(57)【要約】【課題】段差基板上にパターンを転写する際にも、パターンを正確に転写でき、しかも作製容易な構成を備えたフォトマスクを提供する。【解決手段】本フォトマスク４０は、段差基板上に高低差ｚの高膜面と低膜面を有するレジスト膜上に倍率Ｍのスキャナを用いてＬＳＩ回路パターンを転写するマスクであって、厚板部と薄板部とを有する石英製マスク基板４２と、厚板部及び薄板部のそれぞれに設けられた同じ膜厚のＣｒ遮光膜からなる第１及び第２遮光パターン４４ａ、４４ｂとを備える。第１及び第２遮光パターンはそれぞれレジスト膜の低膜面及び高膜面に転写すべきパターンを構成する。第１及び第２遮光パターンをそれぞれ設けた厚板部及び薄板部の主面間には段差Ｚがあって、第１遮光パターンの結像位置をＭ２  ×Ｚ＝ｚだけシフトさせて、第１遮光パターン及び第２遮光パターンによるパターンをそれぞれレジスト膜の低膜面及び高膜面に正確に結像させることができる。これにより、段差基板に成膜されたレジスト膜の膜面の段差に起因する焦点ずれを補償して、所望のパターンを正確に段差基板上のレジスト膜に転写できる。【選択図】        図１
2004233401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
段差を有する被加工体上に成膜され、被加工体の段差に応じて生じているレジスト膜段差を介して低膜面と高膜面とを有するレジスト膜に、投影光学系を介してマスクパターンを転写するフォトマスクであって、
板厚の厚い厚板部と、厚板部の板厚より薄い薄板部とを有し、厚板部の主面と薄板部の主面との主面段差がＺの透明マスク基板と、
厚板部の主面に設けられ、レジスト膜の低膜面に転写するパターンを構成する第１遮光膜パターンと、低膜面の主面に設けられ、レジスト膜の高膜面に転写するパターンを構成する第２遮光膜パターンとからなるマスクパターンと
を備え、
レジスト膜のレジスト膜段差をｚ、投影光学系の倍率をＭとするとき、
Ｚ＝ｚ／Ｍ２                ・・・・・・・式（１）
で規定されることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
フォトマスクが、２個以上の段差を有する被加工体上に成膜され、かつ被加工体の各段差に応じて生じているレジスト膜段差を介して高低の相互に異なる３面以上の膜面を有するレジスト膜にマスクパターンを転写するフォトマスクであって、
レジスト膜の各膜面に対応して３個の主面が透明マスク基板に設けられ、主面間の各主面段差が各レジスト膜段差に対応して式（１）の関係を有し、各主面がそれぞれ各膜面に転写する遮光膜パターンを備えていることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
段差を有する被加工体上に成膜され、被加工体の段差に応じて生じているレジスト膜段差を介して低膜面と高膜面とを有するレジスト膜に、投影光学系を介してマスクパターンを転写するフォトマスクの作製方法であって、
板状の透明マスク基板の厚板部形成領域を覆い、薄板部形成領域を露出するレジストマスクを透明マスク基板上に形成する工程と、
レジスト膜のレジスト膜段差をｚ、投影光学系の倍率をＭとするとき、
厚板部の主面と薄板部の主面との間の主面段差Ｚが、
Ｚ＝ｚ／Ｍ２                ・・・・・・・式（１）
で規定される主面段差Ｚを有するように、薄板部形成領域をエッチングして、板厚の厚い厚板部と、厚板部の板厚より薄い薄板部とを透明マスク基板上に形成する工程と、
レジスト膜の低膜面に転写するパターンを構成する第１遮光膜パターンを厚板部の主面に、レジスト膜の高膜面に転写するパターンを構成する第２遮光膜パターンを薄板部の主面に形成する工程と
を有することを特徴とするフォトマスクの作製方法。
【請求項４】
段差を有する被加工体上に成膜され、被加工体の段差に応じて生じるレジスト膜段差を介して低膜面と高膜面とを有するレジスト膜に、投影光学系を介してフォトマスクのマスクパターンを転写する露光方法であって、
被加工体上のレジスト膜の高膜面と低膜面とのレジスト膜段差ｚを測定する工程と、
投影光学系の倍率をＭとするとき、
Ｚ＝ｚ／Ｍ２                ・・・・・・・式（１）
