JP3207470B2 - 位相差マスク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光露光を利用してウ
エハに微細パターンを形成するための、位相差露光法お
よびこれに用いる位相差マスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】ホトマスクパターンをウエハ上に設けた
感光層、例えばレジスト層に縮小転写する技術を用い
て、ウエハを微細加工する１つの方法として、位相シフ
タを具えたホトマスクを用いる方法が提案されている
（特願平２−１６１２３９号）。まず、この発明の説明
に先だち、この提案された位相差露光技術につき、図面
を参照して説明する。

【０００３】この方法は、ホトマスクを構成するマスク
基板からの直接透過光の位相に対して位相シフトさせた
位相シフト光を用いてウエハ上に設けたレジスト層を位
相差露光する技術である。この位相差露光に用いるホト
マスクを位相差マスクといい、その構成部分は、図２の
（Ａ）にその要部を示すように、使用する光に対して透
明なマスク基板１０上にパターン状の複数の遮光部１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ（代表して１２で示す。ま
た、遮光部を遮光パターンとも称する。）を適当な間隔
をもって離間配設し、これら遮光部１２の間および両外
側に隣接させて、２種類のパターン状の位相シフタ１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，（代表して１４で示す。）と１６
ａ，１６ｂ（代表して１６で示す。）を交互に配設させ
て形成している。勿論、図に示していないホトマスク部
分には、通常の露光法でレジスト層の露光を行なう部分
を形成してあっても良いが、ここでは、その説明を省略
する。なお、通常の露光法に用いるホトマスクは、例え
ば、マスク基板上に遮光部のみを配列した構成や、遮光
部と１種類の位相シフタとを組み合わせ配列した構成、
または、１種類の位相シフタを配列した構成となってい
る。この図２の（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図を図２の（Ｂ）
に示す。

【０００４】このホトマスク１０について説明する。マ
スク基板１０自体を透過する光を、ここでは、直接透過
光と称するものとする。ホトマスクを光で照明すると、
遮光部１２が設けられていないマスク基板１０の領域
（この領域を透明領域と称する。）を光が透過し、位相
シフタ１４および１６が設けられていない領域では、直
接透過光となる。以下、この直接透過光の位相を基準に
して考える。位相シフタが設けられているホトマスクの
領域では、マスク基板を透過した、直接透過光は続いて
この位相シフタを透過する。そして、位相シフタ１４お
よび１６を透過する光は、この直接透過光に対して、光
の位相がシフトされる。この場合、位相シフタ１４およ
び１６はともに、同一の透明材料で膜状に形成してあ
り、それぞれの膜厚を、直接透過光に対して、相対位相
差（シフト量）９０°を生じさせ、かつ、位相シフタ１
４および１６間では相対位相差が１８０°となるように
設定して、高解像力の位相差露光を可能としている。な
お、この明細書で、位相、位相差或いは位相量等の角度
の単位を「度」で表している。また、この位相差パター
ンにおいては、遮光パターンを設けずに位相シフタ１４
および１６を隣接して配置しても同じ高コントラストを
得ることが可能である。

【０００５】また、図２の（Ａ）に示すホトマスク構造
では、マスク基板１０に選択的に設けた隣り合う遮光部
１２間に設けた位相シフタ１４および１６のシフタエッ
ジをマスク基板１０の透明部に設けている。このホトマ
スクのＡ−Ａ線に対応する部分の光強度プロファイルを
図２の（Ｃ）に示す。このプロファイル からも理解出
来るように、シフタエッジのＢ_１およびＢ_２点では、光
強度が極端な低下を生じていない。このため、遮光部以
外のマスク基板の透明部に位相シフタエッジを配置して
も、不必要なシフタエッジの転写が生じないので、この
ホトマスクは、複雑なパターンの形成に適している。

【０００６】このような構造のホトマスクを用いて、ウ
エハ面上に段差があるレジスト層に対し露光を行なって
微細パターンを形成する場合につき図３の（Ａ）、
（Ｂ）および（Ｃ）を参照して簡単に説明する。

【０００７】第３図の（Ａ）は、第２図の（Ｂ）に示し
たと同様な構造の位相差マスクである。従って、同一の
構成成分に対しては、同一の符号を付して示してある。
この位相差マスクを、例えば、開口数ＮＡ＝０．５０お
よびσ＝０．５０のｉ線縮小光学系に用いて、投射した
場合の光強度分布は、図３の（Ｂ）に示すような分布と
なる。同図において、横軸は、位相差マスクの位置に対
応しており、縦軸は光強度をとって示してある。焦点が
ずれていない、いわゆる、合焦位置では、実線ａで示す
ような分布となっているため、パターン形成に充分なコ
ントラストが得られる。しかし、ウエハ面に直交する方
向に焦点ずれがある場合、すなわち、合焦位置からずれ
た位置では、破線ｂで示すように、コントラストが低下
してしまう。

【０００８】通常、パターンを形成しようとするウエハ
面は、平坦面である場合もあり、また、既に回路構成部
分が形成されていて凹凸面となっている場合もある。こ
のような、表面に段差がある例を図３の（Ｃ）に示す。
同図において、２０は基板、２２はパターニング済みの
第１層目の配線、２４は中間絶縁膜、２６は第２層目の
配線を形成するために、位相差マスクを用いた位相差露
光を利用してパターニングしようとする金属層である。
２８は図３の（Ａ）の位相差マスクでの位相差露光を行
なった後、現像して得られたレジストパターンを示す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような、感光層で
あるレジスト層２８に段差がある場合に、位相差マスク
の投射光の結像位置を段差の下面に合わせると、レジス
ト層２６の、位相シフタ１４ａ、１６ａに対応する領域
が、実線ａで示した光強度で、照射される。従って、こ
の領域では充分に解像されて奇麗にパターニングされ
る。しかし、パターンの微細化にともない、縮小光学系
の焦点深度が小さくなると、この焦点深度を越える領域
に存在する段差の上面の部分は、破線ｂで示す光強度で
照射されるので、位相シフタ１６ｂ，１４ｂ，１６ｃに
それぞれ対応する、レジスト層部分は充分に解像されな
い。このため、パターン分離が不可能となる。

【００１０】この発明の目的は、同一のホトマスクを用
いて、段差のある感光層に同時露光を行なって、段差の
あるウエハ上に感光層の微細パターンを、解像度良く、
形成し、よって、ウエハに微細パターンを形成すること
が出来るようにした位相差露光法およびこれに用いる位
相差マスクを提供することにある。

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、第１の位相差マスクの発明によれば、マスク基板に
位相シフタと遮光部を具え、マスク基板からの直接透過
光の位相に対して位相差を与えた位相シフト光を用いて
感光層を位相差露光するための位相差マスクにおいて、
（ａ）位相シフタは、第１および第２位相シフト光がそ
れぞれ透過される第１および第２位相シフタと、第１お
よび第２サブ位相シフト光がそれぞれ透過される第１お
よび第２サブ位相シフタとを具え、（ｂ）第１位相シフ
タは、第１位相シフト光に、直接透過光に対して、９０
°±１０°の範囲内の位相差を与える構成であり、
（ｃ）第２位相シフタは、第２位相シフト光に、直接透
過光に対して、２７０°±１０°の範囲内の位相差を与
える構成であり、（ｄ）第１サブ位相シフタは、第１サ
ブ位相シフト光に、直接透過光に対して、３６０°±１
０°の範囲内の位相差を与える構成であり、（ｅ）第２
サブ位相シフタは、第２サブ位相シフト光に、直接透過
光に対して、１８０°±１０°の範囲内の位相差を与え
る構成であり、（ｆ）遮光部は、マスク基板上に連続し
て配列された第１、第２および第３遮光部を具え、
（ｇ）第１および第２遮光部間には、第１位相シフタ、
第１サブ位相シフタ、第１位相シフタの順で配列され、
および（ｈ）第２および第３遮光部間には、第２位相シ
フタ、第２サブ位相シフタ、第２位相シフタの順で配列
されていることを特徴とする。

【００１３】また、第１の発明を実施するに当たり、第
１サブ位相シフタと第２サブ位相シフタとを互いに入れ
替えて配列するのが良い。

【００１４】また、第２の位相差マスクの発明によれ
ば、マスク基板に位相シフタと遮光部を具え、マスク基
板からの直接透過光の位相に対して位相差を与えた位相
シフト光を用いて感光層を位相差露光するための位相差
マスクにおいて、（ａ）位相シフタは、第１および第２
位相シフト光がそれぞれ透過される第１および第２位相
シフタと、サブ位相シフト光が透過されるサブ位相シフ
タとを具え、（ｂ）第１位相シフタは、第１位相シフト
光に、直接透過光に対して、９０°±１０°の範囲内の
位相差を与える構成であり、（ｃ）第２位相シフタは、
第２位相シフト光に、直接透過光に対して、２７０°±
１０°の範囲内の位相差を与える構成であり、（ｄ）サ
ブ位相シフタは、サブ位相シフト光に、直接透過光に対
して、１８０°±１０°または３６０°±１０°の範囲
内の位相差を与える構成であり、（ｅ）遮光部は、マス
ク基板上に連続して配列された第１、第２および第３遮
光部を具え、（ｆ）第１および第２遮光部間には、第１
位相シフタ、サブ位相シフタ、第１位相シフタの順で配
列され、および（ｇ）第２および第３遮光部間には、第
２位相シフタ、サブ位相シフタ、第２位相シフタの順で
配列されていることを特徴とする。

