JPH09304915A - 位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ハーフトーン位相シフト層におい
て発生されるサイド・ローブを相殺させることができる
位相シフトマスク及びその製造方法に関する。 【解決手段】 透光性基板上に形成された第１及び第２
のＲＩＭ型のマスク部と、第１及び第２アウトリガー型
のマスク部との２種類のマスクを縦横それぞれ異なるも
の同士が並ぶように配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、位相シフトマスク
に関するもので、特にハーフトーン位相シフト層から発
生されるサイド・ローブを相殺させるに適した位相シフ
トマスク及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、半導体素子の製造工程におい
てよく使用されるフォトリソグラフィ工程は、作ろうと
する半導体素子に応じて、光を透過させる部分と、光を
遮断する部分にパターン化したフォトマスクを主に使用
する。一般のフォトマスクは、遮光パターンと透明パタ
ーンから構成され、選択的な露光ができるようになって
いるが、パターン密度の増加によって回折現象が発生し
て、解像度を向上させる際の制限となっている。そのた
め、位相シフトマスクを利用した、解像度を改善させる
方法が多方面で研究されてきた。位相シフトマスクを利
用する技術は、光をそのまま透過させる領域と位相反転
物質を利用して１８０°位相シフトされた光を透過させ
る領域とを組み合わせて透過領域とする使用する技術で
あって、透光領域間に干渉を起こして、光の回折問題を
減少させたものである。そして、マスク製造技術の発達
によって、光の位相差を応用した変型マスク等が登場し
て、解像限界を延ばしてきた。

【０００３】このような従来の一般的なフォトマスク
を、添付図面を参照して説明する。図１の（ａ）は、一
般的なフォトマスクの平面図であり、図１の（ｂ）は、
図１の（ａ）に示したフォトマスク上における光の振幅
を示したグラフで、図１の（ｃ）は、図１の（ａ）に示
したフォトマスクを通過した光のウェーハ上における光
の振幅を示したグラフで、図１の（ｄ）は、図１の
（ａ）のフォトマスクを通過した光のウェーハ上におけ
る強度を示したグラフである。すなわち、一般的なマス
クの構造は、図１の（ａ）のとおり、透明基板に光を通
過することができるようにした透光領域（１）と、光を
遮光することができるようにした遮光領域（４）とが区
分されて形成される。しかし、このような一般的なマス
クにおいては、遮光領域（４）と透光領域（１）の境界
において、光の回折効果が作用して、光エネルギーが効
果的にレジスト表面に到達できずに、プログラム・ファ
イルが全体的に緩慢になる解像限界を有している。

【０００４】すなわち、マスク上においては、図１の
（ｂ）のような振幅を有するが、透光領域（１）と遮光
領域（４）の境界において光の回折効果が発生して、図
１の（ｃ）及び（ｄ）に示したとおり、光エネルギー及
び光強度が緩慢になる。従って、このような一般的なフ
ォトマスクの問題点を改善するために、多様な位相シフ
トマスクが開発されている。その中、レベンソン(Leven
son)の位相シフトマスク(Alternate Type Phase Shift
Mask)を始めとして、ニタヤマ(Nitayama)らがコンタク
ト・ホールの解像限界を向上させるために提案した、遮
光パターンと位相反転層が形成されるＲＩＭ型の位相シ
フトマスクが出現し、最近はハーフトーン位相シフトマ
スク（他の表現で、減衰型位相シフトマスク）が開発さ
れて位相シフトマスクの面積を減少させた。

【０００５】このような従来の位相シフトマスクを、添
付図面を参照して説明する。図２の（ａ）は一般的な位
相シフトマスクの平面図であり、図２の（ｂ）は図２の
（ａ）に示した位相シフトマスク上における光の振幅を
示したグラフで、図２の（ｃ）は図２の（ａ）に示した
位相シフトマスクを通過した光の、ウェーハ上におけ振
幅を示したグラフで、図２の（ｄ）は図２の（ａ）の位
相シフトマスクを通過した光のウェーハ上における強度
を示したグラフである。従来の単一の孤立パターンを有
する位相シフトマスクは、図２（ａ）の通り、透明基板
に光をそのまま透過させる透光領域（１）と、その周辺
に遮光領域として光を約３０％以下だけ透光させ、透過
した光の位相を反転させるハーフトーン位相シフト層
（２）を形成する。従って、図２の（ｂ）のとおり、透
光領域と遮光領域において大きい振幅差があり、かつ、
図２の（ｃ）及び（ｄ）に示したとおり、透光領域と遮
光領域の境界において光エネルギーを相殺するので、正
確なマスク・パターンを得ることができる。しかし、複
数個の孤立パターン（透光パターン）が近接距離に配置
される位相シフトマスクにおいては、隣接孤立パターン
間に光エネルギーが重ね合う重畳現象が発生するように
なる。