式（１）で規定される主面段差Ｚを有する板厚の厚い厚板部と、厚板部の板厚より薄い薄板部とを有し、レジスト膜の低膜面に転写するパターンを構成する第１遮光膜パターンを厚板部の主面に、レジスト膜の高膜面に転写するパターンを構成する第２遮光膜パターンを薄板部の主面に備えるフォトマスクを使って、投影光学系を介して露光する工程と
を有することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、段差を有する被加工体上、例えば半導体装置の製造プロセスで段差基板上のレジスト膜にパターンを転写する際に好適に使用できるフォトマスク、そのようなフォトマスクの製造方法、及びそのようなフォトマスクを使って露光する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩの集積度を高め、かつ性能を向上させるために、パターンの微細化が急ピッチで進行している。その結果、ＬＳＩの回路パターンに用いられる線幅の最小寸法がリソグラフィプロセスの解像限界に近づき、深刻な焦点深度不足を招いている。
【０００３】
ところで、ＬＳＩは、ＤＲＡＭに代表される「メモリー用ＬＳＩ」と、ＭＰＵに代表される「ロジック用ＬＳＩ」の２つに大別される。
メモリー用ＬＳＩとロジック用ＬＳＩの双方を必要とする半導体装置を製造する際には、従来は、それぞれ別々に製造し、実装するのが一般的であったが、ＬＳＩの小型化、高集積化に対する市場要求に応じるために、これら相互に異なる機能を有する２つのＬＳＩをワンチップ化した「ＤＲＡＭ混載ロジックＬＳＩ」の開発が、盛んに進められている。
ＤＲＡＭ混載ロジックＬＳＩは、配線等の回路パターンが高度に密集したＤＲＡＭ回路と、回路パターンの密度が比較的低いロジック回路とを１つのチップ内に集積させたＬＳＩである。
【０００４】
このようなＤＲＡＭ混載ロジックＬＳＩの製造では、回路パターンが密なメモリ用ＬＳＩ領域と、回路パターンが疎のロジック用ＬＳＩ領域との間で基板表面に高低差が生じる。
その結果、露光工程でマスクパターンをレジスト膜に転写する際、レジスト膜の下地層の高低差、つまり基板表面の高低差に応じてレジスト膜にも高低差が生じる。そのため、ＤＲＡＭ混載ロジックＬＳＩの製造では、リソグラフィプロセスを実施する際の焦点深度不足の問題が、より一層深刻になっている。
【０００５】
ここで、図５を参照して、ＤＲＡＭ混載ロジックＬＳＩの製造工程で、前工程で作り込まれた段差基板上にリソグラフィ処理を施す際に適用している従来の方法を説明する。図５は段差基板に適用するリソグラフィ処理の従来の方法を説明する模式図である。
本例では、図５に示すように、段差基板１２上のレジスト膜１４に投影レンズ１６を介してフォトマスク１８のパターンを転写する。
段差基板１２は、配線パターン等の回路パターンが密なために表面が高くなっている高部１２ａと、回路パターンが疎のために表面が高部１２ａより低い低部１２ｂとを基板上に有し、その結果、段差基板１２上に成膜されたレジスト膜１４は、段差基板１２の段差に応じて高膜面１４ａと低膜面１４ｂを有する。
【０００６】
フォトマスク１８は、遮光パターン１８ａを透明マスク基板１８ｂの主面に設けたマスクであって、光源（図示せず）から放射された光は遮光パターン１８ａで遮られていない領域、つまり転写パターン領域を透過してレジスト膜１４上に到達し、結像する。
これにより、レジスト膜１４が選択的に感光され、遮光パターン１８ａで構成されたマスクパターンがレジスト膜１４上に転写される。
【０００７】
ところで、例えば６５ｎｍ世代デバイスに要求されるパターン線幅では、開口数（ＮＡ）０．７５の最新のＡｒＦスキャナ（波長１９３ｎｍ）を露光装置として用いたとしても、０．２μｍ程度の焦点深度しか確保できない。
しかし、上述の高部と低部とが混在するＬＳＩ形成用段差基板では、およそ０．１μｍ程度の高低差が生じるため、ウエハが本来有する歪み、露光装置のオートフォーカス精度の誤差、露光装置の焦点面の歪み等が０．１μｍ程度の高低差に加わると、図５に示すように、０．２μｍ以上のフォーカスずれδがレジスト膜１４の低膜面１４ｂで生じる。
