(57)【要約】【課題】マスクパターン全体をベストフォーカス位置において露光可能な反射型露光マスクおよびパターン形成方法を提供する。【解決手段】反射型露光マスクは、基板と、前記基板上に設けられた反射層と、前記反射層の表面上に設けられた光吸収層と、を備える。前記光吸収層は、前記反射層の前記表面に沿った第１方向に延在する第１吸収体と、前記表面に沿った第２方向であって前記第１方向と交差する第２方向に延在する第２吸収体と、を含む。前記第２吸収体の前記表面に垂直な第３方向の厚さは、前記第１吸収体の前記第３方向の厚さよりも薄い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ上に感光膜を形成し、
反射型露光マスクに照射された露光光の反射光を集光することにより、前記感光膜上に所定のパターンを結像させ、
前記感光膜に前記パターンを転写するパターン形成方法であって、
前記ウェーハは、前記感光膜の表面に形成された段差を挟んで隣接する第１領域と第２領域とを有し、
前記反射型露光マスクは、前記露光光を反射する反射層と、前記反射層の表面上に設けられ前記露光光を吸収する光吸収層と、を含み、
前記光吸収層は、前記反射層の前記表面に沿った第１方向に延在し、前記第１領域に第１像を結像させる第１光吸収部と、前記第１方向に延在し、前記第２領域に第２像を結像させる第２光吸収部と、を含み、
前記第１光吸収部の前記反射層の前記表面に垂直な方向の厚さは、前記第２光吸収部の前記表面に垂直な方向の厚さよりも薄いパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１光吸収部の厚さと、前記第２光吸収部の厚さの差は、前記段差の高さに依存する請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１像および前記第２像は、前記感光膜に対するそれぞれのベストフォーカス位置において結像される請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記光吸収層は、前記第１領域と前記第２領域との間に位置し、前記段差を含む第３領域に第３像を結像させる第３光吸収部をさらに含み、
前記第３像は、前記感光膜の前記第３領域以外の表面に垂直な方向のフォーカス位置が前記第１領域から前記第２領域に向かう方向に徐々に変化する集光条件において結像される請求項１〜３のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に設けられた反射層と、
前記反射層の表面上に設けられた光吸収層と、
を備え、
前記光吸収層は、前記反射層の前記表面に沿った第１方向に延在する第１吸収体と、前記表面に沿った第２方向であって前記第１方向と交差する第２方向に延在し、前記表面に垂直な第３方向の厚さが前記第１吸収体の前記第３方向の厚さよりも薄い第２吸収体と、を含む反射型露光マスク。
【請求項６】
前記光吸収層は、前記反射層の前記表面に沿った方向に一定の周期で繰り返し配置された光吸収部を含み、
前記光吸収部は、前記第１吸収体と、前記第１吸収体に近接して設けられ、前記第１方向に延在する第３吸収体と、をそれぞれ含み、
前記第３吸収体の前記第３方向の厚さは、前記第１吸収体の前記第３方向の厚さよりも薄い請求項５記載の反射型露光マスク。
【請求項７】
前記光吸収部は、前記第１吸収体と前記第３吸収体との間に配置された第４吸収体をさらに含み、
前記第４吸収体は、前記第１吸収体に近接する第１端部と、前記第３吸収体に近接する第２端部と、を含み、
