JP2006337841A - 位相差特定方法、位相シフトマスクの製造方法、位相シフトマスク、それを用いた露光方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高価な測定装置を必要とせず、容易且つ精度良く位相差を特定することが可能な位相差特定方法を提供する。
【解決手段】ラインアンドスペースパターン状の遮光膜１１ａよりなり、露光時マスク位置Ｆｍに応じて変化する幅Ｗｒ１の第１光学像を所定基板２０上に結像する第１マスクパターン１１と、ラインアンドスペースパターン状の半透過膜よりなり、同様に変化する幅Ｗｒ２の第２光学像を所定基板２０上に結像する第２マスクパターン１２とが、幅の方向に第１所定間隔Ｄｍ隔てて形成された位相シフトマスク１を準備し、前記マスク位置Ｆｍに配置された位相シフトマスク１を介して所定基板２０上を露光することで第１レジストパターン２１と第２レジストパターン２２とを形成し、それぞれのレジストパターンの幅に基づく差ΔＰを取得し、差ΔＰに基づいて半透過膜以外を透過する第１光と半透過膜を透過する第２光との位相差Δλを特定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相差特定方法、位相シフトマスクの製造方法、位相シフトマスク、それを用いた露光方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。

従来、半導体装置の製造工程におけるリソグラフィに用いられるフォトマスクとして、位相シフトマスクが存在する。位相シフトマスクとは、光の位相や透過率を制御することが可能なマスクである。このため、従来のクロム（Ｃｒ）マスクと比較して、転写特性を向上することができ、より微細化されたパターンを半導体ウェハ上に転写することが可能となる。

従来の一般的な位相差シフトマスクは、所定の基板（以下、マスク基板という）上に、マスク基板材料と屈折率の異なる材料からなる膜（以下、位相シフト膜という）が形成された構成を有する。位相シフト膜あるいはマスク基板には開口部が設けられている。位相シフト膜の屈折率および膜厚は、開口部を通過する光と開口部以外を透過する光とで光路長が半波長、すなわち、これら２つの光の位相差が１８０°となるように制御される。

このような位相シフトマスクの位相差、すなわち開口部を通過する光と開口部以外を透過する光とに生じる位相差の測定には、半導体装置の製造工程で使用される露光光と同じ波長の検査光を用いた干渉光学系を有する位相差測定装置を用いて行われる。また、露光光および検査光それぞれの波長における位相シフト膜の屈折率から位相差を校正することで、露光光と異なる波長の検査光を用いた位相差測定装置も存在する。

また、位相シフトマスクを用いた位相差測定方法としては、例えば特許文献１が開示するところの技術が存在する。

この従来技術では、長方形の開口部が所定の間隔で配置された遮光膜（クロム膜）と、同じく長方形の開口部が所定の間隔で配置された半透明の位相シフト膜とがマスク基板上に形成された構成を有する位相シフトマスクを用いて、光学像を所定の基板上に結像する工程を、光軸方向に異なる位置から複数回行う。また、得られた複数の光学像の像強度の上限と下限とからフォーカスシフト量を算出し、このフォーカスシフト量から位相差を算出する。
特開平１０−７８６４７号公報

しかしながら、上記した従来の位相シフトマスクを用いた位相差測定では、光学像を測定するために専用の高価な測定装置が必要であるという問題が存在する。また、特許文献１が開示するところの位相差測定方法では、露光時のマスク位置を光軸方向にずらして光学像を複数回取得する必要があり、作業が煩雑であるという問題も存在する。さらに、実際の露光光と異なる波長の検査光を用いて位相差を測定する場合、従来の方法ではシフト膜中の屈折率分布差により精度良く位相差を補正することが困難であり、測定誤差の影響を大きく受けてしまうという問題が存在する。

そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、高価な測定装置を必要とせず、容易且つ精度良く位相差を特定することが可能な位相差特定方法を提供することを目的とする。この他、本発明は、容易且つ精度良く位相差を特定することが可能な位相差特定方法を実現可能にする位相シフトマスクおよびその製造方法を提供することを目的とする。この他、本発明は、位相シフトマスクの位相差を精度良く特定することで、それを用いた精度の良い露光方法ならびに半導体装置の製造方法を実現することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明による位相差特定方法は、第１形状の遮光膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離に応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を所定基板上に結像する第１マスクパターンと、第２形状の半透過膜よりなり、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を所定基板上に結像する第２マスクパターンとが、第１所定間隔隔てて形成された位相シフトマスクを準備する工程と、所定基板から光軸上を第１所定距離離れた位置に配置された位相シフトマスクを介して所定基板上を露光することで所定基板上に第１レジストパターンと第２レジストパターンとを形成する工程と、第１レジストパターンと第２レジストパターンとの幅の差を取得する工程と、幅の差に基づいて半透過膜以外を透過する第１光と半透過膜を透過する第２光との位相差を特定する工程とを有する。

第１および第２レジストパターンは、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板上に形成することができる。また、所定基板上に形成された第１および第２レジストパターンは、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。さらに、取得したイメージから第１および第２レジストパターンの位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これから第１レジストパターンの幅と第２レジストパターンの幅との差を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えば第１および第２レジストパターンの幅の差と第１および第２光の位相差とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第１光と第２光との位相差を特定することができる。さらにまた、本発明によれば、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差を特定することも可能となる。このほか、本発明によれば、例えば位相シフトマスクにおける複数箇所の位相差を測定する場合などにおいて、基板の段差や歪みなどにより露光時における位相シフトマスクと所定基板との距離が焦点距離から微小にずれてしまう条件下であっても、精度をほとんど落とすことなく位相差を測定することが可能である。

また、本発明による位相差特定方法は、所定形状の半透過膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる光学像を所定基板上に結像するマスクパターンが形成された位相シフトマスクを準備する工程と、所定基板から光軸上を第１所定距離離れた第１位置に配置された位相シフトマスクを介して所定基板上を露光することで所定基板上に第１レジストパターンを形成する工程と、所定基板から光軸上を第２所定距離離れた位置であって第１位置から光軸と垂直方向に第１所定間隔隔てた第２位置に配置された位相シフトマスクを介して所定基板上を露光することで所定基板上に第２レジストパターンを形成する工程と、第１レジストパターンと第２レジストパターンとの幅の差を取得する工程と、幅の差に基づいて半透過膜以外を透過する第１光と半透過膜を透過する第２光との位相差を特定する工程とを有する。

第１および第２レジストパターンは、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板上に形成することができる。また、所定基板上に形成された第１および第２レジストパターンは、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。さらに、取得したイメージから第１および第２レジストパターンの位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これから第１レジストパターンの幅と第２レジストパターンの幅との差を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えば第１および第２レジストパターンの幅の差と第１および第２光の位相差とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第１光と第２光との位相差を特定することができる。さらにまた、本発明によれば、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差を特定することも可能となる。

また、本発明による位相シフトマスクの製造方法は、所定のマスク基板を準備する工程と、マスク基板上に半透過膜を形成する工程と、半透過膜上に遮光膜を形成する工程と、遮光膜における第１所定間隔隔てた２つの領域を、露光対象である所定基板からの距離に応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を所定基板上に結像可能な第１形状に加工する工程と、第１形状の遮光膜から第２所定間隔隔てられた半透過膜における２つの領域を、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を所定基板上に結像可能な第２形状に加工する工程とを有する。

露光対象である所定基板からの距離に応じて変化する幅の第１光学像を所定基板上に結像可能な第１形状に加工された遮光膜と、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅の第２光学像を所定基板上に結像可能な第２形状に加工された半透過膜とを位相シフトマスクに形成するため、所定基板からの距離に応じて変化する幅を持つ第１レジストパターンと、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅を持つ第２レジストパターンとを、この位相シフトマスクを用いると共に、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板上に形成することができる。このように所定基板上に形成された第１および第２レジストパターンは、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。さらに、取得したイメージから第１および第２レジストパターンの位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これから第１レジストパターンの幅と第２レジストパターンの幅との差を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えば第１および第２レジストパターンの幅の差と第１および第２光の位相差とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第１光と第２光との位相差を特定することが可能となる。さらにまた、本発明により製造された位相シフトマスクを用いることで、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差を特定することも可能となる。このほか、本発明により製造された位相シフトマスクを用いることで、例えば位相シフトマスクにおける複数箇所の位相差を測定する場合などにおいて、基板の段差や歪みなどにより露光時における位相シフトマスクと所定基板との距離が焦点距離から微小にずれてしまう条件下であっても、精度をほとんど落とすことなく位相差を測定することが可能である。

また、本発明による位相シフトマスクの製造方法は、所定のマスク基板を準備する工程と、マスク基板上に半透過膜を形成する工程と、半透過膜上に遮光膜を形成する工程と、遮光膜における第１領域を第１形状に加工する工程と、第１領域から第１所定間隔隔てられた半透過膜における第２領域を、露光対象である所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる光学像を所定基板上に結像可能であって第１形状よりも小さな寸法の第２形状に加工する工程とを有する。

露光対象である所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅の光学像を所定基板上に結像可能な第１形状に加工された半透過膜を位相シフトマスクに形成するため、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅を持つレジストパターンを、この位相シフトマスクを用いると共に、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板上に形成することができる。このように所定基板上に形成されたレジストパターンは、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。そこで、本発明により製造される位相シフトマスクを例えば光軸に沿って異なる位置に配置することで、所定基板上に２種類の幅のレジストパターンを形成することができる。また、これらのレジストパターンのイメージを取得し、このイメージからレジストパターンの位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これからそれぞれのレジストパターンの幅の差を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えばレジストパターンの幅の差と第１および第２光の位相差とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第１光と第２光との位相差を特定することが可能となる。さらにまた、本発明により製造された位相シフトマスクを用いることで、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差を特定することも可能となる。

また、本発明による位相シフトマスクは、第１形状の遮光膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離に応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を所定基板上に結像する第１マスクパターンと、第２形状の半透過膜よりなり、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を所定基板上に結像する第２マスクパターンとを有し、第１マスクパターンと第２マスクパターンとが、第１所定間隔隔てて形成されており、第１形状と第２形状とが、半透過膜の膜厚を、半透過膜を透過する第１光と半透過膜以外を透過する第２光との位相差が１８０°となる膜厚とした場合の第１光学像の幅の変化と第２光学像の幅の変化とが、所定基板からの距離の変化に対して等しくなるように構成される。

露光対象である所定基板からの距離に応じて変化する幅の第１光学像を所定基板上に結像可能な第１形状に加工された遮光膜よりなる第１マスクパターンと、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅の第２光学像を所定基板上に結像可能な第２形状に加工された半透過膜よりなる第２マスクパターンとを位相シフトマスクに設けているため、所定基板からの距離に応じて変化する幅を持つ第１レジストパターンと、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅を持つ第２レジストパターンとを、この位相シフトマスクを用いると共に、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板上に形成することができる。このように所定基板上に形成された第１および第２レジストパターンは、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。さらに、取得したイメージから第１および第２レジストパターンの位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これから第１レジストパターンの幅と第２レジストパターンの幅との差を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えば第１および第２レジストパターンの幅の差と第１および第２光の位相差とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第１光と第２光との位相差を特定することが可能となる。さらにまた、本発明による位相シフトマスクを用いることで、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差を特定することも可能となる。このほか、本発明による位相シフトマスクを用いることで、例えば位相シフトマスクにおける複数箇所の位相差を測定する場合などにおいて、基板の段差や歪みなどにより露光時における位相シフトマスクと所定基板との距離が焦点距離から微小にずれてしまう条件下であっても、精度をほとんど落とすことなく位相差を測定することが可能である。

また、本発明による位相シフトマスクは、第１形状の遮光膜よりなる遮光パターンと、第１形状よりも小さな寸法の第２形状の半透過膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる光学像を所定基板上に結像するマスクパターンとを有し、遮光パターンが、マスクパターンから第１所定間隔隔てて形成される。

露光対象である所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅の第２光学像を所定基板上に結像可能な第１形状に加工された半透過膜よりなるマスクパターンを位相シフトマスクに設けているため、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅を持つレジストパターンを、この位相シフトマスクを用いると共に、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板上に形成することができる。このように所定基板上に形成されたレジストパターンは、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。そこで、本発明による位相シフトマスクを例えば光軸に沿って異なる位置に配置することで、所定基板上に２種類の幅のレジストパターンを形成することができる。また、これらのレジストパターンのイメージを取得し、このイメージからレジストパターンの位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これからそれぞれのレジストパターンの幅の差を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えばレジストパターンの幅の差と第１および第２光の位相差とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第１光と第２光との位相差を特定することが可能となる。さらにまた、本実施例による位相シフトマスクを用いることで、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差を特定することも可能となる。

また、本発明による露光方法は、第１形状の遮光膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離に応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を所定基板上に結像する第１マスクパターンと、第２形状の半透過膜よりなり、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を所定基板上に結像する第２マスクパターンとが、第１所定間隔隔てて形成された位相シフトマスクであって、所定基板から光軸上を第１所定距離離れた位置に配置された位相シフトマスクを介して所定基板上を露光することで所定基板上に形成された第１レジストパターンと第２レジストパターンとの幅の差に基づいて、半透過膜以外を透過する第１光と半透過膜を透過する第２光との位相差が評価された位相シフトマスクを準備する工程と、所定面にレジスト液が塗布された半導体基板を準備する工程と、位相シフトマスクを用いて半導体基板の所定面を露光する工程とを有する。

露光対象である所定基板からの距離に応じて変化する幅の第１光学像を所定基板上に結像可能な第１形状に加工された遮光膜よりなる第１マスクパターンと、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅の第２光学像を所定基板上に結像可能な第２形状に加工された半透過膜よりなる第２マスクパターンとが形成された位相シフトマスクの位相差は、上記のように正確に特定することができる。このため、この位相シフトマスクを用いることで、正確に位置制御された露光が可能となる。

また、本発明による露光方法は、所定形状の半透過膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる光学像を所定基板上に結像するマスクパターンが形成された位相シフトマスクであって、所定基板から光軸上を第１所定距離離れた第１位置に配置された位相シフトマスクを介して所定基板上を露光することで所定基板上に形成された第１レジストパターンの幅と、所定基板から光軸上を第２所定距離離れた位置であって第１位置から光軸と垂直方向に第１所定間隔隔てた第２位置に配置された位相シフトマスクを介して所定基板上を露光することで所定基板上に形成された第２レジストパターンの幅との差に基づいて、半透過膜以外を透過する第１光と半透過膜を透過する第２光との位相差が評価された位相シフトマスクを準備する工程と、所定面にレジスト液が塗布された半導体基板を準備する工程と、位相シフトマスクを用いて半導体基板の所定面を露光する工程とを有する。

露光対象である所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅の第２光学像を所定基板上に結像可能な第１形状に加工された半透過膜よりなるマスクパターンが形成された位相シフトマスクの位相差は、上記のように正確に特定することができる。このため、この位相シフトマスクを用いることで、正確に位置制御された露光が可能となる。

