(57)【要約】【課題】フォトマスクの構造に起因するフォーカスずれを、複数のマスクパターンに対して低減可能とする位相シフトマスク又はそのマスクデータ作成方法、及び半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】露光光を透過させる透過部と、露光光の少なくとも一部を遮光する遮光部と、を備え、ピッチ及びパターン寸法の少なくとも一方を異ならせた複数のマスクパターンを有する位相シフトマスク又はそのマスクデータを用意し、透過部を構成する領域に掘り込みが形成された位相シフトマスク又はそのマスクデータを用いて、露光実験又は露光シミュレーションを実施し、露光結果が所望の寸法を満足するときの、それぞれのフォーカス範囲の重なりを求め、求められたフォーカス範囲の重なりが許容条件を満たすときの掘り込み深さを求め、当該掘り込み深さの掘り込みを備える位相シフトマスク又はそのマスクデータを作成する、ことを含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を透過させる透過部と、露光光の少なくとも一部を遮光する遮光部と、を備え、ピッチ及びパターン寸法の少なくとも一方を異ならせた複数のマスクパターンを有する位相シフトマスク又はそのマスクデータを用意し、
前記透過部を構成する領域に掘り込みが形成された前記位相シフトマスク又はそのマスクデータを用いて、露光実験又は露光シミュレーションを実施し、
前記露光実験又は前記露光シミュレーションにより得られる前記複数のマスクパターンそれぞれについての露光結果が所望の寸法を満足するときの、それぞれのフォーカス範囲の重なりを求め、
求められた前記フォーカス範囲の重なりが許容条件を満たすときの掘り込み深さを求め、
当該掘り込み深さの掘り込みを備える位相シフトマスク又はそのマスクデータを作成する、
ことを含む、位相シフトマスク又はそのマスクデータ作成方法。
【請求項２】
露光光を透過させる透過部と、露光光の少なくとも一部を遮光する遮光部と、を備え、ピッチ及びパターン寸法の少なくとも一方を異ならせた複数のマスクパターンを有する位相シフトマスク又はそのマスクデータを用意し、
前記透過部を構成する領域に掘り込みが形成された前記位相シフトマスク又はそのマスクデータを用いて露光実験又は露光シミュレーションを実施し、
前記露光実験又は前記露光シミュレーションにより得られる前記複数のマスクパターンそれぞれについての露光結果が所望の寸法を満足するときの、それぞれのフォーカス範囲の重なりを求め、
前記掘り込みの掘り込み深さを変えるごとに前記露光実験又は前記露光シミュレーションを実施し、
前記フォーカス範囲の重なりが最大となるときの掘り込み深さを最適値として決定し、掘り込み深さが前記最適値である掘り込みを備える位相シフトマスク又はそのマスクデータを作成する、
ことを含む、位相シフトマスク又はそのマスクデータ作成方法。
【請求項３】
前記掘り込みの形成前に露光実験又は露光シミュレーションを実施し、
前記露光実験又は前記露光シミュレーションにより得られる露光結果が所望の寸法を満足するときの前記フォーカス範囲の重なりが最も少ない、少なくとも二つのマスクパターンを選択マスクパターンとして選択して、前記掘り込みを形成した場合における前記露光実験又は前記露光シミュレーションを実施する、請求項１又は２に記載の位相シフトマスク又はそのマスクデータ作成方法。
【請求項４】
半導体基板上に感光性膜を形成し、
請求項１〜３のいずれか一つに記載の作成方法によって作成された位相シフトマスク又はそのマスクデータに基づいて作成された位相シフトマスクを介した露光光の照射を経て、前記感光性膜にパターンを形成し、
前記パターンが形成された前記感光性膜をマスクとして、前記半導体基板を加工する、
ことを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体基板上に感光性膜を形成し、
位相シフトマスクを介した露光光の照射を経て、前記感光性膜にパターンを形成し、
前記位相シフトマスクは、
前記露光光を透過させる透過部と、前記露光光の少なくとも一部を遮光する遮光部と、を備え、ピッチ及びパターン寸法の少なくとも一方を異ならせた複数のマスクパターンを有し、
