JPH11288076A

JPH11288076A - 位相シフトマスク及びその製造方法並びに重ね合わせ精度測定用マークを用いた測定方法

Info

Publication number: JPH11288076A
Application number: JP9044198A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 隆佐藤; Keita Asanuma; 慶太浅沼; Hidehiro Watanabe; 秀弘渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】微細加工プロセス向けに十分な精度で重ね合
わせ精度に関する情報を提供する重ね合わせ精度測定用
マークを半導体基板上に形成することが可能な位相シフ
トマスク及びその製造方法、並びにこの重ね合わせ精度
測定用マークを用いて高精度に重ね合わせズレを測定す
ることを可能とする測定方法を提供する。【解決手段】光透過部７と、光透過部７を透過する入
射光と位相が異なるように形成されると共に、光透過部
７よりも小さい透過率を有する半透過部８と、半透過部
８よりも小さい透過率を有する遮光部９とを備え、所定
の幅ｇを有し、光透過部７と遮光部９に挟まれるように
形成された半透過部８を含む重ね合わせ精度想定用パタ
ーンを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スの微細加工技術において下層に形成されるパターンと
上層に形成されるパターンとの重ね合わせ精度を測定す
るための重ね合わせ精度測定用マークに関し、特に、位
相シフト法を用いた光リソグラフィ技術に好適な重ね合
わせ精度測定用マークを得ることが可能な位相シフトマ
スクに関する。また、本発明は、前記位相シフトマスク
の製造方法、前記重ね合わせ精度測定用マークを用いた
測定方法にも関する。

【０００２】

【従来の技術】ステッパ等の投影露光装置に使用される
フォトマスクとして、そのフォトマスクを通過する投影
入射光に位相差を与えて高解像度のパターン転写を可能
にした位相シフトマスクが知られている。そして、この
位相シフトマスクとして、従来より種々の形式のものが
提案されている。

【０００３】例えば、投影入射光に対して半透過性を有
する半透過部を用いたものであり、その部分を通過する
入射光の位相を光透過部のものと異なるようにして基板
上に形成した位相シフトマスクがある。このマスクは、
一般に、ハーフトーン位相シフトマスク（または減衰位
相シフトマスク）と呼ばれ、その優れた解像性から広く
用いられてきている。

【０００４】ところで、このハーフトーン位相シフトマ
スク（以下、特に断りのない限り、位相シフトマスクと
いう用語はハーフトーン位相シフトマスクを示すものと
する）を用いた場合、半導体基板上の所望の露光領域に
隣接する領域に光の回折波が発生し、そのため、本来露
光されるべきではない領域までが実際には弱く露光され
てしまうという現象が知られている。この原因となる上
記光の回折波の発生については、例えば、文献「Ichiro
Kagami,et al., 'New Systematic EvaluationMethod fo
r Attenuated Phased-Shifting Mask Spesifications,'
Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.34(1995)pp.6590-6597」に記載
されている。

【０００５】この弱く露光された領域は、その入射光の
強度が弱いので、実際の基板加工上においては問題はな
い。すなわち、例えばレジストがポジ型レジストの場
合、実際に露光された領域は現像時に基板表面から完全
に除去されるわけであるが、弱く露光された領域は完全
には除去されず、レジストの表面が多少膜減りするだけ
だからである。従って、その後の半導体製造工程、例え
ばエッチング工程、イオン注入工程等のマスクとして用
いられても十分その役割を果たすことができる。

【０００６】ところで、この弱く露光される現象は、回
路パターンと同様、重ね合わせ精度測定用マークに対し
ても起こり得るものである。以下では、まず最初に、重
ね合わせ精度測定用マークについて概説し、その後上記
現象が起こる場合について説明する。

【０００７】光リソグラフィ技術において、下層側の回
路パターン上に上層側の回路パターンがどれだけ正確に
重ね合わせられているかを示す重ね合わせ精度を向上さ
せることは半導体プロセスの成否を左右する極めて重要
な指標である。その重ね合わせ精度の測定は、回路パタ
ーンとは別途に設けられた専用の測定マークを用いて行
われる。この測定マークとしては、大別して、人間の目
で測定される副尺（バーニヤ）タイプのマークと、専用
の測定装置によって自動的に測定される、特定のパター
ンに形成されたマークとがある。

