JPH0534898A - Phase difference exposing method and phase difference mask for this method - Google Patents

Phase difference exposing method and phase difference mask for this method

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JPH0534898A
JPH0534898A JP3280948A JP28094891A JPH0534898A JP H0534898 A JPH0534898 A JP H0534898A JP 3280948 A JP3280948 A JP 3280948A JP 28094891 A JP28094891 A JP 28094891A JP H0534898 A JPH0534898 A JP H0534898A
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博 大▲塚▼
Toshio Onodera
俊雄 小野寺
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和幸 桑原
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Abstract

PURPOSE:To provide the phase difference mask and phase difference exposing method which can pattern a wafer having steps. CONSTITUTION:First and second phase shifters 112 and 114 for increasing the contrast of the projected light of the mask and first and 2nd sub-phase shifters 116 and 118 for determining the imaging position of the projected light are combined and provided in the phase difference exposing method region 106 of a common mask substrate 110. The one sub-phase shifter 130 may be used in place of using the two sub-phase shifters 116 and 118. The light shielding part 120 may not be provided. The first and 2nd phase shifters are formed to 90 deg. + or -10 deg. phase difference in the directions opposite from each other with respect to direct transmitted light. The first and 2nd sub-phase shifters are formed to the phase difference of either of (360 deg. + or -10 deg.), (180 deg. + or -10 deg.) or (0 deg. and 180 deg. + or -10 deg.) with respect to the direct transmitted light.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光露光を利用してウ
エハに微細パターンを形成するための、位相差露光法お
よびこれに用いる位相差マスクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase difference exposure method for forming a fine pattern on a wafer by using light exposure and a phase difference mask used therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ホトマスクパターンをウエハ上に設けた
感光層、例えばレジスト層、に縮小転写する技術を用い
て、ウエハを微細加工する1つの方法として、位相シフ
タ具えたホトマスクを用いる方法が提案されている(特
願平2−161239号)。まず、この発明の説明に先
たち、この提案された位相差露光技術につき、図面を参
照して説明する。
2. Description of the Related Art A method using a photomask with a phase shifter has been proposed as one method for finely processing a wafer by using a technique of reducing and transferring a photomask pattern onto a photosensitive layer provided on a wafer, for example, a resist layer. (Japanese Patent Application No. Hei 2-161239). First, prior to the description of the present invention, the proposed phase difference exposure technique will be described with reference to the drawings.

【0003】この方法は、ホトマスクを構成するマスク
基板からの直接透過光の位相に対して位相シフトさせた
位相シフト光を用いてウエハ上に設けたレジスト層を位
相差露光する技術である。この位相差露光に用いるホト
マスクを位相差マスクといい、その構成部分は、図2の
(A)にその要部を示すように、使用する光に対して透
明なマスク基板10上にパターン状の複数の遮光部12
a,12b,12c,12d(代表して12で示す。ま
た、遮光部を遮光パターンとも称する。)を適当な間隔
をもって離間配設し、これら遮光部12の問および両外
側に隣接させて、2種類のパターン状の位相シフタ14
a,14b,14c,(代表して14で示す。)と16
a,16b(代表して16で示す。)を交互に配設させ
て形成している。勿論、図に示していないホトマスク部
分には、通常の露光法でレジスト層の露光を行なう部分
を形成してあっても良いが、ここでは、その説明を省略
する。なお、通常の露光法に用いるホトマスクは、例え
ば、マスク基板上に遮光部のみを配列した構成や、遮光
部と1種類の位相シフタとを組み合わせ配列した構成、
または、1種類の位相シフタを配列した構成となってい
る。この図2の(A)のI−I線断面図を図2の(B)
に示す。
This method is a technique in which a resist layer provided on a wafer is subjected to a phase difference exposure using phase-shifted light that is phase-shifted with respect to the phase of light directly transmitted from a mask substrate which constitutes a photomask. The photomask used for this phase difference exposure is called a phase difference mask, and its constituent parts are patterned on the mask substrate 10 transparent to the light used, as shown in the main part of FIG. A plurality of light shielding parts 12
a, 12b, 12c, and 12d (represented by 12 as a representative, and the light-shielding portion is also referred to as a light-shielding pattern) are arranged at appropriate intervals so as to be adjacent to the light-shielding portion 12 and both outsides thereof. Two types of patterned phase shifters 14
a, 14b, 14c, (representatively indicated by 14) and 16
a and 16b (representatively indicated by 16) are alternately arranged. Of course, a photomask portion (not shown) may be formed with a portion for exposing the resist layer by a normal exposure method, but the description thereof is omitted here. The photomask used in the normal exposure method has, for example, a configuration in which only the light shielding portion is arranged on the mask substrate, or a configuration in which the light shielding portion and one type of phase shifter are combined and arranged,
Alternatively, one type of phase shifter is arranged. 2B is a sectional view taken along line I-I of FIG. 2A.
Shown in.

【0004】このホトマスク10について説明する。マ
スク基板10自体を透過する光を、ここでは、直接透過
光と称するものとする。ホトマスクを光で照明すると、
遮光部12が設けられていないマスク基板10の領域
(この領域を透明領域と称する。)を光が透過し、位相
シフタ14および16が設けられていない領域では、直
接透過光となる。以下、この直接透過光の位相を基準に
して考える。位相シフタが設けられているホトマスクの
領域では、マスク基板を透過した、直接透過光は続いて
この位相シフタを透過する。そして、位相シフタ14お
よび16を透過する光は、この直接透過光に対して、光
の位相がシフトされる。この場合、位相シフタ14およ
び16はともに、同一の透明材料で膜状に形成してあ
り、それぞれの膜厚を、直接透過光に対して、相対位相
差(シフト量)90°を生じさせ、かつ、位相シフタ1
4および16間では相対位相差が180°となるように
設定して、高解像力の位相差露光を可能としている。な
お、この明細書で、位相、位相差或いは位相量等の角度
の単位を「度」で表している。
The photomask 10 will be described. The light transmitted through the mask substrate 10 itself is referred to as direct transmitted light here. When the photomask is illuminated with light,
Light is transmitted through a region of the mask substrate 10 where the light shielding portion 12 is not provided (this region is referred to as a transparent region), and is directly transmitted light in a region where the phase shifters 14 and 16 are not provided. Hereinafter, the phase of this directly transmitted light will be considered as a reference. In the region of the photomask where the phase shifter is provided, the directly transmitted light that has passed through the mask substrate subsequently passes through this phase shifter. The light transmitted through the phase shifters 14 and 16 is shifted in phase with respect to the directly transmitted light. In this case, both the phase shifters 14 and 16 are formed of the same transparent material in a film shape, and the respective film thicknesses thereof cause a relative phase difference (shift amount) of 90 ° with respect to the directly transmitted light. And phase shifter 1
The relative phase difference between 4 and 16 is set to 180 ° to enable high resolution phase difference exposure. In this specification, a unit of an angle such as a phase, a phase difference or a phase amount is represented by "degree".

【0005】また、図2の(A)に示すホトマスク構造
では、マスク基板10に選択的に設けた隣り合う遮光部
12間に設けた位相シフタ14および16のシフタエッ
ジをマスク基板10の透明部に設けている。このホトマ
スクのA−A線に対応する部分の光強度プロファイルを
図2の(c)に示す。このプロファイル からも理解 じていない。このため、遮光部以外のマスク基板の透明
部に位相シフタエッジを配置しても、不必要なシフタエ
ッジの転写が生じないので、このホトマスクは、複雑な
パターンの形成に適している。
Further, in the photomask structure shown in FIG. 2A, the shifter edges of the phase shifters 14 and 16 provided between the adjacent light shielding portions 12 selectively provided on the mask substrate 10 serve as transparent portions of the mask substrate 10. It is provided. The light intensity profile of the portion corresponding to the line AA of this photomask is shown in FIG. Also understood from this profile I haven't. Therefore, even if the phase shifter edge is arranged on the transparent portion of the mask substrate other than the light-shielding portion, unnecessary transfer of the shifter edge does not occur, so this photomask is suitable for forming a complicated pattern.

【0006】このような構造のホトマスクを用いて、ウ
エハ面上に段差があるレジスト層に対し露光を行なって
微細パターンを形成する場合につき図3の(A)、
(B)および(C)を参照して簡単に説明する。
FIG. 3A shows a case where a resist layer having a step on the wafer surface is exposed to form a fine pattern by using the photomask having such a structure.
A brief description will be given with reference to (B) and (C).

【0007】第3図の(A)は、第2図の(B)に示し
たと同様な構造の位相差マスクである。従って、同一の
構成成分に対しては、同一の符号を付して示してある。
この位相差マスクを、例えば、開口数NA=0.50お
よびσ=0.50のi線縮小光学系に用いて、投射した
場合の光強度分布は、図3の(B)に示すような分布と
なる。同図において、横軸は、位相差マスクの位置に対
応しており、縦軸は光強度をとって示してある。焦点が
ずれていない、いわゆる、合焦位置では、実線aで示す
ような分布となっているため、パターン形成に充分なコ
ントラストが得られる。しかし、ウエハ面に直交する方
向に焦点ずれがある場合、すなわち、合焦位置からずれ
た位置では、破線bで示すように、コントラストが低下
してしまう。
FIG. 3A shows a retardation mask having a structure similar to that shown in FIG. 2B. Therefore, the same components are designated by the same reference numerals.
The light intensity distribution when projected using this phase difference mask in an i-line reduction optical system having a numerical aperture NA = 0.50 and σ = 0.50 is as shown in FIG. 3B. Distribution. In the figure, the horizontal axis corresponds to the position of the phase difference mask, and the vertical axis represents the light intensity. At the so-called in-focus position where the focus is not shifted, the distribution shown by the solid line a has a sufficient contrast for pattern formation. However, when there is a defocus in the direction orthogonal to the wafer surface, that is, at a position deviated from the in-focus position, the contrast deteriorates as shown by a broken line b.

【0008】通常、パターンを形成しようとするウエハ
面は、平坦面である場合もあり、また、既に回路構成部
分が形成されていて凹凸面となっている場合もある。こ
のような、表面に段差がある例を図3の(C)に示す。
同図みおいて、20は基板、22はパターニング済みの
第1層目の配線、24は中間絶縁膜26は、第2層目の
配線を形成するために、位相差マスクを用いた位相差露
光を利用してパターニングしようとする金属層である。
28は図3の(A)の位相差マスクでの位相差露光を行
なった後、現像して得られたレジストパターンを示す。
In general, the wafer surface on which the pattern is to be formed may be a flat surface or may be an uneven surface due to the already formed circuit components. An example of such a step on the surface is shown in FIG.
In the figure, 20 is a substrate, 22 is a patterned first layer wiring, and 24 is an intermediate insulating film 26 is a phase difference exposure using a phase difference mask for forming a second layer wiring. Is a metal layer to be patterned by utilizing.
Reference numeral 28 denotes a resist pattern obtained by developing after performing the phase difference exposure with the phase difference mask of FIG.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このような、感光層で
あるレジスト層28に段差がある場合に、位相差マスク
の投射光の結像位置を段差の下面に合わせると、レジス
ト層26の、位相シフタ14a、16aに対応する領域
が、実線aで示した光強度で、照射される。従って、こ
の領域では充分に解像されて奇麗にパターニングされ
る。しかし、パターンの微細化にともない、縮小光学系
の焦点深度が小さくなると、この焦点深度を越える領域
に存在する段差の上面の部分は、破線bで示す光強度で
照射されるので、位相シフタ16b,14b,16cに
それぞれ対応する、レジスト層部分は充分に解像されな
い。このため、パターン分離が不可能となる。
When there is a step in the resist layer 28 which is a photosensitive layer, if the image forming position of the projection light of the retardation mask is aligned with the lower surface of the step, the resist layer 26 The areas corresponding to the phase shifters 14a and 16a are illuminated with the light intensity indicated by the solid line a. Therefore, in this region, it is sufficiently resolved and patterned neatly. However, when the depth of focus of the reduction optical system becomes smaller with the miniaturization of the pattern, the upper surface of the step existing in the region exceeding the depth of focus is illuminated with the light intensity indicated by the broken line b. , 14b, 16c, respectively, the resist layer portions are not sufficiently resolved. Therefore, pattern separation is impossible.

【0010】この発明の目的は、同一のホトマスクを用
いて、段差のある感光層に同時露光を行なって、段差の
あるウエハ上に感光層の微細パターンを、解像度良く、
形成し、よって、ウエハに微細パターンを形成すること
が出来るようにした位相差露光法およびこれに用いる位
相差マスクを提供することにある。
An object of the present invention is to perform simultaneous exposure on a photosensitive layer having a step using the same photomask to form a fine pattern of the photosensitive layer on a wafer having a step with high resolution.
(EN) A phase difference exposure method capable of forming a fine pattern on a wafer, and a phase difference mask used for the method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の方法によれば、マスク基板からの直接透
過光の位相に対して位相シフトさせた位相シフト光を用
いて感光層を位相差露光するに当たり、この位相シフト
光を、第1および第2位相シフト光と、第1および第2
サブ位相シフト光とに分離し、この位相シフト光の分離
は、(a)第1および第2位相シフト光には、上述の直
接透過光に対して、互いに反対方向に、90°±10°
の範囲内の適当な位相差を与え、(b)前述の第1およ
び第2サブ位相シフト光のいずれか一方を、前述の直接
透過光と同位相とし、かつ、他方には、この直接透過光
に対しいずれかの方向に180°±10゜の範囲内の適
当な位相差を与えることにより行なうことを特徴とす
る。
To achieve this object, according to the method of the present invention, a photosensitive layer is formed by using phase-shifted light that is phase-shifted with respect to the phase of light directly transmitted from a mask substrate. In performing the phase difference exposure, the phase shift light is combined with the first and second phase shift light and the first and second phase shift light.
The sub-phase-shifted light is separated into (a) the first and second phase-shifted light by 90 ° ± 10 ° in the opposite directions to the above directly transmitted light.
(B) one of the first and second sub-phase-shifted lights described above has the same phase as the directly transmitted light, and the other directly transmits this directly transmitted light. It is characterized by performing an appropriate phase difference within a range of 180 ° ± 10 ° to light in either direction.

【0012】この発明の実施に当たり、好ましくは、上
述の位相シフト光の分離は、(a)第1および第2位相
シフト光には、直接透過光に対して、互いに反対方向
に、90°±10゜の範囲内の適当な位相差を与え、
(b)第1および第2サブ位相シフト光の両者を、この
直接透過光に対しいずれかの方向に180°±10°の
範囲内の適当な、同じ量だけの位相差を与えることによ
り行なっても良い。
In implementing the present invention, preferably, the above-mentioned separation of the phase-shifted light is performed by (a) the first and second phase-shifted lights are separated by 90 ° ± in opposite directions to the directly transmitted light. Give an appropriate phase difference within the range of 10 °,
(B) Both the first and second sub-phase-shifted lights are provided by giving an appropriate, same amount of phase difference within a range of 180 ° ± 10 ° to either of the direct transmitted lights. May be.

【0013】また、この発明の実施に当たり、上述の位
相シフト光を、第1および第2位相シフト光と、サブ位
相シフト光とに分離し、この位相シフト光の分離は、
(a)第1および第2位相シフト光には、直接透過光に
対して、互いに反対方向に、90°±10°の範囲内の
適当な位相差を与え、(b)前述のサブ位相シフト光に
は、この直接透過光に対し前述の第1および第2位相シ
フト光とは異なる量の位相差を与えることにより行なっ
ても良い。
Further, in carrying out the present invention, the above-mentioned phase shift light is separated into first and second phase shift lights and sub phase shift light, and the phase shift light is separated by
(A) The first and second phase-shifted lights are given an appropriate phase difference within the range of 90 ° ± 10 ° in the opposite directions to the directly transmitted light, and (b) the sub-phase shift described above. The light may be provided by giving the directly transmitted light a phase difference of a different amount from that of the above-described first and second phase-shifted lights.

【0014】また、この発明の位相差マスクの第1の要
旨によれば、マスク基板と、このマスク基板にパターン
状に形成した位相シフタとを少なくとも具えた位相差マ
スクであって、この位相差マスクを投射光で感光層に投
射して該感光層を位相差露光するための位相差マスクに
おいて、この位相シフタを、前述の投射光のコントラス
トを増加させるための第1および第2位相シフタと、こ
れら第1および第2位相シフタの両者またはいずれか一
方と組み合わせて用いられ、感光層に対する前述の投射
光の結像位置を決めるための1つまたは2つのサブ位相
シフタとをもって構成したことを特徴とする。
According to the first aspect of the phase difference mask of the present invention, the phase difference mask comprises at least a mask substrate and a phase shifter formed in a pattern on the mask substrate. In a phase difference mask for projecting a mask onto a photosensitive layer with projection light to perform a phase difference exposure on the photosensitive layer, the phase shifter includes first and second phase shifters for increasing the contrast of the projection light. Of the first and second phase shifters, or one or two sub-phase shifters for determining the image formation position of the above-mentioned projected light on the photosensitive layer. Characterize.

【0015】また、この発明の他の位相差マスクの第2
の要旨によれば、マスク基板と、このマスク基板にパタ
ーン状に設けた位相シフタとを少なくとも具え、前述の
マスク基板からの直接透過光の位相に対して位相差を与
えた位相シフト光を用いて感光届のレジスト層を位相差
露光するための位相差マスクにおいて、(a)位相シフ
タとして、第1および第2位相シフタと、第1および第
2サブ位相シフタとを具え、(b)第1位相シフタは、
これを透過した第1位相シフト光に、前述の直接透過光
に対して、90°±10゜の範囲内の適当な位相差を与
える位相シフタとして構成してあり、(c)第2位相シ
フタは、これを透過した第2位相シフト光に、前述の直
接透過光に対して、270°±10°の範囲内の適当な
位相差を与える位相シフタとして構成してあり、(d)
前述の第1サブ位相シフタは、これを透過した第1サブ
位相シフト光には、前述の直接透過光に対し0°±10
°或いは360°±10°の範囲内の適当な位相差を与
える位相シフタとして構成してあり、および(e)第2
サブ位相シフタは、これを透過した第2サブ位相シフト
光には、直接透過光に対し180°±10°の範囲内の
適当な量の位相差を与える位相シフタとして構成してあ
ることを特徴とする。
The second phase difference mask according to the present invention can also be used.
According to the gist of the invention, at least a mask substrate and a phase shifter provided in a pattern on the mask substrate are provided, and phase shift light that gives a phase difference to the phase of the direct transmitted light from the mask substrate is used. A phase difference mask for performing a phase difference exposure of a resist layer which has been exposed to light, (a) comprises first and second phase shifters and first and second sub-phase shifters, and (b) a second phase shifter. The 1-phase shifter
The first phase-shifted light that has passed through this is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 90 ° ± 10 ° to the above-mentioned directly transmitted light. Is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 270 ° ± 10 ° to the above-mentioned directly transmitted light to the second phase-shifted light transmitted therethrough, (d)
The first sub-phase shifter described above has 0 ° ± 10 with respect to the directly transmitted light as the first sub-phase shift light transmitted through the first sub-phase shifter.
Or a second phase shifter for providing an appropriate phase difference within a range of 360 ° ± 10 °, and (e) the second
The sub-phase shifter is configured as a phase shifter that gives an appropriate amount of phase difference within a range of 180 ° ± 10 ° to the directly transmitted light for the second sub-phase-shifted light transmitted therethrough. And

【0016】また、この第2の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)マスク基板に、パター
ン状に複数の遮光部を順次に配列して設け、(b)順次
の連続する遮光部間の、隣り合う2つの透明部の一方の
透明部に、前述の第1位相シフタと、この第1位相シフ
タに挟まれて、この透明部の中央領域に配設された前述
の第1サブ位相シフタとを設け、(c)隣り合う2つの
透明部の他方の透明部に、前述の第2位相シフタと、こ
の第2位相シフタに挟まれて、この透明部の中央領域に
配設された前述の第2サブ位相シフタとを設けるのが良
い。
In implementing the retardation mask of the second aspect, preferably, (a) a plurality of light shielding portions are sequentially arranged in a pattern on the mask substrate, and (b) successively. The first phase shifter described above is provided in one of the two adjacent transparent sections between the light-shielding sections, and the first phase shifter sandwiched between the first phase shifters is disposed in the central region of the transparent section. One sub-phase shifter is provided, and (c) the second phase shifter is sandwiched between the other transparent part of the two adjacent transparent parts and the second phase shifter, and the sub-phase shifter is arranged in the central region of the transparent part. It is preferable to provide the above-mentioned second sub-phase shifter provided.

【0017】また、第2の要旨による位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)マスク基板に、第1位
相シフタと第2位相シフタとを交互に隣接させて配列し
て設け、(b)この第1位相シフタの中央部に第1サブ
位相シフタを設け、(c)この第2位相シフタの中央部
に第2サブ位相シフタを設けるのが良い。
In implementing the retardation mask according to the second aspect, preferably, (a) the mask substrate is provided with the first phase shifter and the second phase shifter arranged alternately adjacent to each other, and (b) It is preferable that the first sub-phase shifter is provided at the center of the first phase shifter, and (c) the second sub-phase shifter is provided at the center of the second phase shifter.

【0018】また、この第2の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、第1サブ位相マスクと第2サ
ブ位相マスクとを互いに入れ替えた構造としても良い。
In implementing the phase difference mask of the second aspect, preferably, the first sub-phase mask and the second sub-phase mask may be replaced with each other.

【0019】また、第2の要旨による位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)第1および第2位相マ
スクの、その順次の配列方向に沿った方向に取ったパタ
ーン幅を同一幅とし、(b)第1および第2サブ位相マ
スクの、この配列方向に沿った方向に取ったパターン幅
を異なる幅とするのが良い。
In implementing the retardation mask according to the second aspect, it is preferable that (a) the pattern widths of the first and second phase masks taken in the direction along the sequential arrangement direction be the same width. (B) The pattern widths of the first and second sub-phase masks taken in the direction along the arrangement direction may have different widths.

【0020】また、第2の要旨による位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)第1および第2サブ位
相マスクの、前述の配列方向に沿った方向に取ったパタ
ーン幅を同一幅とし、(b)第1および第2サブ位相シ
フト光の相対位相差を180゜±10°の範囲内の適当
な値に保持し、(C)前述の第1および第2サブ位相マ
スクの高さを異なる高さとするのが良い。
In implementing the retardation mask according to the second aspect, preferably, (a) the pattern widths of the first and second sub-phase masks taken in the direction along the arrangement direction are the same width. , (B) the relative phase difference between the first and second sub-phase-shifted lights is held at an appropriate value within the range of 180 ° ± 10 °, and (C) the height of the first and second sub-phase masks described above. It is good to have different heights.

【0021】また、この発明の位相差シフタの第3の要
旨によれば、マスク基板と、このマスク基板にパターン
状に設けた位相シフタとを少なくとも具え、このマスク
基板からの直接透過光の位相に対して位相差を与えた位
相シフト光を用いて感光層を位相差露光するための位相
差マスクにおいて、(a)位相シフタとして、第1およ
び第2位相シフタと、サブ位相シフタとを具え、(b)
この第1位相シフタは、これを透過した第1位相シフト
光に、前述の直接透過光に対して、90°±10゜の範
囲内の適当な位相差を与える位相シフタとして構成して
あり、(c)第2位相シフタは、これを透過した第2位
相シフト光に、前述の直接透過光に対して、270゜±
10°の範囲内の適当な位相差を与える位相シフタとし
て構成してあり、(d)サブ位相シフタは、これを透過
したサブ位相シフト光には、前述の直接透過光に対し
(180°±10°)または(360°±10°)の範
囲内の適当な量の位相差を与える位相シフタとして構成
してあることを特徴とする。
According to the third aspect of the phase difference shifter of the present invention, at least a mask substrate and a phase shifter provided in a pattern on the mask substrate are provided, and the phase of the direct transmitted light from the mask substrate is provided. In a phase difference mask for performing a phase difference exposure on a photosensitive layer using a phase shift light having a phase difference with respect to, a (a) phase shifter includes first and second phase shifters and a sub phase shifter. , (B)
The first phase shifter is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within a range of 90 ° ± 10 ° to the above-mentioned directly transmitted light, to the first phase shift light that has passed through the first phase shifter, (C) The second phase shifter converts the second phase shift light that has been transmitted through the second phase shifter by 270 ° ±.
It is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 10 °, and (d) the sub-phase shifter transmits (180 ° ±± It is characterized in that it is configured as a phase shifter that gives an appropriate amount of phase difference within the range of (10 °) or (360 ° ± 10 °).

【0022】この第3の要旨の位相差マスクの実施に当
たり、好ましくは、(a)マスク基板に、パターン状に
複数の遮光部を順次に配列して設け、(b)順次の連続
する遮光部間の、隣り合う2つの透明部の一方の透明部
に、第1位相シフタと、この第1位相シフタに挟まれ
て、この透明部の中央領域に配設されたサブ位相シフタ
とを設け、(c)隣り合う2つの透明部の他方の透明部
に、第2位相シフタと、この第2位相シフタに挟まれ
て、該透明部の中央領域に配設された前述のサブ位相シ
フタとを設けるのが良い。
In implementing the phase difference mask according to the third aspect, preferably, (a) a plurality of light-shielding portions are sequentially arranged in a pattern on the mask substrate, and (b) successive light-shielding portions are sequentially arranged. A first phase shifter and a sub-phase shifter disposed in the central region of the transparent portion and sandwiched by the first phase shifter are provided on one of the two transparent portions adjacent to each other between the transparent portions, (C) A second phase shifter is provided on the other transparent portion of the two adjacent transparent portions, and the sub-phase shifter is sandwiched between the second phase shifters and disposed in the central region of the transparent portion. It is good to provide.

【0023】この第3の要旨の位相差マスクの実施に当
たり、好ましくは、(a)前述のマスク基板に、前述の
第1位相シフタと第2位相シフタとを交互に隣接させて
配列して設け、(b)この第1位相シフタの中央部に前
述の第1サブ位相シフタを設け、(c)この第2位相シ
フタの中央部に前述の第2サブ位相シフタを設けるのが
良い。
In implementing the phase difference mask according to the third aspect, it is preferable that (a) the mask substrate described above be provided with the first phase shifter and the second phase shifter arranged alternately adjacent to each other. , (B) the first sub-phase shifter is preferably provided at the center of the first phase shifter, and (c) the second sub-phase shifter is provided at the center of the second phase shifter.

【0024】また、この第3の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、サブ位相シフタの、前述の第
1および第2位相マスクの順次の配列方向に沿った方向
に取ったパターン幅を、前述の第1および第2位相マス
クの幅とは異なる幅とするのが良い。
In implementing the phase difference mask of the third aspect, preferably, the pattern width of the sub phase shifter taken in the direction along the sequential arrangement direction of the first and second phase masks described above is used. It is preferable that the width is different from the widths of the first and second phase masks described above.

【0025】また、この第3の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)前述のマスク基板に、
パターン状に複数の遮光部を順次に配列して設け、
(b)順次の連続する遮光部間の、隣り合う2つの透明
部の一方の透明部に、前述の第1位相シフタを配設し、
(c)隣り合う2つの透明部の他方の透明部に、前述の
第2位相シフタを配設し、(d)前述の第1または第2
位相シフタの両側であって、透明部の箇所に前述のサブ
位相シフタを配設するのが良い。
In implementing the retardation mask of the third aspect, preferably, (a) the above-mentioned mask substrate,
Providing a plurality of light-shielding parts arranged in sequence in a pattern,
(B) The first phase shifter described above is disposed on one transparent part of two adjacent transparent parts between successive light-shielding parts.
(C) The above-mentioned second phase shifter is disposed on the other transparent portion of the two adjacent transparent portions, and (d) the above-mentioned first or second transparent portion.
It is preferable to dispose the above-mentioned sub-phase shifters at the transparent portions on both sides of the phase shifter.

【0026】また、この第3の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)前述のマスク基板に、
前記第1位相シフタと第2位相シフタとを交互に隣接さ
せて配列して設け、(b)これら第1または第2位相シ
フタのいずれか一方の中央部に前述のサブ位相シフタを
設けるのが良い。
In implementing the retardation mask of the third aspect, preferably, (a) the above-mentioned mask substrate,
The first phase shifter and the second phase shifter are alternately arranged so as to be adjacent to each other, and (b) the sub-phase shifter is provided at the center of either one of the first and second phase shifters. good.

【0027】また、この第3の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、サブ位相シフタの、第1およ
び第2位相シフタの順次の配列方向に沿った方向に取っ
たパターン幅を、これら第1および第2位相シフタの幅
とは異なる幅とするのが良い。
In implementing the phase difference mask of the third aspect, preferably, the pattern widths of the sub-phase shifter taken in the direction along the sequential arrangement direction of the first and second phase shifters are The width may be different from the widths of the first and second phase shifters.

【0028】また、この第3の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、前述のサブ位相シフタを18
0°±10°の位相差を生じる位相シフタとするとき、
このサブ位相シフタを、互いに離間した複数のドット状
矩形パターンをもって構成するのが良い。
In implementing the phase difference mask according to the third aspect, preferably, the sub-phase shifter described above is used.
When using a phase shifter that produces a phase difference of 0 ° ± 10 °,
It is preferable that the sub-phase shifter has a plurality of dot-shaped rectangular patterns that are separated from each other.

【0029】また、この発明の位相差マスクの第4の要
旨によれば、マスク基板と、このマスク基板にパターン
状に設けた位相シフタとを少なくとも具え、このマスク
基板からの直接透過光の位相に対して位相差を与えた位
相シフト光を用いてウエハのレジスト層を位相差露光す
るための位相差マスクにおいて、(a)位相シフタとし
て、第1および第2位相シフタと、サブ位相シフタとを
具え、(b)第1位相シフタは、これを透過した第1位
相シフト光に、前述の直接透過光に対して、90°±1
0゜の範囲内の適当な位相差を与える位相シフタとして
構成してあり、(c)第2位相シフタは、これを透過し
た第2位相シフト光に、前述の直接透過光に対して、2
70°±10°の範囲内の適当な位相差を与える位相シ
フタとして構成してあり、(d)前述のサブ位相シフタ
は、これを透過したサブ位相シフト光には、前述の直接
透過光に対し0°±(180°±10゜)の範囲内の適
当な量(但し、0゜は除く。)の位相差を与える位相シ
フタとして構成してあることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the phase difference mask of the present invention, the phase difference of the direct transmitted light from the mask substrate is provided by including at least a mask substrate and a phase shifter provided in a pattern on the mask substrate. In a phase difference mask for performing a phase difference exposure on a resist layer of a wafer by using a phase shift light having a phase difference with respect to (a), as a phase shifter, first and second phase shifters and a sub phase shifter are provided. (B) the first phase shifter transmits the first phase shift light by 90 ° ± 1 with respect to the direct transmission light described above.
The second phase shifter is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 0 °.
It is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within a range of 70 ° ± 10 °, and (d) the sub-phase shifter described above converts the sub-phase shift light transmitted therethrough into the directly transmitted light described above. On the other hand, it is characterized in that it is configured as a phase shifter that gives an appropriate amount of phase difference (excluding 0 °) within a range of 0 ° ± (180 ° ± 10 °).

【0030】[0030]

【作用】上述したこの発明の位相差マスク自体に、パタ
ーン形成に要するコントラストを増強する効果を発揮す
る第1および第2位相シフタ(ここでは、これら第1お
よび第2位相シフタを総称して主位相シフタまたは主シ
フタと称する。)と、結像位置を定める第1および第2
サブ位相シフタの両者またはいずれか一方とを、互いに
組み合わせて、設けてある。このため、この位相差マス
クを透過した投射光を、通常の露光法での結像位置とは
異なる位置に、結像させることが出来る。そして、この
結像位置は、これら主位相シフタとサブ位相シフタとを
設計に応じて適当に組み合わせることによって、変える
ことが出来る。従って、段差を有するウエハの凹凸の高
低差に応じて、同一のホトマスク上に、この発明の位相
差マスクの領域と、通常の露光法のマスク構成部分の領
域とを混在させたホトマスクを作成する。そして、この
ホトマスクのマスクパターンを感光層にを一括露光する
等の所定の処理工程を実施して、感光層のパターニング
を行ない、この感光層パターンを用いて、段差を有する
ウエハに微細パターンを高精度で作り込むことが出来
る。
The above-described retardation mask of the present invention itself has the first and second phase shifters (herein, the first and second phase shifters are collectively referred to as the general term, which are collectively referred to as "the first and second phase shifters"). (Referred to as a phase shifter or a main shifter), and a first and a second that determine an image forming position.
Both or one of the sub phase shifters is provided in combination with each other. Therefore, the projection light transmitted through the phase difference mask can be imaged at a position different from the image formation position in the normal exposure method. The image forming position can be changed by appropriately combining the main phase shifter and the sub phase shifter according to the design. Therefore, depending on the height difference of the unevenness of the wafer having the step, a photomask is prepared on the same photomask in which the region of the retardation mask of the present invention and the region of the mask constituent portion of the normal exposure method are mixed. . Then, the photosensitive layer is patterned by performing predetermined processing steps such as collectively exposing the mask pattern of this photomask onto the photosensitive layer, and using this photosensitive layer pattern, a fine pattern is formed on a wafer having a step. Can be built with precision.

【0031】[0031]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
つき説明する。なお、図は、この発明が理解出米る程度
に、各構成成分の寸法、形状およびは位置関係を概略的
に示してあるにすぎない。また、以下の実施例で説明す
る材料、寸法、形状、その他の所要の条件は、単なる好
適例にすぎないので、この発明はこれらの条件にのみ何
ら限定されるものではないことを理解されたい。また、
各断面図は、断面の切り口を示しており、断面を表すハ
ッチング等を、一部の断面領域では省略して示してあ
る。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings only schematically show the dimensions, shapes, and positional relationships of the respective constituent components to the extent that the present invention can be understood. Further, it should be understood that the materials, dimensions, shapes, and other required conditions described in the following examples are merely preferable examples, and the present invention is not limited to these conditions. .. Also,
Each cross-sectional view shows a cross section, and hatching and the like representing the cross section are omitted in some cross-sectional areas.

【0032】また、以下の説明では、この発明の位相差
マスクとこれを用いた位相差露光法とを併せて説明す
る。また、以下の説明では、特に、位相差マスクの構成
部分に着目して説明する。
In the following description, the phase difference mask of the present invention and the phase difference exposure method using the same will be described together. Moreover, in the following description, particularly, the description will focus on the components of the phase difference mask.

【0033】図1は、この発明の位相差マスクの主要な
特徴を説明するための、基板面に直交する方向にとって
示した要部の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part shown in the direction orthogonal to the substrate surface for explaining the main features of the retardation mask of the present invention.

