(57)【要約】      （修正有）【課題】同心形状を有する半導体装置の微細構造の精度を高める位相シフトマスクを提供する。【解決手段】位相シフトマスクは、半導体素子を製造するための位相シフトマスクであって、同心形状に配置された遮光部１０１ｂ、１０１ａ２、１０１ａ１と、光透過部１０２と、位相シフト部１０３と、補助パターン部１０４とを有し、前記補助パターン部１０４の半径方向の幅は、前記光透過部１０２の半径方向の幅および位相シフト部１０３の半径方向の幅のいずれよりも小さい。また、前記補助パターン部１０４を通過する露光光の位相は、前記補助パターン部１０４に直近の前記光透過部１０２または前記位相シフト部１０３を通過する露光光の位相に対して逆位相でよい。【選択図】図１
2008083189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を製造するための位相シフトマスクであって、
同心形状に配置された遮光部と、光透過部と、位相シフト部と、補助パターン部とを有し、
前記補助パターン部の半径方向の幅は、前記光透過部の半径方向の幅および位相シフト部の半径方向の幅のいずれよりも小さい
ことを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項２】
前記補助パターン部を通過する露光光の位相は、前記補助パターン部に直近の前記光透過部または前記位相シフト部を通過する露光光の位相に対して、逆位相である
ことを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスク。
【請求項３】
前記補助パターン部は、前記光透過部および前記位相シフト部のいずれよりも最内周に位置する
ことを特徴とする請求項２に記載の位相シフトマスク。
【請求項４】
前記補助パターン部の内周側および外周側の両方が前記遮光部に隣接し、一方の側の遮光部を挟んで直近の前記光透過部または前記位相シフト部に沿って配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の位相シフトマスク。
【請求項５】
前記補助パターン部は、前記直近の前記光透過部または前記位相シフト部と一定距離をおいて配置される
ことを特徴とする請求項４に記載の位相シフトマスク。
【請求項６】
前記光透過部の一部が、前記遮光部を介して前記位相シフト部に隣接し、
前記光透過部の他の一部が、前記遮光部を介して前記補助パターンに隣接している
ことを特徴とする請求項２に記載の位相シフトマスク。
【請求項７】
前記位相シフト部の一部が、前記遮光部を介して前記光透過部に隣接し、
前記位相シフト部の他の一部が、前記遮光部を介して前記補助パターンに隣接している
ことを特徴とする請求項２に記載の位相シフトマスク。
【請求項８】
前記補助パターンの露光される幅は、露光波長の約４分の１以下である
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の位相シフトマスク。
【請求項９】
同心形状に配置された遮光部と、光透過部と、位相シフト部と、補助パターン部とを有し、前記補助パターン部の半径方向の幅が、前記光透過部の半径方向の幅および位相シフト部の半径方向の幅のいずれよりも小さい位相シフトマスクを用いて半導体を露光する工程を含む
ことを特徴とする集光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を製造するための位相シフトマスクに関し、特に撮像装置等に応用される位相シフトマスクおよびそれを用いた集光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオレコーダ、デジタルスチルカメラや、最近急速に増加してきたカメラ付き携帯電話などの映像を電磁気的に記録する機器には一般的に、映像から電気信号に変換する装置が用いられる（これを撮像装置と呼ぶ）。近年では撮像装置には、半導体素子の一種である電荷結合素子センサ（一般的にＣＣＤセンサと呼ぶ。以下ＣＣＤセンサと記す）や、ＭＯＳセンサが用いられ、これらの機器の小型化・低価格化に貢献している。これらの撮像装置は、１つの撮像素子が内蔵された微小な画素を多数平面に並べることにより一画面を構成する。したがって撮像装置の性能は、これら多数の画素の性能により決定される。