【００１５】また、第３の位相差マスクの発明によれ
ば、マスク基板に位相シフタと遮光部を具え、マスク基
板からの直接透過光の位相に対して位相差を与えた位相
シフト光を用いて感光層を位相差露光するための位相差
マスクにおいて、（ａ）位相シフタは、第１および第２
位相シフト光がそれぞれ透過される第１および第２位相
シフタと、サブ位相シフト光が透過されるサブ位相シフ
タとを具え、（ｂ）第１位相シフタは、第１位相シフト
光に、直接透過光に対して、９０°±１０°の範囲内の
位相差を与える構成であり、（ｃ）第２位相シフタは、
第２位相シフト光に、直接透過光に対して、２７０°±
１０°の範囲内の位相差を与える構成であり、（ｄ）サ
ブ位相シフタは、サブ位相シフト光に、直接透過光に対
して、１８０°±１０°または３６０°±１０°の範囲
内の位相差を与える構成であり、（ｅ）遮光部は、マス
ク基板上に連続して配列された第１、第２および第３遮
光部を具え、（ｆ）第１および第２遮光部間には、第１
位相シフタおよび第２位相シフタのうちのいずれか一方
の位相シフタ、サブ位相シフタ、一方の位相シフタの順
で配列され、および（ｇ）第２および第３遮光部間に
は、第１位相シフタおよび第２位相シフタのうちの他方
の位相シフタが設けられていることを特徴とする。

【００１６】また、第４の位相差マスクの発明によれ
ば、マスク基板に位相シフタと遮光部を具え、マスク基
板からの直接透過光の位相に対して位相差を与えた位相
シフト光を用いて感光層を位相差露光するための位相差
マスクにおいて、（ａ）位相シフタは、第１および第２
位相シフト光がそれぞれ透過される第１および第２位相
シフタと、サブ位相シフト光が透過されるサブ位相シフ
タとを具え、（ｂ）第１位相シフタは、第１位相シフト
光に、直接透過光に対して、９０°±１０°の範囲内の
位相差を与える構成であり、（ｃ）第２位相シフタは、
第２位相シフト光に、直接透過光に対して、２７０°±
１０°の範囲内の位相差を与える構成であり、（ｄ）サ
ブ位相シフタは、サブ位相シフト光に、直接透過光に対
して、１８０°±１０°または３６０°±１０°の範囲
内の位相差を与える構成であり、（ｅ）遮光部は、マス
ク基板上に連続して配列された第１、第２および第３遮
光部を具え、（ｆ）第１および第２遮光部間には、サブ
位相シフタ、第１位相シフタ、サブ位相シフタの順で配
列され、および（ｇ）第２および第３遮光部間には、サ
ブ位相シフタ、第２位相シフタ、サブ位相シフタの順で
配列されていることを特徴とする。

【００１７】また、第５の位相差マスクの発明によれ
ば、マスク基板に位相シフタと遮光部を具え、マスク基
板からの直接透過光の位相に対して位相差を与えた位相
シフト光を用いて感光層を位相差露光するための位相差
マスクにおいて、（ａ）位相シフタは、第１および第２
位相シフト光がそれぞれ透過される第１および第２位相
シフタと、サブ位相シフト光が透過されるサブ位相シフ
タとを具え、（ｂ）第１位相シフタは、第１位相シフト
光に、直接透過光に対して、９０°±１０°の範囲内の
位相差を与える構成であり、（ｃ）第２位相シフタは、
第２位相シフト光に、直接透過光に対して、２７０°±
１０°の範囲内の位相差を与える構成であり、（ｄ）サ
ブ位相シフタは、サブ位相シフト光に、直接透過光に対
して、１８０°±１０°または３６０°±１０°の範囲
内の位相差を与える構成であり、（ｅ）遮光部は、マス
ク基板上に連続して配列された第１、第２および第３遮
光部を具え、（ｆ）第１および第２遮光部間には、サブ
位相シフタ、第１位相シフタおよび第２位相シフタのう
ちのいずれか一方の位相シフタ、サブ位相シフタの順で
配列され、および（ｇ）第２および第３遮光部間には、
第１位相シフタおよび第２位相シフタのうちの他方の位
相シフタが設けられていることを特徴とする。

【００１８】また、第２〜第５の発明の実施に当たり、
好ましくは、サブ位相シフタの配列方向のパターン幅
は、第１および第２位相シフタの配列方向のパターン幅
とは異なっているのが良い。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【作用】上述したこの発明の位相差マスク自体に、パタ
ーン形成に要するコントラストを増強する効果を発揮す
る第１および第２位相シフタ（ここでは、これら第１お
よび第２位相シフタを総称して主位相シフタまたは主シ
フタと称する。）と、結像位置を定める第１および第２
サブ位相シフタの両者またはいずれか一方とを、互いに
組み合わせて、設けてある。このため、この位相差マス
クを透過した投射光を、通常の露光法での結像位置とは
異なる位置に、結像させることが出来る。そして、この
結像位置は、これら主位相シフタとサブ位相シフタとを
設計に応じて適当に組み合わせることによって、変える
ことが出来る。従って、段差を有するウエハの凹凸の高
低差に応じて、同一のホトマスク上に、この発明の位相
差マスクの領域と、通常の露光法のマスク構成部分の領
域とを混在させたホトマスクを作成する。そして、この
ホトマスクのマスクパターンを感光層に対して一括露光
する等の所定の処理工程を実施して、感光層のパターニ
ングを行ない、この感光層パターンを用いて、段差を有
するウエハに微細パターンを高精度で作り込むことが出
来る。

【００３１】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
つき説明する。なお、図は、この発明が理解出来る程度
に、各構成成分の寸法、形状および配置関係を概略的に
示してあるにすぎない。また、以下の実施例で説明する
材料、寸法、形状、その他の所要の条件は、単なる好適
例にすぎないので、この発明はこれらの条件にのみ何ら
限定されるものではないことを理解されたい。また、各
断面図は、断面の切り口を示しており、断面を表すハッ
チング等を、一部の断面領域では省略して示してある。

【００３２】また、以下の説明では、この発明の位相差
マスクとこれを用いた位相差露光法とを併せて説明す
る。また、以下の説明では、特に、位相差マスクの構成
部分に着目して説明する。

【００３３】図１は、この発明の位相差マスクの主要な
特徴を説明するための、基板面に直交する方向にとって
示した要部の断面図である。

【００３４】図１に示すこの発明の位相差マスク１００
は、通常の露光法の２つの領域１０２および１０４と、
この発明による位相差露光法の領域１０６とを具えた構
成となっている。この位相差マスク１００は、これを投
射するための光に対して透明な材料例えば、ガラスを用
いて形成したマスク基板１１０を具える。位相差露光法
領域１０６では、このマスク基板１１０に、それぞれパ
ターン状に形成した第１位相シフタ１１２（１１２ａ，
１１２ｂ）および第２位相シフタ１１４（１１４ａ，１
１４ｂ）と、１種類または２種類のサブ位相シフタ１１
６およびまたは１１８と遮光部１２０とを設けている。
図１に示す実施例では、２種類の、すなわち、第１およ
び第２サブ位相シフタ１１６および１１８を具えた構成
となっている。そして、これら第１および第２位相シフ
タ１１２および１１４は、投射光のコントラストを増加
させる作用を有している。また、第１および第２サブ位
相シフタ１１６および１１８は、これら第１および第２
位相シフタ１１２および１１４の両者またはいずれか一
方と組み合わせて用いられ、ウエハに対する前述の投射
光の結像位置を決める作用を有している。以下の説明に
おいて、これら第１および第２位相シフタを総称して主
シフタと称し、また、第１および第２サブシフタを総称
してサブシフタと称する場合がある。これら主シフタお
よびサブシフタを、投射光に対して透明な適当な材料、
例えば、ＳｉＯ₂ （二酸化シリコン）で、蒸着等といっ
た通常の方法を用いて形成する。さらに、遮光部１２０
は、マスク基板１１０に、互いに離間させて、順次に配
列して設けてある。この遮光部１２０を遮光パターンと
も称する。この遮光部１２０と隣接する両側の透明部を
透過する投射光が、相互に干渉するように、遮光部１２
０をパターン配列させてある。

【００３５】図１に示す位相差マスク構造の実施例で
は、この位相差露光法領域１０６では、遮光部１２０を
長方形のストライプ形状として、例えばクロム（Ｃｒ）
材料を用いて、従来普通の形成方法で、等間隔で配列し
て設けてある。そして、順次に隣り合う遮光部１２０間
に順次に位置している透明部に、第１および第２位相シ
フタ１１２（１１２ａ，１１２ｂ）および１１４（１１
４ａ，１１４ｂ）を、交互に配置する。そして、この第
１位相シフタ１１２は中央で１１２ａと１１２ｂで示す
部分に分割して設けておき、その間隙に第１サブ位相シ
フタ１１６を配設してある。同様に、第２位相シフタ１
１４ａおよび１１４ｂとの間隙に第２サブシフタ１１８
を配設してある。

【００３６】一方、通常の露光法領域１０２では、マス
ク基板１１０に、遮光部１２０を順次に適当な間隔で配
設したマスク構造となっており、また、領域１０４で
は、遮光部１２０間に、同一種類の位相マスク１２２を
配設したマスク構造となっている。図中、この遮光部１
２０には、ハッチングをつけて示してある。

【００３７】次に、位相差露光法領域の位相差マスク構
造およびその位相差露光法につき具体的に説明する。

【００３８】［実施例１］ 図４の（Ａ）は、この発明の位相差マスクの位相差露光
法領域でのマスク構造の一実施例を示す要部の、マスク
基板側から見た平面図および図４の（Ｂ）は、図４の
（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿ってとって示した断面図であ
る。また、図５は、各位相シフタでシフトされる位相量
を説明するための説明図である。この実施例によれば、
マスク構造は、図１に示した構造と同一の構造に構成し
てある。従って、ここでは、各構成成分については、図
１において付した番号と同一の番号を付して示す。図４
の（Ａ）において、主シフタ１１２および１１４とサブ
シフタ１１６および１１８ともに、破線で示し、遮光部
１２０を実線で示してある。

