に、hが1.0 μm
のときの光強度分布を図36にそれぞれ示す。図31〜
図36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. 31 shows the light intensity distribution when the pattern width h is 0.4 μm, FIG. 32 shows the light intensity distribution when h is 0.5 μm, and FIG. 33 shows the light intensity distribution when h is 0.6 μm.
FIG. 34 shows the light intensity distribution when h is 0.7 μm.
The light intensity distribution at 0.8 μm is shown in FIG.
FIG. 36 shows the light intensity distribution at the time of. FIG.
As is clear from FIG. 36, according to the present embodiment, the light intensity is increased and the contrast is improved as compared with the conventional example.

【0074】上記パターン幅hに対する図28(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. 28A with respect to the pattern width h.

【0075】[0075]

【表1】 [Table 1]

【0076】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29(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。
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, although it is possible to control the pattern size, in order 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.

【0077】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37(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38に示
す。一方、位相シフトを行わない場合のマスクを図37
(B)に示す。透明基板層2の露出部の大きさlは0.35
μm である。この場合の光強度を図39に示す。図38
及び図39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。
Next, an example in which the present embodiment is applied to a contact hole pattern will be described. FIG. 37 (A)
The mask 1A in the case of forming a contact hole of 0.35 μm is shown. According to the above rules, the transparent substrate layer 2
Is 0.55 .mu.m, and the width b of the phase shift layer 3a is 0.15 .mu.m. FIG. 38 shows the light intensity in this case. On the other hand, FIG.
(B) shows. The size l of the exposed portion of the transparent substrate layer 2 is 0.35
μm. FIG. 39 shows the light intensity in this case. FIG.
As shown in FIG. 39, the contrast of the contact hole can be significantly improved by applying this embodiment.

【0078】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40及び図41と共に説明す
る。図40及び図41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40
(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40(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40(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40(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40(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40(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. 40 and 41, respectively. 40 and 41, 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 chrome 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 on the pattern 20 again, and a resist pattern 4 shown in FIG. 40D is formed by EB drawing and developing processes. Further, a phase shift layer 3a made of silicon oxide having a thickness of, for example, 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.

【0079】図41の実施例では、図40(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41(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41
(B)に示す如く形成する。
In the embodiment of FIG. 41, FIGS.
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. A stopper layer 21 serving as a stopper when plasma etching of an oxide film described later is performed on the pattern 20 is formed as shown in FIG.
It is formed as shown in FIG.

【0080】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
41(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
41(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41
(E)に示す如く形成される。
The stopper layer 21 is obtained by, for example, 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. 41D 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. 41 shows a mask pattern layer 5 for phase shift by a.
It is formed as shown in FIG.

【0081】次に、本発明になるマスクの製造方法の第
5実施例を図42及び図43と共に説明する。本実施例
では、図43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1μm 幅の設計(転写)パターンを有する。
Next, a fifth embodiment of the mask manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a third embodiment of the mask according to the present invention shown in FIG. 43 is manufactured. The third embodiment of the mask has a design (transfer) pattern having a width of, for example, 1 μm, in which a 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. .

【0082】図42(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. 42A, a chromium (Cr) layer 32 having a thickness of about 500 to 1000 ° is formed as an opaque layer by sputtering or the like on a glass substrate 31 made of synthetic quartz and having a thickness of about 2 to 3 mm as usual. . 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.

【0083】次に、図42(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. 42B, 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.

【0084】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42(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。
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.

【0085】図42(D)においては、レジスト層35
A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(RIE)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。
In FIG. 42D, the resist layer 35
Reactive ion etching (RIE) using a mixed gas of carbon tetrafluoride (CF 4 ) and O 2 on the upper surface of the glass substrate 31 exposed corresponding to the phase shift pattern using the A and the Cr layer 32 as a mask. Etching by processing. 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. The etching depth D for shifting the phase of the transmitted light of the phase shift patterns 37A and 37B by 180 degrees with respect to the light transmitted through the design pattern 36 is such that the mask has a wavelength λ =
It is used for i-line exposure having 365 nm, and the refractive index of glass is n = 1.54.
36 μm.

【0086】次に、図43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Mo
Si2 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44は、図43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37A,37Bの
透過光を示す。
Next, in FIG. 43, the resist layer 35A is removed by ordinary ashing, and the Mo layer under the resist layer 35A is removed.
The Si 2 layer 34 is removed by dry etching using a mixed gas of CCl 4 and O 2 to complete the mask 1C according to the third embodiment of the present invention. FIG. 44 shows a phase profile of light transmitted through the mask 1C corresponding to the mask 1C shown in FIG. In the figure, ia is the central pattern 36
Denotes the transmitted light of the phase shift patterns 37A and 37B.

【0087】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42
及び図43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 center is dug deeper than the phase shift pattern in contrast to the present embodiment is shown in FIG.
43 and are formed in substantially the same steps as in FIG.

【0088】次に、本発明になるマスクの製造方法の第
6実施例を図45と共に説明する。本実施例では、図4
5(C)に示すマスク1Dを製造する。図45中、図4
2及び図43と同一部分には同一符号を付し、その説明
は省略する。図45(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MoS
2層34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3
8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 method of manufacturing a mask according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, FIG.
The mask 1D shown in FIG. 5C is manufactured. In FIG. 45, FIG.
43 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 45A, a hole pattern 33 having a width of 0.85 μm is formed in a Cr layer 32 formed on a glass substrate 31. MoS for preventing charge-up is provided on the substrate 31.
After forming the i 2 layer 34, the positive type EB is formed on the substrate 31.
A resist layer 38 is formed. Next, this resist layer 3
The EB exposure of the design pattern is performed on the central portion of the opening pattern 33 of the Cr layer 32 of FIG. 38A indicates an exposure area.

