JP2007279441A - ハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンの寸法に応じて適切な光透過率をハーフトーン膜に対して与えることが可能なハーフトーン型位相シフトマスクを提供すること。
【解決手段】透光性基板11の、遮光パターンが形成される部分、及び半遮光パターンが形成される部分に設けられたハーフトーン膜12と、ハーフトーン膜12のうち、遮光パターンが形成される部分にあるハーフトーン膜12上に設けられた遮光膜13とを備える。半遮光パターンは、ハーフトーン膜12からなる第１の半遮光パターン、及び第１の半遮光パターンよりも寸法が小さいハーフトーン膜からなる第２の半遮光パターンを含み、この第２の半遮光パターンを含む領域の光透過経路32中に、この光透過経路32の光透過率を調整する元素を含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、フォトマスク及びその製造方法に係わり、特に、ハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法に関する。

近年、半導体製造プロセスに用いられているフォトリソグラフィ工程での課題が顕著になりつつある。半導体デバイスの微細化が進むに連れ、フォトリソグラフィ工程での微細化に対する要求が高まっている。既に、最先端のデバイスの設計ルールはハーフピッチ（ｈｐ）＝４５ｎｍにまで微細化し、液浸露光と偏光照明を組み合わせた露光により何とか微細化に対応している。このような中、従来無視することのできたフォトマスクの立体的な構造が問題となってきている。

理想的なフォトマスクは厚さが無く単に遮光パターンと開口部によりパターンが形成されているものである。光近接効果補正などを行っているリソグラフィシミュレーションにおいてもフォトマスクは厚さの無いものとして取り扱われている。しかしながら偏光照明や、液浸露光による高ＮＡ化により、マスクを厚さの無いものとして取り扱うことが難しい状況になってきた。具体的には、例えばハーフトーン型位相シフトマスクにおいては、遮光パターンであるハーフトーンパターンは厚さ約６０ｎｍのＭｏＳｉＯＮ化合物である。この６０ｎｍの厚さを従来無視してきたがマスク上に形成するパターンの寸法が２００ｎｍを下回る状況になると、厚さを無視したリソグラフィシミュレーション結果と厳密にハーフトーン膜の厚さを考慮したリソグラフィシミュレーションとの間に乖離が生じる。その結果、従来最適とされていたハーフトーンマスクの光透過率６％がｈｐ＝５０ｎｍ以下の微細パターンでは最適では無くなり、ｈｐ＝４５ｎｍのパターンでは２％以下というもっと低い光透過率が最適であることが非特許文献１に示されている。

これは、マスクを通過した回折光の０次回折光と１次回折光の強度バランスがマスクの立体構造の影響を受け崩れてしまったためで、寸法が小さくなるにつれ０次回折光の強度が相対的に弱くなってしまうことに起因する。ハーフトーン型位相シフトマスクは０次回折光と１次回折光の強度がほぼ等しくなるところで最も効果を発揮する。この０次回折光と１次回折光の強度比が最適になる透過率が、微細パターンでは寸法が小さくなるにつれ低くなるのである。

ところが、ｈｐ＝４５ｎｍの集積回路パターン（本明細書ではデバイスパターンと呼ぶ）を持つ半導体集積回路装置を製造するフォトマスクにおいても、ｈｐ＝４５ｎｍのパターン領域も存在すれば、ｈｐ＝４５ｎｍよりも大きいパターン領域も存在する。これは、フォトマスク面内のデバイスパターンの寸法によってハーフトーンパターンの最適な光透過率が異なる、という事情が生じることを示唆する。

ところで、レベンソン型位相シフトマスクにおいては、特許文献１にあるように、開口部の寸法により開口部の光透過率が異なる（一般的に波長と同程度の寸法では小さい開口部ほど光透過率が小さくなる現象は良く知られている）ため、もっとも光透過率が小さくなる微細パターンに合わせて開口部の大きい領域の光透過率を下げる方法が開示されている。
T. Sato, et al., "Impact of polarization for an attenuated phase shift mask with ArF hyper-NA lithography, Proceedings of SPIE vol.5754 pp1063-1069 特開平６−１１８６１４号公報

この発明は、パターンの寸法に応じて適切な光透過率をハーフトーン膜に対して与えることが可能なハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法を提供する。

この発明の第１態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクは、遮光パターン、及び半遮光パターンを備えるハーフトーン型位相シフトマスクであって、透光性基板と、前記透光性基板の、前記遮光パターンが形成される部分、及び前記半遮光パターンが形成される部分に設けられたハーフトーン膜と、前記ハーフトーン膜のうち、前記遮光パターンが形成される部分にある前記ハーフトーン膜上に設けられた遮光膜と、を備え、前記半遮光パターンは、前記ハーフトーン膜からなる第１の半遮光パターン、及び前記第１の半遮光パターンよりも寸法が小さい前記ハーフトーン膜からなる第２の半遮光パターンを含み、前記第２の半遮光パターンを含む領域の光透過経路中に、この光透過経路の光透過率を調整する元素が、前記第１の半遮光パターンを含む領域とは異なる組成比で含まれている。

この発明の第２態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法は、遮光パターン、及び半遮光パターンを備えるハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、透光性基板上に積層されたハーフトーン膜と遮光膜とを少なくとも備えるマスクブランクスを用意する工程と、前記マスクブランクスに、前記ハーフトーン膜、及び前記遮光膜の積層からなる遮光パターンと、前記ハーフトーン膜からなる第１の半遮光パターン、及び前記ハーフトーン膜からなり、前記第１の半遮光パターンよりも寸法が小さい第２の半遮光パターンを含む半遮光パターンと、を形成する工程と、前記マスクブランクスの、前記第２の半遮光パターンを含む領域の光透過経路中に、この光透過経路の光透過率を調整する元素を導入する工程とを具備する。

この発明の第３態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクは、遮光パターン、及び半遮光パターンを備えるハーフトーン型位相シフトマスクであって、透光性基板と、前記透光性基板の、前記遮光パターンが形成される部分、及び前記半遮光パターンが形成される部分に設けられたハーフトーン膜と、前記ハーフトーン膜の、前記遮光パターンが形成される部分に設けられた遮光膜と、を備え、前記半遮光パターンは、前記ハーフトーン膜からなる第１の半遮光パターン、及び前記第１の半遮光パターンよりも寸法が小さい前記ハーフトーン膜からなる第２の半遮光パターンを含み、前記第２の半遮光パターンにおける前記ハーフトーン膜の屈折率は、前記第１の半遮光パターンにおける前記ハーフトーン膜の屈折率と異なり、前記第２の半遮光パターンが形成される領域に、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相との位相差を調整する位相差調整領域がある。

この発明によれば、パターンの寸法に応じて適切な光透過率をハーフトーン膜に対して与えることが可能なハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法を提供できる。

この発明の実施形態は、従来のレベンソン型位相シフトマスクの事情とは異なる事情に鑑みて為されたもので、前述の如くハーフトーン型位相シフトマスクにおける０次回折光と１次回折光の強度をそろえるためにハーフトーン膜の光透過率をパターンの寸法に応じて変化させる手法を提供するものである。

この発明の実施形態は、基本的に、例えば、６％程度の光透過率を有するハーフトーンマスクブランクスに、光透過率を下げたい領域（最終的に微細パターンが形成される領域）が開口部となったマスクパターン（一例はレジストパターン）を形成し、該マスクパターンをマスクに用いて、光透過率を調整する元素を光透過経路中に導入すること（一例はイオン注入すること）により、マスク面内のハーフトーン膜の光透過率を部分的に２％程度に下げる。

