JP3333502B2 - Phase shift mask - Google Patents

Phase shift mask

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JP3333502B2
JP3333502B2 JP2001183662A JP2001183662A JP3333502B2 JP 3333502 B2 JP3333502 B2 JP 3333502B2 JP 2001183662 A JP2001183662 A JP 2001183662A JP 2001183662 A JP2001183662 A JP 2001183662A JP 3333502 B2 JP3333502 B2 JP 3333502B2
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耕治 橋本
信一 伊藤
勝弥 奥村
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造等に用いられる露光用マスクに係わり、特に位相シ
フト法を利用して解像度の向上をはかった位相シフトマ
スクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure mask used for manufacturing a semiconductor integrated circuit and the like, and more particularly to a phase shift mask whose resolution is improved by utilizing a phase shift method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路は高集積化,微細
化の一途を辿っており、その製造に際しては、微細加工
の要としてリソグラフィ技術が重要である。リソグラフ
ィ技術において、例えば光源に関しては、g線,i線,
エキシマレーザ,X線等種々の光源の採用が検討されて
おり、またレジスト材料に関しても、各光源に適した新
レジスト材料の開発が行われている。さらに、多層レジ
スト法,CEL(Contrast Enhancement Layer)法及び
イメージリバース法等のレジスト処理技術に関しても研
究が進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuits have continued to be highly integrated and miniaturized, and in the manufacture thereof, lithography is important as a key to fine processing. In the lithography technology, for example, for a light source, g-line, i-line,
The use of various light sources such as excimer lasers and X-rays is being studied, and new resist materials suitable for each light source are being developed for resist materials. Further, researches on resist processing techniques such as a multilayer resist method, a CEL (Contrast Enhancement Layer) method, and an image reverse method have been advanced.

【0003】これに対し、マスク製作技術に関しては、
これまで十分な検討がなされていなかったが、最近にな
って位相シフト法が提案されている(M.D.Levenson, N.
S.Viswanathan and R.A.Simpson: IEEE Trans. ED-29(1
982)1828)。
On the other hand, regarding the mask manufacturing technology,
Although not sufficiently studied so far, a phase shift method has recently been proposed (MDLevenson, N. et al.
S.Viswanathan and RASimpson: IEEE Trans.ED-29 (1
982) 1828).

【0004】図20に位相シフト法の原理を示す。この
Levenson らが提案した位相シフト法は、その原理から
からライン・アンド・スペースのような単純な繰り返し
のパターンには有効であるが、複雑なパターンになると
隣合う開口部を透過する光の位相が同位相となる部分が
生じるため、位相シフト法としての効果が著しく低減す
る。
FIG. 20 shows the principle of the phase shift method. this
The phase shift method proposed by Levenson et al. Is effective for simple repetitive patterns such as line and space because of its principle.However, when a complex pattern is formed, the phase of light transmitted through the adjacent openings is reduced. Since a portion having the same phase is generated, the effect as the phase shift method is significantly reduced.

【0005】従来の位相シフト法をDRAMなどの電子
デバイスに適用する場合、セルアレイ部などの単純な繰
り返しパターンが多い部分には有効であるが、セルアレ
イ部から周辺回路へ導出する部分(センスアンプなど)
は複雑なパターン配置をしたものが多く、この部分に従
来の位相シフト法を適用しようとすると、パターンを位
相シフタが配置しやすいように書き換えなければならな
い。このため、従来の位相シフト法は設計的に制約の大
きなものであった。
When the conventional phase shift method is applied to an electronic device such as a DRAM, it is effective in a portion having a large number of simple repetitive patterns such as a cell array portion, but is effective in a portion derived from the cell array portion to a peripheral circuit (such as a sense amplifier). )
In many cases, a complicated pattern arrangement is used, and if a conventional phase shift method is applied to this portion, the pattern must be rewritten so that the phase shifter can be easily arranged. For this reason, the conventional phase shift method has great restrictions in design.

【0006】一方、位相シフトマスクのシフタ材料には
次の問題があった。今まで提案されている位相シフタに
は透過性の高いレジスト(PMMAなど)やCVD法や
スパッタ法で形成したSiO2 膜、SOG等の塗布で形
成するSiO2 膜、エッチングによりシフタとなる部分
を彫り込んだものなどある。このうちエッチングにより
シフタ層を形成する方式は、エッチングの形状,残渣等
により位相シフタ部と通常の開口部との透過光強度が異
なり、位相シフタ部と通常の開口部で形成される解像パ
ターンに不均一性が生じるといった問題が存在した。ま
た、位相シフタを透過性の高い材料で形成しても、基板
開口部と位相シフタ部を通過する光の強度が異なるのを
避けることはできなかった。
On the other hand, the shifter material of the phase shift mask has the following problems. Until now proposed highly permeable to the phase shifter has a resist (PMMA, etc.) or a CVD method or a sputtering method in forming the SiO 2 film, SiO 2 film formed by a coating such as SOG, a portion to be a shifter by etching Some are engraved. Among these methods, the method of forming a shifter layer by etching is based on the fact that the transmitted light intensity between the phase shifter and the normal opening differs depending on the shape of etching, residue, etc., and the resolution pattern formed by the phase shifter and the normal opening However, there is a problem that non-uniformity occurs. Further, even if the phase shifter is formed of a material having a high transmittance, it cannot be avoided that the intensity of light passing through the substrate opening and the intensity of the light passing through the phase shifter are different.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、エッ
チングにより位相シフタを形成する方法には、エッチン
グの形状,残渣等により基板開口部を透過した光強度と
位相シフタを透過した光強度の値が異なるといった問題
があった。このため、位相シフタ部と透明基板の開口部
で形成される解像パターンに不均一性が生じ、露光パタ
ーンが所望通り形成されないといった問題が生じてい
た。
As described above, conventionally, a method of forming a phase shifter by etching includes the values of the light intensity transmitted through the opening of the substrate and the light intensity transmitted through the phase shifter due to the shape of etching, residue, and the like. Was different. For this reason, the resolution pattern formed by the phase shifter portion and the opening of the transparent substrate becomes non-uniform, causing a problem that an exposure pattern is not formed as desired.

【0008】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、基板開口部を透過した光
強度と位相シフタを透過した光強度を近付けることがで
き、位相シフタ部と透明基板の開口部で形成される解像
パターンの均一性向上をはかり得る位相シフトマスクを
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to make the light intensity transmitted through the substrate opening close to the light intensity transmitted through the phase shifter. An object of the present invention is to provide a phase shift mask capable of improving the uniformity of a resolution pattern formed by an opening in a transparent substrate.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】(構成)上記課題を解決
するために本発明は、次のような構成を採用している。
(Structure) In order to solve the above-mentioned problem, the present invention employs the following structure.

【0010】即ち本発明は、透光性基板上に所望の開口
パターンを有する遮光膜を形成すると共に、開口パター
ンの一部に透過光に対して位相をシフトする位相シフト
材料を形成した位相シフトマスクにおいて、位相シフト
材料が形成されていない開口パターンからなる透過部
と、位相シフト材料が形成された開口パターンからなる
シフタ部の双方に位相シフト材料と同じ材料からなるバ
ッファ膜を形成し、透過部及びシフタ部を通過する光の
透過率が略等しくなるようにバッファ膜の厚みを調整し
てなることを特徴とする。
That is, the present invention provides a phase shifter in which a light-shielding film having a desired opening pattern is formed on a light-transmitting substrate, and a phase shift material for shifting the phase of transmitted light is formed in a part of the opening pattern. In the mask, a buffer film made of the same material as the phase shift material is formed on both the transmission part made of the opening pattern in which the phase shift material is not formed and the shifter part made of the opening pattern in which the phase shift material is formed. The thickness of the buffer film is adjusted so that the transmittance of light passing through the section and the shifter section becomes substantially equal.

【0011】より具体的には本発明の特徴は、位相シフ
タを透過性の高いレジスト(PMMA等)やCVD法や
スパッタ法で形成したSiO2 膜、SOG等の塗布で形
成するSiO2 膜等の成膜によって形成し、かつ通常の
位相シフトマスクの作製プロセスを経て形成されたマス
クの全面(基板開口部と位相シフタ部を含む領域)に位
相シフタと同一の材料を位相シフタ形成と同一のプロセ
スで形成する。この全面に形成した位相シフタと同一の
材料の膜厚を次式のように選ぶことにより(膜厚の値は
露光波長と位相シフタ材料の屈折率によって決まる)、
基板開口部を透過した光強度と位相シフタを透過した光
強度の値を等しくすることができる。
[0011] than the features specifically, the present invention, SiO 2 film was formed by the phase shifter having a high permeability resist (PMMA, etc.) or a CVD method or a sputtering method, SiO 2 film or the like formed by a coating such as SOG The same material as the phase shifter is formed on the entire surface (the area including the substrate opening and the phase shifter) of the mask formed by the film formation of the phase shift mask and formed through a normal phase shift mask manufacturing process. Form by process. By selecting the film thickness of the same material as the phase shifter formed on the entire surface as in the following equation (the value of the film thickness is determined by the exposure wavelength and the refractive index of the phase shifter material),
The light intensity transmitted through the substrate opening and the light intensity transmitted through the phase shifter can be made equal.

【0012】 h=(λ/4ns ){m−ns /(ns −1)} 但し、ns :シフタ屈折率,λ:露光波長,m:整数で
ある。
[0012] h = (λ / 4n s) {m-n s / (n s -1)} where, n s: the shifter refractive index, lambda: the exposure wavelength, m: is an integer.

【0013】これにより、位相シフタ部と透明基板の開
口部で形成される解像パターンに不均一性が生じること
なく、所望通りパターンが形成されるようになる。上式
よりmの値によっては膜厚hは負の値となるが、これは
マスク製作上不合理である。従って、mはh≧0となる
ような値を選ぶべきである。さらに、マスク製作におけ
るスループットの関係から膜厚hはなるべく薄い値、即
ちmの値は小さい値とすることが望ましい。しかし、h
の値が小さすぎると成膜時間が短時間であるため、均一
で精度の高い膜が形成できない。マスク作製のスループ
ット、成膜の安定性からmの値は6から9までが適当で
あると考えられる。
As a result, a desired pattern can be formed without causing non-uniformity in the resolution pattern formed by the phase shifter and the opening of the transparent substrate. According to the above equation, the film thickness h becomes a negative value depending on the value of m, but this is unreasonable in manufacturing the mask. Therefore, m should be selected so that h ≧ 0. Further, it is desirable that the film thickness h be as small as possible, that is, the value of m should be a small value, from the relation of the throughput in manufacturing the mask. But h
Is too small, a uniform and highly accurate film cannot be formed because the film formation time is short. It is considered that the value of m is suitably from 6 to 9 from the throughput of mask production and the stability of film formation.

【0014】さらに、透光性基板上にマスクパターンと
位相シフトパターンが形成され、位相シフト材料を透過
した光の位相回転角度の所望値からのずれが±10°以
内であるとき、位相シフトパターンが形成されていない
開口部を透過した光強度に対する位相シフトパターンが
形成されている開口部を透過した光強度の比が0.99
〜1.01、より好ましくは0.995〜1.005と
なるような屈折率の材料を位相シフト材料とする。
Further, when a mask pattern and a phase shift pattern are formed on the light transmitting substrate, and the deviation of the phase rotation angle of the light transmitted through the phase shift material from a desired value is within ± 10 °, the phase shift pattern The ratio of the light intensity transmitted through the opening where the phase shift pattern is formed to the light intensity transmitted through the opening where no is formed is 0.99.
A material having a refractive index of 1.01 to 1.01, more preferably 0.995 to 1.005 is used as the phase shift material.