【0034】図1に示すこの発明の位相差マスク100
は、通常の露光法の2つの領域102および104と、
この発明による位相差露光法の領域106とを具えた構
成となっている。この位相差マスク100は、これを投
射するための光に対して透明な材料例えば、ガラスを用
い形成したマスク基板110を具える。位相差露光法領
域106では、このマスク基板110に、それぞれパタ
ーン状に形成した第1位相シフタ112(112a,1
12b)および第2位相シフタ114(114a,11
4b)と、1種類または2種類のサブ位相シフタ116
およびまたは118と遮光部120とを設けている。図
1に示す実施例では、2種類の、すなわち、第1および
第2サブ位相シフタ116および118を具えた構成と
なっている。そして、これら第1および第2位相シフタ
112および114は、投射光のコントラストを増加さ
せる作用を有している。また、第1および第2サブ位相
シフタ116および118は、これら第1および第2位
相シフタ112および114の両者またはいずれか一方
と組み合わせて用いられ、ウエハに対する前述の投射光
の結像位置を決める作用を有している。以下の説明にお
いて、これら第1および第2位相シフタを総称して主シ
フタと称し、また、第1および第2サブシフタを総称し
てサブシフタと称する場合がある。これら主シフタおよ
びサブシフタ 、蒸着等といった通常の方法を用いて形成する。さら
に、遮光部120は、マスク基板110に、互いに離間
させて、順次に配列して設けてある。この遮光部120
を遮光パターンとも称する。この遮光部120と隣接す
る両側の透明部を透過する投射光が、相互に干渉するよ
うに、遮光部120をパターン配列させてある。
The retardation mask 100 of the present invention shown in FIG.
Are two areas 102 and 104 of the normal exposure method,
And a region 106 of the phase difference exposure method according to the present invention. The phase difference mask 100 includes a mask substrate 110 formed of a material transparent to light for projecting the phase difference mask, for example, glass. In the phase difference exposure method region 106, the first phase shifters 112 (112a, 1a) formed in a pattern on the mask substrate 110, respectively.
12b) and the second phase shifter 114 (114a, 11).
4b) and one or two sub-phase shifters 116
And / or 118 and the light shielding part 120 are provided. The embodiment shown in FIG. 1 has a configuration including two types, that is, first and second sub-phase shifters 116 and 118. The first and second phase shifters 112 and 114 have the function of increasing the contrast of the projected light. The first and second sub-phase shifters 116 and 118 are used in combination with either or both of the first and second phase shifters 112 and 114, and determine the image formation position of the above-mentioned projection light on the wafer. Has an effect. In the following description, the first and second phase shifters may be collectively referred to as a main shifter, and the first and second sub shifters may be collectively referred to as a sub shifter. These main shifters and sub shifters It is formed by using a normal method such as vapor deposition or the like. Further, the light shielding portions 120 are provided on the mask substrate 110 so as to be separated from each other and sequentially arranged. This light shielding portion 120
Is also referred to as a light shielding pattern. The light-shielding portions 120 are arranged in a pattern so that the projection lights transmitted through the transparent portions on both sides adjacent to the light-shielding portion 120 interfere with each other.

【0035】図1に示す位相差マスク構造の実施例で
は、この位相差露光法領域106では、遮光部120を
長方形のストライプ形状として、例えばクロム(Cr)
材料を用いて、従来普通の形成方法で、等間隔で配列し
て設けてある。そして、順次に隣り合う遮光部120間
に順次に位置している透明部に、第1および第2位相シ
フタ112(112a,112b)および114(11
4a,114b)を、交互に配置する。そして、この第
1位相シフタ112は中央で112aと112bで示す
部分に分割して設けておき、その間隙に第1サブ位相シ
フタ116を配設してある。同様に、第2位相シフタ1
14aおよび114bとの間隙に第2サブシフタ118
を配設してある。
In the embodiment of the phase difference mask structure shown in FIG. 1, in the phase difference exposure method area 106, the light shielding portion 120 is formed in a rectangular stripe shape, for example, chromium (Cr).
The materials are arranged at equal intervals by a conventional forming method. Then, the first and second phase shifters 112 (112a, 112b) and 114 (11) are provided on the transparent portions sequentially positioned between the light-shielding portions 120 adjacent to each other.
4a, 114b) are arranged alternately. The first phase shifter 112 is divided into central portions 112a and 112b, and the first sub-phase shifter 116 is arranged in the gap. Similarly, the second phase shifter 1
The second sub-shifter 118 is provided in the gap between 14a and 114b.
Is provided.

【0036】一方、通常の露光法領域102では、マス
ク基板110に、遮光部120を順次に適当な間隔で配
設したマスク構造となっており、また、領域104で
は、遮光部120間に、同一種類の位相マスク122を
配設したマスク構造となっている。図中、この遮光部1
20には、ハッチングをつけて示してある。
On the other hand, in the normal exposure method area 102, the mask structure is formed by sequentially arranging the light shielding portions 120 on the mask substrate 110 at appropriate intervals, and in the area 104, between the light shielding portions 120, The mask structure has the same type of phase mask 122. In the figure, this light shield 1
20 is shown with hatching.

【0037】次に、位相差露光法領域の位相差マスク構
造およびその位相差露光法につき具体的に説明する。
Next, the phase difference mask structure in the phase difference exposure method region and the phase difference exposure method thereof will be specifically described.

【0038】[実施例1]図4の(A)は、この発明の
位相差マスクの位相差露光法領域でのマスク構造の一実
施例を示す要部の、マスク基板側から見た平面図および
図4の(B)は、図4の(A)のII−II線に沿って
とて示した断面図である。また、図5は、各位相シフタ
でシフトされる位相量を説明するための説明図である。
この実施例によれば、マスク構造は、図1に示した構造
と同一の構造に構成してある。従って、ここでは、各構
成成分については、図1において付した番号と同一の番
号を付して示す。図4の(A)において、主シフタ11
2および114とサブシフタ116および118とも
に、破線で示し、遮光部120を実線で示してある。
[Embodiment 1] FIG. 4A is a plan view of a main part showing an embodiment of a mask structure in a phase difference exposure method region of a phase difference mask of the present invention, viewed from the mask substrate side. 4B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. Further, FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the phase amount shifted by each phase shifter.
According to this embodiment, the mask structure has the same structure as that shown in FIG. Therefore, here, each component is denoted by the same number as that given in FIG. In FIG. 4A, the main shifter 11
2 and 114 and the sub-shifters 116 and 118 are indicated by broken lines, and the light shielding portion 120 is indicated by solid lines.

【0039】この実施例では、マスク基板110での位
相量を、0°または360゜とする(図5にP1で示
す。)。第1位相シフタ112は、これを透過した第1
位相シフト光に、マスク基板110を透過しただけの
光、すなわち、直接透過光に対して、90゜±10°の
範囲内の適当な位相差(図5にP2で示す。)を与える
位相シフタとして構成する。そして、第2位相シフタ1
14は、これを透過した第2位相シフト光に、直接透過
光に対して、270°±10°の範囲内の適当な位相差
(図5にP3で示す。)を与える位相シフタとして構成
する。従って、第1および第2位相シフタ112および
114間での相対位相差は180゜となっている。さら
に、第1サブ位相シフタ116は、これを透過した第1
サブ位相シフト光には、直接透過光に対し0°±10°
か360°±10°の範囲内の適当な位相差(図5にP
4で示す。)を与える位相シフタとして構成し、およ
び、第2サブ位相シフタは、これを透過した第2サブ位
相シフト光には、直接透過光に対し180°±10°の
範囲内の適当な量の位相差(図5にP5で示す。)を与
える位相シフタとして構成する。この場合、これらサブ
シフタ116および118間での相対位相差は180°
±10°となるようにしておく。上述した各シフタでシ
フトされる位相差の最大許容範囲を±10°としたが、
この範囲を越えると、マスクパターンの分離が不可能と
なってしまうからである。
In this embodiment, the phase amount on the mask substrate 110 is 0 ° or 360 ° (indicated by P1 in FIG. 5). The first phase shifter 112 transmits the first phase shifter 112 through the first phase shifter 112.
A phase shifter that gives the phase shift light an appropriate phase difference (shown by P2 in FIG. 5) within the range of 90 ° ± 10 ° with respect to the light just transmitted through the mask substrate 110, that is, the directly transmitted light. Configure as. Then, the second phase shifter 1
Reference numeral 14 is a phase shifter that gives the second phase-shifted light that has passed through this an appropriate phase difference (indicated by P3 in FIG. 5) within the range of 270 ° ± 10 ° with respect to the directly transmitted light. . Therefore, the relative phase difference between the first and second phase shifters 112 and 114 is 180 °. Further, the first sub-phase shifter 116 transmits the first sub-phase shifter 116 through the first sub-phase shifter 116.
For sub-phase shift light, 0 ° ± 10 ° to direct transmitted light
Or an appropriate phase difference within the range of 360 ° ± 10 ° (see P
4 shows. ) Is provided as a phase shifter, and the second sub phase shifter transmits the second sub phase shift light to an appropriate amount within a range of 180 ° ± 10 ° with respect to the directly transmitted light. It is configured as a phase shifter that gives a phase difference (indicated by P5 in FIG. 5). In this case, the relative phase difference between these sub shifters 116 and 118 is 180 °.
Keep it at ± 10 °. Although the maximum allowable range of the phase difference shifted by each shifter described above is ± 10 °,
This is because if it exceeds this range, the mask pattern cannot be separated.

【0040】この位相差マスク100を用いた場合の結
像特性につき説明する。マスク100に光を投射する
と、既に説明したように、隣り合う透明部を透過した投
射光が互いに干渉し合う。隣り合う透明部に設けた第1
および第2位相シフタ112および114間、および、
第1および第2サブシフタ116および118間での位
相差は実質的に180゜であるので、隣り合う透明部間
での投射光の位相差は180°となる。従って、遮光部
光強度が大きく低下し、そのため、コントラストの高い
転写像が得られる。
Image forming characteristics when the phase difference mask 100 is used will be described. When light is projected on the mask 100, as described above, the projection lights transmitted through the adjacent transparent portions interfere with each other. The first on the adjacent transparent part
And between the second phase shifters 112 and 114, and
Since the phase difference between the first and second sub-shifters 116 and 118 is substantially 180 °, the phase difference of the projected light between the adjacent transparent portions is 180 °. Therefore, the light intensity of the light-shielding portion is greatly reduced, so that a transferred image with high contrast can be obtained.

【0041】さらに、この発明の位相差マスク構造で
は、これら主シフタ112および114のそれぞれの中
間に、サブシフタ116および118を、それぞれ、設
けて、これらサブシフタ116および118を透過した
光が相互に干渉し合う。このように、このマスク構造で
は、180゜以外の位相による光干渉を生じさせるた
め、このサブマスクの干渉効果が主マスクの干渉効果に
加わり、そのため、通常の露光法での焦点位置からずれ
た結像面において最大コントラストを得ることが出来
る。また、これに加え、主シフタおよびサブシフタの相
対位相差が180°であるため、隣り合う透過部の光強
度分布の対称性が常に等しく保たれる。このため、従来
に比べて、ウエハに形成すべきパターンの寸法制御が容
易となり、しかも、位置決め精度の向上を図ることが出
来る。
Further, in the phase difference mask structure of the present invention, sub shifters 116 and 118 are provided in the middle of the main shifters 112 and 114, respectively, and the lights transmitted through these sub shifters 116 and 118 interfere with each other. To meet each other. As described above, in this mask structure, since the optical interference is caused by a phase other than 180 °, the interference effect of this sub-mask is added to the interference effect of the main mask, and as a result, the defocus position in the normal exposure method is deviated. Maximum contrast can be obtained in the image plane. Further, in addition to this, since the relative phase difference between the main shifter and the sub shifter is 180 °, the symmetry of the light intensity distribution of the adjacent transmitting portions is always kept equal. Therefore, as compared with the related art, it becomes easier to control the dimensions of the pattern to be formed on the wafer, and moreover, the positioning accuracy can be improved.

【0042】以下、この点につき、さらに具体的に説明
する。図4のマスク構造において、遮光部120をクロ
ムの蒸着膜で形成する。その配列方向のパターン幅を
0.75μmとし、隣接する遮光部120間の離間距離
を1.5μmとし、膜厚を1000A゜(オングストロ
ームをA゜で示す。)とする。第1位相シフタ112a し、その膜厚を2000A゜にして、直接透過光との位
相差を90゜とする。第 列方向の幅を0.5μmとし、その膜厚を適当に設定し
てマスク基板110と同じ、360゜の位相量を与える
ようにする。従って、第1位相シフタ112の、遮光部
120間に形成される実質的な幅は、1.0μmとなっ
ている。また、第2位相シフタ114aおよび114b
も、第1位相シフタと同様にスパッタリン として位相量を270゜とする。第2サブ位相シフタ1
18も、第1サブ位相シフタ116と同様に、0.5μ
m幅で形成するが、その膜厚を4000A゜程度として
180°の位相量を与えるようにする。従って、第2位
相シフタ114の、遮光部120間に形成される実質的
な幅は、1.0μmとなっている。
Hereinafter, this point will be described more specifically. In the mask structure of FIG. 4, the light shielding part 120 is formed of a chromium vapor deposition film. The pattern width in the arrangement direction is 0.75 μm, the distance between the adjacent light shields 120 is 1.5 μm, and the film thickness is 1000 A ° (angstrom is indicated by A °). First phase shifter 112a Then, the film thickness is set to 2000 A ° and the phase difference from the directly transmitted light is set to 90 °. First The width in the column direction is set to 0.5 μm, and the film thickness is appropriately set so as to give the same phase amount of 360 ° as the mask substrate 110. Therefore, the substantial width of the first phase shifter 112 formed between the light shields 120 is 1.0 μm. Also, the second phase shifters 114a and 114b
Like the first phase shifter And the phase amount is 270 °. Second sub phase shifter 1
18 is 0.5 μ as in the first sub phase shifter 116.
The film is formed with a width of m, but its film thickness is set to about 4000 A ° to give a phase amount of 180 °. Therefore, the substantial width of the second phase shifter 114 formed between the light shields 120 is 1.0 μm.

【0043】このような位相差マスクを、開口数(N
A)が0.50およびσが0.50の、i線を用いる1
/5縮小光学系でマスクパターンを投射したときの、光
強度分布の実験データを図6の(A)および(B)に示
す。図6の(A)はマイナス(−)側に、また、(B)
はプラス側に焦点位置がずれたときの光強度分布を示し
ている。これらの図において、横軸は、図4の(A)の
C−C線を中心として、左右にII−II線に沿っ方向
に対応する光投射パターンの位置を示し、縦軸は、光強
度を示している。図6の(A)中、太い曲線aは、比較
のために示した通常の露光法による、焦点位置のずれが
無い場合の、光強度プロファイルを示す。破線曲線b
は、焦点位置が+側に(光学系から遠くなる方向に)
0.5μmだけずれた位置での光強度プロファイルであ
る。また、細い曲線cは焦点位置が+側に1.0μmず
れた位置での光プロファイルである。この図から理解出
来るように、曲線bおよびcの焦点位置ずれがある場合
には、主シフタ112および114とサブシフタ116
および118との光干渉作用によって、コントラストの
低下がほとんど生じていないことがわかる。
Such a phase difference mask has a numerical aperture (N
1) using i-line with A) of 0.50 and σ of 0.50
Experimental data of the light intensity distribution when the mask pattern is projected by the / 5 reduction optical system are shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B). 6A is on the minus (−) side, and (B) is
Shows the light intensity distribution when the focus position is shifted to the plus side. In these figures, the horizontal axis indicates the position of the light projection pattern corresponding to the direction along the line II-II on the left and right with the line CC of FIG. 4A as the center, and the vertical axis indicates the light intensity. Is shown. In FIG. 6A, a thick curve a indicates a light intensity profile in the case where there is no shift in the focus position by the normal exposure method shown for comparison. Dashed curve b
Indicates that the focus position is on the + side (away from the optical system)
It is a light intensity profile at a position shifted by 0.5 μm. A thin curve c is an optical profile at a position where the focal point position is deviated to the + side by 1.0 μm. As can be understood from this figure, when there is a shift in the focus position of the curves b and c, the main shifters 112 and 114 and the sub shifter 116.
It can be seen that the decrease in contrast hardly occurs due to the optical interference effect with 118 and 118.

【0044】また、図6の(B)中、太い曲線aは、比
較のために示した通常の露光法による、焦点位置のずれ
が無い場合の、光強度プロファイルを示す。破線曲線d
は、焦点位置が−側に(光学系に近ずく方向に)0.5
μmだけずれた位置での光強度プロファイルである。ま
た、細い曲線eは焦点位置が−側に1.0μmずれた位
置での光プロファイルである。この図から理解出来るよ
うに、曲線dの焦点位置ずれがある場合には、主シフタ
112および114とサブシフタ116および118と
の光干渉作用によって、最大光強度が最も大となってコ
ントラストが増加することがわかる。
Further, in FIG. 6B, a thick curve a shows a light intensity profile in the case where there is no shift of the focus position by the ordinary exposure method shown for comparison. Dashed curve d
Indicates that the focal position is 0.5 on the negative side (in the direction toward the optical system).
It is a light intensity profile at a position deviated by μm. Further, a thin curve e is an optical profile at a position where the focus position is shifted to the − side by 1.0 μm. As can be understood from this figure, when there is a focus position shift of the curve d, the maximum light intensity is maximized and the contrast is increased by the optical interference action between the main shifters 112 and 114 and the sub shifters 116 and 118. I understand.

【0045】図7は、図4の(A)および(B)に示し
た位相差マスクを、上述した光学系を用いて、光投射し
た場合の、焦点位置からのずれと、コントラストおよび
最大光強度との関係を説明するための実験データ図であ
る。図の横軸の中心点は、遮光パターンだけを設けたマ
スクを用いた通常の露光法での最良結像面の位置であ
り、この位置を、焦点のずれが無い基準位置とする。そ
して、横軸の左側方向にマイナスおよび右側方向にプラ
スのそれぞれの焦点位置のずれ量を、μm単位で採っ
て、示してある。左側の縦軸にコントラスト(%の単
位)を採り、右側の縦軸に最大光強度(%の単位)を採
って示してある。図中、実線aはコントラスト曲線であ
り、破線bは光強度曲線である。コントラストおよび最
大光強度は、通常露光法での基準位置での最大コントラ
ストおよび最大光強度を100%の基準として示してあ
る。
FIG. 7 shows a shift from the focus position, contrast and maximum light when the phase difference masks shown in FIGS. 4A and 4B are projected using the above-mentioned optical system. It is an experimental data figure for explaining the relation with intensity. The center point of the horizontal axis in the figure is the position of the best image forming surface in the normal exposure method using the mask provided with only the light-shielding pattern, and this position is the reference position where there is no focus shift. Then, the shift amounts of the respective focal positions of minus on the left side and plus on the right side of the horizontal axis are shown in units of μm. The left vertical axis shows the contrast (% unit), and the right vertical axis shows the maximum light intensity (% unit). In the figure, the solid line a is the contrast curve, and the broken line b is the light intensity curve. The contrast and the maximum light intensity are shown with the maximum contrast and the maximum light intensity at the reference position in the normal exposure method as a reference of 100%.

【0046】この図からも理解出来るように、コントラ
ストは焦点位置ずれが0μm〜+0.5μmの領域で変
化が小さくなっており、また、最大光強度は、同様に、
焦点位置ずれがプラス側になるときに最大(約+0.5
μmずれた位置)となる特性を有していることがわか
る。この事実から、この発明の位相差マスクは、パター
ン形成に最良である最大光強度が得られる結像面を、上
述した遮光パターンだけのマスクによる通常の露光法で
の最良結像面から、移動させる特性を有していることが
理解出来る。従って、集積回路等の、段差のあるウエハ
にパターニングを行なう時には、予め、最良結像位置を
ウエハ上の段差に対応して位相差マスクを作製し、この
位相差マスクを用いてレジスト層に対する露光を行なえ
ば、高精度でのパターン形成が可能となる。
As can be understood from this figure, the change in the contrast is small in the region where the focal position shift is 0 μm to +0.5 μm, and the maximum light intensity is also the same.
Maximum (approx. +0.5
It can be seen that it has a characteristic of being shifted by μm). From this fact, the phase difference mask of the present invention moves the image plane where the maximum light intensity, which is the best for pattern formation, is moved from the best image plane in the ordinary exposure method using the mask having only the light shielding pattern described above. It can be understood that it has the characteristics that make it. Therefore, when patterning a wafer having a step such as an integrated circuit, a phase difference mask is prepared in advance so that the best image forming position corresponds to the step on the wafer, and the resist layer is exposed using this phase difference mask. If it is performed, it becomes possible to form a pattern with high accuracy.

【0047】[実施例2]上述した実施例1の位相差マ
スク構造では、位相差露光法領域に遮光部120を設け
た例につき説明したが、この発明の位相差マスクの場合
には、この領域に遮光部120を設けなくても良い。こ
の実施例を図8の(A)および(B)に示す。図8の
(A)で示す構成例では、主シフタ112および114
のそれぞれの中央にサブシフタ116および118を配
設する点は実施例1の場合と変わらない。しかし、実施
例2の場合には、第1および第2位相シフタ112およ
び114を互いに交互に隣接させて配列し、第1位相シ
フタ112aと112bとの間に第1サブ位相シフタ1
16を設け、第2位相シフタ114aと114bとの間
に第2サブ位相シフタ118を設けた構造である。
[Embodiment 2] In the retardation mask structure of Embodiment 1 described above, the example in which the light shielding portion 120 is provided in the retardation exposure method area has been described, but in the case of the retardation mask of the present invention, this The light shield 120 may not be provided in the region. This embodiment is shown in FIGS. 8A and 8B. In the configuration example shown in FIG. 8A, the main shifters 112 and 114
The point that the sub-shifters 116 and 118 are arranged at the center of each is the same as that of the first embodiment. However, in the case of the second embodiment, the first and second phase shifters 112 and 114 are arranged alternately adjacent to each other, and the first sub-phase shifter 1 is provided between the first phase shifters 112a and 112b.
16 is provided, and the second sub-phase shifter 118 is provided between the second phase shifters 114a and 114b.

【0048】[実施例3]また、この発明の位相差マス
ク構造では、実施例2の構造において、第1および第2
サブ位相差シフタを入れ替えて、主シフタとサブシフタ
との組み合わせを変えた構造として形成しても良い。そ
の場合の位相差マスク構造を図8の(B)に示してあ
る。この場合には、結像面の方向が変わる。第1位相シ
フタ112を90°位相シフトさせるシフタとし、第1
サブ位相シフタ116を180°位相シフトさせるシフ
タとし、第2位相シフタ114を270°位相シフトさ
せるシフタとし、第2サブ位相シフタ118を360゜
位相シフトさせるシフタとすると、焦点位置ずれに対す
る特性は、ディフォーカスでの符号が逆転し、その結
果、結像面はマイナス側で最良となる。特に、焦点位置
が約−0.5μmずれた位置で最大光強度を得ることが
出来る。
[Embodiment 3] Further, in the retardation mask structure of the present invention, the first and second structures in the structure of Embodiment 2 are added.
The sub-phase difference shifter may be replaced with another structure in which the combination of the main shifter and the sub-shifter is changed. The retardation mask structure in that case is shown in FIG. In this case, the direction of the image plane changes. The first phase shifter 112 is a shifter for shifting the phase by 90 °, and
If the sub-phase shifter 116 is a shifter that shifts the phase by 180 °, the second phase shifter 114 is a shifter that shifts the phase by 270 °, and the second sub-phase shifter 118 is a shifter that shifts the phase by 360 °, the characteristics with respect to the focus position shift are: The sign at defocus is reversed, and as a result, the image plane is best on the minus side. In particular, the maximum light intensity can be obtained at the position where the focus position is deviated by about −0.5 μm.

【0049】このように、第2および第3実施例に示し
た位相差マスクのように、ホトマスクの位相差露光法領
域を、合計4つの位相シフタ112,114,116,
118で構成した4シフタ構造により、この発明の効果
を達成することが出来る。
As described above, like the phase difference masks shown in the second and third embodiments, the phase difference exposure method area of the photomask has four phase shifters 112, 114, 116, in total.
The effect of the present invention can be achieved by the 4-shifter structure constituted by 118.

【0050】[実施例4]また、この発明の位相差マス
ク構造では、図4の(A)および(B)で示した、実施
例1の構造において、実施例2および3のように、第1
および第2サブ位相差シフタを入れ替えて、主シフタと
サブシフタとの組み合わせを変えた構造として形成して
も良い。その場合の位相差マスク構造を図8の(C)に
示してある。この場合には、遮光部120が含まれた構
造となっているが、実施例2および3の構造と同様に、
焦点位置が約−0.5μmずれた位置で最大光強度を有
する結像面を得る。
[Embodiment 4] In the retardation mask structure of the present invention, the structure of Embodiment 1 shown in FIGS. 1
Alternatively, the second sub-phase difference shifter may be replaced with another structure in which the combination of the main shifter and the sub-shifter is changed. The retardation mask structure in that case is shown in FIG. In this case, the structure includes the light shielding portion 120, but like the structures of the second and third embodiments,
An image plane having the maximum light intensity is obtained at a position where the focal point is shifted by about −0.5 μm.

【0051】[実施例5]また、上述したように、位相
差露光法領域において、既に説明した各実施例の構造の
場合のように、隙間なく連続して各マスクパターンを並
べて配列させてある構造の場合には、この位相差露光領
域内の区域毎にサブシフタ116および118のパター
ン幅を変えた構造とすることも出来る。その位相差マス
ク構造を図9の(A)に示す。
[Embodiment 5] Further, as described above, in the phase difference exposure method region, as in the case of the structures of the respective embodiments already described, the respective mask patterns are arranged side by side without any gap. In the case of the structure, the pattern width of the sub shifters 116 and 118 may be changed for each area in the phase difference exposure area. The retardation mask structure is shown in FIG.

【0052】この構造では、第1および第2位相シフタ
112および114のその順次の配列方向に沿った方向
に取ったパターン幅を、位相差露光法領域の全域で、同
一幅とする。そして、第1および第2サブ位相シフタ1
16および118の、この配列方向に沿った方向に取っ
たパターン幅を、位相差露光法領域の区域Z1,Z2に
よって、異なる幅とする。勿論、同一の区域内では、両
サブシフタI16および118の幅を同一幅とする。図
中、区域Z1内での両サブシフタを116aおよび11
8aで示してあり、区域Z2内での両サブシフタを11
6bおよび118bで示してある。なお、この構造で
は、位相差露光法領域の全域で、各位相シフタでシフト
させる位相量は、それぞれに定めた位相量(従って、膜
厚)は変えないでおく。
In this structure, the pattern widths of the first and second phase shifters 112 and 114 taken along the direction in which they are sequentially arranged are the same across the entire phase difference exposure method region. Then, the first and second sub-phase shifters 1
The pattern widths of 16 and 118 taken in the direction along the arrangement direction are set to different widths depending on the zones Z1 and Z2 of the phase difference exposure method region. Of course, in the same area, the widths of both sub-shifters I16 and 118 are the same. In the figure, both sub-shifters 116a and 11 in the zone Z1 are
8a and both sub-shifters in zone Z2 are
Shown at 6b and 118b. In this structure, the phase amount to be shifted by each phase shifter does not change the phase amount (thus, the film thickness) determined for each phase shift exposure method region.

【0053】このような位相差マスク構造であっても、
上述した実施例の場合と同様に、この発明の作用効果を
層することが出来る。特に、同一の位相差露光法領域内
で、マスクパターンの最良結像面の位置を個別に設定す
ることが出来るので、段差の多いウエハの凹凸面にきめ
細かく対応させて位相差マスクのマスクパターンを形成
しておけば、ウエハに高精度にパターンを形成すること
が出来る。
Even with such a phase difference mask structure,
As in the case of the above-described embodiment, the operational effects of the present invention can be layered. In particular, the position of the best image plane of the mask pattern can be individually set within the same phase difference exposure method area, so that the mask pattern of the phase difference mask can be finely corresponded to the uneven surface of the wafer with many steps. If formed, the pattern can be formed on the wafer with high accuracy.

【0054】[実施例6]また、隙間なく連続して各マ
スクパターンを並べて配列させてある構造の場合には、
サブシフタ116および118の膜厚を変えることによ
って、最良結像面の位置を設定することも出来る。この
場合の位相差マスク構造を図9の(B)に示す。この構
造においては、第1および第2サブ位相シフタ112お
よび114の、その配列方向に沿った方向に取ったパタ
ーン幅を、位相差露光法領域の全域で、同一幅とする。
また、位相差露光法領域の全域で、第1および第2サブ
位相シフト光の相対位相差を180°±10°の範囲内
の適当な値に保持しておく。そして、第1および第2サ
ブ位相シフタ116および118の膜厚を、位相差露光
法領域の全域または特定の区域によって、異なる高さと
する。
[Embodiment 6] Further, in the case of a structure in which the mask patterns are arranged side by side without a gap,
The position of the best image plane can be set by changing the film thickness of the sub shifters 116 and 118. The retardation mask structure in this case is shown in FIG. In this structure, the pattern widths of the first and second sub-phase shifters 112 and 114 taken in the direction along the arrangement direction are made the same width over the entire phase difference exposure method region.
Further, the relative phase difference between the first and second sub-phase shift lights is maintained at an appropriate value within the range of 180 ° ± 10 ° throughout the phase difference exposure method region. Then, the film thicknesses of the first and second sub-phase shifters 116 and 118 are set to different heights depending on the entire area of the phase difference exposure method area or a specific area.

【0055】[実施例7]次に、この発明の位相差マス
クの他の要旨の実施例につき説明する。図10の(A)
は、この実施例の位相差露光法領域でのマスク構造を示
す断面図である。図11は、このマスク構造に設けてい
る各位相シフタの位相量をの関係を示す説明図である。
この実施例の構造の特色は、位相シフタとして、第1お
よび第2位相シフタ112および114と1種類のサブ
位相シフタ130とを具えていて、3シフタ構造とした
点にある。
[Embodiment 7] Next, an embodiment of another gist of the phase difference mask of the present invention will be described. FIG. 10 (A)
FIG. 4 is a sectional view showing a mask structure in a phase difference exposure method area of this embodiment. FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between the phase amounts of the phase shifters provided in this mask structure.
The feature of the structure of this embodiment is that it has first and second phase shifters 112 and 114 and one type of sub-phase shifter 130 as a phase shifter, and has a three-shifter structure.

【0056】この第1位相シフタ112は、これを透過
した第1位相シフト光に、前述の直接透過光に対して、
90°±10゜の範囲内の適当な位相差を与える位相シ
フタとして構成する。また、第2位相シフタ114は、
これを透過した第2位相シフト光に、前述の直接透過光
に対して、270°±10°の範囲内の適当な位相差を
与える位相シフタとして構成する。そして、サブ位相シ
フタ130は、これを透過したサブ位相シフト光には、
前述の直接透過光に対し(180°±10°)または
(360°±10°)の範囲内の適当な量の位相差を与
える位相シフタとして構成する。図11において、マス
ク基板110の位相量を0°とし、これをP1で示す。
第1位相シフタ112の位相量をP2で示し、第2位相
シフタ114の位相量をP3で示し、サブ位相シフタ1
30の位相量をP4で示してある。この実施例の構造の
場合でも、実施例1で既に説明したように、上述した各
シフタでシフトされる位相差の最大許容範囲を±10°
としたが、この範囲を越えると、マスクパターンの分離
が不可能となってしまうからである。
The first phase shifter 112 converts the first phase-shifted light that has been transmitted through the first phase-shifted light 112 into the directly transmitted light described above.
It is constructed as a phase shifter which gives an appropriate phase difference within the range of 90 ° ± 10 °. Also, the second phase shifter 114
The second phase-shifted light that has passed through this is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 270 ° ± 10 ° to the directly transmitted light described above. Then, the sub-phase shifter 130 receives
It is configured as a phase shifter that gives an appropriate amount of phase difference within the range of (180 ° ± 10 °) or (360 ° ± 10 °) to the directly transmitted light. In FIG. 11, the phase amount of the mask substrate 110 is 0 °, and this is indicated by P1.
The phase amount of the first phase shifter 112 is indicated by P2, the phase amount of the second phase shifter 114 is indicated by P3, and the sub phase shifter 1
The phase amount of 30 is indicated by P4. Even in the case of the structure of this embodiment, as already described in the first embodiment, the maximum allowable range of the phase difference shifted by each shifter described above is ± 10 °.
However, if it exceeds this range, the mask pattern cannot be separated.

【0057】図10の(A)および(B)に示す実施例
では、図4に示した第1実施例の場合と同様に、マスク
基板110に遮光部120を一定の間隔をもって順次配
列し、これら遮光部120間の透明部に主シフタとサブ
シフタとを設けた構造となっている。また、好ましく
は、これら主シフタ112および114を、隣り合う遮
光部120間の透明部に交互に設ける。そして、このサ
ブシフタ130を、好ましくは、図10の(A)に示す
ように、主シフタ112aと112bとの間、および1
14aと114bとの間に設ける。
In the embodiment shown in FIGS. 10A and 10B, as in the case of the first embodiment shown in FIG. 4, the light-shielding portions 120 are sequentially arranged on the mask substrate 110 at regular intervals, The structure is such that a main shifter and a sub shifter are provided in the transparent portion between these light shielding portions 120. Further, preferably, the main shifters 112 and 114 are alternately provided in the transparent portion between the adjacent light shielding portions 120. The sub shifter 130 is preferably arranged between the main shifters 112a and 112b as shown in FIG.
It is provided between 14a and 114b.

【0058】この構造の位相差マスク100を用いた場
合の結像特性につき説明する。マスク100に光を投射
すると、既に説明したように、隣り合う透明部を透過し
た投射光が互いに干渉し合う。隣り合う透明部に設けた
第1および第2位相シフタ112および114間の位相
差は実質的に180°であるので、隣り合う透明部間で
の投射光の位相差は180°となる。従って、遮光部の
光強度が大きく低下し、そのため、コントラストの高い
転写像が得られる。
Imaging characteristics when the retardation mask 100 having this structure is used will be described. When light is projected on the mask 100, as described above, the projection lights transmitted through the adjacent transparent portions interfere with each other. Since the phase difference between the first and second phase shifters 112 and 114 provided on the adjacent transparent portions is substantially 180 °, the phase difference of the projection light between the adjacent transparent portions is 180 °. Therefore, the light intensity of the light-shielding portion is greatly reduced, so that a transferred image with high contrast can be obtained.

【0059】さらに、この発明の位相差マスク構造で
は、これら主シフタ112および114の他に、サブシ
フタ130を、設けて、この各シフタを透過した光が相
互に干渉し合う。このように、このマスク構造では、1
80°以外の位相による光干渉を生じさせるため、この
サブマスクの干渉効果が主マスクの干渉効果に加わり、
そのため、通常の露光法での焦点位置からずれた位置に
最良結像位置を得ることが出来、その結像面において最
大コントラストを得ることが出来る。
Further, in the phase difference mask structure of the present invention, sub shifters 130 are provided in addition to the main shifters 112 and 114, and the lights transmitted through the respective shifters interfere with each other. Thus, in this mask structure, 1
In order to cause optical interference due to phases other than 80 °, the interference effect of this sub-mask is added to the interference effect of the main mask,
Therefore, the best image formation position can be obtained at a position deviated from the focus position in the normal exposure method, and the maximum contrast can be obtained on the image formation surface.