その後、新たなマスクパターン（一例はレジストパターン）を形成し、通常のフォトマスク形成プロセスに従ってハーフトーンパターンを形成することで、低い光透過率が最適な微細パターン領域は低い光透過率を有し、高い光透過率が最適な大きなパターン領域は高い光透過率を有することができる。

このようなハーフトーン型位相シフトマスクを利用すれば、例えば、ｈｐ＝４５ｎｍ以下という極微細な回路パターンと、ｈｐ＝４５ｎｍを超える回路パターンとを含む半導体集積回路装置を歩留り良く製造することが可能となる。

以下、この発明の実施形態のいくつかを、図面を参照して説明する。なお、図面においては、同一の部分については同一の参照符号を付す。

（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを示す図である。

図１に示すように、本例に係るハーフトーン型位相シフトマスクは、透光性基板１１と、ハーフトーン膜１２と、遮光膜１３とを備える。ハーフトーン膜１２は、透光性基板１１のうち、遮光パターンが形成される部分、及び半遮光パターンが形成される部分に設けられる。遮光膜１３は、ハーフトーン膜１２のうち、遮光パターンが形成される部分に設けられる。遮光パターンの一例は、ウェーハ露光時における漏れ光を抑えるためにフォトマスクに設けられる遮光帯部である。

半遮光パターンは、ハーフトーン膜１２からなる第１の半遮光パターン３１と、同じくハーフトーン膜１２からなり、第１の半遮光パターン３１よりも寸法が小さい第２の半遮光パターン３０とを含む。

図１中、矢印３２、３３は、光透過経路を示す。光透過経路３２は第１の半遮光パターン３１よりも寸法が小さい第２の半遮光パターン３０を含む領域の光透過経路である。光透過経路３３は第１の半遮光パターン３１を含む領域の光透過経路である。

光は、透光性基板１１の、ハーフトーン膜１２、及び遮光膜１３が形成されていない面から入射され、透光性基板（一例は石英基板）１１を介して、及び透光性基板１１とハーフトーン膜（一例はＭｏＳｉＯＮ化合物膜）１２とを介して縮小投影光学系に入射される。縮小投影光学系を出た光は、半導体基板（一例はウェーハ）上に形成されたフォトレジスト膜に照射される。フォトレジスト膜には、ハーフトーン型位相シフトマスクに、半遮光パターン、及び遮光パターンを利用して描かれたデバイスパターンに従って感光しない部分と、感光する部分とが得られる。デバイスパターンとは、上述の通り、回路パターンのことであり、例えば、素子領域のパターン、配線のパターン、及びコンタクトホールのパターン（又はヴィアホールのパターン、又は配線溝のパターン）など、半導体集積回路装置の層毎に形成されるパターンを指す。

第２の半遮光パターン３０は、ハーフトーン型位相シフトマスクの中で、小さい寸法を有するパターンである。第２の半遮光パターン３０の寸法の一例は、ウェーハ上のフォトレジストを露光したとき、ｈｐ＝４５ｎｍのパターンが得られる寸法である。

第１の半遮光パターン３１は、第２の遮光パターン３０よりも大きい寸法を有するパターンである。第１の半遮光パターン３１の寸法の一例は、ウェーハ上のフォトレジストを露光したとき、ｈｐ＝４５ｎｍ超のパターンが得られる寸法である。

なお、第２の半遮光パターン３０は、ｈｐ＝４５ｎｍのように、最も寸法が小さいパターンが得られるパターンに限られるものではなく、例えば、ｈｐ＝５０ｎｍ以下のパターンが得られるパターンのように、寸法が小さいパターンが得られるパターンであって良い。この場合には、第１の半遮光パターン３１は、ｈｐ＝５０ｎｍ超のパターンが得られるパターンとすれば良い。

第１実施形態は、第２の半遮光パターン３０を含む領域（微細パターン領域）の光透過経路３２中に、この光透過経路３２の光透過率を調整する元素を含む。本例では、この元素が、例えば、第２の半遮光パターン３０を含む領域の光透過経路３２中には、第１の半遮光パターン３１を含む領域とは異なる組成比で含まれる。これにより、第１実施形態は、第１の半遮光パターン３１を含む領域（大きなパターン領域）の光透過率と、第２の半遮光パターン３０を含む領域の光透過率とに、それぞれ最適な光透過率を与えることができる。

最適な光透過率の一例は、露光装置の光源をＡｒＦエキシマレーザー（波長＝１９３ｎｍ）、ハーフトーン膜１２を厚さ６０ｎｍのＭｏＳｉＯＮ化合物膜、ｈｐ＝４５ｎｍを解像する、と仮定したとき、第１の半遮光パターン３１を含む領域にあるハーフトーン膜１２において６％、第２の半遮光パターン３０を含む領域にあるハーフトーン膜１２において２％である。

光透過率を調整することが可能な元素の例としては、透光性基板１１を石英、ハーフトーン膜１２をＭｏＳｉＯＮ化合物と仮定したとき、ガリウム（Ｇａ）、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、及びタングステン（Ｗ）を挙げることができる。ハーフトーン膜１２、又は上記元素のうちの、少なくとも一つを含むことで、光透過経路中の光透過率を調整することができる。

特に、上記元素を、ハーフトーン膜１２中に導入した場合には、ハーフトーン膜１２自体の光透過率を調整することができる。また、上記元素を、透光性基板１１中に導入した場合には、透光性基板１１の光透過率が調整されるので、ハーフトーン膜１２を出射する光の透過量を調整することができる。即ち、ハーフトーン膜１２の光透過率を実効的に調整したことと等価となる。

なお、ハーフトーン膜１２にＭｏＳｉＯＮ化合物を利用し、光透過率を調整する元素にモリブデンを利用し、このモリブデンをハーフトーン膜１２中に導入したときには、ハーフトーン膜１２に含まれるＭｏの量が部分的に変化する。即ち、一つのハーフトーン膜１２にモリブデンがリッチな領域とプアな領域とが得られる。光透過率は、モリブデンがリッチな領域とプアな領域とで変わる。

同様に、ハーフトーン膜１２にＭｏＳｉＯＮ化合物を利用し、光透過率を調整する元素にシリコンを利用し、このシリコンをハーフトーン膜１２中に導入したときには、ハーフトーン膜１２にシリコンがリッチな領域とプアな領域とが得られ、光透過率は、シリコンがリッチな領域とプアな領域とで変わる。

透光性基板１１に石英（ＳｉＯ２）を利用し、光透過率を調整する元素にシリコンを利用し、このシリコンを透光性基板１１中に導入したときには、透光性基板１１にシリコンがリッチな領域とプアな領域とが得られ、光透過率は、シリコンがリッチな領域とプアな領域とで変わる。

次に、第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一例を説明する。

図２〜図９は、第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを、製造工程順に示す断面図である。

まず、マスク上に形成するパターンデータから低透過率パターンとしたい微細パターン領域のパターンデータを発生させる。

次に、図２に示すように、ＡｒＦハーフトーン（ＨＴ）マスクブランクスを準備する。本例のマスクブランクスは、透光性基板１１と、透光性基板１１上に形成された透過率６％のハーフトーン膜１２と、ハーフトーン膜１２上に形成された遮光膜１３と、遮光膜１３上に塗布された電子ビームレジスト１４とを備える。透光性基板１１の一例は石英基板である。同じくハーフトーン膜１２の一例はＭｏＳｉＯＮ化合物である。同じく遮光膜１３の一例はクロムである。

なお、マスクブランクスには、電子ビームレジスト１４が塗布されていないマスクブランクス（レジストレスマスクブランクス）もある。即ち、マスクブランクスは、少なくとも透光性基板１１と、ハーフトーン膜１２と、遮光膜１３とを有していれば良い。レジストレスマスクブランクスを利用する場合には、フォトマスク製造工場において、遮光膜１３上に電子ビームレジスト１４を塗布すれば良い。これは、後述する全ての実施形態において共通の事項である。