前記第４吸収体の前記第３方向の厚さは、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向において徐々に薄くなる請求項６記載の反射型露光マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、反射型露光マスクおよびパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体記憶装置の高集積化に伴い、ＥＵＶ光（Extreme Ultraviolet light）を用いたＥＵＶ露光が注目されている。ＥＵＶ露光では、ウェーハ上に設けられた感光膜に高度に微細化されたパターンを結像することが可能である。しかしながら、３次元配置されたメモリセルを含む記憶装置などの製造過程に用いる場合には、大きな段差を有する感光膜に対して均一にフォーカシングできる技術が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２８７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、マスクパターン全体をベストフォーカス位置において露光可能な反射型露光マスクおよびそれを用いたパターン形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る反射型露光マスクは、基板と、前記基板上に設けられた反射層と、前記反射層の表面上に設けられた光吸収層と、を備える。前記光吸収層は、前記反射層の前記表面に沿った第１方向に延在する第１吸収体と、前記表面に沿った第２方向であって前記第１方向と交差する第２方向に延在する第２吸収体と、を含む。前記第２吸収体の前記表面に垂直な第３方向の厚さは、前記第１吸収体の前記第３方向の厚さよりも薄い。
【０００６】
実施形態に係るパターン形成方法は、ウェーハ上に感光膜を形成し、反射型露光マスクに照射された露光光の反射光を集光することにより、前記感光膜上に所定のパターンを結像させ、前記感光膜に前記パターンを転写する。前記ウェーハは、前記感光膜の表面に形成された段差を挟んで隣接する第１領域と第２領域とを有し、前記反射型露光マスクは、前記露光光を反射する反射層と、前記反射層の表面上に設けられ前記露光光を吸収する光吸収層と、を含む。前記光吸収層は、前記反射層の前記表面に沿った第１方向に延在し、前記第１領域に第１像を結像させる第１光吸収部と、前記第１方向に延在し、前記第２領域に第２像を結像させる第２光吸収部と、を含み、前記第１光吸収部の前記反射層の前記表面に垂直な方向の厚さは、前記第２光吸収部の前記表面に垂直な方向の厚さよりも薄い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る反射型露光マスクを模式的に示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る反射型露光マスクに対する露光光の入射方向を模式的に示す斜視図である。
【図３】実施形態に係る反射型露光マスクを用いて感光膜に転写されたパターンを示すＳＥＭ像（Scanning Electron Micoroscope Image）である。
【図４】実施形態に係る反射型露光マスクの第１の特性を示すグラフである。
【図５】実施形態に係る反射型露光マスクの第２の特性を示すグラフである。
【図６】実施形態に係る反射型露光マスクの第３の特性を示すグラフである。
【図７】実施形態に係る反射型露光マスクの第４の特性を示すグラフである。
【図８】実施形態に係る半導体ウェーハの模式断面図である。
【図９】実施形態に係る反射型露光マスクの第５の特性を示すグラフである。
【図１０】実施形態の変形例に係る反射型露光マスクを示す模式断面図である。
【図１１】実施形態の別の変形例に係る反射型露光マスクを示す模式図である。
【図１２】実施形態に係るパターン形成方法を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態に係るパターン形成方法を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００９】
さらに、各図中に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて各部分の配置および構成を説明する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、相互に直交し、それぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を表す。また、Ｚ方向を上方、その反対方向を下方として説明する場合がある。
