JPH0422954A - マスク、マスクを用いた露光装置及びマスクを用いた露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マスク、マスクを用いた露光装置及びマスク
を用いた露光方法に関し、特に半導体集積回路装置の製
造に用いるウェーハ露光に有効な技術に関するものであ
る。

［従来の技術］ 近年、半導体集積回路装置においては、回路を構成する
素子や配線の微細化、並びに素子間隔や配線間隔の狭小
化が進められている。

しかし、素子や配線の微細化、並びに素子間隔や配線間
隔の狭小化に伴って、コヒーレント光によってウェハ上
に集積回路パターンを転写するマスクのパターン転写精
度の低下が問題となりつつある。

これを第１０図（ａ）〜（ｄ）により説明すると以下の
とおりである。

すなわち、第１０図（ａ）に示すマスク１００に形成さ
れた所定の集積回路パターンを投影露光法等によりウェ
ハ（図示せず）上に転写する際、遮光領域Ｎを挾む一対
の透過領域Ｐ、、　Ｐ、の各々を透過した光の位相は、
第１０図（ｂ）に示すように同相であるため、これらの
干渉光が第１０図（Ｃ）に示すように、上記した一対の
透過領域Ｐ、、　Ｐ、に挾まれた遮光領域Ｎにおいて強
め合ってしまう。この結果、第１０図（ｄ）に示すよう
に、ウェハ上における投影像のコントラストが低下する
上、焦点深度が浅くなり、マスクのパターン転写精度が
大幅に低下してしまう。

このような問題を改善する手段として、マスクを透過す
る光の位相を操作することによって投影像の分解能およ
びコントラストを向上させる位相シフト・リソグラフィ
技術が開発されている。位相シフト・リソグラフィ技術
については、例えば特公昭６２−５９２９６号公報およ
び特開昭６２−６７５１４号公報に記載がある。

上記特公昭６２−５９２９６号公報には、遮光領域と透
過領域とを備えたマスクにおいて、遮光領域を挾む一対
の透過領域の少なくとも一方に位相差をつける透明材料
を設け、露光の際に各々の透過領域を透過した光の間に
位相差を生じさせて、これらの光がウェハ上の本来遮光
領域となる領域において干渉して弱め合うようにしたマ
スク構造について説明されている。

このようなマスクにおける透過光の作用を第１１図（ａ
）〜（ｄ）により説明すると以下のとおりである。

すなわち、第１１図（ａ）に示すマスク１０１に形成さ
れた所定の集積回路パターンを投影露光法等によりウェ
ハ（図示せず）上に転写する際、遮光領域Ｎを挾む一対
の透過領域Ｐ、、　Ｐ、のうち、透明材料１０２の設け
られた透過領域Ｐ１を透過した光の位相と、通常の透過
領域Ｐ３を透過した光の位相との間には、第１１図（ｂ
）、（ｃ）に示すように１８０度の位相差が生じている
。従って、これら透過領域Ｐ、、　Ｐ、に挾まれた遮光
領域Ｎにおいて干渉して打ち消し合うため、第１１図（
ｄ）に示すように、ウェハ上における焦点深度が向上し
、マスク１０１のパターン転写精度が良好となる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記特公昭６２−５９２９６号公報他に記載
された従来技術には、以下の問題があることを本発明者
は見出した。

すなわち、一対の透過領域を透過した光の間に位相差を
生じさせるため、基板上に透明材料を配置させる上記従
来技術においては、パターンが一次元的に単純に繰返し
配置されていない場合には、透明材料の配置に問題が生
じる。特に、パターンが実際の集積回路パターンのよう
に複雑な場合には、パターン設計に制約が生じるだけで
なく、基板上に配置した透明材料が指定の位置に、指定
の寸法で、かつ極所的な欠けや残りの外観欠陥がないか
どうかを検査することが非常に困難であるという問題点
があった。

