(57)【要約】【課題】歩留まりを向上させた露光方法、及びその露光方法により形成される半導体装置を提供する。【解決手段】露光方法は、ハーフトーンマスク３０を介して基板を４重極照明で露光することにより、基板に平行な第１方向及び第１方向に直交する第２方向にマトリクス状に配置された複数の柱状部を形成する露光工程を備える。ハーフトーンマスク３０は、第１方向に延び且つ第２方向に所定ピッチで配置された第１パターン３１と、第２方向に延び且つ第１方向に所定ピッチで配置され、第１パターン３１に交差する交差部３３をもつように形成された第２パターン３２とを備える。【選択図】図６
2010074026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハーフトーンマスクを介して基板を４重極照明で露光することにより、第１方向及び当該第１方向に直交する第２方向にマトリクス状に配置された複数の柱状部を形成する露光工程を備え、
前記ハーフトーンマスクは、
前記第１方向に延び且つ前記第２方向に所定ピッチで配置された第１パターンと、
前記第２方向に延び且つ前記第１方向に所定ピッチで配置され、前記第１パターンに交差する交差部をもつように形成された第２パターンと
を備え、
前記ハーフトーンマスク上のパターンのピッチ及び幅は、
当該ハーフトーンマスクにて回折された０次回折光強度及び１次回折光強度が略一致するように構成され、且つ０次回折光の位相に対して１次回折光の位相が反転するように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項２】
前記ハーフトーンマスク上のパターンのピッチを「Ｐ」とし、前記ハーフトーンマスク上のパターンの幅を「ｗｓ」とし、前記ハーフトーンマスクの複素透過率を「ｔ」とし、「Ｘｓ＝ｗｓ／Ｐ」とした場合、以下に示す（数式１）の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【数１】
2010074026.tif 000024
【請求項３】
前記ハーフトーンマスクは、
前記交差部の近傍に設けられた開口部
を備えることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項４】
前記ハーフトーンマスクは、
複数の前記柱状部を露光可能に形成された第１領域と、
前記第１領域を取り囲むように形成され且つ前記第１領域と異なるパターンをもって形成された第２領域と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の露光方法。
【請求項５】
基板に対して垂直方向に延び、且つ所定領域にてマトリクス状に等ピッチで配置された複数の柱状部を備え、
前記所定領域の端部に形成された前記柱状部の径の平均値をμ１、バラツキをα１とし、
前記所定領域の端部以外に形成された前記柱状部の径の平均値をμ２、バラツキをα２とした場合、以下に示す（数式２）、（数式３）の関係を満たす
ことを特徴とする半導体装置。
【数２】
2010074026.tif 000025
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体リソグラフィ工程に用いられる露光方法、及びその露光方法により形成される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの微細化に伴い、半導体回路上の最小線幅は、現在主に製造に用いられる露光装置の光源波長の１／２以下の長さを必要とされている。
【０００３】
また、メモリセルの微細化を図る技術として、可変抵抗素子をメモリセルに使用した抵抗変化型メモリが提案されている。可変抵抗素子としては、カルコゲナイド化合物の結晶／アモルファス化の状態変化によって抵抗値を変化させる相変化メモリ素子、トンネル磁気抵抗効果による抵抗変化を用いるＭＲＡＭ素子、導電性ポリマーで抵抗素子が形成されるポリマー強誘電性ＲＡＭ（ＰＦＲＡＭ）のメモリ素子、電気パルス印加によって抵抗変化を起こすＲｅＲＡＭ素子等が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