次に、先に発生させたパターンデータから微細パターン領域となる領域を抽出し、電子ビームマスク描画装置（一例はニューフレアテクノロジー製EBM5000）を用いて、微細パターン領域となる領域に対応した開口パターン１５と、アライメントマーク１０とを描画する。次いで、電子ビームレジスト１４を現像し、開口パターン１５と、アライメントマーク１０とを有するレジストパターンを得る。

次に、図３に示すように、レジスト１４をマスクに用いて、Ｇａイオン１６ａを、７×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２のドーズ量でブランクスにイオン注入する。レジスト１４がある領域においては、Ｇａイオンがレジスト１４によって減速されるので、Ｇａイオンは遮光膜１３中に留まる（参照符号１６ｂ）。反対に、レジスト１４がない領域においては、Ｇａイオンは遮光膜１３を通り抜け、ハーフトーン膜１２中に留まる（参照符号１６ｃ）。ハーフトーン膜１２のうち、Ｇａイオン１６ｃが注入された領域の光透過率は６％から２％に減少する。

次に、図４に示すように、レジスト１４をエッチングマスクとして遮光膜１３をウェットエッチングする。このとき、遮光膜１３にはアライメントマーク１０が形成される。

次に、図５に示すように、レジスト１４を剥離した後、新たに電子ビームレジスト１８を塗布する。次いで、電子ビーム描画装置を用いて、レジスト１８に遮光膜１３の剥離に用いる開口を描画する。この描画は、先に遮光膜１３に形成されたアライメントマーク１０を位置合わせの目標として利用しながら行う。次いで、レジスト１８を現像する。レジスト１８に形成された開口からは、遮光膜１３のうち、透過率が６％のままでよい、つまり、あまり微細でないパターン領域１７となる領域が露出する。

次に、図６に示すように、レジストパターン１８、及びハーフトーン膜１２をエッチングのマスクに用いて、遮光膜１３をウェットエッチングする。

次に、図７に示すように、レジスト１８を剥離した後、新たに電子ビームレジスト１９を塗布する。次いで、電子ビーム描画装置を用いて、レジスト１９にデバイスパターンを描画する。この描画も、先に遮光膜１３に形成されたアライメントマーク１０を位置合わせの目標として利用しながら行う。次いで、レジスト１９を現像する。レジスト１９を現像することで、レジスト１９はデバイスパターンに応じて残る。デバイスパターンは、ハーフトーン膜１２のうち、Ｇａイオンが注入された領域上に形成される微細なパターンと、ハーフトーン膜１２のうち、Ｇａイオンが注入されていない領域上に形成されるあまり微細ではないパターンとを含む。

次に、図８に示すように、レジスト１９をエッチングのマスクに用いて、ハーフトーン膜１２をドライエッチングする。これにより、ハーフトーン膜１２は、デバイスパターンの通りにパターニングされる。

次に、図９に示すように、レジスト１９を剥離する。これにより、光透過率が２％のハーフトーン膜１２を含む微細パターン領域３０と、光透過率が６％のハーフトーン膜１２を含むあまり微細でないパターン領域３１とを備えたハーフトーン型位相シフトマスクが完成する。

第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを用いて、ｈｐ＝４５ｎｍの半導体デバイスを製作したところ、ハーフトーン膜１２の光透過率が一律６％の場合、又はハーフトーン膜１２の光透過率が一律２％の場合と比較してリソグラフィの余裕度が向上した。この結果、半導体集積回路装置を、歩留りよく製造することが可能となった。

また、第１実施形態において説明した製造方法によれば、アライメントマーク１０を、光透過率を調整する元素、本例ではＧａをイオン注入するための開口１５と同時に形成する。このため、開口１５はアライメントマーク１０からのずれが無い。従って、図５に示した遮光膜１３を剥離するための開口を有するレジスト１８、及びデバイスパターンに従ったレジスト１９は、アライメントマーク１０を位置合わせの目標とすることで、ハーフトーン膜１２のＧａイオン１６ｃが注入された領域に対して精度良く合わせることができる。このような製造方法は、微細なパターンを有する半導体デバイスの製造に利用されるハーフトーン型位相シフトマスクを製造するときに有利である。

(第２実施形態)
第２実施形態に係る製造方法が、第１実施形態で説明した製造方法と異なるところは、特に、
（１） アライメントマーク１０を、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）を用いて形成すること
（２） デバイスパターンに対応したパターンを持つレジストを、段差がない遮光膜１３上に形成すること
である。

第２実施形態に係る製造方法によれば、デバイスパターンに対応したパターンを持つレジストを、段差がない遮光膜１３上に形成するので、上記レジストを段差があるブランクス上に形成する場合に比較して、微細加工に有利、という利点をさらに得ることができる。

以下、その一例を説明する。

図１０〜図１８は、この発明の第２実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一例を示す断面図である。図１０〜図１８において、図２〜図９と同じ箇所には同じ参照符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

図１０、及び図１１に示す工程は、図２、及び図３に示した工程と同様である。

次に、図１２に示すように、レジスト１４をエッチングのマスクに用いて、レジスト１４に形成された開口（アライメントマーク１０）を介して、遮光膜１３を集束イオンビーム（ＦＩＢ）によりエッチングする。これにより、遮光膜１３にアライメントマーク１０が形成される。

次に、図１３に示すように、レジスト１４を剥離した後、新たに電子ビームレジスト１９を塗布する。次いで、電子ビーム描画装置を用いて、レジスト１９にデバイスパターンを描画する。この描画は、先に遮光膜１３に形成されたアライメントマーク１０を位置合わせの目標として利用しながら行う。次いで、レジスト１９を現像する。レジスト１９を現像することで、レジスト１９はデバイスパターンに応じて残る。デバイスパターンは、ハーフトーン膜１２のうち、Ｇａイオンが注入された領域上に形成される微細なパターンと、ハーフトーン膜１２のうち、Ｇａイオンが注入されていない領域上に形成されるあまり微細ではないパターンとを含む。

次に、図１４に示すように、レジスト１９をエッチングのマスクに用いて、遮光膜１３をドライエッチングする。

次に、図１５に示すように、レジスト１９を剥離した後、遮光膜１３をエッチングのマスクに用いてハーフトーン膜１２をドライエッチングする。これにより、ハーフトーン膜１２は、デバイスパターンの通りにパターニングされる。

次に、図１６に示すように、新たに電子ビームレジスト２１を塗布する。次いで、電子ビーム描画装置を用いて、レジスト２１に遮光膜１３を剥離するための開口を描画する。この描画も、先に遮光膜１３、及びハーフトーン膜１２に形成されたアライメントマーク１０を位置合わせの目標として利用しながら行う。次いで、レジスト２１を現像し、レジスト２１に遮光膜１３を剥離するための開口を形成する。

次いで、図１７に示すように、レジスト２１をエッチングのマスクに用いて、遮光膜１３をウェットエッチングする。

次に、図１８に示すように、レジスト２１を剥離する。これにより、光透過率が２％のハーフトーン膜１２を含む微細パターン領域３０と、光透過率が６％のハーフトーン膜１２を含むあまり微細でないパターン領域３１とを備えたハーフトーン型位相シフトマスクが完成する。

第２実施形態に係る製造方法に従って製造された位相シフトマスクを用いて、ｈｐ＝４５ｎｍの半導体デバイスを製作したところ、第１実施形態と同様に、ハーフトーン膜１２の光透過率が一律６％の場合、又はハーフトーン膜１２の光透過率が一律２％の場合と比較してリソグラフィの余裕度が向上した。この結果、半導体デバイスを、歩留りよく製造することが可能となった。