【００３９】この実施例では、マスク基板１１０での位
相量を、０°または３６０°とする（図５にＰ１で示
す。）。第１位相シフタ１１２は、これを透過した第１
位相シフト光に、マスク基板１１０を透過しただけの
光、すなわち、直接透過光に対して、９０°±１０°の
範囲内の適当な位相差（図５にＰ２で示す。）を与える
位相シフタとして構成する。そして、第２位相シフタ１
１４は、これを透過した第２位相シフト光に、直接透過
光に対して、２７０°±１０°の範囲内の適当な位相差
（図５にＰ３で示す。）を与える位相シフタとして構成
する。従って、第１および第２位相シフタ１１２および
１１４間での相対位相差は１８０°となっている。さら
に、第１サブ位相シフタ１１６は、これを透過した第１
サブ位相シフト光には、直接透過光に対し０°±１０°
か３６０°±１０°の範囲内の適当な位相差（図５にＰ
４で示す。）を与える位相シフタとして構成し、およ
び、第２サブ位相シフタは、これを透過した第２サブ位
相シフト光には、直接透過光に対し１８０°±１０°の
範囲内の適当な量の位相差（図５にＰ５で示す。）を与
える位相シフタとして構成する。この場合、これらサブ
シフタ１１６および１１８間での相対位相差は１８０°
±１０°となるようにしておく。上述した各シフタでシ
フトされる位相差の最大許容範囲を±１０°としたが、
この範囲を越えると、焦点ハズレに対するマスクパター
ンの分離特性が許容限界を越えてしまうからである。

【００４０】この位相差マスク１００を用いた場合の結
像特性につき説明する。マスク１００に光を投射する
と、既に説明したように、隣り合う透明部を透過した投
射光が互いに干渉し合う。隣り合う透明部に設けた第１
および第２位相シフタ１１２および１１４間、および、
第１および第２サブシフタ１１６および１１８間での位
相差は実質的に１８０°であるので、隣り合う透明部間
での投射光の位相差は１８０°となる。従って、遮光部
光強度が大きく低下し、そのため、コントラストの高い
転写像が得られる。

【００４１】さらに、この発明の位相差マスク構造で
は、これら主シフタ１１２および１１４のそれぞれの中
間に、サブシフタ１１６および１１８を、それぞれ、設
けて、これらサブシフタ１１６および１１８を透過した
光が相互に干渉し合う。このように、このマスク構造で
は、１８０°以外の位相による光干渉を生じさせるた
め、このサブマスクの干渉効果が主マスクの干渉効果に
加わり、そのため、通常の露光法での焦点位置からずれ
た結像面において最大コントラストを得ることが出来
る。また、これに加え、主シフタおよびサブシフタの相
対位相差が９０°であるため、隣り合う透過部の光強度
分布の対称性が常に等しく保たれる。このため、従来に
比べて、ウエハに形成すべきパターンの寸法制御が容易
となり、しかも、位置決め精度の向上を図ることが出来
る。

【００４２】以下、この点につき、さらに具体的に説明
する。図４のマスク構造において、遮光部１２０をクロ
ムの蒸着膜で形成する。その配列方向のパターン幅を
０．７５μｍとし、隣接する遮光部１２０間の離間距離
を３．５μｍとし、膜厚を１０００Ａ°（オングストロ
ームをＡ°で示す。）とする。第１位相シフタ１１２ａ
および１１２ｂを、スパッタリングで形成したＳｉＯ_２
（二酸化シリコン）膜とし、その膜厚を２０００Ａ°程
度にして、直接透過光との位相差を９０°とする。第１
サブ位相シフタ１１６をＳｉＯ_２（二酸化シリコン）膜
で形成し、遮光膜の配列方向の幅を０．５μｍとし、そ
の膜厚を適当に例えば０もしくは８０００Ａ°程度に設
定してマスク基板１１０と同じ、３６０°の位相量を与
えるようにする。従って、第１位相シフタ１１２の、遮
光部１２０間に形成される実質的な幅は、３．０μｍと
なっている。また、第２位相シフタ１１４ａおよび１１
４ｂも、第１位相シフタと同様にスパッタリングで形成
したＳｉＯ_２（二酸化シリコン）膜とし、その膜厚を６
０００Ａ°程度として位相量を２７０°とする。第２サ
ブ位相シフタ１１８も、第１サブ位相シフタ１１６と同
様に、０．５μｍ幅で形成するが、その膜厚を４０００
Ａ°程度として１８０°の位相量を与えるようにする。
従って、第２位相シフタ１１４の、遮光部１２０間に形
成される実質的な幅は、１．０μｍとなっている。

【００４３】このような位相差マスクを、開口数（Ｎ
Ａ）が０．５０およびσが０．５０の、ｉ線を用いる１
／５縮小光学系でマスクパターンを投射したときの、光
強度分布の実験データを図６の（Ａ）および（Ｂ）に示
す。図６の（Ａ）はプラス側に、また、（Ｂ）はマイナ
ス（−）側に焦点位置がずれたときの光強度分布を示し
ている。これらの図において、横軸は、図４の（Ａ）の
Ｃ−Ｃ線を中心として、左右にＩＩ−ＩＩ線に沿った方
向に対応する光投射パターンの位置を示し、縦軸は、光
強度を示している。図６の（Ａ）中、太い曲線ａは、比
較のために示した通常の露光法による、焦点位置ずれが
無い位置における、光強度プロファイルを示す。破線曲
線ｂは、焦点位置が＋側に（光学系から遠くなる方向
に）０．５μｍだけずれた位置での光強度プロファイル
である。また、細い曲線ｃは焦点位置が＋側に１．０μ
ｍずれた位置での光プロファイルである。この図から理
解出来るように、曲線ｂおよびｃの焦点位置ずれがある
場合には、主シフタ１１２および１１４とサブシフタ１
１６および１１８との光干渉作用によって、コントラス
トの低下がほとんど生じていないことがわかる。

【００４４】また、図６の（Ｂ）中、太い曲線ａは、比
較のために示した通常の露光法による、焦点位置ずれが
無い位置における光強度プロファイルを示す。破線曲線
ｄは、焦点位置が−側に（光学系に近ずく方向に）０．
５μｍだけずれた位置での光強度プロファイルである。
また、細い曲線ｅは焦点位置が−側に１．０μｍずれた
位置での光プロファイルである。この図から理解出来る
ように、曲線ｄの焦点位置ずれがある場合には、主シフ
タ１１２および１１４とサブシフタ１１６および１１８
との光干渉作用によって、最大光強度が最も大となって
コントラストが増加することがわかる。

【００４５】図７は、図４の（Ａ）および（Ｂ）に示し
た位相差マスクを、上述した光学系を用いて、光投射し
た場合の、焦点位置からのずれと、コントラストおよび
最大光強度との関係を説明するための実験データ図であ
る。図の横軸の中心点は、遮光パターンだけを設けたマ
スクを用いた通常の露光法での最良結像面の位置であ
り、この位置を、焦点のずれが無い基準位置とする。そ
して、横軸の左側方向にマイナスおよび右側方向にプラ
スのそれぞれの焦点位置のずれ量を、μｍ単位で採っ
て、示してある。左側の縦軸にコントラスト（％の単
位）を採り、右側の縦軸に最大光強度（％の単位）を採
って示してある。図中、実線ａはコントラスト曲線であ
り、破線ｂは光強度曲線である。コントラストおよび最
大光強度は、通常露光法での基準位置での最大コントラ
ストおよび最大光強度を１００％の基準として示してあ
る。

【００４６】この図からも理解出来るように、コントラ
ストは焦点位置ずれが０μｍ〜＋０．５μｍの領域で変
化が小さくなっており、また、最大光強度は、同様に、
焦点位置ずれがプラス側になるときに最大（約＋０．５
μｍずれた位置）となる特性を有していることがわか
る。この事実から、この発明の位相差マスクは、パター
ン形成に最良である最大光強度が得られる結像面を、上
述した遮光パターンだけのマスクによる通常の露光法で
の最良結像面から、移動させる特性を有していることが
理解出来る。従って、集積回路等の、段差のあるウエハ
にパターニングを行なう時には、予め、最良結像位置を
ウエハ上の段差に対応して位相差マスクを作製し、この
位相差マスクを用いてレジスト層に対する露光を行なえ
ば、高精度でのパターン形成が可能となる。

【００４７】［実施例２］ 上述した実施例１の位相差マスク構造では、位相差露光
法領域に遮光部１２０を設けた例につき説明したが、こ
の発明の位相差マスクの場合には、この領域に遮光部１
２０を設けなくても良い。この実施例を図８の（Ａ）お
よび（Ｂ）に示す。図８の（Ａ）で示す構成例では、主
シフタ１１２および１１４のそれぞれの中央にサブシフ
タ１１６および１１８を配設する点は実施例１の場合と
変わらない。しかし、実施例２の場合には、第１および
第２位相シフタ１１２および１１４を互いに交互に隣接
させて配列し、第１位相シフタ１１２ａと１１２ｂとの
間に第１サブ位相シフタ１１６を設け、第２位相シフタ
１１４ａと１１４ｂとの間に第２サブ位相シフタ１１８
を設けた構造である。

【００４８】［実施例３］ また、この発明の位相差マスク構造では、実施例２の構
造において、第１および第２サブ位相差シフタを入れ替
えて、主シフタとサブシフタとの組み合わせを変えた構
造として形成しても良い。その場合の位相差マスク構造
を図８の（Ｂ）に示してある。この場合には、結像面の
方向が変わる。第１位相シフタ１１２を９０°位相シフ
トさせるシフタとし、第１サブ位相シフタ１１６を１８
０°位相シフトさせるシフタとし、第２位相シフタ１１
４を２７０°位相シフトさせるシフタとし、第２サブ位
相シフタ１１８を３６０°位相シフトさせるシフタとす
ると、焦点位置ずれに対する特性は、ディフォーカスで
の符号が逆転し、その結果、結像面はマイナス側で最良
となる。特に、焦点位置が約−０．５μｍずれた位置で
最大光強度を得ることが出来る。