【０００６】これを添付図面を参照して詳細に説明する
と、下記のとおりである。図３は従来の複数の孤立パタ
ーンを有する位相シフトマスクの平面図であり、図４の
（ａ）は、図３のＡ−Ａ”線に沿った断面図であり、図
４の（ｂ）は、図３のＡ−Ａ’線に沿って示した位相シ
フトマスクを通過した光のウェーハ上における振幅を示
したグラフで、図４の（ｃ）は、図３のＡ’−Ａ”線に
沿って示した位相シフトマスクを通過した光のウェーハ
上における振幅を示したグラフで、図４の（ｄ）は、図
３のＡ−Ａ”線に沿って示した、位相シフトマスクを通
過した光のウェーハ上における強度を示したグラフであ
る。なお、本明細書において振幅の（＋）とは位相シフ
トがない光の部分であり、（−）とは１８０度位相シフ
トがなされた、すなわち位相が反転された光の振幅を意
味する。

【０００７】図３のとおり、４個の孤立パターンが、互
いに同じ距離だけ隣接しているときの各孤立パターン間
の光エネルギーの分布を説明する。図において、前述の
例と同じように１は透光領域であり、２はハーフトーン
位相シフト層である。また、３は透光性基板である。先
ず、図４の（ａ）のとおり、２個の孤立パターン間の光
エネルギーを説明する。それぞれの孤立パターンの中心
から１／２の点（ａ）で、光の（−）振幅成分が生じ
る。透光領域（１）の解像度が増加するように光源のエ
ネルギーが増加すると、この中間部分の不必要なパター
ンの強さも増加するようになる。すなわち、２個の孤立
パターンそれぞれは、図４の（ｂ）及び図４の（ｃ）の
ような振幅を有する。したがって、図４の（ｄ）に図示
のように、それぞれの孤立パターンの中心から１／２の
点（ｂ）では、光の（−）成分が重なりあい強められ
る。

【０００８】光源のエネルギーに比例して、不必要なパ
ターンの大きさも大きくなり、この時のハーフトーン位
相シフト層の光強度が、ある臨界点を超えるようになる
と、不必要なパターンが、レジストの下層のエッチング
に影響を及ぼすようになる。特に、４個の孤立パターン
がからほぼ等距離にある部分（ｂ）においては、これら
が互いに重なり合って、不必要な光エネルギーが非常に
大きくなる。これを添付図面を参照してさらに説明す
る。図５の（ａ）は、図３のＢ−Ｂ’線に沿った断面図
である。図５の（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ’線に沿って示
した位相シフトマスクを通過した光の、ウェーハ上にお
ける振幅を示したグラフで、図５の（ｃ）は、図３のＣ
−Ｃ’線に沿って示した位相シフトマスクを通過した光
のウェーハ上における振幅を示したグラフで、図５の
（ｄ）は、図３のＢ−Ｂ’線に沿って示した位相シフト
マスクを通過した光の、ウェーハ上における強度に、図
３のＣ−Ｃ’線に沿って示した位相シフトマスクを通過
した光のウェーハ上における強度を加えることを示した
グラフであり、図６は、図３の従来の複数孤立パターン
を有する位相シフトマスクの光の強度分布図である。

【０００９】図５の（ａ）は、図３のＢーＢ’線に沿っ
た位相シフトマスクの断面図及び、図３のＣ−Ｃ’線に
沿った位相シフトマスクの断面図を重ねた断面図であ
る。すなわち、透光性基板（３）を通過した光のウェー
ハ上における振幅は、図５の（ｂ）及び図５の（ｃ）に
示したとおり同一である。しかし、図５の（ｄ）に示し
たとおり、図５の（ｂ）に示したウェーハ上における振
幅及び、図５の（ｃ）に示したウェーハ上における振幅
が重なる点（ｂ）における光強度は、臨界点を超える。
即ち、要望しない異常パターン、またはサイド・ローブ
が形成される。

