JPH03267940A - マスク及びその製造方法並びにマスクを用いたパターン形成方法 - Google Patents
マスク及びその製造方法並びにマスクを用いたパターン形成方法Info
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- JPH03267940A JPH03267940A JP2110880A JP11088090A JPH03267940A JP H03267940 A JPH03267940 A JP H03267940A JP 2110880 A JP2110880 A JP 2110880A JP 11088090 A JP11088090 A JP 11088090A JP H03267940 A JPH03267940 A JP H03267940A
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- G03F1/28—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof with three or more diverse phases on the same PSM; Preparation thereof
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。
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〕
本発明はマスク及びその製造方法並びにマスクを用いた
パターン形成方法に係り、特に光の位相シフトを利用し
たマスク及びその製造方法並びにマスクを用いたパター
ン形成方法に関する。
パターン形成方法に係り、特に光の位相シフトを利用し
たマスク及びその製造方法並びにマスクを用いたパター
ン形成方法に関する。
３、発明の詳細な説明
〔概要〕
マスク及びその製造方法並びにマスクを用いたパターン
形成方法に関し、 従来の解像力を越えて幅の狭いパターンを結像すること
ができ、微細なパターンを解像度を向上させて形成する
ことかできると共に、パターンデータを簡略化可能とす
ることを目的とし、マスクは露光に用いる光に対して透
明な透明基板層と、透明基板層上に形成されたマスクパ
ターン層とからなり、マスクパターン層は光を透過させ
る位相シフト層から構成される。
形成方法に関し、 従来の解像力を越えて幅の狭いパターンを結像すること
ができ、微細なパターンを解像度を向上させて形成する
ことかできると共に、パターンデータを簡略化可能とす
ることを目的とし、マスクは露光に用いる光に対して透
明な透明基板層と、透明基板層上に形成されたマスクパ
ターン層とからなり、マスクパターン層は光を透過させ
る位相シフト層から構成される。
半導体装置の製造工程において素子、回路等のパターン
を半導体ウェハ上に形成する際には、通常紫外光による
パターン転写露光の方法か用いられる。
を半導体ウェハ上に形成する際には、通常紫外光による
パターン転写露光の方法か用いられる。
半導体ウェハに、転写されるパターンは、光を透過する
ガラス基板に設けられた光を遮蔽する金属薄膜の有無に
よって形成される。このガラス基板上に転写パターンを
形成したものの中で、ウェハ上に転写するチップパター
ンと同じ大きさ及び数のパターンを備えたものを原寸マ
スクまたは単にマスクと呼び、例えば５〜１０倍に拡大
してウェハ上に形成されるチップ数よりの少ない数のチ
ップパターンが配設されたものを拡大マスクまたはレチ
クルと呼ぶ。そして、マスクの場合は平行光線により、
またレチクルの場合は縮小レンズ系を使って縮小投影に
よりウェハ上にレジスト膜を介してパターンの転写露光
か行われる。この場合、特に、微細化され高集積化され
るパターンの転写に際して解像力を高めるためには、露
光領域縁部の光のコントラストを高めることが必要であ
る。従来の所定形状の不透明層と透明基板層とで構成さ
れたマスクを第７０図に示し、ウェハ上にパターン形成
する場合を第７１図に示す。第７０図は、従来のホトマ
スク４５０を示した構成図である。第７０図中、４５１
は金属クロム（Ｃｒ）等の材料よりなる不透明層であり
、透明基板層４５２上で周知のりソグラフイとエツチン
グで所定パターンが形成される。又、第７１図において
、露光装置（図示せず）より照射された光Ｃはホトマス
ク４５０の不透明層４５１は透過せず、不透明層４５１
が形成されていない透明基板層４５２を透過する。透過
した光は、結像レンズ系４５３を通り、ウェハ４５４上
に塗布された０ＦＰＲ（商品名、東京応化工業株式会社
）等のレジスト材料４５５を感光する。
ガラス基板に設けられた光を遮蔽する金属薄膜の有無に
よって形成される。このガラス基板上に転写パターンを
形成したものの中で、ウェハ上に転写するチップパター
ンと同じ大きさ及び数のパターンを備えたものを原寸マ
スクまたは単にマスクと呼び、例えば５〜１０倍に拡大
してウェハ上に形成されるチップ数よりの少ない数のチ
ップパターンが配設されたものを拡大マスクまたはレチ
クルと呼ぶ。そして、マスクの場合は平行光線により、
またレチクルの場合は縮小レンズ系を使って縮小投影に
よりウェハ上にレジスト膜を介してパターンの転写露光
か行われる。この場合、特に、微細化され高集積化され
るパターンの転写に際して解像力を高めるためには、露
光領域縁部の光のコントラストを高めることが必要であ
る。従来の所定形状の不透明層と透明基板層とで構成さ
れたマスクを第７０図に示し、ウェハ上にパターン形成
する場合を第７１図に示す。第７０図は、従来のホトマ
スク４５０を示した構成図である。第７０図中、４５１
は金属クロム（Ｃｒ）等の材料よりなる不透明層であり
、透明基板層４５２上で周知のりソグラフイとエツチン
グで所定パターンが形成される。又、第７１図において
、露光装置（図示せず）より照射された光Ｃはホトマス
ク４５０の不透明層４５１は透過せず、不透明層４５１
が形成されていない透明基板層４５２を透過する。透過
した光は、結像レンズ系４５３を通り、ウェハ４５４上
に塗布された０ＦＰＲ（商品名、東京応化工業株式会社
）等のレジスト材料４５５を感光する。
これにより、ウェハ４５４上にはエツチングによりホト
マスク４５０と同じパターンが形成される。
マスク４５０と同じパターンが形成される。
ところで、光学レンズ系を用いてパターンを形成する場
合、ウェハ４５４上では不透明層の有無によるコントラ
ストのみのデータに基づいて行なっている。従って、パ
ターン形成には光学レンズ系からの光の波長による物理
的な解像限界があり、使用する光の波長より細いパター
ンの形成は困難である。
合、ウェハ４５４上では不透明層の有無によるコントラ
ストのみのデータに基づいて行なっている。従って、パ
ターン形成には光学レンズ系からの光の波長による物理
的な解像限界があり、使用する光の波長より細いパター
ンの形成は困難である。
ところで、従来のホトリソグラフィ工程は、ガラスや石
英等の透明基板上にクロミウム（Ｃｒ）膜等の不透明層
を形成し、パターン化したものをレチクルとして用いて
いる。第７２図（Ａ）。
英等の透明基板上にクロミウム（Ｃｒ）膜等の不透明層
を形成し、パターン化したものをレチクルとして用いて
いる。第７２図（Ａ）。
（Ｂ）にこのような従来の技術によるパターン形成方法
の例を示す。
の例を示す。
第７２図（Ａ）において、光源４６１はｉＭ用、ｇ線用
のフィルタを備えた水銀ランプやエキシマレーザ等で構
成され、光源４６１から発生する光４６３か照明系レン
ズ４６２を介してレチクル４６４を照射している。照明
系レンズ４６２は、例えばノクーシャルコヒーレンシー
σ＝ ０．５０のものを用いる。
のフィルタを備えた水銀ランプやエキシマレーザ等で構
成され、光源４６１から発生する光４６３か照明系レン
ズ４６２を介してレチクル４６４を照射している。照明
系レンズ４６２は、例えばノクーシャルコヒーレンシー
σ＝ ０．５０のものを用いる。
レチクル４６４は、例えばガラス等の透明基板４６８の
上にＣｒ膜等の不透明パターン４６９を形成したもので
ある。レチクル４６４上の不透明、（ターン４６９は、
結像光学系レンズ４６５によって半導体基板４６６上の
ホトレジスト層４６７に結像される。結像系レンズ４６
５は、例えば開口数Ｎ Ａ ＝ ０．５０のものを用い
る。上に述べたパターン形成方法の場合、解像力は、 Ｋｌ・λ／ＮＡ となる。ここで、Ｋ１はプロセス係数であり、通常０．
６〜０．８の数値をとる。λは光の波長、ＮＡは結像系
レンズの開口数である。光源４６１から発する光４６３
の波長λは、例えば水銀ランプのｉ線の場合は約３６５
ｎｍであり、エキシマレーザの場合は例えば２４８ｎ
ｍや１９８ｎｍである。開口数ＮＡは結像レンズ系によ
るが、例えば約０．５程度である。
上にＣｒ膜等の不透明パターン４６９を形成したもので
ある。レチクル４６４上の不透明、（ターン４６９は、
結像光学系レンズ４６５によって半導体基板４６６上の
ホトレジスト層４６７に結像される。結像系レンズ４６
５は、例えば開口数Ｎ Ａ ＝ ０．５０のものを用い
る。上に述べたパターン形成方法の場合、解像力は、 Ｋｌ・λ／ＮＡ となる。ここで、Ｋ１はプロセス係数であり、通常０．
６〜０．８の数値をとる。λは光の波長、ＮＡは結像系
レンズの開口数である。光源４６１から発する光４６３
の波長λは、例えば水銀ランプのｉ線の場合は約３６５
ｎｍであり、エキシマレーザの場合は例えば２４８ｎ
ｍや１９８ｎｍである。開口数ＮＡは結像レンズ系によ
るが、例えば約０．５程度である。
解像力を向上させるにはＫｌかλを小さく、ＮＡを大き
くすることが必要であるか、Ｋ１．ＮＡはその値を自由
に選べない。波長λも光源や光学系等で制限される。露
光に用いる光の波長λ、開コロ数Ａ及びプロセス係数Ｋ
ｌか決まると解像力か定まり、解像力以下のパターンは
結像できない。
くすることが必要であるか、Ｋ１．ＮＡはその値を自由
に選べない。波長λも光源や光学系等で制限される。露
光に用いる光の波長λ、開コロ数Ａ及びプロセス係数Ｋ
ｌか決まると解像力か定まり、解像力以下のパターンは
結像できない。
光源４６１から発した光４６３はレチクル４６４の全表
面を照射し、不透明パターン４６９を照射した先部分は
不透明パターン４６９によって遮蔽される。
面を照射し、不透明パターン４６９を照射した先部分は
不透明パターン４６９によって遮蔽される。
このため、第７２図（Ａ）下段に示すように不透明パタ
ーンが無い部分に照射した光のみがレチクル４６４を透
過し、結像系レンズ４６５によってホトレジスト層４６
７に照射される。ホトレジスト層４６７上では照射した
光の振幅の２乗に比例する光強度分布のパターンが形成
され、ホトレジスト層４６７を選択的に露光する。
ーンが無い部分に照射した光のみがレチクル４６４を透
過し、結像系レンズ４６５によってホトレジスト層４６
７に照射される。ホトレジスト層４６７上では照射した
光の振幅の２乗に比例する光強度分布のパターンが形成
され、ホトレジスト層４６７を選択的に露光する。
第７２図（Ｂ）に不透明パターンを有する不透明マスク
を拡大して示す。ガラス、石英等の透明基板４６８の上
にＣｒパターンの不透明パターン４６９が形成されてマ
スクないしレチクル４６４を構成している。露光できる
パターンの最小幅Ｗは結像系レンズ４６５で定まる解像
力によって制限される。
を拡大して示す。ガラス、石英等の透明基板４６８の上
にＣｒパターンの不透明パターン４６９が形成されてマ
スクないしレチクル４６４を構成している。露光できる
パターンの最小幅Ｗは結像系レンズ４６５で定まる解像
力によって制限される。
このような従来の技術によって、解像力を越えて細くし
た線パターンを露光した場合の光強度分布かどのように
なるかを第７３図（Ａ）〜（Ｄ）を参照して以下に説明
する。なお、第７３図（Ａ）〜（Ｄ）の例において、用
いた光の波長は３６５ｎｍ 、開口数ＮＡは０．５０
、パーシャルコヒーレンシーσは約０．５０である。
た線パターンを露光した場合の光強度分布かどのように
なるかを第７３図（Ａ）〜（Ｄ）を参照して以下に説明
する。なお、第７３図（Ａ）〜（Ｄ）の例において、用
いた光の波長は３６５ｎｍ 、開口数ＮＡは０．５０
、パーシャルコヒーレンシーσは約０．５０である。
第７３図（Ａ）は輻０．３５μｍのパターンを結像させ
た時の光強度分布を示す。光強度分布は中心位置（０，
０）でほぼ“０″に近付き、両側で次第に持ち上がって
いる。光強度が最大になる位置では線幅約１．０μｍ以
上ある。光強度約０．２程度を現像の閾値としてホトレ
ジスト層を現像すれば、設計通りの幅０．３５μｍ程度
のパターンを現像することもできる。
た時の光強度分布を示す。光強度分布は中心位置（０，
０）でほぼ“０″に近付き、両側で次第に持ち上がって
いる。光強度が最大になる位置では線幅約１．０μｍ以
上ある。光強度約０．２程度を現像の閾値としてホトレ
ジスト層を現像すれば、設計通りの幅０．３５μｍ程度
のパターンを現像することもできる。
第７３図（Ｂ）は、幅０．３０μｍのパターンを結像し
た場合の光強度分布を示す。第７３図（Ａ）の幅０．３
５μｍの場合と比べて、明らかに変化のみられるのは、
中心位置（０，Ｏ）での光強度最小値の上昇である。光
強度分布の幅自体にはさほどの変化は見られない。
た場合の光強度分布を示す。第７３図（Ａ）の幅０．３
５μｍの場合と比べて、明らかに変化のみられるのは、
中心位置（０，Ｏ）での光強度最小値の上昇である。光
強度分布の幅自体にはさほどの変化は見られない。
第７３図（Ｃ）、（Ｄ）は、夫々幅０．２５μｍと幅０
．２０μｍのパターンを結像した場合の光強度分布を示
す。第７３図（Ｂ）の場合と同様、パターンの中心での
光強度の最小値が次第に上昇しているか、パターン幅自
体はさほど変化を示していない。即ち、解像力を越えて
パターン幅を減少させても、得られる光強度分布のパタ
ーン幅は減少せず、かえってパターン中央部での光強度
の最小値か持ち上かってしまう。この場合、露光線幅を
減少させることができないばかりでな（、黒レベルを灰
色に持ち上げてしまう。このように解像力以下の像を結
像することはできない。
．２０μｍのパターンを結像した場合の光強度分布を示
す。第７３図（Ｂ）の場合と同様、パターンの中心での
光強度の最小値が次第に上昇しているか、パターン幅自
体はさほど変化を示していない。即ち、解像力を越えて
パターン幅を減少させても、得られる光強度分布のパタ
ーン幅は減少せず、かえってパターン中央部での光強度
の最小値か持ち上かってしまう。この場合、露光線幅を
減少させることができないばかりでな（、黒レベルを灰
色に持ち上げてしまう。このように解像力以下の像を結
像することはできない。
そのために、先にＩＢＭａから、
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣ
ＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ、ＶＯＬ。
ＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ、ＶＯＬ。
ＨＤ−２９，ＮＯ，１２，ＤＥＣＥＭＢＥＲ１９８２に
、ｒｌｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｒｅ５ｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ
Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｗｉｔｈ ａ
Ｐｈａｓｅ−５ｈｉｆｔｉｎｇ Ｍａｓｋ （位相シ
フトマスクによるフォトリソグラフィにおける解像度の
改良）１と題して、マスク上の所定パターン部を他のパ
ターンを有する残りの部分とは異なる光路長とすること
で透過光のウェハ上での光の位相を両パターン部間で１
８０度シフトさせる方法が発表されている。この方法で
は、パターン間の光の干渉をなくしてウェハ上での光の
コントラストを向上させ同一露光装置における解像力の
改良を図っている。
、ｒｌｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｒｅ５ｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ
Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｗｉｔｈ ａ
Ｐｈａｓｅ−５ｈｉｆｔｉｎｇ Ｍａｓｋ （位相シ
フトマスクによるフォトリソグラフィにおける解像度の
改良）１と題して、マスク上の所定パターン部を他のパ
ターンを有する残りの部分とは異なる光路長とすること
で透過光のウェハ上での光の位相を両パターン部間で１
８０度シフトさせる方法が発表されている。この方法で
は、パターン間の光の干渉をなくしてウェハ上での光の
コントラストを向上させ同一露光装置における解像力の
改良を図っている。
しかし、この発表による従来の方法で、微細パターンを
有するマスクやレチクルへの適用が今一つ困難であり、
又、位相シフトパターン固有のパターンデータを作成す
るという手間が増えるという問題がある。そこで、微細
パターンを有するマスクやレチクルへの適用が更に容易
で、かつ、パターンデータ作成等の行程数の増大を生じ
ない位相シフトパターンが要望されている。
有するマスクやレチクルへの適用が今一つ困難であり、
又、位相シフトパターン固有のパターンデータを作成す
るという手間が増えるという問題がある。そこで、微細
パターンを有するマスクやレチクルへの適用が更に容易
で、かつ、パターンデータ作成等の行程数の増大を生じ
ない位相シフトパターンが要望されている。
上記従来の位相シフトマスクにおいて位相シフトパター
ンは、転写される透光パターン（白パターン）からなる
設計パターンの近傍にこの設計パターンより狭い幅を有
する補助の透光パターンを形成し、この補助パターン上
に位相シフタとして塗布・露光・現像の工程を経て形成
するレジスト等の有機物パターン或いは化学気相成長・
リソグラフィの工程を経て形成する無機物パターンを載
設することによって形成されている。例えば、ネガ型の
レジストパターンを位相シフタに用いる位相シフトマス
クは、以下に第７４図（ａ）〜（ｄ）を参照して説明す
る方法により形成される。
ンは、転写される透光パターン（白パターン）からなる
設計パターンの近傍にこの設計パターンより狭い幅を有
する補助の透光パターンを形成し、この補助パターン上
に位相シフタとして塗布・露光・現像の工程を経て形成
するレジスト等の有機物パターン或いは化学気相成長・
リソグラフィの工程を経て形成する無機物パターンを載
設することによって形成されている。例えば、ネガ型の
レジストパターンを位相シフタに用いる位相シフトマス
クは、以下に第７４図（ａ）〜（ｄ）を参照して説明す
る方法により形成される。
先ず、第７４図（ａ）に示す如く、ガラス基板５５１上
に遮光膜５５２を設け、電子ビーム（Ｅ Ｂ）露光を用
いるリソグラフィにより例えば１．５μｍ程度の幅の開
孔パターン、即ち、透光領域よりなる設計パターン（転
写パターン）５５３と、設計パターン５５３より例えば
０．５μｍ程度離れた近傍領域に設計パターンより狭い
例えば０．５μｍ程度の幅の開孔パターンよりなる微細
パターン５５４Ａ。
に遮光膜５５２を設け、電子ビーム（Ｅ Ｂ）露光を用
いるリソグラフィにより例えば１．５μｍ程度の幅の開
孔パターン、即ち、透光領域よりなる設計パターン（転
写パターン）５５３と、設計パターン５５３より例えば
０．５μｍ程度離れた近傍領域に設計パターンより狭い
例えば０．５μｍ程度の幅の開孔パターンよりなる微細
パターン５５４Ａ。
５５４Ｂを補助パターンとして形成する。
次に、第７４図（ｂ）に示す如く、開孔パターン５５３
、５５４Ａ、 ５５４Ｂの内面を含むガラス基板５５
１の表面に、ＥＢ露光の際のチャージアップ防止のため
の透明な薄い導電膜５５５を形成する。
、５５４Ａ、 ５５４Ｂの内面を含むガラス基板５５
１の表面に、ＥＢ露光の際のチャージアップ防止のため
の透明な薄い導電膜５５５を形成する。
次に、第７４図（ｃ）に示す如く、ガラス基板５５１上
に透過する光の位相が１８０度シフトする厚さのネガ型
ＥＢレジスト膜６５６を塗布形成し、必要に応じてプリ
ベークを行った後で微細パターン５５４Ａ 、 ５５
４Ｂ上に位相シフトパターンのＥＢ露光を行なう。
に透過する光の位相が１８０度シフトする厚さのネガ型
ＥＢレジスト膜６５６を塗布形成し、必要に応じてプリ
ベークを行った後で微細パターン５５４Ａ 、 ５５
４Ｂ上に位相シフトパターンのＥＢ露光を行なう。
ここで、上記レジスト膜６５６の膜厚りは次の式（１１
によって求める。
によって求める。
Ｄ＝λ／２（ｎ−１）・・・・・・（１）λ：露光に用
いる光の波長 ｎニジフタ材料の屈折率 そして露光に例えば波長３６５ｎｍのｉ線を使用する場
合は、レジスト膜６５６の屈折率が約１．６であるから
レジスト膜６５６の厚さＤは約３０４μｍとなる。
いる光の波長 ｎニジフタ材料の屈折率 そして露光に例えば波長３６５ｎｍのｉ線を使用する場
合は、レジスト膜６５６の屈折率が約１．６であるから
レジスト膜６５６の厚さＤは約３０４μｍとなる。
次に、第７４図（ｄ）に示す如く、現像を行い前記透光
領域よりなる微細パターン５５４Ａ及び５５４Ｂ上に選
択的に膜厚りのネガ型ＥＢレジスト膜６５６よりなる位
相シフタ、即ち、位相シフトパターン５５６Ａ、 ５５
６Ｂを形成する。
領域よりなる微細パターン５５４Ａ及び５５４Ｂ上に選
択的に膜厚りのネガ型ＥＢレジスト膜６５６よりなる位
相シフタ、即ち、位相シフトパターン５５６Ａ、 ５５
６Ｂを形成する。
第７５図は、上記第７４図（ｄ）に示される構成の位相
シフトマスクを用いてｉ線により露光を行った際、マス
クを透過したｉ線のパターン位置に対応する位相のプロ
ファイル図である。
シフトマスクを用いてｉ線により露光を行った際、マス
クを透過したｉ線のパターン位置に対応する位相のプロ
ファイル図である。
他方、ポジ型レジストを用いる際には、上記ネガ型レジ
ストを用いる場合と同様な工程を経て、第７６図に示す
ように、設計パターン５３５上に選択的にポジ型レジス
トによる位相シフトパターン５５７が形成される。なお
図中の各符号は第７４図と同一対象物を示す。
ストを用いる場合と同様な工程を経て、第７６図に示す