【０００８】副尺タイプのマークは、それぞれ異なるピ
ッチで所定の図形を配列させた下層パターンと上層パタ
ーンとを重ね合わせる際に両図形の重なり具合が場所に
より変化することを利用して、重ね合わせのズレを検出
可能としたものである。このズレの読み取りは上述した
ように人間の目で光学顕微鏡を用いて行われる。

【０００９】一方、専用の装置によって自動的に測定さ
れるマークのパターンとしては、その測定方法、測定装
置によって種々のものがある。例えば、その一例とし
て、図１１に示すようなものがある。図１１は、半導体
基板上における重ね合わせ精度測定用マークの構成を示
す図であり、（ａ）がその平面図、（ｂ）がその断面図
である。図１１に示すように、この重ね合わせ精度測定
用マークは、下層（例えば、絶縁膜）１に形成された４
つの長方形の抜きパターン２の外側にその下層パターン
を囲むように上層（ポジ型レジスト）３に形成された４
つの長方形の抜きのパターン４を重ね合わせたものであ
り、内側の長方形と外側の長方形との間の距離ａを上下
左右で比較することで重ね合わせズレを検出するもので
ある。このズレの読み取りは所定の測定装置によって内
側の長方形の端と外側の長方形の端とを検出することに
より行われる。なお、図１２は、上記図１１の重ね合わ
せ精度測定用マークを半導体基板上に転写する位相シフ
トマスクの構成を示す図であり、光透過部５と半透過部
６とから構成され、光透過部５を通過した光によって上
記上層、下層それぞれの長方形の抜きパターン２及び４
が形成される。

【００１０】例えば、図１１に示す重ね合わせ精度測定
用マークに上記弱く露光される現象が生じる場合につい
て説明する。図１３は、図１１の上層（ポジ型レジス
ト）３に形成された抜きパターン４の断面形状をシミュ
レーションした結果を示す図であり、図中ｘ軸が半導体
基板上の位置を示し、ｚ軸がレジストの深さ方向の位置
を示している。シミュレーション条件としては、以下の
通りである。

【００１１】（１）位相シフトマスク半透過性領域の透過率：５％位相シフト量：１８０度透過領域（開口部）の幅：０．４５μｍ（２）露光装置条件開口度（NA:Numerical Aperture）：０．５７コヒーレンシー：０．６投影レンズの収差：無し（３）露光条件露光波長：０．３６５μｍレジスト膜厚：１．０８μｍフォーカス位置：レジスト表面図１３のシミュレーション結果から明らかなように、レ
ジスト３を現像で完全に除去した部分ｂの周辺部ｃが弱
く露光され、完全に除去された部分ｂに対して対称に窪
みがレジスト表面に形成されていることがわかる。

【００１２】この窪みは、上記回路パターンの場合と同
様、重ね合わせ精度の測定上問題とはならない。という
のは、この窪みは完全に除去された部分ｂ、すなわち測
定用マークに対して対称な位置に形成されるので、この
窪みを考慮して人間が光学顕微鏡で測定したり、あるい
は所定の測定装置で測定することが可能だからである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＬＳＩ（La
rge Scale Integration Circuit）等の生産に用いられ
る露光装置の光学系には非常に小さい値ではあるが、残
存収差が存在している。そのため、実際には、投影レン
ズの収差無しと仮定して計算した図１３に示すレジスト
断面形状のシミュレーション結果は現実のものとは大き
く異なっている。

【００１４】図１４は、上記図１３と異なり、図１１の
上層（ポジ型レジスト）３に形成された抜きパターン４
の断面形状を投影レンズの残存収差を考慮してシミュレ
ーションした結果を示す図であり、図中ｘ軸が半導体基
板上の位置座標を示し、ｚ軸がレジストの深さ方向の位
置座標を示している。上述したように、投影レンズの収
差を考慮して計算を行った。具体的には、その収差量の
表示として波面収差を級数展開したときの収差が露光の
波長に換算して０．５波長のコマ収差があると仮定して
計算を行った。その他のシミュレーション条件は上記図
１３のシミュレーション条件と同一とした。

