JPH03203737A - マスクおよび露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマスクに関し、特に、半導体集積回路装置の製
造工程におけるパターン転写の原版として用いられるホ
トマスクやＸ線マスクなどに適用して有効な技術に関す
る。

〔従来の技術〕

たとえば、半導体集積回路装置の製造工程においては、
いわゆるフォトリングラフィ技術を用いて半導体基板上
に所定の機能の微細な回路素子構造などを転写・形成す
ることが行われている。

すなわち、所望の物質からなる薄膜などが形成された半
導体基板の表面に所望の感光剤からなるホトレジストを
塗布しておき、透明なマスク基板の一主面に所望のパタ
ーンの遮光膜が形成された原版を透過した露光光を、所
定の露光光学系などを介して、縮小または等倍にホトレ
ジストに照射して所望のパターンに感光させる露光処理
を行い、さらに、現像処理によってホトレジストの感光
領域または非感光領域を半導体基板の上に選択的に残存
させ、この残存したホトレジストをマスクとして、その
下に位置する薄膜などにエツチング処理などを施すこと
により、半導体基板上に目的の形状の微細な回路パター
ンなどを精密に転写・形成するものである。

ところで、このようなフォトリソグラフィ技術において
は、露光光学系の焦点深度内に、半導体基板側のホトレ
ジストを的確に位置させることが、転写されるパターン
の寸法精度などを確保する観点から重要となるが、この
焦点深度は転写すべきパターンの微細化に伴って減少し
、一方、半導体基板の表面は、それ以前に形成された回
路パターンやその配置密度のばらつきの累積などの影響
で凹凸を呈している。

たとえば、４メガ・ビットのＤＲＡＭなどの製品の製造
過程におけるある工程では、単位素子形成領域内におけ
る段差（凹凸）の大きさは、その工程でのパターン転写
における焦点深度の大きさと同等となることが知られて
いる。

このため、精密なパターン転写を実現するためには、半
導体基板表面の段差を反映したホトレジストの凹凸を緩
和する対策が必要となり、たとえば、１０μｍ程度の繰
り返しピッチで形成される微視的な段差の場合には、周
知の多層レジスト法などが用いられている。

しかしながら、たとえばメモリ素子におけるメモリセル
配置領域と周辺回路領域との間のように、回路パターン
の配置密度の差によって生じる巨視的な段差の場合には
、前述のような多層レジスト法をもってしても下地の凹
凸のホトレジストへの影響の緩和は充分ではない。

そこで、従来では、たとえば特開昭６２−１６５３２９
号公報に開示される技術のように、回路パターンの配置
密度が高く、複数回のパターン形成工程の進行とともに
周辺領域よりも高くなると予想される半導体基板の特定
領域を予め選択的に低くしておくことにより、半導体基
板の段差を反映して生じるホトレジストの巨視的な凹凸
を緩和するなどの対策が提示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の従来技術の場合には、たしかに半導体
基板の段差を反映したホトレジストの凹凸を緩和して高
精度のパターン転写を実現できるという効果が得られる
ものの、多数の半導体基板の各々に対して、余分な段差
付は工程を施す必要があり、製造工程の煩雑化および製
品の製造原価の上昇を招くという問題がある。

そこで、本発明の目的は、被露光物側の凹凸などに影響
されることなく、高精度のパターン転写を実現すること
が可能なマスクを提供することにある。

本発明の他の目的は、被露光物の製造原価の上昇を招く
ことなく高精度のパターン転写を実現することが可能な
マスクを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、被露光物側の凹凸などに影
響されることなく、高精度のパターン転写を実現するこ
とが可能な露光装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、被露光物の製造原価の上昇
を招くことなく、高精度のパターン転写を実現すること
が可能な露光装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明になるマスクは、露光光または露光Ｘ
線に対して透明なマスク基板（こ、遮光膜またはＸ線吸
収膜を所望のパターンに形成してなるマスクであって、
当該マスクを透過した露光光または露光Ｘ線によってパ
ターンが転写される被露光物の露光部位の感光層の光軸
方向における高さ位置の変動に応じて、露光部位に対応
した遮光膜またはＸ線吸収膜の光軸方向における高さ位
置を変化させるようにしたものである。

また、本発明になるマスクは、露光光または露光Ｘ線に
対して透明なマスク基板に、遮光膜またはＸ線吸収膜を
所望のパターンに形成してなるマスクであって、当該マ
スクを透過した露光光または露光Ｘ線によってパターン
が転写される被露光物の露光部位の感光層の光軸方向に
おける高さ位置の変動に応じて、露光部位に照射される
露光光または露光Ｘ線の光路の一部に、露光雰囲気とは
異なる屈折率を持ち、当該露光光または露光Ｘ線に対し
て透明または半透明な物質を介在させたものである。