ように、設計パターン５３５上に選択的にポジ型レジス
トによる位相シフトパターン５５７が形成される。なお
図中の各符号は第７４図と同一対象物を示す。
第７７図は、第７６図に示された位相シフトマスクに対
応する透過光（ｉ線）の位相プロファイル図である。
応する透過光（ｉ線）の位相プロファイル図である。
上記第７４図（ｄ）及び第７６図に示す位相シフトマス
クにおいては、第７５図及び第７７図の位相プロファイ
ル図に示されるように、夫々のマスクの設計パターン５
５３部を透過するｉ線（ｉａ及びｉｃ）と補助パターン
５５４Ａ及び５５４Ｂを透過するｉ線（ｉｂ及びｉｄ）
とはそれぞれ位相が１８０度ずれている。このため、露
光されるレジスト膜の設計パターンの直下領域から横方
向に散乱してくるｉ線（ｉａ、ｉｃ）は隣接する補助パ
ターンの直下部から横方向に散乱してくる１８０度位相
のずれたｉ線（ｉｂ、ｉｄ）によって打ち消され、露光
領域端面のコントラストは高まり解像力が向上する。
クにおいては、第７５図及び第７７図の位相プロファイ
ル図に示されるように、夫々のマスクの設計パターン５
５３部を透過するｉ線（ｉａ及びｉｃ）と補助パターン
５５４Ａ及び５５４Ｂを透過するｉ線（ｉｂ及びｉｄ）
とはそれぞれ位相が１８０度ずれている。このため、露
光されるレジスト膜の設計パターンの直下領域から横方
向に散乱してくるｉ線（ｉａ、ｉｃ）は隣接する補助パ
ターンの直下部から横方向に散乱してくる１８０度位相
のずれたｉ線（ｉｂ、ｉｄ）によって打ち消され、露光
領域端面のコントラストは高まり解像力が向上する。
なお、補助パターンの開孔幅は標準の露光においてはレ
ジスト膜の底部まで感光させる光量が得られない程度に
狭い幅に形成されるので、このマスクを用いて露光を行
う際に補助パターンがウェハ上に転写されることはない
。
ジスト膜の底部まで感光させる光量が得られない程度に
狭い幅に形成されるので、このマスクを用いて露光を行
う際に補助パターンがウェハ上に転写されることはない
。
第７４図〜第７７図と共に示した従来技術は、例えば特
開昭６１−２９２６４３号公報、特開昭６２−６７５１
４号公報及び特開昭６２−１８９４６号公報などで提案
されている。
開昭６１−２９２６４３号公報、特開昭６２−６７５１
４号公報及び特開昭６２−１８９４６号公報などで提案
されている。
しかし、従来の位相シフトマスクでは次の様な問題点が
ある。
ある。
第１に、位相シフトを用いないマスクの場合、光学系の
物理的解像限界から光の波長より細いパターンの形成は
困難である。細い線幅を実現しようとすると、用いる光
波長を減少させるか開口数を増大させるなどの構造的な
変更を行う必要がある。従って、今後のＩＣ等が必要と
する微細なパターンを光学的方法で形成することができ
ない。
物理的解像限界から光の波長より細いパターンの形成は
困難である。細い線幅を実現しようとすると、用いる光
波長を減少させるか開口数を増大させるなどの構造的な
変更を行う必要がある。従って、今後のＩＣ等が必要と
する微細なパターンを光学的方法で形成することができ
ない。
第２に、位相シフトを用いるマスクの場合、いわゆるラ
イン・アンド・スペースの如き規則性を有するパターン
のみにしか適用できず、多様なパターンを含むＩＣ等の
製造には適用できない。又、不透明層を常に必要とする
ことから、微細なノ々ターンを形成することができない
。
イン・アンド・スペースの如き規則性を有するパターン
のみにしか適用できず、多様なパターンを含むＩＣ等の
製造には適用できない。又、不透明層を常に必要とする
ことから、微細なノ々ターンを形成することができない
。
第３に、位相シフトを用いるマスクの場合、設計パター
ンよりも更に微細な補助パターンを露光技術を用いてパ
ターニングしなければならないのて、補助パターンが解
像限界を越えないためには設計パターンの微細化が制限
される。
ンよりも更に微細な補助パターンを露光技術を用いてパ
ターニングしなければならないのて、補助パターンが解
像限界を越えないためには設計パターンの微細化が制限
される。
第４に、位相シフトを用いるマスクの場合、設計パター
ンのデータの他に固有の補助パターンデータを含んだパ
ターンデータ、位相シフトのパターンデータ等も作成し
なければならないのでパターンデータ作成の工数が増大
する。
ンのデータの他に固有の補助パターンデータを含んだパ
ターンデータ、位相シフトのパターンデータ等も作成し
なければならないのでパターンデータ作成の工数が増大
する。
第５に、位相シフトを用いるマスクの場合、位相シフタ
にレジスト等の育種物質を用いる場合、屈折率に影響を
及ぼす膜質及び膜厚の制御か難しいので、位相シフト量
が正確で且つ均一な位相シフトパターンの形成が困難で
ある。
にレジスト等の育種物質を用いる場合、屈折率に影響を
及ぼす膜質及び膜厚の制御か難しいので、位相シフト量
が正確で且つ均一な位相シフトパターンの形成が困難で
ある。
第６に、位相シフトを用いるマスクの場合、位相シフタ
がガラス基板と異種物質であるため、位相シフタとガラ
ス基板との境界で反射が生じて露光効率が低下する。
がガラス基板と異種物質であるため、位相シフタとガラ
ス基板との境界で反射が生じて露光効率が低下する。
そこで、本発明は従来の解像力を越えて幅の狭いパター
ンを結像することができ、微細なパターンを解像度を向
上させて形成することができると共に、パターンデータ
を簡略化できるマスク及びその製造方法並びにマスクを
もちいたパターン形成方法を提供することを目的とする
。
ンを結像することができ、微細なパターンを解像度を向
上させて形成することができると共に、パターンデータ
を簡略化できるマスク及びその製造方法並びにマスクを
もちいたパターン形成方法を提供することを目的とする
。
第１図に本発明の原理説明図を示す。第１図のマスクｌ
は、露光に用いる光に対して透明な透明基板層２と、透
明基板層２上に形成されたマスクパターン層５とからな
る。マスクパターン層５は、光源からの光波を透過させ
る透過薄膜層３ａから構成されるパターンを含んでいる
。
は、露光に用いる光に対して透明な透明基板層２と、透
明基板層２上に形成されたマスクパターン層５とからな
る。マスクパターン層５は、光源からの光波を透過させ
る透過薄膜層３ａから構成されるパターンを含んでいる
。
第１図に示すように、マスクｌは、マスクパターン層５
を位相シフト層３ａで形成している。
を位相シフト層３ａで形成している。
従って、マスクパターン層５の存在している部分と存在
していない部分を通過する光の波長を位相かシフトされ
る。この位相がシフトされた光とシフトされない光の境
界では干渉により光強度か低下する。これにより、マス
ク】で結像レンズ系を介してウェハ上にパターンを形成
する場合、前記位相かシフトされた光と変換されない光
の境界で干渉により光強度が低下する。即ち、ウェハ上
には光の波長より小さい干渉パターンが得られ、微細パ
ターンを形成することが可能となる。又、前述のマスク
パターン層５の厚みを調整することでシフトする位相を
変化させて解像度を向上させることができる。
していない部分を通過する光の波長を位相かシフトされ
る。この位相がシフトされた光とシフトされない光の境
界では干渉により光強度か低下する。これにより、マス
ク】で結像レンズ系を介してウェハ上にパターンを形成
する場合、前記位相かシフトされた光と変換されない光
の境界で干渉により光強度が低下する。即ち、ウェハ上
には光の波長より小さい干渉パターンが得られ、微細パ
ターンを形成することが可能となる。又、前述のマスク
パターン層５の厚みを調整することでシフトする位相を
変化させて解像度を向上させることができる。
本発明になるマスクの第１実施例を第１図に示す。マス
クｌは、露光に用いる光りに対して透明な透明基板層２
と、透明基板層２上に形成されたマスクパターン層５と
からなる。マスクパターン層５は、光りが透過し得る位
相シフト層３ａにより構成される。
クｌは、露光に用いる光りに対して透明な透明基板層２
と、透明基板層２上に形成されたマスクパターン層５と
からなる。マスクパターン層５は、光りが透過し得る位
相シフト層３ａにより構成される。
マスク１を透過した光のうち、位相シフト層３ａを透過
した光と透明基板２のみを透過した光とでは光の位相が
ずれている。従って、透明基板２のみを透過した光と位
相シフト層３ａを透過して位相シフトを生じた光との境
界では、干渉により光強度が低下する。これにより、露
光の際にはウェハ（図示せず）上に露光に用いる光りの
波長より小さい干渉パターンを形成することができる。
した光と透明基板２のみを透過した光とでは光の位相が
ずれている。従って、透明基板２のみを透過した光と位
相シフト層３ａを透過して位相シフトを生じた光との境
界では、干渉により光強度が低下する。これにより、露
光の際にはウェハ（図示せず）上に露光に用いる光りの
波長より小さい干渉パターンを形成することができる。
又、マスクパターン層５の厚さを調整することにより、
光の位相シフト量を調整して露光パターンの解像力を向
上させることもてきる。
光の位相シフト量を調整して露光パターンの解像力を向
上させることもてきる。
第２図は、マスクｌの位相シフト層３ａの１つのエツジ
部分での光強度を説明するための図である。同図（ａ）
中、透明基板２及び位相シフト層３ａを透過した光と透
明基板２のみを透過した光とては、光の位相が例えば略
１８０度シフトする。
部分での光強度を説明するための図である。同図（ａ）
中、透明基板２及び位相シフト層３ａを透過した光と透
明基板２のみを透過した光とては、光の位相が例えば略
１８０度シフトする。
従って、マスク１を透過した光の光の電気ベクトルＥ及
び光強度Ｐは夫々同図（ｂ）、（ｃ）に示す如くとなる
。同図（Ｃ）から明らかな如く、位相シフト層３ａのエ
ツジ部分での光強度の変化を利用して線パターンを露光
することがてきる。
び光強度Ｐは夫々同図（ｂ）、（ｃ）に示す如くとなる
。同図（Ｃ）から明らかな如く、位相シフト層３ａのエ
ツジ部分での光強度の変化を利用して線パターンを露光
することがてきる。
第３図は、マスク１の位相シフト層３ａの両エツジ部分
での光強度を説明するための図である。
での光強度を説明するための図である。
同図中、第２図と同一部分には同一符号を付し、その説
明は省略する。この場合、位相シフト層３ａの輻Ｗが充
分小さいと、マスク１を透過した光の光強度Ｐは第３図
（Ｃ）に示す如くとなる。
明は省略する。この場合、位相シフト層３ａの輻Ｗが充
分小さいと、マスク１を透過した光の光強度Ｐは第３図
（Ｃ）に示す如くとなる。
これにより、幅Ｗを制御することにより線パターンの幅
を制御することかできる。
を制御することかできる。
第４図は、マスクｌを用いた露光に使われる光学系の概
略を示す。光源６は例えば水銀ランプからなり、水銀ラ
ンプにはｉ線（波長３６５ｎｍ ）のみを通過させるフ
ィルタ（図示せず）が設けられている。光源６からの光
は、照明用レンズ系８を介して光りとしてレンズ系８の
焦点距離に位置するマスク１に達する。ここで、光りの
部分コヒーレント（パーシャルコヒーレンシー）σは０
．５であるが、σは０．３≦σ≦０．７の範囲内であれ
ば良い。
略を示す。光源６は例えば水銀ランプからなり、水銀ラ
ンプにはｉ線（波長３６５ｎｍ ）のみを通過させるフ
ィルタ（図示せず）が設けられている。光源６からの光
は、照明用レンズ系８を介して光りとしてレンズ系８の
焦点距離に位置するマスク１に達する。ここで、光りの
部分コヒーレント（パーシャルコヒーレンシー）σは０
．５であるが、σは０．３≦σ≦０．７の範囲内であれ
ば良い。
マスク１を透過した光は結像レンズ系９を介して、ホト
レジスト層１０が塗布されたウェハ１１上に結像する。
レジスト層１０が塗布されたウェハ１１上に結像する。
ここで、結像レンズ系９は１１５縮小レンズからなり、
開口数ＮＡは０．５である。ウェハ１１は、フラットに
保つために平坦なチャック（図示せず）で真空吸着され
ている。
開口数ＮＡは０．５である。ウェハ１１は、フラットに
保つために平坦なチャック（図示せず）で真空吸着され
ている。
次に、本発明になるマスクを用いたパターン形成方法の
第１実施例を第４図における露光状態を示す第５図と共
に説明する。第４図における照明用レンズ系８を経た光
は、マスク１のマスクパターン層５を透過した光７ａと
マスクパターン層５のない部分を透過した光７ｂとなり
、その位相差は１８０度である。
第１実施例を第４図における露光状態を示す第５図と共
に説明する。第４図における照明用レンズ系８を経た光
は、マスク１のマスクパターン層５を透過した光７ａと
マスクパターン層５のない部分を透過した光７ｂとなり
、その位相差は１８０度である。
これらの光７ａ、７ｂは、結像レンズ系９を介してウェ
ハ１１上のホトレジスト層ＩＯに結像されるが、位相シ
フト層３ａのエツジ部分に対応する部分ては干渉により
急激な光の強度変化か起る。
ハ１１上のホトレジスト層ＩＯに結像されるが、位相シ
フト層３ａのエツジ部分に対応する部分ては干渉により
急激な光の強度変化か起る。
従って、ウェハ１１上には、光の波長より小さいパター
ンを形成することができる。
ンを形成することができる。
次に、本発明になるマスクｌの製造方法の第１及び第２
実施例を夫々第６図及び第７図と共に説明する。第６図
及び第７図中、第１図と実質的に同じ部分には同一符号
を付す。
実施例を夫々第６図及び第７図と共に説明する。第６図
及び第７図中、第１図と実質的に同じ部分には同一符号
を付す。
第６図（Ａ）において、透明基板層２は石英、ガラス等
ｉ線を透過する材料で形成されている。
ｉ線を透過する材料で形成されている。
この透明基板層２上に第６図（Ｂ）に示す如くレジスト
材料３が塗布される。レジスト材料３は、ＥＢ（電子ビ
ーム）レジスト、ホトレジスト、イオンレジスト等の材
料が用いられる。レジスト材料３にＥＢレジストを用い
た場合、電子ビームにより描画を行い現像することによ
りレジストパターン４が第６図（Ｃ）に示す如く形成さ
れる。
材料３が塗布される。レジスト材料３は、ＥＢ（電子ビ
ーム）レジスト、ホトレジスト、イオンレジスト等の材
料が用いられる。レジスト材料３にＥＢレジストを用い
た場合、電子ビームにより描画を行い現像することによ
りレジストパターン４が第６図（Ｃ）に示す如く形成さ
れる。
そして、第６図（Ｄ）に示す如く、レジストノくターン
４の表面に位相シフト層３ａを構成する酸化シリコンを
０．３８８μｍの厚さでスノ々ツタする。
４の表面に位相シフト層３ａを構成する酸化シリコンを
０．３８８μｍの厚さでスノ々ツタする。
その後、レジスト剥離剤でＥＢレジストを剥離すること
により、透明基板層２上に位相シフト層（酸化シリコン
層）３ａのマスクパターン層５を第６図（Ｅ）に示す如
く形成される。
により、透明基板層２上に位相シフト層（酸化シリコン
層）３ａのマスクパターン層５を第６図（Ｅ）に示す如
く形成される。
又、第７図に示す実施例では、第７図（Ａ）に示す、第
６図と同様の透明基板層２上に酸化アルミニウムの薄膜
層１２を第７図（Ｂ）に示す如く形成する。この酸化ア
ルミニウム薄膜層１２上に、第７図（Ｃ）に示す位相シ
フト層３ａとなる酸化シリコンをスパッタにより厚さ０
．３８８μｍ形成する。更に、位相シフト層３ａ上にレ
ジスト材料３を第７図（Ｄ）に示す如く塗布する。そし
て、電子ビームにより描画を行い現像することにより第
７図（Ｅ）に示すレジストパターン４が形成される。そ
の後、４フツ化炭素（ＣＦ４）ガスを用いて位相シフト
層３ａのプラズマエツチング或いはりアクティブイオン
エツチングを行う。レジスト材料３は、酸素プラズマに
よる灰化（アッシング）により剥離して、第７図（Ｆ）
に示す位相シフト層（酸化シリコン層）３ａのマスクパ
ターン層５を形成する。ここで、酸化アルミニウム薄膜
層１２は、４フツ化炭素てエツチングされないので、エ
ツチングストッパーとなり、正確に０．３８８μｍの位
相シフト層（酸化シリコン層）３ａのマスクパターン層
５を得ることができる。
６図と同様の透明基板層２上に酸化アルミニウムの薄膜
層１２を第７図（Ｂ）に示す如く形成する。この酸化ア
ルミニウム薄膜層１２上に、第７図（Ｃ）に示す位相シ
フト層３ａとなる酸化シリコンをスパッタにより厚さ０
．３８８μｍ形成する。更に、位相シフト層３ａ上にレ
ジスト材料３を第７図（Ｄ）に示す如く塗布する。そし
て、電子ビームにより描画を行い現像することにより第
７図（Ｅ）に示すレジストパターン４が形成される。そ
の後、４フツ化炭素（ＣＦ４）ガスを用いて位相シフト
層３ａのプラズマエツチング或いはりアクティブイオン
エツチングを行う。レジスト材料３は、酸素プラズマに
よる灰化（アッシング）により剥離して、第７図（Ｆ）
に示す位相シフト層（酸化シリコン層）３ａのマスクパ
ターン層５を形成する。ここで、酸化アルミニウム薄膜
層１２は、４フツ化炭素てエツチングされないので、エ
ツチングストッパーとなり、正確に０．３８８μｍの位
相シフト層（酸化シリコン層）３ａのマスクパターン層
５を得ることができる。
なお、位相シフト層３ａの厚さ０．３８８μｍは、ｉ線
の波長３６５ｎｍを１８０度（逆位相）にシフトする厚
さである。この位相シフト量と位相シフト層３ａの厚み
は次の一般式（２）で表わされる。
の波長３６５ｎｍを１８０度（逆位相）にシフトする厚
さである。この位相シフト量と位相シフト層３ａの厚み
は次の一般式（２）で表わされる。
（ｎ−ｔ／λ’）−（ｔ／λ）＝Ｓ・・・・・・（２）
式（２）中、ｎは位相シフトさせる位相シフト層３ａの
屈曲率、λは使用光りの波長、Ｓは位相シフト量／２π
（逆位相の場合はｌ／２）、ｔは位相シフト層３ａの厚
さである。
式（２）中、ｎは位相シフトさせる位相シフト層３ａの
屈曲率、λは使用光りの波長、Ｓは位相シフト量／２π
（逆位相の場合はｌ／２）、ｔは位相シフト層３ａの厚
さである。
第６図及び第７図に示す実施例における位相シフト層（
酸化シリコン層）３ａの屈曲率はｎ＝１、４７．使用光
りの波長はλ＝ ０．３６５ｎｍてあり、位相シフト量
はＳ＝１／２であるのて式（２）は次式（３）となる。
酸化シリコン層）３ａの屈曲率はｎ＝１、４７．使用光
りの波長はλ＝ ０．３６５ｎｍてあり、位相シフト量
はＳ＝１／２であるのて式（２）は次式（３）となる。
（１，４７ｔ １０．３６５） −（ｔ １０．３６
５） ＝ １／２・・・・・・（３）これにより、位
相シフト層３ａの厚さｔは０．３８８μｍとなる。ここ
で、位相シフト量を１／２ （１８０度）としたのは
、干渉によるパターン形成に最適位相シフト量だからで
ある。
５） ＝ １／２・・・・・・（３）これにより、位
相シフト層３ａの厚さｔは０．３８８μｍとなる。ここ
で、位相シフト量を１／２ （１８０度）としたのは
、干渉によるパターン形成に最適位相シフト量だからで
ある。
以上のようにマスクｌに形成されたマスクパターン層５
の平面図を第８図に示す。０．３５μｍのライン・アン
ド・スペースパターンを１１５縮小レンズ系で形成する
場合、幅すを０．１５μｍ （レチクル寸法０．７５μ
ｍ）とし、位相シフト層３ａのない領域１３の幅ａを
０．５５ μｍ （レチクル寸法２．７５μｍ）とす
ると、第９図（Ｂ）に示す如き、ウェハｌ■上の光強度
が得られる。
の平面図を第８図に示す。０．３５μｍのライン・アン
ド・スペースパターンを１１５縮小レンズ系で形成する
場合、幅すを０．１５μｍ （レチクル寸法０．７５μ
ｍ）とし、位相シフト層３ａのない領域１３の幅ａを
０．５５ μｍ （レチクル寸法２．７５μｍ）とす
ると、第９図（Ｂ）に示す如き、ウェハｌ■上の光強度
が得られる。
第９図（Ｂ）を第９図（Ａ）に示す従来の場合と比較す
る。説明の便宜上、従来の方法では、不透明層４５１（
第７１図）が厚さ５０〜８０ｎｍで輻０．３５μｍ （
レチクル寸法１．７５μｍ）のクロムとし、不透明膜パ
ターンの間隔の幅を０．３５μｍ （レチクル寸法１．
７５μｍ）とする。第９図（Ａ）に示す如く、従来の方
法では光強度が約５０％と少なく、コントラストが低い
ことが明らかである。この状態てはウェハ４５４上にホ
トレジスト層４５５（第７２図）にパターンを形成する
ことは不可能である。これに対し、上記本実施例におい
ては第９図（Ｂ）に示されるように、光強度はウェハ１
１上て約８０％である。従って、光強度が大幅に向上す
ることが明らかであると共に、暗部に変化がないことか
らコントラスト（解像力）も大幅に向上している。
る。説明の便宜上、従来の方法では、不透明層４５１（
第７１図）が厚さ５０〜８０ｎｍで輻０．３５μｍ （
レチクル寸法１．７５μｍ）のクロムとし、不透明膜パ
ターンの間隔の幅を０．３５μｍ （レチクル寸法１．
７５μｍ）とする。第９図（Ａ）に示す如く、従来の方
法では光強度が約５０％と少なく、コントラストが低い
ことが明らかである。この状態てはウェハ４５４上にホ
トレジスト層４５５（第７２図）にパターンを形成する
ことは不可能である。これに対し、上記本実施例におい
ては第９図（Ｂ）に示されるように、光強度はウェハ１
１上て約８０％である。従って、光強度が大幅に向上す
ることが明らかであると共に、暗部に変化がないことか
らコントラスト（解像力）も大幅に向上している。
次に、本発明になるマスクを用いたパターン形成方法の
第２実施例について第１０図と共に説明する。第１Ｏ図
（Ａ）、（Ｂ）は夫々ウェハ上に大きなパターンと微細
なパターンが混在するパターンを形成するだめのマスク
ｌの平面図及び断面図である。斜線領域１４は、例えば
５０〜８０ｎｍ厚のクロムからなる不透明層である。又
、白地は透明基板層２が露出している部分であって、大
パターン領域１５と微細パターン領域１６に分かれてい
る。位相シフト層３ａは微細なパターン領域１６に形成
されている。大パターン領域１５は従来の方法によりバ
ターニングを行い、微細パターン領域１６には本発明の
位相シフト層３ａを用いる。ＩＣ等のパターンは、大パ
ターンと微細パターンとが混在しているので、本実施例
はＩＣのパターニングに適している。このように、マス
クｌにより、ウェハ１１上に結像されたパターンを第１
θ図（Ｃ）に示す。本実施例によれば、微細なパターン
を含むパターンであっても少ない工程で形成し得、解像
力の向上も十分に図ることができる。
第２実施例について第１０図と共に説明する。第１Ｏ図
（Ａ）、（Ｂ）は夫々ウェハ上に大きなパターンと微細
なパターンが混在するパターンを形成するだめのマスク
