JPH04218046A - ホトマスク及びその製造方法 - Google Patents
ホトマスク及びその製造方法Info
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はホトリソグラフィで使用
するためのホトマスク及びその製造方法に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】近年、半導体技術の発展が目ざましく、
半導体装置のパターンもサブミクロンサイズのものが形
成されるようになってきている。このような微細化はリ
ソグラフィ技術と呼ばれる要素技術の飛躍的な進歩に根
ざしている。 【０００３】リソグラフィ技術は、大きく分けてレジス
ト塗布、露光と現像の工程から成っている。パターンの
微細化は、レジストの材料、露光装置および露光方法、
現像方法等の改良によって達成されている。特に、露光
装置および露光方法の改良によって顕著にパターンの微
細化が進められている。 【０００４】パターンの微細化を図る方法として、従来
の投影露光装置を用いて露光時に用いられるホトマスク
に改良を加え光学系を通って照射された光の位相差を与
えて、より微細なレジストパターンを形成する方法が提
案されている。 【０００５】具体的には、このようなホトマスク（以下
、位相シフトマスクと呼ぶ）を用いる方法として、例え
ば特開昭６２−５０８１１号公報や特開昭６２−５９２
９６号公報等がある。 【０００６】ここで提案されている方法について、図面
を参照しながら詳細に説明する。図２６にはホトマスク
の断面形状を示す。ホトマスク基板１上に転写すべきパ
ターンの原画を、遮光膜パターン２によって形成されて
いる。さらに、遮光膜パターン２をはさむ、または遮光
膜パターン２の両側にある透明部パターン３のどちらか
一方の透明部パターン４上に透明膜のパターン（以下、
位相シフタ４と呼ぶ）を設ける。位相シフタ４は露光時
に照射される光の位相を変化させるものである。 【０００７】図２７は、特開昭６２−９２４３８号公報
に提案された２種類の材料からなる位相シフタを持つホ
トマスクの断面図である。 【０００８】この例では、位相シフタとしてホトマスク
基板１上に形成されていない。露光時に照射される光に
位相差を与えるために、ホトマスク基板１自体を２つの
材料５、６で形成している。さらに、異なる材料５、６
を等間隔に並べることで、このホトマスク基板１を透過
する透過光はπまたはその奇数倍の位相差を持つ。以下
、材料５の領域を便宜的に位相シフタ部と呼ぶ。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のホトマスクの構成では、次のような課題がある。 【００１０】図２６に示したホトマスクでは、そのホト
マスクを製作する場合に問題が生じる。遮光膜パターン
２は従来のホトマスクの製作工程で形成される。すなわ
ち、ホトマスク基板１の主面全面に遮光膜パターン２と
なる薄膜を形成する。この薄膜には通常、クロム膜やモ
リブテンシリサイド膜が用いられている。次に薄膜上に
レジストを塗布し、ベーキングを行なう。この後、光ま
たは電子ビームによってレジストの所定位置を露光する
。さらに、露光された領域のレジストを除去するか、ま
たは露光された領域のレジストを残存させる現像液を用
いてレジストパターンを形成する。この後、遮光膜パタ
ーン２となる薄膜をエッチングする液体またはガスを用
いてウエットエッチングまたはドライエッチングによっ
て除去する。 【００１１】その後、遮光膜パターン２上および遮光膜
パターン２のない透明部上に位相シフタ４となる薄膜を
形成する。ここで、位相シフタ４となる薄膜には通常感
光性の樹脂が用いられている。この後、光または電子ビ
ームによって位相シフタ４となる薄膜の所定位置を露光
する。さらに、露光された領域の薄膜を除去して位相シ
フタ４が形成される。このように位相シフタ４を形成す
るためには、遮光膜パターン２のエッジに位置合わせを
行なって、露光する工程が必須となる。このため、この
ようなホトマスクを製作するためには、露光工程が２回
は必要となり、工程が複雑となる。また、位相シフタ４
のパターン形成時の露光で、位相シフタ４と遮光膜パタ
ーン２との位置合わせ誤差が生じると所望の位相シフタ
４が得られない。このように露光工程が２回行なわれる
ため、位相シフタ４を製作する上での信頼性が低くなる
。このため、最終的にはそのようなホトマスクを用いて
形成されたパターンの信頼性を低下させることとなる。 【００１２】また、ホトマスクは半導体基板上のレジス
トに、ホトマスク上に形成された所定のパターンを焼き
付ける原盤である。このためホトマスクは無欠陥である
ことが必要である。しかし、従来の光学的測定法では、
遮光膜パターンに焦点を合わせ、光を走査させて光の散
乱光や光の透過光を測定し、欠陥部分を見つけだしてい
る。図２４に示される位相シフトマスクを検査する場合
、ホトマスク基板１上の遮光膜パターン２に焦点を当て
て検査を行なうと、位相シフタ４部分と遮光膜パターン
２上に形成された位相シフタ４部分は、遮光膜パターン
２の膜厚と異なるため測定時の光の焦点がぼけてしまう
。または、位相シフタ４が透明であるため散乱光の強度
が低くなる。さらには、位相シフタ４は光を透過するが
、遮光膜パターン２は光が透過しないため両者の重なり
合った領域に欠陥がある場合には、正確な測定ができな
い。以上のように、ホトマスク基板１上に遮光膜パター
ン２と位相シフタ４が形成されたホトマスクを検査し、
欠陥を修正する技術を確立することは必須の要件である
。 【００１３】特に、位相シフタ４と重なりあった部分の
遮光膜パターン２に欠陥がある場合、その検査はもちろ
んその欠陥を修正するためには、再度、新たに位相シフ
トマスクを製作し直さなければならない。 【００１４】図２７に示した位相シフトマスクでは、光
に位相差を与えるために、位相シフタ部が等間隔に配列
されている。しかし、位相差を所定の値になるよう制御
するためには、位相シフタ部の間隔を高精度に製作しな
ければならずホトマスクの製作が非常に困難である。ま
た、この位相シフトマスクでは、位相シフタ部が周期的
に等間隔に配列して初めて光に位相差を与えることがで
きるため、このような位相シフトマスクで露光を行なっ
た場合、周期的なパターンしか形成できない。このため
、ＬＳＩ等のＩＣで用いられるパターンが周期的なもの
に限られないような複雑なパターンを形成することがで
きない。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のホトマスクは、光学的に透明な基板上に、
入射光の位相に位相差を与える透明膜パターンが形成さ
れている。 【００１６】また、光学的に透明な基板上に、入射光の
位相に位相差を与える透明膜パターンが形成され、前記
透明膜パターンの膜厚ｔが、入射光の波長をλ、前記透
明膜パターンの屈折率をｎとして、ｔ＝λ／２・（ｎ−
１）である。 【００１７】また、光学的に透明な基板上に、入射光の
位相に対して１８０度、或はその奇数倍となるような位
相差を与える透明膜パターンを形成されている。 【００１８】また、光学的に透明な基板上に、透明膜パ
ターンによって光を遮光する領域を設けられている。 【００１９】また、光学的に透明な基板上に、入射光の
位相に対して１８０度、或はその奇数倍となるような位
相差を与える透明膜パターンを形成されており、ｋ１を
定数、λを前記入射光の波長、ＮＡを光学系のレンズの
開口数としたとき、Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡの関係が成立ち
、前記ｋ１の値が約０．３５である。 【００２０】また、光学的に透明な基板上に、透明膜パ
ターンによって光を遮光する領域を設けられている。 【００２１】また、光学的に透明な基板上に、入射光に
位相差を与える透明膜パターンであって、投影光学系で
解像限界以下のピッチを持つ繰り返しパターンを遮光部
とし、前記解像限界以上のピッチを持つパターンを光透
過部として設けられている。 【００２２】また、光学的に透明な基板上に、位相差を
与える透明膜パターンで形成さており、前記透明膜パタ
ーンの周辺部の少なくとも一部が、前記透明膜パターン
の断面形状で傾斜している。 【００２３】また、光学的に透明な基板上に、入射光に
位相差を与える透明膜パターンであって、投影光学系で
解像限界以下のピッチを持つ繰り返しの突起が設けられ
ている。 【００２４】また、光学的に透明な基板上に、位相差を
与える透明膜パターンであって、前記透明膜パターンの
両側が、前記透明膜パターンの断面形状で傾斜している
。 【００２５】また、光学的に透明な基板上に、位相差を
与える第１の透明膜パターンであって、前記第１の透明
膜パターンの両側に、第２の透明膜パターンが形成され
、前記第２の透明膜パターンのピッチが投影光学系にお
ける解像限界以下となる幅で形成されている。 【００２６】また、光学的に透明な基板上に、シロキサ
ンポリマーを主成分として含むシリコン含有レジストの
パターンを、入射光の位相に対して１８０度または、そ
の奇数倍となる位相差を与える透明膜として用いる。 【００２７】また、本発明のホトマスクの製造方法では
、光学的に透明な基板上に入射光の位相に対して１８０
度または、その奇数倍となる位相差を与える膜厚の透明
膜を塗布し、露光して透明膜パターンを形成する。 【００２８】また、光学的に透明な基板上に透明膜を入
射光の位相に対して１８０度または、その奇数倍となる
位相差を与える膜厚堆積し、前記透明膜上にレジストを
塗布し、露光した後、前記レジストパターンを形成し、
前記レジストパターンをマスクとして前記透明膜を除去
する。 【００２９】また、光学的に透明な基板上にレジストパ
ターンを形成し、その後入射光の位相に対して１８０度
または、その奇数倍となる位相差を与える膜厚の透明膜
を堆積し、前記レジストパターンを除去することにより
前記レジストパターン上の前記透明膜を除去し、前記基
板上に前記透明膜パターンを形成する。 【００３０】また、光学的に透明な基板上に透明膜を入
射光の位相に対して１８０度または、その奇数倍となる
位相差を与える膜厚堆積し、前記透明膜上にレジストを
塗布し、露光するに際し、現像後前記レジストのレジス
トパターンの周辺部の一部の露光量を段階的、或は連続
的に変化させる。 【００３１】 【作用】本発明の位相シフトマスクであるホトマスクで
は、ホトマスクを製作するのに、露光工程は１回で済み
、工程が簡単である。また、位相シフタのパターン形成
時の露光で、位相シフタは遮光膜パターンと位置合わせ
を行なう必要がないため所望の位相シフタが得られる。 以上のように位相シフタの形成が容易であるため、位相
シフタを製作する上での信頼性が高い。このため、最終
的にはそのようなホトマスクを用いて形成されたパター
ンの信頼性を低下させることがない。 【００３２】また、ホトマスクの検査やその欠陥の修正
が容易である。すなわち、ホトマスク基板上には位相シ
フタのみ存在する。このため、従来の光学的測定法を用
いることができる。位相シフトマスクを検査する場合、
従来のようにホトマスク基板上に遮光膜パターン、位相
シフタおよびそれらの重なり合った領域が存在しないた
め、測定時に光の焦点がぼけることがない。また、位相
シフタが透明であるため散乱光の強度は低くなるが、光
の透過光による従来の検査も行なうことができる。 【００３３】また、位相シフタに欠陥がある場合、その
検査はもちろんその欠陥を修正することも従来の方法で
行なうことができる。 【００３４】さらに、本発明の位相シフトマスクでは、
位相シフタの配置の精度は電子ビーム露光による精度で
決まり高精度なホトマスクの製作ができる。 【００３５】また、ＬＳＩ等のＩＣで用いられる複雑な
パターンを形成することができる。よって、本発明を用
いると、安定性の高い位相シフトマスクを一回のパター
ン露光で形成でき、このホトマスクを用いることにより
解像限界に近い微細パターンを安定に精度よく転写する
ことができる。 【００３６】本発明の目的は、安定性の高い位相シフト
マスクを一回のパターン露光で形成し、このホトマスク
を用いることにより解像限界に近い微細パターンを安定
に精度よく転写させること、また、位相シフトマスクの
検査、修正が容易なホトマスクおよびその製造方法を提
供することである。 【００３７】 【実施例】図１は本発明のホトマスク構造および転写原
理を示す図である。 【００３８】図１（ａ）は本発明のホトマスクの断面図
である。光学的に透明なホトマスク基板１と透明膜で形
成されたパターンである位相シフタ２とから構成されて
いる。従来のホトマスクと異なり遮光膜パターンは形成
されていない。以下において、透明なホトマスク基板１
と透明な位相シフタ２のみからなる構造の位相シフトマ
スクを、透過型位相シフトマスクと呼ぶ。 図１（ｂ
）は本発明のホトマスクに光を照射した時、ホトマスク
を透過して来る光の強度分布を示す。透過型位相シフト
マスクでは位相シフタ２のパターンを通過する光とホト
マスク基板１を通過する光との間に位相差を与えるよう
になっている。位相シフタ２を透過した光は、９０度か
ら２７０度の間の位相差が得られる。このような位相差
は、位相シフタ２の膜厚によって制御することができる
。露光により転写される光強度の分布状態から、位相シ
フタ２を位相差が１８０度（π）となる膜厚にしておく
ことが最も望ましい。 【００３９】位相差が１８０度となる透過型位相シフト
マスクを用いて露光を行なった場合、位相シフタ２を通
過した光とホトマスク基板１を通過した光の位相は１８
０度相違している。この場合、用いられる光は、位相差
がほとんどない光（コヒーレントな光）が用いられる。 コヒーレントな光が異なる２つの部分から入射されると
、各々の光どうしで相互作用が働く。この相互作用は、
光の振幅に影響を与える。位相差が０度、すなわち、同
一空間を進んで来たコヒーレントな２つの光が相互に干
渉した場合、２つの光は互いに強め合う。各々の光の振
幅（強度）の和となる干渉が生じる。一方、透過型位相
シフトマスクでは、ホトマスク基板１と位相シフタ２を
透過してきた光では、１８０度位相が異なる。 この
ため、２つの光は互いに弱め合うように干渉が生じる。 位相シフタ２のパターンの両端を通過する光は、隣接し
たホトマスク基板１を透過した光と位相が１８０度異な
っているので、光強度を弱め合うような干渉が生じる。 すなわち、位相シフタ２のパターンのエッジで光の強度
は最小となる。 【００４０】図１（ｃ）は本発明のホトマスクを用いて
ポジ型レジストのパターンを形成した例を示す。 【００４１】半導体基板６上に、レジストを０．５μｍ
の厚さに塗布し、プリベーキングを行なってレジストが
焼き固められている。この上に図１（ｂ）で示した光強
度を持つ光がレジスト上に照射され、露光される。この
後、現像液を用いて光が照射された部分を除去してレジ
ストパターン７が形成される。 【００４２】位相シフタ２のエッジごとに光強度は最小
となる。このため、半導体基板６上に形成されるレジス
トパターン７の本数は透過型位相シフトマスク上に形成
された位相シフタ２のパターンの本数の２倍となる。こ
のように位相シフタ２を用いた露光技術では、位相差を
利用しない従来の露光技術と比べて解像度が大幅に改善
されることが分かる。 【００４３】図２は、ホトマスク基板１上に形成される
位相シフタ２が単一のパターン（以下、孤立パターンと
呼ぶ）の場合の一実施例を示す。 【００４４】図２（ａ）は、本発明のホトマスクである
透過型位相シフトマスクの断面図である。 【００４５】光学的に透明なホトマスク基板１と透明膜
で形成されたパターンである位相シフタ２とから構成さ
れている。従来のホトマスクと異なり遮光膜パターンは
形成されていない。 【００４６】孤立パターンは、ホトマスク基板１上に配
置された他のパターンと充分に離れて形成されている。 また、ホトマスク基板１上の他のパターンを透過した光
が干渉しても、レジストパターンを形成する上で悪影響
を受けることがないパターンをも示している。 【００４７】図１で説明したように位相シフタ２パター
ンを通過する光とホトマスク基板１のみを通過する光と
の間で位相差が与えられるようになっている。また、位
相シフタ２のパターンのエッジを通過する２つの光は互
いに１８０度位相が異なっているので、光強度を弱め合
うような干渉が生じる。 【００４８】この結果ウェハ上での光の強度分布は図２
（ｂ）に示すように位相シフタ２のパターンエッジで最
小となる。この様な透過型位相シフトマスクを用いてポ
ジ型レジストのパターン形成を行なった場合、図２（ｃ
）に示すようなレジストパターン７が形成される。 すなわち、従来の遮光膜による孤立パターンの場合には
、遮光膜で遮光された領域のみがレジストパターンとし
て形成される。 【００４９】すなわち、透過型位相シフトマスクには、
従来のホトマスクで呼ばれている白（光が透過する領域
）、や黒（遮光膜によって光が透過しない領域）の区別
が無い。透過型位相シフトマスクでは、ホトマスク基板
１に入射した光は透過するし、位相シフタ２に入射した
光もまた透過する。このため、従来の遮光膜という概念
はなく、光の干渉による光強度の強弱を利用してレジス
トパターンの形成を行なっている。 【００５０】図３は、透過型位相シフトマスクの主面に
形成された位相シフタの形状を示す。 【００５１】図３（ａ），（ｂ）に示すような孤立の正
方形パターンをもつ位相シフトマスクを用いて露光を行
なった場合、図３（ｃ）に示すようなポジ型レジストの
パターンが形成される。 【００５２】図３（ａ）は、ホトマスク基板１領域に正
方形の位相シフタ２で形成された領域が設けられている
。図３（ｂ）は、ホトマスク基板１領域に正方形以外の
の領域が位相シフタ２で形成されている。 【００５３】両者とも光を照射して半導体基板６上に形
成されるレジストパターン７は同じ形状をしている。 【００５４】これは、上記したように透過型位相シフト
マスクでは、照射される光の位相が１８０度異なる部分
にレジストパターンが形成される。すなわち、位相が１
８０度異なる領域では、光強度が最小となり、現像後、
光強度が最小となる領域の周辺のレジストが残る。この
ような理由から、図３（ａ），（ｂ）の透過型シフトマ
スクでは、１８０度位相差が異なる領域は、図３（ａ）
では正方形の位相シフタ２のエッジ部分であり、図３（
ｂ）では正方形以外の位相シフタ２のエッジ部分である
。このため、各々の透過型位相シフトマスクでは、同じ
形状のレジストパターン７を形成することができる。 【００５５】図３（ｄ），（ｅ）に示すような孤立長方
形パターンをもつ位相シフトマスクを用いて露光を行な
った場合、図３（ｆ）に示すようなポジ型レジストのパ
ターンが形成される。 【００５６】図３（ｄ）は、ホトマスク基板１領域に長
方形の位相シフタ２で形成された領域が設けられている
。図３（ｅ）は、ホトマスク基板１領域に長方形以外の
領域が位相シフタ２で形成されている。 【００５７】両者とも光を照射して半導体基板６上に形
成されるレジストパターン７は同じ形状をしている。 【００５８】これは、上記の図３（ａ），（ｂ）に示し
た透過型位相シフトマスクの場合と全く同じ説明によっ
て理解することができる。 【００５９】すなわち、透過型位相シフトマスクでは、
照射される光の位相が１８０度異なる部分の光強度が最
小となり、現像後、光強度が最小となる領域の周辺のレ
ジストが残る。このような理由から、図３（ｄ），（ｅ
）の透過型シフトマスクにおいても、１８０度位相差が
異なる領域は、図３（ｄ）では長方形の位相シフタ２の
エッジ部分であり、図３（ｅ）では長方形以外の位相シ
フタ２のエッジ部分である。このため、各々の透過型位
相シフトマスクでは、同じ形状のレジストパターン７を
形成することができる。 【００６０】図３（ｃ）に示されるような微細なパター
ンは通常のホトマスクや、従来型の位相シフトマスクを
用いて形成するのが困難である。すなわち、従来の遮光
膜を用いたホトマスクでは、形成しようとするレジスト
パターン７が、□状であれば、ホトマスクの遮光膜もま
た□状にする必要があり。この場合、電子ビームを用い
て遮光膜上に形成されたレジストを描画する。しかし、
形成される□形状が微細であれば、電子ビーム露光で問
題となる電子の散乱によって露光領域が広がる。このた
め外側と内側の両方の正方形の４角のエッジは丸くなっ
てしまう。さらに、微細なパターンを形成する場合には
、レジストパターン７の中心の正方形が円形に成ってし
まう。 【００６１】もし、電子ビームで□状の遮光膜が形成で
きたとしても、このホトマスクを用いて光を照射し、レ
ジストパターンを形成する場合には、遮光膜のエッジか
らの回折によって所望の領域をも露光される。すなわち
、レジストパターン７の中心の正方形の４角や外側の４
角が丸くなる。さらには、レジストパターン７の中心の
正方形が残存してしまうことにもなる。 【００６２】従来の位相シフトマスクにおいても、遮光
膜を形成し、そのエッジ領域に位相シフタを形成するた
め通常のホトマスクと同様の問題が生じる。これに対し
透過型の位相シフトマスクでは容易に形成することが可
能となる。 【００６３】このように透過型位相シフトマスクを用い
て形成されるレジストパターン７は位相シフタ２のパタ
ーンの外周部に沿って形成される。このため、位相シフ
タ２の形状は、必ず閉じた円環であって、その形状をた
かだか変形させた形状にしか対応できない。この様な形
状のレジストパターン７のみでＬＳＩ等の複雑な素子構
造を実現することは不可能である。このため閉じた円環
形状以外にも種々のパターン形状を実現することが必要
となっている。 【００６４】このような要請を実現するために、本発明
の別の実施例では透過型位相シフトマスクに位相シフタ
パターンの周辺部の一部が段階的、或は連続的に、その
膜厚が減少する構造を持たせている。このように膜厚が
徐々に変化する位相シフタ（透明膜）を、多段型位相シ
フタと呼び、以下に詳細に説明する。 【００６５】図４は多段型位相シフタの種々の実施例を
示す断面図である。光学的に透明なホトマスク基板１と
透明膜で形成されたパターンである位相シフタ２とから
構成されている。やはり、従来のホトマスクと異なり遮
光膜パターンは形成されていない。 【００６６】位相シフタ２は、多段型位相シフタ８から
成っている。多段型位相シフタ８お形状は、左端はほぼ
ホトマスク基板１の主面に垂直に形成されている。一方
、右端は、位相シフタ２の膜厚が徐々に変化するように
形成されている。 【００６７】図４（ａ）では、多段型位相シフタ８は連
続的に、その膜厚が傾斜している。図４（ｂ）では、多
段型位相シフタ８は段階的に、その膜厚が減少している
例である。ここでは位相シフタ２の膜厚の１／２倍の段
差が設けられている。 【００６８】図４（ｃ）では、多段型位相シフタ８は段
階的に、その膜厚が減少している別の例である。ここで
は位相シフタ２の膜厚の１／４倍の段差が、３段階に設
けられている。 【００６９】これらの位相シフタ２の左端では上記した
ように入射した光の位相が１８０度となり、位相シフタ
２のない部分に入射した光との位相差が１８０度となる
