(57)【要約】【課題】所望の回路パターンを転写するためのマスクパターンを有するマスクと、そのマスクの製造方法と、そのマスクを用いた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ＸＹ平面において、Ｘ軸に対して斜めに配置される態様で隣接する２つの矩形の開口パターン１，２を抽出する。次に、抽出された２つの矩形の開口パターン１，２を、一方の矩形の開口パターン１の一辺に対応するパターンエッジ１ａと、他方の矩形の開口パターン２の一辺に対応するパターンエッジ２ａとが、互いに平行に対向するように、それぞれ所定の角度だけ回転させる。次に、所定の角度だけ回転させた２つの矩形の開口パターン１，２のそれぞれに光近接効果補正を行って、２つの矩形の補正開口パターン３，４を形成する。【選択図】図１
2010210679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の感光性材料膜に所定のパターンを写真製版するためのマスクであって、
主表面を有する基板と、
前記基板の主表面に形成され、所定のピッチをもって配置された隣接する２つの矩形のマスク開口パターンを含むマスク材と
を備え、
２つの矩形の前記マスク開口パターンは、前記基板の主表面を、Ｘ軸と前記Ｘ軸に直交するＹ軸とによるＸＹ平面とすると、２つの矩形の前記マスク開口パターンの中心間を結ぶ線分が前記Ｘ軸に対して傾き、一方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジと、他方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジとが、互いに平行に対向するとともに、前記Ｘ軸に対して傾く態様で配置された、マスク。
【請求項２】
前記マスクはハーフトーン位相シフトマスクである、請求項１記載のマスク。
【請求項３】
基板上の感光性材料膜に所定のパターンを写真製版するためのマスクの製造方法であって、
設計パターンとして、Ｘ軸と、前記Ｘ軸に直交するＹ軸とによるＸＹ平面において、前記Ｘ軸に平行なパターンエッジと前記Ｙ軸に平行なパターンエッジを有する矩形の開口パターンのうち、一の矩形の開口パターンの中心と他の矩形の開口パターンの中心を結ぶ線分が前記Ｘ軸に対して傾く態様で隣接する２つの矩形の開口パターンを抽出するステップと、
抽出された２つの矩形の前記開口パターンを、一方の矩形の開口パターンの一辺に対応するパターンエッジと、他方の矩形の開口パターンの一辺に対応するパターンエッジとが、互いに平行に対向する態様で、それぞれ所定の角度だけ回転させるステップと、
所定の角度だけ回転させた２つの矩形の前記開口パターンのそれぞれに、近接効果補正を行うことにより補正開口パターンを形成するステップと、
２つの前記補正開口パターンに基づいて、所定の基板上に形成されたマスク材上に積層した電子線露光用感光性樹脂材料膜に電子線露光を行うことにより、２つの前記補正開口パターンに対応する矩形のマスク開口パターンを形成するステップと
を備えた、マスクの製造方法。
【請求項４】
前記所定の角度だけ回転させるステップと、前記補正開口パターンを形成するステップとの間に、２つの矩形の前記開口パターンの周囲に、感光性材料膜に対して非解像の開口パターンを形成するステップを備えた、請求項３記載のマスクの製造方法。
【請求項５】
前記所定の角度だけ回転させるステップの前に、２つの矩形の前記開口パターンの周囲に、感光性材料膜に対して非解像の開口パターンを形成するステップを備えた、請求項３記載のマスクの製造方法。
【請求項６】
前記所定の角度は、隣接する２つの矩形の前記開口パターンの中心間を結ぶ線分と前記Ｘ軸とのなす角度に基づいて設定された角度である、請求項３〜５のいずれかに記載のマスクの製造方法。
【請求項７】
前記所定の角度は４５°である、請求項３〜６のいずれかに記載のマスクの製造方法。
【請求項８】
半導体基板の所定の領域に、第１導電領域および第２導電領域を形成する工程と、
前記第１導電領域および前記第２導電領域を覆うように、前記半導体基板の主表面上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に感光性材料膜を積層する工程と、
前記感光性材料膜に対し、所定のピッチをもって隣接する２つの矩形のマスク開口パターンが形成されたマスクを用いて露光処理と現像処理を施すことにより、前記感光性材料膜に前記マスク開口パターンに対応する開口部を形成する写真製版工程と、
前記開口部が形成された前記感光性材料膜をマスクとして、前記絶縁膜にエッチングを施すことにより、前記第１導電領域を露出する第１コンタクトホールおよび前記第２導電領域を露出する第２コンタクトホールをそれぞれ形成する工程と、
前記第１コンタクトホール内および前記第２コンタクトホール内のそれぞれに、所定の導電性材料を形成する工程と
を備え、
前記写真製版工程では、前記マスク開口パターンが形成された前記マスクとして、前記マスクの表面を、Ｘ軸と前記Ｘ軸に直交するＹ軸とによるＸＹ平面とすると、２つの矩形の前記マスク開口パターンの中心間を結ぶ線分が前記Ｘ軸に対して傾き、一方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジと、他方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジとが、互いに平行に対向するとともに前記Ｘ軸に対して傾く態様で、２つの矩形の前記マスク開口パターンが配置されたマスクを用いる、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１導電領域を形成する工程は、電界効果トランジスタの１対のソース・ドレイン領域を形成する工程を含み、