また、上記従来方法によると、集積回路パターンのよう
に複雑な場合には、透明材料が設けられたマスクの製造
に多大な時間を要してしまう問題があった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その
目的は、マスクに形成された複雑、かつ微細なパターン
の転写精度を向上させることのできる技術を提供するこ
とにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［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
を説明すれば、下記のとおりである。

請求項１記載の発明は、それぞれ遮光領域及び透過領域
を備えた第１のパターン、第２のパターンを有し、該２
種類のパターンに位相差のある少なくとも部分的にコヒ
ーレントな２つの光を照射し、それらの光の透過パター
ンを合成して、被照射試料上で所望のパターンを作成す
るためのマスクであって、 前記所望パターンの精度が要求される境界部にて、第１
のパターンの透過領域を透過した光と、第２のパターン
の透過領域を透過した光とが干渉して弱めあうように、
前記第１のパターン及び第２のパターンを同一基板上に
又は前記第１のパターンと前記第２のパターンとを別々
に２枚の基板上に構成したものである。

請求項２記載の露光装置の発明では、少なくとも部分的
にコヒーレントな光束を発生する光源と、該コヒーレン
トな光束を２つに分割するための光束分割手段と、該光
束分割手段から再度光束を合成するまでの光路のいずれ
か一方に置かれた光学位相シフト部材と、第１のパター
ン及び第２のパターンを透過した光束を単一の光束に合
成する光学系と、該単一の光束を被照射試料に縮小して
投影する光学系とを有し、 前記光学位相シフト部材により、第１のパターンを透過
する光と第２のパターンを透過する光の位相を１８０度
までずらし、被照射試料上で合成した所望のパターンを
作成するようにした。

請求項３記載の露光方法の発明では、前記請求項１記載
のマスク上の第１のパターンと第２のパターンに、それ
ぞれ位相差のある少なくとも部分的にコヒーレントな２
つの光を照射し、それらの光の透過パターンを合成して
、被照射試料上で所望パターンを作成するようにした。

なお、本明細書において、少なくとも部分的にコヒーレ
ントな光束とは、干渉して弱めあう効果が達成されるの
に十分なコヒーレント性を有した光束を言うものとする
。

また、本明細書において、境界部とは前記所望パターン
のパターンを構成する線分の境界のみならず、２つの線
分に挾まれた領域をも含むものとする。

［作用］ 上記した手段によれば、所望パターンの精度が要求され
る境界部にて、第１のパターンの透過領域を透過した光
と、第２のパターンの透過領域を透過した光とが干渉し
て弱めあうように、前記第１のパターン及び第２のパタ
ーンを構成したマスク上の第１のパターンと第２のパタ
ーンに、それぞれ位相差のある少なくとも部分的にコヒ
ーレントな２つの光を照射し、それらの光の透過パター
ンを合成して、被照射試料上で所望パターンを作成する
ようにしたので、所望パターンの精度が要求される境界
部の転写精度を向上させることができる。

［実施例コ 第１図は、本発明のマスクを用いた露光装置の一実施例
である露光光学系の要部構成図、第２図〜第４図は、前
記露光光学系を用いた本発明のマスクの要部平面図、第
５図〜第７図は、それぞれ前図第２図〜第４図に対応し
、マスクを通過した光の振幅および強度を示す説明図で
ある。

本実施例の露光装置は機能的に大別して４つのエレメン
トからなっている。第１はマスク９に位相差のある２つ
の光束を照射するエレメント（第１のエレメント）、第
２はマスク９からなるエレメント（第２のエレメント）
、第３はマスク９の２つの透過光を合成し被照射試料１
５に縮小して照射するエレメント（第３のエレメント）
、第４は単一の光束の合成をａｌｌ！！するアライメン
ト機構からなるエレメント（第４のエレメント）である
。