また、本発明になるマスクは、露光光または露光Ｘ線に
対して透明なマスク基板に、遮光膜またはＸ線吸収膜を
所望のパターンに形成してなるマスクであって、少なく
とも一部が、複数のマスク基板または透明・半透明膜と
遮光膜またはＸ線吸収膜とを積層してなる断面構造を有
するようにしたものである。

また、本発明になるマスクは、露光光または露光Ｘ線に
対して透明なマスク基板に遮光膜またはＸ線吸収膜を所
望のパターンに形成してなり、被露光物との間に露光光
学系を介在させることなく使用されるマスクであって、
当該マスクを透過した露光光または露光Ｘ線によってパ
ターンが転写される被露光物の露光部位の感光層と、対
応する遮光膜またはＸ線吸収膜との間の光路長、または
被露光物の露光部位の感光層と、対応する遮光膜または
Ｘ線吸収膜との間における露光光または露光Ｘ線の走行
時間が均一になるようにしたものである。

また、本発明になる露光装置は、請求項１，２３．４ま
たは５記載のマスクを原版として用いて露光作業を行う
ようにしたものである。

〔作用〕

上述のような本発明のマスクおよび露光装置は、以下の
説明で用いられる結像式を若干変更することにより、反
射光学系または反射光学系と屈折光学系とを併用した露
光技術に適用できることはいうまでもないが、ここでは
、現時点で広く用いられている屈折光学系を用いた露光
技術の場合について説明する。

また、一般に露光技術に用いられる屈折光学系は、複数
枚のレンズよりなるが、以下の説明では簡単のためこれ
らを合成したと考えられる単レンズの結像公式を用いて
説明する。

よく知られているように、物体（遮光膜）とレンズとの
間の距離をａ、レンズと結像位置（感光層の位置）との
間の距離をす、レンズの焦点距離をｆとすると、結像式
は、 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ　　　　・−・（１）で表され
る。

今、単一の露光装置について考えると１は不変であり、
従来のような平坦な透明基板の一生面に遮光パターンを
形成したマスクを想定すると、１枚のマスクではａも一
定であり、従って前記式（すよりｂも一定となり、１回
の露光領域内でマスクに形成された遮光パターンの結像
位置は平面となる。

一方、パターンが転写される感光層の側は、下地の半導
体基板などにそれ以前に形成されている回路パターンな
どの段差を反映して、光軸方向に高さ位置が変動する凹
凸を呈してしているのが普通であり、上述のような従来
のマスクを用いた場合には、凹凸量に応じて感光層の各
部が部分的に転写パターンの結像位置（合焦点位置）か
ら逸れた状態で露光されることになる。

すなわち、レンズ（露光光学系）の実効的な焦点深度は
狭くなる。

そこで、本発明のマスクの場合には、所望のパターンを
転写すべき感光層の各部（下地となる被露光物の各部）
において予想される凹凸量（ε）に応じて、前記式（１
）に基づいて、ａ、ｂ、ｆが一定の条件下で光軸方向に
おけるマスク側の対応する遮光パターンの微小変位量（
Δ）を、１／（ａ＋Δ）＋１／　（ｂ＋ε）＝１／ｆ（
２） によって求め、遮光パターンの各部について得られたΔ
に対応して、個々の遮光パターンを光軸方向の異なる適
切な位置に配置するか、あるいは前記Δに相当する実効
的な光路長の変化をもたらす屈折率を有する物質を個々
の遮光パターンに対応した露光光の光路に介在させるこ
とで、感光層（被露光物）の光軸方向における凹凸など
の影響を受けることなく、被露光物に被着された感光層
の各領域が対応するパターンの合焦点位置に一致するよ
うにして、露光光学系の実質的な焦点深度の拡大を図る
。

これにより、本発明のマスクによれば、被露光物側の凹
凸などに影響されることなく、高精度のパターン転写を
実現することが可能となる。

また、被露光物の側に余分の加工などを施す必要がなく
なり、工程が簡略されるので、被露光物の製造原価の上
昇を招くことなく、高精度のパターン転写を実現するこ
とができる。

また、本発明になる露光装置によれば、上述のように設
計された構造を有するマスクを用いるので、露光光学系
における実効的な焦点深度が拡大し、被露光物側の凹凸
などに影響されることなく、高精度のパターン転写を実
現することが可能となるとともに、被露光物の凹凸に起
因する焦点深度の低下を防止するなどの目的で、当該被
露光物の側に余分の加工を施す必要がなく、被露光物の
製造原価の上昇を招くことなく、高精度のパターン転写
を実現することができる。

