JPH10319569A

JPH10319569A - 露光用マスク

Info

Publication number: JPH10319569A
Application number: JP12866697A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ito; 信一伊藤; Kenji Kawano; 健二川野; Satoshi Tanaka; 聡田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 1998-12-04
Anticipated expiration: 2017-05-19
Also published as: US6030729A; JP3417798B2

Abstract

(57)【要約】【課題】遮光膜を通過する光に起因する焦点深度の低
下等を抑制することができ、レベンソン型位相シフト法
の持つ本来の性能を発揮させる。【解決手段】石英からなる透光性基板６０１と、この
透光性基板６０１上に形成され一部に開口パターン６０
５を有するＣｒＯx からなる遮光膜６０２と、この遮光
膜６０２の隣接する開口パターン６０５で基板６０１を
それぞれ堀込み、隣接する開口パターン６０５の一方を
透過する光と他方を透過する光に対して１８０度の位相
差を与えるための位相シフト領域とを備えたレベンソン
型の位相シフトマスクにおいて、遮光膜６０２は、遮光
膜６０２を通過する光が遮光膜６０２と同じ厚さの大気
を通過する光に対して相対的に１８０度の位相差を有す
るように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程の
リソグラフィーに用いられる露光用マスクに係わり、特
に位相シフトパターンを有する露光用マスクに関する。
また、この露光用マスクを作成するためのマスク形成用
基板、更にはこの露光用マスクを用いたパターン形成方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体技術の進歩と共に、半導体装置ひ
いては半導体素子の高速化，高集積化が進められてい
る。それに伴いパターンの微細化の必要性は益々高くな
り、パターン寸法も微細化，高集積化が要求されるよう
になっている。

【０００３】この要求を満たす目的で、露光光源に遠紫
外光など短波長の光が用いられるようになってきた。そ
の一方で、近年露光光源を変えずに微細化する試みが成
されてきている。その一つの手法として位相シフト法が
ある。この位相シフト法は、光透過部に部分的に位相反
転層（光路長をλ／２だけ遅らせる層）を設け、隣接す
るパターンとの間で生じる光の回折の悪影響を除去し、
パターン精度の向上をはかるものである。

【０００４】位相シフト法の中で、とりわけ解像性能が
向上する手法にレベンソン型位相シフト法がある。この
手法では、図１（ａ）に示すように、透光性基板１０１
上に開口パターン（光透過部）を有する遮光膜１０２を
形成し、開口パターンに対し交互に位相シフタ１０３を
設けている。位相シフタ１０３を透過した光の位相は、
位相シフタ１０３を配置していない部分を透過した光に
対して１８０度反転する。このように隣接した光透過部
の光の位相を反転させることで、パターン相互の光の負
の干渉を生じさせ解像性能を向上させている。

【０００５】また、レベンソン型位相シフトマスクは、
図１（ｂ）に示すように、隣接する開口パターン１０
４，１０５の一方（例えば１０５）で、基板１０１を堀
込むことでも作成可能である（特開昭６２−１８９４６
８公報）。しかし、この構造では１０４と１０５の開口
寸法が同じであっても基板１０１を堀込んだ位相シフト
部１０５と堀込まない非位相シフト部１０４とで光強度
に差が生じるという問題がある。この問題は、位相シフ
ト部１０５で光軸とほぼ平行に位置するパターンエッジ
部の干渉により開口部寸法が光学的に狭められたことに
よる。

【０００６】この問題を解決するために、図１（ｃ）に
示すように、隣接する開口パターン１０６，１０７のど
ちらも堀込むことで、両開口部でパターンエッジ部の干
渉を生じさせ均一な光強度を達成する手法が提案されて
いる（特開平７−３０６５２４号公報）。

【０００７】なお、図１（ｃ）において、遮光膜１０２
としてはクロム化合物が主に用いられており、このクロ
ム化合物は露光波長のみならず可視領域以下のどの波長
においても遮光性を示すよう組成が調整されたものが用
いられている。隣接する開口パターン１０６，１０７の
一方（第１の堀込み部）と他方（第２の堀込み部）を透
過する光が逆位相となるように、両開口部の堀込み量が
調整されている。第１の堀込み部１０６と第２の堀込み
部１０７の堀込み量の差は光路長差として露光波長λの
ほぼ１／２となるようにされている（位相シフタ厚）。
また、浅い部分の堀込み量（バイアス量）は１０６と１
０７の堀込み量の差とほぼ等しくなるように構成されて
いる。

【０００８】しかしながら、この種の露光用マスクにあ
っては、次のような問題があった。即ち、現存の遮光膜
は遮光性を有するものの必ずしも強度透過率は０ではな
く、０．０１〜０．１％の透過率を有する。この現象
は、遮光膜の消衰係数が無限大でない限り生じることに
なる。

【０００９】図２に、遮光膜に強度透過率が０．１％で
遮光膜を透過する光の光路長が遮光膜と同じ厚さの隣接
する媒体を透過する光に対してλ／４だけ長くなる（９
０度の位相差を持つ）ように調整されたものを用いた場
合の、レベンソンパターンの光学像から求めた焦点裕度
を示す。対象パターン寸法は被加工基板上０．１５μｍ
で、隣接する基板開口部間の位相差は１８０度とした。
図は、横軸に露光量を対数値で表し、縦軸にデフォーカ
ス位置を示す。パターン寸法の裕度は、所望値に対して
±１０％を許容とした。

【００１０】ここで、曲線２０１は基板面を透過した光
について寸法が−１０％及び＋１０％変化する場合のデ
フォーカスに対する露光量を示す。同様に、曲線２０２
は基板面を開口部とするパターンに隣接し、且つ１８０
度の位相を有するパターンの同様の露光量を示す。これ
ら曲線２０１と曲線２０２に囲まれた領域が所望寸法に
対して±１０％以内の誤差に入る領域を示す。

【００１１】レベンソン型位相シフトマスクでは、遮光
膜の透過率を０とした場合には２つの開口部に相当する
曲線は、図３に示すように完全に重なる（曲線３０
１）。図２において、曲線２０１と曲線２０２が重なら
ないのは、遮光膜が透過率を持つためであり、更にはそ
れにより考慮される位相によるためである。

【００１２】ここで、レジストの感度変動、露光装置の
照度斑等を考慮し、その変動値を１０％（露光量変動換
算値）とする。先の線幅変動量がこの露光量変動換算値
が生じた場合においても満たされる領域は、図２では黒
枠２０３で表され、図３では黒枠３０２で表される。図
２のように遮光膜の位相が９０度である場合、遮光膜の
強度透過率が０％である場合と比べ３０％の焦点深度低
下が生じた。

