JPH10326009A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法の異なる複数のパターンを同一時の露光
処理によって転写する場合に、寸法の異なる複数のパタ
ーンを高い精度で、しかも小さなパターンにおいて露光
不足を生じることなく、大きなパターンの近傍において
ゴースト露光が生じることなく良好にパターンを転写す
る。 【解決手段】 寸法の異なる接続孔パターンに対応する
各々の光透過領域に配置された位相シフトパターン２の
露光光の光透過率を下げ、かつ透過光のパターンのエッ
ジ強調が特に必要となる光透過領域においては位相シフ
トパターン２の寸法（幅）を他の光透過領域の位相シフ
トパターン２よりも大きめにして位相シフト効果が効果
的に行われるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造技術に関し、特に、位相シフトマスクを用いた
露光処理技術に適用して有効な技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高密度実装に伴って集積回
路の微細化が進み、集積回路素子や配線の設計ルールも
サブミクロン域に入ってきている。このため、露光に用
いる光の波長も露光装置の性能限界であるｉ線、エキシ
マレーザに及んできている。

【０００３】しかし、このような波長域の光を用い、フ
ォトマスク（以下、単にマスクという）上の集積回路パ
ターンを半導体ウエハに転写するフォトリソグラフィ工
程では、パターン転写精度の低下が深刻な問題となって
いる。

【０００４】このような問題を解決する手段として、マ
スクを透過する光の位相を操作することにより、投影像
のコントラストの低下を防止する位相シフト技術が注目
されている。

【０００５】この技術は、例えば遮光領域を挟む一対の
光透過領域の一方に、一対の光透過領域を透過した直後
の２つの光の位相が互いに反転するように膜厚を調整し
た位相シフト（例えば透明なガラス膜等）を設けた構造
のマスクを用いる技術である。

【０００６】この技術を用いた場合、半導体ウエハ上で
は２つの光がそれらの境界部で互いに干渉し弱め合うの
で、パターンの投影像のコントラストを大幅に向上させ
ることができ、パターン相互を良好に分離した状態で露
光処理が可能となる。

【０００７】また、例えば特開平４−１３６８５４号公
報には、透明基板上に半透明膜を形成し、半透明膜を透
過した光と、半透明膜に開口された開口部を透過した光
とで位相を反転させる位相シフト技術が開示されてい
る。

【０００８】また、例えば特開平２−１４０７４３号公
報には、マスクの光透過領域の一部に位相シフトを設け
ることにより、透過光に位相差を生じさせ、位相シフト
境界部を強調させる位相シフト技術が開示されている。

【０００９】なお、位相シフト技術が記載された他の例
としては、例えば米国特許5290647号には、エッジ強調
形の位相シフトマスクについての構造が開示されてお
り、位相シフト膜上に遮光パターンを形成し、遮光パタ
ーンで形成される光透過領域の外周端部に位相シフト膜
の一部を突出させる構造について説明されている。

【００１０】また、米国特許5514500 号には、エッジ強
調形の位相シフトマスクについての構造が開示されてお
り、位相シフト膜上に遮光パターンを形成し、遮光パタ
ーンを形成する遮光膜において光透過領域の外周端部に
あたる領域をハーフエッチングし膜厚を薄くすることで
その領域において露光光が透過可能となるようにすると
ともに、位相シフトとしての機能を生じさせるようにし
た構造について説明されている。

【００１１】また、米国特許5523184 号には、遮光パタ
ーンで形成される光透過領域の中央に孤立した状態の遮
光パターンを設ける構造のフォトマスクについて説明さ
れている。

【００１２】さらに、特開平４−２５８４１号公報に
は、主開口部の周囲に位相シフト機能を有する補助開口
部を設け、その補助開口部の透過率を主開口部の透過率
とは異なるようにした位相シフトマスクについて説明さ
れている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した位
相シフト技術においては、以下の問題があることを本発
明者は見出した。

【００１４】上記した特開平４−１３６８５４号公報に
記載の半透明膜を用いる位相シフト技術においては、例
えば半導体集積回路の製造工程における微細なコンタク
トホールの形成工程に適用する場合に、同じ露光処理で
転写するコンタクトホールの寸法が半導体ウエハ面内に
おいて全て同一の場合には半導体ウエハ上に精度良くホ
ールパターンを転写することができるが、同じ露光処理
で転写するコンタクトホールの寸法が半導体ウエハ面内
において異なる場合には、大径のコンタクトホールの近
傍にゴースト露光が発生してしまう一方、ゴースト露光
が生じないように露光条件を設定すると、小径のコンタ
クトホールのパターンを良好に転写することができず、
結果として露光マージンが極めて狭くなってしまうこと
が判明した。したがって、微細なパターンの転写が不可
能となってしまう。

【００１５】また、上記した特開平２−１４０７４３号
公報に記載のマスクの光透過領域の一部に位相シフトを
設ける位相シフト技術においては、光透過領域も位相シ
フトも光の透過率は同じであるため、位相シフト境界部
での光の干渉を良好に行うことを考慮すると、位相シフ
トパターンの加工精度に高い精度が必要であり、あまり
余裕を持つことができない。例えば位相シフトパターン
は、上記したコンタクトホールとの面積比が１/ ５程度
以下となるように光透過領域内に形成する必要がある。
しかし、このような加工精度で位相シフトパターンを形
成することは非常に困難であり、結果として位相シフト
の加工精度の不足に起因して位相反転光を利用すること
が困難であることが判明した。したがって、微細なパタ
ーンの転写が不可能となってしまう。

【００１６】また、上述の米国特許および特開平４−２
５８４１号においては、いずれもフォトレジスト膜に１
つのパターンを転写する場合について説明したものであ
り、複数のパターンを転写する場合について何ら説明さ
れていない。したがって、その場合に生じる問題、例え
ば位相シフトパターンの加工精度の問題について記載さ
れていないし、位相シフトパターンの寸法をパターン毎
に変える構成についても何ら開示されていない。

【００１７】本発明の目的は、寸法の異なる複数のパタ
ーンを同一時の露光処理によって転写する場合に、寸法
の異なる複数のパターンを高い精度で、しかも小さなパ
ターンにおいて露光不足を生じることなく、大きなパタ
ーンの近傍においてゴースト露光が生じることなく良好
にパターンを転写することのできる技術を提供すること
にある。

【００１８】また、本発明の他の目的は、配置の異なる
複数のパターンを同一時の露光処理によって転写する場
合に、配置の異なる複数のパターンを高い精度で、しか
も小さなパターンにおいて露光不足を生じることなく、
大きなパターンの近傍においてゴースト露光が生じるこ
となく良好にパターンを転写することのできる技術を提
供することにある。

【００１９】また、本発明の他の目的は、位相シフトマ
スクにおける位相シフトパターンの加工精度を緩和させ
ることのできる技術を提供することにある。

【００２０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。

【００２２】本願において開示される発明のうち、代表
的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりであ
る。

【００２３】本発明は、露光光源から放射された所定波
長の露光光をマスク基板および投影露光光学系を介して
半導体ウエハ上のフォトレジスト膜に照射することによ
り、前記フォトレジスト膜に複数の集積回路パターンを
転写する工程を有する半導体集積回路装置の製造方法で
あって、前記マスク基板には、前記複数の集積回路パタ
ーンをフォトレジスト膜に転写するための複数の光透過
領域が、前記マスク基板上に堆積された遮光膜の一部を
開口することで形成され、前記複数の光透過領域の各々
には、透過光の位相を実質的に反転させる領域であって
前記フォトレジスト膜に実質的に転写されない位相シフ
トパターンが配置される位相シフト領域と、前記位相シ
フトパターンが配置されない領域であって前記フォトレ
ジスト膜に集積回路パターンを実質的に転写するための
主光透過領域とが配置されており、前記位相シフト領域
における露光光の透過率を、前記主光透過領域における
露光光の透過率よりも下げるとともに、前記複数の光透
過領域の各々における位相シフト領域の平面寸法を、前
記フォトレジスト膜に転写される集積回路パターンの寸
法または配置の少なくとも一方に応じて変えたものであ
る。

【００２４】また、本発明は、露光光源から放射された
所定波長の露光光をマスク基板および投影露光光学系を
介して半導体ウエハ上のフォトレジスト膜に照射するこ
とにより、前記フォトレジスト膜に複数の集積回路パタ
ーンを転写する工程を有する半導体集積回路装置の製造
方法であって、前記マスク基板には、位相シフトパター
ンが配置されない領域であって前記フォトレジスト膜に
複数の集積回路パターンを実質的に転写するための複数
の主光透過領域と、前記複数の主光透過領域の各々の周
囲に遮光パターンを介して配置された補助光透過領域と
が、前記マスク基板上に堆積された遮光膜の一部を開口
することで形成され、前記補助光透過領域は、透過光の
位相を実質的に反転させる機能を有し、かつ、前記フォ
トレジスト膜に実質的に転写されない位相シフトパター
ンが配置されて位相シフト領域を形成しており、前記位
相シフト領域における露光光の透過率を、前記主光透過
領域における露光光の透過率よりも下げるとともに、前
記位相シフト領域の平面寸法を、前記フォトレジスト膜
に転写されるパターンの寸法または配置の少なくとも一
方に応じて変えたものである。

【００２５】また、本発明は、露光光源から放射された
所定波長の露光光をマスク基板および投影露光光学系を
介して半導体ウエハ上のフォトレジスト膜に照射するこ
とにより、前記フォトレジスト膜に複数の集積回路パタ
ーンを転写する工程を有する半導体集積回路装置の製造
方法であって、前記マスク基板には前記複数の集積回路
パターンをフォトレジスト膜に転写するための光透過領
域が、前記マスク基板上に堆積された遮光膜の一部を開
口することで形成され、前記光透過領域には、前記フォ
トレジスト膜に複数の集積回路パターンを実質的に転写
するため領域であって互いに平行に隣接して配置される
一対の主光透過領域が配置され、前記一対の主光透過領
域の各々の周囲には、主光透過領域を透過した光の位相
に対して透過光の位相を反転させる機能を有し、かつ、
露光光の透過率がマスク基板の透過率よりも下がるよう
に設定された第１の位相シフトパターンが配置され、前
記一対の主光透過領域の一方の主光透過領域には、他方
の主光透過領域を透過した光の位相に対して透過光の位
相を反転させる機能を有し、かつ、露光光の透過率がマ
スク基板の透過率と同一になるように設定された第２の
位相シフトパターンが、その端部を前記一対の主光透過
領域間における前記第１の位相シフトパターン上の中央
位置まで重なるように配置されているものである。

【００２６】また、本発明は、露光光源から放射された
所定波長の露光光をフォトマスクおよび投影露光光学系
を介して半導体ウエハ上のフォトレジスト膜に照射する
ことにより、前記フォトレジスト膜に集積回路パターン
を転写する工程を有する半導体集積回路装置の製造方法
であって、前記集積回路パターンは、互いに近接する複
数のパターンを有し、かつ、前記複数のパターンのうち
の所定のパターンは、近傍に他のパターンが配置されな
い孤立パターン等価部分を有し、前記フォトマスクには
前記互いに近接する複数のパターンおよび前記孤立パタ
ーン等価部分をフォトレジスト膜に転写するための光透
過領域が、前記マスク基板上の遮光膜の一部を開口する
ことで形成され、前記光透過領域には、前記フォトレジ
スト膜に互いに近接する複数のパターンおよび前記孤立
パターン等価部分を転写するための領域であって、前記
孤立パターン等価部分の対応箇所以外で互いに隣接して
配置され、かつ、前記孤立パターン等価部分に対応する
箇所でいずれか一方の一部分が孤立した状態で配置され
る一対の主光透過領域が配置され、前記一対の主光透過
領域の各々の周囲には、主光透過領域を透過した光の位
相に対して透過光の位相を反転させる機能を有し、か
つ、露光光の透過率がフォトマスクのマスク基板の透過
率よりも下がるように設定された第１の位相シフトパタ
ーンが配置され、前記一対の主光透過領域の一方の主光
透過領域には、他方の主光透過領域を透過した光の位相
に対して透過光の位相を反転させる機能を有し、かつ、
露光光の透過率が前記フォトマスクのマスク基板の光透
過率と略同一になるように設定された第２の位相シフト
パターンが、その端部が前記一対の主光透過領域間にお
ける前記第１の位相シフトパターン上を覆うように配置
されているものである。

【００２７】また、本発明は、前記主光透過領域におい
て、前記孤立パターン等価部分に対応する領域の幅が他
の領域部分の幅に比べて広いことを特徴とする半導体集
積回路装置の製造方法。

【００２８】さらに、他の手段の代表的なものの概要を
簡単に説明すれば、次のとおりである。

【００２９】すなわち、その手段は、前記フォトレジス
ト膜に転写される複数の集積回路パターンが寸法の異な
るホールパターンを含むものである。

【００３０】また、その手段は、前記フォトレジスト膜
に転写される複数の集積回路パターンが隣接して配置さ
れた一対のラインパターンを含むものである。

【００３１】また、その手段は、前記マスク基板を製造
する場合に、（ａ）マスク基板上に、露光光の半波長と
なる厚さの半透明膜を堆積した後、その半透明膜上に遮
光膜を堆積する工程と、（ｂ）前記遮光膜上に第１のレ
ジスト膜を堆積する工程と、（ｃ）前記第１のレジスト
膜に位相シフト領域のパターンを転写した後、現像処理
を施し、第１のレジストパターンを形成する工程と、
（ｄ）前記第１のレジストパターンをエッチングマスク
として、そのエッチングマスクから露出する遮光膜をエ
ッチング除去して第１の遮光パターンを形成する工程
と、（ｅ）前記第１のレジストパターンまたは第１のレ
ジストパターンの除去後に残る前記第１の遮光パターン
をエッチングマスクとして、そのエッチングマスクから
露出する半透明膜をエッチング除去する工程と、（ｆ）
前記遮光膜および半透明膜をパターニングした後のマス
ク基板上に第２のレジスト膜を堆積した後、その第２の
レジスト膜上に導電性膜を形成する工程と、（ｇ）前記
第２のレジスト膜に遮光パターンの領域を転写した後、
現像処理を施し、第２のレジストパターンを形成する工
程と、（ｈ）前記第２のレジストパターンをエッチング
マスクとして、そのエッチングマスクから露出する遮光
膜をエッチング除去する工程とを有するものである。

【００３２】また、その手段は、前記マスク基板を製造
する場合に、（ａ）マスク基板上に遮光膜を堆積する工
程と、（ｂ）前記遮光膜上に第１のレジスト膜を堆積す
る工程と、（ｃ）前記第１のレジスト膜に位相シフト領
域のパターンを転写した後、現像処理を施し、第１のレ
ジストパターンを形成する工程と、（ｄ）前記第１のレ
ジストパターンをエッチングマスクとして、そのエッチ
ングマスクから露出する遮光膜をエッチング除去して第
１の遮光パターンを形成する工程と、（ｅ）前記第１の
レジストパターンまたは第１のレジストパターンを除去
後に残る前記第１の遮光パターンをエッチングマスクと
して、そのエッチングマスクから露出するマスク基板を
ドライエッチングによって除去することにより、露光光
の半波長となる深さで、かつ、露光光の透過率が下がる
ように位相シフトパターン用の溝を形成する工程と、
（ｆ）前記遮光膜をパターニングした後のマスク基板上
に第２のレジスト膜を堆積した後、その第２のレジスト
膜上に導電性膜を形成する工程と、（ｇ）前記第２のレ
ジスト膜に遮光パターンの領域を転写した後、現像処理
を施し、第２のレジストパターンを形成する工程と、
（ｈ）前記第２のレジストパターンをエッチングマスク
として、そのエッチングマスクから露出する遮光膜をエ
ッチング除去する工程とを有するものである。

【００３３】また、その手段は、前記位相シフト領域に
おける露光光の透過率を２０％以上８０％以下としたも
のである。

【００３４】また、その手段は、前記第１の位相シフト
パターンが半透明膜からなり、その膜厚によって露光光
の位相反転が調節されているものである。

【００３５】また、その手段は、前記第１の位相シフト
パターンがマスク基板に形成された溝であり、その溝の
深さによって露光光の位相反転が調節されており、前記
溝の底面に微細な凹凸を形成することにより、前記位相
シフトパターンの露光光の透過率を下げるものである。

【００３６】また、その手段は、前記第１の位相シフト
パターンにおける露光光の透過率を２０％以上８０％以
下としたものである。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する（なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する）。

【００３８】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態である位相シフトマスクの全体構成の一例を示す平
面図、図２は図１の位相シフトマスクの要部平面図、図
３は図２のIII −III線の断面図、図４（ａ）〜（ｃ）
は図１の位相シフトマスクを用いた場合の半導体ウエハ
上の露光振幅および露光強度の説明図、図５および図６
は露光装置の説明図、図７は図１の位相シフトマスクを
用いた半導体集積回路装置の製造工程を示すフロー図、
図８〜図１２は図１の位相シフトマスクの製造工程中に
おける要部断面図、図１３〜図１９は図１の位相シフト
マスクを用いた半導体集積回路装置の製造工程中におけ
る要部断面図、図２０は図１３〜図１９で説明した半導
体集積回路装置の製造工程中における露光工程を抜き出
して示したフロー図である。

【００３９】図１は、本実施の形態１の位相シフトマス
クＭの全体構成の一例を示す平面図である。なお、図１
においては、図面を見易くするため、遮光帯に斜線のハ
ッチングを付けている。

【００４０】この位相シフトマスクＭは、例えば実寸の
５倍の寸法の半導体集積回路パターンを縮小投影光学系
等を通して半導体ウエハに転写するためのレチクルであ
る。

【００４１】この位相シフトマスクＭを構成するマスク
基板ＭＢは、例えば四角形状の透明な合成石英ガラス等
からなり、その屈折率は、例えば1.４７程度、露光光に
対する光透過率は、例えば９０％以上である。