前記第２導電領域を形成する工程は、前記電界効果トランジスタのゲート電極を形成する工程を含む、請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクおよびその製造方法ならびに半導体装置の製造方法に関し、特に、コンタクトホール等の開口パターンを形成するためのマスクと、そのようなマスクの製造方法と、開口部を形成する工程を備えた半導体装置の製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、半導体基板上に所定の膜を形成する工程と、その膜にエッチング等の所定の加工を施す工程等とを繰返すことによって、半導体素子や配線が形成される。加工を施す前には、リソグラフィー工程によって、所定の膜の上にレジストパターンが形成される。このため、リソグラフィー工程では、エッチング等の加工によって所望のパターン寸法や形状が得られるように、精度の高いレジストパターンを形成することが重要とされる。
【０００３】
パターンの微細化に伴って、設計パターンの形状および寸法に対し、レジストパターンの形状および寸法のずれが大きくなる傾向がある。このため、マスクを製造する際には、所望のレジストパターン形状と寸法が得られるように、設計レイアウトパターンを補正する処理として、ＯＰＣ（Optical Proximity Correction：光近接効果補正）処理が行なわれている。このＯＰＣ処理では、通常、設計レイアウトパターンのエッジを複数に分割し、分割されたそれぞれのエッジをＸ軸方向またはＹ軸方向に平行移動させる処理が行なわれる。
【０００４】
このようなＯＰＣ処理を行なうため、特に、開口パターンの形状として、Ｘ軸とＹ軸に対して平行なパターンエッジからなる矩形状が一般的に用いられる。ＯＰＣ処理をする場合やバイアス付加処理をする場合には、各辺をＸ軸またはＹ軸に平行に移動させることで、開口パターンの大きさを変化させている。
【０００５】
また、ＯＰＣ処理の他に、設計レイアウトパターンを補正する処理として、インバースリソグラフィ（Inverse Lithography Technology）と称される手法もある（非特許文献１）。ところが、この手法では、最適のマスクパターンは非常に複雑な形状となることからマスク製造がより困難になる問題があった。そのため、より簡便なマスクパターン形状で近似することで実用性を高めている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Linyong Pang, et al.:“Validation of Inverse Lithography Technology (ILT) and Its Adaptive SRAF at Advanced Technology Nodes” Proc. of SPIE., Vol. 6924, 69240T-1 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
素子の微細化に伴って、開口パターンのピッチにも微細化が求められている。たとえば、３２ｎｍノード（node）対応のリソグラフィでは、最小ピッチとして、９０ｎｍ程度のパターンの加工が要求されている。一般に、リソグラフィー工程において、露光装置（レンズ）による解像度Ｒは、λを露光光の波長、ＮＡを開口数、ｋをプロセス依存パラメータとすると、次の式で表される。
【０００８】
Ｒ＝ｋ・（λ／ＮＡ）
ここで、解像度Ｒは、解像度Ｒの値が小さいほど高いとされる。そうすると、解像度Ｒを上げるには、露光光の波長λを短くする、開口数ＮＡの値を大きくする、あるいは、プロセス依存パラメータｋを小さくする必要があるが、プロセス依存パラメータｋには理論的な限界値があることから、露光光の波長λを短くするか、開口数ＮＡの値を大きくする必要がある。
【０００９】
当該技術分野では、従来は露光波長の短波長化と高ＮＡ化による解像度向上が図られてきた。露光光は波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光まで短波長化が進められてきたが、さらに波長の短いＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍ）を用いた露光技術が実用化されるにはまだ時間がかかることから、露光光の波長を短くするという手法を採用せずに、さらに高ＮＡ化する手法により解像度Ｒを上げる改良が進められている。
【００１０】
すなわち、液浸露光装置により開口数ＮＡの値を上げる技術が展開されている。いわゆるドライ露光装置では空気の屈折率が１であることから、開口数ＮＡ＝０．９３程度が高ＮＡ化の限界であると言われているが、液浸露光装置では投影レンズとパターンを転写する基板との間を空気から水（屈折率＝１．４４）に置き換えることで、開口数ＮＡの値を１．３５まで高めることができる。
【００１１】
上記３２ｎｍノード対応のリソグラフィーでは、ＡｒＦ液浸縮小投影露光装置（開口数ＮＡ＝１．３０〜１．３５、縮小比４：１）とＲＥＴ（Resolution Enhancement Technology：解像度向上技術）を適用することが検討されている。
【００１２】
ところで、ラインパターンの場合、最小ピッチのラインとスペースのパターン（Ｌ／Ｓパターン）を転写するためのマスクにおけるパターンの寸法は、ラインとスペースの寸法比が１：１近傍となる条件で大きな写真製版のマージンが得られる傾向がある。一方、コンタクトホールパターンのような開口パターンの場合、たとえば、レジスト寸法が７０ｎｍの開口パターンをハーフトーン位相シフトマスクを用いて転写する場合を想定すると、マスクにおける開口パターンの寸法は、レジストにおける開口寸法よりも大きい値である８０〜９０ｎｍ程度に設定されている。
【００１３】
これは、まず、レジストパターンの転写マージンを確保するためである。そして、マスクの開口パターンとして、開口寸法がある程度以上大きくないと基板上に到達する露光光の絶対光強度が小さくなってしまい、このため、露光時間が長くなってスループットが低下したり、フレア等の影響を受けやすくなることで解像特性が劣化してしまうおそれがある、という問題を回避するためである。