また、第２実施形態に係る製造方法によれば、デバイスパターンに対応したパターンを持つレジスト１９を、段差がない遮光膜１３上に形成する。このため、上記レジスト１９を段差があるブランクス上に形成する場合に比較して、微細加工に有利、という利点をさらに得ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る製造方法が、第１実施形態で説明した製造方法と異なるところは、特に、
（１） 透過率を調整するための元素を、遮光膜１３をマスクに用いてハーフトーン膜１２中にイオン注入すること
である。

透過率を調整するための元素は、遮光膜１３をマスクに用いてハーフトーン膜１２にイオン注入するようにしても良い。

図１９〜図２６は、この発明の第３実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一例を示す断面図である。図１９〜図２６において、図２〜図９と同じ箇所には同じ参照符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

図１９に示す工程は、図２に示した工程と同様である。

次に、図２０に示すように、レジスト１４をエッチングのマスクに用いて、遮光膜１３をウェットエッチングする。このとき、遮光膜１３にアライメントマーク１０が形成される。

次に、図２１に示すように、レジスト１４を剥離する。次いで、遮光膜１３をマスクに用いて、Ｇａイオン１６ａを７×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２のドーズ量でブランクスにイオン注入する。遮光膜１３がある領域においては、Ｇａイオンが遮光膜１３によって減速されるので、Ｇａイオンは遮光膜１３中に留まる（参照符号１６ｂ）、反対に、遮光膜１３がない領域においては、Ｇａイオンはハーフトーン膜１２に注入され、ハーフトーン膜１２中に留まる（参照符号１６ｃ）。ハーフトーン膜１２のうち、Ｇａイオン１６ｃが注入された領域の光透過率は６％から２％に減少する。

図２２〜図２６に示す工程は、図５〜図９に示した工程と同様である。

第３実施形態のように、透過率を調整するための元素は、遮光膜１３をマスクに用いてハーフトーン膜１２にイオン注入するようにしても良い。

第３実施形態に係る製造方法に従って製造された位相シフトマスクを用いて、ｈｐ＝４５ｎｍの半導体デバイスを製作したところ、第１、第２実施形態と同様に、ハーフトーン膜１２の光透過率が一律６％の場合、又はハーフトーン膜１２の光透過率が一律２％の場合と比較してリソグラフィの余裕度が向上した。この結果、半導体デバイスを、歩留りよく製造することが可能となった。

（第４実施形態）
図２７〜図３４は、この発明の第４実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一例を示す断面図である。

第４実施形態は、第１実施形態において説明した製造方法と基本的に同じであるが、光透過率を調整する元素をイオン注入する場所がハーフトーン膜１２中ではなく、特に、図２８に示すように、透光性基板（石英基板）１１中にあるところが異なる。注入された領域には、参照符号１６ｄを付す。図２７〜図３４に示す工程のうち、図２８を除く工程は、図２〜図９に示した工程と同じである。またその効果も同じである。同一の部分には同一の参照符号を付し、その説明は省略する。

（第５実施形態）
図３５〜図４３は、この発明の第５実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一例を示す断面図である。

第５実施形態は、第２実施形態において説明した製造方法と基本的に同じであるが、光透過率を調整する元素をイオン注入する場所がハーフトーン膜１２中ではなく、特に、図３６に示すように、透光性基板（石英基板）１１中にあるところが異なる。注入された領域には、参照符号１６ｄを付す。図３５〜図４３に示す工程のうち、図３６を除く工程は、図１０〜図１８に示した工程と同じである。またその効果も同じである。同一の部分には同一の参照符号を付し、その説明は省略する。

（第６実施形態）
図４４〜図５１は、この発明の第６実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一例を示す断面図である。

第６実施形態は、第３実施形態において説明した製造方法と基本的に同じであるが、光透過率を調整する元素をイオン注入する場所がハーフトーン膜１２中ではなく、特に、図４６に示すように、透光性基板（石英基板）１１中にあるところが異なる。注入された領域には、参照符号１６ｄを付す。図４４〜図５１に示す工程のうち、図４６を除く工程は、図１９〜図２６に示した工程と同じである。またその効果も同じである。同一の部分には同一の参照符号を付し、その説明は省略する。

（第７実施形態）
第７実施形態に係る製造方法が、第１〜第６実施形態で説明した製造方法と異なるところは、特に、
（１） 一枚のマスクパターン（一例はレジストパターン）に、遮光膜１３にアライメントマークを画定する開口パターンと、デバイスパターンとを形成すること
である。

第７実施形態に係る製造方法によれば、一枚のマスクパターンに、アライメントマークを画定する開口パターンと、デバイスパターンとを形成するので、デバイスパターンとアライメントマークとのずれが、第１〜第６実施形態に比べて小さくなる、という利点を得ることができる。

以下、その一例を説明する。

図５２〜図６０は、この発明の第７実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一例を示す断面図である。

まず、第１実施形態と同様に、マスク上に形成するパターンデータから低透過率パターンとしたい微細パターン領域のパターンデータを発生させる。

次に、図５２に示すように、ＡｒＦハーフトーン（ＨＴ）マスクブランクスを準備する。本例のマスクブランクスは第１実施形態のマスクブランクスと同様であり、透光性基板１１と、透光性基板１１上に形成された透過率６％のハーフトーン膜１２と、ハーフトーン膜１２上に形成された遮光膜１３と、遮光膜１３上に塗布された電子ビームレジスト膜とを備える。次いで、電子ビームマスク描画装置（一例はニューフレアテクノロジー製EBM5000）を用いて、先に発生させたパターンデータに基づき、レジスト膜に、アライメントマーク１０を画定する開口パターン、及びデバイスパターンを描画する。次いで、レジスト膜を現像し、上記開口パターンとデバイスパターンとを有するレジストパターン２３を形成する。

次に、図５３に示すように、レジストパターン２３をエッチングのマスクに用いて、遮光膜１３をエッチング、例えば、ドライエッチングし、遮光膜１３に、デバイスパターンと、開口パターンに対応したアライメントマーク１０を形成する。遮光膜１３には、デバイスパターンとともに、アライメントマーク１０が同時に形成される。

次に、図５４に示すように、レジストパターン２３を剥離する。次いで、遮光膜１３及びハーフトーン膜１２上にレジストを塗布し、レジスト膜を形成する。次いで、上記電子ビームマスク描画装置を用いて、遮光膜１３に形成されたアライメントマークを基準として位置合わせを行いながら、レジスト膜に、光透過経路、本例では、ハーフトーン膜１２の光透過率を変化させる元素を導入する領域を画定する開口パターン１００を描画する。元素を導入する領域、即ち、開口パターン１００は、デバイスパターンと同時に形成されたアライメントマーク１０を基準に位置が合わせられる。従って、開口パターン１００は、デバイスパターンに対して精度良く位置を合わせることができ、所望の位置に上記元素を精度良く導入することが可能になる。次いで、レジスト膜を現像し、開口パターン１００を有するレジストパターン２２を形成する。

次に、図５５に示すように、開口パターン１００を介して、ハーフトーン膜１２中に、このハーフトーン膜１２の光透過率を変化させるための元素、本例では、Ｇａイオンをイオン注入する。イオン注入の条件の一例は、Ｇａイオンのドーズ量＝７×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２である。Ｇａイオンは、レジストパターン２２がある領域では、レジストパターン２２によって減速されるので、レジストパターン２２中に留まる（参照符号１６ｅ）。Ｇａイオンは、レジストパターン２２がない領域では、遮光膜１３を通り抜け、ハーフトーン膜１２中に注入される（参照符号１６ｃ）。ハーフトーン膜１２の光透過率は、Ｇａイオンが注入された領域において６％から、例えば、２％に減少する。

