(57)【要約】【課題】微細なレジストパターンを形成することができる露光方法を提供すること。【解決手段】光透過領域が遮光部Ａ０，Ｂ０，Ｃ０を介して隣接して形成され、隣接した光透過領域を透過するそれぞれの光の位相差がφ≠πとなる位相シフトマスクを用いて、基板上のレジストに第１のフォーカス位置で露光を行う第１の露光ステップと、第１の露光ステップの後、レジストに位相シフトマスクを用いて第１のフォーカス位置と異なる第２のフォーカス位置で露光を行う第２の露光ステップと、を含む。【選択図】図３
2011061039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過領域が遮光パターンを介して隣接して形成され、前記隣接した光透過領域を透過するそれぞれの光の位相差がφ≠πとなる位相シフトマスクを用いて、基板上のレジストに第１のフォーカス位置で露光を行う第１の露光ステップと、
前記第１の露光ステップの後、前記レジストに前記位相シフトマスクを用いて第１のフォーカス位置と異なる第２のフォーカス位置で露光を行う第２の露光ステップと、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記第１の露光ステップでの前記位相シフトマスクと前記基板との相対位置が、前記第２の露光ステップでの前記位相シフトマスクと前記基板との相対位置と同一であることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の露光ステップによりレジストに形成される光学像強度分布が周期を有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項４】
前記第１の露光ステップは、前記基板上に形成されるレジストパターンの位置ずれ量を、前記位相差に応じて決まる較正曲線の傾きで除した値が、前記第１のフォーカス位置となるフォーカス位置で露光を行ない、
前記第２の露光ステップは、前記基板上に形成されるレジストパターンの位置ずれ量を、前記位相差に応じて決まる較正曲線の傾きで除した値が、前記第２フォーカス位置となるフォーカス位置で露光を行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項５】
前記第１のフォーカス位置で露光を行う際または前記第２のフォーカス位置で露光を行う際に、モノポールの光軸外照明を用いて露光を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のリソグラフィプロセスでは、最先端露光装置の解像限界以下の微細パターンを形成する必要がある。特許文献１に記載のレジスト露光方法では、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いて基板上のレジスト層を露光している。マスクとしては、露光波長程度の大きさの透光パターンが露光波長程度の間隔で格子状に配列されたものを使用している。そして、同一レジスト層に対し、合焦点でのメインピークによる第１の露光と、合焦点から光軸に沿って前方又は後方にずれてサイドピークがメインピークと同等又はそれ以上に大きくなる位置での第２の露光とを重ねて行なっている。
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いているので、解像度向上効果が低いという問題があった。また、ホールパターンの形成しかできず、ラインパターンを形成することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３８４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、微細なレジストパターンを形成することができる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、光透過領域が遮光パターンを介して隣接して形成され、前記隣接した光透過領域を透過するそれぞれの光の位相差がφ≠πとなる位相シフトマスクを用いて、基板上のレジストに第１のフォーカス位置で露光を行う第１の露光ステップと、前記第１の露光ステップの後、前記レジストに前記位相シフトマスクを用いて第１のフォーカス位置と異なる第２のフォーカス位置で露光を行う第２の露光ステップと、を含むことを特徴とする露光方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、微細なレジストパターンを形成することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、レベンソン型位相シフトマスクの構成を示す図である。