〔実施例１〕 以下、図面を参照しながら、本発明の一実施例であるマ
スクおよびそれを用いた露光装置について詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例であるマスクおよびそれを
用いた露光装置の要部を模式的に示す部分断面図である
。

たとえば、半導体基板などの被露光物１は、基板１ａと
、その表面に、それ以前のフォトリングラフィ工程など
によって凹凸をなして形成された所望のパターン群１ｂ
と、このパターン群１ｂの表面の全面にわたって被着・
形成された薄膜１ｃとで構成されており、さらに表面の
薄膜１ｃの上には、ホトレジストなどからなる感光層２
が被着されている。

感光層２の各部は、その下部にすでに形成されている前
記パターン群１ｂおよび薄膜ＩＣの凹凸を反映して、後
述の露光光学系５の光軸方向に、基準面Ｐｗ　に対して
段差ＨＷＩおよび段差ＨＷ２をなしている。

そして、この感光層２を所望のパターンに感光させた後
、現像処理などによって薄膜１ｃの表面を選択的に隠蔽
するように残存させ、残存した感光層２をマスクとして
エツチングなどを行うことにより、薄膜ＩＣを所望のパ
ターンに加工しようとするものである。

一方、本実施例の露光装置は、上述のように被露光物１
が載置される図示しない試料台と、露光光３を放射する
図示しない光源と、この光源と試料台との間に配置され
たマスク４と、さらにこのマスク４と被露光物１との間
に介設され、マスク４を透過した露光光３を所望の倍率
で縮小するかまたは等倍に被露光物１に照射するレンズ
群からなる露光光学系５とを備えている。

マスク４は、露光光３に対して透明なマスク基板４ｅと
、当該マスク基板４ｅの一生面に所望のパターンで被着
された複数の遮光膜４ａ〜遮光膜４ｄとで構成されてい
る。

この場合、マスク基板４ｅにおいて、複数の遮光膜４ａ
、４ｄおよび遮光膜４ｂ、遮光膜４Ｃが配置される部位
は、当該遮光膜４ａ〜４ｄのパターン（影）が転写され
る感光層２の側の複数の領域２ａ、２ｄおよび領域２ｂ
、領域２Ｃの各々における相互間の前記段差ＨＷＩおよ
びＨＷ２に応じて、感光層２の側の基準面Ｐｗ　に対応
したマスク４の基準面Ｐ、を基準として後述のようにし
て定められた光軸方向の段差ＨＭＩおよび段差ＨＭ２を
なしている。

以下、本実施例のマスク４および露光装置の作用を説明
する。

なお、以下の説明では、前述の〔作用〕の項における場
合と同様に、−例として露光光学系５が屈折光学系の場
合について、前記式（１）および（２）を用いながら説
明する。

感光層２における複数の領域２ａ〜２ｄの光軸方向の変
位（段差）εを変数とし、前記式（２）を用いて、第１
図中の複数の一点鎖線によって示される対応関係にある
遮光膜４ａ〜４ｄの各々の光軸方向における変位量Δを
近似的に求めると、Δζ−ε／　ｍ　２　　　　　　　
・・・（３）となる。

ただし、前記式（３）において、ｍは、ｍ　＝　ｂ　／
　ａにより与えられる露光光学系５の倍率である。

いま、感光層２として、たとえばポジ型のホトレジスト
を用い、マスク４の複数の遮光膜４８〜４ｄのパターン
（影）の各々が投影される複数の領域２ａ〜２ｄの部分
（露光光３が照射されない領域）が後の現像処理後に残
存するようにしたいとする。

感光層２における最も低い位置に対応する基準面Ｐｗを
基準とすると、複数の遮光膜４ａ、４ｄのパターンは、
当該基準面Ｐ、に結像すればよいが、他の遮光膜４ｂお
よび遮光膜４Ｃのパターンは、基準面Ｐ、からそれぞれ
段差ＨＷ１および段差ＨＷ２だけ高い位置に結像する必
要がある。

そこで、本実施例の場合、マスク４の側では、感光層２
の側の基準面Ｐｗ　に対応する基準面ＰＨ１を考え、基
準面Ｐｗからそれぞれ段差ＨＷＩおよび段差ＨＷ２だけ
光軸方向に逸れた領域２ｂおよび領域２Ｃに対応する遮
光膜４ｂおよび遮光膜４Ｃを、この基準面Ｐうに対して
光軸方向にそれぞれ段差ＨＭＩおよび段差ＨＭ２をなす
ようにずらして配置する。