次に、図５６に示すように、レジストパターン２２を剥離する。

次に、図５７に示すように、遮光膜１３をエッチングのマスクに用いて、ハーフトーン膜１２をエッチング、例えば、ドライエッチングする。ハーフトーン膜１２は、先に遮光膜１３に形成されたデバイスパターン、及びアライメントマーク１０の通りに加工される。

次に、図５８に示すように、遮光膜１３及び透光性基板１１上にレジストを塗布し、レジスト膜を形成する。次いで、上記電子ビームマスク描画装置を用いて、本例では、遮光膜１３及びハーフトーン膜１２に形成されたアライメントマーク１０を基準として位置合わせを行いながら、レジスト膜に、遮光膜１３の一部、本例では、遮光膜１３のうち、遮光パターンとしない領域にある遮光膜１３をエッチングするための開口パターン１０１を描画する。次いで、次いで、レジスト膜を現像し、開口パターン１０１を有するレジストパターン２１を形成する。

次に、図５９に示すように、レジストパターン２１をエッチングのマスクに用いて、遮光膜１３の一部、本例では、遮光膜１３のうち、遮光パターンとしない領域にある遮光膜１３をエッチング、例えば、ウェットエッチングする。

最後に、図６０に示すように、レジストパターン２１を剥離することで、第７実施形態に係る製造方法に従って製造されたハーフトーン型位相シフトマスクが完成する。

第７実施形態に係る製造方法に従って製造されたハーフトーン型位相シフトマスクにおいても、透過率が２％に調節された微細パターン領域３１と、透過率が６％のままとされた、あまり微細でないパターン領域３０とを含む。従って、第１〜第６実施形態と同様に、ハーフトーン膜１２の光透過率が一律６％の場合、又はハーフトーン膜１２の光透過率が一律２％の場合と比較してリソグラフィの余裕度が向上する。リソグラフィの余裕度が向上することで、半導体集積回路装置を、歩留り良く製造することができる。

また、第７実施形態によれば、デバイスパターン及びアライメントマークを、遮光膜１３に一緒に形成するので、デバイスパターンとアライメントマークとのずれが無い、もしくはずれが最小限になる、という利点を得ることができる。この利点から、第７実施形態に従って製造されたハーフトーン型位相シフトマスクは、微細なデバイスパターンを持つ半導体集積回路装置の製造に好適である。

（第８実施形態）
第８実施形態に係る製造方法が、第７実施形態で説明した製造方法と異なるところは、特に、
（１） ハーフトーン膜１２をエッチングする工程において、ハーフトーン膜１２のうち、光透過率を調整する元素が導入された領域のエッチング速度が、上記元素が導入されていない領域のエッチング速度よりも遅い条件で、ハーフトーン膜１２をエッチングすること
である。

第８実施形態に係る製造方法によれば、ハーフトーン膜１２のエッチング速度を、上記元素が導入された領域と上記元素が導入されていない領域とで変えるので、微細パターン領域３１と、微細でないパターン領域とで、例えば、透光性基板１１の膜厚に差をつけることができる。この差を利用することで、微細パターン領域３１を透過する光の位相差を調節すること、又は微細でないパターン領域３０を透過する光の位相差を調節することが可能となる。

ハーフトーン型位相シフトマスクは、透光性基板１１を介して透過した光の位相と、透光性基板１１及びハーフトーン膜１２を介して透過した光の位相との位相差を、約１８０度とする。

上記実施形態で説明したハーフトーン型位相シフトマスクが備えるハーフトーン膜１２は、少なくとも２種類の光透過率を有するものがある。光透過率を調節するために、ハーフトーン膜１２に元素を導入すると、ハーフトーン膜１２の屈折率が、元素が導入された領域と、元素が導入されていない領域とで変わることがある。屈折率が変わってしまうと、透光性基板１１及びハーフトーン膜１２を介して透過した光の位相がずれることがある。このずれの結果、例えば、微細なパターン領域３０を透過する光の位相差を約１８０度に設定すると、微細でないパターン領域３１を透過する光の位相差は約１８０度からずれてしまう。この反対も同様であり、微細でないパターン領域３１を透過する光の位相差を約１８０度に設定すると、微細なパターン領域３０を透過する光の位相差は約１８０度からずれる。

光の位相差が約１８０度からずれたままのハーフトーン型位相シフトマスクでは、実際の露光に際して、フォーカス裕度が小さくなり、特に、微細なパターンを持つ半導体集積回路装置の製造には不向きになってしまう。

この事情に鑑み、本実施形態では、透光性基板１１の膜厚に差をつけることで、上記位相差のずれを解消するハーフトーン型位相シフトマスクを提供する。

以下、その一例を説明する。

図６１〜図６９は、この発明の第８実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法の一例を示す断面図である。

図６１〜図６３に示す工程は、図５２〜図５４に示した工程と同様である。同一の部分には同一の参照符号を付し、説明は省略する。

次に、図６４に示すように、第７実施形態と同様に、開口パターン１００を介して、ハーフトーン膜１２中に、このハーフトーン膜１２の光透過率を変化させるための元素、本例では、Ｇａイオンをイオン注入する。イオン注入の条件の一例は、Ｇａイオンのドーズ量＝７×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２である。Ｇａイオンは、レジストパターン２２がある領域では、レジストパターン２２によって減速されるので、レジストパターン２２中に留まる（参照符号１６ｅ）。Ｇａイオンは、レジストパターン２２がない領域では、遮光膜１３を通り抜け、ハーフトーン膜１２中に注入される（参照符号１６ｃ）。ハーフトーン膜１２の光透過率は、Ｇａイオンが注入された領域において６％から、例えば、２％に減少する。さらに、Ｇａイオンが注入された領域においては、Ｇａイオンが注入されていない領域に比較して屈折率が約５％大きくなる（光の波長が１９３ｎｍのとき）。ハーフトーン膜１２を厚さ６０ｎｍのＭｏＳｉＯＮ化合物膜、透過させる光の波長を１９３ｎｍとすると、位相差は約９度程度多く生じる。そこで、本例では、後述するように、エッチング速度差を利用して透光性基板１１の膜厚に差をつけることで、上記約９度の位相差を補正（調整）する。

次に、図６５に示すように、レジストパターン２２を剥離する。

次に、図６６に示すように、遮光膜１３をエッチングのマスクに用いて、ハーフトーン膜１２をエッチング、例えば、ドライエッチングする。この時、上記Ｇａイオンが注入された領域のハーフトーン膜１２のエッチング速度と、上記Ｇａイオンが注入されていないハーフトーン膜１２のエッチング速度が異なるようにする。具体的な一例は、エッチングガスに、フッ素イオンやフッ素ラジカルを含ませることである。即ち、Ｇａイオンが存在する領域はエッチングガスであるフッ素イオンやフッ素ラジカルに対してエッチング速度が遅くなる。この特性を利用すると、Ｇａイオンが注入された領域のハーフトーン膜１２が所望のエッチング時間になるところでは、Ｇａイオン注入されていない領域のハーフトーン膜１２は完全にエッチング除去され、さらに、その下の透光性基板１１、本例では石英基板も掘り込まれる。この掘り込み量は、例えば、位相差９度分に相当する量とする。具体的な一例は、約９ｎｍ程度である。具体的には、図６６に示すように、Ｇａイオンが注入された領域の透光性基板１１の膜厚をｔ３０としたとき、Ｇａイオンが注入されていない領域の透光性基板１１の膜厚をｔ３１としたとき、ｔ３０＞ｔ３１となる。その差の一例が、約９ｎｍ程度である。このように、膜厚ｔ３０と膜厚ｔ３１との間に、位相差のずれを補正（調整）するための差を設けることで、イオン注入された領域を透過する光の位相差と、イオン注入されていない領域を透過する光の位相差を、ともにほぼ１８０度にすることが可能になる。