前記透過部を構成する領域に、消衰係数の絶対値が０．１未満である透明部材が設けられ、導波路効果による前記露光光の位相ずれ量を、前記複数のマスクパターンの近傍において相殺させる、
ことを含む、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相シフトマスク又はそのマスクデータの作成方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程では、パターンの微細化に伴い、露光波長から決定される解像限界を超える高解像度が要求されている。このような要求に対しては、隣接する領域を透過する透過光に位相差をもたせることにより解像度を向上させる、いわゆる位相シフトマスクが提案されている（例えば、特許文献１参照）。位相シフトマスクとしては、例えば、遮光膜にわずかな光透過性をもたせることで透過光の位相を反転させるハーフトーン型の位相シフトマスクが知られている。遮光膜の厚さは、位相シフトマスク上で隣接する、遮光膜が存在する領域と遮光膜が存在しない領域とで、互いの透過光の位相差が１８０度となるように調整される。
【０００３】
また、微細なパターンを形成するために、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（中心波長１９３ｎｍ）を用いる液浸露光技術が開発されている。この液浸露光技術では、投影レンズの開口数ＮＡを例えば１．３程度とする超高ＮＡでのリソグラフィプロセスが可能となる。この場合、フォトマスク上のパターンサイズは露光光の波長と同等となる。このことから、フォトマスクにおける導波路効果や、フォトマスクへ露光光を斜入射させることによる露光光の遮蔽など、フォトマスクの構造、特に、膜厚に起因する事象が位相ずれへ及ぼす影響が問題となる。瞳上における位相のずれ量は、マスクパターンのピッチやパターン寸法により変化することとなるため、複数のマスクパターンに対してフォーカスを調整することが困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０６／０６４６７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、フォトマスクの構造に起因するフォーカスずれを、複数のマスクパターンに対して低減可能とする位相シフトマスクの製造方法、及び露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の一態様によれば、露光光を透過させる透過部と、露光光の少なくとも一部を遮光する遮光部と、を備え、ピッチ及びパターン寸法の少なくとも一方を異ならせた複数のマスクパターンを有する位相シフトマスク又はそのマスクデータを用意し、前記透過部を構成する領域に掘り込みが形成された前記位相シフトマスク又はそのマスクデータを用いて、露光実験又は露光シミュレーションを実施し、前記露光実験又は前記露光シミュレーションにより得られる前記複数のマスクパターンそれぞれについての露光結果が所望の寸法を満足するときの、それぞれのフォーカス範囲の重なりを求め、求められた前記フォーカス範囲の重なりが許容条件を満たすときの掘り込み深さを求め、当該掘り込み深さの掘り込みを備える位相シフトマスク又はそのマスクデータを作成する、ことを含む、位相シフトマスク又はそのマスクデータ作成方法が提供される。
【０００７】
また、本願発明の一態様によれば、半導体基板上に感光性膜を形成し、上記の方法により作成された位相シフトマスク、又はそのマスクデータに基づいて作成された位相シフトマスクを介した露光光の照射を経て、前記感光性膜にパターンを形成し、前記パターンが形成された前記感光性膜をマスクとして、前記半導体基板を加工する、ことを含む、半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フォトマスクの構造に起因するフォーカスずれを、複数のマスクパターンに対して低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る作成方法により作成された位相シフトマスクの断面模式図である。
【図２】図２は、位相シフトマスクを介した露光を行う投影露光装置の模式図である。
【図３】図３は、ゼロ次回折光と１次回折光との位相差と、ハーフピッチとの関係の例を表したグラフである。