【0089】次に、図45(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O 2 との混合ガスによるRI
E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.
The exposed region 38A of the resist layer 38 is removed, and the resist layer 3
8 through the opening 39FourAnd OTwoDepending on the gas mixture
MoSi exposed by dry etchingTwoLayer 34
Is removed. Also, CFFourAnd O TwoRI with mixed gas with
On the glass substrate 31 exposed in the opening 39 by the E process
The surface is etched to a depth D of about 0.36 μm as in the case of FIG.
Ching.

【0090】図45(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。
In FIG. 45C, 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.

【0091】図46は、図45(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。図46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。次に、本発明になるマスクの製造方法の第7実
施例を図47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3900
Åの膜厚を有する。
FIG. 46 shows a mask 1D shown in FIG.
Shows the phase profile of light transmitted through the mask 1D. In FIG. 46, Ic indicates transmitted light of the central pattern 40, and id indicates transmitted light of the phase shift patterns 41A and 41B. Next, a seventh embodiment of the mask manufacturing method 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, a sputtering method, or a spin-on-glass (SOG) method. In this embodiment, the phase shift layer 52 has a 3900
膜厚.

【0092】図47(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47(D)に示す不透明層のパターン53aを形
成する。
In FIG. 47C, 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. 47D is formed.

【0093】不透明層のパターン53aはマスクとして
用いられ、図47(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
とCHF3 との混合ガスを用いたRIEを用いる。
The pattern 53a of the opaque layer is used as a mask, and as shown in FIG.
Is removed by etching. In this embodiment, since the phase shift layer 52 is an oxide film, the etching is performed using CF 4.
RIE using a gas mixture of CHF 3 and CHF 3 is used.

【0094】次に、図47(F)に示す如くEBレジス
ト層54の塗布、EB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。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4
7(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47(H)は、図47
(G)に対応するマスク1Eの平面図である。
Next, as shown in FIG. 47F, 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.
A mask 1E, which is a fifth embodiment of the mask according to the present invention shown in FIG. 7 (G), is completed. FIG.
It is a top view of mask 1E corresponding to (G).

【0095】次に、本発明になるマスクの製造方法の第
8実施例図48と共に説明する。同図中、図47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48(A),(B),(C)のステップは夫々図
47(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。
Next, an eighth embodiment of the method of manufacturing a mask according to the present invention will be described with reference to FIG. 47, those parts which are substantially the same as those corresponding parts in FIG. 47 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. The steps in FIGS. 48A, 48B, and 48C correspond to the steps in FIGS. 47A, 47C, and 45D, respectively, but the phase shift layer 52 is omitted in this embodiment. ing.

【0096】図48(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. 48D, 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.

【0097】図48(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48(F)に示す
マスク1Cが完成する。図48(G)は、図48(F)
に対応するマスク1Cの平面図である。
In FIG. 48E, 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. 48 (G) shows the state shown in FIG.
FIG. 9 is a plan view of a mask 1C corresponding to FIG.

【0098】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。
According to the seventh and eighth embodiments of the method of manufacturing the mask, the pattern of the opaque layer and the phase shift pattern are self-aligned because the opaque layer is used as a phase shift layer or a mask for etching the transparent substrate. Can be prevented from shifting.

【0099】次に、本発明になるマスクの製造方法の第
9実施例を図49と共に説明する。同図中、図48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49(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。
Next, a ninth embodiment of the mask manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG. 48, those parts which are substantially the same as those corresponding parts in FIG. 48 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. In FIG. 49A, 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.

【0100】図49(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. 49B, 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.

【0101】図49(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49(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. 49C, after etching the transparent substrate 51, a positive resist layer 55 (for example, 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. 49 (D)
Then, 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.

【0102】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49
(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。
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.

【0103】最後に、図49(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45(C)に示すマスク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10実施例を図50と共に説明する。同図中、図
49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。
Finally, in FIG. 49 (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. 45 (C). I do. Next, a description will be given of a tenth embodiment of the method for manufacturing a mask according to the present invention, by referring to FIG. 49, those parts which are substantially the same as those corresponding parts in FIG. 49 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

【0104】図50(A)〜(C)に示すステップは、
図49(A)〜(C)に示すステップと同じで良い。た
だし、図50(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。
The steps shown in FIGS. 50A to 50C are as follows.
The steps may be the same as the steps shown in FIGS. However, in FIG. 50B, the transparent substrate 51 is set to λ / 2 (n−
Etch to the depth of 1). When λ = 0.365 μm, λ / 2 (n−1) = 0.39 μm.

【0105】図50(D)においては、図49(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. 50 (D), as described with reference to FIG. 49 (D), the entire surface of the transparent substrate 51 is irradiated with light in the resist-exposed 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.

【0106】次に、図50(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50(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。
Next, as shown in FIG. 50E, the exposed opaque layer 53 is removed by etching using the resist layer 55 as an etching mask. In FIG. 50 (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.

【0107】次に、本発明になるマスクの製造方法の第
11実施例を図51と共に説明する。同図中、図49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51(A)に示すステップは図49(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51(B)に示す如くレ
ジスト層55を透明基板51上に形成する。
Next, an eleventh embodiment of the mask manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG. 49, those parts which are substantially the same as those corresponding parts in FIG. 49 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. The step shown in FIG. 51A may be the same as the step shown in FIG. 49A, but in this embodiment, the transparent substrate 51
A resist layer 55 is formed on the transparent substrate 51 as shown in FIG.