【図２】図２は、レベンソン型位相シフトマスクの構成とレジストパターンとの関係を示す図である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る露光方法を説明するための図である。
【図４】図４は、３回の露光処理で１／２ピッチパターンの解像を行う場合の露光方法を説明するための図である。
【図５】図５は、光軸外照明を用いた解像位置の移動を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る露光方法を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（実施の形態）
本実施の形態では、位相シフタの位相（位相差）φ≠πをもつレベンソン型位相シフトマスク（Levenson  or  alternating  type  phase  shift  mask）を用いてレジストへの露光を行う。このとき、レベンソン型位相シフトマスクに形成された倍ピッチ（２Ｐ）用のマスクパターンに、異なる焦点で２回露光を行う。例えば、合焦点（ベストフォーカス）に対してプラスデフォーカス露光とマイナスデフォーカス露光との２回露光を行なう。これにより、２回露光する際のマスク同士の位置合わせ精度や半ピッチずらして露光する場合のパターン合わせ精度を必要としないピッチ（Ｐ）のレジストパターンを形成する。換言すると、ｄＺ＝ｄＰ／ａ（ｄＺはデフォーカス量、ｄＰはパターン位置ズレ量、ａは位相シフタの位相に応じて決まる較正曲線の傾き）を調整することによって、ある特定のデフォーカス値でパターンが位相シフタの配置に応じた位置ズレを起こすことを利用してレジストパターンを形成する。
【００１１】
図１は、レベンソン型位相シフトマスクの構成を示す図である。図１では、ライン＆スペースが形成されたレベンソン型位相シフトマスク１のラインパターンを短手方向に沿って切断した場合の断面構成を示している。
【００１２】
レベンソン型位相シフトマスク１は、ガラス基板２とガラス基板２の裏面に形成されたクロムなどの遮光部（遮光パターン）３とを有している。ガラス基板２は、マスクパターンを形成するための基板であり、遮光部３は、マスクパターンを規定する。レベンソン型位相シフトマスク１には、複数のライン＆スペースパターンが形成されており、ラインパターンが遮光部３に対応している。したがって、ポジレジストを用いてリソグラフィ工程を行った場合、遮光部３のマスクパターン形状がウエハなどの基板上に形成されるレジストパターンの形状に対応することとなる。
【００１３】
遮光部３と遮光部３との間の領域（光透過領域）のうち、所定の領域に位相シフタＳが形成されている。位相シフタＳは、レベンソン型位相シフトマスク１を透過する露光光の位相を変化させる領域である。レベンソン型位相シフトマスク１では、光透過領域が遮光部３を介して隣接して形成され、隣接した光透過領域を透過するそれぞれの光の位相差がφ≠πとなるよう、位相シフタＳと位相シフタＳ以外の光透過領域が配置されている。位相シフタＳは、例えばガラス基板２の裏面を所定の深さまで削ることによって形成されている。本実施の形態のレベンソン型位相シフトマスク１は、位相シフタの位相φが、例えばφ＝π／２となるよう位相シフタＳが形成されている。
【００１４】
露光装置にレベンソン型位相シフトマスク１をセットして露光装置が露光光を照射すると、露光光はレベンソン型位相シフトマスク１の表面側に照射される。この露光光は、ガラス基板２を透過する。そして、ラインパターンに対応する遮光部３では、露光光が遮られる。また、遮光部３も位相シフタＳも形成されていない領域（スペースパターン領域５）では、露光光がそのまま透過する。さらに、位相シフタＳでは、露光光の位相がφ＝π／２だけ変化する。そして、位相シフタＳで位相が変化した露光光と、位相が変化することなくスペースパターン領域５を透過した露光光とは、レジストの塗布されたウエハ上に照射される。
【００１５】
