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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

ライン＆スペースのパターンが露光波長より細くなると、隣どうしのスリットを通った光が、もはや2本の線ととして解像せず、1本の太い線になってしまう。そこで隣合った線の透過光の位相（光の光路長)を180度反転すると、干渉せず2本の線に解像する。このため光が透過する部分に位相を反転させるシフタといわれる部分を設けているマスクを位相シフトマスク；PSM（phase Shift Mask）と呼んでいる。
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ー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 (nl-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工ッジ強調型がある。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、工ッジ強調型には、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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