【０００３】
撮像装置の性能の中でも特に重要なのは、微小な入力画像を低雑音（すなわち低Ｓ/Ｎ比）で電気信号に変換できる能力や、入力画像を高電気信号出力できる能力(すなわち高増幅率)である。
【０００４】
低Ｓ/Ｎ比や高増幅率を達成するための方法として、画素内の撮像素子のＳ/Ｎ比や増幅率を改善する方法がまず考えられるが、以下に説明する方法も一般に採用される。
【０００５】
図８は、従来の典型的な撮像装置における撮像素子（画素部）の構造を示す断面図である。同図のように、画素８０１は、撮像素子８０２、集光素子８０３、色フィルタ８０４を含む。画素８０１への入射光８０５は、集光素子８０３によって集光され、色フィルタ８０４によって赤色、青色もしくは緑色の光を選択的に透過した後、撮像素子８０２に入力される。集光素子８０３によって撮像素子８０２に入射する入射光８０５の強度密度が増大されるため、低Ｓ/Ｎ比や増幅率の改善が可能になる。
【０００６】
ここで問題になるのは、入射光８０５の入射角度が変化したとき、集光素子８０３による焦点も変化してしまい、撮像素子８０２上に集光されなくなるということである。画素８０１が撮像装置内の周辺の画素である場合、このことは顕著に生じる。
【０００７】
この課題を解決するため、各画素に対し非対称に集光素子を配置する従来例がある（特開２００１−１９６５６８号公報）。もしくは、撮像装置の周辺の画素では、集光素子に対する撮像素子８０２の位置をずらすことも従来に行われている。しかしこれらの従来例においては入射光８０５の入射角が比較的小さいときには効果が高いが、入射角が大きくなると効果が低くなるという問題がある。
【０００８】
入射角が大きいときも画素の特性を維持するという課題を達成するために、特願２００４−１１７６８９では、図９のように集光素子を形成している。９０１は光透過膜、９０２は基板、９０３は色フィルタで、９０４は撮像素子、９０５は入射光である。光透過膜９０１は中心を同じくする円もしくは輪帯状に加工されている。輪帯の幅は自然光の波長程度である。輪帯の幅は、典型的には０.１μｍ程度である。光透過膜９０１を通過する入射光９０５の感じる屈折率は、光透過膜９０１の面上で、波長程度の大きさの領域で平均化された値となり、光透過膜９０１の屈折率もしくは媒質（典型的には空気）の屈折率の値にはならない。輪帯の幅が極めて細いため、入射光９０５の感じる屈折率は輪帯の幅に依存し、光透過膜９０１の屈折率と媒質の屈折率の中間の値となる。すなわち、光透過膜９０１の面は、入射光９０５にとっては、同心円状に屈折率が分布していることと同等である。この屈折率の分布のため、光透過膜９０１および基板９０２を通過した入射光９０５は回折効果により集光され、撮像素子９０２に到達する。入射光９０５の集光される位置は光透過膜９０１の形状を変化させることにより制御できる。従って、入射光９０５の入射角を考慮して光透過膜９０１の形状を設計することにより、性能を劣化させることなく撮像素子９０２に集光させることが出来、前記課題が達成できる。
【０００９】
図９で示した集光素子の中心は、実際には図１０のような形状の繰り返しとなる。１００１は光透過膜である。１００２は画素境界である。１００３は開口部である。
【００１０】
このような構造をフォトリソグラフィー技術で製造するには、光透過膜１００１に対応した部分に遮光体があり、開口部１００３は光を透過するフォトマスクを用いなければならない（製造方法により、その逆もあり得るが、以下光透過膜１００１に対応する部分に遮光体があるものとする）。
【００１１】