本実施の形態では、露光装置内にセットしたレベンソン型位相シフトマスク１を取り替えることなく、レベンソン型位相シフトマスク１を介してウエハ上に２回の露光処理を行う。このとき、１回目の露光処理と２回目の露光処理とで異なるフォーカス値によって露光を行う。具体的には、同一基板上への異なるフォーカス位置での重ね露光処理として、第１のフォーカス位置での露光と、第１のフォーカス位置と異なる第２のフォーカス位置での露光とを行う。これにより、第１のフォーカス位置で露光を行う際のレベンソン型位相シフトマスク１とウエハとの相対位置が、第２のフォーカス位置で露光を行う際のレベンソン型位相シフトマスク１とウエハとの相対位置と同じになる。１回目の露光処理と２回目の露光処理の際には、ウエハ上のレジストに形成される光学像強度分布が所定の周期を有するよう露光する。
【００１６】
これにより、露光処理時の各フォーカス値、位相シフタの位相φおよびマスクパターンに応じたウエハ上の所定位置が露光され、現像処理を行うことによって、ウエハ上にライン＆スペースのレジストパターンが形成される。
【００１７】
図２は、レベンソン型位相シフトマスクの構成とレジストパターンとの関係を示す図である。図２では、レベンソン型位相シフトマスクを用いて形成したレジストパターンのシミュレーション結果（レジストパターン形状）を示している。シミュレーションモデルとしては、例えばキルヒホッフマスクなどを用いる。
【００１８】
図２では、レベンソン型位相シフトマスク１内のマスクパターンを上面側から見た図と、このマスクパターンを用いて露光及び現像処理を行った場合に形成されるレジストパターンの上面図とを示している。なお、図２では、実際のマスクパターンの寸法を示しておらず、マスクパターンの１／４倍の寸法（マスクパターンを用いて形成されるレジストパターンの寸法）を示している。また、以下では、上面図であってもパターンにハッチングを付している場合がある。
【００１９】
レベンソン型位相シフトマスク１には、遮光部３であるマスクパターンＸ０，Ｘ０が形成されている。そして、マスクパターンＸ０とマスクパターンＸ０との間に、位相シフタＳが形成されている。
【００２０】
レベンソン型位相シフトマスク１を用いた露光処理の露光条件としては、例えばＮＡ＝１．３５、照明形状を輪帯照明、コヒーレンスを０．３、偏光の種類をＳ偏光とする。レベンソン型位相シフトマスク１のマスクパターンとしては、形成されるレジストパターンＲ１の形状が、パターンピッチ＝９０ｎｍ、ライン幅＝２２．５ｎｍ、パターン間幅＝６７．５ｎｍであり、位相シフタＳの位相が９０度となるマスクパターンを用いる。また、露光装置としては、例えばＡｒＦ液浸露光装置を用いる。
【００２１】
つぎに、レベンソン型位相シフトマスク１に本実施の形態のレジストパターン露光方法を適用した場合の露光処理について説明する。図３は、本実施の形態に係る露光方法を説明するための図である。図３では、レベンソン型位相シフトマスク１、ウエハ上への露光位置、ウエハ上に形成されるレジストパターンを上面側から見た図を示している。なお、以下ではレジストとしてポジレジストを用いる場合について説明する。また、位相シフタＳの一例としてφ＝π／２の位相シフタＳを用いる場合について説明する。
【００２２】
レベンソン型位相シフトマスク１には、ラインパターンであるマスクパターンＡ０，Ｂ０，Ｃ０などが形成されている。また、レベンソン型位相シフトマスク１には、マスクパターンＢ０とマスクパターンＣ０との間にφ＝π／２の位相シフタＳが形成され、マスクパターンＡ０と図示しない他のマスクパターンとの間にφ＝π／２の位相シフタＳが形成されている。さらに、マスクパターンＡ０とマスクパターンＢ０の間は、スペースパターンである。
【００２３】
マスクパターンＡ０，Ｂ０，Ｃ０は、それぞれライン幅がＰ／２のラインパターンであり、位相シフタＳは、寸法幅が３Ｐ／２である。したがって、マスクパターンＣ０と位相シフタＳとの合計幅は２Ｐである。同様に、マスクパターンＡ０と位相シフタＳとの合計幅やマスクパターンＢ０と位相シフタＳとの合計幅は２Ｐである。換言すると、レベンソン型位相シフトマスク１には、ライン幅と位相シフタＳの寸法幅との比が１：３のマスクパターンが形成されている。また、マスクパターン間の領域のうち、位相シフタＳが形成されていないスペースパターン領域（マスクパターンＡ０とマスクパターンＢ０の間）の寸法は３Ｐ／２である。したがって、レベンソン型位相シフトマスク１には、ライン幅がＰ／２でピッチ（２Ｐ）であるパターンを４倍に拡大したマスクパターンが形成されている。
【００２４】
本実施の形態では、１回目の露光処理（Ｓ１）として、所定のプラスデフォーカス値（例えば＋０．０４μｍ）でレベンソン型位相シフトマスク１を介した露光を行う。１回目の露光処理には露光ドーズ量Ｄ／２を用いる。露光ドーズ量Ｄが、露光処理の基準となる露光量である。露光処理に用いるレジストとしては、露光ドーズ量Ｄで露光された箇所にはレジストパターンが残らず、露光ドーズ量Ｄ／２で露光された箇所はレジストパターンが残るようなレジストを用いる。具体的には、レジストは、露光ドーズ量Ｄ／２では露光部が有機アルカリ現像液ＴＭＡＨなどで溶解されず、露光ドーズ量Ｄでは露光部が溶解されてスペースパターンを形成するように調整されている。