【００４９】このように、第２および第３実施例に示し
た位相差マスクのように、ホトマスクの位相差露光法領
域を、合計４つの位相シフタ１１２，１１４，１１６，
１１８で構成した４シフタ構造により、この発明の効果
を達成することが出来る。

【００５０】［実施例４］ また、この発明の位相差マスク構造では、図４の（Ａ）
および（Ｂ）で示した、実施例１の構造において、実施
例２および３のように、第１および第２サブ位相差シフ
タを入れ替えて、主シフタとサブシフタとの組み合わせ
を変えた構造として形成しても良い。その場合の位相差
マスク構造を図８の（Ｃ）に示してある。この場合に
は、遮光部１２０が含まれた構造となっているが、実施
例２および３の構造と同様に、焦点位置が約−０．５μ
ｍずれた位置で最大光強度を有する結像面を得る。

【００５１】［実施例５］ また、上述したように、位相差露光法領域において、既
に説明した各実施例の構造の場合のように、隙間なく連
続して各マスクパターンを並べて配列させてある構造の
場合には、この位相差露光領域内の区域毎にサブシフタ
１１６および１１８のパターン幅を変えた構造とするこ
とも出来る。その位相差マスク構造を図９の（Ａ）に示
す。

【００５２】この構造では、第１および第２位相シフタ
１１２および１１４のその順次の配列方向に沿った方向
に取ったパターン幅を、位相差露光法領域の全域で、同
一幅とする。そして、第１および第２サブ位相シフタ１
１６および１１８の、この配列方向に沿った方向に取っ
たパターン幅を、位相差露光法領域の区域Ｚ１，Ｚ２に
よって、異なる幅とする。図中、区域Ｚ１内での両サブ
シフタを１１６ａおよび１１８ａで示してあり、区域Ｚ
２内での両サブシフタを１１６ｂおよび１１８ｂで示し
てある。なお、この構造では、位相差露光法領域の全域
で、各位相シフタでシフトさせる位相量は、それぞれに
定めた位相量（従って、膜厚）は変えないでおく。

【００５３】このような位相差マスク構造であっても、
上述した実施例の場合と同様に、この発明の作用効果を
奏することが出来る。特に、同一の位相差露光法領域内
で、マスクパターンの最良結像面の位置を個別に設定す
ることが出来るので、段差の多いウエハの凹凸面にきめ
細かく対応させて位相差マスクのマスクパターンを形成
しておけば、ウエハの高精度にパターンを形成すること
が出来る。

【００５４】［実施例６］ また、隙間なく連続して各マスクパターンを並べて配列
させてある構造の場合には、サブシフタ１１６および１
１８の膜厚を変えることによって、最良結像面の位置を
設定することも出来る。この場合の位相差マスク構造を
図９の（Ｂ）に示す。この構造においては、第１および
第２サブ位相シフタ１１２および１１４の、その配列方
向に沿った方向に取ったパターン幅を、位相差露光法領
域の全域で、同一幅とする。また、位相差露光法領域の
全域で、第１および第２サブ位相シフト光の相対位相差
を１８０°±１０°の範囲内の適当な値に保持してお
く。そして、第１および第２サブ位相シフタ１１６およ
び１１８の膜厚を、位相差露光法領域の全域または特定
の区域によって、異なる厚さとする。

【００５５】［実施例７］ 次に、この発明の位相差マスクの他の要旨の実施例につ
き説明する。図１０の（Ａ）は、この実施例の位相差露
光法領域でのマスク構造を示す断面図である。図１１
は、このマスク構造に設けている各位相シフタの位相量
の関係を示す説明図である。この実施例の構造の特色
は、位相シフタとして、第１および第２位相シフタ１１
２および１１４と１種類のサブ位相シフタ１３０とを具
えていて、３シフタ構造とした点にある。

【００５６】この第１位相シフタ１１２は、これを透過
した第１位相シフト光に、前述の直接透過光に対して、
９０°±１０°の範囲内の適当な位相差を与える位相シ
フタとして構成する。また、第２位相シフタ１１４は、
これを透過した第２位相シフト光に、前述の直接透過光
に対して、２７０°±１０°の範囲内の適当な位相差を
与える位相シフタとして構成する。そして、サブ位相シ
フタ１３０は、これを透過したサブ位相シフト光には、
前述の直接透過光に対し（１８０°±１０°）または
（３６０°±１０°）の範囲内の適当な量の位相差を与
える位相シフタとして構成する。図１１において、マス
ク基板１１０の位相量を０°とし、これをＰ１で示す。
第１位相シフタ１１２の位相量をＰ２で示し、第２位相
シフタ１１４の位相量をＰ３で示し、サブ位相シフタ１
３０の位相量をＰ４で示してある。この実施例の構造の
場合でも、実施例１で既に説明したように、上述した各
シフタでシフトされる位相差の最大許容範囲を±１０°
としたが、この範囲を越えると、焦点ハズレに対するマ
スクパターンの分離特性の劣化が許容限界を越えてしま
うからである。

【００５７】図１０の（Ａ）および（Ｂ）に示す実施例
では、図４に示した第１実施例の場合と同様に、マスク
基板１１０に遮光部１２０を一定の間隔をもって順次配
列し、これら遮光部１２０間の透明部に主シフタとサブ
シフタとを設けた構造となっている。また、好ましく
は、これら主シフタ１１２および１１４を、隣り合う遮
光部１２０間の透明部に交互に設ける。そして、このサ
ブシフタ１３０を、好ましくは、図１０の（Ａ）に示す
ように、主シフタ１１２ａと１１２ｂとの間、および１
１４ａと１１４ｂとの間に設ける。

【００５８】この構造の位相差マスク１００を用いた場
合の結像特性につき説明する。マスク１００に光を投射
すると、既に説明したように、隣り合う透明部を透過し
た投射光が互いに干渉し合う。隣り合う透明部に設けた
第１および第２位相シフタ１１２および１１４間の位相
差は実質的に１８０°であるので、隣り合う透明部間で
の投射光の位相差は１８０°となる。従って、遮光部の
光強度が大きく低下し、そのため、コントラストの高い
転写像が得られる。

【００５９】さらに、この発明の位相差マスク構造で
は、これら主シフタ１１２および１１４の他に、サブシ
フタ１３０を、設けて、この各シフタを透過した光が相
互に干渉し合う。このように、このマスク構造では、１
８０°以外の位相による光干渉を生じさせるため、この
サブマスクの干渉効果が主マスクの干渉効果に加わり、
そのため、通常の露光法での焦点位置からずれた位置に
最良結像位置を得ることが出来、その結像面において最
大コントラストを得ることが出来る。

【００６０】以下、この点につき、さらに具体的に説明
する。図１０の（Ａ）のマスク構造において、遮光部１
２０をクロムの蒸着膜で形成する。その配列方向のパタ
ーン幅を１．０μｍとし、隣接する遮光部１２０間の離
間距離を２．０μｍとし、膜厚を１０００Ａ°とする。
第１位相シフタ１１２ａおよび１１２ｂを、スパッタリ
ングで形成したＳｉＯ_２（二酸化シリコン）膜とし、そ
の膜厚を２０００Ａ°にして、直接透過光との位相差を
９０°とする。また、第２位相シフタ１１４ａおよび１
１４ｂも、第１位相シフタと同様にスパッタリングで形
成したＳｉＯ_２（二酸化シリコン）膜とし、その膜厚を
６０００Ａ°程度として位相量を２７０°とする。サブ
位相シフタ１３０をＳｉＯ_２（二酸化シリコン）膜で形
成し、遮光パターン１２０の配列方向の幅を０．５μｍ
とし、その膜厚を４０００Ａ°程度として、１８０°の
位相量を与えるようにする。従って、第１位相シフタ１
１２および第２位相シフタ１１４の、遮光部１２０間に
形成される実質的な幅は、１．５μｍとなっている。

【００６１】このような位相差マスクを、実施例１の場
合につき既に説明したと同様に、開口数（ＮＡ）が０．
５０およびσが０．５０の、ｉ線を用いる１／５縮小光
学系でマスクパターンを投射したときの、光強度分布の
実験データの一部分を図１２の（Ａ）および（Ｂ）に示
す。これらの図において、横軸は、図６の（Ａ）および
（Ｂ）の場合と同様な光投射位置を採ってあり、縦軸
は、光強度を示している。図１２の（Ａ）中、太い曲線
ａは、比較のために示した通常の露光法による、焦点位
置のずれが無い場合の位置における光強度プロファイル
を示す。破線曲線ｂは、焦点位置が−側に（光学系から
近くなる方向に）０．５μｍだけずれた位置での光強度
プロファイルである。また、細い曲線Ｃは焦点位置が−
側に１．０μｍずれた位置での光プロファイルである。
この図から理解出来るように、曲線ｂおよびｃの焦点位
置ずれがある場合には、主シフタ１１２および１１４と
サブシフタ１１６および１１８との光干渉作用によっ
て、コントラストの低下がほとんど生じていないことが
わかる。この図１２の（Ａ）から理解出来るように、焦
点距離を−０．５μｍずらした位置での光強度分布は、
２７０°の第２位相シフタ１１４ａと１１４ｂとの間に
１８０°のサブシフタ１３０を設け透明部の光強度（図
１２の（Ａ）の曲線ｂ）が増加する。