第１のエレメントは、部分的にコヒーレントな光を発す
る光源１、光源１から出た光を広げる拡げるエクスパン
ダ２、光路を折り曲げるミラー３゜６、入射光の一部光
を透過し一部を反射するハーフミラー４、光の位相を変
化させる位相シフト部材５で構成される。また、第３の
エレメントはマスク９からの２つの透過光を平行光にす
るためのレンズ１０，１１、ミラー１２、ハーフミラ−
１３、光を縮小するための縮小レンズＸ４、被照射試料
１５、可動試料台１６で構成される。第４のエレメント
は、ミラー３．ハーフミラ−４，レンズ１０．及びミラ
ー１２を移動させるアライメント機構７、その制御回路
８から構成されてし）る。

上記において、ミラー３は装置全体を小型にするために
設けらたものであるが、ミラー３を設けず、エクスパン
ダ２からの光を直接入射してもよい。ハーフミラ−４は
エクスパンダ２からの光を２つに分割する機能があり、
マスク９上の第１のパターン９ａ上に配置される。位相
シフト部材５はハーフミラ−４とミラー６との間に又は
ミラー１２とハーフミラ−１３との間に（図示せず）置
かれ、位相を所定だけずらす働きがある。位相シフト部
材５は、例えば屈折率が１．４７の合成石英ガラスを用
いる。マスク９を配置し、位相シフト部材５を設けない
状態でミラー１２からの第１の光束３０とレンズ１１か
らの第２の光束３１の位相差がＯになっているとすれば
、位相シフト部材の厚さｄは、光源の波長をλ、部材の
屈折率をｎとして ｄ＝ｍλ／２（ｎ−１）　　　（ｍ：整数）としたもの
を用いる。

位相シフト部材５を用いるのは、露光の際、二ケ所の透
過領域を透過した光のうち、位相シフト部材５を透過し
た光と、位相シフト部材５を透過していない光との間に
１８０度の位相差を生じさせるためである。例えば露光
の際に照射される光の波長λを０．３６５μｍ（ｉ線）
、位相シフト部材５の屈折率ｎを１．５とした場合には
、位相シフト部材５の厚さＸ、は、０．３６５μｍのｍ
（整数）倍にすれば良い。

ミラー６はハーフミラ−４を透過した光と位相シフト部
材５を透過した光を平行にするためのミラーである。な
お、マスク９上の２つのパターン９ａ、９ｂは２つの光
３０．３１に対して直交するように配置される。

レンズ１０．１１は通常、その先軸の中心がそれぞれパ
ターン９ａ、９ｂの中心と合致するように配置される。

ハーフミラ−１３は２つの光３０゜３１を合成するため
のものである。ミラー１２はその合成のため、光３０を
折り曲げる機能がある。

第４のエレメントにかかるアライメント機構７は露光装
置の光学系のうち、位置合わせに必要な一部の光学系を
移動させる機構からなり、圧電素子等が用いられる。第
１図においては、ミラー３゜ハーフミラ−４，レンズ１
０．及びミラー１２を移動させる構成になっているが、
露光装置の構成により移動させる光学素子の種類及び数
は当然のことながら変化する。なお、このアライメント
機構７の移動を制御する方法については、後述する。

次に、第２のエレメントである本発明のマスク９の構成
について説明する。

まず、被照射試料１５上で作りたいパターン（所望パタ
ーン）が第２図（Ｃ）のように２次元的な広がりを有す
る、逆り字形のパターン２９であるとする。第２図（ａ
）、（ｂ）はそのような所望パターンを作るためにマス
ク９上に形成された、それぞれ第１のパターン９ａ、第
２のパターン９ｂの一例の平面図であり、被照射試料１
５で合成される所望パターン（Ｃ）を考慮して相対位置
関係を保持して配置される。

第１のパターン９ａと、第２のパターン９ｂとは共に、
それぞれ遮光領域と透過領域との組合せからパターンが
作られる。これらのパターンは一枚の基板上に作っても
良く、又それぞれ２枚のガラス基板に別々に作っても良
い。たたしこの場合はガラス基板の厚さの差分をも前記
位相シフト部材の厚さで補正することになる。なお、第
２図において、透過領域を白い面で示し、遮光領域を斜
線で示している。