【００２５】
プラスデフォーカス値で露光することによって、マスクパターンＡ０〜Ｃ０は、それぞれ隣接する位相シフタＳとは反対側（位相シフタＳの外側）に位置ずれを起こした状態で露光される。具体的には、マスクパターンＡ０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／２だけ右側へずれた露光位置Ａ１に露光される。また、マスクパターンＢ０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／２だけ左側へずれた露光位置Ｂ１に露光され、マスクパターンＣ０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／２だけ右側へずれた露光位置Ｃ１に露光される。これにより、１回目の露光処理では、露光位置Ａ１〜Ｃ１の露光ドーズ量が０となり、露光位置Ａ１〜Ｃ１以外の位置の露光ドーズ量がＤ／２となる。
【００２６】
この後、２回目の露光処理（Ｓ２）として、所定のマイナスデフォーカス値（例えば−０．０４μｍ）でレベンソン型位相シフトマスク１を介した露光を行う。２回目の露光処理にも、１回目の露光処理と同様に露光ドーズ量Ｄ／２を用いる。
【００２７】
マイナスデフォーカス値で露光することによって、マスクパターンＡ０〜Ｃ０は、それぞれ隣接する位相シフタＳ側（位相シフタＳの内側）に位置ずれを起こした状態で露光される。具体的には、マスクパターンＡ０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／２だけ左側へずれた露光位置Ａ２に露光される。また、マスクパターンＢ０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／２だけ右側へずれた露光位置Ｂ１に露光され、マスクパターンＣ０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／２だけ左側へずれた露光位置Ｃ２に露光される。これにより、２回目の露光処理では、露光位置Ａ２〜Ｃ２の露光ドーズ量が０となり、露光位置Ａ２〜Ｃ２以外の位置の露光ドーズ量がＤ／２となる。
【００２８】
１回目と２回目の露光処理によって、露光位置Ａ１〜Ｃ１，Ａ２〜Ｃ２の露光ドーズ量は、それぞれＤ／２となり、露光位置Ａ１〜Ｃ１，Ａ２〜Ｃ２以外の位置の露光ドーズ量がＤとなる。
【００２９】
この後、必要な場合は露光後加熱処理を行い、更に現像処理を行うことによって、露光位置Ａ１〜Ｃ１，Ａ２〜Ｃ２にそれぞれレジストパターンがパターニングされる（Ｓ３）。図３では、露光位置Ａ２、露光位置Ａ１、露光位置Ｂ１、露光位置Ｂ２、露光位置Ｃ２、露光位置Ｃ１に、それぞれレジストパターンＲａ２、レジストパターンＲａ１、レジストパターンＲｂ１、レジストパターンＲｂ２、レジストパターンＲｃ２、レジストパターンＲｃ１が形成される場合を示している。
【００３０】
これにより、ウエハ上換算でライン幅がＰ／２でピッチ２Ｐであるマスクパターンを、ライン幅がＰ／２でピッチＰであるレジストパターンとしてウエハ上に転写することが可能となる。換言すると、ウエハ上換算でライン幅がＰ／２でスペースパターン幅が３Ｐ／２であるマスクパターンを、ライン幅がＰ／２でスペースパターン幅がＰ／２であるレジストパターンとしてウエハ上に転写することが可能となる。したがって、マスクパターンのピッチとレジストパターンのピッチとの比であるピッチパターン解像として、１／２ピッチパターン解像を実現することが可能となる。また、スペースパターン幅とライン幅との比であるデューティ比を、３倍に変更することが可能となる。
【００３１】
なお、図３では、ピッチＰのレジストパターンを形成する場合について説明したが、３回以上のデフォーカス露光を行うことによってピッチパターンを小さくすることが可能となる。例えば、１／２ピッチパターン以下の解像が必要な場合には、３回以上のデフォーカス露光を行うとともに、各露光時の露光量を調整する。このとき、同一デフォーカス位置で複数回の露光を行わないようにする。
【００３２】