この抵抗変化型メモリはトランジスタに変えてショットキーダイオードと抵抗変化素子の直列回路によりメモリセルを構成することができるので、積層が容易で３次元構造化することにより更なる高集積化が図れるという利点がある（特許文献２参照）。
【０００５】
上記抵抗変化型メモリは、ビット線とワード線をつなぐメモリセルとして機能する柱状部を有する。この柱状部の形成における歩留まりの向上が求められている。
【特許文献１】特開２００６−３４４３４９号公報、段落００２１
【特許文献２】特開２００５−５２２０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、歩留まりを向上させた露光方法、及びその露光方法により形成される半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る露光方法は、ハーフトーンマスクを介して基板を４重極照明で露光することにより、第１方向及び当該第１方向に直交する第２方向にマトリクス状に配置された複数の柱状部を形成する露光工程を備え、前記ハーフトーンマスクは、前記第１方向に延び且つ前記第２方向に所定ピッチで配置された第１パターンと、前記第２方向に延び且つ前記第１方向に所定ピッチで配置され、前記第１パターンに交差する交差部をもつように形成された第２パターンとを備え、前記ハーフトーンマスク上のパターンのピッチ及び幅は、当該ハーフトーンマスクにて回折された０次回折光強度及び１次回折光強度が略一致するように構成され、且つ０次回折光の位相に対して１次回折光の位相が反転するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る半導体装置は、基板に対して垂直方向に延び、且つ所定領域にてマトリクス状に等ピッチで配置された複数の柱状部を備え、前記所定領域の端部に形成された前記柱状部の径の平均値をμ１、バラツキをα１とし、前記所定領域の端部以外に形成された前記柱状部の径の平均値をμ２、バラツキをα２とした場合、以下に示す（数式２）、（数式３）の関係を満たすことを特徴とする。
【０００９】
【数１】
2010074026.tif 000003
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、歩留まりを向上させた露光方法、及びその露光方法により形成される半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
（第１実施形態に係る半導体装置）
先ず、図１、図２Ａ、図２Ｂを参照して、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成について説明する。図１は、半導体装置（メモリセルアレイ１０）の斜視図であり、図２Ａは、図１の上面図である。図２Ｂは、図２Ａの一部を省略した拡大図である。
【００１３】
メモリセルアレイ１０は、図１及び図２Ａに示すように、複数本のワード線ＷＬ０ｉ（図１に示す場合、ｉ＝０〜２）、及び複数本のビット線ＢＬｉ（図１に示す場合、ｉ＝０〜２）を有する。なお、図１においては、一例として「ｉ＝０〜２」としたが、「ｉ」は、３以上であってもよい。
【００１４】
複数本のワード線ＷＬｉは、各々平行に配列されている。複数本のビット線ＢＬｉは、複数本のワード線ＷＬｉと交差して、各々平行に配列されている。これらの各交差部に両配線に挟まれるようにメモリセルＭＣ（柱状部）が配置されている。ワード線ＷＬｉ及びビット線ＢＬｉは、熱に強く、且つ抵抗値の低い材料が望ましく、例えばW，WSi，NiSi，CoSi等を用いることができる。メモリセルＭＣは、可変抵抗素子と非オーミック素子の直列接続回路からなる。
【００１５】
複数のメモリセルＭＣ（柱状部）は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、所定領域Ａｒにてマトリクス状に等ピッチＰで配置されている。メモリセルＭＣ（柱状部）は、後述する第１実施形態に係る露光方法を用いて形成されたものである。
