JPH1032156A - 位相シフトマスクを用いた露光装置およびパターン形成方法 - Google Patents
位相シフトマスクを用いた露光装置およびパターン形成方法Info
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- JPH1032156A JPH1032156A JP18487696A JP18487696A JPH1032156A JP H1032156 A JPH1032156 A JP H1032156A JP 18487696 A JP18487696 A JP 18487696A JP 18487696 A JP18487696 A JP 18487696A JP H1032156 A JPH1032156 A JP H1032156A
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- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70283—Mask effects on the imaging process
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細で密集したコンタクトホールパターンを
形成するための位相シフトマスクを用いた露光装置とそ
のパターン形成方法を提供する。 【解決手段】 露光光５６を第１および第２露光光に分
光し、それぞれ第１および第２位相シフトマスク１０
Ａ、１０Ｂに照射する。第１および第２位相シフトマス
ク１０Ａ、１０Ｂには、複数の遮光部とその複数の遮光
部によって挟まれ、透過露光光の位相を交互にそれぞれ
反転させる複数の帯状の光透過部とが形成されている。
透過干渉合成された露光光７８をフォトレジスト上に照
射する。
形成するための位相シフトマスクを用いた露光装置とそ
のパターン形成方法を提供する。 【解決手段】 露光光５６を第１および第２露光光に分
光し、それぞれ第１および第２位相シフトマスク１０
Ａ、１０Ｂに照射する。第１および第２位相シフトマス
ク１０Ａ、１０Ｂには、複数の遮光部とその複数の遮光
部によって挟まれ、透過露光光の位相を交互にそれぞれ
反転させる複数の帯状の光透過部とが形成されている。
透過干渉合成された露光光７８をフォトレジスト上に照
射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフトマスク
を用いた露光装置およびパターンの形成方法に関するも
のであり、特に、フォトレジストに位相シフトマスクを
用いて干渉露光を行なう露光装置とパターン形成方法に
関するものである。
を用いた露光装置およびパターンの形成方法に関するも
のであり、特に、フォトレジストに位相シフトマスクを
用いて干渉露光を行なう露光装置とパターン形成方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路における高集積化
および微細化には目ざましいものがある。それに伴い、
半導体基板（以下、ウエハと記す）上に形成される回路
パターンの微細化も急速に進んできている。
および微細化には目ざましいものがある。それに伴い、
半導体基板（以下、ウエハと記す）上に形成される回路
パターンの微細化も急速に進んできている。
【０００３】とりわけ、フォトリソグラフィ技術がパタ
ーン形成における基本技術として広く認識されるところ
である。そのため、今日までに種々の開発、改良がなさ
れてきている。しかし、パターンの微細化はとどまると
ころを知らず、パターンの解像度向上への要求もさらに
強いものとなっている。
ーン形成における基本技術として広く認識されるところ
である。そのため、今日までに種々の開発、改良がなさ
れてきている。しかし、パターンの微細化はとどまると
ころを知らず、パターンの解像度向上への要求もさらに
強いものとなっている。
【０００４】このフォトリソグラフィ技術とは、ウエハ
上に塗布されたフォトレジストにマスク（原画）上のパ
ターンを転写し、その転写されたフォトレジストを用い
てフォトレジスト下の被エッチング膜をパターニングす
る技術である。このフォトレジストの転写時において、
フォトレジストに現像処理が施されるが、この現像処理
によって光の当たった部分のフォトレジストが除去され
るタイプをポジ型、光の当たらない部分のフォトレジス
トが除去されるタイプをネガ型のフォトレジストとい
う。
上に塗布されたフォトレジストにマスク（原画）上のパ
ターンを転写し、その転写されたフォトレジストを用い
てフォトレジスト下の被エッチング膜をパターニングす
る技術である。このフォトレジストの転写時において、
フォトレジストに現像処理が施されるが、この現像処理
によって光の当たった部分のフォトレジストが除去され
るタイプをポジ型、光の当たらない部分のフォトレジス
トが除去されるタイプをネガ型のフォトレジストとい
う。
【０００５】一般に、縮小露光方法を用いたフォトリソ
グラフィ技術における解像限界Ｒ（ｎｍ）は、 Ｒ＝ｋ1 ・λ／（ＮＡ） と表わされる。ここで、λは使用する光の波長（ｎ
ｍ）、ＮＡはレンズの開口数、ｋ1 はレジストプロセス
に依存する定数である。
グラフィ技術における解像限界Ｒ（ｎｍ）は、 Ｒ＝ｋ1 ・λ／（ＮＡ） と表わされる。ここで、λは使用する光の波長（ｎ
ｍ）、ＮＡはレンズの開口数、ｋ1 はレジストプロセス
に依存する定数である。
【０００６】この式からわかるように、解像限界Ｒの向
上を図るためには、ｋ1 とλとの値を小さくし、ＮＡの
値を大きくする方法が考えられる。つまり、レジストプ
ロセスに依存する定数を小さくするとともに、露光光の
短波長化や、高ＮＡ化を進めればよいのである。
上を図るためには、ｋ1 とλとの値を小さくし、ＮＡの
値を大きくする方法が考えられる。つまり、レジストプ
ロセスに依存する定数を小さくするとともに、露光光の
短波長化や、高ＮＡ化を進めればよいのである。
【０００７】しかし、光源やレンズの改良は技術的に難
しく、また短波長化および高ＮＡ化を進めることによっ
て、光の焦点深度δ（δ＝ｋ2 ・λ／（ＮＡ）2 ）が浅
くなり、かえって解像度の低下を招くといった問題が生
じてくる。
しく、また短波長化および高ＮＡ化を進めることによっ
て、光の焦点深度δ（δ＝ｋ2 ・λ／（ＮＡ）2 ）が浅
くなり、かえって解像度の低下を招くといった問題が生
じてくる。
【０００８】そこで、光源やレンズではなく、フォトマ
スクを改良することによりパターンの微細化を図る研究
がなされている。最近では、パターンの解像度を向上さ
せる超解像技術のフォトマスクとして位相シフトマスク
が注目されている。そこで、この位相シフトマスクとし
てハーフトーン方式とレベンソン方式を例にとり、その
構造と原理について通常のフォトマスクと比較して説明
する。なお、マスクパターンとしては、ホールパターン
を取り上げる。
スクを改良することによりパターンの微細化を図る研究
がなされている。最近では、パターンの解像度を向上さ
せる超解像技術のフォトマスクとして位相シフトマスク
が注目されている。そこで、この位相シフトマスクとし
てハーフトーン方式とレベンソン方式を例にとり、その
構造と原理について通常のフォトマスクと比較して説明
する。なお、マスクパターンとしては、ホールパターン
を取り上げる。
【０００９】図１５（ａ）、（ｂ）は、通常のフォトマ
スクの平面とその断面をそれぞれ示し、図１５（ｃ）、
（ｄ）は、そのフォトマスクを使用したときのマスク上
の電場およびウエハ上の光学像の光強度をそれぞれ示す
図である。図１５（ａ）、（ｂ）を参照して、通常のフ
ォトマスクは、ガラス基板１０１上に金属マスクパター
ン１０３が形成された構成を有している。このような通
常のフォトマスクでは、マスク上の電場は、図１５
（ｃ）に示すように金属マスクパターン１０３で空間的
にパルス変調された電場となる。
スクの平面とその断面をそれぞれ示し、図１５（ｃ）、
（ｄ）は、そのフォトマスクを使用したときのマスク上
の電場およびウエハ上の光学像の光強度をそれぞれ示す
図である。図１５（ａ）、（ｂ）を参照して、通常のフ
ォトマスクは、ガラス基板１０１上に金属マスクパター
ン１０３が形成された構成を有している。このような通
常のフォトマスクでは、マスク上の電場は、図１５
（ｃ）に示すように金属マスクパターン１０３で空間的
にパルス変調された電場となる。
【００１０】しかし、図１５（ｄ）を参照して、パター
ンが微細化すると、フォトマスクを透過した露光光は光
の回折現象のためにウエハ上の非露光領域（金属マスク
パターン１０３により露光光の透過が遮られた領域）に
も回り込む。このため、ウエハ上の非露光領域にも光が
照射されてしまい、光のコントラスト（ウエハ上の露光
領域と非露光領域との光強度の差）が低下する。結果と
して、解像度が低下し、微細なパターンの転写を行なう
ことが困難となる。
ンが微細化すると、フォトマスクを透過した露光光は光
の回折現象のためにウエハ上の非露光領域（金属マスク
パターン１０３により露光光の透過が遮られた領域）に
も回り込む。このため、ウエハ上の非露光領域にも光が
照射されてしまい、光のコントラスト（ウエハ上の露光
領域と非露光領域との光強度の差）が低下する。結果と
して、解像度が低下し、微細なパターンの転写を行なう
ことが困難となる。
【００１１】図１６（ａ）、（ｂ）は、ハーフトーン方
式の位相シフトマスクの平面と断面とをそれぞれ示し、
図１６（ｃ）、（ｄ）は、その位相シフトマスクを使用
したときのマスク上の電場およびウエハ上の光学像の光
強度をそれぞれ示す図である。まず、図１６（ａ）、
（ｂ）を参照して、このハーフトーン方式の位相シフト
マスクにおいては、位相シフタと呼ばれる光学部材１０
６が設けられている。ただし、光学部材１０６は、ガラ
ス基板１０１上の半透明膜１０３上にのみ形成されてお
り、位相シフタ１０６と半透明膜１０３との２層構造と
なっている。この位相シフタ１０６は、透過光の位相を
１８０度変換する役割をなすものであり、半透明膜１０
３は、露光光を完全に遮ることなく露光光の強度を減衰
させる役割をなすものである。
式の位相シフトマスクの平面と断面とをそれぞれ示し、
図１６（ｃ）、（ｄ）は、その位相シフトマスクを使用
したときのマスク上の電場およびウエハ上の光学像の光
強度をそれぞれ示す図である。まず、図１６（ａ）、
（ｂ）を参照して、このハーフトーン方式の位相シフト
マスクにおいては、位相シフタと呼ばれる光学部材１０
６が設けられている。ただし、光学部材１０６は、ガラ
ス基板１０１上の半透明膜１０３上にのみ形成されてお
り、位相シフタ１０６と半透明膜１０３との２層構造と
なっている。この位相シフタ１０６は、透過光の位相を
１８０度変換する役割をなすものであり、半透明膜１０
３は、露光光を完全に遮ることなく露光光の強度を減衰
させる役割をなすものである。
【００１２】図１６（ｃ）を参照して、上述したように
位相シフタ１０６と半透明膜１０３との位相構造を有し
ているため、マスク上の電場はその位相が交互に１８０
度変換して構成され、かつ、一方の電場の強度は他の電
場の強度よりも小さくなる。つまり、位相シフタ１０６
を透過したことにより位相が１８０度変換され、かつ、
半透明膜１０３も透過したことにより、現像後にフォト
レジストを所定膜厚残存させるように光の強度が減衰す
る。隣接する露光領域間で光の位相は互いに逆位相とな
るため、逆位相の光が重なり合う部分において光が互い
に打消し合うことになる。
位相シフタ１０６と半透明膜１０３との位相構造を有し
ているため、マスク上の電場はその位相が交互に１８０
度変換して構成され、かつ、一方の電場の強度は他の電
場の強度よりも小さくなる。つまり、位相シフタ１０６
を透過したことにより位相が１８０度変換され、かつ、
半透明膜１０３も透過したことにより、現像後にフォト
レジストを所定膜厚残存させるように光の強度が減衰す
る。隣接する露光領域間で光の位相は互いに逆位相とな
るため、逆位相の光が重なり合う部分において光が互い
に打消し合うことになる。
【００１３】その結果、図１６（ｄ）に示すように、露
光パターンのエッジで位相が反転し、露光パターンのエ
ッジにおける光強度を小さくすることができる。これに
より、半透明膜１０３を透過した領域と透過しない領域
との露光光の光強度の差が大きくなり、パターンの解像
度を上げることができる。
光パターンのエッジで位相が反転し、露光パターンのエ
ッジにおける光強度を小さくすることができる。これに
より、半透明膜１０３を透過した領域と透過しない領域
との露光光の光強度の差が大きくなり、パターンの解像
度を上げることができる。
【００１４】次に、図１７（ａ）、（ｂ）は、レベンソ
ン方式の位相シフトマスクの平面と断面とをそれぞれ示
し、図１７（ｃ）、（ｄ）は、その位相シフトマスクを
使用したときのマスク上の電場およびウエハ上の光学像
の光強度をそれぞれ示す図である。まず、図１７
（ａ）、（ｂ）を参照して、レベンソン方式の位相シフ
トマスクでは、コンタクトホールパターンを形成する場