【００４２】このマスク基板ＭＢの中央には、例えば長
方形状の２つの転写パターン形成領域Ａ1,Ａ2 が配置さ
れている。この２つの転写パターン形成領域Ａ1,Ａ2
は、互いの長辺を平行にして隣接配置されており、その
各々には、例えば実寸の５倍の寸法の転写パターンが形
成されている。

【００４３】なお、転写パターン形成領域Ａ1,Ａ2 を２
つにしているのは、スループット向上のためと、位相シ
フトマスクＭの検査をダイ・トウ・ダイで行えるため
と、一方にダメージが生じても他方が残る可能性がある
ため等からである。

【００４４】また、マスク基板ＭＢ上において、転写パ
ターン形成領域Ａ1,Ａ2 の外周には、それらの外周を取
り囲むように遮光帯ＮＢがパターン形成されている。こ
の遮光帯ＮＢは、例えばクロム（Ｃｒ）等のような遮光
材料によって形成されている。

【００４５】また、マスク基板ＭＢ上において、転写パ
ターン形成領域の外側には、重ね合わせマークパターン
Ｂ1 〜Ｂ4,Ｃ1 〜Ｃ4,Ｄ1 〜Ｄ4 が形成されている。

【００４６】このうち、重ね合わせマークパターンＢ1
〜Ｂ4 は、半導体ウエハ上に形成された重ね合わせマー
クパターンと、位相シフトマスクＭとの位置合わせに用
いるパターンであり、例えば十字状に形成され、遮光帯
ＮＢの外側においてマスク基板ＭＢの各辺のほぼ中心に
当たる位置に配置されている。

【００４７】また、重ね合わせマークパターンＣ1 〜Ｃ
4,Ｄ1 〜Ｄ4 は、一の露光処理の次に行う露光に際して
位置合わせに用いる位置合わせ用のマークパターンであ
る。

【００４８】このうち、重ね合わせマークパターンＣ1
〜Ｃ4 は、新たに形成するマークとして、重ね合わせし
た状態を測定するためのマークパターンであり、遮光帯
ＮＢよりも内側の角部に配置されている。

【００４９】また、重ね合わせマークパターンＤ1 〜Ｄ
4 は、例えば１つの配線層の配線パターンを形成した後
に、さらに別の配線層の配線パターンを形成する等の際
に用いる重ね合わせマークパターンであり、遮光帯ＮＢ
よりも内側において転写パターン形成領域Ａ1,Ａ2 の一
辺のほぼ中心に当たる位置に配置されている。

【００５０】これらの重ね合わせマークパターンＢ1 〜
Ｂ4,Ｃ1 〜Ｃ4,Ｄ1 〜Ｄ4 によって、半導体ウエハ上の
集積回路素子とその上に形成する配線パターン等との重
ね合せの測定評価が可能となっている。そして、この測
定によって、半導体集積回路装置そのものの評価ができ
るだけでなく、露光装置の高精度の重ね合せ精度管理評
価も可能となっている。

【００５１】次に、この位相シフトマスクＭの転写パタ
ーン形成領域Ａ1,Ａ2 における拡大平面図およびそのII
I −III 線の断面図をそれぞれ図２および図３に示す。
なお、図２および図３においては、図面を見易くするた
め、遮光領域および位相シフトの配置領域にそれぞれ斜
線および網掛けのハッチングを付している。

【００５２】本実施の形態１においては、同一時の露光
処理によって半導体ウエハ上に転写されるパターンが、
例えば寸法が異なる複数個の接続孔パターン群であっ
て、その中には露光波長よりも微細な寸法または隣接間
隔のパターンを有するような場合について説明する。

【００５３】遮光パターン１は、マスク基板ＭＢ上に位
相シフト形成用の半透明膜を介して堆積された遮光膜の
一部が開口されて形成されている。この遮光膜は、例え
ばＣｒ等のような露光光に対する光透過率が１％以下の
遮光材料からなり、この遮光膜の配置領域は遮光領域と
なり、遮光膜の開口領域は露光光を透過する光透過領域
となっている。

【００５４】本実施の形態１においては、寸法の異なる
複数個の接続孔パターンを半導体ウエハ上に転写するの
で、図２等には、これに応じて寸法の異なる複数個の光
透過領域が示されている。

【００５５】また、各光透過領域は、中央の主光透過領
域３と、その外周に縁取るように位相シフトパターン２
が配置された位相シフト領域とを有している。このう
ち、主光透過領域３には、位相シフトパターン２が配置
されておらず、マスク基板ＭＢが剥き出しになってい
る。この各々の光透過領域に配置された主光透過領域３
も、半導体ウエハ上に転写される接続孔パターンの寸法
に応じて異なっている。

【００５６】例えば図２等の一番左の光透過領域および
主光透過領域３は、相対的に小さい接続孔パターンに対
応する領域なので、その寸法が一番小さい。また、図２
等の一番右の光透過領域および主光透過領域３は、相対
的に大きな接続孔パターンに対応する領域なので、その
寸法が一番大きい。また、図２等の中央の光透過領域お
よび主光透過領域３は、寸法が中位の接続孔パターンに
対応する領域なので、その寸法が左右の光透過領域およ
び主光透過領域３の中位に設定されている。

【００５７】位相シフトパターン２は、ここを透過した
露光光の位相を反転させるためのパターンである。すな
わち、１つの光透過領域を透過した露光光において、主
光透過領域３を透過した露光光と、位相シフトパターン
２の配置領域を透過した露光光とで位相差を生じさせ、
透過した光パターンの外周部において光の干渉を生じさ
せることにより、半導体ウエハ上に転写されるパターン
の転写精度を向上させるようになっている。

【００５８】なお、このような露光光の位相差の操作
は、位相シフトパターン２を形成する半透明膜の厚さに
よって調節されている。また、位相シフトパターン２の
明像は実際の半導体ウエハ上には転写されない。

【００５９】ところで、本実施の形態１においては、こ
の位相シフトパターン２が、例えばモリブデンシリサイ
ド（ＭｏＳｉ）等のような半透明膜からなり、その露光
光の光透過率が、例えば２０％〜８０％程度、好ましく
は２０％〜５０％程度になるように設定されている。本
実施の形態１においては、例えばその光透過率を２０％
となるようにした。

【００６０】これは、次のような理由からである。すな
わち、位相シフトパターンの光透過率を実効的に下げな
い技術を採用すると位相シフトマスク上で必要な位相シ
フトパターンの寸法は、位相シフトパターンが形成され
ていない領域（主光透過領域に対応）の寸法の約１／２
以下にしなければならない。

【００６１】しかし、その寸法は微細であるため、位相
シフトパターン２の加工が極めて困難であると同時に、
この位相シフトパターンの加工精度によって位相シフト
マスクの精度が実効的に決まることになり、露光光の位
相を良好に操作することが可能な位相シフトマスクの製
造が非常に困難である。また、その検査や修正も非常に
困難である。したがって、半導体集積回路装置の製造コ
ストの増加等を招くことにもなる。

【００６２】そこで、位相シフトパターン２における露
光光の透過率を下げることにより、位相シフトマスクＭ
における位相シフトパターン２の加工精度に余裕を持た
せることが可能となっている。

【００６３】このため、図２に示すように、位相シフト
パターン２の寸法を、主光透過領域３と同等かそれ以上
に設定することが可能となっている。したがって、露光
光の位相を良好に操作することが可能な位相シフトマス
クＭの設計および製造を容易にすることが可能となって
いる。また、製造された位相シフトマスクＭのパターン
欠陥の有無を検査するための検査工程や欠陥修正工程も
容易にしかも良好に行うことが可能となっている。

【００６４】上述のように位相シフトパターン２の露光
光に対する光透過率を好ましくは２０％〜５０％とした
のは、上述のように、その光透過率をそれよりも上げる
とそれだけ、位相シフトパターン２の加工寸法精度が厳
しくなることを考慮したものである。

【００６５】さらに、本実施の形態１においては、上記
したように位相シフトパターン２の加工精度が緩和され
たことを上手く利用して、各光透過領域内の位相シフト
パターン２の寸法を、半導体ウエハ上に転写する接続孔
パターンの寸法に応じて設定している。なお、この位相
シフトパターン２の寸法とは、位相シフトパターン２の
端部と遮光パターン１の開口部（光透過領域）の端部と
の間の寸法である。

【００６６】例えば大きな接続孔パターンに対応する光
透過領域（図２の最も右側）においては、主光透過領域
３の寸法も大きい関係上、透過した光パターンの光振幅
波形における裾の部分の広がりも大きい上、周囲にゴー
スト露光等が生じる場合がある。

【００６７】そこで、大きな接続孔パターンに対応する
光透過領域においては、透過光パターンのエッジにおい
て光の位相差操作による効果が良好に行われるように、
位相シフトパターン２の寸法を大きめにしている。これ
により、透過光パターンの光振幅波形における裾の部分
の広がりを抑えることができ、その部分の光波形の立ち
上がりを急峻にすることができるので、大きな寸法の接
続孔パターンを半導体ウエハ上に良好に転写することが
できる。

【００６８】なお、位相シフトパターン２の光透過率を
下げないで、そのパターン幅を広げると、透過光の量が
多くなりパターンを良好に転写することができない。

【００６９】このような位相シフトパターン２の寸法設
定を各光透過領域で行うことにより、寸法の異なる複数
の接続孔パターンを、同一時の露光処理において高い精
度で、しかもゴースト露光等も生じることなく良好に形
成することが可能となる。

【００７０】このような位相シフトマスクＭを用いて投
影露光した場合における半導体ウエハ上での露光光の振
幅分布および強度分布を図４に示す。

【００７１】本実施の形態１の位相シフトマスクＭを用
いた場合、位相シフトマスクＭの各光透過領域を透過し
た露光光において、小さな接続孔パターンにおいても大
きな接続孔パターンにおいてもそのパターンエッジの部
分では位相シフト効果により光波形が急峻となってい
る。

【００７２】また、寸法の小さな接続孔パターンに対応
する光透過領域を透過した露光光も露光に必要な光量を
確保でき、寸法の大きな接続孔パターンの転写領域の近
傍にゴースト露光が生じることもないことが分かる。

【００７３】次に、本実施の形態１の半導体集積回路装
置の製造工程において用いる露光装置の一例を図５およ
び図６によって説明する。

【００７４】露光装置４は、例えば縮小率が１/ ５、コ
ヒーレンシが0.３および投影光学レンズの開口特性が0.
５の縮小投影露光装置である。

【００７５】この露光装置４の光学系は、露光光源４ａ
と、試料ステージ４ｂとを結ぶ露光上に配置されてお
り、ミラー４ｃ1 ，４ｃ2 、シャッタ４ｄ、フライアイ
レンズ４ｅ、コンデンサレンズ４ｆ、縮小投影光学レン
ズ系４ｇおよび位置合わせ光学系４ｈ（４ｈ1 〜４ｈ1
0) を有している。

【００７６】上記した位相シフトマスクＭは、露光装置
４のコンデンサレンズ４ｆと、縮小投影光学レンズ系４
ｇとの間に、アライメント光学系４ｈによって半導体ウ
エハ５との位置合わせが行われた状態で載置されてい
る。なお、半導体ウエハ５は、例えばシリコン（Ｓｉ）
単結晶からなり、その上面には感光性のフォトレジスト
膜６がスピン塗布法等によって塗布されている。

【００７７】露光光源４ａは、例えばｉ線等のような光
Ｌｐを放射する高圧水銀ランプである。露光光源４ａか
ら放射された光Ｌｐは、ミラー４ｃ1 ，４ｃ2 、コンデ
ンサレンズ４ｆ、位相シフトマスクＭおよび縮小投影光
学レンズ４ｇを介して試料ステージ４ｂ上の半導体ウエ
ハ５の主面に照射されるようになっている。

【００７８】すなわち、この位相シフトマスクＭを透過
した光によって形成されるパターンは、縮小投影光学レ
ンズ４ｇを通じて縮小され、半導体ウエハ５上のフォト
レジスト膜６に結像され転写されるようになっている
（図６参照）。

【００７９】なお、露光処理後は、例えばフォトレジス
ト膜において露光光が照射された部分を現像処理によっ
て除去する等してフォトレジストパターンを形成する。

【００８０】この露光方式としては、例えばステップ＆
スキャン露光方式を採用しても良い。ステップ＆スキャ
ン露光方式は、縮小投影露光の一種であるが、同一の縮
小投影レンズを用いて有効となる露光領域を得ることを
目的としている。

【００８１】この場合、位相シフトマスクＭと半導体ウ
エハ５とをそれぞれレーザ干渉により高い精度で位置座
標の測定を行いながら同期させて共に動かしつつ、位相
シフトマスクＭの主面に、例えばエキシマレーザ光等を
照射することにより、位相シフトマスクＭ上の露光領域
を走査する。これに対応して、半導体ウエハ５上のフォ
トレジスト膜面に位相シフトマスクＭ上のパターンが縮
小投影される。

【００８２】すなわち、縮小投影光学レンズ４ｇの直径
に対応して露光するので、実効的に露光チップサイズが
２１／２倍になる。しかし、この方法を採用する場合
は、露光スループットが低下するので、その対策とし
て、縮小率を×５〜×４にする方式が採用されている。
光源としては、例えばＫｒＦエキシマレーザ（波長２４
８ｎｍ）が採用されている。

【００８３】このステップ＆スキャン露光に対応するた
めには、従来の×５縮小投影方式よりも、さらに微細な
パターン欠陥を摘出する必要があるが、本実施の形態１
においては、その欠陥摘出および判別も容易となる。

【００８４】次に、本実施の形態１の半導体集積回路装
置の製造方法を図７のプロセスフローに沿って、図８〜
図１２等を用いて説明する。

【００８５】まず、半導体集積回路のパターンデータを
遮光領域の回路パターンデータと、位相シフト領域の回
路パターンのデータに分けて作成する（工程１０１ａ,
１０１ｂ）。

【００８６】この際、本実施の形態１においては、位相
シフト領域の露光光に対する光透過率を下げるような条
件付けを設定しておく。一般的に位相シフトマスク上の
光透過領域の一辺の寸法が露光波長に対して２倍程度以
下の場合、投影光学系を通して半導体ウエハ上に転写さ
れる光強度がシフトするため、位相シフトマスクのパタ
ーン寸法が微細になるに従って、その寸法精度が厳しく
なる。これに伴って、位相シフトマスク自体の加工精度
もパターン寸法が微細になるとともに、低下してしま
う。

【００８７】そこで、本実施の形態１においては、上記
のように位相シフト領域の光透過率を下げることによ
り、位相シフトマスクＭ上においては実効的に大きい寸
法で位相シフトパターンを形成することが可能となる。
すなわち、位相シフトパターンの設計寸法の自由度を向
上させることが可能となっている。

【００８８】集積回路パターンデータの設計方法とし
て、例えば半導体集積回路の配線パターンでは、複数の
矩形の組み合わせを基本とし、これら矩形が所定のパタ
ーン幅、長さおよび所定の間隔で複数配列されている場
合を想定する。そして、これらのパターンと直交する方
向のパターンは、基本的に異なる配線層に形成すること
で対応できる。

【００８９】それらによって、組み合わされる半導体集
積回路の配線パターンは、層単位に分けて一旦位相シフ
トマスク上に形成し、露光装置の投影光学系を通して半
導体ウエハ上に転写する。

【００９０】その際に、上記パターンの幅、間隔の少な
くとも一方を露光波長より小さくすることは、投影露光
を用いると一般的に困難である。この問題を解決する手
段として、位相シフト領域を設けてマスク面を透過する
露光光に位相差を生じさせるようにする。

【００９１】パターン図形の重ね合わせ、すなわち、図
形と図形とのオーバーラップがある場合、重ね除去処理
（転写領域の切り出し）が行われる。重ね除去処理は、
例えばパターンデータによって形成される図形をメモリ
マップ上に展開し、論理和（ＯＲ）処理する。また、近
接するパターンが含まれる領域にウィンドウを設けて、
計算機の処理時間の短縮を図っている。

【００９２】次いで、図形をＸ，Ｙの各方向へ並び替え
るソート処理を行う。このソートは、パターンデータを
近接するパターンの面積比率が大きい方向（例えば、Ｘ
軸方向またはＹ軸方向）に、所定の間隔（例えば、半導
体集積回路パターンの配線ピッチ）でグループ分けして
並び替えるものである。

【００９３】続いて、並び替え処理した１つの図形につ
いて位相シフトパターンデータの形成処理が行われる。
この処理方法としては、各図形の寸法に対応して、分類
し、拡大幅を変えるものである。すなわち、パターンを
ｘ方向またはｙ方向に順次並び替え、これに対応させ
て、それぞれのパターンを所定の幅だけ拡大する。これ
により、位相シフト領域の回路パターンデータ（位相シ
フトパターンデータ）を作成する。

【００９４】次に、図８に示すようなマスク基板ＭＢを
用意する（工程１０２）。すなわち、マスク基板ＭＢ上
には、例えばＭｏＳｉ等からなる半透明膜２ａを介し
て、例えばＣｒ等からなる遮光膜１ａが堆積されてい
る。さらに、その遮光膜１ａ上には電子線描画用のレジ
スト膜７が堆積されている。

【００９５】この半透明膜２ａは、位相シフトパターン
を形成するための膜であり、その膜厚は、位相シフトパ
ターンを透過した光と位相シフトパターンの無い主光透
過領域を透過した光との間に位相差が生じるように設定
されている。また、半透明膜２ａは、上記したように露
光光に対する光透過率が、例えば２０％程度に下げられ
ている。

【００９６】続いて、このようなマスク基板ＭＢ上の電
子線描画用のレジスト膜７に、上記した位相シフトパタ
ーンデータを用いて位相シフトパターンを電子線描画方
法等によって転写する。この場合、パターンの位置精度
および寸法精度を、例えば0.１μｍ以下とすることがで
きる。