【００１６】
ここで、図２Ｂに示すように、所定領域Ａｒの端部Ａｒ１に形成されたメモリセルＭＣの径の平均値をμ１、バラツキをα１とする。また、所定領域Ａｒの端部以外Ａｒ２に形成されたメモリセルＭＣの径の平均値をμ２、バラツキをα２とする。この場合、平均値μ１、μ２、及びバラツキα１、α２は、以下に示す（式１）、（式２）の関係を満たす。例えば、複数のメモリセルＭＣ（柱状部）の径のバラツキは、±１０％とされている。
【００１７】
【数２】
2010074026.tif 000004
【００１８】
続いて、図３を参照して、半導体装置の断面構造を説明する。図３は、第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。図３に示すように、ウェル４２が形成されたシリコン基板４１上には周辺回路を構成するトランジスタの不純物拡散層４３及びゲート電極４４が形成されている。その上に第１層間絶縁膜４５が堆積されている。この第１層間絶縁膜４５には、シリコン基板４１の表面に達するビア４６が適宜形成されている。第１層間絶縁膜４５の上には、ワード線ＷＬｉを構成する第１メタル４７が、例えばタングステン（Ｗ）等の低抵抗金属で形成されている。この第１メタル４７の上層に、バリアメタル４８が形成されている。これらのバリアメタルは、Ｔｉ及びＴｉＮの両方又は一方により形成することができる。バリアメタル４８の上方には、ダイオード等の非オーミック素子４９が形成されている。
【００１９】
この非オーミック素子４９の上には、第１電極５０、可変抵抗素子５１及び第２電極５２がこの順に形成されている。これにより、バリアメタル４８から第２電極５２までがメモリセルＭＣとして構成されている。隣接するメモリセルＭＣとメモリセルＭＣとの間は第２層間絶縁膜及び第３層間絶縁膜５５で埋められている（但し、第２層間絶縁膜は、図３では図示していない）。更に、メモリセルアレイの各メモリセルＭＣの上にワード線ＷＬｉと直交する方向に延びるビット線ＢＬｉを構成する第２メタル５６が形成されている。以上のように可変抵抗メモリである不揮発性メモリが形成されている。なお、多層構造を実現するためには、バリアメタル４８から上部電極５２までの積層とメモリセルＭＣ間の第２，第３層間絶縁膜５５の形成を、必要な層数分だけ繰り返せば良い。
【００２０】
（第１実施形態に係る露光方法）
次に、第１実施形態に係る露光方法について説明する。第１実施形態に係る露光方法は、メモリセルＭＣ（柱状部）の形成時に用いられる。はじめに、図４及び図５を参照して、第１実施形態に係る露光方法に用いられる露光装置２０について説明する。図４は、第１実施形態に係る露光方法に用いられる露光装置２０を示す概略図である。図５は、４重極照明の一例を示す図である。
【００２１】
図４に示すように、露光装置２０は、主として、光源光学系２２と、照明光学系２３と、フォトマスクステージ２４と、投影光学系２５と、ウェーハステージ２６を備えている。
【００２２】
光源光学系２２は、光源を有する。光源光学系２２は、照明光学系２３の２次光源面２３ａに４重極照明を形成するように構成されている。図５の符号Ａ１〜Ａ３の照射領域Ｐに示すように、４重極照明は、２次光源面２３ａの４つの位置から光を照明するものである。
【００２３】
照明光学系２３を透過した照明光は、フォトマスクステージ２４、及び投影光学系２５を介して、ウェーハステージ２６に達する。
【００２４】
フォトマスクステージ２４は、ウェーハ（基板）Ｗの露光に用いるハーフトーンマスク３０を載置可能に構成されている。
【００２５】
ウェーハステージ２６は、ウェーハＷを載置可能に構成されている。ウェーハＷ上には、露光により、前述した柱状部（メモリセルＭＣ）が形成される。
【００２６】
次に、図６及び図７を参照して、ハーフトーンマスク３０の構成について説明する。図６は、露光方法に用いるハーフトーンマスク３０を示す上面図であり、図７は、図６の拡大図である。
【００２７】