。 【００７０】図４（ａ）の位相シフタ８の右端の多段型
位相シフタ８に入射した光は、位相差は連続的に１８０
度から０まで連続的に変化する。 【００７１】図４（ｂ）では、光の位相差は位相シフタ
２で１８０度、多段型位相シフタ８で９０度とホトマス
ク基板１で０度となっている。 【００７２】図４（ｃ）では、図４（ａ）と図４（ｂ）
の中間的なものであり、入射した光の位相差は１８０度
から０度まで段階的に変化する。 【００７３】図５に、多段型位相シフタを持つ透過型位
相シフトマスクの断面構造および露光原理を示す。 【００７４】図５（ａ）では、多段型位相シフタ８は段
階的に、その膜厚が減少している。ここでは位相シフタ
２の膜厚の１／３倍の段差が、２段階に設けられている
。 【００７５】この位相シフタ２では、光の位相差は位相
シフタ２で１８０度、多段型位相シフタ８で、位相シフ
タの膜厚が減少するにつれて、１２０度、６０度とホト
マスク基板１で０度となっている。 【００７６】図５（ｂ）に、この様な構造の多段型位相
シフタを持つ透過型位相シフトマスクを用いて光を照射
した時、透過してくる光の強度分布を示す。 【００７７】位相シフタ２の左端では、上記したように
、照射してきた光の位相差が１８０度となる、光強度は
大きく減少する。多段型位相シフタ８では、照射される
光の位相差が徐々に変化する。このため、多段型位相シ
フタ８では照射された光の干渉による光強度の減少は少
なくなる。従って、この様な透過型位相シフトマスクを
用いてポジ型レジストのパターンを形成した場合、図５
（ｃ）に示すような孤立線のレジストパターンの形成が
可能となる。 【００７８】図６は、ホトマスク基板の主面に形成され
た位相シフタの形状と半導体基板上に形成されるレジス
トパターンの形状を示す。 【００７９】図６（ａ）には、多段型位相シフタを持つ
長方形の位相シフタが示されている。 【００８０】この透過型位相シフトマスクは、透明なホ
トマスク基板１上に位相差１８０度を与える位相シフタ
が形成されている。位相シフタ２は全体として長方形を
している。位相シフタ２が長方形では図３に示したよう
に□状のレジストパターンが形成される。単一の孤立パ
ターンを形成するために位相シフタは位相シフタ２と多
段型位相シフタ８とから形成されている。多段型位相シ
フタ８は、所望の位置にレジストパターンを形成するた
めに、位相シフタ２のみで形成された透過型位相シフト
マスクで形成される所望のレジストパターンを形成しな
い位相シフタ２に対応したエッジを多段型位相シフタ８
にしている。多段型位相シフタ８は、位相シフタ２の外
周の３辺に形成されている。このように多段型位相シフ
タ８で囲まれた部分は光強度の減少が少なくパターンは
形成されない。 【００８１】図６（ｂ）に、この透過型位相シフトマス
クを用いてポジ型レジストのパターンを形成した結果を
示す。 【００８２】このように孤立したレジストパターン７が
形成できる。この様な孤立したレジストパターン７を通
常のホトマスクを用いて形成しようとすると、光の回折
による回り込みによって所定領域以外にも光が照射され
、光強度のコントラストが低くなる。このため、所望の
パターン幅を持つレジストパターン７を制御性良く形成
することができない。 【００８３】また、従来の位相シフトマスクでは、繰り
返しパターンを形成するためには適しているが、この様
な孤立したパターンを形成するのには有効でない。これ
に対し透過型の位相シフトマスクを用いることにより微
細な孤立したレジストパターンを容易に形成することが
できる。 【００８４】さらに、位相を連続的または段階的に変化
させうる多段型位相シフタを同時に備えることで、レジ
ストパターンを種種の位置に配置することができる。 【００８５】図７（ａ）〜（ｄ）にラインアンドスペー
スのレジストパターンを形成する時の本発明のホトマス
クの位相シフトパターンを示す。 【００８６】図７（ａ）は、透明なホトマスク基板１上
に位相差１８０度を与える位相シフタ２が形成されてい
る。位相シフタ２は全体として長方形をしている。位相
シフタ２が長方形では図３に示したように□状のレジス
トパターンが形成される。複数個の孤立パターンを形成
するために位相シフタは位相シフタ２と多段型位相シフ
タ８とから形成されている。レジストパターンはライン
アンドスペースを形成するため多段型位相シフタ８は、
位相シフタ２の先端部分に設けられる。 【００８７】形成されるレジストパターンのラインアン
ドスペースのスペースの幅を変化させるためには、複数
個の位相シフタ２の横幅と、位相シフタ２間の領域の幅
を変化させることで形成できる。 【００８８】図７（ｂ）は、透明なホトマスク基板１上
に位相差１８０度を与える位相シフタ２が形成されてい
る。位相シフタ２は全体として長方形をしている。位相
シフタ２が長方形では図３に示したように□状のレジス
トパターンが形成される。複数個の孤立パターンを形成
するために位相シフタは位相シフタ２と多段型位相シフ
タ８とから形成されている。レジストパターンはライン
アンドスペースを形成するため多段型位相シフタ８は、
複数個の位相シフタ２の２つの先端部分にそれぞれ長方
形の形状をした多段型位相シフタ８を設けることでも形
成できる。 【００８９】形成されるレジストパターンのラインアン
ドスペースのスペースの幅を変化させるためには、複数
個の位相シフタ２の横幅と、位相シフタ２間の領域の幅
を変化させることで形成できる。 【００９０】図７（ｃ）は、図７（ａ）を図３で示した
ように位相シフト２とホトマスク基板１を逆転した構成
になっている。 【００９１】このような構成でも図７（ａ）と同様の形
状のレジストパターンを形成することができる。 【００９２】これと同様に、図７（ｄ）は、図７（ｂ）
を図３で示したように位相シフト２とホトマスク基板１
を逆転した構成になっている。 【００９３】このような構成でも図７（ｂ）と同様の形
状のレジストパターンを形成することができる。 【００９４】図７（ｅ）に、以上の図７（ａ）〜（ｄ）
の透過型位相シフトマスクを用いて光を照射し、レジス
トパターン７を形成した図である。 【００９５】図８にマトリックス状にラインパターンを
形成するためのホトマスクとそのレジストパターンを示
す。 【００９６】図８（ａ）は、透明なホトマスク基板１上
に位相差１８０度を与える位相シフタ２が形成されてい
る。位相シフタ２は全体として長方形をしている。位相
シフタ２が長方形では図３に示したように□状のレジス
トパターンが形成される。マトリックス状の複数個のレ
ジストパターンを形成するために位相シフタは位相シフ
タ２と多段型位相シフタ８とから形成されている。レジ
ストパターンがマットリックス状にするために、図７（
ａ）で示した位相シフト２と多段型位相シフタ８以外に
、１本のラインパターンに複数個のスペース領域を設け
るために、位相シフタ２の所定領域に多段型位相シフタ
８を設けている。 【００９７】このような構成の透過型位相シフトマスク
によって、図８（ｂ）に示されるマトリックス状のレジ
ストパターンが形成できる。この時、ラインパターンの
横方向へのスペースの幅を変化させるためには、複数個
の位相シフタ２の横幅と、位相シフタ２間の領域の幅を
変化させることで形成できる。また、ラインパターンの
縦方向へのスペースの幅を変化させるためには、複数個
の多段型位相シフタ８の縦方向の厚さを変化させること
で形成できる。 【００９８】位相を連続的または段階的に変化させる多
段型位相シフト８の断面構造は、光の干渉による強度分
布のみを考慮した場合、図４（ａ）に示すような連続的
に膜厚が減少する形状が有効である。しかし、ホトマス
クを製作する場合には、図４（ｂ）の構造が最も良い。 というのも、露光後、現像によって位相シフタ２の部分
のパターンが形成された時に、多段型位相シフタ８の膜
厚が半分程度になっているように露光量を低く設定すれ
ばよい。 【００９９】以上述べたように透過型位相シフトマスク
を用いて、通常の位相シフトマスクでは実現することが
できなかった種々のパターンを形成することができる。 【０１００】しかし、図１−図８で述べたホトマスクで
は、ホトマスク基板上に透明な位相シフタのみで構成し
、位相シフタのエッジ部分で生じる光強度の低い部分で
レジストパターンを形成する。このため、微細なレジス
トパターンを形成するのにはよいが、レジストパターン
の幅を変化させたり、大面積のレジストパターンを形成
することが困難である。すなわち、透過型位相シフトマ
スク上に、従来のホトマスクで作られる大面積の遮光部
に相当する領域を形成することが困難である。 【０１０１】図９に、透過型位相シフトマスクを用いて
大面積のレジストパターンを形成するための構造および
露光の原理について説明する。 【０１０２】図９（ａ）は大面積のレジストパターンを
形成する場合の位相シフトマスクの断面図を示す。 【０１０３】光学的に透明なホトマスク基板１と透明膜
で形成されたパターンである位相シフタ２とから構成さ
れている。従来のホトマスクと異なり遮光膜パターンは
形成されていない。 【０１０４】位相シフト２によってレジストパターンが
形成されるかどうかは、位相シフト２のパターンのピッ
チｐの値によって左右される。すなわちピッチｐが十分
に広く形成されている場合、その透過型位相シフトマス
クを用いて光を照射すると、ある位相シフタ２のパター
ンのエッジで光強度が最低となり、さらにその位相シフ
ト２のパターンと隣合う位相シフタ２のパターンのエッ
ジで光強度が最低となる。この時、位相シフタ２の間の
領域でその光強度があるレベル以上の強さをもっておれ
ば、現像時にラインアンドスペースのパターンが形成さ
れる。この光強度のレベルとは、投影光学系によって解
像することのできるレベルを言う。このようにして図１
に示した繰り返しのレジストパターンが形成されている
。 【０１０５】一方、位相シフタ２のパターンのピッチｐ
が、投影光学系によって解像できる限界よりも細かなパ
ターンの場合、すなわち、その透過型位相シフトマスク
を用いて光を照射すると、ある位相シフタ２のパターン
のエッジで光強度が最低となり、さらにその位相シフト
２のパターンと隣合う位相シフタ２のパターンのエッジ
で光強度が最低となる。この時、位相シフタ２の間の領
域でその光強度があるレベルより低い強度しかもってい
ない状態を言う。 【０１０６】この場合、半導体基板上での光強度分布は
コントラストが不足しレジストパターンは解像しない。 このときも位相シフタ２のパターンを通った光とホトマ
スク基板１を通った光は弱め合うような干渉を起こす。 このため、半導体基板上の光強度分布は図９（ｂ）に示
すような形状となる。すなわち、ピッチｐの広い位相シ
フタ２のエッジで光強度は最小となる。その位相シフタ
２と隣合った位相シフタ２のエッジでもやはり光強度は
最小になる。この時、それぞれの位相シフタ間の領域で
は、光強度は増加するが、光強度が一定のレベルを越え
るレベルとなる前に、隣接した位相シフタ２のエッジに
よって光強度が最小となる。このような工程が繰り返さ
れて、位相シフタ２のパターンのピッチｐが所定の広さ
以上になる領域で光強度が強くなる。このように、大面
積のレジストパターン領域の光強度はジグザグ形状とな
る。 【０１０７】図９（ｃ）にこの透過型位相シフトマスク
を用いて露光を行い、半導体基板６上にレジストパター
ン７を形成したときの形状を示す。 【０１０８】図１０に大面積を持つ正方形のレジストパ
ターンを形成するためのホトマスク基板主面上に形成さ
れた位相シフタの形状を示す。 【０１０９】図１０（ａ）は、ホトマスク基板１上に、
位相シフタ２のパターンのピッチｐが投影露光系におけ
る解像の限界以下となる幅で、四角の位相シフタ２のパ
ターンをマトリックス状に配置した透過型位相シフトマ
スクを示す。 【０１１０】図１０（ｂ）は、ホトマスク基板１上に、
位相シフタ２のパターンのピッチｐが投影光学系におけ
る解像の限界以下となる幅で、ラインアンドスペースパ
ターンを形成した透過型位相シフトマスクを示す。 【０１１１】図１０（ｃ）に、このような透過型位相シ
フトマスクで露光、現像を行ない半導体基板７上に大面
積の正方形のレジストパターン７を形成したところを示
す。 【０１１２】上記投影光学系によるレジストパターンの
解像限界Ｒは、一般に次式で表わされる。 【０１１３】 Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ
（１）ここ
で、ｋ１は定数、λは照射される光の波長、ＮＡは光学
系のレンズの開口数である。 【０１１４】通常のホトマスクを用いた場合、ｋ１の値
は０．５程度である。また、従来の位相シフトマスクを
用いた場合、ｋ１の値は０．３５程度となることが知ら
れている。 【０１１５】このように位相シフトマスクを用いた場合
と、通常のホトマスクを用いた場合の解像限界Ｒを比較
すると。ｋ１の値以外の条件が同じ場合には、位相シフ
トマスクは通常のホトマスクの１．４倍程度解像限界Ｒ
が小さくなる。このため形成されるレジストパターン７
の線幅も微細な形状のものができる。 【０１１６】本発明の透過型位相シフトマスクを用いた
場合に、実験的に求めたｋ１の値は約０．３５であった
。 この値は従来の位相シフトマスクと同じ値を持っている
。これは、従来の位相シフトマスクと本発明の透過型位
相シフトマスクでのレジストパターンを形成する場合の
露光原理が同じであることから合理的な値である。すな
わち、位相シフタのエッジで照射された光とホトマスク
基板に照射された光の位相差が１８０度になることで、
位相シフタのエッジでの光強度を最小とする。これを利
用してレジストパターンを形成する方法では、解像限界
Ｒのｋ１の値は約０．３５になる。 【０１１７】透過型位相シフトマスクでは位相シフタの
エッジ部分でレジストパターンが形成される。このため
位相シフタのパターン数の２倍の数のレジストパターン
が形成される。半導体基板上でのレジストパターンの幅
から計算される位相シフタのパターンのピッチｐは、Ｒ
の４倍となる。 【０１１８】ピッチｐがレジストパターンを形成する時
の解像される限界以上であれば、レジストパターンは解
像される。このため、大面積のレジストパターンを形成
するためには位相シフタの繰り返しパターンのピッチは
、Ｒの４倍以下の値でなければならない。 【０１１９】光学的にはこのピッチｐが小さいほど光を
遮断する能力（遮光性能）が高くなり、レジストパター
ンの形成には望ましい。しかし、ホトマスクを製作する
上には、あまり小さなパターンを作らなければならない
ことはよい影響を与えない。ｉ線を露光時の光源とし、
光学系の開口数ＮＡ＝０．４５の５：１の縮小投影露光
装置を用いて露光を行なう場合、位相シフタの繰り返し
パターンのピッチｐは、ホトマスク上で１．０〜４．０
μｍにすることが望ましい。この時、半導体基板上のレ
ジストパターンのピッチは０．２〜０．６μｍとなる。 【０１２０】図１１に、位相シフタの繰り返しパターン
の遮光性能を実験的に求めた結果を示す。 【０１２１】縦軸は光強度比を、横軸に位相シフタのパ
ターンのピッチｐを示す。図中、白丸は、位相シフタの
パターンがラインアンドスペースで配置された透過型位
相シフトマスクの結果を示す。 【０１２２】黒丸は、位相シフタのパターンがマトリッ
クス状に繰り返し配置された透過型位相シフトマスクの
結果を示す。 【０１２３】測定は、透過型位相シフトマスクに入射さ
れる光の強度をＩ０とし、透過型位相シフトマスクを透
過した光の強度をＩとした時の強度比（Ｉ／Ｉ０）が縦
軸である。 【０１２４】位相シフタが、ラインアンドスペースの場
合、そのピッチｐが１．０〜３．０μｍであれば、光強
度比が１０％以内となることが分かる。一方、位相シフ
タのパターンがマトリックス形状の場合は、そのピッチ
ｐが１．０〜４．０μｍであれば光強度比が１０％以内
となることが分かる。 【０１２５】ここで、ピッチｐが、小さな部分で光強度
比が増加しているのは位相シフタが設計通りに形成され
ていないために生じている。 【０１２６】以上のように、大面積のレジストパターン
を形成するのに、位相シフタがラインアンドスペースの
場合は、そのピッチｐが１．０〜３．０μｍであれば、
また、位相シフタのパターンがマトリックス形状の場合
には、そのピッチｐが１．０〜４．０μｍであれば用い
ることができる。これは、透過型位相シフトマスクによ
って複雑なパターンを形成する場合に、ホトマスク基板
上に配置される領域の大きさや、他の領域に形成される
パターンとの兼ね合いで、随時適切な方の位相シフタの
パターンを利用することができる。 【０１２７】さらに、上述のレジストパターンの解像の
限界以下の位相スフタの繰り返しパターンを利用して種
々のパターンを形成することができる。 【０１２８】図１２に、抜きの孤立したレジストパター
ンを形成するためのホトマスク構造とそれを用いて露光
、現像した時のレジストパターン形状を示す。 【０１２９】図１２（ａ）は、ホトマスク基板１上に、
位相シフタ２のパターンのピッチｐが投影光学系におけ
る解像の限界以下となる幅で、ラインアンドスペース形
状に配置された透過型位相シフトマスクである。位相シ
フタ２が配列されている中に間隔ｌの隙間を設けている
。 【０１３０】ピッチｐで位相シフタが設けられている領
域では、照射された光は遮光されるため、転写されるレ
ジストパターンは塗りつぶしされた領域となる。一方、
間隔ｌの隙間の部分は、投影光学系の解像限界より大き
な幅である。このため間隔ｌの隙間を光が透過しレジス
トを露光することになる。 【０１３１】間隔ｌの寸法を変化させることにより、形
成されるレジストパターンの幅を制御することができる
。 【０１３２】図１２（ｂ）に、上記、透過型位相シフト
マスクに照射した光によって半導体基板６上にレジスト
パターン７を形成した様子を示す。このように抜きの孤
立したレジストパターンを形成することができる。 【０１３３】また、図１３（ａ）〜（ｄ）にレジストパ
ターンがホールパターンとなる透過型位相シフトマスク
の形状を示す。 【０１３４】図１３（ａ）は、ホトマスク基板１上に、
ピッチｐの位相シフタ２のパターンがマトリックス状に
配置されている。ピッチがｐの幅に形成されている領域
は、投影光学系における解像の限界以下となる幅に設定
されている。マトリックス状に配置された位相シフタ２
の中心部分の位相シフタ２が、ここでは１個取り除かれ
ている。このため、中心部のホトマスク基板１の形状は
、十字形状になっている。この十字形状部分は、ピッチ
がｐより大きいため照射された光は透過する。すなわち
、位相シフタ２と、位相シフタ２と隣接し合うホトマス
ク基板１を通過する光は、位相が１８０度反転した光と
そうでない光とが打ち消し合う。このため図１３（ａ）
に示すように、一部にその周期を乱す位相シフタ２領域
があると、その部分を通る光は透過し、露光に寄与する
。 【０１３５】図１３（ｂ）は、ホトマスク基板１上に、
ピッチｐの位相シフタ２のパターンがマトリックス状に
配置されている。ピッチがｐの幅に形成されている領域
は、投影光学系における解像の限界以下となる幅に設定
されている。マトリックス状に配置された位相シフタ２
の中心付近の位相シフタ２が、ここでは１個位相シフタ
２が形成されている。このため、中心部付近のホトマス
ク基板１上の位相シフタ２の形状は、十字形状になって
いる。この十字形状部分は、ピッチがｐより大きいため
照射された光は透過する。 【０１３６】この場合にも、位相シフタ２と、位相シフ
タ２と隣接し合うホトマスク基板１を通過する光は、位
相が１８０度反転した光とそうでない光とが打ち消し合
う。このため、一部にその周期を乱すホトマスク基板１
の領域があると、その部分を通る光は透過し、露光に寄
与する。 【０１３７】図１３（ｃ）は、ホトマスク基板１上に、
ピッチｐの位相シフタ２のパターンがラインアンドスペ
ースに配置されている。ピッチがｐの幅に形成されてい
る領域は、投影光学系における解像の限界以下となる幅
に設定されている。ラインアンドスペースに配置された
ホトマスク基板１の中心部分、すなわち位相シフタ２と
、その位相シフタ２と隣合う位相シフタ２の間隙を埋め
、両者の位相シフタ２を結ぶような形状に位相シフタ２
が形成されている。このため、両方の位相シフタ２と、
その間隙を埋めるのに形成された位相シフタ２とでホト
マスク基板１の位相シフタ２の形状は、Ｈ字形状になっ
ている。このＨ字形状部分は、ピッチがｐより大きくな
るため照射された光は透過する。 【０１３８】図１３（ｄ）は、ホトマスク基板１上に、
ピッチｐの位相シフタ２のパターンがラインアンドスペ
ースに配置されている。ピッチがｐの幅に形成されてい
る領域は、投影光学系における解像の限界以下となる幅
に設定されている。ラインアンドスペースに配置された
ホトマスク基板１の中心部分、すなわち中心に配置され
た位相シフタ２に空き領域となるホトマスク基板１の領
域を設けている。このため、両方の位相シフタ２ではさ
まれたホトマスク基板１と、中心の位相シフタ２に設け
られた空き領域となるホトマスク基板１の間隙とで、Ｈ
字形状になっている。このＨ字形状部分は、ピッチがｐ
より大きくなるため照射された光は透過する。 【０１３９】図１３（ｅ）に、上記、透過型位相シフト
マスクに照射した光によって半導体基板６上にレジスト
パターン７を形成した様子を示す。これらの透過型位相
シフトマスクでは一部の領域をのみ光が透過し、露光に
寄与する。このため理想的には、正方形のレジストパタ
ーンが形成されるが、微細パターンを形成する場合、円
形の抜きの孤立したレジストパターンが形成される。 【０１４０】以上示したように、微細な位相シフタの繰
り返しパターンは従来のホトマスクの遮光膜であるクロ
ム膜やモリブテンシリサイド膜として機能する。 【０１４１】このような位相シフタを用いて遮光部を形
成することにより、従来のホトマスクを用いて形成でき
る全てのパターンが透過型位相シフタを用いて形成でき
る。 【０１４２】透過型位相シフトマスクを用いた場合、位
相シフタのパターンの外周部に沿って微細なレジストパ
ターンが形成される。このため、形成されるレジストパ
ターン幅は光学系で決まってしまい、レジストパターン
の線幅を制御することは困難である。しかし、ＬＳＩを
製造するためには、ＬＳＩの素子特性を最適化するため
に、ＬＳＩを構成するためのパターン幅を精度よく制御
する必要がある。上記の説明から、投影光学系による解
像の限界以下のピッチｐをもつ位相シフタからなる遮光
部と照射された光が透過する領域を適当に配置すること
により、通常のホトマスクで解像できる程度の寸法のパ
ターンについてのパターン幅を制御することができる。 【０１４３】例えば、図１２で説明したように位相シフ
タ内に設けられた空き領域の間隔ｌの寸法を変化させる
ことにより、形成されるレジストパターンの寸法を制御
することができる。 【０１４４】しかし、図１に示すような通常のホトマス
クでは形成することができなかった微細なラインアンド
スペースパターンを形成するような場合、位相シフタ内
に設けられた空き領域の間隔を変化させてレジストパタ
ーンの寸法を制御することはできない。 【０１４５】以下に、透過型位相シフトマスクを用いて