【００９７】その後、現像処理を施す。この際、電子線
描画用のレジスト膜７がポジ形かネガ形かによって、そ
の露光部分または未露光部分を現像液により除去し、図
９に示すように、電子線描画用のレジストパターン７ａ
を形成する。

【００９８】そして、そのレジストパターン７ａをエッ
チングマスクとして遮光膜１ａおよび半透明膜２ａをエ
ッチング法等によってパターニングする。この際、レジ
ストパターン７ａによって遮光膜１ａをパターニングし
た後、レジストパターン７ａを除去し、残された遮光膜
１ａのパターンをエッチングマスクとして、下層の半透
明膜２ａの露出部分をエッチング除去しても良い（工程
１０３）。

【００９９】その後、電子線描画用のレジストパターン
７ａを除去した後、マスク基板ＭＢ上にパターン形成さ
れた遮光膜１ａのパターン等の外観を検査する（工程１
０４）。

【０１００】次いで、図１０に示すように、マスク基板
ＭＢのパターン形成面上に、電子線描画用のレジスト膜
８を塗布した後、さらに、その上面に導電性ポリマ膜９
を塗布する。

【０１０１】その後、上記した遮光領域の回路パターン
データに基づいて、マスク基板ＭＢ上の電子線描画用の
レジスト膜８に、上記した遮光領域の回路パターンを電
子線描画方法等によって転写する。

【０１０２】この際、回路パターンの他に、マスク基板
ＭＢの転写領域の周辺部に半導体ウエハとの位置合わせ
のための上記した重ね合わせパターンを露光する。この
重ね合わせマークのパターンは、使用する縮小投影露光
装置によって指定されるものである。

【０１０３】次いで、マスク基板ＭＢに対して、現像処
理を施す。この際、電子線描画用のレジスト膜８がポジ
形かネガ形かによって、その露光部分または未露光部分
を現像液により除去し、図１１に示すように、電子線描
画用のレジストパターン８ａを形成する。

【０１０４】そして、その電子線描画用のレジストパタ
ーン８ａをエッチングマスクとして遮光膜１ａをエッチ
ング法等によってパターニングする。

【０１０５】これにより、遮光パターン１および位相シ
フトパターン２を形成した後、電子線描画用のレジスト
パターン８ａを除去することにより、図１２に示すよう
に、位相シフトマスクＭを作成する（工程１０５）。

【０１０６】続いて、この位相シフトマスクＭにおける
遮光パターン１および位相シフトパターン２の外観を検
査する。この際に発見された遮光膜の残り欠陥等は、例
えばレーザ光を照射して除去することにより修正するこ
とができる（工程１０６）。

【０１０７】その後、縮小投影露光工程に移行する（工
程１０７）。この縮小投影露光工程においては、位相シ
フトマスクＭを上記した露光装置４（図５参照）に設置
するとともに、半導体集積回路を形成する半導体ウエハ
を露光装置４の試料ステージ４ｂ（図５参照）上に真空
吸着させた状態で載置する。

【０１０８】なお、この半導体ウエハの主面上には、パ
ターンを転写するためのフォトレジスト膜が塗布されて
いる。また、半導体ウエハには、集積回路素子とその周
辺部に位相シフトマスクＭとの重ね合わせマークが形成
されている。

【０１０９】その後、露光装置４を用い、半導体ウエハ
５上の半導体集積回路チップパターン毎に形成された重
ね合わせマークを検出し、位相シフトマスクＭ上の重ね
合わせマークと位置合わせを行う。

【０１１０】そして、重ね合せが完了する毎に、所定の
露光波長の紫外線または遠紫外線を位相シフトマスクＭ
および露光装置４の投影光学系を介して半導体ウエハに
照射する。

【０１１１】これにより、位相シフトマスクＭのマスク
パターンの投影像を半導体ウエハ上のフォトレジスト膜
に結像させる。この際、位相シフトパターン２ａの透過
光は明像を形成しない。

【０１１２】このような露光処理は、通常、半導体ウエ
ハ上に形成した集積回路チップ単位で行い、半導体ウエ
ハ上でマーク検出と露光とを複数回繰り返すことにより
行われる。

【０１１３】この際、例えば半導体ウエハ上にポジ形の
フォトレジスト膜を堆積した場合は、露光光が照射され
た箇所が現像処理により除去され、露光光が照射されな
かった箇所がパターンとして残る。したがって、そのフ
ォトレジスト膜は、位相シフトマスクＭ上の主光透過領
域３（図２参照）に対応する領域に開口部が形成される
ようなパターンとなる。

【０１１４】次いで、このフォトレジストパターンをエ
ッチングマスクとして、半導体ウエハに対してエッチン
グ処理を施すことにより、半導体ウエハ上に所定のパタ
ーンを形成する。

【０１１５】本実施の形態１の図２等に示したパターン
においては、例えば寸法の異なり、かつ、露光波長より
も短い幅または隣接間隔のある複数の接続孔パターン
を、半導体ウエハ上に堆積された絶縁膜に形成し、その
下層の導体層を露出させる（工程１０８）。

【０１１６】次に、本実施の形態１の半導体集積回路装
置の製造方法を、例えばツイン・ウエル方式のＣＭＯＳ
（Complimentary MOS)−ＳＲＡＭ（Static Random Acce
ss Memory)の製造工程に適用した場合を図１３〜図１９
によって説明する。

【０１１７】図１３はその製造工程中における半導体ウ
エハ５を構成する半導体基板５ｓの要部断面図である。
半導体基板５ｓは、例えばｎ−形のＳｉ単結晶からな
り、その上部には、例えばｎウエル１０ｎおよびｐウエ
ル１０ｐが形成されている。

【０１１８】ｎウエル１０ｎには、例えばｎ形不純物の
リンまたはＡｓが導入されている。また、ｐウエル１０
ｐには、例えばｐ形不純物のホウ素が導入されている。

【０１１９】続いて、図１４に示すように、このような
半導体基板５ｓの主面上に、例えばＳｉＯ₂ からなるフ
ィールド絶縁膜１１をＬＯＣＯＳ（Local Oxidization
of Silicon）法等によって形成した後、そのフィールド
絶縁膜１１に囲まれた素子形成領域に、例えばＳｉＯ₂
からなるゲート絶縁膜１２ｉを熱酸化法等によって形成
する。

【０１２０】その後、その半導体基板５ｓ上に、例えば
低抵抗ポリシリコンからなるゲート形成膜をＣＶＤ法等
によって堆積した後、その膜をフォトリソグラフィ技術
およびエッチング技術によってパターニングすることに
より、ゲート電極１２ｇを形成する。

【０１２１】次いで、ｎチャネル形のＭＯＳ・ＦＥＴ形
成領域に、例えばｎ形不純物のリンまたはＡｓをイオン
注入法等によって導入する。この際、ゲート電極１２ｇ
をマスクとして自己整合的にｎ形不純物を半導体基板５
ｓに導入する。

【０１２２】続いて、ｐチャネル形のＭＯＳ・ＦＥＴ形
成領域に、例えばｐ形不純物のホウ素をイオン注入法等
によって導入する。この際、ゲート電極１２ｇをマスク
として自己整合的にｐ形不純物を半導体基板５ｓに導入
する。

【０１２３】その後、半導体基板５ｓに対して熱処理を
施すことにより、ｎチャネル形のＭＯＳ・ＦＥＴのソー
ス領域およびドレイン領域を構成するｎ形の半導体領域
１２ｎｄを形成するとともに、ｐチャネル形のＭＯＳ・
ＦＥＴのソース領域およびドレイン領域を構成するｐ形
の半導体領域１２ｐｄを形成する。

【０１２４】次いで、図１５に示すように、半導体基板
５ｓ上に、例えばＳｉＯ₂ からなる層間絶縁膜１３ａを
ＣＶＤ法等によって堆積した後、その上面にポリシリコ
ン膜をＣＶＤ法等によって堆積する。

【０１２５】続いて、そのポリシリコン膜をフォトリソ
グラフィ技術およびエッチング技術によってパターニン
グした後、そのパターニングされたポリシリコン膜の所
定領域に不純物を導入することにより、ポリシリコン膜
からなる配線１４Ｌおよび抵抗１４Ｒを形成する。

【０１２６】その後、図１６に示すように、半導体基板
５ｓ上に、例えばＳｉＯ₂ からなる層間絶縁膜１３ｂを
ＳＯＧ（Spin On Glass)法等によって堆積した後、その
層間絶縁膜１３ｂに半導体領域１２ｐｄ，１２ｎｄおよ
び配線１４Ｌの一部が露出するような接続孔１５ａをフ
ォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって穿
孔する。

【０１２７】本実施の形態１においては、例えばこのフ
ォトリソグラフィ工程において、前記した位相シフトマ
スクＭを用いる。図１７ではフィールド酸化膜１１上の
接続孔１５ａとソース、ドレインとの接続孔１５ａとが
図示されており、互いに深さが異なっている。

【０１２８】このように接続孔１５ａに高低差（深さの
違い）が有る場合においても、本実施の形態１の位相シ
フトマスクＭを用いることにより、半透明の位相シフト
領域の寸法を変更することにより、接続孔１５ａを精度
良く加工することが可能となっている。

【０１２９】また、上記集積回路の周辺回路における接
続孔（図示していない）の加工寸法を変更する場合にお
いても、半透明の位相シフト領域の寸法を変更すること
により、その接続孔を精度良く加工することが可能とな
っている。

【０１３０】次いで、半導体基板５ｓ上に、例えばアル
ミニウム（Ａｌ）またはＡｌ合金等からなる金属膜をス
パッタリング法等によって堆積した後、その金属膜をフ
ォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によってパ
ターニングすることにより、図１７に示すように、第１
層配線１６Ｌ1 を形成する。

【０１３１】この配線パターン形成工程においても、本
実施の形態１の位相シフトマスクＭを適用することによ
り、それらの加工精度を向上させることができる。

【０１３２】続いて、図１８に示すように、半導体基板
５ｓ上に、例えばＳｉＯ₂ からなる層間絶縁膜１３ｃを
ＣＶＤ法等によって堆積した後、その一部に第１層配線
１６Ｌ1 の一部が露出するような接続孔１５ｂを穿孔す
る。

【０１３３】その後、半導体基板５ｓ上に、例えばＡｌ
またはＡｌ合金等からなる金属膜をスパッタリング法等
によって堆積した後、その金属膜をフォトリソグラフィ
技術およびエッチング技術によってパターニングするこ
とにより、第２層配線１６Ｌ2 を形成する。

【０１３４】その後、図１９に示すように、半導体基板
５ｓ上に、例えばＳｉＯ₂ からなる表面保護膜１７をＣ
ＶＤ法等によって堆積する。

【０１３５】このようなＳＲＡＭの製造プロセスにおけ
るフォトリソグラフィ工程、すなわち、露光工程を抽出
し、フロー化した露光プロセス・フロー図を図２０に示
す。

【０１３６】同図において、ｎウエル・フォト工程Ｐ１
は、半導体基板上に窒化シリコン等からなる絶縁膜を堆
積した後、その絶縁膜上にｎウエル形成領域以外の領域
が被覆されるようなフォトレジストパターンを形成する
工程である。

【０１３７】フィールド・フォト工程Ｐ２は、半導体基
板上に窒化シリコン等からなる絶縁膜を堆積した後、そ
の絶縁膜上に素子形成領域のみが被覆されるようなフォ
トレジストパターンを形成する工程である。

【０１３８】ｐウエル・フォト工程Ｐ３は、ｐウエルの
チャネルストッパ領域を形成するために、ｎウエル上を
被覆するフォトレジストパターンを形成する工程であ
る。

【０１３９】ゲート・フォト工程Ｐ４は、半導体基板上
にポリシリコン等からなる導体膜を堆積した後、その導
体膜上にゲート電極形成領域が被覆されるようなフォト
レジストパターンを形成する工程である。

【０１４０】ｎチャネル・フォト工程Ｐ５は、ｎチャネ
ル側にゲート電極をマスクとしてｎ形不純物をイオン注
入するために、ｐチャネル側を被覆するようなフォトレ
ジストパターンを形成する工程である。

【０１４１】ｐチャネル・フォト工程Ｐ６は、逆に、Ｐ
チャネル側にゲート電極をマスクとしてｐ形不純物をイ
オン注入するために、ｎチャネル側を被覆するようなフ
ォトレジストパターンを形成する工程である。

【０１４２】多結晶シリコン・フォト工程Ｐ７は、配線
または抵抗となる第２層多結晶シリコン膜をパターニン
グするために、半導体基板上に堆積された多結晶シリコ
ン膜上に配線および抵抗領域を被覆するようなフォトレ
ジストパターンを形成する工程である。

【０１４３】Ｒ・フォト工程Ｐ８は、抵抗上にフォトレ
ジストパターンを形成した状態で、その他の領域に不純
物を導入する際のマスクとなるフォトレジストパターン
をネガ・プロセスによってパターニングする工程であ
る。

【０１４４】コンタクト・フォト工程Ｐ９は、接続孔を
形成するためのフォトレジストパターンをポジ・プロセ
スで形成する工程である。Ａｌ−１・フォト工程Ｐ１０
は、第１層配線をパターニングする工程である。

【０１４５】スルーホール・フォト工程Ｐ１１は、第１
層配線と第２層配線とを接続する接続孔を開口するため
のフォトレジストパターンを形成する工程である。

【０１４６】Ａｌ−２・フォト工程Ｐ１２は、第２層配
線をパターニングするための工程である。ボンディング
パッド・フォト工程Ｐ１３は、表面保護膜にボンディン
グパッドに対応する１００μｍ程度の開口を形成するた
めの工程であり、表面保護膜上にボンディングパッド形
成領域以外を被覆するフォトレジストパターンを形成す
る工程である。

【０１４７】これらの露光プロセスのうち、ｎウエル・
フォト工程Ｐ１、ｎチャネル・フォト工程Ｐ５、ｐチャ
ネル・フォト工程Ｐ６およびボンディングパッド・フォ
ト工程Ｐ１３は、最小寸法が比較的大きいので、一般
に、位相シフトマスクを用いる必要がないが、その他の
フォト工程では、本実施の形態の位相シフトマスクを露
光に際して用いる。

【０１４８】特に、ゲート・フォト工程Ｐ４では、化学
増幅系のネガ形フォトレジストを用いてゲート電極を形
成し、コンタクト・フォト工程Ｐ９では、化学増幅系の
ポジ形フォトレジストを用いて接続孔を形成する。これ
により、ゲート電極のゲート長および接続孔の開口径
を、光露光方式で用いる露光光の波長以下（例えば0.３
μｍ程度）に微細にすることができる。

【０１４９】このように、本実施の形態１においては、
以下の効果を得ることが可能となる。

【０１５０】(1).半導体ウエハ上に、寸法の異なる複数
の接続孔パターンを同一時の露光処理によって転写する
場合に、寸法の異なる複数の接続孔パターンを高い寸法
精度で、しかも、大きい接続孔パターンの近傍にゴース
ト露光を生じることなく、また、小さな接続孔パターン
の露光不足を生じることもなく良好に転写することが可
能となる。

【０１５１】(2).露光波長よりも微細で寸法が異なる複
数の接続孔パターンを転写する場合、露光波長よりも大
きく寸法が異なる複数の接続孔パターンを転写する場
合、または露光波長よりも微細な接続孔パターンと露光
波長よりも大きな接続孔パターンの両方を転写する場合
であっても、同一時の露光処理において高い寸法精度で
良好に転写することができる。

【０１５２】(3).上記(1),(2) により、素子集積度の向
上やチップサイズの縮小を推進することが可能となる。

【０１５３】(4).上記(1),(2) により、半導体集積回路
装置の歩留りおよび信頼性を向上させることが可能とな
る。

【０１５４】(5).位相シフトマスクの位相シフトパター
ンの加工精度を緩和することができる。このため、位相
シフトマスクの検査および修正を容易にすることがで
き、位相シフトマスクの製造を容易にすることが可能と
なる。

【０１５５】(6).上記(5) により、半導体集積回路装置
の低コスト化を推進することが可能となる。

【０１５６】（実施の形態２）図２１は本発明の他の実
施の形態である位相シフトマスクの要部平面図、図２２
は図２１のXXII−XXII線の断面図である。なお、図２１
および図２２においては、図面を見易くするため、遮光
パターンおよび位相シフトパターンにそれぞれ斜線およ
び網掛けのハッチングが付けてある。

【０１５７】本実施の形態２においては、半導体ウエハ
上に同じ寸法の複数のパターンを転写しようとした場合
に生じる不具合を回避する場合に適用して有効な位相シ
フトマスクの構造について説明する。

【０１５８】半導体集積回路装置の露光処理において
は、半導体ウエハ上に同じ寸法の複数個のパターンを転
写しようとした場合であっても、パターンの配置状況等
によって転写されるパターンの寸法が異なってしまう場
合がある。

【０１５９】例えば長方形状の複数の接続孔パターンが
互いに平行に隣接して配置されるような場合に、中央に
位置する接続孔パターンの寸法が、周囲の接続孔パター
ンよりも大きくなってしまう場合がある。これは、中央
の光透過領域を透過した光のエッジ部分の光強度が、そ
の両側の光透過領域を透過した光によって強められるこ
とに起因する。

【０１６０】そこで、本実施の形態２においては、この
ような不具合を回避すべく、図２１および図２２に示す
ように、各光透過領域の主光透過領域３の寸法は同一に
して、中央の光透過領域の位相シフトパターン２の寸法
を、その両側の光透過領域の位相シフトパターン２の寸
法よりも大きめに設定している。

【０１６１】これにより、中央の光透過領域を透過した
光のパターンのエッジにおいて光の位相差操作による効
果が良好に行われるようにすることができるので、透過
光パターンの光振幅波形における裾の部分の広がりを抑
え、その部分の光波形の立ち上がりを急峻にすることが
できる。このため、中央の接続孔パターンが、その両側
の接続孔パターンよりも大きくなってしまうのを防止す
ることが可能となっている。