以下、図６７〜図６９に示す工程は、図５８〜図６０に示した工程と同様である。同一の部分には同一の参照符号を付し、説明は省略する。

第８実施形態に係る製造方法に従って製造されたハーフトーン型位相シフトマスクにおいても、透過率が２％に調節された微細パターン領域３１と、透過率が６％のままとされた、あまり微細でないパターン領域３０とを含む。従って、第１〜第６実施形態と同様に、ハーフトーン膜１２の光透過率が一律６％の場合、又はハーフトーン膜１２の光透過率が一律２％の場合と比較してリソグラフィの余裕度が向上する。リソグラフィの余裕度が向上することで、半導体集積回路装置を、歩留り良く製造することができる。

さらに、第８実施形態によれば、微細パターン領域３１を透過する光の位相差と、微細でないパターン領域３１を透過する光の位相差との間に、ずれがあった場合に、そのどちらかの一方の領域に、位相差を調整する位相差調整領域を設ける。本例では、透光性基板１１の膜厚を変えることである。これにより、微細パターン領域３１を透過する光の位相差、及び微細でないパターン領域３１を透過する光の位相差の双方ともを、位相差約１８０度に設定することができる。従って、第７実施形態と同様に、微細なデバイスパターンを持つ半導体集積回路装置の製造に好適である、という利点に加え、実際の露光に際しては、フォーカス裕度をより大きくとることができる、という利点を得ることができる。

フォーカス裕度を大きくできる、ということは、微細なパターンを持つ半導体集積回路装置の歩留り向上に役立つ。

さらに、上記実施形態は以下の態様を含む。

（１） 遮光パターン、及び半遮光パターンを備えるハーフトーン型位相シフトマスクであって、透光性基板と、前記透光性基板の、前記遮光パターンが形成される部分、及び前記半遮光パターンが形成される部分に設けられたハーフトーン膜と、前記ハーフトーン膜のうち、前記遮光パターンが形成される部分にある前記ハーフトーン膜上に設けられた遮光膜と、を備え、前記半遮光パターンは、前記ハーフトーン膜からなる第１の半遮光パターン、及び前記第１の半遮光パターンよりも寸法が小さい前記ハーフトーン膜からなる第２の半遮光パターンを含み、前記第２の半遮光パターンを含む領域の光透過経路中に、この光透過経路の光透過率を調整する元素が、前記第１の半遮光パターンを含む領域とは異なる組成比で含まれているハーフトーン型位相シフトマスク。

（２） （１）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクであって、前記第２の半遮光パターンを含む領域に、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相との位相差を調整する位相差調整領域があるハーフトーン型位相シフトマスク。

（３） （２）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクであって、前記位相差調整領域は、前記透光性基板の膜厚を、前記第１の半遮光パターンを含む領域と、前記第２の半遮光パターンを含む領域とで変えることで前記位相差を調整するハーフトーン型位相シフトマスク。

（４） （３）及び（４）いずれかの態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクであって、前記位相差は、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相とが約１８０度に調整されるハーフトーン型位相シフトマスク。

（５） （１）乃至（４）いずれか一つの態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクであって、前記元素は、ガリウム、モリブデン、シリコン、タンタル、クロム、及びタングステンの少なくとも一つを含むハーフトーン型位相シフトマスク。

（６） 遮光パターン、及び半遮光パターンを備えるハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、透光性基板上に積層されたハーフトーン膜と遮光膜とを少なくとも備えるマスクブランクスを用意する工程と、前記マスクブランクスに、前記ハーフトーン膜、及び前記遮光膜の積層からなる遮光パターンと、前記ハーフトーン膜からなる第１の半遮光パターン、及び前記ハーフトーン膜からなり、前記第１の半遮光パターンよりも寸法が小さい第２の半遮光パターンを含む半遮光パターンとを形成する工程と、前記マスクブランクスの、前記第２の半遮光パターンを含む領域の光透過経路中に、この光透過経路の光透過率を調整する元素を導入する工程と、を具備するハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。

（７） （６）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記マスクブランクスの、前記第２の遮光パターンを含む領域に、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相との位相差を調整する位相差調整領域を形成する工程を、さらに、具備するハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。

（８） （７）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記位相差調整領域は、前記透光性基板の膜厚を、前記第１の半遮光パターンを含む領域と、前記第２の半遮光パターンを含む領域とで変えることで形成するハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。

（９） （７）及び（８）いずれかの態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記位相差は、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相とが約１８０度に調整されるハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。

（１０） （６）乃至（９）いずれか一つの態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記光透過経路の光透過率を調整する元素を導入する工程の前に、前記マスクブランクス上に、前記元素を導入する領域を画定するマスクを形成する工程を備え、前記マスクに、前記元素を導入する領域を画定する第１の開口と、前記遮光膜にアライメントマークを画定する第２の開口とを形成するハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。

（１１） （６）乃至（１０）いずれか一つの態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記元素は、ガリウム、モリブデン、シリコン、タンタル、クロム、及びタングステンの少なくとも一つを含むハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。

（１２） 遮光パターン、及び半遮光パターンを備えるハーフトーン型位相シフトマスクであって、透光性基板と、前記透光性基板の、前記遮光パターンが形成される部分、及び前記半遮光パターンが形成される部分に設けられたハーフトーン膜と、前記ハーフトーン膜の、前記遮光パターンが形成される部分に設けられた遮光膜と、を備え、前記半遮光パターンは、前記ハーフトーン膜からなる第１の半遮光パターン、及び前記第１の半遮光パターンよりも寸法が小さい前記ハーフトーン膜からなる第２の半遮光パターンを含み、前記第２の半遮光パターンにおける前記ハーフトーン膜の屈折率は、前記第１の半遮光パターンにおける前記ハーフトーン膜の屈折率と異なり、前記第２の半遮光パターンが形成される領域に、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相との位相差を調整する位相差調整領域があるハーフトーン型位相シフトマスク。

（１３） （１２）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクであって、前記位相差調整領域は、前記透光性基板の膜厚を、前記第１の半遮光パターンを含む領域と、前記第２の半遮光パターンを含む領域とで変えることで形成するハーフトーン型位相シフトマスク。

（１４） （１２）及び（１３）いずれかの態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクであって、前記位相差は、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相とが約１８０度に調整されるハーフトーン型位相シフトマスク。

（１５） 透光性基板上に、ハーフトーン膜と遮光膜と第１のレジスト膜とが積層されたマスクブランクスを用意する工程と、前記第１のレジスト膜に、前記ハーフトーン膜の光透過率を変化させる元素を導入する領域を画定する第１の開口パターン、及びアライメントマークを画定する第２の開口パターンを描画する工程と、前記第１のレジスト膜を現像し、前記第１の開口パターンと、前記第２の開口パターンとを有する第１のレジストパターンを得る工程と、前記第１の開口パターンを介して、前記ハーフトーン膜中に、このハーフトーン膜の光透過率を変化させるための前記元素を導入する工程と、前記第１のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記遮光膜をエッチングし、前記遮光膜に、前記第１の開口パターンに対応した開口と、前記第２の開口パターンに対応したアライメントマークとを形成する工程と、前記第１のレジストパターンを剥離し、前記遮光膜及び前記ハーフトーン膜上に、第２のレジスト膜を形成する工程と、前記遮光膜に形成されたアライメントマークを基準として位置合わせを行いながら、前記第２のレジスト膜に、前記遮光膜の一部をエッチングするための第３の開口パターンを描画する工程と、前記第２のレジスト膜を現像し、前記第３の開口パターンを有する第２のレジストパターンを得る工程と、前記第２のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記遮光膜の一部をエッチングする工程と、前記第２のレジストパターンを剥離し、前記遮光膜及び前記ハーフトーン膜上に、第３のレジスト膜を形成する工程と、前記遮光膜パターンに得られたアライメントマークを基準として位置合わせを行いながら、前記第３のレジスト膜に、デバイスパターンを描画する工程と、前記第３のレジスト膜を現像し、前記デバイスパターンを有する第３のレジストパターンを得る工程と、前記第３のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記ハーフトーン膜をエッチングし、前記ハーフトーン膜に、前記デバイスパターンに対応したデバイスパターンを形成する工程とを少なくとも含むハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法（特に、第１実施形態を参照）。