すなわち、露光光学系５のマスク４および被露光物１の
側の露光雰囲気の屈折率が−様にｎｏであるとすると、
マスク４に形成すべき段差ＨＭＩおよび８Ｍ２は、前記
式（３）に基づいて、各々、ＨＭ１＝ＨＷ１／ｍ”　　
　−・・（４）ＨＭ２＝ＨＷ２／ｍ２　　・・・（５）
により得られる。

第１図において、マスク４の複数の遮光膜４ａないし４
ｄのうちの任意の一つのパターンを感光層２の複数の領
域２ａ〜２ｄの対応する一つに転写する場合の焦点深度
をＤｌとすると、従来のようにマスク基板４ｅの平坦な
一生面に−様な高さで複数の遮光膜４ａ〜４ｄを形成す
る場合には、実効焦点深度＝ＤＩ−ＨＷ２であったもの
が、本実施例のマスク４および露光装置を用いた場合に
は、実効焦点深度＝遮光膜４ａ〜４ｄのパターンの個々
の焦点深度＝ＤＩとなり、露光光学系５における焦点深
度の拡大を図ることができる。

すなわち、被露光物１の凹凸を反映した感光層２の各部
の段差ＨＷＩおよびＨＷ２などの存在に影響されること
なく、当該感光層２の異なる高さの領域に同時に転写さ
れる複数の遮光膜４ａ〜４ｄのパターンの各々が、それ
ぞれの転写領域２ａ〜２ｄの高さにおいて、合焦点位置
に結像することとなり、焦点深度からの逸脱などに起因
する輪郭のボケや位置ずれなどを生じることなく、高精
度なパターンの転写を行うことができる。

なお、被露光物１における凹凸を反映した感光層２の段
差ＨＷＩおよびＨＷ２などの値は、それ以前に形成され
たパターン群１ｂの設計データや実測値、経験値などか
ら正確に把握することができ、個々の露光工程でそれぞ
れ使用される複数種のマスク４の各々について、上述の
ような設計を施すことは容易である。

また、現在の露光光学系５においては、マスク４および
被露光物１の双方が光軸方向に多少変位しても投影パタ
ーンの光軸に直交する平面内における位置ずれを生じな
いような周知のテレセントリック技術が一般に用いられ
ており、マスク４のマスク基板４ｅに段差ＨＭＩおよび
８Ｍ２などを設けることによって、当該段差ＨＭＩおよ
び８Ｍ２に、光軸方向に異なる高さで配置された遮光膜
４ｂや４Ｃの転写パターンの転写面内における位置ずれ
が発生するような懸念もない。

〔実施例２〕 第２図は、本発胡の他の実施例であるマスクおよびそれ
を用いた露光装置の要部の一例を模式的に示す断面図で
ある。

本実施例２の場合には、被露光物１が、基板ｌａと、そ
の上に形成された複数のパターン群１ｂと、さらにその
上に被着された薄膜１ｄとで構成されている。

そして、この薄膜１ｄの上に全面に被着されたポジ型の
ホトレジストからなる感光層２０の複数の領域２０ａ〜
領域２０ｄを、露光および現像処理の後に選択的に除去
して開孔する必要があるものとする。

本実施例の場合も、下地のパターン群１ｂの凹凸を反映
して、領域２０ｂ、領域２０ｃは、感光層２０の最も低
い基準面Ｐ、に位置する複数の領域２０ａ、２０ｄに対
して、光軸方向にそれぞれ段差ＨＷ３および段差ＨＷ４
をなしている。

一方、本実施例のマスク４０は、露光光３に対して透明
な、または半透明な複数のマスク膜４０ｅ、４０ｆ、４
０ｇと、複数の遮光膜４０ａ〜遮光膜４０ｄとを積み重
ねた断面構造を呈しており、個々の遮光膜４Ｑａ〜遮光
膜４０ｄの一部に設けられた所定の形状の透孔部を透過
した露光光３が、感光層２０の対応する前記領域２０ａ
〜２０ｄに照射されるようになっている。

そして、感光層２０の側の基準面Ｐｗ　に位置する領域
２０ａおよび２０ｄに対応する遮光膜４０ａおよび４０
ｄは、マスク４０の最下部に位置するマスク基板４０ｅ
の下面に相当する基準面Ｐ。