このため、結果として、ＬＳＩパターンを高精度にレジスト膜上に転写することができなくなるという問題が生じている。
【０００８】
ここで、段差基板上のフォーカスずれの一例として、図６に、０．５μｍの段差を有する段差基板上のレジスト膜に波長２４８ｎｍのＫｒＦステッパーを用いて、直径０．２４μｍのコンタクトホールパターンのパターン転写を行った際のＣＤ−ＳＥＭ写真を示す。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、コンタクトホールを転写する段差基板の断面図、及び段差基板上のレジスト膜に転写したコンタクトホールの径を示すＣＤ−ＳＥＭ写真をである。図６（ｂ）のＡ及びＢは、それぞれ、段差基板１２の高部１２ａ上及び低部１２ｂのコンタクトホールを示す。
使用したフォトマスクは、透過率６％のハーフトーン位相シフトマスクで、ＫｒＦステッパーの照明条件はＮＡ＝０．５５とし、レジストには東京応化工業社製のＴＤＵＲ−ＰＯ１５を用いて、段差基板１２上に０．８８μｍの膜厚でレジスト膜を成膜した。
設計上では、全て同じ径のコンタクトホールのパターンがレジスト膜上に転写される筈であったが、段差基板１２のレジスト膜段差によって、フォーカスずれの影響を受けることにより、低部１２ｂ上に形成されたコンタクトホールは、高部１２ａ上に形成されたコンタクトホールに比べて、コンタクトホール径が著しく拡大している。
【０００９】
そこで、特開平４−２１２１５４号公報は、段差基板にパターンを転写する際に使用するフォトマスクを提案している。ここで、図７を参照して、前掲公報に開示されたフォトマスクの構成を説明する。図７は前掲公報に提案されているフォトマスクの構成を説明する模式図である。
前掲公報は、図７に示すように、段差基板２０上にパターンを転写する際に使用するフォトマスク２２として、透明基板２４の主面に設けた遮光パターン２６を光学距離調整膜２８で部分的に覆ったフォトマスクを提案している。フォトマスク２２に入射した光Ｌは、光学距離調整膜２８を透過した光Ｌ１  と、光学距離調整膜２８を透過しない光Ｌ２  とに別れ、レンズ３０を介して段差基板２０上のレジスト膜３２に到達する。
【００１０】
前掲公報によれば、光学的距離調整膜２８は、石英等により形成された、屈折率ｎが透明基板２４と同じ膜であって、光学的距離調整膜２８の位置及び膜厚は段差基板２０上のレジスト膜３２の段差によって決定される。
また、焦点距離Ｐ、Ｑ間の距離Ｄは、
Ｄ＝｛ｍ２  ・（ｎ−１）・ｄ｝／ｎ′
で表される。
ここで、ｎは光学的距離調整膜２８の屈折率、ｎ′はレジスト膜の屈折率、ｍはレンズ３０の倍率、及びｄは光学的距離調整膜２６の膜厚である。
そして、距離Ｄがレジスト膜３２の低い領域３２ａと高い領域３２ｂとの間の段差寸法Ｔに一致するように、光学的距離調整膜２８の膜厚ｄを設定する、つまり、
ｄ＝（ｎ′・Ｔ）／｛ｍ２  ・（ｎ−１）｝
に設定する。
これにより、光学距離調整膜２８を透過しない光Ｌ２  は焦点距離Ｐを低い領域３２ａに位置させ、光学距離調整膜２８を透過した光Ｌ１  は焦点距離Ｑを高い領域３２ｂに位置させることができ、レジスト膜３２の段差を補償することができるとしている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平４−２１２１５４号公報（第３頁、図１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前掲公報で提案されている所要の膜厚の光学的距離調整膜を遮光パターン上に設けることは、実際には、技術的にかなり困難を伴うことであって、実用化には更なる研究が必要であると思われる。
【００１３】
そこで、本発明の第１の目的は、段差基板上にマスクパターンを転写する際にも、マスクパターンを正確に転写でき、しかも作製容易な構成を備えたフォトマスクを提供することであり、第２の目的はそのようなフォトマスクの製造方法を提供することであり、第３の目的はそのようなフォトマスクを使って露光する方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、以下に説明するように、段差基板の高低差によって生じるフォーカスずれを補正するために、従来技術の光学的距離調整膜に代えて、高低差をマスク基板自体に設けることを着想した。そして、着想が有効であることを実験により確認して、本発明を発明するに到った。