【0060】以下、この点につき、さらに具体的に説明
する。図10の(A)のマスク構造において、遮光部1
20をクロムの蒸着膜で形成する。その配列方向のパタ
ーン幅を1.0μmとし、隣接する遮光部120間の離
間距離を1.5μmとし、膜厚を1000A゜とする。
第1位相シフタ112aおよび112bを、スパッタ にして、直接透過光との位相差を90°とする。また、
第2位相シフタ114a (二酸化シリコン)膜とし、その膜厚を6000A゜程
度として位相量を270 光パターン120の配列方向の幅を0.5μmとし、そ
の膜厚を4000A゜程度として、180°の位相量を
与えるようにする。従って、第1位相シフタ112およ
び第2位相シフタ114の、遮光部120間に形成され
る実質的な幅は、1.0μmとなっている。
This point will be described more specifically below. In the mask structure of FIG. 10A, the light blocking portion 1
20 is formed by a vapor deposition film of chromium. The pattern width in the arrangement direction is 1.0 μm, the distance between the adjacent light shielding portions 120 is 1.5 μm, and the film thickness is 1000 A °.
The first phase shifters 112a and 112b are sputtered. Then, the phase difference from the directly transmitted light is set to 90 °. Also,
Second phase shifter 114a (Silicon dioxide) film with a thickness of about 6000 A ° and a phase amount of 270 The width of the light pattern 120 in the arrangement direction is 0.5 μm, the film thickness thereof is about 4000 A °, and a phase amount of 180 ° is provided. Therefore, the substantial width formed between the light shielding portions 120 of the first phase shifter 112 and the second phase shifter 114 is 1.0 μm.

【0061】このような位相差マスクを、実施例1の場
合につき既に説明したと同様に、開口数(NA)が0.
50およびσが0.50の、i線を用いる1/5縮小光
学系でマスクパターンを投射したときの、光強度分布の
実験データの一部分を図12の(A)および(B)に示
す。これらの図において、横軸は、図6の(A)および
(B)の場合と同様な光投射位置を採ってあり、縦軸
は、光強度を示している。図12の(A)中、太い曲線
aは、比較のために示した通常の露光法による、焦点位
置のずれが無い場合の、光強度プロファイルを示す。破
線曲線bは、焦点位置が−側に(光学系から近くなる方
向に)0.5μmだけずれた位置での光強度プロファイ
ルである。また、細い曲線cは焦点位置が−側に1.0
μmずれた位置での光プロファイルである。この図から
理解出来るように、曲線bおよびcの焦点位置ずれがあ
る場合には、主シフタ112および114とサブシフタ
116および118との光干渉作用によって、コントラ
ストの低下がほとんど生じていないことがわかる。この
図12の(A)から理解出来るように、焦点距離を−
0.5μmずらした位置での光強度分布は、270°の
第2位相シフタ114aと114bとの間に180゜の
サブシフタ130を設け透明部の光強度(図12の
(A)の曲線b)が増加する。
Such a retardation mask has a numerical aperture (NA) of 0. 0 as in the case of the first embodiment.
Part (A) and (B) of FIG. 12 show part of the experimental data of the light intensity distribution when a mask pattern is projected by a 1/5 reduction optical system using i-line with 50 and σ of 0.50. In these figures, the horizontal axis represents the light projection position similar to the case of FIGS. 6A and 6B, and the vertical axis represents the light intensity. In FIG. 12A, a thick curve a indicates a light intensity profile in the case where there is no shift in the focus position by the normal exposure method shown for comparison. A broken line curve b is a light intensity profile at a position where the focal position is deviated to the − side (in the direction closer to the optical system) by 0.5 μm. Also, the thin curve c has a focus position of 1.0 on the negative side.
It is an optical profile at a position displaced by μm. As can be understood from this figure, when there is a focus position shift of the curves b and c, the contrast is hardly reduced by the optical interference action between the main shifters 112 and 114 and the sub shifters 116 and 118. . As can be understood from FIG. 12A, the focal length is −
The light intensity distribution at a position shifted by 0.5 μm is such that the 180 ° sub-shifter 130 is provided between the 270 ° second phase shifters 114a and 114b, and the light intensity of the transparent portion (curve b in FIG. 12A). Will increase.

【0062】一方、図12の(B)中、太い曲線aは、
比較のために示した通常の露光法による、焦点位置のず
れが無い場合の、光強度プロファイルを示す。また、破
線曲線dは、焦点位置が+側に(光学系から遠くなる方
向に)0.5μmだけずれた位置での光強度プロファイ
ルである。また、細い曲線eは焦点位置が+側に1・0
μmずれた位置での光プロファイルである。この図から
理解出来るように、焦点位置を+側0.5μmずらした
位置では、90°の第1位相シフタ112aと112b
との間に180゜のサブシフタ130を設けた透明部分
の光強度(図12の(B)の曲線d)が増加する。従っ
て、この実施例の位相差マスクによれば、順次に隣り合
う透明部の最大光強度が1.0μm異なる位置で得られ
る特性を持つ。このように、このマスク構造によれば、
順次の遮光部120間の各透明部毎に、最大コントラス
トの像面の位置を変えるように設計することが出来る。
On the other hand, in FIG. 12B, the thick curve a is
The light intensity profile when there is no shift of the focus position by the normal exposure method shown for comparison is shown. Further, a broken line curve d is a light intensity profile at a position where the focal position is shifted to the + side (away from the optical system) by 0.5 μm. The thin curve e has a focus position of 1.0 on the + side.
It is an optical profile at a position displaced by μm. As can be understood from this figure, the 90 ° first phase shifters 112a and 112b at the position where the focus position is shifted by 0.5 μm on the + side.
The light intensity (curve d in FIG. 12B) of the transparent portion where the 180 ° sub-shifter 130 is provided between and increases. Therefore, the retardation mask of this embodiment has a characteristic that the maximum light intensities of the transparent portions which are successively adjacent to each other are obtained at positions different by 1.0 μm. Thus, according to this mask structure,
It is possible to design so that the position of the image plane having the maximum contrast is changed for each transparent portion between the successive light shielding portions 120.

【0063】図13の(A)および(B)は、上述した
実施例7のマスク構造の位相差マスクを用いた露光法で
パターニングする場合の説明図である。この(A)図
は、この実施例の位相差マスクによる光強度分布を示す
図である。横軸は、位相差マスクのシフタの配列方向に
対応する投影光のパターン位置を示し、縦軸は、光強度
を示す。また、この(B)は、段差を有するウエハに、
この投影パターンで露光および現像して得られた状態を
示す断面図であり、基板140上面に、部分的に、下部
配線142を形成し、この下部配線142を含む全面
に、中間絶縁膜144を形成しておく。この中間絶縁膜
144の表面は、凹凸面となり、その凹凸の下面と上面
との段差を例えば約1μmとする。この中間絶縁膜14
4上に感光層例えばレジスト層を設け、表面に段差を有
するレジスト層に対して、この位相差マスクを用いて位
相差露光法を実行する。
FIGS. 13A and 13B are explanatory views in the case of patterning by the exposure method using the retardation mask of the mask structure of the seventh embodiment described above. This (A) figure is a figure which shows the light intensity distribution by the phase difference mask of this Example. The horizontal axis represents the pattern position of the projection light corresponding to the array direction of the shifters of the phase difference mask, and the vertical axis represents the light intensity. Also, this (B) is applied to a wafer having a step,
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state obtained by exposing and developing with this projection pattern, in which a lower wiring 142 is partially formed on the upper surface of the substrate 140, and an intermediate insulating film 144 is formed on the entire surface including the lower wiring 142. Form. The surface of the intermediate insulating film 144 becomes an uneven surface, and the step between the lower surface and the upper surface of the uneven surface is, for example, about 1 μm. This intermediate insulating film 14
A photosensitive layer such as a resist layer is provided on the surface 4, and a phase difference exposure method is performed on the resist layer having a step on the surface by using this phase difference mask.

【0064】既に説明した通り、上述した、この実施例
の位相差マスクでは、位相量が90゜の第1位相差シフ
タ112と位相量が180°のサブシフタ130との組
み合わせからなる第1シフタ郡と、位相量が270°の
第2位相差シフタ114と位相量が180゜のサブシフ
タ130との組み合わせからなる第2シフタ郡とを、交
互に、配設した構造となっている。図13の(A)にお
いて、領域Q1は第1シフタ群による投影光のパターン
領域で、光強度分布は曲線q1となる。また、領域Q2
は第2シフタ郡による投影光のパターン領域で、光強度
分布は曲線q2となる。第2シフタ群による最大光強度
は、通常の露光法における結像位置から、プラス(+)
側に0.5μmずれた位置で得られ、また、第1シフタ
群による最大光強度は、マイナス(−)側に0.5μm
ずれた位置で得られる。従って、1/5縮小投影光学系
とウエハ面との間の距離を調整して、通常の露光法にお
ける結像面を、レジスト層の段差の上下の面の適当な中
間位置に合わせる。このようにすれば、レジスト層の段
差の下側層は、第2シフタ群による最大光強度で露光さ
れ、また、段差の上側層は、第1シフタ群による最大光
強度で露光される。従って、レジスト層は凹凸があって
も、凹凸の上下層とも最適な光強度で感光することとな
る。続いて、感光済のレジストを、通常の技術に従っ
て、適当に現像してパターニングを行ない、レジストパ
ターン146aおよび146bを形成することが出来
る。このように、この発明の位相差マスクを用いた位相
差露光によれば、段差のあるレジスト層に対して、一枚
の位相差マスクを用いて、同時露光することが出来、し
かも、そのパターンの寸法制御も、従来よりも、大幅に
向上する。
As described above, in the above-described phase difference mask of this embodiment, the first shifter group including the combination of the first phase difference shifter 112 having a phase amount of 90 ° and the sub shifter 130 having a phase amount of 180 °. And a second group of shifters, which is a combination of the second phase difference shifter 114 having a phase amount of 270 ° and the sub-shifter 130 having a phase amount of 180 °, are alternately arranged. In FIG. 13A, a region Q1 is a pattern region of the projection light by the first shifter group, and the light intensity distribution is a curve q1. Also, the area Q2
Is a pattern region of the projected light by the second shifter group, and the light intensity distribution is a curve q2. The maximum light intensity by the second shifter group is plus (+) from the image formation position in the normal exposure method.
The maximum light intensity obtained by the first shifter group is 0.5 μm on the minus (−) side.
Obtained at offset positions. Therefore, the distance between the ⅕ reduction projection optical system and the wafer surface is adjusted so that the image forming surface in the normal exposure method is adjusted to an appropriate intermediate position between the upper and lower surfaces of the step of the resist layer. In this way, the lower layer of the step of the resist layer is exposed with the maximum light intensity by the second shifter group, and the upper layer of the step is exposed with the maximum light intensity by the first shifter group. Therefore, even if the resist layer has irregularities, the upper and lower layers of the irregularities are exposed with optimum light intensity. Subsequently, the exposed resist can be appropriately developed and patterned according to a usual technique to form resist patterns 146a and 146b. As described above, according to the phase difference exposure using the phase difference mask of the present invention, it is possible to simultaneously expose a resist layer having a step difference using a single phase difference mask, and further, to form the pattern thereof. The dimensional control of is also greatly improved over the conventional one.

【0065】[実施例8]上述した実施例7の位相差マ
スク構造では、位相差露光法領域に遮光部120を設け
た例につき説明したが、この発明の位相差マスクの場合
には、この領域に遮光部120を設けなくても良い。こ
の実施例を図10の(B)に示す。図10の(B)で示
す構成例では、主シフタ112および114のそれぞれ
の中央にサブシフタ130を配設する点は実施例7の場
合と変わらない。しかし、実施例8の場合には、第1お
よび第2位相シフタ112および114を互いに交互に
隣接させて配列し、第1位相シフタ112aと112b
との間にサブ位相シフタ130を設け、第2位相シフタ
114aと114bとの間にサブ位相シフタ130を設
けた構造である。この構造であっても3シフタ構造の作
用効果を達成することが出来る。
[Embodiment 8] In the retardation mask structure of Embodiment 7 described above, an example in which the light shielding portion 120 is provided in the retardation exposure method area has been described. However, in the case of the retardation mask of the present invention, this The light shield 120 may not be provided in the region. This embodiment is shown in FIG. In the configuration example shown in FIG. 10B, the sub shifter 130 is arranged at the center of each of the main shifters 112 and 114, which is the same as that of the seventh embodiment. However, in the case of the eighth embodiment, the first and second phase shifters 112 and 114 are alternately arranged adjacent to each other, and the first phase shifters 112a and 112b are arranged.
And the sub-phase shifter 130 is provided between the second phase shifter 114a and the second phase shifter 114b. Even with this structure, the effect of the three-shifter structure can be achieved.

【0066】[実施例9]卜述した3シフタ構造の位相
差マスクでは、主シフタの中央部に挟んでサブシフタを
設けた構造となっているが、そのように構成する代わり
に、主シフタ112および114の両側にサブシフタ1
30(130a,130b)配置する構造としても、3
シフタ構造の作用効果を達成することが出来る。図10
の(C)に示す位相差マスクは、図10の(A)で説明
した実施例7の場合と同様に、遮光部120を設け、順
次の遮光部120間のある透明部に、サブシフタ130
a、第2位相差シフタ114およびサブシフタ130b
とからなる第2シフタ群を設け、となりの透明部には、
サブシフタ130a、第1位相差シフタ112およびサ
ブシフタ130bからなる第1シフタ郡を設けた構造と
なっている。
[Embodiment 9] The retardation mask having the three-shifter structure described above has a structure in which a sub-shifter is provided so as to be sandwiched between the central portions of the main shifter. Instead of such a structure, the main shifter 112 is used. And 1 on both sides of 114
Even if the structure of arranging 30 (130a, 130b) is 3
The effect of the shifter structure can be achieved. Figure 10
The retardation mask shown in (C) is provided with the light shielding part 120, and the sub shifter 130 is provided in the transparent part between the successive light shielding parts 120, as in the case of the seventh embodiment described in FIG.
a, the second phase difference shifter 114 and the sub shifter 130b
The second shifter group consisting of and is provided, and the transparent part next to
It has a structure in which a first shifter group including the sub shifter 130a, the first phase difference shifter 112, and the sub shifter 130b is provided.

【0067】[実施例10]この実施例の構造は、遮光
部120を設けない場合の構造であり、これを図10の
(D)に示す。この場合には、サブシフタ130、第2
位相シフタ114、サブシフタ130、第1位相差シフ
タ112、サブシフタ130、第2位相差シフタ11
4、サブシフタ130、第1位相差シフタ112のよう
に、順次に主シフタとサブシフタとを組み合わせて配列
した構造となる。この位相差マスクの場合でも、上述し
た3シフタ構造の作用効果を達成することが出来る。
[Embodiment 10] The structure of this embodiment is a structure in which the light shielding portion 120 is not provided, and this is shown in FIG. In this case, the sub shifter 130, the second
Phase shifter 114, sub shifter 130, first phase difference shifter 112, sub shifter 130, second phase difference shifter 11
4, the sub shifter 130 and the first phase difference shifter 112 have a structure in which the main shifter and the sub shifter are sequentially combined and arranged. Even in the case of this retardation mask, it is possible to achieve the above-described effects of the three-shifter structure.

【0068】[実施例11]上述した実施例7〜10の
位相差マスクにおいて、サブ位相シフタ130を直接透
過光との相対位相差を180°としたが、360゜の相
対位相差となるサブ位相シフタを用いても良い。このた
めには、サブシフタ130の膜厚を変えれば良い。この
位相差マスクの場合であっても、実施例7〜10の場合
と同様に、ホトマスクの位相差露光法領域での最良結像
面の位置を、通常の露光法における最良結像面に対して
所望の位置にずらす構造とすることが出来る。なお、こ
れらの構造は、図10の(A)〜(D)に示した構造
で、サブシフタ130の位相差を180゜から360°
に変えるのみであるので、この実施例の各構造の図示
は、省略する。なお、この場合にも最大許容誤差を±1
0゜とするのが良い。
[Embodiment 11] In the retardation masks of Embodiments 7 to 10 described above, the sub phase shifter 130 has a relative phase difference of 180 ° with the directly transmitted light, but a sub phase difference of 360 ° is obtained. A phase shifter may be used. For this purpose, the film thickness of the sub shifter 130 may be changed. Even in the case of this phase difference mask, the position of the best image forming surface in the phase difference exposure method region of the photomask is set to the best image forming surface in the normal exposure method, as in the case of Examples 7 to 10. The structure can be shifted to a desired position. These structures are the structures shown in FIGS. 10A to 10D, and the phase difference of the sub-shifter 130 is 180 ° to 360 °.
However, the illustration of each structure of this embodiment is omitted. Even in this case, the maximum allowable error is ± 1
It is good to set it to 0 °.

【0069】[実施例12]また、上述したように、位
相差露光法領域において、既に説明した各実施例7〜1
1の構造の場合のように、隙間なく連続して各マスクパ
ターンを並べて配列させてある構造の場合には、この位
相差露光領域内のサブシフタのパターン幅を変えた構造
とすることも出来る。その位相差マスク構造を図14に
示す。
[Embodiment 12] As described above, in the phase difference exposure method area, each of Embodiments 7 to 1 already described.
In the case of the structure in which the mask patterns are continuously arranged side by side without a gap like the structure of No. 1, the pattern width of the sub-shifter in the phase difference exposure region can be changed. The retardation mask structure is shown in FIG.

【0070】この構造では、第1および第2位相シフタ
112および114のその順次の配列方向に沿った方向
に取ったパターン幅を、位相差露光法領域の全域で、同
一幅とする。そして、サブ位相シフタの、この配列方向
に沿った方向に取ったパターン幅を、位相差露光法領域
内で、選択的に異なる幅とする。このサブシフタを図中
132および134でそれぞれ示す。なお、この構造で
は、位相差露光法領域の全域で、各位相シフタでシフト
させる位相量は、それぞれに定めた位相量(従って、膜
厚)は変えないでおく。
In this structure, the pattern widths of the first and second phase shifters 112 and 114 taken in the direction along the sequential arrangement direction are made the same width over the entire area of the phase difference exposure method. Then, the pattern width of the sub-phase shifter taken in the direction along the arrangement direction is selectively made different within the phase difference exposure method region. This sub shifter is shown by 132 and 134, respectively. In this structure, the phase amount to be shifted by each phase shifter does not change the phase amount (thus, the film thickness) determined for each phase shift exposure method region.

【0071】このような位相差マスク構造であっても、
上述した実施例7〜11の場合と同様に、この発明の作
用効果を層することが出来る。特に、同一の位相差露光
法領域内で、マスクパターンの最良結像面の位置を個別
に設定することが出来るので、段差の多いウエハの凹凸
面にきめ細かく対応させて位相差マスクのマスクパター
ンを形成しておけば、ウエハに高精度にパターンを形成
することが出来る。
Even with such a phase difference mask structure,
Similar to the above-described Embodiments 7 to 11, the effects of the present invention can be layered. In particular, the position of the best image plane of the mask pattern can be individually set within the same phase difference exposure method area, so that the mask pattern of the phase difference mask can be finely corresponded to the uneven surface of the wafer with many steps. If formed, the pattern can be formed on the wafer with high accuracy.

【0072】[実施例13]また、隙間なく連続して各
マスクパターンを並べて配列させてある構造の場合に
は、サブシフタの幅と相対位相差(膜厚)を一定とし、
また、主シフタ112および114の相対位相差も一定
としておいて、それぞれ主シフタ112および114の
全部または所要の一部分の幅を適当に変えた構成とする
ことによって、各マスクパターンの最良結像面の位置
を、ウエハの段差に合わせて設定することも出米る。こ
の場合の位相差マスク構造は例示するまでも無く明らか
であるので、その構造の図示を省略する。
[Embodiment 13] Further, in the case of the structure in which the mask patterns are arranged side by side without any gap, the width of the sub shifter and the relative phase difference (film thickness) are made constant,
Further, by keeping the relative phase difference between the main shifters 112 and 114 constant and appropriately changing the width of all or a required part of the main shifters 112 and 114, the best image plane of each mask pattern can be obtained. It is also possible to set the position of according to the step of the wafer. Since the phase difference mask structure in this case is clear without exemplifying it, illustration of the structure is omitted.

【0073】[実施例14]次に、この発明の位相差マ
スクのさらに他の要旨の実施例につき説明する。図15
の(A)は、この実施例の位相差露光法領域でのマスク
構造の要部を、マスク基板側から見た平面図、および、
図15の(B)は、(A)図のIII−IIIに沿って
取って示した断面図である。図15の(A)において、
主シフタ112および114とサブシフタ150とを破
線で示し、遮光部120を実線で示してある。この実施
例の構造の特色は、位相シフタとして、第1および第2
位相シフタ112および114と1種類のサブ位相シフ
タ150とを具えていて、3シフタ構造とした点で、実
施例7〜13の場合と共通するが、主シフタ112およ
び114のうちのいずれか一方の両側にサブシフタ15
0(150a,150b)を設けた点にある。なお、こ
の第1および第2位相シフタ112および114の前述
の直接透過光に対する位相量、および、サブ位相シフタ
150の前述の直接透過光に対する位相量は実施例7〜
13の場合と同様とし、従って、図11に示したような
位相関係にあるとする。
[Embodiment 14] Next, an embodiment of still another gist of the phase difference mask of the present invention will be described. Figure 15
(A) is a plan view of the main part of the mask structure in the phase difference exposure method region of this embodiment as seen from the mask substrate side, and
FIG. 15B is a sectional view taken along line III-III in FIG. In FIG. 15 (A),
The main shifters 112 and 114 and the sub shifter 150 are shown by broken lines, and the light shielding part 120 is shown by solid lines. The feature of the structure of this embodiment is that the first and second phase shifters are used.
Although the phase shifters 112 and 114 and one type of sub-phase shifter 150 are provided and the structure is a three-shifter structure, which is common to the cases of Examples 7 to 13, one of the main shifters 112 and 114 is used. Sub-shifter 15 on both sides of
0 (150a, 150b) is provided. The phase amounts of the first and second phase shifters 112 and 114 for the above-mentioned directly transmitted light and the phase amounts of the sub-phase shifter 150 for the above-mentioned directly transmitted light are the same as those in the seventh to seventh embodiments.
The same as in the case of No. 13, and therefore, it is assumed that the phase relationship shown in FIG.

【0074】図15の(A)および(B)に示す実施例
では、図4に示した第1実施例の場合と同様に、マスク
基板110に遮光部120を一定の間隔をもって順次配
列し、これら遮光部120間の透明部に主シフタとサブ
シフタとを設けた構造となっている。また、好ましく
は、これら主シフタ112および114を、隣り合う遮
光部120間の透明部に交互に設ける。そして、この実
施例では、このサブシフタ150を、主シフタ112、
または、114の両側に2分して(150,150b)
設ける。図15の(A)および(B)に示す実施例で
は、サブシフタ150を第1位相差シフタ112と組み
合わせて設けている。
In the embodiment shown in FIGS. 15A and 15B, as in the case of the first embodiment shown in FIG. 4, the light shielding portions 120 are sequentially arranged on the mask substrate 110 at regular intervals, The structure is such that a main shifter and a sub shifter are provided in the transparent portion between these light shielding portions 120. Further, preferably, the main shifters 112 and 114 are alternately provided in the transparent portion between the adjacent light shielding portions 120. In this embodiment, the sub shifter 150 is replaced with the main shifter 112,
Or, divide it on both sides of 114 (150, 150b)
Set up. In the embodiment shown in FIGS. 15A and 15B, the sub shifter 150 is provided in combination with the first phase difference shifter 112.

【0075】この構造の位相差マスク100を用いた場
合の結像特性につき説明する。マスク100に光を投射
すると、既に説明したように、隣り合う透明部の第1お
よび第2位相シフタ112および114を透過した投射
光が互いに干渉し合う。隣り合う透明部に設けた第1お
よび第2位相シフタ112および114間の位相差は実
質的に180°であるので、隣り合う透明部間での投射
光の位相差は180°となる。従って、遮光部の光強度
が大きく低下し、そのため、コントラストの高い転写像
が得られる。
Imaging characteristics when the retardation mask 100 having this structure is used will be described. When the light is projected onto the mask 100, the projection lights transmitted through the first and second phase shifters 112 and 114 of the adjacent transparent portions interfere with each other, as described above. Since the phase difference between the first and second phase shifters 112 and 114 provided on the adjacent transparent portions is substantially 180 °, the phase difference of the projection light between the adjacent transparent portions is 180 °. Therefore, the light intensity of the light-shielding portion is greatly reduced, so that a transferred image with high contrast can be obtained.

【0076】さらに、この発明の位相差マスク構造で
は、これら主シフタ112の両側に、サブシフタ130
を透過した光の干渉が加わって、これらの各シフタを透
過した光が相互に干渉し合う。このように、このマスク
構造では、180゜以外の位相による光干渉を生じさせ
るため、このサブマスクの干渉効果が主マスクの干渉効
果に加わり、そのため、通常の露光法での焦点位置から
ずれた位置に最良結像位置を得ることが出来、その結像
面において最大光強度および最大コントラストを得るこ
とが出来る。従って、マスクパターンの隣り合う透明部
間での光強度を変えることが出来る。
Further, in the retardation mask structure of the present invention, the sub shifters 130 are provided on both sides of the main shifter 112.
The interference of the light that has passed through is added, and the lights that have passed through these shifters interfere with each other. As described above, in this mask structure, since the optical interference is caused by a phase other than 180 °, the interference effect of this sub-mask is added to the interference effect of the main mask, so that the position deviated from the focus position in the normal exposure method is used. It is possible to obtain the best image forming position and obtain the maximum light intensity and the maximum contrast on the image forming plane. Therefore, the light intensity between adjacent transparent portions of the mask pattern can be changed.

【0077】以下、この点につき、さらに具体的に説明
する。図15の(A)および(B)のマスク構造におい
て、遮光部120をクロムの蒸着膜で形成する。その配
列方向のパターン幅を1.0μmとし、隣接する遮光部
120間の離間距離を1.5μmとし、膜厚を1000
A゜とする。第1位相シフタ112を、スパッタリン て、直接透過光との位相差を90°とする。また、第2
位相シフタ114も、第 とし、その膜厚を6000A゜程度として位相量を27
0°とし、透明部の1. 二酸化シリコン)膜で形成し、遮光パターン120の配
列方向の幅をそれぞれ0.25μmとして1つの透明部
で占める全体の幅を0,5μmとする。また、サブシフ
タ150の膜厚をそれぞれ4000A゜程度として、そ
れぞれ180°の位相量を与えるようにする。従って、
第1位相シフタ112の、遮光部120間に形成される
実質的な幅は、1.0μmとなっている。
This point will be described more specifically below. In the mask structure of FIGS. 15A and 15B, the light shielding portion 120 is formed of a chromium vapor deposition film. The pattern width in the arrangement direction is 1.0 μm, the distance between the adjacent light shields 120 is 1.5 μm, and the film thickness is 1000 μm.
A °. Set the first phase shifter 112 to And the phase difference from the directly transmitted light is set to 90 °. Also, the second
The phase shifter 114 also has And the film thickness is about 6000 A ° and the phase amount is 27
0 °, and 1. The width of each light-shielding pattern 120 in the arrangement direction is 0.25 μm, and the total width occupied by one transparent portion is 0.5 μm. Further, the film thickness of each sub-shifter 150 is set to about 4000 A ° so as to give a phase amount of 180 °. Therefore,
The substantial width of the first phase shifter 112 formed between the light shields 120 is 1.0 μm.

【0078】このような位相差マスクを、実施例1およ
び7の場合につき既に説明したと同様に、開口数(N
A)が0.50およびσが0.50の、i線を用いる1
/5縮小光学系でマスクパターンを投射したときの、光
強度分布の実験データの一部分を図16の(A)および
(B)に示す。これらの図において、横軸は、図15の
(A)および(B)のC−C線を中心として、左右にマ
スクパターンの配列方向に対応する方向の光投射パター
ン位置を採ってあり、縦軸は、光強度を示している。図
16の(A)は焦点位置がマイナス(−)側にずれた場
合の光強度変化を示し、(B)図は、焦点位置がプラス
(+)側にずれた場合の光強度変化を示している。図1
6の(A)中、太い曲線aは、比較のために示した通常
の露光法による、焦点位置のずれが無い場合の、光強度
プロファイルを示す。破線曲線bは、焦点位置が−側に
(光学系から近くなる方向に)0.5μmだけずれた位
置での光強度プロファイルである。また、細い曲線cは
焦点位置が−側に1.0μmずれた位置での光プロファ
イルである。この図16の(A)から理解出来るよう
に、第2位相差シフタ114の部分に対応する光投射パ
ターンの光強度は、通像の露光法での結像面よりもマイ
ナス(−)側で最大の光強度分布が得られるが、これに
隣り合う第1位相差シフタ112とサブ位相差シフタ1
50との組み合わせからなるシフタ群の部分に対応する
光投射パターンの光強度はやや低下していることがわか
る。
Such a phase difference mask is provided with a numerical aperture (N) in the same manner as that described in the first and seventh embodiments.
1) using i-line with A) of 0.50 and σ of 0.50
16A and 16B show a part of the experimental data of the light intensity distribution when the mask pattern is projected by the / 5 reduction optical system. In these figures, the horizontal axis represents the light projection pattern position in the direction corresponding to the arrangement direction of the mask patterns on the left and right with the CC line in FIGS. 15A and 15B as the center, and the vertical axis. The axis shows the light intensity. 16A shows a change in the light intensity when the focus position is shifted to the minus (−) side, and FIG. 16B shows a change in the light intensity when the focus position is shifted to the plus (+) side. ing. Figure 1
In (A) of 6, a thick curve a shows a light intensity profile in the case where there is no shift of the focus position by the normal exposure method shown for comparison. A broken line curve b is a light intensity profile at a position where the focal position is deviated to the − side (in the direction closer to the optical system) by 0.5 μm. Further, a thin curve c is an optical profile at a position where the focal position is deviated to the − side by 1.0 μm. As can be understood from FIG. 16A, the light intensity of the light projection pattern corresponding to the portion of the second phase difference shifter 114 is on the minus (−) side of the image plane in the image passing exposure method. Although the maximum light intensity distribution is obtained, the first phase difference shifter 112 and the sub phase difference shifter 1 adjacent to this can be obtained.
It can be seen that the light intensity of the light projection pattern corresponding to the portion of the shifter group composed of the combination with 50 is slightly lowered.

【0079】一方、図16の(B)中、太い曲線aは、
比較のために示した通常の露光法による、焦点位置のず
れが無い場合の、光強度プロファイルを示す。また、破
線曲線dは、焦点位置がプラス(+)側に(光学系から
遠くなる方向に)0.5μmだけずれた位置での光強度
プロファイルである。また、細い曲線eは焦点位置がプ
ラス(+)側に1.0μmずれた位置での光プロファイ
ルである。この図から理解出来るように、焦点位置を+
側にずらした位置では、第2位相差シフタ114の部分
に対応する光投射パターンの光強度は、通常の露光法で
の結像面よりも+0.5μmおよび+1.0μmずれた
時の最大の光強度分布が低下するが、これに隣り合う第
1位相差シフタ112とサブ位相差シフタ150との組
み合わせからなるシフタ群の部分に対応する光投射パタ
ーンの光強度は通常の露光法の場合とほぼ同程度である
ことがわかる。また、いずれの場合も、感光層の露光に
必要とされる60%以上の光強度が得られていることが
わかる。このような特性を利用して、位相差露光法領域
でのマスク構造を、順次の遮光部120間の各透明部毎
に、最大コントラストの像面の位置を変えるように予め
設計出来る。そして、この位相差マスクを、プラス側
(縮小投影光学系から遠くなる方向)およびマイナス側
(縮小投影光学系に近くなる方向)に最良結像面が出来
るようにして使用すれば良い。
On the other hand, in FIG. 16B, the thick curve a is
The light intensity profile when there is no shift of the focus position by the normal exposure method shown for comparison is shown. Further, a broken line curve d is a light intensity profile at a position where the focal point position is deviated to the plus (+) side by 0.5 μm (away from the optical system). Further, a thin curve e is an optical profile at a position where the focal position is deviated to the plus (+) side by 1.0 μm. As you can see from this figure,
At the position shifted to the side, the light intensity of the light projection pattern corresponding to the portion of the second phase difference shifter 114 is maximum when deviated by +0.5 μm and +1.0 μm from the image plane in the normal exposure method. Although the light intensity distribution is reduced, the light intensity of the light projection pattern corresponding to the portion of the shifter group formed by the combination of the first phase difference shifter 112 and the sub phase difference shifter 150 adjacent to this is the same as in the case of the normal exposure method. It can be seen that they are almost the same. Further, it can be seen that in each case, the light intensity of 60% or more required for exposing the photosensitive layer was obtained. By utilizing such characteristics, the mask structure in the phase difference exposure method region can be designed in advance so as to change the position of the image surface having the maximum contrast for each transparent portion between the successive light shielding portions 120. Then, this phase difference mask may be used so that the best image plane can be formed on the plus side (the direction away from the reduction projection optical system) and the minus side (the direction closer to the reduction projection optical system).

【0080】図17の(A)および(B)は、上述した
実施例14のマスク構造の位相差マスクを用いた露光法
でパターニングする場合の説明図である。この(A)図
は、この実施例の位相差マスクによる光強度分布を示す
図である。横軸は、位相差マスクのシフタの配列方向に
対応する投影光のパターン位置を示し、縦軸は、光強度
を示す。また、この(B)は、図13の(B)に示した
と同様な図であり、段差を有するウエハに、この投影パ
ターンで露光および現像して得られた状態を示す断面図
であり、基板140上面に、部分的に、下部配線142
を形成し、この下部配線142を含む全面に、中間絶縁
膜144を形成しておく。この中間絶縁膜144の上側
に上部配線を形成するための金属層等の導電層145を
設けておく。この導雷層145の表面は、凹凸面とな
り、その凹凸の下面と上面との段差を例えば約1μmと
する。この導電層145の上に感光層例えばレジスト層
を設け、表面に段差を有するレジスト届に対して、この
位相差マスクを用いて位相差露光法を実行する。
FIGS. 17A and 17B are explanatory views of patterning by the exposure method using the retardation mask having the mask structure of the above-described fourteenth embodiment. This (A) figure is a figure which shows the light intensity distribution by the phase difference mask of this Example. The horizontal axis represents the pattern position of the projection light corresponding to the array direction of the shifters of the phase difference mask, and the vertical axis represents the light intensity. 13B is a cross-sectional view showing a state similar to that shown in FIG. 13B, showing a state obtained by exposing and developing a wafer having steps with this projection pattern, The lower wiring 142 is partially formed on the upper surface of 140.
Then, an intermediate insulating film 144 is formed on the entire surface including the lower wiring 142. A conductive layer 145 such as a metal layer for forming an upper wiring is provided above the intermediate insulating film 144. The surface of the lightning layer 145 becomes an uneven surface, and the step between the lower surface and the upper surface of the uneven surface is, for example, about 1 μm. A photosensitive layer, for example, a resist layer is provided on the conductive layer 145, and a retardation exposure method is performed using the retardation mask on the resist having a step on the surface.