【００１３】また、従来より用いられている遮光膜材料
（ＣｒＯx ／Ｃｒ）の各波長での屈折率，消哀係数，膜
厚と、それにより生じる透過率，位相の関係、さらにそ
の膜をレベンソン型位相シフトマスクに適用した場合の
焦点深度劣化度を、下記の（表１）に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】この（表１）に示されるように、いずれの
波長においても位相差については調整されておらず９０
度に近い値を持つことが分る。そして、これら波長にお
いて各々の遮光膜をレベンソン型位相シフトマスクに用
いた場合、非常に大きい焦点深度劣化が生じていた。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のレ
ベンソン型位相シフトマスクにおいては、遮光膜の透過
率を０として扱っているが、実際には０．１％程度の透
過率（ＯＤ＝３）を有しており、このためにレベンソン
型位相シフト法の持つ本来の性能を発揮させることがで
きない問題があった。特に、遮光膜を通過する光とそれ
と同じ厚さの隣接する媒体を透過する光の位相差が９０
度程度の場合、焦点深度の大幅な低下が認められた。

【００１７】本発明は、上記の事情を考慮して成された
もので、その目的とするところは、遮光膜を通過する光
に起因する焦点深度の低下等を抑制することができ、レ
ベンソン型位相シフト法等の持つ本来の性能を発揮させ
ることを可能にした露光用マスクを提供することにあ
る。

【００１８】また、本発明の他の目的は、上記露光用マ
スクを製造するのに適したマスク形成用基板、更には上
記露光用マスクを用いて良好なパターン形成を行うこと
のできるパターン形成方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

（構成）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。（１）透光性基板と、この透光性基板上に形成され一部
に開口パターンを有する遮光膜と、この遮光膜の開口パ
ターンを透過する光に対して隣接する開口パターンで概
略（２ｍ−１）π（ｍは正の整数）の位相差を与えるた
めの位相シフト手段とを備えた露光用マスクにおいて、
前記遮光膜は、該遮光膜を通過する光が該遮光膜と同じ
厚さの光伝達媒体を通過する光に対して相対的に概略ｎ
π（ｎは整数）の位相差を有するように形成されてなる
ことを特徴とする。

【００２０】（２）（１）において、遮光膜の光透過率
は０．１％以下であり、遮光膜は、該遮光膜を通過する
光が該遮光膜と同じ厚さの光伝達媒体を通過する光に対
して相対的にｎπ±４０度（ｎは整数）の範囲の位相差
を有するように形成されてなること。

【００２１】（３）（１）において、遮光膜の光透過率
は０．０８％以下であり、遮光膜は、該遮光膜を通過す
る光が該遮光膜と同じ厚さの光伝達媒体を通過する光に
対して相対的にｎπ±２０度（ｎは整数）の範囲の位相
差を有するように形成されてなること。

【００２２】（４）透光性基板と、この透光性基板上に
形成され一部に開口パターンを有する遮光膜と、この遮
光膜の開口パターンを透過する光に対して隣接する開口
パターンで概略（２ｍ−１）π（ｍは正の整数）の位相
差を与えるための位相シフト手段とを備えた露光用マス
クにおいて、前記遮光膜は、該遮光膜を通過する光が該
遮光膜と同じ厚さの光伝達媒体を通過する光に対して相
対的に（２ｎ−１）π／２（ｎは整数）近傍の位相差を
有するように形成され、前記遮光膜の光透過率を０．０
０７％以下に設定してなることを特徴とする。

【００２３】（５）（１）〜（４）において、位相シフ
ト手段は、透光性基板の隣接する開口パターンにそれぞ
れ露出する一方を掘り込んで作成されたものであるこ
と。（６）（５）において、基板堀り込み量は、（２ｍ−
１）π（ｍは正の整数）の位相差に相当するものである
こと。

【００２４】（７）（１）〜（４）において、位相シフ
ト手段は、透光性基板の隣接する開口パターンにそれぞ
れ露出する両方を掘り込んで作成されたものであるこ
と。（８）（７）において、基板堀り込みの深い方と浅い方
との堀込み量の差は、（２ｍ−１）π（ｍは正の整数）
の位相差に相当するものであり、基板堀込みの浅い方の
堀込み量は、基板堀り込みの深い方と浅い方との堀込み
量の差に略等しいこと。

【００２５】（９）（１）〜（４）において、遮光膜は
単層膜又は多層膜であること。（10）（９）において、遮光膜を構成する物質は、複素
屈折率を組成比ｘ及びｙで調整され、更に膜厚が調整さ
れた金属，半導体元素の酸化物及び窒素化物、即ちＣｒ
Ｏx ，ＣｒＮx ，ＣｒＯx Ｎy ，ＳｉＯx ，ＳｉＮx ，
ＳｉＯx Ｎy ，ＭｏＳｉＮx ，ＭｏＳｉＯx Ｎy ，ＷＳ
ｉＯx ，ＷＳｉＯx Ｎy ，ＣｒＦx ，ＡｌＯx ，ＡｌＮ
x ，ＡｌＯx Ｎy ，ＴｉＯx ，ＴｉＮy ，ＴｉＯx Ｎy
、又はアモルファスＣとその水素化物を組成に含むも
のであること。

【００２６】（11）透光性基板上に遮光膜を形成したマ
スク形成用基板であって、前記遮光膜が該遮光膜と同じ
厚さの光伝導媒体を透過する光に対して相対的に概略ｎ
π（ｎは整数）の位相差を有するように構成されたこと
を特徴とする。

【００２７】（12）（11）において、遮光膜は単層膜又
は多層膜であること。（13）（12）において、遮光膜を構成する物質は、複素
屈折率を組成比ｘ及びｙで調整され、更に膜厚が調整さ
れた金属，半導体元素の酸化物及び窒素化物、即ちＣｒ
Ｏx ，ＣｒＮx ，ＣｒＯx Ｎy ，ＳｉＯx ，ＳｉＮx ，
ＳｉＯx Ｎy ，ＭｏＳｉＮx ，ＭｏＳｉＯx Ｎy ，ＷＳ
ｉＯx ，ＷＳｉＯx Ｎy ，ＣｒＦx ，ＡｌＯx ，ＡｌＮ
x ，ＡｌＯx Ｎy ，ＴｉＯx ，ＴｉＮy ，ＴｉＯx Ｎy
、又はアモルファスＣとその水素化物を組成に含むも
のであること。

【００２８】（14）被加工基板上に形成された感光性被
膜に所望パターンを形成するためのパターン形成方法に
おいて、（１）〜（10）のいずれかに記載の露光用マス
クを用い、該露光用マスクの遮光膜を透過する光が同厚
の屈折率１の媒体を透過する光に対してほぼｎπ（ｎは
整数）の位相差を生じせしめる波長を有する露光光源に
より、該露光用マスクのパターンを前記感光性被膜上に
結像露光する工程と、前記感光性被膜を現像処理する工
程とを含むことを特徴とする。

【００２９】（作用）本発明では、本来０ではない遮光
膜の透過率及び位相差を規定することで、レベンソン型
位相シフトマスク等の有する露光特性を劣化することな
く、その性能を十分発揮できるようにした。