【００１０】このような原理によるウェーハ表面におけ
る光エネルギー分布をフェーム（ＦＡＩＭ）というシミ
ュレーション・ツールによって評価した結果は、図６の
とおりである（ここにおいて、各点線等の間隔は０．２
μｍである）。すなわち、透光領域（１）の光強度を順
次的に０．８〜０で示した時、透光領域（１）と透光領
域の周りに、０．３〜０．０３の分布（Ｉ）を有する光
強度が形成され、０．０３の光強度の領域まで、目的と
する孤立パターンが形成され得ることを示している。ま
た、４個の透光領域（１）において、（−）振幅で作ら
れる光強度が、透光領域（１）が重畳される部分におい
て、０．０１〜０．０５の分布（ＩＩ）で形成され、
０．０３〜０．０５の光強度領域（ＩＩＩ）に、サイド
・ローブによる異常パターンが形成されることも示す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、前記のとお
り、孤立パターンが反復的に存在する従来の位相シフト
マスクにおいては、下記のような問題点がある。すなわ
ち、減衰型の位相シフトマスクを使用して露光する場
合、透光領域の光強度の勾配は急になって希望するパタ
ーンを正確に得ることができる反面、複数個の透光領域
が比較的近くにあるときは、重畳される位置において不
必要な異常パターンが形成され、これによって光源の光
強度を増加させるほど、不必要な異常パターンの大きさ
も増加した。本発明は、前記の通りの従来の位相シフト
マスクの問題点を解決するためのものであって、サイド
・ローブの重畳による異常パターンの発生を防止し、解
像度を高める位相シフトマスク及びその製造方法を提供
することを課題とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するために、本発明による位相シフトマスクは、透光性
基板と、透光性基板上に形成された第１ＲＩＭ型のマス
ク部と、透光性基板上に第１ＲＩＭ型のマスク部と一定
間隔を置いて形成された第１アウトリガー型のマスク部
と、透光性基板上に、第１ＲＩＭ型のマスク部と対角線
方向に形成された第２ＲＩＭ型のマスク部と、透光性基
板上に、第１アウトリガー型のマスク部と対角線方向に
形成された第２アウトリガー型のマスク部とから構成さ
れ、各ＲＩＭ型のマスク部は、前記の基板を露出させた
オープン領域の周辺にそのオープン領域を囲むように所
定幅の位相シフト層を有し、その外側がハーフトーン位
相シフト層となっており、各アウトリガー型のマスク部
は、基板上に位相シフト層が所定の大きさに形成去れ、
その周辺部に所定の幅の遮光層を設け、その外側を所定
の幅で透光が囲み、さらにその外側にハーフトーン層が
設けられていることを特徴とする。

【００１３】また、前記のような目的を達成するため
に、本発明による位相シフトマスクの製造方法は、透光
性基板上に位相シフト層、ハーフトーン位相シフト層と
遮光層を順に形成するステップ、前記の遮光層をパター
ニングして、中空のホール形態の両遮光層パターンを点
対称となる位置に形成するステップ、前記のハーフトー
ン位相シフト層をパターニングして、前記の両遮光層パ
ターンの下に２つのハーフトーン位相シフト層のパター
ン等を形成するとともに、両遮光層のパターンと隣接す
る位置に位相シフト層が露出するオープン領域を形成す
るステップ、前記位相シフト層をパターニングして、前
記ハーフトーン位相シフト層を露出させた双方のオープ
ン領域にそのオープン領域より基板が露出する狭い両オ
ープン領域を形成し、同時に遮光層の周辺部の基板を露
出させるステップを有することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施の形態を添付図
面を参照してより詳細に説明する。図７は、本発明の第
１実施の形態の位相シフトマスクの平面図である。この
第１実施の形態による位相シフトマスクは、図７に示し
たとおり、透光性基板（１００）に４つのマスク部を形
成させている。その内の一つ（１０）は第１ＲＩＭ型の
マスク部（１０）で、この第１ＲＩＭ型のマスク部（１
０）と一定間隔を置いて形成されたのが第１アウトリガ
ー型のマスク部（２０）である。さらに第１ＲＩＭ型の
マスク部（１０）と対角線方向に第２ＲＩＭ型のマスク
部（３０）を形成させ、第１アウトリガー型のマスク部
（２０）と対角線方向に第２アウトリガー型のマスク部
（４０）を形成させている。すなわち、２種類のマスク
部が同じものが縦横に並ばないように配置されている。

【００１５】上記において、ＲＩＭ型のマスク部（１
０）、（３０）は、透光性基板（１００）を露出させた
オープン領域の周辺部に所定の幅で枠取りされるように
位相シフト層（１１）が形成され、その周辺部をハーフ
トーン位相シフト層（１２）としている。立体的な配置
は、基板の上に位相シフト層があり、その上にハーフト
ーン層が載っている。一方、アウトリガー型のマスク部
（２０）、（４０）は、前記の基板上に、主部分（Ｍ）
とその周辺のエッジ部分（ｅ）とを有する島形状に形成
されている。主部（Ｍ）は基板上の位相シフト層（１
１）からなり、その周辺部に枠取りされるように形成さ
れたエッジ部分（ｅ）は基板上の位相シフト層の上にハ
ーフトーン位相シフト層（１２）と遮光層パターン（１
３）とを形成させている。その遮光層パターンの（１
３）周辺部には所定の幅の基板が露出したオープン領域
がある。すなわち、アウトリガー型のマスク部（２
０）、（４０）は、周辺を基板が露出したオープン領域
で囲まれた島形状になっている。遮光層（１３）はクロ
ム（Ｃｒ）層で、透光性基板（１００）はガラス基板で
ある。図示の実施形態のマスク部はいずれも四角形であ
るが、その形状にこだわらないのはいうまでもない。Ｒ
ＩＭ型のマスク部及びアウトリガー型のマスク部の中心
間の距離は、 ０．８｛λ／（Ｎ・Ａ）｝〜２．２｛λ／（Ｎ・Ａ）｝ の範囲である。 ここにおいてλは、光の波長で、Ｎ・
Ａは開口数である。