ｌの平面図及び断面図である。斜線領域１４は、例えば
５０〜８０ｎｍ厚のクロムからなる不透明層である。又
、白地は透明基板層２が露出している部分であって、大
パターン領域１５と微細パターン領域１６に分かれてい
る。位相シフト層３ａは微細なパターン領域１６に形成
されている。大パターン領域１５は従来の方法によりバ
ターニングを行い、微細パターン領域１６には本発明の
位相シフト層３ａを用いる。ＩＣ等のパターンは、大パ
ターンと微細パターンとが混在しているので、本実施例
はＩＣのパターニングに適している。このように、マス
クｌにより、ウェハ１１上に結像されたパターンを第１
θ図（Ｃ）に示す。本実施例によれば、微細なパターン
を含むパターンであっても少ない工程で形成し得、解像
力の向上も十分に図ることができる。
次に、本発明になるマスクの第２実施例を第１１図と共
に説明する。第１１図に示すマスクＩＡは、透明基板層
２上に形成した不透明膜層１４のエツジ部分に位相シフ
ト層３ａが形成されている。不透明膜層１４は、例えば
厚さ５０ｎｍ〜８０ｎｍのクロムからなる。なお、便宜
上透明基板層２上の図中左側部分には微細パターンが孤
立して存在し、図中右側部分には微細パターンが隣接し
て存在するものとする。又、３ｂは、微細パターンを形
成するための位相シフト層３ａのみからなり、位相シフ
トによる光の干渉の効果で後述する如くウェハ１１上に
パターンか形成される。
に説明する。第１１図に示すマスクＩＡは、透明基板層
２上に形成した不透明膜層１４のエツジ部分に位相シフ
ト層３ａが形成されている。不透明膜層１４は、例えば
厚さ５０ｎｍ〜８０ｎｍのクロムからなる。なお、便宜
上透明基板層２上の図中左側部分には微細パターンが孤
立して存在し、図中右側部分には微細パターンが隣接し
て存在するものとする。又、３ｂは、微細パターンを形
成するための位相シフト層３ａのみからなり、位相シフ
トによる光の干渉の効果で後述する如くウェハ１１上に
パターンか形成される。
なお、図中のａ、ｂ、ｃについては後述する。
第１２図は、マスクＩＡの位相シフト層３ａのエツジ部
分での光強度を説明するための図である。
分での光強度を説明するための図である。
同図（Ａ）中、透明基板２及び位相シフト層３ａを透過
した光と透明基板２のみを透過した光とでは、光の位相
が例えば略１８０度シフトする。従って、マスクｌを透
過した光の光強度Ｐは同図（Ｂ）に示す如（どなる。同
図（Ｂ）から明らかな如く、位相シフト層３ａのエツジ
部分での光強度の変化を利用して線パターンを露光する
ことができる。
した光と透明基板２のみを透過した光とでは、光の位相
が例えば略１８０度シフトする。従って、マスクｌを透
過した光の光強度Ｐは同図（Ｂ）に示す如（どなる。同
図（Ｂ）から明らかな如く、位相シフト層３ａのエツジ
部分での光強度の変化を利用して線パターンを露光する
ことができる。
第１３図は、マスクＩＡの位相シフト層３ａの両エツジ
部分での光強度を説明するための図である。同図中、第
１２図と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略
する。この場合、マスクＩＡを透過した光の光強度Ｐは
第１３図（Ｂ）に示す如くとなる。これにより、輻Ｗを
制御することにより線パターンの幅を制御することがで
きる。
部分での光強度を説明するための図である。同図中、第
１２図と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略
する。この場合、マスクＩＡを透過した光の光強度Ｐは
第１３図（Ｂ）に示す如くとなる。これにより、輻Ｗを
制御することにより線パターンの幅を制御することがで
きる。
次に、本発明になるマスクを用いたパターン形成方法の
第３実施例を、マスクＩＡを用いた露光に使われる光学
系の概略を示す第１４図と共に説明する。同図中、第５
図と実質的に同じ部分には同一符号を付し、その説明は
省略する。
第３実施例を、マスクＩＡを用いた露光に使われる光学
系の概略を示す第１４図と共に説明する。同図中、第５
図と実質的に同じ部分には同一符号を付し、その説明は
省略する。
第１４図において、光源６から照明用レンズ系８を介し
てマスクＩＡに入来する光りは、不透明層１４を透過し
ない。位相シフト層３ａを透過した光７ａの位相はシフ
トされ、透明基板層２のみを透過した光７ｂに対して位
相が反転している。
てマスクＩＡに入来する光りは、不透明層１４を透過し
ない。位相シフト層３ａを透過した光７ａの位相はシフ
トされ、透明基板層２のみを透過した光７ｂに対して位
相が反転している。
光７ａ、７ｂは、結像レンズ系９を介してウェハ１１上
のホトレジスト層ＩＯに結像される。この場合、透明基
板層２のみを透過した光７ｂと位相シフト層３ａを透過
して位相が変換された光７ａとは干渉し、急激な光強度
変化が生じる。従って、不透明層１４が設けられている
部分と不透明層１４が設けられていない部分との間のコ
ントラストが向上する。ここで、第１４図における光学
系の条件は第５図と同様である。従って、前記（３）式
に よって位相シフト３ａの厚さを０．３８８μｍとし
、位相シフト量を１８０度（反転角度）に設定している
。
のホトレジスト層ＩＯに結像される。この場合、透明基
板層２のみを透過した光７ｂと位相シフト層３ａを透過
して位相が変換された光７ａとは干渉し、急激な光強度
変化が生じる。従って、不透明層１４が設けられている
部分と不透明層１４が設けられていない部分との間のコ
ントラストが向上する。ここで、第１４図における光学
系の条件は第５図と同様である。従って、前記（３）式
に よって位相シフト３ａの厚さを０．３８８μｍとし
、位相シフト量を１８０度（反転角度）に設定している
。
ここで、上記不透明層１４のエツジに位相シフト層３ａ
を形成することにより得られる効果について第１５図〜
第１８図と共に説明する。第１５図（Ａ）は不透明層１
４のエツジに位相シフト層３ａを設けない場合を示し、
第１５図（Ｂ）は位相シフト層３ａを輻ｂ＝０．１５μ
ｍで設けた場合を示す。この場合の光強度分布を第１６
図に夫々対応させて示す。第１６図（Ｂ）の場合には、
位相シフト層３ａの部分（Ｘ軸０．０μｍ付近）で光強
度分布の変化が急激であることかわかる。即ち、第１６
図（Ｂ）の場合、微細パターンを形成する能力が大きい
ことを示している。この場合、位相シフト層３ａと透明
基板層２の露出部との境界はＸ座標で、０．０μｍであ
り、不透明層１４と位相シフト層３ａとの境界をＸ座標
で、−０，１５μｍであるとすると、成形パターンの白
地と黒字との境界は＋０．１μｍとなることが第６図の
光強度分布から求められる。
を形成することにより得られる効果について第１５図〜
第１８図と共に説明する。第１５図（Ａ）は不透明層１
４のエツジに位相シフト層３ａを設けない場合を示し、
第１５図（Ｂ）は位相シフト層３ａを輻ｂ＝０．１５μ
ｍで設けた場合を示す。この場合の光強度分布を第１６
図に夫々対応させて示す。第１６図（Ｂ）の場合には、
位相シフト層３ａの部分（Ｘ軸０．０μｍ付近）で光強
度分布の変化が急激であることかわかる。即ち、第１６
図（Ｂ）の場合、微細パターンを形成する能力が大きい
ことを示している。この場合、位相シフト層３ａと透明
基板層２の露出部との境界はＸ座標で、０．０μｍであ
り、不透明層１４と位相シフト層３ａとの境界をＸ座標
で、−０，１５μｍであるとすると、成形パターンの白
地と黒字との境界は＋０．１μｍとなることが第６図の
光強度分布から求められる。
従って、ｉ線（波長３６５ｎｍ ） 、開口数ＮＡ＝０
．５のレンズの場合は、透明基板層２の露出部を最終的
に得られるべきパターンの設計寸法より０．２μＩＩＩ
（片側０．１μｍ）大きくしく５倍レチクル寸法では１
．０μｍ （片側０．５μｍ））、その周囲に位相シフ
ト層３ａを輻０．１５μｍ （レチクル寸法０．７５μ
ｍ）で形成すると、設計寸法でレジストパターンを形成
することができる。以下に述べる説明でも、便宜上この
規則（ルール）に従ってレチクルが作られるものとする
。
．５のレンズの場合は、透明基板層２の露出部を最終的
に得られるべきパターンの設計寸法より０．２μＩＩＩ
（片側０．１μｍ）大きくしく５倍レチクル寸法では１
．０μｍ （片側０．５μｍ））、その周囲に位相シフ
ト層３ａを輻０．１５μｍ （レチクル寸法０．７５μ
ｍ）で形成すると、設計寸法でレジストパターンを形成
することができる。以下に述べる説明でも、便宜上この
規則（ルール）に従ってレチクルが作られるものとする
。
なお、この規則は光の波長やレンズの開口数が変化する
と、透明基板層２の露出部における寸法の変換量や、不
透明層１４のエツジの周囲に形成する位相シフト層３ａ
の幅を変化させる必要がある。例えば、ＫｒＦ（フッ化
クリプトン）レーザー（波長２４８ｎｍ ）及び開口数
Ｎ Ａ ＝ ０．４８ のレンズを使用した場合、透
明基板層２の露出部を設計寸法より０ｏ１３μｍ （片
側０．０６５μｍ）大きくしく５倍レチクル寸法では０
６６５μｍ （片側０．３２５μｌｌ１）、不透明基板
層１４のエツジの周囲の位相シフト層３ａの幅を０．０
６μｍとすると最適な結果が得られる。この場合、白パ
ターン同志が接近すると白パターン間の不透明層１４の
領域がなくなり、マスク上では位相シフト層３ａのみで
白パターンが分離されることになる。
と、透明基板層２の露出部における寸法の変換量や、不
透明層１４のエツジの周囲に形成する位相シフト層３ａ
の幅を変化させる必要がある。例えば、ＫｒＦ（フッ化
クリプトン）レーザー（波長２４８ｎｍ ）及び開口数
Ｎ Ａ ＝ ０．４８ のレンズを使用した場合、透
明基板層２の露出部を設計寸法より０ｏ１３μｍ （片
側０．０６５μｍ）大きくしく５倍レチクル寸法では０
６６５μｍ （片側０．３２５μｌｌ１）、不透明基板
層１４のエツジの周囲の位相シフト層３ａの幅を０．０
６μｍとすると最適な結果が得られる。この場合、白パ
ターン同志が接近すると白パターン間の不透明層１４の
領域がなくなり、マスク上では位相シフト層３ａのみで
白パターンが分離されることになる。
位相シフト法によると解像力が２０％向上することが経
験的に知られているので、これを前提として透明基板層
２の露出部における寸法の変換量及び位相シフト層３ａ
の幅を経験的に求められる。
験的に知られているので、これを前提として透明基板層
２の露出部における寸法の変換量及び位相シフト層３ａ
の幅を経験的に求められる。
即ち、ｉ線でレンズの開口数Ｎ Ａ ＝ ０．５の場合
、位相シフトを行わないときの解像限界は、０．６Ｘ（
λ／ＮＡ） で表わされる。従って、位相シフトを行うときの解像限
界は、 ０．６Ｘ（λ／ＮＡ）Ｘｏ、８ となり、数値を代入すると位相シフト層３ａの幅は０．
３５μｍとなる。
、位相シフトを行わないときの解像限界は、０．６Ｘ（
λ／ＮＡ） で表わされる。従って、位相シフトを行うときの解像限
界は、 ０．６Ｘ（λ／ＮＡ）Ｘｏ、８ となり、数値を代入すると位相シフト層３ａの幅は０．
３５μｍとなる。
第１７図は本実施例をいわゆるライン・アンド・スペー
スパターンに適用する場合を示す。同図中、不透明層１
４のエツジに位相シフト層３ａを形成すると共に、透明
基板層２が露出している４つのスペース間にも位相シフ
ト層３ａを形成する。
スパターンに適用する場合を示す。同図中、不透明層１
４のエツジに位相シフト層３ａを形成すると共に、透明
基板層２が露出している４つのスペース間にも位相シフ
ト層３ａを形成する。
位相シフトを行った場合の解像限界０．３５μｍのライ
ン・アンド・スペースパターンで、透明基板層２の露出
部における寸法変換量ａと位相シフト層３ａの幅すを変
化させた場合の光強度分布を第１８図に示す。第１８図
（Ａ）はａ ＝０．４５μｍ 。
ン・アンド・スペースパターンで、透明基板層２の露出
部における寸法変換量ａと位相シフト層３ａの幅すを変
化させた場合の光強度分布を第１８図に示す。第１８図
（Ａ）はａ ＝０．４５μｍ 。
ｂ＝０．２５μｍの場合の光強度分布を示し、第１８図
（Ｂ）はａ ＝０．５０μｍ 、 ｂ ＝０．２０μ
ｍの場合の光強度分布を示し、第１８図（Ｃ）はａ＝０
．５５μｍ、ｂ＝ｏ、１５μｍの場合の光強度分布を示
し、第１８図（Ｄ）はａ ＝０．６０μｍ 、 ｂ ＝
０．１０μｍの光強度分布を示している。なお、ライン
・アンド・スペースパターンにするためにはａ ＋ ｂ
＝０．７０μｍとする必要がある。第１８図（Ａ）〜
（Ｄ）に示す如く、位相シフト層３ａの輻すが大きい場
合は光強度のピークが低下する。又、位相シフト層３ａ
の輻すが小さいと、スペース部の光強度が強くなり、コ
ントラストが低下する。コントラストは、ｂ＝０．１５
μｍのときに最適となり、このときａ＝０．５５μｍで
ある。位相シフト層３ａと透明基板層２の露出部の境界
は片側０．１０μｍ設計寸法よりも透明基板層２の露出
部を大きくするようにずらすので、前述の大パターンの
エツジの例に対応する。ここで、位相シフト層３ａの輻
すは、位相シフトを行う場合には解像限界の３０〜６０
（％）、即ち、０．１４４〜０．２２８ ａｍである必
要がある。
（Ｂ）はａ ＝０．５０μｍ 、 ｂ ＝０．２０μ
ｍの場合の光強度分布を示し、第１８図（Ｃ）はａ＝０
．５５μｍ、ｂ＝ｏ、１５μｍの場合の光強度分布を示
し、第１８図（Ｄ）はａ ＝０．６０μｍ 、 ｂ ＝
０．１０μｍの光強度分布を示している。なお、ライン
・アンド・スペースパターンにするためにはａ ＋ ｂ
＝０．７０μｍとする必要がある。第１８図（Ａ）〜
（Ｄ）に示す如く、位相シフト層３ａの輻すが大きい場
合は光強度のピークが低下する。又、位相シフト層３ａ
の輻すが小さいと、スペース部の光強度が強くなり、コ
ントラストが低下する。コントラストは、ｂ＝０．１５
μｍのときに最適となり、このときａ＝０．５５μｍで
ある。位相シフト層３ａと透明基板層２の露出部の境界
は片側０．１０μｍ設計寸法よりも透明基板層２の露出
部を大きくするようにずらすので、前述の大パターンの
エツジの例に対応する。ここで、位相シフト層３ａの輻
すは、位相シフトを行う場合には解像限界の３０〜６０
（％）、即ち、０．１４４〜０．２２８ ａｍである必
要がある。
特に、ｂを解像限界の４０〜５０％にすることにより高
いコントラストか得られる。
いコントラストか得られる。
一方、従来における透明基板層４５２の露出部分の幅を
０．３５μｍ （レチクル寸法１．７５μｍ）とし、不
透明層４５１の輻を０．３５μｍ （レチクル寸法１６
７５μｍ）とした場合の光強度分布を第１９図に示す。
０．３５μｍ （レチクル寸法１．７５μｍ）とし、不
透明層４５１の輻を０．３５μｍ （レチクル寸法１６
７５μｍ）とした場合の光強度分布を第１９図に示す。
第１９図中、本実施例の光強度が第１８図（Ｃ）で約８
０％であるのに対して、従来の光強度は約５５％であり
、本実施例におけるコントラストが向上していることが
わかる。
０％であるのに対して、従来の光強度は約５５％であり
、本実施例におけるコントラストが向上していることが
わかる。
位相シフト層３ａの輻すか解像限界の３０〜６０％であ
ることは、シフターパターンは設計パターンより解像限
界の２０〜３５％（片側）小さくすればよいことになる
。ｉ線でＮＡ＝０．５のレンズの場合は、０．０７０〜
０．１２３μ（片側）設計パターンより舘小となる。さ
らに、不透明層と、透明基板の露出した部分の間に位相
シフト層のパターンを配置する場合の位相シフト層パタ
ーン幅は上記２０〜３５％（片側）の確小幅の１．０〜
１．５倍がよいことが経験的にわかっている。この幅は
、ｉ線でＮＡ＝０．５のレンズの場合は０．０７０〜０
．１８５μとなる。
ることは、シフターパターンは設計パターンより解像限
界の２０〜３５％（片側）小さくすればよいことになる
。ｉ線でＮＡ＝０．５のレンズの場合は、０．０７０〜
０．１２３μ（片側）設計パターンより舘小となる。さ
らに、不透明層と、透明基板の露出した部分の間に位相
シフト層のパターンを配置する場合の位相シフト層パタ
ーン幅は上記２０〜３５％（片側）の確小幅の１．０〜
１．５倍がよいことが経験的にわかっている。この幅は
、ｉ線でＮＡ＝０．５のレンズの場合は０．０７０〜０
．１８５μとなる。
例えば、ＫｒＦエキシマレーザ−（波長２４８ｎｍ）及
び開口数Ｎ Ａ ＝ ０．４８のレンズを用いた場合、
位相シフトを行った場合の解像限界は０．２５μｍとな
る。この場合、透明基板層２の露出部における寸法変換
量ａと位相シフト層３ａの幅すを変化させたときの光強
度分布を第２０図（Ｂ）〜（Ｆ）に示す。なお、第２０
図（Ａ）は位相シフトを行わない場合を示す。第２０図
（Ｂ）はａ＝０．３５μｍ、ｂ＝０．１５μｍの場合の
光強度分布を示し、第２０図（Ｃ）はａ ＝０．３６μ
ｍ 、 ｂ ＝０．１４μｍの場合の光強度分布を示し
、第２０図（Ｄ）はａ＝０．３８ ａｍ、 ｂ＝０．
１２ａｍの場合の光強度分布を示し、第２０図（Ｅ）は
ａ ＝０．４０μｍ 、 ｂ ＝０．１０μｍの場合の
光強度分布を示し、第２０図（Ｆ）はａ ＝０．４２μ
ｍ 、 ｂ ＝０．０８μｍ ｃ７）場合の光強度分
布を示している。第２０図（Ｄ）に示す如く、位相シフ
ト層３ａの輻すが０．１２μｍで最適なコントラストが
得られる。又、第２０図より位相シフト層３ａの輻すは
、位相シフトを行った場合の解像限界の３０〜６０％の
範囲内であれば良いこともわかる。
び開口数Ｎ Ａ ＝ ０．４８のレンズを用いた場合、
位相シフトを行った場合の解像限界は０．２５μｍとな
る。この場合、透明基板層２の露出部における寸法変換
量ａと位相シフト層３ａの幅すを変化させたときの光強
度分布を第２０図（Ｂ）〜（Ｆ）に示す。なお、第２０
図（Ａ）は位相シフトを行わない場合を示す。第２０図
（Ｂ）はａ＝０．３５μｍ、ｂ＝０．１５μｍの場合の
光強度分布を示し、第２０図（Ｃ）はａ ＝０．３６μ
ｍ 、 ｂ ＝０．１４μｍの場合の光強度分布を示し
、第２０図（Ｄ）はａ＝０．３８ ａｍ、 ｂ＝０．
１２ａｍの場合の光強度分布を示し、第２０図（Ｅ）は
ａ ＝０．４０μｍ 、 ｂ ＝０．１０μｍの場合の
光強度分布を示し、第２０図（Ｆ）はａ ＝０．４２μ
ｍ 、 ｂ ＝０．０８μｍ ｃ７）場合の光強度分
布を示している。第２０図（Ｄ）に示す如く、位相シフ
ト層３ａの輻すが０．１２μｍで最適なコントラストが
得られる。又、第２０図より位相シフト層３ａの輻すは
、位相シフトを行った場合の解像限界の３０〜６０％の
範囲内であれば良いこともわかる。
第２１図（Ａ）は第１Ｉ図の一部分を示したもので、不
透明層１４の両エツジ部分に位相シフト層３ａが形成さ
れ、位相シフト層３ａ間で透明基板層２か露出している
。なお、第２１図（Ｂ）は従来のホトマスク４５０を示
したもので、透明基板層４５２上に不透明層４５１のみ
よりなるマスクパターンが形成されたちのである。
透明層１４の両エツジ部分に位相シフト層３ａが形成さ
れ、位相シフト層３ａ間で透明基板層２か露出している
。なお、第２１図（Ｂ）は従来のホトマスク４５０を示
したもので、透明基板層４５２上に不透明層４５１のみ
よりなるマスクパターンが形成されたちのである。
両者を比較するに、まず第２１図（Ａ）における透明基
板層２が露出している幅ａを０．５５μｍ（レチクル寸
法２．７５μｍ）、位相シフト層３ａの輻すを０．１５
μｍ （レチクル寸法０．７５μｍ）とする。
板層２が露出している幅ａを０．５５μｍ（レチクル寸
法２．７５μｍ）、位相シフト層３ａの輻すを０．１５
μｍ （レチクル寸法０．７５μｍ）とする。
又、第２１図（Ｂ）の透明基板層４５２か露出している
幅ｄを０．３５μｍ （レチクル上１．７５μｍ）とす
る。これらの場合の光強度分布を夫々第２２図に示す。
幅ｄを０．３５μｍ （レチクル上１．７５μｍ）とす
る。これらの場合の光強度分布を夫々第２２図に示す。
第２２図（Ａ）に示す如く、本実施例における光強度は
約１００％であるのに対し、従来における光強度は第１
８図（Ｂ）に示す如く約６５％であり、本実施例ではコ
ントラストか向上していることがわかる。従って、上述
のように透明基板層２が露出している部分を得られるべ
きパターンより大きめに形成してその外側に位相シフト
層３ａを周辺部に配置することによって、良好な結果が
得られる。
約１００％であるのに対し、従来における光強度は第１
８図（Ｂ）に示す如く約６５％であり、本実施例ではコ
ントラストか向上していることがわかる。従って、上述
のように透明基板層２が露出している部分を得られるべ
きパターンより大きめに形成してその外側に位相シフト
層３ａを周辺部に配置することによって、良好な結果が
得られる。
ここで、第２３図に、白地に黒パターンを形成する場合
の一例を示す。第２３図（Ａ）は位相シフトを用いて０
．３５μｍの黒パターンを形成するときのマスクを示し
ている。前述の規則に従うと、例えば幅Ｃは０．１５μ
ｍ （レチクル寸法０．７５μｍ）の位相シフト層３ａ
のみからなるマスクパターンとなる。この場合にウェハ
上に結像される光の光強度を第２４図（Ａ）に示す。一
方、第２３図（Ｂ）は位相シフトを行わない場合のマス
クを示している。第２３図（Ｂ）に示すマスクは、０．
３５μｍ （レチクル寸法１．７５μｍ）幅の不透明層
１４からなり、結像される光強度を第２４図（Ｂ）に示
す。第 ２４図に示す如く、位相シフトを行なう場合の
方が光強度の立下りが急激になっており、黒パターンの
解像力も向上していることかわかる。
の一例を示す。第２３図（Ａ）は位相シフトを用いて０
．３５μｍの黒パターンを形成するときのマスクを示し
ている。前述の規則に従うと、例えば幅Ｃは０．１５μ
ｍ （レチクル寸法０．７５μｍ）の位相シフト層３ａ
のみからなるマスクパターンとなる。この場合にウェハ
上に結像される光の光強度を第２４図（Ａ）に示す。一
方、第２３図（Ｂ）は位相シフトを行わない場合のマス
クを示している。第２３図（Ｂ）に示すマスクは、０．
３５μｍ （レチクル寸法１．７５μｍ）幅の不透明層
１４からなり、結像される光強度を第２４図（Ｂ）に示
す。第 ２４図に示す如く、位相シフトを行なう場合の
方が光強度の立下りが急激になっており、黒パターンの
解像力も向上していることかわかる。
また、第２５図に、本実施例をＩＣパターンに適用させ
た場合を示す。第２５図（Ａ）はマスクＩＡの一部分の
形状を示す平面図である。第２５図（Ｂ）はウェハ１１
上に結像されるパターンを示す平面図である。同図（Ａ
