(57)【要約】【課題】ウエハにホールパターンを良好に形成することができる。【解決手段】ウエハの主面上に堆積されたレジスト膜に、密集状態で配置される複数のホールパターンと、孤立状態で配置されるホールパターンとの両方を露光処理により転写する工程において、密集状態の複数のホールパターンは、マスクＭＫ１上のハーフトーン位相シフトマスク構造部で転写し、孤立状態のホールパターンは、マスクＭＫ１の同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造部で転写する。ハーフトーン位相シフトマスク構造部は、マスク基板１の第１主面上のハーフトーン膜２に開口部３ｃを開口することで形成されている。同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造は、マスク基板１の第１主面上のハーフトーン膜２に開口された開口部３ｂにおいて、中央にメイン部４ｂを配置し、その外周にリム部５ｂを配置することで形成されている。【選択図】図６
2007310237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を持つウエハを用意する工程、
（ｂ）前記ウエハの前記第１主面に集積回路素子を形成する工程、
（ｃ）前記ウエハの前記第１主面上に絶縁膜を堆積する工程、
（ｄ）前記絶縁膜上にレジスト膜を塗布する工程、
（ｅ）前記レジスト膜に、マスクを介して露光光を照射することにより、前記マスクの第１領域に配置された第１のホールパターンを縮小投影露光するとともに、前記マスクの第２領域において前記第１のホールパターンの配置に比べて疎らに配置された第２のホールパターンを縮小投影露光する工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程後の前記レジスト膜に現像処理を施すことにより、前記第１のホールパターンおよび前記第２のホールパターンの転写領域に開口部を持つレジストパターンを形成する工程、
（ｇ）前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記絶縁膜にエッチング処理を施すことにより、前記絶縁膜に前記マスクの前記第１のホールパターンに対応する第１のホールを形成するとともに、前記絶縁膜に前記マスクの前記第２のホールパターンに対応する第２のホールを形成する工程、
（ｈ）前記エッチング処理後、前記レジストパターンを除去する工程を有し、
前記マスクは、
厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有するマスク基板、
前記マスク基板の前記第１主面上に堆積され、前記マスクを透過する前記露光光を減光する減光膜を有しており、
前記マスクの前記第１領域の前記第１のホールパターンは、前記減光膜を開口することで形成され、
前記第１のホールパターンを透過した露光光は、前記減光膜を透過した露光光の位相に対して反転するようになっており、
前記マスクの前記第２領域の前記第２のホールパターンは、
前記減光膜を開口することで形成された開口領域内に配置されたメイン部、
前記開口領域内において前記メイン部の外周に接するように形成されたリム部を有しており、
前記メイン部を透過した露光光および前記減光膜を透過した露光光の位相は同相になるようになっており、
前記リム部を透過した露光光の位相は、前記メイン部を透過した露光光および前記減光膜を透過した露光光の位相に対して反転するようになっている。
【請求項２】
請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記マスクの前記第２のホールパターンの設計工程における近接効果補正処理では、前記第２のホールパターンの前記メイン部の寸法を調整する。
【請求項３】
請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第２のホールパターンの前記メイン部は、前記マスク基板の厚さ方向に窪む凹部により形成されている。
【請求項４】
請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記マスクの前記第１領域では、前記第１のホールパターンのピッチ≦前記第１のホールパターンのサイズ×６であり、
前記マスクの前記第２領域では、前記第２のホールパターンのピッチ＞前記第２のホールパターンのサイズ×６である。
【請求項５】
請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記マスク基板の前記第１主面と前記減光膜との間に、前記マスク基板および前記減光膜に対する選択性を有するエッチングストッパ層を設けたものである。
【請求項６】
以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を持つウエハを用意する工程、
（ｂ）前記ウエハの前記第１主面に集積回路素子を形成する工程、
（ｃ）前記ウエハの前記第１主面上に絶縁膜を堆積する工程、
（ｄ）前記絶縁膜上にレジスト膜を塗布する工程、
（ｅ）前記レジスト膜に、第１マスクを介して露光光を照射することにより、前記第１マスクに配置された第１のホールパターンを縮小投影露光する工程、
（ｆ）前記レジスト膜に、前記第１マスクとは別体の第２マスクを介して露光光を照射することにより、前記第２マスクにおいて前記第１マスクの前記第１のホールパターンの配置に比べて疎らに配置された第２のホールパターンを縮小投影露光する工程、
（ｇ）前記（ｅ），（ｆ）工程後の前記レジスト膜に現像処理を施すことにより、前記第１のホールパターンおよび前記第２のホールパターンの転写領域に開口部を持つレジストパターンを形成する工程、
（ｈ）前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記絶縁膜にエッチング処理を施すことにより、前記絶縁膜に前記第１マスクの前記第１のホールパターンに対応する第１のホールを形成するとともに、前記絶縁膜に前記第２マスクの前記第２のホールパターンに対応する第２のホールを形成する工程、
（ｉ）前記エッチング処理後、前記レジストパターンを除去する工程を有し、
前記第１マスクは、
厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有する第１マスク基板、
前記第１マスク基板の前記第１主面上に堆積され、前記第１マスクを透過する前記露光光を減光する第１減光膜を有しており、
前記第１マスクの前記第１のホールパターンは、前記第１減光膜を開口することで形成され、
前記第１のホールパターンを透過した露光光は、前記第１減光膜を透過した露光光の位相に対して反転するようになっており、
前記第２マスクは、
厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有する第２マスク基板、
前記第２マスク基板の前記第１主面上に堆積され、前記第２マスクを透過する前記露光光を減光する第２減光膜を有しており、
前記第２マスクの前記第２のホールパターンは、
前記第２減光膜を開口することで形成された開口領域内に配置されたメイン部、
前記開口領域内において前記メイン部の外周に接するように形成されたリム部を有しており、
前記メイン部を透過した露光光および前記減光膜を透過した露光光の位相は同相になるようになっており、
前記リム部を透過した露光光の位相は、前記メイン部を透過した露光光および前記減光膜を透過した露光光の位相に対して反転するようになっている。
【請求項７】
請求項６記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記第２マスクの前記第２のホールパターンの設計工程における近接効果補正処理では、前記第２のホールパターンの前記メイン部の寸法を調整する。
【請求項８】
請求項６記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第２マスクの前記第２のホールパターンの前記メイン部は、前記マスク基板の厚さ方向に窪む凹部により形成されている。
【請求項９】
請求項６記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記第１マスクおよび前記第２マスクには、その各々のマスクの位置合わせを確認するためのマークが配置されている。
【請求項１０】
請求項６記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記第１マスクでは、前記第１のホールパターンのピッチ≦前記第１のホールパターンのサイズ×６であり、
前記第２マスクでは、前記第２のホールパターンのピッチ＞前記第２のホールパターンのサイズ×６である。
【請求項１１】
請求項６記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記第１マスク基板の前記第１主面と前記第１減光膜との間に、前記第１マスク基板および前記第１減光膜に対する選択性を有する第１エッチングストッパ層を設け、
前記第２マスク基板の前記第１主面と前記第２減光膜との間に、前記第２マスク基板および前記第２減光膜に対する選択性を有する第２エッチングストッパ層を設けたものである。
【請求項１２】
以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を持つウエハを用意する工程、
（ｂ）前記ウエハの前記第１主面に集積回路素子を形成する工程、
（ｃ）前記ウエハの前記第１主面上に絶縁膜を堆積する工程、
（ｄ）前記絶縁膜上にレジスト膜を塗布する工程、
（ｅ）前記レジスト膜に、マスクを介して露光光を照射することにより、前記マスクに配置されたホールパターンを縮小投影露光する工程、
（ｆ）前記（ｅ）工程後の前記レジスト膜に現像処理を施すことにより、前記ホールパターンの転写領域に開口部を持つレジストパターンを形成する工程、
（ｇ）前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記絶縁膜にエッチング処理を施すことにより、前記絶縁膜に前記マスクの前記ホールパターンに対応するホールを形成する工程、
（ｈ）前記エッチング処理後、前記レジストパターンを除去する工程を有し、
前記マスクは、
厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有するマスク基板、
前記マスク基板の前記第１主面上に堆積され、前記マスクを透過する前記露光光を減光する減光膜を有しており、
前記マスクの前記ホールパターンは、
前記減光膜を開口することで形成された開口領域内に配置されたメイン部、
前記開口領域内において前記メイン部の外周に接するように形成されたリム部を有しており、
前記メイン部を透過した露光光および前記減光膜を透過した露光光の位相は同相になるようになっており、
前記リム部を透過した露光光の位相は、前記メイン部を透過した露光光および前記減光膜を透過した露光光の位相に対して反転するようになっており、
前記マスクの前記ホールパターンの設計工程における近接効果補正処理では、前記ホールパターンの前記メイン部の寸法を調整する。
【請求項１３】
請求項１２記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記ホールパターンの前記メイン部は、前記マスク基板の厚さ方向に窪む凹部により形成されている。
【請求項１４】
請求項１２記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記マスクでは、前記ホールパターンのピッチ＞前記ホールパターンのサイズ×６である。