合、コンタクトホールに対応する透過領域１１０とその
透過領域１１０を取り囲む透過領域１１１がマスクに形
成されている。その透過領域１１１に位相シフタと呼ば
れる光学部材１０５が設けられている。
ン方式の位相シフトマスクの平面と断面とをそれぞれ示
し、図１７（ｃ）、（ｄ）は、その位相シフトマスクを
使用したときのマスク上の電場およびウエハ上の光学像
の光強度をそれぞれ示す図である。まず、図１７
（ａ）、（ｂ）を参照して、レベンソン方式の位相シフ
トマスクでは、コンタクトホールパターンを形成する場
合、コンタクトホールに対応する透過領域１１０とその
透過領域１１０を取り囲む透過領域１１１がマスクに形
成されている。その透過領域１１１に位相シフタと呼ば
れる光学部材１０５が設けられている。
【００１５】つまり、ガラス基板１０１上にクロムマス
クパターン１０３が形成され、透過領域１１０、１１１
と遮光領域とが設けられ、特に、透過領域１１１には位
相シフタ１０５が設けられている。この位相シフタ１０
５は、透過光の位相を１８０度変換する役割をなすもの
である。
クパターン１０３が形成され、透過領域１１０、１１１
と遮光領域とが設けられ、特に、透過領域１１１には位
相シフタ１０５が設けられている。この位相シフタ１０
５は、透過光の位相を１８０度変換する役割をなすもの
である。
【００１６】図１７（ｃ）を参照して、上述したように
位相シフタ１０５を透過領域１１１に設けることによ
り、位相シフトマスクを透過した露光光によるマスク上
の電場は、その位相が交互に１８０度反転して構成され
る。透過領域１１０と透過領域１１１との間で露光光の
位相が互いに逆位相となるため、光の干渉効果により逆
位相の露光光の重なり合う部分において露光光が互いに
打消し合うことになる。
位相シフタ１０５を透過領域１１１に設けることによ
り、位相シフトマスクを透過した露光光によるマスク上
の電場は、その位相が交互に１８０度反転して構成され
る。透過領域１１０と透過領域１１１との間で露光光の
位相が互いに逆位相となるため、光の干渉効果により逆
位相の露光光の重なり合う部分において露光光が互いに
打消し合うことになる。
【００１７】その結果、図１７（ｄ）に示すように、透
過領域１１０と透過領域１１１との間において露光光の
強度が小さくなり、ウエハ上の露光領域と非露光領域と
における露光光の強度差を十分に確保することができ
る。これにより、解像度の向上を図ることができ、微細
なパターンの転写を行なうことができる。
過領域１１０と透過領域１１１との間において露光光の
強度が小さくなり、ウエハ上の露光領域と非露光領域と
における露光光の強度差を十分に確保することができ
る。これにより、解像度の向上を図ることができ、微細
なパターンの転写を行なうことができる。
【００１８】しかしながら、上述したようにレベンソン
方式の位相シフトマスクを用いてコンタクトホールパタ
ーンを形成するには、たとえば、図１７（ａ）に示すよ
うに、コンタクトホールに相当する透過領域１１０の他
に、その透過領域１１０を取り囲む位相シフタ１０５を
有する透過領域１１１が必要であった。そのため、微細
で密集したコンタクトホールを形成することができなか
ったり、コンタクトホールパターンの位置が制約されて
しまう問題があった。
方式の位相シフトマスクを用いてコンタクトホールパタ
ーンを形成するには、たとえば、図１７（ａ）に示すよ
うに、コンタクトホールに相当する透過領域１１０の他
に、その透過領域１１０を取り囲む位相シフタ１０５を
有する透過領域１１１が必要であった。そのため、微細
で密集したコンタクトホールを形成することができなか
ったり、コンタクトホールパターンの位置が制約されて
しまう問題があった。
【００１９】また、この位相シフタ１０５には、指定さ
れた領域に指定された寸法で、しかも、極所的な欠け等
の欠陥がないように設けられることが必要である。とこ
ろが、マスクのパターンが複雑になるほど、その欠陥等
の検査が困難になり、結果的に、位相シフトマスクの製
造に時間とコストとを要する問題があった。
れた領域に指定された寸法で、しかも、極所的な欠け等
の欠陥がないように設けられることが必要である。とこ
ろが、マスクのパターンが複雑になるほど、その欠陥等
の検査が困難になり、結果的に、位相シフトマスクの製
造に時間とコストとを要する問題があった。
【００２０】一方、レベンソン方式の位相シフトマスク
には、以下に説明するような利点がある。
には、以下に説明するような利点がある。
【００２１】図１８（ａ）、（ｂ）を参照して、ライン
・スペースパターンが位相シフトマスクに設けられてい
る。一定の幅を有する遮光膜１０３が一方向に複数延び
ており、各遮光膜１０３によって挟まれた透過領域１１
２には、一つおきに位相シフタ１０５が設けられてい
る。
・スペースパターンが位相シフトマスクに設けられてい
る。一定の幅を有する遮光膜１０３が一方向に複数延び
ており、各遮光膜１０３によって挟まれた透過領域１１
２には、一つおきに位相シフタ１０５が設けられてい
る。
【００２２】このようなレベンソン方式の位相シフトマ
スクを透過した露光光の電界は、図１８（ｃ）に示すよ
うに、向きの異なる電界が交互に分布する。これによ
り、ウエハ上における露光光の強度は、図１８（ｄ）に
示す分布となり、コントラストの高い分布を得ることが
できる。すなわち、レベンソン方式の位相シフトマスク
には、微細なライン・スペースパターンに対して露光光
の十分なコントラストを確保することができる利点があ
る。
スクを透過した露光光の電界は、図１８（ｃ）に示すよ
うに、向きの異なる電界が交互に分布する。これによ
り、ウエハ上における露光光の強度は、図１８（ｄ）に
示す分布となり、コントラストの高い分布を得ることが
できる。すなわち、レベンソン方式の位相シフトマスク
には、微細なライン・スペースパターンに対して露光光
の十分なコントラストを確保することができる利点があ
る。
【００２３】ところで、引用例１（特開平４−２２９５
４号公報）には、通常のフォトマスクを用いて微細なコ
ンタクトホールパターンを形成する方法が開示されてい
る。次に、その方法について説明する。
４号公報）には、通常のフォトマスクを用いて微細なコ
ンタクトホールパターンを形成する方法が開示されてい
る。次に、その方法について説明する。
【００２４】このパターン形成方法においては、露光装
置として干渉型露光装置が用いられる。図１９は、その
露光装置の構成概略図である。図１９を参照して、露光
装置は、露光光を発する光源２０１、光源２０１から出
た光を広げるエクスパンダ２０２、露光光の光路を折り
曲げるミラー２０３、２０６、露光光の一部を反射する
ハーフミラー２０４、露光光の位相を変化させる位相シ
フト部２０５、マスク２０９を透過した露光光を平行に
するためのレンズ２１０、２１１、マスク２０９を透過
した露光光を干渉合成するためのハーフミラー２１３、
干渉した露光光を縮小するための縮小レンズ２１４を備
えている。
置として干渉型露光装置が用いられる。図１９は、その
露光装置の構成概略図である。図１９を参照して、露光
装置は、露光光を発する光源２０１、光源２０１から出
た光を広げるエクスパンダ２０２、露光光の光路を折り
曲げるミラー２０３、２０６、露光光の一部を反射する
ハーフミラー２０４、露光光の位相を変化させる位相シ
フト部２０５、マスク２０９を透過した露光光を平行に
するためのレンズ２１０、２１１、マスク２０９を透過
した露光光を干渉合成するためのハーフミラー２１３、
干渉した露光光を縮小するための縮小レンズ２１４を備
えている。
【００２５】次に、この露光装置とフォトマスクを用い
たパターン形成方法について説明する。
たパターン形成方法について説明する。
【００２６】光源２０１から発した露光光は、ハーフミ
ラー２０４によって二つの露光光に分光される。一方の
露光光は、フォトマスク２０９の領域２０９ａに照射さ
れる。他方の露光光は位相シフト部２０５を透過するこ
とにより、一方の露光光と、たとえば１８０度の位相差
を有する露光光となり、フォトマスク２０９の領域２０
９ｂに照射される。
ラー２０４によって二つの露光光に分光される。一方の
露光光は、フォトマスク２０９の領域２０９ａに照射さ
れる。他方の露光光は位相シフト部２０５を透過するこ
とにより、一方の露光光と、たとえば１８０度の位相差
を有する露光光となり、フォトマスク２０９の領域２０
９ｂに照射される。
【００２７】フォトマスク２０９の領域２０９ａ、２０
９ｂには、たとえば、図２０（ａ）、図２１（ａ）に示
す第１および第２パターンがそれぞれ設けられている。
図２０（ｂ）、図２１（ｂ）は、図２０（ａ）、図２１
（ａ）に示すＡ−Ａにおける断面をそれぞれ示してい
る。図２０（ａ）、（ｂ）および図２１（ａ）、（ｂ）
を参照して、フォトマスクには、ガラス基板１０１上に
金属マスクパターン１０３が形成されている。
９ｂには、たとえば、図２０（ａ）、図２１（ａ）に示
す第１および第２パターンがそれぞれ設けられている。
図２０（ｂ）、図２１（ｂ）は、図２０（ａ）、図２１
（ａ）に示すＡ−Ａにおける断面をそれぞれ示してい
る。図２０（ａ）、（ｂ）および図２１（ａ）、（ｂ）
を参照して、フォトマスクには、ガラス基板１０１上に
金属マスクパターン１０３が形成されている。
【００２８】第１パターンを透過した直後の露光光の振
幅（フォトマスク上の電界）は、図２０（ｃ）に示す分
布を有する。一方、第２パターンを透過した直後の露光
光の振幅（フォトマスク上の電界）は、第１パターンを
透過する露光光と位相差が１８０度あるため、図２１
（ｃ）に示す分布を有する。
幅（フォトマスク上の電界）は、図２０（ｃ）に示す分
布を有する。一方、第２パターンを透過した直後の露光
光の振幅（フォトマスク上の電界）は、第１パターンを
透過する露光光と位相差が１８０度あるため、図２１
（ｃ）に示す分布を有する。
【００２９】第１パターンおよび第２パターンを透過し
た二つの露光光は、ハーフミラー２１３によって干渉合
成される。干渉合成された露光光の振幅は、図２２
（ａ）に示す分布を有する。干渉合成された露光光は縮
小レンズ２１４を透過し、ステージ２１５上のウエハ２
１６に照射される。
た二つの露光光は、ハーフミラー２１３によって干渉合
成される。干渉合成された露光光の振幅は、図２２
（ａ）に示す分布を有する。干渉合成された露光光は縮
小レンズ２１４を透過し、ステージ２１５上のウエハ２
１６に照射される。
【００３０】そのウエハ２１６上における露光光の振幅
は、図２２（ｂ）に示す分布となり、露光光の強度は図
２２（ｃ）に示す分布となる。図２２（ｃ）を参照し
て、二つの露光光が干渉することにより、逆位相の露光
光が重なり合う部分において露光光の強度が互いに打ち
消し合う。これにより、ウエハ上の露光領域と非露光領
域との露光光の強度差を確保することができ、微細なパ
ターンを形成することができる。
は、図２２（ｂ）に示す分布となり、露光光の強度は図
２２（ｃ）に示す分布となる。図２２（ｃ）を参照し
て、二つの露光光が干渉することにより、逆位相の露光
光が重なり合う部分において露光光の強度が互いに打ち
消し合う。これにより、ウエハ上の露光領域と非露光領
域との露光光の強度差を確保することができ、微細なパ
ターンを形成することができる。
【００３１】なお、引用例２（特開平３−２７０２１３
号公報）にも、同様の方法が開示されている。
号公報）にも、同様の方法が開示されている。
【００３２】ところで、発明者は、平成８年６月２０日
付けで特許出願した発明の名称「位相シフトマスクを用
いたパターンの形成方法」において、既に述べたレベン
ソン方式の位相シフトマスクの利点を応用して微細なコ
ンタクトホールを形成する方法を提案している。以下こ
の方法について説明する。
付けで特許出願した発明の名称「位相シフトマスクを用
いたパターンの形成方法」において、既に述べたレベン
ソン方式の位相シフトマスクの利点を応用して微細なコ
ンタクトホールを形成する方法を提案している。以下こ
の方法について説明する。
【００３３】このパターン形成方法においては、２枚の
位相シフトマスクについてそれぞれ露光を行なう二重露
光方式が用いられる。
位相シフトマスクについてそれぞれ露光を行なう二重露
光方式が用いられる。
【００３４】図２３と図２４は、第１の露光に用いられ
る第１のレベンソン方式の位相シフトマスクと第２の露
光に用いられる第２のレベンソン方式の位相シフトマス
クの構成を概略的にそれぞれ示す平面図である。また、
図２５は図２３に示すＡ−Ａにおける概略断面図であ
る。
る第１のレベンソン方式の位相シフトマスクと第２の露
光に用いられる第２のレベンソン方式の位相シフトマス
クの構成を概略的にそれぞれ示す平面図である。また、
図２５は図２３に示すＡ−Ａにおける概略断面図であ
る。
【００３５】図２３と図２４を参照して、二重露光にお
ける第１の露光に用いられる第１の位相シフトマスク１
０Ａは、レベンソン方式の位相シフトマスクであり、た
とえば、石英からなる透明基板１とクロムよりなる遮光
膜３とを有している。
ける第１の露光に用いられる第１の位相シフトマスク１