この製造の際問題となるのは、円状もしくは輪帯形状を、撮影する自然光の波長の１/２以下程度(１００ｎｍ程度)に微細にすることである。しかし、通常のフォトマスクを使用する場合は問題がある。というのは、フォトリソグラフィーで用いられる光源の波長以下の構造を作製しようとした場合、露光する基板の平坦性のばらつきにより、露光後のレジスト寸法に大きなばらつきが出てしまうからである。もしくは、そもそも所望の構造自体がレジストパターンとして出現しないこともある。そのため、所望の微細構造を正確に作製することが困難である。
【００１２】
現在用いられている露光光源は、ＫｒＦを用いた光(波長０.２４８μｍ)もしくはＡｒＦを用いた光(波長０.１９３μｍ)などであり、０.２μｍ程度の構造しか作製することが出来ないことになる。
【００１３】
これを解決するために、フォトマスクとして位相シフトマスクを用いることが考えられる。位相シフトマスクには、ハーフトーン型と、交互配置（レベンソン）型とがあるが、交互配置型の方がより微細加工に有効であることが知られている。交互配置型位相シフトマスク（以下、単に位相シフトマスクと記す）は、遮光部の両端に、光透過部と位相シフト部とを交互に配置することを特徴とする。位相シフト部を透過する光は、光透過部を透過する光に対し位相が１８０°シフトされる。
【００１４】
位相シフトマスクでは、以下に述べる原理により、微細加工を可能にしている。まず、通常マスクの構成要素は、遮光体と、光透過部のみである。そのため、遮光体の幅が小さい場合、回折現象により、光が遮光体の下側に回りこみ、露光されてしまうので微細構造の実現が困難になる。それに対し、位相シフトマスクでは、遮光体の両側に光透過部と、位相シフト部が配置されている。そのため、遮光体の下側に回りこむ光は、光透過部からの光と、位相シフト部からの光の合成となる。このとき、これらの光は互いに逆位相のため、合成されて振幅が小さくなり、露光強度が抑制され、微細構造でも実現可能となる。また、露光強度のコントラスト・焦点深度が改善する効果もある。
【特許文献１】特願２００４−１１７６８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
この位相シフトマスクを、図９に示した集光素子の作製に適用する場合、次の問題が生じる。集光素子の最内周の光透過膜１００１を位相シフトマスクで作製する場合、最内周の光透過膜１００１に対応する位相シフトマスク上の遮光部に隣接するのは、光透過部もしくは位相シフト部のどちらか一方となる。そのため、この部分は微細構造を実現するのが困難となる。なぜなら、前述の位相シフトマスクの原理は、光透過部と位相シフト部とが遮光部を挟んで隣接して初めて出現するからである。
【００１６】
すなわち、ほぼ同心形状のパターンを作製する場合、位相シフトマスクの効果が発揮できない部分が生じ、微細加工が困難であるという課題がある。
【００１７】
本発明は、同心形状を有する半導体装置の微細構造の精度を高める位相シフトマスクおよび集光素子の製造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】
【００１８】
上記課題を解決するため本発明の位相シフトマスクは半導体素子を製造するための位相シフトマスクであって、同心形状に配置された遮光部と、光透過部と、位相シフト部と、補助パターン部とを有し、前記補助パターン部の半径方向の幅は、前記光透過部の半径方向の幅および位相シフト部の半径方向の幅のいずれよりも小さいことを特徴とする。この構成によれば、補助パターン部は上記の小さい幅なので、補助パターン部は実質的に露光しない程度の露光光を通過および回折する。この補助パターン回折光は、直近の光透過部と移送シフト部のうち一方の通過光とは逆相になるので、当該通過光の回折光を打ち消すことになる。それゆえ、直近の光透過部および移送シフト部の露光による微細加工の精度を高めることができる。
【００１９】
ここで、前記補助パターン部を通過する露光光の位相は、前記補助パターン部に直近の前記光透過部または前記位相シフト部を通過する露光光の位相に対して、逆位相であるように構成してもよい。この構成によれば、補助パターン部は、光透過部と位相シフト部のうち光透過部が直近である場合には補助パターン部を通過する露光光の位相を１８０度シフトし、位相シフト部が直近である場合には補助パターン部を通過する露光光の位相をシフトしない。このように直近の光透過部または位相シフト部の通過光に対して、補助パターン部の通過光を逆相にすることにより、当該直近の光透過部または位相シフト部による露光の精度を高め、微細加工の精度高めることができる。