【0108】図51(C)においては、図49(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。
In FIG. 51C, the resist layer 55 on the transparent substrate 51 is formed in the same manner as in the step of FIG.
Remove only Thereafter, in this embodiment, the resist layer 55
Is used as a mask to etch the transparent substrate 51 to a depth of λ / 2 (n−1). When λ = 0.365 μm, λ / 2
(N-1) = 0.39 [mu] m.

【0109】図51(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
51(E)のステップは図49(F)のステップと同じ
で良い。図49〜図51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. 51D, a part of the pattern 53c of the opaque layer 53 is removed by side etching. The steps in FIG. 51 (E) may be the same as the steps in FIG. 49 (F). According to the embodiment of FIGS. 49 to 51, it is not necessary to align the pattern of the opaque layer and the pattern of the phase shift layer, so that a highly accurate mask without pattern displacement can be manufactured. 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.

【0110】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52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
52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。
Next, the pattern forming method using the mask according to the present invention will be described in more detail. FIG. 52 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. 52, substantially the same parts as those in FIG.
The description is omitted.

【0111】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。
A phase shift layer 3 a having a refractive index n and a thickness t is formed on a transparent substrate 2 to form a 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.

【0112】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).

【0113】マスク1を透過した光は、図52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. 52, 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 enters the photoresist layer 10 and is absorbed, the light intensity distribution at that time is proportional to E 2 . 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.

【0114】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.

【0115】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53(A),(B)を参照して説明す
る。図53(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53(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. 53 (A) and 53 (B). FIG. 53A 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. 53A shows a 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.

【0116】図53(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. 53B 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.

【0117】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54と共に説明する。図5
4(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54(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54(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. 4A and 4B are diagrams for explaining the formation of a loop-shaped pattern according to the present embodiment. FIG. 54A shows a mask pattern. Opening 6 formed from transparent substrate
The mask 61 is formed on the reference numeral 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.

【0118】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 a 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%. .

【0119】図54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。
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. 54, 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.

【0120】図55(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。図55(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55(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。
FIGS. 55A and 55B show a mask pattern for forming an open shape (line segment) and its image forming pattern. FIG. 55A 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.

【0121】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56
(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。
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. Figure 56
(A) and (B) show a mask pattern and an imaging pattern for forming a point pattern.

【0122】図56(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56(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。
In FIG. 56A, a phase shift layer 61 having a phase shift of π is formed on an opening 60, and a phase shift layer having a phase shift of π / 2 is formed except for one apex. 64 are surrounding. That is, the phase shift layer 61 has the opening 60 only at one vertex thereof.
Is in contact with 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 and phase shift layer 64
Since the phase shift amount is π / 2 at the boundary with, the decrease in light intensity is small compared to the portion of the black pattern 66. or,
The phase shift amount of the outer peripheral portion of the phase shift layer 64 is also π / 2, and the decrease of the 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.

【0123】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57(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。
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. 57 (A), (B) and (C)
3A and 3B show a mask pattern and an imaging pattern that form a pattern of intersecting lines.

【0124】図57(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。
FIG. 57A 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 having no phase shift is provided in a first quadrant, and a phase shift is provided in two quadrants adjacent to the opening 60. π phase shift layer 61 is provided,
In the other quadrant, another phase shift layer 67 having a phase shift of 2π is provided. That is, the boundaries between the quadrants are accompanied by a phase shift π.

【0125】図57(B)は、第2のマスクパターンを
示す。図57(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. 57B shows a second mask pattern. Similarly to FIG. 57 (A), the plane is divided into four quadrants, 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. Another opening 68 having a phase shift of 0 is provided in the remaining one quadrant. Also in this case, a phase shift π occurs between adjacent quadrants.

【0126】このようなマスクパターンを結像させる
と、図57(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. 57 (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.

【0127】図58(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58(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58(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58(B)に示すよう
な、黒パターン72が結像される。
FIGS. 58A and 58B show a mask pattern and an imaging pattern in the case of forming a T-shaped pattern in which one straight line hits another straight line and ends there. In FIG. 58A, 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.

【0128】なお、図58(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59
(A)〜(D)に示す。
In the mask pattern of FIG. 58A, 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. 59 shows a mask pattern and an imaging pattern for forming such a wiring pattern.
(A) to (D).

【0129】図59(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. 59A, 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.

【0130】図59(B)においては、各領域を画定す
る境界は図59(A)と同様に形成されている。但し、
図59(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
9(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. 59B, boundaries defining each region are formed in the same manner as in FIG. 59A. However,
The portion that was the opening 74 in FIG. 59A has been replaced with a phase shift layer 76 having a phase shift of 2π. FIG.
As in 9 (A), 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.

【0131】図59(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. 59C 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.

【0132】図59(D)は、図59(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
7(A),(B),図58(A),図59(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. 59 (D) shows the state shown in FIG. 59 (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.
7 (A), (B), FIG. 58 (A), FIG. 59 (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.

【0133】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, but what kind of light intensity profile can be obtained by numerical calculation for some of them will be described below. 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.

【0134】図60(A),(B)及び図61は、交差
する線のパターンの例を示す。図60(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57(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60
(B)は、図60(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60
(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61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. 60A, 60B and 61 show examples of crossing line patterns. FIG. 60A is a schematic diagram showing a pattern of intersecting lines and a sample link area thereof. The mask pattern shown in FIG.
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. Figure 60
(B) is a graph showing a light intensity profile in the sampling region shown in FIG. 60 (A) in a three-dimensional model. It can be clearly understood from the figure that a deep valley is formed at the boundary with the phase shift π, as shown in FIG.
Although the lower half part shown in (A) is not shown, it will be obvious to those skilled in the art that the structure is symmetric.
FIG. 61 shows such a light intensity profile as a contour line with respect to the light intensity. 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.