【００１５】
投影光学系においては、必ず「物体面」と「像面」とが対で存在する。リソグラフィ工程で使用される露光装置では、「物体面」とはＬＳＩの回路パターンが描かれたマスク面であり、「像面」とはレジスト膜が成膜されたウエハの基板表面、つまりレジスト膜の膜面である。
物体面に凹凸がある場合には、それに対応して像面も凹凸を持つ。換言すれば、像面に凹凸を持たせたいときには、それと共役となるような凹凸を物体面に設けることにより解決できる。
【００１６】
像面の凹凸の段差を補償するために、低像面を高像面に一致させるための移動距離、つまり像面の高さ方向のシフト量をｚすると、それに共役な物体面での凹凸の段差、つまり物体面の高さ方向のシフト量Ｚとの間には、投影光学系の倍率Ｍを介して以下のような関係式（１）が成立する。
ｚ＝Ｍ２  ×Ｚ          ・・・・・・・（１）
即ち、物体面の位置を縦方向にＺだけシフトさせると、像面での位置はＭ２  ×Ｚ＝ｚだけシフトして、凹凸のある面に所定のパターンを結像させることができる（投影光学系における縦倍率）。
一般的に、半導体製造装置に使われるステッパーでは、Ｍは、Ｍ＝１／５、スキャナでは、Ｍ＝１／４である。
【００１７】
露光工程の事前検討段階で、段差基板が有する段差（ｚ）を予め測定しておくことは可能なので、その段差を補正するためのフォトマスクの主面段差（Ｚ）を式（１）から求め、主面間に主面段差（Ｚ）を有するマスク基板を形成し、各主面にそれぞれ遮光パターンを設けたフォトマスクを使用することにより、フォーカスずれのない高精度なパターン転写が可能となる。ここで、主面とは、像面に対面する物体面、つまりレジスト膜に対面するフォトマスクの面を言う。
【００１８】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係るフォトマスクは、段差を有する被加工体上に成膜され、被加工体の段差に応じて生じているレジスト膜段差を介して低膜面と高膜面とを有するレジスト膜に、投影光学系を介してマスクパターンを転写するフォトマスクであって、
板厚の厚い厚板部と、厚板部の板厚より薄い薄板部とを有し、厚板部の主面と薄板部の主面との主面段差がＺの透明マスク基板と、
厚板部の主面に設けられ、レジスト膜の低膜面に転写するパターンを構成する第１遮光膜パターンと、低膜面の主面に設けられ、レジスト膜の高膜面に転写するパターンを構成する第２遮光膜パターンとからなるマスクパターンと
を備え、
レジスト膜のレジスト膜段差をｚ、投影光学系の倍率をＭとするとき、
Ｚ＝ｚ／Ｍ２                ・・・・・・・式（１）
で規定されることを特徴としている。
【００１９】
本発明の透明マスク基板は、従来から既知の透明マスク基板であって、例えば石英製の基板等である。遮光膜も従来から既知のＣｒ膜等の遮光膜である。
本発明に係るフォトマスクでは、前述したように、フォトマスクの第１遮光パターンを有する厚板部の主面と第２遮光パターンを有する薄板部の主面との間にＺの主面段差を設けることにより、第１遮光パターンの結像位置をＭ２  ×Ｚ＝ｚだけシフトさせて、第１遮光パターンによるパターンをレジスト膜の低膜面に、第２遮光パターンによるパターンをレジスト膜の高膜面に正確に結像させることができる。
本発明に係るフォトマスクを適用してレジスト膜段差のあるレジスト膜上に転写することにより、従来のようなフォーカスずれが生じなくなり、結果として高精度なＬＳＩパターンの転写が可能となる。
【００２０】
本発明に係るフォトマスクは、２個以上の段差を有する被加工体上に成膜され、かつ被加工体の各段差に応じて生じているレジスト膜段差を介して高低の相互に異なる３面以上の膜面を有するレジスト膜にマスクパターンを転写することもできる。
その場合には、フォトマスクは、レジスト膜の各膜面に対応して３個の主面が透明マスク基板に設けられ、主面間の各主面段差が各レジスト膜段差に対応して式（１）の関係を有し、各主面がそれぞれ各膜面に転写する遮光膜パターンを備えている。
【００２１】