微細パターンの線幅を制御する方法について述べる。 【０１４６】図１４（ａ）に示すホトマスクはホトマス
ク基板１に位相シフタ２がストライプ状に形成されてい
る。この時、位相シフタ２の幅および位相シフタ２に挟
まれたホトマスク基板１領域が投影光学系の解像限界以
下のサイズでない限り、位相シフタ２のエッジで生じる
光強度の低下によって未露光となるレジスト領域に図１
４（ｂ）に示されるようなレジストパターン７が半導体
基板６上に形成される。 【０１４７】この時、位相シフトマスクによるレジスト
パターンの形成では、位相シフタのエッジ部分が露光に
寄与する。このため、形成されるレジストパターン７の
ストライプの本数は、位相シフタ２のストライプの本数
の２倍になっている。 【０１４８】図１４（ｃ）に示すホトマスクは、ホトマ
スク基板１上に位相シフタ２が、２つの形状をもって形
成されている。すなわち、図１４（ａ）に示された第１
のストライプ状の位相シフタ２が形成されている。第１
のストライプ状の位相シフタ２とほぼ垂直に交わる第２
のストライプ状の位相シフタ２が形成されている。第２
の位相シフタ２は連続しておらず第１のストライプ状の
位相シフタが均一に除去されている。言い替えると、ホ
トマスク基板１上に形成された第１のストライプ状の位
相シフタ２に対して、第２の位相シフタ２が周期的に第
１の位相シフタ２に交差している。 【０１４９】換言すると、ホトマスク基板１上に形成さ
れたストライプ形状の位相シフタ２の両側に突起部を設
けている。 【０１５０】このようにシフタ端に微細な繰り返しパタ
ーンを設けた場合、その微細な繰り返しパターンすなわ
ち第２のストライプ状の位相シフタ２は、照射される光
に対して遮光部として働く。 【０１５１】このような位相シフタ２の形状を持つ透過
型位相シフトマスクを用いて露光すると、レジスト上に
転写されたレジストパターン７は図１４（ｄ）に示すよ
うに線幅が広くなる。 【０１５２】ここで、図中の記号ｌ，ｍ，ｎは、それぞ
れ突起を形成する位相シフタ２の幅、突起を形成する位
相シフタ２の突出した長さ、ストライプ形状の位相シフ
タ２の幅とｍの和の１／２倍を示している。 【０１５３】ここで、ｌは投影光学系による解像できる
限界以下の幅にしておくことが必要である。ｍは、投影
されるレジストパターン７のパターン幅を決定するもの
であるため、必ずしも投影光学系による解像できる限界
以下の幅にしておくことは必要ない。 【０１５４】投影露光によって転写されるレジストパタ
ーン７のパターン幅は、ほぼｎの２倍の長さに相当する
。 【０１５５】これは、投影光学系による解像限界以下の
パターン幅ｌの位相シフトに照射された光は、前記した
ように遮光膜として作用する。このため、形成されるレ
ジストパターン７の線幅は、ｌに依存しない。レジスト
パターン７の幅は、突起部のｍの値によって決まる。す
なわち、遮光部となる部分の領域の幅は突起の長さｍが
長くなるにつれて広くなる。このため転写されるレジス
トパターン７の線幅は、突起の長さｍの長さに依存する
。 【０１５６】レジストパターン７の線幅が、突起の長さ
ｍの２倍とストライプ形状の位相シフタの線幅の和にな
らないのは、突起の先端のエッジによって低下する光強
度がサインカーブで減少する。このため、露光部を現像
することによって形成されるレジストパターン７は、突
起の先端より短いものが形成されるためである。 【０１５７】図１５は、図１４（ｃ）の透過型位相シフ
トマスクを用いて、投影露光を行いレジストパターンを
形成した時の、突起の長さに対するレジストパターン幅
の関係を示す。 【０１５８】図１５（ａ）は、透過型位相シフトマスク
の位相シフタのサイズを示す。この透過型位相シフトマ
スクで形成しようとするレジストパターンのパターン幅
は０．８μｍである。この値は、図１４（ｃ）で示され
るｎの２倍の値である。また、図１４（ｃ）で示したｌ
は、投影光学系で解像されないパターン幅になるよう０
．２μｍに設定している。また、突起の長さはｍである
。 【０１５９】図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の透過型位
相シフトマスクを用いて、投影露光を行いレジストパタ
ーンを形成した時の、レジストパターンの断面形状を示
す。 【０１６０】形成されているレジストパターンと隣合う
レジストパターンの間隔は、位相シフタのｎの２倍の値
になっている。 【０１６１】ここで、レジストパターン幅とは、図中の
ｗで示されるように半導体基板表面に接したレジストパ
ターン底部の幅を示している。 【０１６２】図１５（ｃ）に、図１５（ａ）で示した突
起の長さｍと、図１５（ｂ）で示したレジストパターン
の幅ｗとの関係を示す。 【０１６３】図中白丸印は、ポジ型レジストを用いた場
合で、光が照射された領域が現像によって除去され、光
が未照射の領域のレジストが残存しレジストパターンを
形成する。黒丸印は、ネガ型レジストを用いた場合で、
ポジ型レジストの場合とは反対に、光が未照射の領域が
現像によって除去され、光が照射された領域のレジスト
が残存しレジストパターンを形成する。 【０１６４】これより、ポジ型レジストを用いた場合、
突起の長さｍを長くするにつれて、レジストパターン幅
ｗは広くなる。突起の長さｍが０μｍ、すなわちストラ
イプ状の位相シフタでは、約０．２５μｍのレジストパ
ターン幅が得られる。突起の長さｍが０．４μｍの時に
、レジストパターン幅ｗはほぼ０．４μｍとない、１対
１のラインアンドスペースが形成されている。 【０１６５】一方、ネガ型レジストを用いた場合、突起
の長さｍを長くするにつれて、レジストパターン幅ｗは
狭くなる。突起の長さｍが０μｍ、すなわちストライプ
状の位相シフタでは、約０．４８μｍのレジストパター
ン幅が得られる。突起の長さｍが０．２８μｍの時に、
レジストパターン幅ｗはほぼ０．４μｍとなり、１対１
のラインアンドスペースが形成されている。 【０１６６】以上のように、投影露光によって転写され
るレジストパターンのパターン幅は、ほぼｎの２倍の長
さになる。 【０１６７】これは、投影光学系による解像限界以下の
パターン幅ｌの位相シフトに照射された光が、遮光膜と
して作用する。このため、形成されるレジストパターン
７の線幅は、ｌに依存しない。レジストパターンの幅は
、突起部のｍの値によって決まる。すなわち、遮光部と
なる部分の領域の幅は突起の長さｍが長くなるにつれて
広くなる。このため転写されるレジストパターンの線幅
は、突起の長さｍの長さに依存する。 【０１６８】図１４（ｅ）に示すホトマスクは図１４（
ａ）のホトマスク基板１上にストライプ状の位相シフタ
２が設けられており。その位相シフタ２の両側に多段型
位相シフタ８を設けたものである。 【０１６９】ここで、図中の記号ｍ，ｎは、それぞれ多
段型位相シフタ８の幅、ストライプ形状の位相シフタ２
の幅とｍの和の１／２倍を示している。 【０１７０】ここで、ｍは、投影されるレジストパター
ン７のパターン幅を決定するものである。 【０１７１】投影露光によって転写されるレジストパタ
ーン７のパターン幅は、ほぼｎの２倍の長さに相当する
。 【０１７２】このため、形成されるレジストパターン７
の線幅は、ｍの値が大きくなるにつれて、太くなる。そ
の線幅は、ストライプの形状の位相シフタ２の線幅とｍ
の値の和になる。すなわち、レジストパターン７の線幅
は、ｍの値を変えることで制御することができる。 【０１７３】レジストパターン７の線幅が、ｍの２倍と
ストライプ形状の位相シフタ２の線幅の和にならないの
は、突起の先端のエッジによって低下する光強度がサイ
ンカーブで減少する。このため、露光部を現像すること
によって形成されるレジストパターン７は、突起の先端
より短いものが形成されるためである。 【０１７４】この場合もシフタ端での遮光部の幅が広が
り図１４（ｄ）のようなパターンが形成される。 【０１７５】図１４（ｆ）に示すホトマスクは図１４（
ａ）のホトマスク基板１上にストライプ状の位相シフタ
２が設けられている。この位相シフタ２の両側には、投
影光学系で解像する限界以下の微細な位相シフタ２が設
けられている。 【０１７６】ここで、図中の記号ｌ，ｍ，ｎは、ストラ
イプ形状の位相シフタ２の中心からストライプ形状の位
相シフタ２の両側に離れて設けられた位相シフタ２の中
心までの距離、ストライプ形状の位相シフタ２の両側に
離れて設けられた位相シフタ２の幅、ストライプ形状の
位相シフタ２とその両側に離れて設けられた位相シフタ
２の間の幅を示す。 【０１７７】ここで、ｍ，ｎは投影光学系による解像で
きる限界以下の幅にしておくことが必要である。 【０１７８】投影露光によって転写されるレジストパタ
ーン７のパターン幅は、ほぼｌの２倍の長さに相当する
。 【０１７９】これは、投影光学系による解像限界以下の
パターン幅ｎの位相シフト２およびホトマスク基板１に
形成された領域幅ｎに照射された光は、前記したように
遮光膜として作用する。このため、レジストパターン７
の幅は、ストライプ形状の位相シフタ２の両側に離れて
設けられた位相シフタ２の幅ｍと、ストライプ形状の位
相シフタ２とその両側に離れて設けられた位相シフタ２
の間の幅ｎの和の値によって決まる。すなわち、遮光部
となる部分の領域の幅は、ストライプ形状の位相シフタ
２の両側に設けられた位相シフタ２と、その両者に挟ま
れたホトマスク基板１領域の幅が長くなるにつれて広く
なる。しかし、ｎ，ｍの両方とも、投影光学系による解
像限界以下でなければならない。このため、ｍとｎの和
をあまり広くしすぎると、ｍまたはｎのどちらかの値が
解像限界以上となる。このため、ｍまたはｎの一方の値
が解像限界以上となる場合には、このようなストライプ
形状の位相シフタ２の両側に離れて設けられた位相シフ
タ２と、その両方の領域で挟まれたホトマスク基板１の
パターンを繰り返し形成するとよい。 【０１８０】この場合も同様に遮光部の幅が広がり図１
４（ｄ）のようなパターンが形成される。 【０１８１】以上述べたように、透過型位相シフトマス
クでは、図１４（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）に示す
ようなパターンを用いることにより半導体基板上に形成
される微細なレジストパターンの線幅を制御できること
が分かる。 【０１８２】続いて、以上述べてきた透過型位相シフト
マスクの製造方法について述べる。まず、製造方法の第
１の実施例として、レジストパターンを位相シフタとし
た位相シフトマスクの製造方法について図１６を参照し
ながら詳細に説明する。 【０１８３】図１６（ａ）において、ホトマスク基板１
は石英基板を用いた。ホトマスク基板１上には透明導電
膜、例えばインジウム・スズ酸化物膜（以下、ＩＴＯ膜
と呼ぶ）を０．１μｍの膜厚で堆積している。このホト
マスク基板１上に位相シフタ２となる透明膜９を回転塗
布する。透明膜９として、例えばポリメチルメタクリレ
ート膜（以下、ＰＭＭＡ膜と呼ぶ）を０．３７２μｍの
膜厚に回転塗布する。この後、加速電圧２５ｋＶの電子
線１０を用いて、露光量約１３０μＣ／ｃｍ２で所定の
パターンを露光する。次に、メチルイソブチルケトン（
以下、ＭＩＢＫと呼ぶ）とイソプロピルアルコール（以
下、ＩＰＡと呼ぶ）の容量比１対２の混合溶液を用いて
３分間のスプレー現像を行なう。現像によって露光部は
溶解され、所望のパターンが形成される。さらにＩＰＡ
を用いてホトマスク基板１をリンスし、回転乾燥させる
。以上の工程から図１６（ｂ）に示す透過型位相シフト
マスクが形成される。 【０１８４】ここで、ホトマスク基板１上にＩＴＯ膜を
形成すると所望のＰＭＭＡのパターンを容易に得ること
ができる。なぜなら、ホトマスク基板１は絶縁体である
。このため、電子線１０露光を行なうと、電子が絶縁体
内に蓄積される。蓄積された電子による電界によって照
射される電子線１０が曲げられる。このため、パターン
が湾曲したり、パターンの線幅が変化するなど微細なパ
ターンを形成することができない。そこでここではホト
マスク基板１に照射された電子が蓄積されないようにホ
トマスク基板１上に導電膜９であるＩＴＯ膜を形成して
いる。このため、透明導電膜の膜厚は、電子線１０が照
射された時、ホトマスク基板１に蓄積され露光に悪影響
がない程度であればよい。 【０１８５】また、ＰＭＭＡの膜厚は、照射される光の
位相を１８０度反転させる膜厚に設定されている。 【０１８６】この方法によって透過型位相シフトマスク
の製造工程は、従来の製造方法と比較して簡単に製作で
きるという利点がある。また、この製造方法によってホ
トマスクを製作する上で、形成されたパターンのパター
ン精度を向上させることができる。 【０１８７】次に、多段型位相シフタ８を持つ第２の実
施例であるホトマスクの製造方法について図１７を参照
して詳細に説明する。 【０１８８】図１７（ａ）において、ホトマスク基板１
は石英基板を用いた。ホトマスク基板１上には透明導電
膜が堆積されている。このホトマスク基板１上に位相シ
フタ２となる透明膜９を回転塗布する。透明膜９として
、例えばポリメチルメタクリレート膜（以下、ＰＭＭＡ
膜と呼ぶ）を０．３７２μｍの膜厚に回転塗布する。 この後、電子線１０を用いて、所定パターンの露光する
際に、露光量を連続的或は段階的に変えて露光すること
により、位相シフタの膜厚を段階的或は連続的に変化さ
せる。この後、加速電圧２５ｋＶの電子線１０を用いて
、露光量約１３０μＣ／ｃｍ２で所定のパターンを露光
すると第１の実施例で示したように位相差が１８０度と
なる位相シフタ２が形成される。位相差が１８０度と０
度となる位相シフタ２の間に９０度の位相差を与える領
域を形成するためには、その部分の露光量を５０μＣ／
ｃｍ２とする。また、位相差１８０度と０度との間に１
２０度、６０度の３段階の位相差を与える領域を形成す
るためには、露光量をそれぞれ４５μＣ／ｃｍ２、６０
μＣ／ｃｍ２とすればよい。 【０１８９】また、位相差を１８０度から０度に連続的
に変化させる領域を形成するためには、その領域の露光
量を０〜１３０μＣ／ｃｍ２まで連続的に変化させれば
よい。 【０１９０】上記第１の実施例では、位相シフタ２とし
て有機膜であるＰＭＭＡを用いている。しかし、ＰＭＭ
Ａを用いた場合、ＰＭＭＡの長期的安定性の点で問題が
生じる可能性がある。すなわち、透過型位相シフトマス
クを用いて露光する時、特に露光光源としてＫｒＦエキ
シマレーザ等の遠紫外光（波長２００〜３００ｎｍ）を
用いた場合に問題となる。遠紫外光は、波長が短いため
、そのエネルギは高く、ＰＭＭＡのアブレーション（ａ
ｂｌａｔｉｏｎ）を誘発する。この問題を避けるために
、特に有効なレジストの一実施例であるレジストの化学
式を図１７に示す。 【０１９１】図１８（ａ）には、感光剤として利用され
るオニウム塩を示す。図１８（ｂ）には、ベース樹脂と
なるラダー構造を有するポリシロキサンを示す。 【０１９２】ここでは、図１８（ｂ）のポリシロキサン
をベース樹脂として、図１８（ａ）のオニウム塩を、０
〜１０重量部含んだレジストである。 【０１９３】このレジストは電子線に対して、感度が０
．２μＣ／ｃｍ２という極めて高い値を持っている。上
述の位相シフタ２としてＰＭＭＡに変えてこのレジスト
を用いることにより、安定な位相シフタを簡単なプロセ
スで形成できる。 【０１９４】ここでベース樹脂としてポリシロキサンを
利用しているが、シリコンを主鎖骨格として含み、ポリ
シロキサンを主成分とした構成されているものであれば
代用がきく。さらに、このようなベース樹脂であって、
電子線感度を持つものであれば感光剤を添加しなくても
レジストの役割を果たす。同時に位相シフタとして十分
利用することができる。 【０１９５】単独でも感光性であるベース樹脂として、
クロロメチル化ポリシロキサンや、反応性の高い末端基
を有したシリコーン樹脂等の透明なポリマー等がある。 【０１９６】以下に透過型位相シフトマスクの製造方法
の第３の実施例について図１８を参照しながら説明する
。 【０１９７】位相シフタとして無機膜を用いた透過型位
相シフトマスクの製造方法について説明する。 【０１９８】ホトマスク基板１として石英基板上にＩＴ
Ｏ膜を堆積した基板を用いる。このホトマウスク基板上
に透明膜９としてシリコン窒化膜と、電子線レジスト１
２の積層膜を用いる。電子線レジスト１２としてクロロ
メチル化ポリスチレン（以下、ＣＭＳ膜と呼ぶ）を用い
る。 【０１９９】図１９（ａ）に示すように、ホトマスク基
板１上にシリコン窒化膜９をスパッタリング法により約
０．１８μｍの膜厚に堆積する。続いて、シリコン窒化
膜９上にＣＭＳ膜１２を０．５μｍの膜厚に回転塗布す
る。この後、１２０℃、３０分の熱処理を行なってＣＭ
Ｓ膜１２を焼きかためる。 【０２００】次に、電子線１０を用いて所定パターンを
露光量約６μＣ／ｃｍ２で露光する。この後、酢酸イソ
アミルとエチルセロソルブの混合溶液を用いて１分間の
スプレー現像を行なう。 【０２０１】このようにして図１９（ｂ）に示される所
望のレジストパターン１３が形成される。 【０２０２】この後、レジストパターン１３をマスクと
して、シリコン窒化膜９をＣＦ４とＯ２の混合ガスを用
いてドライエッチングを行なう。ドライエッチングでは
シリコン窒化膜９を除去し、下地のホトマスク基板１が
露出させる。ここまでの工程を１９図（ｃ）に示す。 【０２０３】最後に、ＣＭＳ膜１２のレジストパターン
１３を酸素プラズマにより除去して、シリコン窒化膜９
による位相シフタ２を形成する。以上のようにして図１
９（ｄ）に示される透過型位相シフトマスクが形成され
る。 【０２０４】さらに、透過型位相シフトマスクの製造方
法の第４の実施例について図２０を参照しながら説明す
る。 【０２０５】ここでは、無機膜を蒸着によって位相シフ
タパターンを形成するホトマスクの製造方法について説
明する。 【０２０６】図２０（ａ）において、ホトマスク基板１
は石英基板を用いた。ホトマスク基板１上には透明導電
膜、例えばインジウム・スズ酸化物膜（以下、ＩＴＯ膜
と呼ぶ）を０．１μｍの膜厚で堆積している。 【０２０７】このホトマスク基板１上に位相シフタ２と
なる透明膜９を回転塗布する。透明膜９として、例えば
ポリメチルメタクリレート膜（以下、ＰＭＭＡ膜と呼ぶ
）を０．５μｍの膜厚に回転塗布する。この後、ＰＭＭ
Ａ膜を焼き固めるために１７０℃、３０分の熱処理を行
なう。続いて、所定パターンを加速電圧２５ｋＶの電子
線１０を用いて、露光量約１３０μＣ／ｃｍ２で所定の
パターンを露光する。 【０２０８】次に、メチルイソブチルケトン（以下、Ｍ
ＩＢＫと呼ぶ）とイソプロピルアルコール（以下、ＩＰ
Ａと呼ぶ）の容量比１対２の混合溶液を用いて３分間の
スプレー現像を行なう。現像によって露光部は溶解され
、所望のレジストパターン１３が形成される。さらにＩ
ＰＡを用いてホトマスク基板１をリンスし、回転乾燥さ
せる。以上の工程から図２０（ｂ）に示すレジストパタ
ーンが形成される。 【０２０９】この後、図２０（ｃ）に示すように位相シ
フタとなる透明膜９であるシリコン酸化膜を電子線加熱
による真空蒸着法で０．４７μｍの膜厚に堆積する。 【０２１０】さらに、図２０（ｄ）に示すようにレジス
トパターン１３をアセトンに漬けて除去する。同時にレ
ジストパターン１３上のシリコン酸化膜は除去される。 この時、露出しているホトマスク基板１に直接蒸着され
たシリコン酸化膜のみホトマスク基板１上に残る。この
ようにして、シリコン酸化膜を位相シフタ２とする透過
型位相シフトマスクが形成される。 【０２１１】以上、本発明の透過型位相シフトマスクの
製作方法の実施例で説明したように、位相シフタの形成
は電子線露光を一度行なうことで形成できる。このため
、重ね合わせ露光の必要がなく簡便である。よって、形
成された位相シフタのパターンの位置精度は電子線露光
装置のもつ露光精度によって決定される。一般には、露
光精度は３シグマの値で、０．１μｍ以下である。この
値は現在の半導体装置を製作する上では十分な値である
。このためホトマスクとし、そのパターンの信頼性が高
い。 【０２１２】また、上記製造方法で説明した全ての工程
は、いずれも通常のホトマスクの製造および半導体装置
を製造するために広く用いられている方法である。この
ため、特に透過型位相シフトマスクを製造する上で、困
難となる工程はない。 【０２１３】よって、従来の製造方法に比べると製造が
容易になり、簡単で、既存の工程で製造することができ
るため、その製造コストは低くスループットが高い。 【０２１４】また、透過型シフトマスクは、位相シフト
だけで形成されているため、マスクの検査修正が容易で
ある。すなわち、光学検査装置を用いて検査を行なう場
合、位相シフタ部とホトマスク部での光の反射強度差や
透過強度差小さいという欠点はあるが、その信号強度の
差は現存する光学検査装置を用いて検出すること可能で
ある。それより、従来の位相シフトマスクの検査で問題
となっていた光学系の焦点がずれる現象がない。このた
め、パターンの検査精度が低下したり、検査装置の検出
で誤りが生じることがない。 【０２１５】また、ホトマスクを修正するについても、
現在、通常のホトマスクを修正するのに用いられている
収束型イオンビーム装置（ＦＩＢ）を用いることができ
る。 【０２１６】以上の製造方法で形成した透過型位相シフ
トマスクを用いて縮小投影露光を行なった時に形成され
るレジストパターンと透過型位相シフトマスクの形状を
図２１に示す。 【０２１７】第３の実施例で製作した透過型位相シフト
マスクを用いて半導体装置に用いられるパターンを製作
した場合について説明する。露光装置は、露光波長が３
６５ｎｍ（ｉ線）、レンズの開口数（ＮＡ）が０．４５
である１／５縮小投影露光装置を用いている。半導体基
板６上にレジストを塗布した基板に透過型位相シフトマ
スクを通して露光する。露光後、現像しレジストパター
ン７が形成されている。図２１（ａ）は、露光に用いる
透過型位相シフトマスクであって、ホトマスク基板１上
に形成された位相シフタ２のパターンを示す。図２１（
ｂ）は、図２１（ａ）の位相シフタ２をもつ透過型位相
シフトマスクを用いて露光を行い半導体基板６上に形成
されたレジストパターン７を示す。この透過型位相シフ
トマスクは、ホトマスク基板１上にストライプ形状の位
相シフタ２が形成されている。これによって形成された
レジストパターン７は前記したような理由から、ストラ
イプ形状であって位相シフタ２のストライプの線の数の
２倍のレジストパターン７が形成される。 【０２１８】この場合、位相シフトマスクを用いない通
常の露光と本発明の透過型位相シフトマスクを用いた露
光では、ラインアンドスペースのパターンを形成した時
、解像できるパターンの最小寸法は半導体基板上で０．
４５μｍである。これに対して、透過型位相シフトマス
クを用いることで０．３μｍのラインアンドスペースパ
ターンを形成することができる。また、位相シフトマス
クを用いない通常の露光では０．５μｍ以下の微細な残
しの孤立のパターンを安定的に形成することは困難であ
る。これに対して透過型位相シフトマスクを用いると０
．３μｍの孤立したパタ−ンを安定して形成することが
できる。ここでは、第３の実施例で製作した透過型位相