【0015】(作用)本発明において、位相シフタの形
成を、透過性の高いレジストやCVD法やスパッタ法で
形成したSiO2 膜、SOG等の塗布で形成するSiO
2 膜といった成膜によって形成する場合、位相シフタと
透明基板との露光波長に対する屈折率を厳密に合わせな
いと位相シフタと透明基板との界面での多重反射が起こ
り、図18に示すように基板開口部を透過した光強度I
q と位相シフタを透過した光強度Is の値が異なってく
る。これは、位相シフタ部と基板の開口部で形成される
解像パターン寸法に不均一性が生じることを意味してい
る。この問題は、位相シフタと透明基板との屈折率を等
しくすることで解決できるが、位相シフタ膜を成膜で行
う以上、両者の屈折率を厳密に等しくすることは不可能
に近い。
(Function) In the present invention, the phase shifter is formed by applying a highly transmissive resist, a SiO 2 film formed by a CVD method or a sputtering method, or a SiO 2 film formed by applying SOG or the like.
When the phase shifter and the transparent substrate are formed by film formation such as two films, multiple reflection occurs at the interface between the phase shifter and the transparent substrate unless the refractive indices for the exposure wavelength of the phase shifter and the transparent substrate are strictly adjusted, and as shown in FIG. Light intensity I transmitted through the opening
The value of the light intensity I s transmitted through q phase shifter varies. This means that the size of the resolution pattern formed by the phase shifter and the opening of the substrate becomes non-uniform. This problem can be solved by equalizing the refractive indices of the phase shifter and the transparent substrate. However, it is almost impossible to make the refractive indices exactly the same as long as the phase shifter film is formed.

【0016】そこで本発明では、基板開口部及び位相シ
フタ部の両方に位相シフタ材料と同じバッファ膜を形成
することにより、基板開口部及び位相シフタ部の両方で
積極的に多重反射を生じさせ、これらの多重反射の影響
を等しくすることにより、位相シフタ部と基板開口部で
形成される解像パターン寸法に不均一が生じないように
している。多重反射の影響が等しくなる理由は、後述す
るようにバッファ膜の膜厚を最適に調整すればよい。こ
こでは、位相シフタを成膜で形成してもマスク全面にお
いて多重反射の影響が等しくなり、位相シフタ部と基板
開口部で形成される解像パターン寸法に不均一が生じな
いようにする方法の原理を説明する。
Therefore, in the present invention, by forming the same buffer film as the phase shifter material in both the substrate opening and the phase shifter, multiple reflections are actively generated in both the substrate opening and the phase shifter. By making the effects of these multiple reflections equal, non-uniformity does not occur in the resolution pattern dimensions formed by the phase shifter and the substrate opening. The reason why the effects of multiple reflections are equal is to adjust the thickness of the buffer film optimally as described later. Here, a method of preventing the phase shifter from being formed by film formation so that the effects of multiple reflections are equal on the entire surface of the mask and that the resolution pattern dimension formed by the phase shifter portion and the substrate opening does not become non-uniform. The principle will be described.

【0017】図19に示す透明基板/シフタの2層構造
におけるシフタ内の多重反射について考える。nq ,n
s はそれぞれ透明基板、位相シフタの露光波長における
屈折率で、透明基板から位相シフタへの入射光に対して
の振幅透過率をt1 、位相シフタから透明基板への振幅
反射率をr1 、位相シフタから空気への振幅透過率、振
幅反射率をそれぞれt2 ,r2 とする。また、シフタの
厚みをhとする。波長λ、振幅a0 の光が角度φ0 で透
明基板へ入射し、空気中へ出て行くときのL1,L2
3 …の振幅はa0 1 2 ,a0 1 2 1 2
0 1 2 (r1 2 2 …であるから、これらを加
え合わせた干渉波の複素振幅は、 at =a0 1 2 +a0 1 2 (r1 2 ) exp(iδ) +a0 1 2 (r1 2 2 exp(i2δ)+… =a0 1 2 /(1−r1 2 exp(iδ)) …(1) で与えられる。
Consider multiple reflection in the shifter in the two-layer structure of the transparent substrate / shifter shown in FIG. n q , n
s is the refractive index at the exposure wavelength of the transparent substrate and the phase shifter, respectively, the amplitude transmittance for the incident light from the transparent substrate to the phase shifter is t 1 , the amplitude reflectance from the phase shifter to the transparent substrate is r 1 , The amplitude transmittance and the amplitude reflectance from the phase shifter to the air are defined as t 2 and r 2 , respectively. The thickness of the shifter is h. When light having a wavelength λ and an amplitude a 0 enters a transparent substrate at an angle φ 0 and exits into the air, L 1 , L 2 ,
The amplitudes of L 3 are a 0 t 1 t 2 , a 0 t 1 t 2 r 1 r 2 ,
a 0 t 1 t 2 (r 1 r 2) 2 ... a because the complex amplitudes of the interference wave combined these added is, a t = a 0 t 1 t 2 + a 0 t 1 t 2 (r 1 r 2 ) given by exp (iδ) + a 0 t 1 t 2 (r 1 r 2) 2 exp (i2δ) + ... = a 0 t 1 t 2 / (1-r 1 r 2 exp (iδ)) ... (1) Can be

【0018】ここで、隣合う光束間の位相差δは図19
より δ=k{(AB+BC)ns −AP} =(4πhn/λ)cos φ1 …(2) である。
Here, the phase difference δ between adjacent light fluxes is shown in FIG.
It is more δ = k {(AB + BC ) n s -AP} = (4πhn / λ) cos φ 1 ... (2).

【0019】従って干渉光の強度は、 It =|at 2 =a0 2 1 2 2 2 /{1+(r1 2 2 −2r1 2 cos δ} …(3) ここで、r1 ,r2 ,t1 ,t2 は垂直入射(φ1
0)とすると、 r1 =(nq −ns )/(nq +ns ) r2 =(1−ns )/(1+ns ) t1 =2nq /(ns +nq ) t2 =2ns /(1+ns ) …(4) であるから、入射強度Ia =ao 2 に対する透過光強度
t の比は、
The intensity of the interference light is therefore, I t = | a t | 2 = a 0 2 t 1 2 t 2 2 / {1+ (r 1 r 2) 2 -2r 1 r 2 cos δ} ... (3) Here, r 1 , r 2 , t 1 , and t 2 are perpendicular incidence (φ 1 =
0) When, r 1 = (n q -n s) / (n q + n s) r 2 = (1-n s) / (1 + n s) t 1 = 2n q / (n s + n q) t 2 = because it is 2n s / (1 + n s ) ... (4), the ratio of transmitted light intensity I t to incident intensity I a = a o 2 is

【数1】 となり、δは (2)式より δ=4πhns /λ …(6) となるので、シフタを配接していない開口部に対して位
相がθだけずれるシフタを透過する光のδは (6)式より δθ=(4πns /λ)・λ/{2(ns −1)}・θ/π ={2ns /(ns −1)}θ …(7) 基板開口部と位相シフタ部を透過する光強度を等しくす
るために、全面に位相シフタと同じ材料を位相角δθだ
け形成する。このとき、(5) 式で表わされるIt/Ia
は、基板開口部と位相シフタ部で等しくなるので、 cos (δπ+δθ)=cos δθ ∴θ={(ns −1)/2ns }{m−(ns /(ns −1))}π …(8) (6)(7)(8) 式より h=(λ/4ns ){m−(ns /(ns −1))} (m=1,2,3…) …(9) よって、(9) 式を満足する膜厚hの位相シフタと同材料
の膜を全面に形成すれば基板開口部と位相シフタ部の多
重反射の影響が同じになりそれぞれの透過光強度が等し
くなる。
(Equation 1) Next, since [delta] is (2) from equation δ = 4πhn s / λ ... ( 6), the [delta] of the light phase with respect to the opening that is not in contact arrangement the shifter transmits only shift shifter theta (6) δθ the equation = (4πn s / λ) · λ / {2 (n s -1)} · θ / π = {2n s / (n s -1)} θ ... (7) substrate opening and the phase shifter portion In order to make the intensity of light transmitted through the phase shifter equal, the same material as that of the phase shifter is formed on the entire surface by the phase angle δθ. At this time, I t / I a expressed by the equation (5)
Since equal in substrate opening and the phase shifter portion, cos (δπ + δθ) = cos δθ ∴θ = {(n s -1) / 2n s} {m- (n s / (n s -1))} π ... (8) (6) (7) (8) h = from equation (λ / 4n s) {m- (n s / (n s -1))} (m = 1,2,3 ...) ... (9) Therefore, if a film of the same material as the phase shifter having a film thickness h that satisfies the expression (9) is formed on the entire surface, the influence of multiple reflection at the substrate opening and the phase shifter becomes the same, and the transmitted light intensity of each Are equal.

【0020】次に、位相シフタと同材料の膜を全面に形
成しないときのシフタ材料の屈折率の許容範囲について
考える。このとき、基板開口部と位相シフタ部を透過す
る光強度の差が基板開口部の光強度の1%以内が許容範
囲とすると、 |(Is −Iq )/Iq )|≦0.01 …(10) (5)(10) 式より
Next, consider the allowable range of the refractive index of the shifter material when a film of the same material as the phase shifter is not formed on the entire surface. In this case, the difference in light intensity transmitted through the substrate opening and the phase shifter portion is within 1% is allowable range of the light intensity of the substrate opening, | (I s -I q) / I q) | ≦ 0. 01… (10) From equations (5) and (10)

【数2】 (Equation 2)

【0021】いま、位相シフタ膜厚の180°からのず
れ量の許容範囲が±10°とすると 170°≦δ≦190° …(12) 透明基板の屈折率nq は露光波長λにより一様に決まる
ので、(8)(9)式を同時に満足するシフタの屈折率ns
シフタ基板界面での多重反射、シフタ膜厚の180°か
らのずれ量から見て望ましい値であり、このような屈折
率の値の材料を選ぶべきである。
Now, assuming that the allowable range of the deviation of the phase shifter film thickness from 180 ° is ± 10 °, 170 ° ≦ δ ≦ 190 ° (12) The refractive index nq of the transparent substrate is uniform according to the exposure wavelength λ. Therefore, the shifter refractive index n s that simultaneously satisfies the expressions (8) and (9) is a desirable value in view of the multiple reflection at the shifter substrate interface and the shift amount of the shifter film thickness from 180 °. You should choose a material with a high refractive index value.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0023】(第1の参考例)図1は本発明の第1の参
考例に係わる位相シフトマスクの構造を示すもので、
(a)は平面図、(b)(c)は(a)の矢視A−A′
断面図である。まず、図1(b)では、透明基板1上に
遮光膜パターン2が形成されている。透明基板1の材料
としては例えば石英、遮光膜2の材料としては例えば酸
化クロムなどがある。さらに、透明基板1上の開口部の
ある領域に厚さt t=λ/2(ns −1)×φ/180 …(13) の位相シフタ3が形成されている。但し、λ:露光波
長、ns :露光波長における位相シフタの屈折率、φ:
透明開口部101 を透過する光との位相差である。
FIG. 1 shows the structure of a phase shift mask according to a first embodiment of the present invention.
(A) is a plan view, (b) and (c) are views AA 'of (a).
It is sectional drawing. First, in FIG. 1B, a light-shielding film pattern 2 is formed on a transparent substrate 1. The material of the transparent substrate 1 is, for example, quartz, and the material of the light shielding film 2 is, for example, chromium oxide. Further, a phase shifter 3 having a thickness tt = λ / 2 ( ns− 1) × φ / 180 (13) is formed in a region having an opening on the transparent substrate 1. Here, λ: exposure wavelength, n s : refractive index of the phase shifter at the exposure wavelength, φ:
This is the phase difference from the light transmitted through the transparent opening 101.