本発明に係るフォトマスクの作製方法は、段差を有する被加工体上に成膜され、被加工体の段差に応じて生じているレジスト膜段差を介して低膜面と高膜面とを有するレジスト膜に、投影光学系を介してマスクパターンを転写するフォトマスクの作製方法であって、
板状の透明マスク基板の厚板部形成領域を覆い、薄板部形成領域を露出するレジストマスクを透明マスク基板上に形成する工程と、
レジスト膜のレジスト膜段差をｚ、投影光学系の倍率をＭとするとき、
厚板部の主面と薄板部の主面との間の主面段差Ｚが、
Ｚ＝ｚ／Ｍ２                ・・・・・・・式（１）
で規定される主面段差Ｚを有するように、薄板部形成領域をエッチングして、板厚の厚い厚板部と、厚板部の板厚より薄い薄板部とを透明マスク基板上に形成する工程と、
レジスト膜の低膜面に転写するパターンを構成する第１遮光膜パターンを厚板部の主面に、レジスト膜の高膜面に転写するパターンを構成する第２遮光膜パターンを薄板部の主面に形成する工程と
を有することを特徴としている。
【００２２】
本発明に係るフォトマスクの作製方法は、透明マスク基板のエッチング工程と遮光膜パターンの形成工程とで構成され、光学的距離調整膜等の成膜工程を必要としないので、作製が容易である。
【００２３】
本発明に係る露光方法は、段差を有する被加工体上に成膜され、被加工体の段差に応じて生じるレジスト膜段差を介して低膜面と高膜面とを有するレジスト膜に、投影光学系を介してフォトマスクのマスクパターンを転写する露光方法であって、
被加工体上のレジスト膜の高膜面と低膜面とのレジスト膜段差ｚを測定する工程と、
投影光学系の倍率をＭとするとき、
Ｚ＝ｚ／Ｍ２                ・・・・・・・式（１）
式（１）で規定される主面段差Ｚを有する板厚の厚い厚板部と、厚板部の板厚より薄い薄板部とを有し、レジスト膜の低膜面に転写するパターンを構成する第１遮光膜パターンを厚板部の主面に、レジスト膜の高膜面に転写するパターンを構成する第２遮光膜パターンを薄板部の主面に備えるフォトマスクを使って、投影光学系を介して露光する工程と
を有することを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、実施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
フォトマスクの実施形態例
本実施形態例は本発明に係るフォトマスクの実施形態の一例であって、図１は本実施形態例のフォトマスクの構成を示す断面図である。
本実施形態例のフォトマスク４０は、図４に示すような段差基板６２上に一様な膜厚で成膜されたレジスト膜６４上に投影倍率Ｍ＝１／４のＡｒＦスキャナを用いてＬＳＩの回路パターンを転写するフォトマスクである。
段差基板６２は回路パターンが密な高部６２ａと回路パターンが疎の低部６２ｂとを有し、レジスト膜６４は段差基板６２の高部６２ａに対応して高膜面６４ａを、低部６２ｂに対応して低膜面６４ｂを有する。
高部６２ａ上のレジスト膜６４の高膜面６４ａは、低部６２ｂ上のレジスト膜６４の低膜面６４ｂより高い位置にあり、高膜面６４ａと低膜面６４ｂとの段差ｚは０．１μｍである。
【００２５】
フォトマスク４０は、板厚が厚さｔａ  の厚板部４２ａと板厚が厚板部４２より薄い厚さｔｂ  の薄板部４２ｂとを有する石英製の透明マスク基板４２と、透明マスク基板４２の厚板部４２ａ及び薄板部４２ｂの主面それぞれに設けられ、同じ膜厚のＣｒ遮光膜からなる第１遮光パターン４４ａ、及び第２遮光パターン４４ｂとを備えている。厚板部４２ａ及び薄板部４２ｂの主面の反対側の面は、同じ平面上にある。
厚板部４２上の第１遮光パターン４４ａは段差基板６２上のレジスト膜６４の低膜面６４ｂに転写すべきパターンを構成する遮光パターンであり、薄板部４２ｂ上の第２遮光パターン４４ｂはレジスト膜６４の高膜面６４ａに転写すべきパターンを構成する遮光パターンである。
【００２６】
厚板部４２ａの厚さｔａ  と薄板部４２ｂの厚さｔｂ  との間には、式（１）に基づいて、
2004233401.tif 000003
の関係が成立するように、ｔａ  及びｔｂ  が設定されている。
【００２７】