上に配置され、領域２０ａおよび２０ｄに対して段差Ｈ
Ｗ３およびＨＷ４をなす領域２０ｂおよび２０ｃに対応
する遮光膜４０ｂおよび４０Ｃは、それぞれ、マスク基
板４０ｅの厚さに相当する光軸方向の段差ＨＭ３をなし
てマスク基板４０ｆの下面に、またマスク基板４０ｅお
よび４０ｆの厚さの和に相当する段差ＨＭ４をなして最
上部のマスク基板４０ｇの下面に、それぞれ配置されて
いる。また、遮光膜４０ｂと遮光膜４０Ｃは、光軸方向
からみて部分的に重なり合っている。

この場合、複数のマスク基板４０ｅ〜４０ｆの屈折率が
−様にｎｌであるとすると、遮光膜４０ａ〜４０ｄの間
の前記段差ＨＭ３および段差ＨＭ４は、各々、 ８Ｍ３＝ＨＷ３／ｎ１・ｍ２　・・・（６）８Ｍ４＝Ｈ
Ｗ４／ｎ　　１　　・ｍ”　　・　・　・（７）により
、おおよそ求められる。

いま、仮に、第２図に示した感光層２０における複数の
領域２０ａ〜２０ｄの任意の一つに開孔部を形成するた
めの焦点深度がＤ２であるとすると、従来のように、マ
スク基板の平坦な一生面に複数の遮光膜を−様な高さで
形成した場合には、露光光学系５の実効焦点深度−Ｄ２
−ＨＷ４となって狭くなるが、本実施例の場合には、実
効焦点深度−感光層２０の個々の領域′ｌＯａ〜２０ｄ
の任意の一つに転写されるパターンの焦点深度＝Ｄ２と
なり、焦点深度が実質的に拡大したことになる。

すなわち、被露光物１の凹凸を反映した感光層２０の各
部の段差ＨＷ３およびＨＷ４などの存在に影響されるこ
となく、当該感光層２の異なる高さの領域に同時に転写
される複数のパターンの各々が、それぞれの転写領域の
高さにおいて、合焦点位置に結像することとなり、輪郭
のボケや位置ずれなどを生じることなく、高精度なパタ
ーンの転写を行うことができる。

〔実施例３〕 第３図は、本発明の実施例３であるマスク４１の構造の
一例を模式的に示す断面図である。

この実施例３の場合には、露光光３に対して透明なマス
ク基板４１ｃの一生面に、複数の遮光膜４１ａおよび遮
光膜４１ｂを被着させるとともに、被露光物に被着され
た感光層２１において、遮光膜４１ａの結像位置と段差
をなす領域に結像される遮光膜４１ｂに対応する領域に
、露光光３に対して透明または半透明で所望の屈折率お
よび厚さを有する物質層６を被着させたものである。

これにより、マスク４１の当該物質層６を透過する露光
光３と、それ以外の領域を透過する露光光３の光路長（
遮光膜４１ａ、４１ｂから感光層２１までの所要走行時
間）に差異を生じ、遮光膜４１ａおよび４１ｂの光軸方
向における位置を変化させたのと同様の効果が得られ、
感光層２１の段差をなす各領域に対して遮光膜４１ａお
よび遮光膜４１ｂが合焦点位置で結像することとなる結
果、感光層２１の段差に影響されることなく、当該遮光
膜４１ａおよび４１ｂによるパターンを精密に転写する
ことができる。

なお、マスク４１のマスク基板４１ｃの屈折率と物質層
６の屈折率とは、互いに等しくても、あるいは異なって
いてもよいことは言うまでもない。

〔実施例４〕 第４図は、本発明の実施例４であるマスク４２の構造の
一例を模式的に示す断面図である。

この実施例４の場合には、被露光物側の感光層２２にお
ける段差に応じて、複数の遮光膜４２ａが被着されたマ
スク基板４２ｂの一生面に、露光光３に対して透明また
は半透明で、屈折率および厚さの少なくとも一方が互い
に異なる複数の物質層７および物質層８を設け、物質層
８には、厚さの異なる段差領域８ａおよび段差領域８ｂ
を形成するようにしたものである。

これにより、物質層７および８の各々の屈折率や厚さな
どを、感光層２２の各部の段差量に応じて適宜設定する
ことにより、当該物質層７および８の領域に対応する遮
光膜４２ａを、光軸方向に所望量だけ変位させた場合と
同様の効果が得られる。

〔実施例５〕 第５図は、本発明のさらに他の実施例であるマスク４３
の構造を模式的に示す断面図である。

この実施例５のマスク４３は、露光光３に対して透明な
マスク基板４３ａの一生面に所望の形状の遮光膜４３ｂ
を被着形成し、さらに当該主面側に透明層４３Ｃ３遮光
膜４３ｄ、透明層４３ｅ。