【００１６】以下において、図８〜図１４を参照して、
本発明の第１実施の形態による位相シフトマスクの製造
工程を説明することにする。図８（ａ）、図１１（ａ）
に示したように、ガラスのような透光性基板（１００）
上に、位相シフト層（１１）及びハーフトーン位相シフ
ト層（１２）を順に形成する。ハーフトーン位相シフト
層（１２）の透過率は４〜３０％で、位相シフト層（１
１）の透過率は８０〜１００％である。図８（ｂ）及び
図１１（ｂ）に示したように、透光性基板（１００）を
アウトリガー型の位相シフトマスク部（２０）、（４
０）と、ＲＩＭ型の位相シフトマスク部（１０）、（３
０）とに区分する。そして、前記のハーフトーン位相シ
フト層（１２）上に遮光層（１３）及び電子ビーム用の
フォトレジスト（１４）を形成する。そして、電子ビー
ムを選択的に照射して、遮光層のパターン形成領域を決
める（ここにおいて、番号５０（斜線部分）は、電子ビ
ームの照射領域を平面上に図示したものである）。遮光
層（１３）は露光波長に対して９６％以上の吸収率を有
するクロム層とする。また、遮光層パターンの形成領域
は、後の工程で形成される島形状の位相シフト層（１
１）のエッジ部分（ｅ）であり、遮光層パターンの形成
領域の内側の部分は、島形状の位相シフト層（１１）の
主部分（Ｍ）で、透光領域に使用する領域である。

【００１７】図８（ｃ）及び図１１（ｃ）の図示のとお
り、前記の電子ビーム用のフォトレジスト（１４）を現
像し、フォトレジスト・パターン（１４）をマスクとし
て、遮光層（１３）を選択的に除去して、四角形のホー
ル（１５）を有する遮光層パターン（１３）、すなわち
エッジ部（ｅ）を形成する。要するに、遮光層パターン
（１３）の形状は内側の四角のホールを囲むように枠取
りされた形状である。この遮光層パターン（１３）はア
ウトリガー型の位相シフトマスクを形成するためのもの
である。このアウトリガー型の位相シフトマスクを簡単
に説明すると、四角形枠の遮光層の内側にホールを形成
し、ホールが形成された部分と、遮光層の外側部分の光
透過後の位相が反対になる位相シフトマスクである。

【００１８】図９（ｄ）及び図１２（ｄ）に示したよう
に、遮光層パターン（１３）の上側のフォトレジスト
（１４）を除去する。図９（ｅ）及び図１２（ｅ）に示
したとおり、電子ビーム用のフォトレジスト（１６）
を、ハーフトーン位相シフト層（１２）及び、遮光層パ
ターン（１３）の前面に形成し、そのフォトレジスト
（１６）をパターニング（フォト・リソグラフィ工程＋
エッチング工程）して、アウトリガー型の位相シフトマ
スク部（２０）、（４０）のホール（１５）に形成され
たフォトレジスト（１６）及び、遮光層パターン（１
３）の外側のフォトレジスト（１６）を選択的に除去し
て、ハーフトーン位相シフト層（１２）を露出させる。
同時に、ＲＩＭ型の位相シフトマスク部（１０）、（３
０）を形成させる部分のフォトレジスト（１６）を選択
的に除去する。この除去する面積は、ホール（１５）を
含む遮光層パターン（１３）の面積とほぼ同じとする。

【００１９】図９（ｆ）及び図１２（ｆ）に示したよう
に、前記のフォトレジスト・パターン（１６）をマスク
として、ハーフトーン位相シフト層（１２）を選択的に
除去して、オープン領域（１７ａ）、（１７ｂ）、（１
７ｃ）を形成する。図１０（ｇ）及び図１３（ｇ）に示
したように、一旦前記フォトレジスト（１６）を除去し
た後、電子ビーム用のフォトレジスト（１８）を堆積さ
せ、これをパターニングする。アウトリガー型の位相シ
フトマスク部（２０）、（４０）においては、遮光層パ
ターン（１３）の外側のオープン領域（１７ｃ）の位置
のフォトレジスト（１８）を除去して、位相シフト層
（１１）を露出させる。一方、ＲＩＭ型の位相シフトマ
スク部（１０）、（３０）においては、ＲＩＭ型の位相
シフトマスク部（１０）、（３０）のオープン領域（１
７ｂ）の範囲より狭い幅でフォトレジスト（１８）を除
去して、位相シフト層（１１）を露出させる。