【請求項１５】
請求項１２記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記マスク基板の前記第１主面と前記減光膜との間に、前記マスク基板および前記減光膜に対する選択性を有するエッチングストッパ層を設けたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に、縮小投影露光工程において位相シフトマスク技術を用いる半導体集積回路装置の製造方法に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置の製造工程では、半導体集積回路装置の動作速度の向上や消費電力の低減等を実現するため、半導体集積回路装置を構成する素子や配線の微細化が進められている。
【０００３】
この微細化を支えるのがリソグラフィ技術である。微細化は、露光光の短波長化や開口数ＮＡの増大により対応しているが、近年の微細化の急激な進展に伴い、露光光の短波長化や開口数ＮＡの増大のみでは高解像度化の要求に追いつくことができない状況となっている。
【０００４】
そこで、これを補うために、マスクに対して位相シフトマスク技術等のような超解像技術が適用されている。位相シフトマスク技術は、マスクを透過する光の一部の位相を１８０度反転させることにより、解像度および焦点深度を向上させる技術である。
【０００５】
このような位相シフトマスク技術については、例えば日本特開２００５−１０７１９５号公報（特許文献１参照）に記載があり、ホールパターン転写用の位相シフトマスクが開示されている。この特許文献１の位相シフトマスクにおいては、ガラス基板上に露光光を減光する減光膜が形成されている。この減光膜においてホールパターンの転写領域には、減光膜が除去されることで形成された開口領域が配置されている。この開口領域には、ホールパターン転写用の本体パターンと、その外周に接するように設けられたリムパターンとが配置されている。本体パターンを透過した露光光の位相と減光膜を透過した露光光の位相とは同相になっている。また、本体パターンおよび減光膜を透過した露光光の位相とリムパターンを透過した露光光の位相とは逆相になっている。なお、この特許文献１に対応する米国出願として、米国特許出願公開第２００５／０６９７８８号（公開日：２００５年３月３１日（特許文献２参照））がある。
【０００６】
また、例えば日本特開２００４−２９７４７号公報（特許文献３参照）、日本特開２００５−１５７４０６号公報（特許文献４参照）または日本特開２００５−１５７４０７号公報（特許文献５参照）には、上記特許文献１と同様のホールパターン転写用の位相シフトマスクが開示されている。すなわち、これら特許文献３〜５には、露光光に対して遮光性を有する低透過率位相シフタと、低透過率位相シフタに囲まれかつ露光比に対して透光性を有する高透過率位相シフタと、高透過率位相シフタの近傍に位置する開口部とを有するマスクが開示されている。低透過率位相シフタおよび高透過率位相シフタは露光光を互いに同位相で透過させる一方、開口部は、低透過率位相シフタおよび高透過率位相シフタを基準として露光光を反対位相で透過させるようになっている。
【０００７】
また、例えば日本特開平６−１２３９６１号公報（特許文献６参照）には、レベンソン型位相シフトマスクとハーフトーン型位相シフトマスクとを同一基板に形成した位相シフトマスクが開示されている（特許文献６の図１等参照）。また、この特許文献６には、透明基板と位相シフト層との間にエッチング停止膜を設ける構成が開示されている（特許文献６の段落［００２３］等参照）。
【０００８】
また、例えば日本特開平７−３６１７６号公報（特許文献７参照）には、透明基板と位相シフタ層との間にエッチングストッパ層を設ける構成が開示されている。なお、この特許文献７に対応する米国出願として、米国特許第５．５６１．００９号（特許文献８参照）がある。
【０００９】
また、例えば日本特開平７−１３４３８９号公報（特許文献９参照）には、透明基板と位相シフタ層との間にエッチング停止層を設ける構成が開示されている。
【００１０】
また、例えば日本特開平５−２８９３０５号公報（特許文献１０参照）には、基板と位相シフタ層との間にエッチングストッパ層を設ける構成が開示されている。なお、この特許文献８に対応する米国出願として、米国特許第５．３８０．６０８号（特許文献１１参照）がある。
【特許文献１】特開２００５−１０７１９５号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０６９７８８号
【特許文献３】特開２００４−２９７４７号公報
【特許文献４】特開２００５−１５７４０６号公報
【特許文献５】特開２００５−１５７４０７号公報
【特許文献６】特開平６−１２３９６１号公報（図１、段落［００２３］等参照）
【特許文献７】特開平７−３６１７６号公報
【特許文献８】米国特許第５．５６１．００９号
【特許文献９】特開平７−１３４３８９号公報
【特許文献１０】特開平５−２８９３０５号公報
【特許文献１１】米国特許第５．３８０．６０８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、本発明者は、上記特許文献１の構造を持つ位相シフトマスクを用い、半導体基板の同一の主面内に、密集状態で配置されたホールパターン（密集部）と、孤立状態で配置されたホールパターン（孤立部）とを転写する場合について評価した。
【００１２】
図１は評価対象のマスクＭＫ０の一例の要部平面図、図２は図１のＸ１−Ｘ１線およびＸ２−Ｘ２線の断面図を示している。図１および図２において左側はマスクＭＫ０の上記密集部を示し、右側はマスクＭＫ０の上記孤立部を示している。
【００１３】
なお、図１および図２においては、密集部と孤立部とでマスクＭＫ０を分けて示しているが、実際は密集部と孤立部とが１つのマスクＭＫ０に形成されている。また、図１の符号Ｘは第１方向、符号Ｙは第１方向Ｘに直交する第２方向を示している。
【００１４】
マスクＭＫ０を構成するマスク基板１は、例えば露光光に対して透明な石英ガラス基板からなり、その厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有している。このマスク基板１の第１主面上には、例えば露光光を減光するハーフトーン膜２が堆積されている。なお、図１は平面図であるが図面を見易くするためハーフトーン膜２にハッチングを付した。
【００１５】
マスクＭＫ０の密集部および孤立部には、ウエハ上のレジスト膜にホールパターンを転写するためのホールパターン転写部ＨＡ，ＨＢが配置されている。マスクＭＫ０の密集部には、例えば複数のホールパターン転写部ＨＡが第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに沿って所定の間隔（またはピッチ）で密集した状態で配置されている。マスクＭＫ０の孤立部には、例えば１個のホールパターン転写部ＨＢが配置されている。なお、ホールパターン転写部ＨＡ，ＨＢ以外のハーフトーン膜２で覆われた領域をフィールド部とも言う。
【００１６】
マスクＭＫ０の密集部および孤立部のホールパターン転写部ＨＡ，ＨＢは、上記ハーフトーン膜２が除去されることで形成された平面正方形状の開口部３ａ，３ｂによって形成されている。すなわち、開口部３ａ，３ｂからマスク基板１が露出されている。
【００１７】
また、ホールパターン転写部ＨＡ，ＨＢの開口部３ａ，３ｂの中央には、開口部３ａ，３ｂよりも小さい平面正方形状のメイン部４ａ，４ｂが配置されている。このメイン部４ａ，４ｂは、ウエハ上のレジスト膜にホールパターンを転写するメインの部分であり、マスク基板１の第１主面において厚さ方向に窪む凹部により形成されている。
【００１８】
さらに、ホールパターン転写部ＨＡ，ＨＢの開口部３ａ，３ｂ内において、メイン部４ａ，４ｂの外周にはメイン部４ａ，４ｂに接するように、平面枠状のリム部５ａ，５ｂが配置されている。
【００１９】
図２に示すように、メイン部４ａ，４ｂを透過した露光光Ｌの位相（π）は、フィールド部（ハーフトーン膜２）を透過した露光光Ｌの位相（π）と同相となっている。また、メイン部４ａ，４ｂを透過した露光光Ｌの位相（π）は、リム部５ａ，５ｂを透過した露光光Ｌの位（０）相に対して１８０度反転するようになっている。
【００２０】
このようなマスクＭＫ０について評価した結果、フォーカス依存性（焦点深度（Depth Of Focus：ＤＯＦ））については密集部および孤立部とも、上記メイン部を持たないハーフトーン位相シフトマスクを用いた場合よりも向上していることを確認することができた。
【００２１】
すなわち、メイン部を持たないハーフトーン位相シフトマスクを用いた場合、密集部のＤＯＦは０．２５μｍ、孤立部のＤＯＦは０．１５μｍである。発明者が検討した条件（ウエハ平坦度、レンズ歪み、フォーカス検出精度、フォーカス管理制度等）では、最低限必要とされるＤＯＦは０．２５μｍ程度であり、メイン部を持たないハーフトーン位相シフトマスクを用いた場合、孤立部のＤＯＦが不足していることが分かる。これに対して、図１および図２に示した位相シフトマスクを用いた場合、密集部のＤＯＦを、０．３０μｍに向上でき、孤立部のＤＯＦを、０．２５μｍに向上できた。
【００２２】
しかしながら、上記図１および図２の位相シフトマスクの場合、マスク製造時の誤差（メイン部とリム部との重ね合わせ精度、メイン部およびリム部の寸法変動等）により、特に、ウエハ上のレジスト膜において密集部におけるホールパターンの寸法が大きく変動する、すなわち、ＭＥＥＦ（Mask Error Enhancement Factor）が大きくなる、という問題があることを初めて見出した。
【００２３】
ここで、図３は、上記メイン部とリム部との重ね合わせ精度の評価結果を示すグラフ図であり、上記メイン部とリム部とで重ね合わせずれが生じた場合に、密集部のＤＯＦの特性が基準に対してどのようにずれてしまうかを示している。メイン部とリム部とで重ね合わせずれが生じた場合、密集部分でベストフォーカスおよびフォーカス依存性の傾向が異なるようになってしまうことが分かる。
【００２４】
また、図４は、上記メイン部およびリム部の寸法精度の評価結果を示す表図である。図４（ａ）は、リム部の幅Ａ，Ｂを固定にして、メイン部の幅を変えた時の密集部および孤立部のＭＥＥＦを示している。また、図４（ｂ）は、メイン部の幅ａ，ｂを固定にして、リム部の幅を変えた時の密集部および固定部のＭＥＥＦを示している。
【００２５】
この図４からリム部の寸法が変動した場合（図４（ｂ））は、ＭＥＥＦが大きくなりマスク作成が困難である。また、リム部の寸法が変動した場合（図４（ｂ））は、メイン部の寸法が変動した場合（図４（ａ））と比較して、ウエハ上のレジスト膜に転写されるホールパターンの寸法が大きく変動することが分かる。このことは本発明者が初めて見出した課題である。さらに、リム部の寸法が変動した場合（図４（ｂ））の中でも、マスクＭＫ０上の密集部の寸法精度の影響の方が、孤立部の寸法精度の影響よりもウエハ上のレジスト膜への転写結果に大きいことが分かる。これも本発明者が初めて見出した課題である。
【００２６】
なお、上記ＭＥＥＦは、マスク上の寸法差ΔＬｗに対し転写されたパターンの寸法差ΔＬｍがどれだけ増幅されたかを表す指標であり、投影レンズの縮小率をＭとすると、下記の式（１）で表される。
【００２７】
ＭＥＥＦ＝ΔＬｍ／（Ｍ・ΔＬｗ）・・・式（１）