）中、不透明層１４のエツジ部分及び透明基板層２が露
出した部分てパターンが隣接する微細パターン部に位相
シフト層３ａか形成されている。即ち、図中１５が孤立
パターン領域を示し、１６かパターン隣接領域を示す。
た場合を示す。第２５図（Ａ）はマスクＩＡの一部分の
形状を示す平面図である。第２５図（Ｂ）はウェハ１１
上に結像されるパターンを示す平面図である。同図（Ａ
）中、不透明層１４のエツジ部分及び透明基板層２が露
出した部分てパターンが隣接する微細パターン部に位相
シフト層３ａか形成されている。即ち、図中１５が孤立
パターン領域を示し、１６かパターン隣接領域を示す。
次に、マスクＩＡを用いてウエノｓｌｌに形成されるパ
ターンを第２６図（Ａ）に示し、マスクＩＡによる光の
干渉状態を検証する。第２６図（Ａ）中、パターン幅ｇ
を０．３５μｍに固定して、ｈを ０．３５μｍ 、
０．４ μｍ 、 ０．５ ａｍ 、 ０．６ μｍ
。
ターンを第２６図（Ａ）に示し、マスクＩＡによる光の
干渉状態を検証する。第２６図（Ａ）中、パターン幅ｇ
を０．３５μｍに固定して、ｈを ０．３５μｍ 、
０．４ μｍ 、 ０．５ ａｍ 、 ０．６ μｍ
。
０．７μｍ、ｏ、ｓμｍ、１．０μｍに変化させるもの
とする。この場合、前述の規則によりパターン幅りが０
．３５μｍ 、 ０．４ 、ｃｚｍ 、 ０．５ μｍ
のパターンが近接する場合のマスクパターンは第２６図
（Ｂ）に示す如く位相シフト層３ａのみで白パターンか
隔てられている。又、パターン幅りか０．６μｍ。
とする。この場合、前述の規則によりパターン幅りが０
．３５μｍ 、 ０．４ 、ｃｚｍ 、 ０．５ μｍ
のパターンが近接する場合のマスクパターンは第２６図
（Ｂ）に示す如く位相シフト層３ａのみで白パターンか
隔てられている。又、パターン幅りか０．６μｍ。
０．７μｍ、０．８μｍ、１．０μｍのパターンがある
程度離隔する場合のマスクパターンは第２６図（Ｃ）に
示す如く白パターンの間に不透明層１４の領域が存在す
る。
程度離隔する場合のマスクパターンは第２６図（Ｃ）に
示す如く白パターンの間に不透明層１４の領域が存在す
る。
ここて、ウェハ上のパターン幅りが０．３５μｍとする
。先ず、第２６図（Ｂ）のマスク寸法ａを０．５５μｍ
（レチクル寸法２．７５ａｍ ） 、 ｂを０．
１５μｍ （レチクル寸法０．７５μｍ ） 、
ｃを０．１５μｍ（レチクル寸法０．７５μｍ）とした
場合の光強度分布を第２７図（Ａ）に示す。一方、従来
の第１７図（Ｂ）におけるマスク寸法ｅを０．３５μｍ
（レチクル寸法１．７５μｍ ） 、 ｆを０．３
５ μｍ （レチクル寸法１．７５μｍ）した場合の
光強度分布を第２７図（Ｂ）に示す。両者を比較するに
、本実施例で得られる光強度は約８５％であるのに対し
、従来における光強度は約５５％であり、本実施例では
コントラストが向上されていることがわかる。
。先ず、第２６図（Ｂ）のマスク寸法ａを０．５５μｍ
（レチクル寸法２．７５ａｍ ） 、 ｂを０．
１５μｍ （レチクル寸法０．７５μｍ ） 、
ｃを０．１５μｍ（レチクル寸法０．７５μｍ）とした
場合の光強度分布を第２７図（Ａ）に示す。一方、従来
の第１７図（Ｂ）におけるマスク寸法ｅを０．３５μｍ
（レチクル寸法１．７５μｍ ） 、 ｆを０．３
５ μｍ （レチクル寸法１．７５μｍ）した場合の
光強度分布を第２７図（Ｂ）に示す。両者を比較するに
、本実施例で得られる光強度は約８５％であるのに対し
、従来における光強度は約５５％であり、本実施例では
コントラストが向上されていることがわかる。
以下、パターン幅りが０．４μｍのときの光強度分布を
第２８図に、ｈが０．５μｍのときの光強度分布を第２
９図に、ｈが０．６μｍのときの光強度分布を第３０図
に、ｈが０．７μｍのときの光強度分布を第３１図に、
ｈが０．８μｍのときの光強度分布を第３２図に、ｈが
１．０μｍのときの光強度分布を第３３図にそれぞれ示
す。第２８図〜第３３図からも明らかなように、本実施
例によれば従来例に比べて光強度が大きくなり、コント
ラストも向上する。
第２８図に、ｈが０．５μｍのときの光強度分布を第２
９図に、ｈが０．６μｍのときの光強度分布を第３０図
に、ｈが０．７μｍのときの光強度分布を第３１図に、
ｈが０．８μｍのときの光強度分布を第３２図に、ｈが
１．０μｍのときの光強度分布を第３３図にそれぞれ示
す。第２８図〜第３３図からも明らかなように、本実施
例によれば従来例に比べて光強度が大きくなり、コント
ラストも向上する。
上記パターン幅りに対する第２５図（Ａ）に示す孤立パ
ターン１５のパターン寸法を表に示す。
ターン１５のパターン寸法を表に示す。
表
表からも明らかな如く、光の干渉の影響による孤立パタ
ーン１５のパターン寸法変化は±０．Ｏ１μｍ以内であ
る。従って、パターン寸法の制御をすることは可能であ
るか、より正確にパターン寸法を制御するには、第２６
図（Ｂ）、（Ｃ）におけるパターン幅ａ、ｂ、ｃ、ｉの
値を変化させれば良い。
ーン１５のパターン寸法変化は±０．Ｏ１μｍ以内であ
る。従って、パターン寸法の制御をすることは可能であ
るか、より正確にパターン寸法を制御するには、第２６
図（Ｂ）、（Ｃ）におけるパターン幅ａ、ｂ、ｃ、ｉの
値を変化させれば良い。
次に、本実施例をコンタクト・ホールパターンに適用す
る場合の一例を説明する。第３４図（Ａ）は０．３５μ
ｍのコンタクト・ホールを形成する場合のマスクＩＡを
示している。前述の規則に従うと、透明基板層２の露出
部の輻ａは０．５５μｍであり、位相シフト層３ａの輻
すは０．１５μｍである。この場合の光強度を第３５図
（Ａ）に示す。
る場合の一例を説明する。第３４図（Ａ）は０．３５μ
ｍのコンタクト・ホールを形成する場合のマスクＩＡを
示している。前述の規則に従うと、透明基板層２の露出
部の輻ａは０．５５μｍであり、位相シフト層３ａの輻
すは０．１５μｍである。この場合の光強度を第３５図
（Ａ）に示す。
一方、位相シフトを行わない場合のマスクを第３４図（
Ｂ）に示す。透明基板層２の露出部の大きさ１は０．３
５μｍである。この場合の光強度を第３５図（Ｂ）に示
す。第３５図に示す如く、本実施例を適用することによ
りコンタクト・ホールのコントラストを大幅に向上する
ことができる。
Ｂ）に示す。透明基板層２の露出部の大きさ１は０．３
５μｍである。この場合の光強度を第３５図（Ｂ）に示
す。第３５図に示す如く、本実施例を適用することによ
りコンタクト・ホールのコントラストを大幅に向上する
ことができる。
次に、本発明になるマスクの製造方法の第３及び第４実
施例を夫々第３６図及び第３７図と共に説明する。第３
６図及び第３７図中、第６図及び第７図と実質的に同じ
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
施例を夫々第３６図及び第３７図と共に説明する。第３
６図及び第３７図中、第６図及び第７図と実質的に同じ
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
第３６図（Ａ）に示す透明基板層２は、例えば石英から
なる。この透明基板層２上に、例えば厚さ５０〜８０ｎ
ｍクロムからなる不透明層１４を第３６図（Ｂ）に示す
如く形成する。そして、不透明層１４上に、例えばＥＢ
レジストからなるレジスト材料３を塗布し、ＥＢ描画、
現像、工・ソチング、レジスト剥離からなる通常のマス
ク製造工程（図示せず）を行う。その後、不透明層１４
のパターン２０を第３６図（Ｃ）に示す如く形成する。
なる。この透明基板層２上に、例えば厚さ５０〜８０ｎ
ｍクロムからなる不透明層１４を第３６図（Ｂ）に示す
如く形成する。そして、不透明層１４上に、例えばＥＢ
レジストからなるレジスト材料３を塗布し、ＥＢ描画、
現像、工・ソチング、レジスト剥離からなる通常のマス
ク製造工程（図示せず）を行う。その後、不透明層１４
のパターン２０を第３６図（Ｃ）に示す如く形成する。
このパターン２０上に再びＥＢレジストからなるレジス
ト材料３を塗布し、ＥＢ描画、現像の工程により第３６
図（Ｄ）に示すレジスト！＜ターン４を形成する。更に
、このレジスト層くターン４上に、例えば厚さ０．３８
８μｍの酸化シリコンからなる位相シフト層３ａを第３
６図（Ｅ）に示す如く形成する。次に、レジスト材料３
を剥離剤で剥離することにより、不透明層１４と位相シ
フト層３ａのマスクパターン層５が第３６図（Ｆ）に示
す如く形成される。
ト材料３を塗布し、ＥＢ描画、現像の工程により第３６
図（Ｄ）に示すレジスト！＜ターン４を形成する。更に
、このレジスト層くターン４上に、例えば厚さ０．３８
８μｍの酸化シリコンからなる位相シフト層３ａを第３
６図（Ｅ）に示す如く形成する。次に、レジスト材料３
を剥離剤で剥離することにより、不透明層１４と位相シ
フト層３ａのマスクパターン層５が第３６図（Ｆ）に示
す如く形成される。
第３７図の実施例では、第３６図（Ａ）〜（Ｃ）と同様
の工程により透明基板層２上に厚さ５０〜８０ｎｍのク
ロムからなる不透明層１４のパターン２０が第３７図（
Ａ）に示す如く形成される。そして、パターン２０上に
後述する酸化膜のプラズマ・エツチングを行う際のスト
ッパーとなるストッパー層２１を第３７図（Ｂ）に示す
如く形成する。
の工程により透明基板層２上に厚さ５０〜８０ｎｍのク
ロムからなる不透明層１４のパターン２０が第３７図（
Ａ）に示す如く形成される。そして、パターン２０上に
後述する酸化膜のプラズマ・エツチングを行う際のスト
ッパーとなるストッパー層２１を第３７図（Ｂ）に示す
如く形成する。
ストッパー層２１は、例えば４フツ化炭素（ＣＦ、’）
によるプラズマ・エツチングに耐性のある酸化アルミニ
ウムの薄膜をスパッタ等でパターン２０上に形成するこ
とにより得られる。このストッパー層２１上に、例えば
酸化シリコンからなる位相シフト層３ａを第３７図（Ｃ
）に示す如く所望の厚さでスパッタ等により形成する。
によるプラズマ・エツチングに耐性のある酸化アルミニ
ウムの薄膜をスパッタ等でパターン２０上に形成するこ
とにより得られる。このストッパー層２１上に、例えば
酸化シリコンからなる位相シフト層３ａを第３７図（Ｃ
）に示す如く所望の厚さでスパッタ等により形成する。
この所望の厚さは、１８０度の位相シフトを行わせるた
めに０．３８８μｍ （（３）式）に設定される。こ
の位相シフト層３ａ上に、例えばＥＢレジストからなる
レジスト材料３を塗布し、ＥＢ描画、現像の工程により
第３７図（Ｄ）に示すレジストパターン４を形成する。
めに０．３８８μｍ （（３）式）に設定される。こ
の位相シフト層３ａ上に、例えばＥＢレジストからなる
レジスト材料３を塗布し、ＥＢ描画、現像の工程により
第３７図（Ｄ）に示すレジストパターン４を形成する。
そして、ＣＦ４プラズマにより露出している位相シフト
層３ａをエツチングし、レジスト剥離により位相シフト
層３ａによる位相シフト用のマスクパターン層５が第３
７図（Ｅ）に示す如く形成される。
層３ａをエツチングし、レジスト剥離により位相シフト
層３ａによる位相シフト用のマスクパターン層５が第３
７図（Ｅ）に示す如く形成される。
次に、本発明になるマスクの製造方法の第５実施例を第
３８図と共に説明する。本実施例では、第３８図（Ｅ）
に示す本発明になるマスクの第３実施例を製造する。マ
スクの第３実施例は、ガラス基板の位相シフトパターン
に対応する領域が転写される設計パターンより深く堀り
込まれて光の位相をシフトする構成の例えば１μｍ幅の
設計（転写）パターンを有する。
３８図と共に説明する。本実施例では、第３８図（Ｅ）
に示す本発明になるマスクの第３実施例を製造する。マ
スクの第３実施例は、ガラス基板の位相シフトパターン
に対応する領域が転写される設計パターンより深く堀り
込まれて光の位相をシフトする構成の例えば１μｍ幅の
設計（転写）パターンを有する。
第３８図（Ａ）中、通常通り合成石英からなり厚さ２〜
３閣程度のガラス基板３１上に不透明層としてスパッタ
リング等により厚さ５００〜１０００人程度のクロム変
長ｒ）層３２を形成する。又、通常のＥＢ露光を用いる
リソグラフィによりこのＣｒ層３２に例えば０．３５μ
ｍ輻の設計パターンの場合は０．８５μｍ幅の開孔パタ
ーン３３を形成する。
３閣程度のガラス基板３１上に不透明層としてスパッタ
リング等により厚さ５００〜１０００人程度のクロム変
長ｒ）層３２を形成する。又、通常のＥＢ露光を用いる
リソグラフィによりこのＣｒ層３２に例えば０．３５μ
ｍ輻の設計パターンの場合は０．８５μｍ幅の開孔パタ
ーン３３を形成する。
次に、第３８図（Ｂ）中、上記基板３１上にＥＢ露光の
際のチャージアップを防止するための導電層３４を形成
する。導電層３４は、例えばモリブデンシリサイド（Ｍ
ｏＳｉ、）をスパッタリング等により２００〜３００人
程度の厚さ変長形成して得られる。その後、基板３１上
にネガ型のＥＢレジスト層３５を塗布し、プリベークを
行った後、前記Ｃｒ３２の開孔パターン３３のほぼ中央
部上に輻０．５５μｍのパターンをＥＢ露光する。３５
Ａは露光されたレジスト層を示す。
際のチャージアップを防止するための導電層３４を形成
する。導電層３４は、例えばモリブデンシリサイド（Ｍ
ｏＳｉ、）をスパッタリング等により２００〜３００人
程度の厚さ変長形成して得られる。その後、基板３１上
にネガ型のＥＢレジスト層３５を塗布し、プリベークを
行った後、前記Ｃｒ３２の開孔パターン３３のほぼ中央
部上に輻０．５５μｍのパターンをＥＢ露光する。３５
Ａは露光されたレジスト層を示す。
次に、通常の現像を行って設計パターン形成領域上に露
光されたレジスト層３５Ａを第３８図ＣＣ’）に示す如
く選択的に残留させ、次いてレジスト層３５Ａをマスク
にして表出する導電層（ＭｏＳ Ｌ層）３４を４塩化炭
素（Ｃ（１，）と酸素（０２）の混合ガスによるドライ
エツチング処理により選択的に除去する。
光されたレジスト層３５Ａを第３８図ＣＣ’）に示す如
く選択的に残留させ、次いてレジスト層３５Ａをマスク
にして表出する導電層（ＭｏＳ Ｌ層）３４を４塩化炭
素（Ｃ（１，）と酸素（０２）の混合ガスによるドライ
エツチング処理により選択的に除去する。
第３８図（Ｄ）においては、レジスト層３５ＡとＣｒ層
３２とをマスクにして位相シフトパターンに対応して表
出するガラス基板３１の上面を４７フ化炭素（ＣＦ４）
と０２の混合ガスを用いたりアクティブイオンエツチン
グ（ＲＩＥ）処理によりエツチングする。ガラス基板３
１の上面と同一面を有する０、５５μｍ幅のパターン３
６の両側にそれより低い上面を有する０、１５μｍ幅の
位相シフトパターン３７Ａ及び３７Ｂを形成する。なお
位相シフトパターン３７Ａ、３７Ｂの透過光の位相を設
計パターン３６を透過する光に対して １８０度シフト
させるためのエツチング深さＤは、このマスクか波長λ
＝ ３６５ｎｍを存するｉ線による露光で用いられ、ガ
ラスの屈折率ｎ＝１．５４であることから前記（１）式
によって約０．３６μｍとなる。
３２とをマスクにして位相シフトパターンに対応して表
出するガラス基板３１の上面を４７フ化炭素（ＣＦ４）
と０２の混合ガスを用いたりアクティブイオンエツチン
グ（ＲＩＥ）処理によりエツチングする。ガラス基板３
１の上面と同一面を有する０、５５μｍ幅のパターン３
６の両側にそれより低い上面を有する０、１５μｍ幅の
位相シフトパターン３７Ａ及び３７Ｂを形成する。なお
位相シフトパターン３７Ａ、３７Ｂの透過光の位相を設
計パターン３６を透過する光に対して １８０度シフト
させるためのエツチング深さＤは、このマスクか波長λ
＝ ３６５ｎｍを存するｉ線による露光で用いられ、ガ
ラスの屈折率ｎ＝１．５４であることから前記（１）式
によって約０．３６μｍとなる。
次に、第３８図（Ｅ）において、通常のアッシング処理
によりレジスト層３５Ａを除去し、その下部のＭｏ５１
ｗ層３４をＣＣｆ４とＯ３との混合ガスによるドライエ
ツチング処理により除去して本発明の第３実施例である
マスクＩＣが完成する。
によりレジスト層３５Ａを除去し、その下部のＭｏ５１
ｗ層３４をＣＣｆ４とＯ３との混合ガスによるドライエ
ツチング処理により除去して本発明の第３実施例である
マスクＩＣが完成する。
第３９図は、第３８図（Ｅ）に示すマスクＩＣに対応さ
せてマスクＩＣを透過する光の位相プロファイルを示す
。同図中、ｉａは中央部パターン３６の透過光、ｉｂは
位相シフトパターン３７Ａ。
せてマスクＩＣを透過する光の位相プロファイルを示す
。同図中、ｉａは中央部パターン３６の透過光、ｉｂは
位相シフトパターン３７Ａ。
３７Ｂの透過光を示す。
マスクＩＣは、位相シフトパターンをバタ一二シグする
際にネガ型のレジストを用いたことによって、位相シフ
トパターンか深く堀り込まれた構造になっている。しか
し、ポジ型のレジストを用いた場合には、本実施例とは
逆に中央部が位相シフトパターンより深く堀り込まれた
本発明になるマスクの第４実施例が第３８図とほぼ同じ
工程により形成される。
際にネガ型のレジストを用いたことによって、位相シフ
トパターンか深く堀り込まれた構造になっている。しか
し、ポジ型のレジストを用いた場合には、本実施例とは
逆に中央部が位相シフトパターンより深く堀り込まれた
本発明になるマスクの第４実施例が第３８図とほぼ同じ
工程により形成される。
次に、本発明になるマスクの製造方法の第６実施例を第
４０図と共に説明する。本実施例では、第４０図（Ｃ）
に示すマスクＩＤを製造する。第４０図中、第３８図と
同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
４０図と共に説明する。本実施例では、第４０図（Ｃ）
に示すマスクＩＤを製造する。第４０図中、第３８図と
同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
第４０図（Ａ）中、ガラス基板３１上に形成したＣｒ層
３２に０．８５μｍ幅の開孔パターン３３を形成する。
３２に０．８５μｍ幅の開孔パターン３３を形成する。
この基板３１上にチャージアップ防止用のＭｏＳｉｘ層
３４を形成した後、この基板３１上にポジ型ＥＢレジス
ト層３８を形成する。
３４を形成した後、この基板３１上にポジ型ＥＢレジス
ト層３８を形成する。
次いて、このレジスト層３８の前記Ｃｒ層３２の開孔パ
ターン３３の中央部上に設計パターンのＥＢ露光を行う
。３８Ａは、露光領域を示す。
ターン３３の中央部上に設計パターンのＥＢ露光を行う
。３８Ａは、露光領域を示す。
次に、第４０図（Ｂ）中、現像によりレジスト層３８の
露光領域３８Ａを除去し、このレジスト層３８の開孔３
９を介してＣＣｌ ａと０□との混合ガスによるドライ
エツチングにより表出するＭｏＳｉ２層３４を除去する
。又、ＣＦ、と０２との混合ガスによるＲＩＥ処理によ
り開孔３９内に表出するガラス基板３１の上面を第３８
図の場合と同様に約０．３６μｍの深さＤまでエツチン
グする。
露光領域３８Ａを除去し、このレジスト層３８の開孔３
９を介してＣＣｌ ａと０□との混合ガスによるドライ
エツチングにより表出するＭｏＳｉ２層３４を除去する
。又、ＣＦ、と０２との混合ガスによるＲＩＥ処理によ
り開孔３９内に表出するガラス基板３１の上面を第３８
図の場合と同様に約０．３６μｍの深さＤまでエツチン
グする。
第４０図（Ｃ）において、レジスト層３８をアッシング
処理で除去し、次いでレジスト層３８の下部にあったＭ
ｏＳｉｘ層３４をＣＣｌ ４と０、との混合ガスによる
ドライエツチング処理により除去する。これにより、マ
スクＩＤが完成する。
処理で除去し、次いでレジスト層３８の下部にあったＭ
ｏＳｉｘ層３４をＣＣｌ ４と０、との混合ガスによる
ドライエツチング処理により除去する。これにより、マ
スクＩＤが完成する。
第４１図は、第４０図（Ｃ）に示すマスクＩＤに対応指
せてマスクＩＤを透過する光の位相プロファイルを示す
。同図中、Ｉｃは中央部パターン４０の透過光、ｉｄは
位相シフトパターン４１Ａ。
せてマスクＩＤを透過する光の位相プロファイルを示す
。同図中、Ｉｃは中央部パターン４０の透過光、ｉｄは
位相シフトパターン４１Ａ。
４１Ｂの透過光を示す。
次に、本発明になるマスクの製造方法の第７実施例を第
４２図と共に説明する。同図（Ａ）は、例えばガラス又
は溶融石英からなる透明基板５■を示す。同図（Ｂ）に
示す如く、例えばシリコン酸化膜である位相シフト層５
２を透明基板５１上に形成する。位相シフト層５２は、
気相成長（ＣＶＤ）法、スパッタやスピン・オン・グラ
ス（ＳＯＧ）法により形成される。本実施例では、位相
シフト層５２は光の位相を反転するために３９００人の
膜厚を有する。
４２図と共に説明する。同図（Ａ）は、例えばガラス又
は溶融石英からなる透明基板５■を示す。同図（Ｂ）に
示す如く、例えばシリコン酸化膜である位相シフト層５
２を透明基板５１上に形成する。位相シフト層５２は、
気相成長（ＣＶＤ）法、スパッタやスピン・オン・グラ
ス（ＳＯＧ）法により形成される。本実施例では、位相
シフト層５２は光の位相を反転するために３９００人の
膜厚を有する。
第４２図（Ｃ）では、不透明層５３を位相シフト層５２
上に形成する。不透明層５３は例えばクロム（Ｃｒ）か
らなり、Ｃｒを用いた場合Ｃｒの膜厚は例えば７００〜
１０００人である。
上に形成する。不透明層５３は例えばクロム（Ｃｒ）か
らなり、Ｃｒを用いた場合Ｃｒの膜厚は例えば７００〜
１０００人である。
次に、ＥＢレジストの塗布、ＥＢ描画、現像及び不透明
層５３のエツチング処理を行い、第４２図（Ｄ）に示す
不透明層のパターン５３ａを形成する。
層５３のエツチング処理を行い、第４２図（Ｄ）に示す
不透明層のパターン５３ａを形成する。
不透明層のパターン５３ａはマスクとして用いられ、第
４２図（Ｅ）に示す如く位相シフト層５２をエツチング
により除去する。本実施例では位相シフト層５２が酸化
膜であるため、エツチングとしてはＣＦ、とＣＨＦ、ど
の混合ガスを用いたＲＩＥを用いる。
４２図（Ｅ）に示す如く位相シフト層５２をエツチング
により除去する。本実施例では位相シフト層５２が酸化
膜であるため、エツチングとしてはＣＦ、とＣＨＦ、ど
の混合ガスを用いたＲＩＥを用いる。
次に、第４２図（Ｆ）に示す如＜ＥＢレジスト層５４の
塗布、ＥＢ描画処理及び現像処理を行って不透明層５３
の不要な部分５３ｂを露出させる。
塗布、ＥＢ描画処理及び現像処理を行って不透明層５３
の不要な部分５３ｂを露出させる。
最後に、ＥＢレジスト層５４は除去され、不透明層５３