第２図（ａ）の透過パターン３２は逆り字形の透過領域
を有しており、第２図（ｂ）の透過パターン３６は逆り
字形の透過領域内に僅かに小さい逆り字形の遮蔽領域３
４が設けられ、帯状の透過領域３６を有するように構成
されている。

次に、本発明の作用について説明する。

少なくとも部分的にコヒーレントな光源１から出た光は
エクスパンダ２により拡げられ、ミラー３で光路を折り
曲げた後、ハーフミラ−４によっ２つに分けられた光束
のうち、その一方の光学系への光路には、位相シフト部
材５が配置されている。その位相シフト部材５を透過し
た光は１８０度の位相差を付けられたあと、ミラー６に
よりマスク９の第２のパターン９ｂに照射される。一方
、ハーフミラ−４を透過した光はマスク９の第１のパタ
ーン９ａに照射される。

マスク９上に構成した２カ所のパターン９ａ。

９ｂを透過した２つの光束は再度レンズ１０，１１によ
り平行光束にされた後、合成される。すなわち、第１の
パターン９ａを透過した第１の光３０はミラー１２によ
って光路を折り曲げられた後、レンズ１１を経た第２の
光３１と、ハーフミラ−１３により合成され単一の光束
にされる。

その後、縮小レンズ１４を用いて、可動試料台１６に保
持された被照射試料１５にマスク９上の２カ所のパター
ン９ａ、９ｂが合成された状態で照射され、被照射試料
１５上で所望のパターンが構成される。

ここで、第２図（ｃ）に示した所望パターンを投影する
ときに、第１のパターン９ａと第２のパターン９ｂの透
過光を１８０度の位相差を持って合成させると、なぜマ
スク９のパターンの転写精度がよくなるかについて説明
する。

まず、前述のように、縮小倍率を考慮してマスク９の第
１のパターン３２を、所望パターン２９の外周より少し
広い外周を有し、その内側に透過領域を有するパターン
３２に構成する。そして第２の透過パターン３６を、同
じく縮小倍率を考慮して第１のパターン３２から求める
所望パターン２９と同じ大きさの遮蔽パターン３４を引
いたときにできる帯状の透過パターン３６とする。

このように構成することにより、求める所望パターン２
９の周辺領域３８には、第２の透過パターン３６からの
透過光と、第１の透過パターン３２の内側の帯状領域３
６′からの透過光とが光の干渉により弱められ、所望パ
ターン２９の境界部をシャープにすることができる。ま
た、所望パターン２９は第２のパターン側の遮蔽領域３
４と、同じ大きさの第１のパターン側の透過領域３４′
とが合成されるので、結局、通常の露光と同じになり、
パターンが形成される。なお、第２図（Ｃ）においては
、光の照射されている部分を斜線部で示し、干渉して弱
められる部分を白い領域３８で示しており、第２図（ａ
）、（ｂ）とは反対のパターンとなっている。

第５図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、マスク９上の第１の
パターン９ａ、第２のパターン９ｂのＹ−Ｙ断面図を示
した図である。符号６２は基板を示し、符号６３は遮蔽
部材を示す。第５図（ａ′）（ｂ′）はそれぞれマスク
透過直後の光の振幅を示しており、マスクの各々の透過
領域３２と透過領域３６において、位相シフト部材を透
過した光（ｂ′）と、位相シフト部材５を透過してぃな
い光（ａ′）との間には、１８０度の位相差が生じてい
ることがわかる。第５図（Ｃ）は第１のパターンと第２
のパターンを透過し、合成直後の光の振幅を示した図で
ある。

もし、第１のパターン３２のみで照射すると、ウェハ上
における光の振幅は　　　　　　　′キ≠＃キ光の回折
により、パターンの周辺部においてなだらかな傾きにな
り、その境界がシャープにならない。ところが、本実施
例では、第２図における透過領域３６を透過した１８０
度の位相差がある光４２が、第２図における透過領域３
２を透過した光４０の周辺に配置されているため、干渉
により、求める所望パターン２９の境界部において弱め
合い、光振幅の減少度合いが著しくなる。