以上のような問題は、ウエハ上のレジスト膜にホールパターンを上手く転写できないという不具合を生じさせる。例えばレジスト膜にホールパターンが転写されないためにその下層の絶縁膜にホールを形成することができない。また、絶縁膜にホールを形成することができたとしても直径が大きくなり過ぎて下層との合わせずれが生じたのと同じ結果になる。これらにより、半導体集積回路装置の信頼性、電気的特性および歩留まりが低下する問題がある。
【００２８】
そこで、本発明の目的は、ウエハにホールパターンを良好に形成することのできる技術を提供することにある。
【００２９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００３１】
すなわち、本発明は、マスクを用いた縮小投影露光処理によりウエハ上のレジスト膜にホールパターンを転写する工程において、ウエハ上の密集部のホールパターンは、マスク上のハーフトーン位相シフトマスク構造部で転写し、ウエハ上の孤立部のホールパターンは同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造部で転写するものである。
【発明の効果】
【００３２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００３３】
すなわち、マスクを用いた縮小投影露光処理工程において、ウエハ上の密集部のホールパターンはマスク上のハーフトーン位相シフトマスク構造部で転写し、ウエハ上の孤立部のホールパターンは同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造部で転写することにより、ウエハ上のレジスト膜にホールパターンを良好に転写することができるので、ウエハにホールパターンを良好に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
【００３５】
１．ウエハとは、集積回路の製造に用いるシリコン単結晶基板（一般にほぼ平面円形状）、サファイア基板、ガラス基板、その他の絶縁、反絶縁または半導体基板等並びにそれらの複合的基板を言う。また、本願において半導体集積回路装置というときは、シリコンウエハやサファイア基板等の半導体または絶縁体基板上に作られるものだけでなく、特に、そうでない旨明示された場合を除き、ＴＦＴ（Thin-Film-Transistor）およびＳＴＮ（Super-Twisted-Nematic）液晶等のようなガラス等の他の絶縁基板上に作られるもの等も含むものとする。
【００３６】
２．デバイス面とは、ウエハの主面であって、その面にリソグラフィにより、複数のチップ領域に対応するデバイスパターンが形成される面を言う。
【００３７】
３．マスク（光学マスク）：マスク基板上に、光を遮光するパターンや光の位相を変化させるパターンを形成したものである。実寸の数倍のパターンが形成されたレチクルも含む。マスクの第１主面とは、上記光を遮蔽するパターンや光の位相を変化させるパターンが形成されたパターン面であり、マスクの第２主面とは第１主面とは反対側の面のことを言う。
【００３８】
４．「遮光体」、「遮光領域」、「遮光膜」、「遮光パターン」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、４０％未満を透過させる光学特性を有することを示す。一般に透過率が数％から３０％未満のものが使われる。
【００３９】
５．「透明」、「透明膜」、「光透過領域」、「光透過パターン」、「透過部」と言うときは、その領域に照射される露光光のうち、６０％以上を透過させる光学特性を有することを示す。一般に９０％以上のものが使用される。
【００４０】
６．「減光」、「ハーフトーン」と言うときは、透過光量が２５％以下になることを言うが、４％以上、１０％以下が、必要な解像度を得られることができ、かつ、サブピークの転写を防止することができる上で好ましい。
【００４１】
７．ハーフトーン型位相シフトマスクとは、位相シフトマスクの一種でシフタと遮光膜を兼用するハーフトーン膜の透過率が２５％以下で、それが無い部分と比較したときの位相シフト量が光の位相を反転させるハーフトーンシフタを有するものである。
【００４２】
８．溝シフタとは、基板溝シフタ及び基板上薄膜溝シフタ等を含む上位概念で、遮光膜やハーフトーン膜より下層の透明膜、透明基板等に凹部を形成したシフタ一般を言う。
【００４３】
９．基板溝シフタとは、石英等の透明マスク基板自体の表面に凹部を形成した位相シフタをいう。基板自体の表面とは、基板の表面に基板と材質が類似した膜を形成したものを含むものとする。
【００４４】
１０．基板上薄膜溝シフタとは、基板上の遮光膜またはハーフトーン膜の下に、シフタとして作用する目的に適合した厚さのシフタ膜を形成して、そのシフタ膜に下地のマスク基板とのエッチング速度差等を利用する等して凹部を形成した溝型シフタをいう。
【００４５】
１１．シフタの深さとは、シフタ部の基板掘り込み深さは露光波長に依存し、位相を１８０度（または１８０度の奇数倍）反転させる深さＺは、Ｚ＝λ／（２（ｎ−１））で表される。ただし、ｎは所定の露光波長の露光光に対する基板の屈折率、λは露光波長である。
【００４６】
１２．転写パターンとは、マスクによってウエハ上に転写されたパターンであって、具体的にはレジストパターンおよびレジストパターンをマスクとして実際に形成されたウエハ上のパターンを言う。
【００４７】
１３．レジストパターンとは、感光性樹脂膜（レジスト膜）をフォトリソグラフィの手法により、パターニングした膜パターンを言う。なお、このパターンには当該部分に関して全く開口のない単なるレジスト膜を含む。
【００４８】
１４．ホールパターン（孔パターン）とは、ウエハ上で露光波長と同程度又はそれ以下の二次元的寸法を有するコンタクトホール、スルーホール等の微細パターンを言う。一般には、マスク上では正方形またはそれに近い長方形あるいは八角形等の形状であるが、ウエハ上では円形に近くなることが多い。
【００４９】
１５．通常照明とは、非変形照明のことで、光強度分布が比較的均一な照明を言う。
【００５０】
１６．変形照明とは、中央部の照度を下げた照明であって、斜方照明、輪帯照明、４重極照明、５重極照明等の多重極照明またはそれと等価な瞳フィルタによる超解像技術を含む。
【００５１】
１７．スキャンニング露光とは、細いスリット状の露光帯を、ウエハとマスクに対して、スリットの長手方向と直交する方向に（斜めに移動させてもよい）相対的に連続移動（走査）させることによって、マスク上の回路パターンをウエハ上の所望の部分に転写する露光方法をいう。
【００５２】
１８．ステップ・アンド・スキャン露光とは、上記スキャンニング露光とステッピング露光を組み合わせてウエハ上の露光すべき部分の全体を露光する方法であり、上記スキャンニング露光の下位概念に当たる。
【００５３】
１９．ステップ・アンド・リピート露光とは、マスク上の回路パターンの投影像に対してウエハを繰り返しステップすることで、マスク上の回路パターンをウエハ上の所望の部分に転写する露光方法をいう。
【００５４】
２０．半導体の分野では紫外線は以下のように分類する。波長が４００ｎｍ程度未満で、５０ｎｍ程度以上を紫外線、３００ｎｍ以上を近紫外線、３００ｎｍ未満、２００ｎｍ以上を遠紫外線、２００ｎｍ未満を真空紫外線という。なお、本願の主な実施例は２００ｎｍ未満の真空紫外線領域を中心に説明したが、変更を行えば、２５０ｎｍ未満、２００ｎｍ以上のＫｒＦエキシマレーザによる遠紫外域でも可能であることは言うまでもない。また、１００ｎｍ未満、５０ｎｍ以上の紫外線の短波長端領域及び４００ｎｍ程度から５００ｎｍ程度の可視短波長短領域でも本発明の原理を適用することは同様に可能である。
【００５５】
２１．焦点深度（Depth Of Focus：ＤＯＦ）は、縮小投影露光光学系で安定な像を解像できる深さ方向の余裕度を言う。露光光の波長をλ、レンズ系の開口数をＮＡとすると、経験定数をｋ２として、ＤＯＦ＝ｋ２・λ／ＮＡ２の関係がある。
【００５６】
２２．解像度は、露光工程（または露光装置）において、どのくらい微細な寸法のパターンを転写できるかを示す量をいう。解像度をＲ、露光光の波長をλ、レンズ系の開口数をＮＡとすると、実験定数ｋを用いて、Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡと表される。
【００５７】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００５８】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００５９】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００６０】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００６１】
また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は可能な限り省略する。
【００６２】
（実施の形態１）
図５は本実施の形態１のマスクＭＫ１の密集部（第１領域）ＥＡ（左）および孤立部（第２領域）ＥＢ（右）の一例の要部平面図、図６は図５のＸ３−Ｘ３線およびＸ４−Ｘ４線の断面図を示している。この図５および図６においては、密集部ＥＡと孤立部ＥＢとでマスクＭＫ１を分けて示しているが、実際は密集部ＥＡと孤立部ＥＢとが１つの同一のマスクＭＫ１に形成されている。なお、図５は平面図であるが図面を見易くするためハーフトーン膜２にハッチングを付した。
【００６３】
マスクＭＫ１を構成するマスク基板１は、例えば露光光に対して透明な石英ガラス基板からなり、その厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有している。
【００６４】
このマスク基板１の第１主面上には、例えば露光光を減光するハーフトーン膜（減光膜）２が堆積されている。ハーフトーン膜２は、例えばＭｏＳｉ、ＺｒＳｉｘＯｙ、ＣｒＦｘＯｙ、ＳｉＮｘまたはＳｉＯＮ等のような無機膜によって形成されている。ここで、ｘやｙは成分比率を示すサフィックスである。なお、図５は平面図であるが図面を見易くするためハーフトーン膜２にハッチングを付した。
【００６５】
このマスクＭＫ１において、密集部ＥＡには、複数のホールパターン転写部（第１のホールパターン）ＨＣが、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに沿って所定の間隔（またはピッチ）で密集した状態で配置されている。ここで言う密集部ＥＡは、ホールパターン転写部ＨＣが、ホールパターン転写部ＨＣのピッチ≦ホールパターン転写部ＨＣのサイズ×６、となるように配置されている部分を指す。
【００６６】
各ホールパターン転写部ＨＣの平面外形は、ハーフトーン膜２を除去することで形成された平面正方形状の開口部３ｃによって形成されている。この開口部３ｃから露出するマスク基板１部分全体が、ウエハ上のレジスト膜にホールパターンを転写するためのメイン部４ｃになっている。すなわち、マスクＭＫ１の密集部ＥＡでは、ホールパターン転写部ＨＣの開口部３ｃ内にメイン部４ｃのみが配置され、リム部は配置されていない。
【００６７】
なお、ホールパターン転写部ＨＣ以外のハーフトーン膜２で覆われた領域をフィールド部とも言う。ハーフトーン膜２の透過率の設定によって、サブピーク転写による異常パターンが形成される場合は、フィールド部のサブピーク転写対応箇所に、サブピーク転写防止用の遮光膜を形成しても良い。
【００６８】
このマスクＭＫ１の密集部ＥＡでは、図６の左側に示すように、メイン部４ｃを透過した露光光Ｌの位相（０）が、フィールド部（ハーフトーン膜２の単体膜）を透過した露光光Ｌの位相（π）に対して１８０度（または１８０度の奇数倍）反転するようになっている。すなわち、このマスクＭＫ１において、密集部ＥＡは、ハーフトーン位相シフトマスク構造となっている。