【００１４】
前述のように、微細パターン領域では所望のパターン転写精度を得るためにＯＰＣ処理を行なうが、Ｘ軸とＹ軸にそれぞれ平行なパターンエッジを有する矩形の開口パターンにおいては、そのパターンエッジをＸ軸あるいはＹ軸に平行に移動させることによって、開口寸法を変化させている。まず、ハーフトーン位相シフトマスクの例では、ガラス板の表面に形成されたモリブデンシリサイド等のハーフトーン遮光膜を所望のパターンにエッチングすることによってマスクが製造される。
【００１５】
このとき、互いに隣接するパターンでは、パターンとして加工が可能なように、一方のパターンのエッジと他方のパターンのエッジとを、加工が可能な所定の最小値以上の距離をもって隔てておく必要がある。この値はマスク製造プロセスや近接しているパターンの寸法、形状などにも依存するが、たとえば、２つの図形の辺と辺が近接する場合は、マスク上寸法で３０ｎｍ程度以上の値が用いられることがある。
【００１６】
隣接する開口パターンの配置の態様としては、Ｘ軸あるいはＹ軸に平行に配置される態様の他に、Ｘ軸に対して、たとえば４５°程度斜めに配置（斜め配置）される態様がある。この斜め配置は、たとえば、素子形成領域に形成されるトランジスタのソース・ドレイン領域のコンタクトと、トランジスタのゲート配線のコンタクトとの配置関係によく見られる。
【００１７】
特に、斜めに配置された隣接する開口パターンを互いに近づけようとすれば、一方の開口パターンのコーナーと、他方の開口パターンのコーナーとが最も接近することになる。そうすると、それぞれの開口パターンを拡大させようとしても、この一方のコーナーと他方のコーナーとの間隔が加工しうる最小の間隔になるまでしか、隣接する開口パターン同士を接近あるいは拡大させることができない。その結果、所望のレジストパターンを形成するために必要な寸法の開口パターンまで拡大することができないという問題があった。
【００１８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、所望の回路パターンを転写するためのマスクパターンを有するマスクを提供することであり、他の目的は、そのようなマスクの製造方法を提供することであり、さらに他の目的は、開口部を備えた半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係るマスクは、基板上の感光性材料膜（フォトレジスト等）に所定のパターンを写真製版するためのマスクであって、主表面を有する基板と、マスク材とを備えている。マスク材は、基板の主表面に形成され、所定のピッチをもって配置された隣接する２つの矩形のマスク開口パターンを含んでいる。その２つの矩形のマスク開口パターンは、基板の主表面を、Ｘ軸とこのＸ軸に直交するＹ軸とによるＸＹ平面とすると、２つの矩形のマスク開口パターンの中心間を結ぶ線分がＸ軸に対して傾き、一方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジと、他方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジとが、互いに平行に対向するとともに、Ｘ軸に対して傾く態様で配置されている。
【００２０】
本発明に係るマスクの製造方法は、基板上の感光性材料膜（フォトレジスト等）に所定のパターンを写真製版するためのマスクの製造方法であって、以下のステップを備えている。設計パターンとして、Ｘ軸とこのＸ軸に直交するＹ軸とによるＸＹ平面において、Ｘ軸に平行なパターンエッジとＹ軸に平行なパターンエッジを有する矩形の開口パターンのうち、一の矩形の開口パターンの中心と他の矩形の開口パターンの中心を結ぶ線分がＸ軸に対して傾く態様で隣接する２つの矩形の開口パターンを抽出する。抽出された２つの矩形の開口パターンを、一方の矩形の開口パターンの一辺に対応するパターンエッジと、他方の矩形の開口パターンの一辺に対応するパターンエッジとが、互いに平行に対向する態様で、それぞれ所定の角度だけ回転させる。所定の角度だけ回転させた２つの矩形の開口パターンのそれぞれに、光近接効果補正を行うことにより補正開口パターンを形成する。２つの補正開口パターンに基づいて、所定の基板上に形成されたマスク材上に積層した電子線露光用感光性樹脂材料膜に電子線露光を行うことにより、２つの補正開口パターンに対応する矩形のマスク開口パターンを形成する。
【００２１】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。半導体基板の所定の領域に、第１導電領域および第２導電領域を形成する。第１導電領域および第２導電領域を覆うように、半導体基板の主表面上に絶縁膜を形成する。絶縁膜上に感光性材料膜を積層する。感光性材料膜に対し、所定のピッチをもって隣接する２つの矩形のマスク開口パターンが形成されたマスクを用いて露光処理と現像処理を施すことにより、感光性材料膜にマスク開口パターンに対応する開口部を形成する。開口部が形成された感光性材料膜をマスクとして、絶縁膜にエッチングを施すことにより、第１導電領域を露出する第１コンタクトホールおよび第２導電領域を露出する第２コンタクトホールをそれぞれ形成する。第１コンタクトホール内および第２コンタクトホール内のそれぞれに、所定の導電性材料を形成する。