【0135】次に、図59(A)に示す配線パターンの
例の光強度を示す。図62は、図59(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63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64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. 62 shows a mask pattern of the type shown in FIG. 59 (A), 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. 63 shows the light intensity profile in the sampling area. A narrow valley is formed along the X direction, and X
The valley spreads near the region where = 0. When this profile is projected on the XY plane, it becomes as shown in FIG. It can be clearly seen from the figure that a wide valley is formed at the center.

【0136】図65(A),(B)及び図66は、図5
9(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65(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6
1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. 65 (A), (B) and FIG.
FIG. 9C is a diagram showing a case where the wiring mask pattern shown in FIG. 9C is used. FIG. 65A shows a mask pattern and its sampling region. On the horizontal axis at the center in the figure, an opening 60 having a phase shift of 0 and a phase shift layer 6 having a phase shift of π are provided.
1 is formed in contact with a part thereof, and a phase shift layer 77 having a phase shift of π / 2 is formed therebetween. The upper side of the opening 60 forms 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. 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.

【0137】図65(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
65(B)の光強度プロフィールをXY平面上に投影す
ると、図66に示すようになる。
FIG. 65B 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. 65B is projected on the XY plane, it becomes as shown in FIG.

【0138】図67〜図69は、図56(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60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、W2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60度と
した。
FIGS. 67 to 69 show examples of mask patterns having a configuration similar to the mask pattern shown in FIG. In the drawing, an opening 60 having a phase shift of 0 is formed on the right side, and a phase shift π having a triangular tip on the left side.
Are disposed, and a contact having a width W2 is formed therebetween. Also, the opening 60 and the phase shift layer 61
A phase shift layer 64 having a phase shift of π / 2 is formed in an intermediate region between the two. The light intensity distribution was calculated for a sampling area surrounded by a broken line in the figure. A gap of 0.08 μm is set as W2, and the phase shift layer 61
The angle formed by the two boundary lines formed by the lines 64 and 64 is 60 degrees.

【0139】図68は、サンプリング領域内の光強度プ
ロフィールを示し、図69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70(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. 68 shows the light intensity profile in the sampling area, and FIG. 69 shows its projection on the XY plane. It will be understood that an elliptical minimum light intensity region is formed near (0.0). FIG. 70 (A),
(B) is a diagram for explaining a line and space pattern.

【0140】図70(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70(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. 70A 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 assuming that each of the opening region 80 and the phase shift layer 81 has a width of 0.5 μm, the result is as shown in FIG. 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.

【0141】図71(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71(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. 71 (A) and 71 (B) show the case where mixed patterns of various sizes are formed. FIG. 71A 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.

【0142】図71(B)は結像パターンの例を示す。
上部には、不透明層85と位相シフト領域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。
FIG. 71B 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 region 86 is formed on the upper part, and a black pattern 92 corresponding to the phase shift layer 67 is formed in the middle part.
Is formed, and a phase shift layer 88 and an opening region 90 are formed below.
, A thin black pattern 93 corresponding to the boundary between the two is formed.

【0143】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。
When an IC is manufactured by using photolithography, an image of a reticle pattern is formed on a wafer by using an image forming 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. But,
When 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).

【0144】[0144]

【数1】 (Equation 1)

【0145】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72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. 72 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.

【0146】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 fifth embodiment of the pattern forming method using a mask according to the present invention will be described. In this embodiment, the thickness of the phase shift layer of the mask is partially varied as needed. For convenience of description, it is assumed that a pattern is formed using the mask 1A shown in FIG. 11 and the optical system shown in FIG. 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.

【0147】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74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73(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75(A),(B)に示す如く
となる。図73〜図75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, in the case of t = 0.388 μm and S = 180 degrees, if the defocus amount is 0, the light intensity distribution becomes as shown in FIG. However, when the direction approaching the wafer 11 along the optical axis of the lens system 9 is set to a plus (+) direction and the defocus amounts are set to +1.0 and +0.5 μm, the light intensity distributions are as shown in FIGS. The result is as shown in FIG. 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. 75 (A) and (B), respectively. From FIG. 73 to FIG. 75, it can be seen that the light intensity distribution changes in the same manner regardless of whether the focal position is shifted in the plus direction or the minus (−) direction.

【0148】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)
及び図64(A),(B)に示す。図63及び図64か
ら、デフォーカス量が+0.5μm 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)
64 (A) and (B). From FIGS. 63 and 64, it can be seen that the maximum contrast is obtained when the defocus amount is +0.5 μm.

【0149】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78(A),(B)及び
図79(A),(B)に示す。図78及び図79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。
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 FIGS. 78 (A) and (B), respectively. ) And FIGS. 79 (A) and (B). From FIGS. 78 and 79,
It can be seen that the maximum contrast is obtained when the defocus amount is -0.5 µm.

【0150】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 an IC manufacturing process, the surface of a part of the IC may be higher than the other part.
For example, in a dynamic random access memory (DRAM), when a stacked capacitor is used, the memory cell portion is 0.5 to 1.0 more than other peripheral circuit portions.
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 it is difficult to apply the method to the manufacture of an IC having irregularities.