【００１５】図１４のシミュレーション結果から明らか
なように、レジスト３を現像で完全に除去した部分ｂの
周辺部ｄが弱く露光され、窪みがレジスト表面に形成さ
れているが、その窪みは完全に除去された部分ｂに対し
て対称になっていないことがわかる。つまり、収差（コ
マ収差）が残存する現実の露光装置では、重ね合わせ精
度測定用マークのパターンは非対称なものとなってしま
うのである。

【００１６】このような非対称である測定用マークを用
いて上記測定装置によりズレを読み取ろうとした場合、
窪みが対称的に形成されていないために窪みの端（図１
４中ｅで示す箇所）を抜きパターンの端（図１４中ｆで
示す箇所）として誤認識してしまい、その結果測定結果
には大きな誤差が含まれることになる。例えば、図１４
では窪みの端を抜きパターンの端として誤認識した場
合、−０．４μｍ程度の誤差が含まれることとなり、微
小な重ね合わせズレを正確に判定することはほとんど不
可能である。また、このような判定の誤差は、副尺タイ
プのマークを用いて人間の目で重ね合わせズレを測定す
る際にも、同様に起こり得るものである。

【００１７】このような非対称な測定用マークは実際の
露光装置を用いた実験においてもしばしば発生すること
が本発明者らの検討によって確認されており、上記問題
を回避することは非常に重要な事柄である。

【００１８】本発明は、上記事情に鑑みて成されたもの
であり、その目的は、サブハーフミクロン以降の微細加
工プロセス向けに十分な精度で重ね合わせ精度に関する
情報を提供する重ね合わせ精度測定用マークを半導体基
板上に形成することが可能な位相シフトマスク及びその
製造方法、並びにこの重ね合わせ精度測定用マークを用
いて高精度に重ね合わせズレを測定することを可能とす
る測定方法を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明の位相シフトマ
スクは、光透過部と、この光透過部を透過する入射光と
位相が異なるように形成されると共に、この光透過部よ
りも小さい透過率を有する半透過部と、この半透過部よ
りも小さい透過率を有する遮光部とを備え、所定の幅を
有し、前記光透過部と前記遮光部に挟まれるように形成
された前記半透過部を含む重ね合わせ精度測定用パター
ンを具備することを特徴とする。

【００２０】また、前記所定の幅は、その半透過部が投
影光学系を介して基板上に転写されたときの値が、その
値を前記投影光学系の波長で除算し、前記投影光学系の
開口数で乗算した結果が０．３１未満となるように決定
されていることを特徴とする。

【００２１】また、前記所定の幅は、その半透過部が投
影光学系を介して基板上に転写されたときの値が０．０
２μｍ以上であることを特徴とする。

【００２２】このような位相シフトマスクは、そのマス
クを用いて基板上のフォトレジストに転写されるパター
ンの形状を対称的なものとするために、所定の幅を有
し、前記光透過部と前記遮光部に挟まれるように形成さ
れた前記半透過部を含む重ね合わせ精度測定用パターン
が形成され、その所定の幅が前記のように設定される。

【００２３】この位相シフトマスクを用いて露光するこ
とにより、露光装置に収差が存在する場合であってもそ
の影響を受け難くなり、対称性の良いパターンを基板上
に転写することが可能となる。

【００２４】そして、この発明の測定方法は、前記位相
シフトマスクに形成されたパターンを基板上に塗布され
たフォトレジストに投影光学系を介して転写することで
形成された重ね合わせ精度測定用マークを用いて、下層
と前記フォトレジストに形成される回路パターン同士の
重ね合わせ精度を測定することを特徴とする。