【００３０】本発明者らは、遮光膜の透過率が０でない
ことに着目し、遮光膜の透過率と位相差により焦点深度
がどのように変化するかを検討した。その結果、遮光膜
を通過する光が該遮光膜と同じ厚さの光伝達媒体を通過
する光に対して（ｎ＋１／２）π（ｎは整数）の位相差
を有する場合に最も焦点深度の低下が大きくなり、ｎπ
（ｎは整数）の位相差を有する場合に最も焦点深度の低
下が小さくなるのが判明した。従って、前記（１）のよ
うに設定することにより、遮光膜を通過する露光光によ
る悪影響を低減することができ、レベンソン型位相シフ
ト法等の持つ本来の性能を発揮させることが可能とな
る。

【００３１】また、前記（２）のように、遮光膜の光透
過率を０．１％以下、位相差をｎπ±４０度の範囲に設
定することによって、後述するように十分大きな焦点深
度を得ることができた。同様に、前記（３）のように、
遮光膜の光透過率を０．０８％以下、位相差をｎπ±２
０度の範囲に設定することによっても、後述するように
十分大きな焦点深度を得ることができた。

【００３２】また、遮光膜の光透過率を０．００７％以
下と十分に小さくできれば、遮光膜に関する位相差に拘
らず十分大きな焦点深度を得ることができた。この場
合、従来のように、遮光膜を通過する光が該遮光膜と同
じ厚さの光伝達媒体を通過する光に対して相対的に（ｎ
＋１／２）π近傍の位相差を有するように形成されてい
たとしても、焦点深度の低下を招くことがない。つま
り、遮光膜に関する位相差を考慮せずに、光透過率のみ
を０．００７％以下となるように設定すれば良く、遮光
膜材料の選択の自由度が増す。

【００３３】このように本発明によれば、遮光膜の透過
率及び位相差を最適に設定することによって、遮光膜を
通過する光に起因する焦点深度の低下等を抑制すること
ができ、レベンソン型位相シフト法等の持つ本来の性能
を発揮させることが可能となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。（第１の実施形態）本実施形態は、ＫｒＦ露光用マスク
に関し、対象パターン寸法が被加工基板上０．１５μｍ
のパターンについて大きい焦点深度を得られる遮光膜の
光学定数決定に関する。

【００３５】照明条件はＮＡ＝０．５２，σ＝０．３と
した。この条件は、０．１５μｍレベンソンパターンで
最大の焦点深度を得られたものとして設定された。石英
からなる透光性基板上に、露光波長において遮光性を有
し、露光波長２４８ｎｍにおいて透過率と光路長が異な
るように、組成及び膜厚が調整されたクロム膜と酸化ク
ロム膜を積層して遮光膜を形成した。この基板に感光性
樹脂を塗布しパターニングし、更に硝酸セリウム第２ア
ンモニウム溶液を用い露出した遮光膜をエッチング除去
した。

【００３６】次いで、感光性樹脂膜を除去した後、再び
感光性樹脂膜を塗布し、石英開口部を交互に感光性樹脂
膜が被覆するようパターニングを行った。そして、露出
した石英基板開口部に対し、ＣＦ₄ と酸素の混合ガスに
よりエッチングを行い、位相シフト領域を作成した。こ
のエッチング量は１８０度の位相差に相当するものであ
る。その後、エッチングマスクに用いた感光性樹脂膜を
除去した。

【００３７】このマスクでは基板堀り込み部で光強度差
が生じたため、光強度差が補正されるよう堀り込み部
と、それに隣接する開口部を一定量エッチングした。こ
れは、感光性樹脂膜を除去した後、露出した石英基板開
口部をＣＦ₄ と酸素の混合ガスによりエッチングするこ
とにより達成された。このときのエッチング量も１８０
度の位相差に相当するものであり、基板堀り込みの浅い
部分の堀込み量（バイアス量）が基板掘り込みの深い部
分と浅い部分との堀込み量の差とほぼ等しくなるように
設定されている。

【００３８】本手法で作成した異なる透過率と位相差の
組み合わせを有するマスクを用いた検討により得られた
結果を、図４に示す。図４は、寸法裕度±１０％を許容
として求めた（位相，透過率）に対する焦点深度を示
す。焦点深度は遮光膜の位相差を顕著に反映し、同一の
透過率で比較した場合、（ｎ＋１／２）πの位相（ｎ：
整数）で焦点深度が最も小さく、またｎπの時に最大に
なることが明らかになった。ここで、遮光膜の位相差と
は、遮光膜を通過する光と該遮光膜と同じ厚さの光伝達
媒体（例えば空気）を通過する光との位相差を意味して
いる。

【００３９】また、図４から分るように、１．８以上の
焦点深度を得るためには、遮光膜の透過率０．１％以下
で、遮光膜の位相差が４０度以下又は１４０度以上にす
ればよい。なお、図中横軸は０度から１８０度の範囲で
記載したが１８０度以上３６０度の範囲においては位相
角Ｐに対して３６０−Ｐの位置を参照すればよい。従っ
て、遮光膜の位相は、ｎπ−４０°〜ｎπ＋４０°（ｎ
は整数）に設定すれば良い。

【００４０】図５に、寸法裕度±７．５％を許容とした
場合の焦点深度を示す。この場合も寸法精度±１０％の
場合と同様に同一の透過率で比較した場合（ｎ＋１／
２）πの位相（ｎ：整数）で焦点深度が最も小さく、ま
たｎπの時に最大になることが明らかになった。さらに
図５から、１．８以上の焦点深度を得るためには、透過
率０．０８％以下で、遮光膜の位相差が２０度以下又は
１６０度以上、即ちｎπ−２０°〜ｎπ＋２０°（ｎは
整数）に設定すれば良いのが分る。

【００４１】また、遮光膜の透過率が０．００７％以下
であると、遮光膜の位相差が９０度であっても１．８以
上の焦点深度を得ることができた。これは、遮光膜の透
過率を０．００７％以下に設定できれば、遮光膜の位相
差を考慮する必要がなくなることを意味し、遮光膜材料
の選択の自由度が増すことになる。

【００４２】なお、図４及び図５から分るように、許容
寸法誤差が小さくなるに従いｎπに対する許容位相誤差
は小さくなる。また、遮光膜の位相の最適値は露光波長
のＮＡ，コヒーレントファクター，倍率及びマスクパタ
ーン寸法，レジスト等には依存しなかった。

【００４３】このように本実施形態によれば、遮光膜の
位相をｎπ近傍に設定、又は遮光膜の透過率を０．００
７％以下に設定することにより、遮光膜を通過する光に
起因する焦点深度の低下等を抑制することができ、レベ
ンソン型位相シフト法の持つ本来の性能を発揮させるこ
とができる。そして、このような露光用マスクを用いて
パターン形成を行うことにより、パターン寸法精度の向
上及び製造歩留まりの向上をはかることが可能となる。