その感光性材料膜に開口部を形成する写真製版工程では、マスク開口パターンが形成されたマスクとして、マスクの表面を、Ｘ軸とこのＸ軸に直交するＹ軸とによるＸＹ平面とすると、２つの矩形のマスク開口パターンの中心間を結ぶ線分がＸ軸に対して傾き、一方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジと、他方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジとが、互いに平行に対向するとともにＸ軸に対して傾く態様で、２つの矩形のマスク開口パターンがマスクに配置されたマスクを用いる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るマスクによれば、隣接する２つの矩形のマスク開口パターンが、基板の主表面を、Ｘ軸とこのＸ軸に直交するＹ軸とによるＸＹ平面とすると、２つの矩形のマスク開口パターンの中心間を結ぶ線分がＸ軸に対して傾き、一方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジと、他方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジとが、互いに平行に対向するとともに、Ｘ軸に対して傾く態様で配置されていることで、マスク上の開口パターンの寸法をより大きくすることができて、十分な光強度が得られるとともに、光学像のコントラストも改善することができて、解像度の向上とプロセスマージンの拡大を図ることができる。
【００２３】
本発明に係るマスクの製造方法によれば、隣接する２つの矩形の開口パターンを、一方の矩形の開口パターンの一辺に対応するパターンエッジと、他方の矩形の開口パターンの一辺に対応するパターンエッジとが、互いに平行に対向する態様で、それぞれ所定の角度だけ回転させて光近接効果補正を行うことにより、補正後の開口パターンの寸法をより大きくすることができ、これにより、所望のレジストパターン寸法が得られるとともに、十分な光強度が得られる。
【００２４】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、隣接する２つの矩形のマスク開口パターンの中心間を結ぶ線分がＸ軸に対して傾き、一方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジと、他方の矩形のマスク開口パターンの一辺に対応するパターンエッジとが、互いに平行に対向するとともにＸ軸に対して傾く態様で、２つの矩形のマスク開口パターンが配置されたマスクを用いることで、十分な光強度が得られるとともに、光学像のコントラストを改善して、解像度の向上とプロセスマージンの拡大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るハーフトーン位相シフトマスクの製造における矩形の開口パターンの一連の処理の概略を示す平面図である。
【図２】同実施の形態において、ハーフトーン位相シフトマスクの製造方法をより詳細に説明するための矩形の開口パターンの処理の一工程を示す平面図である。
【図３】同実施の形態において、図２に示す工程の後に行われる工程を示す平面図である。
【図４】同実施の形態において、図３に示す工程の後に行われる工程を示す平面図である。
【図５】同実施の形態において、図４に示す工程の後に行われる工程を示す斜視図である。
【図６】同実施の形態において、図５に示すＡの部分を拡大した部分拡大平面図である。
【図７】比較例に係るハーフトーン位相シフトマスクの製造における矩形の開口パターンの処理の一工程を示す平面図である。
【図８】同実施の形態において、矩形の開口パターンの処理として、非解像ダミーパターンを形成する場合の一連の処理の概略を示す平面図である。
【図９】同実施の形態において、矩形の開口パターンの処理として、他の非解像ダミーパターンを形成する場合の処理の概略を示す第１の平面図である。
【図１０】同実施の形態において、矩形の開口パターンの処理として、他の非解像ダミーパターンを形成する場合の図９に示す処理の後の処理の概略を示す第２の平面図である。
【図１１】同実施の形態において、変形例に係るハーフトーン位相シフトマスクの製造における矩形の開口パターンの他の一連の処理の概略を示す平面図である。
【図１２】同実施の形態において、図１１に示す処理の一例を示す平面図である。
【図１３】同実施の形態において、図１１に示す処理の他の例を示す平面図である。
【図１４】同実施の形態において、図１に示す矩形の開口パターンの他の処理の一例を示す平面図である。
【図１５】同実施の形態において、ハーフトーン位相シフトマスクによる基板上の投影光学像のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】同実施の形態において、ハーフトーン位相シフトマスクによる基板上の投影光学像コントラストのシミュレーション結果を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す、図２３に示す断面線ＸＶ−ＸＶに対応する断面図である。
【図１８】同実施の形態において、図１７に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図１９】同実施の形態において、図１８に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図２０】同実施の形態において、図１９に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図２１】同実施の形態において、図２０に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面図である。
【図２２】同実施の形態において、図２１に示す工程の後に行われる液浸露光装置による露光処理を示す一部断面を含む側面図である。
【図２３】同実施の形態において、図２２に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面斜視図である。
【図２４】同実施の形態において、図２３に示す工程の後に行なわれる工程を示す断面斜視図である。
【図２５】同実施の形態において、回路パターンレイアウトの模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