本実施形態例のフォトマスク４０は、第１遮光パターン４４ａを有する厚板部４２ａと第２遮光パターン４４ｂを有する薄板部４２ｂとの間にＺの主面段差を設けることにより、第１遮光パターン４４ａの結像位置をＭ２  ×Ｚ＝ｚだけシフトさせて、第１遮光パターン４４ａによるパターンをレジスト膜６４の低膜面６４ｂに、第２遮光パターン４４ｂによるパターンをレジスト膜６４の高膜面６４ａに正確に結像させることができる。
これにより、段差基板６２に成膜されたレジスト膜６４の表面の段差に起因する焦点ずれを補償して、フォトマスク４０より所望のマスクパターンを正確に段差基板６２上のレジスト膜６４に転写することができる。
【００２８】
フォトマスクの製造方法の実施形態例
本実施形態例は本発明に係るフォトマスクの製造方法を上述の実施形態例のフォトマスクの製造に適用した実施形態の一例である。図２（ａ）から（ｄ）及び図３（ｅ）から（ｇ）は、それぞれ、フォトマスクを製造する際の工程毎の断面図である。
先ず、図２（ａ）に示すように、マスク基板となる透明な基板４６にレジストを塗布して、レジスト膜４８を成膜する。
次いで、図２（ｂ）に示すように、レジスト膜４８にリソグラフィ処理を施して、基板４６の厚板部形成領域５０を覆い、薄板部形成領域５２を露出させるパターンを有するレジストマスク５４を形成する。
【００２９】
次に、図２（ｃ）に示すように、レジストマスク５４上から基板４６にエッチングを施して薄板部４２ｂを形成し、レジストマスク５４で覆うことによりエッチングしなかった厚板部形成領域５０を厚板部４２ａとする透明マスク基板４２を形成する。
次いで、レジストマスク５４を剥離した後、図２（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法やスパッター等の金属膜の成膜プロセスを用いて透明マスク基板４２の厚板部４２ａ及び薄板部４２ｂ上に一様な膜厚のＣｒ膜からなる遮光膜５６を成膜する。
【００３０】
次いで、図３（ｅ）に示すように、遮光膜５６上にレジストを塗布してレジスト膜５８を成膜する。
続いて、図３（ｆ）に示すように、所望のＬＳＩ回路パターンをレジスト膜５８に転写して、エッチングマスク６０を形成する。
次に、エッチングマスク６０上から遮光膜５６をエッチングし、エッチング後、エッチングマスク６０を剥離して、図３（ｇ）に示すように、厚板部４２ａに遮光パターン４４ａを、薄板部４２ｂに遮光パターン４４ｂを形成する。
以上の工程を経ることにより、実施形態例のフォトマスク４０を簡単な工程で容易に作製することができる。
【００３１】
露光方法の実施形態例
本実施形態例は本発明に係る露光方法の実施形態の一例であって、図４は半導体装置の製造に際し本実施形態例の方法により段差基板上にパターンを転写する露光方法を説明する模式図である。
先ず、配線パターン等の回路パターンが密なために表面が高い高部６２ａと回路パターンが疎なために表面が高部６２ａより低い低部６２ｂとを有する段差基板６２上に一様な膜厚でレジスト膜６４を成膜する。
次いで、高部６２ａ上のレジスト膜６４の膜面と低部６２ｂ上のレジスト膜６４の膜面との段差ｚを測定して、ｚ＝０．１μｍを求める。
【００３２】
次いで、板厚が厚さｔａ  の厚板部４２ａと板厚が厚板部４２より薄い厚さｔｂ  の薄板部４２ｂとを有する透明マスク基板４２の透明マスク基板４２の厚板部４２ａ及び薄板部４２ｂのそれぞれに同じ膜厚の遮光膜からなる遮光パターン４４ａ、４４ｂを備えたフォトマスク４０を用意する。
厚板部４２上の遮光パターン４４ａは段差基板６２の低部６２ｂ上のレジスト膜６４に転写すべきパターンを構成する遮光パターンであり、薄板部４２ｂ上の遮光パターン４４ｂは段差基板６２の高部６２ａ上のレジスト膜６４に転写すべきパターンを構成する遮光パターンである。
厚板部４２ａの厚さｔａ  と薄板部４２ｂの厚さｔｂ  との間には、式（１）に基づいて、
2004233401.tif 000004
の関係がある。
【００３３】
次いで、投影倍率Ｍ＝１／４の投影レンズ６６を有するＡｒＦスキャナを用いて、遮光パターン４４ａ及び遮光パターン４４ｂで構成されるフォトマスク４０のＬＳＩ回路パターンを段差基板６２のレジスト膜６４上に転写する。