【００４４】（第２の実施形態）本実施形態は、ＫｒＦ
エキシマレーザを光源とする露光に用いる露光用マスク
の製造方法に関する。図６は、本実施形態に係わる露光
用マスクの製造方法を示す工程断面図である。

【００４５】まず、図６（ａ）に示すように、石英基板
からなる透光性基板６０１上に、Ｃｒをターゲットとし
Ａｒと酸素の希薄混合ガスによりＤＣバイアスをかけた
スパッタリングを行い、遮光膜としてのＣｒＯx 膜６０
２を堆積させた。このＣｒＯx 膜６０２の光学定数は屈
折率ｎ＝２．０４、消哀係数ｋ＝１．１５で、堆積膜厚
を１２９ｎｍとした。このマスク形成用基板に対して、
第１の感光性樹脂膜６０４を形成した。

【００４６】次いで、図６（ｂ）に示すように、被加工
基板上０．１５μｍパターンを作成するためのマスクパ
ターンを形成するため、レーザによる描画を行った後に
現像を施し、開口パターン６０５を作成した。そして、
開口パターン６０５より露出したＣｒＯx 膜６０２を、
硝酸セリウム第２アンモニウム溶液でエッチングを行い
除去した。

【００４７】次いで、図６（ｃ）に示すように、エッチ
ングマスク材として用いた感光性樹脂膜６０４を除去し
たのち、透光性基板６０１に位相シフト領域を設けるた
めの第２の感光性樹脂膜６０６を塗布した。

【００４８】次いで、図６（ｄ）に示すように、感光性
樹脂膜６０６の一部６０７を除去し、遮光膜６０２の開
口パターンを一つおきに露出させた。そして、露出した
石英基板６０１をＣＦ₄ によりエッチングした。

【００４９】次いで、図６（ｅ）に示すように、感光性
樹脂膜６０６を除去した後、露出した透光性基板全面の
エッチングを行った。このとき、深い掘り込み部６０７
と浅い掘り込み部６０８の深さは、それぞれ４７４ｎ
ｍ，２３４ｎｍであった。また、深い掘り込み部６０７
に隣接するＣｒＯx 膜の厚さは１２２ｎｍで、浅い掘り
込み部６０８に隣接するＣｒＯx 膜の厚さは１２６ｎｍ
であった。ＣｒＯx 膜厚の変化は、石英基板エッチング
時に減少したことによる。ＣｒＯx 膜の１２２ｎｍ及び
１２６ｎｍはそれぞれ１７７度及び１８３度であった。
このときの遮光膜の透過率は約０．０６〜０．０８％で
あった。

【００５０】次に、このマスクを用いた転写結果につい
て示す。被加工基板上にＫｒＦ用ネガ型レジストを膜厚
０．３μｍで形成した。この被加工基板に対し、メモリ
ゲートパターンに対応する露光用マスクとして図６
（ｅ）の構造を持つ露光用マスクを用い、ＮＡ＝０．５
５、コヒーレントファクタ＝０．４でパターン露光を行
った。ネガ型レジストの非露光部を現像により除去した
後、残りのレジストパターンをマスクに下地加工した。
このとき得られたゲートパターンは、寸法制御性±７．
５％で焦点裕度１．２μｍを確保できた。

【００５１】これに対して従来の手法では、遮光膜を透
過する光の位相が９９度であったため、焦点裕度１．２
μｍを得ようとすると寸法制御性が±１２％と悪く、ま
た寸法制御性±７．５％を確保しようとすると焦点裕度
が０．６μｍしか得られなかった。つまり、本実施形態
で作成した露光用マスクを用いてデバイス加工を行うこ
とによって、優れた寸法精度を幅広いデフォーカス範囲
で確保できることから、応答時間，電圧値，電流値等に
対して高信頼性のデバイスを作成することができた。

【００５２】本実施形態のように、エッチング工程時に
生じる遮光膜の膜厚減少を考慮し、成膜時の膜厚を規定
することにより、露光用マスク完成後に所望の位相差に
することが好ましい。また、本実施形態で用いたＣｒＯ
x 膜の位相差が１８０度となるのは膜厚１２４ｎｍの場
合であるが、本実施形態のように深い堀り込み部でこの
膜厚より薄く、浅い堀り込み部で厚くすることで、位相
差１８０度に対する誤差を小さくすることができる。

【００５３】本実施形態では遮光膜材料にＣｒＯx を用
いたが、これに限らず、露光波長において同厚の隣接す
る開口部を透過する光に対してｎπ（ｎは整数）の光路
長差を有するように、複素屈折率を制御するための組成
比及び膜厚を調整することが可能なものであればよい。
具体的には、金属，半導体元素の酸化物及び窒素化物、
即ちＣｒＮx ，ＣｒＯx Ｎy ，ＳｉＯx ，ＳｉＮx ，Ｓ
ｉＯx Ｎy ，ＭｏＳｉＯx ，ＭｏＳｉＮx ，ＭｏＳｉＯ
x Ｎy ，ＷＳｉＯx ，ＷＳｉＮx ，ＷＳｉＯxＮy ，Ｃ
ｒＦx ，ＡｌＯx ，ＡｌＮx ，ＡｌＯx Ｎy ，ＴｉＯx
，ＴｉＮy ，ＴｉＯx Ｎy （ｘ，ｙは任意の実数）、
又はアモルファスＣ及びその水素化物を組成に含む物質
などを用いることができる。

【００５４】また、遮光膜の膜構造は必ずしも単層であ
る必要はなく、組成又は物質の異なる多層膜で構成され
ていてもよい。また、透光性基板も本実施形態では石英
を用いたがこれに限るものでなく、アルミナ、ＣａＦ
₂ ，ＭｇＦ₂ などを用いても良い。

【００５５】また、本実施形態は石英基板の開口部を交
互に深さを変えて堀り込み作成したレベンソン型位相シ
フトマスクに関するが、これに限るものでなく、開口部
を交互に堀り込み、且つ堀り込み部の開口幅を非堀り込
み部の開口幅より大きくした露光用マスク、開口部を交
互に深さを変えて堀り込み、さらに遮光膜の内側に石英
エッチング部の側壁エッジが来るように構成された露光
用マスク、基板の開口部の交互に透明位相シフト膜が積
層された露光用マスク、等に用いる遮光膜にも適用可能
である。

【００５６】また、露光波長もＫｒＦ（２４８ｎｍ）に
限るものでなく、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、Ｆ２（１５３
ｎｍ）をはじめ水銀のＩ線（３６５ｎｍ）等に用いる露
光用マスクについても適用可能である。さらに、Ｘ線に
対しても適用可能である。また、対象とするパターン線
幅もウェハ上０．５μｍに限るものではなく、仕様に応
じて適宜変更可能である。

【００５７】（第３の実施形態）本実施形態は、ＫｒＦ
エキシマレーザを光源とする露光に用いる露光用マスク
の製造方法に関する。なお、工程フローシートは図６に
準じる。