【００１０】
図１は、実施形態に係る反射型露光マスク１を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、反射型露光マスク１は、基板５と、反射層１０と、光吸収層２０と、を含む。
【００１１】
基板５は、例えば、ガラス基板である。反射層１０は、基板５の上に積層された複数の膜を含む積層構造を有する。反射層１０は、例えば、複数のシリコン膜１３と、複数のモリブデン膜１５と含み、シリコン膜１３とモリブデン膜１５は、Ｚ方向に交互に積層される。
【００１２】
光吸収層２０は、反射層１０の上に設けられる。光吸収層２０は、例えば、酸化タンタル（ＴａＯ）を材料として形成され、吸収体２３と吸収体２５とを含む。吸収体２３は、反射層１０の表面に沿ってＹ方向に延びる。吸収体２５は、反射層１０の表面に沿ってＸ方向に延びる。吸収体２３のＺ方向の厚さＨ１は、吸収体２５のＺ方向の厚さＨ２よりも厚い。
【００１３】
図２（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係る反射型露光マスクにおける露光光ＥＬの入射方向を模式的に示す斜視図である。ＥＵＶ露光では、反射型露光マスクの光吸収層２０が設けられた表面（第１面：図１参照）にＥＵＶ光を照射し、感光膜が形成されたウェーハ表面にその反射光を集光する。光吸収層２０は、ＥＵＶ光を吸収し、第１面上方から見た光吸収層２０の形状を反映したマスクパターンが感光膜上に結像される。
【００１４】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、露光光ＥＬは、反射型露光マスクの斜め上方から照射される。露光光ＥＬは、平行光であり、例えば、５度〜１０度の範囲の入射角をもって反射型露光マスクの表面に照射される。この例では、露光光ＥＬは、Ｘ−Ｚ平面に沿った方向に伝播する。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、露光光ＥＬは、上方から見て、Ｙ方向に延びる吸収体２３に対して直交する方向に入射される。また、図２（ｂ）に示すように、露光光ＥＬは、上方から見て、Ｘ方向に延びる吸収体２７に平行な方向に入射される。すなわち図２においてＸ方向に入射される。
【００１６】
図３（ａ）〜（ｃ）は、感光膜ＬＳＦのＳＥＭ像を示している。感光膜ＬＳＦには、反射型露光マスクの反射層１０の上に設けられた複数の吸収体２３に由来するライン＆スペースパターンが、ＥＵＶ露光を用いて転写されている。
【００１７】
図３（ａ）〜（ｃ）に対応するＥＵＶ露光では、露光光ＥＬは、反射型露光マスクに対し、第１面の上方から見て吸収体２３に直交する方向に照射され、反射型露光マスクにおいて反射された露光光ＥＬの感光膜ＬＳＦに対するフォーカス位置がそれぞれ異なるように露光されている。ここで、フォーカス位置は、ウェーハ表面に対して垂直な方向における相対的なレベルを意味する。例えば、本願においては、ウェーハからの距離を意味する。例えば、フォーカス位置がマイナス側とは、ウェーハ表面により近づいた位置を意味し、プラス側とは、ウェーハ表面からより離れた位置を意味する。
【００１８】
例えば、図３（ｂ）に示す例では、図３（ａ）および（ｃ）に比べて感光膜ＬＳＦのライン幅の乱れが少なく、Ｘ方向の平均ライン幅が最も広い。例えば、感光膜ＬＳＦの平均ライン幅が最も広く転写されるフォーカス位置をベストフォーカス位置とすれば、図３（ａ）に示す例では、ベストフォーカス位置よりもマイナス側のフォーカス位置で結像されている。また、図３（ｃ）に示す例では、ベストフォーカス位置よりもプラス側のフォーカス位置で結像されている。
【００１９】