実施の形態１
ここでは、ハーフトーン位相シフトマスクとその製造方法について説明する。まず、製造工程について説明する。
【００２７】
まず、図１の上段に示すように、設計パターンとして、Ｘ軸とこのＸ軸に直交するＹ軸とによるＸＹ平面において、Ｘ軸に平行なパターンエッジとＹ軸に平行なパターンエッジを有する矩形の開口パターンのうち、Ｘ軸に対して斜めに配置される態様で隣接する２つの矩形の開口パターン１，２を抽出する（ステップ１）。なお、斜めに配置されるとは、２つの矩形の開口パターンの中心間を結ぶ線分がＸ軸に対して傾いて配置されていることをいう。
【００２８】
次に、図１の中段に示すように、抽出された２つの矩形の開口パターン１，２を、一方の矩形の開口パターン１の一辺に対応するパターンエッジ１ａと、他方の矩形の開口パターン２の一辺に対応するパターンエッジ２ａとが、互いに平行に対向するように、それぞれ所定の角度だけ回転させる（ステップ２）。
【００２９】
次に、図１の下段に示すように、所定の角度だけ回転させた２つの矩形の開口パターン１，２のそれぞれに光近接効果補正を行う。こうして、光近接効果補正された２つの矩形の補正開口パターン３，４が作成される（ステップ３）。その後、この矩形の補正開口パターン３，４のデータに基づいて作成したマスクパターンデータを用いてマスクを製造することで、開口パターンを含むハーフトーン位相シフトマスク（図示せず）が形成される（ステップ４）。
【００３０】
次に、この一連の工程について、寸法の一例を示しながらさらに詳しく説明する。ステップ１において抽出された２つの矩形の開口パターン１，２を図２に示す。２つの矩形の開口パターン１，２のそれぞれの一辺の長さＬを４５ｎｍとする。また、矩形の開口パターン１の中心Ｏ1と矩形の開口パターン２の中心Ｏ2との間の、Ｘ軸方向の距離Ｌ１を９０ｎｍとし、Ｙ軸方向の距離Ｌ２を１００ｎｍとする。
【００３１】
次に、ステップ２においてそれぞれ所定の角度だけ回転させることによって得られた２つの矩形の開口パターン１，２を図３に示す。矩形の開口パターン１の中心Ｏ1と矩形の開口パターン２の中心Ｏ2とを結ぶ線分とＸ軸とのなす角度θ1は約４８°となる。したがって、矩形の開口パターン１のパターンエッジ１ａと、矩形の開口パターン２のパターンエッジ２ａとを最も間隔を離して、かつ、互いに平行に対向させるには、図２に示される状態から２つの矩形の開口パターンを約４８°回転させればよい。
【００３２】
次に、ステップ３において光近接効果補正された２つの矩形の補正開口パターン３，４を図４に示す。ここで、矩形の開口パターン１の中心Ｏ1と矩形の開口パターン２の中心Ｏ2とを結ぶ線分Ｏ1Ｏ2の長さＬ３は１３４．５ｎｍとなる。そして、マスクとして加工可能な最小寸法Ｓ（Ｐ1Ｐ2）を３０ｎｍとすると、一辺の長さＬが４５ｎｍの矩形の開口パターン１，２については、これを一辺の長さＣＬが１０４．５ｎｍの矩形の補正開口パターン３，４まで拡大することができることになる。
【００３３】
次に、ステップ４において、矩形の補正開口パターン３，４のデータに基づいて作成されたハーフトーン位相シフトマスクを図５および図６に示す。図５に示すように、ハーフトーン位相シフトマスク１０では、ガラス基板１１の表面にハーフトーン位相シフト膜として、モリブデンシリサイド膜１２が形成されている。図６に示すように、そのモリブデンシリサイド膜１２上に積層した電子線露光用レジスト膜に対して、矩形の補正開口パターン３，４のデータに基づいて電子描画を行う。
【００３４】
次に、所定の現像処理により形成したレジストパターンをマスクとしてモリブデンシリサイド膜１２に加工を施すことにより、矩形の補正開口パターン３に対応する矩形の開口パターン１３と、矩形の補正開口パターン４に対応する矩形の開口パターン１４とがそれぞれ形成されて、ガラス基板１１の表面が露出する。こうして、矩形の開口パターン１３，１４を含む所定のパターンが形成されたハーフトーン位相シフトマスク１０が製造される。
【００３５】
上述したマスクでは、隣接する２つの矩形の開口パターン１，２を、それぞれ所定の角度だけ回転させた状態で光近接効果補正を行うことで、回転させないで光近接効果補正を行う場合に比べて、開口パターンの寸法をより大きくすることができる。
【００３６】
図７に示すように、Ｘ軸に対して斜めに配置される態様で隣接する矩形の開口パターン１と矩形の開口パターン２とをそれぞれ回転させないで拡大（光近接効果補正）しようとすると、開口パターン１のコーナーＣ１と開口パターン２のコーナーＣ２とが接近することになる。このため、開口パターン１と開口パターン２とは、コーナーＣ１とコーナーＣ２との間隔が、マスクとして加工可能な最小寸法Ｓとなるまで拡大することができる。
【００３７】
ここで、三角形Ｃ０Ｃ１Ｃ２に注目し、最小寸法Ｓを３０ｎｍとすると、三角形Ｃ０Ｃ１Ｃ２の３辺の長さ関係から、一辺の長さＬが４５ｎｍの矩形の開口パターン１０１，１０２については、これを一辺の長さＣＬが７４．４ｎｍの矩形の補正開口パターン１０３，１０４まで拡大することができることになる。
【００３８】
そうすると、一辺の長さＬがそれぞれ４５ｎｍの隣接する２つの矩形の開口パターン１，２について、開口パターンを回転させないで光近接効果補正を行う場合には、一辺の長さＣＬが７４．４ｎｍの矩形の補正開口パターン１０３，１０４（ケースＡ）までしか拡大することができないのに対して、それぞれ所定の角度だけ回転させた状態で光近接効果補正を行う場合には、一辺の長さＣＬが１０４．５ｎｍの矩形の補正開口パターン３，４（ケースＢ）まで拡大することができる。すなわち、光近接補正によるマスクパターンの補正可能範囲を拡大することができる。
【００３９】
これにより、ケースＢに基づくハーフトーン位相シフトマスクを用いて写真製版を行う場合には、ケースＡに基づくハーフトーン位相シフトマスクを用いて写真製版を行う場合に対して、より十分な光強度が得られて、２つの隣接する開口パターンをフォトレジストに良好に解像させることができる。また、光近接効果補正を行う際に、開口パターンを拡大させる範囲が広がって、データ処理の自由度も高めることができる。