の不要な部分５３ｂをエツチングにより除去することに
より第４２図（Ｇ）に示す本発明になるマスクの第５実
施例である、マスクＩＥが完成する。第４２図（Ｈ）は
、第４２図（Ｇ）に対応するマスクＩＥの平面図である
。
の不要な部分５３ｂをエツチングにより除去することに
より第４２図（Ｇ）に示す本発明になるマスクの第５実
施例である、マスクＩＥが完成する。第４２図（Ｈ）は
、第４２図（Ｇ）に対応するマスクＩＥの平面図である
。
次に、本発明になるマスクの製造方法の第８実施例第４
３図と共に説明する。同図中、第４２図と実質的に同じ
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。第４３
図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のステップは夫々第４２図（
Ａ）、（Ｃ）。
３図と共に説明する。同図中、第４２図と実質的に同じ
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。第４３
図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のステップは夫々第４２図（
Ａ）、（Ｃ）。
（Ｄ）のステップに対応しているが、本実施例では位相
シフト層５２が省略されている。
シフト層５２が省略されている。
第４３図（Ｄ）において、不透明層のパターン５３ａは
マスクとして用いられ、透明基板５１かエツチングによ
り除去される。エツチングとしては例えばＣＦ、とＣＨ
Ｆ、との混合ガスを用いたＲＩＥを用い、透明基板５１
か所定の深さまでエツチングされる。光の位相を反転す
る場合、本実施例ては所定の深さは３９００人である。
マスクとして用いられ、透明基板５１かエツチングによ
り除去される。エツチングとしては例えばＣＦ、とＣＨ
Ｆ、との混合ガスを用いたＲＩＥを用い、透明基板５１
か所定の深さまでエツチングされる。光の位相を反転す
る場合、本実施例ては所定の深さは３９００人である。
第４３図（Ｅ）では、ＥＢレジスト層５４の塗布、ＥＢ
描画及び現像処理を行って不透明層５３の不要な部分５
３ｂを露出させる。
描画及び現像処理を行って不透明層５３の不要な部分５
３ｂを露出させる。
最後に、ＥＢレジスト層５４は除去され、不透明層５３
の不要な部分５３ｂをエツチングにより除去することに
より第４３図（Ｆ）に示すマスクＩＣが完成する。第４
３図（Ｇ）は、第４３図（Ｆ）に対応するマスクＩＣの
平面図である。
の不要な部分５３ｂをエツチングにより除去することに
より第４３図（Ｆ）に示すマスクＩＣが完成する。第４
３図（Ｇ）は、第４３図（Ｆ）に対応するマスクＩＣの
平面図である。
マスクの製造方法の第７及び第８実施例によれば、不透
明層を位相シフト層又は透明基板をエツチングする際の
マスクとして利用するため、セルファラインにより不透
明層のパターンと位相シフトパターンとの間の位置ずれ
を防ぐことができる。
明層を位相シフト層又は透明基板をエツチングする際の
マスクとして利用するため、セルファラインにより不透
明層のパターンと位相シフトパターンとの間の位置ずれ
を防ぐことができる。
次に、本発明になるマスクの製造方法の第９実施例を第
４４図と共に説明する。同図中、第４３図と実質的に同
じ部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
４４図と共に説明する。同図中、第４３図と実質的に同
じ部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
第４４図（Ａ）において、透明基板５１上に不透明層５
３を形成し、ＥＢレジスト層（図示せず）を不透明層５
３上に塗布した後、ＥＢ描画によりパターンを形成する
。このパターンを現像して、エツチングにより不透明層
５３をバターニングする。不透明層５３は例えばＣｒか
らなり、スパッタにより透明基板５Ｉ上に形成される。
３を形成し、ＥＢレジスト層（図示せず）を不透明層５
３上に塗布した後、ＥＢ描画によりパターンを形成する
。このパターンを現像して、エツチングにより不透明層
５３をバターニングする。不透明層５３は例えばＣｒか
らなり、スパッタにより透明基板５Ｉ上に形成される。
バターニング後はＥＢレジストを除去する。
第４４図（Ｂ）においては、不透明層５３のパターン５
３ｃをマスクとして用いることにより透明基板５１を所
定の深さまでエツチングする。
３ｃをマスクとして用いることにより透明基板５１を所
定の深さまでエツチングする。
エツチング条件は、平行平板電極型の高周波励起（１３
，５６°ＭＨｚ ）のＲＩＥ装置により露出している透
明基板５１をエツチングする。エツチングは、例えば約
０．１Ｗ／ｃｄのパワー及びＯｏｌ 〜０．０５Ｔｏｒ
ｒの圧力でＣＦ、又はＣＨＦ、とＯ７との混合ガスをエ
ッチャントガスとして使用して行われる。エツチングの
深さか、λ／２（ｎ−１）となるようにエンド・ポイン
ト・ディテクタで検出しなから制御する。λ＝ ０．３
６５μｍの場合、λ／２（ｎ−１）＝０．３９μｍとな
る。
，５６°ＭＨｚ ）のＲＩＥ装置により露出している透
明基板５１をエツチングする。エツチングは、例えば約
０．１Ｗ／ｃｄのパワー及びＯｏｌ 〜０．０５Ｔｏｒ
ｒの圧力でＣＦ、又はＣＨＦ、とＯ７との混合ガスをエ
ッチャントガスとして使用して行われる。エツチングの
深さか、λ／２（ｎ−１）となるようにエンド・ポイン
ト・ディテクタで検出しなから制御する。λ＝ ０．３
６５μｍの場合、λ／２（ｎ−１）＝０．３９μｍとな
る。
第４４図（Ｃ）では、透明基板５１のエツチング後に透
明基板５１及びパターン５３ｃ上にポジ型レジスト層５
５（例えば０ＦＰＲ−８００）を約１．０μｍの膜厚て
塗布し、１００℃でプリベークする。
明基板５１及びパターン５３ｃ上にポジ型レジスト層５
５（例えば０ＦＰＲ−８００）を約１．０μｍの膜厚て
塗布し、１００℃でプリベークする。
第４４図（Ｄ）では、透明基板５１の裏面からレジスト
感光領域の光、例えば波長４３６ｎｍて４゜〜６０ｍＪ
／ａｉの単色光を全面照射して透明基板５１上のレジス
ト層５５のみを感光させる。その後、透明基板５１をＴ
Ｍ Ａ Ｈ２，３８％の水溶液に４０秒浸漬して現像
処理を行うことにより、パターン５３ｃ上にのみレジス
ト層５５か残る。更に、リンス処理及び乾燥処理か行わ
れる。
感光領域の光、例えば波長４３６ｎｍて４゜〜６０ｍＪ
／ａｉの単色光を全面照射して透明基板５１上のレジス
ト層５５のみを感光させる。その後、透明基板５１をＴ
Ｍ Ａ Ｈ２，３８％の水溶液に４０秒浸漬して現像
処理を行うことにより、パターン５３ｃ上にのみレジス
ト層５５か残る。更に、リンス処理及び乾燥処理か行わ
れる。
レジストパターン形成の後に、不透明層５３のパターン
５３ｃをサイドエツチングにより第４４図（Ｅ）に示す
如く一部除去する。サイドエツチングの量は、片側で約
０．４〜０．８μｍの不透明層５３か除去されるよう
にエツチング時間により制御する。
５３ｃをサイドエツチングにより第４４図（Ｅ）に示す
如く一部除去する。サイドエツチングの量は、片側で約
０．４〜０．８μｍの不透明層５３か除去されるよう
にエツチング時間により制御する。
最後に、第４４図（Ｆ）では０２アツシングにより不透
明層５３上に残ったレジスト層５５を灰化除去して、第
４０図（Ｃ）に示すマスクＩＤと実質的に同じマスクが
完成する。
明層５３上に残ったレジスト層５５を灰化除去して、第
４０図（Ｃ）に示すマスクＩＤと実質的に同じマスクが
完成する。
次に、本発明になるマスクの製造方法の第１Ｏ実施例を
第４５図と共に説明する。同図中、第４４図と実質的に
同じ部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
第４５図と共に説明する。同図中、第４４図と実質的に
同じ部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
第４５図（Ａ）〜（Ｃ）に示すステップは、第４４図（
Ａ）〜（Ｃ）に示すステップと同じで良い。ただし、第
４５図（Ｂ）では透明基板５１をλ／２（ｎ−１）の深
さまでエツチングする。
Ａ）〜（Ｃ）に示すステップと同じで良い。ただし、第
４５図（Ｂ）では透明基板５１をλ／２（ｎ−１）の深
さまでエツチングする。
λ＝ ０．３６５μｍの場合は、λ／２（ｎ−１）＝０
．３９μｍとなる。
．３９μｍとなる。
第４５図（Ｄ）においては、第４５図（Ｄ）と共に説明
した如く、透明基板５１の裏面からレジスト感光領域の
光を全面照射して透明基板５１上のレジスト層５５のみ
を感光して現像処理により除去する。本実施例では、オ
ーバー露出する、現像をオーバーに行う、あるいは現像
乾燥後に短時間のアッシングを行なうことにより不透明
層５３を一部露出させる。
した如く、透明基板５１の裏面からレジスト感光領域の
光を全面照射して透明基板５１上のレジスト層５５のみ
を感光して現像処理により除去する。本実施例では、オ
ーバー露出する、現像をオーバーに行う、あるいは現像
乾燥後に短時間のアッシングを行なうことにより不透明
層５３を一部露出させる。
次に、第４５図（Ｅ）に示す如く、レジスト層５５をエ
ツチング用マスクとして露出している不透明層５３をエ
ツチングにより除去する。
ツチング用マスクとして露出している不透明層５３をエ
ツチングにより除去する。
第４５図（Ｆ）では、０２アツシングにより不透明層５
３上に残ったレジスト層５５を灰化除去して、マスクＩ
Ｄと実質的に同じマスクが完成する。
３上に残ったレジスト層５５を灰化除去して、マスクＩ
Ｄと実質的に同じマスクが完成する。
次に、本発明になるマスクの製造方法の第１１実施例を
第４６図と共に説明する。同図中、第４４図と実質的に
同じ部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
第４６図と共に説明する。同図中、第４４図と実質的に
同じ部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
第４６図（Ａ）に示すステップは第４４図（Ａ）に示す
ステップと同じて良いか、本実施例ては透明基板５Ｉの
エツチングを行うことなく第４６図（Ｂ）に示す如くレ
ジスト層５５を透明基板５１上に形成する。
ステップと同じて良いか、本実施例ては透明基板５Ｉの
エツチングを行うことなく第４６図（Ｂ）に示す如くレ
ジスト層５５を透明基板５１上に形成する。
第４６図（Ｃ）においては、第４４図（Ｄ）のステップ
と同様にして透明基板５１上のレジスト層５５のみを除
去する。その後、本実施例ではレジスト層５５をマスク
として透明基板５１をλ／２（ｎ−１）の深さまでエツ
チングする。λ＝０．３６５ μｍの場合、λ／ ２
（ｎ −１） ＝０．３９μｍである。
と同様にして透明基板５１上のレジスト層５５のみを除
去する。その後、本実施例ではレジスト層５５をマスク
として透明基板５１をλ／２（ｎ−１）の深さまでエツ
チングする。λ＝０．３６５ μｍの場合、λ／ ２
（ｎ −１） ＝０．３９μｍである。
第４６図（Ｄ）では、サイドエツチングにより不透明層
５３のパターン５３ｃの一部を除去する。
５３のパターン５３ｃの一部を除去する。
第４６図（Ｅ）のステップは第４４図（Ｆ）のステップ
と同じで良い。
と同じで良い。
第４４図〜第４６図の実施例によれば、不透明層のパタ
ーンと位相シフト層パターンとの位置合わせの必要がな
いので、パターンの位置ずれのない精度の高いマスクか
製造できる。又、位相シフト層の材質によっては基板と
の密着性や洗浄等に問題が生じることも考えられるが、
これらの実施例では透明基板の一部が位相シフト層とし
て機能するので位相シフト層の材質は問題とならない。
ーンと位相シフト層パターンとの位置合わせの必要がな
いので、パターンの位置ずれのない精度の高いマスクか
製造できる。又、位相シフト層の材質によっては基板と
の密着性や洗浄等に問題が生じることも考えられるが、
これらの実施例では透明基板の一部が位相シフト層とし
て機能するので位相シフト層の材質は問題とならない。
従って、位相シフト層の材質の安定性や耐性を考慮する
必要は全くなくなり、容易に露光装置の解像限界を越え
て微細なパターンを形成することかできる。
必要は全くなくなり、容易に露光装置の解像限界を越え
て微細なパターンを形成することかできる。
次に、本発明になるマスクを用いたパターン形成方法に
ついてより詳細に説明する。第４７図は、マスクの位相
シフト層のエツジを利用したパターン形成方法を説明す
るための図であり、第２図に対応している。第４７図中
、第４図と実質的に同し部分には同一符号を付し、その
説明は省略する。
ついてより詳細に説明する。第４７図は、マスクの位相
シフト層のエツジを利用したパターン形成方法を説明す
るための図であり、第２図に対応している。第４７図中
、第４図と実質的に同し部分には同一符号を付し、その
説明は省略する。
透明基板２上に屈折率ｎ、厚さｔの位相シフト層３ａが
形成され、マスクｌを構成している。マスク１のパター
ンは、結像レンズ系９によって半導体基板（ウェハ）１
１上のホトレジスト層１０に結像される。この際、位相
シフト層３ａのエツジによって所望のパターンを結像さ
せる。
形成され、マスクｌを構成している。マスク１のパター
ンは、結像レンズ系９によって半導体基板（ウェハ）１
１上のホトレジスト層１０に結像される。この際、位相
シフト層３ａのエツジによって所望のパターンを結像さ
せる。
位相シフト層３ａは入射光を透過させるが、空気ないし
は真空とは異なった屈折率ｎを有することにより、透過
光に位相シフトを与える。位相シフト量Ｓは ５＝（ｎ−１）ｔ／λ （ラジアン表示の場合は２π（ｎ−１）ｔ／λ）となる
。以下位相シフト量Ｓがπ（逆位相）であるとして説明
する。
は真空とは異なった屈折率ｎを有することにより、透過
光に位相シフトを与える。位相シフト量Ｓは ５＝（ｎ−１）ｔ／λ （ラジアン表示の場合は２π（ｎ−１）ｔ／λ）となる
。以下位相シフト量Ｓがπ（逆位相）であるとして説明
する。
マスク１を透過した光は、第４７図中中段に示すように
、光の電気ベクトルＥが位相シフト層３ａのパターンに
対応して逆相に位相を変化させている。このような光の
電気ベクトルＥの分布を有する光がホトレジスト層１０
に入射して吸収されると、その時の光強度分布はＥ２に
比例するので、図中下段に示すように位相変化の場所で
細い幅の黒パターンＰＢを形成する。即ち、光の電気ベ
クトルＥが、図中中段に示すように、符号を反転させて
いる場合、電気ベクトルＥがＯになる点がある。得られ
る光強度Ｐの分布は電気ベクトルＥの二乗に比例するの
で、Ｅ＝０の点でＰの最小値は０になる。従って、明確
な黒パターンが得られる。
、光の電気ベクトルＥが位相シフト層３ａのパターンに
対応して逆相に位相を変化させている。このような光の
電気ベクトルＥの分布を有する光がホトレジスト層１０
に入射して吸収されると、その時の光強度分布はＥ２に
比例するので、図中下段に示すように位相変化の場所で
細い幅の黒パターンＰＢを形成する。即ち、光の電気ベ
クトルＥが、図中中段に示すように、符号を反転させて
いる場合、電気ベクトルＥがＯになる点がある。得られ
る光強度Ｐの分布は電気ベクトルＥの二乗に比例するの
で、Ｅ＝０の点でＰの最小値は０になる。従って、明確
な黒パターンが得られる。
一般的に位相シフト層３ａが透過光に対して位相変化を
与えると、その位相変化か空間的に分布したパターンが
得られる。位相変化か逆相の時は、位相変化する位置で
の光強度Ｐは常に０てあり、時間積分してもＯである。
与えると、その位相変化か空間的に分布したパターンが
得られる。位相変化か逆相の時は、位相変化する位置で
の光強度Ｐは常に０てあり、時間積分してもＯである。
そこで位相シフト層３ａのエツジ部分では、光強度が０
になる。位相変化が逆相以外の時は、時間によって電気
ベクトルＥが同符号になったり逆符号になったりし、時
間積分した光強度は０にならない。
になる。位相変化が逆相以外の時は、時間によって電気
ベクトルＥが同符号になったり逆符号になったりし、時
間積分した光強度は０にならない。
このような位相シフト層のエツジ部分を使った結像の例
を第４８図（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
を第４８図（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
第４８図（Ａ）は、位相シフト層かπ（逆相）の位相シ
フトを与える場合の光強度分布を示す。
フトを与える場合の光強度分布を示す。
図中、位相シフトπの領域が、横軸０．０より左の領域
に相当し、右側の位相シフト０の開口部分に０．０の位
置で接している。第４８図（Ａ）は、このような位相シ
フト層の１つの縁の部分の光強度分布を示す。位相シフ
ト層の端に対応するパターン中央部では光強度がほぼ０
まて減少している。このような結像原理による場合、従
来の解像力を越えた線パターンを得ることか可能である
。
に相当し、右側の位相シフト０の開口部分に０．０の位
置で接している。第４８図（Ａ）は、このような位相シ
フト層の１つの縁の部分の光強度分布を示す。位相シフ
ト層の端に対応するパターン中央部では光強度がほぼ０
まて減少している。このような結像原理による場合、従
来の解像力を越えた線パターンを得ることか可能である
。
又、位相シフト層のエツジ部分の位相差が１８０゜±３
０°であれば同様の効果が得られる。
０°であれば同様の効果が得られる。
第４８図（Ｂ）は、位相シフト層がπ／２の位相シフト
を与える場合の光強度分布を示す。位相シフトがπ／２
の場合は、位相シフト層を透過した部分と開口部分を透
過した部分の光の位相か逆相になる時と同相になる時と
があり、時間的に積分をした時に光強度の最小値が０に
はならない。
を与える場合の光強度分布を示す。位相シフトがπ／２
の場合は、位相シフト層を透過した部分と開口部分を透
過した部分の光の位相か逆相になる時と同相になる時と
があり、時間的に積分をした時に光強度の最小値が０に
はならない。
図示の場合、光強度の最小値は約０．５以上の値を取り
、均一部分での光強度的１．０の半分程度となっている
。現像レベルをこの光強度の最小値以下にとれば、図中
のパターンは無視された現像が行える。位相シフト層の
エツジ部分の位相差が９０°±１５°であれば、通常の
現像条件（現像レベル３５％）ではパターンは無視され
形成されない。また、現像レベルを光強度の最小値と均
一値の間にとれば、中央部分でパターンが現像される。
、均一部分での光強度的１．０の半分程度となっている
。現像レベルをこの光強度の最小値以下にとれば、図中
のパターンは無視された現像が行える。位相シフト層の
エツジ部分の位相差が９０°±１５°であれば、通常の
現像条件（現像レベル３５％）ではパターンは無視され
形成されない。また、現像レベルを光強度の最小値と均
一値の間にとれば、中央部分でパターンが現像される。
次に、本発明になるマスクを用いたパターン形成方法の
第４実施例を第４９図と共に説明する。
第４実施例を第４９図と共に説明する。
第４９図（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例によるループ形状
のパターン形成を説明するための図である。
のパターン形成を説明するための図である。
第４９図（Ａ）はマスクパターンを示す。透明基板から
形成される開口部６０の上にマスク６１が形成されてい
る。マスク６１は、入射光の半波長の光路差に相当する
位相シフト量を有し、透過光に対してπの位相シフトを
与える。このようなマスクパターンを結像した結果は、
第４９図（Ｂ）に示すようになる。開口部６０又は位相
シフト層６１のみを結像した部分は一定の光強度を有し
、画面上白になる。開口部６０と位相シフト層６１の境
界の部分に黒パターン６２が形成される。即ち、開口部
６０を透過した光と位相シフト層６１を透過した光とが
干渉によって混合すると、逆位相が互いにキャンセルし
あうことにより光強度が０になり黒パターンが形成され
る。
形成される開口部６０の上にマスク６１が形成されてい
る。マスク６１は、入射光の半波長の光路差に相当する
位相シフト量を有し、透過光に対してπの位相シフトを
与える。このようなマスクパターンを結像した結果は、
第４９図（Ｂ）に示すようになる。開口部６０又は位相
シフト層６１のみを結像した部分は一定の光強度を有し
、画面上白になる。開口部６０と位相シフト層６１の境
界の部分に黒パターン６２が形成される。即ち、開口部
６０を透過した光と位相シフト層６１を透過した光とが
干渉によって混合すると、逆位相が互いにキャンセルし
あうことにより光強度が０になり黒パターンが形成され
る。
位相シフト層６１を酸化シリコン膜で形成して水銀ラン
プのｉ線を光として用いる場合は、位相シフト層６１の
屈折率は約１．４７であり、屈折率約１．００の空気に
対して約０．４７の屈折率差を有する。
プのｉ線を光として用いる場合は、位相シフト層６１の
屈折率は約１．４７であり、屈折率約１．００の空気に
対して約０．４７の屈折率差を有する。
半波長の光路差を形成する酸化シリコン膜の厚みは約０
．３８８μｍである。干渉による合成光の振幅をキャン
セルするには、逆位相が最も効果的であるか、必ずしも
逆位相でなくても、例えば±３０％以内の範囲で効果的
な光強度の低下を得ることができる。
．３８８μｍである。干渉による合成光の振幅をキャン
セルするには、逆位相が最も効果的であるか、必ずしも
逆位相でなくても、例えば±３０％以内の範囲で効果的
な光強度の低下を得ることができる。
第４９図に示すマスクパターンのように、位相シフトの
ない開口部上に位相シフトπを有する位相シフト層６１
を形成すると、位相シフト層６１の縁部に相当する部分
に黒パターンが形成される。
ない開口部上に位相シフトπを有する位相シフト層６１
を形成すると、位相シフト層６１の縁部に相当する部分
に黒パターンが形成される。
この場合、黒パターンは閉じたループ形状となる。
第５０図（Ａ）、（Ｂ）は、開いた形状（線分）を形成
するためのマスクパターンとその結像パターンを示す。
するためのマスクパターンとその結像パターンを示す。
第５０図（Ａ）はマスクパターンの形状を示す。
開口部６０の上に、その−辺が対象とする線分を形成す
る位相シフト層６１が形成され、位相シフト層６１の残