シフトマスクを用いた結果について述べている。また、
露光装置は、露光波長が３６５ｎｍ（ｉ線）、レンズの
開口数（ＮＡ）が０．４５である１／５縮小投影露光装
置を用いている。 【０２１９】次に、ダイナミック・ＲＡＭ（ランダム・
アクセス・メモリ）に用いられるパターンを形成する場
合について説明する。 【０２２０】図２１（ｃ），（ｅ），（ｇ）は、露光に
用いる透過型位相シフトマスクであって、ホトマスク基
板１上に形成された位相シフタ２のパターンを示す。図
２１（ｄ），（ｆ），（ｈ）は、図２１（ｃ），（ｅ）
，（ｇ）の位相シフタ２をもつ透過型位相シフトマスク
を用いて露光を行い、半導体基板６上に形成されたレジ
ストパターン７を示す。これらのレジストパターン７は
半導体装置の配線パターンを形成している。 【０２２１】図２１（ｃ）にコンタクトホールとなるレ
ジストパターンを形成する透過型位相シフトマスクにつ
いて説明する。 【０２２２】領域１４はホトマスク基板１上に、正方形
の位相シフタ２とその両側に形成された長方形のホトマ
スク基板１とで構成されている。領域１５は正方形のホ
トマスク基板１の領域とその両側に形成された長方形の
位相シフタ２とで形成されている。ここで、長方形は、
一辺の長さが正方形の半分である。この長方形の短辺の
長さは、投影光学系の解像される限界以下のパターン幅
にする必要がある。すなわち、正方形の位相シフタ２と
正方形のホトマスク基板１の繰り返されたパターンの両
側に、光を遮光するパターンの領域が形成されている。 光を遮光するパターンの領域を、ここでは正方形と同じ
大きさに形成しているが、正方形にする必要はない。 【０２２３】この透過型位相シフトマスクの位相シフタ
２は、上記領域１４と領域１５が縦方向と横方向に繰り
返し配置されている。 【０２２４】照射された光で、正方形の位相シフタ２の
エッジを透過した光のみが露光に寄与する。しかし、長
方形の位相シフタ２と、その位相シフタ２に隣接した長
方形のホトマスク基板１では、各々を透過する光は逆位
相となり、光強度は低下する。すなわち、長方形の位相
シフト２と長方形のホトマスク基板１の組合せ領域は、
照射される光の遮光領域となる。 【０２２５】この透過型位相シフトマスクを用いて露光
した時、半導体基板６上に形成されるレジストパターン
７を示す。 【０２２６】位相シフトマスクを用いない従来の露光方
法では、０．５５μｍのコンタクトホールしか形成でき
ない。これに対して透過型位相シフトマスクを用いるこ
とにより０．４μｍのコンタクトホールの形成が可能と
なる。 【０２２７】第２１図（ｅ）に容量部となるパターンを
形成するための透過型位相シフトマスクを示す。長方形
の位相シフタ２と同じ大きさの長方形のホトマスク基板
１領域がそれぞれ相互に繰り返し形成されている。 【０２２８】このホトマスクを用いて形成されたレジス
トパターンを図２１（ｆ）に示す。容量部のパターンを
形成するときには、レジストとしてネガ形レジストが用
いられる。このため、上記説明とは逆に、露光された領
域が半導体基板６上にレジストパターン７として残存す
る。すなわち、位相シフタ２のエッジでの光強度が低下
する領域のみが、現像される。 【０２２９】位相シフトマスクを用いない従来の露光方
法では、長円形のレジストパターン７同士のパターンの
間隔を０．５μｍ以下にすることは困難である。これに
対して透過型位相シフトマスクを用いることによりパタ
ーン間隔が０．２μｍのレジストパターン７が形成でき
る。 【０２３０】図２１（ｇ）に素子分離領域となるパター
ンを形成するための透過型位相シフトマスクを示す。 【０２３１】この透過型位相シフトマスクには、位相シ
フタ２が段差状に形成された領域と、位相シフト２のパ
ターン内に空間領域が形成されている領域がある。さら
に、ホトマスク基板１の形状が段差状の領域と、ホトマ
スク基板１のパターン内に位相シフタ２領域が形成され
ている領域がある。 【０２３２】空間領域が形成された位相シフタ２および
位相シフタ２領域が形成されたホトマスク基板１の領域
では、それぞれ空間に接した位相シフタ２と位相シフタ
２に接したホトマスク基板１の領域の幅が狭くなる。こ
の幅が投影光学系での解像できる限界以下のサイズにし
ておくことが必要である。 【０２３３】これによって解像限界以下の領域では、光
が遮光される。このため、ネガ形レジストに転写される
レジストパターン７は、光が遮光された領域のレジスト
が除去された形状となる。このようにして形成されたレ
ジストパターン７を図２１（ｈ）に示す。 【０２３４】位相シフトマスクを用いない従来の露光方
法では、形成されたレジストパターンと隣合うレジスト
パターンの間隔を０．５μｍ以下にすることは困難であ
る。これに対して、透過型位相シフトマスクを用いるこ
とによりパターン間隔が０．２μｍにすることができる
。 【０２３５】図２１（ｈ）で示されるレジストパターン
７を形成するための透過型位相シフトマスクとして他の
形状のものがある。 【０２３６】透過型位相シフトマスクを用いてパターン
を形成する場合、形成しようとするパターンに対し種々
のマスクパターンが考えられる。 【０２３７】このような透過型位相シフトマスクの別の
例として図２１（ｉ），（ｊ）に示される位相シフタの
パターンを持つものがある。 【０２３８】図２１（ｇ）では、空間領域が形成された
位相シフタ２および位相シフタ２の領域が形成されたホ
トマスク基板１の領域では、それぞれ空間に接した位相
シフタ２と位相シフタ２に接したホトマスク基板１の領
域の幅が狭くなる。この幅が投影光学系での解像できる
限界以下のサイズにしてある。 【０２３９】ここで示された露光時に遮光部分となる領
域、すなわち投影系で解像できる限界以下のパターンが
形成されている部分をどのような形状にするかによって
図２１（ｇ），（ｉ），（ｊ）と区別される。 【０２４０】図２１（ｇ）でホトマスク基板１に位相シ
フタ２を形成している領域と位相シフタ２に空間領域を
設けて投影光学系で解像されないパターンを形成してい
るのに対して、図２１（ｉ）では、そのホトマスク基板
１に位相シフタ２を形成している領域のホトマスク基板
１の領域に位相シフタ２を、位相シフタ２にホトマスク
基板１の領域を設けることで投影光学系で解像できない
パターンを形成している。 【０２４１】図２１（ｉ）においては、位相シフタ２の
領域は、位相シフタ２の２本の外周ラインによって形成
されている。この一方の外周ラインが形成されている方
向に他の外周ラインをシフトさせる。これによって位相
シフタ２の外周ラインの内、両者の外周ライン間の距離
が投影光学系の解像できる限界以下の長さになっている
おれば、その部分が照射される光の遮光領域となる。同
様に、一つの位相シフタ２とこれと隣合った位相シフタ
２のホトマスク基板１の領域の距離が、両者の外周ライ
ン間の距離が投影光学系の解像できる限界以下の長さに
なっていれば、その部分が照射される光の遮光領域とな
る。 【０２４２】以上のように、素子分離領域を製作するた
めのレジストパターンを得るために、上記３つの透過型
位相シフトマスクで実現できる。 【０２４３】これらに透過型位相シフトマスクは、全て
露光装置の解像限界以下の微細な位相シフタのパターン
が遮光部として機能することを利用している。 【０２４４】続いて、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモ
リ）を試作するために用いる透過型位相シフトマスクに
ついて示す。 【０２４５】図２２（ａ）に示すホトマスク基板１上に
ストライプ状の位相シフタ２が形成された透過型位相シ
フトマスクを用いる。これは上記したように位相シフタ
２のエッジで光強度が減少する。この透過型位相シフト
マスクを用いてネガ型レジストにパターンを転写した場
合、図２２（ｂ）に示す様な微細な残しのレジストパタ
ーン７が半導体基板６上に形成される。これは、半導体
装置のポリシリコンゲートのパターンとして用いられる
。この時、レジストパターン７間の間隔は約０．２μｍ
である。 【０２４６】位相シフトマスクを用いない従来の露光方
法では、このような微細な間隔のレジストパターンを形
成するのに、１度の露光で形成することが困難である。 このため、ホトマスクを２枚用いて２度の露光を行うこ
とによりこのようなパターンを形成していた。 【０２４７】透過型位相シフトマスクを用いることで、
上記したように１度の露光で微細なパターンを形成する
ことができるので、ゲートを形成する工程を大幅に簡素
化することができる。 【０２４８】続いて、ＣＣＤ（チャージ・カップルド・
デバイス）を試作するために用いる透過型位相シフトマ
スクについて示す。 【０２４９】図２３（ａ）に示す様なマスクを用いて、
ＣＣＤ固体撮像装置のレジストパターンを形成する例に
ついて示す。 【０２５０】透明なホトマスク基板１上の２つの領域１
６，１７に位相シフタ２を設ける。領域１６は上記した
ように長方形をした位相シフタ２で形成されている。領
域１７は領域１７の一部が領域１６の中に埋め込まれた
形状になっている。 【０２５１】領域１７の位相シフタ２は、投影光学系で
解像されない位相シフタ２が繰り返し形成されている。 光が照射された時には、領域１６では長方形の各辺での
光強度が低下する。このためネガ型レジストを用いた場
合には、領域１６のエッジに沿った部分にレジストがな
くなる。一方、領域１７は、光の照射に対して遮光領域
として働くため、光は照射されない。このためネガ型レ
ジストを用いた場合には、領域１７の形状がレジストの
ない領域となる。 【０２５２】以上のような透過型位相シフトマスクを用
いてネガ形レジストにパターンを転写した所を、第２３
図（ｂ）に示す。 【０２５３】領域６は、ＣＣＤ固体撮像装置の光電変換
素子が形成される。領域７は、ＣＣＤ固体撮像装置の光
電変換素子で形成された電荷を読みだす垂直転送チャネ
ルが形成されている。垂直転送チャネルに、領域１６の
長方形のエッジで生じた微細なラインが形成されている
。このような微細なラインは、ＣＣＤ固体撮像装置の垂
直転送チャネルの特性に悪影響を及ぼすことはない。 【０２５４】もし、なんらかの影響が懸念される場合で
も、領域１６の長方形の辺に上記した多断型位相シフタ
を設ければ、転送チャネルに微細なラインが形成される
ことはない。 【０２５５】以上のように、シフタ端に沿って形成され
る微細な遮光部と、微細な繰り返しシフタパターンによ
って作られる遮光部を利用している。レジストパターン
同士の間隔の狭い部分では約０．２μｍである。レジス
トパターンの間隔の広い部分は解像限界以下の繰り返し
のシフタパターンを遮光部として使って形成している。 この場合も、従来法に比べて大幅にゲート形成工程を簡
素化することが可能になった。 【０２５６】続いて、微細なゲートをもつ化合物半導体
を試作するために用いる透過型位相シフトマスクについ
て示す。 【０２５７】図２４（ａ）において、領域１８はゲート
の取り出し電極が形成される領域である。また、領域１
９はゲートが形成される領域である。領域１８を構成し
ている微細なパターンの位相シフタ２と、ゲートを形成
するための長方形の位相シフタ２の２つの端部に形成さ
れた微細なパターンの位相シフタ２は、投影光学系の解
像される限界以下のパターンが形成されている。この部
分は、照射された光の遮光部となる。 【０２５８】一方、長方形に形成された位相シフタ２は
、そのエッジ領域の光強度が低下する。このため位相シ
フタ２のエッジに沿った直線上のゲートが形成される。 長方形の位相シフタ２領域の内、ゲートとなる長方形の
一辺以外の３辺では、レジストパターンが形成されては
いけない。このため、長方形の位相シフタ２領域のうち
、ゲートパターン形成と関係のない３辺には多段型位相
シフタ８が形成されている。 【０２５９】このような透過型位相シフトマスクを用い
て、露光することで半導体基板６上にレジストパターン
７が形成される。レジストには、ネガ型レジストが用い
られる。このため領域１８およびゲートを形成するため
の長方形の位相シフタ２の２つの端部に形成された微細
なパターンの位相シフタ２および長方形の一辺で形成さ
れるゲート領域は、照射される光を遮光する。このため
、この領域は露光後、現像されるとレジストが除去され
る。 【０２６０】以上のように、位相シフタ２の端に沿って
できる微細な遮光部を利用してゲートパターンは形成さ
れている。位相シフタ２に沿ってできるパターンのうち
不要な部分は多段型位相シフタ８を用いて打ち消してい
る。大面積のゲート取り出し電極は解像限界以下の位相
シフタ２のパターンを遮光部として用いることにより形
成している。 【０２６１】この透過型位相シフトマスクを用いると０
．１５μｍのゲート幅を持つＧａＡｓの半導体装置が形
成できる。 【０２６２】従来は、この様な微細なゲートパターンは
電子線描画法により形成していた。しかし、電子線描画
法では、真空中で行なう必要があるため量産性が悪い。 【０２６３】上記実施例では、位相シフタとしてＰＭＭ
Ａ、シロキサンポリマーを主成分として含むレジスト、
また、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜を用いた例につ
いて示したが、この例に限られるものでなくフッ化マグ
ネシウム、二酸化チタン、窒化チタンあるいは種々の露
光光に対して透明なポリマー等でも使用できる。 【０２６４】また、上記実施例では露光光の波長３６５
ｎｍの露光装置で用いる位相シフトマスクについて説明
した。露光光の波長がλである露光装置を用いて同様の
ことを行なう場合には、位相シフタの膜厚ｔを、ｔ＝λ
／２・（ｎ−１）（２）となるように設定すればよい。 但し、ｎは位相シフタの屈折率である。 【０２６５】また、上記実施例では、透明なホトマスク
基板と透明な位相シフタとのパターンのみから構成され
ている位相シフトマスクの例について示した。 【０２６６】図２５は、透過型位相シフトマスクの遮光
部として、位相シフタとクロム膜等の遮光膜を同時に用
いたホトマスクを示す。形成されている遮光膜のパター
ンとしては、図２４に示した微細なゲートをもつ化合物
半導体を試作するためのホトマスクについて説明する。 【０２６７】図２５において、領域１８はゲートの取り
出し電極が形成される領域である。また、領域１９はゲ
ートが形成される領域である。領域１８はクロム膜ある
いはモリブテンシリサイド膜で構成される遮光膜である
。 【０２６８】一方、長方形に形成された位相シフタ２は
、そのエッジ領域の光強度が低下する。このため位相シ
フタ２のエッジに沿った直線上のゲートが形成される。 【０２６９】長方形の位相シフタ２領域の内、ゲートと
なる長方形の一辺以外の３辺では、レジストパターンが
形成されてはいけない。このため、長方形の位相シフタ
２領域のうち、ゲートパターン形成と関係のない３辺に
は多段型位相シフタ８が形成されている。 【０２７０】このような透過型位相シフトマスクを用い
て、露光することで半導体基板６上にレジストパターン
７が形成される。レジストには、ネガ型レジストが用い
られる。このため領域１８およびゲートを形成するため
の長方形の位相シフタ２の２つの端部に形成された微細
なパターンの位相シフタ２および長方形の一辺で形成さ
れるゲート領域は、照射される光を遮光する。このため
、この領域は露光後、現像されるとレジストが除去され
る。 【０２７１】以上のように、位相シフタ２の端に沿って
できる微細な遮光部を利用してゲートパターンは形成さ
れている。位相シフタ２に沿ってできるパターンのうち
不要な部分は多段型位相シフタ８を用いて打ち消してい
る。大面積のゲート取り出し電極はクロム膜等の遮光膜
を用いた通常のホトマスクを用いることにより形成して
いる。 【０２７２】また、位相シフトマスクとなる部分を透過
型位相シフトマスクを用いるのではなく、従来の位相シ
フトマスクのようにクロム膜等の遮光膜に位相シフタを
設けた構成にすることができるのは言うまでもない。 【０２７３】このように各々のホトマスクの利点を生か
して、以上示したような構成のホトマスクを形成するこ
とは、複雑で、微細なパターンを形成するのに特に有効
である。 【０２７４】また、本発明の透過型位相シフトマスクで
は、位相シフタのパターンエッジの位置が、露光されて
、形成されるレジストパターンの位置を決定する。従っ
て、位相シフタがある配列で形成されておれば、形成さ
れるレジストパターンは、位相シフタパターンを反転さ
せた、すなわちホトマスク基板領域と位相シフタの領域
を逆転させた透過型位相シフトマスクによっても、全く
同様の形状をもつレジストパターンを形成することがで
きる。このことは、位相シフタによってレジストパター
ンを形成する際に、ポジ型レジストを用いてもネガ型レ
ジストを用いても同一のレジストパターンを露光するこ
とができる。 【０２７５】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホトマスクを用いることにより、解像限界に近い微細
パターンを安定に精度よく転写することが可能となる。
するためのホトマスク及びその製造方法に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】近年、半導体技術の発展が目ざましく、
半導体装置のパターンもサブミクロンサイズのものが形
成されるようになってきている。このような微細化はリ
ソグラフィ技術と呼ばれる要素技術の飛躍的な進歩に根
ざしている。 【０００３】リソグラフィ技術は、大きく分けてレジス
ト塗布、露光と現像の工程から成っている。パターンの
微細化は、レジストの材料、露光装置および露光方法、
現像方法等の改良によって達成されている。特に、露光
装置および露光方法の改良によって顕著にパターンの微
細化が進められている。 【０００４】パターンの微細化を図る方法として、従来
の投影露光装置を用いて露光時に用いられるホトマスク
に改良を加え光学系を通って照射された光の位相差を与
えて、より微細なレジストパターンを形成する方法が提
案されている。 【０００５】具体的には、このようなホトマスク（以下
、位相シフトマスクと呼ぶ）を用いる方法として、例え
ば特開昭６２−５０８１１号公報や特開昭６２−５９２
９６号公報等がある。 【０００６】ここで提案されている方法について、図面
を参照しながら詳細に説明する。図２６にはホトマスク
の断面形状を示す。ホトマスク基板１上に転写すべきパ
ターンの原画を、遮光膜パターン２によって形成されて
いる。さらに、遮光膜パターン２をはさむ、または遮光
膜パターン２の両側にある透明部パターン３のどちらか
一方の透明部パターン４上に透明膜のパターン（以下、
位相シフタ４と呼ぶ）を設ける。位相シフタ４は露光時
に照射される光の位相を変化させるものである。 【０００７】図２７は、特開昭６２−９２４３８号公報
に提案された２種類の材料からなる位相シフタを持つホ
トマスクの断面図である。 【０００８】この例では、位相シフタとしてホトマスク
基板１上に形成されていない。露光時に照射される光に
位相差を与えるために、ホトマスク基板１自体を２つの
材料５、６で形成している。さらに、異なる材料５、６
を等間隔に並べることで、このホトマスク基板１を透過
する透過光はπまたはその奇数倍の位相差を持つ。以下
、材料５の領域を便宜的に位相シフタ部と呼ぶ。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のホトマスクの構成では、次のような課題がある。 【００１０】図２６に示したホトマスクでは、そのホト
マスクを製作する場合に問題が生じる。遮光膜パターン
２は従来のホトマスクの製作工程で形成される。すなわ
ち、ホトマスク基板１の主面全面に遮光膜パターン２と
なる薄膜を形成する。この薄膜には通常、クロム膜やモ
リブテンシリサイド膜が用いられている。次に薄膜上に
レジストを塗布し、ベーキングを行なう。この後、光ま
たは電子ビームによってレジストの所定位置を露光する
。さらに、露光された領域のレジストを除去するか、ま
たは露光された領域のレジストを残存させる現像液を用
いてレジストパターンを形成する。この後、遮光膜パタ
ーン２となる薄膜をエッチングする液体またはガスを用
いてウエットエッチングまたはドライエッチングによっ
て除去する。 【００１１】その後、遮光膜パターン２上および遮光膜
パターン２のない透明部上に位相シフタ４となる薄膜を
形成する。ここで、位相シフタ４となる薄膜には通常感
光性の樹脂が用いられている。この後、光または電子ビ
ームによって位相シフタ４となる薄膜の所定位置を露光
する。さらに、露光された領域の薄膜を除去して位相シ
フタ４が形成される。このように位相シフタ４を形成す
るためには、遮光膜パターン２のエッジに位置合わせを
行なって、露光する工程が必須となる。このため、この
ようなホトマスクを製作するためには、露光工程が２回
は必要となり、工程が複雑となる。また、位相シフタ４
のパターン形成時の露光で、位相シフタ４と遮光膜パタ
ーン２との位置合わせ誤差が生じると所望の位相シフタ
４が得られない。このように露光工程が２回行なわれる
ため、位相シフタ４を製作する上での信頼性が低くなる
。このため、最終的にはそのようなホトマスクを用いて
形成されたパターンの信頼性を低下させることとなる。 【００１２】また、ホトマスクは半導体基板上のレジス
トに、ホトマスク上に形成された所定のパターンを焼き
付ける原盤である。このためホトマスクは無欠陥である
ことが必要である。しかし、従来の光学的測定法では、
遮光膜パターンに焦点を合わせ、光を走査させて光の散
乱光や光の透過光を測定し、欠陥部分を見つけだしてい
る。図２４に示される位相シフトマスクを検査する場合
、ホトマスク基板１上の遮光膜パターン２に焦点を当て
て検査を行なうと、位相シフタ４部分と遮光膜パターン
２上に形成された位相シフタ４部分は、遮光膜パターン
２の膜厚と異なるため測定時の光の焦点がぼけてしまう
。または、位相シフタ４が透明であるため散乱光の強度
が低くなる。さらには、位相シフタ４は光を透過するが
、遮光膜パターン２は光が透過しないため両者の重なり
合った領域に欠陥がある場合には、正確な測定ができな
い。以上のように、ホトマスク基板１上に遮光膜パター
ン２と位相シフタ４が形成されたホトマスクを検査し、
欠陥を修正する技術を確立することは必須の要件である
。 【００１３】特に、位相シフタ４と重なりあった部分の
遮光膜パターン２に欠陥がある場合、その検査はもちろ
んその欠陥を修正するためには、再度、新たに位相シフ
トマスクを製作し直さなければならない。 【００１４】図２７に示した位相シフトマスクでは、光
に位相差を与えるために、位相シフタ部が等間隔に配列
されている。しかし、位相差を所定の値になるよう制御
するためには、位相シフタ部の間隔を高精度に製作しな
ければならずホトマスクの製作が非常に困難である。ま
た、この位相シフトマスクでは、位相シフタ部が周期的
に等間隔に配列して初めて光に位相差を与えることがで
きるため、このような位相シフトマスクで露光を行なっ
た場合、周期的なパターンしか形成できない。このため
、ＬＳＩ等のＩＣで用いられるパターンが周期的なもの