【００６９】
このように密集部ＥＡにおいてハーフトーン位相シフトマスク構造を採用しているのは以下の理由からである。すなわち、密集部ＥＡの場合、ハーフトーン位相シフトマスク構造を採用しても最低必要なＤＯＦ＝０．２５μｍを満足できること、同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造を採用すると、例えばリム部とメイン部との重ね合わせずれが生じるとベストフォーカスおよびフォーカス依存性の傾向が異なる等、マスク製造誤差要因がウエハのレジスト膜への転写結果に与える影響が大きい（ＭＥＥＦが大きい）ことからである。
【００７０】
このマスクＭＫ１において、孤立部ＥＢには、例えば１個のホールパターン転写部（第２のホールパターン）ＨＢが孤立した状態で配置されている場合が示されている。ここで言う孤立部ＥＢは、ホールパターン転写部ＨＢが、ホールパターン転写部ＨＢのピッチ＞ホールパターン転写部ＨＢのサイズ×６、となるように配置されている部分を指す。
【００７１】
このホールパターン転写部ＨＢは、前記図１および図２で説明したのと同じである。すなわち、ホールパターン転写部ＨＢの外形は、ハーフトーン膜２を除去することで形成された平面正方形状の開口部３ｂによって形成されている。
【００７２】
このホールパターン転写部ＨＢの開口部３ｂの中央には、開口部３ｂよりも小さい平面正方形状のメイン部４ｂが配置されている。このメイン部４ｂは、ウエハ上のレジスト膜にホールパターンを転写するメインの部分であり、マスク基板１の第１主面において厚さ方向に窪む凹部６により形成されている。ホールパターン転写部ＨＢのメイン部４ｂのパターンは、凹部６の底面の平面正方形状のパターンに対応している。
【００７３】
さらに、ホールパターン転写部ＨＢの開口部３ｂ内において、メイン部４ｂの外周にはメイン部４ｂに接するように、平面枠状のリム部５ｂが配置されている。ホールパターン転写部ＨＢのリム部５ｂのパターンは、メイン部４ｂ（すなわち、凹部６）の外周に接するように配置された平面枠状のパターンに対応している。このようにメイン部４ｂの面とリム部５ｂの面とでは高さ（マスク基板１の厚さ方向の位置）が異なっている。
【００７４】
なお、孤立部ＥＢにおいても、ホールパターン転写部ＨＢ以外のハーフトーン膜２で覆われた領域をフィールド部とも言う。また、この孤立部ＥＢにおいても、ハーフトーン膜２の透過率の設定によって、サブピーク転写による異常パターンが形成される場合は、フィールド部のサブピーク転写対応箇所に、サブピーク転写防止用の遮光膜を形成しても良い。
【００７５】
このマスクＭＫ１の孤立部ＥＢでは、図６の右側に示すように、メイン部４ｂを透過した露光光Ｌの位相（π）は、フィールド部（ハーフトーン膜２の単体膜）を透過した露光光Ｌの位相（π）と同相となっている。また、メイン部４ｂを透過した露光光Ｌの位相（π）は、リム部５ｂを透過した露光光Ｌの位相（０）に対して１８０度（または１８０度の奇数倍）反転するようになっている。すなわち、このマスクＭＫ１において、孤立部ＥＢは、同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造となっている。
【００７６】
なお、同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造については、例えば日本特開２００５−１０７１９５号公報（これに対応する米国特許出願公開第２００５／０６９７８８号（公開日：２００５年３月３１日））に詳細に説明されている。
【００７７】
このように孤立部ＥＢについては、同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造を採用している理由は以下のとおりである。すなわち、孤立部ＥＢの場合、ハーフトーン位相シフトマスク構造を採用すると最低必要なＤＯＦ＝０．２５μｍを満足できないことと、同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造を採用しても、密集部ＥＡと比較してマスク製造誤差がウエハのレジスト膜への転写結果に与える影響が少ない（ＭＥＥＦが小さい）ことからである。
【００７８】
このように、本実施の形態１においては、マスクＭＫ１において密集部ＥＡはハーフトーン位相シフトマスク構造を採用し、マスクＭＫ１において孤立部ＥＢは同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造を採用することにより、密集部と孤立部との両方においてレジスト膜にホールパターンを良好に転写することができるので、ウエハの密集部と孤立部との両方にホールパターンを良好に形成することができる。例えば６５ｎｍノードのＳＯＣ（System On Chip）では、波長が１９３ｎｍのＡｒＦリソグラフィで９０ｎｍあるいは８０ｎｍの直径のホールパターンを２００ｎｍピッチのものから孤立のものまで形成することが求められているが、本実施の形態１によれば実用解像度の確保が可能なため上記ホールパターンを良好に形成することができる。したがって、例えば６５ｎｍノードのＳＯＣ等のような微細パターンを持つ半導体集積回路装置の信頼性、電気的特性および歩留まりを向上させることができる。
【００７９】
次に、本実施の形態１のマスクＭＫ１の製造方法の一例を図７〜図１３により説明する。なお、図７〜図１３はマスクＭＫ１の製造工程中の密集部ＥＡ（左）と孤立部ＥＢ（右）の要部断面図を示している。
【００８０】
まず、図７に示すように、マスク基板１を用意する。マスク基板１は、例えば露光光に対して透明な石英ガラスからなり、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有している。
【００８１】
続いて、マスク基板１の第１主面上にハーフトーン膜２を堆積する。ハーフトーン膜２は、例えばモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ２）からなり、その露光光の透過率は３％〜８％であることが望ましい。ただし、ハーフトーン膜２の光の透過率は、２５％以下であれば、本実施の形態１の目的を達成することが可能である。
【００８２】
ハーフトーン膜２の他の材料としては、例えばＺｒＳｉｘＯｙ、ＣｒＦｘＯｙ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ等のような無機膜が用いられている。ここで、ｘやｙは成分比率を示すサフィックスである。
【００８３】
その後、ハーフトーン膜２上に遮光膜８を堆積した後、その遮光膜８上にレジスト膜１０を塗布（堆積）する。遮光膜８は、例えばクロム（Ｃｒ）膜またはクロムと酸化クロムとの積層膜からなり、その露光光の透過率は、ほぼ０．１％以下である（すなわち、その遮光率が９９．９％以上である）ことが望ましい。
【００８４】
次いで、レジスト膜１０に対して電子線描画処理および現像等のような一連のリソグラフィ処理を施すことにより、図８に示すように、ホールパターン形成用のレジストパターン１０ａを形成する。レジストパターン１０ａは、上記ホールパターン転写部ＨＢ，ＨＣ（すなわち、開口部３ｂ，３ｃ）の形成領域が露出され、それ以外の領域（すなわち、上記フィールド部）が覆われるようなパターンとされている。
【００８５】
続いて、レジストパターン１０ａをエッチングマスクとして、ドライエッチング処理を施すことにより、レジストパターン１０ａから露出する遮光膜８およびハーフトーン膜２を順にエッチング（除去）する。この遮光膜８およびハーフトーン膜２のエッチング処理に際しては、エッチングガス等のようなエッチング条件を変える。このようにして、密集部ＥＡのハーフトーン膜２に開口部３ｃを形成し、孤立部ＥＢのハーフトーン膜２に開口部３ｂを形成する。その後、レジストパターン１０ａを除去する。
【００８６】
次いで、図９に示すように、マスク基板１の第１主面上に、残された遮光膜８やハーフトーン膜２のパターンを覆うようにレジスト膜を塗布（堆積）した後、そのレジスト膜に対して上記と同様にリソグラフィ処理を施すことにより、レジストパターン１１ａを形成する。レジストパターン１１ａは、孤立部ＥＢの上記メイン部４ｂの形成領域が露出され、それ以外の領域（すなわち、密集部ＥＡにおいては全体、孤立部ＥＢにおいては上記フィールド部および上記リム部５ｂ）が覆われるようなパターンとされている。
【００８７】
続いて、図１０に示すように、レジストパターン１１ａをエッチングマスクとして、ドライエッチング処理を施すことにより、レジストパターン１１ａから露出するマスク基板１部分を所望の深さ分だけエッチング（除去）する。
【００８８】
これにより、孤立部ＥＢのホールパターン転写部ＨＢ（開口部３ｂ内）の中央に、マスク基板１の第１主面からマスク基板１の厚さ方向（マスク基板１の第１主面に直交する方向）に沿って延びる平面正方形状の凹部６を形成する。このようにマスク基板１自体を掘り込むことで凹部６を形成する上記基板溝シフタ構成とすることにより、材料費を低減できる。また、露光照射耐性の問題が無い。
【００８９】
ただし、マスク基板１の第１主面上に透明なシフタ膜を形成し、そのシフタ膜に凹部を形成する上記基板上薄膜溝シフタ構成としても良い。この場合、シフタ膜とマスク基板１とのエッチング選択比を大きくとることで凹部６の深さをシフタ膜の厚さに設定することができるが、シフタ膜の成膜厚さの制御性は高いので凹部６の深さを高い精度で設定することができる。したがって、位相制御性を向上させることができる。
【００９０】
その後、レジストパターン１１ａを、図１１に示すように除去し、マスク基板１において、密集部ＥＡに複数のホールパターン転写部ＨＣ（すなわち、メイン部４ｃ）を形成するとともに、孤立部ＥＢに孤立状態のホールパターン転写部ＨＢ（すなわち、メイン部４ｂおよびリム部５ｂ）を形成する。
【００９１】
次いで、図１２に示すように、遮光膜８上に、上記と同様にしてレジストパターン１２ａを形成した後、レジストパターン１２ａをエッチングマスクとして、ドライエッチング処理を施すことにより、レジストパターン１２ａから露出する遮光膜８部分を選択的にエッチング（除去）する。これにより、転写領域内のフィールド部（ハーフトーン膜２上）に遮光膜８のパターンを形成する。
【００９２】
その後、レジストパターン１２ａを図１３に示すように除去することにより、本実施の形態１のマスクＭＫ１を製造する。
【００９３】
ここでは、孤立部ＥＢについて、リム部５ｂ（開口部３ｂ）を形成した後にメイン部４ｂを形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、メイン部４ｂを形成した後にリム部５ｂ（開口部３ｂ）を形成しても良い。
【００９４】
次に、上記マスクＭＫ１の孤立部ＥＢにおけるホールパターン転写部ＨＢの設計方法の一例を説明する。
【００９５】
図１４は、本実施の形態１のホールパターン設計段階における光近接効果補正（Optical Proximity Correction:以下、ＯＰＣという）処理のフローチャートを示している。
【００９６】
まず、ホールパターンの設計データを作成する（図１４の工程１００）。続いて、ＯＰＣ処理を施す（図１４の工程１０１）。その後、ＯＰＣ処理後の設計データを用いて転写（露光）処理のシミュレーションを行う（図１４の工程１０２）。その結果、問題が発生した場合は、ＯＰＣ処理に戻る。一方、問題が発生しない場合は、その結果に基づいてマスク作成用のデータを作成する（図１４の工程１０３）。