りの（不要な）端部に隣接させて位相シフトがπ／２で
ある位相シフト層６４が形成されている。即ち、位相シ
フトかπの位相シフト層６１の４辺の内、１辺６ｔａは
位相シフトか０の領域との境界を形成し、結像パターン
において第５０図（Ｂ）に示すような黒パターン６５を
発生させる。その他の辺６１ｂ、６１ｃ、６１ｄは、位
相シフトがπ／２である位相シフト層６４と接している
ので、そのエツジを横切る時の位相変化はπ／２となり
、エツジ部での光強度の低下が小さい。位相シフト層６
４の周囲の辺も位相シフトの量はπ／２であり、同様に
光強度の低下が小さい。現像レベルを調整することによ
って、黒パターン６５のみを残すことができる。白と黒
のレベルの中間に１つの灰レベルを形成する場合を説明
したが、中間調を２レベル以上用いてもよ“い。
る位相シフト層６１が形成され、位相シフト層６１の残
りの（不要な）端部に隣接させて位相シフトがπ／２で
ある位相シフト層６４が形成されている。即ち、位相シ
フトかπの位相シフト層６１の４辺の内、１辺６ｔａは
位相シフトか０の領域との境界を形成し、結像パターン
において第５０図（Ｂ）に示すような黒パターン６５を
発生させる。その他の辺６１ｂ、６１ｃ、６１ｄは、位
相シフトがπ／２である位相シフト層６４と接している
ので、そのエツジを横切る時の位相変化はπ／２となり
、エツジ部での光強度の低下が小さい。位相シフト層６
４の周囲の辺も位相シフトの量はπ／２であり、同様に
光強度の低下が小さい。現像レベルを調整することによ
って、黒パターン６５のみを残すことができる。白と黒
のレベルの中間に１つの灰レベルを形成する場合を説明
したが、中間調を２レベル以上用いてもよ“い。
このように、位相シフトの量が異なる位相シフト層を複
数種類用いることによって、開いた形状の線分等のパタ
ーンを形成することができる。
数種類用いることによって、開いた形状の線分等のパタ
ーンを形成することができる。
第５１図（Ａ）、（Ｂ）は、点のパターンを形成するた
めのマスクパターンと結像パターンを示す。
めのマスクパターンと結像パターンを示す。
第５１図（Ａ）において、開口部６０の上に位相シフト
かπである位相シフト層６１が形成され、その１つの頂
点部分を除いて、位相シフトかπ／２である位相シフト
層６４が取り囲んでいる。即ち、位相シフト層６１は、
その１つの頂点部分においてのみ開口部６０と接してい
る。このようなマスクパターンを結像すると、第５１図
（Ｂ）に示すように、位相シフト層６１と開口部６０と
が接する部分にのみ黒パターン６６を形成することがで
きる。位相シフト層６１と位相シフト層６４との境界は
、位相シフト量がπ／２であるので、黒パターン６６の
部分と比べると光強度の低下は少ない。又、位相シフト
層６４の外周部分も位相シフト量がπ／２であり、光強
度の低下は同様に少ない。このため、黒パターン６６の
みをパターンとして現像し、他の中間調のパターンは白
パターンとして扱うことができる。
かπである位相シフト層６１が形成され、その１つの頂
点部分を除いて、位相シフトかπ／２である位相シフト
層６４が取り囲んでいる。即ち、位相シフト層６１は、
その１つの頂点部分においてのみ開口部６０と接してい
る。このようなマスクパターンを結像すると、第５１図
（Ｂ）に示すように、位相シフト層６１と開口部６０と
が接する部分にのみ黒パターン６６を形成することがで
きる。位相シフト層６１と位相シフト層６４との境界は
、位相シフト量がπ／２であるので、黒パターン６６の
部分と比べると光強度の低下は少ない。又、位相シフト
層６４の外周部分も位相シフト量がπ／２であり、光強
度の低下は同様に少ない。このため、黒パターン６６の
みをパターンとして現像し、他の中間調のパターンは白
パターンとして扱うことができる。
以上、１本の線状のパターンを形成する場合を説明した
が、以下に交差部を有するパターンの形成について説明
する。
が、以下に交差部を有するパターンの形成について説明
する。
第５２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、交差する線のパタ
ーンを形成するマスクパターンと結像パターンを示す。
ーンを形成するマスクパターンと結像パターンを示す。
第５２図（Ａ）は、第１のマスクパターンを示す。交差
する線によって分割される領域に対応させて、平面を４
つの象限に分割し、その第１の象限に位相シフトのない
開口部６０を設け、開口部６０に隣接する２つの象限に
位相シフトπの位相シフト層６１を設け、残る１つの象
限には、位相シフトが２πである他の位相シフト層６７
を設ける。即ち、各象限間の境界は、位相シフトπを伴
っている。
する線によって分割される領域に対応させて、平面を４
つの象限に分割し、その第１の象限に位相シフトのない
開口部６０を設け、開口部６０に隣接する２つの象限に
位相シフトπの位相シフト層６１を設け、残る１つの象
限には、位相シフトが２πである他の位相シフト層６７
を設ける。即ち、各象限間の境界は、位相シフトπを伴
っている。
第５２図（Ｂ）は、第２のマスクパターンを示す。第５
２図（Ａ）同様、平面が４つの象限に分割され、第１の
象限に位相シフトのない開口部６０、それに隣接する２
つの象限に位相シフトがπである位相シフト層６１が設
けられ、残る１つの象限に位相シフトが０である他の開
口部６８が設けられる。この場合も、隣接する象限間に
おいては、位相シフトπが生じている。
２図（Ａ）同様、平面が４つの象限に分割され、第１の
象限に位相シフトのない開口部６０、それに隣接する２
つの象限に位相シフトがπである位相シフト層６１が設
けられ、残る１つの象限に位相シフトが０である他の開
口部６８が設けられる。この場合も、隣接する象限間に
おいては、位相シフトπが生じている。
このようなマスクパターンを結像させると、第５２図（
Ｃ）に示すような結像パターンか得られる。即ち、−様
な位相を有する部分は白パターンとして結像され、πの
位相シフトを伴う部分か黒パターン６９として結像され
る。
Ｃ）に示すような結像パターンか得られる。即ち、−様
な位相を有する部分は白パターンとして結像され、πの
位相シフトを伴う部分か黒パターン６９として結像され
る。
なお、直線が交差する場合を図示して説明したか、交差
する線は直線に限らず如何なる曲線であってもよい。
する線は直線に限らず如何なる曲線であってもよい。
第５３図（Ａ）、（Ｂ）は、１つの直線に対して他の直
線が突き当たりそこで終端する１字型パターンを形成す
る場合のマスクパターンと結像パターンを示す。
線が突き当たりそこで終端する１字型パターンを形成す
る場合のマスクパターンと結像パターンを示す。
第５３図（Ａ）において、位相シフトか０である開口部
６０に隣接して、位相シフトがπである位相シフト層６
１ａ、６１ｂか形成される。又、位相シフト層６１ａの
上に、位相シフトかＯである開口部６８を設けてその間
の位相シフトがπである境界を形成する。これらの境界
は、πの位相シフトを伴うので、第５３図（Ｂ）に示す
ように、結像した場合には黒パターンを形成する。また
、位相シフト層６１ｂと６８とか直接隣接するとその境
界かπの位相シフトを伴い黒パターンとして結像されて
しまうのて、その中間に位相シフトかπ／２である位相
シフト層７１を形成する。即ち、位相シフト層７１の境
界ではπ／２の位相シフトのみが生じるので、光強度の
低下は比較的小さい。
６０に隣接して、位相シフトがπである位相シフト層６
１ａ、６１ｂか形成される。又、位相シフト層６１ａの
上に、位相シフトかＯである開口部６８を設けてその間
の位相シフトがπである境界を形成する。これらの境界
は、πの位相シフトを伴うので、第５３図（Ｂ）に示す
ように、結像した場合には黒パターンを形成する。また
、位相シフト層６１ｂと６８とか直接隣接するとその境
界かπの位相シフトを伴い黒パターンとして結像されて
しまうのて、その中間に位相シフトかπ／２である位相
シフト層７１を形成する。即ち、位相シフト層７１の境
界ではπ／２の位相シフトのみが生じるので、光強度の
低下は比較的小さい。
現像閾値を調整することにより、このような光強度の低
下は白パターンとして現像することかできる。この結果
、第５３図（Ｂ）に示すような、黒パターン７２が結像
される。
下は白パターンとして現像することかできる。この結果
、第５３図（Ｂ）に示すような、黒パターン７２が結像
される。
なお、第５３図（Ａ）のマスクパターンにおいて、開口
部６８と位相シフト層６１ｂとの間にギャップがある場
合を示したか、このようなギャップはある程度以下のも
のであればよい。
部６８と位相シフト層６１ｂとの間にギャップがある場
合を示したか、このようなギャップはある程度以下のも
のであればよい。
半導体装置等においては、配線パターンの途中にコンタ
クトをするための幅広の領域を設けること等か行われる
。このような配線パターンを作るためのマスクパターン
及び結像パターンを第５４図（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
クトをするための幅広の領域を設けること等か行われる
。このような配線パターンを作るためのマスクパターン
及び結像パターンを第５４図（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
第５４図（Ａ）においては、位相シフト０の開口部６０
と位相シフトπの位相ソフト層６■とが接して直線状の
境界を形成し、境界の中央部において開口部６０内に位
相シフトπの位相シフト層７５、位相シフト層６１中に
位相シフト０の開口部７４が形成されている。開口部７
４と位相シフト層７５とは共に矩形の形状を有し、その
境界は開口部６０と位相シフト層６１との間の境界と共
に１つの直線状に配列されている。図中実線で示した全
ての境界かπの位相変化を伴う境界である。
と位相シフトπの位相ソフト層６■とが接して直線状の
境界を形成し、境界の中央部において開口部６０内に位
相シフトπの位相シフト層７５、位相シフト層６１中に
位相シフト０の開口部７４が形成されている。開口部７
４と位相シフト層７５とは共に矩形の形状を有し、その
境界は開口部６０と位相シフト層６１との間の境界と共
に１つの直線状に配列されている。図中実線で示した全
ての境界かπの位相変化を伴う境界である。
第５４図（Ｂ）においては、各領域を画定する境界は第
５４図（Ａ）と同様に形成されている。
５４図（Ａ）と同様に形成されている。
但し、第５４図（Ａ）で開口部７４であった部分が、位
相シフトか２πである位相シフト層７６に置換されてい
る。第５４図（Ａ）同様、水平方向の直線の上下領域間
にはπの位相シフトが形成されている。また、中央部に
は、矩形状の位相シフトπの境界が形成されている。
相シフトか２πである位相シフト層７６に置換されてい
る。第５４図（Ａ）同様、水平方向の直線の上下領域間
にはπの位相シフトが形成されている。また、中央部に
は、矩形状の位相シフトπの境界が形成されている。
第５４［Ｊ （Ｃ）は、他のマスクパターンを示す。
水平方向の直線によって大きく２つの領域に分離され、
その上部においては、右側に位相シフトなしの開口部６
０か配置され、左側には位相シフトπの位相ソフト層６
１か形成され、両者が限られた長さにおいて互いに接し
ている。また、図中上部には、両領域間に中間の位相シ
フトπ／２を有する位相シフト層７７か形成されている
。中央線の下部には、上部と対称的な構造か形成されて
いる。即ち、開口部６０の下には、位相シフトπの位相
シフト層６１か形成され、位相シフト層６１の下には位
相シフトなしの開口部６８か形成され、限られた長さに
おいて互いに接している。中間の位相シフトπ／２を有
する位相シフト層７７はこれらの両頭域６１．６８の中
間に形成されている。
その上部においては、右側に位相シフトなしの開口部６
０か配置され、左側には位相シフトπの位相ソフト層６
１か形成され、両者が限られた長さにおいて互いに接し
ている。また、図中上部には、両領域間に中間の位相シ
フトπ／２を有する位相シフト層７７か形成されている
。中央線の下部には、上部と対称的な構造か形成されて
いる。即ち、開口部６０の下には、位相シフトπの位相
シフト層６１か形成され、位相シフト層６１の下には位
相シフトなしの開口部６８か形成され、限られた長さに
おいて互いに接している。中間の位相シフトπ／２を有
する位相シフト層７７はこれらの両頭域６１．６８の中
間に形成されている。
全体として、πの位相シフトを伴う境界か水平方向の直
線に沿って形成される他、中央部垂直の線分部分にも形
成されている。
線に沿って形成される他、中央部垂直の線分部分にも形
成されている。
第５４図（Ｄ）は、第５４図（Ａ）、 （Ｂ）。
（Ｃ）に示すようなマスクパターンを結像させた場合の
結像パターンを示す。即ち、中央部分で輻を太くされた
領域を有する黒パターン７８が結像される。
結像パターンを示す。即ち、中央部分で輻を太くされた
領域を有する黒パターン７８が結像される。
なお、第５２図（Ａ）、 （Ｂ）、第５３図（Ａ）、
第５４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のマスクパターンにお
いてラインの長さを有限長にする場合は不要な部分にπ
／２等の中間レベルの位相シフトを持つ領域を形成すれ
ばよい。
第５４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のマスクパターンにお
いてラインの長さを有限長にする場合は不要な部分にπ
／２等の中間レベルの位相シフトを持つ領域を形成すれ
ばよい。
以上、種々の結像パターンを形成するためのマスクパタ
ーンについて説明したか、以下それらの内幾つかについ
て数値計算によってどのような光強度プロフィールが得
られるかについて説明する。
ーンについて説明したか、以下それらの内幾つかについ
て数値計算によってどのような光強度プロフィールが得
られるかについて説明する。
なお、計算においては、波長３６５ ｎｍの光を用い、
開口数Ｎ Ａ ＝ ０．５０の結像系レンズとパーシャ
ルコヒーレンシーσ＝ ０．５０の照明系レンズを用い
た。
開口数Ｎ Ａ ＝ ０．５０の結像系レンズとパーシャ
ルコヒーレンシーσ＝ ０．５０の照明系レンズを用い
た。
第５５図（Ａ）〜（Ｃ）は、交差する線のパターンの例
を示す。
を示す。
第５５図（Ａ）は、交差する線のパターン及びそのサン
ブリンク領域を示す概略図である。第５２図（Ｂ）に示
すマスクパターンを採用し、図中右側に示す方向にｘ、
ｙ、ｚ軸の座標を用いる。
ブリンク領域を示す概略図である。第５２図（Ｂ）に示
すマスクパターンを採用し、図中右側に示す方向にｘ、
ｙ、ｚ軸の座標を用いる。
又、破線で示す領域をサンプリング領域としてその領域
内における光強度をモデルに従って算出した。第５５図
（Ｂ）は、第５５図（Ａ）に示すサンプリング領域内に
おける光強度プロフィールを３次元モデル的に示したグ
ラフである。位相シフトπを伴う境界部分に深い谷か形
成されていることが図から明確に理解されよう、第５５
図（Ａ）に示す下半分の部分については図示していない
か、対称的な構造となることは当業者に自明であろう。
内における光強度をモデルに従って算出した。第５５図
（Ｂ）は、第５５図（Ａ）に示すサンプリング領域内に
おける光強度プロフィールを３次元モデル的に示したグ
ラフである。位相シフトπを伴う境界部分に深い谷か形
成されていることが図から明確に理解されよう、第５５
図（Ａ）に示す下半分の部分については図示していない
か、対称的な構造となることは当業者に自明であろう。
このような光強度プロフィールを光強度に対する等高線
て表すと、第５５図（Ｃ）に示すようになる。即ち、図
中Ｘ方向に延びる下辺及び中央部分をＸ方向に延びる部
分に光強度最低の領域か形成され、これらの領域に隣接
して次第に光強度が増加する部分か形成される。
て表すと、第５５図（Ｃ）に示すようになる。即ち、図
中Ｘ方向に延びる下辺及び中央部分をＸ方向に延びる部
分に光強度最低の領域か形成され、これらの領域に隣接
して次第に光強度が増加する部分か形成される。
次に、第５４図（Ａ）に示す配線パターンの例の光強度
を示す。第５６図（Ａ）は、第５４図（Ａ）の型のマス
クパターンを示し、そのサンプリング領域を破線で示す
。また、図中右部分に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の座標
を用いる。
を示す。第５６図（Ａ）は、第５４図（Ａ）の型のマス
クパターンを示し、そのサンプリング領域を破線で示す
。また、図中右部分に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の座標
を用いる。
第５６図は（Ｂ）はサンプリング領域内の光強度プロフ
ィールを示す。Ｘ方向に沿って細い谷が形成され、Ｘ＝
０の領域付近において谷部か広がっている。このプロフ
ィールをＸＹ平面に投影すると、第５６図（Ｃ）に示す
ようになる。中央部で幅の広がった谷部か形成されてい
ることが図から明確に分かる。
ィールを示す。Ｘ方向に沿って細い谷が形成され、Ｘ＝
０の領域付近において谷部か広がっている。このプロフ
ィールをＸＹ平面に投影すると、第５６図（Ｃ）に示す
ようになる。中央部で幅の広がった谷部か形成されてい
ることが図から明確に分かる。
第５７図（Ａ）〜（Ｃ）は、第５４図（Ｃ）に示す配線
用マスクパターンを用いた場合を示す図である。
用マスクパターンを用いた場合を示す図である。
第５７図（Ａ）は、マスクパターンとそのサンプリング
領域を示す。図中中央の水平軸上には、位相シフト０の
開口部６０と位相シフトπの位相シフト層６１とがその
一部を接して形成され、その間に位相シフトがπ／２の
位相シフト層７７が形成されている。又、開口部６０の
上辺は、水平方向と角度θ、をなしている。位相シフト
層（中間領域）７７の２辺は、角度θ、をなしている。
領域を示す。図中中央の水平軸上には、位相シフト０の
開口部６０と位相シフトπの位相シフト層６１とがその
一部を接して形成され、その間に位相シフトがπ／２の
位相シフト層７７が形成されている。又、開口部６０の
上辺は、水平方向と角度θ、をなしている。位相シフト
層（中間領域）７７の２辺は、角度θ、をなしている。
更に、位相シフト層６１の上辺は、水平方向と角度θ、
をなしている。水平軸の下方には、対称的に開口部６０
に接して位相シフトπの位相シフト層６１が形成され、
位相シフト層６１の下に位相シフト０の開口部６８か形
成されている。又、位相シフト層７７と対称的な位置に
他の位相シフト層７７か形成されている。中央部の開口
部６０゜６８と位相シフト層６１とか接する狭い領域の
幅をＷｌとする。このサンプルにおいては、０１０２２
０３２６０度とし、Ｗ１＝０．２μｍとした。
をなしている。水平軸の下方には、対称的に開口部６０
に接して位相シフトπの位相シフト層６１が形成され、
位相シフト層６１の下に位相シフト０の開口部６８か形
成されている。又、位相シフト層７７と対称的な位置に
他の位相シフト層７７か形成されている。中央部の開口
部６０゜６８と位相シフト層６１とか接する狭い領域の
幅をＷｌとする。このサンプルにおいては、０１０２２
０３２６０度とし、Ｗ１＝０．２μｍとした。
このようなマスクパターンを用いて形成した結像パター
ンを第５７図（Ｂ）、（Ｃ）に示す。破線で示す領域か
サンプリング領域である。
ンを第５７図（Ｂ）、（Ｃ）に示す。破線で示す領域か
サンプリング領域である。
第５７図（Ｂ）はサンプリング領域内の光強度プロフィ
ールを示す。図中、Ｘ方向に深い谷か形成され、その中
央部において、Ｘ方向に谷か延びており、さらに分岐す
る浅い谷か形成されていることか分かる。
ールを示す。図中、Ｘ方向に深い谷か形成され、その中
央部において、Ｘ方向に谷か延びており、さらに分岐す
る浅い谷か形成されていることか分かる。
第５７図（Ｂ）の光強度プロフィールをＸＹ平面上に投
影すると、第５７図（Ｃ）に示すようになる。
影すると、第５７図（Ｃ）に示すようになる。
第５８図（Ａ）〜（Ｃ）は、第５１図（Ａ）に示したマ
スクパターンと類似の構成を有するマスクパターンの例
を示す。図中、右側に位相シフト０の開口部６０か形成
され、左側に先端か三角形状にされた、位相シフトπの
位相シフト層６１が配置され、両者間に輻Ｗ２の接触か
形成されている。又、開口部６０と位相シフト層６１と
の間の中間領域には、位相シフトπ／２の位相シフト層
６４が形成されている。図中破線で囲んだサンプリング
領域について光強度分布を計算した。なお、Ｗ２として
は、０．０８μｍのギャップを設定し、位相シフト層６
１と６４とが形成する２本の境界線の作る角度は６０度
とした。
スクパターンと類似の構成を有するマスクパターンの例
を示す。図中、右側に位相シフト０の開口部６０か形成
され、左側に先端か三角形状にされた、位相シフトπの
位相シフト層６１が配置され、両者間に輻Ｗ２の接触か
形成されている。又、開口部６０と位相シフト層６１と
の間の中間領域には、位相シフトπ／２の位相シフト層
６４が形成されている。図中破線で囲んだサンプリング
領域について光強度分布を計算した。なお、Ｗ２として
は、０．０８μｍのギャップを設定し、位相シフト層６
１と６４とが形成する２本の境界線の作る角度は６０度
とした。
第５８図（Ｂ）は、サンプリング領域内の光強度プロフ
ィールを示し、第５８図（Ｃ）はそのＸＹ千圃面上の投
影を示す。（０，０）付近に長円状の光強度の最少領域
が形成されていることが理解されよう。
ィールを示し、第５８図（Ｃ）はそのＸＹ千圃面上の投
影を示す。（０，０）付近に長円状の光強度の最少領域
が形成されていることが理解されよう。
第５９図（Ａ）、（Ｂ）はライン・アンド・スペースパ
ターンを説明するための図である。
ターンを説明するための図である。
第５９図（Ａ）はライン・アンド・スペースのマスクパ
ターンを示す。位相シフト０の開口領域８０と位相シフ
トπの位相シフト領域８１とか交互に形成されてライン
・アンド・スペースパターンを形成している。例えば、
開口領域８０と位相シフト領域８１とかそれぞれ幅０．
５μｍであるとして結像パターンに形成される光強度プ
ロフィールを計算すると、第５９図（Ｂ）に示すように
なる。開口領域８０と位相シフト領域８１の境界線に相
当する部分に光強度のミニマムが形成されている。なお