【図４】図４は、フォトマスクの光学像をＡＩＭＳにより測定した結果の例を表すグラフである。
【図５】図５は、露光装置による実験結果の例を表すグラフである。
【図６】図６は、掘り込み深さの最適値を決定する手順を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、選択マスクパターンの例を説明する図である。
【図８】図８は、選択マスクパターンの例を説明する図である。
【図９】図９は、試験用基板への掘り込みの形成について説明する、試験用マスクの断面模式図である。
【図１０】図１０は、掘り込み深さを変化させた場合における、ＣＤとフォーカスとの関係を表すグラフである。
【図１１】図１１は、第２の実施の形態に係る露光方法で用いられる位相シフトマスクの断面模式図である。
【図１２】図１２は、第３の実施の形態に係る露光方法で用いられる位相シフトマスクの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る位相シフトマスク又はそのマスクデータの作成方法、及び半導体装置の製造方法を詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る作成方法により作成された位相シフトマスクの断面模式図である。位相シフトマスクは、透明基板１１と、パターニングされた遮光膜１２とを備える。透明基板１１は、露光光に対し透明な部材、例えば石英部材からなる。遮光膜１２は、透明基板１１の表面に設けられている。位相シフトマスクのうち、遮光膜１２が形成された領域は、露光光の少なくとも一部を遮光する遮光部１４として機能する。位相シフトマスクのうち、遮光膜１２が取り除かれた領域は、露光光を透過させる透過部１３として機能する。位相シフトマスクには、ピッチ及びパターン寸法の少なくとも一方を異ならせた複数のマスクパターンが形成されている。
【００１２】
位相シフトマスクのうち遮光部１４は、入射した露光光の殆どを遮る他、入射した露光光のうちのわずかな一部、例えば６％程度を透過させる。位相シフトマスクは、遮光膜１２にわずかな光透過性をもたせることで透過光の位相を反転させる、ハーフトーン型の位相シフトマスクである。遮光膜１２は、例えば、モリブデンシリサイドを用いて構成されている。遮光膜１２の厚さは、互いに隣接する透過部１３と遮光部１４とで、透過光の位相差が１８０度となるように調整されている。透明基板１１のうち透過部１３には、掘り込み１５が形成されている。掘り込み１５は、透明基板１１の表面のうち遮光膜１２が形成された領域に対して掘り込まれることにより構成される。
【００１３】
ここで、図２から図５を参照して、従来の作成方法により作成された位相シフトマスクの問題点について説明する。図２は、位相シフトマスクＭを介した露光を行う投影露光装置の模式図である。投影露光装置は、不図示の光源からの光を４箇所の開口１６が形成された開口絞り１９を通過させることにより、位相シフトマスクＭへ露光光を斜入射させる。開口１６は、光軸ＡＸ上以外の位置に設けられている。位相シフトマスクＭは、ゼロ次回折光と１次回折光とを生じさせる。投影光学系１７は、ゼロ次回折光と１次回折光とをウェハＷにて干渉させる。位相シフトマスクＭのマスクパターンのフーリエ変換面は、投影光学系１７の瞳１８の位置とされる。
【００１４】
投影光学系１７のＮＡを高くするほど、位相シフトマスクＭへ入射させる露光光の最大入射角度を大きくすることができる。しかし、位相シフトマスクＭへ入射させる露光光の入射角度が大きくなるほど、位相シフトマスクＭにおける導波路効果や、露光光を斜入射させることによるマスクパターンでの露光光の遮蔽など、位相シフトマスクＭの構造、特に、膜厚に起因する事象が位相ずれへ及ぼす影響が問題となる。
【００１５】
図３は、ゼロ次回折光と１次回折光との位相差と、ハーフピッチとの関係の例を表したグラフである。ここでは、１対１のラインアンドスペースパターンにおいて、それぞれの回折光の入射角度が光軸に対して対称に位置するように設定した場合を例とする。ここで縦軸とする位相差とは、ゼロ次回折光と１次回折光とが理想的な位相差である状態、位相差が０度又は１８０度である状態からのずれ量をいうものとする。マスクパターンのピッチが小さくなるほど、位相ずれ量は大きくなる。
【００１６】