【００５８】石英基板からなる透光性基板上に、Ｓｉを
ターゲットとしＡｒと窒素の希薄混合ガスによりＤＣバ
イアスをかけてスパッタリングを行い、遮光膜としての
ＳｉＮx 膜を堆積させた。このＳｉＮx 膜の光学定数は
屈折率ｎ＝２．１４、消衰係数ｋ＝１．２５で、堆積膜
厚を１２４ｎｍとした。

【００５９】この基板に対して、感光性樹脂膜を形成
し、ウェハ上０．１５μｍパターンを作成するためのマ
スクパターンを形成するため、レーザによる描画を行っ
た後に現像を施し、更に露出したＳｉＮx 膜に対しＣＦ
₄ と酸素ガスを用いた等方性化学エッチングを行い除去
した。

【００６０】次いで、上記の感光性樹脂膜を除去した
後、再び感光性樹脂膜を形成し、位相シフトパターンを
形成するための描画を行った。露出した石英基板をＣＦ
₄ ガスにより異方的にエッチングした。続いて、感光性
樹脂膜を除去した後、更に露出した透光性基板全面のエ
ッチングを行った。このとき、深い堀り込み部と浅い堀
り込み部の深さはそれぞれ４７４ｎｍ，２３４ｎｍであ
った。

【００６１】また、深い堀り込み部に隣接するＳｉＮx
膜の厚さは１１２ｎｍで、浅い堀り込み部に隣接するＳ
ｉＮx 膜の厚さは１１８ｎｍであった。ＳｉＮx 膜厚の
変化は、石英基板エッチング時に減少したことによる。
ＳｉＮx 膜の１１２ｎｍ及び１１８ｎｍはそれぞれ１７
５度及び１８５度であった。このときの遮光膜の透過率
は０．０５〜０．０７％であった。

【００６２】次に、このマスクを用いた転写結果につい
て示す。被加工基板上にＫｒＦ用ネガ型レジストを膜厚
０．３μｍで形成した。この被加工基板に対し、メモリ
ゲートパターンに対応する露光用マスクとして前記図６
（ｅ）のような構造を持つ露光用マスクを用い、ＮＡ＝
０．５２、コヒーレントファクタ＝０．３５でパターン
露光を行った。ネガ型レジストの非露光部を現像により
除去した後、残りのレジストパターンをマスクに下地加
工した。このとき得られたゲートパターンは、寸法制御
性±７．５％で焦点裕度１．５μｍを確保できた。

【００６３】これに対して従来の手法では、遮光膜を透
過する光の位相が９９度であったため、焦点裕度１．５
μｍを得ようとすると寸法制御性が±１０％と悪く、ま
た寸法制御性±７．５％を確保しようとすると焦点裕度
が０．８μｍしか得られなかった。つまり、本実施形態
で作成した露光用マスクを用いてデバイス加工を行うこ
とによって、優れた寸法精度を幅広いデフォーカス範囲
で確保できることから、応答時間，電圧値，電流値等に
対して高信頼性のデバイスを作成することができた。

【００６４】本実施形態のように、エッチング工程時に
生じる遮光膜の膜厚減少を考慮し、成膜時の膜厚を規定
することにより、露光用マスク完成後に所望の位相差に
することが好ましい。また、本実施形態で用いたＳｉＮ
x 膜の位相差が１８０度となるのは膜厚１１５ｎｍの場
合であるが、本実施形態のように深い堀り込み部でこの
膜厚より薄く、浅い堀り込み部で厚くすることで、位相
差１８０度に対する誤差を小さくすることができる。

【００６５】なお、本実施形態では遮光膜材料にＳｉＮ
x を用いたが、これに限らず、第２の実施形態で説明し
たような各種の材料を用いることができる。また、遮光
膜の膜構造，透光性基板の材料，露光用マスクの種類，
露光波長等は、第２の実施形態で説明したような各種の
変形が可能である。

【００６６】（第４の実施形態）本実施形態は、ＡｒＦ
エキシマレーザを光源とする露光に用いる露光用マスク
の製造方法に関する。なお、工程フローシートは図６に
準じる。

【００６７】石英基板からなる透光性基板上に、Ｃｒを
ターゲットとしＡｒと酸素の希薄混合ガスによりスパッ
タリングを行い、遮光膜としてのＣｒＯx 膜を堆積させ
た。このＣｒＯx 膜の光学定数は屈折率ｎ＝２．２３、
消衰係数ｋ＝１．３３で、堆積膜厚を８８ｎｍとした。

【００６８】この基板に対して、感光性樹脂膜を形成
し、ウェハ上０．１μｍパターンを作成するためのマス
クパターンを形成するため、レーザによる描画を行った
後に現像を施し、更に露出したＣｒＯx 膜に対し硝酸セ
リウム第２アンモニウム溶液でエッチングを行い除去し
た。

【００６９】次いで、上記の感光性樹脂膜を除去した
後、再び感光性樹脂膜を形成し、位相シフトパターンを
形成するための描画を行った。露出した石英基板をＣＦ
₄ ガスによりエッチングした。続いて、感光性樹脂膜ト
を除去した後、更に露出した透光性基板全面のエッチン
グを行った。このとき、深い堀り込み部と浅い堀り込み
部の深さはそれぞれ３６１ｎｍ，１７８ｎｍであった。

【００７０】また、深い堀り込み部に隣接するＣｒＯx
膜の厚さは８２ｎｍで、浅い堀り込み部に隣接するＣｒ
Ｏx 膜の厚さは８５ｎｍであった。ＣｒＯx 膜厚の変化
は、石英基板エッチング時に減少したことによる。Ｃｒ
Ｏx 膜の８２ｎｍ及び８５ｎｍはそれぞれ１７５度及び
１８３度であった。このときの遮光膜の透過率は０．０
５５〜０．０７３％であった。

【００７１】次に、このマスクを用いた転写結果につい
て示す。被加工基板上にＡｒＦ用ネガ型レジストを膜厚
０．３μｍで形成した。この被加工基板に対し、メモリ
ゲートパターンに対応する露光用マスクとして前記図６
（ｅ）のような構造を持つ露光用マスクを用い、ＮＡ＝
０．６１、コヒーレントファクタ＝０．３５でパターン
露光を行った。ネガ型レジストの非露光部を現像により
除去した後、残りのレジストパターンをマスクに下地加
工した。このとき得られたゲートパターンは、寸法制御
性±７．５％で焦点裕度０．８５μｍを確保できた。

【００７２】これに対して従来の手法では、遮光膜を透
過する光の位相が８０度であったため、焦点裕度０．８
５μｍを得ようとすると寸法制御性が±１０％と悪く、
また寸法制御性±７．５％を確保しようとすると焦点裕
度が０．４５μｍしか得られなかった。つまり、本実施
形態で作成した露光用マスクを用いてデバイス加工を行
うことによって、優れた寸法精度を幅広いデフォーカス
範囲で確保できることから、応答時間，電圧値，電流値
等に対して高信頼性のデバイスを作成することができ
た。