【００４０】
ところで、実際のマスクパターンでは、開口パターンが相対的に密集している領域とそうでない領域とが存在する。このため、開口パターンの粗密の程度によってマスクを透過する光強度に差が生じる。露光条件にも依存するが、たとえば、露光条件を密集したパターンが解像される条件に設定すると、開口パターンが密集していない領域では、投影光学像プロファイルが劣化して開口パターンが転写されにくくなることがある。
【００４１】
そこで、開口パターンが密集していない領域の投影光学像質を向上するために、解像されるべき本来の開口パターンの周辺に、フォトレジストに対して非解像の微細な開口パターンを設ける手法がある。この微細な開口パターンは、非解像ダミーパターン、あるいは、ＳＲＡＦ（Sub-Resolution Assist Feature）などと称されている。
【００４２】
上述した一連のマスクの製造において、この非解像ダミーパターンは、一例では、矩形の開口パターンを回転させた後、光近接効果補正を行う前に形成（配置）される。その製造工程についてもう少し詳しく説明する。図１について説明したように、まず、図８の上段に示すように、設計パターンとして、Ｘ軸とＹ軸とによるＸＹ平面において、Ｘ軸に平行なパターンエッジとＹ軸に平行なパターンエッジを有する矩形の開口パターンのうち、Ｘ軸に対して斜めに配置される態様で隣接する２つの矩形の開口パターン１，２を抽出する（ステップ１）。
【００４３】
次に、図８の中段に示すように、抽出された２つの矩形の開口パターン１，２を、一方の矩形の開口パターン１の一辺に対応するパターンエッジ１ａと、他方の矩形の開口パターン２の一辺に対応するパターンエッジ２ａとが、互いに平行に対向するように、それぞれ所定の角度だけ回転させる（ステップ２）。そして、回転させた開口パターン１，２の周囲に、開口パターン１，２の各パターンエッジと対向するように非解像ダミーパターン６を形成（配置）する（ステップ３）。
【００４４】
次に、図８の下段に示すように、所定の角度だけ回転させた２つの矩形の開口パターン１，２のそれぞれに光近接効果補正を行う。こうして、光近接効果補正された２つの矩形の補正開口パターン３，４が作成される（ステップ４）。その後、この矩形の補正開口パターン３，４のデータに基づいて、モリブデンシリサイド膜上に積層した電子線露光用レジスト膜に電子描画を行う。その後、所定の現像処理により形成したレジストパターンをマスクとしてモリブデンシリサイド膜に加工を施すことにより、開口パターンを含むハーフトーン位相シフトマスク（図示せず）が形成される（ステップ５）。
【００４５】
上述したハーフトーン位相シフトマスクでは、非解像ダミーパターン６が配置されることで、開口パターンが密集していない領域でも、開口パターンが密集している領域と同様の光強度が得られて、開口パターンを確実にフォトレジストに転写することができる。
【００４６】
また、他の例としては、上述した一連のマスクの製造において、非解像ダミーパターンを矩形の開口パターンを回転させる前に配置してもよい。この場合の製造工程についてもう少し詳しく説明する。
【００４７】
まず、図９の上段に示すように、設計パターンとして、Ｘ軸とＹ軸とによるＸＹ平面において、Ｘ軸に平行なパターンエッジとＹ軸に平行なパターンエッジを有する矩形の開口パターンのうち、Ｘ軸に対して斜めに配置される態様で隣接する２つの矩形の開口パターン１，２を抽出する（ステップ１）。次に、図９の下段に示すように、開口パターン１，２の周囲に、開口パターン１，２の各パターンエッジと対向するように非解像ダミーパターン６を仮に配置する（ステップ２）。
【００４８】
次に、図１０の上段に示すように、抽出された２つの矩形の開口パターン１，２を、一方の矩形の開口パターン１の一辺に対応するパターンエッジ１ａと、他方の矩形の開口パターン２の一辺に対応するパターンエッジ２ａとが、互いに平行に対向するように、それぞれ所定の角度だけ回転させる。併せて、開口パターン１，２と非解像ダミーパターン６とが干渉したり重なり合わないように、図形演算処理により非解像ダミーパターン６６を配置し直す（ステップ３）。
【００４９】
次に、図１０の下段に示すように、所定の角度だけ回転させた２つの矩形の開口パターン１，２のそれぞれに光近接効果補正を行う。こうして、光近接効果補正された２つの矩形の補正開口パターン３，４が作成される（ステップ４）。その後、この矩形の補正開口パターン３，４のデータに基づいて、モリブデンシリサイド膜上に積層した電子線露光用レジスト膜に電子描画を行う。その後、所定の現像処理により形成したレジストパターンをマスクとしてモリブデンシリサイド膜に加工を施すことにより、開口パターンを含むハーフトーン位相シフトマスク（図示せず）が形成される（ステップ５）。
【００５０】
上述したハーフトーン位相シフトマスクでは、非解像ダミーパターン６，６６が配置されることで、開口パターンが密集していない領域でも、開口パターンが密集している領域と同様の光強度が得られて、開口パターンを確実にフォトレジストに転写することができる。
【００５１】
変形例
上述したマスクの製造工程では、２つの矩形の開口パターン１，２を、開口パターン１のパターンエッジ１ａと、開口パターン２のパターンエッジ２ａとが互いに平行に対向するように、それぞれ所定の角度だけ回転させる場合を例に挙げて説明したが、２つの矩形の開口パターンをあらかじめ設定された角度だけ回転させるようにしてもよい。
【００５２】
この場合、図１１の上段に示すように、Ｘ軸に対して斜めに配置される態様で隣接する２つの矩形の開口パターン１，２を抽出した後に、図１１の中段に示すように、２つの矩形の開口パターン１，２のそれぞれを、あらかじめ決められた角度だけ回転させる。その後、図１１の下段に示すように、回転させた２つの矩形の開口パターン１，２のそれぞれに光近接効果補正を行うことになる。