ハーフトーンマスク３０は、図６に示すように、第１パターン３１、及び第２パターン３２を有する。第１パターン３１は、第１方向に延び且つ第２方向に所定ピッチで配置されている。第２パターン３２は、第２方向に延び且つ前記第１方向に所定ピッチで配置され、第１パターン３１に交差する交差部３３をもつように形成されている。なお、第２方向は、第１方向に直交する方向である。
【００２８】
ハーフトーンマスク３０において、第１、第２パターン３１、３２は、ピッチＰ、間隔ｗｓをもって形成されている。ハーフトーンマスク３０は、そのハーフトーンマスク３０にて回折された０次回折光強度及び１次回折光強度が略一致するように構成され、且つ０次回折光の位相に対して１次回折光の位相が反転するように構成されている。ハーフトーンマスク３０は、後述する（式９）の関係を満たすように構成されている。
【００２９】
ハーフトーンマスク３０は、透過率６％〜１８％となるように構成されている。例えば、透過率６％の場合の複素透過率ｔは、以下の（式３）にて計算することができる。なお、以下では、ｘ％の透過率のハーフトーンマスク３０を「ｘ％ＨＴ」のように称する。
【００３０】
【数３】
2010074026.tif 000005
【００３１】
次に、コントラストが最大となる回折光を生じさせるハーフトーンマスク３０の条件について説明する。第１実施形態に係る露光方法に用いられるハーフトーンマスク３０の複素透過率分布ｍ（ｘ、ｙ）は、以下に示す（式４）にて表される。また、フーリエ変換した複素透過率分布ｍ＾（ｆ、ｇ）は、以下に示す（式５）にて表される。なお、（式５）における「ＦＴ」は、フーリエ変換を示す。
【００３２】
【数４】
2010074026.tif 000006
【００３３】
【数５】
2010074026.tif 000007
【００３４】
さらに、０次回折光によるフーリエ変換した複素透過率分布ｍ＾（０、０）は、以下に示す（式６）にて表され、１次回折光によるフーリエ変換した複素透過率分布ｍ＾（０、±１／Ｐ）、ｍ＾（±１／Ｐ、０）は、以下に示す（式７）にて表される。
【００３５】
【数６】
2010074026.tif 000008
【００３６】
【数７】
2010074026.tif 000009
【００３７】
ここで、０次回折光と１次回折光とによるコントラストが最大となる条件は、０次回折光の強度と１次回折光の強度とが等しく、０次回折光の位相に対して１次回折光の位相が反転していることである。すなわち、以下に示す（式８）を満たす場合が、コントラスト最大となる。
【００３８】
【数８】
2010074026.tif 000010
【００３９】
上記（式８）に、（式６）及び（式７）に示す関係を代入すると、以下に示す（式９）となる。
【００４０】
【数９】
2010074026.tif 000011
【００４１】
上記（式９）に、以下に示す（式１０）の関係を代入すると、（式１１）の関係が導かれる。
【００４２】
【数１０】
2010074026.tif 000012
【００４３】
【数１１】
2010074026.tif 000013
【００４４】
（式１１）の左辺をｆ（ＸＳ）とし、（式１１）の右辺をｇ（ＸＳ）とすると、以下に示す、（式１２）及び（式１３）にて表すことができる。
【００４５】
【数１２】
2010074026.tif 000014
【００４６】
【数１３】
2010074026.tif 000015
【００４７】
上記のｇ（ＸＳ）に係る関数を図８に示す。また、ｆ１（ＸＳ）〜ｆ３（ＸＳ）、ｆａ（ＸＳ）、及びｆｂ（ＸＳ）に係る関数を図８に示す。ｆ１（ＸＳ）〜ｆ３（ＸＳ）は、本実施形態のハーフトーンマスク３０（６％ＨＴ、１２％ＨＴ、１８％ＨＴ）の固有の複素透過率ｔを代入したｆ（ＸＳ）を表す。ｆａ（ＸＳ）及びｆｂ（ＸＳ）は、本実施形態の第１、第２比較例に係るｆ（ＸＳ）を示す。第１比較例（ｆａ（ＸＳ））は、本実施形態のハーフトーンマスク３０と同様のパターンで、構成をクロムオンガラス（ＣＯＧ）としたマスクを用いたものである。第２比較例（ｆｂ（ＸＳ））は、本実施形態のハーフトーンマスク３０と同様の形状で、構成をクロムレスとしたマスクを用いたものである。
【００４８】
（式１１）〜（式１３）からも分かるように、図８において、ｆ１（ＸＳ）〜ｆ３（ＸＳ）とｇ（ＸＳ）との交点のＸＳが、０次回折光と１次回折光とによるコントラストが最大となる条件となる。また、第１及び第２比較例も、同様の条件となる。