【０１６２】このように、本実施の形態２においては、
前記実施の形態１の(5) および(6)で得られた効果の他
に、以下の効果を得ることが可能となる。

【０１６３】(1).半導体ウエハ上に同じ寸法の複数の接
続孔パターンを転写しようとした場合に、接続孔パター
ンの配置状況によって寸法が異なってしまうのを防止す
ることが可能となる。

【０１６４】(2).上記(1) により、露光波長よりも微細
なパターンを高い寸法精度で良好に形成することができ
るので、素子集積度の向上やチップサイズの縮小を推進
することが可能となる。

【０１６５】(3).上記(1) により、半導体集積回路装置
の歩留りおよび信頼性を向上させることが可能となる。

【０１６６】（実施の形態３）図２３は本発明の他の実
施の形態である位相シフトマスクの要部平面図、図２４
は図２３のXXIV−XXIV線の断面図、図２５は図２３の位
相シフトマスクを用いた半導体集積回路装置の製造工程
を示すフロー図、図２６〜図３０は図２３の位相シフト
マスクの製造工程中における要部断面図である。なお、
図２３および図２４においては、図面を見易くするた
め、遮光パターンおよび位相シフトパターンにそれぞれ
斜線および網掛けのハッチングが付けてある。

【０１６７】本実施の形態３においても、前記実施の形
態１と同様に、同一時の露光処理によって、例えば露光
波長よりも微細で、かつ、寸法が異なる複数個の接続孔
パターン群を半導体ウエハ上に転写する場合について説
明する。

【０１６８】本実施の形態３においては、図２３および
図２４に示すように、位相シフトパターン２が溝によっ
て形成されている。光の位相差操作は、この溝の深さに
よって調節されている。なお、遮光パターン１はマスク
基板ＭＢ上に直接接触した状態で形成されている。

【０１６９】そして、本実施の形態３においては、位相
シフトパターン２を形成する溝の底面にダメージ等を与
え微細な凹凸を形成することにより、位相シフトパター
ン２の配置領域における露光光の光透過率を前記実施の
形態１と同様に下げている。

【０１７０】次に、本実施の形態３の半導体集積回路装
置の製造方法を図２５のプロセスフロー図に沿って、図
２６〜図３０等を用いて説明する。

【０１７１】まず、半導体集積回路のパターンデータを
遮光領域の回路パターンデータと、位相シフト領域の回
路パターンのデータに分けて作成する（工程２０１ａ,
２０１ｂ）。

【０１７２】この際、本実施の形態３においても前記実
施の形態１と同様に、位相シフト領域における露光光の
光透過率を下げるような条件付けを設定しておく。

【０１７３】次に、図２６に示すようなマスク基板ＭＢ
を用意する（工程２０２）。すなわち、マスク基板Ｍ上
には、例えばＣｒ等からなる遮光膜１ａが堆積され、さ
らに、その遮光膜１ａ上には電子線描画用のレジスト膜
７が堆積されている。

【０１７４】続いて、このようなマスク基板Ｍ上の電子
線描画用のレジスト膜７に、上記した位相シフトパター
ンデータを用いて位相シフトパターンを電子線描画方法
等によって転写する。

【０１７５】その後、現像処理を施し、さらに、図２７
に示すように、それによって形成された電子線描画用の
レジストパターン７ａをエッチングマスクとして、その
マスクから露出する遮光膜１ａおよびマスク基板ＭＢを
順にエッチング法等によってエッチング除去する。これ
により、位相シフトパターン２用の溝をマスク基板ＭＢ
に形成する。

【０１７６】このマスク基板ＭＢの位相シフトパターン
２用の溝は、レジストパターン７ａを用いて遮光膜１ａ
のパターンを形成した後、レジストパターン７ａを除去
し、その後に残る遮光膜１ａのパターンをエッチングマ
スクとしてエッチング処理しパターン形成しても良い。

【０１７７】この際、本実施の形態３においては、マス
ク基板ＭＢに位相シフトパターン２用の溝を、例えばド
ライエッチング法等のような異方性のエッチング法によ
って形成する。このエッチングガスとしては、例えばＣ
ＨＦ₃ とＯ₂(５％）との混合ガスを用い、ガス圧力は例
えば0.０５Ｔorr 、印加電力は例えば７００Ｗ程度であ
る。

【０１７８】これにより、位相シフトパターン２を形成
する溝の底面にダメージを与えて露光光の光透過率を下
げる。これにより、位相シフトパターン２の配置領域に
おける露光光の光透過率は、例えば８０％程度となる。

【０１７９】この光透過率をさらに下げる方法として
は、位相シフトパターンの領域内において、主光透過領
域との境界に接しないようにした微小なドットパターン
を追加して露光した後、このようなドットパターンをマ
スクとして位相シフト領域のマスク基板ＭＢに対してエ
ッチング処理を施す。これにより、位相シフトパターン
２を形成する溝の底面において、ドットパターンのある
領域と無い領域とで微小な凹凸を形成することにより、
位相シフトパターン２を透過する露光光の透過率をさら
に下げるようにする（工程２０３）。

【０１８０】その後、電子線描画用のレジストパターン
７ａを除去した後、マスク基板ＭＢ上にパターン形成さ
れた遮光膜１ａのパターン等の外観を検査する（工程２
０４）。

【０１８１】次いで、図２８に示すように、マスク基板
ＭＢのパターン形成面上に、電子線描画用のレジスト膜
８を塗布した後、さらに、その上面に導電性ポリマ膜９
を塗布する。

【０１８２】その後、上記した遮光領域の回路パターン
データに基づいて、マスク基板ＭＢ上の電子線描画用の
レジスト膜８に、遮光領域の回路パターンを電子線描画
方法等によって転写する。

【０１８３】次いで、マスク基板ＭＢに対して、現像処
理を施し、さらに、図２９に示すように、それによって
形成された電子線描画用のレジストパターン８ａをエッ
チングマスクとして遮光膜１ａをエッチング法等によっ
てパターニングする。

【０１８４】これにより、遮光パターン１および位相シ
フトパターン２を形成した後、電子線描画用のレジスト
パターン８ａを除去することにより、図３０に示すよう
に、位相シフトマスクＭを作成する（工程２０５）。

【０１８５】続いて、この位相シフトマスクＭにおける
遮光パターン１および位相シフトパターン２を前記実施
の形態１と同様に検査および修正した後（工程２０
６）、縮小投影露光工程（工程２０７）に移行する。

【０１８６】縮小投影露光工程においては、位相シフト
マスクＭを上記した露光装置４（図５参照）に設置する
とともに、半導体集積回路を形成する半導体ウエハを露
光装置４の試料ステージ４ｂ（図５参照）上に載置す
る。

【０１８７】なお、この半導体ウエハの主面上には、パ
ターンを転写するためのフォトレジスト膜が塗布されて
いる。また、半導体ウエハには、集積回路素子とその周
辺部に位相シフトマスクＭとの重ね合わせマークが形成
されている。

【０１８８】その後、露光装置４を用い、半導体ウエハ
５上の半導体集積回路チップパターン毎に形成された重
ね合わせマークを検出し、位相シフトマスクＭ上の重ね
合わせマークと位置合わせを行う。

【０１８９】そして、重ね合せが完了する毎に、所定の
露光波長の紫外線または遠紫外線を位相シフトマスクＭ
および露光装置４の投影光学系を介して半導体ウエハに
照射する。

【０１９０】これにより、位相シフトマスクＭのマスク
パターンの投影像を半導体ウエハ上のフォトレジスト膜
に結像させる。この際、位相シフトパターン２の透過光
が明像を形成しない。

【０１９１】このような露光処理は、通常、半導体ウエ
ハ上に形成した集積回路チップ単位で行い、半導体ウエ
ハ上でマーク検出と露光とを複数回繰り返すことにより
行われる。

【０１９２】この際、例えば半導体ウエハ上にポジ形の
フォトレジスト膜を堆積した場合は、露光光が照射され
た箇所が現像処理により除去され、露光光が照射されな
かった箇所がパターンとして残る。したがって、そのフ
ォトレジスト膜は、位相シフトマスクＭ上の主光透過領
域３（図２１参照）に対応する領域に開口部が形成され
るようなパターンとなる。

【０１９３】次いで、このフォトレジストパターンをエ
ッチングマスクとして、半導体ウエハに対してエッチン
グ処理を施すことにより、半導体ウエハ上に所定のパタ
ーンを形成する。

【０１９４】本実施の形態３の図２１等に示したパター
ンにおいては、例えば寸法の異なる複数の接続孔パター
ンを、半導体ウエハ上に堆積された絶縁膜に形成し、そ
の下層の導体層を露出させる（工程２０８）。

【０１９５】このような本実施の形態３においては、前
記実施の形態１と同じ効果を得ることが可能となる。

【０１９６】（実施の形態４）図３１は本発明の他の実
施の形態である位相シフトマスクの要部平面図、図３２
は図３１のXXXII −XXXII 線の断面図である。なお、図
３１および図３２においては、図面を見易くするため、
遮光パターンおよび位相シフトパターンにそれぞれ斜線
および網掛けのハッチングが付けてある。

【０１９７】本実施の形態４においても、前記実施の形
態１と同様に、同一時の露光処理によって、例えば露光
波長よりも微細で、かつ、寸法が異なる複数個の接続孔
パターン群を半導体ウエハ上に転写する場合について説
明する。

【０１９８】本実施の形態４においては、図３１および
図３２に示すように、遮光膜に長方形状に開口された寸
法の異なる複数の主光透過領域３が形成されているとと
もに、その各主光透過領域３の周囲に遮光パターン１を
挟んで、主光透過領域３の各辺に平行に延在するように
開口された補助光透過領域が形成されており、その補助
光透過領域に位相シフトパターン２が配置されている。

【０１９９】すなわち、主光透過領域３を透過した露光
光と、その周囲の補助光透過領域を透過した露光光との
位相を反転させることにより、主光透過領域３の透過光
のパターンにおけるエッジ部の広がりを抑え、パターン
転写精度を向上させる構造となっている。

【０２００】位相シフトパターン２は、前記実施の形態
３と同様に溝によって形成されている。露光光の位相差
は溝の深さによって調節されている。なお、この位相シ
フトパターン２の配置された補助光透過領域は、実際の
半導体ウエハ上には転写されない。

【０２０１】ところで、本実施の形態４においても、位
相シフトパターン２を透過する露光光の透過率が前記実
施の形態１と同様に下げられている。この光透過率を下
げる方法は、前記実施の形態３等と同じである。すなわ
ち、位相シフトパターン２を形成する溝の底面に微細な
凹凸を設けることにより低減されている。

【０２０２】そして、位相シフトパターン２が配置され
た光透過領域の寸法が、転写される接続孔パターンの寸
法に応じて変えてある。すなわち、小さい接続孔パター
ンを転写する主光透過領域３の周囲の補助光透過領域は
小さく（図３１の最も左のパターン）、大きな接続孔パ
ターンを転写する主光透過領域３の周囲の補助光透過領
域は大きく、それらの接続孔パターンの中位の大きさの
接続孔パターンを転写する主光透過領域３の周囲の補助
光透過領域は中位の大きさに形成されている。

【０２０３】このような本実施の形態４においても、前
記実施の形態１と同じ効果を得ることが可能となる。

【０２０４】（実施の形態５）図３３は本発明の他の実
施の形態である位相シフトマスクの要部平面図、図３４
は図３３のXXXIV −XXXIV 線の断面図、図３５（ａ）〜
（ｃ）は図３３の位相シフトマスクを用いた場合の半導
体ウエハ上の露光振幅および露光強度の説明図、図３６
〜図４２は図３３の位相シフトマスクの製造工程中にお
ける要部断面図である。なお、本実施の形態５の説明で
用いる図面においては、図面を見易くするため、遮光領
域および第１の位相シフトパターンの配置領域にそれぞ
れ斜線および網掛けのハッチングを付している。

【０２０５】本実施の形態５においては、同一時の露光
処理によって半導体ウエハ上に転写されるパターンが、
例えば寸法が同一の複数個の配線パターン群であって、
その中には露光波長よりも微細な寸法または隣接間隔の
パターンを有するような場合について説明する。

【０２０６】遮光パターン１は、マスク基板ＭＢ上に位
相シフト形成用の半透明膜を介して堆積された遮光膜の
一部が開口されて形成されている。この遮光膜は、例え
ばＣｒ等のような露光光に対する光透過率が１％以下の
遮光材料からなり、この遮光膜の配置領域は遮光領域と
なり、遮光膜の開口領域は露光光を透過する光透過領域
となっている。

【０２０７】本実施の形態５においては、図３３の右側
の光透過領域内に、４つの帯状の主光透過領域３が互い
に平行に配置されており、その主光透過領域３の各々の
周囲に縁取るように位相シフトパターン（第１の位相シ
フトパターン）２Ａが配置されているとともに、互いに
隣接する主光透過領域３のいずれか一方にその全体を覆
うように位相シフトパターン（第２の位相シフトパター
ン）２Ｂが配置されている。なお、図３３においては図
面を見易くするため位相シフトパターン２Ｂを太い枠で
示している。

【０２０８】主光透過領域３には、配線パターンを実質
的にフォトレジスト膜に転写する領域であって、位相シ
フトパターン２Ａ, ２Ｂが配置されておらず、マスク基
板ＭＢが剥き出しになっている。

【０２０９】位相シフトパターン２Ａは、前記実施の形
態１等と同じくエッジ強調のための位相シフトであり、
ここを透過した露光光の位相を反転させるためのパター
ンである。すなわち、主光透過領域３を透過した露光光
と、位相シフトパターン２Ａの配置領域を透過した露光
光とで位相差を生じさせ、透過した光パターンの外周部
において光の干渉を生じさせることにより、半導体ウエ
ハ上に転写されるパターンの転写精度を向上させるよう
になっている。

【０２１０】なお、このような露光光の位相差の操作
は、位相シフトパターン２Ａを形成する半透明膜の厚さ
によって調節されている。また、位相シフトパターン２
Ａの明像は実際の半導体ウエハ上には転写されない。

【０２１１】そして、本実施の形態５においても、この
位相シフトパターン２Ａが、例えばモリブデンシリサイ
ド（ＭｏＳｉ）等のような半透明膜からなり、その露光
光の光透過率が、例えば２０％〜８０％程度、好ましく
は２０％〜５０％程度になるように設定されている。本
実施の形態５においては、例えばその光透過率を２０％
となるようにした。

【０２１２】これは、次のような理由からである。すな
わち、位相シフトパターンの光透過率を実効的に下げな
い技術を採用すると位相シフトマスク上で必要な位相シ
フトパターンの寸法は、位相シフトパターンが形成され
ていない領域（主光透過領域に対応）の寸法の約１／２
以下にしなければならない。

【０２１３】しかし、その寸法は微細であるため、位相
シフトパターン２の加工が極めて困難であると同時に、
この位相シフトパターンの加工精度によって位相シフト
マスクの精度が実効的に決まることになり、露光光の位
相を良好に操作することが可能な位相シフトマスクの製
造が非常に困難である。また、その検査や修正も非常に
困難である。したがって、半導体集積回路装置の製造コ
ストの増加等を招くことにもなる。

【０２１４】そこで、位相シフトパターン２Ａにおける
露光光の透過率を下げることにより、位相シフトマスク
Ｍにおける位相シフトパターン２Ａの加工精度に余裕を
持たせることが可能となっている。

【０２１５】このため、露光光の位相を良好に操作する
ことが可能な位相シフトマスクＭの設計および製造を容
易にすることが可能となっている。また、製造された位
相シフトマスクＭのパターン欠陥の有無を検査するため
の検査工程や欠陥修正工程も容易にしかも良好に行うこ
とが可能となっている。

【０２１６】上述のように位相シフトパターン２Ａの露
光光に対する光透過率を好ましくは２０％〜５０％とし
たのは、上述のように、その光透過率をそれよりも上げ
るとそれだけ、位相シフトパターン２Ａの加工寸法精度
が厳しくなることを考慮したものである。

【０２１７】一方、これとは別の位相シフトパターン２
Ｂは、例えばＳＯＧ（Spin On Glass)法等によって形成
された二酸化シリコン（ＳｉＯ₂)等からなり、その位相
反転操作は、その膜厚によって調節されている。この位
相シフトパターン２Ｂは、前記位相シフトパターン２Ａ
と異なり、透過率を実効的に１００％近くとして透過光
を低下させないようにしている。

【０２１８】また、この位相シフトパターン２Ｂは、互
いに隣接する主光透過領域３のいずれか一方に配置され
ている。すなわち、図３３の右側の光透過領域におい
て、例えば一番左の主光透過領域３と左から数えて３番
目の主光透過領域３との上に位相シフトパターン２Ｂが
配置されている。したがって、互いに隣接する主光透過
領域３を透過した光の位相が反転されるようになってい
る。

【０２１９】また、位相シフトパターン２Ｂは、その端
部が上記した位相シフトパターン２Ａの上部に重なるよ
うに形成されている。そして、互いに隣接する主光透過
領域３の境界領域においては、位相シフトパターン２Ｂ
の端部が位相シフトパターン２Ａの幅の中心位置まで配
置されている。このようにして、エッジ部分での位相反
転を生じさせている。

【０２２０】なお、図３３の左側の光透過領域は、フォ
トレジスト膜に孤立した配線パターンを転写するための
領域であり、中央には主光透過領域３が配置され、その
外周には位相シフトパターン２Ａが配置されている。

【０２２１】このような位相シフトマスクＭを用いて投
影露光した場合における半導体ウエハ上での露光光の振
幅分布および強度分布を図３５に示す。

【０２２２】本実施の形態５の位相シフトマスクＭを用
いた場合、同図（ｂ）に示すように、互いに隣接する主
光透過領域を透過した光の位相が良好に反転していると
ともに、その主光透過領域の境界領域においても透過光
の反転操作が良好に行われていることが分かる。