【0024】また、1つの開口部に形成される位相シフ
タ3の厚さは、その開口部の領域では同じものとして形
成される。位相シフタ3の材料としては、例えば液相成
長法,スパッタ法,塗布法若しくはCVD法で形成され
たSiO2 膜などが考えられる。
The thickness of the phase shifter 3 formed in one opening is the same in the region of the opening. As a material of the phase shifter 3, for example, an SiO 2 film formed by a liquid phase growth method, a sputtering method, a coating method, a CVD method, or the like can be considered.

【0025】いま、露光光をi線(λ=365nm)、
位相シフタ材料を液相中で形成したSiO2 膜とする
と、位相シフタのi線波長での屈折率はns =1.44
6であるから、位相シフタ3を透過する光と透明開口部
101を透過する光との位相差を180°としたい場合
は、(13)式より位相シフタ3の膜厚を409nmとす
ればよいことが分かる。同様に、位相差を90°とした
いときは膜厚が204.5nm、位相差を270°とし
たいときは膜厚が613.5nmの位相シフタ3を形成
すればよいことが分かる。このとき、位相シフタ3の膜
厚誤差の許容範囲は所望の膜厚の±10%以内である。
Now, the exposure light is i-line (λ = 365 nm),
If the phase shifter material is a SiO 2 film formed in a liquid phase, the refractive index of the phase shifter at the i-line wavelength is ns = 1.44.
Since the phase difference is 6, when the phase difference between the light transmitted through the phase shifter 3 and the light transmitted through the transparent opening 101 is desired to be 180 °, the thickness of the phase shifter 3 may be set to 409 nm according to Expression (13). You can see that. Similarly, it can be seen that the phase shifter 3 having a thickness of 204.5 nm is required to have a phase difference of 90 ° and the phase shifter 3 having a thickness of 613.5 nm is required to have a phase difference of 270 °. At this time, the allowable range of the film thickness error of the phase shifter 3 is within ± 10% of the desired film thickness.

【0026】このように従来のレベンソン型位相シフト
法は、0°と180°の位相だけで位相シフトマスクを
形成していたため、隣合うパターンの位相が異なる組み
合わせは(0°,180°)の1通りしかなく、そのた
め設計的に制約が大きなものであった。そこで、図1
(b)のように新たに90°,270°の位相シフタを
追加することで、隣合うパターンの位相が異なる組み合
わせは(0°,90°)(0°,180°)(0°,2
70°)(90°,180°)(90°,270°)
(180°,270°)の6通りとなり、設計的な制約
が大幅に緩和されることになる。
As described above, in the conventional Levenson-type phase shift method, since the phase shift mask is formed only by the phases of 0 ° and 180 °, the combination in which the phases of adjacent patterns are different is (0 °, 180 °). There was only one type, and thus the design had great restrictions. Therefore, FIG.
By adding a new 90 ° and 270 ° phase shifter as shown in (b), combinations of adjacent patterns having different phases are (0 °, 90 °), (0 °, 180 °), (0 °, 2 °).
70 °) (90 °, 180 °) (90 °, 270 °)
(180 °, 270 °), which greatly reduces design constraints.

【0027】また、図1(b)では透明基板1上に位相
シフタ3を形成する例を示したが、位相シフタは図1
(c)のように彫り込みによって形成してもよい。この
場合、彫り込み量は(13)式で表され、ns は露光波長
における透明基板の屈折率となることは言うまでもな
い。このとき、彫り込み量誤差の許容範囲は所望の彫り
込み量の±10%以内である。
FIG. 1B shows an example in which the phase shifter 3 is formed on the transparent substrate 1, but the phase shifter shown in FIG.
It may be formed by engraving as shown in FIG. In this case, the amount of engraving is represented by Expression (13), and it goes without saying that n s is the refractive index of the transparent substrate at the exposure wavelength. At this time, the allowable range of the engraving amount error is within ± 10% of the desired engraving amount.

【0028】以上述べたように、従来はレベンソン型位
相シフト法の効果を高めるため180°のシフタをライ
ン・アンド・スペースのような繰り返しのパターンに交
互に配置していたため設計的な制約が大きかったが、本
参考例のように、開口部にシフタを配置するとき、例え
ば0°,90°,180°,270°のシフタを配置す
ることによって位相シフト法としての十分な効果が得ら
れ、さらには設計的な自由度が高くなる。
As described above, conventionally, 180 ° shifters are alternately arranged in a repetitive pattern such as line and space in order to enhance the effect of the Levenson-type phase shift method. However, when a shifter is arranged in the opening as in this reference example, a sufficient effect as a phase shift method can be obtained by disposing a shifter of, for example, 0 °, 90 °, 180 °, or 270 °. Further, the degree of freedom in design increases.

【0029】具体的な配置としては、高密度メモリ素子
のメモリセルアレイパターンのような周期的若しくは高
い解像性が要求されるパターン部分には(0°,180
°)の位相組み合わせ(相対位相差180°)を用い、
その他のパターンには隣合うパターンの位相が異なる組
み合わせが(0°,90°),(0°,180°),
(0°,270°),(90°,180°),(90
°,270°),(180°,270°)(相対位相差
90°若しくは180°)となるようにシフタを配置す
ることによって、セルアレイ部は高い解像力が得られ、
その他の部分は設計的な制約が緩和される。
As a specific arrangement, (0 °, 180 °) is required for a pattern portion requiring periodic or high resolution, such as a memory cell array pattern of a high density memory element.
°) phase combination (relative phase difference 180 °)
For other patterns, combinations of adjacent patterns having different phases (0 °, 90 °), (0 °, 180 °),
(0 °, 270 °), (90 °, 180 °), (90
°, 270 °), (180 °, 270 °) (relative phase difference 90 ° or 180 °), the cell array section can obtain a high resolving power.
In other parts, design constraints are relaxed.

【0030】(第2の参考例)図2は、本発明の第2の
参考例に係わる位相シフトマスクの製造工程を示す断面
図である。本参考例では、液相成長法を用いた位相シフ
トマスクの製造方法について説明する。
(Second Embodiment) FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of a phase shift mask according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a method for manufacturing a phase shift mask using a liquid phase growth method will be described.

【0031】まず、図2(a)に示すように、透明基板
10上に遮光膜11からなるパターンを形成する。透明
基板10としては例えば石英基板、遮光膜11としては
例えば厚さ100nmの酸化クロムなどを用いる。
First, as shown in FIG. 2A, a pattern made of a light shielding film 11 is formed on a transparent substrate 10. As the transparent substrate 10, for example, a quartz substrate is used, and as the light-shielding film 11, for example, chromium oxide having a thickness of 100 nm is used.

【0032】次いで、図2(b)に示すように、シフタ
を形成しない透明基板開口部110及び180°のシフ
タを形成する透明基板開口部112上にレジスト12が
形成されるように、レジストをパターニングする。即
ち、位相を180°で除したときの小数部が0.44以
上0.55以下の位相シフタが形成される開口部を抜き
パターンとする。このレジストのパターニングには、電
子ビームを用いてもよいし光リソグラフィを用いてもか
まわない。
Next, as shown in FIG. 2B, the resist is formed so that the resist 12 is formed on the transparent substrate opening 110 where the shifter is not formed and the transparent substrate opening 112 where the 180 ° shifter is formed. Perform patterning. That is, an opening in which a phase shifter whose fractional part is 0.44 or more and 0.55 or less when the phase is divided by 180 ° is defined as a cutout pattern. For patterning the resist, an electron beam or optical lithography may be used.

【0033】次いで、酸化珪素が過飽和に溶解した液相
中に透明基板を浸し、図2(c)に示すように、透明開
口部に酸化珪素膜13を成長させる。このとき成長させ
る酸化珪素膜13の膜厚は、位相シフタを透過した光と
透明基板を透過した光の位相差が90°に近くなるよう
な膜厚とする。このとき、位相シフタの膜厚誤差の許容
範囲は所望の膜厚の±10%以内である。いま、露光光
をi線(λ=365nm)とすると、液相成長法を用い
て形成した酸化珪素のi線波長での屈折率はn s =1.
446であるから、このとき形成する酸化珪素膜13の
膜厚は204.5nmに近い値となる。
Next, a liquid phase in which silicon oxide is dissolved in supersaturation
A transparent substrate is immersed inside, and as shown in FIG.
A silicon oxide film 13 is grown in the opening. Let it grow at this time
The thickness of the silicon oxide film 13 depends on the light transmitted through the phase shifter.
The phase difference of the light transmitted through the transparent substrate is close to 90 °
Film thickness. At this time, the tolerance of the thickness error of the phase shifter
The range is within ± 10% of the desired film thickness. Now, exposure light
Is the i-line (λ = 365 nm), using the liquid phase growth method
The refractive index of the silicon oxide formed at the i-line wavelength is n s= 1.
446, the silicon oxide film 13 formed at this time is
The film thickness becomes a value close to 204.5 nm.

【0034】次いで、図2(d)に示すように、レジス
ト12をSH法やアッシャー法などを用いて剥離する。
次いで、図2(e)に示すように、シフタを形成しない
透明基板開口部110及び90°のシフタを形成する透
明基板開口部111上にレジスト14が形成されるよう
に、レジストをパターニングする。即ち、位相を180
°で除したときの値ai が0.94<ai となる位相シ
フタが形成される開口部を抜きパターンとする。このレ
ジストのパターニングには、電子ビームを用いてもよい
し光リソグラフィを用いてもかまわない。
Next, as shown in FIG. 2D, the resist 12 is peeled off by using the SH method or the Asher method.
Next, as shown in FIG. 2E, the resist is patterned so that the resist 14 is formed on the transparent substrate opening 110 where the shifter is not formed and the transparent substrate opening 111 where the 90 ° shifter is formed. That is, the phase is set to 180
An opening where a phase shifter having a value a i of 0.94 <a i when divided by ° is formed as a cutout pattern. For patterning the resist, an electron beam or optical lithography may be used.

【0035】次いで、酸化珪素が過飽和に溶解した液相
中に透明基板を浸し、図2(f)に示すように、透明開
口部に酸化珪素膜15を成長させる。このとき成長させ
る酸化珪素膜15の膜厚は、位相シフタを透過した光と
透明基板を透過した光の位相差が180°近くなるよう
な膜厚とする。このとき、位相シフタの膜厚誤差の許容
範囲は所望の膜厚の±10%以内である。いま、露光光
をi線(λ=365nm)とすると、液相成長法を用い
て形成した酸化珪素のi線波長での屈折率はn s =1.
446であるから、このとき形成する酸化珪素膜の膜厚
は409nmに近い値となる。次いで、図2(g)に示
すように、レジストをSH法やアッシャー法などを用い
て剥離する。
Next, a liquid phase in which silicon oxide is dissolved in supersaturation
A transparent substrate is immersed inside, and as shown in FIG.
A silicon oxide film 15 is grown in the opening. Let it grow at this time
The thickness of the silicon oxide film 15 depends on the light transmitted through the phase shifter.
The phase difference of the light transmitted through the transparent substrate is close to 180 °
Film thickness. At this time, the tolerance of the thickness error of the phase shifter
The range is within ± 10% of the desired film thickness. Now, exposure light
Is the i-line (λ = 365 nm), using the liquid phase growth method
The refractive index of the silicon oxide formed at the i-line wavelength is n s= 1.
446, the thickness of the silicon oxide film formed at this time
Is a value close to 409 nm. Then, as shown in FIG.
As shown in the figure, the resist is
And peel off.