【００９７】
ところで、本発明者の検討によれば、図４を用いて説明したように、同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構成では、メイン部４ｂの寸法が変動した場合に比較して、リム部５ｂの寸法が変動した場合の方が、ウエハ上のレジスト膜に転写されるパターンの変動量が大きいことが初めて判明した。
【００９８】
そこで、本実施の形態１では、ホールパターン転写部ＨＢの設計におけるＯＰＣ処理においては、メイン部４ｂの寸法を調整する。
【００９９】
図１５は、ホールパターン転写イメージが所望のホールパターンよりも小さいサイズに仕上がっている場合のホールパターンの設計データの説明図を示している。なお、図１５は平面図であるが図面を見易くするためハーフトーン膜２の形成領域にハッチングを付した。
【０１００】
図１５（ａ）の左は、リム部用のマスクデータを示している。中央の平面正方形状の開口がリム部データ５Ｄ０を示している。図１５（ａ）の中央は、メイン部用のマスクデータを示している。中央の平面正方形状の開口がメイン部データ４Ｄ０を示している。メイン部データ４Ｄ０は、リム部データ５Ｄ０よりも小さい。
【０１０１】
図１５（ａ）の右は、図１５（ａ）のリム部データ５Ｄ０を持つマスクデータと、メイン部データ４Ｄ０を持つマスクデータとを合成することで作成されたマスクイメージを示している。メイン部データ４Ｄ０は、リム部データ５Ｄ０の中央に配置されている。
【０１０２】
さらに、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のマスクイメージによって、レジスト膜に転写されるホールパターン１５Ｄ０の転写イメージを示している。
【０１０３】
次に、図１６は、上記の図１５（ｂ）のホールパターン１５Ｄ０のサイズを所望のホールパターン１５Ｄ１のサイズに仕上げるためのＯＰＣ処理の様子を示している。なお、図１６は平面図であるが図面を見易くするためハーフトーン膜２の形成領域にハッチングを付した。
【０１０４】
図１６（ａ）の左は、リム部用のマスクデータを示している。中央の平面正方形状の開口がリム部データ５Ｄ０を示している。リム部データ５Ｄ０は図１５で示したのと同じである。すなわち、本実施の形態１では、ＯＰＣ処理において、リム部データ５Ｄ０の寸法を変えない。
【０１０５】
図１６（ａ）の中央は、メイン部用のマスクデータを示している。実線で示した中央の平面正方形状の開口がＯＰＣ処理によって作成されたメイン部データ４Ｄ１を示している。このメイン部データ４Ｄ１は、リム部データ５Ｄ０よりも小さいが、図１５で示したメイン部データ４Ｄ０よりは大きな寸法に設定されている。すなわち、本実施の形態１では、ＯＰＣ処理において、メイン部データ４Ｄ０の寸法をメイン部データ４Ｄ１のように変える。
【０１０６】
図１６（ａ）の右は、図１６（ａ）のリム部データ５Ｄ０を持つマスクデータと、メイン部データ４Ｄ１を持つマスクデータとを合成することで作成されたマスクイメージを示している。メイン部データ４Ｄ１は、リム部データ５Ｄ０の中央に配置されている。
【０１０７】
さらに、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のマスクイメージで転写されるホールパターン１５Ｄ１の転写イメージを示している。破線は図１５（ｂ）で示したホールパターン１５Ｄ０の転写イメージを示している。ホールパターン１５Ｄ０よりも若干大きな所望の直径を持つホールパターン１５Ｄ１を作成することができる。
【０１０８】
このように本実施の形態１のＯＰＣ処理では、ホールパターン転写部ＨＢをより細かく補正することができるので、設計したホールパターンをより忠実にウエハ上に再現することができる。
【０１０９】
ここでは、孤立部ＥＢのホールパターン転写部ＨＢのＯＰＣ処理に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、密集部のホールパターン転写部を同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造で形成する場合においても同様のＯＰＣ処理を適用できる。
【０１１０】
次に、本実施の形態１のマスクＭＫ１を用いた半導体集積回路装置の製造方法の一例を図１７〜図２７によって説明する。
【０１１１】
まず、ウエハを用意する。ウエハは、例えば平面略円形状のシリコン（Ｓｉ）単結晶等からなる半導体薄板からなり、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有している。
【０１１２】
続いて、ウエハの第１主面（デバイス面）に、例えばＭＯＳ・ＦＥＴ、ダイオード、抵抗およびキャパシタ等のような集積回路素子を形成した後、配線層を形成する。図１７は、この配線層形成工程中におけるウエハ１８の要部平面図、図１８は図１７のＸ５−Ｘ５線の断面図を示している。ウエハ１８の主面上には、絶縁膜１９ａが堆積されている。絶縁膜１９ａは、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２等）からなり、その上面には電源供給用の配線２０ａが形成されている。配線２０ａは、例えばアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金等からなり、相対的に幅の広いパターン部分と、相対的に幅の狭いパターン部分とを一体的に有している。
【０１１３】
次いで、図１９および図２０に示すように、配線２０ａを覆うように絶縁膜１９ａ上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜１９ｂを堆積した後、その絶縁膜１９ｂ上に、ポジ型のレジスト膜２１を回転塗布法等によって塗布（堆積）する。図１９は図１７に続く配線層形成工程中におけるウエハ１８の要部平面図、図２０は図１９のＸ６−Ｘ６線の断面図を示している。
【０１１４】
続いて、このウエハ１８を、後述する縮小投影露光装置のウエハ載置台（ウエハステージ）上に載せ、また、縮小投影露光装置のマスク載置台（マスクステージ）に上記マスクＭＫ１を載せ、ウエハ１８とマスクＭＫ１との相対的位置を合わせる。
【０１１５】
その後、図２１に示すように、縮小投影露光装置の露光光源から放射された露光光ＬをマスクＭＫ１および縮小レンズ系を介してウエハ１８の第１主面上のレジスト膜２１に照射し、マスクＭＫ１のホールパターンをレジスト膜２１に縮小投影露光する。
【０１１６】
図２１は、この縮小投影露光処理工程におけるウエハ１８とマスクＭＫ１との様子を模式的に示した断面図を示している。ウエハ１８の第１主面（レジスト膜２１が堆積された面）と、マスクＭＫ１の第１主面（ハーフトーン膜２の形成面）とが対向するように配置されている。ウエハ１８とマスクＭＫ１との間には、縮小投影露光装置の縮小レンズ系が介在されるが、この図２１では露光光Ｌの照射位置関係を分かり易くするために省略している。
【０１１７】
上記露光光Ｌは、マスクＭＫ１の第２主面から入射し、マスクＭＫ１を介してマスクＭＫ１の第１主面から放射され、さらに、上記縮小投影レンズ系を介して縮小されてウエハ１８の第１主面上のレジスト膜２１に到達するようになっている。
【０１１８】
ここでは、メインのホールパターンをウエハ１８上で、例えば１００±１０ｎｍに形成するような条件で露光した。露光光Ｌは、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長＝１９３ｎｍ）を用いた。露光光源は、輪帯照明（例えば２／３Ａｎｎｕｌａｒ）を用いた。開口数ＮＡは、例えば０．８５、σ値は、例えば０．５７／０．８５である。縮小比は、例えば４：１である。縮小投影露光装置としてはスキャナを用いた。
【０１１９】
このような縮小投影露光処理の後、レジスト膜２１に対して現像処理を施すことにより、図２２および図２３に示すように、レジストパターン２１ａを形成する。図２２は図２１に続く配線層形成工程中におけるウエハ１８の要部平面図、図２３は図２２のＸ７−Ｘ７線の断面図を示している。
【０１２０】
レジストパターン２１ａは、ホールパターン１５ａ，１５ｂ内の絶縁膜１９ｂ上面部分が露出され、それ以外の領域が覆われるように形成されている。このホールパターン１５ａは、マスクＭＫ１の密集部のホールパターン転写部ＨＣが転写されることで形成された開口パターンであり、配線２０ａの相対的に幅の広いパターン部分の範囲内に密集状態で配置されている。一方、ホールパターン１５ｂは、マスクＭＫ１の孤立部のホールパターン転写部ＨＢが転写されることで形成された開口パターンであり、複数のホールパターン１５ａから離れた位置に、配線２０ａの相対的に幅の狭いパターン部分に重なるように孤立状態で配置されている。
【０１２１】
本実施の形態１によれば、マスクＭＫ１の密集部ＥＡをハーフトーン位相シフトマスク構造とし、マスクＭＫ１の孤立部ＥＢを同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造とすることにより、ウエハ１８の密集部ＥＡおよび孤立部ＥＢの両方の領域において実用解像度を確保することができる。
【０１２２】
また、マスクＭＫ１の密集部ＥＡをハーフトーン位相シフトマスク構造としたことにより、マスク製造誤差に起因するウエハ１８上のレジスト膜２１でのパターン転写結果への影響を小さくすることができる。
【０１２３】
これらにより、ウエハ１８の密集部および孤立部の両方の領域のレジスト膜２１にホールパターン１５ａ，１５ｂを良好に形成（転写）することができる。したがって、微細パターンを持つ半導体集積回路装置の信頼性、電気的特性および歩留まりを向上させることができる。
【０１２４】
次いで、レジストパターン２１ａをエッチングマスクとして、そこから露出する絶縁膜１９ｂをエッチング（除去）した後、レジストパターン２１ａを除去することにより、図２４および図２５に示すように、絶縁膜１９ｂにスルーホール（第１のホール、第２のホール）２５ａ，２５ｂを形成する。図２４は図２２に続く配線層形成工程中におけるウエハ１８の要部平面図、図２５は図２４のＸ８−Ｘ８線の断面図を示している。
【０１２５】
スルーホール２５ａ，２５ｂの底面からは配線２０ａの上面一部が露出されている。スルーホール２５ａは、上記ホールパターン１５ａによって形成された開口パターンであり、配線２０ａの相対的に幅の広いパターン部分の範囲内に密集状態で形成されている。一方、スルーホール２５ｂは、上記ホールパターン１５ｂによって形成された開口パターンであり、複数のスルーホール２５ａから離れた位置に、配線２０ａの相対的に幅の狭いパターン部分に重なるように孤立状態で形成されている。
【０１２６】
続いて、図２６および図２７に示すように、スルーホール２５ａ，２５ｂ内にプラグ２７ａ，２７ｂを形成した後、絶縁膜１９ｂ上に配線２０ｂ，２０ｃを形成する。図２６は図２４に続く配線層形成工程中におけるウエハ１８の要部平面図、図２７は図２６のＸ９−Ｘ９線の断面図を示している。
【０１２７】
プラグ２７ａ，２７ｂは、相対的に厚いメインメタルと、その外周（側面および底面）に形成された相対的に薄いバリアメタルとを有している。メインメタルは、例えばタングステンによって形成され、バリアメタルは、例えば窒化チタンによって形成されている。
【０１２８】
プラグ２７ａ，２７ｂを形成するには、例えば次のようにする。まず、図２４および図２５に示した段階のウエハ１８の第１主面の絶縁膜１９ｂ上に、上記バリアメタルをスパッタリング法等により堆積する。これにより、スルーホール２５ａ，２５ｂ内（側壁面および底面）にもバリアメタルが形成される。