また、本発明による半導体装置の製造方法は、第１形状の遮光膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離に応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を所定基板上に結像する第１マスクパターンと、第２形状の半透過膜よりなり、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を所定基板上に結像する第２マスクパターンとが、第１所定間隔隔てて形成された位相シフトマスクであって、所定基板から光軸上を第１所定距離離れた位置に配置された位相シフトマスクを介して所定基板上を露光することで所定基板上に形成された第１レジストパターンと第２レジストパターンとの幅の差に基づいて、半透過膜以外を透過する第１光と半透過膜を透過する第２光との位相差が評価された位相シフトマスクを準備する工程と、半導体基板を準備する工程と、位相シフトマスクを用いて半導体基板の所定面にレジストパターンを形成する工程とを有する。

露光対象である所定基板からの距離に応じて変化する幅の第１光学像を所定基板上に結像可能な第１形状に加工された遮光膜よりなる第１マスクパターンと、所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅の第２光学像を所定基板上に結像可能な第２形状に加工された半透過膜よりなる第２マスクパターンとが形成された位相シフトマスクの位相差は、上記のように正確に特定することができる。このため、この位相シフトマスクを用いることで、プロセス精度を向上することが可能となり、結果、半導体装置の歩留りを向上することが可能となる。

また、本発明による半導体装置の製造方法は、所定形状の半透過膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる光学像を所定基板上に結像するマスクパターンが形成された位相シフトマスクであって、所定基板から光軸上を第１所定距離離れた第１位置に配置された位相シフトマスクを介して所定基板上を露光することで所定基板上に形成された第１レジストパターンの幅と、所定基板から光軸上を第２所定距離離れた位置であって第１位置から光軸と垂直方向に第１所定間隔隔てた第２位置に配置された位相シフトマスクを介して所定基板上を露光することで所定基板上に形成された第２レジストパターンの幅との差に基づいて、半透過膜以外を透過する第１光と半透過膜を透過する第２光との位相差が評価された位相シフトマスクを準備する工程と、半導体基板を準備する工程と、位相シフトマスクを用いて半導体基板の所定面にレジストパターンを形成する工程とを有する。

露光対象である所定基板からの距離と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅の第２光学像を所定基板上に結像可能な第１形状に加工された半透過膜よりなるマスクパターンが形成された位相シフトマスクの位相差は、上記のように正確に特定することができる。このため、この位相シフトマスクを用いることで、プロセス精度を向上することが可能となり、結果、半導体装置の歩留りを向上することが可能となる。

本発明によれば、高価な測定装置を必要とせず、容易且つ精度良く位相差を特定することが可能な位相差特定方法を実現することができる。また、本発明によれば、容易且つ精度良く位相差を特定することが可能な位相差特定方法を実現可能にする位相シフトマスクおよびその製造方法を実現することができる。さらに、本発明によれば、位相差が精度良く特定された位相シフトマスクを実現することが可能となるため、それを用いた精度の良い露光方法ならびに半導体装置の製造方法を実現することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

まず、本発明による実施例１について図面を用いて詳細に説明する。
・位相シフトマスク１の構成
図１（ａ）は本実施例による位相シフトマスク１の構成を示す上視図である。また、図１（ｂ）は（ａ）におけるＩ−Ｉ’断面図である。なお、位相シフトマスク１は、図１（ｂ）における上面が露光対象である所定基板側へ向いた状態で使用される。

図１（ａ）に示すように、位相シフトマスク１は、マスク基板１０上に、遮光膜よりなる第１マスクパターン１１と半透過膜（ハーフトーン膜とも言う）よりなる第２マスクパターン１２とを含むパターン群（図１（ａ）におけるパターン群ＡおよびＢ参照）が相互に所定間隔Ｄｐ隔てて２つ以上（図１（ａ）では２つ）形成された構成を有する。

上記構成において、マスク基板１０は、露光光または検査光（以下、単に光と言う）に対して透光性の基板である。このマスク基板１０には例えば合成石英などによるガラス基板などを適用することができる。また、例えばＫｒＦエキシマレーザリソグラフィやｉ線リソグラフィなどで一般的に用いられる６インチのレチクルを用いた場合、その基板厚は、例えば６．３５ｍｍ（ミリメートル）とすることができる。ただし、上記に限定されず、種々の材料および厚さからなる基板を適用することができる。

第１マスクパターン１１は、遮光性のパターンである。第１マスクパターン１１は、図１（ａ）に示すように、長さＷｍ、幅ＷＬ１のライン状のパターン（以下、ラインパターン１１ｓと言う）が所定間隔ＰＬ１ごとに周期的に配列された構成を有する。すなわち、第１マスクパターン１１の寸法は、幅がＷｍであって、長さが（幅ＷＬ１＋所定間隔ＰＬ１）×（ラインパターン１１ｓの本数）である。この周期的な構成を以下、ラインアンドスペースパターンという。また、個々のラインパターン１１ｓの断面構造は、図１（ｂ）に示すように、マスク基板１０上に、上記形状のハーフトーン膜１１ｂおよび遮光膜１１ａが順次積層された構成を有する。ただし、これに限定されず、マスク基板１０上に遮光膜１１ａのみが形成された構成など、光を遮断することが可能な構成であれば、如何様にも変形することが可能である。

遮光膜１１ａには、例えばクロム（Ｃｒ）膜を適用することができる。ただし、これに限定されず、光に対して実質的に不透明な材料による膜であれば如何なるものも適用することができる。以下の説明では、クロム（Ｃｒ）膜を用いた場合を例に挙げる。また、遮光膜１１ａの膜厚は、例えばＫｒＦエキシマレーザリソグラフィを適用し、光の波長を２４８ｎｍ（ナノメートル）とした場合、１００μｍ（マイクロメートル）程度とすることができるが、これに限定されるものではなく、種々変形することが可能である。

ハーフトーン膜１１ｂには、例えばクロム酸化膜（ＣｒＯ_x）、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）の酸化膜、またはクロム酸化膜及びケイ化モリブデンの酸化膜のうちいずれかを含む多層膜などを適用することができる。以下の説明では、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）を用いた場合を例に挙げる。また、その膜厚については、後述する第２マスクパターン１２と同じとすることができる。

第２マスクパターン１２は、半透過性のパターンである。この第２マスクパターン１２は、図１（ａ）に示すように、長さＷｍ、幅ＷＬ２のライン状のパターン（以下、ラインパターン１２ｓと言う）が所定間隔ＰＬ２ごとに周期的に配列された構成を有する。すなわち、本実施例において、第２マスクパターン１２は、第１マスクパターン１１と同様に、ラインアンドスペースパターンで形成され、その寸法は、幅がＷｍであって、長さが（幅ＷＬ２＋所定間隔ＰＬ２）×（ラインパターン１２ｓの本数）である。また、個々のラインパターン１２ｓの断面構造は、図１（ｂ）に示すように、マスク基板１０上に、上記形状のハーフトーン膜が形成された構成を有する。このラインパターン１２ｓの膜厚には、例えば光に対して所定の透過性（例えば６％程度の透過率）を有する厚さを適用することができる。

また、第２マスクパターン１２は、同一パターン群（図１（ａ）のパターン群ＡまたはＢ）に含まれる第１マスクパターン１１に対して所定間隔Ｄｍ離れた位置に形成されている。したがって、第１マスクパターン１１と第２マスクパターン１２との中心線間の距離Ｘｍは（Ｄｍ＋Ｗｍ）となる。

・第１および第２マスクパターン１１、１２の寸法
次に、本実施例による第１および第２マスクパターン１１、１２の寸法について説明する。なお、以下の説明では、位相シフトマスク１の第２マスクパターン１２におけるラインパターン１２ｓ以外を透過した光を第１光と言い、第２マスクパターン１２におけるラインパターン１２ｓを透過した光を第２光と言い、第１光と第２光との位相差を単に位相差Δλと言う。また、第１マスクパターン１１により所定基板上に結像される陰影を第１光学像と言い、第２マスクパターン１２により所定基板上に結像される陰影を第２光学像と言う。さらに、第１光学像により所定基板上に形成されるレジストパターンを第１レジストパターンと言い、第２光学像により所定基板上に形成されるレジストパターンを第２レジストパターンと言う。さらにまた、第１光学像と、位相差Δλが１８０°となるような膜厚を有する第２マスクパターン１２により結像された第２光学像とが最もはっきりする際の所定基板に対する位相シフトマスク１の光軸上の位置を焦点位置Ｆ₀と言い、この際の所定基板と位相シフトマスク１との距離を焦点距離という。さらにまた、露光時の所定基板に対する位相シフトマスク１の光軸上の位置を露光時マスク位置Ｆｍと言う。さらにまた、露光時における所定基板と位相シフトマスクとの距離と焦点距離との差をデフォーカス距離Ｆｄと言う。これは、例えば所定基板を基準とした場合、位相シフトマスク１の焦点位置Ｆ₀から露光時マスク位置Ｆｍまでの距離として求めることができる。さらにまた、ラインアンドスペースパターンである第１および第２マスクパターン１１、１２において、１周期の長さ（ＷＬ１＋ＰＬ１）または（ＷＬ２／ＰＬ２）に対するラインパターン１１ｓ、１２ｓの幅ＷＬ１またはＷＬ２の割合（すなわち、ＷＬ１／（ＷＬ１＋ＰＬ１）またはＷＬ２／（ＷＬ２＋ＰＬ２））をデューティ比Ｗ／Ｐと言う。また、本発明において、光軸は、所定基板上を露光する際の露光装置の光源から所定基板を結んだ光軸を指す。

第１および第２マスクパターン１１、１２の幅Ｗｍおよびデューティ比Ｗ／Ｐ（図１（ａ）参照）は、露光により所定基板上に形成された第１および第２レジストパターンが分離解像せず且つパターン剥離しない程度の寸法に設定される。本説明において、この条件を第１条件とする。

また、本実施例では、位相差Δλを１８０°とした際の露光時マスク位置Ｆｍの変化ｄＦｍに対して、第１光学像により所定基板上に形成される第１レジストパターンの幅（ラインパターン１２ｓの長手方向の長さ。以下、これをＷｒ１とする）の変化（以下、これをｄＷｒ１とする）と第２光学像により所定基板上に形成される第２レジストパターンの幅（以下、これをＷｒ２とする）の変化（以下、これをｄＷｒ２とする）とが等しくなるように、第１および第２マスクパターン１１、１２の幅Ｗｍおよびデューティ比Ｗ／Ｐを設定する。すなわち、ｄＷｒ１／ｄＦｍ＝ｄＷｒ２／ｄＦｍとなるように、第１および第２マスクパターン１１、１２の幅Ｗｍとデューティ比Ｗ／Ｐとを設定する。これにより、後述における第１および第２レジストパターンの幅Ｗｒと位相差Δλとの関係を簡略化することができる。本説明において、この条件を第２条件とする。

以上のような第１条件と第２条件との双方を満たす第１および第２マスクパターン１１、１２の幅Ｗｍとデューティ比Ｗ／Ｐとは、既知の光学シミュレーションなどを用いることで、位相シフトマスク１の製造前に事前に取得することが可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

この他、第１および第２マスクパターン１１、１２の長さＷＬ１、ＷＬ２（図１（ａ）参照）は、所定基板上に形成された第１および第２レジストパターン２１、２２それぞれの対向する輪郭部分が十分に分離できる程度の長さに設定される。また、同一パターン群における第１マスクパターン１１と第２マスクパターン１２との間隔Ｄｍ（図１（ａ）参照）、およびパターン群Ａ、Ｂ間の間隔Ｄｐ（図１（ａ）参照）は、所定基板上に形成された第１および第２レジストパターン２１、２２の輪郭部分が互いに重ならない程度の長さに設定される。ただし、各パターン群において、第１マスクパターン１１と第２マスクパターン１２との間隔Ｄｍは同じである。これらの条件を満たす長さＷＬ１およびＷＬ２、間隔ＤｍおよびＤｐも、上記と同様に既知の光学シミュレーションなどを用いることで、位相シフトマスク１の製造前に事前に取得することが可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、現有の光学式合わせ測定機の精度を考慮すると、幅Ｗｍを２μｍ以上とし、間隔Ｄｍを１０μｍ以上とすることが好ましい。

また、図１（ａ）では、同一のパターン群Ａ、Ｂにおいて、第２マスクパターン１２は第１マスクパターン１１から幅方向に所定間隔Ｄｍ隔てた位置に形成されているが、本発明はこれに限定されず、それぞれの幅方向が同一方向を向くのであれば、幅方向に限らず、如何様にも変形することができる。例えば、第２マスクパターン１２を第１マスクパターン１１に対して幅方向と垂直な方向（第１マスクパターン１１の長さ方向）に所定間隔Ｄｍ隔てて形成してもよい。同様に、図１（ａ）では、パターン群Ａ、Ｂが第１および第２マスクパターン１１、１２の幅方向に所定間隔Ｄｐ隔てた位置に配置されているが、本発明はこれに限定されず、それぞれにおける第１および第２マスクパターン１１、１２の幅方向が同一方向を向くのであれば、如何様にも変形することができる。例えば、パターン群Ｂをパターン群Ａに対して幅方向と垂直な方向に所定間隔Ｄｐ隔てて配置してよい。なお、幅方向とは第１および第２マスクパターン１１、１２の幅の方向であって、各ラインパターン１１ｓ、１２ｓの長手方向である。

・露光時マスク位置Ｆｍと第１／第２レジストパターンの幅Ｗｒとの関係
ここで、第１レジストパターンの幅Ｗｒ１および第２レジストパターンの幅Ｗｒ２と露光時マスク位置Ｆｍとの関係を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の説明において、位相差Δλが１８０°となる際の第２マスクパターン１２の膜厚をＤ₁₈₀とし、位相差Δλが１７５°となる際の第２マスクパターン１２の膜厚をＤ₁₇₅とし、位相差Δλが１８５°となる際の第２マスクパターン１２の膜厚をＤ₁₈₅とする。さらに、膜厚Ｄ₁₈₀のラインパターン１２ｓを透過した第２光をλ₁₈₀とし、膜厚Ｄ₁₇₅のラインパターン１２ｓを透過した第２光をλ₁₇₅とし、膜厚Ｄ₁₈₅のラインパターン１２ｓを透過した第２光をλ₁₈₅とする。さらにまた、第１マスクパターン１１により所定基板上に結像された第１光学像を第１光学像（Ｃｒ）とし、膜厚Ｄ₁₈₀のラインパターン１２ｓを有する第２マスクパターン１２により所定基板上に結像された第２光学像を第２光学像（１８０°）とし、膜厚Ｄ₁₇₅のラインパターン１２ｓを有する第２マスクパターン１２により所定基板上に結像された第２光学像を第２光学像（１７５°）とし、膜厚Ｄ₁₈₅のラインパターン１２ｓを有する第２マスクパターン１２により所定基板上に結像された第２光学像を第２光学像（１８５°）とする。さらにまた、第１光学像（Ｃｒ）により所定基板上に形成された第１レジストパターンを２１とし、第２光学像（１８０°）により所定基板上に形成された第２レジストパターンを２２₁₈₀とし、第２光学像（１７５°）により所定基板上に形成された第２レジストパターンを２２₁₇₅とし、第２光学像（１８５°）により所定基板上に形成された第２レジストパターンを２２₁₈₅とする。