【0036】これにより、第1回目の酸化珪素膜13の
成長で基板開口部111に膜厚204.5nmの位相シ
フタ(90°)が形成され、第2回目の酸化珪素膜15
の成長で基板開口部112に膜厚409nmの位相シフ
タ(180°)が形成され、第1回及び第2回目の酸化
珪素膜13,15の成長で基板開口部113に膜厚61
3.5nmの位相シフタ(270°)が形成されること
になる。
As a result, a phase shifter (90 °) having a thickness of 204.5 nm is formed in the substrate opening 111 by the first growth of the silicon oxide film 13, and the second silicon oxide film 15 is formed.
A phase shifter (180 °) having a thickness of 409 nm is formed in the substrate opening 112 by the growth of the silicon oxide film 13, and a film thickness of 61 is formed in the substrate opening 113 by the first and second growths of the silicon oxide films 13 and 15.
A 3.5 nm phase shifter (270 °) will be formed.

【0037】以上説明したように本参考例の位相シフト
マスク製造方法を用いると、位相シフタの膜厚として9
0°,180°,270°の3種類が存在するが、遮光
膜パターン形成後のマスク上のレジストパターニングは
2回で済み、マスク製造工程の短縮化がはかれる。さら
に、90°の位相シフタ(即ち薄い膜厚の位相シフタ)
から先に形成しているため、マスク上の2回目のレジス
トパターニングの際(図2(e))、下地の段差(位相
シフタと遮光膜の段差)の影響を最小限に抑えることが
できる。
As described above, when the method of manufacturing the phase shift mask of the present embodiment is used, the thickness of the phase shifter becomes 9
Although there are three types, 0 °, 180 °, and 270 °, the resist patterning on the mask after the formation of the light-shielding film pattern is performed only twice, and the mask manufacturing process can be shortened. Furthermore, a 90 ° phase shifter (ie, a phase shifter with a small thickness)
Therefore, during the second resist patterning on the mask (FIG. 2E), the influence of the step on the base (the step between the phase shifter and the light-shielding film) can be minimized.

【0038】(第3の参考例)図3は、本発明の第3の
参考例に係わる位相シフトマスクの製造工程を示す断面
図である。本参考例では、液体の酸化珪素膜を塗布する
方法(例えばSOGなど)やスパッタ法、CVD法を用
いた位相シフトマスクの製造方法について説明する。
(Third Embodiment) FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of a phase shift mask according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a method of applying a liquid silicon oxide film (eg, SOG), a method of manufacturing a phase shift mask using a sputtering method, or a CVD method will be described.

【0039】まず、図3(a)に示すように、透明基板
16上に遮光膜17からなるパターンを形成する。透明
基板16としては例えば石英基板、遮光膜17としては
例えば厚さ100nmの酸化クロムなどを用いる。
First, as shown in FIG. 3A, a pattern made of a light shielding film 17 is formed on a transparent substrate 16. As the transparent substrate 16, for example, a quartz substrate is used, and as the light-shielding film 17, for example, chromium oxide having a thickness of 100 nm is used.

【0040】次いで、液体の酸化珪素膜を塗布する方法
(例えばSOGなど)やスパッタ法,CVD法を用い
て、図3(b)に示すように、酸化珪素膜18をマスク
全面に形成する。このとき形成する酸化珪素膜18の膜
厚は、位相シフタを透過した光と透明基板を透過した光
の位相差が90°に近くなるような膜厚とする。このと
き、位相シフタの膜厚誤差の許容範囲は所望の膜厚の±
10%以内である。いま、露光光をi線(λ=365n
m)とすると、CVD法を用いて形成した酸化珪素のi
線波長での屈折率はns =1.446であるから、この
とき形成する酸化珪素膜18の膜厚は204.5nmに
近い値となる。
Next, as shown in FIG. 3B, a silicon oxide film 18 is formed on the entire surface of the mask by using a method of applying a liquid silicon oxide film (eg, SOG), a sputtering method, or a CVD method. The thickness of the silicon oxide film 18 formed at this time is such that the phase difference between the light transmitted through the phase shifter and the light transmitted through the transparent substrate is close to 90 °. At this time, the allowable range of the thickness error of the phase shifter is ±
It is within 10%. Now, the exposure light is changed to i-line (λ = 365n).
m), i of silicon oxide formed using the CVD method
Since the refractive index of a line wavelength is n s = 1.446, thickness of the silicon oxide film 18 formed at this time becomes a value close to 204.5Nm.

【0041】次いで、図3(c)に示すように、90°
のシフタを形成する透明基板開口部117及び270°
のシフタを形成する透明基板開口部119上にレジスト
19が形成されるように、レジストをパターニングす
る。即ち、位相を180°で除したときの小数部が0.
44以上0.55以下の位相シフタが形成される開口部
を抜きパターンとする。このレジストのパターニングに
は、電子ビームを用いてもよいし光リソグラフィを用い
てもかまわない。
Next, as shown in FIG.
Transparent substrate openings 117 and 270 °
The resist is patterned so that the resist 19 is formed on the transparent substrate opening 119 forming the shifter. That is, the fractional part when the phase is divided by 180 ° is 0.1.
An opening in which a phase shifter having a size of 44 or more and 0.55 or less is formed as a blanking pattern. For patterning the resist, an electron beam or optical lithography may be used.

【0042】次いで、図3(d)に示すように、シフタ
を形成しない透明基板開口部116及び180°のシフ
タを形成する透明基板開口部118上の酸化珪素膜をエ
ッチングにより除去する。このエッチングは等方性、異
方性いずれの方法を用いてもかまわない。
Next, as shown in FIG. 3D, the silicon oxide film on the transparent substrate opening 116 where the shifter is not formed and the transparent substrate opening 118 where the 180 ° shifter is formed are removed by etching. This etching may be performed using either an isotropic or anisotropic method.

【0043】次いで、液体の酸化珪素膜を塗布する方法
(例えばSOGなど)やスパッタ法,CVD法を用い
て、図3(e)に示すように、酸化珪素膜20をマスク
全面に形成する。このとき形成する酸化珪素膜20の膜
厚は、位相シフタを透過した光と透明基板を透過した光
の位相差が180°に近くなるような膜厚とする。この
とき、位相シフタの膜厚誤差の許容範囲は所望の膜厚の
±10%以内である。いま、露光光をi線(λ=365
nm)とすると、CVD法を用いて形成した酸化珪素の
i線波長での屈折率はns =1.446であるから、こ
のとき形成する酸化珪素膜20の膜厚は409nmに近
い値となる。
Next, as shown in FIG. 3E, a silicon oxide film 20 is formed on the entire surface of the mask by a method of applying a liquid silicon oxide film (eg, SOG), a sputtering method, or a CVD method. The thickness of the silicon oxide film 20 formed at this time is such that the phase difference between the light transmitted through the phase shifter and the light transmitted through the transparent substrate is close to 180 °. At this time, the allowable range of the film thickness error of the phase shifter is within ± 10% of the desired film thickness. Now, the exposure light is changed to i-line (λ = 365).
nm), the refractive index at the i-line wavelength of silicon oxide formed by the CVD method is n s = 1.446, so that the thickness of the silicon oxide film 20 formed at this time has a value close to 409 nm. Become.

【0044】次いで、図3(f)に示すように、180
°のシフタ形成する透明基板開口部118及び270°
のシフタを形成する透明基板開口部119上にレジスト
21が形成されるように、レジストをパターニングす
る。即ち、位相を180°で除したときの値ai が0.
94<ai となる位相シフタが形成される開口部を抜き
パターンとする。このレジストのパターニングには、電
子ビームを用いてもよいし光リソグラフィを用いてもか
まわない。
Next, as shown in FIG.
° shifter forming transparent substrate openings 118 and 270 °
The resist is patterned so that the resist 21 is formed on the transparent substrate opening 119 forming the shifter. That is, the value a i when the phase is divided by 180 ° is 0.
An opening where a phase shifter satisfying 94 < ai is formed is defined as a cutout pattern. For patterning the resist, an electron beam or optical lithography may be used.

【0045】次いで、図3(g)に示すように、シフタ
を形成しない透明基板開口部116及び90°のシフタ
を形成する透明基板開口部117上の酸化珪素膜をエッ
チングにより除去する。このエッチングは等方性、異方
性いずれの方法を用いてもかまわない。その後、レジス
トをSH法やアッシャー法などを用いて剥離する。
Next, as shown in FIG. 3G, the silicon oxide film on the transparent substrate opening 116 where the shifter is not formed and the transparent substrate opening 117 where the 90 ° shifter is formed are removed by etching. This etching may be performed using either an isotropic or anisotropic method. After that, the resist is peeled off using the SH method, the Asher method, or the like.

【0046】このような参考例であっても、遮光膜パタ
ーン形成後のマスク上のレジストパターニングは2回行
うだけで、位相シフタの膜厚として90°,180°,
270°の3種類を形成することができ、第2の参考例
と同様の効果が得られる。
Even in such a reference example, the resist patterning on the mask after the formation of the light-shielding film pattern is performed only twice, and the film thickness of the phase shifter is 90 °, 180 °, and 90 °.
Three types of 270 ° can be formed, and the same effect as in the second reference example can be obtained.

【0047】(第4の参考例)図4は、本発明の第4の
参考例に係わる位相シフトマスクの製造方法を示す断面
図である。本参考例では、エッチング法を用いた位相シ
フトマスクの製造方法について説明する。
(Fourth Embodiment) FIG. 4 is a sectional view showing a method of manufacturing a phase shift mask according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a method for manufacturing a phase shift mask using an etching method will be described.

【0048】まず、図4(a)に示すように、透明基板
26上に遮光膜27からなるパターンを形成する。透明
基板26としては例えば石英基板、遮光膜27としては
例えば厚さ100nmの酸化クロムなどを用いる。
First, as shown in FIG. 4A, a pattern made of a light shielding film 27 is formed on a transparent substrate 26. As the transparent substrate 26, for example, a quartz substrate is used, and as the light shielding film 27, for example, chromium oxide having a thickness of 100 nm is used.

【0049】次いで、図4(b)に示すように、シフタ
を形成しない透明基板開口部120及び180°のシフ
タを形成する透明基板開口部122上にレジスト28が
形成されるように、レジストをパターニングする。この
レジストのパターニングには、電子ビームを用いてもよ
いし光リソグラフィを用いてもかまわない。即ち、位相
を180°で除したときの小数部が0.44以上0.5
5以下の位相シフタが形成される開口部を抜きパターン
とする。
Next, as shown in FIG. 4B, the resist is formed so that the resist 28 is formed on the transparent substrate opening 120 where the shifter is not formed and the transparent substrate opening 122 where the 180 ° shifter is formed. Perform patterning. For patterning the resist, an electron beam or optical lithography may be used. That is, the fractional part when the phase is divided by 180 ° is 0.44 to 0.5.
An opening in which 5 or less phase shifters are formed is defined as a blanking pattern.