、光の波長は３６５μｍ、開口数ＮＡ＝０、５３．パー
シャルコヒーレンシーσ＝ ０．５０とした。
ターンを示す。位相シフト０の開口領域８０と位相シフ
トπの位相シフト領域８１とか交互に形成されてライン
・アンド・スペースパターンを形成している。例えば、
開口領域８０と位相シフト領域８１とかそれぞれ幅０．
５μｍであるとして結像パターンに形成される光強度プ
ロフィールを計算すると、第５９図（Ｂ）に示すように
なる。開口領域８０と位相シフト領域８１の境界線に相
当する部分に光強度のミニマムが形成されている。なお
、光の波長は３６５μｍ、開口数ＮＡ＝０、５３．パー
シャルコヒーレンシーσ＝ ０．５０とした。
第６０図（Ａ）、（Ｂ）は各種サイズの混合したパター
ンを形成する場合を示す。第６０図（Ａ）はマスクパタ
ーンを示す。上段には大きな黒パターンを形成するため
の不透明層（Ｃｒ層）８５と位相シフト層８６との組み
合わせパターンが形成され、中間部には、位相シフト層
自身の像を形成するための位相シフト層８７が形成され
、下部には辺（エツジ）部分で結像パターンを形成する
ための位相シフト層８８か形成されている。
ンを形成する場合を示す。第６０図（Ａ）はマスクパタ
ーンを示す。上段には大きな黒パターンを形成するため
の不透明層（Ｃｒ層）８５と位相シフト層８６との組み
合わせパターンが形成され、中間部には、位相シフト層
自身の像を形成するための位相シフト層８７が形成され
、下部には辺（エツジ）部分で結像パターンを形成する
ための位相シフト層８８か形成されている。
なお、位相シフト層８８の周囲には、不要の辺の結像を
防止するための中間的位相シフトを有する位相シフト層
８９か形成されている。位相シフト層８６，８７．８８
は、位相シフトπを与え、位相シフト層８９は、例えば
位相シフトπ／２を与える。ｉ線用の開口数ＮＡ＝０．
４〜０．６のレンズを用いる場合は、０．５μｍ以上の
パターンは上段に示すパターンのように不透明層８５の
回りに位相シフトπの領域８６を配置して形成する。０
．３〜０．５μｍの黒パターンを形成するには、中段に
示すように、位相シフトπの位相シフト層８７のみのパ
ターンでマスクを形成する。０．２５μｍ以下のパター
ンは位相シフトπの位相シフト層８８と位相シフト０の
開口領域の境界により形成する。
防止するための中間的位相シフトを有する位相シフト層
８９か形成されている。位相シフト層８６，８７．８８
は、位相シフトπを与え、位相シフト層８９は、例えば
位相シフトπ／２を与える。ｉ線用の開口数ＮＡ＝０．
４〜０．６のレンズを用いる場合は、０．５μｍ以上の
パターンは上段に示すパターンのように不透明層８５の
回りに位相シフトπの領域８６を配置して形成する。０
．３〜０．５μｍの黒パターンを形成するには、中段に
示すように、位相シフトπの位相シフト層８７のみのパ
ターンでマスクを形成する。０．２５μｍ以下のパター
ンは位相シフトπの位相シフト層８８と位相シフト０の
開口領域の境界により形成する。
この際、不要の位相シフト層８８の辺は、中間の位相シ
フトを示す位相シフト層８９によって囲んで現像レベル
の調整により結像されないようにする。
フトを示す位相シフト層８９によって囲んで現像レベル
の調整により結像されないようにする。
第６０図（Ｂ）は結像パターンの例を示す。上部には、
不透明層８５と位相シフト領域８６とで形成されるマス
クに対応した黒パターン９１か形成され、中間部には、
位相シフト層６７に対応した黒パターン９２か形成され
、下部には位相シフト層８８と開口領域９０との境界に
対応した細い黒パターン９３か形成される。
不透明層８５と位相シフト領域８６とで形成されるマス
クに対応した黒パターン９１か形成され、中間部には、
位相シフト層６７に対応した黒パターン９２か形成され
、下部には位相シフト層８８と開口領域９０との境界に
対応した細い黒パターン９３か形成される。
フォトリソグラフィを用いてＩＣを製造する場合、結像
レンズ系を用いてレチクルのパターンをウェハ上へ結像
させる。ＩＣパターンの微細化に伴い、結像レンズ系の
開口数ＮＡを大きくして解像力を向上することでＩＣパ
ターンの微細化に対応している。しかし、解像力を向上
させるために結像レンズ系の開口数ＮＡを大きくすると
、焦点深度ＦＤは下記の（４）式に従って小さくなって
しまう。
レンズ系を用いてレチクルのパターンをウェハ上へ結像
させる。ＩＣパターンの微細化に伴い、結像レンズ系の
開口数ＮＡを大きくして解像力を向上することでＩＣパ
ターンの微細化に対応している。しかし、解像力を向上
させるために結像レンズ系の開口数ＮＡを大きくすると
、焦点深度ＦＤは下記の（４）式に従って小さくなって
しまう。
λ
凸を有する表面に対して正確にパターンを形成すること
はできない。
はできない。
そこで、凹凸を有する表面に対しても良好にパターンを
形成することのできる実施例について説明する。第６１
図は、本発明になるマスクの第６実施例を示す。同図中
、第１図と実質的に同じ部分には同一符号を付し、その
説明は省略する。本実施例では、位相シフト層３ａが厚
さＤＩを有するシフタ部分３ａｌと厚さＤ２ （Ｄ２＞
ＤＩ）を有するシフタ部分３ａ２とからなる。この様に
厚さが異なるシフタ部分を設けることにより、露光の際
に結像の焦点位置を任意に制御することができる。
形成することのできる実施例について説明する。第６１
図は、本発明になるマスクの第６実施例を示す。同図中
、第１図と実質的に同じ部分には同一符号を付し、その
説明は省略する。本実施例では、位相シフト層３ａが厚
さＤＩを有するシフタ部分３ａｌと厚さＤ２ （Ｄ２＞
ＤＩ）を有するシフタ部分３ａ２とからなる。この様に
厚さが異なるシフタ部分を設けることにより、露光の際
に結像の焦点位置を任意に制御することができる。
次に、本発明になるマスクを用いたパターン形成方法の
第５実施例を説明する。本実施例では、必要に応じてマ
スクの位相シフト層の厚さを部分的に異ならせる。説明
の便宜上、第１１図に示すマスクＩＡ及び第１４図に示
す光学系を用いてパターン形成をするものとし、位相シ
フト層３ａの厚さと焦点位置のずれ（以下デフォーカス
と言う）との関係を説明する。使用する光、位相シフト
層３ａの材質等は先に説明した実施例と同じである。（
２）式を使って１８０ 、１２０．２４０度の位相シフ
ト量Ｓを得る場合の位相シフト層３ａの厚さｔを計算す
ると、夫々０．３８８ 、０．２５９ 、０．５１７
μｍとなる。
第５実施例を説明する。本実施例では、必要に応じてマ
スクの位相シフト層の厚さを部分的に異ならせる。説明
の便宜上、第１１図に示すマスクＩＡ及び第１４図に示
す光学系を用いてパターン形成をするものとし、位相シ
フト層３ａの厚さと焦点位置のずれ（以下デフォーカス
と言う）との関係を説明する。使用する光、位相シフト
層３ａの材質等は先に説明した実施例と同じである。（
２）式を使って１８０ 、１２０．２４０度の位相シフ
ト量Ｓを得る場合の位相シフト層３ａの厚さｔを計算す
ると、夫々０．３８８ 、０．２５９ 、０．５１７
μｍとなる。
先ず、ｔ ＝０．３８８ μｍで５＝１８０度の場合、
デフォーカス量か０であると光強度分布は第６２図（Ｃ
）に示す如くとなる。しかし、レンズ系９の光軸に沿っ
てウェハＩＩに近づく方向をプラス（＋）方向としてデ
フォーカス量を＋１．０゜十〇、５μｍに設定すると、
光強度分布は夫々第６２図（Ａ）、（Ｂ）に示す如くと
なる。他方、デフォーカス量を−０，５，−１，０μｍ
に設定すると、光強度分布は夫々第６２図（Ｄ）、（Ｅ
）に示す如くとなる。第６２図から、焦点位置かプラス
方向へずれてもマイナス（−）方向へずれても光強度分
布は同じように変化することかわかる。
デフォーカス量か０であると光強度分布は第６２図（Ｃ
）に示す如くとなる。しかし、レンズ系９の光軸に沿っ
てウェハＩＩに近づく方向をプラス（＋）方向としてデ
フォーカス量を＋１．０゜十〇、５μｍに設定すると、
光強度分布は夫々第６２図（Ａ）、（Ｂ）に示す如くと
なる。他方、デフォーカス量を−０，５，−１，０μｍ
に設定すると、光強度分布は夫々第６２図（Ｄ）、（Ｅ
）に示す如くとなる。第６２図から、焦点位置かプラス
方向へずれてもマイナス（−）方向へずれても光強度分
布は同じように変化することかわかる。
次に、ｔ ＝０．２５９ ｔｔｖａで５＝１２０度の場
合にデフォーカス量を＋１．０ 、 ＋０．５ 、
Ｏ，−０，５μｍに設定して得られる光強度分布を夫々
第６３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す。第６
３図から、デフォーカス量が＋０．５μｍの時に最大の
コントラストか得られることかわかる。
合にデフォーカス量を＋１．０ 、 ＋０．５ 、
Ｏ，−０，５μｍに設定して得られる光強度分布を夫々
第６３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す。第６
３図から、デフォーカス量が＋０．５μｍの時に最大の
コントラストか得られることかわかる。
ｔ ＝０．５１７ μｍで５＝２４０°の場合にデフォ
ーカス量を＋０．５ 、 ０．−０．５． −１．０
ｔｔｍに設定して得られる光強度分布を夫々第６４図（
Ａ）。
ーカス量を＋０．５ 、 ０．−０．５． −１．０
ｔｔｍに設定して得られる光強度分布を夫々第６４図（
Ａ）。
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す。第６４図から、デフォ
ーカス量か−０，５μｍの時に最大のコントラストか得
られることがわかる。
ーカス量か−０，５μｍの時に最大のコントラストか得
られることがわかる。
従って、本実施例では位相シフト層の厚さｔを適当に定
めることにより焦点位置を ０．５μｍの範囲で制御す
ることができる。
めることにより焦点位置を ０．５μｍの範囲で制御す
ることができる。
ＩＣの製造工程では、ＩＣの一部の領域の表面が他の部
分より高くなる場合がある。例えば、ダイナミック・ラ
ンダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）においては、ス
タックドキャパシタを用いた場合にメモリセル部が他の
周辺回路部より０．５〜１．０μｍ高くなる。この様な
場合、開口数の大きいレンズを用いて解像限界までパタ
ーン形成しようとすると、前述の如く焦点深度が浅くな
ってしまい、凹凸のあるＩＣの製造への適用は難しい。
分より高くなる場合がある。例えば、ダイナミック・ラ
ンダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）においては、ス
タックドキャパシタを用いた場合にメモリセル部が他の
周辺回路部より０．５〜１．０μｍ高くなる。この様な
場合、開口数の大きいレンズを用いて解像限界までパタ
ーン形成しようとすると、前述の如く焦点深度が浅くな
ってしまい、凹凸のあるＩＣの製造への適用は難しい。
しかし、本実施例によれば、第６５図に示す如くスタッ
クドキャパシタを用いるＤＲＡＭへの適用も可能である
。第６５図中、第１４図及び第６１図と実質的に同じ部
分には同一符号を付し、その説明は省略する。この場合
、ＤＲＡＭの周辺部分のようにＩＣ表面で低い部分は位
相シフト層３ａの薄い方のシフタ部分３ａｌを用いてパ
ターン形成する。従って、ＤＩは０．３８８μｍより薄
くする。例えば、ＤＲＡＭのセル部と周辺回路部とてＩ
Ｊ１ｍ程度の段差かある場合、Ｄ Ｉ ＝０．２５９μ
ｍに設定する。他方、スタックドキャパシタを用いたＤ
ＲＡＭのセル部のようにＩＣ表面で高い部分は位相シフ
ト層３ａの厚い方のシフタ部分３ａ２を用いてパターン
形成する。従って、Ｄ２は、０．３８８μｍより厚くす
る。例えば、セル部か周辺回路部より１μｍ程度高けれ
ば、Ｄ２＝０．５１７μｍに設定する。
クドキャパシタを用いるＤＲＡＭへの適用も可能である
。第６５図中、第１４図及び第６１図と実質的に同じ部
分には同一符号を付し、その説明は省略する。この場合
、ＤＲＡＭの周辺部分のようにＩＣ表面で低い部分は位
相シフト層３ａの薄い方のシフタ部分３ａｌを用いてパ
ターン形成する。従って、ＤＩは０．３８８μｍより薄
くする。例えば、ＤＲＡＭのセル部と周辺回路部とてＩ
Ｊ１ｍ程度の段差かある場合、Ｄ Ｉ ＝０．２５９μ
ｍに設定する。他方、スタックドキャパシタを用いたＤ
ＲＡＭのセル部のようにＩＣ表面で高い部分は位相シフ
ト層３ａの厚い方のシフタ部分３ａ２を用いてパターン
形成する。従って、Ｄ２は、０．３８８μｍより厚くす
る。例えば、セル部か周辺回路部より１μｍ程度高けれ
ば、Ｄ２＝０．５１７μｍに設定する。
この様にして、ＩＣの表面の凹凸に合わせて位相シフト
層の厚さを制御することにより、ＩＣ表面の全ての部分
に焦点を合わせてパターン形成を行うことが可能となる
。
層の厚さを制御することにより、ＩＣ表面の全ての部分
に焦点を合わせてパターン形成を行うことが可能となる
。
上述の如く、本発明では位相シフト層利用してパターン
形成を行う。従って、位相シフト層を適当に配置させた
マスクを用いれば、任意の微細パターンの形成か可能で
ある。第６６図〜第６９図は、夫々マスクを各図（Ａ）
及び対応するパターンを各図（Ｂ）に示す。第６６図〜
第６９図中、９０は不透明層、９１は位相シフト層、９
２は窓である。
形成を行う。従って、位相シフト層を適当に配置させた
マスクを用いれば、任意の微細パターンの形成か可能で
ある。第６６図〜第６９図は、夫々マスクを各図（Ａ）
及び対応するパターンを各図（Ｂ）に示す。第６６図〜
第６９図中、９０は不透明層、９１は位相シフト層、９
２は窓である。
以上の実施例においては、パーシャルコヒーレンシーσ
は０．５としたが、これに限定されるものてはなく、０
．３≦σ≦０．７の範囲であれば良い。
は０．５としたが、これに限定されるものてはなく、０
．３≦σ≦０．７の範囲であれば良い。
又、マスクを用いて露光を行う際に用いる光はｉ線に限
定されるものではない。更に、光は透明基板の位相シフ
ト層が設けられている側から照射しても反対側から照射
しても良い。透明基板及び位相シフト層の材質も実施例
のものに限定されるものてはない。例えば、透明基板は
露光に用いる光に対して透明であれば良い。又、位相シ
フト層は例えばｓ ｉ ０２ 、Ａｆ２０ｘ 、ＭｇＦ
ｔ等からなる。
定されるものではない。更に、光は透明基板の位相シフ
ト層が設けられている側から照射しても反対側から照射
しても良い。透明基板及び位相シフト層の材質も実施例
のものに限定されるものてはない。例えば、透明基板は
露光に用いる光に対して透明であれば良い。又、位相シ
フト層は例えばｓ ｉ ０２ 、Ａｆ２０ｘ 、ＭｇＦ
ｔ等からなる。
更に、各実施例におけるマスクとは、レチクルを含むも
のである。従って、本発明になるマスクを用いたパター
ン形成方法は半導体装置のパターン形成に限られず、マ
スクやレチクルのパターン形成にも適用し得ることは言
うまでもない。
のである。従って、本発明になるマスクを用いたパター
ン形成方法は半導体装置のパターン形成に限られず、マ
スクやレチクルのパターン形成にも適用し得ることは言
うまでもない。
以上本発明を実施例により説明したか、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形か可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。
の主旨に従い種々の変形か可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。
本発明によれば、位相シフト層を効果的に用いることに
より従来の解像力を越えて幅の狭いパターンを結像する
ことができ、微細なパターンを解像度を向上させて形成
することかできると共に、パターンデータを簡略化でき
るので、実用的には極めて有用である。
より従来の解像力を越えて幅の狭いパターンを結像する
ことができ、微細なパターンを解像度を向上させて形成
することかできると共に、パターンデータを簡略化でき
るので、実用的には極めて有用である。
第１図は本発明の原理説明図、
第２図は位相シフト層の１つのエツジ部分での光強度を
説明するための図、 第３図は位相シフト層の両エツジ部分での光強度を説明
するための図、 第４図はマスクの第１実施例を用いた露光に使われる光
学系の概略構成図、 第５図はマスクを用いたパターン形成方法の第１実施例
を説明するための図、 第６図はマスクの製造方法の第１実施例を説明する工程
図、 第７図はマスクの製造方法の第２実施例を説明する工程
図、 第８図はマスクパターン平面図、 第９図は第８図の光強度分布を説明する図、第１０図は
マスクを用いたパターン形成方法の第２実施例を説明す
るだめの図、 第１１図はマスクの第２実施例を示す断面図、第１２図
は位相シフト層の１つのエツジ部分での光強度を説明す
るための図、 第１３°図は位相シフト層の両エツジ部分での光強度を
説明するための図、 第１４図はマスクを用いたパターン形成方法の第３実施
例を説明するための図、 第１５図は第１Ｉ図におけるパターンを説明するための
図、 第１６図は第１５図における光強度分布を説明する図、 第１７図はマスクの第２実施例をライン・アンド・スペ
ースパターンに適用した場合の説明図、第１８図は寸法
変換量ａと位相シフト層の幅すを変化させた場合の光強
度分布を説明する図、第１９図は第１７図に対応する従
来の光強度分布を説明する図、 第２０図は第１７図においてＫｒＦエキシマレーザ−を
用いた場合の光強度分布を説明する図、第２１図は第１
１図の一部を示す図、 第２２図は第１５図における光強度分布を説明する図、 第２３図は白地に黒パターンを形成する場合の説明図、 第２４図は第２３図における光強度分布を説明する図、 第２５図はマスクの第２実施例をＩＣパターン形式に適
用した場合の説明図、 第２６図は第１１図におけるパターンの一部を示す図、 第２７図〜第３３図は夫々パターン幅りか０．３゜０．
４ 、０．５ 、０．６ 、０．７ 、０．８ 、１．
０μｍの場合の光強度分布を説明する図、 第３４図はマスクの第２実施例をコンタクト・ホールパ
ターン形成に適用した場合の説明図、第３５図は第３４
図の光強度分布を説明する図、第３６図〜第３８図は夫
々マスクの製造方法の第３〜５実施例を説明する工程図
、 第３９図は第３８図（Ｅ）に示すマスクを透過する光の
位相プロファイルを示す図、 第４０図はマスクの製造方法の第６実施例を説明する工
程図、 第４１図は第４０図（Ｃ）に示すマスクを透過する光の
位相プロファイルを示す図、 第４２図〜第４６図は夫々マスクの製造方法の第７〜第
１１実施例を説明する工程図、第４７図はマスクを用い
たパターン形成方法を説明する図、 第４８図は位相シフト層のエツジ部分を使った結像を説
明する光強度分布図、 第４９図〜第６０図は夫々マスクを用いたパターン形成
方法の第４実施例を説明するための図であって、 第４９図はループ形状パターンを説明する図、第５０図
は開いた形状のパターンを説明する図、第５１図は点の
パターンを説明する図、第５２図は交差する線のパター
ンを説明する図、第５３図は丁字形パターンを説明する
図、第５４図は配線パターンを説明する図、第５５図は
交差するパターンを説明する図、第５６図及び第５７図
は夫々配線パターンを説明する図、 第５８図は長円パターンを説明する図、第５９図はライ
ン・アンド・スペースパターンを説明する図、 第６０図は各種サイズの混合パターンを説明する図、 第６１図はマスクの第６実施例を示す断面図、第６２図
〜第６４図は夫々異なる厚さの位相シフト層を設けた場
合の光強度分布を説明する図、第６５図はマスクを用い
たパターン形成方法の第５実施例を説明する図、 第６６図〜第６９図は夫々本発明により形成し得るパタ
ーンの例を示す図、 第７０図は不透明層を設けた従来のマスクを示す断面図
、 第７１図は第７０図のマスクを用いてパターン形成を行
う光学系の構成図、 第７２図は従来のパターン形成方法を説明する図、 第７３図は従来例における光強度分布を説明する図、 第７４図は位相シフト層を有しネガ形レジストを用いる
従来のマスクの製造方法の工程図、第７５図は第７４図
（ｄ）に示すマスクを透過する光の位相プロファイルを
示す図、 第７６図はポジ形レジストを用いて製造される位相シフ
ト層を有するマスクの断面図、第７７図は第７６図に示
すマスクを透過する光の位相プロファイルを示す図であ
る。 第１図〜第６９図において、 １はマスク、 ２．５１は透明基板、 ３ａ、５２は位相シフト、 ３はレジスト材料、 ４はレジストパターン、 ５はマスクパターン層、 ６は光源、 ８はレンズ系、 ９は結像レンズ系、 ０はホトレジスト、 １はウェハ、 ２はアルミニウム薄膜層、 ３は領域、 ４．５３は不透明層、 ５は大パターン領域、 ｌ６は微細パターン領域、 ２０はパターン、 ２１はストッパー層、 ３Ｉはガラス基板、 ３２はＣｒ層、 ３３は開孔パターン、 ３４はＭＯ３Ｉ層、 ３５はネガ形ＥＢレジスト層、 ３６．４０は設計パターン、 ３７Ａ、３７Ｂ、４１Ａ、４１Ｂは位相シフトパターン
、 ３８はポジ形ＥＢレジスト層、 ３９は開孔、 ５３ａはパターン、 ５４はＥＢレジスト層、 ５５はレジスト、 ６０．６８は開口層、 ６１はマスク、 ６２．６５，６６．６９，７２．７８は黒パターン、 ６４．６７．７１，７５．７６．７７は位相シフト、 ８０は開口領域、 ８１は位相シフト領域、 ８５はクロムマスク、 ８６．８７．８８．８９は位相シフト層、９０は開口部
、 ９１．９２．９３は黒パターンを示す。
説明するための図、 第３図は位相シフト層の両エツジ部分での光強度を説明
するための図、 第４図はマスクの第１実施例を用いた露光に使われる光
学系の概略構成図、 第５図はマスクを用いたパターン形成方法の第１実施例
を説明するための図、 第６図はマスクの製造方法の第１実施例を説明する工程
図、 第７図はマスクの製造方法の第２実施例を説明する工程
図、 第８図はマスクパターン平面図、 第９図は第８図の光強度分布を説明する図、第１０図は
マスクを用いたパターン形成方法の第２実施例を説明す
るだめの図、 第１１図はマスクの第２実施例を示す断面図、第１２図
は位相シフト層の１つのエツジ部分での光強度を説明す
るための図、 第１３°図は位相シフト層の両エツジ部分での光強度を
説明するための図、 第１４図はマスクを用いたパターン形成方法の第３実施
例を説明するための図、 第１５図は第１Ｉ図におけるパターンを説明するための