【００４９】
図８に示すように、ハーフトーンマスク３０（６％ＨＴ）の場合、コントラスト最大となる条件は、「ＸＳ＝０．６２」である。「ＸＳ＝０．６２」は、「パターン間の最小間隔がピッチの０．３８倍である」ことを意味する。ここで、マスク製造上の最小寸法は、デバイスに要求されるパターンピッチの半分程度で保証されている。
【００５０】
（第１実施形態に係る半導体装置の製造方法）
次に、図９〜図１５を参照して、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図９〜図１５は、第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。第１実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上述したハーフトーンマスク３０を用いて行なわれる。なお、図９〜図１５は、第１メタル４７（図３参照）よりも上層を示している。
【００５１】
先ず、第１層間絶縁膜４５、及び第１メタル４７を形成する。ここで、ピッチ方向に離れた第１メタル４７の間には、層間絶縁層を堆積させる（図示略）。続いて、第１メタル４７上に、バリアメタル４８となる層４８Ａの堆積、非オーミック素子４９となる層４９Ａの堆積、第１電極５０となる層５０Ａの堆積、可変抵抗素子５１となる層５１Ａの堆積、及び第２電極５２となる層５２Ａの堆積を順次実行する。以上の工程により、図９に示す積層構造が形成される。
【００５２】
次に、図１０に示すように、層５２Ａ上にハードマスク６１Ａを堆積させる。
【００５３】
続いて、図１１に示すように、ハードマスク６１Ａ上にレジスト６２を形成する。ここで、レジスト６２は、上述したハーフトーンマスク３０を用いて形成する。すなわち、レジスト６２は、マトリクス状に形成される。
【００５４】
次に、図１２に示すように、レジスト６２をマスクとして、ハードマスク６１Ａをエッチングして、柱状のハードマスク６１を形成する。なお、エッチングの後、レジスト６２を除去する。
【００５５】
続いて、図１３に示すように、ハードマスク６１をマスクとして、層４８Ａ〜５２Ａをエッチングして、柱状のバリアメタル４８、非オーミック素子４９、第１電極５０、可変抵抗素子５１、及び第２電極５２を形成する。
【００５６】
次に、図１４に示すように、柱状のバリアメタル４８、非オーミック素子４９、第１電極５０、可変抵抗素子５１、及び第２電極５２の間を埋めるように、第２層間絶縁膜及び第３層間絶縁膜５５を堆積させる。
【００５７】
続いて、図１５に示すように、ＣＭＰ処理を行い、第２電極５２の上面まで平坦化する。以上の工程の後、さらにプロセスを実行し、図３に示す積層構造を形成する。
【００５８】
（第１実施形態に係る露光方法による効果）
次に、第１実施形態に係る露光方法による効果を説明するため、比較例を考える。この比較例では、ハーフトーンマスクの形状が、第１実施形態のそれと異なる。比較例に係るハーフトーンマスクは、独立した矩形島状の遮光部をマトリクス状に配置した形状を有する。このような比較例に係るハーフトーンマスクの場合、コントラスト最大となる条件は、「ＸＳ＝０．８１」である。「ＸＳ＝０．８１」は、「パターン間の最小間隔がピッチの０．１９倍である」ことを意味する。すなわち、比較例に係るハーフトーンマスクを用いて露光する場合、露光したパターンに欠陥が生じる虞がある。
【００５９】
一方、上述したように、第１実施形態に係るハーフトーンマスク３０（６％ＨＴ）は、「ＸＳ＝０．６２」でコントラスト最大となる。したがって、ハーフトーンマスク３０を用いて露光する場合、比較例よりも、露光したパターンに欠陥が生じることを抑制することができる。
【００６０】
［第２実施形態］
（第２実施形態に係る露光方法）
次に、図１６及び図１７を参照して、本発明の第２実施形態に係る露光方法について説明する。第２実施形態に係る露光方法は、第１実施形態と異なるハーフマスク３０Ａを用いて行なう。図１６は、ハーフマスク３０Ａを示す上面図であり、図１７は、図１６の拡大図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６１】