【0081】図17の(A)において、領域Q3はシフ
タ群(112、150)による投影光のパターン領域
で、光強度分布は曲線q3となる。また、領域Q4は第
2位相差シフタ144による投影光のパターン領域で、
光強度分布は曲線q4となる。シフタ群(112,15
0)による最大光強度(曲線dおよびq3)は、通常の
露光法における結像位置から、プラス(+)側に0.5
μmずれた位置で得られ、また、第2位相差シフタ14
4による最大光強度(曲線bおよびq4)は、マイナス
(−)側に0.5μmずれた位置で得られる。従って、
この場合にも、1/5縮小投影光学系とウエハ面との間
の距離を調整して、通常の露光法における結像面を、レ
ジスト層の段差の上下の面の適当な中間位置に合わせ
る。このようにすれば、レジスト層の段差の下側層は、
シフタ群(112、150)による最大光強度で露光さ
れ、また、段差の上側層は、第2位相差シフタ144に
よる最大光強度で露光される。従って、レジスト層は凹
凸があっても、凹凸の上下層とも最適な光強度で感光す
ることとなる。続いて、感光済のレジストを、通常の技
術に従って、適当に現像してパターニングを行ない、レ
ジストパターン148aおよび148bを形成すること
が出来る。このように、この発明の位相差マスクを用い
た位相差露光によれば、段差のあるレジスト層に対し
て、一枚の位相差マスクを用いて、同時露光することが
出来、しかも、そのパターンの寸法制御も、従来より
も、大幅に向上し、高精度でパターン形成が可能とな
る。
In FIG. 17A, a region Q3 is a pattern region of the projection light by the shifter group (112, 150), and the light intensity distribution is a curve q3. The area Q4 is a pattern area of the projection light by the second phase difference shifter 144,
The light intensity distribution becomes a curve q4. Shifter group (112, 15
0), the maximum light intensity (curves d and q3) is 0.5 on the plus (+) side from the imaging position in the normal exposure method.
The second phase difference shifter 14 is obtained at a position shifted by μm.
The maximum light intensity according to 4 (curves b and q4) is obtained at a position shifted by 0.5 μm to the minus (−) side. Therefore,
Also in this case, the distance between the ⅕ reduction projection optical system and the wafer surface is adjusted so that the image forming surface in the normal exposure method is adjusted to an appropriate intermediate position between the upper and lower surfaces of the step of the resist layer. . In this way, the lower layer of the step of the resist layer is
The shifter group (112, 150) is exposed with the maximum light intensity, and the upper layer of the step is exposed with the maximum light intensity by the second phase difference shifter 144. Therefore, even if the resist layer has irregularities, the upper and lower layers of the irregularities are exposed with optimum light intensity. Then, the exposed resist can be appropriately developed and patterned according to a usual technique to form resist patterns 148a and 148b. As described above, according to the phase difference exposure using the phase difference mask of the present invention, it is possible to simultaneously expose a resist layer having a step difference using a single phase difference mask, and further, to form the pattern thereof. The dimensional control of is also significantly improved as compared with the conventional one, and the pattern can be formed with high accuracy.

【0082】[実施例15]上述した実施例14では、
第1位相差シフタ112の両側にのみサブシフタ150
を設けた例につき説明したが、そのようにする代わり
に、第2位相差シフタ114の両側にのみサブ位相差シ
フタ150(150a,150b)を設ける構造とする
ことも出来る。そのような構造を図18の(A)に示
す。このように構成しても、上述したこの発明の作用効
果を達成することが出来る。
[Embodiment 15] In Embodiment 14 described above,
The sub shifters 150 are provided only on both sides of the first phase difference shifter 112.
The example in which the sub phase difference shifter 150 (150a, 150b) is provided only on both sides of the second phase difference shifter 114 may be adopted instead of the above. Such a structure is shown in FIG. Even with this configuration, the above-described effects of the present invention can be achieved.

【0083】[実施例16]上述した実施例14および
15の位相差マスク構造では、位相差露光法領域に遮光
部120を設けた例につき説明したが、この発明の位相
差マスクの場合には、この領域に遮光部120を設けな
い、実施例14に用いた、各シフタ112、114およ
び150からなる3シフタ構造として形成しても良い。
この実施例の構造を図18の(B)に示す。しかし、こ
れらシフタの組み合わせ方法は設計に応じて適切に行な
えば良い。図18の(B)で示す構成例では、主シフタ
112の中央にサブシフタ150を配設するしている。
従って、この場合には、第1および第2位相シフタ11
2および114を互いに交互に隣接させて配列し、第1
位相シフタ112aと112bとの間にサブ位相シフタ
150を設けた構造である。この構造であっても3シフ
タ構造の作用効果を達成することが出来る。
[Embodiment 16] In the retardation mask structures of Embodiments 14 and 15 described above, an example in which the light shielding portion 120 is provided in the phase difference exposure method area has been described, but in the case of the retardation mask of the present invention, The light-shielding portion 120 may not be provided in this region, and the light-shielding portion 120 may be formed as a three-shifter structure including the shifters 112, 114 and 150 used in the fourteenth embodiment.
The structure of this embodiment is shown in FIG. However, the method of combining these shifters may be appropriately performed according to the design. In the configuration example shown in FIG. 18B, the sub shifter 150 is arranged at the center of the main shifter 112.
Therefore, in this case, the first and second phase shifters 11
2 and 114 are arranged alternately adjacent to each other, the first
The sub phase shifter 150 is provided between the phase shifters 112a and 112b. Even with this structure, the effect of the three-shifter structure can be achieved.

【0084】[実施例17]上述した実施例14および
15の3シフタ構造の位相差マスクでは、いずれかの主
シフタ122または144を中央部に挟むようにしてサ
ブシフタ150(150a,150b)を設けた構造と
なっているが、そのように構成する代わりに、主シフタ
112および114のいずれか一方の中間にサブシフタ
150(150a,150b)配置する構造としても、
3シフタ構造の作用効果を達成することが出来る。図1
9の(A)に示す位相差マスクは、図15の(A)およ
び(B)で説明した実施例14の場合と同様に、遮光部
120を設け、順次の遮光部120間のある透明部に、
第2位相シフタ114a、サブシフタ150および第2
位相シフタ114bとからなるシフタ群を設け、順次の
隣の透明部には、第1位相差シフタ112のみを設けた
構造となっている。この構造であると、隣接する透明部
に対応するマスクパターン毎に、それぞれの最良結像面
をウエハ面に対して、上下方向にずらすことができる。
そして、この構造であっても、上述の実施例と同様に、
3シフタ構造の作用効果を達成することが出来る。
[Embodiment 17] In the retardation mask of the three-shifter structure of Embodiments 14 and 15 described above, the sub-shifter 150 (150a, 150b) is provided so that any one of the main shifters 122 or 144 is sandwiched in the central portion. However, instead of having such a configuration, a structure in which the sub shifter 150 (150a, 150b) is arranged in the middle of either one of the main shifters 112 and 114,
The effect of the 3-shifter structure can be achieved. Figure 1
In the retardation mask shown in FIG. 9A, the light shielding portion 120 is provided and the transparent portions between the light shielding portions 120 are provided in the same manner as in the case of the fourteenth embodiment described in FIGS. 15A and 15B. To
The second phase shifter 114a, the sub shifter 150, and the second
A structure is provided in which a shifter group including the phase shifter 114b is provided, and only the first phase difference shifter 112 is provided in the sequentially adjacent transparent portions. With this structure, it is possible to shift the best image forming planes vertically with respect to the wafer surface for each mask pattern corresponding to the adjacent transparent portion.
And even with this structure, as in the above-described embodiment,
The effect of the 3-shifter structure can be achieved.

【0085】[実施例18]実嫌例17では、第2位相
シフタ114の中間のみにサブシフタ150を設けた
が、第1位相シフタ114の中間のみにサブシフタ15
0を設けた構造としても良い。この実施例の構造を、図
19の(B)に示す。この構造であると、隣接する透明
部に対応するマスクパターン毎に、それぞれの最良結像
面をウエハ面に対して、上下方向にずらすことがでい
る。そして、この構造であっても、上述した実施例と同
様に、3シフタ構造の作用効果を達成することが出来
る。
[Embodiment 18] In Example 17, the sub shifter 150 is provided only in the middle of the second phase shifter 114, but the sub shifter 15 is provided only in the middle of the first phase shifter 114.
A structure in which 0 is provided may be used. The structure of this embodiment is shown in FIG. With this structure, it is possible to shift the best image forming planes vertically with respect to the wafer surface for each mask pattern corresponding to the adjacent transparent portion. Even with this structure, it is possible to achieve the operational effects of the three-shifter structure as in the above-described embodiment.

【0086】[実施例19]上述した実施例14〜18
の位相差マスクにおいて、サブ位相シフタ150を直接
透過光との相対位相差を180゜としたが、360°の
相対位相差となるサブ位相シフタを用いても良い。この
ためには、サブシフタ130の膜厚を変えれば良い。こ
の位相差マスクの場合であっても、実施例14〜18の
場合と同様に、ホトマスクの位相差露光法領域での最良
結像面の位置を、通常の露光法における最良結像面に対
して所望の位置にずらす構造とすることが出来る。な
お、これらの構造は、図15の(A)、図18の(A)
および(B)、図の19の(A)および(B)に示した
構造で、サブシフタ130の位相差を180°から36
0°に変えるのみであるので、この実施例の各構造の図
示は、省略する。なお、この場合にも最大許容誤差を±
10°とするのが良い。
[Embodiment 19] Embodiments 14 to 18 described above.
In the above retardation mask, the sub-phase shifter 150 has a relative phase difference of 180 ° with the directly transmitted light, but a sub-phase shifter having a relative phase difference of 360 ° may be used. For this purpose, the film thickness of the sub shifter 130 may be changed. Even in the case of this phase difference mask, the position of the best image forming surface in the phase difference exposure method region of the photomask is set to the best image forming surface in the normal exposure method as in the case of Examples 14 to 18. The structure can be shifted to a desired position. Note that these structures are shown in FIG. 15 (A) and FIG. 18 (A).
And (B) and the structure shown in (A) and (B) of FIG.
Since it is only changed to 0 °, the illustration of each structure of this embodiment is omitted. Even in this case, the maximum allowable error is ±
It is good to set it to 10 °.

【0087】[実施例20]また、マスク基板110へ
設けた遮光部の間隔を一定とせずに所要に応じて変えて
おき、主シフタ112および114の相対位相差(膜
厚)を一定とし、また、サブシフタの幅と相対位相差
(膜厚)を一定としておいて、それぞれ主シフタ112
および114の全部または所要の一部分の幅を適当に変
えた構成とすることによって、各マスクパターンの最良
結像面の位置を、ウエハの段差に合わせて設定すること
も出来る。この場合の位相差マスク構造の一例を図20
に示す。第1位相差シフタ112c,112d,112
eの幅をそれぞれ変え、また、第2位相差シフタ114
c,114d,114eの幅をそれぞれ変えてある。
[Embodiment 20] Further, the intervals of the light-shielding portions provided on the mask substrate 110 are not made constant but are changed as required, and the relative phase difference (film thickness) of the main shifters 112 and 114 is made constant, Further, the width of the sub shifter and the relative phase difference (film thickness) are kept constant, and the main shifter 112 is
It is also possible to set the position of the best image forming surface of each mask pattern according to the step of the wafer by appropriately changing the width of all or a required part of 114 and 114. An example of the retardation mask structure in this case is shown in FIG.
Shown in. First phase difference shifters 112c, 112d, 112
The width of e is changed, and the second phase difference shifter 114
The widths of c, 114d and 114e are changed.

【0088】[実施例21]上述した実施例14〜20
においては、サブシフタを、主シフタの中間また両側
に、サブシフタおよび主シフタの配列方向と直交する方
向のそれぞれの長さを同一の長さとして、設けた例につ
き説明したが、サブシフタは、ドット型パターンとして
も良い。この場合の一構成例を図22の(A)および
(B)に示す。図(A)は断面図であり、図(B)は要
部平面図である。この実施例では、隣り合う第2位相シ
フタ114中に、ドット型パターン160および162
を交互に配設して設けた構造としている。このドット型
サブシフタは、その平面的形状は、上述した例に限定さ
れないと共に、上述した実施例14〜20の主シフタと
任意適当に組み合わせて設けても良い。この構造の場合
でも、3シフタ構造の上述した作用効果を発揮すること
が出来る。
[Embodiment 21] Embodiments 14 to 20 described above
In the above, the example in which the sub-shifter is provided in the middle or both sides of the main shifter with the same length in the direction orthogonal to the arrangement direction of the sub-shifter and the main shifter has been described. It may be a pattern. An example of the configuration in this case is shown in FIGS. FIG. 1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is a plan view of relevant parts. In this embodiment, the dot type patterns 160 and 162 are provided in the adjacent second phase shifters 114.
Are alternately arranged. The planar shape of this dot type sub shifter is not limited to the above-mentioned example, and may be provided in any suitable combination with the main shifter of Examples 14 to 20 described above. Even in the case of this structure, it is possible to exhibit the above-described effects of the three-shifter structure.

【0089】[実施例22]また、上述した実施例14
〜22においては、サブ位相シフタ150がシフトする
位相量を(180゜±10゜)とするか(360°±1
0°)としたが、このサブ位相シフタ150を透過した
サブ位相シフト光には、前述の直接透過光に対し(0°
±10゜)から(180°±10°)までの範囲内の、
+側または−側へのいずれかの方向への任意適当な量
(但し、0°は除くのが好ましい。)の位相差を与える
位相シフタとして構成しても良い。その構成例を図21
の断面図にで示す。この位相差シフタの構造によれば、
主シフタ112および114の相対位相差および幅はそ
れぞれ一定としておき、かつ、サブシフタ150aおよ
び150bの幅を一定とするが、全てのサブシフタ或い
は一部のサブシフタについ、相対位相差(膜厚)を変え
た構造となっている。膜厚の異なるサブシフタをそれぞ
れ150c,150d,150e,150fで示す。こ
の構成であっても、上述した各実施例の場合と同様に、
最良結像面をウエハの凹凸面に合わせて、ウエハに対し
て上下方向に移動させることが出来る。
[Embodiment 22] In addition, Embodiment 14 described above
In (22) to (22), the phase shift amount of the sub-phase shifter 150 is set to (180 ° ± 10 °) (360 ° ± 1).
However, the sub-phase shift light transmitted through the sub-phase shifter 150 is (0 °) different from the direct transmission light described above.
Within the range of (± 10 °) to (180 ° ± 10 °),
The phase shifter may be configured to provide a phase difference of any appropriate amount (however, preferably 0 ° is excluded) in either the + side or the − side. An example of the configuration is shown in FIG.
In the cross-sectional view of. According to the structure of this phase difference shifter,
The relative phase difference and width of the main shifters 112 and 114 are kept constant, and the widths of the sub shifters 150a and 150b are kept constant. It has a different structure. Sub-shifters having different film thicknesses are indicated by 150c, 150d, 150e and 150f, respectively. Even with this configuration, as in the case of each of the above-described embodiments,
The best image plane can be moved in the vertical direction with respect to the wafer so as to match the uneven surface of the wafer.

【0090】[他の実施例]この発明は上述した実施例
にのみ限定されるものでは無く、多くの変形および変更
を行ない得ることは等業者に明らかである。例えば、上
述した各実施例の構成を所要に応じて任意適当に組み合
わせて、ホトマスクの位相差露光法領域のマスクパター
ンを構成しても良い。また、この発明の位相差マスク
は、上述したこの発明の実施例のマスク構造と従米のマ
スク構造とを同一のマスク基板に設けて構成しても良
い。そして、主シフタとサブシフタとをどのように組み
合わせるかは、パターンを形成すべきウエハの段差の位
置、段差面の凹凸の高さ等の状態によることは明らかで
ある。また、主シフタおよびサブシフタの平面的形状
は、形成すべきパターンの平面的形状依存することは明
らかである。また、主シフタおよびまたはサブシフタの
材料は、上述した二酸化シリコン以外の透光性材料で形
成することが出来る。また、主シフタおよびサブシフタ
による位相シフトをそれぞれの膜厚を変えて行なうこと
はもとより、それぞれの屈折率を個別に変えて各シフタ
を形成して行なうようにしても良い。
[Other Embodiments] It is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many modifications and changes can be made. For example, the mask patterns of the phase difference exposure method area of the photomask may be formed by arbitrarily and appropriately combining the configurations of the above-described embodiments. Further, the retardation mask of the present invention may be configured by providing the mask structure of the above-mentioned embodiment of the present invention and the mask structure of the US on the same mask substrate. It is obvious that how to combine the main shifter and the sub shifter depends on the position of the step of the wafer on which the pattern is to be formed, the height of the unevenness of the step surface, and the like. Further, it is apparent that the planar shapes of the main shifter and the sub shifter depend on the planar shape of the pattern to be formed. The material of the main shifter and / or the sub-shifter can be formed of a translucent material other than the above-mentioned silicon dioxide. Further, the phase shift by the main shifter and the sub shifter may be performed by changing the respective film thicknesses, or by forming the shifters by individually changing the respective refractive indexes.

【0091】[0091]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の位相差マスクの構造によれば、マスク基板の位
相差露光法領域に、位相差マスクに体する投射光のコン
トラストを増加させるための第1および第2位相シフタ
と、この投射光の結像位置を決める第1および第2サブ
位相シフタの両者またはいずれか一方とを、互いに、任
意好適な組み合わせで設けている。従って、パターンを
形成しようとするウエハの段差の位置および高さに応じ
て、これら主シフタとサブシシフタとの組み合わせを定
めて配設することにより、感光層の段差の上層および下
層に対して最良結像面をもたらすようにすることが出来
る。従って、この発明の位相差マスクを用いて、感光層
を同時露光することによって、段差のある感光層の上層
および下層を、最適な光強度およびコントラストで、感
光出来る。従って、段差を有するウエハに高精度でパタ
ーニングすることが出来る。
As is apparent from the above description, according to the structure of the phase difference mask of the present invention, the contrast of the projection light which is reflected by the phase difference mask is increased in the phase difference exposure method region of the mask substrate. The first and second phase shifters and the first and / or second sub-phase shifters that determine the image formation position of the projected light are provided in any suitable combination. Therefore, by arranging and arranging the combination of the main shifter and the sub shifter in accordance with the position and height of the step difference of the wafer on which the pattern is to be formed, the best connection to the upper and lower layers of the step difference of the photosensitive layer is achieved. It can be brought to the image plane. Therefore, by simultaneously exposing the photosensitive layer using the retardation mask of the present invention, the upper and lower layers of the photosensitive layer having a step can be exposed with optimum light intensity and contrast. Therefore, a wafer having a step can be patterned with high accuracy.

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

【図1】この発明の位相差マスクの特徴の説明に供する
要部断面図を示す。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part for explaining the features of a phase difference mask of the present invention.

【図2】(A)〜(C)は、従来提案されている位相差
マスクの説明図である。
2A to 2C are explanatory views of a conventionally proposed retardation mask.

【図3】(A)〜(C)は、従来提案されている、通常
の露光法の説明図である。
3A to 3C are explanatory views of a conventional exposure method which has been conventionally proposed.

【図4】(A)および(B)は、この発明の第1実施例
の構造を示す断面図である。
4A and 4B are cross-sectional views showing the structure of the first embodiment of the present invention.

【図5】図4に示した構造の位相差マスクに設けた各シ
フタの位相量説明図である。
5 is an explanatory diagram of a phase amount of each shifter provided in the retardation mask having the structure shown in FIG.

【図6】図4に示した構造の位相差マスクを用いて縮小
光学系によって位相差露光を行なった場合の、焦点位置
ずれに対する光強度変化の説明に供する光強度分布図で
ある。
FIG. 6 is a light intensity distribution chart for explaining a change in light intensity with respect to a focus position shift when performing phase difference exposure by a reduction optical system using the phase difference mask having the structure shown in FIG.

【図7】図4に示した構造の位相差マスクを用いて露光
する場合の、焦点ずれとコントラストおよび最大光強度
との関係の説明図である。
7 is an explanatory diagram of the relationship between defocus, contrast, and maximum light intensity when exposure is performed using the phase difference mask having the structure shown in FIG.

【図8】(A)〜(C)は、この発明の位相差マスクの
他の実施例の構造をそれぞれ説明するための断面図であ
る。
8A to 8C are cross-sectional views for explaining the structure of another embodiment of the retardation mask of the present invention.

【図9】(A)および(B)は、この発明の位相差マス
クの他の実施例の構造をそれぞれ説明するための断面図
である。
9A and 9B are cross-sectional views for explaining the structure of another embodiment of the retardation mask of the present invention, respectively.

【図10】(A)〜(D)は、この発明の位相差マスク
の他の実施例の構造をそれぞれ説明するための断面図で
ある。
10A to 10D are cross-sectional views for respectively explaining the structure of another embodiment of the retardation mask of the present invention.

【図11】図10の(A)に示した位相差マスクに設け
た各シフタの位相量説明図である。
11 is an explanatory diagram of a phase amount of each shifter provided in the retardation mask shown in FIG. 10 (A).

【図12】(A)および(B)は、図10の(A)に示
した構造の位相差マスクを用いて縮小光学系によって位
相差露光を行なった場合の、焦点位置ずれに対する光強
度変化の説明に供する光強度分布図である。
12 (A) and 12 (B) are changes in light intensity with respect to a focal position shift when phase difference exposure is performed by a reduction optical system using the phase difference mask having the structure shown in FIG. 10 (A). FIG. 3 is a light intensity distribution diagram used for the explanation of FIG.

【図13】(A)および(B)は、図10の(A)の位
相差マスクを用いてい1/5縮小光学系で位相差露光を
行なって感光層のパターニングを実施する例を説明する
説明図である。
13 (A) and 13 (B) illustrate an example in which phase difference exposure is performed by a 1/5 reduction optical system using the phase difference mask of FIG. 10 (A) to pattern a photosensitive layer. FIG.

【図14】この発明の位相差マスクの他の実施例の構造
を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing the structure of another embodiment of the retardation mask of the present invention.

【図15】(A)および(B)は、この発明の他の実施
例の説明に供する要部平面図および断面図である。
15 (A) and 15 (B) are a plan view and a cross-sectional view of an essential part for explaining another embodiment of the present invention.

【図16】(A)および(B)は、図15の(A)およ
び(B)の構造の位相差マスクを用いて縮小光学系によ
って位相差露光を行なった場合の、焦点位置ずれに対す
る光強度変化の説明に供する光強度分布図である。
16 (A) and (B) are light with respect to a focal position shift when phase difference exposure is performed by a reduction optical system using the phase difference mask having the structure of (A) and (B) of FIG. It is a light intensity distribution chart for explaining the intensity change.

【図17】(A)および(B)は、図15の(A)およ
び(B)の位相差マスクを用いてい1/5縮小光学系で
位相差露光を行なって感光層のパターニングを実施する
例を説明する説明図である。
17A and 17B are patterning of a photosensitive layer by performing phase difference exposure with a 1/5 reduction optical system using the phase difference masks of FIGS. 15A and 15B. It is explanatory drawing explaining an example.

【図18】(A)および(B)は、この発明の他の実施
例の説明に供する断面図である。
18 (A) and (B) are sectional views for explaining another embodiment of the present invention.

【図19】(A)および(B)は、この発明の他の実施
例の説明に供する断面図である。
19 (A) and 19 (B) are cross-sectional views provided for explaining another embodiment of the present invention.

【図20】この発明の他の実施例の説明に供する断面図
である。
FIG. 20 is a cross-sectional view provided for explaining another embodiment of the present invention.

【図21】この発明の他の実施例の説明に供する断面図
である。
FIG. 21 is a cross-sectional view provided for explaining another embodiment of the present invention.

【図22】(A)および(B)は、この発明の他の実施
例の説明に供する断面図である。
22 (A) and (B) are sectional views for explaining another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100:位相差マスク、 102,10
4:通常の露光法領域 106:位相差露光法領域、 110:マス
ク基板 112(112a、112b)、122(122a,1
22b,122c,122d,122e,122f):
第1位相シフタ(主シフタ) 114(114a、114b)、124(124a,1
24b,124c):第2位相シフタ(主シフタ) 116(116a、116b):第1サブ位相シフタ
(サブシフタ) 118(118a、118b):第2サブ位相シフタ
(サブシフタ) 120:遮光層(遮光パターン) 130,132,134,150(150a,150
b):サブ位相シフタ(サブシフタ) 140:基板、 142:下部
配線 144:中間絶縁膜 146(146a,146b),148(148a,1
48b):レジストパターン
100: Phase difference mask, 102, 10
4: Normal exposure method area 106: Phase difference exposure method area, 110: Mask substrate 112 (112a, 112b), 122 (122a, 1)
22b, 122c, 122d, 122e, 122f):
First phase shifter (main shifter) 114 (114a, 114b), 124 (124a, 1)
24b, 124c): second phase shifter (main shifter) 116 (116a, 116b): first sub-phase shifter (sub-shifter) 118 (118a, 118b): second sub-phase shifter (sub-shifter) 120: light-shielding layer (light-shielding pattern) ) 130, 132, 134, 150 (150a, 150
b): Sub phase shifter (sub shifter) 140: Substrate, 142: Lower wiring 144: Intermediate insulating films 146 (146a, 146b), 148 (148a, 1)
48b): resist pattern

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─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年8月9日[Submission date] August 9, 1991

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【書類名】 明細書[Document name] Statement

【発明の名称】 位相差露光法およびこれに用いる位相
差マスク
Title: Phase difference exposure method and phase difference mask used therefor

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光露光を利用してウ
エハに微細パターンを形成するための、位相差露光法お
よびこれに用いる位相差マスクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase difference exposure method for forming a fine pattern on a wafer by using light exposure and a phase difference mask used therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ホトマスクパターンをウエハ上に設けた
感光層、例えばレジスト層、に縮小転写する技術を用い
て、ウエハを微細加工する1つの方法として、位相シフ
タ具えたホトマスクを用いる方法が提案されている(特
願平2−161239号)。まず、この発明の説明に先
たち、この提案された位相差露光技術につき、図面を参
照して説明する。
2. Description of the Related Art A method using a photomask with a phase shifter has been proposed as one method for finely processing a wafer by using a technique of reducing and transferring a photomask pattern onto a photosensitive layer provided on a wafer, for example, a resist layer. (Japanese Patent Application No. Hei 2-161239). First, prior to the description of the present invention, the proposed phase difference exposure technique will be described with reference to the drawings.

【0003】この方法は、ホトマスクを構成するマスク
基板からの直接透過光の位相に対して位相シフトさせた
位相シフト光を用いてウエハ上に設けたレジスト層を位
相差露光する技術である。この位相差露光に用いるホト
マスクを位相差マスクといい、その構成部分は、図2の
(A)にその要部を示すように、使用する光に対して透
明なマスク基板10上にパターン状の複数の遮光部12
a,12b,12c,12d(代表して12で示す。ま
た、遮光部を遮光パターンとも称する。)を適当な間隔
をもって離間配設し、これら遮光部12の間および両外
側に隣接させて、2種類のパターン状の位相シフタ14
a,14b,14c,(代表して14で示す。)と16
a,16b(代表して16で示す。)を交互に配設させ
て形成している。勿論、図に示していないホトマスク部
分には、通常の露光法でレジスト層の露光を行なう部分
を形成してあっても良いが、ここでは、その説明を省略
する。なお、通常の露光法に用いるホトマスクは、例え
ば、マスク基板上に遮光部のみを配列した構成や、遮光
部と1種類の位相シフタとを組み合わせ配列した構成、
または、1種類の位相シフタを配列した構成となってい
る。この図2の(A)のI−I線断面図を図2の(B)
に示す。
This method is a technique in which a resist layer provided on a wafer is subjected to a phase difference exposure using phase-shifted light that is phase-shifted with respect to the phase of light directly transmitted from a mask substrate which constitutes a photomask. The photomask used for this phase difference exposure is called a phase difference mask, and its constituent parts are patterned on the mask substrate 10 transparent to the light used, as shown in the main part of FIG. A plurality of light shielding parts 12
a, 12b, 12c, and 12d (represented by 12 as a representative, and the light-shielding portion is also referred to as a light-shielding pattern) are spaced apart at appropriate intervals, and are abutted between these light-shielding portions 12 and both outsides thereof. Two types of patterned phase shifters 14
a, 14b, 14c, (representatively indicated by 14) and 16
a and 16b (representatively indicated by 16) are alternately arranged. Of course, a photomask portion (not shown) may be formed with a portion for exposing the resist layer by a normal exposure method, but the description thereof is omitted here. The photomask used in the normal exposure method has, for example, a configuration in which only the light shielding portion is arranged on the mask substrate, or a configuration in which the light shielding portion and one type of phase shifter are combined and arranged,
Alternatively, one type of phase shifter is arranged. 2B is a sectional view taken along line I-I of FIG. 2A.
Shown in.

【0004】このホトマスク10について説明する。マ
スク基板10自体を透過する光を、ここでは、直接透過
光と称するものとする。ホトマスクを光で照明すると、
遮光部12が設けられていないマスク基板10の領域
(この領域を透明領域と称する。)を光が透過し、位相
シフタ14および16が設けられていない領域では、直
接透過光となる。以下、この直接透過光の位相を基準に
して考える。位相シフタが設けられているホトマスクの
領域では、マスク基板を透過した、直接透過光は続いて
この位相シフタを透過する。そして、位相シフタ14お
よび16を透過する光は、この直接透過光に対して、光
の位相がシフトされる。この場合、位相シフタ14およ
び16はともに、同一の透明材料で膜状に形成してあ
り、それぞれの膜厚を、直接透過光に対して、相対位相
差(シフト量)90°を生じさせ、かつ、位相シフタ1
4および16間では相対位相差が180°となるように
設定して、高解像力の位相差露光を可能としている。な
お、この明細書で、位相、位相差或いは位相量等の角度
の単位を「度」で表している。また、この位相差パター
ンにおいては、遮光パターンを設けずに位相シフタ14
および16を隣接して配置しても同じ高コントラストを
得ることが可能である。
The photomask 10 will be described. The light transmitted through the mask substrate 10 itself is referred to as direct transmitted light here. When the photomask is illuminated with light,
Light is transmitted through a region of the mask substrate 10 where the light shielding portion 12 is not provided (this region is referred to as a transparent region), and is directly transmitted light in a region where the phase shifters 14 and 16 are not provided. Hereinafter, the phase of this directly transmitted light will be considered as a reference. In the region of the photomask where the phase shifter is provided, the directly transmitted light that has passed through the mask substrate subsequently passes through this phase shifter. The light transmitted through the phase shifters 14 and 16 is shifted in phase with respect to the directly transmitted light. In this case, both the phase shifters 14 and 16 are formed of the same transparent material in a film shape, and the respective film thicknesses thereof cause a relative phase difference (shift amount) of 90 ° with respect to the directly transmitted light. And phase shifter 1
The relative phase difference between 4 and 16 is set to 180 ° to enable high resolution phase difference exposure. In this specification, a unit of an angle such as a phase, a phase difference or a phase amount is represented by "degree". Further, in this phase difference pattern, the phase shifter 14 is provided without providing the light shielding pattern.
It is possible to obtain the same high contrast by arranging and 16 adjacently.

【0005】また、図2の(A)に示すホトマスク構造
では、マスク基板10に選択的に設けた隣り合う遮光部
12間に設けた位相シフタ14および16のシフタエッ
ジをマスク基板10の透明部に設けている。このホトマ
スクのA−A線に対応する部分の光強度プロファイルを
図2の(C)に示す。このプロファイル からも理解出
来るように、シフタエッジのBおよびB点では、光
強度が極端な低下を生じていない。このため、遮光部以
外のマスク基板の透明部に位相シフタエッジを配置して
も、不必要なシフタエッジの転写が生じないので、この
ホトマスクは、複雑なパターンの形成に適している。
Further, in the photomask structure shown in FIG. 2A, the shifter edges of the phase shifters 14 and 16 provided between the adjacent light shielding portions 12 selectively provided on the mask substrate 10 serve as transparent portions of the mask substrate 10. It is provided. The light intensity profile of the portion corresponding to the line AA of this photomask is shown in FIG. As can be understood from this profile, the light intensity does not extremely decrease at points B 1 and B 2 of the shifter edge. Therefore, even if the phase shifter edge is arranged on the transparent portion of the mask substrate other than the light-shielding portion, unnecessary transfer of the shifter edge does not occur, so this photomask is suitable for forming a complicated pattern.

【0006】このような構造のホトマスクを用いて、ウ
エハ面上に段差があるレジスト層に対し露光を行なって
微細パターンを形成する場合につき図3の(A)、
(B)および(C)を参照して簡単に説明する。
FIG. 3A shows a case where a resist layer having a step on the wafer surface is exposed to form a fine pattern by using the photomask having such a structure.
A brief description will be given with reference to (B) and (C).

【0007】第3図の(A)は、第2図の(B)に示し
たと同様な構造の位相差マスクである。従って、同一の
構成成分に対しては、同一の符号を付して示してある。
この位相差マスクを、例えば、開口数NA=0.50お
よびσ=0.50のi線縮小光学系に用いて、投射した
場合の光強度分布は、図3の(B)に示すような分布と
なる。同図において、横軸は、位相差マスクの位置に対
応しており、縦軸は光強度をとって示してある。焦点が
ずれていない、いわゆる、合焦位置では、実線aで示す
ような分布となっているため、パターン形成に充分なコ
ントラストが得られる。しかし、ウエハ面に直交する方
向に焦点ずれがある場合、すなわち、合焦位置からずれ
た位置では、破線bで示すように、コントラストが低下
してしまう。
FIG. 3A shows a retardation mask having a structure similar to that shown in FIG. 2B. Therefore, the same components are designated by the same reference numerals.
The light intensity distribution when projected using this phase difference mask in an i-line reduction optical system having a numerical aperture NA = 0.50 and σ = 0.50 is as shown in FIG. 3B. Distribution. In the figure, the horizontal axis corresponds to the position of the phase difference mask, and the vertical axis represents the light intensity. At the so-called in-focus position where the focus is not shifted, the distribution shown by the solid line a has a sufficient contrast for pattern formation. However, when there is a defocus in the direction orthogonal to the wafer surface, that is, at a position deviated from the in-focus position, the contrast deteriorates as shown by a broken line b.