遮光膜４３ｆを交互に積み重ねるようにしたものであり
、感光層２３の各部の凹凸などに応じて、透明層４３ｃ
、４３ｅの厚さや屈折率などを適宜圧いに独立に設定す
ることにより、前記の各実施例の場合と同様の効果を得
ることができる。

〔実施例６〕 第６図は、本発明の実施例６であるマスク４４の構造の
一例を示す断面図である。

この実施例６のマスク４４は、露光光３に対して透明な
マスク基板４４ａの少なくとも一部を薄膜化し、感光層
２４の側の各部の段差に応じて、薄膜化したマスク基板
４４ａの両生面に遮光膜４４ｂおよび遮光膜４４ｃをそ
れぞれ配置するようにしたものである。

これにより、前述の各実施例の場合と同様の効果を得る
ことができる。

〔実施例７〕 第７図は、本発明の実施例７であるマスク４５の構造の
一例を模式的に示す断面図である。

この実施例７の場合には、露光光３の光軸方向に重なり
合う複数のマスク基板４５ａおよびマスク基板４５ｂと
、その各々に形成された遮光膜４５ｃ、遮光膜４５ｄ、
遮光膜４５ｅの間に空隙部４５ｆを設けるようにしたも
のである。

本実施例の場合にも、感光層２５の凹凸などの影響を受
けることなく、遮光膜４５ｃ〜４５ｅのパターンを当該
感光層２５の目的の領域に精密に転写できるという効果
が得られる。

また、空隙部４５ｆには、露光光３に対して周囲の露光
雰囲気とは異なる屈折率を有する気体を封入してもよい
。

〔実施例８〕 第８図は、本発明の実施例８であるマスク４６の構造の
一例を模式的に示す断面図である。

この実施例８のマスク４６は、平坦なマスク基板４６ａ
の一生面に配置された複数の遮光膜４６ｂと、このマス
ク基板４６ａに対して光軸方向に充分に大きな間隔をお
いて配置された透明なペリクル４６ｃとで構成され、露
光対象である感光層２６の各部の凹凸側に対応した露光
光３がそれぞれ透過する当該ペリクル４６ｃの透過領域
４６ｄおよび透過領域４６ｅの厚さを変化させるように
したものである。

これにより、ペリクル４６ｃの保護作用によって、マス
ク基板４６ａの近傍の結像可能範囲内に異物が付着する
ことを防止し、当該異物の像が感光層２６に転写される
ことを回避するとともに、当該ペクル４６Ｃの各部の厚
さを感光層２６の凹凸に応じて変化させることにより、
当該感光層２６における凹凸の影響を排除して、複数の
遮光膜４６ｂによるパターンを感光層２６の目的の領域
に精密に転写することができる。

〔実施例９〕 第９図は、本発明の実施例９であるマスク４７の構造の
一例を模式的に示す断面図である。

この実施例９の場合には、前記実施例８におけるペリク
ル４６ｃの代わりに、当該ペリクル４６Ｃと遮光膜４６
ｂとの距離に相当する充分に大きな厚さを有する透明層
４７ｃを、マスク基板４７ａにおいて遮光膜４７ｂが配
置される主面側に密着するように配置したものである。

そして、この透明層４７ｃには、前記ペリクル４６ｃの
場合と同様に、感光層２７の凹凸をなした各領域に対応
してそれぞれ照射される露光光３の透過領域４７ｄおよ
び透過領域４７ｅの厚さを、当該感光層２７における前
記凹凸に応じて変化させるようにしている。

これにより、前記実施例８の場合と同様に、透明層４７
ｃの表面に異物が付着しても、遮光膜４７ｂから光軸方
向に当該透明層４７ｃの厚さ分だけ大きく逸れた状態に
付着した異物の像は、感光層２７に結像せず、目的の遮
光膜４７ｂによる転写パターンが異物の画像によって損
なわれることが防止されるとともに、当該透明層４７ｃ
の各透過領域４７ｄおよび４７ｅの厚さの、感光層２７
の凹凸に応じた差異によって、実質的に焦点深度が拡大
され、感光層２７における凹凸などの影響を受けること
なく、遮光膜４７ｂによるパターンを感光層２７に対し
て精密に転写することができる。

〔実施例１０〕 第１０図は本発明の実施例１０であるマスク４８の構造
の一例を模式的に示す断面図である。

この実施例１０は、いわゆる位相シフト法を用いるマス
ク４８に適用した場合を示すものである。

すなわち、本実施例１０のマスク４８は、露光光３に対
して透明なマスク基板４８ａの一生面に複数の遮光膜４
８ｂおよび遮光膜４８Ｃを被着させるとともに、当該遮
光膜４８ｂおよび４８ｃの各々の間に存在する複数の透
光部４８ｄの位置には、露光光３に対して透明で、しか
も透過する露光光３の位相をずらす性質を有する物質か
らなる位相シフタ４８ｅを交互に配置するようにしたも
のである。