図２では、第１レジストパターン２１と、第２レジストパターン２２₁₈₀と、第２レジストパターン２２₁₇₅と、第２レジストパターン２２₁₈₅との４種類それぞれについて、同一露光エネルギー条件下における露光時マスク位置Ｆｍとレジストパターンの幅Ｗｒ１、Ｗｒ２との関係を例に挙げて説明する。

図２に示すように、露光時マスク位置Ｆｍと第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１との関係曲線は、デフォーカス距離Ｆｄが±０、すなわち焦点位置Ｆ₀に位相シフトマスク１を配置した際に最も幅Ｗｒ１が長くなり、露光時マスク位置Ｆｍが焦点位置Ｆ₀から外れるに従って幅Ｗｒ１が小さくなる曲線となる。同様に、露光時マスク位置Ｆｍと第２レジストパターン２２₁₈₀の幅Ｗｒ２（以下、これをＷｒ２₁₈₀とする）との関係曲線は、デフォーカス距離Ｆｄが±０、すなわち焦点位置Ｆ₀に位相シフトマスク１を配置した際に最も幅Ｗｒ２₁₈₀が長くなり、露光時マスク位置Ｆｍが焦点位置Ｆ₀から外れるに従って幅Ｗｒ２₁₈₀が小さくなる曲線となる。これらは、露光時マスク位置Ｆｍが焦点位置Ｆ₀である場合に結像される第１および第２光学像（Ｃｒ、１８０°）の焦点が最も合い、焦点位置Ｆ₀から外れるに従って焦点がぼやけるためである。第１および第２光学像（Ｃｒ、１８０°）の輪郭部分がぼやけることで、光学像の像強度が低下し、これらにより所定基板上に転写される第１および第２レジストパターン２１、２２₁₈₀の幅Ｗｒ１、Ｗｒ２₁₈₀が狭くなる。なお、本実施例において、第１および第２レジストパターンの幅Ｗｒ１、Ｗｒ２とは、例えばそれぞれの上面にあたる領域の幅とする。また、本実施例において像強度とは、第１および第２光学像の輪郭部分の鮮明さ、すなわち第１および第２レジストパターン側面の急峻さを指す。

また、図２から明らかなように、露光時マスク位置Ｆｍが焦点位置Ｆ₀から離れるほど、換言すればデフォーカス距離Ｆｄの絶対値が大きくなるほど、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１および第２レジストパターン２２₁₈₀の幅Ｗｒ２₁₈₀と露光時マスク位置Ｆｍとの関係曲線の傾きが大きくなる。すなわち、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１の変化ｄＷｒ１および第２レジストパターン２２₁₈₀の幅Ｗｒ２₁₈₀の変化ｄＷｒ２₁₈₀は、露光時マスク位置Ｆｍが焦点位置Ｆ₀から外れるほど大きくなる。

一方、図２から明らかなように、第２レジストパターン２２₁₇₅の幅Ｗｒ２（以下、これをＷｒ２₁₇₅とする）と露光時マスク位置Ｆｍとの関係曲線は、第２レジストパターン２２₁₈₀の幅Ｗｒ２₁₈₀と露光時マスク位置Ｆｍとの関係曲線が所定距離（図２ではｄＦ1）、マイナス側へシフトしたものとなっている。これは、第２光λ₁₇₅の第１光に対する位相差Δλと、第２光λ₁₈₀の第１光に対する位相差Δλとの差に相当する波長分（本説明では、これをｄＦ1とする）、露光時マスク位置Ｆｍが焦点位置Ｆ₀から所定基板寄りへ外れた際に、第２光学像（１７５°）の焦点が最も合い、これから外れるに従って像強度が低下するためである。同様に、第２レジストパターン２２₁₈₅の幅Ｗｒ２（以下、これをＷｒ２₁₈₅とする）と露光時マスク位置Ｆｍとの関係曲線は、第２レジストパターン２２₁₈₀の幅Ｗｒ２₁₈₀と露光時マスク位置Ｆｍとの関係曲線が所定距離（図２ではｄＦ1）、プラス側へシフトしたものとなっている。これは、第２光λ₁₈₅の第１光に対する位相差Δλと、第２光λ₁₈₀の第１光に対する位相差Δλとの差に相当する波長分（本説明では、これもｄＦ1となる）、露光時マスク位置Ｆｍが焦点位置Ｆ₀から所定基板と反対側へ外れた際に、第２光学像（１８５°）の焦点が最も合い、これから外れるに従って像強度が低下するためである。

そこで本実施例では、露光時マスク位置Ｆｍを焦点位置Ｆ₀から所定距離（以下の説明ではｄＦ2とする）ずらして露光することで、これらの関係曲線における傾きの大きな領域を使用する。換言すれば、第２マスクパターン１２の膜厚の変化に対する第２レジストパターン２２の幅Ｗｒ２の変化ｄＷｒ２が大きい領域を使用するように、露光時マスク位置Ｆｍを決定する。なお、所定距離ｄＦ2は、位相差Δλの１８０°からの予測される最大のずれ（以下、これをｄλmaxとする）に相当する波長に対して、これよりも十分に大きな値であることが好ましい。これにより、第２マスクパターン１２の膜厚の変化に対して、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１の変化ｄＷｒ１と、第２レジストパターン２２の幅Ｗｒ２の変化ｄＷｒ２とを同一方向とすることが可能となる。ただし、所定距離ｄＦ2が大きすぎると、第１光学像と第２光学像とがぼやけすぎて第１および第２レジストパターン２１、２２が形成されなくなる可能性があるため、所定距離ｄＦ2は第１および第２光学像により形成される第１および第２レジストパターン２１、２２の輪郭部分が十分に判別できる程度の範囲内に抑える必要がある。本実施例では、露光時マスク位置ＦｍをＦｍ１（＝Ｆ₀＋ｄＦ2）とした場合を例に挙げて説明する。ただし、露光時マスク位置Ｆｍは、焦点位置Ｆ₀に対して所定基板寄りの位置Ｆｍ２（＝Ｆ₀−ｄＦ2）であってもよい。

また、所定距離ｄＦ2を予測される最大の差ｄλmaxに相当する波長よりも十分に大きな値とした場合における、第２レジストパターン２２の幅Ｗｒ２と位相差Δλとの関係は、図３に示す対応線となる。なお、図３では、第２レジストパターン２２₁₈₀の幅Ｗｒ２₁₈₀を基準とし、これと実際に形成された第２レジストパターン２２の幅Ｗｒ２との差の半値（後述における差ΔＰ＝（Ｗｒ２−Ｗｒ２₁₈₀）／２に相当）に基づいて説明する。

露光時マスク位置Ｆｍ１のデフォーカス距離Ｆｄを予測される最大の差ｄλmaxに相当する波長よりも十分に大きな値ｄＦ2とすることで、図３の対応線に示すように、位相差Δλが差ΔＰに対して一対一に対応すると共に、対応線が略直線となる。このため、差ΔＰを求めることで、容易に位相差Δλを特定することができる。なお、差ΔＰと位相差Δλとの対応線は、実験結果やシミュレーション結果などから予め求めておくことができる。また、本実施例では、露光時マスク位置Ｆｍ１を、上述した第１および第２条件を満たす範囲内において、図３に示す対応曲線の傾きが最も大きくなる位置とすることが好ましい。

また、図３には、露光時に位相シフトマスク１に対する所定基板２０の位置が焦点位置Ｆ₀から±０．１μｍずれた、すなわち露光時における位相シフトマスク１と所定基板２０との距離が焦点距離からデフォーカス距離ｄＦ＝±０．１μｍすれた際の対応曲線も示されている。図３を参照すると明らかなように、位相シフトマスク１と所定基板２０との距離が焦点距離から±０．１μｍ程度ずれた場合でも、対応曲線は略変わらない。このことから、本実施例によれば、例えば位相シフトマスク１における複数箇所の位相差Δλを測定する場合などにおいて、所定基板２０が±０．１μｍ程度の段差や歪みを有するがために露光時における位相シフトマスク１と所定基板２０との距離が焦点距離から微小にずれてしまう条件下であっても、精度をほとんど落とすことなく位相差Δλを測定することが可能であることが分かる。

・第１および第２レジストパターンの構成
次に、本実施例による位相シフトマスク１を用いて所定基板上に形成した第１および第２レジストパターンの構成を図面と共に詳細に説明する。

・・位相差Δλが１８０°の場合
図４（ａ）は、位相シフトマスク１を露光時マスク位置Ｆｍ１に配置した際に所定基板２０上に形成される第１および第２レジストパターン２１、２２₁₈₀の構成を示す上視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＩＩ−ＩＩ’断面図である。なお、露光の際、所定基板２０上には、ポジティブ型のフォトレジストが塗布されているものとする。ただし、これに限定されず、ネガティブ型のフォトレジストを用いてもよい。

図４（ａ）において、パターン群ａ₁₈₀は図１（ａ）におけるパターン群Ａが陰影されることで形成され、同じくパターン群ｂ₁₈₀は図１（ａ）におけるパターン群Ｂが陰影されることにより形成される。さらに、図１（ａ）における第１マスクパターン１１により図４（ａ）における第１レジストパターン２１が形成され、同じく図１（ａ）における第２マスクパターン１２により図４（ａ）における第２レジストパターン２２₁₈₀が形成される。

ここで、上述したように、第１および第２マスクパターン１１、１２の幅Ｗｍとデューティ比Ｗ／Ｐとは、第１および第２レジストパターン２１、２２₁₈₀が矩形形状を有し且つ先端部が直線形状を成すことを満足すると共に、ｄＷｒ１／ｄＦ＝ｄＷｒ２／ｄＦとなる寸法に設定されている。したがって、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１と第２レジストパターン２２₁₈₀の幅Ｗｒ２とに関する関係曲線は、共に図２における‘Ｃｒ’および‘１８０°’で示されるものとなる。このため、露光時マスク位置をＦｍ１とした場合の第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１と第２レジストパターン２２₁₈₀の幅Ｗｒ２₁₈₀とは等しい。また、第１および第２レジストパターン２１、２２₁₈₀の側面は、図４（ｂ）に示すような急峻さを成す。

・・位相差Δλが１７５°の場合
次に、位相シフトマスク１を露光時マスク位置Ｆｍ１に配置した際に所定基板２０上に形成される第１および第２レジストパターン２１、２２₁₇₅の構成を図面と共に詳細に説明する。図５（ａ）は第１および第２レジストパターン２１、２２₁₇₅の構成を示す上視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ’断面図である。なお、露光の際、所定基板２０上には、図４の説明と同様に、ポジティブ型のフォトレジストが塗布されているものとする。

図５（ａ）において、パターン群ａ₁₇₅は図１（ａ）におけるパターン群Ａが陰影されることで形成され、同じくパターン群ｂ₁₇₅は図１（ａ）におけるパターン群Ｂが陰影されることにより形成される。さらに、図１（ａ）における第１マスクパターン１１により図５（ａ）における第１レジストパターン２１が形成され、同じく図１（ａ）における第２マスクパターン１２により図５（ａ）における第２レジストパターン２２₁₇₅が形成される。

ここで、上述したように、第１および第２マスクパターン１１、１２の幅Ｗｍとデューティ比Ｗ／Ｐとは、第１および第２レジストパターン２１、２２₁₇₅が矩形形状を有し且つ先端部が直線形状を成すことを満足すると共に、第２マスクパターン１２の膜厚をＤ₁₈₀とした際にｄＷｒ１／ｄＦ＝ｄＷｒ２／ｄＦを満足する寸法に設定されている。したがって、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１に関する関係曲線は図２における‘Ｃｒ’で示された関係曲線となるのに対し、第２レジストパターン２２₁₇₅の幅Ｗｒ２₁₇₅に関する関係曲線は、図２における‘１７５°’で示されたように、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１に関する関係曲線が図面中、左側へシフトしたものとなる。このため、露光時マスク位置をＦｍ１とした場合の第２レジストパターン２２₁₇₅の幅Ｗｒ２₁₇₅は、第２マスクパターン１２の膜厚Ｄ₁₈₀からのずれに応じて関係曲線（１７５°）から求められる値分、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１よりも狭くなる。これにより、第２レジストパターン２２₁₇₅の側面の傾斜が、図５（ｂ）に示すように、第１レジストパターン２１の側面の傾斜よりもなだらかとなり、その幅Ｗｒ２₁₇₅が、図５（ａ）に示すように、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１よりも小さくなる。

・・位相差Δλが１８５°の場合
次に、位相シフトマスク１を露光時マスク位置Ｆｍ１に配置した際に所定基板２０上に形成される第１および第２レジストパターン２１、２２₁₈₅の構成を図面と共に詳細に説明する。図６（ａ）は第１および第２レジストパターン２１、２２₁₈₅の構成を示す上視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＩＶ−ＩＶ’断面図である。なお、露光の際、所定基板２０上には、図４の説明と同様に、ポジティブ型のフォトレジストが塗布されているものとする。

図６（ａ）において、パターン群ａ₁₈₅は図１（ａ）におけるパターン群Ａが陰影されることで形成され、同じくパターン群ｂ₁₈₅は図１（ａ）におけるパターン群Ｂが陰影されることにより形成される。さらに、図１（ａ）における第１マスクパターン１１により図６（ａ）における第１レジストパターン２１が形成され、同じく図１（ａ）における第２マスクパターン１２により図６（ａ）における第２レジストパターン２２₁₈₅が形成される。

ここで、上述したように、第１および第２マスクパターン１１、１２の幅Ｗｍとデューティ比Ｗ／Ｐとは、第１および第２レジストパターン２１、２２₁₈₅が矩形形状を有し且つ先端部が直線形状を成すことを満足すると共に、第２マスクパターン１２の膜厚をＤ₁₈₀とした際にｄＷｒ１／ｄＦ＝ｄＷｒ２／ｄＦを満足する寸法に設定されている。したがって、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１に関する関係曲線は図２における‘Ｃｒ’で示された関係曲線となるのに対し、第２レジストパターン２２₁₈₅の幅Ｗｒ２₁₈₅に関する関係曲線は、図２における‘１８５°’で示されたように、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１に関する関係曲線が図面中、左側へシフトしたものとなる。このため、露光時マスク位置をＦｍ１とした場合の第２レジストパターン２２₁₈₅の幅Ｗｒ２₁₈₅は、第２マスクパターン１２の膜厚Ｄ₁₈₀からのずれに応じて関係曲線（１８５°）から求められる値分、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１よりも狭くなる。これにより、第２レジストパターン２２₁₈₅の側面の傾斜が、図６（ｂ）に示すように、第１レジストパターン２１の側面の傾斜よりも急峻となり、その幅Ｗｒ２₁₈₅が、図６（ａ）に示すように、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１よりも大きくなる。

・位相差特定方法
次に、以上のように所定基板２０上に形成された第１レジストパターン２１と、第２レジストパターン２２₁₈₀、２２₁₇₅または２２₁₈₅から、位相差Δλを特定する方法について以下に説明する。

位相差Δλを特定するにあたり、まず、例えば光学式重ね合わせ測定機などの撮像装置を用いて、第１および第２レジストパターン２１、２２₁₈₀、２２₁₇₅、２２₁₈₅の輪郭部分を撮像する。以下の説明では、第２レジストパターン２２₁₈₀、２２₁₇₅、２２₁₈₅の符号を必要に応じて‘２２’とする。また、パターン群ａ₁₈₀、ａ₁₇₅、ａ₁₈₅の符号を必要に応じて‘ａ’とし、同じくパターン群ｂ₁₈₀、ｂ₁₇₅、ｂ₁₈₅の符号を必要に応じて‘ｂ’とする。