【００２０】図１０の（ｉ）及び図１４（ｉ）に示した
ように、前記フォトレジスト・パターン（１８）をマス
クとして、露出された位相シフト層（１１）を選択的に
除去して、オープン領域（１９ａ）、（１９ｂ）を形成
する。この時、アウトリガー型の位相シフトマスク部
（２０）、（４０）においては、島形状の位相シフト層
（１１）が形成され、その島形状の位相シフト層（１
１）のエッジ部（ｅ）には、ハーフトーン位相シフト層
（１２）と遮光層パターン（１３）が重ねられて形成さ
れている。なお、島形状とは基板の上に他のものから分
離させられている状態を意味する。図のように、アウト
リガー型の位相シフトマスク部（２０）はオープン領域
（１９ｂ）で他の部分から分離されている。エッジ部
（ｅ）を以外の位相シフト層（１１）が、主部（Ｍ）で
あって、実際に解像する主透光領域である。また、ＲＩ
Ｍ型の位相シフトマスク部（１０）、（３０）において
は、位相シフト層（１１）に形成されたオープン領域
（１９ａ）の範囲が、実際に解像する主透光領域であ
る。

【００２１】前記のような本発明の第１実施の形態の位
相シフトマスクの作用を説明する。図１５（ａ）は、図
７のＤ−Ｄ’線に沿った断面図であり、図１５（ｂ）
は、図１５（ａ）に示した位相シフトマスクを通過した
光のウェーハ上における振幅を示したグラフで、図１５
（ｃ）は、図１５（ａ）に示した位相シフトマスクを通
過した光のウェーハ上における強度を示したグラフであ
る。すなわち、図１５（ａ）示したような、本発明の第
１実施の形態の位相シフトマスクを通過した光のウェー
ハ上における振幅は、図１５（ｂ）に示したように、主
となる透光領域（１９ａ）、（１７ａ）の光は、アウト
リガー型の位相シフトマスク（２０）では位相シフトが
生じるので、それぞれ逆向きになる。また、ＲＩＭ型の
位相シフトマスク部（１０）のＲＩＭ部分を通過した光
源のサイド・ローブと、アウトリガー型の位相シフトマ
スク部（２０）の透光領域（１９ｂ）を通過したサイド
・ローブが、互いに反対である。従って、図１５（ｃ）
に示したように、孤立パターン間の中間点において、サ
イド・ローブが互いに相殺され臨界点を超えることがで
きない。

【００２２】図１６は、本発明の第１実施の形態の光強
度分布図をシミュレーションした結果である。０．４μ
ｍＸ０．４μｍホール、１：１ピッチで評価したもの
で、露光条件は、ｉ−ｌｉｎｅ、開口数＝０．５２、コ
ヒーレンス・ファクタσ＝０．５で、ハーフトーン位相
シフト層の透過率は８％としてテストした。そして、孤
立パターンの個数は、９個の場合である。光強度を順次
的に０．８〜０まで示した場合、孤立パターン（太い実
線）と孤立パターンの周辺に、０．３〜０．０５の分布
を有する光強度が形成された。このとき、水平及び垂直
に隣接したすべての孤立パターンは、互いに位相が反対
になるので、孤立パターン間に透過された、光源の回折
による位相が反対に形成される。従って、孤立パターン
間の重畳部分においてサイド・ローブが互いに相殺され
る。また光強度を増加させても、サイド・ローブによる
異常パターンは発生しなかった。

【００２３】以下において、本発明の第２実施の形態に
よる位相シフトマスク及びその製造工程を添付図面の図
１７乃至図２４を参照して説明する。本発明による第２
実施の形態は、図１７に示したように、本発明による第
１実施の形態の構造から、各孤立パターンすなわち、第
１ＲＩＭ型の位相シフトマスク部（１０）、第１アウト
リガー形の位相シフトマスク部（２０）、第２ＲＩＭ型
の位相シフトマスク部（３０）及び、第２アウトリガー
型の位相シフトマスク部（４０）等の対角線方向に重畳
される部分に補助マスク部（６０）を形成したものであ
る。すなわち、各孤立パターン間の対角線方向に重畳さ
れる位置においては、同じ振幅の位相を有するサイド・
ローブが発生することもあるので、４個の孤立パターン
が対角線に重畳する部分に、２種類の小さな四角形を図
示のように互い違いに配置したチェック・ボード形態の
補助マスク（６０）を形成して、サイド・ローブを相殺
するものである。図示のように、１種類は透明基板１０
０が露出した部分であり、他は位相シフト層１１が露出
した部分である。