【０１２９】
続いて、バリアメタル上に、上記メインメタルを化学気相成長法（ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法）等によって堆積する。これにより、スルーホール２５ａ，２５ｂ内にもバリアメタルを介してメインメタルが埋め込まれる。
【０１３０】
その後、そのメインメタルとバリアメタルとを化学機械研磨法（ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing））によって研磨し、スルーホール２５ａ，２５ｂの外部の不要なメインメタルとバリアメタルとを除去する。このようにして、スルーホール２５ａ，２５ｂ内にプラグ２７ａ，２７ｂを形成する。
【０１３１】
配線２０ｂ，２０ｃは、例えばアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金によって形成されている。一方の配線２０ｂは、その相対的に幅広のパターン部分が下層の配線２０ａの相対的に幅広のパターン部分と重なるように配置されており、その重なり部分において複数のプラグ２７ａを通じて下層の配線２０ａと電気的に接続されている。他方の配線２０ｃは、その一部が下層の配線２０ａの相対的に幅の狭いパターン部分と重なるように配置されており、その重なり部分において１つのプラグ２７ｂを通じて下層の配線２０ａと電気的に接続されている。
【０１３２】
このような配線２０ｂ，２０ｃは、ウエハ１８の第１主面上の絶縁膜１９ｂ上に、例えばアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金をスパッタリング法等により堆積した後、これをリソグラフィ処理およびエッチング処理を経てパターニングすることにより形成されている。
【０１３３】
次に、本実施の形態１の半導体集積回路装置の露光工程で使用した縮小投影露光装置の一例を説明する。
【０１３４】
図２８は、その縮小投影露光装置であるスキャナ２８の説明図である。スキャナ２８は、例えば縮小比４：１の走査型縮小投影露光装置である。スキャナ２８の露光光源２８ａから発する露光光Ｌは、フライアイレンズ２８ｂ、アパーチャ２８ｃ、コンデンサレンズ２８ｄ１，２８ｄ２およびミラー２８ｅを介してマスク（レチクル）ＭＫ１を照明する。
【０１３５】
光学条件のうち、コヒーレントファクタはアパーチャ２８ｆの開口部の大きさを変化させることにより調整した。マスクＭＫ１の第１主面上には異物付着によるパターン転写不良等を防止するためのペリクルＰＥが設けられている。マスクＭＫ１上に描かれたマスクパターンは、縮小投影レンズ２８ｇを介してウエハ１８の第１主面のレジスト膜に投影される。
【０１３６】
なお、マスクＭＫ１は、マスク位置制御手段２８ｈおよびミラー２８ｉ１で制御されたマスクステージ２８ｉ２上に載置され、その中心と縮小投影レンズ２８ｇの光軸とは正確に位置合わせがなされている。マスクＭＫ１は、その第１主面がウエハ１８に対向するようにマスクステージ２８ｉ２上に載置されている。露光光Ｌは、マスクＭＫ１の第２主面から第１主面に向かって照射される。
【０１３７】
ウエハ１８は、試料台２８ｊ上に真空吸着されている。試料台２８ｊは、縮小投影レンズ２８ｇの光軸方向、すなわち、試料台２８ｊのウエハ載置面に垂直な方向（Ｚ方向）に移動可能なＺステージ２８ｋ上に載置され、さらに試料台２８ｊのウエハ載置面に平行な方向に移動可能なＸＹステージ２８ｍ上に搭載されている。Ｚステージ２８ｋ及びＸＹステージ２８ｍは、主制御系２８ｎからの制御命令に応じてそれぞれの駆動手段２８ｐ，２８ｑによって駆動されるので、所望の露光位置に移動可能である。その位置はＺステージ２８ｋに固定されたミラー２８ｒの位置として、レーザ測長器２８ｓで正確にモニタされている。また、ウエハ１８の表面位置は、通常の露光装置が有する焦点位置検出手段で計測される。計測結果に応じてＺステージ２８ｋを駆動させることにより、ウエハ１８の主面は常に縮小投影レンズ２８ｇの結像面と一致させることができる。
【０１３８】
マスクＭＫ１とウエハ１８とは、縮小比に応じて同期して駆動され、露光領域がマスクＭＫ１の主面を走査しながらマスクパターンをウエハ１８の主面のレジスト膜に縮小転写する。このとき、ウエハ１８の主面位置も上述の手段によりウエハ１８の走査に対して動的に駆動制御される。アライメント検出光学系２８ｔは、マスクＭＫ１とウエハ１８との相対的な平面位置合わせに使用する。主制御系２８ｎはネットワーク装置２８ｕと電気的に接続されており、スキャナ２８の状態の遠隔監視等が可能となっている。
【０１３９】
次に、図２９は上記スキャナ２８のスキャンニング露光動作を模式的に示した説明図を示し、図３０はスキャナ２８の露光領域を抜き出して模式的に示した説明図を示している。なお、図２９および図３０では図面を見易くするため一部にハッチングを付す。
【０１４０】
スキャナ２８を用いたスキャンニング露光処理では、マスクＭＫ１とウエハ１８とを各々の主面を平行に保ちながら相対的に逆方向に水平移動させる。すなわち、マスクＭＫ１とウエハ１８とは鏡面対称の関係になるので、露光処理に際し、マスクＭＫ１のスキャン（走査）方向と、ウエハ１８のスキャン（走査）方向とは、図２９の矢印で示すステージスキャン方向Ｇ，Ｈに示すように逆向きになる。駆動距離は、縮小比４：１の場合、マスクＭＫ１の移動量の４に対して、ウエハ１８の移動量は1になる。
【０１４１】
このとき、露光光Ｌを、アパーチャ２８ｆの平面長方形状のスリット２８ｆｓを通じてマスクＭＫ１に照射する。すなわち、縮小投影レンズ２８ｇの有効露光領域２８ｇａ（図３０参照）内に含まれるスリット状の露光領域（露光帯）ＳＡ１を実効的な露光領域として用いる。特に限定されないが、そのスリット２８ｆｓの幅（短方向寸法）は、通常、ウエハ１８上において、例えば４〜７ｍｍ程度である。
【０１４２】
そのスリット状の露光領域ＳＡ１を、スリット２８ｆｓの幅（短）方向（すなわち、スリット２８ｆｓの長手方向に対して直交または斜めに交差する方向）に連続移動（走査）させ、さらに結像光学系（縮小投影レンズ２８ｇ）を介してウエハ１８の主面に照射する。これにより、マスクＭＫ１の転写領域内のマスクパターン（集積回路パターン、ホールパターン）をウエハ１８の複数のチップ領域ＣＡの各々に転写する。なお、ここでは、スキャナ２８の機能を説明するために必要な部分のみを示したが、その他の通常のスキャナに必要な部分は通常の範囲で同様である。
【０１４３】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、マスクＭＫ１の製造に際して一般的に使用されているハーフトーン位相シフトマスク用ブランクスを用いた場合について説明した。しかし、この場合、前記実施の形態１で示した孤立部ＥＢのメイン部４ｂを形成するのにエッチングマスクとして使用したレジスト膜を除去する際に、レジスト膜とマスク基板１とのエッチング選択比の関係で、図３１に示すように、凹部６の側面とマスク基板１の第１主面とが交差する部分に形成される角部の形状が劣化し、所望の光学的特性を得ることができない場合がある。
【０１４４】
また、メイン部４ｂの形成後にリム部５ｂを形成する場合についてもハーフトーン膜２をエッチングする際にハーフトーン膜２とマスク基板１とのエッチング選択比の関係で、同様の上記角部の形状の劣化し、所望の光学的特性を得ることができない場合がある。
【０１４５】
本実施の形態２では、このような問題を回避するための方法について説明する。図３２〜図３９は本実施の形態２のマスクの製造工程中の要部断面図を示している。
【０１４６】
まず、図３２に示すように、エッチングストッパ膜３０を持つマスクブランクスを用意する。エッチングストッパ膜３０は、マスク基板１の第１主面と、ハーフトーン膜２との間に介在されている。
【０１４７】
エッチングストッパ膜３０は、マスク基板１およびハーフトーン膜２に対して大きなエッチング選択比をとることができるような材料からなり、その選択比は、２以上、３以下が望ましい。
【０１４８】
選択比が２以上であれば、マスク基板１に凹部６を形成するためのエッチングの際に、エッチングストッパ膜３０がマスク基板１の第１主面に対して平行な方向にエッチングされるのを防止できるので、マスク基板１に形成される凹部６の平面寸法がマスク基板１の第１主面に平行な方向に広がってしまうのを防止することができる。また、選択比が３以下であれば、マスク基板１に形成される凹部６の深さ（マスク基板１の第１主面に対して垂直な方向の凹部６の長さ）を制御し易い。
【０１４９】
エッチングストッパ膜３０の材料としては、例えば酸化ハフニウムを主成分とする膜、Ａｌ２Ｏ３とＳｎＯ２とを有する膜、クロム酸化膜またはクロム窒化膜等を用いることが望ましい。
【０１５０】
なお、このようなマスクブランクスは、例えばマスク基板１を用意し、その第１主面上に、エッチングストッパ膜３０、ハーフトーン膜２および遮光膜８を下層から順に堆積した後、その遮光膜８上にレジスト膜１０を塗布（堆積）することで得られる。
【０１５１】
続いて、前記実施の形態１と同様にレジスト膜１０に対してリソグラフィ処理を施すことにより、図３３に示すように、ホールパターン形成用のレジストパターン１０ａを形成した後、レジストパターン１０ａをエッチングマスクとして、ドライエッチング処理を施すことにより、レジストパターン１０ａから露出する遮光膜８およびハーフトーン膜２を順にエッチング（除去）する。
【０１５２】
この遮光膜８およびハーフトーン膜２のエッチング処理においては、エッチングガス等のようなエッチング条件を変える。ハーフトーン膜２のエッチング処理においては、ハーフトーン膜２とエッチストッパ層２０とのエッチング選択比が大きくなる条件、すなわち、ハーフトーン膜２のエッチレートの方が、エッチングストッパ膜３０のエッチレートよりも高くなる条件で行う。このようにして、密集部ＥＡのハーフトーン膜２に開口部３ｃを形成し、孤立部ＥＢのハーフトーン膜２に開口部３ｂを形成する。
【０１５３】
その後、レジストパターン１０ａを除去する。この際、開口部３ｂ，３ｃの底部にはエッチングストッパ膜３０が残されており、これによりマスク基板１の第１主面が覆われているので、レジストパターン１０ａの除去によりマスク基板１の第１主面がエッチングされてしまうことも無い。
【０１５４】
次いで、図３４に示すように、マスク基板１の第１主面上に、残された遮光膜８やハーフトーン膜２のパターンを覆うようにレジスト膜を塗布（堆積）した後、そのレジスト膜に対して上記と同様にリソグラフィ処理を施すことにより、上記と同様のレジストパターン１１ａを形成する。
【０１５５】
なお、レジストパターン１１ａは、エッチングストッパ膜３０が形成されていない場合、開口部３ｂ，３ｃの底部においてマスク基板１の第１主面に直接接触するが、本実施の形態２ではエッチングストッパ膜３０が形成されているのでレジストパターン１１ａがマスク基板１の第１主面に直接接触することもない。
【０１５６】
続いて、図３５に示すように、レジストパターン１１ａをエッチングマスクとして、ドライエッチング処理を施すことにより、レジストパターン１１ａから露出するエッチングストッパ膜３０およびマスク基板１部分を所望の深さ分だけエッチング（除去）する。
【０１５７】
これにより、孤立部ＥＢのホールパターン転写部ＨＢ（開口部３ｂ内）の中央に、上記と同様の凹部６を形成する。本実施の形態２でも上記基板溝シフタ構成とすることにより、材料費を低減できる。また、露光照射耐性の問題が無い。ただし、上記基板上薄膜溝シフタ構成とすることにより、凹部６の深さを高い精度で設定することができるので、位相制御性を向上させることができる。
【０１５８】