０Ａは、レベンソン方式の位相シフトマスクであり、た
とえば、石英からなる透明基板１とクロムよりなる遮光
膜３とを有している。
【００３６】この第１および第２の光透過部Ｔｎ、Ｔａ
は、互いに１８０度異なった位相で露光光を透過し、か
つ、遮光膜３を挟んで交互に配置されている。また、第
１および第２の光透過部Ｔｎ、Ｔａと遮光膜３を有する
遮光部Ｓとの各平面パターンは、図中Ｙ方向に向かう一
直線に近いライン状のものである。第１および第２の光
透過部Ｔｎ、Ｔａの線幅Ｗｎ、Ｗａは略同一であり、遮
光部Ｓの線幅Ｗｓは有限のものである。
は、互いに１８０度異なった位相で露光光を透過し、か
つ、遮光膜３を挟んで交互に配置されている。また、第
１および第２の光透過部Ｔｎ、Ｔａと遮光膜３を有する
遮光部Ｓとの各平面パターンは、図中Ｙ方向に向かう一
直線に近いライン状のものである。第１および第２の光
透過部Ｔｎ、Ｔａの線幅Ｗｎ、Ｗａは略同一であり、遮
光部Ｓの線幅Ｗｓは有限のものである。
【００３７】図２４を参照して、二重露光における第２
の露光に用いられる第２の位相シフトマスク１０Ｂは、
上述した第１の位相シフトマスク１０Ａと略同一の構成
を有している。そのため、第２の位相シフタマスク１０
ＢにおけるＢ−Ｂに沿う断面は図２５に示す断面構造に
対応する。
の露光に用いられる第２の位相シフトマスク１０Ｂは、
上述した第１の位相シフトマスク１０Ａと略同一の構成
を有している。そのため、第２の位相シフタマスク１０
ＢにおけるＢ−Ｂに沿う断面は図２５に示す断面構造に
対応する。
【００３８】ただし、第２の位相シフトマスク１０Ｂで
は、第１および第２の光透過部Ｔｎ、Ｔａと遮光部Ｓと
が図中Ｘ方向に向かって、一直線に近いライン状に形成
されている。
は、第１および第２の光透過部Ｔｎ、Ｔａと遮光部Ｓと
が図中Ｘ方向に向かって、一直線に近いライン状に形成
されている。
【００３９】次に、上述した位相シフトマスクを用いた
パターン形成方法について説明する。
パターン形成方法について説明する。
【００４０】図２６は、位相シフトマスクを用いたパタ
ーン形成方法を説明するための図である。図２６（ａ）
は、二重露光における第１および第２の位相シフトマス
クの重なり具合を示す概略平面図であり、図２６（ｂ）
は図２６（ａ）のＣ−ＣおよびＥ−Ｅに沿うウエハ上の
光強度を示す図であり、図２６（ｃ）は図２６（ａ）の
Ｄ−Ｄに沿うウエハ上の光強度を示す図である。
ーン形成方法を説明するための図である。図２６（ａ）
は、二重露光における第１および第２の位相シフトマス
クの重なり具合を示す概略平面図であり、図２６（ｂ）
は図２６（ａ）のＣ−ＣおよびＥ−Ｅに沿うウエハ上の
光強度を示す図であり、図２６（ｃ）は図２６（ａ）の
Ｄ−Ｄに沿うウエハ上の光強度を示す図である。
【００４１】図２６（ａ）を参照して、ネガ型レジスト
を塗布した半導体集積回路形成過程にある半導体基板の
所定領域に、縮小投影露光法により、第１の位相シフト
マスク（図２３）の像が露光される。次に、上記の露光
が行なわれた領域と同一の領域に、第２の位相シフトマ
スク１０Ｂ（図２４）の像が露光される。この際、一直
線状に延びる第２の位相シフトマスクのパターンは、第
１の位相シフトマスクのパターンと略直交するように露
光される。
を塗布した半導体集積回路形成過程にある半導体基板の
所定領域に、縮小投影露光法により、第１の位相シフト
マスク（図２３）の像が露光される。次に、上記の露光
が行なわれた領域と同一の領域に、第２の位相シフトマ
スク１０Ｂ（図２４）の像が露光される。この際、一直
線状に延びる第２の位相シフトマスクのパターンは、第
１の位相シフトマスクのパターンと略直交するように露
光される。
【００４２】図２６（ｂ）を参照して、第１および第２
の位相シフトマスク１０Ａ、１０Ｂの各光透過部Ｔｎ、
Ｔａが重なる領域においては、第１および第２の位相シ
フトマスク１０Ａ、１０Ｂの光透過部Ｔｎ、Ｔａと遮光
部Ｓとが重なる領域におけるよりも、ウエハ上の光強度
は強くなる。
の位相シフトマスク１０Ａ、１０Ｂの各光透過部Ｔｎ、
Ｔａが重なる領域においては、第１および第２の位相シ
フトマスク１０Ａ、１０Ｂの光透過部Ｔｎ、Ｔａと遮光
部Ｓとが重なる領域におけるよりも、ウエハ上の光強度
は強くなる。
【００４３】また、図２６（ｃ）を参照して、第１およ
び第２の位相シフトマスク１０Ａ、１０Ｂの各遮光部Ｓ
が重なる領域においては、第１および第２の位相シフト
マスク１０Ａ、１０Ｂの光透過部Ｔｎ、Ｔａと遮光部Ｓ
とが重なる領域におけるよりも、ウエハ上の光強度は弱
くなる。この遮光部Ｓ同士が重なる領域におけるウエハ
上の光強度は０もしくはそれに近い値となる。
び第２の位相シフトマスク１０Ａ、１０Ｂの各遮光部Ｓ
が重なる領域においては、第１および第２の位相シフト
マスク１０Ａ、１０Ｂの光透過部Ｔｎ、Ｔａと遮光部Ｓ
とが重なる領域におけるよりも、ウエハ上の光強度は弱
くなる。この遮光部Ｓ同士が重なる領域におけるウエハ
上の光強度は０もしくはそれに近い値となる。
【００４４】以上により、二重露光が行なわれたウエハ
表面における光強度の平面的分布は図２７に示すように
なる。
表面における光強度の平面的分布は図２７に示すように
なる。
【００４５】図２７を参照して、図中ハッチングの密な
部分は光強度の弱い領域を示しており、白い部分は光強
度の強い領域を示している。図２７中Ｃ−ＣとＤ−Ｄと
Ｅ−Ｅとのそれぞれは、図２６（ａ）中のＣ−ＣとＤ−
ＤとＥ−Ｅとに対応している。
部分は光強度の弱い領域を示しており、白い部分は光強
度の強い領域を示している。図２７中Ｃ−ＣとＤ−Ｄと
Ｅ−Ｅとのそれぞれは、図２６（ａ）中のＣ−ＣとＤ−
ＤとＥ−Ｅとに対応している。
【００４６】このような露光処理が施された後、通常の
現像処理を行なうことにより、ネガ型レジストの場合、
暗部（図２７中ハッチングの密な領域）のフォトレジス
トが溶解除去され、ホールパターンが形成される。
現像処理を行なうことにより、ネガ型レジストの場合、
暗部（図２７中ハッチングの密な領域）のフォトレジス
トが溶解除去され、ホールパターンが形成される。
【００４７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明した引用例１と発明者が提案している技術には、以下
に述べるような問題があった。
明した引用例１と発明者が提案している技術には、以下
に述べるような問題があった。
【００４８】まず、引用例１においては、所望のパター
ンとして図２０（ａ）に示す第１パターンと図２１
（ａ）に示す第２パターンとの合成パターンを形成する
方法として開示されている。しかし、図２２（ｃ）に示
すウエハ上の露光光の強度分布において、第２パターン
の領域に対応する露光光の強度が現像によってフォトレ
ジストが除去されるか否かの基準となる強度よりも弱け
れば、コントラストの高いコンタクトホールパターンと
しての第１パターンのみを形成することも可能となる。
つまり、合成パターンを形成する場合、コンタクトホー
ルパターンを形成する場合、いずれの場合においても、
コントラストの高いパターンを形成するためには、第１
のパターンの周辺に、透過した露光光が第１のパターン
を透過した露光光と逆位相となる第２のパターンが不可
欠である。
ンとして図２０（ａ）に示す第１パターンと図２１
（ａ）に示す第２パターンとの合成パターンを形成する
方法として開示されている。しかし、図２２（ｃ）に示
すウエハ上の露光光の強度分布において、第２パターン
の領域に対応する露光光の強度が現像によってフォトレ
ジストが除去されるか否かの基準となる強度よりも弱け
れば、コントラストの高いコンタクトホールパターンと
しての第１パターンのみを形成することも可能となる。
つまり、合成パターンを形成する場合、コンタクトホー
ルパターンを形成する場合、いずれの場合においても、
コントラストの高いパターンを形成するためには、第１
のパターンの周辺に、透過した露光光が第１のパターン
を透過した露光光と逆位相となる第２のパターンが不可
欠である。
【００４９】このことは、図１７において説明したコン
タクトホールパターンを有したレベンソン方式の位相シ
フトマスクを用いた場合と同様の問題が生じ、微細で密
集したコンタクトホールパターンを形成することができ
なかったり、コンタクトホールパターンを設ける位置が
制約されることになる。
タクトホールパターンを有したレベンソン方式の位相シ
フトマスクを用いた場合と同様の問題が生じ、微細で密
集したコンタクトホールパターンを形成することができ
なかったり、コンタクトホールパターンを設ける位置が
制約されることになる。
【００５０】次に、発明者が提案している技術において
は、コンタクトホールパターンを形成するために、フォ
トレジストとしてネガ型フォトレジストが用いられた。
図２７を参照して、ネガ型フォトレジストの場合、図中
のハッチングの密な部分、つまり、露光光の強度がほと
んど０の領域のフォトレジストが現像時に溶解されて、
コンタクトホールパターンが形成される。
は、コンタクトホールパターンを形成するために、フォ
トレジストとしてネガ型フォトレジストが用いられた。
図２７を参照して、ネガ型フォトレジストの場合、図中
のハッチングの密な部分、つまり、露光光の強度がほと
んど０の領域のフォトレジストが現像時に溶解されて、
コンタクトホールパターンが形成される。
【００５１】一般には露光光は、レジスト中を進むうち
にその強度が減衰する。このため、たとえば図２７に示
すＦ−Ｆにおいて、現像によりレジストが除去されるか
否かの基準となる光強度ＳＬがレジストの深さに対して
図２８に示すような分布となる。したがって、現像され
たフォトレジストのホールパターンは逆テーパ状となる
ことがあった。
にその強度が減衰する。このため、たとえば図２７に示
すＦ−Ｆにおいて、現像によりレジストが除去されるか
否かの基準となる光強度ＳＬがレジストの深さに対して
図２８に示すような分布となる。したがって、現像され
たフォトレジストのホールパターンは逆テーパ状となる
ことがあった。
【００５２】また、露光光が下地膜によりハレーション
を起こした場合、本来露光光が照射されるべきでない領
域に露光光が照射されてしまうことがある。そのため、
フォトレジストが溶解されるべきところがフォトレジス
トが残ることがある。したがって、所望の密集したホー
ルパターンを形成することができないことがあった。
を起こした場合、本来露光光が照射されるべきでない領
域に露光光が照射されてしまうことがある。そのため、
フォトレジストが溶解されるべきところがフォトレジス
トが残ることがある。したがって、所望の密集したホー
ルパターンを形成することができないことがあった。
【００５３】一般に、ネガ型フォトレジストの場合、現
像過程において高分子の膨潤があるため、より解像度の
必要なパターンに対してはポジ型フォトレジストが用い
られる。
像過程において高分子の膨潤があるため、より解像度の
必要なパターンに対してはポジ型フォトレジストが用い
られる。
【００５４】ところが、ポジ型フォトレジストを用いた
場合には、以下に説明するようにホールパターンとして
形成することができなかった。図２６（ａ）に示すＤ−
Ｄにおける光の強度は、図２６（ｃ）に示すように、光
強度ＳＬに対して十分なコントラストがとれている。一
方、図２６（ａ）に示すＣ−ＣまたはＥ−Ｅにおける露
光光の強度は、図２６（ｂ）に示すように、光強度ＳＬ
よりも高い。すなわち、コントラストをとることができ
ないため、Ｃ−ＣまたはＥ−Ｅの付近に位置するフォト
レジストは現像時に溶解される。したがって、図２７に
示すハッチングの密な部分のフォトレジストが残りドッ
トパターンが形成されてしまう。
場合には、以下に説明するようにホールパターンとして
形成することができなかった。図２６（ａ）に示すＤ−
Ｄにおける光の強度は、図２６（ｃ）に示すように、光
強度ＳＬに対して十分なコントラストがとれている。一
方、図２６（ａ）に示すＣ−ＣまたはＥ−Ｅにおける露
光光の強度は、図２６（ｂ）に示すように、光強度ＳＬ
よりも高い。すなわち、コントラストをとることができ
ないため、Ｃ−ＣまたはＥ−Ｅの付近に位置するフォト
レジストは現像時に溶解される。したがって、図２７に
示すハッチングの密な部分のフォトレジストが残りドッ
トパターンが形成されてしまう。
【００５５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、フォトレジストに密集したホールパタ
ーンを精度よく形成する露光装置とそのパターン形成方
法を提供することを目的とする。
れたものであり、フォトレジストに密集したホールパタ
ーンを精度よく形成する露光装置とそのパターン形成方
法を提供することを目的とする。
【００５６】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの局面にお
ける露光装置は、以下の手段を備えている。光源から露
光光を発する。露光光を第１露光光と第２露光光とに分
光する。第１露光光を第１位相シフトマスクに照射す