【0008】通常、パターンを形成しようとするウエハ
面は、平坦面である場合もあり、また、既に回路構成部
分が形成されていて凹凸面となっている場合もある。こ
のような、表面に段差がある例を図3の(C)に示す。
同図みおいて、20は基板、22はパターニング済みの
第1層目の配線、24は中間絶縁膜26は、第2層目の
配線を形成するために、位相差マスクを用いた位相差露
光を利用してパターニングしようとする金属層である。
28は図3の(A)の位相差マスクでの位相差露光を行
なった後、現像して得られたレジストパターンを示す。
In general, the wafer surface on which the pattern is to be formed may be a flat surface or may be an uneven surface due to the already formed circuit components. An example of such a step on the surface is shown in FIG.
In the figure, 20 is a substrate, 22 is a patterned first layer wiring, and 24 is an intermediate insulating film 26 is a phase difference exposure using a phase difference mask for forming a second layer wiring. Is a metal layer to be patterned by utilizing.
Reference numeral 28 denotes a resist pattern obtained by developing after performing the phase difference exposure with the phase difference mask of FIG.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このような、感光層で
あるレジスト層28に段差がある場合に、位相差マスク
の投射光の結像位置を段差の下面に合わせると、レジス
ト層26の、位相シフタ14a、16aに対応する領域
が、実線aで示した光強度で、照射される。従って、こ
の領域では充分に解像されて奇麗にパターニングされ
る。しかし、パターンの微細化にともない、縮小光学系
の焦点深度が小さくなると、この焦点深度を越える領域
に存在する段差の上面の部分は、破線bで示す光強度で
照射されるので、位相シフタ16b,14b,16cに
それぞれ対応する、レジスト層部分は充分に解像されな
い。このため、パターン分離が不可能となる。
When there is a step in the resist layer 28 which is a photosensitive layer, if the image forming position of the projection light of the retardation mask is aligned with the lower surface of the step, the resist layer 26 The areas corresponding to the phase shifters 14a and 16a are illuminated with the light intensity indicated by the solid line a. Therefore, in this region, it is sufficiently resolved and patterned neatly. However, when the depth of focus of the reduction optical system becomes smaller with the miniaturization of the pattern, the upper surface of the step existing in the region exceeding the depth of focus is illuminated with the light intensity indicated by the broken line b. , 14b, 16c, respectively, the resist layer portions are not sufficiently resolved. Therefore, pattern separation is impossible.

【0010】この発明の目的は、同一のホトマスクを用
いて、段差のある感光層に同時露光を行なって、段差の
あるウエハ上に感光層の微細パターンを、解像度良く、
形成し、よって、ウエハに微細パターンを形成すること
が出来るようにした位相差露光法およびこれに用いる位
相差マスクを提供することにある。
An object of the present invention is to perform simultaneous exposure on a photosensitive layer having a step using the same photomask to form a fine pattern of the photosensitive layer on a wafer having a step with high resolution.
(EN) A phase difference exposure method capable of forming a fine pattern on a wafer, and a phase difference mask used for the method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の方法によれば、マスク基板からの直接透
過光の位相に対して位相シフトさせた位相シフト光を用
いて感光層を位相差露光するに当たり、この位相シフト
光を、第1および第2位相シフト光と、第1および第2
サブ位相シフト光とに分離し、この位相シフト光の分離
は、(a)第1および第2位相シフト光には、上述の直
接透過光に対して、互いに反対方向に、90°±10°
の範囲内の適当な位相差を与え、(b)前述の第1およ
び第2サブ位相シフト光のいずれか一方を、前述の直接
透過光と同位相とし、かつ、他方には、この直接透過光
に対しいずれかの方向に180°±10°の範囲内の適
当な位相差を与えることにより行なうことを特徴とす
る。
To achieve this object, according to the method of the present invention, a photosensitive layer is formed by using phase-shifted light that is phase-shifted with respect to the phase of light directly transmitted from a mask substrate. In performing the phase difference exposure, the phase shift light is combined with the first and second phase shift light and the first and second phase shift light.
The sub-phase-shifted light is separated into (a) the first and second phase-shifted light by 90 ° ± 10 ° in the opposite directions to the above directly transmitted light.
(B) one of the above-mentioned first and second sub-phase-shifted lights has the same phase as the above-mentioned directly transmitted light, and the other directly transmits this directly-transmitted light. It is characterized by performing an appropriate phase difference within a range of 180 ° ± 10 ° to light in either direction.

【0012】この発明の実施に当たり、好ましくは、上
述の位相シフト光の分離は、(a)第1および第2位相
シフト光には、直接透過光に対して、互いに反対方向
に、90°±10°の範囲内の適当な位相差を与え、
(b)第1および第2サブ位相シフト光の両者を、この
直接透過光に対しいずれかの方向に180°±10°の
範囲内の適当な、同じ量だけの位相差を与えることによ
り行なっても良い。
In carrying out the present invention, preferably, the above-mentioned separation of the phase shift light is performed by (a) the first and second phase shift lights are separated by 90 ° ±, in opposite directions to the directly transmitted light. Give an appropriate phase difference within the range of 10 °,
(B) Both the first and second sub-phase-shifted lights are provided by giving an appropriate, same amount of phase difference within a range of 180 ° ± 10 ° to either of the direct transmitted lights. May be.

【0013】また、この発明の実施に当たり、上述の位
相シフト光を、第1および第2位相シフト光と、サブ位
相シフト光とに分離し、この位相シフト光の分離は、
(a)第1および第2位相シフト光には、直接透過光に
対して、互いに反対方向に、90°±10°の範囲内の
適当な位相差を与え、(b)前述のサブ位相シフト光に
は、この直接透過光に対し前述の第1および第2位相シ
フト光とは異なる量の位相差を与えることにより行なっ
ても良い。
Further, in carrying out the present invention, the above-mentioned phase shift light is separated into first and second phase shift lights and sub phase shift light, and the phase shift light is separated by
(A) The first and second phase-shifted lights are given an appropriate phase difference within the range of 90 ° ± 10 ° in the opposite directions to the directly transmitted light, and (b) the sub-phase shift described above. The light may be provided by giving the directly transmitted light a phase difference of a different amount from that of the above-described first and second phase-shifted lights.

【0014】また、この発明の位相差マスクの第1の要
旨によれば、マスク基板と、このマスク基板にパターン
状に形成した位相シフタとを少なくとも具えた位相差マ
スクであって、この位相差マスクを投射光で感光層に投
射して該感光層を位相差露光するための位相差マスクに
おいて、この位相シフタを、前述の投射光のコントラス
トを増加させるための第1および第2位相シフタと、こ
れら第1および第2位相シフタの両者またはいずれか一
方と組み合わせて用いられ、感光層に対する前述の投射
光の結像位置を決めるための1つまたは2つのサブ位相
シフタとをもって構成したことを特徴とする。
According to the first aspect of the phase difference mask of the present invention, the phase difference mask comprises at least a mask substrate and a phase shifter formed in a pattern on the mask substrate. In a phase difference mask for projecting a mask onto a photosensitive layer with projection light to perform a phase difference exposure on the photosensitive layer, the phase shifter includes first and second phase shifters for increasing the contrast of the projection light. Of the first and second phase shifters, or one or two sub-phase shifters for determining the image formation position of the above-mentioned projected light on the photosensitive layer. Characterize.

【0015】また、この発明の他の位相差マスクの第2
の要旨によれば、マスク基板と、このマスク基板にパタ
ーン状に設けた位相シフタとを少なくとも具え、前述の
マスク基板からの直接透過光の位相に対して位相差を与
えた位相シフト光を用いて感光層のレジスト層を位相差
露光するための位相差マスクにおいて、(a)位相シフ
タとして、第1および第2位相シフタと、第1および第
2サブ位相シフタとを具え、(b)第1位相シフタは、
これを透過した第1位相シフト光に、前述の直接透過光
に対して、90°±10°の範囲内の適当な位相差を与
える位相シフタとして構成してあり、(c)第2位相シ
フタは、これを透過した第2位相シフト光に、前述の直
接透過光に対して、270°±10°の範囲内の適当な
位相差を与える位相シフタとして構成してあり、(d)
前述の第1サブ位相シフタは、これを透過した第1サブ
位相シフト光には、前述の直接透過光に対し0°±10
°或いは360°±10°の範囲内の適当な位相差を与
える位相シフタとして構成してあり、および(e)第2
サブ位相シフタは、これを透過した第2サブ位相シフト
光には、直接透過光に対し180°±10°の範囲内の
適当な量の位相差を与える位相シフタとして構成してあ
ることを特徴とする。
The second phase difference mask according to the present invention can also be used.
According to the gist of the invention, at least a mask substrate and a phase shifter provided in a pattern on the mask substrate are provided, and phase shift light that gives a phase difference to the phase of the direct transmitted light from the mask substrate is used. In a retardation mask for subjecting a resist layer of a photosensitive layer to a phase difference exposure, (a) a phase shifter includes first and second phase shifters, and first and second sub-phase shifters, and (b) a second phase shifter. The 1-phase shifter
It is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 90 ° ± 10 ° to the above-mentioned directly transmitted light, to the first phase-shifted light transmitted therethrough, and (c) the second phase shifter. Is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 270 ° ± 10 ° to the above-mentioned directly transmitted light to the second phase-shifted light transmitted therethrough, (d)
The first sub-phase shifter described above has 0 ° ± 10 with respect to the directly transmitted light as the first sub-phase shift light transmitted through the first sub-phase shifter.
Or a second phase shifter for providing an appropriate phase difference within a range of 360 ° ± 10 °, and (e) the second
The sub-phase shifter is configured as a phase shifter that gives an appropriate amount of phase difference within a range of 180 ° ± 10 ° to the directly transmitted light for the second sub-phase-shifted light transmitted therethrough. And

【0016】また、この第2の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)マスク基板に、パター
ン状に複数の遮光部を順次に配列して設け、(b)順次
の連続する遮光部間の、隣り合う2つの透明部の一方の
透明部に、前述の第1位相シフタと、この第1位相シフ
タに挟まれて、この透明部の中央領域に配設された前述
の第1サブ位相シフタとを設け、(c)隣り合う2つの
透明部の他方の透明部に、前述の第2位相シフタと、こ
の第2位相シフタに挟まれて、この透明部の中央領域に
配設された前述の第2サブ位相シフタとを設けるのが良
い。
In implementing the retardation mask of the second aspect, preferably, (a) a plurality of light shielding portions are sequentially arranged in a pattern on the mask substrate, and (b) successively. The first phase shifter described above is provided in one of the two adjacent transparent sections between the light-shielding sections, and the first phase shifter sandwiched between the first phase shifters is disposed in the central region of the transparent section. One sub-phase shifter is provided, and (c) the second phase shifter is sandwiched between the other transparent part of the two adjacent transparent parts and the second phase shifter, and the sub-phase shifter is arranged in the central region of the transparent part. It is preferable to provide the above-mentioned second sub-phase shifter provided.

【0017】また、第2の要旨による位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)マスク基板に、第1位
相シフタと第2位相シフタとを交互に隣接させて配列し
て設け、(b)この第1位相シフタの中央部に第1サブ
位相シフタを設け、(c)この第2位相シフタの中央部
に第2サブ位相シフタを設けるのが良い。
In implementing the retardation mask according to the second aspect, preferably, (a) the mask substrate is provided with the first phase shifter and the second phase shifter arranged alternately adjacent to each other, and (b) It is preferable that the first sub-phase shifter is provided at the center of the first phase shifter, and (c) the second sub-phase shifter is provided at the center of the second phase shifter.

【0018】また、この第2の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、第1サブ位相マスクと第2サ
ブ位相マスクとを互いに入れ替えた構造としても良い。
In implementing the phase difference mask of the second aspect, preferably, the first sub-phase mask and the second sub-phase mask may be replaced with each other.

【0019】また、第2の要旨による位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)第1および第2位相マ
スクの、その順次の配列方向に沿った方向に取ったパタ
ーン幅を同一幅とし、(b)第1および第2サブ位相マ
スクの、この配列方向に沿った方向に取ったパターン幅
を異なる幅とするのが良い。
In implementing the retardation mask according to the second aspect, it is preferable that (a) the pattern widths of the first and second phase masks taken in the direction along the sequential arrangement direction be the same width. (B) The pattern widths of the first and second sub-phase masks taken in the direction along the arrangement direction may have different widths.

【0020】また、第2の要旨による位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)第1および第2サブ位
相マスクの、前述の配列方向に沿った方向に取ったパタ
ーン幅を同一幅とし、(b)第1および第2サブ位相シ
フト光の相対位相差を180°±10°の範囲内の適当
な値に保持し、(c)前述の第1および第2サブ位相マ
スクの膜厚を異なる膜厚とするのが良い。
In implementing the retardation mask according to the second aspect, preferably, (a) the pattern widths of the first and second sub-phase masks taken in the direction along the arrangement direction are the same width. , (B) holding the relative phase difference between the first and second sub-phase-shifted lights at an appropriate value within the range of 180 ° ± 10 °, and (c) the film thickness of the first and second sub-phase masks described above. It is better to have different film thicknesses.

【0021】また、この発明の位相差シフタの第3の要
旨によれば、マスク基板と、このマスク基板にパターン
状に設けた位相シフタとを少なくとも具え、このマスク
基板からの直接透過光の位相に対して位相差を与えた位
相シフト光を用いて感光層を位相差露光するための位相
差マスクにおいて、(a)位相シフタとして、第1およ
び第2位相シフタと、サブ位相シフタとを具え、(b)
この第1位相シフタは、これを透過した第1位相シフト
光に、前述の直接透過光に対して、90°±10°の範
囲内の適当な位相差を与える位相シフタとして構成して
あり、(c)第2位相シフタは、これを透過した第2位
相シフト光に、前述の直接透過光に対して、270°±
10°の範囲内の適当な位相差を与える位相シフタとし
て構成してあり、(d)サブ位相シフタは、これを透過
したサブ位相シフト光には、前述の直接透過光に対し
(180°±10°)または(360°±10°)の範
囲内の適当な量の位相差を与える位相シフタとして構成
してあることを特徴とする。
According to the third aspect of the phase difference shifter of the present invention, at least a mask substrate and a phase shifter provided in a pattern on the mask substrate are provided, and the phase of the direct transmitted light from the mask substrate is provided. In a phase difference mask for performing a phase difference exposure on a photosensitive layer using a phase shift light having a phase difference with respect to, a (a) phase shifter includes first and second phase shifters and a sub phase shifter. , (B)
The first phase shifter is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 90 ° ± 10 ° to the above-mentioned directly transmitted light, to the first phase shift light that has passed through the first phase shifter, (C) The second phase shifter converts the second phase shift light transmitted through the second phase shifter by 270 ° ±.
It is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 10 °, and (d) the sub-phase shifter transmits (180 ° ±± It is characterized in that it is configured as a phase shifter that gives an appropriate amount of phase difference within the range of (10 °) or (360 ° ± 10 °).

【0022】この第3の要旨の位相差マスクの実施に当
たり、好ましくは、(a)マスク基板に、パターン状に
複数の遮光部を順次に配列して設け、(b)順次の連続
する遮光部間の、隣り合う2つの透明部の一方の透明部
に、第1位相シフタと、この第1位相シフタに挟まれ
て、この透明部の中央領域に配設されたサブ位相シフタ
とを設け、(c)隣り合う2つの透明部の他方の透明部
に、第2位相シフタと、この第2位相シフタに挟まれ
て、該透明部の中央領域に配設された前述のサブ位相シ
フタとを設けるのが良い。
In implementing the phase difference mask according to the third aspect, preferably, (a) a plurality of light-shielding portions are sequentially arranged in a pattern on the mask substrate, and (b) successive light-shielding portions are sequentially arranged. A first phase shifter and a sub-phase shifter disposed in the central region of the transparent portion and sandwiched by the first phase shifter are provided on one of the two transparent portions adjacent to each other between the transparent portions, (C) A second phase shifter is provided on the other transparent portion of the two adjacent transparent portions, and the sub-phase shifter is sandwiched between the second phase shifters and disposed in the central region of the transparent portion. It is good to provide.

【0023】この第3の要旨の位相差マスクの実施に当
たり、好ましくは、(a)前述のマスク基板に、前述の
第1位相シフタと第2位相シフタとを交互に隣接させて
配列して設け、(b)この第1位相シフタの中央部に前
述のサブ位相シフタを設け、(c)この第2位相シフタ
の中央部に前述のサブ位相シフタを設けるのが良い
In implementing the phase difference mask according to the third aspect, it is preferable that (a) the mask substrate described above be provided with the first phase shifter and the second phase shifter arranged alternately adjacent to each other. , (B) it is preferable to provide the sub-phase shifter in the central portion of the first phase shifter, and (c) provide the sub-phase shifter in the central portion of the second phase shifter.

【0024】また、この第3の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、サブ位相シフタの、前述の第
1および第2位相シフタの順次の配列方向に沿った方向
に取ったパターン幅を、前述の第1および第2位相シフ
タの幅とは異なる幅とするのが良い。
In implementing the phase difference mask of the third aspect, it is preferable that the pattern width of the sub-phase shifter taken in the direction along the sequential arrangement direction of the above-mentioned first and second phase shifters be used. It is preferable that the width is different from the widths of the first and second phase shifters described above.

【0025】また、この第3の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)前述のマスク基板に、
パターン状に複数の遮光部を順次に配列して設け、
(b)順次の連続する遮光部間の、隣り合う2つの透明
部の一方の透明部に、前述の第1位相シフタを配設し、
(c)隣り合う2つの透明部の他方の透明部に、前述の
第2位相シフタを配設し、(d)前述の第1または第2
位相シフタの両側であって、透明部の箇所に前述のサブ
位相シフタを配設するのが良い。
In implementing the retardation mask of the third aspect, preferably, (a) the above-mentioned mask substrate,
Providing a plurality of light-shielding parts arranged in sequence in a pattern,
(B) The first phase shifter described above is disposed on one transparent part of two adjacent transparent parts between successive light-shielding parts.
(C) The above-mentioned second phase shifter is disposed on the other transparent portion of the two adjacent transparent portions, and (d) the above-mentioned first or second transparent portion.
It is preferable to dispose the above-mentioned sub-phase shifters at the transparent portions on both sides of the phase shifter.

【0026】また、この第3の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、(a)前述のマスク基板に、
前記第1位相シフタと第2位相シフタとを交互に隣接さ
せて配列して設け、(b)これら第1または第2位相シ
フタのいずれか一方の中央部に前述のサブ位相シフタを
設けるのが良い。
In implementing the retardation mask of the third aspect, preferably, (a) the above-mentioned mask substrate,
The first phase shifter and the second phase shifter are alternately arranged so as to be adjacent to each other, and (b) the sub-phase shifter is provided at the center of either one of the first and second phase shifters. good.

【0027】また、この第3の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、サブ位相シフタの、第1およ
び第2位相シフタの順次の配列方向に沿った方向に取っ
たパターン幅を、これら第1および第2位相シフタの幅
とは異なる幅とするのが良い。
In implementing the phase difference mask of the third aspect, preferably, the pattern widths of the sub-phase shifter taken in the direction along the sequential arrangement direction of the first and second phase shifters are The width may be different from the widths of the first and second phase shifters.

【0028】また、この第3の要旨の位相差マスクの実
施に当たり、好ましくは、前述のサブ位相シフタを18
0°±10°の位相差を生じる位相シフタとするとき、
このサブ位相シフタを、互いに離間した複数のドット状
矩形パターンをもって構成するのが良い。
In implementing the phase difference mask according to the third aspect, preferably, the sub-phase shifter described above is used.
When using a phase shifter that produces a phase difference of 0 ° ± 10 °,
It is preferable that the sub-phase shifter has a plurality of dot-shaped rectangular patterns that are separated from each other.

【0029】また、この発明の位相差マスクの第4の要
旨によれば、マスク基板と、このマスク基板にパターン
状に設けた位相シフタとを少なくとも具え、このマスク
基板からの直接透過光の位相に対して位相差を与えた位
相シフト光を用いてウエハのレジスト層を位相差露光す
るための位相差マスクにおいて、(a)位相シフタとし
て、第1および第2位相シフタと、サブ位相シフタとを
具え、(b)第1位相シフタは、これを透過した第1位
相シフト光に、前述の直接透過光に対して、90°±1
0°の範囲内の適当な位相差を与える位相シフタとして
構成してあり、(c)第2位相シフタは、これを透過し
た第2位相シフト光に、前述の直接透過光に対して、2
70°±10°の範囲内の適当な位相差を与える位相シ
フタとして構成してあり、(d)前述のサブ位相シフタ
は、これを透過したサブ位相シフト光には、前述の直接
透過光に対し0°±(180°±10°)の範囲内の適
当な量(但し、0°は除く。)の位相差を与える位相シ
フタとして構成してあることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the phase difference mask of the present invention, the phase difference of the direct transmitted light from the mask substrate is provided by including at least a mask substrate and a phase shifter provided in a pattern on the mask substrate. In a phase difference mask for performing a phase difference exposure on a resist layer of a wafer by using a phase shift light having a phase difference with respect to (a), as a phase shifter, first and second phase shifters and a sub phase shifter are provided. (B) the first phase shifter transmits the first phase shift light by 90 ° ± 1 with respect to the direct transmission light described above.
The second phase shifter is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 0 °, and (c) the second phase shifter transmits the second phase shifted light to the above directly transmitted light by 2
It is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 70 ° ± 10 °. On the other hand, it is characterized in that it is configured as a phase shifter which gives an appropriate amount of phase difference (excluding 0 °) within a range of 0 ° ± (180 ° ± 10 °).

【0030】[0030]

【作用】上述したこの発明の位相差マスク自体に、パタ
ーン形成に要するコントラストを増強する効果を発揮す
る第1および第2位相シフタ(ここでは、これら第1お
よび第2位相シフタを総称して主位相シフタまたは主シ
フタと称する。)と、結像位置を定める第1および第2
サブ位相シフタの両者またはいずれか一方とを、互いに
組み合わせて、設けてある。このため、この位相差マス
クを透過した投射光を、通常の露光法での結像位置とは
異なる位置に、結像させることが出来る。そして、この
結像位置は、これら主位相シフタとサブ位相シフタとを
設計に応じて適当に組み合わせることによって、変える
ことが出来る。従って、段差を有するウエハの凹凸の高
低差に応じて、同一のホトマスク上に、この発明の位相
差マスクの領域と、通常の露光法のマスク構成部分の領
域とを混在させたホトマスクを作成する。そして、この
ホトマスクのマスクパターンを感光層に対して一括露光
する等の所定の処理工程を実施して、感光層のパターニ
ングを行ない、この感光層パターンを用いて、段差を有
するウエハに微細パターンを高精度で作り込むことが出
来る。
The above-described retardation mask of the present invention itself has the first and second phase shifters (herein, the first and second phase shifters are collectively referred to as the general term, which are collectively referred to as "the first and second phase shifters"). (Referred to as a phase shifter or a main shifter), and a first and a second that determine an image forming position.
Both or one of the sub phase shifters is provided in combination with each other. Therefore, the projection light transmitted through the phase difference mask can be imaged at a position different from the image formation position in the normal exposure method. The image forming position can be changed by appropriately combining the main phase shifter and the sub phase shifter according to the design. Therefore, depending on the height difference of the unevenness of the wafer having the step, a photomask is prepared on the same photomask in which the region of the retardation mask of the present invention and the region of the mask constituent portion of the normal exposure method are mixed. . Then, the photosensitive layer is patterned by performing a predetermined processing step such as collectively exposing the mask layer of the photomask onto the photosensitive layer, and using this photosensitive layer pattern, a fine pattern is formed on a wafer having a step. It can be built with high precision.

【0031】[0031]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
つき説明する。なお、図は、この発明が理解出来る程度
に、各構成成分の寸法、形状およびは位置関係を概略的
に示してあるにすぎない。また、以下の実施例で説明す
る材料、寸法、形状、その他の所要の条件は、単なる好
適例にすぎないので、この発明はこれらの条件にのみ何
ら限定されるものではないことを理解されたい。また、
各断面図は、断面の切り口を示しており、断面を表すハ
ッチング等を、一部の断面領域では省略して示してあ
る。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings only schematically show the dimensions, shapes, and positional relationships of the respective constituent components so that the present invention can be understood. Further, it should be understood that the materials, dimensions, shapes, and other required conditions described in the following examples are merely preferable examples, and the present invention is not limited to these conditions. .. Also,
Each cross-sectional view shows a cross section, and hatching and the like representing the cross section are omitted in some cross-sectional areas.

【0032】また、以下の説明では、この発明の位相差
マスクとこれを用いた位相差露光法とを併せて説明す
る。また、以下の説明では、特に、位相差マスクの構成
部分に着目して説明する。
In the following description, the phase difference mask of the present invention and the phase difference exposure method using the same will be described together. Moreover, in the following description, particularly, the description will focus on the components of the phase difference mask.

【0033】図1は、この発明の位相差マスクの主要な
特徴を説明するための、基板面に直交する方向にとって
示した要部の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part shown in the direction orthogonal to the substrate surface for explaining the main features of the retardation mask of the present invention.

【0034】図1に示すこの発明の位相差マスク100
は、通常の露光法の2つの領域102および104と、
この発明による位相差露光法の領域106とを具えた構
成となっている。この位相差マスク100は、これを投
射するための光に対して透明な材料例えば、ガラスを用
いて形成したマスク基板110を具える。位相差露光法
領域106では、このマスク基板110に、それぞれパ
ターン状に形成した第1位相シフタ112(112a,
112b)および第2位相シフタ114(114a,1
14b)と、1種類または2種類のサブ位相シフタ11
6およびまたは118と遮光部120とを設けている。
図1に示す実施例では、2種類の、すなわち、第1およ
び第2サブ位相シフタ116および118を具えた構成
となっている。そして、これら第1および第2位相シフ
タ112および114は、投射光のコントラストを増加
させる作用を有している。また、第1および第2サブ位
相シフタ116および118は、これら第1および第2
位相シフタ112および114の両者またはいずれか一
方と組み合わせて用いられ、ウエハに対する前述の投射
光の結像位置を決める作用を有している。以下の説明に
おいて、これら第1および第2位相シフタを総称して主
シフタと称し、また、第1および第2サブシフタを総称
してサブシフタと称する場合がある。これら主シフタお
よびサブシフタを、投射光に対して透明な適当な材料、
例えば、SiO2(二酸化シリコン)で、蒸着等といっ
た通常の方法を用いて形成する。さらに、遮光部120
は、マスク基板110に、互いに離間させて、順次に配
列して設けてある。この遮光部120を遮光パターンと
も称する。この遮光部120と隣接する両側の透明部を
透過する投射光が、相互に干渉するように、遮光部12
0をパターン配列させてある。
The retardation mask 100 of the present invention shown in FIG.
Are two areas 102 and 104 of the normal exposure method,
And a region 106 of the phase difference exposure method according to the present invention. The phase difference mask 100 includes a mask substrate 110 formed of a material transparent to light for projecting the phase difference mask, for example, glass. In the phase difference exposure method region 106, the first phase shifter 112 (112a, 112a,
112b) and the second phase shifter 114 (114a, 1
14b) and one or two types of sub-phase shifters 11
6 and / or 118 and a light shielding portion 120 are provided.
The embodiment shown in FIG. 1 has a configuration including two types, that is, first and second sub-phase shifters 116 and 118. The first and second phase shifters 112 and 114 have the function of increasing the contrast of the projected light. In addition, the first and second sub-phase shifters 116 and 118 have the first and second sub-phase shifters 116 and 118, respectively.
It is used in combination with either or both of the phase shifters 112 and 114, and has the function of determining the image formation position of the above-mentioned projection light on the wafer. In the following description, the first and second phase shifters may be collectively referred to as a main shifter, and the first and second sub shifters may be collectively referred to as a sub shifter. These main shifter and sub shifter are made of a suitable material transparent to the projected light,
For example, SiO 2 (silicon dioxide) is formed by using a normal method such as vapor deposition. Further, the light shielding unit 120
Are provided on the mask substrate 110 so as to be separated from each other and sequentially arranged. This light blocking portion 120 is also referred to as a light blocking pattern. The light-shielding portion 12 is arranged so that the projection lights transmitted through the transparent portions on both sides adjacent to the light-shielding portion 120 interfere with each other.
0s are arranged in a pattern.

【0035】図1に示す位相差マスク構造の実施例で
は、この位相差露光法領域106では、遮光部120を
長方形のストライプ形状として、例えばクロム(Cr)
材料を用いて、従来普通の形成方法で、等間隔で配列し
て設けてある。そして、順次に隣り合う遮光部120間
に順次に位置している透明部に、第1および第2位相シ
フタ112(112a,112b)および114(11
4a,114b)を、交互に配置する。そして、この第
1位相シフタ112は中央で112aと112bで示す
部分に分割して設けておき、その間隙に第1サブ位相シ
フタ116を配設してある。同様に、第2位相シフタ1
14aおよび114bとの間隙に第2サブシフタ118
を配設してある。
In the embodiment of the phase difference mask structure shown in FIG. 1, in the phase difference exposure method area 106, the light shielding portion 120 is formed in a rectangular stripe shape, for example, chromium (Cr).
The materials are arranged at equal intervals by a conventional forming method. Then, the first and second phase shifters 112 (112a, 112b) and 114 (11) are provided on the transparent portions sequentially positioned between the light-shielding portions 120 adjacent to each other.
4a, 114b) are arranged alternately. The first phase shifter 112 is divided into central portions 112a and 112b, and the first sub-phase shifter 116 is arranged in the gap. Similarly, the second phase shifter 1
The second sub-shifter 118 is provided in the gap between 14a and 114b.
Is provided.

【0036】一方、通常の露光法領域102では、マス
ク基板110に、遮光部120を順次に適当な間隔で配
設したマスク構造となっており、また、領域104で
は、遮光部120間に、同一種類の位相マスク122を
配設したマスク構造となっている。図中、この遮光部1
20には、ハッチングをつけて示してある。
On the other hand, in the normal exposure method area 102, the mask structure is formed by sequentially arranging the light shielding portions 120 on the mask substrate 110 at appropriate intervals, and in the area 104, between the light shielding portions 120, The mask structure has the same type of phase mask 122. In the figure, this light shield 1
20 is shown with hatching.

【0037】次に、位相差露光法領域の位相差マスク構
造およびその位相差露光法につき具体的に説明する。
Next, the phase difference mask structure in the phase difference exposure method region and the phase difference exposure method thereof will be specifically described.

【0038】[実施例1]図4の(A)は、この発明の
位相差マスクの位相差露光法領域でのマスク構造の一実
施例を示す要部の、マスク基板側から見た平面図および
図4の(B)は、図4の(A)のII−II線に沿って
とって示した断面図である。また、図5は、各位相シフ
タでシフトされる位相量を説明するための説明図であ
る。この実施例によれば、マスク構造は、図1に示した
構造と同一の構造に構成してある。従って、ここでは、
各構成成分については、図1において付した番号と同一
の番号を付して示す。図4の(A)において、主シフタ
112および114とサブシフタ116および118と
もに、破線で示し、遮光部120を実線で示してある。
[Embodiment 1] FIG. 4A is a plan view of a main part showing one embodiment of a mask structure in a phase difference exposure method region of a phase difference mask of the present invention, viewed from the mask substrate side. 4B is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. Further, FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the phase amount shifted by each phase shifter. According to this embodiment, the mask structure has the same structure as that shown in FIG. Therefore, here
Each component is shown with the same number as that given in FIG. In FIG. 4A, both the main shifters 112 and 114 and the sub-shifters 116 and 118 are indicated by broken lines, and the light shielding portion 120 is indicated by solid lines.

【0039】この実施例では、マスク基板110での位
相量を、0°または360°とする(図5にP1で示
す。)。第1位相シフタ112は、これを透過した第1
位相シフト光に、マスク基板110を透過しただけの
光、すなわち、直接透過光に対して、90°±10°の
範囲内の適当な位相差(図5にP2で示す。)を与える
位相シフタとして構成する。そして、第2位相シフタ1
14は、これを透過した第2位相シフト光に、直接透過
光に対して、270°±10°の範囲内の適当な位相差
(図5にP3で示す。)を与える位相シフタとして構成
する。従って、第1および第2位相シフタ112および
114間での相対位相差は180°となっている。さら
に、第1サブ位相シフタ116は、これを透過した第1
サブ位相シフト光には、直接透過光に対し0°±10°
か360°±10°の範囲内の適当な位相差(図5にP
4で示す。)を与える位相シフタとして構成し、およ
び、第2サブ位相シフタは、これを透過した第2サブ位
相シフト光には、直接透過光に対し180°±10°の
範囲内の適当な量の位相差(図5にP5で示す。)を与
える位相シフタとして構成する。この場合、これらサブ
シフタ116および118間での相対位相差は180°
±10°となるようにしておく。上述した各シフタでシ
フトされる位相差の最大許容範囲を±10°としたが、
この範囲を越えると、焦点ハズレに対するマスクパター
ンの分離特性が許容限界を越えてしまうからである。
In this embodiment, the phase amount on the mask substrate 110 is 0 ° or 360 ° (indicated by P1 in FIG. 5). The first phase shifter 112 transmits the first phase shifter 112 through the first phase shifter 112.
A phase shifter that gives the phase shift light an appropriate phase difference (shown by P2 in FIG. 5) within the range of 90 ° ± 10 ° with respect to the light just transmitted through the mask substrate 110, that is, the directly transmitted light. Configure as. Then, the second phase shifter 1
Reference numeral 14 is a phase shifter that gives the second phase-shifted light that has passed through this an appropriate phase difference (indicated by P3 in FIG. 5) within the range of 270 ° ± 10 ° with respect to the directly transmitted light. . Therefore, the relative phase difference between the first and second phase shifters 112 and 114 is 180 °. Further, the first sub-phase shifter 116 transmits the first sub-phase shifter 116 through the first sub-phase shifter 116.
For sub-phase shift light, 0 ° ± 10 ° to direct transmitted light
Or an appropriate phase difference within the range of 360 ° ± 10 ° (see P
4 shows. ) Is provided as a phase shifter, and the second sub phase shifter transmits the second sub phase shift light to an appropriate amount within a range of 180 ° ± 10 ° with respect to the directly transmitted light. It is configured as a phase shifter that gives a phase difference (indicated by P5 in FIG. 5). In this case, the relative phase difference between these sub shifters 116 and 118 is 180 °.
Keep it at ± 10 °. Although the maximum allowable range of the phase difference shifted by each shifter described above is ± 10 °,
This is because if the range is exceeded, the separation characteristics of the mask pattern with respect to the focus shift will exceed the allowable limit.

【0040】この位相差マスク100を用いた場合の結
像特性につき説明する。マスク100に光を投射する
と、既に説明したように、隣り合う透明部を透過した投
射光が互いに干渉し合う。隣り合う透明部に設けた第1
および第2位相シフタ112および114間、および、
第1および第2サブシフタ116および118間での位
相差は実質的に180°であるので、隣り合う透明部間
での投射光の位相差は180°となる。従って、遮光部
光強度が大きく低下し、そのため、コントラストの高い
転写像が得られる。
Image forming characteristics when the phase difference mask 100 is used will be described. When light is projected on the mask 100, as described above, the projection lights transmitted through the adjacent transparent portions interfere with each other. The first on the adjacent transparent part
And between the second phase shifters 112 and 114, and
Since the phase difference between the first and second sub-shifters 116 and 118 is substantially 180 °, the phase difference of the projected light between the adjacent transparent portions is 180 °. Therefore, the light intensity of the light-shielding portion is greatly reduced, so that a transferred image with high contrast can be obtained.