（１６） 透光性基板上に、ハーフトーン膜と遮光膜と第１のレジスト膜とが積層されたマスクブランクスを用意する工程と、前記第１のレジスト膜に、前記ハーフトーン膜の光透過率を変化させる元素を導入する領域を画定する第１の開口パターン、及びアライメントマークを画定する第２の開口パターンを描画する工程と、前記第１のレジスト膜を現像し、前記第１の開口パターンと、前記第２の開口パターンとを有する第１のレジストパターンを得る工程と、前記第１の開口パターンを介して、前記ハーフトーン膜中に、このハーフトーン膜の光透過率を変化させるための前記元素を導入する工程と、前記第１のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記第２の開口パターン下の前記遮光膜を局所的にエッチングし、前記遮光膜に、前記第２の開口パターンに対応したアライメントマークを形成する工程と、前記第１のレジストパターンを剥離し、前記遮光膜及び前記ハーフトーン膜上に、第２のレジスト膜を形成する工程と、前記遮光膜に形成されたアライメントマークを基準として位置合わせを行いながら、前記第２のレジスト膜に、デバイスパターンを描画する工程と、前記第２のレジスト膜を現像し、前記デバイスパターンを有する第２のレジストパターンを得る工程と、前記第２のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記遮光膜、及び前記ハーフトーン膜をエッチングし、前記遮光膜、及び前記ハーフトーン膜に、前記デバイスパターンに対応したデバイスパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンを剥離し、前記遮光膜及び前記透光性基板上に、第３のレジスト膜を形成する工程と、前記遮光膜に形成されたアライメントマークを基準として位置合わせを行いながら、前記第３のレジスト膜に、前記遮光膜の一部をエッチングするための第３の開口パターンを描画する工程と、前記第３のレジスト膜を現像し、前記第３の開口パターンを有する第３のレジストパターンを得る工程と、前記第３のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記遮光膜の一部をエッチングする工程とを少なくとも含むハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法（特に、第２実施形態を参照）。

（１７） 透光性基板上に、ハーフトーン膜と遮光膜と第１のレジスト膜とが積層されたマスクブランクスを用意する工程と、前記第１のレジスト膜に、前記ハーフトーン膜の光透過率を変化させる元素を導入する領域を画定する第１の開口パターン、及びアライメントマークを画定する第２の開口パターンを描画する工程と、前記第１のレジスト膜を現像し、前記第１の開口パターンと、前記第２の開口パターンとを有する第１のレジストパターンを得る工程と、前記第１のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記遮光膜をエッチングし、前記遮光膜に、前記第１の開口パターンに対応した開口と、前記第２の開口パターンに対応したアライメントマークとを形成する工程と、前記第１のレジストパターンを剥離し、前記遮光膜に形成された開口を介して、前記ハーフトーン膜中に、このハーフトーン膜の光透過率を変化させるための前記元素を導入する工程と、前記第１のレジストパターンを剥離し、前記遮光膜及び前記ハーフトーン膜上に、第２のレジスト膜を形成する工程と、前記遮光膜に形成されたアライメントマークを基準として位置合わせを行いながら、前記第２のレジスト膜に、前記遮光膜の一部をエッチングするための第３の開口パターンを描画する工程と、前記第２のレジスト膜を現像し、前記第３の開口パターンを有する第２のレジストパターンを得る工程と、前記第２のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記遮光膜の一部をエッチングする工程と、前記第２のレジストパターンを剥離し、前記遮光膜及び前記ハーフトーン膜上に、第３のレジスト膜を形成する工程と、前記遮光膜パターンに得られたアライメントマークを基準として位置合わせを行いながら、前記第３のレジスト膜に、デバイスパターンを描画する工程と、前記第３のレジスト膜を現像し、前記デバイスパターンを有する第３のレジストパターンを得る工程と、前記第３のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記ハーフトーン膜をエッチングし、前記ハーフトーン膜に、前記デバイスパターンに対応したデバイスパターンを形成する工程とを少なくとも含むハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法（特に、第３実施形態を参照）。

（１８） （１５）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記第１の開口パターンを介して、前記ハーフトーン膜中に、このハーフトーン膜の光透過率を変化させるための前記元素を導入する工程に代えて、前記第１の開口パターンを介して、前記透光性基板中に、この透光性基板の光透過率を変化させるための前記元素を導入する工程を挿入するハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法（特に、第４実施形態を参照）。

（１９） （１６）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記第１の開口パターンを介して、前記ハーフトーン膜中に、このハーフトーン膜の光透過率を変化させるための前記元素を導入する工程に代えて、前記第１の開口パターンを介して、前記透光性基板中に、この透光性基板の光透過率を変化させるための前記元素を導入する工程を挿入するハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法（特に、第５実施形態を参照）。

（２０） （１７）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記第１のレジストパターンを剥離し、前記遮光膜に形成された開口を介して、前記ハーフトーン膜中に、このハーフトーン膜の光透過率を変化させるための前記元素を導入する工程に代えて、前記第１のレジストパターンを剥離し、前記遮光膜に形成された開口を介して、前記透光性基板中に、この透光性基板の光透過率を変化させるための前記元素を導入する工程を挿入するハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法（特に、第６実施形態を参照）。

（２１） 透光性基板上に、ハーフトーン膜と遮光膜と第１のレジスト膜とが積層されたマスクブランクスを用意する工程と、前記第１のレジスト膜に、デバイスパターン、及びアライメントマークを画定する第１の開口パターンを描画する工程と、前記第１のレジスト膜を現像し、前記デバイスパターンと、前記第１の開口パターンとを有する第１のレジストパターンを得る工程と、前記第１のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記遮光膜をエッチングし、前記遮光膜に、前記デバイスパターンと、前記第１の開口パターンに対応したアライメントマークとを形成する工程と、前記第１のレジストパターンを剥離し、前記遮光膜及び前記ハーフトーン膜上に、第２のレジスト膜を形成する工程と、前記第２のレジスト膜に、前記ハーフトーン膜の光透過率を変化させる元素を導入する領域を画定する第２の開口パターンを描画する工程と、前記第２のレジスト膜を現像し、前記第２の開口パターンを有する第２のレジストパターンを得る工程と、前記第２の開口パターンを介して、前記ハーフトーン膜中に、このハーフトーン膜の光透過率を変化させるための前記元素を導入する工程と、前記第２のレジストパターンを剥離する工程と、前記遮光膜をエッチングのマスクに用いて、前記ハーフトーン膜をエッチングする工程と、前記遮光膜及び前記透光性基板上に、第３のレジスト膜を形成する工程と、前記遮光膜に形成されたアライメントマークを基準として位置合わせを行いながら、前記第３のレジスト膜に、前記遮光膜の一部をエッチングするための第３の開口パターンを描画する工程と、前記第３のレジスト膜を現像し、前記第３の開口パターンを有する第３のレジストパターンを得る工程と、前記第３のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記遮光膜の一部をエッチングする工程とを少なくとも含むハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法（特に、第７実施形態を参照）。