る。第２露光光を第２位相シフトマスクに照射する。第
１位相シフトマスクを透過した第１透過光と第２位相シ
フトマスクを透過した第２透過光とを干渉させ干渉透過
光を構成する。干渉透過光を半導体基板上に形成された
被エッチング膜上のフォトレジストに照射する。第１位
相シフトマスクは、間隔をおいて第１の方向に延びる複
数の第１帯状透過領域と、複数の第１帯状透過領域のそ
れぞれによって挟まれた複数の第１帯状遮光領域とを含
んでいる。複数の第１帯状透過領域においては、透過し
た第１位相非シフト透過光の位相を変化させない位相非
シフト透過領域と、透過した第１位相シフト透過光の位
相を第１位相非シフト透過光の位相と異ならせる位相シ
フト透過領域とが交互に繰返して設けられている。第２
位相シフトマスクは、間隔をおいて第１の方向と交差す
る第２の方向に延びる複数の第２帯状透過領域と、複数
の第２帯状透過領域のそれぞれによって挟まれた複数の
第２帯状遮光領域とを含んでいる。複数の第２帯状透過
領域においては、透過した第２位相非シフト透過光の位
相を変化させない位相非シフト透過領域と、透過した第
２位相シフト透過光の位相を第２位相非シフト透過光の
位相と異ならせる位相シフト透過領域とが交互に繰返し
て設けられている。
ける露光装置は、以下の手段を備えている。光源から露
光光を発する。露光光を第１露光光と第２露光光とに分
光する。第１露光光を第１位相シフトマスクに照射す
る。第２露光光を第２位相シフトマスクに照射する。第
１位相シフトマスクを透過した第１透過光と第２位相シ
フトマスクを透過した第２透過光とを干渉させ干渉透過
光を構成する。干渉透過光を半導体基板上に形成された
被エッチング膜上のフォトレジストに照射する。第１位
相シフトマスクは、間隔をおいて第１の方向に延びる複
数の第１帯状透過領域と、複数の第１帯状透過領域のそ
れぞれによって挟まれた複数の第１帯状遮光領域とを含
んでいる。複数の第１帯状透過領域においては、透過し
た第１位相非シフト透過光の位相を変化させない位相非
シフト透過領域と、透過した第１位相シフト透過光の位
相を第１位相非シフト透過光の位相と異ならせる位相シ
フト透過領域とが交互に繰返して設けられている。第２
位相シフトマスクは、間隔をおいて第１の方向と交差す
る第２の方向に延びる複数の第２帯状透過領域と、複数
の第２帯状透過領域のそれぞれによって挟まれた複数の
第２帯状遮光領域とを含んでいる。複数の第２帯状透過
領域においては、透過した第２位相非シフト透過光の位
相を変化させない位相非シフト透過領域と、透過した第
２位相シフト透過光の位相を第２位相非シフト透過光の
位相と異ならせる位相シフト透過領域とが交互に繰返し
て設けられている。
【００５７】以上の露光装置によれば、まず、光源から
発された露光光が第１露光光と第２露光光とに分光され
る。第１露光光が第１位相シフトマスクに照射される。
照射された第１露光光は、第１の方向に延びる第１帯状
透過領域の位相シフト透過領域と位相非シフト透過領域
を透過する。このようにして透過した第１透過光におい
ては、位相シフト透過領域を透過した第１位相シフト透
過光と位相非シフト透過領域を透過した第１位相非シフ
ト透過光との位相が異なっている。
発された露光光が第１露光光と第２露光光とに分光され
る。第１露光光が第１位相シフトマスクに照射される。
照射された第１露光光は、第１の方向に延びる第１帯状
透過領域の位相シフト透過領域と位相非シフト透過領域
を透過する。このようにして透過した第１透過光におい
ては、位相シフト透過領域を透過した第１位相シフト透
過光と位相非シフト透過領域を透過した第１位相非シフ
ト透過光との位相が異なっている。
【００５８】一方、第２露光光は第２位相シフトマスク
に照射される。照射された第２露光光は、第１の方向と
交差する第２の方向に延びる第２帯状透過領域の位相シ
フト透過領域と位相非シフト透過領域を透過する。この
ようにして透過した第２の透過光においては、位相シフ
ト透過領域を透過した第２位相シフト透過光と位相非シ
フト透過領域を透過した第２位相非シフト透過光との位
相が異なっている。
に照射される。照射された第２露光光は、第１の方向と
交差する第２の方向に延びる第２帯状透過領域の位相シ
フト透過領域と位相非シフト透過領域を透過する。この
ようにして透過した第２の透過光においては、位相シフ
ト透過領域を透過した第２位相シフト透過光と位相非シ
フト透過領域を透過した第２位相非シフト透過光との位
相が異なっている。
【００５９】次に、第１透過光と第２透過光とが干渉さ
れ干渉透過光となり、フォトレジストに照射される。干
渉透過光においては、第１位相シフト透過光および第１
位相非シフト透過光と、第２位相シフト透過光および第
２位相非シフト透過光とが互いに交差して干渉してい
る。第１位相非シフト透過光と第２位相非シフト透過光
との干渉により、干渉透過光の光強度は強め合う。第１
位相非シフト透過光と第２位相シフト透過光との干渉に
より、干渉光の光強度は弱め合う。第１位相シフト透過
光と第２位相非シフト透過光との干渉により、干渉光の
光強度は弱め合う。第１位相シフト透過光と第２位相シ
フト透過光との干渉により、干渉光の光強度は強め合
う。これにより、フォトレジスト上における干渉透過光
すなわち光学像のコントラストを上げることができ、微
細で密集したコンタクトホールパターンを形成すること
ができる。
れ干渉透過光となり、フォトレジストに照射される。干
渉透過光においては、第１位相シフト透過光および第１
位相非シフト透過光と、第２位相シフト透過光および第
２位相非シフト透過光とが互いに交差して干渉してい
る。第１位相非シフト透過光と第２位相非シフト透過光
との干渉により、干渉透過光の光強度は強め合う。第１
位相非シフト透過光と第２位相シフト透過光との干渉に
より、干渉光の光強度は弱め合う。第１位相シフト透過
光と第２位相非シフト透過光との干渉により、干渉光の
光強度は弱め合う。第１位相シフト透過光と第２位相シ
フト透過光との干渉により、干渉光の光強度は強め合
う。これにより、フォトレジスト上における干渉透過光
すなわち光学像のコントラストを上げることができ、微
細で密集したコンタクトホールパターンを形成すること
ができる。
【００６０】好ましくは、第１位相シフト透過光と第１
位相非シフト透過光との位相の差および第２位相シフト
透過光と第２位相非シフト透過光との位相の差が実質的
にπラジアンである。
位相非シフト透過光との位相の差および第２位相シフト
透過光と第２位相非シフト透過光との位相の差が実質的
にπラジアンである。
【００６１】この場合、第１位相非シフト透過光と第２
位相非シフト透過光との干渉により、また、第１位相シ
フト透過光と第２位相シフト透過光との干渉により干渉
透過光の光強度は最も強め合う。そして、第１位相非シ
フト透過光と第２位相シフト透過光との干渉により、ま
た、第１位相シフト透過光と第２位相非シフト透過光と
の干渉により干渉透過光の光強度は最も弱め合い、ほと
んど０となる。これにより、フォトレジスト上の干渉透
過光のコントラストをさらに上げることができ、微細で
密集したコンタクトホールパターンを寸法精度よく形成
することができる。
位相非シフト透過光との干渉により、また、第１位相シ
フト透過光と第２位相シフト透過光との干渉により干渉
透過光の光強度は最も強め合う。そして、第１位相非シ
フト透過光と第２位相シフト透過光との干渉により、ま
た、第１位相シフト透過光と第２位相非シフト透過光と
の干渉により干渉透過光の光強度は最も弱め合い、ほと
んど０となる。これにより、フォトレジスト上の干渉透
過光のコントラストをさらに上げることができ、微細で
密集したコンタクトホールパターンを寸法精度よく形成
することができる。
【００６２】また好ましくは、第１の方向に延びる第１
帯状透過領域と第２の方向に延びる第２帯状透過領域と
が交差する角度は実質的に直角であり、第１帯状透過領
域は、第１の方向に対して一定の幅を有し、第２帯状透
過領域は、第２の方向に対して一定の幅を有し、第１お
よび第２帯状透過領域のそれぞれの幅、ならびに、複数
の第１および第２帯状透過領域のそれぞれの間隔がすべ
て実質的に等しい。
帯状透過領域と第２の方向に延びる第２帯状透過領域と
が交差する角度は実質的に直角であり、第１帯状透過領
域は、第１の方向に対して一定の幅を有し、第２帯状透
過領域は、第２の方向に対して一定の幅を有し、第１お
よび第２帯状透過領域のそれぞれの幅、ならびに、複数
の第１および第２帯状透過領域のそれぞれの間隔がすべ
て実質的に等しい。
【００６３】この場合、コンタクトホールパターンにお
いて隣接するすべてのコンタクトホールパターンとの距
離がほとんど等しくなり、一定の領域内に最も密集した
コンタクトホールパターンを形成することができる。
いて隣接するすべてのコンタクトホールパターンとの距
離がほとんど等しくなり、一定の領域内に最も密集した
コンタクトホールパターンを形成することができる。
【００６４】本発明の第２の局面におけるパターン形成
方法は、間隔をおいて第１の方向に延びる複数の第１帯
状透過領域と、複数の第１帯状透過領域のそれぞれによ
って挟まれた第１帯状遮光領域と、複数の第１帯状遮光
領域に一つおきに設けられた位相シフタとを有する第１
位相シフトマスクと、間隔をおいて第１の方向と交差す
る第２の方向に延びる複数の第２帯状透過領域と、複数
の第２帯状透過領域のそれぞれによって挟まれた第２帯
状遮光領域と、複数の第２帯状透過領域に一つおきに設
けられた位相シフタとを有する第２位相シフトマスクと
を用いる。光源から発され、分光された第１露光光と第
２露光光のうち、第１露光光を第１位相シフトマスクに
照射し、第２露光光を第２位相シフトマスクに照射す
る。第１位相シフトマスクを透過した第１透過露光光
と、第２位相シフトマスクを透過した第２透過露光光と
を干渉合成させた干渉露光光を半導体基板上のフォトレ
ジストに照射する。
方法は、間隔をおいて第１の方向に延びる複数の第１帯
状透過領域と、複数の第１帯状透過領域のそれぞれによ
って挟まれた第１帯状遮光領域と、複数の第１帯状遮光
領域に一つおきに設けられた位相シフタとを有する第１
位相シフトマスクと、間隔をおいて第１の方向と交差す
る第２の方向に延びる複数の第２帯状透過領域と、複数
の第２帯状透過領域のそれぞれによって挟まれた第２帯
状遮光領域と、複数の第２帯状透過領域に一つおきに設
けられた位相シフタとを有する第２位相シフトマスクと
を用いる。光源から発され、分光された第１露光光と第
２露光光のうち、第１露光光を第１位相シフトマスクに
照射し、第２露光光を第２位相シフトマスクに照射す
る。第１位相シフトマスクを透過した第１透過露光光
と、第２位相シフトマスクを透過した第２透過露光光と
を干渉合成させた干渉露光光を半導体基板上のフォトレ
ジストに照射する。
【００６５】この方法によれば、第１位相シフトマスク
を透過した第１透過露光光において、位相シフタが設け
られた第１帯状透過領域を透過した露光光（露光光Ａ）
と、位相シフタが設けられていない第１帯状透過領域を
透過した露光光（露光光Ｂ）との位相が異なる。また、
第２位相シフトマスクを透過した第２透過露光光におい
て、位相シフタが設けられた第２帯状透過領域を透過し
た露光光（露光光Ｃ）と、位相シフタが設けられていな
い第２帯状透過領域を透過した露光光（露光光Ｄ）との
位相が異なる。
を透過した第１透過露光光において、位相シフタが設け
られた第１帯状透過領域を透過した露光光（露光光Ａ）
と、位相シフタが設けられていない第１帯状透過領域を
透過した露光光（露光光Ｂ）との位相が異なる。また、
第２位相シフトマスクを透過した第２透過露光光におい
て、位相シフタが設けられた第２帯状透過領域を透過し
た露光光（露光光Ｃ）と、位相シフタが設けられていな
い第２帯状透過領域を透過した露光光（露光光Ｄ）との
位相が異なる。
【００６６】第１透過露光光と第２透過露光光とが干渉
合成された干渉露光光においては、露光光Ａと露光光Ｃ
との干渉と、露光光Ｂと露光光Ｄとの干渉とにより、干
渉露光光の強度はそれぞれ強め合う。一方、露光光Ａと
露光光Ｄとの干渉と、露光光Ｂと露光光Ｃとの干渉とに
より、干渉露光光の強度はそれぞれ弱め合う。
合成された干渉露光光においては、露光光Ａと露光光Ｃ
との干渉と、露光光Ｂと露光光Ｄとの干渉とにより、干
渉露光光の強度はそれぞれ強め合う。一方、露光光Ａと
露光光Ｄとの干渉と、露光光Ｂと露光光Ｃとの干渉とに
より、干渉露光光の強度はそれぞれ弱め合う。
【００６７】これにより、フォトレジスト上における干
渉露光光のコントラストを上げることができ、微細で密
集したコンタクトホールパターンを形成することができ
る。
渉露光光のコントラストを上げることができ、微細で密
集したコンタクトホールパターンを形成することができ
る。
【００６８】好ましくは、フォトレジストとしてポジ型
フォトレジストを用いる。この場合、干渉露光光の強度
の高い領域のフォトレジストが除去され、コンタクトホ
ールパターンが形成される。
フォトレジストを用いる。この場合、干渉露光光の強度
の高い領域のフォトレジストが除去され、コンタクトホ