図４は、複数のマスクパターンを備えるフォトマスクの光学像をＡＩＭＳ（Aerial  Imaging  Measurement  System）により測定した結果の例を表すグラフである。ＡＩＭＳによると、フォトマスクの光学像を直接観測することで、ウェハＷの影響を排除してフォトマスクに起因するフォーカスへの影響を測定できる。ここでは、ピッチ及びパターン寸法の少なくとも一方を異ならせた複数のマスクパターンについて、光学像におけるライン幅のフォーカス依存性を測定する場合を例とする。縦軸は光学像のライン幅、横軸はデフォーカス（基準となるフォーカス位置からのずれ）を示す。各曲線の極大値は、フォーカスのセンター位置を表している。この結果では、フォトマスクの構造に起因するフォーカスずれが３０〜４０ｎｍ程度存在している。
【００１７】
図５は、露光装置による実験結果の例を表すグラフである。縦軸は、ウェハＷ上に形成されたパターンのパターン寸法（ＣＤ：Critical  Dimension）を示す。例えば、ライン状のパターンの場合、ＣＤとはライン幅を指すものとする。横軸はデフォーカスを示す。各パターンにおける着目箇所のパターン寸法をプロットしたところ、フォーカスのセンター位置のずれが確認されている。
【００１８】
本実施の形態は、フォトマスクの構造に起因する導波路効果等による露光光の位相ずれ量が、複数のマスクパターンの近傍において略一致するように、掘り込み１５（図１参照）の掘り込み深さを最適化することを特徴とする。
【００１９】
図６は、掘り込み深さの最適値を決定する手順を説明するフローチャートである。ステップＳ１では、初期化として、露光に必要な照明条件を決定し、管理対象とする複数のマスクパターンを含む位相シフトマスク、又はそのマスクデータを用意する。
【００２０】
ステップＳ２では、マスクパターンのフォーカス依存性を確認するための測定をする。ステップＳ１において位相シフトマスクを用意する場合は、その位相シフトマスクを介した露光による露光実験にて、フォーカス依存性の確認をする。露光実験では、露光により形成されたレジストパターンの計測により、パターン寸法を判断する。
【００２１】
なお、ステップＳ１において位相シフトマスクのマスクデータを用意する場合は、露光シミュレーションにて、フォーカス依存性の確認をする。露光シミュレーションとしては、例えば光学像計算やマスク像の観察を実施する。光学像計算を実施する場合は、光学像からレジストパターンを予測することにより、パターン寸法を判断する。シミュレーションにおいて入力されるデータとしては、例えば、所望とするデザインにおけるパターン寸法、位置関係等が用いられる。マスク像の観察を実施する場合は、例えば、ＡＩＭＳによる観測結果からレジストパターンを予測し、マスクのパターン寸法を判断する。なお、パターン寸法は、露光実験、光学像計算及びマスク像観察の少なくとも一つを実施することで判断すれば良く、これらの組み合わせにより判断することとしても良い。
【００２２】
ステップＳ３では、複数のマスクパターンのうち、少なくとも二つのマスクパターンを選択マスクパターンとして選択する。選択マスクパターンとしては、掘り込みの形成前の露光実験又は露光シミュレーションによる露光結果が所望のパターン寸法を満足するときのフォーカス範囲の重なりが最も少ないマスクパターンを選択する。
【００２３】
例えば、露光実験により図５に示すような測定結果を得たとする。この結果では、マスクパターンは、ＣＤとデフォーカスとの関係が近い４つのグループＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに、大まかに分類される。所望とするパターン寸法は、フォーカスのセンター位置を中央とする所定のフォーカス範囲において満足するものとする。所望とするパターン寸法を満足するときのフォーカス範囲の重なりが最も少ないのは、グループＡに分類されるマスクパターンと、グループＤに分類されるマスクパターンとである。
【００２４】
但し、グループＡは他のグループに比べてグラフのカーブが緩く、フォーカスの変化によるＣＤの変動が比較的少ない。このため、フォーカスのセンター位置がずれていても他のパターンとのマージンが比較的取り易いこととなる。そこで、フォーカスに対してＣＤの変動量が大きく、かつ所望とするパターン寸法を満足するときのフォーカス範囲の重なりが最も少ないグループＢとグループＤとのそれぞれから一つずつを、選択マスクパターンとして選択することとする。