第１および第２レジストパターン２１、２２の輪郭部分を撮像する際、図４（ａ）から図６（ａ）に示すように、例えば所定基板２０のいずれかの構成に設けられた所定マークを基準する位置を、それぞれの撮像領域Ｌｏ，Ｌｉ，ＲｉおよびＲｏについて特定しておく。なお、パターン群ａがパターン群ｂの左側に配置される場合、撮像領域Ｌｏはパターン群ａにおける第１レジストパターン２１の左側の輪郭部分を含み、撮像領域Ｌｉはパターン群ａにおける第２レジストパターン２２の左側の輪郭部分を含む。同様に、撮像領域Ｒｏはパターン群ｂにおける第２レジストパターン２２の右側の輪郭部分を含み、撮像領域Ｒｉはパターン群ｂにおける第１レジストパターン２１の右側の輪郭部分を含む。

次に、撮像領域Ｌｏの画像からパターン群ａにおける第１レジストパターン２１の左側の輪郭部分を例えば画像認識処理により特定し、これの所定マークに対する横方向の位置（以下、第１輪郭位置と言う）を特定する。また、撮像領域Ｒｏの画像からパターン群ｂにおける第２レジストパターン２２の右側の輪郭部分を特定し、これの所定マークに対する横方向の位置（以下、第２輪郭位置と言う）を特定する。次に、得られた第１および第２輪郭位置から、これらの中間の位置（以下、第１中間位置Ｐｏと言う）を特定する。なお、本説明における横とは、パターン群ａおよびｂの配列方向（図面中、横方向）とする。

次に、撮像領域Ｌｉの画像からパターン群ａにおける第２レジストパターン２２の左側の輪郭部分を例えば画像認識処理により特定し、これの所定マークに対する横方向の位置（以下、第３輪郭位置と言う）を特定する。また、撮像領域Ｒｉの画像からパターン群ｂにおける第１レジストパターン２１の右側の輪郭部分を特定し、これの所定マークに対する横方向の位置（以下、第４輪郭位置と言う）を特定する。次に、得られた第３および第４輪郭位置から、これらの中間の位置（以下、第２中間位置Ｐｉと言う）を特定する。

このように、第１中間位置Ｐｏと第２中間位置Ｐｉとを求めると、次に、これらの差ΔＰ（＝Ｐｉ−Ｐｏ）を算出する。

ここで、第２マスクパターン１２の膜厚をＤ₁₈₀とした場合、第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１と第２レジストパターン１２の幅Ｗｒ２₁₈₀とは等しい（図４（ａ）参照）。したがって、第１中間位置Ｐｏと第２中間位置Ｐｉとの横方向の差ΔＰ（＝Ｐｉ−Ｐｏ）は‘０’となる。

ただし、例えば第２マスクパターン１２の膜厚を位相差が１７５°となる膜厚とした場合、図５（ａ）に示すように、第２レジストパターン２２₁₇₅の幅Ｗｒ２₁₇₅は第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１よりも小さくなる。このため、上記の方法で算出した第１中間位置Ｐｏは、膜厚Ｄ₁₈₀の第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク１を用いた場合と比較して、幅Ｗｒ２₁₈₀（＝Ｗｒ１）の半分からＷｒ２₁₇₅の半分を引いた値の半分（すなわち、（Ｗｒ１−Ｗｒ２₁₇₅）／４）だけ、図面中、左方向へシフトする。一方、第２中間位置Ｐｉは、膜厚Ｄ₁₈₀の第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク１を用いた場合と比較して、幅Ｗｒ２₁₈₀（＝Ｗｒ１）の半分からＷｒ２₁₇₅の半分を引いた値の半分（すなわち、（Ｗｒ１−Ｗｒ２₁₇₅）／４）だけ、図面中、右方向へシフトする。したがって、第１中間位置Ｐｏと第２中間位置Ｐｉとの横方向の差ΔＰ（＝Ｐｉ−Ｐｏ）は（Ｗｒ１−Ｗｒ２₁₇₅）／２（＞０）となる。

また、例えば第２マスクパターン１２の膜厚を位相差が１８５°となる膜厚とした場合、図６（ａ）に示すように、第２レジストパターン２２₁₈₅の幅Ｗｒ２₁₈₅は第１レジストパターン２１の幅Ｗｒ１よりも小さくなる。このため、上記の方法で算出した第１中間位置Ｐｏは、膜厚Ｄ₁₈₀の第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク１を用いた場合と比較して、幅Ｗｒ２₁₈₀（＝Ｗｒ１）の半分からＷｒ２₁₈₅の半分を引いた値の半分（すなわち、（Ｗｒ１−Ｗｒ２₁₈₅）／４）だけ、図面中、右方向へシフトする。一方、第２中間位置Ｐｉは、膜厚Ｄ₁₈₀の第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク１を用いた場合と比較して、幅Ｗｒ２₁₈₀（＝Ｗｒ１）の半分からＷｒ２₁₈₅の半分を引いた値の半分（すなわち、（Ｗｒ１−Ｗｒ２₁₈₅）／４）だけ、図面中、左方向へシフトする。したがって、第１中間位置Ｐｏと第２中間位置Ｐｉとの横方向の差ΔＰ（＝Ｐｉ−Ｐｏ）は−（Ｗｒ１−Ｗｒ２₁₈₅）／２（＜０）となる。

以上のように、差ΔＰを特定すると、次に、予め求めておいた差ΔＰと位相差Δλとの対応関係（図３参照）に基づいて、差ΔＰから位相差Δλを特定する。

・位相シフトマスク１の製造方法
次に、本実施例による位相シフトマスク１の製造方法について、図７と共に詳細に説明する。図７は、位相シフトマスク１の製造工程を示すプロセス図である。なお、図７では、図１におけるＩ−Ｉ’断面と対応する断面を工程ごとに示す。

本製造方法では、まず、例えば厚さ６．３５ｍｍのガラス（合成石英等）よりなるマスク基板１０を準備し、これに、図７（ａ）に示すように、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）とクロム（Ｃｒ）とを順次堆積させることで、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓとクロム膜（Ｃｒ）１１Ａとを順次形成する。なお、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓおよびクロム膜（Ｃｒ）１１Ａの形成には、例えばＣＶＤ（Chemical VaporDeposition）法などを用いることができる。また、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓの膜厚は例えば１００μｍとすることができ、クロム膜（Ｃｒ）１１Ａの膜厚は例えば１００μｍとすることができる。

次に、クロム膜（Ｃｒ）１１Ａ上に所定のレジスト液をスピン塗布した後、既存の露光および現像プロセスを用いることで、図７（ｂ）に示すように、第１マスクパターン１１と同形状のレジストパターン１１Ｃを形成する。

次に、例えば既存のエッチング法を用い、レジストパターン１１Ｃをマスクとしてクロム膜（Ｃｒ）１１Ａをエッチングすることで、図７（ｃ）に示すように、クロム膜（Ｃｒ）１１Ａを第１マスクパターン１１と同形状に加工する。これにより、第１マスクパターン１１における遮光膜１１ａを得る。その後、レジストパターン１１Ｃを除去する。

次に、遮光膜１１ａおよび露出されたクロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓ上に所定のレジスト液をスピン塗布した後、既存の露光および現像プロセスを用いることで、図７（ｄ）に示すように、第１および第２マスクパターン１１、１２と同形状のレジストパターン１２Ａを形成する。

次に、例えば既存のエッチング法を用い、レジストパターン１２Ａをマスクとしてクロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓをエッチングすることで、図７（ｅ）に示すように、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓを第１マスクパターン１１および第２マスクパターン１２と同形状に加工する。これにより、遮光膜１１ａおよびハーフトーン膜１１ｂからなる第１マスクパターン１１を得ると共に、ハーフトーン膜からなる第２マスクパターン１２を得る。その後、レジストパターン１２Ａを除去することで、図１に示すような位相シフトマスク１が得られる。

・半導体装置の製造方法
次に、本実施例による位相シフトマスク１を用いた露光方法を含む半導体装置の製造方法の一例を図面と共に説明する。図８は、位相シフトマスク１を用いた露光工程を含む半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

図８に示すように、まず、半導体素子を組み込む対象の半導体ウェハを準備する（ステップＳ１０１）。準備された半導体ウェハは所定のウェハ吸着テーブルに載置される。

次に、予め上記の位相差特定方法により算出された位相差Δλに基づいて求めておいた最適となる露光時マスク位置Ｆｍに位相シフトマスク１を設置する（ステップＳ１０２）。

次に、半導体ウェハ上にレジスト液をスピン塗布し（ステップＳ１０３）、これ上を位相シフトマスク１を用いて露光し（ステップＳ１０４）、続けて現像することで（ステップＳ１０５）、半導体ウェハ上に所望するレジストを形成する。その後、所定のプロセスを経ることで半導体装置を製造する。

・作用効果
以上のように、本実施例による位相差特定方法によれば、第１および第２レジストパターン（２１、２２）を、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板（２０）上に形成することができる。また、所定基板（２０）上に形成された第１および第２レジストパターン（２１、２２）は、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。さらに、取得したイメージから第１および第２レジストパターン（２１、２２）の位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これから第１レジストパターン（２１）の幅と第２レジストパターン（２２）の幅との差を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えば第１および第２レジストパターン（２１、２２）の幅の差（例えばこれに基づく差ΔＰ）と第１および第２光の位相差（Δλ）とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第１光と第２光との位相差（Δλ）を特定することができる。さらにまた、本実施例によれば、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差（Δλ）を特定することも可能となる。このほか、本実施例によれば、例えば位相シフトマスク（１）における複数箇所の位相差（Δλ）を測定する場合などにおいて、所定基板２０が±０．１μｍ程度の段差や歪みを有するがために露光時における位相シフトマスク１と所定基板２０との距離が焦点距離から微小にずれてしまう条件下であっても、精度をほとんど落とすことなく位相差を測定することが可能である。

また、本実施例による位相シフトマスクの製造方法によれば、露光対象である所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）に応じて幅（Ｗｒ１）が変化する第１レジストパターン（２１）を形成することができる第１光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第１形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された遮光膜（１１ａ）と、所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて幅（Ｗｒ２）が変化する第２レジストパターン（２２）を形成することができる第２光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第２形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された半透過膜とを位相シフトマスク（１）に形成するため、所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）に応じて変化する幅（Ｗｒ１）を持つ第１レジストパターン（２１）と、所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅（Ｗｒ２）を持つ第２レジストパターン（２２）とを、この位相シフトマスク（１）を用いると共に、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板（２０）上に形成することができる。このように所定基板（２０）上に形成された第１および第２レジストパターン（２１、２２）は、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。さらに、取得したイメージから第１および第２レジストパターン（２１、２２）の位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これから第１レジストパターン（２１）の幅（Ｗｒ１）と第２レジストパターン（２２）の幅（Ｗｒ２）との差（例えばこれに基づく差ΔＰ）を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えば第１および第２レジストパターン（２１、２２）の幅の差（例えばこれに基づく差ΔＰ）と第１および第２光の位相差（Δλ）とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第１光と第２光との位相差（Δλ）を特定することが可能となる。さらにまた、本実施例により製造された位相シフトマスク（１）を用いることで、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差（Δλ）を特定することも可能となる。このほか、本実施例により製造された位相シフトマスク（１）を用いることで、例えば位相シフトマスク（１）における複数箇所の位相差（Δλ）を測定する場合などにおいて、所定基板（２０）の段差や歪みなどにより露光時における位相シフトマスク（１）と所定基板（２０）との距離が焦点距離からずれてしまう条件下であっても、精度をほとんど落とすことなく位相差（Δλ）を測定することが可能である。

また、本実施例による位相シフトマスクによれば、露光対象である所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）に応じて幅（Ｗｒ１）が変化する第１レジストパターン（２１）を形成することができる第１光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第１形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された遮光膜（１１ａ）よりなる第１マスクパターン（１１）と、所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて幅（Ｗｒ２）が変化する第２レジストパターン（２２）を形成することができる第２光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第２形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された半透過膜よりなる第２マスクパターン（１２）とを位相シフトマスク（１）に設けているため、所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）に応じて変化する幅（Ｗｒ１）を持つ第１レジストパターン（２１）と、所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅（Ｗｒ２）を持つ第２レジストパターン（１２）とを、この位相シフトマスク（１）を用いると共に、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板（２０）上に形成することができる。このように所定基板（２０）上に形成された第１および第２レジストパターン（２１、２２）は、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。さらに、取得したイメージから第１および第２レジストパターン（２１、２２）の位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これから第１レジストパターン（２１）の幅（Ｗｒ１）と第２レジストパターン（２２）の幅（Ｗｒ２）との差（例えばこれに基づく差ΔＰ）を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えば第１および第２レジストパターン（２１、２２）の幅の差（例えばこれに基づく差ΔＰ）と第１および第２光の位相差（Δλ）とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第１光と第２光との位相差（Δλ）を特定することが可能となる。さらにまた、本実施例による位相シフトマスク（１）を用いることで、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差（Δλ）を特定することも可能となる。このほか、本実施例による位相シフトマスク（１）を用いることで、例えば位相シフトマスク（１）における複数箇所の位相差（Δλ）を測定する場合などにおいて、所定基板（２０）の段差や歪みなどにより露光時における位相シフトマスク（１）と所定基板（２０）との距離が焦点距離から微小にずれてしまう条件下であっても、精度をほとんど落とすことなく位相差（Δλ）を測定することが可能である。

また、本実施例による露光方法によれば、露光対象である所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）に応じて幅（Ｗｒ１）が変化する第１レジストパターン（２１）を形成することができる第１光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第１形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された遮光膜（１１ａ）よりなる第１マスクパターン（１１）と、所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて幅（Ｗｒ２）が変化する第２レジストパターン（２２）を形成することができる第２光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第２形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された半透過膜よりなる第２マスクパターン（１２）とが形成された位相シフトマスク（１）の位相差（Δλ）は、上記のように正確に特定することができる。このため、この位相シフトマスク（１）を用いることで、正確に位置制御された露光が可能となる。

また、本実施例による半導体装置の製造方法によれば、露光対象である所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）に応じて幅（Ｗｒ１）が変化する第１レジストパターン（２１）を形成することができる第１光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第１形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された遮光膜（１１ａ）よりなる第１マスクパターン（１１）と、所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて幅（Ｗｒ２）が変化する第２レジストパターン（２２）を形成することができる第２光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第２形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された半透過膜よりなる第２マスクパターン（１２）とが形成された位相シフトマスク（１）の位相差（Δλ）は、上記のように正確に特定することができる。このため、この位相シフトマスク（１）を用いることで、プロセス精度を向上することが可能となり、結果、半導体装置の歩留りを向上することが可能となる。