【００２５】このような測定方法は、重ね合わせ精度測
定用マークを対称性良くフォトレジストに形成されるの
で、重ね合わせ精度測定の精度は向上する。

【００２６】また、この発明の位相シフトマスクの製造
方法としては、特定の製造方法に限定されないが、下記
のような製造方法を用いれば安定して確実に作製でき
る。基板上に半透過膜を形成し、前記半透過膜上に遮光
膜を形成し、前記遮光膜上に第１のレジストパターンを
形成し、その第１のレジストパターンをマスクとして前
記遮光膜をエッチングして所望の遮光膜パターンを形成
し、前記半透過膜上に第２のレジストパターンを形成
し、その第２のレジストパターンをマスクとして前記半
透過膜をエッチングして所望の半透過膜パターンを形成
することで、目的のパターンを形成すれば良い。このよ
うな製造方法では、前記遮光部は、前記半透過膜と前記
遮光膜の積層構造から構成されることになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施
の形態に係る位相シフトマスクの構成を示す図であり、
（ａ）がその平面図、（ｂ）がその断面図である。本実
施の形態に係る位相シフトマスクには、重ね合わせ精度
測定用マークを半導体基板上に転写するための重ね合わ
せ精度測定用パターンが形成されており、そのパターン
は、図１に示すように、光透過部７と、半透過部８と、
遮光部９とから構成されている。また、その断面構造と
しては、マスク用石英基板（以下、単に基板と呼ぶ）１
０上に半透過膜１１、遮光膜１２が順次堆積されてお
り、上記光透過部７は基板１０のみからなる開口部であ
り、上記半透過部８は基板１０と半透過膜１１とからな
り、上記遮光部９は基板１０と半透過膜１１と遮光膜１
２とからなるものである。また、半透過膜１１は入射光
を光透過部７とは位相を異ならしめ、さらに透過率の小
さい膜である。なお、本実施の形態においても、重ね合
わせ精度測定用マークのパターンは上記図１１に示した
ような、下層に形成された４つの長方形の抜きパターン
の外側にその下層パターンを囲むように上層に形成され
た４つの長方形の抜きのパターンを重ね合わせたものを
用いて説明する。

【００２８】次に、このような構成である位相シフトマ
スクを用いて半導体基板上に塗布されたフォトレジスト
（ポジ型レジスト）に重ね合わせ精度測定用マークを転
写した場合のシミュレーション結果について説明する。
図２及び図３は、従来技術と同様、図１１の上層（ポジ
型レジスト）３に形成された抜きパターン４の断面形状
をシミュレーションした結果を示す図であり、図中ｘ軸
が半導体基板上の位置を示し、ｚ軸がレジストの深さ方
向の位置を示している。

【００２９】そして、図１の半透過部８の幅ｇに対応す
るレジスト表面での寸法がそれぞれ、図２（ａ）では
０．３μｍ、図２（ｂ）では０．２μｍ、図３（ｃ）で
は０．１μｍ、図３（ｄ）では０μｍとなっている。

【００３０】その他のシミュレーション条件は上記図１
１のシミュレーション条件と同様であり、以下の通りで
ある。

【００３１】（１）位相シフトマスク半透過性領域の透過率：５％位相シフト量：１８０度透過領域（開口部）の幅：０．４５μｍ（２）露光装置条件開口度（NA:Numerical Aperture）：０．５７コヒーレンシー：０．６投影レンズの収差：０．５波長のコマ収差（３）露光条件露光波長：０．３６５μｍレジスト膜厚：１．０８μｍフォーカス位置：レジスト表面図２及び図３のシミュレーション結果から明らかなよう
に、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）
の順で測定用マークの対称性が向上していることがわか
る。すなわち、このことは、半透過部８の幅ｇが小さく
なるにつれて測定用マークの対称性が良くなることを意
味するものである。従って、露光装置の光学系に収差が
残存する場合であっても、半透過部８の幅ｇを小さくす
ることにより、残存収差による影響を抑制し、測定マー
クの対称性を向上させることが可能となる。

【００３２】ここで、上述した測定用マーク端の誤認識
は、例えば図４（図２（ａ）と同一条件のシミュレーシ
ョン結果）に示すように、レジストの抜きの部分ｂに連
続して窪みが形成され、その窪みの端が半導体基板に対
して垂直に近い状態（図中ｈで示す部分参照）になって
いる場合に多く発生することがわかっている。従って、
このことを考慮して上記シミュレーション結果を内挿す
ることにより、半透過部８の幅ｇが０．２μｍ未満であ
ればほとんど誤認識されなくなることがわかる。