【００２４】以下において、図１８〜図２２を参照し
て、本発明の第２実施の形態による位相シフトマスクの
製造工程を説明することにする。この際、図９（ｄ）及
び図１２（ｄ）に示したように、ハーフトーン位相シフ
ト層（１２）上に遮光層パターン（１３）を形成する工
程までは同一である。その後、ハーフトーン位相シフト
層（１２）及び遮光層パターン（１３）の全面に、電子
ビーム用のフォトレジスト（１６）を形成する。その
後、図１８（ａ）及び図２０（ａ）に示したとおり、前
記のフォトレジスト（１６）をパターニング（フォト・
リソグラフィ工程＋エッチング工程）して、アウトリガ
ー型の位相シフトマスク部（２０）、（４０）のホール
（１５）に形成されたフォトレジスト（１６）及び、遮
光層パターン（１３）の外側のフォトレジスト（１６）
を選択的に除去して、ハーフトーン位相シフト層（１
２）を露出させる。同時に、ＲＩＭ型の位相シフトマス
ク部（１０）、（３０）を形成する部分のフォトレジス
ト（１６）を選択的に除去する。その除去する面積は、
ホール（１５）を含む遮光層パターン（１３）の面積と
ほぼ等しくする。

【００２５】さらに、同時にＲＩＭ型の位相シフトマス
ク部（１０）、（３０）及び、アウトリガー型の位相シ
フトマスク部（２０）、（４０）が、対角線に重畳され
る位置のフォトレジスト（１６）を選択的に除去する。
図１８（ｂ）及び図２０（ｂ）に示したとおり、前記の
フォトレジスト・パターン（１６）をマスクとして、ハ
ーフトーン位相シフト層（１２）を選択的に除去して、
オープン領域（１７ａ）、（１７ｂ）、（１７ｃ）を形
成する。そして、ＲＩＭ型の位相シフトマスク部（１
０）、（３０）及び、アウトリガー型の位相シフトマス
ク部（２０）、（４０）が対角線に重畳する部分に、オ
ープン領域の第１補助透光部（６１）が形成される。

【００２６】図１８（ｃ）及び図２１（ｃ）に示したよ
うに、前記のフォトレジスト・パターン（１６）を除去
し、また全面に電子ビーム用のフォトレジスト（１８）
を堆積させる。図１９（ｄ）及び図２１（ｄ）に示した
ように、前記の電子ビーム用のフォトレジスト（１８）
をパターニングして、アウトリガー型の位相シフトマス
ク部（２０）、（４０）においては、遮光層パターン
（１３）の外側のオープン領域（１７ｃ）を露出させ
る。そして、ＲＩＭ型の位相シフトマスク部（１０）、
（３０）においては、ＲＩＭ型の位相シフトマスク部
（１０）、（３０）のオープン領域（１７ｂ）の範囲よ
り狭い幅でフォトレジスト（１８）を除去して、位相シ
フト層（１１）を露出させる。そして、アウトリガー型
の位相シフトマスク部（２０）、（４０）が対角線に重
畳される部分の第１補助透光部（６１）に形成されたフ
ォトレジスト（１８）に４領域を決め、アウトリガー型
の位相シフトマスク部（２０）（４０）に隣接した２領
域に該当するフォトレジスト（１８）のみを選択的に除
去する。

【００２７】図１９（ｅ）及び図２２（ｅ）に示したと
おり、前記のフォトレジスト・パターン（１８）をマス
クとして、露出された位相シフト層（１１）を選択的に
エッチングして、オープン領域（１９ａ）、（１９ｂ）
を形成する。同時に、前記の２種類の位相シフトマスク
が対角線に重畳される位置に、第２補助透光部（６２）
が形成され、第１補助透光部（６１）と第２補助透光部
（６２）から構成された補助マスク部（６０）がチェッ
ク・ボードの形態に形成される。すなわち、各孤立パタ
ーンが対角線に重畳される位置に、各孤立パターンを通
過した光源の主位相と反対になる位相を透過するよう
に、補助マスク部を形成するものである。

【００２８】以下添付図面を参照して第２実施形態の作
用を詳細に説明する。図２３（ａ）は、図１７のＦ−
Ｆ’線に沿った断面図であり、図２３（ｂ）は、図２３
（ａ）に示した位相シフトマスクを通過した光のウェー
ハ上における振幅を示したグラフで、図２３（ｃ）は、
図２３（ａ）に示した位相シフトマスクを通過した光の
ウェーハ上における強度を示したグラフである。また図
２４（ａ）は図１７のＧ−Ｇ’線に沿った断面図であ
り、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）に示した位相シフト
マスクを通過した光のウェーハ上における振幅を示した
グラフで、図２４（ｃ）は図２４の（ａ）に示した位相
シフトマスクを通過した光の、ウェーハ上における振幅
を示したグラフである。

【００２９】図２３（ａ）に示したように、第１ＲＩＭ
型の位相シフトマスク部（１０）を通過した光の主位相
と、第２ＲＩＭ型の位相シフトマスク（３０）を通過し
た光の主位相は０°である。両マスクが重畳する位置に
１８０°位相シフトされるように第１補助マスク部（６
１）を形成してある。したがって、図２３（ｂ）に示し
たように、光に対する振幅が反対であるので、図２３
（ｃ）に示したように、ウェーハ上における光強度は重
畳部分で相殺される。また、図２４（ａ）に示したよう
に、第２アウトリガー型のマスク部（４０）を通過した
光の主位相と、第１アウトリガー形の位相シフトマスク
部（２０）を通過した光の主位層は１８０°である。両
マスクが重畳する位置に０°の位相を有するように第２
補助マスク部（６２）を形成してある。したがって、図
２４（ｂ）に示したように、光に対する振幅が重畳され
る位置で位相が反対であるので、図２４(c)に示したよ
うに、ウェーハ上における光強度がアウトリガー型の位
相シフトマスク部（２９）、（４０）の対角線方向の重
畳部分において相殺されて、異常パターンの形成を防止
することができるものである。