【０２２３】また、同図（ｂ）に示すように、結果とし
て得られる露光強度の波形においても主光透過領域３に
対応する部分では充分な光強度が得られているともに、
その各々の裾の部分が急峻な立ち上がりを形成してお
り、精度の高い良好なパターンが転写されることが分か
る。

【０２２４】次に、本実施の形態５の位相シフトマスク
Ｍの製造方法を図３６〜図４２によって説明する。

【０２２５】まず、図３６に示すようなマスク基板ＭＢ
を用意する。すなわち、マスク基板ＭＢ上には、例えば
ＭｏＳｉ等からなる半透明膜２ａを介して、例えばＣｒ
等からなる遮光膜１ａが堆積されている。さらに、その
遮光膜１ａ上には電子線描画用のレジスト膜７が堆積さ
れている。

【０２２６】この半透明膜２ａは、上記した位相シフト
パターン２Ａ（図３４参照）を形成するための膜であ
り、その膜厚は、位相シフトパターンを透過した光と位
相シフトパターンの無い主光透過領域を透過した光との
間に位相反転が生じるように設定されている。また、半
透明膜２ａは、上記したように露光光に対する光透過率
が、例えば２０％程度に下げられている。

【０２２７】続いて、このようなマスク基板ＭＢ上の電
子線描画用のレジスト膜７に、第１の位相シフトパター
ンデータを用いて位相シフトパターンを電子線描画方法
等によって転写する。この場合、パターンの位置精度お
よび寸法精度を、例えば0.１μｍ以下とすることができ
る。

【０２２８】その後、現像処理を施す。この際、電子線
描画用のレジスト膜７がポジ形かネガ形かによって、そ
の露光部分または未露光部分を現像液により除去し、図
３７に示すように、電子線描画用のレジストパターン７
ａを形成する。

【０２２９】そして、そのレジストパターン７ａをエッ
チングマスクとして遮光膜１ａおよび半透明膜２ａをエ
ッチング法等によってパターニングする。この際、レジ
ストパターン７ａによって遮光膜１ａをパターニングし
た後、レジストパターン７ａを除去し、残された遮光膜
１ａのパターンをエッチングマスクとして、下層の半透
明膜２ａの露出部分をエッチング除去しても良い。

【０２３０】その後、電子線描画用のレジストパターン
７ａを除去した後、マスク基板ＭＢ上にパターン形成さ
れた遮光膜１ａのパターン等の外観を検査する。

【０２３１】次いで、図３８に示すように、マスク基板
ＭＢのパターン形成面上に、電子線描画用のレジスト膜
８を塗布した後、さらに、その上面に導電性ポリマ膜９
を塗布する。

【０２３２】その後、遮光領域の回路パターンデータに
基づいて、マスク基板ＭＢ上の電子線描画用のレジスト
膜８に、上記した遮光領域の回路パターンを電子線描画
方法等によって転写する。

【０２３３】この際、回路パターンの他に、マスク基板
ＭＢの転写領域の周辺部に半導体ウエハとの位置合わせ
のための上記した重ね合わせパターンを露光する。この
重ね合わせマークのパターンは、使用する縮小投影露光
装置によって指定されるものである。

【０２３４】次いで、マスク基板ＭＢに対して、現像処
理を施す。この際、電子線描画用のレジスト膜８がポジ
形かネガ形かによって、その露光部分または未露光部分
を現像液により除去し、図３９に示すように、電子線描
画用のレジストパターン８ａを形成する。

【０２３５】続いて、その電子線描画用のレジストパタ
ーン８ａをエッチングマスクとして遮光膜１ａをエッチ
ング法等によってパターニングする。これにより、遮光
パターン１および位相シフトパターン２Ａを形成した
後、電子線描画用のレジストパターン８ａを除去する。

【０２３６】その後、レジストパターン８ａを除去した
後、図４０に示すように、マスク基板ＭＢ上に、第２の
位相シフトパターンを形成すべく、例えばＳｉＯ₂ 等か
らなる透明膜１８をＳＯＧ法等によって堆積した後、さ
らにその上に電子線描画用のレジスト膜１９および導電
性ポリマ膜２０を順に堆積する。

【０２３７】次いで、このようなマスク基板ＭＢ上の電
子線描画用のレジスト膜１９に、第２の位相シフトパタ
ーンデータを用いて位相シフトパターンを電子線描画方
法等によって転写する。

【０２３８】続いて、現像処理を施す。この際、電子線
描画用のレジスト膜７がポジ形かネガ形かによって、そ
の露光部分または未露光部分を現像液により除去し、図
４１に示すように、電子線描画用のレジストパターン１
９ａを形成する。

【０２３９】その後、そのレジストパターン１９ａをエ
ッチングマスクとして透明膜１９をエッチング法等によ
ってパターニングすることにより、第２の位相シフトパ
ターン２Ｂをパターン形成する。

【０２４０】次いで、そのレジストパターン１９ａを除
去することにより、図４２に示すような位相シフトマス
クＭを製造する。

【０２４１】続いて、この位相シフトマスクＭにおける
遮光パターン１および位相シフトパターン２Ａ, ２Ｂの
外観を検査する。この際に発見された遮光膜の残り欠陥
等は、例えばレーザ光を照射して除去することにより修
正することができる。

【０２４２】このような本実施の形態５によれば、以下
の効果を得ることが可能となる。

【０２４３】(1).位相シフトマスクＭの位相シフトパタ
ーン２の加工精度を緩和することができる。このため、
位相シフトマスクＭの検査および修正を容易にすること
ができ、位相シフトマスクＭの製造を容易にすることが
可能となる。

【０２４４】(2).上記(1) により、半導体集積回路装置
の低コスト化を推進することが可能となる。

【０２４５】（実施の形態６）図４３は本発明の他の実
施の形態である位相シフトマスクの要部拡大平面図、図
４４および図４５は図４３のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線の
断面図、図４６および図４７の（ａ）〜（ｃ）は図４３
の位相シフトマスクを用いた場合の半導体ウエハ上の露
光振幅および露光強度の説明図、図４８は図４３の位相
シフトマスクを用いた半導体集積回路装置の製造工程を
示すフロー図である。

【０２４６】本実施の形態６では、同一時の露光処理に
よって半導体ウエハ上に転写されるパターンが、例えば
互いに近接した複数の配線パターン群と孤立した配線パ
ターンとの両方を有し、その中には露光波長よりも微細
な寸法（幅等）または隣接間隔のパターンを有するよう
な場合に用いる位相シフトマスクついて説明する。

【０２４７】このような配線パターンとしては、例えば
ＤＲＡＭ（Dynamic Random AccessMemory）のメモリセ
ル領域におけるワード線、すなわち、メモリセル選択Ｍ
ＯＳ・ＦＥＴのゲート電極のパターン等もある。

【０２４８】なお、本実施の形態６における位相シフト
マスクの全体平面構成は前記実施の形態１（図１参照）
と同じなので説明を省略し、ここでは、その転写パター
ン形成領域の構成を説明する。

【０２４９】その転写パターン形成領域における拡大平
面図と、そのＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線の断面図とをそれ
ぞれ図４３、図４４および図４５に示す。なお、図４３
においては、図面を見易くするため、遮光領域および位
相シフト領域にそれぞれ斜線および網掛けのハッチング
を付している。

【０２５０】遮光膜１ａは、例えばＣｒ等のような露光
光に対する光透過率が１％以下の遮光材料からなり、そ
の一部が除去されて２つの光透過領域Ｐ1,Ｐ2 が示され
ている。この遮光膜１ａの配置領域は、遮光領域、すな
わち、遮光パターン１を形成している。また、遮光膜１
ａが除去された２つの光透過領域Ｐ1,Ｐ2 は、露光光を
透過する光透過領域を形成しており、平面的に互いに離
れた位置に配置されている。

【０２５１】このうち、相対的に平面寸法の大きな光透
過領域Ｐ1 （図４３の左側）には、複数の帯状の主光透
過領域３が互いに平行に配置されている。また、相対的
に平面寸法の小さな光透過領域Ｐ2 （図４３の右側）に
は、１本の帯状の主光透過領域３が配置されている。

【０２５２】大形の光透過領域Ｐ1 における複数の主光
透過領域３は、半導体ウエハ上に転写される複数の配線
パターンに対応している。その複数の主光透過領域３の
幅は設計上互いに等しい。また、個々の主光透過領域３
の幅は、その長手方向の全領域においても設計上に等し
い。

【０２５３】また、小形の光透過領域Ｐ2 における１つ
の主光透過領域３は、半導体ウエハ上に転写される孤立
した配線パターンに対応している。この主光透過領域３
の幅は、その長手方向の全領域において設計上に等し
い。

【０２５４】なお、ここで言う設計上とは、誤差を含
み、完全に等しくなくても設計上の誤差の範囲ならば等
しいとすることを意味している。

【０２５５】大形の光透過領域Ｐ1 における複数の主光
透過領域３のうち、所定の主光透過領域３（図４３の左
から２番目と５番目）は、その一部が他の主光透過領域
３の長手方向寸法よりも長く延在されており、その延在
部分（図４３の下方：Ｂ−Ｂ線部分およびその周囲）に
おいては、その周囲に他の光透過領域が配置されておら
ず孤立した主光透過領域３と等しくなっている。この延
在部分は、例えば配線パターンの引き出しパターン部分
に対応しており、設計上、露光処理後の半導体ウエハ上
においても延在パターンとして転写されることが要求さ
れている部分である。

【０２５６】大形の光透過領域Ｐ1 における主光透過領
域３および小形の光透過領域Ｐ2 における主光透過領域
３の各々において、その外周には、その周囲を縁取るよ
うに所定幅の位相シフトパターン（第１の位相シフトパ
ターン）２Ａが配置されている（図４３〜図４５におい
ては網掛けのハッチングで示す）。

【０２５７】この位相シフトパターン２Ａは、ここを透
過した露光光の位相Φを反転させるためのパターンであ
る。すなわち、１つの光透過領域を透過した露光光にお
いて、主光透過領域３を透過した露光光と、位相シフト
パターン２Ａの配置領域を透過した露光光とで位相差を
生じさせ（互いに反転）、透過した光パターンの外周部
において光の干渉を生じさせることにより、半導体ウエ
ハ上に転写されるパターンの転写精度を向上させるよう
になっている。なお、この位相差操作は、位相シフトパ
ターン２Ａの厚さで調節されている。

【０２５８】また、この位相シフトパターン２Ａは、前
記実施の形態１〜５と同様に、例えばモリブデンシリサ
イド（ＭｏＳｉ）等のような半透明膜からなり、その露
光光の光透過率が、例えば２０％〜８０％程度、好まし
くは２０％〜５０％程度になるように設定されている。
本実施の形態６においては、例えばその光透過率を２０
％となるようにした。

【０２５９】これは、前記したように、位相シフトパタ
ーンの光透過率を実効的に下げない技術を採用すると位
相シフトマスクＭ上で必要な位相シフトパターンの寸法
は、位相シフトパターンが形成されていない領域（主光
透過領域に対応）の寸法の約１／２以下にしなければな
らないが、その寸法は微細であるため、位相シフトパタ
ーン２の加工が極めて困難であり、かつ、この位相シフ
トパターンの加工精度によって位相シフトマスクＭの精
度が実効的に決定され、露光光の位相を良好に操作する
ことが可能な位相シフトマスクの製造、検査および修正
が非常に困難となる等の弊害が生じるからである。

【０２６０】そこで、位相シフトパターン２Ａにおける
露光光の透過率を下げ、位相シフトマスクＭにおける位
相シフトパターン２Ａの加工精度に余裕を持たせること
により、位相シフトパターン２Ａの寸法を、主光透過領
域３と同等かそれ以上に設定することが可能となってい
る。したがって、露光光の位相を良好に操作することが
可能な位相シフトマスクＭの設計および製造を容易にす
ることができる。また、製造された位相シフトマスクＭ
のパターン欠陥の有無を検査するための検査工程や欠陥
修正工程も容易にしかも良好に行うことができる。

【０２６１】上述のように位相シフトパターン２Ａの露
光光に対する光透過率を好ましくは２０％〜５０％とし
たのは、上述のように、その光透過率をそれよりも上げ
るとそれだけ、位相シフトパターン２Ａの加工寸法精度
が厳しくなることを考慮したものである。なお、位相シ
フトパターン２Ａの光透過率を下げないで、そのパター
ン幅を広げると、透過光の量が多くなりパターンを良好
に転写することができない。

【０２６２】また、本実施の形態６においては、大形の
光透過領域Ｐ1 において、互いに隣接する主光透過領域
３のいずれか一方に、位相シフトパターン（第２の位相
シフトパターン）２Ｂが、主光透過領域３の全体を覆
い、隣接する主光透過領域３間における位相シフトパタ
ーン２Ａの幅方向の中間位置に端部が形成されるように
配置されている（図４３の左から２番目と４番目）。

【０２６３】この位相シフトパターン２Ｂは、互いに隣
接する主光透過領域３を透過した光の間で位相Φを反転
させるためのパターンである。すなわち、大形の光透過
領域Ｐ1 を透過した露光光において、位相シフトパター
ン２Ｂが配置された主光透過領域３を透過した露光光
と、それに隣接する主光透過領域３であって位相シフト
パターン２Ｂが配置されていない主光透過領域３の配置
領域を透過した露光光とで位相差を生じさせ（互いに反
転）ることにより、半導体ウエハ上に転写されるパター
ンの転写精度を向上させるようになっている。なお、こ
の位相差操作は、位相シフトパターン２Ｂの厚さで調節
されている。

【０２６４】また、この位相シフトパターン２Ｂは、前
記実施の形態５と同様に、例えばＳＯＧ（Spin On Glas
s ）法等によって形成されたシリコン酸化膜（ガラス材
料）からなり、光透過率を実効的に１００％近くとして
透過光を低下させないようにしている。

【０２６５】なお、図４３の左から２番目の主光透過領
域３に配置された位相シフトパターン２Ｂにおいて、孤
立パターンと等価部分では、他の部分よりも幅広となっ
ている。これは、主として位相シフトパターン２Ｂの平
面的な位置ずれを考慮したものであるが、位相シフトパ
ターン２Ｂの剥離を抑制する機能をも有している。この
剥離を抑制する観点からは、図４３で互いに離れている
位相シフトパターン２Ｂ同士を遮光膜１ａ上においてつ
ながるようにパターニングしても良い。

【０２６６】このような位相シフトマスクＭを用いて投
影露光した場合における半導体ウエハ上での露光光の振
幅分布および強度分布を図４６および図４７に示す。な
お、図４６は図４３の位相シフトマスクＭのＡ−Ａ線箇
所において透過した露光光の振幅分布および強度分布を
示し、図４７は図４３の位相シフトマスクＭのＢ−Ｂ線
箇所において透過した露光光の振幅分布および強度分布
を示している。

【０２６７】まず、図４６（ａ）において、大形の光透
過領域を透過した露光光においては、図４６（ｂ）に示
すように、互いに隣接する主光透過領域３を透過した光
の位相が良好に反転し、かつ、その個々の主光透過領域
３の境界領域においても透過光の位相が良好に反転して
いる。また、小形の光透過領域Ｐ2 を透過した露光光に
おいても、図４６（ｂ）に示すように、孤立した主光透
過領域３の境界領域において透過光の位相が良好に反転
している。

【０２６８】このため、大形の光透過領域Ｐ1 および小
形の光透過領域Ｐ2 のいずれを透過した光においても、
図４６（ｃ）に示すように、半導体ウエハ上に得られる
露光強度の波形においては、主光透過領域３に対応する
部分では充分な光強度が得られ、かつ、その各々の裾の
部分が急峻な立ち上がりを形成している。したがって、
パターンが高い寸法精度で、かつ、鮮明に転写されるこ
とが分かる。

【０２６９】一方、図４７（ａ）において、大形の光透
過領域Ｐ1 における所定の主光透過領域３の延在部分で
あって孤立パターンと等価になっている部分および小形
の光透過領域Ｐ2 における孤立した主光等価領域３を透
過した露光光においては、図４７（ｂ）に示すように、
その個々の主光透過領域３の境界領域において透過光の
位相が良好に反転している。

【０２７０】このため、大形の光透過領域Ｐ1 における
孤立パターンと等価部分および小形の光透過領域Ｐ2 の
いずれを透過した光においても、図４７（ｃ）に示すよ
うに、半導体ウエハ上に得られる露光強度の波形におい
ては、主光透過領域３に対応する部分では充分な光強度
が得られ、かつ、その各々の裾の部分が急峻な立ち上が
りを形成している。したがって、互いに隣接する配線パ
ターンの１つから延在された配線パターン部分および孤
立した配線パターンが、高い寸法精度で、かつ、鮮明に
転写されることが分かる。

【０２７１】なお、位相シフトパターン２Ａ, ２Ｂの明
像は実際の半導体ウエハ上には転写されない。

【０２７２】次に、本実施の形態６の位相シフトマスク
の製造方法および半導体集積回路装置の製造方法を図４
８のプロセスフローにより説明する。

【０２７３】まず、半導体集積回路のパターンデータを
遮光領域の回路パターンデータと、位相シフト領域のパ
ターンのデータとに分けて作成する（工程３０１ａ、工
程３０１ｂ、工程３０１ｃ）。

【０２７４】この際、本実施の形態６においても、第１
位相シフトパターンの露光光に対する光透過率を下げる
ような条件付けを設定しておく。一般的に位相シフトマ
スク上の光透過領域の一辺の寸法が露光波長に対して２
倍程度以下の場合、投影光学系を通して半導体ウエハ上
に転写される光強度がシフトするため、位相シフトマス
クのパターン寸法が微細になるに従って、その寸法精度
が厳しくなる。これに伴って、位相シフトマスク自体の
加工精度もパターン寸法が微細になるにつれて低下して
しまう。

【０２７５】そこで、本実施の形態６においては、上記
のように第１位相シフトパターンの光透過率を下げるこ
とにより、位相シフトパターンを位相シフトマスクＭ上
において実効的に大きい寸法で形成することができるの
で、位相シフトパターンの設計寸法の自由度を向上させ
ることが可能となっている。