図１６及び図１７に示すように、ハーフマスク３０Ａは、第１実施形態と同様に第１パターン３１、及び第２パターン３２を有する。ハーフマスク３０Ａは、第１実施形態と異なり、交差部３３の近傍に開口部３４を有する。開口部３４の中心は、交差部３３の中心に位置する。
【００６２】
ハーフトーンマスク３０Ａにおいて、第１、第２パターン３１、３２は、第１実施形態と同様のピッチ、間隔をもつ。開口部３４は、一辺ｗｏの長さをもつ正方形状に形成されている。ハーフトーンマスク３０Ａは、後述する（式１８）の関係を満たすように構成されている。
【００６３】
次に、コントラストが最大となる回折光を生じさせるハーフトーンマスク３０Ａの条件について説明する。第２実施形態に係る露光方法に用いられるハーフトーンマスク３０の複素透過率分布ｍ（ｘ、ｙ）は、以下に示す（式１４）にて表される。また、フーリエ変換した複素透過率分布ｍ＾（ｆ、ｇ）は、以下に示す（式１５）にて表される。
【００６４】
【数１４】
2010074026.tif 000016
【００６５】
【数１５】
2010074026.tif 000017
【００６６】
さらに、０次回折光によるフーリエ変換した複素透過率分布ｍ＾（０、０）は、以下に示す（式１６）にて表され、１次回折光によるフーリエ変換した複素透過率分布ｍ＾（０、±１／Ｐ）、ｍ＾（±１／Ｐ、０）は、以下に示す（式１７）にて表され
【００６７】
【数１６】
2010074026.tif 000018
【００６８】
【数１７】
2010074026.tif 000019
【００６９】
ここで、０次回折光と１次回折光とによるコントラストが最大となる条件は、第１実施形態と同様に、上述した（式８）にて表すことができる。（式８）に、（式１６）の関係、及び（式１７）の関係を代入すると、以下に示す（式１８）となる。
【００７０】
【数１８】
2010074026.tif 000020
【００７１】
（式１８）に以下に示す（式１９）の関係を代入すると、（式２０）を導くことができる。
【００７２】
【数１９】
2010074026.tif 000021
【００７３】
【数２０】
2010074026.tif 000022
【００７４】
ここで、（式２０）の右辺を、以下の（式２１）に示すｈ（Ｘｓ，Ｘｏ）とする。
【００７５】
【数２１】
2010074026.tif 000023
【００７６】
図１８は、上記ｈ（Ｘｓ，Ｘｏ）の値を等高線で表した図である。図１８において、横軸はＸｏを示し、縦軸はＸｓを示す。また、図１８において、符号「Ｉ」〜「Ｘ」にて示す領域は、ｈ（Ｘｓ，Ｘｏ）の値が、以下に示す範囲であることを示す。符号「Ｉ」は、「０．０〜０．１」の範囲を示す。符号「ＩＩ」は、「０．１〜０．２」の範囲を示す。符号「ＩＩＩ」は、「０．２〜０．３」の範囲を示す。符号「ＩＶ」は、「０．３〜０．４」の範囲を示す。符号「Ｖ」は、「０．４〜０．５」の範囲を示す。符号「ＶＩ」は、「０．５〜０．６」の範囲を示す。符号「ＶＩＩ」は、「０．６〜０．７」の範囲を示す。符号「ＶＩＩＩ」は、「０．７〜０．８」の範囲を示す。符号「ＩＸ」は、「０．８〜０．９」の範囲を示す。符号「Ｘ」は、「０．９〜１．０」の範囲を示す。
【００７７】
例えば、ハーフトーンマスク３０Ａ（６％ＨＴ）を用いた場合を考える。この場合、（式１８）の左辺の値は、約「０．１９７」となる。したがって、図１８の符号「ＩＩ」の領域における「ｈ（Ｘｓ，Ｘｏ）≒０．１９７」を満たす曲線上にて、ハーフトーンマスク３０Ａによる露光のコントラストが最大となる。
【００７８】
（第２実施形態に係る露光方法による効果）
次に、第２実施形態に係る露光方法による効果を説明する。第２実施形態に係る露光方法を用いれば、複素透過率ｔを考慮して、Ｘｏ（＝ｗｏ／Ｐ）、Ｘｓ（＝ｗｓ／Ｐ）の値を設定することにより、露光のコントラストを最大とすることができる。また、局所的にＸｏの値を大きく設定することで、形成しようとする柱状部の一部を消去することもできる。