その後、レジストパターン１１ａを図３６に示すように除去する。この際、開口部３ｂの凹部６を除く底部および開口部３ｃの底部にはエッチングストッパ膜３０が残されており、これによりマスク基板１の第１主面が覆われているので、レジストパターン１１ａの除去により開口部３ｂの底部のリム部５ｂ形成領域のマスク基板１の第１主面や開口部３ｃの底部のマスク基板１の第１主面がエッチングされてしまうことも無い。すなわち、開口部３ｂ内において凹部６の側面とマスク基板１の第１主面とが交差する部分に形成される角部の形状が劣化することも無い。
【０１５９】
次いで、図３７に示すように、遮光膜８上に、上記と同様にしてレジストパターン１２ａを形成した後、そのレジストパターン１２ａをエッチングマスクとして、ドライエッチング処理を施すことにより、レジストパターン１２ａから露出する遮光膜８部分を選択的にエッチング（除去）する。これにより、転写領域内のフィールド部（ハーフトーン膜２上）に遮光膜８のパターンを形成する。
【０１６０】
続いて、図３８に示すように、開口部３ｂ，３ｃから露出するエッチングストッパ膜３０を選択的に除去する。このエッチング処理においては、マスク基板１およびハーフトーン膜２と、エッチストッパ層２０とのエッチング選択比が大きくなる条件、すなわち、エッチングストッパ膜３０のエッチレートの方が、マスク基板１およびハーフトーン膜２のエッチレートよりも高くなる条件で行う。これによりエッチングストッパ膜３０を除去する際に開口部３ｂ，３ｃから露出するマスク基板１の第１主面がエッチングされてしまうことも無い。
【０１６１】
このようにしてマスク基板１において、密集部ＥＡに複数のホールパターン転写部ＨＣ（すなわち、メイン部４ｃ）を形成するとともに、孤立部ＥＢに孤立状態のホールパターン転写部ＨＢ（すなわち、メイン部４ｂおよびリム部５ｂ）を形成する。
【０１６２】
その後、レジストパターン１２ａを図３９に示すように除去することにより、本実施の形態２のマスクＭＫ２を製造する。
【０１６３】
ここでは、孤立部ＥＢについて、リム部５ｂ（開口部３ｂ）を形成した後にメイン部４ｂを形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、メイン部４ｂを形成した後にリム部５ｂ（開口部３ｂ）を形成しても良い。
【０１６４】
なお、エッチングストッパ膜を有する位相シフトマスクの製造技術については、例えば本願発明者を含む日本特開２００５−３２１６９９号公報（これに対応する米国特許出願番号１１／１１９，９１１号（出願日：２００５年５月３日））に詳細に説明されている。
【０１６５】
次に、図４０は本実施の形態２のマスクＭＫ２の密集部（左）および孤立部（右）の一例の断面図を示している。なお、マスクＭＫ２の平面図は図５と同じなので省略する。
【０１６６】
ハーフトーン膜２およびエッチングストッパ膜３０の重ね膜の露光光Ｌの透過率は、４〜１０％であることが好ましいが、２５％以下であれば本目的を達成することができる。ただし、いわゆるサブピーク転写による異常パターンが転写される可能性がある場合は、遮光膜８を配置しても良い。
【０１６７】
このマスクＭＫ２の密集部ＥＡでは、図４０の左側に示すように、メイン部４ｃを透過した露光光Ｌの位相（０）が、フィールド部（ハーフトーン膜２およびエッチングストッパ膜３０の重ね膜）を透過した露光光Ｌの位相（π）に対して１８０度（または１８０度の奇数倍）反転するようになっている。すなわち、このマスクＭＫ１において、密集部ＥＡは、前記実施の形態１と同様にハーフトーン位相シフトマスク構造となっている。
【０１６８】
このマスクＭＫ１の孤立部ＥＢでは、図４０の右側に示すように、メイン部４ｂを透過した露光光Ｌの位相（π）は、フィールド部（ハーフトーン膜２およびエッチングストッパ膜３０の重ね膜）を透過した露光光Ｌの位相（π）と同相となっている。また、メイン部４ｂを透過した露光光Ｌの位相（π）は、リム部５ｂを透過した露光光Ｌの位相（０）に対して１８０度（または１８０度の奇数倍）反転するようになっている。すなわち、このマスクＭＫ２において、孤立部ＥＢは、前記実施の形態１と同様に同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造となっている。
【０１６９】
このような本実施の形態２によれば、前記実施の形態１で得られた効果の他に、以下の効果を得ることができる。
【０１７０】
すなわち、同相ハーフトーンエッジ強調構造のホールパターン転写部ＨＢにおけるメイン部４ｂにおいて、凹部６の側面とマスク基板１の第１主面とが交差する部分に形成される角部の形状を良好にすることができるため、所望の光学的特性を得ることができる。
【０１７１】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、密集部露光用のマスクと、孤立部露光用のマスクとの２枚のマスクを用意し、ウエハ上の同一のレジスト膜に２度に分けて縮小投影露光する。露光後のウエハには最終的に密集部のホールパターンと孤立部のホールパターンとの両方が合成されて形成される。
【０１７２】
図４１は本実施の形態３の密集部露光用のマスク（第１マスク）ＭＫ３Ａの一例の要部平面図、図４２は本実施の形態３の孤立部露光用のマスク（第２マスク）ＭＫ３Ｂの一例の要部平面図をそれぞれ示している。なお、図４１のＸ３−Ｘ３線の断面図は図６または図４０の左側と同じである。また、図４２のＸ４−Ｘ４線の断面図は図６または図４０の右側と同じである。なお、図４１および図４２は平面図であるが図面を見易くするためハーフトーン膜２の形成領域にハッチングを付した。
【０１７３】
マスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂは、互いに分離された全く別体のものである。密集部露光用のマスクＭＫ３Ａは上記ハーフトーン位相シフトマスク構造とされ、孤立部露光用のマスクＭＫ３Ｂは上記同相ハーフトーンエッジ強調位相シフトマスク構造とされている。
【０１７４】
マスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂは、それぞれの合わせ精度が重要になるため、それぞれのマスクにそれぞれのマスクの合わせ確認用のマークを設ける必要がある。
【０１７５】
マスクＭＫ３Ａにおいてウエハのスクライブ領域に対応する露光領域には、密集部用の基準マークと、密集部用のホールパターン合わせマークとが形成されている。図４３は、マスクＭＫ３Ａを用いた露光処理により、ウエハ１８の第１主面のスクライブ領域ＳＲに転写（露光）される密集部用の基準マークパターンＭＡと、密集部用のホールパターン合わせマークパターンＭＨ１とを示している。
【０１７６】
密集部用の配線パターン基準マークパターンＭＭ１は、マスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂとは別の配線パターン露光用のマスクに形成された密集部用の配線パターン基準マークがウエハ１８に転写（露光）されたパターンである。
【０１７７】
この密集部用の配線パターン基準マークパターンＭＭ１と、密集部用のホールパターン合わせマークパターンＭＨ１とは平面的に重なるように配置されている。これにより、密集部における配線パターンとホールパターンとの相対位置合わせの状態を確認することができる。
【０１７８】
一方、マスクＭＫ３Ｂにおいてウエハのスクライブ領域に対応する露光領域には、孤立部合わせマークと、孤立部用のホールパターン合わせマークが形成されている。図４４は、マスクＭＫ３Ｂを用いた露光処理により、ウエハ１８の第１主面のスクライブ領域ＳＲに転写（露光）される孤立部用の合わせマークパターンＭＢと、孤立部用のホールパターン合わせマークパターンＭＨ２とを示している。
【０１７９】
孤立部用の配線パターン基準マークパターンＭＭ２は、マスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂとは別の上記配線パターン露光用のマスクに形成された孤立部用の配線パターン基準マークがウエハ１８に転写（露光）されたパターンである。
【０１８０】
この孤立部用の配線パターン基準マークパターンＭＭ２と、孤立部用のホールパターン合わせマークパターンＭＨ２とは平面的に重なるように配置されている。これにより、孤立部における配線パターンとホールパターンとの相対位置合わせの状態を確認することができる。
【０１８１】
本実施の形態３では、このような２枚のマスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂを用いて、ウエハ１８の第１主面上の同一のレジスト膜に縮小投影露光する。例えば次のようにする。
【０１８２】
まず、図１７〜図２０で説明した工程までを経た後、スキャナ２８のマスクステージ２８ｉ２にマスクＭＫ３Ａを載せて、マスクＭＫ３Ａとウエハ１８との相対的な平面位置を合わせた後、図２１を用いて説明したのと同様に、マスクＭＫ３Ａの密集部のホールパターンをウエハ１８の第１主面上のレジスト膜２１に縮小投影露光する。
【０１８３】
続いて、マスクＭＫ３Ａに代えてマスクＭＫ３Ｂをスキャナ２８のマスクステージ２８ｉ２に載せて、マスクＭＫ３Ｂと上記ウエハ１８との相対的な平面位置を合わせた後、図２１を用いて説明したのと同様に、マスクＭＫ３Ｂの孤立部のホールパターンをウエハ１８の第１主面上のレジスト膜２１に縮小投影露光する。なお、マスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂの露光順序は逆でも良い。
【０１８４】
このように本実施の形態３においては、密集部のホールパターンと、孤立部のホールパターンとをそれぞれ別々のマスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂを用い２回に分けて、同一のウエハ１８の同一のレジスト膜２１に露光（転写）した後、現像処理を施すことにより、レジストパターン２１ａを形成する。なお、レジストパターン２１ａの形状は前記実施の形態１で説明したのと同じである。
【０１８５】
図４５はマスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂの合成データを示した説明図である。また、図４６は、マスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂを用いた重ね露光処理によりウエハ１８の第１主面上に形成されるレジストパターン２１ａの平面図である。露光後のウエハ１８には最終的に密集部のホールパターン１５ａと孤立部のホールパターン１５ｂとの両方が合成されて転写される。なお、図４５は平面図であるが図面を見易くするためハーフトーン膜２の形成領域にハッチングを付した。
【０１８６】
また、図４７は、マスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂの重ね露光処理により、ウエハ１８の第１主面のスクライブ領域ＳＲに転写（露光）されるマークパターンを示している。密集部転写用のマスクＭＫ３Ａの基準マークパターンＭＡと、孤立部転写用のマスクＭＫ３Ｂの合わせマークパターンＭＢとは平面的に重なるように配置されている。
【０１８７】
これにより、密集部用の基準マークパターンＭＡと、孤立部用の合わせマークパターンＭＢとの相対的な位置合わせの状態（重なり方）により、２枚のマスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂの相対的な位置合わせの状態を確認できる。
【０１８８】