【0050】次いで、図4(c)に示すように、透明基
板26をエッチングによって彫り込む。このエッチング
は等方性、異方性いずれの方式を用いてもかまわない。
このときエッチングで彫り込む深さは、彫り込み部を透
過した光と透明基板26を透過した光の位相差が90°
に近くなるような膜厚とする。このとき、彫り込む深さ
の許容範囲は所望の彫り込み量の±10%以内である。
いま、露光光をi線(λ=365nm)、透明基板26
を石英とすると、石英のi線波長での屈折率はns
1.446であるから、このとき掘り込む深さは20
4.5nmに近い値となる。その後、図4(d)に示す
ように、レジスト28をSH法やアッシャー法などを用
いて剥離する。
Next, as shown in FIG. 4C, the transparent substrate 26 is carved by etching. This etching may be performed using either an isotropic or anisotropic method.
At this time, the depth of engraving by etching is such that the phase difference between the light transmitted through the engraved portion and the light transmitted through the transparent substrate 26 is 90 °.
The film thickness should be close to At this time, the allowable range of the engraving depth is within ± 10% of the desired engraving amount.
Now, the exposure light is i-line (λ = 365 nm) and the transparent substrate 26 is exposed.
Is quartz, the refractive index of the quartz at the i-line wavelength is n s =
Since it is 1.446, the digging depth at this time is 20
The value is close to 4.5 nm. After that, as shown in FIG. 4D, the resist 28 is peeled off by using the SH method or the Asher method.

【0051】次いで、図4(e)に示すように、シフタ
を形成しない透明基板開口部120及び90°のシフタ
を形成する透明基板開口部121上にレジスト29が形
成されるように、レジストをパターニングする。即ち、
位相を180°で除したときの値ai が0.94<ai
となる位相シフタが形成される開口部を抜きパターンと
する。このレジストのパターニングには、電子ビームを
用いてもよいし光リソグラフィを用いてもかまわない。
Next, as shown in FIG. 4E, a resist is formed so that the resist 29 is formed on the transparent substrate opening 120 where the shifter is not formed and the transparent substrate opening 121 where the 90 ° shifter is formed. Perform patterning. That is,
The value a i obtained by dividing the phase by 180 ° is 0.94 <a i
The opening in which the phase shifter to be formed is formed is defined as a cutout pattern. For patterning the resist, an electron beam or optical lithography may be used.

【0052】次いで、図4(f)に示すように、透明基
板26をエッチングによって彫り込む。このエッチング
には、等方性,異方性いずれの方法を用いてもかまわな
い。このときエッチングで彫り込む深さは、彫り込み部
を透過した光と透明基板26を透過した光の位相差が1
80°に近くなるような膜厚とする。このとき、彫り込
む深さの許容範囲は所望の彫り込み量の±10%以内で
ある。いま、露光光をi線(λ=365nm)、透明基
板26を石英とすると、石英のi線波長での屈折率はn
s =1.446であるから、このとき掘り込む深さは4
09nmに近い値となる。その後、図4(g)に示すよ
うに、レジスト29をSH法やアッシャー法などを用い
て剥離する。
Next, as shown in FIG. 4F, the transparent substrate 26 is carved by etching. For this etching, either an isotropic or anisotropic method may be used. At this time, the depth of the engraving by etching is such that the phase difference between the light transmitted through the engraved portion and the light transmitted through the transparent substrate 26 is one.
The film thickness is set to be close to 80 °. At this time, the allowable range of the engraving depth is within ± 10% of the desired engraving amount. Now, assuming that the exposure light is i-line (λ = 365 nm) and the transparent substrate 26 is quartz, the refractive index of the quartz at the i-line wavelength is n.
Since s = 1.446, the digging depth at this time is 4
The value is close to 09 nm. Thereafter, as shown in FIG. 4G, the resist 29 is peeled off by using the SH method, the Asher method, or the like.

【0053】これにより、第1回目のエッチングで基板
開口部121に掘り込み深さ204.5nmの位相シフ
タ(90°)が形成され、第2回目のエッチングで基板
開口部122に掘り込み深さ409nmの位相シフタ
(180°)が形成され、第1回及び第2回目のエッチ
ングで基板開口部123に掘り込み深さ613.5nm
の位相シフタ(270°)が形成されることになる。
As a result, a phase shifter (90 °) having a digging depth of 204.5 nm is formed in the substrate opening 121 by the first etching, and a digging depth is formed in the substrate opening 122 by the second etching. A 409 nm phase shifter (180 °) is formed, and the first and second etchings dig into the substrate opening 123 to a depth of 613.5 nm.
Is formed (270 °).

【0054】以上説明したように本参考例の位相シフト
マスク製造方法を用いると、位相シフタの膜厚として9
0°,180°,270°の3種類が存在するが、遮光
膜パターン形成後のマスク上のレジストパターニングは
2回ですみ、マスク製造工程の短縮化がはかれる。さら
に90°の位相シフタ(即ち彫り込みの浅い位相シフ
タ)から先に形成しているため、マスク上の2回目のレ
ジストパターニングの際(図4(e))、下地の段差
(位相シフタと遮光膜の段差)の影響を最小限に抑える
ことができる。
As described above, when the method of manufacturing the phase shift mask according to the present embodiment is used, the thickness of the phase shifter becomes 9
Although there are three types, 0 °, 180 °, and 270 °, the resist patterning on the mask after the formation of the light-shielding film pattern is performed only twice, and the mask manufacturing process can be shortened. Further, since the phase shifter of 90 ° (that is, the phase shifter having a shallow engraving) is formed first, at the time of the second resist patterning on the mask (FIG. 4E), the step of the base (phase shifter and light shielding film) ) Can be minimized.

【0055】(第5の参考例)図5は、本発明の第5の
参考例に係わる位相シフトマスクの位相シフタの配置例
を示す平面図である。なお、比較のために従来の位相シ
フタの配置例を図6に示す。各図とも周期的なパターン
からなるセルアレイ領域と、非周期的なパターンからな
るセンスアンプ領域を点線で囲んである。
(Fifth Embodiment) FIG. 5 is a plan view showing an arrangement example of a phase shifter of a phase shift mask according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 6 shows an arrangement example of a conventional phase shifter for comparison. In each figure, a dotted line surrounds a cell array region having a periodic pattern and a sense amplifier region having a non-periodic pattern.

【0056】図6に示す従来例では、0°,180°の
位相のみで開口部にシフタを配置している。セルアレイ
部のような周期的なパターンの部分では180°に対す
る膜厚のシフタがあれば、隣合う開口部を透過する光の
位相が異なるように配置できる。しかし、セルアレイ部
からの導出部(ここではセンスアンプ部を例にあげてい
る)では、隣合う開口部を透過する光の位相が同位相と
なる部分(図中のp,q)が存在する。これらの部分で
は位相シフト法の効果が著しく低下するため、寸法を大
きくしたり、隣合う開口部を透過する光の位相が異なる
ようにパターンを書き換える必要がある。このため、0
°,180°の位相のみで開口部にシフタを配置する場
合は設計的に制約が大きいと言える。
In the conventional example shown in FIG. 6, the shifters are arranged in the openings only with phases of 0 ° and 180 °. In a portion of a periodic pattern such as a cell array portion, if there is a shifter having a film thickness of 180 °, it can be arranged so that the phases of light transmitted through adjacent openings are different. However, in a section derived from the cell array section (here, a sense amplifier section is taken as an example), there are portions (p, q in the figure) in which the phases of light transmitted through adjacent openings are the same. . In these portions, since the effect of the phase shift method is significantly reduced, it is necessary to increase the size or rewrite the pattern so that the phase of light passing through adjacent openings differs. Therefore, 0
When the shifter is arranged in the opening only by the phase of 180 ° and 180 °, it can be said that there is a great restriction in design.

【0057】これに対し図5に示す本参考例では、0
°,180°の位相の他に、90°,270°の位相シ
フタを用いた場合のシフタの配置例を示している。この
ように0°,90°,180°,270°の4種類の位
相を用いた場合、隣合う開口部を透過する光の位相を異
ならせようとすると、位相差は90°若しくは180°
となる。前記図17でも分かるように隣合う開口部を透
過する光の位相差は180°の方が解像力が高いので、
セルアレイ部のような単純な繰り返しパターンの部分で
は、0°,180°,0°,180°…とシフタを配置
することが望ましい。それは、例えばDRAMのセル部
分はトレンチやスタックといった3次元構造をとること
が多く、その分高い解像力が要求されるからである。
On the other hand, in the present embodiment shown in FIG.
An example of a shifter arrangement in the case of using 90 ° and 270 ° phase shifters in addition to the 180 ° and 180 ° phases is shown. When the four types of phases 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° are used as described above, if the phases of light transmitted through adjacent openings are to be made different, the phase difference is 90 ° or 180 °.
Becomes As can be seen from FIG. 17, the phase difference of light transmitted through the adjacent openings is 180 ° because the resolution is higher.
In a portion of a simple repetition pattern such as a cell array portion, it is desirable to arrange shifters at 0 °, 180 °, 0 °, 180 °,. This is because, for example, the cell portion of a DRAM often has a three-dimensional structure such as a trench or a stack, and accordingly, a higher resolution is required.

【0058】さらに本参考例では、センスアンプ部にお
いて従来では隣合う開口部を透過する光の位相が同相と
なる部分において、90°,270°といった位相を設
けている。この配置方法によって、センスアンプ部分に
おいても隣合う開口部を透過した光の位相が異なるよう
になり、位相シフト法の効果を持たせることができる。
従って、従来の位相シフト法のように隣合う開口部を透
過する光の位相が同じになる部分が少なくなり、これら
の部分の寸法を大きくしたり、隣合う開口部を透過する
光の位相が異なるようにパターンを書き換えるといった
設計的な制約が小さくなる。
Further, in the present reference example, a phase such as 90 ° or 270 ° is provided in a portion where the phase of light transmitted through an adjacent opening in the sense amplifier section is conventionally the same. According to this arrangement method, the phase of the light transmitted through the adjacent openings in the sense amplifier portion becomes different, and the effect of the phase shift method can be provided.
Therefore, unlike the conventional phase shift method, the number of portions where the phases of the light passing through the adjacent openings are the same is reduced, and the size of these portions is increased, or the phase of the light passing through the adjacent openings is reduced. Design constraints such as rewriting patterns differently are reduced.

【0059】(第6の参考例)図7は、本発明の第6の
参考例に係わる位相シフトマスクの位相シフタ配置例を
示す平面図である。図7(a)は従来例であり、0°,
180°の位相のみで開口部にシフタを配置している。
このように従来のレベンソン型位相シフト法は、0°,
180°の位相の組み合わせだけで位相シフトマスクを
形成していたため、隣合うパターンの位相が異なる組み
合わせは(0°,180°)の1通りしかなく、そのた
め図7(a)のパターンs,qには0°,180°のい
ずれの位相を配置しても隣合うパターンの位相が等しく
なってしまう。このため、この部分で位相シフト法の効
果が著しく低減してしまう。
(Sixth Embodiment) FIG. 7 is a plan view showing an example of a phase shifter arrangement of a phase shift mask according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 7A shows a conventional example, in which 0 °,
The shifter is arranged in the opening only at a phase of 180 °.
Thus, the conventional Levenson-type phase shift method uses 0 °,
Since the phase shift mask is formed only by the combination of the phases of 180 °, there is only one combination (0 °, 180 °) in which the phases of the adjacent patterns are different. Therefore, the patterns s and q in FIG. No matter which phase of 0 ° or 180 ° is arranged, adjacent patterns have the same phase. Therefore, the effect of the phase shift method is significantly reduced in this portion.