ールパターンが形成される。
【００６９】また好ましくは、第１および第２位相シフ
トマスクとして、所定の領域に、第１および第２位相シ
フトマスクに形成されたマスクパターンと同一のマスク
パターンがそれぞれ形成された１枚の位相シフトマスク
を用いる。この場合、１枚の位相シフトマスクを露光装
置にセットすることにより干渉露光が行われる。そのた
め、２枚の位相シフトマスクをそれぞれ露光装置にセッ
トして干渉露光を行なう場合と比較すると、２枚の位相
シフトマスクの位置合わせを行なう必要がない。したが
って、寸法精度の高いコンタクトホールパターンを形成
することができる。
トマスクとして、所定の領域に、第１および第２位相シ
フトマスクに形成されたマスクパターンと同一のマスク
パターンがそれぞれ形成された１枚の位相シフトマスク
を用いる。この場合、１枚の位相シフトマスクを露光装
置にセットすることにより干渉露光が行われる。そのた
め、２枚の位相シフトマスクをそれぞれ露光装置にセッ
トして干渉露光を行なう場合と比較すると、２枚の位相
シフトマスクの位置合わせを行なう必要がない。したが
って、寸法精度の高いコンタクトホールパターンを形成
することができる。
【００７０】本発明の第３の局面における位相シフトマ
スクは、光源から発された露光光を第１および第２露光
光に分光し、第１および第２露光光を干渉合成した干渉
露光光を半導体基板上のフォトレジストに照射すること
によってパターンを形成する露光装置に用いられる位相
シフトマスクである。位相シフトマスクは、第１露光光
が照射される位置に第１領域と、第２露光光が照射され
る位置に第２領域とを有する。第１領域においては、間
隔をおいて第１の方向に延びる所定幅の複数の第１帯状
透過領域と、複数の第１帯状透過領域のそれぞれによっ
て挟まれた複数の第１帯状遮光領域とが設けられてい
る。複数の第１透過領域には、透過光の位相を露光光の
位相と異ならせる位相シフタが一つおきに設けられてい
る。第２領域においては、間隔をおいて第１の方向と交
差する第２の方向に延びる複数の第２帯状透過領域と、
複数の第２透過領域のそれぞれによって挟まれた複数の
第２帯状遮光領域とが設けられている。複数の第２透過
領域には、位相シフタが一つおきに設けられている。
スクは、光源から発された露光光を第１および第２露光
光に分光し、第１および第２露光光を干渉合成した干渉
露光光を半導体基板上のフォトレジストに照射すること
によってパターンを形成する露光装置に用いられる位相
シフトマスクである。位相シフトマスクは、第１露光光
が照射される位置に第１領域と、第２露光光が照射され
る位置に第２領域とを有する。第１領域においては、間
隔をおいて第１の方向に延びる所定幅の複数の第１帯状
透過領域と、複数の第１帯状透過領域のそれぞれによっ
て挟まれた複数の第１帯状遮光領域とが設けられてい
る。複数の第１透過領域には、透過光の位相を露光光の
位相と異ならせる位相シフタが一つおきに設けられてい
る。第２領域においては、間隔をおいて第１の方向と交
差する第２の方向に延びる複数の第２帯状透過領域と、
複数の第２透過領域のそれぞれによって挟まれた複数の
第２帯状遮光領域とが設けられている。複数の第２透過
領域には、位相シフタが一つおきに設けられている。
【００７１】この構成によれば、第１領域に照射され透
過した第１露光光において、位相シフタが設けられた第
１帯状透過領域を透過した露光光（露光光Ｅ）と、位相
シフタが設けられていない第１帯状透過領域を透過した
露光光（露光光Ｆ）との位相が異なる。また、第２領域
に照射され透過した第２露光光において、位相シフタが
設けられた第２帯状透過領域を透過した露光光（露光光
Ｇ）と、位相シフタが設けられていない第２帯状透過領
域を透過した露光光（露光光Ｈ）との位相が異なる。
過した第１露光光において、位相シフタが設けられた第
１帯状透過領域を透過した露光光（露光光Ｅ）と、位相
シフタが設けられていない第１帯状透過領域を透過した
露光光（露光光Ｆ）との位相が異なる。また、第２領域
に照射され透過した第２露光光において、位相シフタが
設けられた第２帯状透過領域を透過した露光光（露光光
Ｇ）と、位相シフタが設けられていない第２帯状透過領
域を透過した露光光（露光光Ｈ）との位相が異なる。
【００７２】干渉合成された干渉露光光においては、露
光光Ｅと露光光Ｇとの干渉と、露光光Ｆと露光光Ｈとの
干渉とにより、干渉露光光の強度はそれぞれ強め合う。
一方、露光光Ｅと露光光Ｈとの干渉と、露光光Ｆと露光
光Ｇとの干渉とにより、干渉露光光の強度はそれぞれ弱
め合う。
光光Ｅと露光光Ｇとの干渉と、露光光Ｆと露光光Ｈとの
干渉とにより、干渉露光光の強度はそれぞれ強め合う。
一方、露光光Ｅと露光光Ｈとの干渉と、露光光Ｆと露光
光Ｇとの干渉とにより、干渉露光光の強度はそれぞれ弱
め合う。
【００７３】これにより、フォトレジスト上における干
渉露光光のコントラストを上げることができ、微細で密
集したコンタクトホールパターンを形成することができ
る。
渉露光光のコントラストを上げることができ、微細で密
集したコンタクトホールパターンを形成することができ
る。
【００７４】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態に係る露光
方法について図を用いて説明する。本露光方法では、干
渉露光が適用される。干渉露光に用いる位相シフトマス
クは従来の技術の項において説明した図２３〜２５に示
す構成のレベンソン方式の位相シフトマスクを用いる。
方法について図を用いて説明する。本露光方法では、干
渉露光が適用される。干渉露光に用いる位相シフトマス
クは従来の技術の項において説明した図２３〜２５に示
す構成のレベンソン方式の位相シフトマスクを用いる。
【００７５】まず、図１は干渉露光を行なうための露光
装置の構成を概略的に示す図である。図１を参照して、
たとえば、ＫｒＦ光の光源５２の正面方向側には、その
光源５２より照射される照明光を集光するコンデンサレ
ンズ５４が設けられている。そのコンデンサレンズ５４
より照射される照明光５６の照射側にはビームスプリッ
タ５８が設けられている。このビームスプリッタ５８
は、たとえば、入射した露光光５６のおよそ１／２の光
量を、その露光光５６の入射方向に対して９０°の方向
に反射し、残りの光量をその露光光５６の入射方向と同
一方向に分光する。
装置の構成を概略的に示す図である。図１を参照して、
たとえば、ＫｒＦ光の光源５２の正面方向側には、その
光源５２より照射される照明光を集光するコンデンサレ
ンズ５４が設けられている。そのコンデンサレンズ５４
より照射される照明光５６の照射側にはビームスプリッ
タ５８が設けられている。このビームスプリッタ５８
は、たとえば、入射した露光光５６のおよそ１／２の光
量を、その露光光５６の入射方向に対して９０°の方向
に反射し、残りの光量をその露光光５６の入射方向と同
一方向に分光する。
【００７６】ビームスプリッタ５８で分光された露光光
６０の照射方向には、第１の位相シフトマスク１０Ａが
設けられている。この第１の位相シフトマスク１０Ａを
透過した露光光６２の照射方向には、その露光光６２の
入射方向に対して９０°の方向に、その露光光６２を反
射する反射鏡６４が設けられている。その反射鏡６４に
よって反射された露光光６２の照射方向には、第１の補
正器６６が設けられている。この第１の補正器６６は、
必要に応じて入射する露光光６２の位相を調節するとと
もに、露光光６２の光強度を減衰して調節する。
６０の照射方向には、第１の位相シフトマスク１０Ａが
設けられている。この第１の位相シフトマスク１０Ａを
透過した露光光６２の照射方向には、その露光光６２の
入射方向に対して９０°の方向に、その露光光６２を反
射する反射鏡６４が設けられている。その反射鏡６４に
よって反射された露光光６２の照射方向には、第１の補
正器６６が設けられている。この第１の補正器６６は、
必要に応じて入射する露光光６２の位相を調節するとと
もに、露光光６２の光強度を減衰して調節する。
【００７７】一方、ビームスプリッタ５８で分光された
露光光６８の照射方向には、第２の位相シフトマスク１
０Ｂが設けられている。この第２の位相シフトマスク１
０Ｂを透過した露光光７０の照射方向には、その露光光
７０の入射方向に対して９０°の方向に、その露光光７
０を反射する反射鏡７２が設けられている。その反射鏡
７２によって反射された露光光７０の照射方向には、第
２の補正器７４が設けられている。この第２の補正器７
４は、必要に応じて、入射する露光光７０の位相を調節
するとともに、露光光７０の光強度を減衰させて調節す
る。
露光光６８の照射方向には、第２の位相シフトマスク１
０Ｂが設けられている。この第２の位相シフトマスク１
０Ｂを透過した露光光７０の照射方向には、その露光光
７０の入射方向に対して９０°の方向に、その露光光７
０を反射する反射鏡７２が設けられている。その反射鏡
７２によって反射された露光光７０の照射方向には、第
２の補正器７４が設けられている。この第２の補正器７
４は、必要に応じて、入射する露光光７０の位相を調節
するとともに、露光光７０の光強度を減衰させて調節す
る。
【００７８】第１および第２の補正器６６、７４をそれ
ぞれ透過した露光光６２、７０は、ビームスプリッタ７
６によって干渉合成される。このビームスプリッタ７６
は、露光光６２を透過し、露光光７０を入射方向に対し
て９０°の方向に反射する。
ぞれ透過した露光光６２、７０は、ビームスプリッタ７
６によって干渉合成される。このビームスプリッタ７６
は、露光光６２を透過し、露光光７０を入射方向に対し
て９０°の方向に反射する。
【００７９】以上のようにして干渉合成された露光光７
８の照射方向には、縮小レンズ等で構成された投影光学
系８０が設けられている。その投影光学系８０を透過し
た露光光８２は、ウエハ８４上に形成されたフォトレジ
ストに照射される。
８の照射方向には、縮小レンズ等で構成された投影光学
系８０が設けられている。その投影光学系８０を透過し
た露光光８２は、ウエハ８４上に形成されたフォトレジ
ストに照射される。
【００８０】次に、第１の位相シフトマスクと第２の位
相シフトマスクについて説明する。図２３および図２４
は、それぞれ図１に示す露光装置に用いる第１および第
２の位相シフトマスクの構成を概略的に示す平面図であ
る。図２５は、図２３に示すＡ−Ａ、図２４に示すＢ−
Ｂにおける断面を概略的に示す図である。各部分の構成
については、従来の技術の項において既に説明したので
同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省
略する。なお、第１および第２の位相シフトマスク１０
Ａ、１０Ｂは、図１においては、たとえば、図２３に示
すＸ方向と図２４に示すＸ方向とが紙面と実質的に平行
となるように配置される。
相シフトマスクについて説明する。図２３および図２４
は、それぞれ図１に示す露光装置に用いる第１および第
２の位相シフトマスクの構成を概略的に示す平面図であ
る。図２５は、図２３に示すＡ−Ａ、図２４に示すＢ−
Ｂにおける断面を概略的に示す図である。各部分の構成
については、従来の技術の項において既に説明したので
同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省
略する。なお、第１および第２の位相シフトマスク１０
Ａ、１０Ｂは、図１においては、たとえば、図２３に示
すＸ方向と図２４に示すＸ方向とが紙面と実質的に平行
となるように配置される。
【００８１】次に、上述した位相シフトマスクと露光装
置とを用いたパターン形成方法について説明する。図
１、２３〜２５を参照して、ビームスプリッタ５８によ
って分光された露光光６０は、第１の位相シフトマスク
１０Ａを透過する。透過直後の露光光６０の電界を図２
に示す。図２は、図２３に示すＡ−Ａにおける電界を表
わしたものである。図２３、図２を参照して、光透過部
Ｔａを透過した露光光の電界は１となる。光透過部Ｔｎ
を透過した露光光は光透過部Ｔａを透過した露光光と位
相がほぼπラジアンずれているために、その電界は−１
となる。遮光部Ｓでは露光光が透過しないため、その電
界はほぼ０となる。
置とを用いたパターン形成方法について説明する。図
１、２３〜２５を参照して、ビームスプリッタ５８によ
って分光された露光光６０は、第１の位相シフトマスク
１０Ａを透過する。透過直後の露光光６０の電界を図２
に示す。図２は、図２３に示すＡ−Ａにおける電界を表
わしたものである。図２３、図２を参照して、光透過部
Ｔａを透過した露光光の電界は１となる。光透過部Ｔｎ
を透過した露光光は光透過部Ｔａを透過した露光光と位
相がほぼπラジアンずれているために、その電界は−１
となる。遮光部Ｓでは露光光が透過しないため、その電
界はほぼ０となる。
【００８２】一方、ビームスプリッタ５８によって分光
された露光光６８は、第２の位相シフトマスク１０Ｂを
透過する。透過直後の露光光７０の電界を図３、図４に
示す。図３は図２４に示すＣ−Ｃにおける電界を表わし