【0151】しかし、本実施例によれば、図80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80中、図14及び図72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=0.51
7 μm に設定する。
However, according to this embodiment, application to a DRAM using a stacked capacitor as shown in FIG. 80 is also possible. In FIG. 80, substantially the same parts as those in FIGS. 14 and 72 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 surface of the IC, such as a cell portion of a DRAM using a stacked capacitor, is patterned using the thicker shifter portion 3a2 of the phase shift layer 3a.
Therefore, D2 is made thicker than 0.388 μm. For example, if the cell section is higher than the peripheral circuit section by about 1 μm, D2 = 0.51
Set to 7 μm.

【0152】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81〜図84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81〜図84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 becomes 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. 81 to 84 show a mask in each drawing (A) and a corresponding pattern in each drawing (B).
81 to 84, 90 is an opaque layer, 91 is a phase shift layer, and 92 is a window.

【0153】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. Further, 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.

【0154】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.

【0155】[0155]

【発明の効果】請求項1、2、7及び8記載の発明によ
れば、位相シフト層を用いて微細な点又は長円パターン
を良好な解像度で形成することができる。請求項3、
4、9及び10記載の発明によれば、位相シフト層を用
いて配線等に適した微細なパターンを比較的大きな自由
度をもって良好な解像度で形成することができる。
According to the first, second, seventh and eighth aspects of the present invention, fine points or oval patterns can be formed with good resolution using the phase shift layer. Claim 3,
According to the inventions described in 4, 9, and 10, a fine pattern suitable for wiring or the like can be formed with a relatively large degree of freedom and good resolution by using the phase shift layer.

【0156】請求項5及び11記載の発明によれば、位
相シフト層を用いて配線等に適した幅広部分を有する線
パターンを良好な解像度で形成することができる。請求
項6及び12記載の発明によれば、位相シフト層の第1
及び第2の部分の組み合わせを用いて、各種形状のパタ
ーンを良好な解像度で形成することができる。
According to the fifth and eleventh aspects of the present invention, a line pattern having a wide portion suitable for wiring or the like can be formed with good resolution using the phase shift layer. According to the sixth and twelfth aspects of the invention, the first of the phase shift layers is
By using the combination of the first and second portions, patterns of various shapes can be formed with good resolution.

【0157】従って、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。
Therefore, according to the present invention, by using the phase shift layer effectively, it is possible to form a pattern having a narrow width exceeding the conventional resolution, and to form a fine pattern 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(その1)である。
FIG. 18 is a diagram (part 1) illustrating a light intensity distribution when the dimension conversion amount a and the width b of the phase shift layer are changed.

【図19】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(その2)である。
FIG. 19 is a diagram (part 2) illustrating the light intensity distribution when the dimension conversion amount a and the width b of the phase shift layer are changed.

【図20】図17に対応する従来の光強度分布を説明す
る図である。
20 is a diagram illustrating a conventional light intensity distribution corresponding to FIG.

【図21】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(その1)である。
FIG. 21 is a diagram (part 1) illustrating the light intensity distribution when a KrF excimer laser is used in FIG.

【図22】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(その2)である。
FIG. 22 is a diagram (part 2) for explaining the light intensity distribution when a KrF excimer laser is used in FIG.

【図23】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(その3)である。
FIG. 23 is a diagram (part 3) for explaining the light intensity distribution when a KrF excimer laser is used in FIG. 17;

【図24】図11の一部を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a part of FIG. 11;

【図25】図15における光強度分布を説明する図であ
る。
25 is a diagram illustrating the light intensity distribution in FIG.

【図26】白地に黒パターンを形成する場合の説明図で
ある。
FIG. 26 is an explanatory diagram when a black pattern is formed on a white background.

【図27】図26における光強度分布を説明する図であ
る。
FIG. 27 is a diagram illustrating the light intensity distribution in FIG.

【図28】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. 28 is an explanatory diagram when the second embodiment of the mask is applied to an IC pattern format.

【図29】図11におけるパターンの一部を示す図であ
る。
FIG. 29 is a diagram showing a part of the pattern in FIG. 11;

【図30】パターン幅hが0.35μm の場合の光強度分布
を説明する図である。
FIG. 30 is a diagram illustrating a light intensity distribution when a pattern width h is 0.35 μm.

【図31】パターン幅hが0.4 μm の場合の光強度分布
を説明する図である。
FIG. 31 is a diagram illustrating a light intensity distribution when a pattern width h is 0.4 μm.

【図32】パターン幅hが0.5 μm の場合の光強度分布
を説明する図である。
FIG. 32 is a diagram illustrating the light intensity distribution when the pattern width h is 0.5 μm.

【図33】パターン幅hが0.6 μm の場合の光強度分布
を説明する図である。
FIG. 33 is a diagram illustrating the light intensity distribution when the pattern width h is 0.6 μm.

【図34】パターン幅hが0.7 μm の場合の光強度分布
を説明する図である。
FIG. 34 is a diagram illustrating a light intensity distribution when the pattern width h is 0.7 μm.

【図35】パターン幅hが0.8 μm の場合の光強度分布
を説明する図である。
FIG. 35 is a diagram illustrating a light intensity distribution when a pattern width h is 0.8 μm.

【図36】パターン幅hが1.0 μm の場合の光強度分布
を説明する図である。
FIG. 36 is a diagram illustrating a light intensity distribution when a pattern width h is 1.0 μm.

【図37】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. 37 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38】図37の光強度分布を説明する図(その1)
である。
FIG. 38 is a view for explaining the light intensity distribution of FIG. 37 (part 1);
It is.