【００７３】本実施形態のように、エッチング工程時に
生じる遮光膜の膜厚減少を考慮し、成膜時の膜厚を規定
することにより、露光用マスク完成後に所望の位相差に
することが好ましい。また、本実施形態で用いたＣｒＯ
x 膜の位相差が１８０度となるのは膜厚８４．５ｎｍの
場合であるが、本実施形態のように深い堀り込み部でこ
の膜厚より薄く、浅い堀り込み部で厚くすることで、位
相差１８０度に対する誤差を小さくすることができる。

【００７４】なお、本実施形態では遮光膜材料にＣｒＯ
x を用いたが、これに限らず、第２の実施形態で説明し
たような各種の材料を用いることができる。また、遮光
膜の膜構造，透光性基板の材料，露光用マスクの種類，
露光波長等は、第２の実施形態で説明したような各種の
変形が可能である。

【００７５】（第５の実施形態）本実施形態は、ＫｒＦ
エキシマレーザを光源とする露光に用いる露光用マスク
の製造方法に関する。図７は、本実施形態に係わる露光
用マスクの製造方法を示す工程断面図である。

【００７６】まず、図７（ａ）に示すように、石英基板
からなる透光性基板上７０１上に、ＭｏＳｉをターゲッ
トとしてＡｒと窒素の希薄混合ガスによりＣＤバイアス
をかけてスパッタリングを行い、遮光膜としてのＭｏＳ
ｉＯx 膜７０２を堆積させた。このＭｏＳｉＯx 膜の光
学定数は屈折率ｎ＝２．１４、消哀係数ｋ＝１．２５
で、堆積膜厚を１２４ｎｍとした。そして、この遮光膜
７０２の上にカーボン膜７０３を塗布により形成し、さ
らにシリコン含有の第１の感光性樹脂膜７０４を形成し
た。

【００７７】次いで、図７（ｂ）に示すように、ウェハ
上０．１５μｍパターンを作成するためのマスクパター
ンを形成するため、レーザによる描画を行った後に現像
を施し、開口パターン７０５を形成した。そして、開口
パターン７０５より露出したカーボン膜７０３を酸素ガ
スにより異方性エッチングで除去し、更にその下のＭｏ
ＳｉＯx 膜をＣＦ₄ ガスにより異方性エッチングで除去
した。

【００７８】次いで、図７（ｃ）に示すように、エッチ
ングマスクとして用いた感光性樹脂膜７０４を除去した
のち、透光性基板７０１に位相シフト領域を設けるため
の第２の感光性樹脂膜を７０６を形成した。

【００７９】次いで、図７（ｄ）に示すように、位相シ
フトパターンを形成するための描画を行ったのち現像
し、透光性基板の一部７０７をその周囲の遮光膜を含め
て露出させた。そして、露出した石英基板７０１をＣＦ
₄ ガスにより異方的にエッチングした。

【００８０】次いで、図７（ｅ）に示すように、感光性
樹脂膜７０６を除去した後、露出した透光性基板全面の
エッチングを行った。このとき、深い堀り込み部７０７
と浅い堀り込み部７０８の深さはそれぞれ４７４ｎｍ，
２３４ｎｍであった。この後に、酸素ガスによりＭｏＳ
ｉＯx 膜７０２上に成膜したカーボン７０３を除去し
た。

【００８１】本実施形態によれば、石英基板７０１のエ
ッチング中にＭｏＳｉＯx 膜７０２はカーボン膜７０３
で保護されるため、ＭｏＳｉＯx 膜厚の減少は起こら
ず、成膜時に所望の厚さに設定しておくことができる。
即ち、遮光膜としてのＭｏＳｉＯx 膜７０２の位相はい
ずれの部分においても１８０度に維持された。

【００８２】次に、このマスクを用いた転写結果につい
て示す。被加工基板上にＫｒＦ用ネガ型レジストを膜厚
０．３μｍで形成した。この被加工基板に対し、メモリ
ゲートパターンに対応する露光用マスクとして図７
（ｅ）の構造を持つ露光用マスクを用い、ＮＡ＝０．５
２、コヒーレントファクタ＝０．３５でパターン露光を
行った。ネガ型レジストの非露光部を現像により除去し
た後、残りのレジストパターンをマスクに下地加工し
た。このとき得られたゲートパターンは、寸法制御性±
７．５％で焦点裕度１．５μｍを確保できた。

【００８３】これに対して従来の手法では、遮光膜を透
過する光の位相が９９度であったため、焦点裕度１．５
μｍを得ようとすると寸法制御性が±１０％と悪く、ま
た寸法制御性±７．５％を確保しようとすると焦点裕度
が０．８μｍしか得られなかった。つまり、本実施形態
で作成した露光用マスクを用いてデバイス加工を行うこ
とによって、優れた寸法精度を幅広いデフォーカス範囲
で確保できることから、応答時間，電圧値，電流値等に
対して高信頼性のデバイスを作成することができた。

【００８４】なお、本実施形態では遮光膜材料にＭｏＳ
ｉＯx を用いたが、これに限らず、第２の実施形態で説
明したような各種の材料を用いることができる。また、
遮光膜の膜構造，透光性基板の材料，露光用マスクの種
類，露光波長等は、第２の実施形態で説明したような各
種の変形が可能である。

【００８５】（第６の実施形態）本実施形態は、ＡｒＦ
エキシマレーザを光源とする露光に用いる露光用マスク
の製造方法に関する。なお、工程フローシートは図７に
準じる。

【００８６】石英基板からなる透光性基板上に、Ｓｉを
ターゲットとしＡｒと窒素と酸素の希薄混合ガスにより
スパッタリングを行い、遮光膜としてのＳｉＮx Ｏy 膜
を堆積させた。このＳｉＮx Ｏy 膜の光学定数は屈折率
ｎ＝２．１４、消哀係数ｋ＝１．２５で、堆積膜厚を１
２４ｎｍとした。そして、この遮光膜の上にカーボン膜
を形成した。

【００８７】この基板に対して、シリコン含有感光性樹
脂膜を形成し、ウェハ上０．１μｍパターンを作成する
ためのマスクパターンを形成するため、レーザによる描
画を行った後に現像を施した。露出したカーボン膜を酸
素ガスを用いた異方性エッチングで除去し、更にその下
のＳｉＮx Ｏy 膜をＣＦ₄ を用いた異方性エッチングで
除去した。

【００８８】次いで、エッチングマスクとして用いた感
光性樹脂膜を除去した後、新たに感光性樹脂膜を形成
し、位相シフトパターンを形成するための描画を行っ
た。露出した石英基板をＣＦ₄ ガスにより異方的にエッ
チングした。そして、感光性樹脂膜を除去した後、更に
露出した透光性基板全面のエッチングを行った。このと
き、深い堀込み部と浅い堀り込み部の深さはそれぞれ４
７４ｎｍ，２３４ｎｍであった。最後に、酸素ガスを用
いたエッチングを行いカーボン膜を除去した。