たものであり、図４は図２４に示すＤ−Ｄにおける電界
を表わしたものである。図２４、図３を参照して、光透
過部Ｔａを透過した露光光の電界は１となる。図２４、
図４を参照して、光透過部Ｔｎを透過した露光光は、上
述した理由によりその電界は−１となる。なお、遮光部
Ｓでは露光光が透過しないためその電界はほぼ０とな
る。次に、図１を参照して、第１の位相シフトマスク１
０Ａを透過した露光光６２は、反射鏡６４によってその
方向を変えられ、ビームスプリッタ７６に到達する。一
方、第２の位相シフトマスク１０Ｂを透過した露光光７
０は反射鏡７２によってその方向を変えられ、ビームス
プリッタ７６に到達する。ビームスプリッタ７６におい
ては、露光光６２と露光光７０とは干渉し露光光７８が
合成される。
された露光光６８は、第２の位相シフトマスク１０Ｂを
透過する。透過直後の露光光７０の電界を図３、図４に
示す。図３は図２４に示すＣ−Ｃにおける電界を表わし
たものであり、図４は図２４に示すＤ−Ｄにおける電界
を表わしたものである。図２４、図３を参照して、光透
過部Ｔａを透過した露光光の電界は１となる。図２４、
図４を参照して、光透過部Ｔｎを透過した露光光は、上
述した理由によりその電界は−１となる。なお、遮光部
Ｓでは露光光が透過しないためその電界はほぼ０とな
る。次に、図１を参照して、第１の位相シフトマスク１
０Ａを透過した露光光６２は、反射鏡６４によってその
方向を変えられ、ビームスプリッタ７６に到達する。一
方、第２の位相シフトマスク１０Ｂを透過した露光光７
０は反射鏡７２によってその方向を変えられ、ビームス
プリッタ７６に到達する。ビームスプリッタ７６におい
ては、露光光６２と露光光７０とは干渉し露光光７８が
合成される。
【００８３】次に、露光光７８の電界について説明す
る。まず、第１および第２の位相シフトマスクそれぞれ
を透過した露光光６２、７０の電界は、各位相シフトマ
スクから遠ざかるにつれて露光光の回折現象により電界
の変化が緩和される。つまり、図１を参照して、第１の
位相シフトマスク１０Ａを透過した直後の露光光６２は
図２に示す電界を有するが、ビームスプリッタ７６の付
近では図５に示す電界を有する。このため、図２３に示
すＡ−Ａにおける電界と図２４に示すＣ−Ｃにおける電
界との和により、図６に示す電界が得られる。また、図
２３に示すＡ−Ａにおける電界と図２４に示すＤ−Ｄに
おける電界との和により、図７に示す電界が得られる。
さらに、図２４に示すＥ−Ｅにおける電界はほぼ０とな
るため、図２３に示すＡ−Ａにおける電界との和は図５
に示す電界とほとんど同じになる。
る。まず、第１および第２の位相シフトマスクそれぞれ
を透過した露光光６２、７０の電界は、各位相シフトマ
スクから遠ざかるにつれて露光光の回折現象により電界
の変化が緩和される。つまり、図１を参照して、第１の
位相シフトマスク１０Ａを透過した直後の露光光６２は
図２に示す電界を有するが、ビームスプリッタ７６の付
近では図５に示す電界を有する。このため、図２３に示
すＡ−Ａにおける電界と図２４に示すＣ−Ｃにおける電
界との和により、図６に示す電界が得られる。また、図
２３に示すＡ−Ａにおける電界と図２４に示すＤ−Ｄに
おける電界との和により、図７に示す電界が得られる。
さらに、図２４に示すＥ−Ｅにおける電界はほぼ０とな
るため、図２３に示すＡ−Ａにおける電界との和は図５
に示す電界とほとんど同じになる。
【００８４】次に、電界の強度は電界の２乗に比例する
ため図６に示す電界の強度は、図８に示す電界強度とな
り、図７に示す電界の強度は、図９に示す電界強度とな
る。
ため図６に示す電界の強度は、図８に示す電界強度とな
り、図７に示す電界の強度は、図９に示す電界強度とな
る。
【００８５】これを第１および第２の位相シフトマスク
の位置関係と対比しながらさらに詳しく説明する。ま
ず、図１０（ａ）は干渉露光における第１および第２の
位相シフトマスクの相対的な位置関係を示す平面図であ
る。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）中のＣ−Ｃにおける
露光光の強度を示している。図１０（ｃ）は同図中のＤ
−Ｄにおける露光光の強度を示している。図１０（ｄ）
は同図中のＥ−Ｅにおける露光光の強度を示している。
図１０（ａ）、（ｂ）を参照して、第１の位相シフトマ
スク１０Ａの光透過部Ｔａを透過した露光光と、第２の
位相シフトマスク１０Ｂの光透過部Ｔａを透過した露光
光との干渉による露光光の強度が最も大きい。一方、第
１の位相シフトマスク１０Ａの光透過部Ｔａを透過した
露光光と、第２の位相シフトマスク１０Ｂの光透過部Ｔ
ｎを透過した露光光との干渉による露光光の強度が最も
小さく、ほとんど０になる。
の位置関係と対比しながらさらに詳しく説明する。ま
ず、図１０（ａ）は干渉露光における第１および第２の
位相シフトマスクの相対的な位置関係を示す平面図であ
る。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）中のＣ−Ｃにおける
露光光の強度を示している。図１０（ｃ）は同図中のＤ
−Ｄにおける露光光の強度を示している。図１０（ｄ）
は同図中のＥ−Ｅにおける露光光の強度を示している。
図１０（ａ）、（ｂ）を参照して、第１の位相シフトマ
スク１０Ａの光透過部Ｔａを透過した露光光と、第２の
位相シフトマスク１０Ｂの光透過部Ｔａを透過した露光
光との干渉による露光光の強度が最も大きい。一方、第
１の位相シフトマスク１０Ａの光透過部Ｔａを透過した
露光光と、第２の位相シフトマスク１０Ｂの光透過部Ｔ
ｎを透過した露光光との干渉による露光光の強度が最も
小さく、ほとんど０になる。
【００８６】図１０（ａ）、（ｃ）を参照して、第１の
位相シフトマスク１０Ａの光透過部Ｔｎを透過した露光
光と、第２の位相シフトマスク１０Ｂの光透過部Ｔｎを
透過した露光光との干渉による露光光の強度が最も大き
い。一方、第１の位相シフトマスク１０Ａの光透過部Ｔ
ａを透過した露光光と、第２の位相シフトマスク１０Ｂ
の光透過部Ｔｎを透過した露光光との干渉による露光光
の強度が最も小さく、ほとんど０になる。
位相シフトマスク１０Ａの光透過部Ｔｎを透過した露光
光と、第２の位相シフトマスク１０Ｂの光透過部Ｔｎを
透過した露光光との干渉による露光光の強度が最も大き
い。一方、第１の位相シフトマスク１０Ａの光透過部Ｔ
ａを透過した露光光と、第２の位相シフトマスク１０Ｂ
の光透過部Ｔｎを透過した露光光との干渉による露光光
の強度が最も小さく、ほとんど０になる。
【００８７】図１０（ａ）、（ｄ）を参照して、第１の
位相シフトマスク１０Ａの遮光部Ｓと第２の位相シフト
マスク１０Ｂの遮光部Ｓが相対的に重なる部分では、露
光光の強度はほとんど０となる。それ以外の部分では、
露光光の強度は最も高いところでも図１０（ｂ）、
（ｃ）に示す最も高い露光光の強度の約１／４である。
位相シフトマスク１０Ａの遮光部Ｓと第２の位相シフト
マスク１０Ｂの遮光部Ｓが相対的に重なる部分では、露
光光の強度はほとんど０となる。それ以外の部分では、
露光光の強度は最も高いところでも図１０（ｂ）、
（ｃ）に示す最も高い露光光の強度の約１／４である。
【００８８】次に、以上のようにして干渉露光が行なわ
れた露光光のウエハ表面における強度分布、すなわち光
学像の強度分布を調べるために行なったシミュレーショ
ンについて説明する。
れた露光光のウエハ表面における強度分布、すなわち光
学像の強度分布を調べるために行なったシミュレーショ
ンについて説明する。
【００８９】まず、第１のシミュレーションの条件とし
て次のようなパラメータを設定した。図２３、図２４示
す第１および第２の位相シフトマスクの線幅Ｗｎ、Ｗ
ｓ、Ｗａを０．１６μｍとした。また、露光光の波長を
２４８ｎｍ（ＫｒＦ波長）、露光の開口数ＮＡを０．５
５、光の干渉の程度を表わすコヒーレンシσを０．２０
とした。そして、フォーカスオフセットΔＦが０μｍ
（ジャストフォーカス）と１．０μｍ（デフォーカス）
の場合を設定した。
て次のようなパラメータを設定した。図２３、図２４示
す第１および第２の位相シフトマスクの線幅Ｗｎ、Ｗ
ｓ、Ｗａを０．１６μｍとした。また、露光光の波長を
２４８ｎｍ（ＫｒＦ波長）、露光の開口数ＮＡを０．５
５、光の干渉の程度を表わすコヒーレンシσを０．２０
とした。そして、フォーカスオフセットΔＦが０μｍ
（ジャストフォーカス）と１．０μｍ（デフォーカス）
の場合を設定した。
【００９０】図１１は、フォーカスオフセットΔＦを０
μｍとした場合の光学像の強度分布である。同図中Ｃ−
Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅにおける光学像の強度分布は、それ
ぞれ図１０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する。
μｍとした場合の光学像の強度分布である。同図中Ｃ−
Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅにおける光学像の強度分布は、それ
ぞれ図１０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する。
【００９１】図１１または図１０（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）を参照して、図中白い部分は露光光の光強度の強
い領域であり、ハッチングの密な部分は露光光の強度の
弱い領域である。また、光強度ＳＬに対して十分なコン
トラストを有している。ＸまたはＹ方向に沿って隣接す
る白い領域の中心間の距離ＬＸ1 、ＬＹ1 は、それぞれ
０．６４μｍである。また、各線幅Ｗｎ、Ｗｓ、Ｗａが
等しいため、最も隣接する白い領域の中心間の距離は、
その線幅の２ 1 /2 倍となり、この場合、およそ０．２
３μｍとなる。
（ｄ）を参照して、図中白い部分は露光光の光強度の強
い領域であり、ハッチングの密な部分は露光光の強度の
弱い領域である。また、光強度ＳＬに対して十分なコン
トラストを有している。ＸまたはＹ方向に沿って隣接す
る白い領域の中心間の距離ＬＸ1 、ＬＹ1 は、それぞれ
０．６４μｍである。また、各線幅Ｗｎ、Ｗｓ、Ｗａが
等しいため、最も隣接する白い領域の中心間の距離は、
その線幅の２ 1 /2 倍となり、この場合、およそ０．２
３μｍとなる。
【００９２】次に、図１２はフォーカスオフセットΔＦ
を１．０μｍとした場合の光学像の強度分布である。こ
の場合、図１１に示す光学像の強度分布と比較するとデ
フォーカスのため、光学像が多少ぼけるが、実使用上十
分な光学像のコントラストを保っている。
を１．０μｍとした場合の光学像の強度分布である。こ
の場合、図１１に示す光学像の強度分布と比較するとデ
フォーカスのため、光学像が多少ぼけるが、実使用上十
分な光学像のコントラストを保っている。
【００９３】次に、第２のシミュレーションとして第１
および第２の位相シフトマスクの線幅Ｗｎ、Ｗｓ、Ｗａ
が異なる場合について説明する。この場合、図２３に示
す第１の位相シフトマスク１０ＡのＷｎ、Ｗｓ、Ｗａを
それぞれ０．１６μｍとし、図２４に示す第２の位相シ
フトマスク１０ＢのＷｎ、Ｗｓ、Ｗａをそれぞれ０．２
０μｍとした。これ以外のシミュレーションの条件は第
１のシミュレーションの条件と同じとした。
および第２の位相シフトマスクの線幅Ｗｎ、Ｗｓ、Ｗａ
が異なる場合について説明する。この場合、図２３に示
す第１の位相シフトマスク１０ＡのＷｎ、Ｗｓ、Ｗａを
それぞれ０．１６μｍとし、図２４に示す第２の位相シ
フトマスク１０ＢのＷｎ、Ｗｓ、Ｗａをそれぞれ０．２
０μｍとした。これ以外のシミュレーションの条件は第
１のシミュレーションの条件と同じとした。
【００９４】図１３は、フォーカスオフセットΔＦを０
μｍとした場合の光学像の強度分布である。同図中Ｃ−
Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅにおける光学像の強度は、それぞれ
図１０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する。本条件の場
合、Ｘ方向に沿って隣接する白い領域の中心間の距離Ｌ
Ｘ2 は０．６４μｍであり、Ｙ方向に沿って隣接する白
い領域の中心間の距離ＬＹ2 は０．８０μｍである。
μｍとした場合の光学像の強度分布である。同図中Ｃ−
Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅにおける光学像の強度は、それぞれ
図１０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する。本条件の場
合、Ｘ方向に沿って隣接する白い領域の中心間の距離Ｌ
Ｘ2 は０．６４μｍであり、Ｙ方向に沿って隣接する白
い領域の中心間の距離ＬＹ2 は０．８０μｍである。
【００９５】図１４は、フォーカスオフセットΔＦを
１．０μｍとした場合の光学像の強度分布である。この
場合も、図１３に示す光学像の強度分布と比較するとデ
