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半導体用語集

位相シフトマスク

英語表記：phase-shifting mask

　フォトリソグラフィに使用されるマスクにおいて、光が透過する部分にシフタといわれる光の位相（光の光路長）を変化させる部分を設けているマスクである。この光路長lは、波長λの光が距離dを通過する場合、 l = n･d で求められる（n : 透過部の屈折率）。したがって、シフタ部を通る光と、シフタ部以外を通る光の光路長差⊿lは、
　　　⊿l = n₁･d - n₀･d
となる（n₁ : シフタ部の屈折率、n₀ : シフタ部以外の屈折率）。この時、シフタ部以外が大気の場合、n₀ = 1とすると⊿l = d (n₁-1) となる。また、このシフタ部とシフタ部以外の光の位相を180°反転させる光路長は、⊿l = λ/2 とする必要があり、λ/2 = d (n₁-1) で求めることができる。したがって、シフタ部の必要膜厚dは、d = λ/ (2 (n₁-1)) で求めることができる。位相は、180° (π) とすることにより最も高い効果がえられるが、用途により60°、90°、120°、270°、300°などが用いられることもある。
　位相シフトマスクの種類は、大きく分類すると空間周波数変調型とエッジ強調型がある。空間周波数変調型には、レベンソン型、多段型位相シフトマスクなどが代表され、エッジ強調型には、ハーフトーン型、遮光強調型（シフタ遮光型）、補助シフタ型などの位相シフトマスクがある。
　シフタ材料は、石英、スピン・オン・グラス（SOG : Spin On Glass）、テフロン系材料、レジストなどがある。マスク構造は、マスク基板の石英をドライエッチングなどで掘り込んだ基板掘り込み型や、遮光部/シフタ/基板、シフタ/遮光部/基板などの積層構造がある。また、空間周波数変調型位相シフトマスクでは、シフタ部、非シフタ部の両方を掘り込んだ両掘り込み型がある。

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