【0060】そこで本参考例では図7(b)のように、
パターンs,qに新たに90°,270°の位相シフタ
を組み合わせる。これによって、隣合うパターンの位相
が異なる組み合わせは(0°,90°),(0°,18
0°),(0°,270°),(90°,180°),
(90°,270°),(180°,270°)の6通
りとなり、隣合うパターンの位相が異なるようになり位
相シフト法としての効果が生じてくる。
Therefore, in this reference example, as shown in FIG.
New 90 ° and 270 ° phase shifters are combined with the patterns s and q. Accordingly, combinations of adjacent patterns having different phases are (0 °, 90 °), (0 °, 18
0 °), (0 °, 270 °), (90 °, 180 °),
(90 °, 270 °) and (180 °, 270 °), and the adjacent patterns have different phases, and the effect as the phase shift method is produced.

【0061】(第7の参考例)図8は、本発明の第7の
参考例に係わる位相シフトマスクの位相シフタ配置例を
示す平面図である。この参考例では、隣接する開口部を
透過した光の相対位相差が180°に近くなるように位
相シフタを配置した任意の2本の平行な開口部分で囲ま
れた領域(図中の点線内の領域DA )に、前記2本の囲
む開口部分に沿う方向に開口部分が形成されている。さ
らに、前記2本の囲む開口部分に沿う方向に垂直な任意
の断面(A−A′断面)における開口部の本数は偶数
(図では2本)である。この場合、隣合う開口部を透過
した光の相対位相を180°に近くなるように位相シフ
タを配置する。
(Seventh Embodiment) FIG. 8 is a plan view showing an example of a phase shifter arrangement of a phase shift mask according to a seventh embodiment of the present invention. In this reference example, a region surrounded by any two parallel openings where a phase shifter is arranged so that the relative phase difference of light transmitted through adjacent openings is close to 180 ° (dotted line in the drawing) In the area DA), an opening is formed in a direction along the two surrounding openings. Further, the number of openings in an arbitrary cross section (AA ′ cross section) perpendicular to the direction along the two surrounding openings is an even number (two in the figure). In this case, the phase shifter is arranged so that the relative phase of the light transmitted through the adjacent openings is close to 180 °.

【0062】このように配置することによって、隣合う
開口部を透過した光の相対位相は常に180°に近くな
るようになり位相シフト法としての効果が十分に発揮さ
れ、本マスクを用いて形成されたパターンには高い解像
力が得られるようになる。
By arranging in this manner, the relative phase of the light transmitted through the adjacent openings is always close to 180 °, and the effect as the phase shift method is sufficiently exhibited. A high resolution can be obtained for the pattern thus obtained.

【0063】(第8の参考例)図9は、本発明の第8の
参考例に係わる位相シフトマスクの位相シフタ配置例を
示す平面図である。この参考例では、隣接する開口部を
透過した光の相対位相差が180°に近くなるように位
相シフタを配置した任意の2本の平行な開口部分で囲ま
れた領域(図中の点線内の領域DB )に、前記2本の囲
む開口部分に沿う方向に開口部分が形成されている。さ
らに、前記2本の囲む開口部分に沿う方向に垂直な任意
の断面(B−B′断面)における開口部の本数は偶数
(図では3本)である。この場合、隣合う開口部を透過
した光の相対位相を90°に近くなるように位相シフタ
を配置する。
(Eighth Embodiment) FIG. 9 is a plan view showing a phase shifter arrangement example of a phase shift mask according to an eighth embodiment of the present invention. In this reference example, a region surrounded by any two parallel openings where a phase shifter is arranged so that the relative phase difference of light transmitted through adjacent openings is close to 180 ° (dotted line in the drawing) In the region DB), an opening is formed in a direction along the two surrounding openings. Further, the number of openings in an arbitrary section (BB ′ section) perpendicular to the direction along the two surrounding openings is an even number (three in the figure). In this case, the phase shifter is arranged so that the relative phase of the light transmitted through the adjacent openings is close to 90 °.

【0064】このように配置することによって、隣合う
開口部を透過した光の相対位相は常に90°に近くなる
ようになり位相シフト法としての効果が十分に発揮さ
れ、本マスクを用いて形成されたパターンには高い解像
力が得られるようになる。
By arranging in this manner, the relative phase of the light transmitted through the adjacent openings is always close to 90 °, and the effect as the phase shift method is sufficiently exhibited. A high resolution can be obtained for the pattern thus obtained.

【0065】(第9の参考例)図10は、本発明の第9
の参考例に係わる位相シフトマスクの位相シフタ配置例
を示す平面図である。この参考例では、隣接する開口部
を透過した光の相対位相差が180°に近くなるように
位相シフタを配置した任意の2本の平行な開口部分で囲
まれた領域(図中の点線内の領域DC )に、前記2本の
囲む開口部分に沿う方向に開口部分が形成されている。
さらに、前記2本の囲む開口部分に沿う方向に垂直な任
意の断面における開口部の本数は偶数の場合と奇数の場
合が混在している。即ち、C1−C1′断面では偶数
(図では2本)、C2−C2′断面、C3−C3′断面
では奇数(図ではそれぞれ1本と3本)である。
(Ninth Reference Example) FIG. 10 shows a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing an example of a phase shifter arrangement of a phase shift mask according to the reference example. In this reference example, a region surrounded by any two parallel openings where a phase shifter is arranged so that the relative phase difference of light transmitted through adjacent openings is close to 180 ° (dotted line in the drawing) In the region DC), an opening is formed in a direction along the two surrounding openings.
Furthermore, the number of openings in an arbitrary cross section perpendicular to the direction along the two surrounding openings is even and odd. That is, the number is even (two in the figure) in the C1-C1 'section, and odd (one and three in the figure) in the C2-C2' and C3-C3 'sections.

【0066】このように偶数箇所が1つ、奇数箇所が複
数の場合、まず偶数の部分の隣接した開口部を透過した
光の相対位相を180°に近くなるようにし(即ちC1
−C1′断面においてQ1を180°、R1を0°に近
い値とし)、次にそれ以外の開口部分においては隣接す
る開口部を透過した光の相対位相を90°に近くなるよ
うに(即ちC2−C2′断面、C3−C3′断面におい
てP1を90°若しくは270°に近い値と)する。
As described above, when there is one even-numbered portion and a plurality of odd-numbered portions, first, the relative phase of the light transmitted through the adjacent openings of the even-numbered portions is set close to 180 ° (that is, C1).
In the -C1 'section, Q1 is set to a value of 180 ° and R1 is set to a value close to 0 °). Then, in the other openings, the relative phase of light transmitted through the adjacent openings is set to be close to 90 ° (that is, the relative phase is close to 90 °). P1 is set to a value close to 90 ° or 270 ° in the C2-C2 ′ section and the C3-C3 ′ section).

【0067】このように配置することによって、隣合う
開口部を透過した光の相対位相は常に180°若しくは
90°に近くなるようになり位相シフト法としての効果
が十分に発揮され、本マスクを用いて形成されたパター
ンには高い解像力が得られるようになる。
By arranging in this manner, the relative phase of the light transmitted through the adjacent openings is always close to 180 ° or 90 °, and the effect as the phase shift method is sufficiently exhibited. A high resolution can be obtained for the pattern formed by using.

【0068】(第10の参考例)図11は、本発明の第
10の参考例に係わる位相シフトマスクの位相シフタ配
置例を示す平面図である。この参考例では、隣接する開
口部を透過した光の相対位相差が180°に近くなるよ
うに位相シフタを配置した任意の2本の平行な開口部分
で囲まれた領域(図中の点線内の領域DD )に、前記2
本の囲む開口部分に沿う方向に開口部分が形成されてい
る。さらに、前記2本の囲む開口部分に沿う方向に垂直
な任意の断面における開口部の本数は偶数の場合と奇数
の場合が混在している。即ちD1−D1′断面、D2−
D2′断面では偶数(図では2本)、D3−D3′断面
では奇数(図では3本)である。
(Tenth Embodiment) FIG. 11 is a plan view showing an example of a phase shifter arrangement of a phase shift mask according to a tenth embodiment of the present invention. In this reference example, a region surrounded by any two parallel openings where a phase shifter is arranged so that the relative phase difference of light transmitted through adjacent openings is close to 180 ° (dotted line in the drawing) In the area DD) of FIG.
An opening is formed in a direction along the opening surrounding the book. Furthermore, the number of openings in an arbitrary cross section perpendicular to the direction along the two surrounding openings is even and odd. That is, D1-D1 'section, D2-
The number is even (two in the figure) in the section D2 ', and odd (three in the figure) in the section D3-D3'.

【0069】このように奇数箇所が1つ、偶数箇所が複
数の場合、まず複数ある偶数の部分(図ではD1−D
1′断面とD2−D2′断面)のうち、どちらか一つ
(図ではD1−D1′断面とする)において隣接した開
口部を透過した光の相対位相を180°に近くなるよう
にする(即ちD1−D1′断面においてQ2を180
°、R2を0°に近い値とする)。次にそれ以外の偶数
の部分(図ではD2−D2′断面)において隣接した開
口部を透過した光の相対位相を180°に近くなるよう
にする(即ちD2−D2′断面においてP2を180°
に近い値とする)。このとき、P2−Q2間の相対位相
差は0°となり、この部分において位相シフト法の効果
が得られなくなる。そこで、P2若しくはQ2のいずれ
かを90°若しくは270°に近い値とする。これによ
り、P2−Q2間の相対位相差は90°となり、この部
分においても位相シフト法の効果が得られるようにな
る。
When there is one odd-numbered portion and a plurality of even-numbered portions, a plurality of even-numbered portions (D1-D in FIG.
The relative phase of the light transmitted through the adjacent opening in one of the sections (1 ′ section and D2-D2 ′ section) (referred to as D1-D1 ′ section in the drawing) is set to be close to 180 ° ( That is, Q2 is 180 in the D1-D1 'section.
° and R2 are values close to 0 °). Next, the relative phase of the light transmitted through the adjacent openings in the even-numbered portions (D2-D2 'cross section in the figure) is made close to 180 ° (that is, P2 is set to 180 ° in the D2-D2' cross section).
Value close to). At this time, the relative phase difference between P2 and Q2 is 0 °, and the effect of the phase shift method cannot be obtained in this portion. Therefore, either P2 or Q2 is set to a value close to 90 ° or 270 °. As a result, the relative phase difference between P2 and Q2 becomes 90 °, and the effect of the phase shift method can be obtained also in this portion.

【0070】このように配置することによって、隣合う
開口部を透過した光の相対位相は常に180°若しくは
90°に近くなるようになる。さらに相対位相180°
から先に配置することによって、相対位相180°の部
分が形成されることになり、マスク全面にわたって相対
位相90°の場合よりも位相シフト法としての効果が十
分に発揮され(図17より相対位相90°よりも180
°のほうが位相シフト法としての効果が高い)、本マス
クを用いて形成されたパターンには高い解像力が得られ
るようになる。
By arranging in this manner, the relative phase of the light transmitted through the adjacent openings is always close to 180 ° or 90 °. 180 ° relative phase
17, a portion having a relative phase of 180 ° is formed, and the effect of the phase shift method is more fully exhibited over the entire mask than in the case of a relative phase of 90 ° (see FIG. 17). 180 than 90 °
° is more effective as a phase shift method), and a pattern formed using the present mask can obtain high resolution.