図、 第１６図は第１５図における光強度分布を説明する図、 第１７図はマスクの第２実施例をライン・アンド・スペ
ースパターンに適用した場合の説明図、第１８図は寸法
変換量ａと位相シフト層の幅すを変化させた場合の光強
度分布を説明する図、第１９図は第１７図に対応する従
来の光強度分布を説明する図、 第２０図は第１７図においてＫｒＦエキシマレーザ−を
用いた場合の光強度分布を説明する図、第２１図は第１
１図の一部を示す図、 第２２図は第１５図における光強度分布を説明する図、 第２３図は白地に黒パターンを形成する場合の説明図、 第２４図は第２３図における光強度分布を説明する図、 第２５図はマスクの第２実施例をＩＣパターン形式に適
用した場合の説明図、 第２６図は第１１図におけるパターンの一部を示す図、 第２７図〜第３３図は夫々パターン幅りか０．３゜０．
４ 、０．５ 、０．６ 、０．７ 、０．８ 、１．
０μｍの場合の光強度分布を説明する図、 第３４図はマスクの第２実施例をコンタクト・ホールパ
ターン形成に適用した場合の説明図、第３５図は第３４
図の光強度分布を説明する図、第３６図〜第３８図は夫
々マスクの製造方法の第３〜５実施例を説明する工程図
、 第３９図は第３８図（Ｅ）に示すマスクを透過する光の
位相プロファイルを示す図、 第４０図はマスクの製造方法の第６実施例を説明する工
程図、 第４１図は第４０図（Ｃ）に示すマスクを透過する光の
位相プロファイルを示す図、 第４２図〜第４６図は夫々マスクの製造方法の第７〜第
１１実施例を説明する工程図、第４７図はマスクを用い
たパターン形成方法を説明する図、 第４８図は位相シフト層のエツジ部分を使った結像を説
明する光強度分布図、 第４９図〜第６０図は夫々マスクを用いたパターン形成
方法の第４実施例を説明するための図であって、 第４９図はループ形状パターンを説明する図、第５０図
は開いた形状のパターンを説明する図、第５１図は点の
パターンを説明する図、第５２図は交差する線のパター
ンを説明する図、第５３図は丁字形パターンを説明する
図、第５４図は配線パターンを説明する図、第５５図は
交差するパターンを説明する図、第５６図及び第５７図
は夫々配線パターンを説明する図、 第５８図は長円パターンを説明する図、第５９図はライ
ン・アンド・スペースパターンを説明する図、 第６０図は各種サイズの混合パターンを説明する図、 第６１図はマスクの第６実施例を示す断面図、第６２図
〜第６４図は夫々異なる厚さの位相シフト層を設けた場
合の光強度分布を説明する図、第６５図はマスクを用い
たパターン形成方法の第５実施例を説明する図、 第６６図〜第６９図は夫々本発明により形成し得るパタ
ーンの例を示す図、 第７０図は不透明層を設けた従来のマスクを示す断面図
、 第７１図は第７０図のマスクを用いてパターン形成を行
う光学系の構成図、 第７２図は従来のパターン形成方法を説明する図、 第７３図は従来例における光強度分布を説明する図、 第７４図は位相シフト層を有しネガ形レジストを用いる
従来のマスクの製造方法の工程図、第７５図は第７４図
（ｄ）に示すマスクを透過する光の位相プロファイルを
示す図、 第７６図はポジ形レジストを用いて製造される位相シフ
ト層を有するマスクの断面図、第７７図は第７６図に示
すマスクを透過する光の位相プロファイルを示す図であ
る。 第１図〜第６９図において、 １はマスク、 ２．５１は透明基板、 ３ａ、５２は位相シフト、 ３はレジスト材料、 ４はレジストパターン、 ５はマスクパターン層、 ６は光源、 ８はレンズ系、 ９は結像レンズ系、 ０はホトレジスト、 １はウェハ、 ２はアルミニウム薄膜層、 ３は領域、 ４．５３は不透明層、 ５は大パターン領域、 ｌ６は微細パターン領域、 ２０はパターン、 ２１はストッパー層、 ３Ｉはガラス基板、 ３２はＣｒ層、 ３３は開孔パターン、 ３４はＭＯ３Ｉ層、 ３５はネガ形ＥＢレジスト層、 ３６．４０は設計パターン、 ３７Ａ、３７Ｂ、４１Ａ、４１Ｂは位相シフトパターン
、 ３８はポジ形ＥＢレジスト層、 ３９は開孔、 ５３ａはパターン、 ５４はＥＢレジスト層、 ５５はレジスト、 ６０．６８は開口層、 ６１はマスク、 ６２．６５，６６．６９，７２．７８は黒パターン、 ６４．６７．７１，７５．７６．７７は位相シフト、 ８０は開口領域、 ８１は位相シフト領域、 ８５はクロムマスク、 ８６．８７．８８．８９は位相シフト層、９０は開口部
、 ９１．９２．９３は黒パターンを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（２）
と、該透明基板層上に形成されたマスクパターン層（５
）とからなるマスクにおいて、該マスクパターン層（５
）の少なくとも一部が該光を透過させる位相シフト層（
３ａ）のみからなり、該位相シフト層を透過した光の位
相と該マスクのうち該位相シフト層が設けられていない
部分を透過した光の位相とでは所定の位相シフトが生じ
ることを特徴とするマスク。 （２）前記所定の位相シフトは１８０度±３０％の範囲
であることを特徴とする請求項１記載のマスク。 （３）前記位相シフト層（３ａ）は線パターンを形成す
るための１つのエッジ部分を有することを特徴とする請
求項１又は２記載のマスク。 （４）前記位相シフト層（３ａ）は任意の幅のパターン
を形成するための２つのエッジ部分を有することを特徴
とする請求項１又は２記載のマスク。 （５）前記位相シフト層（３ａ）は前記透明基板（２）
の厚さと異なる厚さを有する該透明基板の一部からなる
ことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記
載のマスク。 （６）前記位相シフト層（３ａ）は設計黒パターンより
小さいことを特徴とする請求項４記載のマスク。 （７）前記位相シフト層（３ａ）は厚さが互いに異なる
部分（３ａ１、３ａ２）を有することを特徴とする請求
項１から６のうちいずれか１項記載のマスク。 （８）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（２、
３１、５１）と、該透明基板層上に形成された不透明層
（１４、３２、５３）とからなるマスクにおいて、 マスクパターンの少なくとも一部は該不透明層（１４、
３２、５３）と該不透明層のエッジ部分にのみ設けられ
た位相シフト領域（３ａ、３７Ａ、３７Ｂ、４１Ａ、４
１Ｂ）とからなり、該位相シフト領域を透過した光の位
相と該シフト領域が設けられていない部分を透過した光
の位相とでは所定の位相シフトが生じることを特徴とす
るマスク。 （９）前記位相シフト領域（３ａ）は前記不透明層（１
４）のエッジ部分において前記透明基板層（２）及び不
透明層上に形成された位相シフト層（３ａ）からなるこ
とを特徴とする請求項８記載のマスク。 （１０）前記位相シフト領域（３７Ａ、３７Ｂ、４１Ａ
、４１Ｂ）は前記不透明層（３２、５３）のエッジ部分
において該不透明層が設けられている部分での前記透明
基板層（３１、５１）の厚さと異なる厚さを有する該透
明基板層の一部からなることを特徴とする請求項８記載
のマスク。 （１１）前記所定の位相シフトは１８０度±３０％の範
囲であることを特徴とする請求項８から１０のうちいず
れか１項記載のマスク。 （１２）前記位相シフト領域（３ａ、３７Ａ、３７Ｂ、
４１Ａ、４１Ｂ）は線パターンを形成するための前記不
透明層（１４、３２、５３）の１つのエッジ部分に設け
られていることを特徴とする請求項８から１１項のうち
いずれか１項記載のマスク。 （１３）前記位相シフト領域（３ａ、３７Ａ、３７Ｂ、
４１Ａ、４１Ｂ）は任意の幅のパターンを形成するため
の前記不透明層（１４、３２、５３）の２つのエッジ部
分に設けられていることを特徴とする請求項８から１１
項のうちいずれか１項記載のマスク。 （１４）前記位相シフト領域（３ａ、３７Ａ、３８Ｂ、
４１Ａ、４１Ｂ）と該位相シフト領域を除く前記透明基
板（２、３１、５１）との境界は設計黒パターンのエッ
ジよりも前記不透明層（１４、３２、５３）側によって
いることを特徴とする請求項１１記載のマスク。 （１５）前記位相シフト領域（３ａ）は互いに位相シフ
トの異なる部分（３ａ１、３ａ２）を有することを特徴
とする請求項８から１３のうちいずれか１項記載のマス
ク。 （１６）前記マスクパターン（５）は位相シフト層（３
ａ）のみからなる部分と前記不透明層（１４、３２、５
３）のエッジ部分に位相シフト領域（３ａ、３７Ａ、３
７Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ）を設けた部分とにより構成され
ることを特徴とする請求項１又は８記載のマスク。 （１７）前記マスクパターン（５）は不透明層のみから
なる部分と前記位相シフト層又は位相シフト領域を有す
る部分とが混在することを特徴とする請求項１又は８記
載のマスク。 （１８）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（２
）上にレジスト材料からなるレジストパターン（４）を
形成する工程を有するマスクの製造方法において、 該レジストパターン（４）上に該光を透過させる位相シ
フト層（３ａ）を形成する工程と、該レジストパターン
を除去する工程とを含むことを特徴とするマスクの製造
方法。 （１９）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（２
）上に該光を透過させるストッパ層（１２）を形成する
工程と、 該ストッパ層上に該光を透過させる位相シフト層（３ａ
）を形成する工程と、 該位相シフト層上にレジスト材料からなるレジストパタ
ーン（４）を形成する工程と、 該ストッパ層をエッチングストッパとし、該レジストパ
ターンをエッチング用マスクとして該位相シフト層をエ
ッチングする工程を含むことを特徴とするマスクの製造
方法。 （２０）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（２
）上に不透明層（１４）のパターン（２０）を形成する
工程を有するマスクの製造方法において、 該不透明層のパターン上にレジスト材料からなるレジス
トパターン（４）を形成する工程と、該レジストパター
ン上に該光を透過させる位相シフト層（３ａ）を形成す
る工程と、 該レジストパターンを除去して少なくともマスクの一部
において該不透明層のエッジ部分にのみ該位相シフト層
を残す工程とを含むことを特徴とするマスクの製造方法
。 （２１）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（２
）上に不透明層（１４）のパターン （２０）を形成する工程を有するマスクの製造方法にお
いて、 該不透明層のパターン上にストッパ層（２１）を形成す
る工程と、 該ストッパ層上に該光を透過させる位相シフト層（３ａ
）を形成する工程と、 該位相シフト層上にレジスト材料からなるレジストパタ
ーン（４）を形成する工程と、 該ストッパ層をエッチングストッパとし、該レジストパ
ターンをエッチング用マスクとして該位相シフト層をエ
ッチングして少なくともマスクの一部において該不透明
層のエッジ部分にのみ該位相シフト層を残す工程とを含
むことを特徴とするマスクの製造方法。 （２２）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（３
１、５１）に不透明層（３２、５３）のパターンを形成
する工程を有するマスクの製造方法において、 該不透明層のパターン上にレジスト材料からなるレジス
パターン（３５、３８、５４）を形成する工程と、 該レジストパターンをエッチング用マスクとして少なく
ともマスクの一部において該透明基板層をエッチングし
て該不透明層のエッジ部分に位相シフト領域（３７Ａ、
３７Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ）を形成する工程とを含み、該
位相シフト領域での該透明基板層の厚さは他の部分での
該透明基板層の厚さとを異なることを特徴とするマスク
の製造方法。 （２３）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（５
１）上に該光を透過させる位相シフト層（５２）を形成
する工程と、 該位相シフト層上に不透明層（５３）のパターン（５３
ａ）を形成する工程と、 該不透明層をエッチング用マスクとして該位相シフト層
をエッチングして除去する工程と、該不透明層のパター
ンの中で必要なパターンをおおうようにしてレジスト材
料からなるレジストパターン（５４）を形成する工程と
、 該レジストパターンをエッチング用マスクとして該不透
明層のうち不必要なパターン（５３ｂ）をエッチングし
て除去する工程とを含むことを特徴とするマスクの製造
方法。 （２４）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（５
１）上に不透明層（５３）のパターン（５３ａ）を形成
する工程と、 該不透明層のパターン上にレジスト材料からなるレジス
トパターン（５４）を形成する行程と、該レジストパタ
ーンをエッチング用マスクとして透明基板該不透明層の
エッジ部分の該透明基板層をエッチングして位相シフト
領域を形成する工程とを含むことを特徴とするマスクの
製造方法。 （２５）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（５
１）の上面に不透明層（５３）のパターン（５３ｃ）を
形成する工程を有するマスクの製造方法において、 該不透明層のパターン上にレジスト材料からなるレジス
ト層（５５）を形成する工程と、 該透明基板層の下面側から露光して該レジスト層を感光
及び現像してレジストパターンを形成する工程と、 該レジストパターンをエッチング用マスクとして該透明
基板層をエッチングする工程と、 サイドエッチングにより該不透明層の一部を除去する工
程と、 該レジストパターンを除去して該不透明層のエッジ部分
に位相シフト領域を形成する工程とを含むことを特徴す
るマスクの製造方法。 （２６）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（５
１）の上面に不透明層（５３）のパターン（５３ｃ）を
形成する工程を有するマスクの製造方法において、 該不透明層のパターンをエッチング用マスクとして該透
明基板をエッチングする工程と、 該不透明層のパターン上にレジスト材料からなるレジス
ト層（５５）を形成する工程と、 該透明基板層の下面側から露光して該レジスト層を感光
及び現像してレジストパターンを形成する行程と、 サイドエッチングにより該不透明層の一部を除去する工
程と、 該レジストパターンを除去して該不透明層のエッジ部分
に位相シフト領域を形成する工程とを含むことを特徴と
するマスクの製造方法。 （２７）露光に用いる光に対して透明な透明基板層（５
１）の上面に不透明層（５３）のパターン（５３ｃ）を
形成する工程を有するマスクの製造方法において、 該不透明層のパターンをエッチング用マスクとして該透
明基板をエッチングする工程と、 該不透明層のパターン上にレジスト材料からなるレジス
ト層（５５）を形成する工程と、 該透明基板層の下面側から露光して該レジスト層を感光
及び現像してレジストパターンを形成する工程と、 該レジストパターンをパターンニングして該不透明層を
一部露出させる工程と、 該露出した不透明層を除去して該不透明層のエッジ部分
に位相シフト領域を形成する工程とを含むことを特徴と
するマスクの製造方法。 （２８）マスク（１）を透過した光をレンズ系（９）を
介してウェハ（１１）上のホトレジスト層（１０）に結
像させてパターンを該ホトレジスト層上に形成するマス
クを用いたパターン形成方法において、 該マスクは露光に用いる光に対して透明な透明基板層（
２）と該透明基板層上に形成されたマスクパターン層（
５）とからなり、該マスクパターン（５）の少なくとも
一部は該光を透過させる位相シフト層（３ａ）のみから
なり、 該位相シフト層を透過した光と該マスクのうち該位相シ
フト層が設けられていない部分を透過した光とでは所定
の干渉が生じさせることを特徴とするマスクを用いたパ
ターン形成方法。 （２９）前記所定の位相シフトは１８０度±３０％の範
囲であることを特徴とする請求項２８記載のマスクを用
いたパターン形成方法。 （３０）前記位相シフト層（３ａ）は線パターンを形成
するための１つのエッジ部分を有することを特徴とする
請求項２８又は２９記載のマスクを用いたパターン形成
方法。 （３１）前記位相シフト層（３ａ）は任意の幅のパター
ンを形成するための２つのエッジ部分を有することを特
徴とする請求項２８又は２９記載のマスクを用いたパタ
ーン形成方法。 （３２）前記位相シフト層（３ａ）は厚さが互いに異な
る部分（３ａ１、３ａ２）を有することを特徴とする請
求項２８から３１のうちいずれか１項記載のマスクを用
いたパターン形成方法。 （３３）前記位相シフト層（３ａ）の厚さが互いに異な
る部分（３ａ１、３ａ２）を用いて前記ホトレジスト層
（１０）の凹凸に応じた焦点位置でパターンを結像させ
る工程を含むことを特徴とする請求項３２記載のマスク
を用いたパターン形成方法。 （３４）光の干渉により該位相シフト層（３ａ）のエッ
ジ部分により像の光強度が他の部分に比べて低い黒パタ
ーン（ＰＢ）を該ホトレジスト層（１０）上に結像させ
る工程を含むことを特徴とする請求項２８から３３のう
ちいずれか１項記載のマスクを用いたパターン形成方法
。 （３５）光の干渉により該位相シフト層（３ａ）のエッ
ジ部分により像の光強度が他の部分に比べて高い白パタ
ーンを該ホトレジスト層（１０）上に結像させる工程を
含むことを特徴とする請求項２８から３３のうちいずれ
か１項記載のマスクを用いたパターン形成方法。 （３６）該露光に用いる光のパーシャルコヒレンシーσ
は０．３≦σ≦０．７の範囲に設定されていることを特
徴とする請求項２８から３５のうちいずれか１項記載の
マスクを用いたパターン形成方法。 （３７）マスク（１、１Ａ〜１Ｇ）を透過した光をレン
ズ系（９）を解してウェハ（１１）上のホトレジスト層
（１０）に結像させてパターンを該ホトレジスト層上に
形成するマスクを用いたパターン形成方法において、 該マスクは露光に用いる光に対して透明な透明基板層（
２、３１、５１）と、該透明基板層上に形成された不透
明層（１４、３２、５３）とからなり、マスクパターン
の少なくとも一部は該不透明層（１４、３２、５３）と
該不透明層のエッジ部分にのみ設けられた位相シフト領
域（３ａ、３７Ａ、３７Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ）とからな
り、該位相シフト領域を透過した光と該シフト領域が設
けられていない部分を透過した光とでは所定の干渉が生
じさせることを特徴とするマスクを用いたパターン形成
方法。 （３８）前記位相シフト領域（３ａ）は前記不透明層（
１４）のエッジ部分において前記透明基板層（２）及び
該不透明層上に形成された位相シフト層（３ａ）からな
ることを特徴とする請求項３７記載のマスクを用いたパ
ターン形成方法。 （３９）前記位相シフト領域（３７Ａ、３７Ｂ、４１Ａ
、４１Ｂ）は前記不透明層（３２、５３）のエッジ部分
において該不透明層が設けられている部分での前記透明
基板層（３１、５１）の厚さと異なる厚さを有する該透
明基板層の一部からなることを特徴とする請求項３７記
載のマスクを用いたパターン形成方法。 （４０）前記所定の位相シフトは１８０度±３０％の範
囲であることを特徴とする請求項３７から３９のうちい
ずれか１項記載のマスク用いたパターン形成方法。 （４１）前記位相シフト領域（３ａ、３７Ａ、３７Ｂ、
４１Ａ、４１Ｂ）は線パターンを形成するための前記不
透明層（１４、３２、５３）の１つのエッジ部分に設け
られていることを特徴とする請求項３７から４０項うち
いずれか１項記載のマスクを用いたパターン形成方法。 （４２）前記位相シフト領域（３ａ、３７Ａ、３７Ｂ、
４１Ａ、４１Ｂ）は任意の幅のパターンを形成するため
の前記不透明層（１４、３２、５３）の２つのエッジ部
分に設けられていることを特徴とする請求項３７から４
０項のうちいずれか１項記載のマスクを用いたパターン
形成方法。 （４３）前記位相シフト領域（３ａ）は互いに位相シフ
トの異なる部分（３ａ１、３ａ２）を有することを特徴
とする請求項３７から４２のうちいずれか１項記載のマ
スクを用いたパターン形成方法。 （４４）前記位相シフト層（３ａ）の厚さが互いに異な
る部分（３ａ１、３ａ２）を用いて前記ホトレジスト層
（１０）の凹凸に応じた焦点位置でパターンを結像させ
る工程を含むことを特徴とする請求項４３記載のマスク
を用いたパターン形成方法。 （４５）前記マスクパターン（５）は不透明層のみから
なる部分と前記位相シフト層又は位相シフト領域を有す
る部分とが混在することを特徴とする請求項２８又は３
７記載のマスクを用いたパターン形成方法。 （４６）光の干渉により該不透明層（１４、３２、５３
）のエッジ部分により像の光強度が他の部分に比べて低
い黒パターン（ＰＢ）を該ホトレジスト層（１０）上に
結像させる工程を含むことを特徴とする請求項３７から
４４のうちいずれか１項記載のマスクを用いたパターン
形成方法。 （４７）光の干渉により該不透明層（１４、３２、５３
）のエッジ部分により像の光強度が他の部分に比べて高
い白パターンを該ホトレジスト層（１０）上に結像させ
る工程を含むことを特徴とする請求項３７から４４のう
ちいずれかに記載のマスクを用いたパターン形成方法。 （４８）該露光に用いる光のパーシャルコヒレンシーσ
は０．３≦σ≦０．７の範囲に設定されていることを特
徴とする請求項３７から４７のうちいずれか１項記載の
マスクを用いたパターン形成方法。 （４９）前記マスクパターンは互いに異なる位相シフト
量を有し互いに接する位相シフト領域を有することを特
徴とする請求項１又は６記載のマスク。 （５０）請求項４８記載のマスクを用い、位相シフト量
の異なる互いに隣り合う位相シフト層の位相シフト差が
πの場合にはレジスト上にパターンが形成されπ／２以
下ではレジスト上にパターンが形成されないように現像
レベルをコントロールすることを特徴とするパターン形
成方法。
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