従って、ウェハ上に投影される像の輪郭部分のぼけが低
減し、投影像のコントラストが大幅に改善され、解像度
および焦点深度が大幅に向上する（第５図（ｄ））。な
お、光強度は、光の振幅の２乗となるため、ウェハ上に
おける光振幅の負側の波形は、第５図（ｅ）に示すよう
に正側に反転される。

このように本実施例（第１実施例）のマスクによれば、
求める所望パターンが２次元的な広がりを有するパター
ンであるときには、マスク上の相対位置において、第１
のパターンをその２次元パターン（所望パターン）の外
周より少し広いパターンの内側に透過領域を有する透過
パターンとし、第２のパターンをその第１のパターン外
周よりも僅かに大きい外周を有する帯状の透過パターン
とすることにより、２次元的な広がりを有する所望パタ
ーンの境界部のみをシャープにすることができる。

なお、マスク９には、第１のパターン９ａと第２のパタ
ーン９ｂとの位置合わせをするための位置合わせマーク
が形成されている。この位置合わせマークにより前記ア
ライメント機構７の駆動が制御される。

第９図は、二カ所に分けたパターンの位置合わせのため
のマークの一例である。このマークパターンは、（ａ）
と（ｂ）とで全く同一構成、同一の相対位置及び寸法と
しである。マークの形状は図のように正方形上に限定さ
れず、Ｌ字型、十字型などの図形を用いることが出来る
。但し、精度を増すために同じ形状を方向別に複数個設
ける方がよい。また、原則的には、これら位置合わせマ
ークは、アライメント機！７の位置合わせに要求される
次元だけマスク９に設けられる。すなわち、Ｘ−Ｙ軸の
２次元の位置合わせが要求されるのなら、これらマーク
もＸ−Ｙ軸の２次元方向に必要とされるが、通常第１図
のような装置の場合、１次元で十分な場合が多い。

このマークを通過した透過光は、光の位相差が１８０度
で、位置関係が正しく合わされている場合には、その透
過光は全て遮光されたものと同一となる。そこでこの遮
光の状態をＣＲＴ等で監視し、その条件が満たされたと
き、位置合わせが完了したことにすればよい。

逆に、初期設定のときなどに於いて、完全に遮光されて
いない場合は、遮光されるように、アライメント機構７
を駆動させて（ａ）と（ｂ）との位置合わせをすれば良
いことになる。

次に、本実施例のマスク９の製造方法を第８図を参照し
つつ説明する。

第１図に示す本実施例のマスク９は、半導体集積回路装
置の所定の製造工程で用いられるマスク（レチクル）が
用いられる。なお、本実施例のマスク９には、例えば実
寸の５倍の集積回路パターンの原画が形成され、遮光領
域Ａと透過領域Ｂとによって構成されている。

製造に際しては、まず、石英ガラス等からなる透明な基
板６２の表面を研磨、洗浄した後、その表面上に、例え
ば厚さ５００〜３０００人程のＣｒ等からなる金属層６
３をスパッタリング法等により形成する。ついで、この
金属層６３の上面に、例えば０．４〜０．８μｍのフォ
トレジスト（以下、レジストという）を塗付する（図示
省略）。続いて、レジストをプリベークした後、図示し
ない磁気テープ等に予めコード化された半導体集積回路
装置の集積回路パターンデータに基づいて電子線露光方
式などによりレジストの所定部分に電子線Ｅを照射する
。なお、集積回路パターンデータには、パターンの位置
座標や形状等が記録されている。

次いで、例えば、第２図（ａ）、（ｂ）のパターンデー
タに基づいて電子線露光方式等によりレジスト（図示省
略）に（ａ）、（ｂ）のパターンを転写する。

（ａ）、（ｂ）のパターンデータは、上記した集積回路
パターンデータの遮光領域Ａまたは透過領域Ｂのパター
ン幅を拡大または縮小して自動的に作成する。例えば本
実施例においては、（ａ）は遮光領域のパターン幅を、
例えば０．５〜２゜０μｍ程太６せ、（ｂ）はこれを元
のデータの反転データと論理積をとることにより、パタ
ーンデータを自動的に作成することが可能である。