図４は、フォーカス位置に対する感光膜ＬＳＦの平均ライン幅の変化を示したグラフである。図４中に示すグラフＥＬＡは、露光光ＥＬを吸収体２３の延在方向に対して直交する方向に照射した場合（図２（ａ）参照）の特性を示し、グラフＥＬＢは、露光光ＥＬを吸収体２５の延在方向に対して平行に照射した場合（図２（ｂ）参照）の特性を示している。なお、吸収体２３および２５の厚さは同じとする。
【００２０】
図４に示すように、グラフＥＬＡにおける平均ライン幅が最大となるベストフォーカス位置は、グラフＥＬＢにおける平均ライン幅が最大となるベストフォーカス位置とは異なる。すなわち、露光光ＥＬの入射方向に対して吸収体の延在方向が異なれば、それぞれの吸収体のベストフォーカス位置は、異なるレベルにある。例えば、図４中に示すベストフォーカス位置のレベル差は、約７０ナノメートル（ｎｍ）である。このような違いは、吸収体２３の厚さに起因した露光光ＥＬのシャドウイングにより生ずるものと考えられ、異なる方向に延びる複数の吸収体を含む光吸収層２０のマスクパターンを、共通のレベルにおいてベストフォーカスとなる条件で結像させることはできないことを意味する。
【００２１】
言い換えれば、反射層１０の上に異なる方向に延びる複数の吸収体が設けられた場合、その全てに対してベストフォーカス位置となるレベルは存在しないことになる。そこで、本実施形態に係る反射型露光マスク１では、Ｙ方向に延びる吸収体２３の厚さＨ１と、Ｘ方向に延びる吸収体２５の厚さＨ２と、が異なるように設けられる。つまり、異なる方向に延びる複数の吸収体の厚さ（すなわちそれに由来するシャドウイングレベル）が異なるようにあらかじめ吸収体を形成する。これにより、吸収体２３に対するベストフォーカス位置と、吸収体２５に対するベストフォーカス位置と、の差をキャンセルし、マスクパターン全体をベストフォーカス位置において感光膜ＬＳＦへ転写することが可能となる。すなわち、吸収体２３および２５を含むマスクパターン全体をベストフォーカス位置において結像することが可能となる。
【００２２】
図５（ａ）および（ｂ）は、Ｙ方向に延びる吸収体２３の厚さを変化させた場合の反射光の変化を示す模式図である。図５（ａ）は、反射型露光マスクの構造を模式的に示す斜視図である。図５（ｂ）は、反射光の特性を示す模式図である。
【００２３】
図５（ａ）に示すように、Ｙ方向に延びる吸収体２３ａおよび吸収体２３ｂが反射層１０の上に設けられる。吸収体２３ａは、Ｚ方向の厚さＨ１を有し、吸収体２３ｂは、Ｚ方向の厚さＨ２を有する。吸収体２３ａは、吸収体２３ｂよりも薄く設けられる（Ｈ２＜Ｈ１）。
【００２４】
図５（ｂ）は、吸収体２３ａが設けられた領域、および、吸収体２３ｂが設けられた領域において反射される露光光ＥＬの特性を示している。図５（ｂ）に示すように、反射さえた露光光ＥＬは、０次光、−１次光および１次光を含む。露光光ＥＬの−１次光もしくは１次光と０次光との位相差を比べると、厚さＨ１を有する吸収体２３ａが設けられた領域で反射された露光光ＥＬの位相差の方が、厚さＨ２を有する吸収体２３ｂが設けられた領域で反射された露光光ＥＬの位相差よりも大きくなる。
【００２５】
図６は、感光膜上に結像されるパターンの吸収体２３ａおよび２３ｂのそれぞれに対応する部分の光強度をフォーカス位置に対して示したグラフである。横軸は、フォーカス位置であり、縦軸は、光強度である。横軸は、プラス側（図中の右方向）にシフトするほどウェーハからより離間した位置を表す。
【００２６】
図６中において、光強度が最小となるフォーカス位置が、それぞれのベストフォーカス位置である。このような光強度の変化は、二光束干渉により結像されるパターンの位置（ベストフォーカス位置）が、０次光と、−１次光もしくは１次光と、の間の位相差に依存して変化するために生じる。
【００２７】
図６に示すように、厚さＨ１の吸収体２３ａが設けられた部分において反射される露光光ＥＬのベストフォーカス位置ＢＦ１は、厚さＨ２の吸収体２３ｂが設けられた部分において反射される露光光ＥＬのベストフォーカス位置ＢＦ２よりもマイナス側に位置する。
【００２８】
図７は、反射型露光マスクにより反射された露光光ＥＬのベストフォーカス位置を吸収体の厚さに対して示している。  