【０２７６】集積回路パターンデータの設計方法とし
て、例えば半導体集積回路の配線パターンでは、複数の
矩形の組み合わせを基本とし、これら矩形が所定のパタ
ーン幅、長さおよび所定の間隔で複数配列されている場
合を想定する。そして、これらのパターンと直交する方
向のパターンは、基本的に異なる配線層に形成すること
で対応できる。

【０２７７】それらによって、組み合わされる半導体集
積回路の配線パターンは、層単位に分けて一旦位相シフ
トマスク上に形成し、露光装置の投影光学系を通して半
導体ウエハ上に転写する。その際に、上記パターンの
幅、間隔の少なくとも一方を露光波長より小さくするこ
とは、投影露光を用いると一般的に困難なので、この問
題を解決する手段として、マスク面を透過する露光光に
位相差を生じさせる位相シフト領域を設ける。

【０２７８】パターン図形の重ね合わせ、すなわち、図
形と図形とのオーバーラップがある場合、重ね除去処理
（転写領域の切り出し）が行われる。重ね除去処理は、
例えばパターンデータによって形成される図形をメモリ
マップ上に展開し、論理和（ＯＲ）処理する。また、近
接するパターンが含まれる領域にウィンドウを設けて、
計算機の処理時間の短縮を図っている。

【０２７９】続いて、図形をＸ，Ｙの各方向へ並び替え
るソート処理を行う。このソートは、パターンデータを
近接するパターンの面積比率が大きい方向（例えば、Ｘ
軸方向またはＹ軸方向）に、所定の間隔（例えば、半導
体集積回路パターンの配線ピッチ）でグループ分けして
並び替える。

【０２８０】続いて、並び替え処理した１つの図形につ
いて位相シフトパターンデータの形成処理が行われる。
この処理方法としては、各図形の寸法に対応して、分類
し、拡大幅を変えるものである。すなわち、パターンを
ｘ方向またはｙ方向に順次並び替え、これに対応させ
て、それぞれのパターンを所定の幅だけ拡大する。これ
により、第１の位相シフトパターンおよび第２の位相シ
フトパターンのデータを作成する。

【０２８１】このような遮光領域の回路パターンデータ
と、位相シフト領域のパターンのデータとに基づいて位
相シフトマスク上のパターンを形成する。その具体的な
方法は、前記実施の形態５と同じである。

【０２８２】すなわち、マスク基板上に位相シフトパタ
ーン形成用の半透明膜を被着した後、その上に遮光膜を
被着する（工程３０２）。続いて、その半透明膜および
遮光膜を上記したパターンデータに基づいてパターニン
グすることにより、半透明膜で構成される第１の位相シ
フトパターンを形成する（工程３０３）。その後、第１
の位相シフトパターンを有するマスク基板上のパターン
（遮光膜および半透明膜）を検査する（工程３０４）。

【０２８３】次いで、遮光領域のパターンデータに基づ
いて、マスク基板上の遮光膜をパターニングすることに
より、上記した大形と小形の光透過領域を形成した後
（工程３０５）、この遮光パターン（遮光膜）および位
相シフトパターン（半透明膜）等を検査する（工程３０
６）。続いて、このマスク基板上に遮光パターンおよび
第１位相シフトパターンを被覆するように透明膜をＳＯ
Ｇ法等で被着した後、その透明膜を第２の位相シフトパ
ターンデータを用いてパターニングすることにより第２
の位相シフトパターンを形成する（工程３０７）。その
後、この遮光パターン（遮光膜）、第１位相シフトパタ
ーン（半透明膜）および第２位相シフトパターン等を検
査する（工程３０８）。

【０２８４】次いで、このようにして位相シフトマスク
を製造した後、露光処理に移行し（工程３０９）、半導
体ウエハ上に集積回路パターンを形成する。なお、この
露光処理および露光装置については、前記実施の形態１
等で説明したので、ここではその説明を省略する。ま
た、このような位相シフトマスクを用いて製造する半導
体集積回路装置の具体例についても前記実施の形態１で
説明したので、ここではその説明を省略する。

【０２８５】このような本実施の形態６においては、前
記実施の形態１で得られた効果の他に以下の効果を得る
ことが可能となる。

【０２８６】(1).位相シフトマスクＭにおいて、互いに
隣接する主光透過領域３のうちの所定の主光透過領域３
から延在するパターン部分であって孤立パターンと等価
となる部分をも半導体ウエハ上に鮮明に転写することが
可能となる。

【０２８７】(2).位相シフトマスクＭにおいて、孤立す
る主光透過領域３のパターンを半導体ウエハ上に鮮明に
転写することが可能となる。

【０２８８】（実施の形態７）図４９は本発明の他の実
施の形態であるフォトマスクの要部拡大平面図、図５０
は図４９のＡ−Ａ線の断面図、図５１は図４９のＢ−Ｂ
線の断面図である。

【０２８９】本実施の形態７の位相シフトマスクを図４
９〜図５１に示す。なお、図５０および図５１は、図４
９のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線の断面図を示している。こ
の位相シフトマスクＭの構造は前記実施の形態６とほぼ
同じである。

【０２９０】異なるのは、互いに隣接する主光透過領域
３のうちの所定の主光透過領域３（図４９の左から２番
目と５番目）から延在するパターン部分（孤立パターン
と等価な部分）の幅が、その主光透過領域３の他の部分
（周囲に他の主光透過領域３が配置されている部分）の
幅よりも広く形成されている。

【０２９１】これは、その主光透過領域３の当該パター
ン部分は周囲に他の光透過領域が配置されず孤立パター
ンと等価となっているため、転写すべきパターンの線幅
が細いと、半導体ウエハ上における光強度が低くなる結
果、当該パターン部分が半導体ウエハ上に良好に転写さ
れず設計値よりも細くなってしまったり、引き出し長さ
が短くなってしまったりする現象が生じるので、それを
抑制するためである。

【０２９２】なお、本実施の形態７においては、このよ
うな位相シフトマスクＭを用いて露光処理を施すと、主
光透過領域３において、孤立パターンと等価のパターン
部分に対応する半導体ウエハ上の転写パターン部分の幅
は、当該主光透過領域３の他のパターン部分に対応する
半導体ウエハ上の転写パターン部分の幅よりも若干幅広
となる。

【０２９３】このような本実施の形態７においては、前
記実施の形態６で得られた効果の他に以下の効果を得る
ことが可能となる。

【０２９４】(1).位相シフトマスクＭにおいて、互いに
隣接する主光透過領域３のうちの所定の主光透過領域３
から延在するパターン部分であって孤立パターンと等価
となるパターン部分の幅を他の部分の幅よりも広くした
ことにより、半導体ウエハ上において当該パターン部分
を透過した光おける光強度を充分に確保することができ
るので、当該パターン部分を半導体ウエハ上に鮮明に転
写することが可能となる。

【０２９５】（実施の形態８）図５２は本発明の他の実
施の形態である位相シフトマスクの要部拡大平面図、図
５３は図５２のＡ−Ａ線の断面図である。

【０２９６】本実施の形態８では、同一時の露光処理に
より半導体ウエハ上に転写されるパターンが、例えば互
いに近接した複数の接続孔パターンと孤立した複数の接
続孔パターンとの両方を有し、その中には露光波長より
も微細な寸法（幅等）または隣接間隔のパターンを有す
る場合に用いる位相シフトマスクついて説明する。

【０２９７】なお、本実施の形態８における位相シフト
マスクの全体平面構成は前記実施の形態１（図１参照）
と同じなので説明を省略し、ここでは、その転写パター
ン形成領域の構成を説明する。

【０２９８】その転写パターン形成領域における拡大平
面図と、そのＡ−Ａ線の断面図とをそれぞれ図５２およ
び図５３に示す。なお、図５２および図５３において
は、図面を見易くするため、遮光領域および位相シフト
の配置領域にそれぞれ斜線および網掛けのハッチングを
付している。

【０２９９】遮光膜１ａは、例えばＣｒ等のような露光
光に対する光透過率が１％以下の遮光材料からなり、そ
の一部が除去されて複数の開口領域が示されている。こ
の遮光膜１ａの配置領域は、遮光領域、すなわち、遮光
パターン１を形成している。また、この開口領域は、露
光光を透過する光透過領域を形成しており、平面的に互
いに離れた位置に配置されている。

【０３００】このうち、一方の光透過領域Ｐ3 （図５２
の左側）は、図５２の横方向に延在する長方形状に形成
されており、その領域内には、複数の正方形状の主光透
過領域３が所定の間隔を隔てて直線上に並んで配置され
ている。また、他方の小さな光透過領域Ｐ4 （図５２の
右側）には、１つの正方形状の主光透過領域３が配置さ
れている。

【０３０１】長方形状の光透過領域Ｐ3 における複数の
主光透過領域３は、半導体ウエハ上に転写される複数の
接続孔パターンに対応している。その複数の主光透過領
域３の大きさは設計上互いに等しい。また、小形の光透
過領域Ｐ4 における１つの主光透過領域３は、半導体ウ
エハ上に転写される孤立した接続孔パターンに対応して
いる。いずれの接続孔パターンも半導体集積回路装置の
回路パターンとして実質的に寄与するものである。な
お、ここで言う設計上とは、誤差を含み、完全に等しく
なくても設計上の誤差の範囲ならば等しいとすることを
意味している。

【０３０２】長方形状の光透過領域Ｐ3 における主光透
過領域３および小形の光透過領域Ｐ4 における主光透過
領域３の各々において、その外周には、その周囲を縁取
るように所定幅の位相シフトパターン（第１の位相シフ
トパターン）２Ａが配置されている（図５２〜図５４に
おいては網掛けのハッチングで示す）。

【０３０３】この位相シフトパターン２Ａは、ここを透
過した露光光の位相Φを反転させるためのパターンであ
る。すなわち、１つの光透過領域Ｐ3,Ｐ4 を透過した露
光光において、主光透過領域３を透過した露光光と、位
相シフトパターン２Ａの配置領域を透過した露光光とで
位相差を生じさせ（互いに反転）、透過した光パターン
の外周部において光の干渉を生じさせることにより、半
導体ウエハ上に転写されるパターンの転写精度を向上さ
せるようになっている。なお、この位相差操作は、位相
シフトパターン２Ａの厚さで調節されている。

【０３０４】また、この位相シフトパターン２Ａは、前
記実施の形態１〜７と同様に、例えばモリブデンシリサ
イド（ＭｏＳｉ）等のような半透明膜からなり、その露
光光の光透過率が、例えば２０％〜８０％程度、好まし
くは２０％〜５０％程度になるように設定されている。
本実施の形態８においては、例えばその光透過率を２０
％となるようにした。

【０３０５】これにより、前記したように、位相シフト
パターン２Ａの寸法を、主光透過領域３と同等かそれ以
上に設定することが可能となっている。したがって、露
光光の位相を良好に操作することが可能な位相シフトマ
スクＭの設計および製造を容易にすることができる。ま
た、製造された位相シフトマスクＭのパターン欠陥の有
無を検査するための検査工程や欠陥修正工程も容易にし
かも良好に行うことができる。

【０３０６】また、本実施の形態８においては、長方形
状の光透過領域Ｐ3 において、互いに隣接する主光透過
領域３のいずれか一方に、位相シフトパターン（第２の
位相シフトパターン）２Ｂが、その主光透過領域３の全
体を覆うように、かつ、互いに隣接する主光透過領域３
間の位相シフトパターン２Ａの幅方向中間に端部が配置
されるように配置されている（図５２の左から２番目と
４番目の列）。

【０３０７】この位相シフトパターン２Ｂは、互いに隣
接する主光透過領域３を透過した光の間で位相Φを反転
させるためのパターンである。すなわち、長方形状の光
透過領域Ｐ3 を透過した露光光において、位相シフトパ
ターン２Ｂが配置された主光透過領域３を透過した露光
光と、それに隣接する主光透過領域３であって位相シフ
トパターン２Ｂが配置されていない主光透過領域３の配
置領域を透過した露光光とで位相差を生じさせ（互いに
反転）ることにより、半導体ウエハ上に転写されるパタ
ーンの転写精度を向上させるようになっている。なお、
この位相差操作は、位相シフトパターン２Ｂの厚さで調
節されている。

【０３０８】また、この位相シフトパターン２Ｂは、前
記実施の形態１〜７と同様に、例えばＳＯＧ（Spin On
Glass ）法等によって形成されたシリコン酸化膜（ガラ
ス材料）からなり、光透過率を実効的に１００％近くと
して透過光を低下させないようにしている。

【０３０９】なお、位相シフトパターン２Ｂを形成する
透明膜は、個々互いに離れているが、それらを遮光パタ
ーン１（斜線のハッチング領域）上でつながるようにし
ても良い。例えば同一列上の個々の位相シフトパターン
２をつなげて全体として帯状になるようにしても良い。
また、位相シフトパターン２Ｂを配置しない箇所だけ透
明膜を除去し、全ての位相シフトパターンが遮光膜上で
つながり一体的になっているようにしても良い。これに
より、位相シフトパターン２Ｂの剥離を低減できる。

【０３１０】このような位相シフトマスクＭの製造方法
およびこれを用いた露光方法や露光装置については前記
実施の形態１で説明したので、ここではその説明を省略
する。また、この位相シフトマスクＭを用いた具体的な
半導体集積回路装置の製造工程についても前記実施の形
態１で説明したので、ここではその説明を省略する。

【０３１１】なお、このような位相シフトマスクＭを用
いて半導体ウエハ上に転写された接続孔パターンの平面
形状は、例えばほぼ円形状となる。また、位相シフトパ
ターン２Ａ, ２Ｂの明像は実際の半導体ウエハ上には転
写されない。

【０３１２】このような本実施の形態８によれば、前記
実施の形態１で得られた効果の他に、以下の効果を得る
ことが可能となる。

【０３１３】(1).複数の近接する接続孔パターンと、孤
立した接続孔パターンとの両方を同一の露光処理により
半導体ウエハ上に鮮明に転写することが可能となる。

【０３１４】（実施の形態９）図５４は本発明の他の実
施の形態である位相シフトマスクの要部拡大平面図、図
５５は図５４のＡ−Ａ線の断面図である。

【０３１５】本実施の形態９の位相シフトマスクを図５
４および図５５に示す。なお、図５５は、図５４のＡ−
Ａ線の断面図を示している。

【０３１６】この位相シフトマスクＭの構造は前記実施
の形態８とほぼ同じである。異なるのは、次の通りであ
る。

【０３１７】まず、位相シフトマスクＭにおいて、互い
に近接する複数の接続孔パターンを転写する領域に、当
該接続孔パターンを転写するための領域であって、遮光
膜１ａが除去されてなる光透過領域Ｐ5 が当該接続孔パ
ターンに対応するように複数個形成されている。

【０３１８】また、上下左右に互いに隣接する光透過領
域Ｐ5 のいずれか一方にその全体を覆うように位相シフ
トパターン２Ｂが配置されており、その位相シフトパタ
ーン２Ｂがマスク基板ＭＢの厚さ方向に掘られた溝で構
成されている。この位相シフトパターン２Ｂは、互いに
隣接した光透過領域Ｐ5 を透過した光の間で位相を反転
させて、半導体ウエハ上に接続孔パターンを鮮明に転写
させる機能を有している。

【０３１９】ただし、その個々の光透過領域Ｐ5 には、
第１の位相シフトパターン２Ａが配置されておらず、光
透過領域Ｐ5 がそのまま主光透過領域３となっている。
これは、仮にその光透過領域Ｐ5 に前記実施の形態８と
同様に位相シフトパターン２Ａを配置したとすると、そ
の主光透過領域３のうち、位相シフト用の溝が掘られた
箇所では、その主光透過領域３を透過した光の位相と、
その主光透過領域３の外周の位相シフトパターン２Ａを
透過した光の位相とが同相となり、半導体ウエハ上にお
いては当該主光透過領域３および位相シフトパターン２
Ａを透過した光が強め合う結果、半導体ウエハ上に転写
される接続孔パターンの径が他の接続孔パターンの径よ
りも大きくなってしまうからである。

【０３２０】なお、複数の光透過領域Ｐ5 のうち、最外
周に配置された複数の光透過領域Ｐ5 は、半導体ウエハ
上にダミーの接続孔パターンを転写するための領域とな
る。このダミーの接続孔パターンは、半導体集積回路装
置の回路に実質的には寄与しないパターンである。

【０３２１】これは、当該光透過領域Ｐ5 を透過した光
においては、当該光透過領域Ｐ5 が最外周に配置されそ
の外周片側に他の光透過領域Ｐ5 が配置されないことか
ら他の光透過領域Ｐ5 に比べて透過光の位相差操作が充
分に行われない結果、当該光透過領域Ｐ5 を透過した光
によって転写される接続孔パターンの径が他の接続孔パ
ターンの径に比べて小さくなってしまうからである。

【０３２２】このような本実施の形態９においても、前
記実施の形態１, ８で得られた効果と同様の効果を得る
ことが可能となる。

【０３２３】（実施の形態１０）図５６は本発明の他の
実施の形態である位相シフトマスクの要部拡大平面図、
図５７は図５６のＡ−Ａ線の断面図、図５８は図５６の
Ｂ−Ｂ線の断面図である。

【０３２４】本実施の形態１０の位相シフトマスクを図
５６〜図５８に示す。この位相シフトマスクＭの構造は
前記実施の形態７とほぼ同じである。異なるのは、第２
の位相シフトパターン２Ｂが、マスク基板ＭＢとは別体
の位相シフト用基板２１に形成されていることである。

【０３２５】この位相シフト用基板２１は、例えば透明
な合成石英ガラス等からなり、その屈折率は、例えば1.
４７程度、露光光に対する光透過率は、例えば９０％以
上である。この位相シフト用基板２１は、位相シフトパ
ターン２Ｂの形成面をマスク基板ＭＢの主面（半透明膜
２ａおよび遮光膜１ａが形成された面）に対向させ、か
つ、その位相シフトパターン２Ｂの位置が前記実施の形
態７と同様の位相差操作が与えられるように平面的に位
置決めされた状態で、マスク基板ＭＢと重ね合わされ接
合されている。