【００２０】
ここで、前記補助パターン部は、前記光透過部および前記位相シフト部のいずれよりも最内周に位置するようにしてもよい。この構成によれば、従来技術では位相シフトマスクの効果を得ることができなかった同心形状の最内周の形状に対して、微細加工の精度を向上させることができる。
【００２１】
ここで、前記補助パターン部の内周側および外周側の両方が前記遮光部に隣接し、一方の側の遮光部を挟んで直近の前記光透過部または前記位相シフト部に沿って配置されるようにしてもよい。この構成によれば、最内周以外のいずれの同心形状に対しても、微細加工の精度を向上させることができる。
【００２２】
ここで、前記補助パターン部は、前記直近の前記光透過部または前記位相シフト部と一定距離をおいて配置されるようにしてもよい。この構成によれば、補助パターン部と、前記直近の前記光透過部または前記位相シフト部との間に一定距離を置くことにより、当該光透過部または当該位相シフト部による露光精度を向上させることができる。
【００２３】
ここで、前記光透過部の一部が、前記遮光部を介して前記位相シフト部に隣接し、前記光透過部の他の一部が、前記遮光部を介して前記補助パターンに隣接しているようにしてもよい。この構成によれば、例えば、外周側で同心形状の一部が崩れている場合に、光透過部の一部、遮光部、位相シフト部がこの順に並び、さらに、光透過部の他の一部、遮光部、補助パターンがこの順に並ぶので、光透過部の露光の精度を高めることができる。
【００２４】
ここで、前記位相シフト部の一部が、前記遮光部を介して前記光透過部に隣接し、前記位相シフト部の他の一部が、前記遮光部を介して前記補助パターンに隣接しているようにしてもよい。この構成によれば、例えば、外周側で同心形状の一部が崩れている場合に、位相シフト部の一部、遮光部、透過部がこの順に並び、さらに、位相シフト一部、遮光部、補助パターンがこの順に並ぶので、位相シフト部の露光の精度を高めることができる。
【００２５】
ここで、前記補助パターンの露光される幅は、露光波長の約４分の１以下であるようにしてもよい。この構成によれば、補助パターン部の通過光による露光の影響を除去し、不要な露光パターンの形成を防止することができる。
【００２６】
また、本発明の集光素子の製造方法は、上記の位相シフトマスクを用いて半導体を露光する工程を含む。この構成によれば、集光素子の微細加工の精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明における位相シフトマスクは、上記構成を有し、同心形状の微細加工の制度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図で、同じ符号のものは同一の構成要素を表す。
【００２９】
（実施の形態１）
本実施の形態の位相シフトマスクは、同心形状に配置された遮光部と、光透過部と、位相シフト部と、補助パターン部とを有し、補助パターン部の半径方向の幅が、前記光透過部の半径方向の幅および位相シフト部の半径方向の幅のいずれよりも小さい位相シフトマスクについて説明する。ここで、補助パターン部の幅は、補助パターンを通過する露光光によってレジストが実質的には露光されないように狭く形成されている。補助パターン部を通過する露光光の位相は、補助パターン部に直近の光透過部または前記位相シフト部を通過する露光光の位相に対して、逆位相になっている。これにより、直近の光透過部または前記位相シフト部を通過した露光光の回折光と、補助パターン部を通過する露光光の回折光とが打ち消しあうので、微細加工をより進めることができる。
【００３０】
図１に本発明の実施の形態１に係る位相シフトマスクのパターンを示す図である。この位相シフトマスクは同心形状（ここでは同心円状）の複数のパターンを有する。各パターンは、遮光部１０１ａ１、１０１ａ２、１０１ｂ、光透過部１０２、位相シフト部１０３、補助パターン部１０４を含み、撮像素子（画素部）上の集光素子の形成に用いられる。