【0041】さらに、この発明の位相差マスク構造で
は、これら主シフタ112および114のそれぞれの中
間に、サブシフタ116および118を、それぞれ、設
けて、これらサブシフタ116および118を透過した
光が相互に干渉し合う。このように、このマスク構造で
は、180°以外の位相による光干渉を生じさせるた
め、このサブマスクの干渉効果が主マスクの干渉効果に
加わり、そのため、通常の露光法での焦点位置からずれ
た結像面において最大コントラストを得ることが出来
る。また、これに加え、主シフタおよびサブシフタの相
対位相差が90°であるため、隣り合う透過部の光強度
分布の対称性が常に等しく保たれる。このため、従来に
比べて、ウエハに形成すべきパターンの寸法制御が容易
となり、しかも、位置決め精度の向上を図ることが出来
る。
Further, in the phase difference mask structure of the present invention, sub shifters 116 and 118 are provided in the middle of the main shifters 112 and 114, respectively, and the lights transmitted through these sub shifters 116 and 118 interfere with each other. To meet each other. As described above, in this mask structure, since the optical interference due to the phase other than 180 ° is caused, the interference effect of this sub-mask is added to the interference effect of the main mask, and as a result, the result is deviated from the focus position in the normal exposure method. Maximum contrast can be obtained in the image plane. In addition to this, since the relative phase difference between the main shifter and the sub shifter is 90 °, the symmetry of the light intensity distributions of the adjacent transmitting portions is always kept equal. Therefore, as compared with the related art, it becomes easier to control the dimensions of the pattern to be formed on the wafer, and moreover, the positioning accuracy can be improved.

【0042】以下、この点につき、さらに具体的に説明
する。図4のマスク構造において、遮光部120をクロ
ムの蒸着膜で形成する。その配列方向のパターン幅を
0.75μmとし、隣接する遮光部120間の離間距離
を3.5μmとし、膜厚を1000A°(オングストロ
ームをA°で示す。)とする。第1位相シフタ112a
および112bを、スパッタリングで形成したSiO
(二酸化シリコン)膜とし、その膜厚を2000A°程
度にして、直接透過光との位相差を90°とする。第1
サブ位相シフタ116をSiO(二酸化シリコン)膜
で形成し、遮光膜の配列方向の幅を0.5μmとし、そ
の膜厚を適当に例えば0もしくは8000A°程度に設
定してマスク基板110と同じ、360°の位相量を与
えるようにする。従って、第1位相シフタ112の、遮
光部120間に形成される実質的な幅は、3.0μmと
なっている。また、第2位相シフタ114aおよび11
4bも、第1位相シフタと同様にスパッタリングで形成
したSiO(二酸化シリコン)膜とし、その膜厚を6
000A°程度として位相量を270°とする。第2サ
ブ位相シフタ118も、第1サブ位相シフタ116と同
様に、0.5μm幅で形成するが、その膜厚を4000
A°程度として180°の位相量を与えるようにする。
従って、第2位相シフタ114の、遮光部120間に形
成される実質的な幅は、1.0μmとなっている。
Hereinafter, this point will be described more specifically. In the mask structure of FIG. 4, the light shielding part 120 is formed of a chromium vapor deposition film. The pattern width in the arrangement direction is 0.75 μm, the distance between the adjacent light shielding portions 120 is 3.5 μm, and the film thickness is 1000 A ° (angstrom is indicated by A °). First phase shifter 112a
And 112b are SiO 2 formed by sputtering.
A (silicon dioxide) film is formed, the film thickness thereof is set to about 2000 A °, and the phase difference from the directly transmitted light is set to 90 °. First
The sub-phase shifter 116 is formed of a SiO 2 (silicon dioxide) film, the width of the light-shielding film in the arrangement direction is 0.5 μm, and the film thickness is appropriately set to, for example, 0 or 8000 A ° and the same as the mask substrate 110. A phase amount of 360 ° is applied. Therefore, the substantial width of the first phase shifter 112 formed between the light shields 120 is 3.0 μm. In addition, the second phase shifters 114a and 11
4b is also a SiO 2 (silicon dioxide) film formed by sputtering similarly to the first phase shifter, and its film thickness is 6
The phase amount is set to 270 ° with about 000 A °. Similarly to the first sub-phase shifter 116, the second sub-phase shifter 118 is also formed with a width of 0.5 μm, but its film thickness is 4000.
A phase amount of 180 ° is given as about A °.
Therefore, the substantial width of the second phase shifter 114 formed between the light shields 120 is 1.0 μm.

【0043】このような位相差マスクを、開口数(N
A)が0.50およびσが0.50の、i線を用いる1
/5縮小光学系でマスクパターンを投射したときの、光
強度分布の実験データを図6の(A)および(B)に示
す。図6の(A)はマイナス(−)側に、また、(B)
はプラス側に焦点位置がずれたときの光強度分布を示し
ている。これらの図において、横軸は、図4の(A)の
C−C線を中心として、左右にII−II線に沿っ方向
に対応する光投射パターンの位置を示し、縦軸は、光強
度を示している。図6の(A)中、太い曲線aは、比較
のために示した通常の露光法による、焦点位置ずれが無
い位置における光強度プロファイルを示す。破線曲線b
は、焦点位置が+側に(光学系から遠くなる方向に)
0.5μmだけずれた位置での光強度プロファイルであ
る。また、細い曲線cは焦点位置が+側に1.0μmず
れた位置での光プロファイルである。この図から理解出
来るように、曲線bおよびcの焦点位置ずれがある場合
には、主シフタ112および114とサブシフタ116
および118との光干渉作用によって、コントラストの
低下がほとんど生じていないことがわかる。
Such a phase difference mask has a numerical aperture (N
1) using i-line with A) of 0.50 and σ of 0.50
Experimental data of the light intensity distribution when the mask pattern is projected by the / 5 reduction optical system are shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B). 6A is on the minus (−) side, and (B) is
Shows the light intensity distribution when the focus position is shifted to the plus side. In these figures, the horizontal axis indicates the position of the light projection pattern corresponding to the direction along the line II-II on the left and right with the line CC of FIG. 4A as the center, and the vertical axis indicates the light intensity. Is shown. In FIG. 6A, a thick curve a shows a light intensity profile at a position where there is no focal point shift by the normal exposure method shown for comparison. Dashed curve b
Indicates that the focus position is on the + side (away from the optical system)
It is a light intensity profile at a position shifted by 0.5 μm. A thin curve c is an optical profile at a position where the focal point position is deviated to the + side by 1.0 μm. As can be understood from this figure, when there is a shift in the focus position of the curves b and c, the main shifters 112 and 114 and the sub shifter 116.
It can be seen that the decrease in contrast hardly occurs due to the optical interference effect with 118 and 118.

【0044】また、図6の(B)中、太い曲線aは、比
較のために示した通常の露光法による、焦点位置ずれが
無い位置における光強度プロファイルを示す。破線曲線
dは、焦点位置が−側に(光学系に近ずく方向に)0.
5μmだけずれた位置での光強度プロファイルである。
また、細い曲線eは焦点位置が−側に1.0μmずれた
位置での光プロファイルである。この図から理解出来る
ように、曲線dの焦点位置ずれがある場合には、主シフ
タ112および114とサブシフタ116および118
との光干渉作用によって、最大光強度が最も大となって
コントラストが増加することがわかる。
Further, in FIG. 6B, a thick curve a indicates a light intensity profile at a position where there is no focal point shift by the ordinary exposure method shown for comparison. The broken line curve d indicates that the focus position is on the − side (in the direction approaching the optical system).
It is a light intensity profile at a position shifted by 5 μm.
Further, a thin curve e is an optical profile at a position where the focus position is shifted to the − side by 1.0 μm. As can be understood from this figure, when there is a focus position shift of the curve d, the main shifters 112 and 114 and the sub shifters 116 and 118 are.
It can be seen that the maximum light intensity is maximized and the contrast is increased due to the light interference action with.

【0045】図7は、図4の(A)および(B)に示し
た位相差マスクを、上述した光学系を用いて、光投射し
た場合の、焦点位置からのずれと、コントラストおよび
最大光強度との関係を説明するための実験データ図であ
る。図の横軸の中心点は、遮光パターンだけを設けたマ
スクを用いた通常の露光法での最良結像面の位置であ
り、この位置を、焦点のずれが無い基準位置とする。そ
して、横軸の左側方向にマイナスおよび右側方向にプラ
スのそれぞれの焦点位置のずれ量を、μm単位で採っ
て、示してある。左側の縦軸にコントラスト(%の単
位)を採り、右側の縦軸に最大光強度(%の単位)を採
って示してある。図中、実線aはコントラスト曲線であ
り、破線bは光強度曲線である。コントラストおよび最
大光強度は、通常露光法での基準位置での最大コントラ
ストおよび最大光強度を100%の基準として示してあ
る。
FIG. 7 shows a shift from the focus position, contrast and maximum light when the phase difference masks shown in FIGS. 4A and 4B are projected using the above-mentioned optical system. It is an experimental data figure for explaining the relation with intensity. The center point of the horizontal axis in the figure is the position of the best image forming surface in the normal exposure method using the mask provided with only the light-shielding pattern, and this position is the reference position where there is no focus shift. Then, the shift amounts of the respective focal positions of minus on the left side and plus on the right side of the horizontal axis are shown in units of μm. The left vertical axis shows the contrast (% unit), and the right vertical axis shows the maximum light intensity (% unit). In the figure, the solid line a is the contrast curve, and the broken line b is the light intensity curve. The contrast and the maximum light intensity are shown with the maximum contrast and the maximum light intensity at the reference position in the normal exposure method as a reference of 100%.

【0046】この図からも理解出来るように、コントラ
ストは焦点位置ずれが0μm〜+0.5μmの領域で変
化が小さくなっており、また、最大光強度は、同様に、
焦点位置ずれがプラス側になるときに最大(約+0.5
μmずれた位置)となる特性を有していることがわか
る。この事実から、この発明の位相差マスクは、パター
ン形成に最良である最大光強度が得られる結像面を、上
述した遮光パターンだけのマスクによる通常の露光法で
の最良結像面から、移動させる特性を有していることが
理解出来る。従って、集積回路等の、段差のあるウエハ
にパターニングを行なう時には、予め、最良結像位置を
ウエハ上の段差に対応して位相差マスクを作製し、この
位相差マスクを用いてレジスト層に対する露光を行なえ
ば、高精度でのパターン形成が可能となる。
As can be understood from this figure, the change in the contrast is small in the region where the focal position shift is 0 μm to +0.5 μm, and the maximum light intensity is also the same.
Maximum (approx. +0.5
It can be seen that it has a characteristic of being shifted by μm). From this fact, the phase difference mask of the present invention moves the image plane where the maximum light intensity, which is the best for pattern formation, is moved from the best image plane in the ordinary exposure method using the mask having only the light shielding pattern described above. It can be understood that it has the characteristics that make it. Therefore, when patterning a wafer having a step such as an integrated circuit, a phase difference mask is prepared in advance so that the best image forming position corresponds to the step on the wafer, and the resist layer is exposed using this phase difference mask. If it is performed, it becomes possible to form a pattern with high accuracy.

【0047】[実施例2]上述した実施例1の位相差マ
スク構造では、位相差露光法領域に遮光部120を設け
た例につき説明したが、この発明の位相差マスクの場合
には、この領域に遮光部120を設けなくても良い。こ
の実施例を図8の(A)および(B)に示す。図8の
(A)で示す構成例では、主シフタ112および114
のそれぞれの中央にサブシフタ116および118を配
設する点は実施例1の場合と変わらない。しかし、実施
例2の場合には、第1および第2位相シフタ112およ
び114を互いに交互に隣接させて配列し、第1位相シ
フタ112aと112bとの間に第1サブ位相シフタ1
16を設け、第2位相シフタ114aと114bとの間
に第2サブ位相シフタ118を設けた構造である。
[Embodiment 2] In the retardation mask structure of Embodiment 1 described above, the example in which the light shielding portion 120 is provided in the retardation exposure method area has been described, but in the case of the retardation mask of the present invention, this The light shield 120 may not be provided in the region. This embodiment is shown in FIGS. 8A and 8B. In the configuration example shown in FIG. 8A, the main shifters 112 and 114
The point that the sub-shifters 116 and 118 are arranged at the center of each is the same as that of the first embodiment. However, in the case of the second embodiment, the first and second phase shifters 112 and 114 are arranged alternately adjacent to each other, and the first sub-phase shifter 1 is provided between the first phase shifters 112a and 112b.
16 is provided, and the second sub-phase shifter 118 is provided between the second phase shifters 114a and 114b.

【0048】[実施例3]また、この発明の位相差マス
ク構造では、実施例2の構造において、第1および第2
サブ位相差シフタを入れ替えて、主シフタとサブシフタ
との組み合わせを変えた構造として形成しても良い。そ
の場合の位相差マスク構造を図8の(B)に示してあ
る。この場合には、結像面の方向が変わる。第1位相シ
フタ112を90°位相シフトさせるシフタとし、第1
サブ位相シフタ116を180°位相シフトさせるシフ
タとし、第2位相シフタ114を270°位相シフトさ
せるシフタとし、第2サブ位相シフタ118を360°
位相シフトさせるシフタとすると、焦点位置ずれに対す
る特性は、ディフォーカスでの符号が逆転し、その結
果、結像面はマイナス側で最良となる。特に、焦点位置
が約−0.5μmずれた位置で最大光強度を得ることが
出来る。
[Embodiment 3] Further, in the retardation mask structure of the present invention, the first and second structures in the structure of Embodiment 2 are added.
The sub-phase difference shifter may be replaced with another structure in which the combination of the main shifter and the sub-shifter is changed. The retardation mask structure in that case is shown in FIG. In this case, the direction of the image plane changes. The first phase shifter 112 is a shifter for shifting the phase by 90 °, and
The sub-phase shifter 116 is a shifter for shifting the phase by 180 °, the second phase shifter 114 is a shifter for shifting the phase by 270 °, and the second sub-phase shifter 118 is a shifter of 360 °.
When the shifter is used to shift the phase, the characteristic with respect to the focal position shift is reversed in sign at the defocus, and as a result, the image plane becomes the best on the minus side. In particular, the maximum light intensity can be obtained at the position where the focus position is deviated by about −0.5 μm.

【0049】このように、第2および第3実施例に示し
た位相差マスクのように、ホトマスクの位相差露光法領
域を、合計4つの位相シフタ112,114,116,
118で構成した4シフタ構造により、この発明の効果
を達成することが出来る。
As described above, like the phase difference masks shown in the second and third embodiments, the phase difference exposure method area of the photomask has four phase shifters 112, 114, 116, in total.
The effect of the present invention can be achieved by the 4-shifter structure constituted by 118.

【0050】[実施例4]また、この発明の位相差マス
ク構造では、図4の(A)および(B)で示した、実施
例1の構造において、実施例2および3のように、第1
および第2サブ位相差シフタを入れ替えて、主シフタと
サブシフタとの組み合わせを変えた構造として形成して
も良い。その場合の位相差マスク構造を図8の(C)に
示してある。この場合には、遮光部120が含まれた構
造となっているが、実施例2および3の構造と同様に、
焦点位置が約−0.5μmずれた位置で最大光強度を有
する結像面を得る。
[Embodiment 4] In the retardation mask structure of the present invention, the structure of Embodiment 1 shown in FIGS. 1
Alternatively, the second sub-phase difference shifter may be replaced with another structure in which the combination of the main shifter and the sub-shifter is changed. The retardation mask structure in that case is shown in FIG. In this case, the structure includes the light shielding portion 120, but like the structures of the second and third embodiments,
An image plane having the maximum light intensity is obtained at a position where the focal point is shifted by about −0.5 μm.

【0051】[実施例5]また、上述したように、位相
差露光法領域において、既に説明した各実施例の構造の
場合のように、隙間なく連続して各マスクパターンを並
べて配列させてある構造の場合には、この位相差露光領
域内の区域毎にサブシフタ116および118のパター
ン幅を変えた構造とすることも出来る。その位相差マス
ク構造を図9の(A)に示す。
[Embodiment 5] Further, as described above, in the phase difference exposure method region, as in the case of the structures of the respective embodiments already described, the respective mask patterns are arranged side by side without any gap. In the case of the structure, the pattern width of the sub shifters 116 and 118 may be changed for each area in the phase difference exposure area. The retardation mask structure is shown in FIG.

【0052】この構造では、第1および第2位相シフタ
112および114のその順次の配列方向に沿った方向
に取ったパターン幅を、位相差露光法領域の全域で、同
一幅とする。そして、第1および第2サブ位相シフタ1
16および118の、この配列方向に沿った方向に取っ
たパターン幅を、位相差露光法領域の区域Z1,Z2に
よって、異なる幅とする。図中、区域Z1内での両サブ
シフタを116aおよび118aで示してあり、区域Z
2内での両サブシフタを116bおよび118bで示し
てある。なお、この構造では、位相差露光法領域の全域
で、各位相シフタでシフトさせる位相量は、それぞれに
定めた位相量(従って、膜厚)は変えないでおく。
In this structure, the pattern widths of the first and second phase shifters 112 and 114 taken along the direction in which they are sequentially arranged are the same across the entire phase difference exposure method region. Then, the first and second sub-phase shifters 1
The pattern widths of 16 and 118 taken in the direction along the arrangement direction are set to different widths depending on the zones Z1 and Z2 of the phase difference exposure method region. In the figure, both sub-shifters within zone Z1 are shown at 116a and 118a,
Both subshifters within 2 are shown at 116b and 118b. In this structure, the phase amount to be shifted by each phase shifter does not change the phase amount (thus, the film thickness) determined for each phase shift exposure method region.

【0053】このような位相差マスク構造であっても、
上述した実施例の場合と同様に、この発明の作用効果を
層することが出来る。特に、同一の位相差露光法領域内
で、マスクパターンの最良結像面の位置を個別に設定す
ることが出来るので、段差の多いウエハの凹凸面にきめ
細かく対応させて位相差マスクのマスクパターンを形成
しておけば、ウエハに高精度にパターンを形成すること
が出来る。
Even with such a phase difference mask structure,
As in the case of the above-described embodiment, the operational effects of the present invention can be layered. In particular, the position of the best image plane of the mask pattern can be individually set within the same phase difference exposure method area, so that the mask pattern of the phase difference mask can be finely corresponded to the uneven surface of the wafer with many steps. If formed, the pattern can be formed on the wafer with high accuracy.

【0054】[実施例6]また、隙間なく連続して各マ
スクパターンを並べて配列させてある構造の場合には、
サブシフタ116および118の膜厚を変えることによ
って、最良結像面の位置を設定することも出来る。この
場合の位相差マスク構造を図9の(B)に示す。この構
造においては、第1および第2サブ位相シフタ112お
よび114の、その配列方向に沿った方向に取ったパタ
ーン幅を、位相差露光法領域の全域で、同一幅とする。
また、位相差露光法領域の全域で、第1および第2サブ
位相シフト光の相対位相差を180°±10°の範囲内
の適当な値に保持しておく。そして、第1および第2サ
ブ位相シフタ116および118の膜厚を、位相差露光
法領域の全域または特定の区域によって、異なる厚さと
する。
[Embodiment 6] Further, in the case of a structure in which the mask patterns are arranged side by side without a gap,
The position of the best image plane can be set by changing the film thickness of the sub shifters 116 and 118. The retardation mask structure in this case is shown in FIG. In this structure, the pattern widths of the first and second sub-phase shifters 112 and 114 taken in the direction along the arrangement direction are made the same width over the entire phase difference exposure method region.
Further, the relative phase difference between the first and second sub-phase shift lights is maintained at an appropriate value within the range of 180 ° ± 10 ° throughout the phase difference exposure method region. The film thicknesses of the first and second sub-phase shifters 116 and 118 are made different depending on the entire area of the phase difference exposure method area or a specific area.

【0055】[実施例7]次に、この発明の位相差マス
クの他の要旨の実施例につき説明する。図10の(A)
は、この実施例の位相差露光法領域でのマスク構造を示
す断面図である。図11は、このマスク構造に設けてい
る各位相シフタの位相量をの関係を示す説明図である。
この実施例の構造の特色は、位相シフタとして、第1お
よび第2位相シフタ112および114と1種類のサブ
位相シフタ130とを具えていて、3シフタ構造とした
点にある。
[Embodiment 7] Next, an embodiment of another gist of the phase difference mask of the present invention will be described. FIG. 10 (A)
FIG. 4 is a sectional view showing a mask structure in a phase difference exposure method area of this embodiment. FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between the phase amounts of the phase shifters provided in this mask structure.
The feature of the structure of this embodiment is that it has first and second phase shifters 112 and 114 and one type of sub-phase shifter 130 as a phase shifter, and has a three-shifter structure.

【0056】この第1位相シフタ112は、これを透過
した第1位相シフト光に、前述の直接透過光に対して、
90°±10°の範囲内の適当な位相差を与える位相シ
フタとして構成する。また、第2位相シフタ114は、
これを透過した第2位相シフト光に、前述の直接透過光
に対して、270°±10°の範囲内の適当な位相差を
与える位相シフタとして構成する。そして、サブ位相シ
フタ130は、これを透過したサブ位相シフト光には、
前述の直接透過光に対し(180°±10°)または
(360°±10°)の範囲内の適当な量の位相差を与
える位相シフタとして構成する。図11において、マス
ク基板110の位相量を0°とし、これをP1で示す。
第1位相シフタ112の位相量をP2で示し、第2位相
シフタ114の位相量をP3で示し、サブ位相シフタ1
30の位相量をP4で示してある。この実施例の構造の
場合でも、実施例1で既に説明したように、上述した各
シフタでシフトされる位相差の最大許容範囲を±10°
としたが、この範囲を越えると、焦点ハズレに対するマ
スクパターンの分離特性の劣下が許容限界を越えてしま
うからである。
The first phase shifter 112 converts the first phase-shifted light that has been transmitted through the first phase-shifted light 112 into the directly transmitted light described above.
It is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 90 ° ± 10 °. Also, the second phase shifter 114
The second phase-shifted light that has passed through this is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 270 ° ± 10 ° to the directly transmitted light described above. Then, the sub-phase shifter 130 receives
It is configured as a phase shifter that gives an appropriate amount of phase difference within the range of (180 ° ± 10 °) or (360 ° ± 10 °) to the directly transmitted light. In FIG. 11, the phase amount of the mask substrate 110 is 0 °, and this is indicated by P1.
The phase amount of the first phase shifter 112 is indicated by P2, the phase amount of the second phase shifter 114 is indicated by P3, and the sub phase shifter 1
The phase amount of 30 is indicated by P4. Even in the case of the structure of this embodiment, as already described in the first embodiment, the maximum allowable range of the phase difference shifted by each shifter described above is ± 10 °.
However, if it exceeds this range, the deterioration of the separation characteristics of the mask pattern with respect to the focus deviation exceeds the allowable limit.

【0057】図10の(A)および(B)に示す実施例
では、図4に示した第1実施例の場合と同様に、マスク
基板110に遮光部120を一定の間隔をもって順次配
列し、これら遮光部120間の透明部に主シフタとサブ
シフタとを設けた構造となっている。また、好ましく
は、これら主シフタ112および114を、隣り合う遮
光部120間の透明部に交互に設ける。そして、このサ
ブシフタ130を、好ましくは、図10の(A)に示す
ように、主シフタ112aと112bとの間、および1
14aと114bとの間に設ける。
In the embodiment shown in FIGS. 10A and 10B, as in the case of the first embodiment shown in FIG. 4, the light-shielding portions 120 are sequentially arranged on the mask substrate 110 at regular intervals, The structure is such that a main shifter and a sub shifter are provided in the transparent portion between these light shielding portions 120. Further, preferably, the main shifters 112 and 114 are alternately provided in the transparent portion between the adjacent light shielding portions 120. The sub shifter 130 is preferably arranged between the main shifters 112a and 112b as shown in FIG.
It is provided between 14a and 114b.

【0058】この構造の位相差マスク100を用いた場
合の結像特性につき説明する。マスク100に光を投射
すると、既に説明したように、隣り合う透明部を透過し
た投射光が互いに干渉し合う。隣り合う透明部に設けた
第1および第2位相シフタ112および114間の位相
差は実質的に180°であるので、隣り合う透明部間で
の投射光の位相差は180°となる。従って、遮光部の
光強度が大きく低下し、そのため、コントラストの高い
転写像が得られる。
Imaging characteristics when the retardation mask 100 having this structure is used will be described. When light is projected on the mask 100, as described above, the projection lights transmitted through the adjacent transparent portions interfere with each other. Since the phase difference between the first and second phase shifters 112 and 114 provided on the adjacent transparent portions is substantially 180 °, the phase difference of the projection light between the adjacent transparent portions is 180 °. Therefore, the light intensity of the light-shielding portion is greatly reduced, so that a transferred image with high contrast can be obtained.

【0059】さらに、この発明の位相差マスク構造で
は、これら主シフタ112および114の他に、サブシ
フタ130を、設けて、この各シフタを透過した光が相
互に干渉し合う。このように、このマスク構造では、1
80°以外の位相による光干渉を生じさせるため、この
サブマスクの干渉効果が主マスクの干渉効果に加わり、
そのため、通常の露光法での焦点位置からずれた位置に
最良結像位置を得ることが出来、その結像面において最
大コントラストを得ることが出来る。
Further, in the phase difference mask structure of the present invention, sub shifters 130 are provided in addition to the main shifters 112 and 114, and the lights transmitted through the respective shifters interfere with each other. Thus, in this mask structure, 1
In order to cause optical interference due to phases other than 80 °, the interference effect of this sub-mask is added to the interference effect of the main mask,
Therefore, the best image formation position can be obtained at a position deviated from the focus position in the normal exposure method, and the maximum contrast can be obtained on the image formation surface.

【0060】以下、この点につき、さらに具体的に説明
する。図10の(A)のマスク構造において、遮光部1
20をクロムの蒸着膜で形成する。その配列方向のパタ
ーン幅を1.0μmとし、隣接する遮光部120間の離
間距離を2.0μmとし、膜厚を1000A°とする。
第1位相シフタ112aおよび112bを、スパッタリ
ングで形成したSiO(二酸化シリコン)膜とし、そ
の膜厚を2000A°にして、直接透過光との位相差を
90°とする。また、第2位相シフタ114aおよび1
14bも、第1位相シフタと同様にスパッタリングで形
成したSiO(二酸化シリコン)膜とし、その膜厚を
6000A°程度として位相量を270°とする。サブ
位相シフタ130をSiO(二酸化シリコン)膜で形
成し、遮光パターン120の配列方向の幅を0.5μm
とし、その膜厚を4000A°程度として、180°の
位相量を与えるようにする。従って、第1位相シフタ1
12および第2位相シフタ114の、遮光部120間に
形成される実質的な幅は、1.5μmとなっている。
This point will be described more specifically below. In the mask structure of FIG. 10A, the light blocking portion 1
20 is formed by a vapor deposition film of chromium. The pattern width in the arrangement direction is 1.0 μm, the distance between the adjacent light shields 120 is 2.0 μm, and the film thickness is 1000 A °.
The first phase shifters 112a and 112b are SiO 2 (silicon dioxide) films formed by sputtering, the film thickness thereof is 2000 A °, and the phase difference with the direct transmitted light is 90 °. Also, the second phase shifters 114a and 114a
14b is also a SiO 2 (silicon dioxide) film formed by sputtering similarly to the first phase shifter, and its film thickness is about 6000 A ° and the phase amount is 270 °. The sub phase shifter 130 is formed of a SiO 2 (silicon dioxide) film, and the width of the light shielding pattern 120 in the arrangement direction is 0.5 μm.
Then, the film thickness is set to about 4000 A ° and a phase amount of 180 ° is given. Therefore, the first phase shifter 1
The substantial width formed between the light shielding part 120 of the 12 and the second phase shifter 114 is 1.5 μm.

【0061】このような位相差マスクを、実施例1の場
合につき既に説明したと同様に、開口数(NA)が0.
50およびσが0.50の、i線を用いる1/5縮小光
学系でマスクパターンを投射したときの、光強度分布の
実験データの一部分を図12の(A)および(B)に示
す。これらの図において、横軸は、図6の(A)および
(B)の場合と同様な光投射位置を採ってあり、縦軸
は、光強度を示している。図12の(A)中、太い曲線
aは、比較のために示した通常の露光法による、焦点位
置のずれが無い場合の位置における光強度プロファイル
を示す。破線曲線bは、焦点位置が−側に(光学系から
近くなる方向に)0.5μmだけずれた位置での光強度
プロファイルである。また、細い曲線Cは焦点位置が−
側に1.0μmずれた位置での光プロファイルである。
この図から理解出来るように、曲線bおよびcの焦点位
置ずれがある場合には、主シフタ112および114と
サブシフタ116および118との光干渉作用によっ
て、コントラストの低下がほとんど生じていないことが
わかる。この図12の(A)から理解出来るように、焦
点距離を−0.5μmずらした位置での光強度分布は、
270°の第2位相シフタ114aと114bとの間に
180°のサブシフタ130を設け透明部の光強度(図
12の(A)の曲線b)が増加する。
Such a retardation mask has a numerical aperture (NA) of 0. 0 as in the case of the first embodiment.
Part (A) and (B) of FIG. 12 show part of the experimental data of the light intensity distribution when a mask pattern is projected by a 1/5 reduction optical system using i-line with 50 and σ of 0.50. In these figures, the horizontal axis represents the light projection position similar to the case of FIGS. 6A and 6B, and the vertical axis represents the light intensity. In FIG. 12A, a thick curve a indicates a light intensity profile at a position when there is no shift of the focus position by the normal exposure method shown for comparison. A broken line curve b is a light intensity profile at a position where the focal position is deviated to the − side (in the direction closer to the optical system) by 0.5 μm. Also, the thin curve C has a focus position of −
It is an optical profile at a position deviated to the side by 1.0 μm.
As can be understood from this figure, when there is a focus position shift of the curves b and c, the contrast is hardly reduced by the optical interference action between the main shifters 112 and 114 and the sub shifters 116 and 118. . As can be understood from FIG. 12A, the light intensity distribution at the position where the focal length is shifted by −0.5 μm is
A 180 ° sub-shifter 130 is provided between the 270 ° second phase shifters 114a and 114b to increase the light intensity (curve b in FIG. 12A) of the transparent portion.

【0062】一方、図12の(B)中、太い曲線aは、
比較のために示した通常の露光法による、焦点位置のず
れが無い場合の位置における光強度プロファイルを示
す。また、破線曲線dは、焦点位置が+側に(光学系か
ら遠くなる方向に)0.5μmだけずれた位置での光強
度プロファイルである。また、細い曲線eは焦点位置が
+側に1.0μmずれた位置での光プロファイルであ
る。この図から理解出来るように、焦点位置を+側0.
5μmずらした位置では、90°の第1位相シフタ11
2aと112bとの間に180°のサブシフタ130を
設けた透明部分の光強度(図12の(B)の曲線d)が
増加する。従って、この実施例の位相差マスクによれ
ば、順次に隣り合う透明部の最大光強度が1.0μm異
なる位置で得られる特性を持つ。このように、このマス
ク構造によれば、順次の遮光部120間の各透明部毎
に、最大コントラストの像面の位置を変えるように設計
することが出来る。
On the other hand, in FIG. 12B, the thick curve a is
The light intensity profile in the position when there is no shift of the focus position by the normal exposure method shown for comparison is shown. Further, a broken line curve d is a light intensity profile at a position where the focal position is shifted to the + side (away from the optical system) by 0.5 μm. Further, a thin curve e is an optical profile at a position where the focal position is deviated to the + side by 1.0 μm. As can be understood from this figure, the focus position is set to +.
At the position shifted by 5 μm, the first phase shifter 11 of 90 °
The light intensity (curve d in FIG. 12B) of the transparent portion where the 180 ° sub-shifter 130 is provided between 2a and 112b increases. Therefore, the retardation mask of this embodiment has a characteristic that the maximum light intensities of the transparent portions which are successively adjacent to each other are obtained at positions different by 1.0 μm. As described above, according to this mask structure, it is possible to design so that the position of the image plane having the maximum contrast is changed for each transparent portion between the light-shielding portions 120 in sequence.

【0063】図13の(A)および(B)は、上述した
実施例7のマスク構造の位相差マスクを用いた露光法で
パターニングする場合の説明図である。この(A)図
は、この実施例の位相差マスクによる光強度分布を示す
図である。横軸は、位相差マスクのシフタの配列方向に
対応する投影光のパターン位置を示し、縦軸は、光強度
を示す。また、この(B)は、段差を有するウエハに、
この投影パターンで露光および現像して得られた状態を
示す断面図であり、基板140上面に、部分的に、下部
配線142を形成し、この下部配線142を含む全面
に、中間絶縁膜144を形成しておく。この中間絶縁膜
144の表面は、凹凸面となり、その凹凸の下面と上面
との段差を例えば約1μmとする。この中間絶縁膜14
4上に感光層例えばレジスト層を設け、表面に段差を有
するレジスト層に対して、この位相差マスクを用いて位
相差露光法を実行する。
FIGS. 13A and 13B are explanatory views in the case of patterning by the exposure method using the retardation mask of the mask structure of the seventh embodiment described above. This (A) figure is a figure which shows the light intensity distribution by the phase difference mask of this Example. The horizontal axis represents the pattern position of the projection light corresponding to the array direction of the shifters of the phase difference mask, and the vertical axis represents the light intensity. Also, this (B) is applied to a wafer having a step,
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state obtained by exposing and developing with this projection pattern, in which a lower wiring 142 is partially formed on the upper surface of the substrate 140, and an intermediate insulating film 144 is formed on the entire surface including the lower wiring 142. Form. The surface of the intermediate insulating film 144 becomes an uneven surface, and the step between the lower surface and the upper surface of the uneven surface is, for example, about 1 μm. This intermediate insulating film 14
A photosensitive layer such as a resist layer is provided on the surface 4, and a phase difference exposure method is performed on the resist layer having a step on the surface by using this phase difference mask.

【0064】既に説明した通り、上述した、この実施例
の位相差マスクでは、位相量が90°の第1位相差シフ
タ112と位相量が180°のサブシフタ130との組
み合わせからなる第1シフタ群と、位相量が270°の
第2位相差シフタ114と位相量が180°のサブシフ
タ130との組み合わせからなる第2シフタ群とを、交
互に、配設した構造となっている。図13の(A)にお
いて、領域Q1は第1シフタ群による投影光のパターン
領域で、光強度分布は曲線q1となる。また、領域Q2
は第2シフタ郡による投影光のパターン領域で、光強度
分布は曲線q2となる。第2シフタ群による最大光強度
は、通常の露光法における結像位置から、プラス(+)
側に0.5μmずれた位置で得られ、また、第1シフタ
群による最大光強度は、マイナス(−)側に0.5μm
ずれた位置で得られる。従って、1/5縮小投影光学系
とウエハ面との間の距離を調整して、通常の露光法にお
ける結像面を、レジスト層の段差の上下の面の適当な中
間位置に合わせる。このようにすれば、レジスト層の段
差の下側層は、第2シフタ群による最大光強度で露光さ
れ、また、段差の上側層は、第1シフタ群による最大光
強度で露光される。従って、レジスト層は凹凸があって
も、凹凸の上下層とも最適な光強度で感光することとな
る。続いて、感光済のレジストを、通常の技術に従っ
て、適当に現像してパターニングを行ない、レジストパ
ターン146aおよび146bを形成することが出来
る。このように、この発明の位相差マスクを用いた位相
差露光によれば、段差のあるレジスト層に対して、一枚
の位相差マスクを用いて、同時露光することが出来、し
かも、そのパターンの寸法制御も、従来よりも、大幅に
向上する。
As described above, in the above-described phase difference mask of this embodiment, the first shifter group including the combination of the first phase difference shifter 112 having a phase amount of 90 ° and the sub shifter 130 having a phase amount of 180 °. And a second shifter group composed of a combination of the second phase difference shifter 114 having a phase amount of 270 ° and the sub shifter 130 having a phase amount of 180 ° are alternately arranged. In FIG. 13A, a region Q1 is a pattern region of the projection light by the first shifter group, and the light intensity distribution is a curve q1. Also, the area Q2
Is a pattern region of the projected light by the second shifter group, and the light intensity distribution is a curve q2. The maximum light intensity by the second shifter group is plus (+) from the image formation position in the normal exposure method.
The maximum light intensity obtained by the first shifter group is 0.5 μm on the minus (−) side.
Obtained at offset positions. Therefore, the distance between the ⅕ reduction projection optical system and the wafer surface is adjusted so that the image forming surface in the normal exposure method is adjusted to an appropriate intermediate position between the upper and lower surfaces of the step of the resist layer. In this way, the lower layer of the step of the resist layer is exposed with the maximum light intensity by the second shifter group, and the upper layer of the step is exposed with the maximum light intensity by the first shifter group. Therefore, even if the resist layer has irregularities, the upper and lower layers of the irregularities are exposed with optimum light intensity. Subsequently, the exposed resist can be appropriately developed and patterned according to a usual technique to form resist patterns 146a and 146b. As described above, according to the phase difference exposure using the phase difference mask of the present invention, it is possible to simultaneously expose a resist layer having a step difference using a single phase difference mask, and further, to form the pattern thereof. The dimensional control of is also greatly improved over the conventional one.