【００２５】
図７及び図８は、選択マスクパターンの例を説明する図である。ここでは、ウェハに微小な矩形のホールを形成するためのマスクパターンを管理対象とする場合を例とする。例えば、図７において円で囲んで示すマスクパターンは、ウェハ上において、周囲のホールに対して孤立されたホールを形成するために、他のパターンから孤立させて形成されている。図８において円で囲んで示すマスクパターンは、ウェハ上において、一方向へ周期的に並列されたホールを形成するために、一方向へ周期性を持たせて形成されている。このように、配置の態様が大きく異なるマスクパターン同士ほど、所望のパターン寸法を満足するときのフォーカス範囲の重なりが少なくなる傾向がある。
【００２６】
ステップＳ１において位相シフトマスクを用意する場合、ステップＳ４では、試験用基板のうち透過部を構成する領域に掘り込みを形成する。ステップＳ５では、選択マスクパターンのフォーカス依存性を確認するための測定をする。ステップＳ６では、現在形成されている掘り込みの掘り込み深さが上限値に到達したか否かを判断する。
【００２７】
図９は、試験用基板２１への掘り込み２２の形成について説明する、試験用マスクの断面模式図である。ここでは、掘り込み２２の掘り込み深さｄを段階的に増加させながらフォーカス依存性の確認のための測定を行う。掘り込み深さｄとは、試験用基板２１の表面のうち遮光膜１２が形成された領域の高さを基準とした場合の深さとする。ステップＳ４における１回の掘り込み量は、掘り込み深さｄの上限値を複数等分したものとする。
【００２８】
初回のステップＳ４で掘り込み２２を形成し、ステップＳ５における測定を終えた段階では、掘り込み深さｄは上限値未満となるため（ステップＳ６、Ｎｏ）、ステップＳ４に戻って２回目の掘り込みを行う。ステップＳ４からステップＳ６までの工程は、掘り込み２２の掘り込み深さｄが上限値に到達するまで繰り返される。なお、掘り込み深さｄの上限値は任意であって、適宜設定可能であるものとする。ステップＳ４における掘り込み２２の形成は、少なくとも選択マスクパターンを含む領域についてされれば良く、試験用基板２１の全体についてされる場合に限られない。
【００２９】
掘り込み２２の掘り込み深さｄが上限値に到達した場合（ステップＳ６、Ｙｅｓ）、掘り込み深さｄの最適値を決定する。掘り込み深さｄを段階的に変化させるごとに得られた測定結果のうち、所望のパターン寸法を満足するときのフォーカス範囲の重なりが最大となるときの掘り込み深さｄが最適値とされる（ステップＳ７）。以上により、掘り込み深さｄの最適値を決定するためのプロセスを終了する。位相シフトマスクは、材料基板である透明基板１１に遮光材料の膜を形成し、パターニングした後、上記手順により決定された最適値を掘り込み深さとする掘り込み１５を形成することにより製造される。
【００３０】
なお、露光シミュレーションを実施する場合も、位相シフトマスクの掘り込み深さを変えるごとの露光結果から、フォーカス範囲の重なりが最大となるときの掘り込み深さを最適値として決定する。そして、掘り込み深さが最適値である掘り込みを備えるマスクデータを作成し、作成されたマスクデータに基づいて位相シフトマスクを製造する。露光シミュレーションにより掘り込み深さの最適値を決定する場合は、掘り込み深さｄの変動量は、最適化のアルゴリズムに応じて設定することとしても良い。このため、掘り込み深さｄの変動量は段階的に変化させる場合に限られない。
【００３１】
本実施の形態では、掘り込みの上限値へ至るまで掘り込み深さを変化させ、フォーカス範囲が最大となる掘り込み深さを採用することとしているが、この場合に限られない。例えば、フォーカス範囲を求めるための任意回数の計測をする中でフォーカス範囲の重なりが最大となるときの掘り込み深さを採用することとしても良い。また、任意回数の計測をする中でフォーカス範囲の重なりが許容条件を満たす場合の掘り込み深さを採用することとしても良い。さらに、掘り込み深さを設定したときの１回の計測をした場合であっても、掘り込みが形成されない場合に比べてフォーカス範囲の重なりが大きくなる場合であれば、かかる掘り込み深さを採用しても良いものとする。本実施の形態は、少なくとも、掘り込みが形成されない場合に比べてフォーカス範囲の重なりが大きくなるような掘り込み深さとする位相シフトマスク、又はそのマスクデータを作成可能であれば良いものとする。