これにより、たとえば、複数の遮光膜４８ｂおよび４８
ｃや透光部４８ｄの幅寸法が微細で、露光光３０波長に
近い場合に発生する露光光３０回折や干渉などを回避し
て、当該回折や干渉などに起因する当該遮光膜４８ｂお
よび４８Ｃの転写パターンの輪郭のボケなどを防止して
いる。

そして、この実施例１０の場合には、マスク基板４８ａ
は、感光層２８の凹凸に対応して段差ｄをなしており、
複数の遮光膜４８ｂおよび４８Ｃは、光軸方向に当該段
差ｄ分だけずれて存在している。

これにより、位相シフタ４８ｅの存在による前述のよう
な効果と、感光層２８の凹凸に対応して、複数の遮光膜
４８ｂおよび４８Ｃが光軸方向に所望側だけずれて存在
することによる実質的な焦点深度の拡大効果とがあいま
って、当該遮光膜４８ｂおよび４８Ｃのパターンを、感
光層２８に対してより精密に転写できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、上記の各実施例中における説明では、例とし
て、光によって感光層の露光処理を遂行する場合につい
て説明したが、Ｘ線を用いるとともにマスク基板には目
的のパターンのＸ線吸収膜を配置した場合でも同様の効
果が得られることは言うまでもない。

また、露光装置としては、露光光学系として、レンズ群
のような屈折光学系を用いるものに限らず、反射光学系
、またはこれらの双方を適宜組み合わせた構造を有する
ものであってもよいことは言うまでもない。

〔発明の効果〕 本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。

すなわち、本発明になるマスクによれば、所望のパター
ンを転写すべき感光層の各部（下地となる被露光物の各
部）において予想される微小な凹凸量εに応じて、露光
光学系における焦点距離などの所定の条件下での光軸方
向におけるマスク側の対応する遮光パターンの微小変位
量Δを求め、遮光パターンの各部について得られたΔに
対応して、個々の遮光パターンを光軸方向の異なる適切
な位置に配置するか、あるいは前記Δに相当する実効的
な光路長の変化をもたらす屈折率を有する物質を個々の
遮光パターンに対応した露光光の光路に介在させること
で、感光層（被露光物）の光軸方向における凹凸などの
影響を受けることなく、被露光物に被着された感光層の
各領域が当該領域に転写されるパターンの合焦点位置に
一致するようにして、露光光学系の実質的な焦点深度の
拡大を実現することができる。

これにより、本発明になるマスクによれば、被露光物側
の凹凸などに影響されることなく高精度のパターン転写
を実現することが可能となる。

また、被露光物の側に余分の加工などを施す必要がなく
なり、工程が簡略されるので、被露光物の製造原価の上
昇を招くことな（、高精度の）（ターン転写を実現する
ことができる。