【0071】次に、本発明の実施形態を図面を参照して
説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0072】(第1の実施形態)図12は本発明の第1
の実施形態に係わる位相シフトマスクの構造を示す断面
図である。透明基板50上に遮光膜パターン51が形成
されている。透明基板50の材料としては例えば石英、
遮光膜51の材料としては例えば酸化クロムなどを用い
た。石英基板50上の開口部のある領域に厚さλ/2
(ns −1)(λ:露光波長、ns :露光波長における
位相シフタの屈折率)の位相シフタ52が形成されてい
る。位相シフタ52の材料としては、例えば液相成長
法,スパッタ法若しくはCVD法で形成されたSiO2
膜などを用いた。
(First Embodiment) FIG. 12 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure of a phase shift mask according to the embodiment. A light-shielding film pattern 51 is formed on a transparent substrate 50. As a material of the transparent substrate 50, for example, quartz,
As a material of the light shielding film 51, for example, chromium oxide or the like was used. The thickness λ / 2 is applied to the region of the quartz substrate 50 having the opening.
(N s -1) phase shifters 52 (lambda:: exposure wavelength, n s the refractive index of the phase shifter at the exposure wavelength) is formed. As a material of the phase shifter 52, for example, SiO 2 formed by a liquid phase growth method, a sputtering method, or a CVD method is used.
A film or the like was used.

【0073】ここまでは従来構造と同じであるが、本実
施形態ではさらに、位相シフタ52と同じ成膜方法で形
成した位相シフタ52と同じ材料(バッファ膜)53
を、石英開口部501と位相シフタ部502の両方の光
透過部を含む領域に均一に形成する。このとき、成膜方
法によっては遮光膜上に形成される場合もあるが、遮光
膜51上に形成されたバッファ膜53は露光の際転写に
影響しない。この位相シフタと同じ材料のバッファ膜5
3の膜厚hは露光波長λと位相シフタの屈折率n s で決
定され、次式で与えられる。
Up to this point, the structure is the same as the conventional structure.
In this embodiment, further, the film formation method is the same as that of the phase shifter 52.
The same material (buffer film) 53 as the formed phase shifter 52
Of the light from both the quartz opening 501 and the phase shifter 502
It is formed uniformly in the area including the transmission part. At this time,
Depending on the method, it may be formed on a light-shielding film.
The buffer film 53 formed on the film 51 is transferred during exposure.
It does not affect. Buffer film 5 of the same material as this phase shifter
3 has an exposure wavelength λ and a refractive index n of the phase shifter. sDecided
And given by:

【0074】 h=(λ/4ns ){m−ns /(ns −1)} …(14) 但し、ns :シフタ屈折率,λ:露光波長,m:整数で
ある。
[0074] h = (λ / 4n s) {m-n s / (n s -1)} ... (14) However, n s: the shifter refractive index, lambda: the exposure wavelength, m: is an integer.

【0075】いま、露光光をi線(λ=365nm)、
位相シフタ材料を液相中で形成したSiO2 膜とする
と、位相シフタのi線波長での屈折率はns =1.44
6であるから位相シフタ52の膜厚は409nm、位相
シフタと同じ材料のバッファ膜53の膜厚はm=5のと
き11.1nmとなる。
Assume that the exposure light is i-line (λ = 365 nm),
When the phase shifter material and SiO 2 film formed by the liquid phase, the refractive index of the i-line wavelength of the phase shifter is n s = 1.44
6, the thickness of the phase shifter 52 is 409 nm, and the thickness of the buffer film 53 of the same material as the phase shifter is 11.1 nm when m = 5.

【0076】即ち、i線に対する位相シフトマスクを液
相成長法を用いて形成するには、石英基板50上に遮光
膜パターン51を形成した後、409nmの位相シフタ
52を液相成長法を用いて形成し、さらに同じ方法を用
いて11.1nmの位相シフタ52と同じ材料のバッフ
ァ膜53を石英開口部501と位相シフタ部502の両
方に形成すればよい。このバッファ膜53の膜厚の所望
値からのずれの許容範囲は、所望値の±10%以内であ
る。
That is, in order to form the phase shift mask for the i-line by using the liquid phase growth method, after forming the light shielding film pattern 51 on the quartz substrate 50, the 409 nm phase shifter 52 is formed by using the liquid phase growth method. Then, the buffer film 53 of the same material as the 11.1 nm phase shifter 52 may be formed on both the quartz opening 501 and the phase shifter 502 using the same method. The allowable range of the deviation of the thickness of the buffer film 53 from the desired value is within ± 10% of the desired value.

【0077】図13に露光光をi線、位相シフタを液相
成長法を用いたSiO2 膜としたときの、入射強度に対
する透過光の比Is の位相角δ依存性を示す。図より、
δ=0°のときIs は92.793%なのに対して、δ
=180°のときは93.109%となる。これは、液
相成長法を用いてi線用位相シフトマスクを形成した場
合、本実施形態の手法(位相シフタと同じ膜を石英開口
部と位相シフタ部の両方に均一に形成するといった手
法)を用いないと、位相シフタ部を透過した光強度は石
英開口部を透過した光強度に比べ0.316%も高くな
ってしまうことが分かる。
[0077] i-line exposure light in FIG. 13, when a SiO 2 film phase shifter using a liquid-phase growth method, shows the phase angle δ dependence of the ratio I s of the transmitted light to incident intensity. From the figure,
I s When the [delta] = 0 ° whereas a 92.793%, [delta]
= 180 °, it is 93.109%. This is because, when the phase shift mask for i-line is formed using the liquid phase growth method, the method of the present embodiment (a method of uniformly forming the same film as the phase shifter on both the quartz opening and the phase shifter). It can be seen that the intensity of light transmitted through the phase shifter becomes 0.316% higher than the intensity of light transmitted through the quartz opening if no is used.

【0078】これを補正するために、位相シフタ部を透
過した光強度と石英開口部を透過した光強度を等しく
し、かつ位相シフタ部を透過した光の位相と石英開口部
を透過した光の位相を180°異なるようにするには、
図13に示すように位相角δに対応する膜厚hを、石英
開口部と位相シフタ部の両方に均一に形成すればよいこ
とが分かる。
To correct this, the light intensity transmitted through the phase shifter and the light transmitted through the quartz opening are made equal, and the phase of the light transmitted through the phase shifter and the phase of the light transmitted through the quartz opening are adjusted. To make the phases 180 degrees different,
As shown in FIG. 13, it can be seen that the film thickness h corresponding to the phase angle δ should be formed uniformly on both the quartz opening and the phase shifter.

【0079】露光光をi線(λ=365nm)、位相シ
フタ材料を液相中で形成したSiO 2 膜(ns =1.4
46)としたときの本実施形態に示した膜厚hと整数m
の値の関係を図14に示す。図14よりmの値によって
は膜厚hは負の値となるが、これはマスク製作上不合理
である。従って、mはh≧0となるような値を選ぶべき
である。さらに、マスク製作におけるスループットの関
係から膜厚hはなるべく薄い値とすることが望ましい。
The exposure light is i-line (λ = 365 nm) and the phase shift
SiO with lid material formed in liquid phase TwoMembrane (ns= 1.4
46) and the film thickness h and the integer m shown in the present embodiment when
FIG. 14 shows the relationship between the values of. According to the value of m from FIG.
Is a negative value of the film thickness h, which is unreasonable for mask fabrication.
It is. Therefore, m should be selected so that h ≧ 0.
It is. In addition, there is a throughput
Therefore, it is desirable that the film thickness h be as small as possible.

【0080】例えばi線用位相シフタのSiO2 を液相
中(成膜レート約100nm/h)で形成すると、図1
4よりm=10の場合、成膜時間が通常の位相シフトマ
スクの約12%も余分にかかることになる。また、hの
値が小さ過ぎると成膜時間が短時間であるため、均一で
精度の高い膜が形成できない。液相中で位相シフタを形
成する場合、膜厚20nm以下では膜の均一性が低いこ
とが知られている。つまり、mの値の下限は膜厚の安定
性で決定され、この下限値はマスク製作プロセスによっ
て異なる。以上のことから、液相中でi線用の位相シフ
トマスクを形成する場合、図14に示したようにmの値
は6から9までが適当であると考えられる。
For example, when SiO 2 of the phase shifter for i-line is formed in the liquid phase (film formation rate: about 100 nm / h), FIG.
In the case of m = 10 from 4, the film formation time is about 12% longer than that of a normal phase shift mask. On the other hand, if the value of h is too small, a uniform and highly accurate film cannot be formed because the film formation time is short. When forming a phase shifter in a liquid phase, it is known that the film uniformity is low when the film thickness is 20 nm or less. That is, the lower limit of the value of m is determined by the stability of the film thickness, and the lower limit varies depending on the mask manufacturing process. From the above, when forming the phase shift mask for the i-line in the liquid phase, it is considered that the value of m is suitably from 6 to 9 as shown in FIG.

【0081】このように本実施形態によれば、通常の位
相シフトマスクの作製プロセスを経て形成されたマスク
の全面(透明基板開口部と位相シフタ部)に位相シフタ
と同一の材料を形成し、この材料の膜厚を選ぶことによ
って(膜厚の値は露光波長と位相シフタ材料の屈折率に
よって決まる)、透明基板開口部を透過した光強度と位
相シフタを透過した光強度の値を等しくすることができ
る。これにより、位相シフタ部と透明基板開口部で形成
される解像パターンに不均一性が生じることなく所望通
りパターンが形成されるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the same material as the phase shifter is formed on the entire surface (opening of the transparent substrate and the phase shifter) of the mask formed through the normal phase shift mask manufacturing process. By selecting the film thickness of this material (the thickness value is determined by the exposure wavelength and the refractive index of the phase shifter material), the light intensity transmitted through the transparent substrate opening and the light intensity transmitted through the phase shifter are made equal. be able to. As a result, a desired pattern can be formed without causing non-uniformity in the resolution pattern formed by the phase shifter and the transparent substrate opening.

【0082】(第2の実施形態)図15は、本発明の第
2の実施形態における最適屈折率をもつシフタ材料を選
ぶ方法を説明するための図である。第1の実施形態で示
したように位相シフタと同じ膜を石英開口部と位相シフ
タ部の両方に形成する手法を用いないとき、石英開口部
の透過光強度と位相シフタ部の透過光強度の差が許容範
囲内となるようにシフタ材料の屈折率(即ち適したシフ
タ材料)を選ばなければならない。いま、石英開口部の
透過光強度と位相シフタ部の透過光強度の差が石英開口
部の光強度の1%以内が許容範囲とすると、前記(11)
式のようになる。
(Second Embodiment) FIG. 15 is a diagram for explaining a method of selecting a shifter material having an optimum refractive index according to a second embodiment of the present invention. When the method of forming the same film as the phase shifter on both the quartz opening and the phase shifter is not used as shown in the first embodiment, the transmission light intensity of the quartz opening and the transmission light intensity of the phase shifter are not measured. The refractive index of the shifter material (i.e., a suitable shifter material) must be chosen such that the difference is within an acceptable range. If the difference between the transmitted light intensity of the quartz opening and the transmitted light intensity of the phase shifter is within 1% of the light intensity of the quartz opening, the above-mentioned (11)
It looks like an expression.

【0083】また、位相シフタ膜厚の180°からのズ
レ量の許容範囲が±10度とすると前記(12)式のよう
になる。
If the allowable range of the deviation of the phase shifter film thickness from 180 ° is ± 10 °, the above equation (12) is obtained.

【0084】図4は、KrFエキシマレーザーを用いた
ときのIs /Iq の位相シフタ屈折率ns 依存性を示し
ている。(12)式を満たすIs /Iq の値は、図4の斜
線部で示されている。いま、石英開口部の透過光強度と
位相シフタ部の透過光強度の差が石英開口部の光強度の
1%以内が許容範囲とするシフタの屈折率は、次の関係
を満たすことが必要である。
FIG. 4 shows the dependence of I s / I q on the phase shifter refractive index n s when using a KrF excimer laser. The value of I s / I q that satisfies the expression (12) is indicated by the hatched portion in FIG. Now, the refractive index of the shifter in which the difference between the transmitted light intensity of the quartz opening and the transmitted light intensity of the phase shifter is within 1% of the light intensity of the quartz opening must satisfy the following relationship. is there.