フォトマスク４０を使用することにより、図４に示すように、遮光パターン４４ａを有する厚板部４２ａを透過し、投影レンズ６６で集光された光は段差基板６２の低部６２ｂ上のレジスト膜６４の膜面６４ｂで結像し、遮光パターン４４ｂを有する薄板部４２ｂを透過し、投影レンズ６６で集光された光は段差基板６２の高部６２ａ上のレジスト膜６４ａの膜面で結像する。
よって、フォトマスク４０に設けられたＬＳＩ回路パターンを正確にレジスト膜６４上に転写することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係るフォトマスクによれば、フォトマスクの第１遮光パターンを有する厚板部の主面と第２遮光パターンを有する薄板部の主面との間にＺの主面段差を設けることにより、第１遮光パターンの結像位置をＭ２  ×Ｚ＝ｚだけシフトさせて、第１遮光パターンによるパターンをレジスト膜の低膜面に、第２遮光パターンによるパターンをレジスト膜の高膜面に正確に結像させることができる。本発明に係るフォトマスクを適用してレジスト膜段差のあるレジスト膜上に転写することにより、従来のようなフォーカスずれが生じなくなり、結果として高精度なＬＳＩパターンの転写が可能となる。
【００３５】
本発明に係るフォトマスクの作製方法によれば、透明マスク基板のエッチング工程と遮光膜パターンの形成工程とで構成され、光学的距離調整膜等の成膜工程を必要としないので、作製が容易である。
本発明に係る露光方法は、本発明に係るフォトマスクを使った好適な露光方法を実現している。フォーカスずれがなくなることにより安定したパターン形成が可能となるので、従来より微細パターンの転写が可能になり、半導体製造プロセスのマージンが広がり、製造歩留まりが向上する。また、高低差に関わらず所望のパターン形状が得られるので、半導体デバイスの性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例のフォトマスクの構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）から（ｄ）は、それぞれ、実施形態例のフォトマスクを製造する際の工程毎の断面図である。
【図３】図３（ｅ）から（ｇ）は、それぞれ、図２（ｄ）に続いて、実施形態例のフォトマスクを製造する際の工程毎の断面図である。
【図４】半導体装置の製造に際し本実施形態例の方法により段差基板上にパターンを転写する露光方法を説明する模式図である。
【図５】段差基板に適用したリソグラフィ処理の従来の方法を説明する模式図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、コンタクトホールを転写する段差基板の断面図、及び段差基板上のレジスト膜に転写したコンタクトホールの径を示すＣＤ−ＳＥＭ写真をである。
【図７】特開平４−２１２１５４号公報に提案されているフォトマスクの構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
１２……段差基板、１２ａ……高部、１２ｂ……低部、１４……レジスト膜、１６……投影レンズ、１８……フォトマスク、１８ａ……遮光パターン、１８ｂ……透明マスク基板、  ２０……段差基板、２２……フォトマスク、２４……透明基板、２６……遮光パターン、２８……光学距離調整膜、３０……レンズ、３２……レジスト膜、４０……実施形態例のフォトマスク、４２……透明マスク基板、４２ａ……厚板部、４２ｂ……薄板部、４４ａ……第１遮光パターン、４４ｂ……第２遮光パターン、４６……透明な基板、４８……レジスト膜、５０……厚板部形成領域、５２……薄板部形成領域、５４……レジストマスク、５６……遮光膜、５８……レジスト膜、６０……エッチングマスク、６２……段差基板、６２ａ……高部、６２ｂ……低部、６４……レジスト膜、６４ａ……高膜面、６４ｂ……低膜面、６６……投影レンズ。
【図１】
2004233401.tif 000005
【図２】
2004233401.tif 000006
【図３】
2004233401.tif 000007
【図４】
2004233401.tif 000008
【図５】
2004233401.tif 000009
【図６】
2004233401.tif 000010
【図７】
2004233401.tif 000011