に限られないような複雑なパターンを形成することがで
きない。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のホトマスクは、光学的に透明な基板上に、
入射光の位相に位相差を与える透明膜パターンが形成さ
れている。 【００１６】また、光学的に透明な基板上に、入射光の
位相に位相差を与える透明膜パターンが形成され、前記
透明膜パターンの膜厚ｔが、入射光の波長をλ、前記透
明膜パターンの屈折率をｎとして、ｔ＝λ／２・（ｎ−
１）である。 【００１７】また、光学的に透明な基板上に、入射光の
位相に対して１８０度、或はその奇数倍となるような位
相差を与える透明膜パターンを形成されている。 【００１８】また、光学的に透明な基板上に、透明膜パ
ターンによって光を遮光する領域を設けられている。 【００１９】また、光学的に透明な基板上に、入射光の
位相に対して１８０度、或はその奇数倍となるような位
相差を与える透明膜パターンを形成されており、ｋ１を
定数、λを前記入射光の波長、ＮＡを光学系のレンズの
開口数としたとき、Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡの関係が成立ち
、前記ｋ１の値が約０．３５である。 【００２０】また、光学的に透明な基板上に、透明膜パ
ターンによって光を遮光する領域を設けられている。 【００２１】また、光学的に透明な基板上に、入射光に
位相差を与える透明膜パターンであって、投影光学系で
解像限界以下のピッチを持つ繰り返しパターンを遮光部
とし、前記解像限界以上のピッチを持つパターンを光透
過部として設けられている。 【００２２】また、光学的に透明な基板上に、位相差を
与える透明膜パターンで形成さており、前記透明膜パタ
ーンの周辺部の少なくとも一部が、前記透明膜パターン
の断面形状で傾斜している。 【００２３】また、光学的に透明な基板上に、入射光に
位相差を与える透明膜パターンであって、投影光学系で
解像限界以下のピッチを持つ繰り返しの突起が設けられ
ている。 【００２４】また、光学的に透明な基板上に、位相差を
与える透明膜パターンであって、前記透明膜パターンの
両側が、前記透明膜パターンの断面形状で傾斜している
。 【００２５】また、光学的に透明な基板上に、位相差を
与える第１の透明膜パターンであって、前記第１の透明
膜パターンの両側に、第２の透明膜パターンが形成され
、前記第２の透明膜パターンのピッチが投影光学系にお
ける解像限界以下となる幅で形成されている。 【００２６】また、光学的に透明な基板上に、シロキサ
ンポリマーを主成分として含むシリコン含有レジストの
パターンを、入射光の位相に対して１８０度または、そ
の奇数倍となる位相差を与える透明膜として用いる。 【００２７】また、本発明のホトマスクの製造方法では
、光学的に透明な基板上に入射光の位相に対して１８０
度または、その奇数倍となる位相差を与える膜厚の透明
膜を塗布し、露光して透明膜パターンを形成する。 【００２８】また、光学的に透明な基板上に透明膜を入
射光の位相に対して１８０度または、その奇数倍となる
位相差を与える膜厚堆積し、前記透明膜上にレジストを
塗布し、露光した後、前記レジストパターンを形成し、
前記レジストパターンをマスクとして前記透明膜を除去
する。 【００２９】また、光学的に透明な基板上にレジストパ
ターンを形成し、その後入射光の位相に対して１８０度
または、その奇数倍となる位相差を与える膜厚の透明膜
を堆積し、前記レジストパターンを除去することにより
前記レジストパターン上の前記透明膜を除去し、前記基
板上に前記透明膜パターンを形成する。 【００３０】また、光学的に透明な基板上に透明膜を入
射光の位相に対して１８０度または、その奇数倍となる
位相差を与える膜厚堆積し、前記透明膜上にレジストを
塗布し、露光するに際し、現像後前記レジストのレジス
トパターンの周辺部の一部の露光量を段階的、或は連続
的に変化させる。 【００３１】 【作用】本発明の位相シフトマスクであるホトマスクで
は、ホトマスクを製作するのに、露光工程は１回で済み
、工程が簡単である。また、位相シフタのパターン形成
時の露光で、位相シフタは遮光膜パターンと位置合わせ
を行なう必要がないため所望の位相シフタが得られる。 以上のように位相シフタの形成が容易であるため、位相
シフタを製作する上での信頼性が高い。このため、最終
的にはそのようなホトマスクを用いて形成されたパター
ンの信頼性を低下させることがない。 【００３２】また、ホトマスクの検査やその欠陥の修正
が容易である。すなわち、ホトマスク基板上には位相シ
フタのみ存在する。このため、従来の光学的測定法を用
いることができる。位相シフトマスクを検査する場合、
従来のようにホトマスク基板上に遮光膜パターン、位相
シフタおよびそれらの重なり合った領域が存在しないた
め、測定時に光の焦点がぼけることがない。また、位相
シフタが透明であるため散乱光の強度は低くなるが、光
の透過光による従来の検査も行なうことができる。 【００３３】また、位相シフタに欠陥がある場合、その
検査はもちろんその欠陥を修正することも従来の方法で
行なうことができる。 【００３４】さらに、本発明の位相シフトマスクでは、
位相シフタの配置の精度は電子ビーム露光による精度で
決まり高精度なホトマスクの製作ができる。 【００３５】また、ＬＳＩ等のＩＣで用いられる複雑な
パターンを形成することができる。よって、本発明を用
いると、安定性の高い位相シフトマスクを一回のパター
ン露光で形成でき、このホトマスクを用いることにより
解像限界に近い微細パターンを安定に精度よく転写する
ことができる。 【００３６】本発明の目的は、安定性の高い位相シフト
マスクを一回のパターン露光で形成し、このホトマスク
を用いることにより解像限界に近い微細パターンを安定
に精度よく転写させること、また、位相シフトマスクの
検査、修正が容易なホトマスクおよびその製造方法を提
供することである。 【００３７】 【実施例】図１は本発明のホトマスク構造および転写原
理を示す図である。 【００３８】図１（ａ）は本発明のホトマスクの断面図
である。光学的に透明なホトマスク基板１と透明膜で形
成されたパターンである位相シフタ２とから構成されて
いる。従来のホトマスクと異なり遮光膜パターンは形成
されていない。以下において、透明なホトマスク基板１
と透明な位相シフタ２のみからなる構造の位相シフトマ
スクを、透過型位相シフトマスクと呼ぶ。 図１（ｂ
）は本発明のホトマスクに光を照射した時、ホトマスク
を透過して来る光の強度分布を示す。透過型位相シフト
マスクでは位相シフタ２のパターンを通過する光とホト
マスク基板１を通過する光との間に位相差を与えるよう
になっている。位相シフタ２を透過した光は、９０度か
ら２７０度の間の位相差が得られる。このような位相差
は、位相シフタ２の膜厚によって制御することができる
。露光により転写される光強度の分布状態から、位相シ
フタ２を位相差が１８０度（π）となる膜厚にしておく
ことが最も望ましい。 【００３９】位相差が１８０度となる透過型位相シフト
マスクを用いて露光を行なった場合、位相シフタ２を通
過した光とホトマスク基板１を通過した光の位相は１８
０度相違している。この場合、用いられる光は、位相差
がほとんどない光（コヒーレントな光）が用いられる。 コヒーレントな光が異なる２つの部分から入射されると
、各々の光どうしで相互作用が働く。この相互作用は、
光の振幅に影響を与える。位相差が０度、すなわち、同
一空間を進んで来たコヒーレントな２つの光が相互に干
渉した場合、２つの光は互いに強め合う。各々の光の振
幅（強度）の和となる干渉が生じる。一方、透過型位相
シフトマスクでは、ホトマスク基板１と位相シフタ２を
透過してきた光では、１８０度位相が異なる。 この
ため、２つの光は互いに弱め合うように干渉が生じる。 位相シフタ２のパターンの両端を通過する光は、隣接し
たホトマスク基板１を透過した光と位相が１８０度異な
っているので、光強度を弱め合うような干渉が生じる。 すなわち、位相シフタ２のパターンのエッジで光の強度
は最小となる。 【００４０】図１（ｃ）は本発明のホトマスクを用いて
ポジ型レジストのパターンを形成した例を示す。 【００４１】半導体基板６上に、レジストを０．５μｍ
の厚さに塗布し、プリベーキングを行なってレジストが
焼き固められている。この上に図１（ｂ）で示した光強
度を持つ光がレジスト上に照射され、露光される。この
後、現像液を用いて光が照射された部分を除去してレジ
ストパターン７が形成される。 【００４２】位相シフタ２のエッジごとに光強度は最小
となる。このため、半導体基板６上に形成されるレジス
トパターン７の本数は透過型位相シフトマスク上に形成
された位相シフタ２のパターンの本数の２倍となる。こ
のように位相シフタ２を用いた露光技術では、位相差を
利用しない従来の露光技術と比べて解像度が大幅に改善
されることが分かる。 【００４３】図２は、ホトマスク基板１上に形成される
位相シフタ２が単一のパターン（以下、孤立パターンと
呼ぶ）の場合の一実施例を示す。 【００４４】図２（ａ）は、本発明のホトマスクである
透過型位相シフトマスクの断面図である。 【００４５】光学的に透明なホトマスク基板１と透明膜
で形成されたパターンである位相シフタ２とから構成さ
れている。従来のホトマスクと異なり遮光膜パターンは
形成されていない。 【００４６】孤立パターンは、ホトマスク基板１上に配
置された他のパターンと充分に離れて形成されている。 また、ホトマスク基板１上の他のパターンを透過した光
が干渉しても、レジストパターンを形成する上で悪影響
を受けることがないパターンをも示している。 【００４７】図１で説明したように位相シフタ２パター
ンを通過する光とホトマスク基板１のみを通過する光と
の間で位相差が与えられるようになっている。また、位
相シフタ２のパターンのエッジを通過する２つの光は互
いに１８０度位相が異なっているので、光強度を弱め合
うような干渉が生じる。 【００４８】この結果ウェハ上での光の強度分布は図２
（ｂ）に示すように位相シフタ２のパターンエッジで最
小となる。この様な透過型位相シフトマスクを用いてポ
ジ型レジストのパターン形成を行なった場合、図２（ｃ
）に示すようなレジストパターン７が形成される。 すなわち、従来の遮光膜による孤立パターンの場合には
、遮光膜で遮光された領域のみがレジストパターンとし
て形成される。 【００４９】すなわち、透過型位相シフトマスクには、
従来のホトマスクで呼ばれている白（光が透過する領域
）、や黒（遮光膜によって光が透過しない領域）の区別
が無い。透過型位相シフトマスクでは、ホトマスク基板
１に入射した光は透過するし、位相シフタ２に入射した
光もまた透過する。このため、従来の遮光膜という概念
はなく、光の干渉による光強度の強弱を利用してレジス
トパターンの形成を行なっている。 【００５０】図３は、透過型位相シフトマスクの主面に
形成された位相シフタの形状を示す。 【００５１】図３（ａ），（ｂ）に示すような孤立の正
方形パターンをもつ位相シフトマスクを用いて露光を行
なった場合、図３（ｃ）に示すようなポジ型レジストの
パターンが形成される。 【００５２】図３（ａ）は、ホトマスク基板１領域に正
方形の位相シフタ２で形成された領域が設けられている
。図３（ｂ）は、ホトマスク基板１領域に正方形以外の
の領域が位相シフタ２で形成されている。 【００５３】両者とも光を照射して半導体基板６上に形
成されるレジストパターン７は同じ形状をしている。 【００５４】これは、上記したように透過型位相シフト
マスクでは、照射される光の位相が１８０度異なる部分
にレジストパターンが形成される。すなわち、位相が１
８０度異なる領域では、光強度が最小となり、現像後、
光強度が最小となる領域の周辺のレジストが残る。この
ような理由から、図３（ａ），（ｂ）の透過型シフトマ
スクでは、１８０度位相差が異なる領域は、図３（ａ）
では正方形の位相シフタ２のエッジ部分であり、図３（
ｂ）では正方形以外の位相シフタ２のエッジ部分である
。このため、各々の透過型位相シフトマスクでは、同じ
形状のレジストパターン７を形成することができる。 【００５５】図３（ｄ），（ｅ）に示すような孤立長方
形パターンをもつ位相シフトマスクを用いて露光を行な
った場合、図３（ｆ）に示すようなポジ型レジストのパ
ターンが形成される。 【００５６】図３（ｄ）は、ホトマスク基板１領域に長
方形の位相シフタ２で形成された領域が設けられている
。図３（ｅ）は、ホトマスク基板１領域に長方形以外の
領域が位相シフタ２で形成されている。 【００５７】両者とも光を照射して半導体基板６上に形
成されるレジストパターン７は同じ形状をしている。 【００５８】これは、上記の図３（ａ），（ｂ）に示し
た透過型位相シフトマスクの場合と全く同じ説明によっ
て理解することができる。 【００５９】すなわち、透過型位相シフトマスクでは、
照射される光の位相が１８０度異なる部分の光強度が最
小となり、現像後、光強度が最小となる領域の周辺のレ
ジストが残る。このような理由から、図３（ｄ），（ｅ
）の透過型シフトマスクにおいても、１８０度位相差が
異なる領域は、図３（ｄ）では長方形の位相シフタ２の
エッジ部分であり、図３（ｅ）では長方形以外の位相シ
フタ２のエッジ部分である。このため、各々の透過型位
相シフトマスクでは、同じ形状のレジストパターン７を
形成することができる。 【００６０】図３（ｃ）に示されるような微細なパター
ンは通常のホトマスクや、従来型の位相シフトマスクを
用いて形成するのが困難である。すなわち、従来の遮光
膜を用いたホトマスクでは、形成しようとするレジスト
パターン７が、□状であれば、ホトマスクの遮光膜もま
た□状にする必要があり。この場合、電子ビームを用い
て遮光膜上に形成されたレジストを描画する。しかし、
形成される□形状が微細であれば、電子ビーム露光で問
題となる電子の散乱によって露光領域が広がる。このた
め外側と内側の両方の正方形の４角のエッジは丸くなっ
てしまう。さらに、微細なパターンを形成する場合には
、レジストパターン７の中心の正方形が円形に成ってし
まう。 【００６１】もし、電子ビームで□状の遮光膜が形成で
きたとしても、このホトマスクを用いて光を照射し、レ
ジストパターンを形成する場合には、遮光膜のエッジか
らの回折によって所望の領域をも露光される。すなわち
、レジストパターン７の中心の正方形の４角や外側の４
角が丸くなる。さらには、レジストパターン７の中心の
正方形が残存してしまうことにもなる。 【００６２】従来の位相シフトマスクにおいても、遮光
膜を形成し、そのエッジ領域に位相シフタを形成するた
め通常のホトマスクと同様の問題が生じる。これに対し
透過型の位相シフトマスクでは容易に形成することが可
能となる。 【００６３】このように透過型位相シフトマスクを用い
て形成されるレジストパターン７は位相シフタ２のパタ
ーンの外周部に沿って形成される。このため、位相シフ
タ２の形状は、必ず閉じた円環であって、その形状をた
かだか変形させた形状にしか対応できない。この様な形
状のレジストパターン７のみでＬＳＩ等の複雑な素子構
造を実現することは不可能である。このため閉じた円環
形状以外にも種々のパターン形状を実現することが必要
となっている。 【００６４】このような要請を実現するために、本発明
の別の実施例では透過型位相シフトマスクに位相シフタ
パターンの周辺部の一部が段階的、或は連続的に、その
膜厚が減少する構造を持たせている。このように膜厚が
徐々に変化する位相シフタ（透明膜）を、多段型位相シ
フタと呼び、以下に詳細に説明する。 【００６５】図４は多段型位相シフタの種々の実施例を
示す断面図である。光学的に透明なホトマスク基板１と
透明膜で形成されたパターンである位相シフタ２とから
構成されている。やはり、従来のホトマスクと異なり遮
光膜パターンは形成されていない。 【００６６】位相シフタ２は、多段型位相シフタ８から
成っている。多段型位相シフタ８お形状は、左端はほぼ
ホトマスク基板１の主面に垂直に形成されている。一方
、右端は、位相シフタ２の膜厚が徐々に変化するように
形成されている。 【００６７】図４（ａ）では、多段型位相シフタ８は連
続的に、その膜厚が傾斜している。図４（ｂ）では、多
段型位相シフタ８は段階的に、その膜厚が減少している
例である。ここでは位相シフタ２の膜厚の１／２倍の段
差が設けられている。 【００６８】図４（ｃ）では、多段型位相シフタ８は段
階的に、その膜厚が減少している別の例である。ここで
は位相シフタ２の膜厚の１／４倍の段差が、３段階に設
けられている。 【００６９】これらの位相シフタ２の左端では上記した
ように入射した光の位相が１８０度となり、位相シフタ
２のない部分に入射した光との位相差が１８０度となる
。 【００７０】図４（ａ）の位相シフタ８の右端の多段型
位相シフタ８に入射した光は、位相差は連続的に１８０
度から０まで連続的に変化する。 【００７１】図４（ｂ）では、光の位相差は位相シフタ
２で１８０度、多段型位相シフタ８で９０度とホトマス
ク基板１で０度となっている。 【００７２】図４（ｃ）では、図４（ａ）と図４（ｂ）
の中間的なものであり、入射した光の位相差は１８０度
から０度まで段階的に変化する。 【００７３】図５に、多段型位相シフタを持つ透過型位
相シフトマスクの断面構造および露光原理を示す。 【００７４】図５（ａ）では、多段型位相シフタ８は段
階的に、その膜厚が減少している。ここでは位相シフタ
２の膜厚の１／３倍の段差が、２段階に設けられている
。 【００７５】この位相シフタ２では、光の位相差は位相
シフタ２で１８０度、多段型位相シフタ８で、位相シフ
タの膜厚が減少するにつれて、１２０度、６０度とホト
マスク基板１で０度となっている。 【００７６】図５（ｂ）に、この様な構造の多段型位相
シフタを持つ透過型位相シフトマスクを用いて光を照射
した時、透過してくる光の強度分布を示す。 【００７７】位相シフタ２の左端では、上記したように
、照射してきた光の位相差が１８０度となる、光強度は
大きく減少する。多段型位相シフタ８では、照射される
光の位相差が徐々に変化する。このため、多段型位相シ
フタ８では照射された光の干渉による光強度の減少は少
なくなる。従って、この様な透過型位相シフトマスクを
用いてポジ型レジストのパターンを形成した場合、図５
（ｃ）に示すような孤立線のレジストパターンの形成が
可能となる。 【００７８】図６は、ホトマスク基板の主面に形成され
た位相シフタの形状と半導体基板上に形成されるレジス
トパターンの形状を示す。 【００７９】図６（ａ）には、多段型位相シフタを持つ
長方形の位相シフタが示されている。 【００８０】この透過型位相シフトマスクは、透明なホ
トマスク基板１上に位相差１８０度を与える位相シフタ
が形成されている。位相シフタ２は全体として長方形を
している。位相シフタ２が長方形では図３に示したよう
に□状のレジストパターンが形成される。単一の孤立パ
ターンを形成するために位相シフタは位相シフタ２と多
段型位相シフタ８とから形成されている。多段型位相シ
フタ８は、所望の位置にレジストパターンを形成するた
めに、位相シフタ２のみで形成された透過型位相シフト
マスクで形成される所望のレジストパターンを形成しな
い位相シフタ２に対応したエッジを多段型位相シフタ８
にしている。多段型位相シフタ８は、位相シフタ２の外
周の３辺に形成されている。このように多段型位相シフ
タ８で囲まれた部分は光強度の減少が少なくパターンは
形成されない。 【００８１】図６（ｂ）に、この透過型位相シフトマス
クを用いてポジ型レジストのパターンを形成した結果を
示す。 【００８２】このように孤立したレジストパターン７が
形成できる。この様な孤立したレジストパターン７を通
常のホトマスクを用いて形成しようとすると、光の回折
による回り込みによって所定領域以外にも光が照射され
、光強度のコントラストが低くなる。このため、所望の
パターン幅を持つレジストパターン７を制御性良く形成
することができない。 【００８３】また、従来の位相シフトマスクでは、繰り
返しパターンを形成するためには適しているが、この様
な孤立したパターンを形成するのには有効でない。これ
に対し透過型の位相シフトマスクを用いることにより微
細な孤立したレジストパターンを容易に形成することが
できる。 【００８４】さらに、位相を連続的または段階的に変化
させうる多段型位相シフタを同時に備えることで、レジ
ストパターンを種種の位置に配置することができる。 【００８５】図７（ａ）〜（ｄ）にラインアンドスペー
スのレジストパターンを形成する時の本発明のホトマス
クの位相シフトパターンを示す。 【００８６】図７（ａ）は、透明なホトマスク基板１上
に位相差１８０度を与える位相シフタ２が形成されてい
る。位相シフタ２は全体として長方形をしている。位相
シフタ２が長方形では図３に示したように□状のレジス
トパターンが形成される。複数個の孤立パターンを形成
するために位相シフタは位相シフタ２と多段型位相シフ
タ８とから形成されている。レジストパターンはライン
アンドスペースを形成するため多段型位相シフタ８は、
位相シフタ２の先端部分に設けられる。 【００８７】形成されるレジストパターンのラインアン
ドスペースのスペースの幅を変化させるためには、複数
個の位相シフタ２の横幅と、位相シフタ２間の領域の幅
を変化させることで形成できる。 【００８８】図７（ｂ）は、透明なホトマスク基板１上
に位相差１８０度を与える位相シフタ２が形成されてい
る。位相シフタ２は全体として長方形をしている。位相
シフタ２が長方形では図３に示したように□状のレジス
トパターンが形成される。複数個の孤立パターンを形成
するために位相シフタは位相シフタ２と多段型位相シフ
タ８とから形成されている。レジストパターンはライン
アンドスペースを形成するため多段型位相シフタ８は、
複数個の位相シフタ２の２つの先端部分にそれぞれ長方
形の形状をした多段型位相シフタ８を設けることでも形
成できる。 【００８９】形成されるレジストパターンのラインアン
ドスペースのスペースの幅を変化させるためには、複数
個の位相シフタ２の横幅と、位相シフタ２間の領域の幅
を変化させることで形成できる。 【００９０】図７（ｃ）は、図７（ａ）を図３で示した
ように位相シフト２とホトマスク基板１を逆転した構成
になっている。 【００９１】このような構成でも図７（ａ）と同様の形
状のレジストパターンを形成することができる。 【００９２】これと同様に、図７（ｄ）は、図７（ｂ）
を図３で示したように位相シフト２とホトマスク基板１
を逆転した構成になっている。 【００９３】このような構成でも図７（ｂ）と同様の形
状のレジストパターンを形成することができる。 【００９４】図７（ｅ）に、以上の図７（ａ）〜（ｄ）
の透過型位相シフトマスクを用いて光を照射し、レジス
トパターン７を形成した図である。 【００９５】図８にマトリックス状にラインパターンを
形成するためのホトマスクとそのレジストパターンを示
す。 【００９６】図８（ａ）は、透明なホトマスク基板１上
に位相差１８０度を与える位相シフタ２が形成されてい
る。位相シフタ２は全体として長方形をしている。位相