図７中に示すグラフＥＬＡは、吸収体の延在方向と直交する方向に露光光ＥＬを照射した場合（図２（ａ）参照）のベストフォーカス位置の変化を示し、グラフＥＬＢは、吸収体の延在方向に平行な方向に露光光ＥＬを照射した場合（図２（ｂ）参照）のベストフォーカス位置の変化を示している。
【００２９】
図７に示すように、グラフＥＬＡおよびＥＬＢの双方において、吸収体が厚くなるにしたがって、ベストフォーカス位置がマイナス側にシフトすることが分かる。また、ベストフォーカス位置は、一定の周期性を有した変動を伴ってマイナス側にシフトすることが分かる。
【００３０】
このように、ベストフォーカス位置は、吸収体の厚さの増加にともなってマイナス側にシフトする。このため、図１に示す例において、吸収体２３の厚さＨ１を吸収体２５の厚さＨ２よりも厚くすることにより、延在方向の違いによるベストフォーカス位置の違い（図４参照）を補償することができる。すなわち、延在方向の異なる吸収体２３および２５を含む光吸収層２０のパターン全体に対し、ベストフォーカス位置における結像を実現することが可能となる。
【００３１】
図８は、実施形態に係る半導体ウェーハ１００を示す模式断面図である。半導体ウェーハ１００は、例えば、基板１１０と、積層体１２０と、を含む。半導体ウェーハ１００は、例えば、メモリセル領域ＭＲと、周辺領域ＰＲと、を含む。積層体１２０は、メモリセル領域ＭＲに設けられ、３次元配置された複数のメモリセルを含む。積層体１２０は、例えば、層間絶縁膜１２３と電極膜１２５とを交互に積層した構造を有する。
【００３２】
半導体ウェーハ１００は、絶縁膜１３０と、感光膜１４０と、をさらに含む。絶縁膜１３０は、メモリセル領域ＭＲおよび周辺領域ＰＲの両方を覆う。絶縁膜１３０は、例えば、厚膜のシリコン酸化膜であり、メモリセル領域ＭＲと周辺領域ＰＲとの境界において、積層体１２０に起因する段差ＳＴを軽減するために設けられる。感光膜１４０は、例えば、フォトレジストであり、ＥＵＶ露光により反射型露光マスクのマスクパターンを転写するために設けられる。
【００３３】
図８に示すように感光膜１４０は、その表面に段差ＳＴを有する。ＥＵＶ露光では、周辺領域ＰＲに露光光ＥＬ１が集光され、メモリセル領域ＭＲに露光光ＥＬ２が集光される。
【００３４】
図９は、周辺領域ＰＲおよびメモリセル領域ＭＲにライン＆スペースパターンを転写した時の平均ライン幅とフォーカス位置との関係を示すグラフである。この露光に用いられる反射型露光マスクは、例えば、Ｙ方向に延びる複数の吸収体２３をＸ方向に並べた光吸収層２０を有する（図１参照）。また、露光光ＥＬは、吸収体２３の延在方向と直交する方向に照射される。（図２（ａ）参照）
図９中には、メモリセル領域ＭＲにおける平均ライン幅とフォーカス位置との関係を示すデータと、周辺領域ＰＲにおける平均ライン幅とフォーカス位置との関係を示すデータと、が記載されている。
【００３５】
図９に示すように、メモリセル領域ＭＲにおけるベストフォーカス位置ＢＦＭは、周辺領域ＰＲにおけるベストフォーカス位置ＢＦＰとは異なる位置にある。メモリセル領域ＭＲのベストフォーカス位置ＢＦＭは、周辺領域ＰＲのベストフォーカス位置ＢＦＰのマイナス側に位置し、両者の差は、感光膜１４０の段差ＳＴの高さＨＳに起因する。
【００３６】
図１０（ａ）および（ｂ）は、実施形態の変形例に係る反射型露光マスク２および３を示す模式断面図である。なお、図１０（ａ）および（ｂ）では、便宜上、基板５を省略している。
【００３７】
図１０（ａ）に示すように、反射型露光マスク２は、反射層１０の上に設けられた吸収体２３ａ、２５ａ、２３ｂおよび２５ｂを有する。吸収体２３ａおよび２３ｂは、Ｙ方向に延び、吸収体２５ａおよび２５ｂは、Ｘ方向に延びる。
【００３８】