図４は、３回の露光処理で１／２ピッチパターンの解像を行う場合の露光方法を説明するための図である。図４では、レベンソン型位相シフトマスク１、ウエハ上への露光位置、ウエハ上に形成されるレジストパターンを上面側から見た図を示している。なお、図４で説明する処理のうち、図３で説明した処理と同様の処理については、その説明を省略する。
【００３３】
ここでのレベンソン型位相シフトマスク１には、ラインパターンであるマスクパターンＡ１０，Ｂ１０，Ｃ１０などが形成されている。また、レベンソン型位相シフトマスク１には、マスクパターンＢ１０とマスクパターンＣ１０との間にφ＝π／２の位相シフタＳが形成され、マスクパターンＡ１０と他のマスクパターンとの間にφ＝π／２の位相シフタＳが形成されている。さらに、マスクパターンＡ１０とマスクパターンＢ１０の間は、スペースパターンである。
【００３４】
マスクパターンＡ１０，Ｂ１０，Ｃ１０は、それぞれライン幅がＰ／４のラインパターンであり、位相シフタＳは、寸法幅が３Ｐ／４である。したがって、マスクパターンＣ１０と位相シフタＳとの合計幅はＰである。同様に、マスクパターンＡ１０と位相シフタＳとの合計幅やマスクパターンＢ１０と位相シフタＳとの合計幅はＰである。換言すると、レベンソン型位相シフトマスク１には、ライン幅と位相シフタＳの寸法幅との比が１：３のマスクパターンが形成されている。したがって、レベンソン型位相シフトマスク１には、ライン幅がＰ／４でピッチＰであるパターンを４倍に拡大したマスクパターンが形成されている。
【００３５】
なお、マスクパターン間の領域のうち、位相シフタＳが形成されていないスペースパターン領域（マスクパターンＡ１０とマスクパターンＢ１０の間）の寸法は７Ｐ／４である。したがって、スペースパターン領域を基準にすると、レベンソン型位相シフトマスク１には、ライン幅がＰ／４でピッチＰであるパターンを４倍に拡大したマスクパターンが形成されていることになる。
【００３６】
本実施の形態では、１回目の露光処理（Ｓ１１）として、所定のプラスデフォーカス値（例えば＋ｄＺμｍ）でレベンソン型位相シフトマスク１を介した露光を行う。１回目の露光処理には露光ドーズ量Ｄ／３を用いる。露光ドーズ量Ｄが、露光処理の基準となる露光量である。露光処理に用いるレジストとしては、露光ドーズ量Ｄで露光された箇所にはレジストパターンが残らず、露光ドーズ量２Ｄ／３で露光された箇所はレジストパターンが残るようなレジストを用いる。
【００３７】
＋ｄＺμｍのデフォーカス値で露光することによって、マスクパターンＡ０〜Ｃ０は、それぞれ隣接する位相シフタＳとは反対側（位相シフタＳの外側）に位置ずれを起こした状態で露光される。具体的には、マスクパターンＡ１０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／４だけ右側へずれた露光位置Ａ１１に露光される。また、マスクパターンＢ１０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／４だけ左側へずれた露光位置Ｂ１１に露光され、マスクパターンＣ１０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／４だけ右側へずれた露光位置Ｃ１１に露光される。これにより、１回目の露光処理では、露光位置Ａ１１〜Ｃ１１の露光ドーズ量が０となり、露光位置Ａ１１〜Ｃ１１以外の位置の露光ドーズ量がＤ／３となる。
【００３８】
この後、２回目の露光処理（Ｓ１２）として、所定のマイナスデフォーカス値（例えば−ｄＺμｍ）でレベンソン型位相シフトマスク１を介した露光を行う。２回目の露光処理にも、１回目の露光処理と同様に露光ドーズ量Ｄ／３を用いる。
【００３９】
−ｄＺμｍのデフォーカス値で露光することによって、マスクパターンＡ１０〜Ｃ１０は、それぞれ隣接する位相シフタＳ側（位相シフタＳの内側）に位置ずれを起こした状態で露光される。具体的には、マスクパターンＡ１０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／４だけ左側へずれた露光位置Ａ１２に露光される。また、マスクパターンＢ１０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／４だけ右側へずれた露光位置Ｂ１２に露光され、マスクパターンＣ１０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、Ｐ／４だけ左側へずれた露光位置Ｃ１２に露光される。これにより、２回目の露光処理では、露光位置Ａ１２〜Ｃ１２の露光ドーズ量が０となり、露光位置Ａ１２〜Ｃ１２以外の位置の露光ドーズ量がＤ／２となる。
【００４０】