【００３２】
図１０は、掘り込み深さを変化させた場合における、ＣＤとフォーカスとの関係を表すグラフである。白抜き円のプロットは、マスクパターン１によるＣＤとフォーカスとの関係の測定結果を表すものとする。白抜き四角のプロットは、マスクパターン２によるＣＤとフォーカスとの関係を測定した結果を表すものとする。マスクパターン１、マスクパターン２について、破線グラフは、掘り込み無しのときのＣＤとフォーカスの関係を表すものとする。マスクパターン１、マスクパターン２について、実線グラフは、掘り込み深さｄを１０ｎｍとしたときのＣＤとフォーカスとの関係を表すものとする。白抜き円のプロットを付した実線グラフ及び破線グラフの間の一点鎖線グラフは、マスクパターン１について、掘り込み深さｄを５ｎｍとしたときのＣＤとフォーカスとの関係を表すものとする。白抜き四角のプロットを付した実線グラフ及び破線グラフの間の一点鎖線グラフは、マスクパターン２について、掘り込み深さｄを５ｎｍとしたときのＣＤとフォーカスとの関係を表すものとする。
【００３３】
掘り込み無しのとき、マスクパターン１におけるフォーカスのセンター位置が２５ｎｍ、マスクパターン２におけるフォーカスのセンター位置が１４．２９ｎｍであったとする。このとき、マスクパターン１とマスクパターン２とにおける、フォーカスのセンター位置の差は１０．７１ｎｍとなる。
【００３４】
次に、掘り込み深さｄが５ｎｍとなるまで掘り込みを施した場合に、マスクパターン１におけるフォーカスのセンター位置が０ｎｍ、マスクパターン２におけるフォーカスのセンター位置が４ｎｍであったとする。このとき、マスクパターン１とマスクパターン２とにおける、フォーカスのセンター位置の差は４ｎｍとなる。
【００３５】
次に、掘り込み深さｄが１０ｎｍとなるまで掘り込みを施した場合に、マスクパターン１におけるフォーカスのセンター位置が−２５．０ｎｍ、マスクパターン２におけるフォーカスのセンター位置が−６．２５ｎｍであったとする。このとき、マスクパターン１とマスクパターン２とにおける、フォーカスのセンター位置の差は１８．７５ｎｍとなる。
【００３６】
マスクパターン１とマスクパターン２とで所望のパターン寸法を満足するときのフォーカス範囲の重なりが最も大きくなるのは、フォーカスのセンター位置の差が最小となるときである。この結果によると、フォーカスのセンター位置の差が最小となるのは、掘り込み深さｄが５ｎｍとなるときである。掘り込み深さｄが５ｎｍであるとき、マスクパターン１とマスクパターン２とで所望のパターン寸法を満足するときのフォーカス範囲の重なりが最も大きくなる。よって、掘り込み深さｄが５ｎｍである掘り込み１５を位相シフトマスクに形成することにより、マスクパターン１とマスクパターン２とで導波路効果の影響が同程度となるようにフォーカスずれを調整することが可能となる。
【００３７】
複数のマスクパターンのうち、所望のパターン寸法を満足するときのフォーカス範囲の重なりが最も少ないものを選択マスクパターンとして掘り込み深さｄの最適値を求めることにより、複数のマスクパターンの全体について、導波路効果の影響が同程度となるようなフォーカスずれの調整が可能となる。以上により、フォトマスクの構造に起因するフォーカスずれを、複数のマスクパターンに対して低減できるという効果を奏する。複数のマスクパターン全てについて所望のパターン寸法を満足するように、フォーカス範囲を露光装置のフォーカス裕度範囲内に収めることで、全てのマスクパターンを良好なマージンにて解像させることが可能となる。
【００３８】