【図39】図37の光強度分布を説明する図(その2)
である。
FIG. 39 is a view for explaining the light intensity distribution of FIG. 37 (part 2);
It is.

【図40】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. 40 is a process diagram illustrating a third example of the method for manufacturing a mask.

【図41】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. 41 is a process diagram illustrating a fourth example of the method of manufacturing a mask.

【図42】マスクの製造方法の第5実施例を説明する工
程図(その1)である。
FIG. 42 is a process chart (part 1) for explaining the fifth embodiment of the method for manufacturing a mask.

【図43】マスクの製造方法の第5実施例を説明する工
程図(その2)である。
FIG. 43 is a process chart (part 2) for explaining the fifth embodiment of the method for manufacturing a mask.

【図44】図43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。
44 is a diagram showing a phase profile of light transmitted through the mask shown in FIG. 43.

【図45】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. 45 is a process diagram illustrating a sixth example of the method for manufacturing a mask.

【図46】図45(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. 46 is a diagram showing a phase profile of light transmitted through the mask shown in FIG. 45 (C).

【図47】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. 47 is a process diagram illustrating a seventh example of the method of manufacturing a mask.

【図48】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. 48 is a process diagram illustrating an eighth example of the method for manufacturing a mask.

【図49】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. 49 is a process diagram illustrating a ninth embodiment of a method for manufacturing a mask.

【図50】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. 50 is a process chart illustrating a tenth embodiment of the method for manufacturing a mask.

【図51】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. 51 is a process chart illustrating an eleventh embodiment of the method for manufacturing a mask.

【図52】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. 52 is a diagram illustrating a pattern forming method using a mask.

【図53】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. 53 is a light intensity distribution diagram illustrating imaging using an edge portion of a phase shift layer.

【図54】ループ形状パターンを説明する図である。FIG. 54 is a diagram illustrating a loop shape pattern.

【図55】開いた形状のパターンを説明する図である。FIG. 55 is a diagram illustrating a pattern having an open shape.

【図56】点のパターンを説明する図である。FIG. 56 is a diagram illustrating a point pattern.

【図57】交差する線のパターンを説明する図である。FIG. 57 is a diagram illustrating a pattern of intersecting lines.

【図58】T字形パターンを説明する図である。FIG. 58 is a diagram illustrating a T-shaped pattern.

【図59】配線パターンを説明する図である。FIG. 59 is a diagram illustrating a wiring pattern.

【図60】交差するパターンを説明する図(その1)で
ある。
FIG. 60 is a diagram (part 1) for explaining an intersecting pattern;

【図61】交差するパターンを説明する図(その2)で
ある。
FIG. 61 is a diagram (part 2) for explaining an intersecting pattern;

【図62】配線パターンを説明する図(その1)であ
る。
FIG. 62 is a view (part 1) for explaining a wiring pattern;

【図63】配線パターンを説明する図(その2)であ
る。
FIG. 63 is a view (part 2) for explaining a wiring pattern;

【図64】配線パターンを説明する図(その3)であ
る。
FIG. 64 is a view (No. 3) explaining a wiring pattern;

【図65】配線パターンを説明する図(その1)であ
る。
FIG. 65 is a view (part 1) for explaining a wiring pattern;

【図66】配線パターンを説明する図(その2)であ
る。
FIG. 66 is a view (part 2) for explaining a wiring pattern;

【図67】長円パターンを説明する図(その1)であ
る。
FIG. 67 is a view for explaining an oval pattern (No. 1);

【図68】長円パターンを説明する図(その2)であ
る。
FIG. 68 is a diagram (part 2) for explaining the oval pattern;

【図69】長円パターンを説明する図(その3)であ
る。
FIG. 69 is an explanatory view (part 3) of an oval pattern;

【図70】ライン・アンド・スペースパターンを説明す
る図である。
FIG. 70 is a diagram illustrating a line-and-space pattern.

【図71】各種サイズの混合パターンを説明する図であ
る。
FIG. 71 is a diagram illustrating mixed patterns of various sizes.

【図72】マスクの第6実施例を示す断面図である。FIG. 72 is a sectional view showing a sixth embodiment of the mask;

【図73】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(その1)である。
FIG. 73 is a view for explaining the light intensity distribution when phase shift layers having different thicknesses are provided (No. 1).

【図74】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(その2)である。
FIG. 74 is a diagram (part 2) for explaining the light intensity distribution when the phase shift layers having different thicknesses are provided.

【図75】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(その3)である。
FIG. 75 is a view for explaining the light intensity distribution when phase shift layers having different thicknesses are provided (part 3);

【図76】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(その1)である。
FIG. 76 is a view for explaining the light intensity distribution when phase shift layers having different thicknesses are provided (No. 1).

【図77】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(その2)である。
FIG. 77 is a diagram (part 2) for explaining the light intensity distribution when the phase shift layers having different thicknesses are provided.

【図78】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(その1)である。
FIG. 78 is a diagram (part 1) for explaining the light intensity distribution when phase shift layers having different thicknesses are provided.

【図79】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(その2)である。
FIG. 79 is a diagram (part 2) for explaining the light intensity distribution when the phase shift layers having different thicknesses are provided.

【図80】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. 80 is a diagram illustrating a fifth example of the pattern forming method using the mask.

【図81】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. 81 is a diagram showing an example of a pattern that can be formed according to the present invention.

【図82】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. 82 is a diagram showing an example of a pattern that can be formed by the present invention.

【図83】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. 83 is a diagram showing an example of a pattern that can be formed by the present invention.

【図84】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. 84 is a diagram showing an example of a pattern that can be formed according to the present invention.