その後、現像、所定部分のエツチング、レジストの除去
、さらに洗浄、検査等の工程を経て、第第２図（ａ）、
（ｂ）に示したパターンを有するマスク９が製造される
。

このようにして製造されたマスク９を用いてしシストが
塗付された被照射試料１５（以下単にウェハと記す）上
にマスク９上の集積回路パターンを転写するには、例え
ば以下のようにする。

すなわち、第１図の縮小投影露光装置にマスク９および
ウェハを配置して、マスク９上の集積回路パターンの原
画を光学的に１１５に縮小してウェハ上に投影するとと
もに、可動試料台１６にてウェハを順次ステップ状に移
動させるたびに、投影露光を繰り返すことによって、マ
スク９上の集積回路パターンをウェハ全面に転写する。

次に本発明にかかるマスクの第２実施例について説明す
る。

第３図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明にかかるマスク
の要部構成図であり、（ａ）と（ｂ）はそれぞれ第１図
のマスク９の第１、第２パターンを示し、マスクパター
ンをその所望パターンを考慮して相対位置関係を保持し
て分けた平面図である。なお（Ｃ）は合成された所望パ
ターンの平面図である。第６図（ａ）〜（ｅ）は第３図
に示したマスクの透過領域を透過した光の振幅および強
度を説明するための図である。なお、使用する露光装置
及びその方法は前記実施例と同様である。

第３図に示す実施例は所望パターン４８が線４４〜４７
が横方向に一列に並ぶような１次元的なパターンである
ときに、その境界部をシャープにするためのマスク上の
パターン構成を示したものである。この場合、マスクの
相対配置上において、前記の線４４〜４７の内、線４４
．４６を構成する第１のパターンの透過領域４９．５０
と線４５゜４７を構成する第２のパターンの透過領域５
１゜５２とを交互に配置する。すると、干渉して弱めあ
う領域が前記所望パターン４８を構成する各線の中間領
域５５にきて、各線がシャープになる。

第６図（ａ）〜（ｅ）においてその関係を所望パターン
の内、線４４．４５のみを抜き呂した場合で説明する。

この場合も、第１のパターンの透過領域４９を透過した
光５６と、第２のパターンの透過領域５１を透過した光
５７との間に１８０度の位相差が生じている（第６図（
ａ’）、（ｂ’））。従って、これらの光が、ウェハ上
における所望パターンにおいて、二つの線４４．４５の
間の領域５５において第６図（ｄ′）の５９．６０で示
す光の成分が互いに干渉により打ち消し合うことになり
、第６図（ｄ）で示すように、光振幅の傾き６１が大き
くなる。よって、第３図に示す線４４．４５の間の領域
においてシャープな境界を形成することができる。なお
、第６図（ｄ′）は干渉前のウェハ上の光の振幅を模式
的に示した図である。

この結果、１次元パターンの投影像のコントラストを大
幅に改善することができ、解像度および焦点深度を大幅
に向上させることが可能となる（第６図（ｅ））。

本実施例によれば、所望のパターンが、線が横方向に一
列に並ぶような１次元的なパターンであるときには、マ
スク上の相対位置において、前記の線を構成する第１の
パターンの透過領域と、第２のパターンの透過領域とを
交互に配置し、前記干渉して弱めあう領域を前記所望の
パターンを構成する各線の中間に配置したことにより、
前記２次元的なパターンの手法を取れないくらい狭い領
域に複数の線が並んでいる場合に、転写精度を大幅に向
上させることができる。