さらに、３回目の露光処理（Ｓ１３）として、所定のプラスデフォーカス値（例えば＋３ｄＺμｍ）（第２のプラスデフォーカス値または第２のマイナスデフォーカス値）でレベンソン型位相シフトマスク１を介した露光を行う。３回目の露光処理にも、１回目の露光処理と同様に露光ドーズ量Ｄ／３を用いる。
【００４１】
＋３ｄＺμｍのデフォーカス値で露光することによって、マスクパターンＡ１０〜Ｃ１０は、それぞれ隣接する位相シフタＳとは反対側（位相シフタＳの外側）に位置ずれを起こした状態で露光される。具体的には、マスクパターンＡ１０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、３Ｐ／４だけ右側へずれた露光位置Ａ１３に露光される。また、マスクパターンＢ１０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、３Ｐ／４だけ左側へずれた露光位置Ｂ１３に露光され、マスクパターンＣ１０は、基準デフォーカス値で露光した場合と比べて、３Ｐ／４だけ右側へずれた露光位置Ｃ１３に露光される。換言すると、３回目の露光処理では、露光位置Ａ１３〜Ｃ１３の露光ドーズ量が０となり、露光位置Ａ１３〜Ｃ１３以外の位置の露光ドーズ量がＤ／３となる。
【００４２】
１回目〜３回目の露光処理によって、露光位置Ａ１〜Ｃ１，Ａ２〜Ｃ２，Ａ３〜Ｃ３の露光ドーズ量は、それぞれ２Ｄ／３となり、露光位置Ａ１〜Ｃ１，Ａ２〜Ｃ２，Ａ３〜Ｃ３以外の位置の露光ドーズ量がＤとなる。
【００４３】
この後、必要な場合は露光後加熱処理を行い、更に現像処理を行うことによって、露光位置Ａ１１〜Ｃ１１，Ａ１２〜Ｃ１２，Ａ１３〜Ｃ１３にそれぞれレジストパターンがパターニングされる（Ｓ１４）。これにより、露光位置Ａ１２、露光位置Ａ１１、露光位置Ａ１３に、それぞれレジストパターンＲａ１２、レジストパターンＲａ１１、レジストパターンＲａ１３が形成される。また、露光位置Ｂ１３、露光位置Ｂ１１、露光位置Ｂ１２にそれぞれレジストパターンＲｂ１３、レジストパターンＲｂ１１、レジストパターンＲｂ１２が形成される。また、露光位置Ｃ１２、露光位置Ｃ１１、露光位置Ｃ１３に、それぞれレジストパターンＲｃ１２、レジストパターンＲｃ１１、レジストパターンＲｃ１３が形成される。
【００４４】
これにより、ウエハ上換算でライン幅がＰ／４でピッチ２Ｐであるマスクパターンを、ライン幅がＰ／４でピッチＰであるレジストパターン（１／２ピッチパターン解像）として、ウエハ上に転写することが可能となる。このように、位相シフタＳの位相がφ≠πの場合、デフォーカス量に応じてパターン解像位置を移動させることが可能となる。
【００４５】
ところで、光軸外照明としてモノポール照明を用いると、レジスト上の解像位置（レジストパターンの形成位置）をずらすことが可能となる。図５は、光軸外照明を用いた解像位置の移動を説明するための図である。光軸外照明としてモノポール照明１２を用いる場合、光軸１３外に穴の開けられたアパーチャ１１を介してマスクへの露光光照射が行われる。モノポール照明１２を用いて露光すると、プラスデフォーカス面２１では、ベストフォーカス面２２で露光した場合と比べてレジストパターンが右側にずれる。また、マイナスデフォーカス面２３では、ベストフォーカス面２２で露光した場合と比べてレジストパターンが左側にずれる。
【００４６】
図５の（ａ）や（ｂ）に示すように、ベストフォーカス面２２で露光することによってレジストパターン３１Ｐ，３２Ｐが形成される。図５の（ａ）に示すように、プラスデフォーカス面２１で露光すると、ベストフォーカス面２２で露光した場合よりも右側の位置にレジストパターン３１Ｑ，３２Ｑが形成される。また、図５の（ｂ）に示すように、マイナスデフォーカス面２３で露光すると、ベストフォーカス面２２で露光した場合よりも左側の位置にレジストパターン３１Ｒ，３２Ｒが形成される。
【００４７】
ここで、図３で説明した露光方法に光軸外照明を適用した場合について説明する。例えば、１回目の露光処理をプラスデフォーカス面２１で露光することによって、露光位置Ａ１〜Ｃ１を図３の場合よりも右側にＰ／８だけずらす。さらに、２回目の露光処理をマイナスデフォーカス面２３で露光することによって、露光位置Ａ２〜Ｃ２を図３の場合よりも左側にＰ／８だけずらす。これにより、露光位置Ｂ１に対応するレジストパターンＲｂ１と露光位置Ｂ２に対応するレジストパターンＲｂ２との間のスペースをＰ／４とすることができる。
【００４８】