【図85】不透明層を設けた従来のマスクを示す断面図
である。
FIG. 85 is a cross-sectional view showing a conventional mask provided with an opaque layer.

【図86】図85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。
86 is a configuration diagram of an optical system that performs pattern formation using the mask of FIG. 85.

【図87】従来のパターン形成方法を説明する図であ
る。
FIG. 87 is a view illustrating a conventional pattern forming method.

【図88】従来例における光強度分布を説明する図(そ
の1)である。
FIG. 88 is a diagram (part 1) for explaining a light intensity distribution in a conventional example.

【図89】従来例における光強度分布を説明する図(そ
の2)である。
FIG. 89 is a diagram (part 2) for explaining the light intensity distribution in the conventional example.

【図90】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. 90 is a process chart of a conventional mask manufacturing method using a negative resist having a phase shift layer.

【図91】図90(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。
FIG. 91 is a diagram showing a phase profile of light transmitted through the mask shown in FIG. 90 (d).

【図92】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. 92 is a cross-sectional view of a mask having a phase shift layer manufactured using a positive resist.

【図93】図92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。
93 is a diagram showing a phase profile of light transmitted through the mask shown in FIG. 92.

【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 opening 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3−141354(JP,A) 特開 平3−125150(JP,A) 特開 平1−147458(JP,A) 特開 昭63−10162(JP,A) 特開 昭62−67514(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-3-141354 (JP, A) JP-A-3-125150 (JP, A) JP-A-1-147458 (JP, A) JP-A-63-10162 (JP, A) JP-A-62-67514 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 1/00-1 / 16

Claims (12)