なお、本実施例による位相シフトマスク１は、１つのマスク基板１０上に複数のパターン群（本実施例ではＡおよびＢの２つ）が形成されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば１つのマスク基板１０上に１つのパターン群（例えばパターン群Ａ）のみが形成された位相シフトマスクを用い、これを例えば露光装置におけるマスクの横方向への位置シフト機能を用いて所定距離（本実施例ではＤｐ＋Ｗｍ）ずらしつつ露光することで、所定基板２０上に複数パターン群の第１および第２レジストパターンを形成しても良い。

次に、本発明の実施例２について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１と同様である。

本実施例では、１つの位相シフトマスク２を用い、異なる露光時マスク位置Ｆｍから所定基板２０上を２回以上露光することで、所定基板２０上に２種類のレジストパターンを形成し、これらから求められた差ΔＰに基づいて位相差Δλを特定する。なお、一方のレジストパターン（これを第３レジストパターンとする）は、例えば焦点位置Ｆ₀に対して所定距離ｄＦ2、所定基板から離れた露光時マスク位置Ｆｍ１（＝Ｆ₀＋ｄＦ2）に位相シフトマスク２を配置して形成する。他方のレジストパターン（これを第４レジストパターンとする）は、例えば焦点位置Ｆ₀に対して上記と同じ所定距離ｄＦ2、所定基板に近い露光時マスク位置Ｆｍ２（＝Ｆ₀−ｄＦ2）に位相シフトマスク２を配置して形成する。差ΔＰは、これら第３および第４レジストパターンから、実施例１に示す位相差特定方法における方法と同様の方法により算出される。

・位相シフトマスク２の構成
まず、本実施例による位相シフトマスク２の構成を説明する。図９（ａ）は本実施例による位相シフトマスク２の構成を示す上視図である。また、図９（ｂ）は（ａ）におけるＶ−Ｖ’断面図である。なお、位相シフトマスク２は、図９（ｂ）における上面が露光対象である所定基板側へ向いた状態で使用される。

図９（ａ）に示すように、位相シフトマスク２は、実施例１と同様のマスク基板１０上に、実施例１と同様の第２マスクパターン１２が相互に所定間隔Ｄｐ隔てて２つ以上（図９（ａ）では２つ）形成された構成を有する。本説明では、図９（ａ）に示すように、一方の第２マスクパターン１２を含むパターン群をＣとし、他方の第２マスクパターン１２を含むパターン群をＤとする。

それぞれのパターン群Ｃ，Ｄにおいて、第２マスクパターン１２の両脇には、第２マスクパターン１２よりも一回り大きな遮光パターン３１が形成される。すなわち、遮光パターン３１の幅Ｗｃは第２マスクパターン１２の幅（具体的にはこれを構成するラインパターン１２ｓの長さＷｍ）よりも大きく、その長さも第２マスクパターン１２全体よりも長い。第２マスクパターン１２と遮光パターン３１との中心線間の距離は、実施例１における第１マスクパターン１１と第２マスクパターン１２との中心線間の距離Ｘｍと同様である。

各遮光パターン３１の断面構造は、図９（ｂ）に示すように、マスク基板１０上に、上記形状のハーフトーン膜３１ｂおよび遮光膜３１ａが順次積層された構成を有する。ただし、これに限定されず、マスク基板１０上に遮光膜３１ａのみが形成された構成など、光を遮断することが可能な構成であれば、如何様にも変形することが可能である。

遮光膜３１ａには、実施例１における遮光膜１１ａと同様に、例えばクロム（Ｃｒ）膜を適用することができる。ただし、これに限定されず、光に対して実質的に不透明な材料による膜であれば如何なるものも適用することができる。以下の説明では、クロム（Ｃｒ）膜を用いた場合を例に挙げる。また、遮光膜３１ａの膜厚は、例えば光の波長を２４８ｎｍとした場合、１００μｍとすることができるが、これに限定されるものではなく、種々変形することが可能である。

ハーフトーン膜３１ｂには、実施例１におけるハーフトーン膜１１ｂと同様に、例えばクロム酸化膜、ケイ化モリブデンの酸化膜、またはクロム酸化膜およびケイ化モリブデンの酸化膜のうちいずれかを含む多層膜などを適用することができる。以下の説明では、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）を用いた場合を例に挙げる。また、その膜厚については、第２マスクパターン１２と同じとすることができる。

このほかの構成および寸法は、実施例１による位相差シフトマスク１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし、第２マスクパターン１２のデューティ比Ｗ／Ｐに関しては、上記した第２条件を満足する必要はない。

また、本実施例では、上記のような構成を有する位相シフトマスク２を用いて所定基板２０上を２回露光する。１回目の露光は、例えば焦点位置Ｆ₀から所定距離ｄＦ2分、所定基板２０から遠い露光時マスク位置Ｆｍ１に位相シフトマスク２を配置して行う。この際に第２マスクパターン１２を透過する光を第３光と言い、この第３光により所定基板上に結像される光学像を第３光学像という。また、２回目の露光は、焦点位置Ｆ₀から同じく所定距離ｄＦ2分、所定基板２０に近い露光時マスク位置Ｆｍ２に位相シフトマスク２を配置して行う。ただし、２回目の露光の際、第２マスクパターン１２と遮光パターン３１との中心線間の距離Ｘｍ分、パターン群Ｃ，Ｄの配列方向にずらした位置に位相シフトマスク２を配置する。これにより、２回目の露光の際に、遮光パターン３１による陰影が、１回目の露光により形成された第３レジストパターンを覆うため、この第３レジストパターンが再度露光されてしまうことを防止できる。なお、２回目の露光の際に第２マスクパターンを透過する光を第４光と言い、この第４光により所定基板上に結像される光学像を第４光学像と言う。

・露光時マスク位置Ｆｍと第３／第４レジストパターンの幅Ｗｒとの関係
また、本実施例において、露光時マスク位置Ｆｍと第３レジストパターンの幅（以下、これをＷｒ３とする）および第４レジストパターンの幅（以下、これをＷｒ４とする）との関係は、実施例１における露光時マスク位置Ｆｍと第１および第２レジストパターンとの幅Ｗｒとの関係（図２参照）と同様である。ただし、第４レジストパターンを形成する際の露光時マスク位置Ｆｍ２が、焦点位置Ｆ₀を挟んで第３レジストパターンを形成する際の露光時マスク位置Ｆｍ１と対称の位置であるため、本実施例において、差ΔＰと位相差Δλとの対応は、図１０に示すように、直線性の相関となる。このため、本実施例では、差ΔＰから位相差Δλを特定する処理を容易且つ高精度に行うことができる。なお、差ΔＰの算出方法は、後述において詳細に説明する。また、差ΔＰと位相差Δλとの対応直線は、実施例１と同様に、実験結果やシミュレーション結果などから予め求めておくことができる。さらに、本実施例では、露光時マスク位置Ｆｍ１およびＦｍ２を、実施例１における第１および第２条件を満たす範囲内において、図１０に示す対応曲線の傾きが最も大きくなる位置とすることが好ましい。

・第３および第４レジストパターンの構成
次に、本実施例による位相シフトマスク２を用いて所定基板２０上に形成した第３および第４レジストパターンの構成を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の説明において、第３または第４光λ₁₈₀により所定基板上に結像された第３または第４光学像をそれぞれ第３または第４光学像（１８０°）とし、第３または４光λ₁₇₅により所定基板上に結像された第３または第４光学像をそれぞれ第３または第４光学像（１７５°）とし、第３または４光λ₁₈₅により所定基板上に結像された第３または第４光学像をそれぞれ第３または第４光学像（１８５°）とする。さらにまた、第３または第４光学像（１８０°）により所定基板上に形成された第３または第４レジストパターンをそれぞれ第３または第４レジストパターン２３₁₈₀、２４₁₈₀とし、第３または第４光学像（１７５°）により所定基板上に形成された第３または第４レジストパターンをそれぞれ第３または第４レジストパターン２３₁₇₅、２４₁₇₅とし、第３または第４光学像（１８５°）により所定基板上に形成された第３または第４レジストパターンをそれぞれ第３または第４レジストパターン２３₁₈₅、２４₁₈₅とする。

・・位相差Δλが１８０°の場合
図１１（ａ）は、位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ１とＦｍ２とに配置した際に所定基板２０上に形成される第３レジストパターン２３₁₈₀および第４レジストパターン２４₁₈₀の構成を示す上視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＶＩ−ＶＩ’断面図である。なお、露光の際、所定基板２０上には、ポジティブ型のフォトレジストが塗布されているものとする。ただし、これに限定されず、ネガティブ型のフォトレジストを用いてもよい。

図１１（ａ）において、パターン群ｃ₁₈₀は図９（ａ）におけるパターン群Ｃが２回陰影されることで形成され、同じくパターン群ｄ₁₈₀は図９（ａ）におけるパターン群Ｄが２回陰影されることにより形成される。さらに、第３レジストパターン２３₁₈₀は位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ１に配置した際に図９（ａ）における第２マスクパターン１２により形成され、第４レジストパターン２４₁₈₀は位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ２に配置した際に図９（ａ）における第２マスクパターン１２により形成される。

膜厚Ｄ₁₈₀の第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク２を用いた場合、実施例１における図２に示すグラフから明らかなように、露光時マスク位置Ｆｍ１（＝Ｆ₀＋ｄＦ2）に位相シフトマスク２を配置した際と、露光時マスク位置Ｆｍ２（＝Ｆ₀−ｄＦ2）に位相シフトマスク２を配置した際とでは、第３レジストパターン２３₁₈₀の幅（これをＷｒ３₁₈₀とする）と第４レジストパターン２４₁₈₀との幅（これをＷｒ４₁₈₀とする）とが等しくなる。

・・位相差Δλが１７５°の場合
次に、位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ１とＦｍ２とに配置した際に所定基板２０上に形成される第３レジストパターン２３₁₇₅および第４レジストパターン２４₁₇₅の構成を図面と共に詳細に説明する。図１２（ａ）は第３および第４レジストパターン２３₁₇₅、２４₁₇₅の構成を示す上視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）におけるＶＩＩ−ＶＩＩ’断面図である。なお、露光の際、所定基板２０上には、図１１の説明と同様に、ポジティブ型のフォトレジストが塗布されているものとする。

図１２（ａ）において、パターン群ｃ₁₇₅は図９（ａ）におけるパターン群Ｃが２回陰影されることで形成され、同じくパターン群ｄ₁₇₅は図９（ａ）におけるパターン群Ｄが２回陰影されることにより形成される。さらに、第３レジストパターン２３₁₇₅は位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ１に配置した際に図９（ａ）における第２マスクパターン１２により形成され、第４レジストパターン２４₁₇₅は位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ２に配置した際に図９（ａ）における第２マスクパターン１２により形成される。

膜厚Ｄ₁₇₅を有する第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク２を用いた場合、実施例１における図２に示すグラフから明らかなように、第３レジストパターン２３₁₇₅の幅（これをＷｒ３₁₇₅とする）および第４レジストパターン２４₁₇₅の幅（これをＷｒ４₁₇₅とする）と露光時マスク位置Ｆｍとの関係曲線は、グラフ中、左側へシフトする。このため、位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ１に配置して形成された第３レジストパターン２３₁₇₅の幅Ｗｒ３₁₇₅は、同じく位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ１に配置して形成された第３レジストパターン２３₁₈₀の幅Ｗｒ３₁₈₀よりも広くなる。これに対して、位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ２に配置して形成された第４レジストパターン２４₁₇₅の幅Ｗｒ４₁₇₅は、同じく位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ２に配置して形成された第４レジストパターン２４₁₈₀の幅Ｗｒ４₁₈₀よりも狭くなる。

・・位相差Δλが１８５°の場合
次に、位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ１とＦｍ２とに配置した際に所定基板２０上に形成される第３レジストパターン２３₁₈₅および第４レジストパターン２４₁₈₅の構成を図面と共に詳細に説明する。図１３（ａ）は第３および第４レジストパターン２３₁₈₅、２４₁₈₅の構成を示す上視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’断面図である。なお、露光の際、所定基板２０上には、図１１の説明と同様に、ポジティブ型のフォトレジストが塗布されているものとする。

図１３（ａ）において、パターン群ｃ₁₈₅は図９（ａ）におけるパターン群Ｃが２回陰影されることで形成され、同じくパターン群ｄ₁₈₅は図９（ａ）におけるパターン群Ｄが２回陰影されることにより形成される。さらに、第３レジストパターン２３₁₈₅は位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ１に配置した際に図９（ａ）における第２マスクパターン１２により形成され、第４レジストパターン２４₁₈₅は位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ２に配置した際に図９（ａ）における第２マスクパターン１２により形成される。

膜厚Ｄ₁₈₅を有する第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク２を用いた場合、実施例１における図２に示すグラフから明らかなように、第３レジストパターン２３₁₈₅の幅（これをＷｒ３₁₈₅とする）および第４レジストパターン２４₁₈₅の幅（これをＷｒ４₁₈₅とする）と露光時マスク位置Ｆｍとの関係曲線は、グラフ中、右側へシフトする。このため、位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ１に配置して形成された第３レジストパターン２３₁₈₅の幅Ｗｒ３₁₈₅は、同じく位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ１に配置して形成された第３レジストパターン２３₁₈₀の幅Ｗｒ３₁₈₀よりも狭くなる。これに対して、位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ２に配置して形成された第４レジストパターン２４₁₈₅の幅Ｗｒ４₁₈₅は、同じく位相シフトマスク２を露光時マスク位置Ｆｍ２に配置して形成された第４レジストパターン２４₁₈₀の幅Ｗｒ４₁₈₀よりも狭くなる。

・位相差特定方法
次に、以上のように所定基板２０上に形成された第３レジストパターン２３₁₈₀、２３₁₇₅または２３₁₈₅と、第４レジストパターン２４₁₈₀、２４₁₇₅または２４₁₈₅とから、位相差Δλを特定する方法について以下に説明する。

位相差Δλを特定するにあたり、まず、例えば光学式重ね合わせ測定機などの撮像装置を用いて、第３および第４レジストパターン２３₁₈₀〜２３₁₈₅、２４₁₈₀〜２４₁₈₅の輪郭部分をそれぞれ撮像する。以下の説明では、第３レジストパターン２３₁₈₀、２３₁₇₅、２３₁₈₅の符号を必要に応じて‘２３’とし、第４レジストパターン２４₁₈₀、２４₁₇₅、２４₁₈₅の符号を必要に応じて‘２４’とする。また、パターン群ｃ₁₈₀、ｃ₁₇₅、ｃ₁₈₅の符号を必要に応じて‘ｃ’とし、同じくパターン群ｄ₁₈₀、ｄ₁₇₅、ｄ₁₈₅の符号を必要に応じて‘ｄ’とする。

第３および第４レジストパターン２３、２４の輪郭部分を撮像する際、図１１に示すように、例えば所定基板２０のいずれかの構成に設けられた所定マークを基準する位置を、それぞれの撮像領域Ｌｏ，Ｌｉ，ＲｉおよびＲｏについて特定しておく。なお、パターン群ｃがパターン群ｄの左側に配置される場合、撮像領域Ｌｏはパターン群ｃにおける第３レジストパターン２３の左側の輪郭部分を含み、撮像領域Ｌｉはパターン群ｃにおける第４レジストパターン２４の左側の輪郭部分を含む。同様に、撮像領域Ｒｏはパターン群ｄにおける第４レジストパターン２４の右側の輪郭部分を含み、撮像領域Ｒｉはパターン群ｄにおける第３レジストパターン２３の右側の輪郭部分を含む。