【００３３】なお、理想的には、半透過部８の幅ｇが０
μｍ、つまり半透過部８が存在しない場合（ちなみに、
半透過部８が存在しない露光マスクとはいわゆる通常の
露光マスクである）が望ましいが、露光マスクの製造上
の制約から全く無くしてしまうことは困難である。通
常、上記位相シフトマスクは、図１（ｂ）に示したよう
に基板１０上に半透過膜１１、遮光膜１２を順に堆積し
た多層構造となっており、さらに半透過膜１１と遮光膜
１２はそれぞれ別々の工程でパターニングされる。その
ために、半透過膜１１のパターンと遮光膜１２のパター
ンとの合わせ精度の余裕を持つ必要が生じるからであ
る。従って、現状の製造レベルでは基板上の寸法で０．
０２μｍ以上は半透過部８の幅ｇとして必要であると考
える。

【００３４】上述した考察はすべて、最初に設定した入
射光の波長、開口数に基づいて求められたものである
が、一般に結像の像の大きさ（すなわち、フォトレジス
ト上でのパターンの大きさ）は、用いる光源の波長で除
し、光学系の開口数（ＮＡ）を乗じることで規格化する
ことができる（ここでは、規格化寸法と呼ぶ）。この規
格化寸法を用いることにより、上記で求めた半透過部８
の幅ｇが０．２μｍ未満という値は０．３１未満という
値となる。

【００３５】また、半透過部８の幅ｇが０．２μｍ未満
であることは、本来のハーフトーン位相シフトマスクの
特徴である高解像度を実現するためには十分ではない。
すなわち、ハーフトーン位相シフトマスクの高解像性を
維持するためには幅ｇを十分に広くすることが必要であ
る。しかしながら、本発明は、パターン寸法が十分大き
く、高解像度が必要とならない重ね合わせ精度測定用マ
ークのパターンについてのものであり、そのため、寸法
精度が回路パターンと比べて緩やかであり、高解像度が
必要とならないからである。

【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る位
相シフトマスクの構成を示す図であり、（ａ）がその平
面図、（ｂ）がその断面図である。本実施の形態に係る
位相シフトマスクには、上記第１の実施の形態と同様、
重ね合わせ精度測定用マークを半導体基板上に転写する
ためのパターンが形成されており、そのパターンは、図
５に示すように、光透過部７と、半透過部８と、遮光部
９とから構成されている。また、その断面構造として
は、マスク用石英基板（基板）１０上に半透過膜１１、
遮光膜１２が順次堆積されており、上記光透過部７は基
板１０のみからなる開口部であり、上記半透過部８は基
板１０と半透過膜１１とからなり、上記遮光部９は基板
１０と半透過膜１１と遮光膜１２とからなるものであ
る。また、半透過膜１１は入射光を光透過部７とは位相
を異ならしめ、さらに透過率の小さい膜である。

【００３７】本実施の形態に係る位相シフトマスクとが
上記第１の実施の形態と異なる点は、上記図１の開口部
（光透過部）７それぞれが、さらに複数の開口部に分割
されている点である。本実施の形態は、重ね合わせ精度
の測定後に行われる製造工程において、広い開口部の存
在がプロセス条件上問題となる場合において有効であ
る。すなわち、製造工程（例えば、ドライエッチング工
程、化学的機械研磨工程）によっては、他と比べて面積
の非常に大きなパターンがあることが半導体基板の面内
均一性等の点から問題となる場合があるからである。