【0085】 1.46≦ns ≦1.55 … (15) 次に、石英開口部の透過光強度と位相シフタ部の透過光
強度の差の許容範囲がより厳しく0.05%とすると、
[0085] 1.46 ≦ n s ≦ 1.55 ... ( 15) Next, the allowable range of the difference in transmitted light intensity of the transmitted light intensity and phase shifter portion of the quartz opening a more stringent 0.05%,

【数3】 (Equation 3)

【0086】となる。また、位相シフタ膜厚の180°
からのズレ量の許容範囲が±10度とすると、前記(1
2)式となる。
[0086] Also, the phase shifter film thickness of 180 °
Assuming that the allowable range of the amount of deviation from
2)

【0087】図15はKrFエキシマレーザーを用いた
ときのIs /Iq の位相シフタ屈折率ns 依存性を示し
ている。(9) 式を満たすIs /Iq の値は図15の斜線
部で示されている。いま、石英開口部の透過光強度と位
相シフタ部の透過光強度の差が石英開口部の光強度の1
%以内が許容範囲とするシフタの屈折率は次の関係を満
たすことが必要である。
FIG. 15 shows the dependence of I s / I q on the phase shifter refractive index n s when using a KrF excimer laser. The value of I s / I q that satisfies the expression (9) is indicated by the hatched portion in FIG. Now, the difference between the transmitted light intensity of the quartz opening and the transmitted light intensity of the phase shifter is one of the light intensity of the quartz opening.
It is necessary that the refractive index of the shifter whose allowable range is within% is to satisfy the following relationship.

【0088】 1.48≦ns ≦1.53 … (17) ここで、石英開口部の透過光強度と位相シフタ部の透過
光強度の差の許容範囲が石英開口部の光強度の±1%以
内望ましくは±0.5%以内となる根拠について図16
を用いて説明する。図16はレジスト寸法の透過光強度
の所望値からのずれ依存性である。図16よりデバイス
試作に必要な焦点深度±0.5μm以上得るには、透過
光強度の所望値からのずれの許容範囲は±1%であるこ
とが分かる。また、図16より商品デバイス作製に必要
な焦点深度±1.0μm以上得るには、透過光強度の所
望値からのずれの許容範囲は±0.5%であることが分
かる。
[0088] 1.48 ≦ n s ≦ 1.53 ... ( 17) Here, ± tolerance of the difference in transmitted light intensity and the transmitted light intensity of the phase shifter portion of the quartz opening of the light intensity of the quartz opening 1 %, Preferably within ± 0.5%.
This will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows the dependence of the resist size on the deviation from the desired value of the transmitted light intensity. From FIG. 16, it can be seen that the allowable range of deviation of the transmitted light intensity from the desired value is ± 1% in order to obtain a depth of focus of ± 0.5 μm or more required for device prototype. In addition, from FIG. 16, it can be seen that in order to obtain a depth of focus of ± 1.0 μm or more required for manufacturing a commercial device, the allowable range of deviation of the transmitted light intensity from a desired value is ± 0.5%.

【0089】このように本実施形態によれば、位相シフ
タと同じ膜を透明基板開口部と位相シフタ部の両方に形
成する手法を用いないとき、石英開口部の透過光強度と
位相シフタ部の透過光強度の差が許容範囲内となるよう
にシフタ材料の屈折率(即ち適したシフタ材料)を選ぶ
ことによって、位相シフタ部と透明基板開口部で形成さ
れる解像パターンに不均一性が生じることなく所望通り
パターンが形成されるようになる。
As described above, according to this embodiment, when the method of forming the same film as the phase shifter on both the transparent substrate opening and the phase shifter is not used, the transmitted light intensity of the quartz opening and the phase shifter By selecting the refractive index of the shifter material (that is, a suitable shifter material) so that the difference in transmitted light intensity is within an allowable range, the resolution pattern formed by the phase shifter portion and the opening of the transparent substrate may have non-uniformity. The pattern can be formed as desired without any occurrence.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上詳述したように本発明(請求項1〜
4)によれば、0°,90°,180°,270°の位
相組み合わせ(隣合うパターンを透過した光の相対位相
差が90°若しくは180°)で位相シフタを配置する
ことにより、位相シフト法における十分な解像力を保持
しながら、マスクの設計的な制約を小さくすることので
きる位相シフトマスクを実現することが可能となる。
As described in detail above, the present invention (Claims 1 to 5)
According to 4), the phase shifter is arranged in a phase combination of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° (the relative phase difference of the light transmitted through the adjacent patterns is 90 ° or 180 °), thereby achieving a phase shift. Thus, it is possible to realize a phase shift mask that can reduce the design constraints of the mask while maintaining a sufficient resolution in the method.

【0091】また、本発明(請求項5)によれば、透過
部とシフタ部の双方に位相シフト材料と同じ材料からな
るバッファ膜を形成し、このバッファ膜の厚みを最適に
設定することにより、基板開口部を透過した光強度と位
相シフタを透過した光強度を近付けることができ、位相
シフタ部と透明基板の開口部で形成される解像パターン
の均一性向上をはかり得る位相シフトマスクを実現する
ことが可能となる。
According to the present invention (claim 5), a buffer film made of the same material as the phase shift material is formed in both the transmission portion and the shifter portion, and the thickness of the buffer film is set optimally. A phase shift mask that can approach the light intensity transmitted through the substrate opening and the light intensity transmitted through the phase shifter, and can improve the uniformity of the resolution pattern formed by the phase shifter and the opening of the transparent substrate. It can be realized.

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

【図1】第1の参考例に係わる位相シフトマスクの構造
を示す平面図と断面図。
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a structure of a phase shift mask according to a first reference example.

【図2】第2の参考例に係わる位相シフトマスクの製造
工程を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a phase shift mask according to a second reference example.

【図3】第3の参考例に係わる位相シフトマスクの製造
工程を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing a phase shift mask according to a third reference example.

【図4】第4の参考例に係わる位相シフトマスクの製造
工程を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a phase shift mask according to a fourth reference example.

【図5】第5の参考例に係わる位相シフトマスクの位相
シフタ配置例を示す平面図。
FIG. 5 is a plan view showing a phase shifter arrangement example of a phase shift mask according to a fifth reference example.

【図6】比較のために従来の位相シフトマスクのシフタ
配置例を示す平面図。
FIG. 6 is a plan view showing a shifter arrangement example of a conventional phase shift mask for comparison.

【図7】第6の参考例に係わる位相シフトマスクの位相
シフタ配置例を示す平面図。
FIG. 7 is a plan view showing an example of a phase shifter arrangement of a phase shift mask according to a sixth reference example.

【図8】第7の参考例に係わる位相シフトマスクの位相
シフタ配置例を示す平面図。
FIG. 8 is a plan view showing a phase shifter arrangement example of a phase shift mask according to a seventh reference example.

【図9】第8の参考例に係わる位相シフトマスクの位相
シフタ配置例を示す平面図。
FIG. 9 is a plan view showing a phase shifter arrangement example of a phase shift mask according to an eighth reference example.

【図10】第9の参考例に係わる位相シフトマスクの位
相シフタ配置例を示す平面図。
FIG. 10 is a plan view showing an example of a phase shifter arrangement of a phase shift mask according to a ninth reference example.

【図11】第10の参考例に係わる位相シフトマスクの
位相シフタ配置例を示す平面図。
FIG. 11 is a plan view showing an example of a phase shifter arrangement of a phase shift mask according to a tenth reference example.

【図12】第1の実施形態に係わる位相シフトマスクの
構造を示す断面図。
FIG. 12 is a sectional view showing the structure of the phase shift mask according to the first embodiment.

【図13】第1の実施形態における位相角と透過率との
関係を示す特性図。
FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a phase angle and transmittance in the first embodiment.

【図14】第1の実施形態における膜厚と整数値との関
係を示す特性図。
FIG. 14 is a characteristic diagram showing a relationship between a film thickness and an integer value in the first embodiment.

【図15】第2の実施形態における最適屈折率を持つシ
フタ材料を選ぶ方法を説明するための図。
FIG. 15 is a view for explaining a method of selecting a shifter material having an optimum refractive index in the second embodiment.

【図16】レジスト寸法の透過光強度の所望値からのず
れ依存性を示す図。
FIG. 16 is a graph showing the dependence of the transmitted light intensity of a resist dimension on a deviation from a desired value.

【図17】本発明の作用を説明するためのもので、デフ
ォーカス値とコントラストとの関係を示す特性図。
FIG. 17 is a characteristic diagram for explaining the operation of the present invention and showing the relationship between the defocus value and the contrast.

【図18】本発明の作用を説明するためのもので、基板
開口部を透過した光強度Iq と位相シフタを透過した光
強度Is の値が異なる様子を示す図。
FIG. 18 is a view for explaining the operation of the present invention, and shows a state in which the value of the light intensity Iq transmitted through the opening of the substrate and the value of the light intensity Is transmitted through the phase shifter are different.

【図19】本発明の作用を説明するためのもので、透明
基板/シフタの2層構造におけるシフタ内の多重反射の
様子を示す図。
FIG. 19 is a view for explaining the operation of the present invention and shows a state of multiple reflection in a shifter in a two-layer structure of a transparent substrate / shifter.

【図20】位相シフト法の原理を示す図。FIG. 20 illustrates the principle of the phase shift method.

【符号の説明】 1,10,16,26,50…透明基板 2,11,17,27,51,52…遮光膜 3,13,15,18,20…位相シフタ 12,14,19,21,28,29…レジスト 53…バッファ膜 101,110〜113,116〜123…透明開口部[Description of Signs] 1,10,16,26,50 ... Transparent substrate 2,11,17,27,51,52 ... Light shielding film 3,13,15,18,20 ... Phase shifter 12,14,19,21 , 28, 29 ... resist 53 ... buffer film 101, 110-113, 116-123 ... transparent opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−158219(JP,A) 特開 平5−142750(JP,A) 特開 平4−340962(JP,A) 特開 平3−59555(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP 5-158219 (JP, A) JP 5-142750 (JP, A) JP 4-340962 (JP, A) JP 3- 59555 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 1/00-1/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】透光性基板上に所望の開口パターンを有す
る遮光膜を形成すると共に、開口パターンの一部に透過
光に対して位相をシフトする位相シフト材料を形成した
位相シフトマスクにおいて、 位相シフト材料が形成されていない開口パターンからな
る透過部と、位相シフト材料が形成された開口パターン
からなるシフタ部の双方に位相シフト材料と同じ材料か
らなるバッファ膜を形成し、透過部及びシフタ部を通過
する光の透過率が略等しくなるようにバッファ膜の厚み
を調整してなることを特徴とする位相シフトマスク。
1. A phase shift mask in which a light-shielding film having a desired opening pattern is formed on a light-transmitting substrate, and a phase shift material for shifting a phase with respect to transmitted light is formed in a part of the opening pattern. A buffer film made of the same material as that of the phase shift material is formed on both the transmission part having the opening pattern in which the phase shift material is not formed and the shifter part having the opening pattern in which the phase shift material is formed. A thickness of the buffer film is adjusted so that transmittances of light passing through the portions are substantially equal.
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