シフタ２が長方形では図３に示したように□状のレジス
トパターンが形成される。マトリックス状の複数個のレ
ジストパターンを形成するために位相シフタは位相シフ
タ２と多段型位相シフタ８とから形成されている。レジ
ストパターンがマットリックス状にするために、図７（
ａ）で示した位相シフト２と多段型位相シフタ８以外に
、１本のラインパターンに複数個のスペース領域を設け
るために、位相シフタ２の所定領域に多段型位相シフタ
８を設けている。 【００９７】このような構成の透過型位相シフトマスク
によって、図８（ｂ）に示されるマトリックス状のレジ
ストパターンが形成できる。この時、ラインパターンの
横方向へのスペースの幅を変化させるためには、複数個
の位相シフタ２の横幅と、位相シフタ２間の領域の幅を
変化させることで形成できる。また、ラインパターンの
縦方向へのスペースの幅を変化させるためには、複数個
の多段型位相シフタ８の縦方向の厚さを変化させること
で形成できる。 【００９８】位相を連続的または段階的に変化させる多
段型位相シフト８の断面構造は、光の干渉による強度分
布のみを考慮した場合、図４（ａ）に示すような連続的
に膜厚が減少する形状が有効である。しかし、ホトマス
クを製作する場合には、図４（ｂ）の構造が最も良い。 というのも、露光後、現像によって位相シフタ２の部分
のパターンが形成された時に、多段型位相シフタ８の膜
厚が半分程度になっているように露光量を低く設定すれ
ばよい。 【００９９】以上述べたように透過型位相シフトマスク
を用いて、通常の位相シフトマスクでは実現することが
できなかった種々のパターンを形成することができる。 【０１００】しかし、図１−図８で述べたホトマスクで
は、ホトマスク基板上に透明な位相シフタのみで構成し
、位相シフタのエッジ部分で生じる光強度の低い部分で
レジストパターンを形成する。このため、微細なレジス
トパターンを形成するのにはよいが、レジストパターン
の幅を変化させたり、大面積のレジストパターンを形成
することが困難である。すなわち、透過型位相シフトマ
スク上に、従来のホトマスクで作られる大面積の遮光部
に相当する領域を形成することが困難である。 【０１０１】図９に、透過型位相シフトマスクを用いて
大面積のレジストパターンを形成するための構造および
露光の原理について説明する。 【０１０２】図９（ａ）は大面積のレジストパターンを
形成する場合の位相シフトマスクの断面図を示す。 【０１０３】光学的に透明なホトマスク基板１と透明膜
で形成されたパターンである位相シフタ２とから構成さ
れている。従来のホトマスクと異なり遮光膜パターンは
形成されていない。 【０１０４】位相シフト２によってレジストパターンが
形成されるかどうかは、位相シフト２のパターンのピッ
チｐの値によって左右される。すなわちピッチｐが十分
に広く形成されている場合、その透過型位相シフトマス
クを用いて光を照射すると、ある位相シフタ２のパター
ンのエッジで光強度が最低となり、さらにその位相シフ
ト２のパターンと隣合う位相シフタ２のパターンのエッ
ジで光強度が最低となる。この時、位相シフタ２の間の
領域でその光強度があるレベル以上の強さをもっておれ
ば、現像時にラインアンドスペースのパターンが形成さ
れる。この光強度のレベルとは、投影光学系によって解
像することのできるレベルを言う。このようにして図１
に示した繰り返しのレジストパターンが形成されている
。 【０１０５】一方、位相シフタ２のパターンのピッチｐ
が、投影光学系によって解像できる限界よりも細かなパ
ターンの場合、すなわち、その透過型位相シフトマスク
を用いて光を照射すると、ある位相シフタ２のパターン
のエッジで光強度が最低となり、さらにその位相シフト
２のパターンと隣合う位相シフタ２のパターンのエッジ
で光強度が最低となる。この時、位相シフタ２の間の領
域でその光強度があるレベルより低い強度しかもってい
ない状態を言う。 【０１０６】この場合、半導体基板上での光強度分布は
コントラストが不足しレジストパターンは解像しない。 このときも位相シフタ２のパターンを通った光とホトマ
スク基板１を通った光は弱め合うような干渉を起こす。 このため、半導体基板上の光強度分布は図９（ｂ）に示
すような形状となる。すなわち、ピッチｐの広い位相シ
フタ２のエッジで光強度は最小となる。その位相シフタ
２と隣合った位相シフタ２のエッジでもやはり光強度は
最小になる。この時、それぞれの位相シフタ間の領域で
は、光強度は増加するが、光強度が一定のレベルを越え
るレベルとなる前に、隣接した位相シフタ２のエッジに
よって光強度が最小となる。このような工程が繰り返さ
れて、位相シフタ２のパターンのピッチｐが所定の広さ
以上になる領域で光強度が強くなる。このように、大面
積のレジストパターン領域の光強度はジグザグ形状とな
る。 【０１０７】図９（ｃ）にこの透過型位相シフトマスク
を用いて露光を行い、半導体基板６上にレジストパター
ン７を形成したときの形状を示す。 【０１０８】図１０に大面積を持つ正方形のレジストパ
ターンを形成するためのホトマスク基板主面上に形成さ
れた位相シフタの形状を示す。 【０１０９】図１０（ａ）は、ホトマスク基板１上に、
位相シフタ２のパターンのピッチｐが投影露光系におけ
る解像の限界以下となる幅で、四角の位相シフタ２のパ
ターンをマトリックス状に配置した透過型位相シフトマ
スクを示す。 【０１１０】図１０（ｂ）は、ホトマスク基板１上に、
位相シフタ２のパターンのピッチｐが投影光学系におけ
る解像の限界以下となる幅で、ラインアンドスペースパ
ターンを形成した透過型位相シフトマスクを示す。 【０１１１】図１０（ｃ）に、このような透過型位相シ
フトマスクで露光、現像を行ない半導体基板７上に大面
積の正方形のレジストパターン７を形成したところを示
す。 【０１１２】上記投影光学系によるレジストパターンの
解像限界Ｒは、一般に次式で表わされる。 【０１１３】 Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ
（１）ここ
で、ｋ１は定数、λは照射される光の波長、ＮＡは光学
系のレンズの開口数である。 【０１１４】通常のホトマスクを用いた場合、ｋ１の値
は０．５程度である。また、従来の位相シフトマスクを
用いた場合、ｋ１の値は０．３５程度となることが知ら
れている。 【０１１５】このように位相シフトマスクを用いた場合
と、通常のホトマスクを用いた場合の解像限界Ｒを比較
すると。ｋ１の値以外の条件が同じ場合には、位相シフ
トマスクは通常のホトマスクの１．４倍程度解像限界Ｒ
が小さくなる。このため形成されるレジストパターン７
の線幅も微細な形状のものができる。 【０１１６】本発明の透過型位相シフトマスクを用いた
場合に、実験的に求めたｋ１の値は約０．３５であった
。 この値は従来の位相シフトマスクと同じ値を持っている
。これは、従来の位相シフトマスクと本発明の透過型位
相シフトマスクでのレジストパターンを形成する場合の
露光原理が同じであることから合理的な値である。すな
わち、位相シフタのエッジで照射された光とホトマスク
基板に照射された光の位相差が１８０度になることで、
位相シフタのエッジでの光強度を最小とする。これを利
用してレジストパターンを形成する方法では、解像限界
Ｒのｋ１の値は約０．３５になる。 【０１１７】透過型位相シフトマスクでは位相シフタの
エッジ部分でレジストパターンが形成される。このため
位相シフタのパターン数の２倍の数のレジストパターン
が形成される。半導体基板上でのレジストパターンの幅
から計算される位相シフタのパターンのピッチｐは、Ｒ
の４倍となる。 【０１１８】ピッチｐがレジストパターンを形成する時
の解像される限界以上であれば、レジストパターンは解
像される。このため、大面積のレジストパターンを形成
するためには位相シフタの繰り返しパターンのピッチは
、Ｒの４倍以下の値でなければならない。 【０１１９】光学的にはこのピッチｐが小さいほど光を
遮断する能力（遮光性能）が高くなり、レジストパター
ンの形成には望ましい。しかし、ホトマスクを製作する
上には、あまり小さなパターンを作らなければならない
ことはよい影響を与えない。ｉ線を露光時の光源とし、
光学系の開口数ＮＡ＝０．４５の５：１の縮小投影露光
装置を用いて露光を行なう場合、位相シフタの繰り返し
パターンのピッチｐは、ホトマスク上で１．０〜４．０
μｍにすることが望ましい。この時、半導体基板上のレ
ジストパターンのピッチは０．２〜０．６μｍとなる。 【０１２０】図１１に、位相シフタの繰り返しパターン
の遮光性能を実験的に求めた結果を示す。 【０１２１】縦軸は光強度比を、横軸に位相シフタのパ
ターンのピッチｐを示す。図中、白丸は、位相シフタの
パターンがラインアンドスペースで配置された透過型位
相シフトマスクの結果を示す。 【０１２２】黒丸は、位相シフタのパターンがマトリッ
クス状に繰り返し配置された透過型位相シフトマスクの
結果を示す。 【０１２３】測定は、透過型位相シフトマスクに入射さ
れる光の強度をＩ０とし、透過型位相シフトマスクを透
過した光の強度をＩとした時の強度比（Ｉ／Ｉ０）が縦
軸である。 【０１２４】位相シフタが、ラインアンドスペースの場
合、そのピッチｐが１．０〜３．０μｍであれば、光強
度比が１０％以内となることが分かる。一方、位相シフ
タのパターンがマトリックス形状の場合は、そのピッチ
ｐが１．０〜４．０μｍであれば光強度比が１０％以内
となることが分かる。 【０１２５】ここで、ピッチｐが、小さな部分で光強度
比が増加しているのは位相シフタが設計通りに形成され
ていないために生じている。 【０１２６】以上のように、大面積のレジストパターン
を形成するのに、位相シフタがラインアンドスペースの
場合は、そのピッチｐが１．０〜３．０μｍであれば、
また、位相シフタのパターンがマトリックス形状の場合
には、そのピッチｐが１．０〜４．０μｍであれば用い
ることができる。これは、透過型位相シフトマスクによ
って複雑なパターンを形成する場合に、ホトマスク基板
上に配置される領域の大きさや、他の領域に形成される
パターンとの兼ね合いで、随時適切な方の位相シフタの
パターンを利用することができる。 【０１２７】さらに、上述のレジストパターンの解像の
限界以下の位相スフタの繰り返しパターンを利用して種
々のパターンを形成することができる。 【０１２８】図１２に、抜きの孤立したレジストパター
ンを形成するためのホトマスク構造とそれを用いて露光
、現像した時のレジストパターン形状を示す。 【０１２９】図１２（ａ）は、ホトマスク基板１上に、
位相シフタ２のパターンのピッチｐが投影光学系におけ
る解像の限界以下となる幅で、ラインアンドスペース形
状に配置された透過型位相シフトマスクである。位相シ
フタ２が配列されている中に間隔ｌの隙間を設けている
。 【０１３０】ピッチｐで位相シフタが設けられている領
域では、照射された光は遮光されるため、転写されるレ
ジストパターンは塗りつぶしされた領域となる。一方、
間隔ｌの隙間の部分は、投影光学系の解像限界より大き
な幅である。このため間隔ｌの隙間を光が透過しレジス
トを露光することになる。 【０１３１】間隔ｌの寸法を変化させることにより、形
成されるレジストパターンの幅を制御することができる
。 【０１３２】図１２（ｂ）に、上記、透過型位相シフト
マスクに照射した光によって半導体基板６上にレジスト
パターン７を形成した様子を示す。このように抜きの孤
立したレジストパターンを形成することができる。 【０１３３】また、図１３（ａ）〜（ｄ）にレジストパ
ターンがホールパターンとなる透過型位相シフトマスク
の形状を示す。 【０１３４】図１３（ａ）は、ホトマスク基板１上に、
ピッチｐの位相シフタ２のパターンがマトリックス状に
配置されている。ピッチがｐの幅に形成されている領域
は、投影光学系における解像の限界以下となる幅に設定
されている。マトリックス状に配置された位相シフタ２
の中心部分の位相シフタ２が、ここでは１個取り除かれ
ている。このため、中心部のホトマスク基板１の形状は
、十字形状になっている。この十字形状部分は、ピッチ
がｐより大きいため照射された光は透過する。すなわち
、位相シフタ２と、位相シフタ２と隣接し合うホトマス
ク基板１を通過する光は、位相が１８０度反転した光と
そうでない光とが打ち消し合う。このため図１３（ａ）
に示すように、一部にその周期を乱す位相シフタ２領域
があると、その部分を通る光は透過し、露光に寄与する
。 【０１３５】図１３（ｂ）は、ホトマスク基板１上に、
ピッチｐの位相シフタ２のパターンがマトリックス状に
配置されている。ピッチがｐの幅に形成されている領域
は、投影光学系における解像の限界以下となる幅に設定
されている。マトリックス状に配置された位相シフタ２
の中心付近の位相シフタ２が、ここでは１個位相シフタ
２が形成されている。このため、中心部付近のホトマス
ク基板１上の位相シフタ２の形状は、十字形状になって
いる。この十字形状部分は、ピッチがｐより大きいため
照射された光は透過する。 【０１３６】この場合にも、位相シフタ２と、位相シフ
タ２と隣接し合うホトマスク基板１を通過する光は、位
相が１８０度反転した光とそうでない光とが打ち消し合
う。このため、一部にその周期を乱すホトマスク基板１
の領域があると、その部分を通る光は透過し、露光に寄
与する。 【０１３７】図１３（ｃ）は、ホトマスク基板１上に、
ピッチｐの位相シフタ２のパターンがラインアンドスペ
ースに配置されている。ピッチがｐの幅に形成されてい
る領域は、投影光学系における解像の限界以下となる幅
に設定されている。ラインアンドスペースに配置された
ホトマスク基板１の中心部分、すなわち位相シフタ２と
、その位相シフタ２と隣合う位相シフタ２の間隙を埋め
、両者の位相シフタ２を結ぶような形状に位相シフタ２
が形成されている。このため、両方の位相シフタ２と、
その間隙を埋めるのに形成された位相シフタ２とでホト
マスク基板１の位相シフタ２の形状は、Ｈ字形状になっ
ている。このＨ字形状部分は、ピッチがｐより大きくな
るため照射された光は透過する。 【０１３８】図１３（ｄ）は、ホトマスク基板１上に、
ピッチｐの位相シフタ２のパターンがラインアンドスペ
ースに配置されている。ピッチがｐの幅に形成されてい
る領域は、投影光学系における解像の限界以下となる幅
に設定されている。ラインアンドスペースに配置された
ホトマスク基板１の中心部分、すなわち中心に配置され
た位相シフタ２に空き領域となるホトマスク基板１の領
域を設けている。このため、両方の位相シフタ２ではさ
まれたホトマスク基板１と、中心の位相シフタ２に設け
られた空き領域となるホトマスク基板１の間隙とで、Ｈ
字形状になっている。このＨ字形状部分は、ピッチがｐ
より大きくなるため照射された光は透過する。 【０１３９】図１３（ｅ）に、上記、透過型位相シフト
マスクに照射した光によって半導体基板６上にレジスト
パターン７を形成した様子を示す。これらの透過型位相
シフトマスクでは一部の領域をのみ光が透過し、露光に
寄与する。このため理想的には、正方形のレジストパタ
ーンが形成されるが、微細パターンを形成する場合、円
形の抜きの孤立したレジストパターンが形成される。 【０１４０】以上示したように、微細な位相シフタの繰
り返しパターンは従来のホトマスクの遮光膜であるクロ
ム膜やモリブテンシリサイド膜として機能する。 【０１４１】このような位相シフタを用いて遮光部を形
成することにより、従来のホトマスクを用いて形成でき
る全てのパターンが透過型位相シフタを用いて形成でき
る。 【０１４２】透過型位相シフトマスクを用いた場合、位
相シフタのパターンの外周部に沿って微細なレジストパ
ターンが形成される。このため、形成されるレジストパ
ターン幅は光学系で決まってしまい、レジストパターン
の線幅を制御することは困難である。しかし、ＬＳＩを
製造するためには、ＬＳＩの素子特性を最適化するため
に、ＬＳＩを構成するためのパターン幅を精度よく制御
する必要がある。上記の説明から、投影光学系による解
像の限界以下のピッチｐをもつ位相シフタからなる遮光
部と照射された光が透過する領域を適当に配置すること
により、通常のホトマスクで解像できる程度の寸法のパ
ターンについてのパターン幅を制御することができる。 【０１４３】例えば、図１２で説明したように位相シフ
タ内に設けられた空き領域の間隔ｌの寸法を変化させる
ことにより、形成されるレジストパターンの寸法を制御
することができる。 【０１４４】しかし、図１に示すような通常のホトマス
クでは形成することができなかった微細なラインアンド
スペースパターンを形成するような場合、位相シフタ内
に設けられた空き領域の間隔を変化させてレジストパタ
ーンの寸法を制御することはできない。 【０１４５】以下に、透過型位相シフトマスクを用いて
微細パターンの線幅を制御する方法について述べる。 【０１４６】図１４（ａ）に示すホトマスクはホトマス
ク基板１に位相シフタ２がストライプ状に形成されてい
る。この時、位相シフタ２の幅および位相シフタ２に挟
まれたホトマスク基板１領域が投影光学系の解像限界以
下のサイズでない限り、位相シフタ２のエッジで生じる
光強度の低下によって未露光となるレジスト領域に図１
４（ｂ）に示されるようなレジストパターン７が半導体
基板６上に形成される。 【０１４７】この時、位相シフトマスクによるレジスト
パターンの形成では、位相シフタのエッジ部分が露光に
寄与する。このため、形成されるレジストパターン７の
ストライプの本数は、位相シフタ２のストライプの本数
の２倍になっている。 【０１４８】図１４（ｃ）に示すホトマスクは、ホトマ
スク基板１上に位相シフタ２が、２つの形状をもって形
成されている。すなわち、図１４（ａ）に示された第１
のストライプ状の位相シフタ２が形成されている。第１
のストライプ状の位相シフタ２とほぼ垂直に交わる第２
のストライプ状の位相シフタ２が形成されている。第２
の位相シフタ２は連続しておらず第１のストライプ状の
位相シフタが均一に除去されている。言い替えると、ホ
トマスク基板１上に形成された第１のストライプ状の位
相シフタ２に対して、第２の位相シフタ２が周期的に第
１の位相シフタ２に交差している。 【０１４９】換言すると、ホトマスク基板１上に形成さ
れたストライプ形状の位相シフタ２の両側に突起部を設
けている。 【０１５０】このようにシフタ端に微細な繰り返しパタ
ーンを設けた場合、その微細な繰り返しパターンすなわ
ち第２のストライプ状の位相シフタ２は、照射される光
に対して遮光部として働く。 【０１５１】このような位相シフタ２の形状を持つ透過
型位相シフトマスクを用いて露光すると、レジスト上に
転写されたレジストパターン７は図１４（ｄ）に示すよ
うに線幅が広くなる。 【０１５２】ここで、図中の記号ｌ，ｍ，ｎは、それぞ
れ突起を形成する位相シフタ２の幅、突起を形成する位
相シフタ２の突出した長さ、ストライプ形状の位相シフ
タ２の幅とｍの和の１／２倍を示している。 【０１５３】ここで、ｌは投影光学系による解像できる
限界以下の幅にしておくことが必要である。ｍは、投影
されるレジストパターン７のパターン幅を決定するもの
であるため、必ずしも投影光学系による解像できる限界
以下の幅にしておくことは必要ない。 【０１５４】投影露光によって転写されるレジストパタ
ーン７のパターン幅は、ほぼｎの２倍の長さに相当する
。 【０１５５】これは、投影光学系による解像限界以下の
パターン幅ｌの位相シフトに照射された光は、前記した
ように遮光膜として作用する。このため、形成されるレ
ジストパターン７の線幅は、ｌに依存しない。レジスト
パターン７の幅は、突起部のｍの値によって決まる。す
なわち、遮光部となる部分の領域の幅は突起の長さｍが
長くなるにつれて広くなる。このため転写されるレジス
トパターン７の線幅は、突起の長さｍの長さに依存する
。 【０１５６】レジストパターン７の線幅が、突起の長さ
ｍの２倍とストライプ形状の位相シフタの線幅の和にな
らないのは、突起の先端のエッジによって低下する光強
度がサインカーブで減少する。このため、露光部を現像
することによって形成されるレジストパターン７は、突
起の先端より短いものが形成されるためである。 【０１５７】図１５は、図１４（ｃ）の透過型位相シフ
トマスクを用いて、投影露光を行いレジストパターンを
形成した時の、突起の長さに対するレジストパターン幅
の関係を示す。 【０１５８】図１５（ａ）は、透過型位相シフトマスク
の位相シフタのサイズを示す。この透過型位相シフトマ
スクで形成しようとするレジストパターンのパターン幅
は０．８μｍである。この値は、図１４（ｃ）で示され
るｎの２倍の値である。また、図１４（ｃ）で示したｌ
は、投影光学系で解像されないパターン幅になるよう０
．２μｍに設定している。また、突起の長さはｍである
。 【０１５９】図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の透過型位
相シフトマスクを用いて、投影露光を行いレジストパタ
ーンを形成した時の、レジストパターンの断面形状を示
す。 【０１６０】形成されているレジストパターンと隣合う
レジストパターンの間隔は、位相シフタのｎの２倍の値
になっている。 【０１６１】ここで、レジストパターン幅とは、図中の
ｗで示されるように半導体基板表面に接したレジストパ
ターン底部の幅を示している。 【０１６２】図１５（ｃ）に、図１５（ａ）で示した突
起の長さｍと、図１５（ｂ）で示したレジストパターン
の幅ｗとの関係を示す。 【０１６３】図中白丸印は、ポジ型レジストを用いた場
合で、光が照射された領域が現像によって除去され、光
が未照射の領域のレジストが残存しレジストパターンを
形成する。黒丸印は、ネガ型レジストを用いた場合で、
ポジ型レジストの場合とは反対に、光が未照射の領域が
現像によって除去され、光が照射された領域のレジスト
が残存しレジストパターンを形成する。 【０１６４】これより、ポジ型レジストを用いた場合、
突起の長さｍを長くするにつれて、レジストパターン幅
ｗは広くなる。突起の長さｍが０μｍ、すなわちストラ
イプ状の位相シフタでは、約０．２５μｍのレジストパ
ターン幅が得られる。突起の長さｍが０．４μｍの時に
、レジストパターン幅ｗはほぼ０．４μｍとない、１対
１のラインアンドスペースが形成されている。 【０１６５】一方、ネガ型レジストを用いた場合、突起
の長さｍを長くするにつれて、レジストパターン幅ｗは
狭くなる。突起の長さｍが０μｍ、すなわちストライプ
状の位相シフタでは、約０．４８μｍのレジストパター
ン幅が得られる。突起の長さｍが０．２８μｍの時に、
レジストパターン幅ｗはほぼ０．４μｍとなり、１対１
のラインアンドスペースが形成されている。 【０１６６】以上のように、投影露光によって転写され
るレジストパターンのパターン幅は、ほぼｎの２倍の長
さになる。 【０１６７】これは、投影光学系による解像限界以下の
パターン幅ｌの位相シフトに照射された光が、遮光膜と
して作用する。このため、形成されるレジストパターン
７の線幅は、ｌに依存しない。レジストパターンの幅は
、突起部のｍの値によって決まる。すなわち、遮光部と
なる部分の領域の幅は突起の長さｍが長くなるにつれて