【００８９】本実施形態によれば、石英基板のエッチン
グ中にＳｉＮx Ｏy 膜はカーボン膜で保護されているた
めのＳｉＮx Ｏy 膜厚の減少は起こらず、成膜時に所望
の厚さに設定しておくことができる。即ち、ＳｉＮx Ｏ
y 膜の位相はいずれの部分においても１８０度に維持さ
れた。

【００９０】次に、このマスクを用いた転写結果につい
て示す。被加工基板上にＡｒＦ用ネガ型レジストを膜厚
０．３μｍで形成した。この被加工基板に対し、メモリ
ゲートパターンに対応する露光用マスクとして図７
（ｅ）の構造を持つ露光用マスクを用い、ＮＡ＝０．６
１、コヒーレントファクタ＝０．３５でパターン露光を
行った。ネガ型レジストの非露光部を現像により除去し
た後、残りのレジストパターンをマスクに下地加工し
た。このとき得られたゲートパターンは、寸法制御性±
７．５％で焦点裕度０．８５μｍを確保できた。

【００９１】これに対して従来の手法では、遮光膜を透
過する光の位相が８０度であったため、焦点裕度０．８
５μｍを得ようとすると寸法制御性が±１０％と悪く、
また寸法制御性±７．５％を確保しようとすると焦点裕
度が０．４５μｍしか得られなかった。つまり、本実施
形態で作成した露光用マスクを用いてデバイス加工を行
うことによって、優れた寸法精度を幅広いデフォーカス
範囲で確保できることから、応答時間，電圧値，電流値
等に対して高信頼性のデバイスを作成することができ
た。

【００９２】なお、本実施形態では遮光膜材料にＳｉＮ
x Ｏy を用いたが、これに限らず、第２の実施形態で説
明したような各種の材料を用いることができる。また、
遮光膜の膜構造，透光性基板の材料，露光用マスクの種
類，露光波長等は、第２の実施形態で説明したような各
種の変形が可能である。

【００９３】（第７の実施形態）本実施形態は、ＡｒＦ
エキシマレーザを光源とする露光に用いる露光用マスク
の製造方法に関する。なお、工程フローシートは図７に
準じる。

【００９４】石英基板からなる透光性基板上に、Ｃｒを
ターゲットとしＡｒの希薄ガスによりスパッタリングを
行い、遮光膜としてのＣｒ膜として堆積させた。このＣ
ｒ膜の光学定数は屈折率ｎ＝１．８５、消哀係数ｋ＝
２．７５で、堆積膜厚を２０ｎｍとした。続いて、この
Ｃｒ膜上に、ＣｒをターゲットとしＡｒと酸素の稀薄ガ
スによりスパッタリングを行い、遮光膜としてのＣｒＯ
x 膜を堆積させた。このＣｒＯx 膜の光学定数は屈折率
ｎ＝２．７３、消哀係数ｋ＝０．７１で、堆積膜厚を１
０７ｎｍとした。このときの２層膜で得られる強度透過
率と位相はそれぞれ０．０１９％と３６０度であった。
そして、これらの膜上にカーボン膜を形成した。

【００９５】この基板に対して、シリコン含有感光性樹
脂膜を形成し、ウェハ上０．１μｍパターンを作成する
ためのマスクパターンを形成するため、レーザによる描
画を行った後に現像を施した。露出したカーボン膜を酸
素ガスを用いた異方性エッチングで除去し、更にその下
のＣｒＯx ／Ｃｒ膜を塩素と酸素を用いた異方性エッチ
ングで除去した。

【００９６】次いで、エッチングマスクとして用いた感
光性樹脂膜を除去した後、新たに感光性樹脂膜を形成
し、位相シフトパターンを形成するための描画を行っ
た。露出した石英基板をＣＦ₄ ガスにより異方的にエッ
チングした。そして、感光性樹脂膜を除去した後、更に
露出した透光性基板全面のエッチングを行った。このと
き、深い堀込み部と浅い堀り込み部の深さはそれぞれ４
７４ｎｍ，２３４ｎｍであった。最後に、酸素ガスを用
いたエッチングを行いカーボン膜を除去した。

【００９７】本実施形態によれば、石英基板のエッチン
グ中にＣｒＯx ／Ｃｒ膜はカーボン膜で保護されている
ためのＣｒＯx ／Ｃｒ膜厚の減少は起こらず、成膜時に
所望の厚さに設定しておくことができる。即ち、ＣｒＯ
x ／Ｃｒ膜の位相はいずれの部分においても１８０度に
維持された。

【００９８】次に、このマスクを用いた転写結果につい
て示す。被加工基板上にＡｒＦ用ネガ型レジストを膜厚
０．３μｍで形成した。この被加工基板に対し、メモリ
ゲートパターンに対応する露光用マスクとして図７
（ｅ）の構造を持つ露光用マスクを用い、ＮＡ＝０．６
１、コヒーレントファクタ＝０．３５でパターン露光を
行った。ネガ型レジストの非露光部を現像により除去し
た後、残りのレジストパターンをマスクに下地加工し
た。このとき得られたゲートパターンは、寸法制御性±
７．５％で焦点裕度０．８５μｍを確保できた。

【００９９】これに対して従来の手法では、遮光膜を透
過する光の位相が８０度であったため、焦点裕度０．８
５μｍを得ようとすると寸法制御性が±１０％と悪く、
また寸法制御性±７．５％を確保しようとすると焦点裕
度が０．４５μｍしか得られなかった。つまり、本実施
形態で作成した露光用マスクを用いてデバイス加工を行
うことによって、優れた寸法精度を幅広いデフォーカス
範囲で確保できることから、応答時間，電圧値，電流値
等に対して高信頼性のデバイスを作成することができ
た。

【０１００】なお、本実施形態では遮光膜材料にＣｒＯ
x ／Ｃｒの２層構造を用いたが、これに限られるもので
はない。例えば、本実施形態と同じ光学定数を有するＣ
ｒ及びＣｒＯx 膜を用い、ＣｒＯx （５０ｎｍ）／Ｃｒ
（２０ｎｍ）／ＣｒＯx （５７ｎｍ）のように３層構造
で作成しても構わない。また、多層構造に用いる物質も
これらに限るものではなく、第２の実施形態で説明した
ような各種の材料を用いることができる。さらに、遮光
膜の膜構造，透光性基板の材料，露光用マスクの種類，
露光波長等は、第２の実施形態で説明したような各種の
変形が可能である。