【００７９】
［第３実施形態］
（第３実施形態に係る露光方法）
次に、図１９及び図２０を参照して、第３実施形態に係る露光方法について説明する。第３実施形態に係る露光方法は、第１及び第２実施形態と異なるハーフトーンマスク３０Ｂを用いる。図１９は、第３実施形態に係るハーフトーンマスク３０Ｂを示す図であり、図２０は、図１９の拡大図である。なお、第３実施形態において、第１及び第２実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８０】
図１９及び図２０に示すように、ハーフマスク３０Ｂは、第１及び第２実施形態と同様に第１パターン３１、及び第２パターン３２を有する。ハーフマスク３０Ｂは、交差部３３の近傍に開口部３４Ｂを有する。開口部３４Ｂは、交差部３３に隣接する第１パターン３１及び第２パターン３２上に位置する。
【００８１】
第３実施形態に係る露光方法は、第２実施形態と同様の効果を奏する。
【００８２】
［第４実施形態］
（第４実施形態に係る露光方法）
次に、図２１、及び図２２を参照して、第４実施形態に係る露光方法を説明する。第４実施形態に係る露光方法は、第１〜第３実施形態と異なるハーフトーンマスク３０Ｃを用いる。図２１は、第４実施形態に係るハーフトーンマスク３０Ｃを示す図であり、図２２は、図２１の交差部３３近傍の拡大図である。なお、第４実施形態において、第１〜第３実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８３】
図２１、及び図２２に示すように、第４実施形態に係るハーフトーンマスク３０Ｃは、第１〜第３領域ＡＲ１〜ＡＲ３を有する。第１領域ＡＲ１は、矩形状の領域である。第２領域ＡＲ２は、第１領域ＡＲ１を取り囲むように形成されている。第３領域ＡＲ３は、第２領域ＡＲ２を取り囲むように形成されている。
【００８４】
第１領域ＡＲ１にて、ハーフトーンマスク３０Ｃは、第１実施形態の構成を有し、露光によって柱状部を形成可能に構成されている。第１領域ＡＲ１にて、ハーフトーンマスク３０Ｃは、第２、第３領域ＡＲ２、ＡＲ３と異なるパターンを有する。第１領域ＡＲ１にて、第１、第２パターン３１、３２は、第１の幅ｗ１をもって形成されている。また、第１領域ＡＲ１にて、第２領域ＡＲ２に隣接する交差部３３は、第２の幅ｗ２（ｗ２＞ｗ１）をもって形成され、ＯＰＣ処理に用いられる。
【００８５】
第２領域ＡＲ２にて、ハーフトーンマスク３０Ｃは、第２実施形態の構成を有し、露光によって柱状部を形成しないように構成されている。第２領域ＡＲ２にて、ハーフトーンマスク３０Ｃは、第１、第３領域ＡＲ１、ＡＲ３と異なるパターンを有する。第２領域ＡＲ２にて、第１、第２パターン３１、３２は、第１の幅ｗ１をもって形成されている。また、第２領域ＡＲ２にて、ハーフトーンマスク３０Ｃは、交差部３３に開口部３４を有する。
【００８６】
第３領域ＡＲ３にて、ハーフトーンマスク３０Ｃは、第１実施形態の構成を有し、露光によって柱状部を形成しないように構成されている。第３領域ＡＲ３にて、ハーフトーンマスク３０Ｃは、第１、第２領域ＡＲ１、ＡＲ２と異なるパターンを有する。第３領域ＡＲ３にて、第１、第２パターン３１、３２は、第３の幅ｗ３（ｗ３＜ｗ１）をもって形成されている。
【００８７】
（第４実施形態に係る露光方法による効果）
次に、第１〜第３実施形態と比較して、第４実施形態に係る露光方法による効果を説明する。第１〜第３実施形態に係るハーフトーンマスク３０、３０Ａ、３０Ｂは、その全体に一定のパターンで形成されている。よって、ハーフトーンマスク３０、３０Ａ、３０Ｂの端部において、光学コントラストの低下や、リソグラフィ・マージンの低下が生じる。
【００８８】
一方、第４実施形態に係るハーフトーンマスク３０Ｃは、第１〜第３実施形態と異なり、上記のように構成されたパターンの異なる第１〜第３領域ＡＲ１〜ＡＲ３を有する。したがって、第１〜第３領域ＡＲ１〜ＡＲ３により、ハーフトーンマスク３０Ｃは、上記第１〜第３実施形態のような光学コントラストの低下や、リソグラフィ・マージンの低下のような問題を解消することができる。
【００８９】