【００３０】

【発明の効果】以上のような本発明の位相シフトマスク
は、下記のような効果がある。第１に、隣接孤立パター
ンを透過した光の位相が反対であるので、互いに反対の
位相を有するサイド・ローブが発生して、各孤立パター
ンの重畳部分においても、サイド・ローブが相殺される
ので、異常なパターンの形成を防止することができる。
第２に、互いに反対の位相を有するサイド・ローブが発
生するので、光強度を強くした場合もサイド・ローブに
よる異常パターンを防止することができる。第３に、光
強度を増加できるので、解像度及び焦点深度が改善され
る。第４に、水平及び垂直方向に交替に形成した、異な
る位相を有する孤立パターンの対角線方向の重畳部分
に、追加で補助透光領域を形成して、対角線方向の重畳
位置から発生されることもあるサイド・ローブによる異
常パターンの形成を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、一般的なフォトマスクの平面図 （ｂ）は、図１（ａ）に示したフォトマスク上におけ
る、光の振幅を示したグラフ （ｃ）は、図１（ａ）に示したフォトマスクを通過した
光の、ウェーハ上における振幅を示したグラフ （ｄ）は、図１（ａ）のフォトマスクを通過した光の、
ウェーハ上における強度を示したグラフ

【図２】（ａ）は、一般的な位相シフトマスクの平面図 （ｂ）は、図２（ａ）に示した位相シフトマスク上にお
ける、光の振幅を示したグラフ （ｃ）は、図２（ａ）に示した位相シフトマスクを通過
した光の、ウェーハ上におけ振幅を示したグラフ （ｄ）は、図２（ａ）の位相シフトマスクを通過した光
の、ウェーハ上における強度を示したグラフ

【図３】 従来の複数孤立パターンを有する位相シフ
トマスクの平面図

【図４】 （ａ）は、図３のＡ−Ａ”線に沿った断面図 （ｂ）は、図３のＡ−Ａ’線に沿って示した位相シフト
マスクを通過した光の、ウェーハ上における振幅を示し
たグラフ （ｃ）は、図３のＡ’−Ａ”線に沿って示した位相シフ
トマスクを通過した光の、ウェーハ上における振幅を示
したグラフ （ｄ）は、図３のＡ−Ａ”線に沿って示した位相シフト
マスクを通過した光の、ウェーハ上における強度を示し
たグラフ

【図５】 （ａ）は、図３のＢ−Ｂ’線に沿った断面図 （ｂ）は、図３のＢ−Ｂ’線に沿って示した位相シフト
マスクを通過した光の、ウェーハ上における振幅を示し
たグラフ （ｃ）は、図３のＣ−Ｃ’線に沿って示した位相シフト
マスクを通過した光の、ウェーハ上における振幅を示し
たグラフ （ｄ）は、図３のＢ−Ｂ’線に沿って示した位相シフト
マスクを通過した光の、ウェーハ上における強度に、図
３のＣ−Ｃ’線に沿って示した位相シフトマスクを通過
した光のウェーハ上における強度を加えることを示した
グラフ

【図６】 図３の従来の複数孤立パターンを有する、位
相シフトマスクの光強度分布図

【図７】 本発明の第１実施の形態の位相シフトマス
クの平面図

【図８】 図７のＤ−Ｄ’線に沿った製造途中の断面
順序図

【図９】 図７のＤ−Ｄ’線に沿った製造途中の断面
順序図

【図１０】 図７のＤ−Ｄ’線に沿った製造途中の断面
順序図

【図１１】 図７に従う製造途中の平面順序図

【図１２】 図７に従う製造途中の平面順序図

【図１３】 図７に従う製造途中の平面順序図

【図１４】 図７に従う製造途中の平面順序図

【図１５】 （ａ）は図７のＤ−Ｄ’線に沿った断面図
（ｂ）は、図１５（ａ）に示した位相シフトマスクを通
過した光のウェーハ上における振幅を示したグラフ （ｃ）は、図１５（ａ）に示した位相シフトマスクを通
過した光のウェーハ上における強度を示したグラフ