フォーカスのため光学像が多少ぼけるが、実使用上十分
な光学像のコントラストを保っている。
１．０μｍとした場合の光学像の強度分布である。この
場合も、図１３に示す光学像の強度分布と比較するとデ
フォーカスのため光学像が多少ぼけるが、実使用上十分
な光学像のコントラストを保っている。
【００９６】図１１に示す光学像の強度分布と、図１３
に示す光学像の強度分布を比較すると、ある一定領域内
における白い領域の数が多いのは図１１に示す場合であ
る。すなわち、密集したホールパターンを形成するため
には２つの位相シフトマスクの各線幅をすべて等しくす
ることが好ましい。
に示す光学像の強度分布を比較すると、ある一定領域内
における白い領域の数が多いのは図１１に示す場合であ
る。すなわち、密集したホールパターンを形成するため
には２つの位相シフトマスクの各線幅をすべて等しくす
ることが好ましい。
【００９７】以上説明したような干渉露光が行なわれた
フォトレジストの現像処理においては、フォトレジスト
がポジ型であると、たとえば、図１１〜１４に示す白い
領域に対応するフォトレジストが溶解され、ホールパタ
ーンが形成される。しかも、説明したように光学像は十
分なコントラストを有しているため、寸法精度の高いホ
ールパターンを形成することができる。さらに、図２
３、２４に示す第１および第２の位相シフトマスクの線
幅をすべて同じ寸法にすることにより、一定領域内に最
も密集したホールパターンを形成することができる。
フォトレジストの現像処理においては、フォトレジスト
がポジ型であると、たとえば、図１１〜１４に示す白い
領域に対応するフォトレジストが溶解され、ホールパタ
ーンが形成される。しかも、説明したように光学像は十
分なコントラストを有しているため、寸法精度の高いホ
ールパターンを形成することができる。さらに、図２
３、２４に示す第１および第２の位相シフトマスクの線
幅をすべて同じ寸法にすることにより、一定領域内に最
も密集したホールパターンを形成することができる。
【００９８】なお、上記実施の形態においては、図２
３、２４に示すように、第１の位相シフトマスクと第２
の位相シフトマスクの光透過部の配置がそれぞれ略直交
するように配置されている場合について説明したが、各
光透過部が交差するのであれば、その交差角度は直角に
は限られない。
３、２４に示すように、第１の位相シフトマスクと第２
の位相シフトマスクの光透過部の配置がそれぞれ略直交
するように配置されている場合について説明したが、各
光透過部が交差するのであれば、その交差角度は直角に
は限られない。
【００９９】また、上記実施の形態においては、第１の
位相シフトマスクと第２の位相シフトマスクとの２枚の
位相シフトマスクを用いた場合について説明したが、第
１の位相シフトマスクに形成されたマスクパターンと第
２の位相シフトマスクに形成されたマスクパターンと
が、１枚の位相シフトマスクの所定の領域に形成された
ものを用いてもよい。その場合、たとえば、その位相シ
フトマスクを位相シフトマスク２０９として、図１９に
示す干渉型露光装置に用いることができる。なお、位相
シフト部２０５は、位相シフトマスクが位相シフタを有
しているので不要となる。
位相シフトマスクと第２の位相シフトマスクとの２枚の
位相シフトマスクを用いた場合について説明したが、第
１の位相シフトマスクに形成されたマスクパターンと第
２の位相シフトマスクに形成されたマスクパターンと
が、１枚の位相シフトマスクの所定の領域に形成された
ものを用いてもよい。その場合、たとえば、その位相シ
フトマスクを位相シフトマスク２０９として、図１９に
示す干渉型露光装置に用いることができる。なお、位相
シフト部２０５は、位相シフトマスクが位相シフタを有
しているので不要となる。
【０１００】また、図２３、２４に示すように、帯状の
各透過部の幅が一定の場合について説明したが、部分的
にその幅が広くなったり狭くなっていてもよい。
各透過部の幅が一定の場合について説明したが、部分的
にその幅が広くなったり狭くなっていてもよい。
【０１０１】また、露光光としてＫｒＦ光を用いたが、
この他ｇ線、ｉ線、ＡｒＦ光を用いてもよい。
この他ｇ線、ｉ線、ＡｒＦ光を用いてもよい。
【０１０２】今回開示された実施の形態は単なる一例に
すぎず、特許請求の範囲によって記載された発明の均等
の範囲内において、種々の実施の形態がとり得ることが
意図される。
すぎず、特許請求の範囲によって記載された発明の均等
の範囲内において、種々の実施の形態がとり得ることが
意図される。
【０１０３】
【発明の効果】本発明の１つの局面における露光装置に
よれば、光源から発された露光光が第１露光光と第２露
光光とに分光され、第１位相シフトマスクと第２位相シ
フトマスクにそれぞれ照射される。第１位相シフトマス
クを透過した第１透過光においては、第１位相シフト透
過光と第１位相非シフト透過光との位相が異なる。第２
位相シフトマスクを透過した第２透過光においては、第
２位相シフト透過光と第２位相非シフト透過光との位相
が異なる。第１透過光と第２透過光とを干渉させて干渉
透過光を合成することにより、フォトレジスト上の光学
像のコントラストを上げることができる。したがって、
微細で密集したコンタクトホールパターンを形成するこ
とができる。
よれば、光源から発された露光光が第１露光光と第２露
光光とに分光され、第１位相シフトマスクと第２位相シ
フトマスクにそれぞれ照射される。第１位相シフトマス
クを透過した第１透過光においては、第１位相シフト透
過光と第１位相非シフト透過光との位相が異なる。第２
位相シフトマスクを透過した第２透過光においては、第
２位相シフト透過光と第２位相非シフト透過光との位相
が異なる。第１透過光と第２透過光とを干渉させて干渉
透過光を合成することにより、フォトレジスト上の光学
像のコントラストを上げることができる。したがって、
微細で密集したコンタクトホールパターンを形成するこ
とができる。
【０１０４】好ましくは、各位相の差を実質的にπラジ
アンとすることにより、光学像のコントラストをさらに
上げることができる。
アンとすることにより、光学像のコントラストをさらに
上げることができる。
【０１０５】また好ましくは、第１帯状透過領域と第２
帯状透過領域とを実質的に直角に交差し、複数の第１お
よび第２帯状透過領域の各幅と各間隔とを実質的にそれ
ぞれ等しくすることにより、一定領域内にもっとも密集
したコンタクトホールパターンを形成することができ
る。
帯状透過領域とを実質的に直角に交差し、複数の第１お
よび第２帯状透過領域の各幅と各間隔とを実質的にそれ
ぞれ等しくすることにより、一定領域内にもっとも密集
したコンタクトホールパターンを形成することができ
る。
【０１０６】本発明の第２の局面におけるパターン形成
方法によれば、第１位相シフトマスクを透過した第１透
過露光光において、位相シフタが設けられた第１帯状透
過領域を透過した露光光と、位相シフタが設けられてい
ない第１帯状透過領域を透過した露光光との位相が異な
る。また、第２位相シフトマスクを透過した第２透過露
光光において、位相シフタが設けられた第２帯状透過領
域を透過した露光光と、位相シフタが設けられていない
第２帯状透過領域を透過した露光光との位相が異なる。
第１透過露光光と、第２透過露光光とを干渉合成するこ
とにより、光学像のコントラストを上げることができ、
微細で密集したコンタクトホールパターンを形成するこ
とができる。
方法によれば、第１位相シフトマスクを透過した第１透
過露光光において、位相シフタが設けられた第１帯状透
過領域を透過した露光光と、位相シフタが設けられてい
ない第１帯状透過領域を透過した露光光との位相が異な
る。また、第２位相シフトマスクを透過した第２透過露
光光において、位相シフタが設けられた第２帯状透過領
域を透過した露光光と、位相シフタが設けられていない
第２帯状透過領域を透過した露光光との位相が異なる。
第１透過露光光と、第２透過露光光とを干渉合成するこ
とにより、光学像のコントラストを上げることができ、
微細で密集したコンタクトホールパターンを形成するこ
とができる。
【０１０７】好ましくは、フォトレジストとして、ポジ
型フォトレジストを用いることにより、コンタクトホー
ルパターンを形成することができる。
型フォトレジストを用いることにより、コンタクトホー
ルパターンを形成することができる。
【０１０８】また好ましくは、第１および第２位相シフ
トマスクとして、所定の領域に第１および第２位相シフ
トマスクに形成されたマスクパターンと同一のマスクパ
ターンが形成された１枚の位相シフトマスクを用いるこ
とにより、２枚の位相シフトマスクの位置合わせを行な
う必要がなくなり、より寸法精度の高いコンタクトホー
ルパターンを形成することができる。
トマスクとして、所定の領域に第１および第２位相シフ
トマスクに形成されたマスクパターンと同一のマスクパ
ターンが形成された１枚の位相シフトマスクを用いるこ
とにより、２枚の位相シフトマスクの位置合わせを行な
う必要がなくなり、より寸法精度の高いコンタクトホー
ルパターンを形成することができる。
【０１０９】本発明の第３の局面における位相シフトマ
スクによれば、第１領域に照射され透過した第１露光光
において、位相シフタが設けられた第１帯状透過領域を
透過した露光光と、位相シフタが設けられていない第１
帯状透過領域を透過した露光光との位相が異なる。ま
た、第２領域に照射され透過した第２露光光において、
位相シフタが設けられた第２帯状透過領域を透過した露
光光と、位相シフタが設けられていない第２帯状透過領
域を透過した露光光との位相が異なる。
スクによれば、第１領域に照射され透過した第１露光光
において、位相シフタが設けられた第１帯状透過領域を
透過した露光光と、位相シフタが設けられていない第１
帯状透過領域を透過した露光光との位相が異なる。ま
た、第２領域に照射され透過した第２露光光において、
位相シフタが設けられた第２帯状透過領域を透過した露
光光と、位相シフタが設けられていない第２帯状透過領
域を透過した露光光との位相が異なる。
【０１１０】第１露光光と第２露光光とを干渉合成する
ことにより、フォトレジスト上における干渉露光光のコ
ントラストを上げることができ、微細で密集したコンタ
クトホールパターンを形成することができる。
ことにより、フォトレジスト上における干渉露光光のコ
ントラストを上げることができ、微細で密集したコンタ
クトホールパターンを形成することができる。
【図１】 本発明の実施の形態における露光装置の構成
の一例を示す概略図である。
の一例を示す概略図である。
【図２】 同実施の形態における第１の位相シフトマス
クを透過した直後の露光光の図２３に示すＡ−Ａにおけ
る電界を示す図である。
クを透過した直後の露光光の図２３に示すＡ−Ａにおけ
る電界を示す図である。
【図３】 同実施の形態における第２の位相シフトマス
クを透過した露光光の図２４に示すＣ−Ｃにおける電界
を示す図である。
クを透過した露光光の図２４に示すＣ−Ｃにおける電界
を示す図である。
【図４】 同実施の形態における第２の位相シフトマス
クを透過した露光光の図２４に示すＤ−Ｄにおける電界
を示す図である。
クを透過した露光光の図２４に示すＤ−Ｄにおける電界
を示す図である。
【図５】 同実施の形態における第１の位相シフトマス
クを透過した露光光の図２３に示すＡ−Ａにおける電界
の一例を示す図である。
クを透過した露光光の図２３に示すＡ−Ａにおける電界
の一例を示す図である。
【図６】 図３に示す電界と図５に示す電界との和を示
す図である。
す図である。
【図７】 図４に示す電界と図５に示す電界との和を示
す図である。
す図である。
【図８】 図６に示す電界の強度を示す図である。
【図９】 図７に示す電界の強度を示す図である。
【図１０】 同実施の形態における第１および第２の位
相シフトマスクを用いた干渉露光によるパターン形成方
法を説明するための図であり、（ａ）は第１および第２
の位相シフトマスクの相対的な位置関係を示す図であ
り、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃにおけるウエハ上の露
光光の強度を示し、（ｃ）は（ａ）に示すＤ−Ｄにおけ
るウエハ上の露光光の強度を示し、（ｄ）は（ａ）に示
すＥ−Ｅにおけるウエハ上の露光光の強度を示す。
相シフトマスクを用いた干渉露光によるパターン形成方
法を説明するための図であり、（ａ）は第１および第２
の位相シフトマスクの相対的な位置関係を示す図であ
り、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃにおけるウエハ上の露
光光の強度を示し、（ｃ）は（ａ）に示すＤ−Ｄにおけ
るウエハ上の露光光の強度を示し、（ｄ）は（ａ）に示
すＥ−Ｅにおけるウエハ上の露光光の強度を示す。
【図１１】 フォトレジスト上の光学像の強度分布を示
す第１の図である。
す第１の図である。
【図１２】 フォトレジスト上の光学像の強度分布を示
す第２の図である。
す第２の図である。
【図１３】 フォトレジスト上の光学像の強度分布を示
す第３の図である。