次に本発明にかかるマスクの第３実施例について説明す
る。

第４図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明にかかるマスク
の要部構成図であり、（ａ）と（ｂ）はそれぞれ第１図
のマスク９の第１、第２パターンを示し、マスクパター
ンをその所望パターンを考慮して相対位置関係を保持し
て分けた平面図である。なお（Ｃ）は合成された所望パ
ターンの平面図である。第７図（ａ）〜（ｅ）は第４図
に示したマスクの透過領域を透過した光の振幅および強
度を説明するための図である。なお、使用する露光装置
及びその方法は前記実施例と同様である。

本実施例の所望パターン６９は、正方形状のマスクパタ
ーン７０の周囲に微小サブパターン７２を配したもので
ある。

このような、２次元パターン７０の回りの微小サブパタ
ーン７２を精度良く転写するのを従来のマスクに位相透
明膜を付ける方法で行うのは難しかったが、本発明によ
れば、簡単に良好な所望パターン６９を作ることが出来
る。すなわち第４図に示す本実施例のマスクにおいても
、マスク上の相対位置において、第１のパターンをその
縮小倍率を考慮して、２次元パターン７０と同じ大きさ
の透過領域を有するパターン７４とし、第２のパターン
を前記微小なパターン７６とすることにより、第７図（
ａ）〜（ｅ）で示すように、マスクの各々の透過領域に
おいて、位相シフト部材を透過した光７７と、位相シフ
ト部材５を透過していない光７８との間に１８０度の位
相差が生じ（第７図（ａ’　）、　　（ｂ’　））、こ
れらの光が２次元パターンと微小パターンとの間の領域
８０で干渉することにより、ウェハ上に投影される像の
ぼけを低減することが可能となる。この結果、投影像の
コントラストを大幅に改善することができ、解像度およ
び焦点深度を大幅に向上させることが可能となる（第７
図（ｅ））。

前記第１〜第３実施例にかかるマスクによれば、以下の
効果を得ることができる。

露光の際、所望パターンの精度が要求される境界部にお
いて、第１のパターンの透過領域を透過した光と、第２
のパターンの透過領域を透過した光とが干渉して弱めあ
うように、第１のパターン及び第２のパターンが構成さ
れているので、ウェハ上に投影される像の輪郭部分のぼ
けが低減し、投影像のコントラストが大幅に改善され、
解像度および焦点深度を大幅に向上させることができる
。

この結果、従来と同一の投影レンズで同一の波長を用い
たとしても、解像限界を大幅に高めることができる。よ
ってマスク上のパターンが集積回路パターンのように複
雑であり、かつ微細であっても、部分的にパターン転写
精度が低下することがなく、マスク上に形成されたパタ
ーン全体の転写精度を大幅に向上させることが可能とな
る。

また、２つのパターンを用意して、合成されたパターン
で位相シフトの効果を得るようにしているため、透明膜
がマスク表面になく、従来の透明膜をマスク上に設けた
場合のような検査上の不都合がなくなる。

さらに、透明膜を付ける工程がないので、位相シフト手
段としてマスク基板上に透明膜を用いたマスクよりもマ
スクの製造時間を大幅に短縮させることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
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。

例えば、本発明のマスクを用いた露光方法によれば、装
置の具体的構成には限定されず、光束を２分割して用い
る前記した実施例の構成に限らず、複数に光束を分割し
、それぞれ位相差を付け、複数マスクのパターンを合成
露光する手段とすることもできる。

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装置の製造技
術について説明したが、それに限定されるものではなく
、本発明は、位相シフト法による作像向上効果が適用で
きる露光の技術分野に広く応用ができることは明らかで
ある。