［その他の実施形態］
以上、本発明の第１〜第４実施形態を説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。
【００９０】
例えば、第１実施形態において、ハーフトーンマスク３０は、６％、１２％、１８％の透過率を有する構成としたが、このような透過率に限られるものではない。ハーフトーンマスク３０の代わりに、ハーフトーンマスク３０と同様のパターンを有するマスクを用いてもよい。そのマスクにおけるコントラスト最大となる条件は、マスク透過率、ピッチによって求められるものではあるが、その際、露光量の制約、マスク作成上の制約、及びマスクトポグラフィ効果を考慮した厳密解析を反映した条件でもよい。例えば、コントラスト最大となる条件は、「０．３１≦Ｘｓ≦０．６９」としてもよい。
【００９１】
例えば、本発明に係る露光方法を用いて形成する柱状部は、第１実施形態に係るメモリセルＭＣに限られるものではない。本発明にて形成する柱状部は、その他回路の一部として用いられるものであってもよい。
【００９２】
例えば、第２実施形態、第３実施形態に係る交差部３３近傍におけるマスクパターン、及び第４実施形態に係る第２領域ＡＲ２、第３領域ＡＲ３の交差部３３近傍におけるマスクパターンは、図２３のパターンＰａ１〜Ｐａ１２に示すものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の斜視図である。
【図２Ａ】図１の上面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの一部を省略した拡大図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図４】第１実施形態に係る露光方法に用いられる露光装置２０を示す概略図である。
【図５】４重極照明の一例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る露光方法に用いるハーフトーンマスク３０を示す上面図である。
【図７】図６の拡大図である。
【図８】のｇ（ＸＳ）、ｆ１（ＸＳ）〜ｆ３（ＸＳ）、ｆａ（ＸＳ）、及びｆｂ（ＸＳ）に係る関数を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１０】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１１】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１２】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１３】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１４】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１５】第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１６】第２実施形態に係るハーフマスク３０Ａを示す上面図である
【図１７】図８の拡大図である。
【図１８】ｈ（Ｘｓ，Ｘｏ）の値を等高線で表した図である。
【図１９】第３実施形態に係るハーフトーンマスク３０Ｂを示す図である。
【図２０】図１９の拡大図である。
【図２１】第４実施形態に係るハーフトーンマスク３０Ｃを示す図である。
【図２２】図２１の交差部３３近傍の拡大図である。
【図２３】その他実施形態に係るハーフトーンマスクの交差部３３近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０…半導体装置、２０…露光装置、３０、３０Ａ〜３０Ｃ…ハーフトーンマスク、３１…第１パターン、３２…第２パターン、３３…交差部、３４、３４Ｂ…開口部。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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