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。上記の工程を経て作成された位相シフトマスクは、露光装置の光路中に配置される。感光性膜が形成された半導体基板をウェハステージに配置し、位相シフトマスクを介して露光光を照射させる。上記の位相シフトマスクを介した露光により、複数のマスクパターンに対してフォーカスずれを低減可能とし、高解像度かつ忠実にパターンを投影できる。さらには、前述のように露光された感光性膜を現像して感光性膜パターンを形成し、感光性膜パターンをマスクとして半導体基板をエッチング加工することにより、半導体装置を製造することが可能である。なお、本実施の形態で説明する位相シフトマスクの製造方法は、ハーフトーン型の位相シフトマスク以外の位相シフトマスクの製造に応用しても良い。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図１１は、第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法で用いられる位相シフトマスクの断面模式図である。本実施の形態は、透過部１３に透明部材２５が設けられた位相シフトマスクを用いることを特徴とする。透明部材２５は、第１の実施の形態での掘り込み１５（図１参照）に代えて設けられている。第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。透明部材２５は、遮光膜１２同士の間に充填されている。透明部材２５の消衰係数ｋは、以下の式（１）を満たす。
｜ｋ｜＜０．１    （１）
【００４０】
透明部材２５は、式（１）を満足する部材、例えば、透明樹脂部材である。消衰係数ｋは、ゼロに近いほど透過率への影響を少なくできるため好ましい。透明部材２５を設けることにより、位相シフトマスクを介して露光光を照射させる際、導波路効果による露光光の位相ずれ量を、複数のマスクパターンの近傍において相殺させる。これにより、複数のマスクパターンに対してフォーカスずれを低減可能とし、高解像度かつ忠実にパターンを投影することが可能となる。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図１２は、第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法で用いられる位相シフトマスクの断面模式図である。本実施の形態は、透明基板１１のうち透過部１３を構成する領域の屈折率が調整された位相シフトマスクを用いることを特徴とする。第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４２】
図１２の（ａ）に示す位相シフトマスクは、透明基板１１に生じる温度差を利用して、透明基板１１の屈折率が調整される。位相シフトマスクに露光光Ｌを照射させると、マスクパターンの密度に応じて、透明基板１１に温度分布が生じる。マスクパターンが密であるほど、露光光Ｌによって温度が上昇する。透明基板１１は、露光光Ｌによる温度変化に応じて、屈折率が調整される。なお、透明基板１１に温度差を生じさせる手法としては、露光光Ｌの照射によるものに限られず、他の手段による加熱や冷却を利用することとしても良い。
【００４３】
図１２の（ｂ）に示す位相シフトマスクは、露光光Ｌの照射強度に応じた非線形屈折率変化を利用して、屈折率が調整される。位相シフトマスクに露光光Ｌを照射させると、マスクパターンの密度に応じて、露光光Ｌの照射強度分布が透明基板１１に生じる。マスクパターンが密であるほど、露光光Ｌが強く照射される。透明基板１１は、露光光Ｌの照射強度の変化に応じて非線形屈折率変化を生じさせ、屈折率が調整される。
【００４４】
図１２の（ｃ）に示す位相シフトマスクは、電磁場Ｅの印加を利用して、屈折率が調整される。位相シフトマスクに電磁場Ｅを印加させると、マスクパターンの密度に応じて、印加される電界或いは磁界の分布が透明基板１１に生じる。透明基板１１は、印加される電界或いは磁界の変化に応じて、屈折率が調整される。
【００４５】
図１２に示す三つの態様のいずれかを利用して透明基板１１の屈折率を調整することにより、位相シフトマスクを介して露光光を照射させる際、導波路効果による露光光の位相ずれ量を、複数のマスクパターンの近傍において相殺させる。これにより、複数のマスクパターンに対してフォーカスずれを低減可能とし、高解像度かつ忠実にパターンを投影することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１１  透明基板、１２  遮光膜、１３  透過部、１４  遮光部、１５  掘り込み。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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