【００６２】一方、図１２の（Ｂ）中、太い曲線ａは、
比較のために示した通常の露光法による、焦点位置のず
れが無い場合の位置における光強度プロファイルを示
す。また、破線曲線ｄは、焦点位置が＋側に（光学系か
ら遠くなる方向に）０．５μｍだけずれた位置での光強
度プロファイルである。また、細い曲線ｅは焦点位置が
＋側に１．０μｍずれた位置での光プロファイルであ
る。この図から理解出来るように、焦点位置を＋側０．
５μｍずらした位置では、９０°の第１位相シフタ１１
２ａと１１２ｂとの間に１８０°のサブシフタ１３０を
設けた透明部分の光強度（図１２の（Ｂ）の曲線ｄ）が
増加する。従って、この実施例の位相差マスクによれ
ば、順次に隣り合う透明部の最大光強度が１．０μｍ異
なる位置で得られる特性を持つ。このように、このマス
ク構造によれば、順次の遮光部１２０間の各透明部毎
に、最大コントラストの像面の位置を変えるように設計
することが出来る。

【００６３】図１３の（Ａ）および（Ｂ）は、上述した
実施例７のマスク構造の位相差マスクを用いた露光法で
パターニングする場合の説明図である。この（Ａ）図
は、この実施例の位相差マスクによる光強度分布を示す
図である。横軸は、位相差マスクのシフタの配列方向に
対応する投影光のパターン位置を示し、縦軸は、光強度
を示す。また、この（Ｂ）は、段差を有するウエハに、
この投影パターンで露光および現像して得られた状態を
示す断面図であり、基板１４０上面に、部分的に、下部
配線１４２を形成し、この下部配線１４２を含む全面
に、中間絶縁膜１４４を形成しておく。この中間絶縁膜
１４４の表面は、凹凸面となり、その凹凸の下面と上面
との段差を例えば約１μｍとする。この中間絶縁膜１４
４上に感光層例えばレジスト層を設け、表面に段差を有
するレジスト層に対して、この位相差マスクを用いて位
相差露光法を実行する。

【００６４】既に説明した通り、上述した、この実施例
の位相差マスクでは、位相量が９０°の第１位相差シフ
タ１１２と位相量が１８０°のサブシフタ１３０との組
み合わせからなる第１シフタ群と、位相量が２７０°の
第２位相差シフタ１１４と位相量が１８０°のサブシフ
タ１３０との組み合わせからなる第２シフタ群とを、交
互に、配設した構造となっている。図１３の（Ａ）にお
いて、領域Ｑ１は第１シフタ群による投影光のパターン
領域で、光強度分布は曲線ｑ１となる。また、領域Ｑ２
は第２シフタ郡による投影光のパターン領域で、光強度
分布は曲線ｑ２となる。第２シフタ群による最大光強度
は、通常の露光法における結像位置から、プラス（＋）
側に０．５μｍずれた位置で得られ、また、第１シフタ
群による最大光強度は、マイナス（−）側に０．５μｍ
ずれた位置で得られる。従って、１／５縮小投影光学系
とウエハ面との間の距離を調整して、通常の露光法にお
ける結像面を、レジスト層の段差の上下の面の適当な中
間位置に合わせる。このようにすれば、レジスト層の段
差の下側層は、第２シフタ群による最大光強度で露光さ
れ、また、段差の上側層は、第１シフタ群による最大光
強度で露光される。従って、レジスト層は凹凸があって
も、凹凸の上下層とも最適な光強度で感光することとな
る。続いて、感光済のレジストを、通常の技術に従っ
て、適当に現像してパターニングを行ない、レジストパ
ターン１４６ａおよび１４６ｂを形成することが出来
る。このように、この発明の位相差マスクを用いた位相
差露光によれば、段差のあるレジスト層に対して、一枚
の位相差マスクを用いて、同時露光することが出来、し
かも、そのパターンの寸法制御も、従来よりも、大幅に
向上する。

【００６５】［実施例８］ 上述した実施例７の位相差マスク構造では、位相差露光
法領域に遮光部１２０を設けた例につき説明したが、こ
の発明の位相差マスクの場合には、この領域に遮光部１
２０を設けなくても良い。この実施例を図１０の（Ｂ）
に示す。図１０の（Ｂ）で示す構成例では、主シフタ１
１２および１１４のそれぞれの中央にサブシフタ１３０
を配設する点は実施例７の場合と変わらない。しかし、
実施例８の場合には、第１および第２位相シフタ１１２
および１１４を互いに交互に隣接させて配列し、第１位
相シフタ１１２ａと１１２ｂとの間にサブ位相シフタ１
３０を設け、第２位相シフタ１１４ａと１１４ｂとの間
にサブ位相シフタ１３０を設けた構造である。この構造
であっても３シフタ構造の作用効果を達成することが出
来る。

【００６６】［実施例９］ 上述した３シフタ構造の位相差マスクでは、主シフタの
中央部に挟んでサブシフタを設けた構造となっている
が、そのように構成する代わりに、主シフタ１１２およ
び１１４の両側にサブシフタ１３０（１３０ａ，１３０
ｂ）を配置する構造としても、３シフタ構造の作用効果
を達成することが出来る。図１０の（Ｃ）に示す位相差
マスクは、図１０の（Ａ）で説明した実施例７の場合と
同様に、遮光部１２０を設け、順次の遮光部１２０間の
ある透明部に、サブシフタ１３０ａ、第２位相差シフタ
１１４およびサブシフタ１３０ｂとからなる第２シフタ
群を設け、となりの透明部には、サブシフタ１３０ａ、
第１位相差シフタ１１２およびサブシフタ１３０ｂから
なる第１シフタ群を設けた構造となっている。

【００６７】［実施例１０］ この実施例の構造は、遮光部１２０を設けない場合の構
造であり、これを図１０の（Ｄ）に示す。この場合に
は、サブシフタ１３０、第２位相シフタ１１４、サブシ
フタ１３０、第１位相差シフタ１１２、サブシフタ１３
０、第２位相差シフタ１１４、サブシフタ１３０、第１
位相差シフタ１１２のように、順次に主シフタとサブシ
フタとを組み合わせて配列した構造となる。この位相差
マスクの場合でも、上述した３シフタ構造の作用効果を
達成することが出来る。

【００６８】［実施例１１］ 上述した実施例７〜１０の位相差マスクにおいて、サブ
位相シフタ１３０を直接透過光との相対位相差を１８０
°としたが、３６０°の相対位相差となるサブ位相シフ
タを用いても良い。このためには、サブシフタ１３０の
膜厚を変えれば良い。この位相差マスクの場合であって
も、実施例７〜１０の場合と同様に、ホトマスクの位相
差露光法領域での最良結像面の位置を、通常の露光法に
おける最良結像面に対して所望の位置にずらす構造とす
ることが出来る。なお、これらの構造は、図１０の
（Ａ）〜（Ｄ）に示した構造で、サブシフタ１３０の位
相差を１８０°から３６０°に変えるのみであるので、
この実施例の各構造の図示は、省略する。なお、この場
合にも最大許容誤差を±１０°とするのが良い。

【００６９】［実施例１２］ また、上述したように、位相差露光法領域において、既
に説明した各実施例７〜１１の構造の場合のように、隙
間なく連続して各マスクパターンを並べて配列させてあ
る構造の場合には、この位相差露光領域内のサブシフタ
のパターン幅を変えた構造とすることも出来る。その位
相差マスク構造を図１４に示す。

【００７０】この構造では、第１および第２位相シフタ
１１２および１１４のその順次の配列方向に沿った方向
に取ったパターン幅を、位相差露光法領域の全域で、同
一幅とする。そして、サブ位相シフタの、この配列方向
に沿った方向に取ったパターン幅を、位相差露光法領域
内で、選択的に異なる幅とする。このサブシフタを図中
１３２および１３４でそれぞれ示す。なお、この構造で
は、位相差露光法領域の全域で、各位相シフタでシフト
させる位相量は、それぞれに定めた位相量（従って、膜
厚）は変えないでおく。

【００７１】このような位相差マスク構造であっても、
上述した実施例７〜１１の場合と同様に、この発明の作
用効果を奏することが出来る。特に、同一の位相差露光
法領域内で、マスクパターンの最良結像面の位置を個別
に設定することが出来るので、段差の多いウエハの凹凸
面にきめ細かく対応させて位相差マスクのマスクパター
ンを形成しておけば、ウエハに高精度にパターンを形成
することが出来る。

【００７２】［実施例１３］ また、隙間なく連続して各マスクパターンを並べて配列
させてある構造の場合には、サブシフタの幅と相対位相
差（膜厚）を一定とし、また、主シフタ１１２および１
１４の相対位相差も一定としておいて、それぞれ主シフ
タ１１２および１１４の全部または所要の一部分の幅を
適当に変えた構成とすることによって、各マスクパター
ンの最良結像面の位置を、ウエハの段差に合わせて設定
することも出来る。この場合の位相差マスク構造は例示
するまでも無く明らかであるので、その構造の図示を省
略する。

【００７３】［実施例１４］ 次に、この発明の位相差マスクのさらに他の要旨の実施
例につき説明する。図１５の（Ａ）は、この実施例の位
相差露光法領域でのマスク構造の要部を、マスク基板側
から見た平面図、および、図１５の（Ｂ）は、（Ａ）図
のＩＩＩ−ＩＩＩに沿って取って示した断面図である。
図１５の（Ａ）において、主シフタ１１２および１１４
とサブシフタ１５０とを破線で示し、遮光部１２０を実
線で示してある。この実施例の構造の特色は、位相シフ
タとして、第１および第２位相シフタ１１２および１１
４と１種類のサブ位相シフタ１５０とを具えていて、３
シフタ構造とした点で、実施例７〜１３の場合と共通す
るが、主シフタ１１２および１１４のうちのいずれか一
方の両側にサブシフタ１５０（１５０ａ，１５０ｂ）を
設けた点にある。なお、この第１および第２位相シフタ
１１２および１１４の前述の直接透過光に対する位相
量、および、サブ位相シフタ１５０の前述の直接透過光
に対する位相量は実施例７〜１３の場合と同様とし、従
って、図１１に示したような位相関係にあるとする。