【００３８】上記において、本発明を第１、第２の実施
の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形
態に何ら限定されるものではなく、開口部（光透過部）
の形状は所望の測定方法、測定装置に応じて変更可能で
ある。例えば、図６に示すようにすることも可能であ
る。図６は、本発明の第３の実施の形態に係る位相シフ
トマスクの構成を示す図であり、（ａ）がその平面図、
（ｂ）がその断面図である。本実施の形態に係る位相シ
フトマスクでは、開口部（光透過部）７が正方形のボッ
クスとなっている。例えば、この位相シフトマスクを用
いて半導体基板上に転写した重ね合わせ精度測定用マー
クは図７に示すようになる。図７は、半導体基板上にお
ける重ね合わせ精度測定用マークの構成を示す図であ
り、（ａ）がその平面図、（ｂ）がその断面図である。
図７に示すように、この重ね合わせ精度測定用マーク
は、下層１（例えば、絶縁膜）に形成された正方形の抜
きのパターン２の内側に上層（ポジ型レジスト）３に形
成された正方形の抜きのパターン４を重ね合わせたもの
であり、内側の正方形と外側の正方形との間の距離ｉを
上下左右で比較することで重ね合わせズレを検出するも
のである。

【００３９】以上では、図１に示すような抜きパターン
が転写される重ね合わせ精度測定用マークを用いて説明
したが、本発明はこれに限られるものでなく、図８に示
すような残しのパターンが転写される測定用マークであ
っても同様の効果を得ることができる。

【００４０】最後に、上記実施の形態に係る位相シフト
マスクの製造方法について説明する。図９及び図１０
は、上記実施の形態に係る位相シフトマスクの製造方法
の工程図である。

【００４１】まず、図９（ａ）において、石英基板１３
上にＭｏＳｉＯＮ膜１４、Ｃｒ膜１５を順次成膜する。
ここで、ＭｏＳｉＯＮ膜１４は上記光透過部とは位相が
異なり、透過率も小さい上記半透過部を形成するための
膜であり、一方、Ｃｒ膜１５は上記半透過部よりもさら
に透過率の小さい遮光部を形成するための膜である。そ
して、このＣｒ膜１５上に電子線レジスト１６をスピン
ナーで塗布する。

【００４２】次に、図９（ｂ）において、レジスト１６
を塗布した基板１３を電子線描画装置（図示省略）に入
れて、予め入力していた描画パターンデータに基づいて
所望の回路パターン（重ね合わせ精度測定用マークパタ
ーンも含む）をレジスト１６に電子線で描画する。そし
て、必要なパターンを描画した後、現像液にて現像する
ことにより、所望のパターンがレジスト１６の有り無し
の形で形成される。

【００４３】次に、図９（ｃ）において、このレジスト
パターン１６の付いた基板１３を所定の薬液によるウェ
ットエッチング処理により、レジストパターン１６をマ
スクにして、Ｃｒ膜１５を選択的にエッチングする。Ｃ
ｒ膜１５のウェットエッチングに用いられる薬液として
は、例えば、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸
との混合溶液などがある。また、塩素系ガスを用いたド
ライエッチングも可能である。

【００４４】次に、図９（ｄ）において、レジストパタ
ーン１６を除去する。レジストパターン１６は、例え
ば、酸素プラズマや硫酸を用いて剥離される。

【００４５】次に、図１０（ｅ）において、第２のレジ
スト１７を塗布しスピンナーで塗布する。

【００４６】次に、図１０（ｆ）において、上記と同様
に、電子ビーム露光による描画及び現像によって所望パ
ターンを形成する。

【００４７】次に、図１０（ｇ）において、例えば、Ｃ
Ｆ4やＣ2Ｆ6 等の反応性ガスを用いた周知のドライエッ
チングによってＭｏＳｉＯＮ膜１４をエッチングする。

【００４８】その後、図１０（ｈ）において、酸素プラ
ズマや硫酸等を用いて第２のレジストパターン１７を除
去し、さらに洗浄処理を行って、本実施の形態に係る位
相シフトマスクが完成する。

【００４９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、露光装置に収差がある場合であっても、位
相シフトマスクで重ね合わせ精度測定用パターンを高精
度で転写することが可能となる。それにより、サブハー
フミクロンあるいはこれ以上に微細なデザイン・ルール
にもとづいて製造される半導体装置の回路パターンを重
ね合わせる場合にも、極めて高精度に重ね合わせを評価
することが可能となる。