【００３１】
遮光部１０１ａ１および１０１ａ２は、実質的に１つの遮光領域を形成する。というのは、遮光部１０１ａ１および１０１ａ２に挟まれた補助パターン部１０４は通過する露光光によって実質的にレジストを露光しない程度に狭く幅に形成されているからである。
【００３２】
図１に示した位相シフトマスクによって作製される集光素子の上面図および断面図を図２に示す。集光素子は、光透過膜２０１と空孔領域２０２とが交互に配置され、撮像素子（画素部）２０３上に形成される。光透過膜２０１が同心円状になっていることにより、空孔領域２０２の体積に対する、光透過膜２０１の体積の割合が半径方向に変化している。この体積の割合に依存し、上から下に透過する光が感じる屈折率が半径方向に変化するので、光が集光される。光透過膜２０１の典型的な幅は、１００ｎｍ以下である。
【００３３】
遮光部１０１ａ１および１０ａ２は光透過膜２０１ａに対応する。位相シフト部１０３は空孔領域２０２ａに対応する。遮光部１０１ｂは光透過膜２０１ｂに対応する。
【００３４】
遮光部１０１ｂは、光透過部１０２と位相シフト部１０３とにより挟まれている。従って、光透過部、遮光部、位相シフト部が隣接しているのと同じ効果が得られ、位相シフトマスクの機能が十分に出現し、光透過膜２０１ｂの幅が微細な場合でも精度良く形成することができる。
【００３５】
光透過膜２０１ａに対応する遮光部１０１ａ１および１０１ａ２は位相シフト部１０３に周囲を囲まれている。もし補助パターン部１０４がなければ、光透過膜２０１ａの微細加工の精度は、光透過膜２０１ｂよりも劣ることなる。しかし、本実施形態では、補助パターン部１０４が、光透過膜２０１ａに対応する部分に形成されているので、微細加工の精度を向上させることができる。
【００３６】
補助パターン部１０４を通過する露光光は、位相シフト部１０３と逆位相になるように形成されている。もし、位相シフト部１０３の部分が光透過部となっている場合であれば、補助パターン部１０４を通過する露光光が、その光透過部を通過する露光光と逆位相になるように配置する。
【００３７】
補助パターン部１０４の幅が大きい場合は、レジストを露光する露光パターンとなり、図２で示した集光素子に余計な円形パターンが追加されてしまう。しかし、本実施の形態では、露光されない程度に補助パターン部１０４の幅を小さくしている。この幅は、露光光波長の４分の１程度とする。露光光がＫｒＦを使用したものの場合、５０ｎｍ〜７０ｎｍ程度とする。ただし、実際の位相シフトマスク上の幅は、これに露光倍率を掛けたものになる。例えば露光倍率が４倍の場合、実際の位相シフトマスク上の寸法は、２００ｎｍ〜２８０ｎｍ程度となる。
【００３８】
補助パターン部１０４は、直近の光透過部または位相シフト部と一定距離をおいて配置するのが望ましい。つまり、補助パターン部１０４と位相シフト部１０３との間にある遮光部１０１ａ２の半径方向の幅は、露光波長の約半分から約３分の２程度とする。ただし、この寸法は、集光素子製造における露光時の転写後の寸法に換算したものであり、位相シフトマスク上での実際の寸法は、露光倍率を掛けたものとなる。例えば、露光光にＫｒＦエキシマレーザーを用いた場合、補助パターン部１０４と位相シフト部１０３との間にある遮光部１０１の半径方向の幅は、１３０ｎｍ〜１７０ｎｍ程度となる。さらに露光倍率を４倍と仮定した場合には、位相シフトマスク上の実際の寸法は、５２０ｎｍ〜６８０ｎｍ程度となる。
【００３９】
図３は、露光後のレジストパターンを示す図である。露光されずにレジストが残る部分３０１と、露光されてレジストが除去される部分３０２とが交互に配置される。
【００４０】
ここでは設定条件として、補助パターン部１０４の幅を２００ｎｍ、露光にＫｒＦによるエキシマレーザーを用い、転写倍率を４倍とした。従って、転写後の５０ｎｍの寸法に対応する。また、図２における空孔領域２０２ａの幅を１００ｎｍ、光透過膜２０１ｂの幅を１００ｎｍとしている。