【００５３】
あらかじめ設定する回転角度は、２つの矩形の開口パターンの中心を結ぶ線分とＸ軸とのなす角度に基づいて決定されることが望ましい。図１２に示すように、たとえば、開口パターン１，２の中心を結ぶ線分とＸ軸とのなす角度（傾斜角度）をαすると、開口パターン１，２を回転させる角度を角度αに設定してもよい。また、図１３に示すように、傾斜角度がαであっても、パターン全体の傾斜角度の分布を考慮して、たとえば４５°に設定するようにしてもよい。これは、これまで一般的にマスクパターン図形として、０°、９０°のパターンエッジ以外に許容される斜めパターンエッジの角度として、４５°、１３５°のみが許容されてきたことを考慮したものである。
【００５４】
上述した図１に示す製造工程では、回転角度を、開口パターン１，２の中心を結ぶ線分とＸ軸とのなす角度θ1（＝４８°）としたが、この角度を、たとえば４５°に設定してもよい。この場合には、図１４に示すように、Ｏ2Ｐ5間の長さＬ４は１３４．４ｎｍとなり、そして、マスクとして加工可能な最小寸法Ｓ（Ｐ3Ｐ4）を３０ｎｍとすると、一辺の長さＬが４５ｎｍの矩形の開口パターン１，２については、これを一辺の長さＣＬが１０４．４ｎｍの矩形の補正開口パターン３，４まで拡大することができることになる。
【００５５】
このように、開口パターン１，２をあらかじめ決められた角度分だけ回転させるようにしても、開口パターン１のパターンエッジ１ａと、開口パターン２のパターンエッジ２ａとは互いに平行に対向することになり、光近接効果補正を行う際に、開口パターンを回転させない場合と比べて、矩形の開口パターン１，２の寸法をより大きく設定することができる。また、あらかじめ、回転角度を決定しておくことで、パターンのデータの扱いも容易になり、データの処理時間の短縮化も図ることができる。
【００５６】
シミュレーションによる評価
発明者は、上述した開口パターンを含むマスクパターンによって、半導体基板に結像される光学像をシミュレーションにより評価した。その結果を図１５に示す。まず、マスクパターンとして、３つのマスクパターン（ａ）〜（ｃ）を評価の対象とした。なお、同図では、説明を簡便にするために主マスクパターンのみを図示し、マスク上で主マスクパターンの周辺に配置した非解像ダミーパターンは図示されていない。マスクパターン（ａ）は、Ｘ軸に平行なパターンエッジとＹ軸に平行なパターンエッジを有する矩形の開口パターンであって、Ｘ軸に対して斜めに配置される態様で隣接する２つの矩形の開口パターンを有するマスクパターンとした。
【００５７】
マスクパターン（ｂ）は、２つの開口パターン間の距離をマスクパターン（ａ）の２つの開口パターン間の距離と同じ距離とし、２つの矩形の開口パターンを、一方の矩形の開口パターンのパターンエッジと、他方の矩形の開口パターンのパターンエッジとが、互いに平行に対向するように、それぞれ所定の角度だけ回転させた開口パターンを有するマスクパターンとした。
【００５８】
マスクパターン（ｃ）は、マスクパターン（ｂ）の２つの矩形の開口パターンのパターンエッジのうち、開口パターンの中心間を結ぶ線分と直交する方向のパターンエッジをより長くした開口パターンを有するマスクパターンとした。なお、マスクパターンの大きさは、半導体基板上の光学像をある強度の位置でスライスしたときのＸ方向の寸法が、同じ寸法になるように調整した。
【００５９】
フォーカスレベルが０ｎｍ（インフォーカス）の状態では、開口パターンの中央付近の光強度の最大値は、マスクパターン（ａ）よりもマスクパターン（ｂ）が高く、そして、マスクパターン（ｃ）の光強度が最も高く、２つの矩形の開口パターン間の距離が同じであっても、矩形の開口パターンを所定の角度だけ回転させてパターンエッジ（辺）同士を対向させた開口パターンの方が、より強い光強度が得られることがわかった。
【００６０】
また、フォーカスがずれた状態では、マスクパターン（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの場合で、光強度の最大値に差が認められ、一方の開口パターンと他方の開口パターンとの間の領域の光強度は、マスクパターン（ａ）よりもマスクパターン（ｂ）が低く、そして、マスクパターン（ｃ）の光強度が最も低くなることがわかった。
【００６１】
次に、このフォーカスレベルに基づいて計算した光学像のコントラストのグラフを図１６に示す。図１６に示すように、インフォーカスの状態では、光学像のコントラストは、マスクパターン（ａ）よりもマスクパターン（ｂ）が高く、そして、マスクパターン（ｃ）が最も高いことがわかる。このことから、矩形の開口パターンを所定の角度だけ回転させてパターンエッジ（辺）同士を対向させた開口パターンの方が、より高い解像度が得られることがわかった。
【００６２】
また、コントラストの値が０．４以上で開口パターンを解像することができると仮定すると、マスクパターン（ａ）では、インフォーカスの状態でも開口パターンを解像することできないのに対して、マスクパターン（ｂ）、（ｃ）では、開口パターンを解像することができることがわかる。
【００６３】
このように、矩形の開口パターンを所定の角度だけ回転させてパターンエッジ（辺）同士を対向させることで、開口パターンの寸法をより大きくすることができるとともに、光学像のコントラストも改善することができて、解像度の向上とプロセスマージンの拡大を図ることができる。
【００６４】
実施の形態２
ここでは、前述したハーフトーン位相シフトマスクを用いた半導体装置の製造方法の一例として、ＭＯＳトランジスタを備えた半導体装置の製造方法について説明する。まず、図１７に示すように、主表面を有する半導体基板２１が用意され、次に、図１８に示すように、その半導体基板２１の所定の領域にトレンチ分離絶縁膜２２を形成することにより、素子形成領域２３が形成される。
【００６５】