次に、撮像領域Ｌｏの画像からパターン群ｃにおける第３レジストパターン２３の左側の輪郭部分を例えば画像認識処理により特定し、これの所定マークに対する横方向の位置（以下、第５輪郭位置と言う）を特定する。また、撮像領域Ｒｏの画像からパターン群ｄにおける第４レジストパターン２４の右側の輪郭部分を特定し、これの所定マークに対する横方向の位置（以下、第６輪郭位置と言う）を特定する。次に、得られた第５および第６輪郭位置から、これらの中間の位置（以下、第３中間位置Ｐｏと言う）を特定する。なお、本説明における横とは、パターン群ｃおよびｄの配列方向（図面中、横方向）とする。

次に、撮像領域Ｌｉの画像からパターン群ｃにおける第４レジストパターン２４の左側の輪郭部分を例えば画像認識処理により特定し、これの所定マークに対する横方向の位置（以下、第７輪郭位置と言う）を特定する。また、撮像領域Ｒｉの画像からパターン群ｄにおける第３レジストパターン２３の右側の輪郭部分を特定し、これの所定マークに対する横方向の位置（以下、第８輪郭位置と言う）を特定する。次に、得られた第７および第８輪郭位置から、これらの中間の位置（以下、第４中間位置Ｐｉと言う）を特定する。

このように、第３中間位置Ｐｏと第４中間位置Ｐｉとを求めると、次に、これらの差ΔＰ（＝Ｐｉ−Ｐｏ）を算出する。

ここで、第２マスクパターン１２の膜厚をＤ₁₈₀とした場合、第３レジストパターン２３₁₈₀の幅Ｗｒ３₁₈₀と第４レジストパターン２４₁₈₀の幅Ｗｒ４₁₈₀とは等しい（図１１（ａ）参照）。したがって、第３中間位置Ｐｏと第４中間位置Ｐｉとの横方向の差ΔＰ（＝Ｐｉ−Ｐｏ）は‘０’となる。

ただし、例えば第２マスクパターン１２の膜厚をＤ₁₈₀よりも小さい膜厚（例えば膜厚₁₇₅）とした場合、図１２（ａ）に示すように、第３レジストパターン２３₁₇₅の幅Ｗｒ３₁₇₅は第３レジストパターン２３₁₈₀の幅Ｗｒ３₁₈₀よりも広くなり、第４レジストパターン２４₁₇₅の幅Ｗｒ４₁₇₅は第４レジストパターン２４₁₈₀の幅Ｗｒ４₁₈₀よりも狭くなる。このため、上記の方法で算出した第３中間位置Ｐｏは、膜厚Ｄ₁₈₀の第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク２を用いた場合と比較して、幅Ｗｒ４₁₇₅の半分からＷｒ３₁₇₅の半分を引いた値の半分（すなわち、（Ｗｒ４₁₇₅−Ｗｒ３₁₇₅）／４：ただし、絶対値）だけ、図面中、左方向へシフトする。一方、第４中間位置Ｐｉは、膜厚Ｄ₁₈₀の第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク２を用いた場合と比較して、幅Ｗｒ４₁₇₅の半分からＷｒ３₁₇₅の半分を引いた値の半分（すなわち、（Ｗｒ４₁₇₅−Ｗｒ３₁₇₅）／４：ただし、絶対値）だけ、図面中、右方向へシフトする。したがって、第３中間位置Ｐｏと第４中間位置Ｐｉとの横方向の差ΔＰ（＝Ｐｉ−Ｐｏ）は（Ｗｒ４₁₇₅−Ｗｒ４₁₇₅）／２（＞０）となる。

また、例えば第２マスクパターン１２の膜厚をＤ₁₈₀よりも大きい膜厚（例えば膜厚Ｄ₁₈₅）とした場合、図１３（ａ）に示すように、第３レジストパターン２３₁₈₅の幅Ｗｒ３₁₈₅は第３レジストパターン２３₁₈₀の幅Ｗｒ３₁₈₀よりも狭くなり、第４レジストパターン２４₁₈₅の幅Ｗｒ４₁₈₅は第４レジストパターン２４₁₈₀の幅Ｗｒ４₁₈₀よりも広くなる。このため、上記の方法で算出した第３中間位置Ｐｏは、膜厚Ｄ₁₈₀の第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク２を用いた場合と比較して、幅Ｗｒ４₁₈₅の半分からＷｒ３₁₈₅の半分を引いた値の半分（すなわち、（Ｗｒ４₁₈₅−Ｗｒ３₁₈₅）／４：ただし、絶対値）だけ、図面中、右方向へシフトする。一方、第４中間位置Ｐｉは、膜厚Ｄ₁₈₀の第２マスクパターン１２が形成された位相シフトマスク２を用いた場合と比較して、幅Ｗｒ４₁₈₅の半分からＷｒ３₁₈₅の半分を引いた値の半分（すなわち、（Ｗｒ４₁₈₅−Ｗｒ３₁₈₅）／４：ただし、絶対値）だけ、図面中、左方向へシフトする。したがって、第３中間位置Ｐｏと第４中間位置Ｐｉとの横方向の差ΔＰ（＝Ｐｉ−Ｐｏ）は（Ｗｒ４₁₈₅−Ｗｒ３₁₈₅）／２（＜０）となる。

以上のように、差ΔＰを特定すると、次に、予め求めておいた差ΔＰと位相差Δλとの対応関係（図１０参照）に基づいて、差ΔＰから位相差Δλを特定する。

・位相シフトマスク２の製造方法
次に、本実施例による位相シフトマスク２の製造方法について、図１４と共に詳細に説明する。図１４は、位相シフトマスク２の製造工程を示すプロセス図である。なお、図１４では、図９におけるＶ−Ｖ’断面と対応する断面を工程ごとに示す。

本製造方法では、実施例１と同様に、まず、例えば厚さ６．３５ｍｍのガラス（合成石英等）よりなるマスク基板１０を準備し、これに、図１４（ａ）に示すように、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）とクロム（Ｃｒ）とを順次堆積させることで、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓとクロム膜（Ｃｒ）１１Ａとを順次形成する。なお、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓおよびクロム膜（Ｃｒ）１１Ａの形成には、例えばＣＶＤ（Chemical VaporDeposition）法などを用いることができる。また、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓの膜厚は例えば１００μｍとすることができ、クロム膜（Ｃｒ）１１Ａの膜厚は例えば１００μｍとすることができる。

次に、クロム膜（Ｃｒ）１１Ａ上に所定のレジスト液をスピン塗布した後、既存の露光および現像プロセスを用いることで、図１４（ｂ）に示すように、遮光パターン３１と同形状のレジストパターン３１Ｃを形成する。

次に、例えば既存のエッチング法を用い、レジストパターン３１Ｃをマスクとしてクロム膜（Ｃｒ）１１Ａをエッチングすることで、図１４（ｃ）に示すように、クロム膜（Ｃｒ）１１Ａを遮光パターン３１と同形状に加工する。これにより、遮光パターン３１における遮光膜３１ａを得る。その後、レジストパターン３１Ｃを除去する。

次に、遮光膜３１ａおよび露出されたクロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓ上に所定のレジスト液をスピン塗布した後、既存の露光および現像プロセスを用いることで、図１４（ｄ）に示すように、第２マスクパターン１２および遮光パターン３１と同形状のレジストパターン１２Ｂを形成する。

次に、例えば既存のエッチング法を用い、レジストパターン１２Ｂをマスクとしてクロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓをエッチングすることで、図１４（ｅ）に示すように、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓを第２マスクパターン１２および遮光パターン３１と同形状に加工する。これにより、遮光膜３１ａおよびハーフトーン膜３１ｂからなる遮光パターン３１を得ると共に、ハーフトーン膜からなる第２マスクパターン１２を得る。その後、レジストパターン１２Ｂを除去することで、図９に示すような位相シフトマスク２が得られる。

・半導体装置の製造方法
また、本実施例による位相シフトマスク２を用いた露光方法を含む半導体装置の製造方法は実施例１で示す製造方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

・作用効果
以上のように、本実施例による位相差特定方法によれば、第３および第４レジストパターン（２３、２４）は、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板（２０）上に形成することができる。また、所定基板（２０）上に形成された第３および第４レジストパターン（２３、２４）は、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。さらに、取得したイメージから第３および第４レジストパターンの位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これから第３レジストパターン（２３）の幅（Ｗｒ３）と第４レジストパターン（２４）の幅（Ｗｒ４）との差（例えばこれに基づく差ΔＰ）を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えば第３および第４レジストパターン（２３、２４）の幅の差（例えばこれに基づく差ΔＰ）と第３および第４光の位相差（Δλ）とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第３光と第４光との位相差（Δλ）を特定することができる。さらにまた、本実施例によれば、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差（Δλ）を特定することも可能となる。

また、本実施例による位相シフトマスクの製造方法によれば、露光対象である所定基板（２０）からの距離（ＦＭ）と半透過膜の膜厚とに応じて幅（Ｗｒ３、Ｗｒ４）が変化するレジストパターン（２３、２４）を形成することができる光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第１形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された半透過膜を位相シフトマスク（２）に形成するため、所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅（Ｗｒ３、Ｗｒ４）を持つレジストパターン（２３、２４）を、この位相シフトマスク（２）を用いると共に、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板（２０）上に形成することができる。このように所定基板（２０）上に形成されたレジストパターン（２３、２４）は、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。そこで、本実施例により製造される位相シフトマスク（２）を例えば光軸に沿って異なる位置（Ｆｍ１、Ｆｍ２）に配置することで、所定基板（２０）上に２種類の幅のレジストパターン（２３、２４）を形成することができる。また、これらのレジストパターン（２３、２４）のイメージを取得し、このイメージからレジストパターン（２３、２４）の位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これからそれぞれのレジストパターン（２３、２４）の幅の差（例えばこれに基づく差λＰ）を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えばレジストパターン（２３、２４）の幅の差（例えばこれに基づく差λＰ）と第３および第４光の位相差（Δλ）とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第３光と第４光との位相差（Δλ）を特定することが可能となる。さらにまた、本実施例により製造された位相シフトマスク（２）を用いることで、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差（Δλ）を特定することも可能となる。

また、本実施例による位相シフトマスクによれば、露光対象である所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて幅（Ｗｒ３、Ｗｒ４）が変化するレジストパターン（２３、２４）を形成することができる第２光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第１形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された半透過膜よりなるマスクパターン（１２）を位相シフトマスク（２）に設けているため、所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて変化する幅（Ｗｒ３、Ｗｒ４）を持つレジストパターン（２３、２４）を、この位相シフトマスク（２）を用いると共に、通常のフォトリソグラフィにおいて使用される生産設備（露光機、レジストコータ、現像機など）を用いて容易に所定基板（２０）上に形成することができる。このように所定基板（２０）上に形成されたレジストパターン（２３、２４）は、光学式の重ね合わせ測定機などの一般的な撮像装置を用いて取得したイメージから形状を特定することができる。そこで、本実施例による位相シフトマスク（２）を例えば光軸に沿って異なる位置（Ｆｍ１、Ｆｍ２）に配置することで、所定基板（２０）上に２種類の幅（Ｗｒ３、Ｗｒ４）のレジストパターン（２３、２４）を形成することができる。また、これらのレジストパターン（２３、２４）のイメージを取得し、このイメージからレジストパターン（２３、２４）の位置（例えば輪郭部分の位置）を特定することで、これからそれぞれのレジストパターン（２３、２４）の幅の差（例えばこれに基づく差ΔＰ）を容易且つ高精度に算出することができる。したがって、例えばレジストパターン（２３、２４）の幅の差（例えばこれに基づく差ΔＰ）と第３および第４光の位相差（Δλ）とを予め対応づけておくことで、容易且つ正確に第３光と第４光との位相差（Δλ）を特定することが可能となる。さらにまた、本実施例による位相シフトマスクを用いることで、専用の測定装置などを必要とせずに、位相差（Δλ）を特定することも可能となる。

また、本実施例による露光方法によれば、露光対象である所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて幅（Ｗｒ３、Ｗｒ４）が変化するレジストパターン（２３、２４）を形成することができる第２光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第１形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された半透過膜よりなるマスクパターン（１２）が形成された位相シフトマスク（２）の位相差（Δλ）は、上記のように正確に特定することができる。このため、この位相シフトマスク（２）を用いることで、正確に位置制御された露光が可能となる。

また、本実施例による半導体装置の製造方法によれば、露光対象である所定基板（２０）からの距離（Ｆｍ）と半透過膜の膜厚とに応じて幅（Ｗｒ３、Ｗｒ４）が変化するレジストパターン（２３、２４）を形成することができる第２光学像を所定基板（２０）上に結像可能な第１形状（例えばラインアンドスペースパターン）に加工された半透過膜よりなるマスクパターン（１２）が形成された位相シフトマスク（２）の位相差（Δλ）は、上記のように正確に特定することができる。このため、この位相シフトマスク（２）を用いることで、プロセス精度を向上することが可能となり、結果、半導体装置の歩留りを向上することが可能となる。

なお、本実施例による位相シフトマスク２は、１つのマスク基板１０上に複数のパターン群（本実施例ではＣおよびＤの２つ）が形成されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば１つのマスク基板１０上に１つのパターン群（例えばパターン群Ｃ）のみが形成された位相シフトマスクを用い、これを例えば露光装置におけるマスクの横方向への位置シフト機能を用いて所定距離（本実施例ではＤｐ＋Ｗｍ）ずらしつつ露光することで、所定基板２０上に複数パターン群の第３および第４レジストパターンを形成しても良い。

次に、本発明の実施例３について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例１または実施例２と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１または実施例２と同様である。

本実施例では、実施例２と同様に、１つの位相シフトマスク２を用い、異なる露光時マスク位置Ｆｍから所定基板２０上を２回以上露光することで、所定基板２０上に２種類のレジストパターンを形成し、これらから求められた差ΔＰに基づいて位相差Δλを特定する。なお、一方のレジストパターン（これを実施例２と同様に第３レジストパターンとする）は、例えば焦点位置Ｆ₀に対して所定距離ｄＦ2、所定基板から離れた露光時マスク位置Ｆｍ１（＝Ｆ₀＋ｄＦ2）に位相シフトマスク２を配置して形成する。他方のレジストパターン（これを実施例２と同様に第４レジストパターンとする）は、例えば焦点位置Ｆ₀に対して上記と同じ所定距離ｄＦ2、所定基板に近い露光時マスク位置Ｆｍ２（＝Ｆ₀−ｄＦ2）に位相シフトマスク２を配置して形成する。差ΔＰは、これら第３および第４レジストパターンから、実施例１に示す位相差特定方法における方法と同様の方法により算出される。

ただし、本実施例では、露光装置に備えつけられた、露光領域を設定する機能（これをブラインド機能とも言う）を用いることで、第３レジストパターンが再度露光されることを防止する。このため、本実施例による位相シフトマスク３は、実施例２による位相シフトマスク２における遮光パターン３１を必要としない。