(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
からなるマスクであって、 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180±30%
の範囲の位相シフトが生じ、 該マスクパターン層は、順に隣接する第1、第2、第3
及び第4の位相シフト層の交差点により点又は長円パタ
ーンを形成し、該マスクのうち該第1、第2、第3及び
第4の位相シフト層を透過した光の位相と該位相シフト
層が設けられていない部分を透過した光の位相とでは夫
々π/2,π,π/2,0の位相シフトを生じる、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 is the light. 180 ± 30% 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 mask pattern layer is arranged in the order of the first, second, and third
A point or an oval pattern is formed by the intersection of the first and second phase shift layers, and the phase of light transmitted through the first, second, third and fourth phase shift layers of the mask and the phase shift layer A mask that causes a phase shift of π / 2, π, π / 2, 0 with the phase of the light transmitted through the portion where no is provided.
【請求項2】 前記第4の位相シフト層は開口部からな
る、請求項1記載のマスク。
2. The mask according to claim 1, wherein said fourth phase shift layer comprises an opening.
【請求項3】 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
からなるマスクであって、 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180±30%
の範囲の位相シフトが生じ、 該マスクパターン層は、第1の位相シフト層で区画され
た隣接する第2及び第3の位相シフト層の境界部分によ
り線パターンを形成し、該マスクのうち該第1、第2及
び第3の位相シフト層を透過した光の位相と該位相シフ
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
夫々0とπの中間値,0,πの位相シフトを生じる、マ
スク。
3. 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 is the light 180 ± 30% 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 mask pattern layer forms a line pattern by a boundary portion between the adjacent second and third phase shift layers defined by the first phase shift layer, and The phase of light transmitted through the first, second, and third phase shift layers and the phase of light transmitted through portions where the phase shift layer is not provided are intermediate values of 0 and π, and phases of 0 and π, respectively. A mask that causes a shift.
【請求項4】 前記0とπの中間値はπ/2である、請
求項3記載のマスク。
4. The mask according to claim 3, wherein the intermediate value between 0 and π is π / 2.
【請求項5】 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
からなるマスクであって、 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180±30%
の範囲の位相シフトが生じ、 該マスクパターン層は、隣接する第1及び第2の位相シ
フト層の境界部分により線パターンを形成し、該境界部
分の該第1の位相シフト層内に設けられた微小な第3の
位相シフト層及び該境界部分の該第2の位相シフト層内
に設けられた微小な第4の位相シフト層により該線パタ
ーンの一部に幅広パターンを形成し、該マスクのうち該
第1、第2、第3及び第4の位相シフト層を透過した光
の位相と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夫々0,π,π,0の位相シフトを
生じる、マスク。
5. 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 is the light 180 ± 30% 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.
Wherein the mask pattern layer forms a line pattern by a boundary portion between the adjacent first and second phase shift layers, and is provided in the first phase shift layer at the boundary portion. Forming a wide pattern on a part of the line pattern by the minute third phase shift layer and the minute fourth phase shift layer provided in the second phase shift layer at the boundary portion; Of the phases of light transmitted through the first, second, third and fourth phase shift layers and phases of light transmitted through portions where the phase shift layer is not provided, 0, π, π, A mask that produces a zero phase shift.
【請求項6】 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
からなるマスクであって、 該マスクパターン層の少なくとも一部が該透明基板層上
に設けられた不透明層と、該透明基板上に設けられ該光
を透過させる位相シフト層とからなり、 該位相シフト層は、該不透明層とは接しない帯状の第1
の部分と、該不透明層のエッジ部分にのみ設けられ該第
1の部分と接続する第2の部分とからなり、 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180±30%の範囲の位相シフトが生じる、
マスク。
6. 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 is transparent. An opaque layer provided on the substrate layer; and a phase shift layer provided on the transparent substrate and transmitting the light.
And a second portion provided only at the edge portion of the opaque layer and connected to the first portion. The phase of light transmitted through the phase shift layer and the phase shift layer of the mask A phase shift in a range of 180 ± 30% occurs with the phase of light transmitted through the portion not provided.
mask.
【請求項7】 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
方法であって、 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180±30%
の範囲の位相シフトが生じ、 該マスクパターン層は、順に隣接する第1、第2、第3
及び第4の位相シフト層の交差点により点又は長円パタ
ーンを形成し、該マスクのうち該第1、第2、第3及び
第4の位相シフト層を透過した光の位相と該位相シフト
層が設けられていない部分を透過した光の位相とでは夫
々π/2,π,π/2,0の位相シフトを生じる、パタ
ーン形成方法。
7. A pattern forming method using a mask for forming a pattern on a photoresist layer by imaging light transmitted through a mask onto a photoresist layer on a wafer via a lens system, wherein the mask is exposed to light. A transparent substrate layer transparent to the light used for, and a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer, at least a part of the mask pattern layer consists only of a phase shift layer that transmits the light, 180 ± 30% 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 mask pattern layer is arranged in the order of the first, second, and third
A point or an oval pattern is formed by the intersection of the first and second phase shift layers, and the phase of light transmitted through the first, second, third and fourth phase shift layers of the mask and the phase shift layer A phase shift of π / 2, π, π / 2, 0 with respect to the phase of light transmitted through a portion not provided with a pattern.
【請求項8】 前記第4の位相シフト層は開口部からな
る、請求項7記載のパターン形成方法。
8. The pattern forming method according to claim 7, wherein said fourth phase shift layer comprises an opening.
【請求項9】 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
方法であって、 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180±30%
の範囲の位相シフトが生じ、 該マスクパターン層は、第1の位相シフト層で区画され
た隣接する第2及び第3の位相シフト層の境界部分によ
り線パターンを形成し、該マスクのうち該第1、第2及
び第3の位相シフト層を透過した光の位相と該位相シフ
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
夫々0とπの中間値,0,πの位相シフトを生じる、パ
ターン形成方法。
9. A pattern forming method using a mask for forming a pattern on a photoresist layer on a wafer by forming an image of light transmitted through the mask on a photoresist layer on a wafer via a lens system, wherein the mask is exposed to light. A transparent substrate layer transparent to the light used for, and a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer, at least a part of the mask pattern layer consists only of a phase shift layer that transmits the light, 180 ± 30% 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 mask pattern layer forms a line pattern by a boundary portion between the adjacent second and third phase shift layers defined by the first phase shift layer, and The phase of light transmitted through the first, second, and third phase shift layers and the phase of light transmitted through portions where the phase shift layer is not provided are intermediate values of 0 and π, and phases of 0 and π, respectively. A pattern forming method that causes a shift.
【請求項10】 前記0とπの中間値はπ/2である、
請求項9記載のパターン形成方法。
10. An intermediate value between 0 and π is π / 2,
The pattern forming method according to claim 9.
【請求項11】 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
成方法であって、 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180±30%
の範囲の位相シフトが生じ、 該マスクパターン層は、隣接する第1及び第2の位相シ
フト層の境界部分により線パターンを形成し、該境界部
分の該第1の位相シフト層内に設けられた微小な第3の
位相シフト層及び該境界部分の該第2の位相シフト層内
に設けられた微小な第4の位相シフト層により該線パタ
ーンの一部に幅広パターンを形成し、該マスクのうち該
第1、第2、第3及び第4の位相シフト層を透過した光
の位相と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夫々0,π,π,0の位相シフトを
生じる、パターン形成方法。
11. A pattern forming method using a mask for forming a pattern on a photoresist layer by forming an image on a photoresist layer on a wafer through a lens system through light transmitted through the mask, wherein the mask is exposed to light. A transparent substrate layer transparent to the light used for, and a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer, at least a part of the mask pattern layer consists only of a phase shift layer that transmits the light, 180 ± 30% 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.
Wherein the mask pattern layer forms a line pattern by a boundary portion between the adjacent first and second phase shift layers, and is provided in the first phase shift layer at the boundary portion. Forming a wide pattern on a part of the line pattern by the minute third phase shift layer and the minute fourth phase shift layer provided in the second phase shift layer at the boundary portion; Of the phases of light transmitted through the first, second, third and fourth phase shift layers and phases of light transmitted through portions where the phase shift layer is not provided, 0, π, π, A pattern forming method that causes a zero phase shift.
【請求項12】 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
成方法であって、 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、 該マスクパターン層の少なくとも一部が該透明基板層上
に設けられた不透明層と、該透明基板上に設けられ該光
を透過させる位相シフト層とからなり、 該位相シフト層は、該不透明層とは接しない帯状の第1
の部分と、該不透明層のエッジ部分にのみ設けられ該第
1の部分と接続する第2の部分とからなり、 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180±30%の範囲の位相シフトが生じる、
パターン形成方法。
12. A pattern forming method using a mask for forming a pattern on a photoresist layer by forming an image on a photoresist layer on a wafer through a lens system through light transmitted through the mask, wherein the mask is exposed to light. And a mask pattern layer formed on the transparent substrate layer, wherein at least a part of the mask pattern layer is provided with an opaque layer provided on the transparent substrate layer. A phase shift layer provided on the transparent substrate and transmitting the light, wherein the phase shift layer is a strip-shaped first layer not in contact with the opaque layer.
And a second portion provided only at the edge portion of the opaque layer and connected to the first portion. The phase of light transmitted through the phase shift layer and the phase shift layer of the mask A phase shift in a range of 180 ± 30% occurs with the phase of light transmitted through the portion not provided.
Pattern formation method.
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