次に、図１９に示すように、素子形成領域に位置する半導体基板２１の領域上にゲート絶縁膜２４を介在させてゲート電極２５が形成される。その後、所定の領域に、所定の導電型の不純物イオンを注入することにより、１対のソース・ドレイン領域２６ａ，２６ｂが形成される。こうして、ゲート電極２５および１対のソース・ドレイン領域２６ａ，２６ｂを含むＭＯＳトランジスタＴが形成される。次に、図２０に示すように、ＭＯＳトランジスタＴを覆うように、半導体基板２１上にシリコン酸化膜２８が形成される。
【００６６】
次に、図２１に示すように、シリコン酸化膜２８上に多層レジスト膜構造２９が積層される。次に、多層レジスト膜構造２９のうち、上層レジスト膜に所定のパターンを写真製版するための露光処理が施される。このとき、図２２に示すように、前述した開口パターンを含むハーフトーン位相シフトマスク１０と、液浸露光装置５０が適用される。液浸露光装置５０では、供給部５２から液浸水として純水５１がフォトレジスト２９とレンズとの間に供給される。その後、純水５１は回収部５３に排水として回収される。フォトレジスト２９とレンズとの間に純水５１が供給された状態で、所定の露光条件（たとえば露光波長１９３ｎｍ、ＮＡ＝１．３、４眼照明：σ中心＝０．８５、σ半径＝０．１）のもとで、上層レジスト膜に露光処理が施される。
【００６７】
こうして、露光処理が施された上層レジスト膜を現像し、さらに多層レジスト膜構造の下層膜までドライエッチング法によって転写することで、図２３に示すように、多層レジスト膜構造２９には開口２９ａ，２９ｂが形成される。なお、ハーフトーン位相シフトマスクにおける開口パターンの形状は矩形であっても、多層レジスト膜構造２９に形成される開口の形状は略円形となった。
【００６８】
次に、開口２９ａ，２９ｂが形成された多層レジスト膜構造２９をマスクとして、シリコン酸化膜２８に異方性ドライエッチングを施すことにより、ソース・ドレイン領域２６ｂの表面を露出する開口部２８ａと、ゲート配線３３の表面を露出する開口部２８ｂがそれぞれ形成される（図２４参照）。その後、図２４に示すように、多層レジスト膜構造２９が除去される。
【００６９】
次に、開口部２８ａ，２８ｂに所定の導電性材料からなるコンタクトプラグ３２，３１（図２５参照）が形成される。また、コンタクトプラグ３１はゲート配線３３と電気的に接続され、コンタクトプラグ３２はソース・ドレイン領域２６ｂと電気的に接続される。こうして、ＭＯＳトランジスタを備えた半導体装置の主要部分が形成される。
【００７０】
上述した半導体装置の製造方法では、ＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域と導通を図るためのコンタクトホールと、ゲート配線と導通を図るためのコンタクトホールとの配置関係のように、Ｘ軸に対して斜めに配置される開口パターンを有するハーフトーン位相シフトマスクとして、前述したハーフトーン位相シフトマスクを適用することで、開口パターンの寸法をより大きくすることができる。
【００７１】
これにより、所望のレジストパターン寸法を得ることができるとともに、光学像のコントラストも改善することができて、解像度の向上とプロセスマージンの拡大を図ることができる。また、隣接する２つの矩形の開口パターンをより接近させることができて、配線間のピッチや、トランジスタのピッチも狭めることができ、半導体装置の小型化にも寄与することができる。
【００７２】
なお、上述した半導体装置の製造方法では、斜め配置の開口パターンを有する半導体装置として、ＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域と導通を図るためのコンタクトホールと、ゲート配線と導通を図るためのコンタクトホールとの配置関係を例に挙げて説明したが、このハーフトーン位相シフトマスクは、この開口パターンの配置に限られるものではなく、隣接する２つの開口パターンがＸ軸に対して斜めに配置された開口パターンに対して広く適用することが可能である。
【００７３】
また、上述した各実施の形態では、特記した場合を除いて、マスク上の寸法は縮小比に応じてた寸法となっており、たとえば、マスク寸法が８０ｎｍの場合には、１／４縮小投影露光装置用のマスクにおける実際の寸法は３２０ｎｍとなるが、この明細書ではデザイン寸法に統一して表記されている。
【００７４】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１  開口パターン、２  開口パターン、３  補正開口パターン、４  補正開口パターン、６  非解像ダミーパターン、１０  ハーフトーン位相シフトマスク、１１  ガラス基板、１２  モリブデンシリサイド膜、１３  開口パターン、１４  開口パターン、２１  半導体基板、２２  トレンチ分離絶縁膜、２３  素子形成領域、２４  ゲート絶縁膜、２５  ゲート電極、２６ａ，２６ｂ  ソース・ドレイン領域、Ｔ  ＭＯＳＦＥＴ、２８  シリコン酸化膜、２８ａ，２８ｂ  コンタクトホール、２９  多層レジスト膜構造、２９ａ，２９ｂ  開口パターン、３１  コンタクト、３２  コンタクト、３３  配線、５０  液浸露光装置、５１  純水、５２  供給部、５３  回収部、６６  非解像ダミーパターン。
【図１】
2010210679.tif 000003
【図２】
2010210679.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010210679.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010210679.tif 000009
【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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