【００４１】
図３の通り、補助パターン部１０４に対応する部分においては、レジストは実質的に露光されず、かつ最内周のパターン３０１ａの円が明確に加工されることが分かる。
【００４２】
以上説明してきたように本実施の形態における位相シフトマスクは補助パターン部１０４を有することにより、光透過部の内周部分２０１ａにおいても、位相シフトマスクの効果つまり回折光を打ち消しあう効果が十分に発現し、かつ余計なパターンを生じることなく図２に示した集光素子を作製でき、微細加工をより進めた同心円構造を持った光透過膜を形成することができる。
【００４３】
なお、図１に示した位相シフトマスクで、光透過部１０２と位相シフト部１０３の位置が入れ替わり、補助パターン部１０４を透過する光の位相が逆になった場合でも、同様の効果が得られることは明らかである。
【００４４】
また、光透過膜を持った集光素子を製造することを例に挙げたが、本発明はそれに限定されることなく、同様の構造を持った他の素子等を作製する場合にも適用可能なことは明らかである。
【００４５】
また、同心形状として同心円状の集光素子を形成するための位相シフトマスクについて説明したが、同心形状として楕円形状や多角形形状であっても同様の効果を得ることができる。
【００４６】
（実施の形態２）
図４に本発明の実施の形態２に係る位相シフトマスクのパターンを示す図である。同図のパターンは、同心円状の内側から順に、遮光部４０３ａ１、補助パターン部４０１ａ、遮光部４０３ａ２、光透過部４０２ａ、遮光部４０３ｂ、位相シフト部４０４ａ、遮光部４０３ｃ、光透過部４０２ａ、遮光部４０３ｄ１、補助パターン部４０１ｂ、遮光部４０３ｄ２、光透過部４０２ｂ、遮光部４０３ｅ１、補助パターン部４０１ｃ、遮光部４０３ｅ２を含む。
【００４７】
図４に示した位相シフトマスクにより作製される集光素子の上面図および断面図を図５に示す。集光素子は、光透過膜５０１ａ〜５０１ｅと、空孔領域５０２ａ〜５０２ｄとを含み、は撮像素子（画素部）５０３の上に形成される。寸法のオーダーは、図２に示した集光素子とほぼ同様である。図４に示した遮光部４０３ａ１および４０３ａ２は図５の光透過膜５０１ａに対応する。同様に、遮光部４０３ｂは光透過膜５０１ｂに対応する。遮光部４０３ｃは光透過膜５０１ｃに対応する。遮光部４０３ｄ１および４０３ｄ２は光透過膜５０１ｄに対応する。遮光部４０３ｅ１および遮光部４０３ｅ２は光透過膜５０１ｅに対応する。
【００４８】
この場合において、補助パターン部４０１ａは、実施の形態１に示した補助パターン部１０４と同様の役割を果たす。すなわち、最内周の光透過膜５０１ａの形成において、位相シフトマスクの効果を発現させ、より微細な構造を可能にする。
【００４９】
図５に示した集光素子は、光透過膜５１０ｄの幅が大きく、空孔領域５０２ａの幅が小さい構造となっている。この場合、従来の位相シフトマスクを用いて製造する場合問題が生じる。例えば、空孔領域５０２ｂを位相シフトマスクの光透過部、光透過膜５０１ｄを遮光部、空孔領域５０２ａを位相シフト部に対応させることが考えられる。しかし、光透過膜５１０ｄの幅が大きいので、そのままでは光透過部、遮光部、位相シフト部を近接させることができない。そのため、位相シフトマスクの効果が出現しないことになる。
【００５０】
これに対して、図４に示した位相シフトマスクでは、補助パターン部４０１ｂ、４０１ｃが配置されている。また、空孔領域５０２ｂに対応する部分として、光透過部４０２ｂが配置されている。
【００５１】
光透過部４０２ｂに近接して、補助パターン部４０１ｂ、４０１ｃが配置されているので、空孔領域５０２ｂの形成においても位相シフトマスクの効果が十分発現し、微細構造であっても作製可能となる。また、補助パターン部４０１ｂ、４０１ｃの幅は、補助パターン部４０１ａの幅と同様であり、余計なパターンとして転写されることもない。
【００５２】