【００５０】従って、本発明は、重ね合わせ精度の評価
における精度の向上を通じて半導体装置の微細化、高集
積化、高性能化に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る位相シフトマ
スクの構成を示す図であり、（ａ）がその平面図、
（ｂ）がその断面図である。

【図２】上層（ポジ型レジスト）に形成された抜きパタ
ーンの断面形状をシミュレーションした結果を示す図で
ある（その１）。

【図３】上層（ポジ型レジスト）に形成された抜きパタ
ーンの断面形状をシミュレーションした結果を示す図で
ある（その２）。

【図４】測定用マーク端の誤認識が多く発生する状況を
示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る位相シフトマ
スクの構成を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係る位相シフトマ
スクの構成を示す図である。

【図７】図６の位相シフトマスクを用いて半導体基板上
に転写した重ね合わせ精度測定用マークの構成を示す図
である。

【図８】本発明の第４の実施の形態に係る位相シフトマ
スクを用いて半導体基板上に転写した重ね合わせ精度測
定用マークの構成を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態に係る位相シフトマスクの
製造方法の工程図である（その１）。

【図１０】本発明の実施の形態に係る位相シフトマスク
の製造方法の工程図である（その２）。

【図１１】半導体基板上における従来の重ね合わせ精度
測定用マークの構成を示す図である。

【図１２】図１１の重ね合わせ精度測定用マークを半導
体基板上に転写する位相シフトマスクの構成を示す図で
ある。

【図１３】図１１の上層（ポジ型レジスト）３に形成さ
れた抜きパターン４の断面形状をシミュレーションした
結果を示す図である。

【図１４】図１１の上層（ポジ型レジスト）３に形成さ
れた抜きパターン４の断面形状を投影レンズの残存収差
を考慮してシミュレーションした結果を示す図である。

【符号の説明】

１下層２下層に形成された長方形の抜きパターン３上層（フォトレジスト）４上層に形成された長方形の抜きパターン５、７光透過部６、８半透過部９遮光部１０、１３マスク用石英基板１１半透過膜１２遮光膜１４ＭｏＳｉＯＮ膜１５Ｃｒ膜１６、１７電子線レジスト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過部と、この光透過部を透過する入射光と位相が異なるように形
成されると共に、この光透過部よりも小さい透過率を有
する半透過部と、この半透過部よりも小さい透過率を有する遮光部とを備
え、所定の幅を有し、前記光透過部と前記遮光部に挟まれる
ように形成された前記半透過部を含む重ね合わせ精度測
定用パターンを具備することを特徴とする位相シフトマ
スク。
【請求項２】前記所定の幅は、その半透過部が投影光
学系を介して基板上に転写されたときの値が、その値を
前記投影光学系の波長で除算し、前記投影光学系の開口
数で乗算した結果が０．３１未満となるように決定され
ていることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマ
スク。
【請求項３】前記所定の幅は、その半透過部が投影光
学系を介して基板上に転写されたときの値が０．０２μ
ｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の位相シ
フトマスク。
【請求項４】請求項１、２または３に記載の位相シフ
トマスクに形成された重ね合わせ精度測定用パターンを
基板上に塗布されたフォトレジストに投影光学系を介し
て転写することで形成された重ね合わせ精度測定用マー
クを用いて、下層と前記フォトレジストに形成される回
路パターン同士の重ね合わせ精度を測定することを特徴
とする重ね合わせ精度測定用マークを用いた測定方法。
【請求項５】請求項１、２または３に記載の位相シフ
トマスクの製造方法であって、基板上に半透過膜を形成する工程と、前記半透過膜上に遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜上に第１のレジストパターンを形成する工程
と、その第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜
をエッチングして所望パターンを形成する工程と、前記半透過膜上に第２のレジストパターンを形成する工
程と、その第２のレジストパターンをマスクとして前記半透過
膜をエッチングして所望パターンを形成する工程とを具
備することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【請求項６】前記遮光部は、前記半透過膜と前記遮光
膜の積層構造からなることを特徴とする請求項５に記載
の位相シフトマスクの製造方法。