また、レベンソン型位相シフトマスク１のピッチが２Ｐであり、マスクパターンＡ０〜Ｃ０のライン幅がＰ／２以下（例えばＰ／４）である場合、光軸外照明でレジストパターンの形成位置を移動させても、レジストパターンＲｂ１とレジストパターンＲｂ２とが衝突すること無くスペース間隔を狭くすることが可能となる。
【００４９】
なお、図４で説明した露光方法に光軸外照明を適用してもよい。例えば、ウエハ上のレジストパターンのピッチがＰで、位置ずれ量であるｄＰがｄＰ＜Ｐ／２になるような場合、等間隔のレジストパターン解像（ハーフピッチＰ／２の等間隔Ｌ／Ｓパターン）が解像できなくなる。このような場合、モノポール照明などの光軸外照明による２光束干渉を利用することで、ｄＰ≧Ｐ／２に調整することが可能となる。このように、図３や図４で説明したデフォーカス露光に光軸外照明を適用することによって、パターンピッチやデューティ比を容易に調整することが可能となる。
【００５０】
図３や図４で説明したデフォーカス露光を用いた露光処理は、例えばウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。具体的には、ウエハにプラスデフォーカスとマイナスデフォーカスとを用いた複数回の露光を行ない、その後ウエハを現像してウエハ上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとして下層側の膜をエッチングする。これにより、実パターンをウエハ上に形成する。半導体装置（例えばＣＭＯＳデバイスなどの半導体デバイス）を製造する際には、上述したデフォーカス露光、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００５１】
なお、本実施の形態では、位相シフタの位相がφ＝π／２である場合について説明したが、位相シフタの位相は、φ≠πであれば何れの値であってもよい。また、本実施の形態では、デフォーカスを用いた露光によってレジストパターンのピッチパターン解像やデューティ比を調整する場合について説明したが、デフォーカスを用いた露光によってレジストパターンの形成位置やスペースパターンの位置を調整してもよい。また、レジスト上の解像位置は、デフォーカス値、位相シフタの位相によって決まるので、露光光を解像させたい位置に応じてデフォーカス値や位相シフタの位相を設定すればよい。
【００５２】
また、本実施の形態では、２回の露光処理、３回の露光処理の際に、それぞれ１回分の露光ドーズ量をＤ／２、Ｄ／３としたが、これらの露光ドーズ量は、レジスト材料、プロセス、照明条件、マスクに応じて、それぞれ１回分の各露光ドーズ量の配分を変更することがある。
【００５３】
また、本実施の形態では、露光装置内にセットしたレベンソン型位相シフトマスク１を取り替えることなく、ウエハ上に２回または３回の露光処理を行う場合について説明したが、１回目の露光処理の際に露光装置内にセットしたレベンソン型位相シフトマスク１を取り替えた後（再セットした後）、２回目の露光処理を行ってもよい。また、２回目の露光処理の際に露光装置内にセットしたレベンソン型位相シフトマスク１を取り替えた後、３回目の露光処理を行ってもよい。
【００５４】
このような実施の形態によれば、デフォーカスによる転写位置のずれを用いてレジストパターンを形成しているので、露光時の合わせ精度が不要となり、これにより、微細なレジストパターンを低プロセスコストで形成することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１  レベンソン型位相シフトマスク、１２  モノポール照明、２１  プラスデフォーカス面、２３  マイナスデフォーカス面、Ａ０〜Ｃ０，Ａ１０〜Ｃ１０  マスクパターン、Ａ１，Ａ２，Ａ１１〜Ａ１３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ１１〜Ｂ１３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１〜Ｃ１３  露光位置、Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ１１〜Ｒａ１３，Ｒｂ１，Ｒｂ２，Ｒｂ１１〜Ｒｂ１３，Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ１１〜Ｒｃ１３  レジストパターン。
【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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