また、密集部用のホールパターン合わせマークパターンＭＨ１と、密集部用の配線パターン基準マークパターンＭＭ１との相対的な位置合わせの状態（重なり方）により、密集部における配線パターンとホールパターンとの相対的な位置合わせの状態を確認できる。
【０１８９】
さらに、孤立部用のホールパターン合わせマークパターンＭＨ２と、孤立部用の配線パターン基準マークパターンＭＭ２との相対的な位置合わせの状態（重なり方）により、孤立部における配線パターンとホールパターンとの相対的な位置合わせの状態を確認できる。
【０１９０】
このような本実施の形態３によれば、前記実施の形態１，２で得られた効果の他に以下の効果を得ることができる。
【０１９１】
すなわち、密集部と孤立部とで露光用のマスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂを分けたことにより、それぞれのマスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂの作成精度を向上させることができる。
【０１９２】
また、マスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂの作成精度の向上や欠陥発生率の低減を実現できるので、マスクの信頼性を向上させることができる。
【０１９３】
また、マスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂの作成精度の向上や欠陥発生率の低減を実現できるので、マスクの納期を短縮することができる。
【０１９４】
さらに、双方のマスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂの位置合わせマークを形成することにより、双方のマスクＭＫ３Ａ，ＭＫ３Ｂの相対的な位置合わせの状態を確認することができる。
【０１９５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発
明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることは言うまでもない。
【０１９６】
例えば露光光としてＫｒＦエキシマレーザ光（波長＝２４８ｎｍ）を用いても良い。
【０１９７】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である半導体集積回路装置の製造方法に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく種々適用可能であり、例えば液晶表示装置、マイクロマシン、センサまたは磁気ヘッド等のような半導体集積回路装置以外のものの製造方法にも適用できる。液晶表示装置においてウエハは表示部形成用のガラス基板となる。マイクロマシンやセンサにおいてウエハは半導体基板となる。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明は、半導体集積回路装置の製造業に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】評価対象のマスクの一例の要部平面図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線およびＸ２−Ｘ２線の断面図である。
【図３】評価対象のマスクのメイン部とリム部との重ね合わせ精度の評価結果を示すグラフ図である。
【図４】評価対象のマスクのメイン部およびリム部の寸法精度の評価結果を示す表図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法で用いるマスクの密集部（左）および孤立部（右）の一例の要部平面図である。
【図６】図５のＸ３−Ｘ３線およびＸ４−Ｘ４線の断面図である。
【図７】図５のマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図８】図７に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図９】図８に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図１０】図９に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図１１】図１０に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図１２】図１１に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図１３】図１２に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図１４】本発明の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造工程で用いるマスクのホールパターン設計段階における光近接効果補正処理のフローチャート図である。
【図１５】ホールパターン転写イメージが所望のホールパターンよりも小さいサイズに仕上がっている場合のホールパターンの設計データの説明図である。
【図１６】図１５（ｂ）のホールパターンのサイズを所望のホールパターンのサイズに仕上げるためのＯＰＣ処理の様子を示した説明図である。
【図１７】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の配線層形成工程中におけるウエハの要部平面図である。
【図１８】図１７のＸ５−Ｘ５線の断面図である。
【図１９】図１７に続く配線層形成工程中におけるウエハの要部平面図である。
【図２０】図１９のＸ６−Ｘ６線の断面図である。
【図２１】図１９に続く配線層形成工程中の縮小投影露光処理工程におけるウエハとマスクとの様子を模式的に示した断面図である。
【図２２】図２１に続く配線層形成工程中におけるウエハの要部平面図である。
【図２３】図２２のＸ７−Ｘ７線の断面図である。
【図２４】図２２に続く配線層形成工程中におけるウエハの要部平面図である。
【図２５】図２４のＸ８−Ｘ８線の断面図である。
【図２６】図２４に続く配線層形成工程中におけるウエハの要部平面図である。
【図２７】図２６のＸ９−Ｘ９線の断面図である。
【図２８】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装置の製造工程（露光工程）で用いた縮小投影露光装置の説明図である。
【図２９】図２８の縮小投影露光装置のスキャンニング露光動作を模式的に示した説明図である。
【図３０】図２８の縮小投影露光装置の露光領域を抜き出して模式的に示した説明図である。
【図３１】本発明者が検討したマスクの製造上の不具合を説明するためのマスクの要部断面図である。
【図３２】本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法で用いるマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図３３】図３２に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図３４】図３３に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図３５】図３４に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図３６】図３５に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図３７】図３６に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図３８】図３７に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図３９】図３８に続くマスクの製造工程中の密集部（左）および孤立部（右）の要部断面図である。
【図４０】図３２〜図３９のマスクの製造方法により作成されたマスクの密集部（左）および孤立部（右）の一例の断面図である。
【図４１】本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法で用いる密集部露光用のマスクの一例の要部平面図である。
【図４２】本発明の他の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法で用いる孤立部露光用のマスクの一例の要部平面図である。
【図４３】図４１のマスクによりウエハのスクライブ領域に露光されたマークパターンを示すウエハの要部平面図である。
【図４４】図４２のマスクによりウエハのスクライブ領域に露光されたマークパターンを示すウエハの要部平面図である。
【図４５】図４１のマスクと図４２のマスクとの合成データを示した説明図である。
【図４６】図４１のマスクと図４２のマスクとを用いた重ね露光処理によりウエハの第１主面上のレジスト膜に形成されるレジストパターンの平面図である。
【図４７】図４１のマスクと図４２のマスクとの重ね露光によりウエハのスクライブ領域に露光されたマークパターンを示すウエハの要部平面図である。
【符号の説明】
【０２００】
１  マスク基板
２  ハーフトーン膜（減光膜）
３ａ，３ｂ，３ｃ  開口部
４ａ，４ｂ，４ｃ  メイン部
４Ｄ０  メイン部データ
４Ｄ１  メイン部データ
５ａ，５ｂ  リム部
５Ｄ０  リム部データ
６  凹部
８  遮光膜
１０  レジスト膜
１０ａ  レジストパターン
１１ａ  レジストパターン
１２ａ  レジストパターン
１５Ｄ０  ホールパターン
１５Ｄ１  ホールパターン
１５ａ  ホールパターン
１５ｂ  ホールパターン
１８  ウエハ
１９ａ，１９ｂ  絶縁膜
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  配線
２１  レジスト膜
２１ａ  レジストパターン
２５ａ  スルーホール（第１のホール）
２５ｂ  スルーホール（第２のホール）
２７ａ，２７ｂ  プラグ
２８  スキャナ
２８ａ  露光光源
２８ｂ  フライアイレンズ
２８ｃ  アパーチャ
２８ｄ１，２８ｄ２  コンデンサレンズ
２８ｅ  ミラー
２８ｆ  アパーチャ
２８ｆｓ  スリット
２８ｇ  縮小投影レンズ
２８ｇａ  有効露光領域
２８ｈ  マスク位置制御手段
２８ｉ１  ミラー
２８ｉ２  マスクステージ
２８ｊ  試料台
２８ｋ  Ｚステージ
２８ｍ  ＸＹステージ
２８ｎ  主制御系
２８ｐ，２８ｑ  駆動手段
２８ｒ  ミラー
２８ｓ  レーザ測長器
２８ｔ  アライメント検出光学系
２８ｕ  ネットワーク装置
３０  エッチングストッパ膜
ＭＫ０  マスク
ＭＫ１  マスク
ＭＫ２  マスク
ＭＫ３Ａ  マスク（第１マスク）
ＭＫ３Ｂ  マスク（第２マスク）
ＨＡ  ホールパターン転写部
ＨＢ  ホールパターン転写部（第２のホールパターン）
ＨＣ  ホールパターン転写部（第１のホールパターン）
ＥＡ  密集部（第１領域）
ＥＢ  孤立部（第２領域）
ＰＥ  ペリクル
ＭＭ１  配線パターン基準マークパターン
ＭＭ２  配線パターン基準マークパターン
ＭＨ１  ホールパターン合わせマークパターン
ＭＨ２  ホールパターン合わせマークパターン
ＭＡ  基準マークパターン
ＭＢ  合わせマークパターン
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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