補助パターン部４０１の幅が大きい場合は、これに対応して露光パターンとして出現し、図５で示した集光素子に余計な円形パターンが追加されてしまう。しかし、本発明では、露光されない程度に補助パターン部４０１の幅を小さくする。この幅は、露光光波長の４分の１程度とする。露光光がＫｒＦを使用したものの場合、５０ｎｍ〜７０ｎｍ程度とする。ただし、位相シフトマスク上の幅は、これに露光倍率を掛けたものになる。例えば露光倍率が４倍の場合、実際の位相シフトマスク上の寸法は、２００ｎｍ〜２８０ｎｍ程度となる。
【００５３】
各補助パターン部は、直近の前記光透過部または前記位相シフト部と一定距離をおいて配置される。具体的には、補助パターン部４０１ｂと光透過部４０２ｂとの間にある遮光部４０３ｄ２の半径方向の幅は、露光波長の約半分から約３分の２程度とする。また、補助パターン部４０１ｃと光透過部４０２ｂとの間にある遮光部４０３ｅ１の半径方向の幅も、露光波長の約半分から約３分の２程度とする。ただし、この寸法は、転写後の寸法に換算したものであり、位相シフトマスク上での実際の寸法は、露光倍率を掛けたものとなる。例えば、露光光にＫｒＦエキシマレーザーを用いた場合、これら遮光部４０３の半径方向の幅は、１３０ｎｍ〜１７０ｎｍ程度となる。さらに露光倍率を４倍と仮定した場合には、位相シフトマスク上の実際の寸法は、５２０ｎｍ〜６８０ｎｍ程度となる。
【００５４】
図６は、露光後のレジストパターンを示している。露光されずにレジストが残る部分６０１と、露光されてレジストが除去される部分６０２とが交互に配置される。
【００５５】
ここでは設定条件として、補助パターン部４０１の幅を２００ｎｍ、露光にＫｒＦによるエキシマレーザーを用い、転写倍率を４倍とした。従って、転写後の５０ｎｍの寸法に対応する。また、図５における空孔領域５０２ｂの幅を１００ｎｍとしている。
【００５６】
図６の通り、補助パターン部４０１ａ〜４０１ｃに対応する部分において、レジストは実質的に露光されず、かつ同心円状のパターンが明確に加工されることが分かる。
【００５７】
以上説明してきたように本実施の形態における位相シフトマスクにおける補助パターン部は、直近の光透過部または位相シフト部と一定距離をおいて配置され、直近の光透過部または位相シフト部と一定距離をおいて配置される。直近の光透過部または位相シフト部と補助パターンの間で、露光光の位相が逆相なので遮光部の両側からの回折光を打ち消し合い、微細加工の精度を向上させることができる。
【００５８】
別の言い方をすれば、本実施の形態における位相シフトマスクは、光透過部または位相シフト部の一つ(これを孤立パターン部と呼ぶ)と、孤立パターン部の内側に遮光部(これを第１の遮光部と呼ぶ)を介して配置されている第１の補助パターンと、孤立パターン部の外側に遮光部(これを第２の遮光部と呼ぶ)を介して配置されている第２の補助パターンとを有している。孤立パターン部を通過する露光光の位相と、前記第１の補助パターンを通過する露光光の位相は逆位相であり、かつ前記第２の補助パターンを通過する露光光の位相が逆位相となる。これにより、光透過部または位相シフト部と補助パターンの間で、露光光の位相が逆相なので遮光部の両側からの回折光を打ち消し合い、微細加工の精度を向上させることができる。
【００５９】
なお、図４に示した位相シフトマスクで、光透過部４０２ と位相シフト部４０４の位置が入れ替わり、補助パターン部４０１を透過する光の位相が逆になった場合でも、同様の効果が得られることは明らかである。
【００６０】
（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３に係る位相シフトマスクを示す図である。７０１は補助パターン部である。７０２は遮光部である。７０３は光透過部である。７０４は位相シフト部である。
【００６１】
図７の位相シフトマスクにおいては、光透過部７０３に沿って、内周に補助パターン７０１ａが配置されている。光透過部７０３の外周部は、位相シフト部７０４が近接している部分と、位相シフト部７０４が遠ざかる部分が存在する。近接している部分は、位相シフトマスクの効果が十分に出現するが、遠ざかる部分は、効果が十分に出現しない。
【００６２】