【００７４】図１５の（Ａ）および（Ｂ）に示す実施例
では、図４に示した第１実施例の場合と同様に、マスク
基板１１０に遮光部１２０を一定の間隔をもって順次配
列し、これら遮光部１２０間の透明部に主シフタとサブ
シフタとを設けた構造となっている。また、好ましく
は、これら主シフタ１１２および１１４を、隣り合う遮
光部１２０間の透明部に交互に設ける。そして、この実
施例では、このサブシフタ１５０を、主シフタ１１２、
または、１１４の両側に２分して（１５０，１５０ｂ）
設ける。図１５の（Ａ）および（Ｂ）に示す実施例で
は、サブシフタ１５０を第１位相差シフタ１１２と組み
合わせて設けている。

【００７５】この構造の位相差マスク１００を用いた場
合の結像特性につき説明する。マスク１００に光を投射
すると、既に説明したように、隣り合う透明部の第１お
よび第２位相シフタ１１２および１１４を透過した投射
光が互いに干渉し合う。隣り合う透明部に設けた第１お
よび第２位相シフタ１１２および１１４間の位相差は実
質的に１８０°であるので、隣り合う透明部間での投射
光の位相差は１８０°となる。従って、遮光部の光強度
が大きく低下し、そのため、コントラストの高い転写像
が得られる。

【００７６】さらに、この発明の位相差マスク構造で
は、これら主シフタ１１２の両側に、サブシフタ１５０
を透過した光の干渉が加わって、これらの各シフタを透
過した光が相互に干渉し合う。このように、このマスク
構造では、１８０°以外の位相による光干渉を生じさせ
るため、このサブマスクの干渉効果が主マスクの干渉効
果に加わり、そのため、通常の露光法での焦点位置から
ずれた位置に最良結像位置を得ることが出来、その結像
面において最大光強度および最大コントラストを得るこ
とが出来る。従って、マスクパターンの隣り合う透明部
間での光強度を変えることが出来る。

【００７７】以下、この点につき、さらに具体的に説明
する。図１５の（Ａ）および（Ｂ）のマスク構造におい
て、遮光部１２０をクロムの蒸着膜で形成する。その配
列方向のパターン幅を１．０μｍとし、隣接する遮光部
１２０間の離間距離を１．５μｍとし、膜厚を１０００
Ａ°とする。第１位相シフタ１１２を、スパッタリング
で形成したＳｉＯ₂ （二酸化シリコン）膜とし、その膜
厚を２０００Ａ°にして、直接透過光との位相差を９０
°とする。また、第２位相シフタ１１４も、第１位相シ
フタと同様にスパッタリングで形成したＳｉＯ₂ （二酸
化シリコン）膜とし、その膜厚を６０００Ａ°程度とし
て位相量を２７０°とし、透明部の１．５μｍの幅全体
に設ける。サブ位相シフタ１５０ａおよび１５０ｂをＳ
ｉＯ₂ （二酸化シリコン）膜で形成し、遮光パターン１
２０の配列方向の幅をそれぞれ０．２５μｍとして１つ
の透明部で占める全体の幅を０．５μｍとする。また、
サブシフタ１５０の膜厚をそれぞれ４０００Ａ°程度と
して、それぞれ１８０°の位相量を与えるようにする。
従って、第１位相シフタ１１２の、遮光部１２０間に形
成される実質的な幅は、１．０μｍとなっている。

【００７８】このような位相差マスクを、実施例１およ
び７の場合につき既に説明したと同様に、開口数（Ｎ
Ａ）が０．５０およびσが０．５０の、ｉ線を用いる１
／５縮小光学系でマスクパターンを投射したときの、光
強度分布の実験データの一部分を図１６の（Ａ）および
（Ｂ）に示す。これらの図において、横軸は、図１５の
（Ａ）および（Ｂ）のＣ−Ｃ線を中心として、左右にマ
スクパターンの配列方向に対応する方向の光投射パター
ン位置を採ってあり、縦軸は、光強度を示している。図
１６の（Ａ）は焦点位置がマイナス（−）側にずれた場
合の光強度変化を示し、（Ｂ）図は、焦点位置がプラス
（＋）側にずれた場合の光強度変化を示している。図１
６の（Ａ）中、太い曲線ａは、比較のために示した通常
の露光法による、焦点位置ずれが無い場合の位置におけ
る光強度プロファイルを示す。破線曲線ｂは、焦点位置
が−側に（光学系から近くなる方向に）０．５μｍだけ
ずれた位置での光強度プロファイルである。また、細い
曲線ｃは焦点位置が−側に１．０μｍずれた位置での光
強度プロファイルである。この図１６の（Ａ）から理解
出来るように、第２位相差シフタ１１４の部分に対応す
る光投射パターンの光強度は、通常の露光法での結像面
よりもマイナス（−）側で最大の光強度分布が得られる
が、これに隣り合う第１位相差シフタ１１２とサブ位相
差シフタ１５０との組み合わせからなるシフタ群の部分
に対応する光投射パターンの光強度はやや低下している
ことがわかる。

【００７９】一方、図１６の（Ｂ）中、太い曲線ａは、
比較のために示した通常の露光法による、焦点位置ずれ
が無い場合の位置における光強度プロファイルを示す。
また、破線曲線ｄは、焦点位置がプラス（＋）側に（光
学系から遠くなる方向に）０．５μｍだけずれた位置で
の光強度プロファイルである。また、細い曲線ｅは焦点
位置がプラス（＋）側に１．０μｍずれた位置での光強
度プロファイルである。この図から理解出来るように、
焦点位置を＋側にずらした位置では、第２位相差シフタ
１１４の部分に対応する光投射パターンの光強度は、通
常の露光法での結像面よりも＋０．５μｍおよび＋１．
０μｍずれた時の最大の光強度分布が低下するが、これ
に隣り合う第１位相差シフタ１１２とサブ位相差シフタ
１５０との組み合わせからなるシフタ群の部分に対応す
る光投射パターンの光強度は通常の露光法の場合とほぼ
同程度であることがわかる。また、いずれの場合も、感
光層の露光に必要とされる６０％以上の光強度が得られ
ていることがわかる。このような特性を利用して、位相
差露光法領域でのマスク構造を、順次の遮光部１２０間
の各透明部毎に、最大コントラストの結像面の位置を変
えるように予め設計出来る。そして、この位相差マスク
を、プラス側（縮小投影光学系から遠くなる方向）およ
びマイナス側（縮小投影光学系に近くなる方向）に最良
結像面が出来るようにして使用すれば良い。

【００８０】図１７の（Ａ）および（Ｂ）は、上述した
実施例１４のマスク構造の位相差マスクを用いた露光法
でパターニングする場合の説明図である。この（Ａ）図
は、この実施例の位相差マスクによる光強度分布を示す
図である。横軸は、位相差マスクのシフタの配列方向に
対応する投影光のパターン位置を示し、縦軸は、光強度
を示す。また、この（Ｂ）は、図１３の（Ｂ）に示した
と同様な図であり、段差を有するウエハに、この投影パ
ターンで露光および現像して得られた状態を示す断面図
であり、基板１４０上面に、部分的に、下部配線１４２
を形成し、この下部配線１４２を含む全面に、中間絶縁
膜１４４を形成しておく。この中間絶縁膜１４４の上側
に上部配線を形成するための金属層等の導電層１４５を
設けておく。この導電層１４５の表面は、凹凸面とな
り、その凹凸の下面と上面との段差を例えば約１μｍと
する。この導電層１４５の上に感光層例えばレジスト層
を設け、表面に段差を有するレジスト層に対して、この
位相差マスクを用いて位相差露光法を実行する。

【００８１】図１７の（Ａ）において、領域Ｑ３はシフ
タ群（１１２、１５０）による投影光のパターン領域
で、光強度分布は曲線ｑ３となる。また、領域Ｑ４は第
２位相差シフタ１４４による投影光のパターン領域で、
光強度分布は曲線ｑ４となる。シフタ群（１１２，１５
０）による最大光強度（曲線ｄおよびｑ３）は、通常の
露光法における結像位置から、プラス（＋）側に０．５
μｍずれた位置で得られ、また、第２位相差シフタ１４
４による最大光強度（曲線ｂおよびｑ４）は、マイナス
（−）側に０．５μｍずれた位置で得られる。従って、
この場合にも、１／５縮小投影光学系とウエハ面との間
の距離を調整して、通常の露光法における結像面を、レ
ジスト層の段差の上下の面の適当な中間位置に合わせ
る。このようにすれば、レジスト層の段差の下側層は、
シフタ群（１１２、１５０）による最大光強度で露光さ
れ、また、段差の上側層は、第２位相差シフタ１４４に
よる最大光強度で露光される。従って、レジスト層は凹
凸があっても、凹凸の上下層とも最適な光強度で感光す
ることとなる。続いて、感光済のレジストを、通常の技
術に従って、適当に現像してパターニングを行ない、レ
ジストパターン１４８ａおよび１４８ｂを形成すること
が出来る。このように、この発明の位相差マスクを用い
た位相差露光によれば、段差のあるレジスト層に対し
て、一枚の位相差マスクを用いて、同時露光することが
出来、しかも、そのパターンの寸法制御も、従来より
も、大幅に向上し、高精度でパターン形成が可能とな
る。

【００８２】［実施例１５］ 上述した実施例１４では、第１位相差シフタ１１２の両
側にのみサブシフタ１５０を設けた例につき説明した
が、そのようにする代わりに、第２位相差シフタ１１４
の両側にのみサブ位相差シフタ１５０（１５０ａ，１５
０ｂ）を設ける構造とすることも出来る。そのような構
造を図１８の（Ａ）に示す。このように構成しても、上
述したこの発明の作用効果を達成することが出来る。