また、本発明になる露光装置によれば、上述のように設
計された構造を有するマスクを原版として用いるので、
露光光学系における実効的な焦点深度が拡大し、被露光
物側の凹凸などに影響されることなく、高精度のパター
ン転写を実現することが可能となるとともに、被露光物
の凹凸に起因する焦点深度の低下を防止するなどの目的
で、当該被露光物の側に余分の加工を施す必要がなく、
被露光物の製造原価の上昇を招くことなく、高精度のパ
ターン転写を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１であるマスクおよびそれを
用いた露光装置の要部を模式的に示す部分断面図、 第２図は、本発明の実施例２であるマスクおよびそれを
用いた露光装置の要部の一例を模式的に示す断面図、 第３図は、本発明の実施例３であるマスクの構造の一例
を模式的に示す断面図、 第４図は、本発明の実施例４であるマスクの構造の一例
を模式的に示す断面図、 第５図は、本発明の実施例５であるマスクの構造を模式
的に示す断面図、 第６図は、本発明の実施例６であるマスクの構造を模式
的に示す断面図、 第７図は、本発明の実施例７であるマスクの構造を模式
的に示す断面図、 第８図は、本発明の実施例８であるマスクの構造を模式
的に示す断面図、 第９図は、本発明の実施例９であるマスクの構造を模式
的に示す断面図、 第１０図は、本発明の実施例１０であるマスクの構造を
模式的に示す断面図である。 １・・・被露光物、１ａ・・・基板、１ｂ・・・パター
ン群、ｌｃ、ｌｄ・・・薄膜、２・・・感光層、２ａ〜
２ｄ・・・領域、３・・・露光光、４・・・マスク、４
ａ〜４ｄ・・・遮光膜、４ｅ・・・マスク基板、５・・
・露光光学系、６，７゜８・・・物質層、３ａ、３ｂ・
・・段差領域、２０・・・感光層、２０ａ〜２０ｄ・・
・領域、２１〜２８・・・感光層、４０・・・マスク、
４０ａ〜４０ｄ・・・遮光膜、４０８〜４０ｇ・・・マ
スク基板、４１・・・マスク、４１ａ、４１ｂ・・・遮
光膜、４１Ｃ・・・マスク基板、４２・・・マスク、４
２ａ・・・遮光膜、４２ｂ・・・マスク基板、４３・・
・マスク、４３ａ・・・マスク基板、４３ｂ・・・遮光
膜、４３Ｃ・・・透明層、４３ｄ・・・遮光膜、４３ｅ
・・・透明層、４３ｆ・・・遮光膜、４４・・・マスク
、４４ａ・・・マスク基板、４４ｂ、４４ｃ・・・遮光
膜、４５・・・マスク、４５ａ、４５ｂ・・・マスク基
板、４５Ｃ〜４５ｅ・・・遮光膜、４５ｆ・・・’ＩＨ
Ｂ、４６・・・マスク、４６ａ・・・マスク基板、４６
ｂ・・・遮光膜、４６Ｃ・・・ペリクル、４６ｄ、４６
ｅ・・・透過領域、４７・・・マスク、４７ａ・・・マ
スク基板、４７ｂ・・・遮光膜、４７Ｃ・・・透明層、
４７ｄ、４７ｅ・・・透過領域、４８・・・マスク、４
８ａ・・・マスク基板、ｄ・・・段差、４８ｂ、４８ｃ
・・・遮光膜、４８ｄ・・・透光部、４８ｅ・・・位相
ンフタ、ＨＭＩ、ＨＭ２．ＨＭ３，８Ｍ４・・・マスク
側の段差、ＨＷｌ、ＨＷ２．ＨＷ３ＨＷ４・・・被露光
物（感光層）側の段差、Ｐ、ｌ・・・マスク側の基準面
、Ｐ、　　・・・被露光物側の基準面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、露光光または露光Ｘ線に対して透明なマスク基板に
   、遮光膜またはＸ線吸収膜を所望のパターンに形成して
   なるマスクであって、当該マスクを透過した前記露光光
   または前記露光Ｘ線によって前記パターンが転写される
   被露光物の露光部位の感光層の光軸方向における高さ位
   置の変動に応じて、前記露光部位に対応した前記遮光膜
   またはＸ線吸収膜の光軸方向における高さ位置を変化さ
   せるようにしたマスク。 ２、露光光または露光Ｘ線に対して透明なマスク基板に
   、遮光膜またはＸ線吸収膜を所望のパターンに形成して
   なるマスクであって、当該マスクを透過した前記露光光
   または前記露光Ｘ線によって前記パターンが転写される
   被露光物の露光部位の感光層の光軸方向における高さ位
   置の変動に応じて、前記露光部位に照射される前記露光
   光または露光Ｘ線の光路の一部に、露光雰囲気とは異な
   る屈折率を持ち、当該露光光または露光Ｘ線に対して透
   明または半透明な物質を介在させてなるマスク。 ３、露光光または露光Ｘ線に対して透明なマスク基板に
   、遮光膜またはＸ線吸収膜を所望のパターンに形成して
   なるマスクであって、少なくとも一部が、複数の前記マ
   スク基板または前記透明または半透明膜と前記遮光膜ま
   たはＸ線吸収膜とを積層してなる断面構造を有するマス
   ク。 ４、請求項１、２または３記載のマスクの各々の構造の
   うちの少なくとも二つを併せ持つマスク。 ５、露光光または露光Ｘ線に対して透明なマスク基板に
   遮光膜またはＸ線吸収膜を所望のパターンに形成してな
   り、被露光物との間に露光光学系を介在させることなく
   使用されるマスクであって、当該マスクを透過した前記
   露光光または前記露光Ｘ線によって前記パターンが転写
   される前記被露光物の露光部位の感光層と、対応する前
   記遮光膜またはＸ線吸収膜との間の光路長、または前記
   被露光物の露光部位の感光層と、対応する前記遮光膜ま
   たはＸ線吸収膜との間における前記露光光または露光Ｘ
   線の走行時間が均一になるようにしたマスク。 ６、請求項１、２、３、４または５記載のマスクを原版
   として用いる露光装置。