・位相シフトマスク３の構成
まず、本実施例による位相シフトマスク３の構成を説明する。図１５（ａ）は本実施例による位相シフトマスク３の構成を示す上視図である。また、図１５（ｂ）は（ａ）におけるＩＸ−ＩＸ’断面図である。なお、位相シフトマスク３は、図１５（ｂ）における上面が露光対象である所定基板側へ向いた状態で使用される。

図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、位相シフトマスク３は、実施例２による位相シフトマスク２と同様の構成において、遮光パターン３１が削除された構成を有する。このほかの構成および寸法は、実施例２による位相差シフトマスク２と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

また、本実施例において、位相シフトマスク３を用いて形成される第３および第４レジストパターンの構成も、実施例２による第３および第４レジストパターンと同様であり、さらに、これから差ΔＰを算出して位相差Δλを特定する位相差特定方法も実施例２と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

・位相シフトマスク３の製造方法
次に、本実施例による位相シフトマスク３の製造方法について、図１６と共に詳細に説明する。図１６は、位相シフトマスク３の製造工程を示すプロセス図である。なお、図１６では、図１５におけるＩＸ−ＩＸ’断面と対応する断面を工程ごとに示す。

本製造方法では、実施例１と同様に、まず、例えば厚さ６．３５ｍｍのガラス（合成石英等）よりなるマスク基板１０を準備し、これに、図１６（ａ）に示すように、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）を堆積させることで、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓを形成する。なお、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓの形成には、例えばＣＶＤ（Chemical VaporDeposition）法などを用いることができる。また、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓの膜厚は例えば１００μｍとすることができる。

次に、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓ上に所定のレジスト液をスピン塗布した後、既存の露光および現像プロセスを用いることで、図１６（ｂ）に示すように、第２マスクパターン１２と同形状のレジストパターン１２Ｃを形成する。

次に、例えば既存のエッチング法を用い、レジストパターン１２Ｃをマスクとしてクロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓをエッチングすることで、図１６（ｃ）に示すように、クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）１２Ｓを第２マスクパターン１２と同形状に加工する。これにより、ハーフトーン膜からなる第２マスクパターン１２を得る。その後、レジストパターン１２Ｃを除去することで、図１５に示すような位相シフトマスク２が得られる。

・半導体装置の製造方法
また、本実施例による位相シフトマスク２を用いた露光方法を含む半導体装置の製造方法は実施例１で示す製造方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

・作用効果
以上のように構成することで、本実施例によれば、実施例２と同様の効果を得ることが可能となる。また、本実施例によれば、遮光膜で形成された遮光パターン３１が不要となるため、位相シフトマスク全体がハーフトーン膜で構成される場合でも、適用可能である。

なお、本実施例による位相シフトマスク３は、１つのマスク基板１０上に複数の第２マスクパターン１２が形成されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば１つのマスク基板１０上に１つの第２マスクパターン１２のみが形成された位相シフトマスクを用い、これを例えば露光装置における横方向への位置シフト機能を用いて所定距離（本実施例ではＤｐ＋Ｗｍ）ずらしつつ露光することで、所定基板２０上に複数パターン群の第３および第４レジストパターンを形成しても良い。

次に、本発明の実施例４について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例１から実施例３のいずれかと同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１から実施例３のいずれかと同様である。

本実施例は、実施例１による位相シフトマスク１と同様の構成において、ハーフトーン膜である第２マスクパターン１２を基板堀り込みにより形成した位相シフタ構造のレベンソン型マスクパターンに置き換えたものである。

・位相シフトマスク４の構成
まず、本実施例による位相シフトマスク４の構成を説明する。図１７（ａ）は本実施例による位相シフトマスク４の構成を示す上視図である。また、図１７（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。なお、位相シフトマスク４は、図１７（ｂ）における上面が露光対象である所定基板側へ向いた状態で使用される。

図１７（ａ）および（ｂ）に示すように、位相シフトマスク４は、実施例１による位相シフトマスク１と同様の構成において、第２マスクパターン１２がレベンソン型位相シフトマスクパターン４２に置き換えられている。なお、レベンソン型位相シフトマスクパターン４２の寸法は、実施例１による第２マスクパターン１２と同様である。

また、レベンソン型位相シフトマスクパターン４２は、図１７（ｂ）に示すように、実施例１による第２マスクパターン１２と同様にマスク基板１０上にハーフトーン膜よるなるラインパターン１２ｓが形成されると共に、ラインパターン１２ｓの間におけるマスク基板１０が１つ飛びに彫り込まれることで、溝４２ｄが形成されている。レベンソン型位相シフトマスクパターン４２では、この溝４２ｄにおける堀り込み深さＴを調整することで、目標とする位相差Δλを実現することができる。

また、このほかの構成および寸法は、実施例１による位相差シフトマスク１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

また、本実施例において、位相シフトマスク４を用いて形成される第１および第２レジストパターンの構成も、実施例１による第１および第２レジストパターンと同様であり、さらに、これから差ΔＰを算出して位相差Δλを特定する位相差特定方法も実施例１と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

・位相シフトマスク４の製造方法
次に、本実施例による位相シフトマスク４の製造方法について、図１８と共に詳細に説明する。図１８は、位相シフトマスク４の製造工程を示すプロセス図である。なお、図１８では、図１７におけるＸＩ−ＸＩ’断面と対応する断面を工程ごとに示す。

本製造方法では、図７を用いて説明した実施例１と同様の工程を経ることで、図１８（ａ）に示す構造（位相シフトマスク１と同様の構造）を得る。

次に、遮光膜１１ａおよびハーフトーン膜１１ｂからなるラインパターン１１ｓとハーフトーン膜よりなるラインパターン１２ｓとが形成されたマスク基板１０上に所定のレジスト液をスピン塗布した後、既存の露光および現像プロセスを経る事で、図１８（ｂ）に示すように、ラインパターン１２ｓの間が１つ飛びに開口されたレジストパターン４２Ａを形成する。

次に、例えば既存のエッチング法を用い、レジストパターン４２Ａをマスクとしてマスク基板１０をエッチングすることで、図１８（ｃ）に示すように、ラインパターン１２ｓの１つ飛びの間に溝４２ｄを形成する。その後、レジストパターン４２Ａを除去することで、図１７に示すような位相シフトマスク４が得られる。

・半導体装置の製造方法
また、本実施例による位相シフトマスク４を用いた露光方法を含む半導体装置の製造方法は実施例１で示す製造方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

・作用効果
以上のように構成することで、本実施例によれば、レベンソン型の位相シフトマスクを用いて、実施例１と同様の効果を得ることが可能となる。

なお、本実施例による位相シフトマスク４は、１つのマスク基板１０上に複数のパターン群（本実施例ではＡおよびＢの２つ）が形成されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば１つのマスク基板１０上に１つのパターン群（例えばパターン群Ａ）のみが形成された位相シフトマスクを用い、これを例えば露光装置におけるマスクの横方向への位置シフト機能を用いて所定距離（本実施例ではＤｐ＋Ｗｍ）ずらしつつ露光することで、所定基板２０上に複数パターン群の第１および第２レジストパターンを形成しても良い。

また、本実施例では、レベンソン型の位相シフトマスクパターンとしてラインパターン１２ｓ間に露出されたマスク基板１０を１つ飛びに彫り込むことで溝４２ｄが形成された構造を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えばラインパターン１２ｓ間に露出されたマスク基板１０上に異なる屈折率の半透過膜または遮光膜が形成された構造など、他の種々のレベンソン型位相シフトマスクパターンを適用することが可能である。

次に、本発明の実施例５について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、実施例１から実施例４のいずれかと同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、特記しない構成に関しては実施例１から実施例４のいずれかと同様である。

本実施例は、実施例２または実施例３による位相シフトマスク２または３と同様の構成において、ハーフトーン膜である第２マスクパターン１２を基板堀り込みにより形成した位相シフタ構造のレベンソン型マスクパターンに置き換えたものである。なお、以下の説明では、実施例２による位相シフトマスク２における第２マスクパターン１２をレベンソン型マスクパターンに置き換えた場合を例に挙げて説明する。

・位相シフトマスク５の構成
まず、本実施例による位相シフトマスク５の構成を説明する。図１９（ａ）は本実施例による位相シフトマスク５の構成を示す上視図である。また、図１９（ｂ）は（ａ）におけるＸＩＩ−ＸＩＩ’断面図である。なお、位相シフトマスク５は、図１９（ｂ）における上面が露光対象である所定基板側へ向いた状態で使用される。

図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、位相シフトマスク５は、実施例２による位相シフトマスク２と同様の構成において、第２マスクパターン１２がレベンソン型位相シフトマスクパターン４２に置き換えられている。なお、レベンソン型位相シフトマスクパターン４２の寸法は、実施例２による第２マスクパターン１２と同様である。また、レベンソン型位相シフトマスクパターン４２は、実施例４によるレベンソン型位相シフトマスクパターン４２と同様である。さらに、このほかの構成および寸法は、実施例２による位相差シフトマスク２と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

また、本実施例において、位相シフトマスク２を用いて形成される第３および第４レジストパターンの構成も、実施例２による第３および第４レジストパターンと同様であり、さらに、これから差ΔＰを算出して位相差Δλを特定する位相差特定方法も実施例２と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

・位相シフトマスク５の製造方法
また、本実施例による位相シフトマスク５の製造方法は、実施例２において説明した位相シフトマスク２の製造方法に、実施例４において説明した位相シフトマスク４の製造方法を組み合わせることで容易に相当することが可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

・半導体装置の製造方法
さらに、本実施例による位相シフトマスク５を用いた露光方法を含む半導体装置の製造方法は実施例１で示す製造方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

・作用効果
以上のように構成することで、本実施例によれば、レベンソン型の位相シフトマスクを用いて、実施例２または３と同様の効果を得ることが可能となる。

なお、本実施例による位相シフトマスク５は、１つのマスク基板１０上に複数のレベンソン型位相シフトマスクパターン４２が形成されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば１つのマスク基板１０上に１つのレベンソン型位相シフトマスクパターン４２のみが形成された位相シフトマスクを用い、これを例えば露光装置における横方向への位置シフト機能を用いて所定距離（本実施例ではＤｐ＋Ｗｍ）ずらしつつ露光することで、所定基板２０上に複数パターン群の第３および第４レジストパターンを形成しても良い。

また、本実施例では、実施例４と同様に、レベンソン型の位相シフトマスクパターンとしてラインパターン１２ｓ間に露出されたマスク基板１０を１つ飛びに彫り込むことで溝４２ｄが形成された構造を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えばラインパターン１２ｓ間に露出されたマスク基板１０上に異なる屈折率の半透過膜または遮光膜が形成された構造など、他の種々のレベンソン型位相シフトマスクパターンを適用することが可能である。

また、上記実施例１から実施例５は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

（ａ）は本発明の実施例１による位相シフトマスク１の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ’断面図である。 本発明の実施例１における露光時マスク位置Ｆｍと第１／第２光学像の幅Ｗｒとの関係を示すグラフである。 本発明の実施例１における差ΔＰと位相差Δλとの関係を示すグラフである。 （ａ）は本発明の実施例１において位相差Δλが１８０°となる第２マスクパターン１２を有する位相シフトマスク１により所定基板２０上に形成される第１および第２レジストパターン２１、２２₁₈₀の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ’断面図である。 （ａ）は本発明の実施例１において位相差Δλが１７５°となる第２マスクパターン１２を有する位相シフトマスク１により所定基板２０上に形成される第１および第２レジストパターン２１、２２₁₇₅の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ’断面図である。 （ａ）は本発明の実施例１において位相差Δλが１８５°となる第２マスクパターン１２を有する位相シフトマスク１により所定基板２０上に形成される第１および第２レジストパターン２１、２２₁₈₅の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ’断面図である。 本発明の実施例１による位相シフトマスク１の製造方法を示すプロセス図である。 本発明の実施例１による位相シフトマスク１を用いた半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）は本発明の実施例２による位相シフトマスク２の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ’断面図である。 本発明の実施例２における差ΔＰと位相差Δλとの関係を示すグラフである。 （ａ）は本発明の実施例２において位相差Δλが１８０°となる第２マスクパターン１２を有する位相シフトマスク２により所定基板２０上に形成される第３および第４レジストパターン２３₁₈₀、２４₁₈₀の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩ−ＶＩ’断面図である。 （ａ）は本発明の実施例２において位相差Δλが１７５°となる第２マスクパターン１２を有する位相シフトマスク２により所定基板２０上に形成される第３および第４レジストパターン２２₁₇₅、２２₁₇₅の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ’断面図である。 （ａ）は本発明の実施例２において位相差Δλが１８５°となる第２マスクパターン１２を有する位相シフトマスク１により所定基板２０上に形成される第３および第４レジストパターン２３₁₈₅、２２₁₈₅の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’断面図である。 本発明の実施例２による位相シフトマスク２の製造方法を示すプロセス図である。 （ａ）は本発明の実施例３による位相シフトマスク３の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＸ−ＩＸ’断面図である。 本発明の実施例３による位相シフトマスク３の製造方法を示すプロセス図である。 （ａ）は本発明の実施例４による位相シフトマスク４の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。 本発明の実施例４による位相シフトマスク４の製造方法を示すプロセス図である。 （ａ）は本発明の実施例５による位相シフトマスク５の構成を示す上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＩＩ−ＸＩＩ’断面図である。

符号の説明

１、２、３、４、５ 位相シフトマスク
１０ マスク基板
１１ 第１マスクパターン
１１Ａ クロム（Ｃｒ）膜
１１Ｃ レジストパターン
１１ａ 遮光膜
１１ｂ ハーフトーン膜
１１ｓ、１２ｓ ラインパターン
１２ 第２マスクパターン
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ レジストパターン
１２Ｓ クロム酸化膜（ＣｒＯ_x）
２０ 所定基板
２１ 第１レジストパターン
２２₁₈₀、２２₁₇₅、２２₁₈₅ 第２レジストパターン
２３₁₈₀、２３₁₇₅、２３₁₈₅ 第３レジストパターン
２４₁₈₀、２４₁₇₅、２４₁₈₅ 第４レジストパターン
３１ 遮光パターン
３１ａ 遮光膜
３１ｂ ハーフトーン膜
３１Ｃ レジストパターン
４２ レベンソン型位相シフトマスクパターン
４２Ａ レジストパターン
４２ｄ 溝
Ａ、ａ₁₈₀、ａ₁₇₅、ａ₁₈₅、Ｂ、ｂ₁₈₀、ｂ₁₇₅、ｂ₁₈₅、Ｃ、ｃ₁₈₀、ｃ₁₇₅、ｃ₁₈₅、Ｄ、ｄ₁₈₀、ｄ₁₇₅、ｄ₁₈₅ パターン群
Ｌｉ、Ｌｏ、Ｒｉ、Ｒｏ 撮像領域

Claims (43)