【００８３】［実施例１６］ 上述した実施例１４および１５の位相差マスク構造で
は、位相差露光法領域に遮光部１２０を設けた例につき
説明したが、この発明の位相差マスクの場合には、この
領域に遮光部１２０を設けない、実施例１４に用いた、
各シフタ１１２、１１４および１５０からなる３シフタ
構造として形成しても良い。この実施例の構造を図１８
の（Ｂ）に示す。しかし、これらシフタの組み合わせ方
法は設計に応じて適切に行なえば良い。図１８の（Ｂ）
で示す構成例では、主シフタ１１２の中央にサブシフタ
１５０を配設している。従って、この場合には、第１お
よび第２位相シフタ１１２および１１４を互いに交互に
隣接させて配列し、第１位相シフタ１１２ａと１１２ｂ
との間にサブ位相シフタ１５０を設けた構造である。こ
の構造であっても３シフタ構造の作用効果を達成するこ
とが出来る。

【００８４】［実施例１７］ 上述した実施例１４および１５の３シフタ構造の位相差
マスクでは、いずれかの主シフタ１２２または１４４を
中央部に挟むようにしてサブシフタ１５０（１５０ａ，
１５０ｂ）を設けた構造となっているが、そのように構
成する代わりに、主シフタ１１２および１１４のいずれ
か一方の中間にサブシフタ１５０（１５０ａ，１５０
ｂ）を配置する構造としても、３シフタ構造の作用効果
を達成することが出来る。図１９の（Ａ）に示す位相差
マスクは、図１５の（Ａ）および（Ｂ）で説明した実施
例１４の場合と同様に、遮光部１２０を設け、順次の遮
光部１２０間のある透明部に、第２位相シフタ１１４
ａ、サブシフタ１５０および第２位相シフタ１１４ｂと
からなるシフタ群を設け、順次の隣の透明部には、第１
位相差シフタ１１２のみを設けた構造となっている。こ
の構造であると、隣接する透明部に対応するマスクパタ
ーン毎に、それぞれの最良結像面をウエハ面に対して、
上下方向にずらすことができる。そして、この構造であ
っても、上述の実施例と同様に、３シフタ構造の作用効
果を達成することが出来る。

【００８５】［実施例１８］ 実施例１７では、第２位相シフタ１１４の中間のみにサ
ブシフタ１５０を設けたが、第１位相シフタ１１４の中
間のみにサブシフタ１５０を設けた構造としても良い。
この実施例の構造を、図１９の（Ｂ）に示す。この構造
であると、隣接する透明部に対応するマスクパターン毎
に、それぞれの最良結像面をウエハ面に対して、上下方
向にずらすことができる。そして、この構造であって
も、上述した実施例と同様に、３シフタ構造の作用効果
を達成することが出来る。

【００８６】［実施例１９］ 上述した実施例１４〜１８の位相差マスクにおいて、サ
ブ位相シフタ１５０を直接透過光との相対位相差を１８
０°としたが、３６０°の相対位相差となるサブ位相シ
フタを用いても良い。このためには、サブシフタ１３０
の膜厚を変えれば良い。この位相差マスクの場合であっ
ても、実施例１４〜１８の場合と同様に、ホトマスクの
位相差露光法領域での最良結像面の位置を、通常の露光
法における最良結像面に対して所望の位置にずらす構造
とすることが出来る。なお、これらの構造は、図１５の
（Ａ）、図１８の（Ａ）および（Ｂ）、図１９の（Ａ）
および（Ｂ）に示した構造で、サブシフタ１３０の位相
差を１８０°から３６０°に変えるのみであるので、こ
の実施例の各構造の図示は、省略する。なお、この場合
にも最大許容誤差を±１０°とするのが良い。

【００８７】［実施例２０］ また、マスク基板１１０へ設けた遮光部の間隔を一定と
せずに所要に応じて変えておき、主シフタ１１２および
１１４の相対位相差（膜厚）を一定とし、また、サブシ
フタの幅と相対位相差（膜厚）を一定としておいて、そ
れぞれ主シフタ１１２および１１４の全部または所要の
一部分の幅を適当に変えた構成とすることによって、各
マスクパターンの最良結像面の位置を、ウエハの段差に
合わせて設定することも出来る。この場合の位相差マス
ク構造の一例を図２０に示す。第１位相差シフタ１１２
ｃ，１１２ｄ，１１２ｅの幅をそれぞれ変え、また、第
２位相差シフタ１１４ｃ，１１４ｄ，１１４ｅの幅をそ
れぞれ変えてある。

【００８８】［実施例２１］ 上述した実施例１４〜２０においては、サブシフタを、
主シフタの中間また両側に、サブシフタおよび主シフタ
の配列方向と直交する方向のそれぞれの長さを同一の長
さとして、設けた例につき説明したが、サブシフタは、
ドット型パターンとしても良い。この場合の一構成例を
図２２の（Ａ）および（Ｂ）に示す。図（Ａ）は断面図
であり、図（Ｂ）は要部平面図である。この実施例で
は、隣り合う第２位相シフタ１１４中に、ドット型パタ
ーン１６０および１６２を交互に配設して設けた構造と
している。このドット型サブシフタは、その平面的形状
は、上述した例に限定されないと共に、上述した実施例
１４〜２０の主シフタと任意適当に組み合わせて設けて
も良い。この構造の場合でも、３シフタ構造の上述した
作用効果を発揮することが出来る。

【００８９】［実施例２２］ また、上述した実施例１４〜２１においては、サブ位相
シフタ１５０がシフトする位相量を（１８０°±１０
°）とするか（３６０°±１０°）としたが、このサブ
位相シフタ１５０を透過したサブ位相シフト光には、前
述の直接透過光に対し（０°±１０°）から（１８０°
±１０°）までの範囲内の、＋側または−側へのいずれ
かの方向への任意適当な量（但し、０°は除くのが好ま
しい。）の位相差を与える位相シフタとして構成しても
良い。その構成例を図２１の断面図に示す。この位相差
シフタの構造によれば、主シフタ１１２および１１４の
相対位相差および幅はそれぞれ一定としておき、かつ、
サブシフタ１５０ａおよび１５０ｂの幅を一定とする
が、全てのサブシフタ或いは一部のサブシフタについ
て、相対位相差（膜厚）を変えた構造となっている。膜
厚の異なるサブシフタをそれぞれ１５０ｃ，１５０ｄ，
１５０ｅ，１５０ｆで示す。この構成であっても、上述
した各実施例の場合と同様に、最良結像面をウエハの凹
凸面に合わせて、ウエハに対して上下方向に移動させる
ことが出来る。

【００９０】［他の実施例］ この発明は上述した実施例にのみ限定されるものでは無
く、多くの変形および変更を行ない得ることは当業者に
明らかである。例えば、上述した各実施例の構成を所要
に応じて任意適当に組み合わせて、ホトマスクの位相差
露光法領域のマスクパターンを構成しても良い。また、
この発明の位相差マスクは、上述したこの発明の実施例
のマスク構造と従来のマスク構造とを同一のマスク基板
に設けて構成しても良い。そして、主シフタとサブシフ
タとをどのように組み合わせるかは、パターンを形成す
べきウエハの段差の位置、段差面の凹凸の高さ等の状態
によることは明らかである。また、主シフタおよびサブ
シフタの平面的形状は、形成すべきパターンの平面的形
状に依存することは明らかである。また、主シフタおよ
びまたはサブシフタの材料は、上述した二酸化シリコン
以外の透光性材料で形成することが出来る。また、主シ
フタおよびサブシフタによる位相シフトをそれぞれの膜
厚を変えて行なうことはもとより、それぞれの屈折率を
個別に変えて各シフタを形成して行なうようにしても良
い。

【００９１】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の位相差マスクの構造によれば、マスク基板の位
相差露光法領域に、位相差マスクに対する投射光のコン
トラストを増加させるための第１および第２位相シフタ
と、この投射光の結像位置を決める第１および第２サブ
位相シフタの両者またはいずれか一方とを、互いに、任
意好適な組み合わせで設けている。従って、パターンを
形成しようとするウエハの段差の位置および高さに応じ
て、これら主シフタとサブシシフタとの組み合わせを定
めて配設することにより、感光層の段差の上層および下
層に対して最良結像面をもたらすようにすることが出来
る。従って、この発明の位相差マスクを用いて、感光層
を同時露光することによって、段差のある感光層の上層
および下層を、最適な光強度およびコントラストで、感
光出来る。従って、段差を有するウエハに高精度でパタ
ーニングすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の位相差マスクの特徴の説明に供する
要部断面図を示す。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来提案されている位相差
マスクの説明図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来提案されている、通常
の露光法の説明図である。

【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の第１実施例
の構造を示す断面図である。

【図５】図４に示した構造の位相差マスクに設けた各シ
フタの位相量説明図である。

【図６】図４に示した構造の位相差マスクを用いて縮小
光学系によって位相差露光を行なった場合の、焦点位置
ずれに対する光強度変化の説明に供する光強度分布図で
ある。

【図７】図４に示した構造の位相差マスクを用いて露光
する場合の、焦点ずれとコントラストおよび最大光強度
との関係の説明図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の位相差マスクの
他の実施例の構造をそれぞれ説明するための断面図であ
る。

【図９】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の位相差マス
クの他の実施例の構造をそれぞれ説明するための断面図
である。

【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の位相差マスク
の他の実施例の構造をそれぞれ説明するための断面図で
ある。

【図１１】図１０の（Ａ）に示した位相差マスクに設け
た各シフタの位相量説明図である。

【図１２】（Ａ）および（Ｂ）は、図１０の（Ａ）に示
した構造の位相差マスクを用いて縮小光学系によって位
相差露光を行なった場合の、焦点位置ずれに対する光強
度変化の説明に供する光強度分布図である。