広くなる。このため転写されるレジストパターンの線幅
は、突起の長さｍの長さに依存する。 【０１６８】図１４（ｅ）に示すホトマスクは図１４（
ａ）のホトマスク基板１上にストライプ状の位相シフタ
２が設けられており。その位相シフタ２の両側に多段型
位相シフタ８を設けたものである。 【０１６９】ここで、図中の記号ｍ，ｎは、それぞれ多
段型位相シフタ８の幅、ストライプ形状の位相シフタ２
の幅とｍの和の１／２倍を示している。 【０１７０】ここで、ｍは、投影されるレジストパター
ン７のパターン幅を決定するものである。 【０１７１】投影露光によって転写されるレジストパタ
ーン７のパターン幅は、ほぼｎの２倍の長さに相当する
。 【０１７２】このため、形成されるレジストパターン７
の線幅は、ｍの値が大きくなるにつれて、太くなる。そ
の線幅は、ストライプの形状の位相シフタ２の線幅とｍ
の値の和になる。すなわち、レジストパターン７の線幅
は、ｍの値を変えることで制御することができる。 【０１７３】レジストパターン７の線幅が、ｍの２倍と
ストライプ形状の位相シフタ２の線幅の和にならないの
は、突起の先端のエッジによって低下する光強度がサイ
ンカーブで減少する。このため、露光部を現像すること
によって形成されるレジストパターン７は、突起の先端
より短いものが形成されるためである。 【０１７４】この場合もシフタ端での遮光部の幅が広が
り図１４（ｄ）のようなパターンが形成される。 【０１７５】図１４（ｆ）に示すホトマスクは図１４（
ａ）のホトマスク基板１上にストライプ状の位相シフタ
２が設けられている。この位相シフタ２の両側には、投
影光学系で解像する限界以下の微細な位相シフタ２が設
けられている。 【０１７６】ここで、図中の記号ｌ，ｍ，ｎは、ストラ
イプ形状の位相シフタ２の中心からストライプ形状の位
相シフタ２の両側に離れて設けられた位相シフタ２の中
心までの距離、ストライプ形状の位相シフタ２の両側に
離れて設けられた位相シフタ２の幅、ストライプ形状の
位相シフタ２とその両側に離れて設けられた位相シフタ
２の間の幅を示す。 【０１７７】ここで、ｍ，ｎは投影光学系による解像で
きる限界以下の幅にしておくことが必要である。 【０１７８】投影露光によって転写されるレジストパタ
ーン７のパターン幅は、ほぼｌの２倍の長さに相当する
。 【０１７９】これは、投影光学系による解像限界以下の
パターン幅ｎの位相シフト２およびホトマスク基板１に
形成された領域幅ｎに照射された光は、前記したように
遮光膜として作用する。このため、レジストパターン７
の幅は、ストライプ形状の位相シフタ２の両側に離れて
設けられた位相シフタ２の幅ｍと、ストライプ形状の位
相シフタ２とその両側に離れて設けられた位相シフタ２
の間の幅ｎの和の値によって決まる。すなわち、遮光部
となる部分の領域の幅は、ストライプ形状の位相シフタ
２の両側に設けられた位相シフタ２と、その両者に挟ま
れたホトマスク基板１領域の幅が長くなるにつれて広く
なる。しかし、ｎ，ｍの両方とも、投影光学系による解
像限界以下でなければならない。このため、ｍとｎの和
をあまり広くしすぎると、ｍまたはｎのどちらかの値が
解像限界以上となる。このため、ｍまたはｎの一方の値
が解像限界以上となる場合には、このようなストライプ
形状の位相シフタ２の両側に離れて設けられた位相シフ
タ２と、その両方の領域で挟まれたホトマスク基板１の
パターンを繰り返し形成するとよい。 【０１８０】この場合も同様に遮光部の幅が広がり図１
４（ｄ）のようなパターンが形成される。 【０１８１】以上述べたように、透過型位相シフトマス
クでは、図１４（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）に示す
ようなパターンを用いることにより半導体基板上に形成
される微細なレジストパターンの線幅を制御できること
が分かる。 【０１８２】続いて、以上述べてきた透過型位相シフト
マスクの製造方法について述べる。まず、製造方法の第
１の実施例として、レジストパターンを位相シフタとし
た位相シフトマスクの製造方法について図１６を参照し
ながら詳細に説明する。 【０１８３】図１６（ａ）において、ホトマスク基板１
は石英基板を用いた。ホトマスク基板１上には透明導電
膜、例えばインジウム・スズ酸化物膜（以下、ＩＴＯ膜
と呼ぶ）を０．１μｍの膜厚で堆積している。このホト
マスク基板１上に位相シフタ２となる透明膜９を回転塗
布する。透明膜９として、例えばポリメチルメタクリレ
ート膜（以下、ＰＭＭＡ膜と呼ぶ）を０．３７２μｍの
膜厚に回転塗布する。この後、加速電圧２５ｋＶの電子
線１０を用いて、露光量約１３０μＣ／ｃｍ２で所定の
パターンを露光する。次に、メチルイソブチルケトン（
以下、ＭＩＢＫと呼ぶ）とイソプロピルアルコール（以
下、ＩＰＡと呼ぶ）の容量比１対２の混合溶液を用いて
３分間のスプレー現像を行なう。現像によって露光部は
溶解され、所望のパターンが形成される。さらにＩＰＡ
を用いてホトマスク基板１をリンスし、回転乾燥させる
。以上の工程から図１６（ｂ）に示す透過型位相シフト
マスクが形成される。 【０１８４】ここで、ホトマスク基板１上にＩＴＯ膜を
形成すると所望のＰＭＭＡのパターンを容易に得ること
ができる。なぜなら、ホトマスク基板１は絶縁体である
。このため、電子線１０露光を行なうと、電子が絶縁体
内に蓄積される。蓄積された電子による電界によって照
射される電子線１０が曲げられる。このため、パターン
が湾曲したり、パターンの線幅が変化するなど微細なパ
ターンを形成することができない。そこでここではホト
マスク基板１に照射された電子が蓄積されないようにホ
トマスク基板１上に導電膜９であるＩＴＯ膜を形成して
いる。このため、透明導電膜の膜厚は、電子線１０が照
射された時、ホトマスク基板１に蓄積され露光に悪影響
がない程度であればよい。 【０１８５】また、ＰＭＭＡの膜厚は、照射される光の
位相を１８０度反転させる膜厚に設定されている。 【０１８６】この方法によって透過型位相シフトマスク
の製造工程は、従来の製造方法と比較して簡単に製作で
きるという利点がある。また、この製造方法によってホ
トマスクを製作する上で、形成されたパターンのパター
ン精度を向上させることができる。 【０１８７】次に、多段型位相シフタ８を持つ第２の実
施例であるホトマスクの製造方法について図１７を参照
して詳細に説明する。 【０１８８】図１７（ａ）において、ホトマスク基板１
は石英基板を用いた。ホトマスク基板１上には透明導電
膜が堆積されている。このホトマスク基板１上に位相シ
フタ２となる透明膜９を回転塗布する。透明膜９として
、例えばポリメチルメタクリレート膜（以下、ＰＭＭＡ
膜と呼ぶ）を０．３７２μｍの膜厚に回転塗布する。 この後、電子線１０を用いて、所定パターンの露光する
際に、露光量を連続的或は段階的に変えて露光すること
により、位相シフタの膜厚を段階的或は連続的に変化さ
せる。この後、加速電圧２５ｋＶの電子線１０を用いて
、露光量約１３０μＣ／ｃｍ２で所定のパターンを露光
すると第１の実施例で示したように位相差が１８０度と
なる位相シフタ２が形成される。位相差が１８０度と０
度となる位相シフタ２の間に９０度の位相差を与える領
域を形成するためには、その部分の露光量を５０μＣ／
ｃｍ２とする。また、位相差１８０度と０度との間に１
２０度、６０度の３段階の位相差を与える領域を形成す
るためには、露光量をそれぞれ４５μＣ／ｃｍ２、６０
μＣ／ｃｍ２とすればよい。 【０１８９】また、位相差を１８０度から０度に連続的
に変化させる領域を形成するためには、その領域の露光
量を０〜１３０μＣ／ｃｍ２まで連続的に変化させれば
よい。 【０１９０】上記第１の実施例では、位相シフタ２とし
て有機膜であるＰＭＭＡを用いている。しかし、ＰＭＭ
Ａを用いた場合、ＰＭＭＡの長期的安定性の点で問題が
生じる可能性がある。すなわち、透過型位相シフトマス
クを用いて露光する時、特に露光光源としてＫｒＦエキ
シマレーザ等の遠紫外光（波長２００〜３００ｎｍ）を
用いた場合に問題となる。遠紫外光は、波長が短いため
、そのエネルギは高く、ＰＭＭＡのアブレーション（ａ
ｂｌａｔｉｏｎ）を誘発する。この問題を避けるために
、特に有効なレジストの一実施例であるレジストの化学
式を図１７に示す。 【０１９１】図１８（ａ）には、感光剤として利用され
るオニウム塩を示す。図１８（ｂ）には、ベース樹脂と
なるラダー構造を有するポリシロキサンを示す。 【０１９２】ここでは、図１８（ｂ）のポリシロキサン
をベース樹脂として、図１８（ａ）のオニウム塩を、０
〜１０重量部含んだレジストである。 【０１９３】このレジストは電子線に対して、感度が０
．２μＣ／ｃｍ２という極めて高い値を持っている。上
述の位相シフタ２としてＰＭＭＡに変えてこのレジスト
を用いることにより、安定な位相シフタを簡単なプロセ
スで形成できる。 【０１９４】ここでベース樹脂としてポリシロキサンを
利用しているが、シリコンを主鎖骨格として含み、ポリ
シロキサンを主成分とした構成されているものであれば
代用がきく。さらに、このようなベース樹脂であって、
電子線感度を持つものであれば感光剤を添加しなくても
レジストの役割を果たす。同時に位相シフタとして十分
利用することができる。 【０１９５】単独でも感光性であるベース樹脂として、
クロロメチル化ポリシロキサンや、反応性の高い末端基
を有したシリコーン樹脂等の透明なポリマー等がある。 【０１９６】以下に透過型位相シフトマスクの製造方法
の第３の実施例について図１８を参照しながら説明する
。 【０１９７】位相シフタとして無機膜を用いた透過型位
相シフトマスクの製造方法について説明する。 【０１９８】ホトマスク基板１として石英基板上にＩＴ
Ｏ膜を堆積した基板を用いる。このホトマウスク基板上
に透明膜９としてシリコン窒化膜と、電子線レジスト１
２の積層膜を用いる。電子線レジスト１２としてクロロ
メチル化ポリスチレン（以下、ＣＭＳ膜と呼ぶ）を用い
る。 【０１９９】図１９（ａ）に示すように、ホトマスク基
板１上にシリコン窒化膜９をスパッタリング法により約
０．１８μｍの膜厚に堆積する。続いて、シリコン窒化
膜９上にＣＭＳ膜１２を０．５μｍの膜厚に回転塗布す
る。この後、１２０℃、３０分の熱処理を行なってＣＭ
Ｓ膜１２を焼きかためる。 【０２００】次に、電子線１０を用いて所定パターンを
露光量約６μＣ／ｃｍ２で露光する。この後、酢酸イソ
アミルとエチルセロソルブの混合溶液を用いて１分間の
スプレー現像を行なう。 【０２０１】このようにして図１９（ｂ）に示される所
望のレジストパターン１３が形成される。 【０２０２】この後、レジストパターン１３をマスクと
して、シリコン窒化膜９をＣＦ４とＯ２の混合ガスを用
いてドライエッチングを行なう。ドライエッチングでは
シリコン窒化膜９を除去し、下地のホトマスク基板１が
露出させる。ここまでの工程を１９図（ｃ）に示す。 【０２０３】最後に、ＣＭＳ膜１２のレジストパターン
１３を酸素プラズマにより除去して、シリコン窒化膜９
による位相シフタ２を形成する。以上のようにして図１
９（ｄ）に示される透過型位相シフトマスクが形成され
る。 【０２０４】さらに、透過型位相シフトマスクの製造方
法の第４の実施例について図２０を参照しながら説明す
る。 【０２０５】ここでは、無機膜を蒸着によって位相シフ
タパターンを形成するホトマスクの製造方法について説
明する。 【０２０６】図２０（ａ）において、ホトマスク基板１
は石英基板を用いた。ホトマスク基板１上には透明導電
膜、例えばインジウム・スズ酸化物膜（以下、ＩＴＯ膜
と呼ぶ）を０．１μｍの膜厚で堆積している。 【０２０７】このホトマスク基板１上に位相シフタ２と
なる透明膜９を回転塗布する。透明膜９として、例えば
ポリメチルメタクリレート膜（以下、ＰＭＭＡ膜と呼ぶ
）を０．５μｍの膜厚に回転塗布する。この後、ＰＭＭ
Ａ膜を焼き固めるために１７０℃、３０分の熱処理を行
なう。続いて、所定パターンを加速電圧２５ｋＶの電子
線１０を用いて、露光量約１３０μＣ／ｃｍ２で所定の
パターンを露光する。 【０２０８】次に、メチルイソブチルケトン（以下、Ｍ
ＩＢＫと呼ぶ）とイソプロピルアルコール（以下、ＩＰ
Ａと呼ぶ）の容量比１対２の混合溶液を用いて３分間の
スプレー現像を行なう。現像によって露光部は溶解され
、所望のレジストパターン１３が形成される。さらにＩ
ＰＡを用いてホトマスク基板１をリンスし、回転乾燥さ
せる。以上の工程から図２０（ｂ）に示すレジストパタ
ーンが形成される。 【０２０９】この後、図２０（ｃ）に示すように位相シ
フタとなる透明膜９であるシリコン酸化膜を電子線加熱
による真空蒸着法で０．４７μｍの膜厚に堆積する。 【０２１０】さらに、図２０（ｄ）に示すようにレジス
トパターン１３をアセトンに漬けて除去する。同時にレ
ジストパターン１３上のシリコン酸化膜は除去される。 この時、露出しているホトマスク基板１に直接蒸着され
たシリコン酸化膜のみホトマスク基板１上に残る。この
ようにして、シリコン酸化膜を位相シフタ２とする透過
型位相シフトマスクが形成される。 【０２１１】以上、本発明の透過型位相シフトマスクの
製作方法の実施例で説明したように、位相シフタの形成
は電子線露光を一度行なうことで形成できる。このため
、重ね合わせ露光の必要がなく簡便である。よって、形
成された位相シフタのパターンの位置精度は電子線露光
装置のもつ露光精度によって決定される。一般には、露
光精度は３シグマの値で、０．１μｍ以下である。この
値は現在の半導体装置を製作する上では十分な値である
。このためホトマスクとし、そのパターンの信頼性が高
い。 【０２１２】また、上記製造方法で説明した全ての工程
は、いずれも通常のホトマスクの製造および半導体装置
を製造するために広く用いられている方法である。この
ため、特に透過型位相シフトマスクを製造する上で、困
難となる工程はない。 【０２１３】よって、従来の製造方法に比べると製造が
容易になり、簡単で、既存の工程で製造することができ
るため、その製造コストは低くスループットが高い。 【０２１４】また、透過型シフトマスクは、位相シフト
だけで形成されているため、マスクの検査修正が容易で
ある。すなわち、光学検査装置を用いて検査を行なう場
合、位相シフタ部とホトマスク部での光の反射強度差や
透過強度差小さいという欠点はあるが、その信号強度の
差は現存する光学検査装置を用いて検出すること可能で
ある。それより、従来の位相シフトマスクの検査で問題
となっていた光学系の焦点がずれる現象がない。このた
め、パターンの検査精度が低下したり、検査装置の検出
で誤りが生じることがない。 【０２１５】また、ホトマスクを修正するについても、
現在、通常のホトマスクを修正するのに用いられている
収束型イオンビーム装置（ＦＩＢ）を用いることができ
る。 【０２１６】以上の製造方法で形成した透過型位相シフ
トマスクを用いて縮小投影露光を行なった時に形成され
るレジストパターンと透過型位相シフトマスクの形状を
図２１に示す。 【０２１７】第３の実施例で製作した透過型位相シフト
マスクを用いて半導体装置に用いられるパターンを製作
した場合について説明する。露光装置は、露光波長が３
６５ｎｍ（ｉ線）、レンズの開口数（ＮＡ）が０．４５
である１／５縮小投影露光装置を用いている。半導体基
板６上にレジストを塗布した基板に透過型位相シフトマ
スクを通して露光する。露光後、現像しレジストパター
ン７が形成されている。図２１（ａ）は、露光に用いる
透過型位相シフトマスクであって、ホトマスク基板１上
に形成された位相シフタ２のパターンを示す。図２１（
ｂ）は、図２１（ａ）の位相シフタ２をもつ透過型位相
シフトマスクを用いて露光を行い半導体基板６上に形成
されたレジストパターン７を示す。この透過型位相シフ
トマスクは、ホトマスク基板１上にストライプ形状の位
相シフタ２が形成されている。これによって形成された
レジストパターン７は前記したような理由から、ストラ
イプ形状であって位相シフタ２のストライプの線の数の
２倍のレジストパターン７が形成される。 【０２１８】この場合、位相シフトマスクを用いない通
常の露光と本発明の透過型位相シフトマスクを用いた露
光では、ラインアンドスペースのパターンを形成した時
、解像できるパターンの最小寸法は半導体基板上で０．
４５μｍである。これに対して、透過型位相シフトマス
クを用いることで０．３μｍのラインアンドスペースパ
ターンを形成することができる。また、位相シフトマス
クを用いない通常の露光では０．５μｍ以下の微細な残
しの孤立のパターンを安定的に形成することは困難であ
る。これに対して透過型位相シフトマスクを用いると０
．３μｍの孤立したパタ−ンを安定して形成することが
できる。ここでは、第３の実施例で製作した透過型位相
シフトマスクを用いた結果について述べている。また、
露光装置は、露光波長が３６５ｎｍ（ｉ線）、レンズの
開口数（ＮＡ）が０．４５である１／５縮小投影露光装
置を用いている。 【０２１９】次に、ダイナミック・ＲＡＭ（ランダム・
アクセス・メモリ）に用いられるパターンを形成する場
合について説明する。 【０２２０】図２１（ｃ），（ｅ），（ｇ）は、露光に
用いる透過型位相シフトマスクであって、ホトマスク基
板１上に形成された位相シフタ２のパターンを示す。図
２１（ｄ），（ｆ），（ｈ）は、図２１（ｃ），（ｅ）
，（ｇ）の位相シフタ２をもつ透過型位相シフトマスク
を用いて露光を行い、半導体基板６上に形成されたレジ
ストパターン７を示す。これらのレジストパターン７は
半導体装置の配線パターンを形成している。 【０２２１】図２１（ｃ）にコンタクトホールとなるレ
ジストパターンを形成する透過型位相シフトマスクにつ
いて説明する。 【０２２２】領域１４はホトマスク基板１上に、正方形
の位相シフタ２とその両側に形成された長方形のホトマ
スク基板１とで構成されている。領域１５は正方形のホ
トマスク基板１の領域とその両側に形成された長方形の
位相シフタ２とで形成されている。ここで、長方形は、
一辺の長さが正方形の半分である。この長方形の短辺の
長さは、投影光学系の解像される限界以下のパターン幅
にする必要がある。すなわち、正方形の位相シフタ２と
正方形のホトマスク基板１の繰り返されたパターンの両
側に、光を遮光するパターンの領域が形成されている。 光を遮光するパターンの領域を、ここでは正方形と同じ
大きさに形成しているが、正方形にする必要はない。 【０２２３】この透過型位相シフトマスクの位相シフタ
２は、上記領域１４と領域１５が縦方向と横方向に繰り
返し配置されている。 【０２２４】照射された光で、正方形の位相シフタ２の
エッジを透過した光のみが露光に寄与する。しかし、長
方形の位相シフタ２と、その位相シフタ２に隣接した長
方形のホトマスク基板１では、各々を透過する光は逆位
相となり、光強度は低下する。すなわち、長方形の位相
シフト２と長方形のホトマスク基板１の組合せ領域は、
照射される光の遮光領域となる。 【０２２５】この透過型位相シフトマスクを用いて露光
した時、半導体基板６上に形成されるレジストパターン
７を示す。 【０２２６】位相シフトマスクを用いない従来の露光方
法では、０．５５μｍのコンタクトホールしか形成でき
ない。これに対して透過型位相シフトマスクを用いるこ
とにより０．４μｍのコンタクトホールの形成が可能と
なる。 【０２２７】第２１図（ｅ）に容量部となるパターンを
形成するための透過型位相シフトマスクを示す。長方形
の位相シフタ２と同じ大きさの長方形のホトマスク基板
１領域がそれぞれ相互に繰り返し形成されている。 【０２２８】このホトマスクを用いて形成されたレジス
トパターンを図２１（ｆ）に示す。容量部のパターンを
形成するときには、レジストとしてネガ形レジストが用
いられる。このため、上記説明とは逆に、露光された領
域が半導体基板６上にレジストパターン７として残存す
る。すなわち、位相シフタ２のエッジでの光強度が低下
する領域のみが、現像される。 【０２２９】位相シフトマスクを用いない従来の露光方
法では、長円形のレジストパターン７同士のパターンの
間隔を０．５μｍ以下にすることは困難である。これに
対して透過型位相シフトマスクを用いることによりパタ
ーン間隔が０．２μｍのレジストパターン７が形成でき
る。 【０２３０】図２１（ｇ）に素子分離領域となるパター
ンを形成するための透過型位相シフトマスクを示す。 【０２３１】この透過型位相シフトマスクには、位相シ
フタ２が段差状に形成された領域と、位相シフト２のパ
ターン内に空間領域が形成されている領域がある。さら
に、ホトマスク基板１の形状が段差状の領域と、ホトマ
スク基板１のパターン内に位相シフタ２領域が形成され
ている領域がある。 【０２３２】空間領域が形成された位相シフタ２および
位相シフタ２領域が形成されたホトマスク基板１の領域
では、それぞれ空間に接した位相シフタ２と位相シフタ
２に接したホトマスク基板１の領域の幅が狭くなる。こ
の幅が投影光学系での解像できる限界以下のサイズにし
ておくことが必要である。 【０２３３】これによって解像限界以下の領域では、光
が遮光される。このため、ネガ形レジストに転写される
レジストパターン７は、光が遮光された領域のレジスト
が除去された形状となる。このようにして形成されたレ
ジストパターン７を図２１（ｈ）に示す。 【０２３４】位相シフトマスクを用いない従来の露光方
法では、形成されたレジストパターンと隣合うレジスト
パターンの間隔を０．５μｍ以下にすることは困難であ
る。これに対して、透過型位相シフトマスクを用いるこ
とによりパターン間隔が０．２μｍにすることができる
。 【０２３５】図２１（ｈ）で示されるレジストパターン
７を形成するための透過型位相シフトマスクとして他の
形状のものがある。 【０２３６】透過型位相シフトマスクを用いてパターン
を形成する場合、形成しようとするパターンに対し種々
のマスクパターンが考えられる。 【０２３７】このような透過型位相シフトマスクの別の
例として図２１（ｉ），（ｊ）に示される位相シフタの
パターンを持つものがある。 【０２３８】図２１（ｇ）では、空間領域が形成された
位相シフタ２および位相シフタ２の領域が形成されたホ
トマスク基板１の領域では、それぞれ空間に接した位相
シフタ２と位相シフタ２に接したホトマスク基板１の領
域の幅が狭くなる。この幅が投影光学系での解像できる
限界以下のサイズにしてある。 【０２３９】ここで示された露光時に遮光部分となる領
域、すなわち投影系で解像できる限界以下のパターンが
形成されている部分をどのような形状にするかによって
図２１（ｇ），（ｉ），（ｊ）と区別される。 【０２４０】図２１（ｇ）でホトマスク基板１に位相シ
フタ２を形成している領域と位相シフタ２に空間領域を
設けて投影光学系で解像されないパターンを形成してい
るのに対して、図２１（ｉ）では、そのホトマスク基板
１に位相シフタ２を形成している領域のホトマスク基板
１の領域に位相シフタ２を、位相シフタ２にホトマスク
基板１の領域を設けることで投影光学系で解像できない
パターンを形成している。 【０２４１】図２１（ｉ）においては、位相シフタ２の
領域は、位相シフタ２の２本の外周ラインによって形成
されている。この一方の外周ラインが形成されている方