【図１６】 図７の本発明の第１実施の形態の位相シフ
トマスクの光強度分布図

【図１７】 本発明の第２実施の形態の位相シフトマス
クの平面図

【図１８】 図１７のＥ−Ｅ’線に沿った製造途中の断
面順序図

【図１９】 図１７のＥ−Ｅ’線に沿った製造途中の断
面順序図

【図２０】 図１７に従う製造途中の平面順序図

【図２１】 図１７に従う製造途中の平面順序図

【図２２】 図１７に従う製造途中の平面順序図

【図２３】 （ａ）は、図１７のＦ−Ｆ’線に沿った断
面図 （ｂ）は、図２３（ａ）に示した位相シフトマスクを通
過した光の、ウェーハ上における振幅を示したグラフ （ｃ）は、図２３（ａ）に示した位相シフトマスクを通
過した光の、ウェーハ上における強度を示したグラフ

【図２４】 （ａ）は図１７のＧ−Ｇ’線に沿った断面
図 （ｂ）は、図２４（ａ）に示した位相シフトマスクを通
過した光のウェーハ上における振幅を示したグラフ （ｃ）は、図２４の（ａ）に示した位相シフトマスクを
通過した光のウェーハ上における振幅を示したグラフ

【符号の説明】

１０： 第１ＲＩＭ型の位相シフトマスク部 １１： 位相シフト層 １２： ハーフトーン位相シフト層 １３： 遮光層パターン １４、１６、１８： フォトレジスト １５： ホール １７、１９： オープン領域 ２０： 第１アウトリガー型の位相シフトマスク部 ３０： 第２ＲＩＭ型の位相シフトマスク部 ４０： 第２アウトリガー型の位相シフトマスク部 ５０： 電子ビームの照射領域 ６０： 補助マスク部 １００： 透光性基板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性基板と、 透光性基板上に形成された第１ＲＩＭ型のマスク部と、 透光性基板上に第１ＲＩＭ型のマスク部と一定間隔を置
   いて形成された第１アウトリガー型のマスク部と、 透光性基板上に、第１ＲＩＭ型のマスク部と対角線方向
   に形成された第２ＲＩＭ型のマスク部と、 透光性基板上に、第１アウトリガー型のマスク部と対角
   線方向に形成された第２アウトリガー型のマスク部とか
   ら構成され、各ＲＩＭ型のマスク部は、前記の基板を露
   出させたオープン領域の周辺にそのオープン領域を囲む
   ように所定幅の位相シフト層を有し、その外側がハーフ
   トーン位相シフト層となっており、 各アウトリガー型のマスク部は、基板上に位相シフト層
   が所定の大きさに形成去れ、その周辺部に所定の幅の遮
   光層を設け、その外側を所定の幅で透光が囲み、さらに
   その外側にハーフトーン層が設けられていることを特徴
   とする位相シフトマスク。
2. 【請求項２】 第１ＲＩＭ型のマスク部と、第２ＲＩＭ
   型のマスク部と、第１アウトリガー型のマスク部と、第
   ２アウトリガー型のマスク部との間に形成され、種類の
   異なる２領域からなる４領域が種類の異なるもの同士が
   縦横に並んだ補助マスクを有する請求項１記載の位相シ
   フトマスク。
3. 【請求項３】 前記のアウトリガー型のマスク部と、Ｒ
   ＩＭ型のマスク部の中心間の距離をＤ、光源の波長を
   λ、開口数をＮ・Ａとした場合、次の式が成立されるこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の位相シフトマス
   ク。 Ｄ＝０．８｛λ／（Ｎ・Ａ）｝〜２．２｛λ／（Ｎ・
   Ａ）｝
4. 【請求項４】 透光性基板上に位相シフト層、ハーフト
   ーン位相シフト層と遮光層を順に形成するステップ、 前記の遮光層をパターニングして、中空のホール形態の
   両遮光層パターンを点対称となる位置に形成するステッ
   プ、 前記のハーフトーン位相シフト層をパターニングして、
   前記の両遮光層パターンの下に２つのハーフトーン位相
   シフト層のパターン等を形成するとともに、両遮光層の
   パターンと隣接する位置に位相シフト層が露出するオー
   プン領域を形成するステップ、 前記位相シフト層をパターニングして、前記ハーフトー
   ン位相シフト層を露出させた双方のオープン領域にその
   オープン領域より基板が露出する狭い両オープン領域を
   形成し、同時に遮光層の周辺部の基板を露出させるステ
   ップを有することを特徴とする、位相シフトマスクの製
   造方法。
5. 【請求項５】 補助マスク部の形成のため、両遮光層パ
   ターンと、基板が露出した両オープン領域の間に該当す
   る一領域を決定するステップ、 前記の領域をチェック・ボード形態の４領域等に区分す
   るステップ、 前記のハーフトーン位相シフト層等をパターニングし
   て、前記４領域等の上側にオープン領域を形成するステ
   ップ、 前記の位相シフト層等をパターニングして、前記の４領
   域の中の対称関係にある両領域上にオープン領域を形成
   するステップをさらに備えることを特徴とする請求項４
   記載の位相シフトマスクの製造方法。