（２２） （２１）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記遮光膜をエッチングのマスクに用いて、前記ハーフトーン膜をエッチングする工程において、前記ハーフトーン膜の前記元素が導入された領域のエッチング速度が、前記ハーフトーン膜の前記元素が導入されていない領域のエッチング速度よりも遅い条件で、前記ハーフトーン膜をエッチングするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法（特に、第８実施形態を参照）。

（２３） （２２）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記遮光膜をエッチングのマスクに用いて、前記ハーフトーン膜をエッチングする工程において、前記ハーフトーン膜の前記元素が導入されていない領域におけるエッチングは、前記透光性基板中まで進めるハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。

（２４） （２３）の態様に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、前記透光性基板中に対するエッチング深さは、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相との位相差が約１８０度になる深さであるハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。

この発明の実施形態によれば、パターン寸法に応じて透過率を変化させたハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法を提供できる。

さらに、微細パターン領域における光位相差と、微細でないパターン領域における光位相差とにずれがあった場合に、このずれを解消できるハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法を提供できる。

以上、この発明をいくつかの実施形態により説明したが、この発明は各実施形態に限定されるものではなく、その実施にあたっては発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。

例えば、上記実施形態では欠陥検査工程や欠陥修正工程、あるいはペリクル（pellicle）貼り付け工程の記述を割愛しているが、当然実際の製造プロセスでは行われている。また、ハーフトーン膜の透過率も６％と２％としたがこの値に限るものではなく、８％と１％、あるいはハーフトーン膜の寸法に応じて８％、３％、１％といった３種類の透過率にすることも可能である。３種類の透過率にする場合は、イオン注入工程を２回に分けて行えばよい。また、あまり微細でないパターン領域では遮光膜中にＧａイオンが留まる例を示したが、遮光膜上のレジスト膜内に留まるようにしても良い。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

また、各実施形態は単独で実施することが可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。

また、各実施形態は種々の段階の発明を含んでおり、各実施形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することが可能である。

図１はこの発明の第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを示す図 図２は第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを製造工程順に示す断面図 図３は第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを製造工程順に示す断面図 図４は第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを製造工程順に示す断面図 図５は第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを製造工程順に示す断面図 図６は第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを製造工程順に示す断面図 図７は第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを製造工程順に示す断面図 図８は第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを製造工程順に示す断面図 図９は第１実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクを製造工程順に示す断面図 図１０はこの発明の第２実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図１１はこの発明の第２実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図１２はこの発明の第２実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図１３はこの発明の第２実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図１４はこの発明の第２実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図１５はこの発明の第２実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図１６はこの発明の第２実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図１７はこの発明の第２実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図１８はこの発明の第２実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図１９はこの発明の第３実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図２０はこの発明の第３実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図２１はこの発明の第３実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図２２はこの発明の第３実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図２３はこの発明の第３実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図２４はこの発明の第３実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図２５はこの発明の第３実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図２６はこの発明の第３実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図２７はこの発明の第４実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図２８はこの発明の第４実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図２９はこの発明の第４実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図３０はこの発明の第４実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図３１はこの発明の第４実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図３２はこの発明の第４実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図３３はこの発明の第４実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図３４はこの発明の第４実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図３５はこの発明の第５実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図３６はこの発明の第５実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図３７はこの発明の第５実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図３８はこの発明の第５実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図３９はこの発明の第５実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図４０はこの発明の第５実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図４１はこの発明の第５実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図４２はこの発明の第５実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図４３はこの発明の第５実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図４４はこの発明の第６実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図４５はこの発明の第６実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図４６はこの発明の第６実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図４７はこの発明の第６実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図４８はこの発明の第６実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図４９はこの発明の第６実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図５０はこの発明の第６実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図５１はこの発明の第６実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図５２はこの発明の第７実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図５３はこの発明の第７実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図５４はこの発明の第７実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図５５はこの発明の第７実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図５６はこの発明の第７実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図５７はこの発明の第７実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図５８はこの発明の第７実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図５９はこの発明の第７実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図６０はこの発明の第７実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図６１はこの発明の第８実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図６２はこの発明の第８実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図６３はこの発明の第８実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図６４はこの発明の第８実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図６５はこの発明の第８実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図６６はこの発明の第８実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図６７はこの発明の第８実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図６８はこの発明の第８実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図 図６９はこの発明の第８実施形態に係るハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法を示す断面図

符号の説明

１１…透光性基板（石英基板）、１２…ハーフトーン膜（ＭｏＳｉＯＮ化合物膜）、１３…遮光膜（クロム膜）、３２…光透過経路

Claims (5)

1. 遮光パターン、及び半遮光パターンを備えるハーフトーン型位相シフトマスクであって、
   透光性基板と、
   前記透光性基板の、前記遮光パターンが形成される部分、及び前記半遮光パターンが形成される部分に設けられたハーフトーン膜と、
   前記ハーフトーン膜のうち、前記遮光パターンが形成される部分にある前記ハーフトーン膜上に設けられた遮光膜と、を備え、
   前記半遮光パターンは、前記ハーフトーン膜からなる第１の半遮光パターン、及び前記第１の半遮光パターンよりも寸法が小さい前記ハーフトーン膜からなる第２の半遮光パターンを含み、
   前記第２の半遮光パターンを含む領域の光透過経路中に、この光透過経路の光透過率を調整する元素が、前記第１の半遮光パターンを含む領域とは異なる組成比で含まれていることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。
2. 前記第２の半遮光パターンを含む領域に、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相との位相差を調整する位相差調整領域があることを特徴とする請求項１に記載のハーフトーン型位相シフトマスク。
3. 遮光パターン、及び半遮光パターンを備えるハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法であって、
   透光性基板上に積層されたハーフトーン膜と遮光膜とを少なくとも備えるマスクブランクスを用意する工程と、
   前記マスクブランクスに、前記ハーフトーン膜、及び前記遮光膜の積層からなる遮光パターンと、前記ハーフトーン膜からなる第１の半遮光パターン、及び前記ハーフトーン膜からなり、前記第１の半遮光パターンよりも寸法が小さい第２の半遮光パターンを含む半遮光パターンとを形成する工程と、
   前記マスクブランクスの、前記第２の半遮光パターンを含む領域の光透過経路中に、この光透過経路の光透過率を調整する元素を導入する工程と
   を具備することを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
4. 前記マスクブランクスの、前記第２の遮光パターンを含む領域に、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相との位相差を調整する位相差調整領域を形成する工程を、さらに、具備することを特徴とする請求項３に記載のハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法。
5. 遮光パターン、及び半遮光パターンを備えるハーフトーン型位相シフトマスクであって、
   透光性基板と、
   前記透光性基板の、前記遮光パターンが形成される部分、及び前記半遮光パターンが形成される部分に設けられたハーフトーン膜と、
   前記ハーフトーン膜の、前記遮光パターンが形成される部分に設けられた遮光膜と、を備え、
   前記半遮光パターンは、前記ハーフトーン膜からなる第１の半遮光パターン、及び前記第１の半遮光パターンよりも寸法が小さい前記ハーフトーン膜からなる第２の半遮光パターンを含み、
   前記第２の半遮光パターンにおける前記ハーフトーン膜の屈折率は、前記第１の半遮光パターンにおける前記ハーフトーン膜の屈折率と異なり、
   前記第２の半遮光パターンが形成される領域に、前記透光性基板を介して透過した光の位相と、前記透光性基板及び前記ハーフトーン膜を介して透過した光の位相との位相差を調整する位相差調整領域があることを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスク。

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