【０３２６】この場合の位相シフトパターン２Ｂは、位
相シフト用基板２１の厚さ方向に掘られた溝で形成され
ており、従来の遮光膜付きの石英基板上にミラー反転し
たパターンデータを用い電子線描画方法などを用いて形
成できる。

【０３２７】位相差の調整は、その溝の深さで行われて
いる。この溝は、ドライエッチング処理、ウエットエッ
チング処理またはドライエッチング処理後にウエットエ
ッチング処理を施すことで形成されている。ここで、ウ
エットエッチング処理を採用することで、溝の表面を滑
らかにすることができるので、溝の表面に微細な凹凸が
形成されていることに起因する光透過率の低下や透過光
の位相の乱れを抑制することが可能となる。

【０３２８】そして、その溝の底面は設計上平坦に形成
されている。これにより、位相シフト用基板２１を透過
した光の位相の乱れを抑制できる。すなわち、位相シフ
トを透明膜で形成した場合、その表面に下地の半透明膜
や遮光膜の段差の影響で凹凸が生じ、透過光の位相に乱
れが生じる場合があるが、本実施の形態１０では、位相
シフトパターン２Ｂを形成する溝の底面が平坦になって
いるので、透過光の位相の乱れを抑制できる。したがっ
て、パターン転写精度を向上でき、パターンを鮮明に転
写することができる。なお、ここで、設計上とは誤差を
含み、完全に平坦な場合と、完全ではないが位相差操作
に支障をきたさない程度の平坦も含むことを意味してい
る。

【０３２９】このような本実施の形態１０によれば、前
記実施の形態１, ７で得られた効果の他に、以下の効果
を得ることが可能となる。

【０３３０】(1).位相シフトパターン２Ｂを位相シフト
用基板２１に形成した溝で形成し、その溝の底面を平坦
にすることにより、位相シフトパターン２Ｂを透過した
光の位相の乱れを抑制することができるので、パターン
転写精度および解像度を向上させることが可能となる。

【０３３１】(2).半透明膜２ａおよび遮光膜１ａを位相
シフト用基板２１で覆う構造とすることにより、位相シ
フトマスクＭの洗浄処理時または洗浄処理後における半
透明膜２ａおよび遮光膜１ａの剥離を防止することがで
きるので、位相シフトマスクＭの寿命を向上させること
が可能となる。

【０３３２】（実施の形態１１）図５９は本発明の他の
実施の形態であるフォトマスクの要部拡大平面図、図６
０は図５９のＡ−Ａ線の断面図、図６１は図５９のＢ−
Ｂ線の断面図、図６２は変形例である図５９のＡ−Ａ線
の断面図、図６３は変形例である図５９のＢ−Ｂ線の断
面図である。

【０３３３】本実施の形態１１においては、半導体ウエ
ハ上に転写するパターンについては、前記実施の形態６
等と同じである。この本実施の形態１１の位相シフトマ
スクを図５９〜図６１に示す。

【０３３４】位相シフトマスクＭにおいて、互いに近接
する複数の配線パターンに対応する領域には、遮光膜１
ａが開口されて個々の配線パターンに対応するように複
数の帯状の光透過領域Ｐ6 が、互いに平行に近接した状
態で、かつ、その隣接間に遮光膜１ａを挟んだ状態で配
置されている。

【０３３５】この光透過領域Ｐ6 の隣接間の遮光膜１ａ
の幅は、解像限界以下に微細にしてある。また、その光
透過領域Ｐ6 の一群から離れた平面位置に、遮光膜１ａ
が開口されて形成された１つの帯状の光透過領域Ｐ2 が
孤立した状態で配置されている。

【０３３６】上記した光透過領域Ｐ6 および光透過領域
Ｐ2 には、主光透過領域３と、位相シフトパターン２Ａ
とが配置されている。

【０３３７】この光透過領域Ｐ6 の一群のうち、最も外
側に位置する一方の光透過領域Ｐ6（図５９の左から１
番目）においては、位相シフトパターン２Ａが、主光透
過領域３の外周全体を取り囲むようには配置されておら
ず、主光透過領域３の外周において、周囲に他の光透過
領域が隣接されない外周部分に沿って縁取るように配置
されている。

【０３３８】また、その隣りの光透過領域Ｐ6 において
は、位相シフトパターン２Ａが、周囲に他の開口領域が
隣接しない領域、すなわち、主光透過領域３の長手方向
端部および主光透過領域３における孤立パターン部分の
外周を縁取るように配置されている。ただし、この光透
過領域Ｐ6 には、その全領域を覆うように第２の位相シ
フトパターン２Ｂが配置されている。

【０３３９】また、その隣りの２つの光透過領域Ｐ6
（図５９の左から３番目と４面目）においては、位相シ
フトパターン２Ａが、主光透過領域３の長手方向両端部
に配置されている。また、図５９の４番目の光透過領域
Ｐ6 には、その全領域を覆うように第２の位相シフトパ
ターン２Ｂが配置されている。

【０３４０】また、その隣りの光透過領域Ｐ6 において
は、位相シフトパターン２Ａが、主光透過領域３の外周
全体を取り囲むようには配置されておらず、主光透過領
域３の外周において、周囲に他の光透過領域が隣接され
ない外周部分に沿って縁取るように配置されている。

【０３４１】さらに、光透過領域Ｐ2 においては、位相
シフトパターン２Ａが、主光透過領域３の外周に沿って
所定の幅を持って縁取るように配置されている。

【０３４２】この位相シフトパターン２Ａは、前記実施
の形態１等と同じくエッジ強調のための位相シフトであ
り、ここを透過した露光光の位相を反転させるためのパ
ターンである。すなわち、主光透過領域３を透過した露
光光と、位相シフトパターン２Ａの配置領域を透過した
露光光との間に位相差を生じさせ、透過した光パターン
の外周部において光の干渉を生じさせることにより、半
導体ウエハ上に転写されるパターンの転写精度を向上さ
せるようになっている。

【０３４３】また、位相シフトパターン２Ｂは、互いに
隣接する開口領域を透過した光の間で位相が反転させる
ための位相シフトである。すなわち、互いに隣接する開
口領域において、位相シフトパターン２Ｂが配置されて
いる領域を透過した露光光と、配置されていない領域を
透過した露光光との間に位相差を生じさせ、半導体ウエ
ハ上に転写されるパターンの転写精度を向上させるよう
になっている。

【０３４４】この位相シフトパターン２Ｂは、前記実施
の形態６等と同様に、図６０に示すように、透明膜で形
成されている。ただし、位相シフトパターン２Ｂは、透
明膜に限定されるものではない。すなわち、前記実施の
形態１０と同様に、図６２および図６３に示すように、
位相シフト用基板２１をマスク基板ＭＢに重ね合わせ、
その位相シフト用基板２１に溝を掘ることで位相シフト
パターン２Ｂを形成する構造としても良い。

【０３４５】このような本実施の形態１１においても、
前記実施の形態１, ６または実施の形態１０と同様の効
果を得ることが可能となる。

【０３４６】（実施の形態１２）図６４は本発明の他の
実施の形態である位相シフトマスクの要部拡大平面図、
図６５は図６４のＡ−Ａ線の断面図、図６６は図６４の
Ｂ−Ｂ線の断面図である。

【０３４７】本実施の形態１２において半導体ウエハ上
に転写しようとしているパターンについては前記実施の
形態６〜１１と同じである。この実施の形態１２の位相
シフトマスクを図６４〜図６６に示す。

【０３４８】位相シフトマスクＭには、前記実施の形態
６と同様に、２つの光透過領域Ｐ1,Ｐ2 が示されてい
る。光透過領域Ｐ1 は、互いに近接する複数の配線パタ
ーンを転写する領域に対応している。また、光透過領域
Ｐ2 は、孤立配線パターンを転写する領域に対応してい
る。

【０３４９】本実施の形態１２は、相対的に大形の光透
過領域Ｐ1 において、複数の配線パターンの隣接領域に
対応する部分に配置される複数の主光透過領域が互いに
接して配置され一体的になっている場合を示している。

【０３５０】相対的に大形の光透過領域Ｐ1 には、その
外周に沿って縁取るように位相シフトパターン２Ａが配
置されている。この位相シフトパターン２Ａは、前記実
施の形態１等と同じく半透明膜で構成されエッジ強調の
ための位相シフトであり、ここを透過した露光光の位相
を反転させるためのパターンである。すなわち、主光透
過領域３を透過した露光光と、位相シフトパターン２Ａ
の配置領域を透過した露光光との間に位相差を生じさ
せ、透過した光パターンの外周部において光の干渉を生
じさせることにより、半導体ウエハ上に転写されるパタ
ーンの転写精度を向上させるようになっている。

【０３５１】なお、光透過領域Ｐ1 のうち、パターン隣
接領域対応する部分と、孤立パターンに等価な部分との
境界部分には位相シフトパターン２Ａが部分的に配置さ
れていない箇所もある。これは、その部分近傍に対応す
るパターンの転写状態を良好にするためである。

【０３５２】また、相対的に大形の光透過領域Ｐ1 にお
いて、互いに隣接する配線パターンに対応する領域のい
ずれか一方には、位相シフトパターン２Ｂが配置されて
いる。この位相シフトパターン２Ｂは、ここを透過した
光の位相と、位相シフトパターン２Ｂに隣接する領域で
あって位相シフトパターン２Ｂの配置されない領域を透
過した光の位相との間に位相差を生じさせ（互いに反
転）、半導体ウエハ上に配線パターンを転写し、その転
写されるパターンの転写精度を向上させるようになって
いる。

【０３５３】この位相シフトパターン２Ｂは、前記実施
の形態６等と同様に、図６５および図６６に示すよう
に、透明膜で形成されている。ただし、位相シフトパタ
ーン２Ｂは、透明膜に限定されるものではない。すなわ
ち、前記実施の形態１０の説明で用いた図６２および図
６３と同様に、位相シフト用基板２１をマスク基板ＭＢ
に重ね合わせ、その位相シフト用基板２１に溝を掘るこ
とで位相シフトパターン２Ｂを形成する構造としても良
い。

【０３５４】なお、相対的に小形の光透過領域Ｐ2 につ
いては、前記実施の形態６等で説明しているので、ここ
では説明を省略する。

【０３５５】このような本実施の形態１２においても、
前記実施の形態１, ６または実施の形態１０と同様の効
果を得ることが可能となる。

【０３５６】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【０３５７】例えば前記実施の形態１〜４においては、
転写されるパターンが接続孔パターンの場合について説
明したが、これに限定されるものではなく種々適用可能
であり、例えば配線パターン等のような他のパターンの
転写にも適用できる。また、全ての実施の形態におい
て、配線パターンと接続孔パターンとを１回の露光処理
で転写する場合にも適用できる。

【０３５８】また、前記実施の形態１〜１２において
は、位相シフト技術を用いる方法のみについて説明した
が、これに限定されるものではなく、例えば半導体集積
回路装置の製造方法における全露光処理において、前記
実施の形態１〜１２の位相シフト技術を用いる方法と、
位相シフト技術を使用しない従来の通常の遮光マスクを
用いる方法等とを適宜使い分けることにより、露光波長
以上またはそれ以下のレジストパターンを形成すること
ができる。

【０３５９】また、前記実施の形態１〜１２において
は、位相シフトマスクのパターンを製造する際に電子線
を用いた場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく種々変更可能であり、例えばレーザビームや
集束イオンビームを用いても良い。

【０３６０】また、前記実施の形態１〜１２において
は、本発明をＳＲＡＭの製造方法に適用した場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく種々変更
可能であり、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access
Memory）やフラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ；Electric
ally Erasable Programmable ROM）等のような他のメモ
リ回路またはマイクロプロセッサ等のような論理回路に
適用することができる。

【０３６１】また、前記実施の形態４においては、位相
シフトパターンを溝によって形成した場合ついて説明し
たが、これに限定されるものではなく、例えば前記実施
の形態１と同様にして半透明膜で形成しても良い。

【０３６２】また、前記実施の形態５においては、位相
シフトパターンを半透明膜によって形成した場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、例えば
前記実施の形態３等と同様にして溝で形成しても良い。

【０３６３】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
集積回路装置の製造工程における露光処理に適用した場
合について説明したが、それに限定されるものではな
く、例えば液晶基板、磁気ヘッドあるいはプリント配線
基板等の製造における露光処理等のような他の露光処理
に適用することも可能である。

【０３６４】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【０３６５】(1).本発明によれば、位相シフト領域の光
透過率を下げたことにより、位相シフトマスクにおける
位相シフトパターンの加工精度を緩和させることが可能
となる。

【０３６６】(2).上記(1) により、位相シフトマスクの
検査および修正の容易性を向上させることが可能とな
る。

【０３６７】(3).上記(1) および(2) により、位相シフ
トマスクの製造の容易性を向上させることが可能とな
る。したがって、半導体集積回路装置のコスト低減を推
進することが可能となる。

【０３６８】(4).本発明によれば、位相シフト領域の光
透過率を下げ、かつ、その寸法をフォトレジスト膜に転
写される各々のパターン毎に変えたことにより、寸法の
異なる複数のパターンを同一時の露光処理によって転写
する場合に、寸法の異なる複数のパターンを高い精度
で、しかも小さなパターンにおいて露光不足を生じるこ
となく、大きなパターンの近傍においてゴースト露光が
生じることなく良好にパターンを転写することが可能と
なる。

【０３６９】(5).本発明によれば、互いに隣接する複数
のパターンと孤立パターン等価部分とを有するような配
置の異なる複数のパターンを同一時の露光処理によって
転写する場合に、配置の異なる複数のパターンを、高い
精度で、しかも孤立パターン等価部分において露光不足
を生じることなく、隣接領域におけるパターンの近傍に
おいてゴースト露光が生じることなく良好に転写するこ
とが可能となる。すなわち、隣接領域における複数のパ
ターンも孤立パターン等価部分も鮮明に転写することが
可能となる。

【０３７０】(6).本発明によれば、前記主光透過領域に
おいて、前記孤立パターン等価部分に対応する領域の幅
を他の領域部分の幅に比べて広くしたことにより、孤立
パターン等価部分における露光光の光強度を充分に確保
できるので、孤立パターン等価部分を高い精度で鮮明に
転写することが可能となる。

【０３７１】(7).上記(4) 、(5) 、(6) により、露光波
長よりも微細な複数のパターンを良好に転写することが
可能となる。したがって、半導体集積回路装置の歩留り
および信頼性を向上させることが可能となる。

【０３７２】(8).上記(4) 、(5) 、(6) により、露光波
長よりも微細な複数のパターンを良好に転写することが
可能となる。したがって、半導体集積回路装置の素子集
積度の向上およびサイズの縮小を推進することが可能と
なる。

【０３７３】(9).本発明によれば、位相シフト領域の光
透過率を下げ、かつ、その寸法をフォトレジスト膜に転
写される複数のパターンの配置状況等によって変えたこ
とにより、フォトレジスト膜上に同一寸法の複数のパタ
ーンを転写する場合に配置状況等によって寸法が変わっ
てしまう不具合を防止することが可能となる。

【０３７４】(10). 上記(9) により、露光波長よりも微
細な複数のパターンを良好に転写することが可能とな
る。したがって、半導体集積回路装置の歩留りおよび信
頼性を向上させることが可能となる。

【０３７５】(11). 上記(9) により、露光波長よりも微
細な複数のパターンを良好に転写することが可能とな
る。したがって、半導体集積回路装置の素子集積度の向
上およびサイズの縮小を推進することが可能となる。

【０３７６】(12). 本発明によれば、一対の主光透過領
域を透過した各々の光の位相差を反転させる構造の位相
シフトマスクにおいて、一対の主光透過領域の各々の周
囲に、光透過率を下げた第１の位相シフトパターンを設
け、かつ、一対の主光透過領域の一方に光透過率を下げ
ていない第２の位相シフトパターンを設けたことによ
り、位相シフトパターンの全体的な加工精度を緩和させ
ることが可能となる。

【０３７７】(13). 上記(12)により、位相シフトマスク
の検査および修正の容易性を向上させることが可能とな
る。

【０３７８】(14). 上記(12)および(13)により、位相シ
フトマスクの製造の容易性を向上させることが可能とな
る。したがって、半導体集積回路装置のコスト低減を推
進することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である位相シフトマスク
の全体構成の一例を示す平面図である。

【図２】図１の位相シフトマスクの要部平面図である。

【図３】図２のIII −III 線の断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は図１の位相シフトマスクを用
いた場合の半導体ウエハ上の露光振幅および露光強度の
説明図である。