向に他の外周ラインをシフトさせる。これによって位相
シフタ２の外周ラインの内、両者の外周ライン間の距離
が投影光学系の解像できる限界以下の長さになっている
おれば、その部分が照射される光の遮光領域となる。同
様に、一つの位相シフタ２とこれと隣合った位相シフタ
２のホトマスク基板１の領域の距離が、両者の外周ライ
ン間の距離が投影光学系の解像できる限界以下の長さに
なっていれば、その部分が照射される光の遮光領域とな
る。 【０２４２】以上のように、素子分離領域を製作するた
めのレジストパターンを得るために、上記３つの透過型
位相シフトマスクで実現できる。 【０２４３】これらに透過型位相シフトマスクは、全て
露光装置の解像限界以下の微細な位相シフタのパターン
が遮光部として機能することを利用している。 【０２４４】続いて、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモ
リ）を試作するために用いる透過型位相シフトマスクに
ついて示す。 【０２４５】図２２（ａ）に示すホトマスク基板１上に
ストライプ状の位相シフタ２が形成された透過型位相シ
フトマスクを用いる。これは上記したように位相シフタ
２のエッジで光強度が減少する。この透過型位相シフト
マスクを用いてネガ型レジストにパターンを転写した場
合、図２２（ｂ）に示す様な微細な残しのレジストパタ
ーン７が半導体基板６上に形成される。これは、半導体
装置のポリシリコンゲートのパターンとして用いられる
。この時、レジストパターン７間の間隔は約０．２μｍ
である。 【０２４６】位相シフトマスクを用いない従来の露光方
法では、このような微細な間隔のレジストパターンを形
成するのに、１度の露光で形成することが困難である。 このため、ホトマスクを２枚用いて２度の露光を行うこ
とによりこのようなパターンを形成していた。 【０２４７】透過型位相シフトマスクを用いることで、
上記したように１度の露光で微細なパターンを形成する
ことができるので、ゲートを形成する工程を大幅に簡素
化することができる。 【０２４８】続いて、ＣＣＤ（チャージ・カップルド・
デバイス）を試作するために用いる透過型位相シフトマ
スクについて示す。 【０２４９】図２３（ａ）に示す様なマスクを用いて、
ＣＣＤ固体撮像装置のレジストパターンを形成する例に
ついて示す。 【０２５０】透明なホトマスク基板１上の２つの領域１
６，１７に位相シフタ２を設ける。領域１６は上記した
ように長方形をした位相シフタ２で形成されている。領
域１７は領域１７の一部が領域１６の中に埋め込まれた
形状になっている。 【０２５１】領域１７の位相シフタ２は、投影光学系で
解像されない位相シフタ２が繰り返し形成されている。 光が照射された時には、領域１６では長方形の各辺での
光強度が低下する。このためネガ型レジストを用いた場
合には、領域１６のエッジに沿った部分にレジストがな
くなる。一方、領域１７は、光の照射に対して遮光領域
として働くため、光は照射されない。このためネガ型レ
ジストを用いた場合には、領域１７の形状がレジストの
ない領域となる。 【０２５２】以上のような透過型位相シフトマスクを用
いてネガ形レジストにパターンを転写した所を、第２３
図（ｂ）に示す。 【０２５３】領域６は、ＣＣＤ固体撮像装置の光電変換
素子が形成される。領域７は、ＣＣＤ固体撮像装置の光
電変換素子で形成された電荷を読みだす垂直転送チャネ
ルが形成されている。垂直転送チャネルに、領域１６の
長方形のエッジで生じた微細なラインが形成されている
。このような微細なラインは、ＣＣＤ固体撮像装置の垂
直転送チャネルの特性に悪影響を及ぼすことはない。 【０２５４】もし、なんらかの影響が懸念される場合で
も、領域１６の長方形の辺に上記した多断型位相シフタ
を設ければ、転送チャネルに微細なラインが形成される
ことはない。 【０２５５】以上のように、シフタ端に沿って形成され
る微細な遮光部と、微細な繰り返しシフタパターンによ
って作られる遮光部を利用している。レジストパターン
同士の間隔の狭い部分では約０．２μｍである。レジス
トパターンの間隔の広い部分は解像限界以下の繰り返し
のシフタパターンを遮光部として使って形成している。 この場合も、従来法に比べて大幅にゲート形成工程を簡
素化することが可能になった。 【０２５６】続いて、微細なゲートをもつ化合物半導体
を試作するために用いる透過型位相シフトマスクについ
て示す。 【０２５７】図２４（ａ）において、領域１８はゲート
の取り出し電極が形成される領域である。また、領域１
９はゲートが形成される領域である。領域１８を構成し
ている微細なパターンの位相シフタ２と、ゲートを形成
するための長方形の位相シフタ２の２つの端部に形成さ
れた微細なパターンの位相シフタ２は、投影光学系の解
像される限界以下のパターンが形成されている。この部
分は、照射された光の遮光部となる。 【０２５８】一方、長方形に形成された位相シフタ２は
、そのエッジ領域の光強度が低下する。このため位相シ
フタ２のエッジに沿った直線上のゲートが形成される。 長方形の位相シフタ２領域の内、ゲートとなる長方形の
一辺以外の３辺では、レジストパターンが形成されては
いけない。このため、長方形の位相シフタ２領域のうち
、ゲートパターン形成と関係のない３辺には多段型位相
シフタ８が形成されている。 【０２５９】このような透過型位相シフトマスクを用い
て、露光することで半導体基板６上にレジストパターン
７が形成される。レジストには、ネガ型レジストが用い
られる。このため領域１８およびゲートを形成するため
の長方形の位相シフタ２の２つの端部に形成された微細
なパターンの位相シフタ２および長方形の一辺で形成さ
れるゲート領域は、照射される光を遮光する。このため
、この領域は露光後、現像されるとレジストが除去され
る。 【０２６０】以上のように、位相シフタ２の端に沿って
できる微細な遮光部を利用してゲートパターンは形成さ
れている。位相シフタ２に沿ってできるパターンのうち
不要な部分は多段型位相シフタ８を用いて打ち消してい
る。大面積のゲート取り出し電極は解像限界以下の位相
シフタ２のパターンを遮光部として用いることにより形
成している。 【０２６１】この透過型位相シフトマスクを用いると０
．１５μｍのゲート幅を持つＧａＡｓの半導体装置が形
成できる。 【０２６２】従来は、この様な微細なゲートパターンは
電子線描画法により形成していた。しかし、電子線描画
法では、真空中で行なう必要があるため量産性が悪い。 【０２６３】上記実施例では、位相シフタとしてＰＭＭ
Ａ、シロキサンポリマーを主成分として含むレジスト、
また、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜を用いた例につ
いて示したが、この例に限られるものでなくフッ化マグ
ネシウム、二酸化チタン、窒化チタンあるいは種々の露
光光に対して透明なポリマー等でも使用できる。 【０２６４】また、上記実施例では露光光の波長３６５
ｎｍの露光装置で用いる位相シフトマスクについて説明
した。露光光の波長がλである露光装置を用いて同様の
ことを行なう場合には、位相シフタの膜厚ｔを、ｔ＝λ
／２・（ｎ−１）（２）となるように設定すればよい。 但し、ｎは位相シフタの屈折率である。 【０２６５】また、上記実施例では、透明なホトマスク
基板と透明な位相シフタとのパターンのみから構成され
ている位相シフトマスクの例について示した。 【０２６６】図２５は、透過型位相シフトマスクの遮光
部として、位相シフタとクロム膜等の遮光膜を同時に用
いたホトマスクを示す。形成されている遮光膜のパター
ンとしては、図２４に示した微細なゲートをもつ化合物
半導体を試作するためのホトマスクについて説明する。 【０２６７】図２５において、領域１８はゲートの取り
出し電極が形成される領域である。また、領域１９はゲ
ートが形成される領域である。領域１８はクロム膜ある
いはモリブテンシリサイド膜で構成される遮光膜である
。 【０２６８】一方、長方形に形成された位相シフタ２は
、そのエッジ領域の光強度が低下する。このため位相シ
フタ２のエッジに沿った直線上のゲートが形成される。 【０２６９】長方形の位相シフタ２領域の内、ゲートと
なる長方形の一辺以外の３辺では、レジストパターンが
形成されてはいけない。このため、長方形の位相シフタ
２領域のうち、ゲートパターン形成と関係のない３辺に
は多段型位相シフタ８が形成されている。 【０２７０】このような透過型位相シフトマスクを用い
て、露光することで半導体基板６上にレジストパターン
７が形成される。レジストには、ネガ型レジストが用い
られる。このため領域１８およびゲートを形成するため
の長方形の位相シフタ２の２つの端部に形成された微細
なパターンの位相シフタ２および長方形の一辺で形成さ
れるゲート領域は、照射される光を遮光する。このため
、この領域は露光後、現像されるとレジストが除去され
る。 【０２７１】以上のように、位相シフタ２の端に沿って
できる微細な遮光部を利用してゲートパターンは形成さ
れている。位相シフタ２に沿ってできるパターンのうち
不要な部分は多段型位相シフタ８を用いて打ち消してい
る。大面積のゲート取り出し電極はクロム膜等の遮光膜
を用いた通常のホトマスクを用いることにより形成して
いる。 【０２７２】また、位相シフトマスクとなる部分を透過
型位相シフトマスクを用いるのではなく、従来の位相シ
フトマスクのようにクロム膜等の遮光膜に位相シフタを
設けた構成にすることができるのは言うまでもない。 【０２７３】このように各々のホトマスクの利点を生か
して、以上示したような構成のホトマスクを形成するこ
とは、複雑で、微細なパターンを形成するのに特に有効
である。 【０２７４】また、本発明の透過型位相シフトマスクで
は、位相シフタのパターンエッジの位置が、露光されて
、形成されるレジストパターンの位置を決定する。従っ
て、位相シフタがある配列で形成されておれば、形成さ
れるレジストパターンは、位相シフタパターンを反転さ
せた、すなわちホトマスク基板領域と位相シフタの領域
を逆転させた透過型位相シフトマスクによっても、全く
同様の形状をもつレジストパターンを形成することがで
きる。このことは、位相シフタによってレジストパター
ンを形成する際に、ポジ型レジストを用いてもネガ型レ
ジストを用いても同一のレジストパターンを露光するこ
とができる。 【０２７５】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホトマスクを用いることにより、解像限界に近い微細
パターンを安定に精度よく転写することが可能となる。
【図１】本発明のホトマスクの断面とその動作原理を示
す図
す図
【図２】本発明のホトマスクの断面とその動作原理を示
す図
す図
【図３】本発明の種々の形状を持つホトマスクの平面図
【図４】本発明のホトマスクの多段型位相シフタを説明
するための断面図
するための断面図
【図５】本発明の多段型位相シフタを持つホトマスクの
断面とその動作原理を示す図
断面とその動作原理を示す図
【図６】本発明の多段型位相シフタを持つホトマスクの
平面図
平面図
【図７】本発明の多段型位相シフタを持つホトマスクの
平面図
平面図
【図８】本発明の多段型位相シフタを持つホトマスクの
平面図
平面図
【図９】本発明のホトマスクの断面とその動作原理を示
す図
す図
【図１０】本発明の塗りつぶし領域を形成するためのホ
トマスクの平面図
トマスクの平面図
【図１１】本発明の塗りつぶし領域を形成するホトマス
クの遮光率を説明する図
クの遮光率を説明する図
【図１２】本発明の塗りつぶし領域を形成するホトマス
クの応用パターンを説明する図
クの応用パターンを説明する図
【図１３】本発明の塗りつぶし領域を形成するホトマス
クの応用パターンを説明する図
クの応用パターンを説明する図
【図１４】本発明のホトマスクで形成されるレジストパ
ターン幅を変化させる場合のホトマスクの平面図
ターン幅を変化させる場合のホトマスクの平面図
【図１
５】本発明のホトマスクと形成されるレジストパターン
幅の関係を示す図
５】本発明のホトマスクと形成されるレジストパターン
幅の関係を示す図
【図１６】本発明のホトマスクの製造方法を説明する図
【図１７】本発明のホトマスクの製造方法を説明する図
【図１８】本発明のホトマスクの位相シフタを形成する
ための電子線レジストの組成物を表わす図
ための電子線レジストの組成物を表わす図
【図１９】本
発明のホトマスクの製造方法を説明する図
発明のホトマスクの製造方法を説明する図
【図２０】本
発明のホトマスクの製造方法を説明する図
発明のホトマスクの製造方法を説明する図
【図２１】本
発明のホトマスクを半導体装置に応用した時の位相シフ
タの形状を説明する図
発明のホトマスクを半導体装置に応用した時の位相シフ
タの形状を説明する図
【図２２】本発明のホトマスクを半導体装置に応用した
時の位相シフタの形状を説明する図
時の位相シフタの形状を説明する図
【図２３】本発明のホトマスクを半導体装置に応用した
時の位相シフタの形状を説明する図
時の位相シフタの形状を説明する図
【図２４】本発明のホトマスクを半導体装置に応用した
時の位相シフタの形状を説明する図
時の位相シフタの形状を説明する図
【図２５】本発明のホトマスクを半導体装置に応用した
時の位相シフタの形状を説明する図
時の位相シフタの形状を説明する図
【図２６】従来の位相シフトマスクを説明する図
【図２
７】従来の位相シフトマスクを説明する図
７】従来の位相シフトマスクを説明する図
１ ホトマスク基板
２ 位相シフタ
６ 半導体基板
７ レジストパターン
Claims (35)
- 【請求項１】光学的に透明な基板上に、入射光の位相に
位相差を与える透明膜パターンが形成されたホトマスク
。 - 【請求項２】光学的に透明な基板上に、入射光の位相に
位相差を与える透明膜パターンが形成され、前記透明膜
パターンの膜厚ｔが、入射光の波長をλ、前記透明膜パ
ターンの屈折率をｎとして、ｔ＝λ／２・（ｎ−１）で
あるホトマスク。 - 【請求項３】光学的に透明な基板上に、入射光の位相に
対して１８０度、或はその奇数倍となるような位相差を
与える透明膜パターンを形成されたホトマスク。 - 【請求項４】光学的に透明な基板上に、入射光の位相に
位相差を与える透明膜パターンが形成され、前記透明膜
パターンのエッジで前記入射光の強度が最小となるホト
マスク。 - 【請求項５】光学的に透明な基板上に、入射光の位相に
対して１８０度、或はその奇数倍となるような位相差を
与える透明膜パターンを形成されており、ｋ１を定数、
λを前記入射光の波長、ＮＡを光学系のレンズの開口数
としたとき、Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡの関係が成立ち、前記
ｋ１の値が約０．３５となるホトマスク。 - 【請求項６】光学的に透明な基板上に、透明膜パターン
によって光を遮光する領域を設けたホトマスク。 - 【請求項７】光学的に透明な基板上に、透明膜パターン
によって光を遮光する領域が、投影光学系の解像限界以
下のピッチを持つパターンで形成されているホトマスク
。 - 【請求項８】光学的に透明な基板上に、透明膜パターン
によって光を遮光する領域が、投影光学系の解像限界以
下のピッチを持つ繰り返しパターンで形成されているホ
トマスク。 - 【請求項９】光学的に透明な基板上に、透明膜パターン
によって光を遮光する領域が、投影光学系の解像限界以
下のピッチの繰り返しで、ｋ１を定数、λを前記入射光
の波長、ＮＡを光学系のレンズの開口数としたとき、Ｒ
＝ｋ１・λ／ＮＡの関係が成立ち、前記ピッチの値が前
記Ｒの約４倍となるホトマスク。 - 【請求項１０】光学的に透明な基板上に、透明膜パター
ンによって光を遮光する領域が、投影光学系の解像限界
以下のピッチの繰り返しであって、大面積のレジストパ
ターンを形成するために前記ピッチは、Ｒの４倍以下の
値であるホトマスク。 - 【請求項１１】光学的に透明な基板上に、透明膜パター
ンによって光を遮光する領域が、光強度の１０％以内で
あるホトマスク。 - 【請求項１２】光学的に透明な基板上に、入射光に位相
差を与える透明膜パターンであって、投影光学系で解像
限界以下のピッチを持つ繰り返しパターンの光強度がジ
グザグ形状となるホトマスク。 - 【請求項１３】光学的に透明な基板上に、入射光に位相
差を与える透明膜パターンであって、前記透明膜パター
ンの繰り返しピッチが、１．０〜４．０μｍであるホト
マスク。 - 【請求項１４】光学的に透明な基板上に、入射光に位相
差を与える透明膜パターンであって、前記透明膜パター
ンがラインアンドスペースの繰り返しパターンであるホ
トマスク。 - 【請求項１５】光学的に透明な基板上に、入射光に位相
差を与える透明膜パターンであって、前記透明膜パター
ンがマトリックス形状であるホトマスク。 - 【請求項１６】光学的に透明な基板上に、入射光に位相
差を与える透明膜パターンであって、レジストパターン
が孤立したパターンとなるホトマスク。 - 【請求項１７】光学的に透明な基板上に、入射光に位相
差を与える透明膜パターンであって、投影光学系で解像
限界以下のピッチを持つ繰り返しパターンを遮光部とし
、前記解像限界以上のピッチを持つパターンを光透過部
として設けたホトマスク。 - 【請求項１８】光学的に透明な基板上に形成された第１
の透明膜パターンで形成されるレジストパターンと、前
記第１の透明膜パターンと反転して形成された第２の透
明膜パターンで形成されるレジストパターンが同一形状
に形成されるホトマスク。 - 【請求項１９】光学的に透明な基板上に、位相差を与え
る透明膜パターンで形成さており、前記透明膜パターン
の周辺部の少なくとも一部が、前記透明膜パターンの断
面形状で傾斜しているホトマスク。 - 【請求項２０】前記透明膜パターンの断面形状が、段階
的に変化する請求項１８のホトマスク。 - 【請求項２１】前記透明膜パターンの断面形状が、連続
的に変化する請求項１８のホトマスク。 - 【請求項２２】光学的に透明な基板上に、入射光に位相
差を与える透明膜パターンであって、投影光学系で解像
限界以下のピッチを持つ繰り返しの突起が設けられたホ
トマスク。 - 【請求項２３】前記突起の長さの値によってレジストパ
ターンのパターン幅が制御される請求項２１のホトマス
ク。 - 【請求項２４】光学的に透明な基板上に、位相差を与え
る透明膜パターンであって、前記透明膜パターンの両側
が、前記透明膜パターンの断面形状で傾斜しているホト
マスク。 - 【請求項２５】前記傾斜の透明膜パターンのパターン幅
によってレジストパターンのパターン幅が制御される請
求項２２のホトマスク。 - 【請求項２６】光学的に透明な基板上に、位相差を与え
る第１の透明膜パターンであって、前記第１の透明膜パ
ターンの両側に、第２の透明膜パターンが形成され、前
記第２の透明膜パターンのピッチが投影光学系における
解像限界以下となる幅で形成されているホトマスク。 - 【請求項２７】前記第２の透明膜パターン複数個の前記
第２の透明膜パターンのピッチ内で形成されている請求
項２４のホトマスク。 - 【請求項２８】複数個の前記第２の透明膜パターンが形
成された領域の幅によってレジストパターンのパターン
幅が制御される請求項２５のホトマスク。 - 【請求項２９】光学的に透明な基板上に、入射光に位相
差を与える透明膜パターンであって、投影光学系で解像
限界以下のピッチを持つ繰り返しパターンと、前記透明
膜パターンの周辺部の少なくとも一部が、前記透明膜パ
ターンの断面形状で傾斜しているパターンとで、半導体
装置のパターンを形成したホトマスク。 - 【請求項３０】光学的に透明な基板上に、シロキサンポ
リマーを主成分として含むシリコン含有レジストのパタ
ーンを、入射光の位相に対して１８０度または、その奇
数倍となる位相差を与える透明膜として用いるホトマス
ク。 - 【請求項３１】光学的に透明な基板上に入射光の位相に
対して１８０度または、その奇数倍となる位相差を与え
る膜厚の透明膜を塗布し、露光して透明膜パターンを形
成するホトマスクの製造方法。 - 【請求項３２】光学的に透明な基板上に透明膜を入射光
の位相に対して１８０度または、その奇数倍となる位相
差を与える膜厚堆積し、前記透明膜上にレジストを塗布
し、露光した後、前記レジストパターンを形成し、前記
レジストパターンをマスクとして前記透明膜を除去する
ホトマスクの製造方法。 - 【請求項３３】光学的に透明な基板上にレジストパター
ンを形成し、その後入射光の位相に対して１８０度また
は、その奇数倍となる位相差を与える膜厚の透明膜を堆
積し、前記レジストパターンを除去することにより前記
レジストパターン上の前記透明膜を除去し、前記基板上
に前記透明膜パターンを形成するホトマスクの製造方法
。 - 【請求項３４】光学的に透明な基板上に透明膜を入射光
の位相に対して１８０度または、その奇数倍となる位相
差を与える膜厚堆積し、前記透明膜上にレジストを塗布
し、露光するに際し、現像後前記レジストのレジストパ
ターンの周辺部の一部の露光量を段階的、或は連続的に
変化させるホトマスクの製造方法。 - 【請求項３５】光学的に透明な基板上に透明膜を入射光
の位相に対して１８０度または、その奇数倍となる位相
差を与える膜厚堆積し、前記透明膜上にレジストを塗布
し、露光するに際し、現像後前記レジストのレジストパ
ターンの周辺部の一部を焦点をずらした露光光により露
光しするホトマスクの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093889A JPH04218046A (ja) | 1990-06-21 | 1991-04-24 | ホトマスク及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16334390 | 1990-06-21 | ||
| JP2-163343 | 1990-06-21 | ||
| JP3093889A JPH04218046A (ja) | 1990-06-21 | 1991-04-24 | ホトマスク及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04218046A true JPH04218046A (ja) | 1992-08-07 |
Family
ID=26435169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3093889A Pending JPH04218046A (ja) | 1990-06-21 | 1991-04-24 | ホトマスク及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04218046A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-04-24 JP JP3093889A patent/JPH04218046A/ja active Pending
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