［発明の効果コ 本願におい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下記のとおりである
。

すなわち、所望パターンの精度が要求される境界部にて
、第１のパターンの透過領域を透過した光と、第２のパ
ターンの透過領域を透過した光とが干渉して弱めあうよ
うに、前記第１のパターン及び第２のパターンを構成し
たマスク上の第１のパターンと第２のパターンに、それ
ぞれ位相差のある少なくとも部分的にコヒーレントな２
つの光を照射し、それらの光の透過パターンを合成して
、被照射試料上で所望パターンを作成するようにしたの
で、所望パターンの精度が要求される境界部の転写精度
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である露光光学系の要部構成
図、 第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１図のマスクのパタ
ーン構成の一例を示す要部平面図、（Ｃ）はそれらパタ
ーンによって作られる所望パターンの平面図、 第３図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１図のマスクのパタ
ーン構成の一例を示す要部平面図、（Ｃ）はそれらパタ
ーンによって作られる所望パターンの平面図、 第４図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１図のマスクのパタ
ーン構成の一例を示す要部平面図、（Ｃ）はそれらパタ
ーンによって作られる所望パターンの平面図、 第５図（ａ）〜（ｅ）は第２図のマスクの透過領域を透
過した光の振幅および強度を示す説明図、第６図（ａ）
〜（ｅ）、（ｄ’　）は第３図のマスクの透過領域を透
過した光の振幅および強度を示す説明図、 第７図（ａ）〜（ｅ）は第４図に示したマスクの透過領
域を透過した光の振幅および強度を示す説明図、 第８図は、マスクの断面図、 第９図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の装置に使用するパタ
ーンの位置合わせ方法の説明図、第１０図（ａ）〜（ｄ
）は、位相シフト手法を用いない従来方式のマスクを使
用した方法を説明するための図、 第１１図（ａ）〜（ｄ）は、位相シフト手法を用いた従
来方式のマスクを使用した方法を説明するための図であ
る。 １・・・・少なくとも部分的にコヒーレントな光源、２
・・・・ビームエクスパンダ、３，６．１２・・・・ミ
ラー、４，１３・・・・ハーフミラ−５・・・・光学位
相シフト部材、７・・・・アライメント機構、８・・・
・制御回路、１０．１１・・・・光学レンズ、９・・・
・マスク、９ａ、９ｂ−・−第１．第２パターン、１４
・・・・縮小レンズ、１５・・・・被照射試料（ウェハ
）、第 図 第 図 （ａ　） （ｂ） （Ｃ） 第 図 （Ｃ） ７０′ 第 図 （Ｃ） （ｅ） ？！！’ｉ４［ 第 図 （ｂ） 第 図 （Ｃ） 第 図 （ｂｌ マ 第 図 （Ｃ） （ｄ） （ｅ） 第 図 第 図 （ｂ） （Ｃ） 第 図 よ ↓ 善 ｃＩ 第 図 ゛２−目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ遮光領域及び透過領域を備えた第１のパタ
   ーン、第２のパターンを有し、該２種類のパターンに位
   相差のある少なくとも部分的にコヒーレントな２つの光
   を照射し、それらの光の透過パターンを合成して、被照
   射試料上で所望のパターンを作成するためのマスクであ
   って、 前記所望パターンの精度が要求される境界部にて、第１
   のパターンの透過領域を透過した光と、第２のパターン
   の透過領域を透過した光とが干渉して弱めあうように、
   前記第１のパターン及び第２のパターンを同一基板上に
   、又は前記第１のパターンと前記第２のパターンとを別
   々に２枚の基板上に構成したことを特徴とするマスク。 ２、少なくとも部分的にコヒーレントな光束を発生する
   光源と、該コヒーレントな光束を２つに分割するための
   光束分割手段と、該光束分割手段から再度光束を合成す
   るまでの光路のいずれか一方に置かれた光学位相シフト
   部材と、第１のパターン及び第２のパターンを透過した
   光束を単一の光束に合成する光学系と、該単一の光束を
   被照射試料に縮小して投影する光学系とを有し、 前記光学位相シフト部材により、第１のパターンを透過
   する光と第２のパターンを透過する光の位相を１８０度
   までずらし、被照射試料上で合成した所望のパターンを
   作成するようにしたことを特徴とするマスクを用いた露
   光装置。 ３、前記請求項１記載のマスク上の第１のパターンと第
   ２のパターンに、それぞれ位相差のある少なくとも部分
   的にコヒーレントな２つの光を照射し、それらの光の透
   過パターンを合成して、被照射試料上で所望パターンを
   作成することを特徴とするマスクを用いた露光方法。