【図５】露光装置の説明図である。

【図６】露光装置の説明図である。

【図７】図１の位相シフトマスクを用いた半導体集積回
路装置の製造工程を示すフロー図である。

【図８】図１の位相シフトマスクの製造工程中における
要部断面図である。

【図９】図１の位相シフトマスクの図８に続く製造工程
中における要部断面図である。

【図１０】図１の位相シフトマスクの図９に続く製造工
程中における要部断面図である。

【図１１】図１の位相シフトマスクの図１０に続く製造
工程中における要部断面図である。

【図１２】図１の位相シフトマスクの図１１に続く製造
工程中における要部断面図である。

【図１３】図１の位相シフトマスクを用いた半導体集積
回路装置の製造工程中における要部断面図である。

【図１４】図１の位相シフトマスクを用いた半導体集積
回路装置の図１３に続く製造工程中における要部断面図
である。

【図１５】図１の位相シフトマスクを用いた半導体集積
回路装置の図１４に続く製造工程中における要部断面図
である。

【図１６】図１の位相シフトマスクを用いた半導体集積
回路装置の図１５に続く製造工程中における要部断面図
である。

【図１７】図１の位相シフトマスクを用いた半導体集積
回路装置の図１６に続く製造工程中における要部断面図
である。

【図１８】図１の位相シフトマスクを用いた半導体集積
回路装置の図１７に続く製造工程中における要部断面図
である。

【図１９】図１の位相シフトマスクを用いた半導体集積
回路装置の図１８に続く製造工程中における要部断面図
である。

【図２０】図１３〜図１９で説明した半導体集積回路装
置の製造工程中における露光工程を抜き出して示したフ
ロー図である。

【図２１】本発明の他の実施の形態である位相シフトマ
スクの要部平面図である。

【図２２】図２１のXXII−XXII線の断面図である。

【図２３】本発明の他の実施の形態である位相シフトマ
スクの要部平面図である。

【図２４】図２３のXXIV−XXIV線の断面図である。

【図２５】図２３の位相シフトマスクを用いた半導体集
積回路装置の製造工程を示すフロー図である。

【図２６】図２３の位相シフトマスクの製造工程中にお
ける要部断面図である。

【図２７】図２３の位相シフトマスクの図２６に続く製
造工程中における要部断面図である。

【図２８】図２３の位相シフトマスクの図２７に続く製
造工程中における要部断面図である。

【図２９】図２３の位相シフトマスクの図２８に続く製
造工程中における要部断面図である。

【図３０】図２３の位相シフトマスクの図２９に続く製
造工程中における要部断面図である。

【図３１】本発明の他の実施の形態である位相シフトマ
スクの要部平面図である。

【図３２】図３１のXXXII −XXXII 線の断面図である。

【図３３】本発明の他の実施の形態である位相シフトマ
スクの要部平面図である。

【図３４】図３３のXXXIV −XXXIV 線の断面図である。

【図３５】（ａ）〜（ｃ）は図３３の位相シフトマスク
を用いた場合の半導体ウエハ上の露光振幅および露光強
度の説明図である。

【図３６】図３３の位相シフトマスクの製造工程中にお
ける要部断面図である。

【図３７】図３３の位相シフトマスクの図３６に続く製
造工程中における要部断面図である。

【図３８】図３３の位相シフトマスクの図３７に続く製
造工程中における要部断面図である。

【図３９】図３３の位相シフトマスクの図３８に続く製
造工程中における要部断面図である。

【図４０】図３３の位相シフトマスクの図３９に続く製
造工程中における要部断面図である。

【図４１】図３３の位相シフトマスクを用いた半導体集
積回路装置の製造工程中における要部断面図である。

【図４２】図３３の位相シフトマスクを用いた半導体集
積回路装置の図４１に続く製造工程中における要部断面
図である。

【図４３】本発明の他の実施の形態である位相シフトマ
スクの要部拡大平面図である。

【図４４】図４３のＡ−Ａ線の断面図である。

【図４５】図４３のＢ−Ｂ線の断面図である。

【図４６】（ａ）〜（ｃ）は図４３の位相シフトマスク
を用いた場合の半導体ウエハ上の露光振幅および露光強
度の説明図である。

【図４７】（ａ）〜（ｃ）は図４３の位相シフトマスク
を用いた場合の半導体ウエハ上の露光振幅および露光強
度の説明図である。

【図４８】図４３の位相シフトマスクを用いた半導体集
積回路装置の製造工程を示すフロー図である。

【図４９】本発明の他の実施の形態であるフォトマスク
の要部拡大平面図である。

【図５０】図４９のＡ−Ａ線の断面図である。

【図５１】図４９のＢ−Ｂ線の断面図である。

【図５２】本発明の他の実施の形態である位相シフトマ
スクの要部拡大平面図である。

【図５３】図５２のＡ−Ａ線の断面図である。

【図５４】本発明の他の実施の形態である位相シフトマ
スクの要部拡大平面図である。

【図５５】図５４のＡ−Ａ線の断面図である。

【図５６】本発明の他の実施の形態であるフォトマスク
の要部拡大平面図である。

【図５７】図５６のＡ−Ａ線の断面図である。

【図５８】図５６のＢ−Ｂ線の断面図である。

【図５９】本発明の他の実施の形態であるフォトマスク
の要部拡大平面図である。

【図６０】図５９のＡ−Ａ線の断面図である。

【図６１】図５９のＢ−Ｂ線の断面図である。

【図６２】変形例である図５９のＡ−Ａ線の断面図であ
る。

【図６３】変形例である図５９のＢ−Ｂ線の断面図であ
る。

【図６４】本発明の他の実施の形態である位相シフトマ
スクの要部拡大平面図である。

【図６５】図６４のＡ−Ａ線の断面図である。

【図６６】図６４のＢ−Ｂ線の断面図である。

【符号の説明】 １ 遮光パターン １ａ 遮光膜 ２ 位相シフトパターン ２Ａ 位相シフトパターン（第１の位相シフトパター
ン） ２Ｂ 位相シフトパターン（第２の位相シフトパター
ン） ２ａ 半透明膜 ３ 主光透過領域 ４ 露光装置 ４ａ 露光光源 ４ｂ 試料ステージ ４ｃ1 ，４ｃ2 ミラー ４ｄ シャッタ ４ｅ フライアイレンズ ４ｆ コンデンサレンズ ４ｇ 縮小投影光学レンズ系 ４ｈ アライメント光学系 ４ｈ1 〜１５ｈ5 集光レンズ ４ｈ6 ，１５ｈ7 ハーフミラー ４ｈ8 位置合わせ光源 ４ｈ9 モニタカメラ ４ｈ10 ミラー ５ 半導体ウエハ ５ｓ 半導体基板 ６ フォトレジスト膜 ７ 電子線描画用のレジスト膜 ７ａ レジストパターン ８ 電子線描画用のレジスト膜 ８ａ レジストパターン ９ 導電性ポリマ膜 １０ｐ ｐウエル １０ｎ ｎウエル １１ フィールド絶縁膜 １２ｇ ゲート電極 １２ｐｄ, １２ｎｄ 半導体領域 １２ｉ ゲート絶縁膜 １３ａ〜１３ｃ 層間絶縁膜 １４Ｌ 配線 １４Ｒ 抵抗 １５ａ, １５ｂ 接続孔 １６Ｌ1 第１層配線 １６Ｌ2 第２層配線 １７ 表面保護膜 １８ 透明膜 １９ 電子線描画用のレジスト膜 １９ａ レジストパターン ２０ 導電性ポリマ膜 ２１ 位相シフト用基板 Ｍ 位相シフトマスク ＭＢ マスク基板 Ａ1,Ａ2 転写パターン形成領域 Ｂ1 〜Ｂ4,Ｃ1 〜Ｃ4,Ｄ1 〜Ｄ4 重ね合わせマークパ
ターン ＮＢ 遮光帯 Ｐ1 〜Ｐ6 光透過領域

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光光源から放射された所定波長の露光
   光をフォトマスクおよび投影露光光学系を介して半導体
   ウエハ上のフォトレジスト膜に照射することにより、前
   記フォトレジスト膜に複数の集積回路パターンを転写す
   る工程を有する半導体集積回路装置の製造方法であっ
   て、 前記フォトマスクには、前記複数の集積回路パターンを
   フォトレジスト膜に転写するための複数の光透過領域
   が、前記フォトマスクのマスク基板上の遮光膜の一部を
   開口することで形成され、 前記複数の光透過領域の各々には、透過光の位相を反転
   させる領域であって前記フォトレジスト膜に転写されな
   い第１の位相シフトパターンが配置される位相シフト領
   域と、前記第１の位相シフトパターンが配置されない領
   域であって前記フォトレジスト膜に集積回路パターンを
   転写するための主光透過領域とが配置されており、 前記位相シフト領域における露光光の透過率を、前記主
   光透過領域における露光光の透過率よりも下げ、かつ、
   前記複数の光透過領域の各々における位相シフト領域の
   平面寸法を、前記フォトレジスト膜に転写される集積回
   路パターンの寸法または配置の少なくとも一方に応じて
   変えたことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】 露光光源から放射された所定波長の露光
   光をフォトマスクおよび投影露光光学系を介して半導体
   ウエハ上のフォトレジスト膜に照射することにより、前
   記フォトレジスト膜に複数の集積回路パターンを転写す
   る工程を有する半導体集積回路装置の製造方法であっ
   て、 前記フォトマスクには、位相シフトパターンが配置され
   ない領域であって前記フォトレジスト膜に複数の集積回
   路パターンを転写するための複数の主光透過領域と、前
   記複数の主光透過領域の各々の周囲に遮光パターンを介
   して配置された補助光透過領域とが、前記フォトマスク
   のマスク基板上の遮光膜の一部を開口することで形成さ
   れ、 前記補助光透過領域は、透過光の位相を反転させる機能
   を有し、かつ、前記フォトレジスト膜に転写されない第
   １の位相シフトパターンが配置されて位相シフト領域を
   形成しており、 前記位相シフト領域における露光光の透過率を、前記主
   光透過領域における露光光の透過率よりも下げ、かつ、
   前記位相シフト領域の平面寸法を、前記フォトレジスト
   膜に転写されるパターンの寸法または配置の少なくとも
   一方に応じて変えたことを特徴とする半導体集積回路装
   置の製造方法。
3. 【請求項３】 露光光源から放射された所定波長の露光
   光をフォトマスクおよび投影露光光学系を介して半導体
   ウエハ上のフォトレジスト膜に照射することにより、前
   記フォトレジスト膜に複数の集積回路パターンを転写す
   る工程を有する半導体集積回路装置の製造方法であっ
   て、 前記フォトマスクには前記複数の集積回路パターンをフ
   ォトレジスト膜に転写するための光透過領域が、前記マ
   スク基板上の遮光膜の一部を開口することで形成され、 前記光透過領域には、前記フォトレジスト膜に複数の集
   積回路パターンを転写するための領域であって隣接して
   配置される一対の主光透過領域が配置され、 前記一対の主光透過領域の各々の周囲には、主光透過領
   域を透過した光の位相に対して透過光の位相を反転させ
   る機能を有し、かつ、露光光の透過率がフォトマスクの
   マスク基板の透過率よりも下がるように設定された第１
   の位相シフトパターンが配置され、 前記一対の主光透過領域の一方の主光透過領域には、他
   方の主光透過領域を透過した光の位相に対して透過光の
   位相を反転させる機能を有し、かつ、露光光の透過光が
   実効的に低下しないような第２の位相シフトパターン
   が、その端部を前記一対の主光透過領域間における前記
   第１の位相シフトパターン上に一部分重ならせた状態で
   配置されていることを特徴とする半導体集積回路装置の
   製造方法。
4. 【請求項４】 露光光源から放射された所定波長の露光
   光をフォトマスクおよび投影露光系を介して、半導体ウ
   エハ上のフォトレジスト膜に照射することにより、前記
   フォトレジスト膜に複数の集積回路パターンを転写する
   工程を有する半導体集積回路装置の製造方法であって、 前記フォトマスクのマスク基板の集積回路パターンは、
   光透過率が９０％以上の第１光透過領域および第２光透
   過領域と、光透過率が３％以上８０％以下の第３光透過
   領域および第４光透過領域とを含み、 前記第１光透過領域と第３光透過領域とが境界を接し、
   それぞれの領域を透過した露光光の位相が互いに反転
   し、 前記第２光透過領域と第４光透過領域とが境界を接し、
   それぞれの領域を透過した露光光の位相が互いに反転
   し、 前記第１光透過領域および第２光透過領域を透過した露
   光光の位相が互いに反転し、 前記第３光透過領域と第４光透過領域とが境界を接する
   か、または光透過率が１％以下の遮光領域を介して近接
   し、それぞれの光透過領域を透過した露光光の位相が互
   いに反転し、 前記フォトマスクに所定の波長の露光光を照射し、前記
   半導体ウエハ上のフォトレジスト上に前記複数の集積回
   路パターンを転写する工程を有することを特徴とする半
   導体集積回路装置の製造方法。
5. 【請求項５】 露光光源から放射された所定波長の露光
   光をフォトマスクおよび投影露光系を介して、半導体ウ
   エハ上のフォトレジスト膜に照射することにより、前記
   フォトレジスト膜に複数の集積回路パターンを転写する
   工程を有する半導体集積回路装置の製造方法であって、 前記フォトマスクには、遮光領域と、平面寸法の異なる
   第１光透過領域および第２光透過領域と、前記第１光透
   過領域および第２光透過領域に近接し、かつ、透過光の
   位相を反転させる第３光透過領域および第４光透過領域
   とを有し、 前記第３光透過領域および第４光透過領域は、その光透
   過率が前記フォトレジスト膜にその独立したパターンを
   転写させないようにフォトマスクのマスク基板の光透過
   率よりも低くされ、かつ、その各々の平面寸法が前記第
   １光透過領域および第２光透過領域の平面寸法に応じて
   変えてあり、（ａ）前記フォトマスクと、前記フォトレ
   ジスト膜が被着された半導体ウエハとを投影露光装置に
   配置する工程と、（ｂ）前記所定波長の露光光を、前記
   フォトマスクに照射し、それを透過した露光光におい
   て、前記第３光透過領域および第４光透過領域を透過し
   た光の位相と、それぞれ前記第１光透過領域および第２
   光透過領域を透過した光の位相とが互いに反転させる工
   程と、（ｃ）前記フォトマスクを透過した露光光を投影
   露光装置により集光し、前記第１光透過領域および第２
   光透過領域の転写像を前記半導体ウエハのフォトレジス
   ト膜に転写する工程とを有することを特徴とする半導体
   集積回路装置の製造方法。
6. 【請求項６】 露光光源から放射された所定波長の露光
   光をフォトマスクおよび投影露光光学系を介して半導体
   ウエハ上のフォトレジスト膜に照射することにより、前
   記フォトレジスト膜に集積回路パターンを転写する工程
   を有する半導体集積回路装置の製造方法であって、 前記集積回路パターンは、互いに近接する複数のパター
   ンを有し、かつ、前記複数のパターンのうちの所定のパ
   ターンは、近傍に他のパターンが配置されない孤立パタ
   ーン等価部分を有し、 前記フォトマスクには前記互いに近接する複数のパター
   ンおよび前記孤立パターン等価部分をフォトレジスト膜
   に転写するための光透過領域が、前記マスク基板上の遮
   光膜の一部を開口することで形成され、 前記光透過領域には、前記フォトレジスト膜に互いに近
   接する複数のパターンおよび前記孤立パターン等価部分
   を転写するための領域であって、前記孤立パターン等価
   部分の対応箇所以外で互いに隣接して配置され、かつ、
   前記孤立パターン等価部分に対応する箇所でいずれか一
   方の一部分が孤立した状態で配置される一対の主光透過
   領域が配置され、 前記一対の主光透過領域の各々の周囲には、主光透過領
   域を透過した光の位相に対して透過光の位相を反転させ
   る機能を有し、かつ、露光光の透過率がフォトマスクの
   マスク基板の透過率よりも下がるように設定された第１
   の位相シフトパターンが配置され、 前記一対の主光透過領域の一方の主光透過領域には、他
   方の主光透過領域を透過した光の位相に対して透過光の
   位相を反転させる機能を有し、かつ、露光光の透過率が
   前記フォトマスクのマスク基板の光透過率と略同一にな
   るように設定された第２の位相シフトパターンが、その
   端部が前記一対の主光透過領域間における前記第１の位
   相シフトパターン上を覆うように配置されていることを
   特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
7. 【請求項７】 露光光源から放射された所定波長の露光
   光をフォトマスクおよび投影露光光学系を介して半導体
   ウエハ上のフォトレジスト膜に照射することにより、前
   記フォトレジスト膜に集積回路パターンを転写する工程
   を有する半導体集積回路装置の製造方法であって、 前記集積回路パターンは、互いに近接する複数のパター
   ンを有し、かつ、前記複数のパターンのうちの所定のパ
   ターンは、近傍に他のパターンが配置されない孤立パタ
   ーン等価部分を有し、 前記フォトマスクには前記互いに近接する複数のパター
   ンおよび前記孤立パターン等価部分をフォトレジスト膜
   に転写するための光透過領域が、前記マスク基板上の遮
   光膜の一部を開口することで形成され、 前記光透過領域には、前記フォトレジスト膜に互いに近
   接する複数のパターンおよび前記孤立パターン等価部分
   を転写するための領域であって、前記孤立パターン等価
   部分の対応箇所以外で互いに接して配置され一体とな
   り、かつ、前記孤立パターン等価部分に対応する箇所で
   いずれか一方の一部分が孤立した状態で配置される一対
   の主光透過領域が配置され、 前記光透過領域の外周および前記主光透過領域の孤立パ
   ターン等価部分の外周には、主光透過領域を透過した光
   の位相に対して透過光の位相を反転させる機能を有し、
   かつ、露光光の透過率がフォトマスクのマスク基板の透
   過率よりも下がるように設定された第１の位相シフトパ
   ターンが配置され、 前記一対の主光透過領域の一方の主光透過領域には、他
   方の主光透過領域を透過した光の位相に対して透過光の
   位相を反転させる機能を有し、かつ、露光光の透過率が
   前記フォトマスクのマスク基板の光透過率と略同一にな
   るように設定された第２の位相シフトパターンが配置さ
   れていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
   法。
8. 【請求項８】 請求項６または７記載の半導体集積回路
   装置の製造方法において、前記主光透過領域において、
   前記孤立パターン等価部分に対応する領域の幅が他の領
   域部分の幅に比べて広いことを特徴とする半導体集積回
   路装置の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項６、７または８記載の半導体集積
   回路装置の製造方法において、前記第２の位相シフトパ
   ターンは、前記マスク基板上に被着された位相シフト膜
   からなり、その膜厚によって露光光の位相反転が調節さ
   れていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項６、７または８記載の半導体集
    積回路装置の製造方法において、前記第２の位相シフト
    パターンは、前記マスク基板の主面に重ね合わされた位
    相シフト用基板に掘られた溝で形成されていることを特
    徴とする半導体集積回路装置の製造方法。