そこで、遠ざかる部分には、補助パターン部７０１ｂ、７０１ｃを配置する。このことにより、この部分においても、位相シフトマスクの効果が十分に発現し、微細な構造においても作製することができる。
【００６３】
補助パターン部７０１の半径方向の幅の値、および補助パターン部７０１に隣接する遮光部７０２のうち半径方向の幅が小さい方の値は、実施の形態１および実施の形態２と同様に設定する。
【００６４】
以上説明してきたように本実施の形態における位相シフトマスクでは、光透過部の一部が遮光部を介して位相シフト部に隣接し、光透過部の他の一部が遮光部を介して補助パターン部に隣接している。また、位相シフト部の一部が遮光部を介して光透過部に隣接し、位相シフト部の他の一部が遮光部を介して補助パターン部に隣接していてもよい。このように補助パターン部を配置することにより、光透過部と位相シフト部とが遮光部を挟んで遠ざかる部分でも、微細加工の制度をより向上させることができる。
【００６５】
なお、 図７に示した位相シフトマスクで、光透過部７０３ と位相シフト部７０４の位置が入れ替わり、補助パターン部７０１を透過する光の位相が逆になった場合でも、同様の効果が得られることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明における位相シフトマスクは、撮像素子に用いられる集光素子の作製において有用である。また、微細な同心円形状をもった半導体装置の作製の際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位相シフトマスクのパターンを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る位相シフトマスクによって製造される集光素子の上面図および断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る位相シフトマスクを用いた露光後のレジストパターンを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る位相シフトマスクのパターンを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る位相シフトマスクによって製造される集光素子の上面図および断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る位相シフトマスクを用いた露光後のレジストパターンを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る位相シフトマスクのパターンを示す図である。
【図８】従来技術における撮像装置における撮像素子（画素部）の構造を示す断面図である。
【図９】集光素子を有する撮像素子（画素部）の断面図および上面図である。
【図１０】集光素子を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０１、１０１ａ１、１０１ａ２、１０１ｂ  遮光部
１０２    光透過部
１０３    位相シフト部
１０４    補助パターン部
２０１、２０１ａ、２０１ｂ  光透過膜
２０２、２０２ａ、  空孔領域
４０１、４０１ａ〜４０１ｃ  補助パターン部
４０２、４０２ａ、４０２ｂ  光透過部
４０３、４０３ａ〜４０３ｅ  遮光部
４０４、４０４ａ  位相シフト部
５０１ａ〜５０１ｅ  光透過膜
５０２ａ〜５０２ｄ  空孔領域
７０１、７０１ａ、７０１ｂ  補助パターン
７０２    遮光部
７０３    光透過部
７０４    位相シフト部
【図１】
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【図２】
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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３】
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