【０１０１】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種
々変形して実施することができる。実施形態では、露光
用マスク及びこれを用いたパターン形成方法について説
明したが、本発明は露光用マスクを形成するためのマス
ク形成用基板に適用することもできる。この場合のマス
ク形成用基板としては、透光性基板上に遮光膜が形成さ
れ、遮光膜が該遮光膜と同じ厚さの光伝導媒体を透過す
る光に対して相対的に概略ｎπ（ｎは整数）の位相差を
有するようにすればよい。

【０１０２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、遮
光膜の透過率と、遮光膜を通過する光と該遮光膜と同じ
厚さの光伝達媒体を通過する光との位相差を最適に設定
することにより、遮光膜を通過する光に起因する焦点深
度の低下等を抑制することができ、レベンソン型位相シ
フト法等の持つ本来の性能を発揮させることが可能とな
る。

【０１０３】また、本発明の露光用マスクを用いたパタ
ーン形成を行うことにより、パターン寸法精度及び製造
歩留まりの向上をはかることが可能となる。さらに、本
発明のマスク形成用基板を用いることにより、上記のよ
うに優れた性能を持つ露光用マスクを簡易に作成するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レベンソン型位相シフトマスクの基本構造を示
す断面図。

【図２】遮光膜の位相が同厚の大気を透過する光に対し
て９０度であるときの焦点裕度を示す図。

【図３】遮光膜の強度透過率が０％であるときの焦点裕
度を示す図。

【図４】遮光膜の強度透過率と位相差に対する焦点深度
の関係を示す図（寸法裕度±１０％）。

【図５】遮光膜の強度透過率と位相差に対する焦点深度
の関係を示す図（寸法裕度±７．５％）。

【図６】第２の実施形態に用いた露光マスクの製造工程
を示す断面図。

【図７】第５の実施形態に用いた露光マスクの製造工程
を示す断面図。

【符号の説明】

１０１…透光性基板１０２…遮光膜１０３…位相シフタ１０４…開口パターン（非位相シフト部）１０５…開口パターン（位相シフト部）１０６…第１の掘り込み部（非位相シフト部）１０７…第２の掘り込み部（位相シフト部）２０１…位相０度に相当するドーズフォーカス曲線２０２…位相１８０度に相当するドーズフォーカス曲線２０３…遮光膜の透過率が０．１％の場合の寸法精度±
１０％、ドーズ裕度１０％時に得られる焦点裕度とドー
ズ領域３０１…遮光膜の透過率を０とした場合のドーズフォー
カス曲線３０２…遮光膜の透過率が０の場合の寸法精度±１０
％、ドーズ裕度１０％時に得られる焦点裕度とドーズ領
域６０１，７０１…石英基板（透光性基板）６０２…ＣｒＯx （遮光膜）６０４，６０６，７０４，７０６…感光性樹脂膜６０５，７０５…開口パターン６０７，７０７…レベンソン位相シフト領域（深い堀り
込み部）６０８，７０８…レベンソン位相シフト領域（浅い堀り
込み部）７０２…ＭｏＳｉＯx （遮光性膜）７０３…カーボン膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基板と、この透光性基板上に形成さ
れ一部に開口パターンを有する遮光膜と、この遮光膜の
開口パターンを透過する光に対して隣接する開口パター
ンで概略（２ｍ−１）π（ｍは正の整数）の位相差を与
えるための位相シフト手段とを備えた露光用マスクにお
いて、前記遮光膜は、該遮光膜を通過する光が該遮光膜と同じ
厚さの光伝達媒体を通過する光に対して相対的に概略ｎ
π（ｎは整数）の位相差を有するように形成されてなる
ことを特徴とする露光用マスク。
【請求項２】透光性基板と、この透光性基板上に形成さ
れ一部に開口パターンを有する遮光膜と、この遮光膜の
開口パターンを透過する光に対して隣接する開口パター
ンで概略（２ｍ−１）π（ｍは正の整数）の位相差を与
えるための位相シフト手段とを備えた露光用マスクにお
いて、前記遮光膜の光透過率は０．１％以下であり、前記遮光膜は、該遮光膜を通過する光が該遮光膜と同じ
厚さの光伝達媒体を通過する光に対して相対的にｎπ−
４０°〜ｎπ＋４０°（ｎは整数）の位相差を有するよ
うに形成されてなることを特徴とする露光用マスク。
【請求項３】透光性基板と、この透光性基板上に形成さ
れ一部に開口パターンを有する遮光膜と、この遮光膜の
開口パターンを透過する光に対して隣接する開口パター
ンで概略（２ｍ−１）π（ｍは正の整数）の位相差を与
えるための位相シフト手段とを備えた露光用マスクにお
いて、前記遮光膜の光透過率は０．０８％以下であり、前記遮光膜は、該遮光膜を通過する光が該遮光膜と同じ
厚さの光伝達媒体を通過する光に対して相対的にｎπ−
２０°〜ｎπ＋２０°（ｎは整数）の位相差を有するよ
うに形成されてなることを特徴とする露光用マスク。
【請求項４】透光性基板と、この透光性基板上に形成さ
れ一部に開口パターンを有する遮光膜と、この遮光膜の
開口パターンを透過する光に対して隣接する開口パター
ンで概略（２ｍ−１）π（ｍは正の整数）の位相差を与
えるための位相シフト手段とを備えた露光用マスクにお
いて、前記遮光膜は、該遮光膜を通過する光が該遮光膜と同じ
厚さの光伝達媒体を通過する光に対して相対的に（２ｎ
−１）π／２（ｎは整数）近傍の位相差を有するように
形成され、前記遮光膜の光透過率を０．００７％以下に設定してな
ることを特徴とする露光用マスク。
【請求項５】前記位相シフト手段は、前記遮光膜の開口
パターンに露出する透光性基板を、隣接する開口パター
ンの少なくとも一方で所定量だけ掘り込んで作成された
ものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
記載の露光用マスク。
【請求項６】前記遮光膜は、単層膜又は多層膜であるこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の露光用
マスク。
【請求項７】前記遮光膜を構成する物質は、組成比及び
膜厚が調整された金属若しくは半導体元素の酸化物若し
くは窒素化物、又はアモルファスＣ及びその水素化物を
組成に含む物質であることを特徴とする請求項６記載の
露光用マスク。
【請求項８】透光性基板上に遮光膜を形成したマスク形
成用基板であって、前記遮光膜が該遮光膜と同じ厚さの
光伝導媒体を透過する光に対して相対的に概略ｎπ（ｎ
は整数）の位相差を有するように構成されたことを特徴
とするマスク形成用基板。
【請求項９】被加工基板上に感光性被膜を形成する工程
と、前記請求項１〜７のいずれかに記載の露光用マスク
を用い、該露光用マスクの遮光膜を透過する光が同厚の
屈折率１の媒体を透過する光に対してほぼｎπ（ｎは整
数）の位相差を生じせしめる波長を有する露光光源によ
り、該露光用マスクのパターンを前記感光性被膜上に結
像露光する工程と、前記感光性被膜を現像処理する工程
とを含むことを特徴とするパターン形成方法。