吸収体２３ａ、２５ａは、反射層１０の領域ＰＡの上に配置され、吸収体２３ｂおよび２５ｂは、反射層１０の領域ＭＡの上に配置される。例えば、領域ＰＡで反射された露光光ＥＬは、露光光ＥＬ１として半導体ウェーハ１００の周辺領域ＰＲに集光される（図９参照）。また、領域ＭＡで反射された露光光ＥＬは、露光光ＥＬ２として半導体ウェーハ１００のメモリセル領域ＭＲに集光される（図９参照）。さらに、領域ＰＡと領域ＭＡとの間の領域で反射された露光光ＥＬは、感光膜１４０の段差ＳＴが設けられた部分に集光される。
【００３９】
図１０（ａ）に示すように、吸収体２３ａは、Ｚ方向の厚さＨ１１を有する。また、吸収体２３ｂは、Ｚ方向の厚さＨ１２を有する。図７に示すように、厚さＨ１１におけるベストフォーカス位置と、厚さＨ１２におけるベストフォーカス位置と、の差は、段差ＳＴの高さＨＳに相当する。すなわち、吸収体２３ｂを吸収体２３ａよりも薄く設けることにより、吸収体２３ｂに対応するパターンのベストフォーカス位置をプラス側にシフトさせ、感光膜１４０の段差ＳＴをキャンセルすることができる。言い換えれば、吸収体２３ａを吸収体２３ｂよりも厚く設けることにより、吸収体２３ａに対応するパターンのベストフォーカス位置をマイナス側にシフトさせ、感光膜１４０の段差ＳＴをキャンセルすることができる。
【００４０】
同様に、吸収体２５ａのＺ方向の厚さＨ２１は、吸収体２５ｂのＺ方向の厚さＨ２２よりも厚く設けられる。これにより、感光膜１４０の段差ＳＴをキャンセルし、吸収体２３ａ、２３ｂ、２５ａおよび２５ｂを含む吸収層のマスクパターン全体をベストフォカスポイントにおいて結像させることが可能となる。
【００４１】
図１０（ｂ）に示す反射型露光マスク３は、吸収体３１をさらに含む。吸収体３１は、感光膜１４０の段差部分に集光される露光光を反射する領域上に設けられる。吸収体３１は、例えば、感光膜１４０の段差ＳＴと交差する方向に延在し、領域ＰＡに近い端部と領域ＭＡに近い端部との間で徐々にＺ方向の厚さが変化するように設けられる。これにより、感光膜１４０の段差部分に跨るパターンをベストフォーカス位置で露光することが可能となる。すなわち、吸収体３１に対応するパターンでは、感光膜１４０の段差ＳＴに沿ってベストフォーカス位置が変化し、段差ＳＴを跨ぐパターン全体をベストフォーカスで結像が可能となる。吸収体３１は、例えば、感光膜１４０の段差ＳＴが比較的緩やかである場合に有効である。
【００４２】
図１０（ｂ）に示すように、吸収体３１は、例えば、階段状に設けられても良い。領域ＰＡに近い端部は、例えば、Ｚ方向の厚さＨ２１を有し、領域ＭＡに近い端部は、例えば、Ｈ２１よりも薄いＺ方向の厚さＨ２２を有する。また、領域ＰＡに近い端部と領域ＭＡに近い端部との間の部分は、例えば、厚さＡ１、Ａ２およびＡ３（図７参照）を有するように設けられる。
【００４３】
図１１（ａ）および（ｂ）は、実施形態の変形例に係る反射型露光マスク４を示す模式図である。図１１（ａ）は、反射型露光マスク４の反射面を示す平面図である。図１１（ｂ）は、反射型露光マスク４のＸ−Ｚ面に沿った部分断面図である。
【００４４】
図１１（ａ）に示すように、反射型露光マスク４では、反射層１０の上に複数のチップパターンＣＰが設けられる。チップパターンＣＰは、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ一定の周期で配置される。チップパターンＣＰは、例えば、Ｘ方向およびＹ方向に延びる複数の吸収体を含む。
【００４５】
チップパターンＣＰは、領域ＰＡと領域ＭＡとを含む。領域ＰＡは、領域ＭＡを囲むように設けられる。領域ＭＡは、半導体ウェーハ上のメモリセル領域ＭＲに集光される露光光ＥＬのを反射する。また、領域ＰＡは、周辺領域ＭＲに集光される露光光ＥＬのを反射する。
【００４６】
図１１（ｂ）に示すように、領域ＰＡは、Ｙ方向に延びる吸収体２３ａを含み、領域ＭＡは、Ｙ方向に延びる吸収体２３ｂを含む。吸収体２３ａは、Ｚ方向の厚さＨ１１を有し、吸収体２３ｂは、Ｚ方向の厚さＨ１２を有する。吸収体２３ａの厚さＨ１１は、吸収体２３ｂの厚さＨ１２よりも厚く設けられる。これにより、メモリセル領域ＭＲと周辺領域ＰＲとの間の段差に起因する感光膜１４０の段差ＳＴ（図８参照）をキャンセルし、チップパターンＣＰの全体をベストフォーカス位置において結像することができる。