【0065】[実施例8]上述した実施例7の位相差マ
スク構造では、位相差露光法領域に遮光部120を設け
た例につき説明したが、この発明の位相差マスクの場合
には、この領域に遮光部120を設けなくても良い。こ
の実施例を図10の(B)に示す。図10の(B)で示
す構成例では、主シフタ112および114のそれぞれ
の中央にサブシフタ130を配設する点は実施例7の場
合と変わらない。しかし、実施例8の場合には、第1お
よび第2位相シフタ112および114を互いに交互に
隣接させて配列し、第1位相シフタ112aと112b
との間にサブ位相シフタ130を設け、第2位相シフタ
114aと114bとの間にサブ位相シフタ130を設
けた構造である。この構造であっても3シフタ構造の作
用効果を達成することが出来る。
[Embodiment 8] In the retardation mask structure of Embodiment 7 described above, an example in which the light shielding portion 120 is provided in the retardation exposure method area has been described. However, in the case of the retardation mask of the present invention, this The light shield 120 may not be provided in the region. This embodiment is shown in FIG. In the configuration example shown in FIG. 10B, the sub shifter 130 is arranged at the center of each of the main shifters 112 and 114, which is the same as that of the seventh embodiment. However, in the case of the eighth embodiment, the first and second phase shifters 112 and 114 are alternately arranged adjacent to each other, and the first phase shifters 112a and 112b are arranged.
And the sub-phase shifter 130 is provided between the second phase shifter 114a and the second phase shifter 114b. Even with this structure, the effect of the three-shifter structure can be achieved.

【0066】[実施例9]上述した3シフタ構造の位相
差マスクでは、主シフタの中央部に挟んでサブシフタを
設けた構造となっているが、そのように構成する代わり
に、主シフタ112および114の両側にサブシフタ1
30(130a,130b)配置する構造としても、3
シフタ構造の作用効果を達成することが出来る。図10
の(C)に示す位相差マスクは、図10の(A)で説明
した実施例7の場合と同様に、遮光部120を設け、順
次の遮光部120間のある透明部に、サブシフタ130
a、第2位相差シフタ114およびサブシフタ130b
とからなる第2シフタ群を設け、となりの透明部には、
サブシフタ130a、第1位相差シフタ112およびサ
ブシフタ130bからなる第1シフタ群を設けた構造と
なっている。
[Embodiment 9] In the retardation mask having the above-mentioned three-shifter structure, the sub-shifter is provided so as to be sandwiched in the central portion of the main shifter, but instead of such a structure, the main shifter 112 and Subshifter 1 on both sides of 114
Even if the structure of arranging 30 (130a, 130b) is 3
The effect of the shifter structure can be achieved. Figure 10
The retardation mask shown in (C) is provided with the light shielding part 120, and the sub shifter 130 is provided in the transparent part between the successive light shielding parts 120, as in the case of the seventh embodiment described in FIG.
a, the second phase difference shifter 114 and the sub shifter 130b
The second shifter group consisting of and is provided, and the transparent part next to
It has a structure in which a first shifter group including a sub-shifter 130a, a first retardation shifter 112, and a sub-shifter 130b is provided.

【0067】[実施例10]この実施例の構造は、遮光
部120を設けない場合の構造であり、これを図10の
(D)に示す。この場合には、サブシフタ130、第2
位相シフタ114、サブシフタ130、第1位相差シフ
タ112、サブシフタ130、第2位相差シフタ11
4、サブシフタ130、第1位相差シフタ112のよう
に、順次に主シフタとサブシフタとを組み合わせて配列
した構造となる。この位相差マスクの場合でも、上述し
た3シフタ構造の作用効果を達成することが出来る。
[Embodiment 10] The structure of this embodiment is a structure in which the light shielding portion 120 is not provided, and this is shown in FIG. In this case, the sub shifter 130, the second
Phase shifter 114, sub shifter 130, first phase difference shifter 112, sub shifter 130, second phase difference shifter 11
4, the sub shifter 130 and the first phase difference shifter 112 have a structure in which the main shifter and the sub shifter are sequentially combined and arranged. Even in the case of this retardation mask, it is possible to achieve the above-described effects of the three-shifter structure.

【0068】[実施例11]上述した実施例7〜10の
位相差マスクにおいて、サブ位相シフタ130を直接透
過光との相対位相差を180°としたが、360°の相
対位相差となるサブ位相シフタを用いても良い。このた
めには、サブシフタ130の膜厚を変えれば良い。この
位相差マスクの場合であっても、実施例7〜10の場合
と同様に、ホトマスクの位相差露光法領域での最良結像
面の位置を、通常の露光法における最良結像面に対して
所望の位置にずらす構造とすることが出来る。なお、こ
れらの構造は、図10の(A)〜(D)に示した構造
で、サブシフタ130の位相差を180°から360°
に変えるのみであるので、この実施例の各構造の図示
は、省略する。なお、この場合にも最大許容誤差を±1
0°とするのが良い。
[Embodiment 11] In the retardation masks of Embodiments 7 to 10 described above, the sub phase shifter 130 has a relative phase difference of 180 ° with the directly transmitted light, but a sub phase difference of 360 °. A phase shifter may be used. For this purpose, the film thickness of the sub shifter 130 may be changed. Even in the case of this phase difference mask, the position of the best image forming surface in the phase difference exposure method region of the photomask is set to the best image forming surface in the normal exposure method, as in the case of Examples 7 to 10. The structure can be shifted to a desired position. Note that these structures are the structures shown in FIGS. 10A to 10D, and the phase difference of the sub shifter 130 is 180 ° to 360 °.
However, the illustration of each structure of this embodiment is omitted. Even in this case, the maximum allowable error is ± 1
It is good to set it to 0 °.

【0069】[実施例12]また、上述したように、位
相差露光法領域において、既に説明した各実施例7〜1
1の構造の場合のように、隙間なく連続して各マスクパ
ターンを並べて配列させてある構造の場合には、この位
相差露光領域内のサブシフタのパターン幅を変えた構造
とすることも出来る。その位相差マスク構造を図14に
示す。
[Embodiment 12] As described above, in the phase difference exposure method area, each of Embodiments 7 to 1 already described.
In the case of the structure in which the mask patterns are continuously arranged side by side without a gap like the structure of No. 1, the pattern width of the sub-shifter in the phase difference exposure region can be changed. The retardation mask structure is shown in FIG.

【0070】この構造では、第1および第2位相シフタ
112および114のその順次の配列方向に沿った方向
に取ったパターン幅を、位相差露光法領域の全域で、同
一幅とする。そして、サブ位相シフタの、この配列方向
に沿った方向に取ったパターン幅を、位相差露光法領域
内で、選択的に異なる幅とする。このサブシフタを図中
132および134でそれぞれ示す。なお、この構造で
は、位相差露光法領域の全域で、各位相シフタでシフト
させる位相量は、それぞれに定めた位相量(従って、膜
厚)は変えないでおく。
In this structure, the pattern widths of the first and second phase shifters 112 and 114 taken in the direction along the sequential arrangement direction are made the same width over the entire area of the phase difference exposure method. Then, the pattern width of the sub-phase shifter taken in the direction along the arrangement direction is selectively made different within the phase difference exposure method region. This sub shifter is shown by 132 and 134, respectively. In this structure, the phase amount to be shifted by each phase shifter does not change the phase amount (thus, the film thickness) determined for each phase shift exposure method region.

【0071】このような位相差マスク構造であっても、
上述した実施例7〜11の場合と同様に、この発明の作
用効果を層することが出来る。特に、同一の位相差露光
法領域内で、マスクパターンの最良結像面の位置を個別
に設定することが出来るので、段差の多いウエハの凹凸
面にきめ細かく対応させて位相差マスクのマスクパター
ンを形成しておけば、ウエハに高精度にパターンを形成
することが出来る。
Even with such a phase difference mask structure,
Similar to the above-described Embodiments 7 to 11, the effects of the present invention can be layered. In particular, the position of the best image plane of the mask pattern can be individually set within the same phase difference exposure method area, so that the mask pattern of the phase difference mask can be finely corresponded to the uneven surface of the wafer with many steps. If formed, the pattern can be formed on the wafer with high accuracy.

【0072】[実施例13]また、隙間なく連続して各
マスクパターンを並べて配列させてある構造の場合に
は、サブシフタの幅と相対位相差(膜厚)を一定とし、
また、主シフタ112および114の相対位相差も一定
としておいて、それぞれ主シフタ112および114の
全部または所要の一部分の幅を適当に変えた構成とする
ことによって、各マスクパターンの最良結像面の位置
を、ウエハの段差に合わせて設定することも出来る。こ
の場合の位相差マスク構造は例示するまでも無く明らか
であるので、その構造の図示を省略する。
[Embodiment 13] Further, in the case of the structure in which the mask patterns are arranged side by side without any gap, the width of the sub shifter and the relative phase difference (film thickness) are made constant,
Further, by keeping the relative phase difference between the main shifters 112 and 114 constant and appropriately changing the width of all or a required part of the main shifters 112 and 114, the best image plane of each mask pattern can be obtained. The position of can be set according to the step of the wafer. Since the phase difference mask structure in this case is clear without exemplifying it, illustration of the structure is omitted.

【0073】[実施例14]次に、この発明の位相差マ
スクのさらに他の要旨の実施例につき説明する。図15
の(A)は、この実施例の位相差露光法領域でのマスク
構造の要部を、マスク基板側から見た平面図、および、
図15の(B)は、(A)図のIII−IIIに沿って
取って示した断面図である。図15の(A)において、
主シフタ112および114とサブシフタ150とを破
線で示し、遮光部120を実線で示してある。この実施
例の構造の特色は、位相シフタとして、第1および第2
位相シフタ112および114と1種類のサブ位相シフ
タ150とを具えていて、3シフタ構造とした点で、実
施例7〜13の場合と共通するが、主シフタ112およ
び114のうちのいずれか一方の両側にサブシフタ15
0(150a,150b)を設けた点にある。なお、こ
の第1および第2位相シフタ112および114の前述
の直接透過光に対する位相量、および、サブ位相シフタ
150の前述の直接透過光に対する位相量は実施例7〜
13の場合と同様とし、従って、図11に示したような
位相関係にあるとする。
[Embodiment 14] Next, an embodiment of still another gist of the phase difference mask of the present invention will be described. Figure 15
(A) is a plan view of the main part of the mask structure in the phase difference exposure method region of this embodiment as seen from the mask substrate side, and
FIG. 15B is a sectional view taken along line III-III in FIG. In FIG. 15 (A),
The main shifters 112 and 114 and the sub shifter 150 are shown by broken lines, and the light shielding part 120 is shown by solid lines. The feature of the structure of this embodiment is that the first and second phase shifters are used.
Although the phase shifters 112 and 114 and one type of sub-phase shifter 150 are provided and the structure is a three-shifter structure, which is common to the cases of Examples 7 to 13, one of the main shifters 112 and 114 is used. Sub-shifter 15 on both sides of
0 (150a, 150b) is provided. The phase amounts of the first and second phase shifters 112 and 114 for the above-mentioned directly transmitted light and the phase amounts of the sub-phase shifter 150 for the above-mentioned directly transmitted light are the same as those in the seventh to seventh embodiments.
The same as in the case of No. 13, and therefore, it is assumed that the phase relationship shown in FIG.

【0074】図15の(A)および(B)に示す実施例
では、図4に示した第1実施例の場合と同様に、マスク
基板110に遮光部120を一定の間隔をもって順次配
列し、これら遮光部120間の透明部に主シフタとサブ
シフタとを設けた構造となっている。また、好ましく
は、これら主シフタ112および114を、隣り合う遮
光部120間の透明部に交互に設ける。そして、この実
施例では、このサブシフタ150を、主シフタ112、
または、114の両側に2分して(150,150b)
設ける。図15の(A)および(B)に示す実施例で
は、サブシフタ150を第1位相差シフタ112と組み
合わせて設けている。
In the embodiment shown in FIGS. 15A and 15B, as in the case of the first embodiment shown in FIG. 4, the light shielding portions 120 are sequentially arranged on the mask substrate 110 at regular intervals, The structure is such that a main shifter and a sub shifter are provided in the transparent portion between these light shielding portions 120. Further, preferably, the main shifters 112 and 114 are alternately provided in the transparent portion between the adjacent light shielding portions 120. In this embodiment, the sub shifter 150 is replaced with the main shifter 112,
Or, divide it on both sides of 114 (150, 150b)
Set up. In the embodiment shown in FIGS. 15A and 15B, the sub shifter 150 is provided in combination with the first phase difference shifter 112.

【0075】この構造の位相差マスク100を用いた場
合の結像特性につき説明する。マスク100に光を投射
すると、既に説明したように、隣り合う透明部の第1お
よび第2位相シフタ112および114を透過した投射
光が互いに干渉し合う。隣り合う透明部に設けた第1お
よび第2位相シフタ112および114間の位相差は実
質的に180°であるので、隣り合う透明部間での投射
光の位相差は180°となる。従って、遮光部の光強度
が大きく低下し、そのため、コントラストの高い転写像
が得られる。
Imaging characteristics when the retardation mask 100 having this structure is used will be described. When the light is projected onto the mask 100, the projection lights transmitted through the first and second phase shifters 112 and 114 of the adjacent transparent portions interfere with each other, as described above. Since the phase difference between the first and second phase shifters 112 and 114 provided on the adjacent transparent portions is substantially 180 °, the phase difference of the projection light between the adjacent transparent portions is 180 °. Therefore, the light intensity of the light-shielding portion is greatly reduced, so that a transferred image with high contrast can be obtained.

【0076】さらに、この発明の位相差マスク構造で
は、これら主シフタ112の両側に、サブシフタ130
を透過した光の干渉が加わって、これらの各シフタを透
過した光が相互に干渉し合う。このように、このマスク
構造では、180°以外の位相による光干渉を生じさせ
るため、このサブマスクの干渉効果が主マスクの干渉効
果に加わり、そのため、通常の露光法での焦点位置から
ずれた位置に最良結像位置を得ることが出来、その結像
面において最大光強度および最大コントラストを得るこ
とが出来る。従って、マスクパターンの隣り合う透明部
間での光強度を変えることが出来る。
Further, in the retardation mask structure of the present invention, the sub shifters 130 are provided on both sides of the main shifter 112.
The interference of the light that has passed through is added, and the lights that have passed through these shifters interfere with each other. As described above, in this mask structure, since the optical interference is caused by a phase other than 180 °, the interference effect of this sub-mask is added to the interference effect of the main mask, and therefore, the position deviated from the focus position in the normal exposure method is used. The best image forming position can be obtained, and the maximum light intensity and the maximum contrast can be obtained on the image forming surface. Therefore, the light intensity between adjacent transparent portions of the mask pattern can be changed.

【0077】以下、この点につき、さらに具体的に説明
する。図15の(A)および(B)のマスク構造におい
て、遮光部120をクロムの蒸着膜で形成する。その配
列方向のパターン幅を1.0μmとし、隣接する遮光部
120間の離間距離を1.5μmとし、膜厚を1000
A°とする。第1位相シフタ112を、スパッタリング
で形成したSiO(二酸化シリコン)膜とし、その膜
厚を2000A°にして、直接透過光との位相差を90
°とする。また、第2位相シフタ114も、第1位相シ
フタと同様にスパッタリングで形成したSiO(二酸
化シリコン)膜とし、その膜厚を6000A°程度とし
て位相量を270°とし、透明部の1.5μmの幅全体
に設ける。サブ位相シフタ150aおよび150bをS
iO(二酸化シリコン)膜で形成し、遮光パターン1
20の配列方向の幅をそれぞれ0.25μmとして1つ
の透明部で占める全体の幅を0,5μmとする。また、
サブシフタ150の膜厚をそれぞれ4000A°程度と
して、それぞれ180°の位相量を与えるようにする。
従って、第1位相シフタ112の、遮光部120間に形
成される実質的な幅は、1.0μmとなっている。
This point will be described more specifically below. In the mask structure of FIGS. 15A and 15B, the light shielding portion 120 is formed of a chromium vapor deposition film. The pattern width in the arrangement direction is 1.0 μm, the distance between the adjacent light shields 120 is 1.5 μm, and the film thickness is 1000 μm.
Set to A °. The first phase shifter 112 is a SiO 2 (silicon dioxide) film formed by sputtering, the film thickness thereof is 2000 A °, and the phase difference with the direct transmitted light is 90.
Let be °. The second phase shifter 114 is also a SiO 2 (silicon dioxide) film formed by sputtering similarly to the first phase shifter, and its film thickness is about 6000 A ° and the phase amount is 270 °, and the transparent portion has a thickness of 1.5 μm. Provide the entire width of. S the sub phase shifters 150a and 150b
iO 2 (silicon dioxide) film, light-shielding pattern 1
The width of each of the 20 in the array direction is set to 0.25 μm, and the entire width occupied by one transparent portion is set to 0.5 μm. Also,
The film thickness of each sub-shifter 150 is set to about 4000 A ° so as to give a phase amount of 180 °.
Therefore, the substantial width of the first phase shifter 112 formed between the light shields 120 is 1.0 μm.

【0078】このような位相差マスクを、実施例1およ
び7の場合につき既に説明したと同様に、開口数(N
A)が0.50およびびが0.50の、i線を用いる1
/5縮小光学系でマスクパターンを投射したときの、光
強度分布の実験データの一部分を図16の(A)および
(B)に示す。これらの図において、横軸は、図15の
(A)および(B)のC−C線を中心として、左右にマ
スクパターンの配列方向に対応する方向の光投射パター
ン位置を採ってあり、縦軸は、光強度を示している。図
16の(A)は焦点位置がマイナス(−)側にずれた場
合の光強度変化を示し、(B)図は、焦点位置がプラス
(+)側にずれた場合の光強度変化を示している。図1
6の(A)中、太い曲線aは、比較のために示した通常
の露光法による、焦点位置ずれが無い場合の位置におけ
る光強度プロファイルを示す。破線曲線bは、焦点位置
が−側に(光学系から近くなる方向に)0.5μmだけ
ずれた位置での光強度プロファイルである。また、細い
曲線cは焦点位置が−側に1.0μmずれた位置での光
強度プロファイルである。この図16の(A)から理解
出来るように、第2位相差シフタ114の部分に対応す
る光投射パターンの光強度は、通像の露光法での結像面
よりもマイナス(−)側で最大の光強度分布が得られる
が、これに隣り合う第1位相差シフタ112とサブ位相
差シフタ150との組み合わせからなるシフタ群の部分
に対応する光投射パターンの光強度はやや低下している
ことがわかる。
Such a phase difference mask is provided with a numerical aperture (N) in the same manner as that described in the first and seventh embodiments.
A) with 0.50 and 0.50 with i line 1
16A and 16B show a part of the experimental data of the light intensity distribution when the mask pattern is projected by the / 5 reduction optical system. In these figures, the horizontal axis represents the light projection pattern position in the direction corresponding to the arrangement direction of the mask patterns on the left and right with the CC line in FIGS. 15A and 15B as the center, and the vertical axis. The axis shows the light intensity. 16A shows a change in the light intensity when the focus position is shifted to the minus (−) side, and FIG. 16B shows a change in the light intensity when the focus position is shifted to the plus (+) side. ing. Figure 1
In (A) of 6, a thick curve a shows a light intensity profile at a position when there is no focus position shift by the normal exposure method shown for comparison. A broken line curve b is a light intensity profile at a position where the focal position is deviated to the − side (in the direction closer to the optical system) by 0.5 μm. Further, a thin curve c is a light intensity profile at a position where the focus position is shifted to the − side by 1.0 μm. As can be understood from FIG. 16A, the light intensity of the light projection pattern corresponding to the portion of the second phase difference shifter 114 is on the minus (−) side of the image plane in the image passing exposure method. Although the maximum light intensity distribution is obtained, the light intensity of the light projection pattern corresponding to the portion of the shifter group formed by the combination of the first phase difference shifter 112 and the sub phase difference shifter 150 adjacent to this is slightly lowered. I understand.

【0079】一方、図16の(B)中、太い曲線aは、
比較のために示した通常の露光法による、焦点位置ずれ
が無い場合の位置における光強度プロファイルを示す。
また、破線曲線dは、焦点位置がプラス(+)側に(光
学系から遠くなる方向に)0.5μmだけずれた位置で
の光強度プロファイルである。また、細い曲線eは焦点
位置がプラス(+)側に1.0μmずれた位置での光強
度プロファイルである。この図から理解出来るように、
焦点位置を+側にずらした位置では、第2位相差シフタ
114の部分に対応する光投射パターンの光強度は、通
常の露光法での結像面よりも+0.5μmおよび+1.
0μmずれた時の最大の光強度分布が低下するが、これ
に隣り合う第1位相差シフタ112とサブ位相差シフタ
150との組み合わせからなるシフタ群の部分に対応す
る光投射パターンの光強度は通常の露光法の場合とほぼ
同程度であることがわかる。また、いずれの場合も、感
光層の露光に必要とされる60%以上の光強度が得られ
ていることがわかる。このような特性を利用して、位相
差露光法領域でのマスク構造を、順次の遮光部120間
の各透明部毎に、最大コントラストの像面の位置を変え
るように予め設計出来る。そして、この位相差マスク
を、プラス側(縮小投影光学系から遠くなる方向)およ
びマイナス側(縮小投影光学系に近くなる方向)に最良
結像面が出来るようにして使用すれば良い。
On the other hand, in FIG. 16B, the thick curve a is
The light intensity profile in the position when there is no focus position shift by the normal exposure method shown for comparison is shown.
Further, a broken line curve d is a light intensity profile at a position where the focal point position is deviated to the plus (+) side by 0.5 μm (away from the optical system). Further, a thin curve e is a light intensity profile at a position where the focal position is deviated to the plus (+) side by 1.0 μm. As you can see from this figure,
At the position where the focal position is shifted to the + side, the light intensity of the light projection pattern corresponding to the portion of the second phase difference shifter 114 is +0.5 μm and +1.
The maximum light intensity distribution when it is deviated by 0 μm is reduced. It can be seen that it is almost the same as in the case of the normal exposure method. Further, it can be seen that in each case, the light intensity of 60% or more required for exposing the photosensitive layer was obtained. By utilizing such characteristics, the mask structure in the phase difference exposure method region can be designed in advance so as to change the position of the image surface having the maximum contrast for each transparent portion between the successive light shielding portions 120. Then, this phase difference mask may be used so that the best image plane can be formed on the plus side (the direction away from the reduction projection optical system) and the minus side (the direction closer to the reduction projection optical system).

【0080】図17の(A)および(B)は、上述した
実施例14のマスク構造の位相差マスクを用いた露光法
でパターニングする場合の説明図である。この(A)図
は、この実施例の位相差マスクによる光強度分布を示す
図である。横軸は、位相差マスクのシフタの配列方向に
対応する投影光のパターン位置を示し、縦軸は、光強度
を示す。また、この(B)は、図13の(B)に示した
と同様な図であり、段差を有するウエハに、この投影パ
ターンで露光および現像して得られた状態を示す断面図
であり、基板140上面に、部分的に、下部配線142
を形成し、この下部配線142を含む全面に、中間絶縁
膜144を形成しておく。この中間絶縁膜144の上側
に上部配線を形成するための金属層等の導電層145を
設けておく。この導電層145の表面は、凹凸面とな
り、その凹凸の下面と上面との段差を例えば約1μmと
する。この導電層145の上に感光層例えばレジスト層
を設け、表面に段差を有するレジスト層に対して、この
位相差マスクを用いて位相差露光法を実行する。
FIGS. 17A and 17B are explanatory views of patterning by the exposure method using the retardation mask having the mask structure of the above-described fourteenth embodiment. This (A) figure is a figure which shows the light intensity distribution by the phase difference mask of this Example. The horizontal axis represents the pattern position of the projection light corresponding to the array direction of the shifters of the phase difference mask, and the vertical axis represents the light intensity. 13B is a cross-sectional view showing a state similar to that shown in FIG. 13B, showing a state obtained by exposing and developing a wafer having steps with this projection pattern, The lower wiring 142 is partially formed on the upper surface of 140.
Then, an intermediate insulating film 144 is formed on the entire surface including the lower wiring 142. A conductive layer 145 such as a metal layer for forming an upper wiring is provided above the intermediate insulating film 144. The surface of the conductive layer 145 becomes an uneven surface, and the step between the lower surface and the upper surface of the uneven surface is, for example, about 1 μm. A photosensitive layer such as a resist layer is provided on the conductive layer 145, and a phase difference exposure method is performed on the resist layer having a step on the surface by using this phase difference mask.

【0081】図17の(A)において、領域Q3はシフ
タ群(112、150)による投影光のパターン領域
で、光強度分布は曲線q3となる。また、領域Q4は第
2位相差シフタ144による投影光のパターン領域で、
光強度分布は曲線q4となる。シフタ群(112,15
0)による最大光強度(曲線dおよびq3)は、通常の
露光法における結像位置から、プラス(+)側に0.5
μmずれた位置で得られ、また、第2位相差シフタ14
4による最大光強度(曲線bおよびq4)は、マイナス
(−)側に0.5μmずれた位置で得られる。従って、
この場合にも、1/5縮小投影光学系とウエハ面との間
の距離を調整して、通常の露光法における結像面を、レ
ジスト層の段差の上下の面の適当な中間位置に合わせ
る。このようにすれば、レジスト層の段差の下側層は、
シフタ群(112、150)による最大光強度で露光さ
れ、また、段差の上側層は、第2位相差シフタ144に
よる最大光強度で露光される。従って、レジスト層は凹
凸があっても、凹凸の上下層とも最適な光強度で感光す
ることとなる。続いて、感光済のレジストを、通常の技
術に従って、適当に現像してパターニングを行ない、レ
ジストパターン148aおよび148bを形成すること
が出来る。このように、この発明の位相差マスクを用い
た位相差露光によれば、段差のあるレジスト層に対し
て、一枚の位相差マスクを用いて、同時露光することが
出来、しかも、そのパターンの寸法制御も、従来より
も、大幅に向上し、高精度でパターン形成が可能とな
る。
In FIG. 17A, a region Q3 is a pattern region of the projection light by the shifter group (112, 150), and the light intensity distribution is a curve q3. The area Q4 is a pattern area of the projection light by the second phase difference shifter 144,
The light intensity distribution becomes a curve q4. Shifter group (112, 15
0), the maximum light intensity (curves d and q3) is 0.5 on the plus (+) side from the imaging position in the normal exposure method.
The second phase difference shifter 14 is obtained at a position shifted by μm.
The maximum light intensity according to 4 (curves b and q4) is obtained at a position shifted by 0.5 μm to the minus (−) side. Therefore,
Also in this case, the distance between the ⅕ reduction projection optical system and the wafer surface is adjusted so that the image forming surface in the normal exposure method is adjusted to an appropriate intermediate position between the upper and lower surfaces of the step of the resist layer. . In this way, the lower layer of the step of the resist layer is
The shifter group (112, 150) is exposed with the maximum light intensity, and the upper layer of the step is exposed with the maximum light intensity by the second phase difference shifter 144. Therefore, even if the resist layer has irregularities, the upper and lower layers of the irregularities are exposed with optimum light intensity. Then, the exposed resist can be appropriately developed and patterned according to a usual technique to form resist patterns 148a and 148b. As described above, according to the phase difference exposure using the phase difference mask of the present invention, it is possible to simultaneously expose a resist layer having a step difference using a single phase difference mask, and further, to form the pattern thereof. The dimensional control of is also significantly improved as compared with the conventional one, and the pattern can be formed with high accuracy.

【0082】[実施例15]上述した実施例14では、
第1位相差シフタ112の両側にのみサブシフタ150
を設けた例につき説明したが、そのようにする代わり
に、第2位相差シフタ114の両側にのみサブ位相差シ
フタ150(150a,150b)を設ける構造とする
ことも出来る。そのような構造を図18の(A)に示
す。このように構成しても、上述したこの発明の作用効
果を達成することが出来る。
[Embodiment 15] In Embodiment 14 described above,
The sub shifters 150 are provided only on both sides of the first phase difference shifter 112.
The example in which the sub phase difference shifter 150 (150a, 150b) is provided only on both sides of the second phase difference shifter 114 may be adopted instead of the above. Such a structure is shown in FIG. Even with this configuration, the above-described effects of the present invention can be achieved.

【0083】[実施例16]上述した実施例14および
15の位相差マスク構造では、位相差露光法領域に遮光
部120を設けた例につき説明したが、この発明の位相
差マスクの場合には、この領域に遮光部120を設けな
い、実施例14に用いた、各シフタ112、114およ
び150からなる3シフタ構造として形成しても良い。
この実施例の構造を図18の(B)に示す。しかし、こ
れらシフタの組み合わせ方法は設計に応じて適切に行な
えば良い。図18の(B)で示す構成例では、主シフタ
112の中央にサブシフタ150を配設するしている。
従って、この場合には、第1および第2位相シフタ11
2および114を互いに交互に隣接させて配列し、第1
位相シフタ112aと112bとの間にサブ位相シフタ
150を設けた構造である。この構造であっても3シフ
タ構造の作用効果を達成することが出来る。
[Embodiment 16] In the retardation mask structures of Embodiments 14 and 15 described above, an example in which the light shielding portion 120 is provided in the phase difference exposure method area has been described, but in the case of the retardation mask of the present invention, The light-shielding portion 120 may not be provided in this region, and the light-shielding portion 120 may be formed as a three-shifter structure including the shifters 112, 114 and 150 used in the fourteenth embodiment.
The structure of this embodiment is shown in FIG. However, the method of combining these shifters may be appropriately performed according to the design. In the configuration example shown in FIG. 18B, the sub shifter 150 is arranged at the center of the main shifter 112.
Therefore, in this case, the first and second phase shifters 11
2 and 114 are arranged alternately adjacent to each other, the first
The sub phase shifter 150 is provided between the phase shifters 112a and 112b. Even with this structure, the effect of the three-shifter structure can be achieved.

【0084】[実施例17]上述した実施例14および
15の3シフタ構造の位相差マスクでは、いずれかの主
シフタ122または144を中央部に挟むようにしてサ
ブシフタ150(150a,150b)を設けた構造と
なっているが、そのように構成する代わりに、主シフタ
112および114のいずれか一方の中間にサブシフタ
150(150a,150b)配置する構造としても、
3シフタ構造の作用効果を達成することが出来る。図1
9の(A)に示す位相差マスクは、図15の(A)およ
び(B)で説明した実施例14の場合と同様に、遮光部
120を設け、順次の遮光部120間のある透明部に、
第2位相シフタ114a、サブシフタ150および第2
位相シフタ114bとからなるシフタ群を設け、順次の
隣の透明部には、第1位相差シフタ112のみを設けた
構造となっている。この構造であると、隣接する透明部
に対応するマスクパターン毎に、それぞれの最良結像面
をウエハ面に対して、上下方向にずらすことができる。
そして、この構造であっても、上述の実施例と同様に、
3シフタ構造の作用効果を達成することが出来る。
[Embodiment 17] In the retardation mask of the three-shifter structure of Embodiments 14 and 15 described above, the sub-shifter 150 (150a, 150b) is provided so that any one of the main shifters 122 or 144 is sandwiched in the central portion. However, instead of having such a configuration, a structure in which the sub shifter 150 (150a, 150b) is arranged in the middle of either one of the main shifters 112 and 114,
The effect of the 3-shifter structure can be achieved. Figure 1
In the retardation mask shown in FIG. 9A, the light shielding portion 120 is provided and the transparent portions between the light shielding portions 120 are provided in the same manner as in the case of the fourteenth embodiment described in FIGS. 15A and 15B. To
The second phase shifter 114a, the sub shifter 150, and the second
A structure is provided in which a shifter group including the phase shifter 114b is provided, and only the first phase difference shifter 112 is provided in the sequentially adjacent transparent portions. With this structure, it is possible to shift the best image forming planes vertically with respect to the wafer surface for each mask pattern corresponding to the adjacent transparent portion.
And even with this structure, as in the above-described embodiment,
The effect of the 3-shifter structure can be achieved.

【0085】[実施例18]実施例17では、第2位相
シフタ114の中間のみにサブシフタ150を設けた
が、第1位相シフタ114の中間のみにサブシフタ15
0を設けた構造としても良い。この実施例の構造を、図
19の(B)に示す。この構造であると、隣接する透明
部に対応するマスクパターン毎に、それぞれの最良結像
面をウエハ面に対して、上下方向にずらすことがでい
る。そして、この構造であっても、上述した実施例と同
様に、3シフタ構造の作用効果を達成することが出来
る。
[Embodiment 18] In Embodiment 17, the sub shifter 150 is provided only in the middle of the second phase shifter 114, but the sub shifter 15 is provided only in the middle of the first phase shifter 114.
A structure in which 0 is provided may be used. The structure of this embodiment is shown in FIG. With this structure, it is possible to shift the best image forming planes vertically with respect to the wafer surface for each mask pattern corresponding to the adjacent transparent portion. Even with this structure, it is possible to achieve the operational effects of the three-shifter structure as in the above-described embodiment.