1. 第１形状の遮光膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離に応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を当該所定基板上に結像する第１マスクパターンと、第２形状の半透過膜よりなり、前記所定基板からの距離と前記半透過膜の膜厚とに応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を当該所定基板上に結像する第２マスクパターンとが、第１所定間隔隔てて形成された位相シフトマスクを準備する工程と、
   前記所定基板から光軸上を第１所定距離離れた位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に第１レジストパターンと第２レジストパターンとを形成する工程と、
   前記第１レジストパターンと前記第２レジストパターンとの幅の差を取得する工程と、
   前記幅の差に基づいて前記半透過膜以外を透過する第１光と当該半透過膜を透過する第２光との位相差を特定する工程と
   を有することを特徴とする位相差特定方法。
2. 前記第１所定距離は、前記所定基板上に形成される前記第１および第２光学像の焦点が合う位置から前記光軸上を第２所定距離外れた位置であることを特徴とする請求項１記載の位相差特定方法。
3. 前記第１光と前記第２光との位相差は、予め登録されている前記幅の差と位相差との対応関係に基づいて特定されることを特徴とする請求項１記載の位相差特定方法。
4. 前記第１レジストパターンと前記第２レジストパターンとは、前記所定基板上に同一の幅方向を有しつつ２組以上形成されており、
   前記幅の差は、一方の外側に設けられた第１レジストパターンの前記幅方向の端部の位置と他方の外側に設けられた第２レジストパターンの前記幅方向の端部の位置との中心と、中央側に設けられた第１および第２レジストパターンそれぞれの前記幅方向の端部の位置の中心とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１記載の位相差特定方法。
5. 前記位相シフトマスクは、前記第１マスクパターンと前記第２マスクパターンとの組を、第２所定間隔隔てて少なくとも２つ有し、
   少なくとも２組の前記第１および第２レジストパターンの幅方向は同一であることを特徴とする請求項１記載の位相差特定方法。
6. 前記第１および第２形状は、ラインアンドスペースパターンであることを特徴とする請求項１記載の位相差特定方法。
7. 前記第２形状のデューティ比は、前記半透過膜の膜厚を前記位相差が１８０°となる膜厚とした場合の前記第１光学像の幅の変化と前記第２光学像との幅の変化とが、前記第１所定距離の変化に対して等しくなる値に設定されていることを特徴とする請求項６記載の位相差特定方法。
8. 前記遮光膜はクロム膜であることを特徴とする請求項１記載の位相差特定方法。
9. 前記半透過膜はクロム酸化膜、ケイ化モリブデンの酸化膜、またはクロム酸化膜およびケイ化モリブデンの酸化膜のうちいずれかを含む多層膜であることを特徴とする請求項１記載の位相差特定方法。
10. 前記第２マスクパターンはレベンソン型の位相シフトマスクパターンであることを特徴とする請求項１記載の位相差特定方法。
11. 所定形状の半透過膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離と前記半透過膜の膜厚とに応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させ光学像を当該所定基板上に結像するマスクパターンが形成された位相シフトマスクを準備する工程と、
    前記所定基板から光軸上を第１所定距離離れた第１位置に配置された前記位相シフトマスクを介して当該所定基板上を露光することで当該所定基板上に第１レジストパターンを形成する工程と、
    前記所定基板から前記光軸上を第２所定距離離れた位置であって前記第１位置から前記光軸と垂直方向に第１所定間隔隔てた第２位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に第２レジストパターンを形成する工程と、
    前記第１レジストパターンと前記第２レジストパターンとの幅の差を取得する工程と、
    前記幅の差に基づいて前記半透過膜以外を透過する第１光と当該半透過膜を透過する第２光との位相差を特定する工程と
    を有することを特徴とする位相差特定方法。
12. 前記第１所定距離は、前記所定基板上に形成される前記光学像の焦点が合う位置から前記光軸上を第３所定距離外れた位置であり、
    前記第２所定距離は、前記光学像の焦点が合う位置から前記光軸上を前記第１所定距離とは反対側に前記第３所定距離離れた位置であることを特徴とする請求項１１記載の位相差特定方法。
13. 前記第１光と前記第２光との位相差は、予め登録されている幅の差と位相差との対応関係に基づいて特定されることを特徴とする請求項１１記載の位相差特定方法。
14. 前記第１レジストパターンと前記第２レジストパターンとは、前記所定基板上に同一の幅方向を有しつつ２組以上形成されており、
    前記幅の差は、一方の外側に設けられた第１レジストパターンの前記幅方向の端部の位置と他方の外側に設けられた第２レジストパターンの前記幅方向の端部の位置との中心と、中央側に設けられた第１および第２レジストパターンの前記幅方向の端部の位置の中心とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１１記載の位相差特定方法。
15. 前記位相シフトマスクは、前記マスクパターンを、第２所定間隔隔てて少なくとも２つ有し、
    少なくとも２つの前記マスクパターンの幅方向は同一であることを特徴とする請求項１１記載の位相差特定方法。
16. 前記所定形状は、ラインアンドスペースパターンであることを特徴とする請求項１１記載の位相差特定方法。
17. 前記半透過膜はクロム酸化膜、ケイ化モリブデンの酸化膜、またはクロム酸化膜およびケイ化モリブデンの酸化膜のうちいずれかを含む多層膜であることを特徴とする請求項１１記載の位相差特定方法。
18. 前記位相シフトマスクは、前記マスクパターンから前記光軸と垂直方向に前記第１所定間隔隔てて形成された、前記マスクパターンよりも大きな寸法の遮光膜を有し、
    前記第２レジストパターンを形成する際、前記所定基板上に形成される前記遮光膜の光学像が前記第１マスクパターンをカバーすることを特徴とする特徴とする請求項１１記載の位相差特定方法。
19. 前記遮光膜はクロム膜であることを特徴とする請求項１８記載の位相差特定方法。
20. 前記マスクパターンはレベンソン型の位相シフトマスクパターンであることを特徴とする請求項１１記載の位相差特定方法。
21. 所定のマスク基板を準備する工程と、
    前記マスク基板上に半透過膜を形成する工程と、
    前記半透過膜上に遮光膜を形成する工程と、
    前記遮光膜における第１所定間隔隔てた２つの領域を、露光対象である所定基板からの距離に応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を当該所定基板上に結像可能な第１形状に加工する工程と、
    前記第１形状の前記遮光膜から第２所定間隔隔てられた前記半透過膜における２つの領域を、前記所定基板からの距離と当該半透過膜の膜厚とに応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を当該所定基板上に結像可能な第２形状に加工する工程と
    を有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
22. 所定のマスク基板を準備する工程と、
    前記マスク基板上における第１所定間隔隔てた２つの領域に、露光対象である所定基板からの距離に応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を当該所定基板上に結像可能なパターンを有する第１膜を形成する工程と、
    前記マスク基板上における前記第１膜から第２所定間隔隔てられた２つの領域に、前記所定基板からの距離に応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を当該所定基板上に結像可能なラインアンドスペースパターンを有する第２膜を形成する工程と、
    前記第２膜のライン間に露出された前記マスク基板を彫り込むことで所定深さの溝を形成する、もしくは前記第２膜のライン間に露出された前記マスク基板上に半透過膜を形成する工程と
    を有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
23. 所定のマスク基板を準備する工程と、
    前記マスク基板上に半透過膜を形成する工程と、
    前記半透過膜上に遮光膜を形成する工程と、
    前記遮光膜における第１領域を第１形状に加工する工程と、
    前記第１領域から第１所定間隔隔てられた前記半透過膜における第２領域を、露光対象である所定基板からの距離と当該半透過膜の膜厚とに応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる光学像を当該所定基板上に結像可能であって前記第１形状よりも小さな寸法の第２形状に加工する工程と
    を有することを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
24. 前記遮光膜は、第２所定間隔隔てた２つの前記第１領域が前記第１形状に加工され、
    前記半透過膜は、２つの前記第１領域から同一方向にそれぞれ前記第１所定間隔隔てた２つの前記第２領域が前記第２形状に加工されることを特徴とする請求項２３記載の位相シフトマスクの製造方法。
25. 所定のマスク基板を準備する工程と、
    前記マスク基板上における第１所定間隔隔てた２つの領域に、所定形状の第１膜を形成する工程と、
    前記第１膜から第１所定間隔隔てられた２つの領域に、前記所定形状よりも一回り小さな寸法のラインアンドスペースパターンを有する第２膜を形成する工程と、
    前記第２膜の各ライン間に露出された前記所定のマスク基板を彫り込むことで所定深さの溝を形成する、もしくは前記第２膜のライン間に露出された前記マスク基板上ん半透明膜を形成する工程と
    を有することを特徴とするの位相シフトマスクの製造方法。
26. 第１形状の遮光膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離に応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を当該所定基板上に結像する第１マスクパターンと、
    第２形状の半透過膜よりなり、前記所定基板からの距離と前記半透過膜の膜厚とに応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を当該所定基板上に結像する第２マスクパターンとを有し、
    前記第１マスクパターンと前記第２マスクパターンとは、第１所定間隔隔てて形成されており、
    前記第１形状と前記第２形状とは、前記半透過膜の膜厚を、当該半透過膜を透過する第１光と当該半透過膜以外を透過する第２光との位相差が１８０°となる膜厚とした場合の前記第１光学像の幅の変化と前記第２光学像の幅の変化とが、前記所定基板からの距離の変化に対して等しくなるように構成されていることを特徴とする位相シフトマスク。
27. 前記所定基板から光軸上を所定距離離れた位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に形成された第１レジストパターンと第２レジストパターンとの幅の差に基づいて、前記半透過膜以外を透過する第１光と当該半透過膜を透過する第２光との位相差が評価されたことを特徴とする請求項２６記載の位相シフトマスク。
28. 前記第１マスクパターンと前記第２マスクパターンとの組を、第２所定間隔隔てて少なくとも２つ有し、
    少なくとも２組の前記第１および第２レジストパターンの幅方向は同一であることを特徴とする請求項２６記載の位相シフトマスク。
29. 前記第１および第２形状は、ラインアンドスペースパターンであることを特徴とする請求項２６記載の位相シフトマスク。
30. 前記遮光膜はクロム膜であることを特徴とする請求項２６記載の位相シフトマスク。
31. 前記半透過膜はクロム酸化膜、ケイ化モリブデンの酸化膜、またはクロム酸化膜およびケイ化モリブデンの酸化膜のうちいずれかを含む多層膜であることを特徴とする請求項２６記載の位相シフトマスク。
32. 前記第２マスクパターンはレベンソン型の位相シフトマスクパターンであることを特徴とする請求項２６記載の位相シフトマスク。
33. 第１形状の遮光膜よりなる遮光パターンと、
    前記第１形状よりも小さな寸法の第２形状の半透過膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離と当該半透過膜の膜厚とに応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる光学像を当該所定基板上に結像するマスクパターンとを有し、
    前記遮光パターンは、前記マスクパターンから第１所定間隔隔てて形成されていることを特徴とする位相シフトマスク。
34. 前記所定基板から光軸上を第１所定距離離れた第１位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に形成された第１レジストパターンの幅と、前記所定基板から前記光軸上を第２所定距離離れた位置であって前記第１位置から前記光軸と垂直方向に前記第１所定間隔隔てた第２位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に形成された第２レジストパターンの幅との差に基づいて、前記半透過膜以外を透過する第１光と当該半透過膜を透過する第２光との位相差が評価されたことを特徴とする請求項３３記載の位相シフトマスク。
35. 前記遮光パターンと前記マスクパターンとの組を、第２所定間隔隔てて少なくとも２つ有し、
    少なくとも２組の前記第１および第２レジストパターンの幅方向は同一であることを特徴とする請求項３３記載の位相シフトマスク。
36. 前記第２形状は、ラインアンドスペースパターンであることを特徴とする請求項３３記載の位相シフトマスク。
37. 前記遮光膜はクロム膜であることを特徴とする請求項３３記載の位相シフトマスク。
38. 前記半透過膜はクロム酸化膜、ケイ化モリブデンの酸化膜、またはクロム酸化膜およびケイ化モリブデンの酸化膜のうちいずれかを含む多層膜であることを特徴とする請求項３３記載の位相シフトマスク。
39. 前記マスクパターンはレベンソン型の位相シフトマスクパターンであることを特徴とする請求項３３記載の位相シフトマスク。
40. 第１形状の遮光膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離に応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を当該所定基板上に結像する第１マスクパターンと、第２形状の半透過膜よりなり、前記所定基板からの距離と前記半透過膜の膜厚とに応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を当該所定基板上に結像する第２マスクパターンとが、第１所定間隔隔てて形成された位相シフトマスクであって、前記所定基板から光軸上を第１所定距離離れた位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に形成された第１レジストパターンと第２レジストパターンとの幅の差に基づいて、前記半透過膜以外を透過する第１光と当該半透過膜を透過する第２光との位相差が評価された前記位相シフトマスクを準備する工程と、
    所定面にレジスト液が塗布された半導体基板を準備する工程と、
    前記位相シフトマスクを用いて前記半導体基板の前記所定面を露光する工程と
    を有することを特徴とする露光方法。
41. 所定形状の半透過膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離と前記半透過膜の膜厚とに応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる光学像を当該所定基板上に結像するマスクパターンが形成された位相シフトマスクであって、前記所定基板から光軸上を第１所定距離離れた第１位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に形成された第１レジストパターンの幅と、前記所定基板から前記光軸上を第２所定距離離れた位置であって前記第１位置から前記光軸と垂直方向に第１所定間隔隔てた第２位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に形成された第２レジストパターンの幅との差に基づいて、前記半透過膜以外を透過する第１光と当該半透過膜を透過する第２光との位相差が評価された前記位相シフトマスクを準備する工程と、
    所定面にレジスト液が塗布された半導体基板を準備する工程と、
    前記位相シフトマスクを用いて前記半導体基板の前記所定面を露光する工程と
    を有することを特徴とする露光方法。
42. 第１形状の遮光膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離に応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第１光学像を当該所定基板上に結像する第１マスクパターンと、第２形状の半透過膜よりなり、前記所定基板からの距離と前記半透過膜の膜厚とに応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる第２光学像を当該所定基板上に結像する第２マスクパターンとが、第１所定間隔隔てて形成された位相シフトマスクであって、前記所定基板から光軸上を第１所定距離離れた位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に形成された第１レジストパターンと第２レジストパターンとの幅の差に基づいて、前記半透過膜以外を透過する第１光と当該半透過膜を透過する第２光との位相差が評価された前記位相シフトマスクを準備する工程と、
    半導体基板を準備する工程と、
    前記位相シフトマスクを用いて前記半導体基板の所定面にレジストパターンを形成する工程と
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
43. 所定形状の半透過膜よりなり、露光対象である所定基板からの距離と前記半透過膜の膜厚とに応じて当該所定基板上に形成されるレジストパターンの幅を変化させる光学像を当該所定基板上に結像するマスクパターンが形成された位相シフトマスクであって、前記所定基板から光軸上を第１所定距離離れた第１位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に形成された第１レジストパターンの幅と、前記所定基板から前記光軸上を第２所定距離離れた位置であって前記第１位置から前記光軸と垂直方向に第１所定間隔隔てた第２位置に配置された前記位相シフトマスクを介して前記所定基板上を露光することで当該所定基板上に形成された第２レジストパターンの幅との差に基づいて、前記半透過膜以外を透過する第１光と当該半透過膜を透過する第２光との位相差が評価された位相シフトマスクを準備する工程と、
    半導体基板を準備する工程と、
    前記位相シフトマスクを用いて前記半導体基板の所定面にレジストパターンを形成する工程と
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
    

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