す第３の図である。
【図１４】 フォトレジスト上の光学像の強度分布を示
す第４の図である。
す第４の図である。
【図１５】 従来のパターン形成方法を説明するための
第１の図であり、（ａ）はマスクの平面を示し、（ｂ）
は（ａ）に示すＡ−Ａにおける断面を示し、（ｃ）はマ
スク上の露光光の電界を示し、（ｄ）はウエハ上の露光
光の強度を示す。
第１の図であり、（ａ）はマスクの平面を示し、（ｂ）
は（ａ）に示すＡ−Ａにおける断面を示し、（ｃ）はマ
スク上の露光光の電界を示し、（ｄ）はウエハ上の露光
光の強度を示す。
【図１６】 従来のパターン形成方法を説明するための
第２の図であり、（ａ）はハーフトーンマスクの平面を
示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａにおける断面を示
し、（ｃ）はマスク上の露光光の電界を示し、（ｄ）は
ウエハ上の露光光の強度を示す。
第２の図であり、（ａ）はハーフトーンマスクの平面を
示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａにおける断面を示
し、（ｃ）はマスク上の露光光の電界を示し、（ｄ）は
ウエハ上の露光光の強度を示す。
【図１７】 従来のパターン形成方法を説明するための
第３の図であり、（ａ）はレベンソン方式の位相シフト
マスクの平面を示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａにお
ける断面を示し、（ｃ）はマスク上の露光光の電界を示
し、（ｄ）はウエハ上の露光光の強度を示す。
第３の図であり、（ａ）はレベンソン方式の位相シフト
マスクの平面を示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａにお
ける断面を示し、（ｃ）はマスク上の露光光の電界を示
し、（ｄ）はウエハ上の露光光の強度を示す。
【図１８】 従来のパターン形成方法を説明するための
第４の図であり、（ａ）はレベンソン方式の位相シフト
マスクの平面を示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａにお
ける断面を示し、（ｃ）はマスク上の露光光の電界を示
し、（ｄ）はウエハ上の露光光の強度を示す。
第４の図であり、（ａ）はレベンソン方式の位相シフト
マスクの平面を示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａにお
ける断面を示し、（ｃ）はマスク上の露光光の電界を示
し、（ｄ）はウエハ上の露光光の強度を示す。
【図１９】 従来の露光装置の構成を示す概略図であ
る。
る。
【図２０】 従来のパターン形成方法を説明するための
第５の図であり、（ａ）は通常のフォトマスクの平面を
示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａにおける断面を示
し、（ｃ）はフォトマスク透過直後の露光光の振幅を示
す。
第５の図であり、（ａ）は通常のフォトマスクの平面を
示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａにおける断面を示
し、（ｃ）はフォトマスク透過直後の露光光の振幅を示
す。
【図２１】 従来のパターン形成方法を説明するための
第６の図であり、（ａ）は通常のフォトマスクの平面を
示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａにおける断面を示
し、（ｃ）はフォトマスク透過直後の露光光の振幅を示
す。
第６の図であり、（ａ）は通常のフォトマスクの平面を
示し、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａにおける断面を示
し、（ｃ）はフォトマスク透過直後の露光光の振幅を示
す。
【図２２】 従来のパターン形成方法を説明するための
第７の図であり、（ａ）はフォトマスク透過合成後の露
光光の振幅を示し、（ｂ）はウエハ上における露光光の
振幅を示し、（ｃ）はウエハ上における露光光の強度を
示す。
第７の図であり、（ａ）はフォトマスク透過合成後の露
光光の振幅を示し、（ｂ）はウエハ上における露光光の
振幅を示し、（ｃ）はウエハ上における露光光の強度を
示す。
【図２３】 本発明の実施の形態および従来のパターン
形成方法に用いられる第１の位相シフトマスクの構成の
一例を示す平面図である。
形成方法に用いられる第１の位相シフトマスクの構成の
一例を示す平面図である。
【図２４】 本発明の実施の形態および従来のパターン
形成方法に用いられる第２の位相シフトマスクの構成の
一例を示す平面図である。
形成方法に用いられる第２の位相シフトマスクの構成の
一例を示す平面図である。
【図２５】 図２３に示すＡ−Ａにおける断面を示す図
である。
である。
【図２６】 従来の位相シフトマスクを用いたパターン
形成方法を説明するための図であり、（ａ）は第１およ
び第２の位相シフトマスクを重ねた様子を示す平面図で
あり、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−ＣおよびＥ−Ｅにおけ
るウエハ上の露光光の強度を示し、（ｃ）は（ａ）に示
すＤ−Ｄにおけるウエハ上の露光光の強度を示す。
形成方法を説明するための図であり、（ａ）は第１およ
び第２の位相シフトマスクを重ねた様子を示す平面図で
あり、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−ＣおよびＥ−Ｅにおけ
るウエハ上の露光光の強度を示し、（ｃ）は（ａ）に示
すＤ−Ｄにおけるウエハ上の露光光の強度を示す。
【図２７】 従来の第１および第２の位相シフトマスク
により、二重露光した際のウエハ上の露光光の強度分布
を示す図である。
により、二重露光した際のウエハ上の露光光の強度分布
を示す図である。
【図２８】 図２７に示すＦ−Ｆにおける露光光のフォ
トレジストの深さ方向に対する強度を示す図である。
トレジストの深さ方向に対する強度を示す図である。
１ 石英基板、３ 遮光膜、Ｔｎ、Ｔａ 光透過部、Ｓ
遮光部、１０Ａ、１０Ｂ 位相シフトマスク、５２
光源、５８、７６ ビームスプリッタ、５６、６０、６
２、６８、７０、７８、８２ 露光光。
遮光部、１０Ａ、１０Ｂ 位相シフトマスク、５２
光源、５８、７６ ビームスプリッタ、５６、６０、６
２、６８、７０、７８、８２ 露光光。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２８
Claims (7)
- 【請求項１】 光源から露光光を発する手段と、 前記露光光を第１露光光と第２露光光とに分光する手段
と、 前記第１露光光を第１位相シフトマスクに照射する手段
と、 前記第２露光光を第２位相シフトマスクに照射する手段
と、 前記第１位相シフトマスクを透過した第１透過光と、前
記第２位相シフトマスクを透過した第２透過光とを干渉
させ干渉透過光を合成する手段と、 前記干渉透過光を半導体基板上に形成された被エッチン
グ膜上のフォトレジストに照射する手段とを備え、 前記第１位相シフトマスクは、間隔をおいて第１の方向
に延びる複数の第１帯状透過領域と、前記複数の第１帯
状透過領域のそれぞれによって挟まれた複数の第１帯状
遮光領域とを含み、 前記複数の第１帯状透過領域においては、透過した第１
位相非シフト透過光の位相を変化させない位相非シフト
透過領域と、透過した第１位相シフト透過光の位相を前
記第１位相非シフト透過光の位相と異ならせる位相シフ
ト透過領域とが交互に繰返して設けられており、 前記第２位相シフトマスクは、間隔をおいて前記第１の
方向と交差する第２の方向に延びる複数の第２帯状透過
領域と、前記複数の第２帯状透過領域のそれぞれによっ
て挟まれた複数の第２帯状遮光領域とを含み、 前記複数の第２帯状透過領域においては、透過した第２
位相非シフト透過光の位相を変化させない位相非シフト
透過領域と、透過した第２位相シフト透過光の位相を前
記第２位相非シフト透過光の位相と異ならせる位相シフ
ト透過領域とが交互に繰返して設けられている、露光装
置。 - 【請求項２】 前記第１位相非シフト透過光の位相と前
記第１位相シフト透過光の位相との差、および、前記第
２位相非シフト透過光の位相と前記第２位相シフト透過
光の位相との差は、それぞれ実質的にπラジアンであ
る、請求項１に記載の露光装置。 - 【請求項３】 前記第１の方向に延びる第１帯状透過領
域と前記第２の方向に延びる第２帯状透過領域とが交差
する角度は実質的に直角であり、 前記第１帯状透過領域は、前記第１の方向に対して一定
の幅を有し、前記第２帯状透過領域は、前記第２の方向
に対して一定の幅を有し、 前記第１および第２帯状透過領域のそれぞれの前記幅、
ならびに、前記複数の第１および第２帯状透過領域のそ
れぞれの前記間隔がすべて実質的に等しい、請求項１ま
たは２に記載の露光装置。 - 【請求項４】 間隔をおいて第１の方向に延びる複数の
第１帯状透過領域と、前記複数の第１帯状透過領域のそ
れぞれによって挟まれた第１帯状遮光領域と、前記複数
の第１帯状遮光領域に一つおきに設けられた位相シフタ
とを有する第１位相シフトマスクと、 間隔をおいて前記第１の方向と交差する第２の方向に延
びる複数の第２帯状透過領域と、前記複数の第２帯状透
過領域のそれぞれによって挟まれた第２帯状遮光領域
と、前記複数の第２帯状透過領域に一つおきに設けられ
た位相シフタとを有する第２位相シフトマスクとを用
い、 光源から発され、分光された第１露光光と第２露光光の
うち、該第１露光光を前記第１位相シフトマスクに照射
し、該第２露光光を前記第２位相シフトマスクに照射
し、 前記第１位相シフトマスクを透過した第１透過露光光
と、前記第２位相シフトマスクを透過した第２透過露光
光とを干渉合成させた干渉露光光を半導体基板上のフォ
トレジストに照射する、パターン形成方法。 - 【請求項５】 前記フォトレジストとして、ポジ型フォ
トレジストを用いる、請求項４に記載のパターン形成方
法。 - 【請求項６】 前記第１および第２位相シフトマスクと
して、所定の領域に、前記第１および第２位相シフトマ
スクに形成されたマスクパターンと同一のマスクパター
ンがそれぞれ形成された１枚の位相シフトマスクを用い
る、請求項４または５に記載のパターン形成方法。 - 【請求項７】 光源から発された露光光を第１および第
２露光光に分光し、 該第１および第２露光光を干渉合成した干渉露光光を半
導体基板上のフォトレジストに照射することによってパ
ターンを形成する露光装置に用いられる位相シフトマス
クであって、 前記第１露光光が照射される位置に第１領域と、前記第
２露光光が照射される位置に第２領域とを有し、 前記第１領域においては、間隔をおいて第１の方向に延
びる所定幅の複数の第１帯状透過領域と、前記複数の第
１帯状透過領域のそれぞれによって挟まれた複数の第１
帯状遮光領域とが設けられており、 前記複数の第１透過領域には、透過光の位相を前記露光
光の位相と異ならせる位相シフタが一つおきに設けられ
ており、 前記第２領域においては、間隔をおいて前記第１の方向
と交差する第２の方向に延びる複数の第２帯状透過領域
と、前記複数の第２透過領域のそれぞれによって挟まれ
た複数の第２帯状遮光領域とが設けられており、 前記複数の第２透過領域には、位相シフタが一つおきに
設けられている、位相シフトマスク。
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|---|---|---|---|
| JP18487696A JPH1032156A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 位相シフトマスクを用いた露光装置およびパターン形成方法 |
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| US09/190,140 US6134008A (en) | 1996-07-15 | 1998-11-12 | Aligner and patterning method using phase shift mask |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18487696A JPH1032156A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 位相シフトマスクを用いた露光装置およびパターン形成方法 |
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| JPH1032156A true JPH1032156A (ja) | 1998-02-03 |
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ID=16160867
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