【0086】[実施例19]上述した実施例14〜18
の位相差マスクにおいて、サブ位相シフタ150を直接
透過光との相対位相差を180°としたが、360°の
相対位相差となるサブ位相シフタを用いても良い。この
ためには、サブシフタ130の膜厚を変えれば良い。こ
の位相差マスクの場合であっても、実施例14〜18の
場合と同様に、ホトマスクの位相差露光法領域での最良
結像面の位置を、通常の露光法における最良結像面に対
して所望の位置にずらす構造とすることが出来る。な
お、これらの構造は、図15の(A)、図18の(A)
および(B)、図の19の(A)および(B)に示した
構造で、サブシフタ130の位相差を180°から36
0°に変えるのみであるので、この実施例の各構造の図
示は、省略する。なお、この場合にも最大許容誤差を±
10°とするのが良い。
[Embodiment 19] Embodiments 14 to 18 described above.
In the above phase difference mask, the sub-phase shifter 150 has a relative phase difference of 180 ° with the directly transmitted light, but a sub-phase shifter having a relative phase difference of 360 ° may be used. For this purpose, the film thickness of the sub shifter 130 may be changed. Even in the case of this phase difference mask, the position of the best image forming surface in the phase difference exposure method region of the photomask is set to the best image forming surface in the normal exposure method as in the case of Examples 14 to 18. The structure can be shifted to a desired position. Note that these structures are shown in FIG. 15 (A) and FIG. 18 (A).
And (B) and the structure shown in (A) and (B) of FIG.
Since it is only changed to 0 °, the illustration of each structure of this embodiment is omitted. Even in this case, the maximum allowable error is ±
It is good to set it to 10 °.

【0087】[実施例20]また、マスク基板110へ
設けた遮光部の間隔を一定とせずに所要に応じて変えて
おき、主シフタ112および114の相対位相差(膜
厚)を一定とし、また、サブシフタの幅と相対位相差
(膜厚)を一定としておいて、それぞれ主シフタ112
および114の全部または所要の一部分の幅を適当に変
えた構成とすることによって、各マスクパターンの最良
結像面の位置を、ウエハの段差に合わせて設定すること
も出来る。この場合の位相差マスク構造の一例を図20
に示す。第1位相差シフタ112c,112d,112
eの幅をそれぞれ変え、また、第2位相差シフタ114
c,114d,114eの幅をそれぞれ変えてある。
[Embodiment 20] Further, the intervals of the light-shielding portions provided on the mask substrate 110 are not made constant but are changed as required, and the relative phase difference (film thickness) of the main shifters 112 and 114 is made constant, Further, the width of the sub shifter and the relative phase difference (film thickness) are kept constant, and the main shifter 112 is
It is also possible to set the position of the best image forming surface of each mask pattern according to the step of the wafer by appropriately changing the width of all or a required part of 114 and 114. An example of the retardation mask structure in this case is shown in FIG.
Shown in. First phase difference shifters 112c, 112d, 112
The width of e is changed, and the second phase difference shifter 114
The widths of c, 114d and 114e are changed.

【0088】[実施例21]上述した実施例14〜20
においては、サブシフタを、主シフタの中間また両側
に、サブシフタおよび主シフタの配列方向と直交する方
向のそれぞれの長さを同一の長さとして、設けた例につ
き説明したが、サブシフタは、ドット型パターンとして
も良い。この場合の一構成例を図22の(A)および
(B)に示す。図(A)は断面図であり、図(B)は要
部平面図である。この実施例では、隣り合う第2位相シ
フタ114中に、ドット型パターン160および162
を交互に配設して設けた構造としている。このドット型
サブシフタは、その平面的形状は、上述した例に限定さ
れないと共に、上述した実施例14〜20の主シフタと
任意適当に組み合わせて設けても良い。この構造の場合
でも、3シフタ構造の上述した作用効果を発揮すること
が出来る。
[Embodiment 21] Embodiments 14 to 20 described above
In the above, the example in which the sub-shifter is provided in the middle or both sides of the main shifter with the same length in the direction orthogonal to the arrangement direction of the sub-shifter and the main shifter has been described. It may be a pattern. An example of the configuration in this case is shown in FIGS. FIG. 1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is a plan view of relevant parts. In this embodiment, the dot type patterns 160 and 162 are provided in the adjacent second phase shifters 114.
Are alternately arranged. The planar shape of this dot type sub shifter is not limited to the above-mentioned example, and may be provided in any suitable combination with the main shifter of Examples 14 to 20 described above. Even in the case of this structure, it is possible to exhibit the above-described effects of the three-shifter structure.

【0089】[実施例22]また、上述した実施例14
〜22においては、サブ位相シフタ150がシフトする
位相量を(180°±10°)とするか(360°±1
0°)としたが、このサブ位相シフタ150を透過した
サブ位相シフト光には、前述の直接透過光に対し(0°
±10°)から(180°±10°)までの範囲内の、
+側または−側へのいずれかの方向への任意適当な量
(但し、0°は除くのが好ましい。)の位相差を与える
位相シフタとして構成しても良い。その構成例を図21
の断面図にで示す。この位相差シフタの構造によれば、
主シフタ112および114の相対位相差および幅はそ
れぞれ一定としておき、かつ、サブシフタ150aおよ
び150bの幅を一定とするが、全てのサブシフタ或い
は一部のサブシフタについ、相対位相差(膜厚)を変え
た構造となっている。膜厚の異なるサブシフタをそれぞ
れ150c,150d,150e,150fで示す。こ
の構成であっても、上述した各実施例の場合と同様に、
最良結像面をウエハの凹凸面に合わせて、ウエハに対し
て上下方向に移動させることが出来る。
[Embodiment 22] In addition, Embodiment 14 described above
22 to 22, the phase amount shifted by the sub-phase shifter 150 is (180 ° ± 10 °) (360 ° ± 1)
However, the sub-phase shift light transmitted through the sub-phase shifter 150 is (0 °) different from the direct transmission light described above.
Within the range of (± 10 °) to (180 ° ± 10 °),
The phase shifter may be configured to provide a phase difference of any appropriate amount (however, preferably 0 ° is excluded) in either the + side or the − side. An example of the configuration is shown in FIG.
In the cross-sectional view of. According to the structure of this phase difference shifter,
The relative phase difference and width of the main shifters 112 and 114 are kept constant, and the widths of the sub shifters 150a and 150b are kept constant. It has a different structure. Sub-shifters having different film thicknesses are indicated by 150c, 150d, 150e and 150f, respectively. Even with this configuration, as in the case of each of the above-described embodiments,
The best image plane can be moved in the vertical direction with respect to the wafer so as to match the uneven surface of the wafer.

【0090】[他の実施例]この発明は上述した実施例
にのみ限定されるものでは無く、多くの変形および変更
を行ない得ることは等業者に明らかである。例えば、上
述した各実施例の構成を所要に応じて任意適当に組み合
わせて、ホトマスクの位相差露光法領域のマスクパター
ンを構成しても良い。また、この発明の位相差マスク
は、上述したこの発明の実施例のマスク構造と従来のマ
スク構造とを同一のマスク基板に設けて構成しても良
い。そして、主シフタとサブシフタとをどのように組み
合わせるかは、パターンを形成すべきウエハの段差の位
置、段差面の凹凸の高さ等の状態によることは明らかで
ある。また、主シフタおよびサブシフタの平面的形状
は、形成すべきパターンの平面的形状に依存することは
明らかである。また、主シフタおよびまたはサブシフタ
の材料は、上述した二酸化シリコン以外の透光性材料で
形成することが出来る。また、主シフタおよびサブシフ
タによる位相シフトをそれぞれの膜厚を変えて行なうこ
とはもとより、それぞれの屈折率を個別に変えて各シフ
タを形成して行なうようにしても良い。
[Other Embodiments] It is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many modifications and changes can be made. For example, the mask patterns of the phase difference exposure method area of the photomask may be formed by arbitrarily and appropriately combining the configurations of the above-described embodiments. Further, the retardation mask of the present invention may be configured by providing the mask structure of the above-described embodiment of the present invention and the conventional mask structure on the same mask substrate. It is obvious that how to combine the main shifter and the sub shifter depends on the position of the step of the wafer on which the pattern is to be formed, the height of the unevenness of the step surface, and the like. Further, it is clear that the planar shape of the main shifter and the sub shifter depends on the planar shape of the pattern to be formed. The material of the main shifter and / or the sub-shifter can be formed of a translucent material other than the above-mentioned silicon dioxide. Further, the phase shift by the main shifter and the sub shifter may be performed by changing the respective film thicknesses, or by forming the shifters by individually changing the respective refractive indexes.

【0091】[0091]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の位相差マスクの構造によれば、マスク基板の位
相差露光法領域に、位相差マスクに体する投射光のコン
トラストを増加させるための第1および第2位相シフタ
と、この投射光の結像位置を決める第1および第2サブ
位相シフタの両者またはいずれか一方とを、互いに、任
意好適な組み合わせで設けている。従って、パターンを
形成しようとするウエハの段差の位置および高さに応じ
て、これら主シフタとサブシシフタとの組み合わせを定
めて配設することにより、感光層の段差の上層および下
層に対して最良結像面をもたらすようにすることが出来
る。従って、この発明の位相差マスクを用いて、感光層
を同時露光することによって、段差のある感光層の上層
および下層を、最適な光強度およびコントラストで、感
光出来る。従って、段差を有するウエハに高精度でパタ
ーニングすることが出来る。
As is apparent from the above description, according to the structure of the phase difference mask of the present invention, the contrast of the projection light which is reflected by the phase difference mask is increased in the phase difference exposure method region of the mask substrate. The first and second phase shifters and the first and / or second sub-phase shifters that determine the image formation position of the projected light are provided in any suitable combination. Therefore, by arranging and arranging the combination of the main shifter and the sub shifter in accordance with the position and height of the step difference of the wafer on which the pattern is to be formed, the best connection to the upper and lower layers of the step difference of the photosensitive layer is achieved. It can be brought to the image plane. Therefore, by simultaneously exposing the photosensitive layer using the retardation mask of the present invention, the upper and lower layers of the photosensitive layer having a step can be exposed with optimum light intensity and contrast. Therefore, a wafer having a step can be patterned with high accuracy.

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

【図1】この発明の位相差マスクの特徴の説明に供する
要部断面図を示す。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part for explaining the features of a phase difference mask of the present invention.

【図2】(A)〜(C)は、従来提案されている位相差
マスクの説明図である。
2A to 2C are explanatory views of a conventionally proposed retardation mask.

【図3】(A)〜(C)は、従来提案されている、通常
の露光法の説明図である。
3A to 3C are explanatory views of a conventional exposure method which has been conventionally proposed.

【図4】(A)および(B)は、この発明の第1実施例
の構造を示す断面図である。
4A and 4B are cross-sectional views showing the structure of the first embodiment of the present invention.

【図5】図4に示した構造の位相差マスクに設けた各シ
フタの位相量説明図である。
5 is an explanatory diagram of a phase amount of each shifter provided in the retardation mask having the structure shown in FIG.

【図6】図4に示した構造の位相差マスクを用いて縮小
光学系によって位相差露光を行なった場合の、焦点位置
ずれに対する光強度変化の説明に供する光強度分布図で
ある。
FIG. 6 is a light intensity distribution chart for explaining a change in light intensity with respect to a focus position shift when performing phase difference exposure by a reduction optical system using the phase difference mask having the structure shown in FIG.

【図7】図4に示した構造の位相差マスクを用いて露光
する場合の、焦点ずれとコントラストおよび最大光強度
との関係の説明図である。
7 is an explanatory diagram of the relationship between defocus, contrast, and maximum light intensity when exposure is performed using the phase difference mask having the structure shown in FIG.

【図8】(A)〜(C)は、この発明の位相差マスクの
他の実施例の構造をそれぞれ説明するための断面図であ
る。
8A to 8C are cross-sectional views for explaining the structure of another embodiment of the retardation mask of the present invention.

【図9】(A)および(B)は、この発明の位相差マス
クの他の実施例の構造をそれぞれ説明するための断面図
である。
9A and 9B are cross-sectional views for explaining the structure of another embodiment of the retardation mask of the present invention, respectively.

【図10】(A)〜(D)は、この発明の位相差マスク
の他の実施例の構造をそれぞれ説明するための断面図で
ある。
10A to 10D are cross-sectional views for respectively explaining the structure of another embodiment of the retardation mask of the present invention.

【図11】図10の(A)に示した位相差マスクに設け
た各シフタの位相量説明図である。
11 is an explanatory diagram of a phase amount of each shifter provided in the retardation mask shown in FIG. 10 (A).

【図12】(A)および(B)は、図10の(A)に示
した構造の位相差マスクを用いて縮小光学系によって位
相差露光を行なった場合の、焦点位置ずれに対する光強
度変化の説明に供する光強度分布図である。
12 (A) and 12 (B) are changes in light intensity with respect to a focal position shift when phase difference exposure is performed by a reduction optical system using the phase difference mask having the structure shown in FIG. 10 (A). FIG. 3 is a light intensity distribution diagram used for the explanation of FIG.

【図13】(A)および(B)は、図10の(A)の位
相差マスクを用いてい1/5縮小光学系で位相差露光を
行なって感光層のパターニングを実施する例を説明する
説明図である。
13 (A) and 13 (B) illustrate an example in which phase difference exposure is performed by a 1/5 reduction optical system using the phase difference mask of FIG. 10 (A) to pattern a photosensitive layer. FIG.

【図14】この発明の位相差マスクの他の実施例の構造
を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing the structure of another embodiment of the retardation mask of the present invention.

【図15】(A)および(B)は、この発明の他の実施
例の説明に供する要部平面図および断面図である。
15 (A) and 15 (B) are a plan view and a cross-sectional view of an essential part for explaining another embodiment of the present invention.

【図16】(A)および(B)は、図15の(A)およ
び(B)の構造の位相差マスクを用いて縮小光学系によ
って位相差露光を行なった場合の、焦点位置ずれに対す
る光強度変化の説明に供する光強度分布図である。
16 (A) and (B) are light with respect to a focal position shift when phase difference exposure is performed by a reduction optical system using the phase difference mask having the structure of (A) and (B) of FIG. It is a light intensity distribution chart for explaining the intensity change.

【図17】(A)および(B)は、図15の(A)およ
び(B)の位相差マスクを用いてい1/5縮小光学系で
位相差露光を行なって感光層のパターニングを実施する
例を説明する説明図である。
17A and 17B are patterning of a photosensitive layer by performing phase difference exposure with a 1/5 reduction optical system using the phase difference masks of FIGS. 15A and 15B. It is explanatory drawing explaining an example.

【図18】(A)および(B)は、この発明の他の実施
例の説明に供する断面図である。
18 (A) and (B) are sectional views for explaining another embodiment of the present invention.

【図19】(A)および(B)は、この発明の他の実施
例の説明に供する断面図である。
19 (A) and 19 (B) are cross-sectional views provided for explaining another embodiment of the present invention.

【図20】この発明の他の実施例の説明に供する断面図
である。
FIG. 20 is a cross-sectional view provided for explaining another embodiment of the present invention.

【図21】この発明の他の実施例の説明に供する断面図
である。
FIG. 21 is a cross-sectional view provided for explaining another embodiment of the present invention.

【図22】(A)および(B)は、この発明の他の実施
例の説明に供する断面図である。
22 (A) and (B) are sectional views for explaining another embodiment of the present invention.

【符号の説明】 100:位相差マスク、 102,10
4:通常の露光法領域 106:位相差露光法領域、 110:マス
ク基板 112(112a、112b)、122(122a,1
22b,122c,122d,122e,122f):
第1位相シフタ(主シフタ) 114(114a、114b)、124(124a,1
24b,124c):第2位相シフタ(主シフタ) 116(116a、116b):第1サブ位相シフタ
(サブシフタ) 118(118a、118b):第2サブ位相シフタ
(サブシフタ) 120:遮光層(遮光パターン) 130,132,134,150(150a,150
b):サブ位相シフタ(サブシフタ) 140:基板、 142:下部
配線 144:中間絶縁膜 146(146a,146b),148(148a,1
48b):レジストパターン
[Explanation of reference numerals] 100: phase difference mask, 102, 10
4: Normal exposure method area 106: Phase difference exposure method area, 110: Mask substrate 112 (112a, 112b), 122 (122a, 1)
22b, 122c, 122d, 122e, 122f):
First phase shifter (main shifter) 114 (114a, 114b), 124 (124a, 1)
24b, 124c): second phase shifter (main shifter) 116 (116a, 116b): first sub-phase shifter (sub-shifter) 118 (118a, 118b): second sub-phase shifter (sub-shifter) 120: light-shielding layer (light-shielding pattern) ) 130, 132, 134, 150 (150a, 150
b): Sub phase shifter (sub shifter) 140: Substrate, 142: Lower wiring 144: Intermediate insulating films 146 (146a, 146b), 148 (148a, 1)
48b): resist pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/027

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスク基板からの直接透過光の位相に対
して位相シフトさせた位相シフト光を用いて感光層を位
相差露光するに当たり、 前記位相シフト光を、第1および第2位相シフト光と、
第1および第2サブ位相シフト光とに分離し、 該位相シフト光の分離は、 (a)第1および第2位相シフト光には、前記直接透過
光に対して、互いに反対方向に、90°±10゜の範囲
内の適当な位相差を与え、 (b)前記第1および第2サブ位相シフト光のいずれか
一方を、前記直接透過光と同位相とし、かつ、他方に
は、該直接透過光に対しいずれかの方向に180°±1
0°の範囲内の適当な位相差を与えることにより行なう
ことを特徴とする位相差露光法。
1. When the photosensitive layer is subjected to phase difference exposure using phase-shifted light that is phase-shifted with respect to the phase of light directly transmitted from a mask substrate, the phase-shifted light is converted into first and second phase-shifted lights. When,
The first and second sub-phase-shifted lights are separated into: (a) the first and second phase-shifted lights are separated by 90 An appropriate phase difference within the range of ± 10 ° is provided, and (b) one of the first and second sub-phase-shifted lights has the same phase as the directly transmitted light, and the other has 180 ° ± 1 in either direction for direct transmitted light
A phase difference exposure method which is performed by giving an appropriate phase difference within a range of 0 °.
【請求項2】 マスク基板からの直接透過光の位相に対
して位相シフトさせた位相シフト光を用いて感光層を位
相差露光するに当たり、 前記位相シフト光を、第1および第2位相シフト光と、
第1および第2サブ位相シフト光とに分離し、 該位相シフト光の分離は、 (a)第1および第2位相シフト光には、前記直接透過
光に対して、互いに反対方向に、90°±10°の範囲
内の適当な位相差を与え、 (b)前記第1および第2サブ位相シフト光の両者を、
該直接透過光に対しいずれかの方向に180°±10°
の範囲内の適当な、同じ量だけの位相差を与えることに
より行なうことを特徴とする位相差露光法。
2. When the photosensitive layer is subjected to phase difference exposure using phase-shifted light that is phase-shifted with respect to the phase of the direct transmitted light from the mask substrate, the phase-shifted light is converted into first and second phase-shifted lights. When,
The first and second sub-phase-shifted lights are separated into: (a) the first and second phase-shifted lights are separated by 90 Giving an appropriate phase difference within a range of ± 10 °, and (b) both the first and second sub-phase-shifted lights,
180 ° ± 10 ° in either direction with respect to the direct transmitted light
The phase difference exposure method is performed by giving an appropriate phase difference of the same amount within the range.
【請求項3】 マスク基板からの直接透過光の位相に対
して位相シフトさせた位相シフト光を用いて感光層を位
相差露光するに当たり、 前記位相シフト光を、第1および第2位相シフト光と、
サブ位相シフト光とに分離し、 該位相シフト光の分離は、 (a)第1および第2位相シフト光には、前記直接透過
光に対して、互いに反対方向に、90°±10゜の範囲
内の適当な位相差を与え、 (b)前記サブ位相シフト光には、前記直接透過光に対
し前記第1および第2位相シフト光とは異なる量の位相
差を与えることにより行なうことを特徴とする位相差露
光法。
3. When the photosensitive layer is subjected to phase difference exposure using phase-shifted light that is phase-shifted with respect to the phase of direct transmitted light from the mask substrate, the phase-shifted light is converted into first and second phase-shifted lights. When,
The sub-phase-shifted light is separated into (a) the first and second phase-shifted lights are separated by 90 ° ± 10 ° in opposite directions to the directly transmitted light. An appropriate phase difference within the range is given, and (b) the sub-phase shift light is given a phase difference of an amount different from that of the first and second phase shift lights with respect to the direct transmission light. Characteristic phase difference exposure method.
【請求項4】 マスク基板と、このマスク基板にパター
ン状に形成した位相シフタとを少なくとも具えた位相差
マスクであって、この位相差マスクを投射光で感光層に
投射して該感光層を位相差露光するための位相差マスク
において、 前記位相シフタを、前記投射光のコントラストを増加さ
せるための第1および第2位相シフタと、これら第1お
よび第2位相シフタの両者またはいずれか一方と組み合
わせて用いられ、前記感光層対する前記投射光の結像位
置を決めるための1つまたは2つのサブ位相シフタとを
もって構成したことを特徴とする位相差マスク。
4. A phase difference mask comprising at least a mask substrate and a phase shifter formed in a pattern on the mask substrate, wherein the phase difference mask is projected onto the photosensitive layer with projection light to form the photosensitive layer. In a phase difference mask for performing phase difference exposure, the phase shifter includes first and second phase shifters for increasing the contrast of the projection light, and either or both of the first and second phase shifters. 2. A retardation mask which is used in combination with one or two sub-phase shifters for determining an image forming position of the projection light on the photosensitive layer.
【請求項5】 マスク基板と、このマスク基板にパター
ン状に設けた位相シフタとを少なくとも具え、前記マス
ク基板からの直接透過光の位相に対して位相差を与えた
位相シフト光を用いて感光層を位相差露光するための位
相差マスクにおいて、 (a)前記位相シフタとして、第1および第2位相シフ
タと、第1および第2サブ位相シフタとを具え、 (b)前記第1位相シフタは、これを透過した第1位相
シフト光に、前記直接透過光に対して、90°±10°
の範囲内の適当な位相差を与える位相シフタとして構成
してあり、 (c)第2位相シフタは、これを透過した第2位相シフ
ト光に、前記直接透過光に対して、270°±10°の
範囲内の適当な位相差を与える位相シフタとして構成し
てあり、 (d)前記第1サブ位相シフタは、これを透過した第1
サブ位相シフト光には、前記直接透過光に対し360゜
±10°の範囲内の適当な位相差を与える位相シフタと
して構成してあり、および (e)第2サブ位相シフタは、これを透過した第2サブ
位相シフト光には、直接透過光に対し180°±10゜
の範囲内の適当な量の位相差を与える位相シフタとして
構成してあることを特徴とする位相差マスク。
5. A photosensitizer using at least a mask substrate and a phase shifter provided in a pattern on the mask substrate, using a phase-shifted light having a phase difference with respect to a phase of light directly transmitted from the mask substrate. A phase difference mask for phase difference exposing a layer, comprising: (a) first and second phase shifters and first and second sub-phase shifters as the phase shifter, and (b) the first phase shifter. Is 90 ° ± 10 ° with respect to the directly transmitted light with respect to the first phase-shifted light transmitted therethrough.
Is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of (c), and (c) the second phase shifter transmits the second phase shift light to the direct transmission light by 270 ° ± 10. It is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of (°), and (d) the first sub-phase shifter transmits the first sub-phase shifter.
The sub phase shift light is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of 360 ° ± 10 ° to the directly transmitted light, and (e) the second sub phase shifter transmits the light. The phase difference mask, wherein the second sub-phase-shifted light is configured as a phase shifter that gives an appropriate amount of phase difference within a range of 180 ° ± 10 ° to the directly transmitted light.
【請求項6】請求項5に記載の位相差マスクにおいて、 (a)前記マスク基板に、パターン状に複数の遮光部を
順次に配列して設け、 (b)順次の連続する遮光部間の、隣り合う2つの透明
部の一方の透明部に、前記第1位相シフタと、該第1位
相シフタに挟まれて、該透明部の中央領域に配設された
前記第1サブ位相シフタとを設け、 (c)隣り合う2つの透明部の他方の透明部に、前記第
2位相シフタと、該第2位相シフタに挟まれて、該透明
部の中央領域に配設された前記第2サブ位相シフタとを
設けたことを特徴とする位相差マスク。
6. The retardation mask according to claim 5, wherein: (a) a plurality of light-shielding portions are sequentially arranged in a pattern on the mask substrate, and (b) between successive light-shielding portions. , The first phase shifter and the first sub-phase shifter disposed in the central region of the transparent portion sandwiched by the first phase shifter in one of the transparent portions of two adjacent transparent portions. And (c) the second phase shifter on the other transparent portion of the two adjacent transparent portions, and the second sub disposed between the second phase shifters and disposed in the central region of the transparent portion. A phase difference mask provided with a phase shifter.
【請求項7】 請求項5に記載の位相差マスクにおい
て、 (a)前記マスク基板に、前記第1位相シフタと第2位
相シフタとを交互に隣接させて配列して設け、 (b)該第1位相シフタの中央部に前記第1サブ位相シ
フタを設け、 (c)該第2位相シフタの中央部に前記第2サブ位相シ
フタを設けたことを特徴とする位相差マスク。
7. The retardation mask according to claim 5, wherein (a) the mask substrate is provided with the first phase shifter and the second phase shifter alternately adjacent to each other, and (b) A phase difference mask characterized in that the first sub-phase shifter is provided in the center of the first phase shifter, and (c) the second sub-phase shifter is provided in the center of the second phase shifter.
【請求項8】 請求項6または7に記載の位相差マスク
において、前記第1サブ位相シフタと第2サブ位相シフ
タとを互いに入れ替えた構造としたことを特徴とする位
相差マスク。
8. The retardation mask according to claim 6, wherein the first sub-phase shifter and the second sub-phase shifter are replaced with each other.
【請求項9】 請求項5に記載の位相差マスクにおい
て、 (a)前記第1および第2位相シフタの、その順次の配
列方向に沿った方向に取ったパターン幅を同一幅とし、 (b)前記第1および第2サブ位相シフタの、前記配列
方向に沿った方向に取ったパターン幅を異なる幅とした
ことを特徴とする位相差マスク。
9. The retardation mask according to claim 5, wherein: (a) the pattern widths of the first and second phase shifters taken in the direction along the sequential arrangement direction are the same width; ) A retardation mask, wherein the pattern widths of the first and second sub-phase shifters taken in the direction along the arrangement direction are different.
【請求項10】 請求項5に記載の位相差マスクにおい
て、 (a)前記第1および第2サブ位相シフタの、前記配列
方向に沿った方向に取ったパターン幅を同一幅とし、 (b)前記第1および第2サブ位相シフト光の相対位相
差を180゜±10°の範囲内の適当な値に保持し、 (C)前記第1および第2サブ位相シフタの高さを異な
る高さとしたことを特徴とする位相差マスク。
10. The retardation mask according to claim 5, wherein (a) the pattern widths of the first and second sub-phase shifters taken in the direction along the arrangement direction are the same width, and (b) The relative phase difference between the first and second sub-phase shift lights is maintained at an appropriate value within a range of 180 ° ± 10 °, and (C) the heights of the first and second sub-phase shifters are different from each other. A phase difference mask characterized in that
【請求項11】 マスク基板と、このマスク基板にパタ
ーン状に設けた位相シフタとを少なくとも具え、前記マ
スク基板からの直接透過光の位相に対して位相差を与え
た位相シフト光を用いて感光層を位相差露光するための
位相差マスクにおいて、 (a)前記位相シフタとして、第1および第2位相シフ
タと、サブ位相シフタとを具え、 (b)前記第1位相シフタは、これを透過した第1位相
シフト光に、前記直接透過光に対して、90゜±10°
の範囲内の適当な位相差を与える位相シフタとして構成
してあり、 (c)第2位相シフタは、これを透過した第2位相シフ
ト光に、前記直接透過光に対して、270゜±10゜の
範囲内の適当な位相差を与える位相シフタとして構成し
てあり、 (d)前記サブ位相シフタは、これを透過したサブ位相
シフト光には、直接透過光に対し(180°±10°)
または(360゜±10゜)の範囲内の適当な量の位相
差を与える位相シフタとして構成してあることを特徴と
する位相差マスク。
11. A photosensitizer using at least a mask substrate and a phase shifter provided in a pattern on the mask substrate, using phase-shifted light having a phase difference with respect to the phase of light directly transmitted from the mask substrate. A phase difference mask for phase difference exposing a layer, comprising: (a) first and second phase shifters and a sub phase shifter as the phase shifter, and (b) the first phase shifter transmits the phase shifter. The first phase-shifted light is 90 ° ± 10 ° with respect to the directly transmitted light.
(C) The second phase shifter provides the second phase shift light transmitted through the second phase shifter with 270 ° ± 10 with respect to the directly transmitted light. It is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of (°), and (d) the sub-phase shifter transmits the sub-phase-shifted light to the directly transmitted light (180 ° ± 10 °). )
Alternatively, the phase difference mask is configured as a phase shifter which gives an appropriate amount of phase difference within a range of (360 ° ± 10 °).
【請求項12】 請求項11に記載の位相差マスクにお
いて、 (a)前記マスク基板に、パターン状に複数の遮光部を
順次に配列して設け、 (b)順次の連続する遮光部間の、隣り合う2つの透明
部の一方の透明部に、前記第1位相シフタと、該第1位
相シフタに挟まれて、該透明部の中央領域に配設された
前記サブ位相シフタとを設け、 (c)隣り合う2つの透明部の他方の透明部に、前記第
2位相シフタと、該第2位相シフタに挟まれて、該透明
部の中央領域に配設された前記サブ位相シフタとを設け
たことを特徴とする位相差マスク。
12. The retardation mask according to claim 11, wherein: (a) a plurality of light-shielding portions are sequentially arranged in a pattern on the mask substrate, and (b) between successive light-shielding portions. The first phase shifter and the sub-phase shifter disposed in the central region of the transparent portion, sandwiched by the first phase shifter, are provided in one transparent portion of two adjacent transparent portions, (C) The second phase shifter and the sub-phase shifter disposed in the central region of the transparent portion sandwiched by the second phase shifter are provided on the other transparent portion of the two adjacent transparent portions. A phase difference mask characterized by being provided.
【請求項13】 請求項11に記載の位相差マスクにお
いて、 (a)前記マスク基板に、前記第1位相シフタと第2位
相シフタとを交互に隣接させて配列して設け、 (b)該第1位相シフタの中央部に前記第1サブ位相シ
フタを設け、 (c)該第2位相シフタの中央部に前記第2サブ位相シ
フタを設けたことを特徴とする位相差マスク。
13. The retardation mask according to claim 11, wherein: (a) the mask substrate is provided with the first phase shifter and the second phase shifter alternately adjacent to each other, and (b) A phase difference mask characterized in that the first sub-phase shifter is provided in the center of the first phase shifter, and (c) the second sub-phase shifter is provided in the center of the second phase shifter.
【請求項14】 請求項11,12または13に記載の
位相差マスクにおいて、 サブ位相シフタの、前記第1および第2位相マスクの順
次の配列方向に沿った方向に取ったパターン幅を、前記
第1および第2位相マスクの幅とは異なる幅としたこと
を特徴とする位相差シフタ。
14. The phase difference mask according to claim 11, 12 or 13, wherein a pattern width of a sub-phase shifter taken in a direction along a sequential arrangement direction of the first and second phase masks is A phase difference shifter having a width different from that of the first and second phase masks.
【請求項15】 マスク基板と、このマスク基板にパタ
ーン状に設けた位相シフタとを少なくとも具え、前記マ
スク基板からの直接透過光の位相に対して位相差を与え
た位相シフト光を用いて感光層を位相差露光するための
位相差マスクにおいて、 (a)前記位相シフタとして、第1および第2位相シフ
タと、サブ位相シフタとを具え、 (b)前記第1位相シフタは、これを透過した第1位相
シフト光に、前記直接透過光に対して、90°±10°
の範囲内の適当な位相差を与える位相シフタとして構成
してあり、 (c)第2位相シフタは、これを透過した第2位相シフ
ト光に、前記直接透過光に対して、270°±10゜の
範囲内の適当な位相差を与える位相シフタとして構成し
てあり、 (d)前記サブ位相シフタは、これを透過したサブ位相
シフト光には、直接透過光に対し0°±(180°±1
0°)の範囲内の適当な量(但し、0゜は除く。)の位
相差を与える位相シフタとして構成してあることを特徴
とする位相差マスク。
15. A mask substrate and at least a phase shifter provided in a pattern on the mask substrate, and exposed using a phase-shifted light having a phase difference with respect to the phase of the direct transmitted light from the mask substrate. A phase difference mask for phase difference exposing a layer, comprising: (a) first and second phase shifters and a sub phase shifter as the phase shifter, and (b) the first phase shifter transmits the phase shifter. 90 ° ± 10 ° with respect to the directly transmitted light
Is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within the range of (c), and (c) the second phase shifter transmits the second phase shift light to the direct transmission light by 270 ° ± 10. It is configured as a phase shifter that gives an appropriate phase difference within a range of (°), and (d) the sub-phase shifter transmits the sub-phase-shifted light to 0 ° ± (180 ° ± 1
A phase difference mask, characterized in that it is configured as a phase shifter for giving an appropriate amount of phase difference (excluding 0 °) within a range of 0 °.
【請求項16】 請求項11に記載の位相差マスクおい
て、 (a)前記マスク基板に、パターン状に複数の遮光部を
順次に配列して設け、 (b)順次の連続する遮光部間の、隣り合う2つの透明
部の一方の透明部に、前記第1位相シフタを配設し、 (c)隣り合う2つの透明部の他方の透明部に、前記第
2位相シフタを配設し、 (d)前記第1または第2位相シフタの両側であって、
透明部の箇所に前記サブ位相シフタを配設したことを特
徴とする位相差マスク。
16. The retardation mask according to claim 11, wherein: (a) a plurality of light-shielding portions are sequentially arranged in a pattern on the mask substrate, and (b) between successive light-shielding portions. Of the two adjacent transparent parts, the first phase shifter is provided on one transparent part, and (c) the second phase shifter is provided on the other transparent part of the two adjacent transparent parts. (D) on both sides of the first or second phase shifter,
A retardation mask characterized in that the sub-phase shifter is provided at a transparent portion.
【請求項17】 請求項16に記載の位相差マスクにお
いて、 (a)前記マスク基板に、前記第1位相シフタと第2位
相シフタとを交互に隣接させて配列して設け、 (b)該第1または第2位相シフタのいずれか一方の中
央部に前記サブ位相シフタを設けたことを特徴とする位
相差マスク。
17. The retardation mask according to claim 16, wherein (a) the mask substrate is provided with the first phase shifter and the second phase shifter alternately adjacent to each other, and (b) A phase difference mask, wherein the sub-phase shifter is provided at the center of either one of the first and second phase shifters.
【請求項18】 請求項16または17に記載の位相差
マスクにおいて、 サブ位相シフタの、前記第1および第2位相シフタの順
次の配列方向に沿った方向に取ったパターン幅を、前記
第1および第2位相シフタの幅とは異なる幅としたこと
を特徴とする位相差シフタ。
18. The phase difference mask according to claim 16 or 17, wherein the pattern width of the sub-phase shifter taken in the direction along the sequential arrangement direction of the first and second phase shifters is the first And a width different from the width of the second phase shifter.
【請求項19】 請求項11に記載の位相差マスクおい
て、 前記サブ位相シフタを180°±10°の位相差を生じ
る位相シフタとするとき、該サブ位相シフタを、互いに
離間した複数のドット状矩形パターンをもって構成した
ことを特徴とする位相差マスク。
19. The retardation mask according to claim 11, wherein when the sub-phase shifter is a phase shifter that produces a phase difference of 180 ° ± 10 °, the sub-phase shifter has a plurality of dots separated from each other. Retardation mask characterized by having a rectangular pattern.
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