【００４７】
次に、図１２および図１３（ａ）〜１３（ｃ）を参照して、実施形態に係るパターン形成方法を説明する。図１２は、パターン形成方法を示すフローチャートである。図１３は、パターン形成過程を示す模式断面図である。
【００４８】
ステップＳ０１：半導体ウェーハ２００の上に感光膜２５０を形成する。図１３（ａ）に示すように、半導体ウェーハ２００は、基板２１０と、構造体２２０と、を備える。構造体２２０は、基板２１０の上に選択的に設けられる。半導体ウェーハ２００は、基板２１０の表面および構造体２２０を覆うように形成された金属膜２３０をさらに備える。この例では、金属膜２３０を覆うようにカーボン膜２４０を形成し、その上に感光膜２５０を形成する。感光膜２５０は、例えば、ポジ型フォトレジストである。
【００４９】
ステップＳ０２：感光膜２５０の上に所定のパターンを結像させ、露光する。例えば、構造体２２０が設けられた領域には、露光光ＥＬ２を集光し、それ以外の領域には、露光光ＥＬ１を集光する。感光膜２５０の露光は、例えば、反射型露光マスク２を用いたＥＵＶ露光により実施する。露光光ＥＬ１は、反射型露光マスク２の領域ＰＡにおいて反射されたＥＵＶ光であり、露光光ＥＬ２は、領域ＭＡにおいて反射されたＥＵＶ光である。
【００５０】
前述したように、反射型露光マスク２は、吸収体２３ａ、２３ｂ、２５ａおよび２５ｂを含み、感光膜２５０の段差ＳＴをキャンセルし、ベストフォーカス位置におけるマスクパターンの結像を感光膜２５０の全面に渡って実現する。
【００５１】
ステップＳ０３：感光膜２５０を現像し、マスクパターンを転写する。所定の現像液を用いて感光膜２５０を現像し、例えば、露光光ＥＬ１およびＥＬ２が照射された部分を選択的に除去する。結果として、図１３（ｂ）に示すように、吸収体２３ａ、２３ｂ、２５ａおよび２５ｂによりＥＵＶ光が吸収された暗部に対応する部分がカーボン膜２４０の上に残る。
【００５２】
ステップＳ０４：感光膜２５０をマスクとして下地層をエッチングする。図１３（ｃ）に示すように、感光膜２５０の残存部をマスクとして、カーボン膜２４０を選択的に除去する。カーボン膜２４０は、例えば、ドライエッチングにより除去される。続いて、金属膜２３０の上に残されたカーボン膜２４０をマスクとして金属膜２３０を選択的に除去し、例えば、基板２１０および構造体２２０の上に金属配線を形成する。
【００５３】
実施形態は、上記の例に限定される訳ではなく、例えば、感光膜の段差部分に対応する反射型露光マスクの領域に、吸収体３１を設けた反射型露光マスク３を用いても良い。
【００５４】
実施形態によれば、下地層の段差に起因する感光膜の段差をキャンセルし、感光膜の全体に渡ってベストフォーカス位置におけるマスクパターンの転写を実現することができる。これにより、露光不良に起因したウェーハ上の構造体の倒れや、マスクパターンの未解像による加工不良を回避することができる。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１、２、３、４…反射型露光マスク、  １０…反射層、  １３…シリコン膜、  １５…モリブデン膜、  ２０…光吸収層、  ２３、２５、２７、３１…吸収体、  １００、２００…半導体ウェーハ、  １１０、２１０…基板、  １２０…積層体、  １２３…層間絶縁膜、  １２５…電極膜、  １３０…絶縁膜、  １４０、２５０…感光膜、  ２２０…構造体、  ２３０…金属膜、  ２４０…カーボン膜、  ＣＰ…チップパターン、  ＥＬ…露光光、  ＢＦ１、ＢＦ２、ＢＦＭ、ＢＦＰ…ベストフォーカス位置、  ＬＳＦ…感光膜、  ＳＴ…段差
【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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【図１３】
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