【図１３】（Ａ）および（Ｂ）は、図１０の（Ａ）の位
相差マスクを用いてい１／５縮小光学系で位相差露光を
行なって感光層のパターニングを実施する例を説明する
説明図である。

【図１４】この発明の位相差マスクの他の実施例の構造
を示す断面図である。

【図１５】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の他の実施
例の説明に供する要部平面図および断面図である。

【図１６】（Ａ）および（Ｂ）は、図１５の（Ａ）およ
び（Ｂ）の構造の位相差マスクを用いて縮小光学系によ
って位相差露光を行なった場合の、焦点位置ずれに対す
る光強度変化の説明に供する光強度分布図である。

【図１７】（Ａ）および（Ｂ）は、図１５の（Ａ）およ
び（Ｂ）の位相差マスクを用いて１／５縮小光学系で位
相差露光を行なって感光層のパターニングを実施する例
を説明する説明図である。

【図１８】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の他の実施
例の説明に供する断面図である。

【図１９】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の他の実施
例の説明に供する断面図である。

【図２０】この発明の他の実施例の説明に供する断面図
である。

【図２１】この発明の他の実施例の説明に供する断面図
である。

【図２２】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の他の実施
例の説明に供する断面図である。

【符号の説明】

１００：位相差マスク、 １０２，１０
４：通常の露光法領域 １０６：位相差露光法領域、 １１０：マス
ク基板 １１２（１１２ａ、１１２ｂ）、１２２（１２２ａ，１
２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２２ｆ）：
第１位相シフタ（主シフタ） １１４（１１４ａ、１１４ｂ）、１２４（１２４ａ，１
２４ｂ，１２４ｃ）：第２位相シフタ（主シフタ） １１６（１１６ａ、１１６ｂ）：第１サブ位相シフタ
（サブシフタ） １１８（１１８ａ、１１８ｂ）：第２サブ位相シフタ
（サブシフタ） １２０：遮光層（遮光パターン） １３０，１３２，１３４，１５０（１５０ａ，１５０
ｂ）：サブ位相シフタ（サブシフタ） １４０：基板、 １４２：下部
配線 １４４：中間絶縁膜 １４６（１４６ａ，１４６ｂ），１４８（１４８ａ，１
４８ｂ）：レジストパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−6559（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスク基板に位相シフタと遮光部を具
   え、前記マスク基板からの直接透過光の位相に対して位
   相差を与えた位相シフト光を用いて感光層を位相差露光
   するための位相差マスクにおいて、 （ａ）前記位相シフタは、第１および第２位相シフト光
   がそれぞれ透過される第１および第２位相シフタと、第
   １および第２サブ位相シフト光がそれぞれ透過される第
   １および第２サブ位相シフタとを具え、 （ｂ）前記第１位相シフタは、前記第１位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、９０°±１０°の範囲内
   の位相差を与える構成であり、 （ｃ）前記第２位相シフタは、前記第２位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、２７０°±１０°の範囲
   内の位相差を与える構成であり、 （ｄ）前記第１サブ位相シフタは、前記第１サブ位相シ
   フト光に、前記直接透過光に対して、３６０°±１０°
   の範囲内の位相差を与える構成であり、 （ｅ）前記第２サブ位相シフタは、前記第２サブ位相シ
   フト光に、前記直接透過光に対して、１８０°±１０°
   の範囲内の位相差を与える構成であり、 （ｆ）前記遮光部は、前記マスク基板上に連続して配列
   された第１、第２および第３遮光部を具え、 （ｇ）前記第１および第２遮光部間には、前記第１位相
   シフタ、前記第１サブ位相シフタ、前記第１位相シフタ
   の順で配列され、および （ｈ）前記第２および第３遮光部間には、前記第２位相
   シフタ、前記第２サブ位相シフタ、前記第２位相シフタ
   の順で配列されていることを特徴とする位相差マスク。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の位相差マスクにおい
   て、 前記第１サブ位相シフタと前記第２サブ位相シフタとを
   互いに入れ替えて配列したことを特徴とする位相差マス
   ク。
3. 【請求項３】 マスク基板に位相シフタと遮光部を具
   え、前記マスク基板からの直接透過光の位相に対して位
   相差を与えた位相シフト光を用いて感光層を位相差露光
   するための位相差マスクにおいて、 （ａ）前記位相シフタは、第１および第２位相シフト光
   がそれぞれ透過される第１および第２位相シフタと、サ
   ブ位相シフト光が透過されるサブ位相シフタとを具え、 （ｂ）前記第１位相シフタは、前記第１位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、９０°±１０°の範囲内
   の位相差を与える構成であり、 （ｃ）前記第２位相シフタは、前記第２位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、２７０°±１０°の範囲
   内の位相差を与える構成であり、 （ｄ）前記サブ位相シフタは、前記サブ位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、１８０°±１０°または
   ３６０°±１０°の範囲内の位相差を与える構成であ
   り、 （ｅ）前記遮光部は、前記マスク基板上に連続して配列
   された第１、第２および第３遮光部を具え、 （ｆ）前記第１および第２遮光部間には、前記第１位相
   シフタ、前記サブ位相シフタ、前記第１位相シフタの順
   で配列され、および （ｇ）前記第２および第３遮光部間には、前記第２位相
   シフタ、前記サブ位相シフタ、前記第２位相シフタの順
   で配列されていることを特徴とする位相差マスク。
4. 【請求項４】 マスク基板に位相シフタと遮光部を具
   え、前記マスク基板からの直接透過光の位相に対して位
   相差を与えた位相シフト光を用いて感光層を位相差露光
   するための位相差マスクにおいて、 （ａ）前記位相シフタは、第１および第２位相シフト光
   がそれぞれ透過される第１および第２位相シフタと、サ
   ブ位相シフト光が透過されるサブ位相シフタとを具え、 （ｂ）前記第１位相シフタは、前記第１位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、９０°±１０°の範囲内
   の位相差を与える構成であり、 （ｃ）前記第２位相シフタは、前記第２位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、２７０°±１０°の範囲
   内の位相差を与える構成であり、 （ｄ）前記サブ位相シフタは、前記サブ位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、１８０°±１０°または
   ３６０°±１０°の範囲内の位相差を与える構成であ
   り、 （ｅ）前記遮光部は、前記マスク基板上に連続して配列
   された第１、第２および第３遮光部を具え、 （ｆ）前記第１および第２遮光部間には、前記第１位相
   シフタおよび前記第２位相シフタのうちのいずれか一方
   の位相シフタ、前記サブ位相シフタ、前記一方の位相シ
   フタの順で配列され、および （ｇ）前記第２および第３遮光部間には、前記第１位相
   シフタおよび前記第２位相シフタのうちの他方の位相シ
   フタが設けられていることを特徴とする位相差マスク。
5. 【請求項５】 マスク基板に位相シフタと遮光部を具
   え、前記マスク基板からの直接透過光の位相に対して位
   相差を与えた位相シフト光を用いて感光層を位相差露光
   するための位相差マスクにおいて、 （ａ）前記位相シフタは、第１および第２位相シフト光
   がそれぞれ透過される第１および第２位相シフタと、サ
   ブ位相シフト光が透過されるサブ位相シフタとを具え、 （ｂ）前記第１位相シフタは、前記第１位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、９０°±１０°の範囲内
   の位相差を与える構成であり、 （ｃ）前記第２位相シフタは、前記第２位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、２７０°±１０°の範囲
   内の位相差を与える構成であり、 （ｄ）前記サブ位相シフタは、前記サブ位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、１８０°±１０°または
   ３６０°±１０°の範囲内の位相差を与える構成であ
   り、 （ｅ）前記遮光部は、前記マスク基板上に連続して配列
   された第１、第２および第３遮光部を具え、 （ｆ）前記第１および第２遮光部間には、前記サブ位相
   シフタ、前記第１位相シフタ、前記サブ位相シフタの順
   で配列され、および （ｇ）前記第２および第３遮光部間には、前記サブ位相
   シフタ、前記第２位相シフタ、前記サブ位相シフタの順
   で配列されていることを特徴とする位相差マスク。
6. 【請求項６】 マスク基板に位相シフタと遮光部を具
   え、前記マスク基板からの直接透過光の位相に対して位
   相差を与えた位相シフト光を用いて感光層を位相差露光
   するための位相差マスクにおいて、 （ａ）前記位相シフタは、第１および第２位相シフト光
   がそれぞれ透過される第１および第２位相シフタと、サ
   ブ位相シフト光が透過されるサブ位相シフタとを具え、 （ｂ）前記第１位相シフタは、前記第１位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、９０°±１０°の範囲内
   の位相差を与える構成であり、 （ｃ）前記第２位相シフタは、前記第２位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、２７０°±１０°の範囲
   内の位相差を与える構成であり、 （ｄ）前記サブ位相シフタは、前記サブ位相シフト光
   に、前記直接透過光に対して、１８０°±１０°または
   ３６０°±１０°の範囲内の位相差を与える構成であ
   り、 （ｅ）前記遮光部は、前記マスク基板上に連続して配列
   された第１、第２および第３遮光部を具え、 （ｆ）前記第１および第２遮光部間には、前記サブ位相
   シフタ、前記第１位相シフタおよび前記第２位相シフタ
   のうちのいずれか一方の位相シフタ、前記サブ位相シフ
   タの順で配列され、および （ｇ）前記第２および第３遮光部間には、前記第１位相
   シフタおよび前記第２位相シフタのうちの他方の位相シ
   フタが設けられていることを特徴とする位相差マスク。
7. 【請求項７】 請求項３〜６のいずれか１項に記載の位
   相差マスクにおいて、 前記サブ位相シフタの配列方向のパターン幅は、前記第
   １および第２位相シフタの配列方向のパターン幅とは異
   なることを特徴とする位相差マスク。