(57)【要約】【課題】  フォトマスクを利用して微細暗線像を作り出す露光において、１枚のマスクで露光を済ませられるようにする。【解決手段】  フォトマスクは、線状に延在する中央遮光線部５を挟んで実質的に同一線幅で並走する一対の光透過用開口パターン４と、この一対の光透過用開口パターン４を幅方向の両側から挟むように配置される半透過領域とを有する。この半透過領域は、透過した光が、光透過用開口パターン４を透過した光と同位相となる性質を有する同相半透過部２となっている。また、半透過領域は、光の照射によって解像されない程度に微細なピッチで配置されたパターンで構成されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状に延在する中央遮光線部を挟んで実質的に同一線幅で並走する一対の光透過用開口パターンと、
前記一対の光透過用開口パターンを幅方向の両側から挟むように配置される半透過領域とを有し、
前記半透過領域は、前記半透過領域を透過した光が、前記光透過用開口パターンを透過した光と同位相となる性質を有し、
前記半透過領域は、前記光の照射によって解像されない程度に微細なピッチで配置されたパターンで構成されている、フォトマスク。
【請求項２】
投射する光の波長をλ、前記半透過領域の開口率をＮＡとしたときに、前記半透過領域は、ｐ＜０．５×λ／ＮＡという関係を満たすようなピッチｐで基本パターンが繰り返すことによって構成されている、請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記基本パターンは略矩形または線状の遮光部または半透過部である、請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記基本パターンは遮光部または半透過部に形成された略矩形の開口部である、請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記光透過用開口パターンの幅Ｗ１は、０．２５×λ／ＮＡ＜Ｗ１＜０．７５×λ／ＮＡの関係を満たす、請求項２から４のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記中央遮光線部の幅Ｗ２は、Ｗ２＞０．２５×λ／ＮＡの関係を満たす、請求項２から５のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項７】
前記光透過用開口パターンと隣接する他の対の光透過用開口パターンとの間の間隔Ｗ３は、Ｗ３＞０．７５／（λ／ＮＡ）の関係を満たす、請求項２から６のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項８】
前記光透過用開口パターンの長さＬは、Ｌ＞１．３／（λ／ＮＡ）の関係を満たす、請求項２から７のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項９】
前記半透過領域の幅Ｗ４は、Ｗ４＞０．７５／（λ／ＮＡ）の関係を満たす、請求項２から８のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項１０】
前記半透過領域は、光の透過率が１０％以上５０％以下となっている、請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項１１】
線状に延在する遮光部を挟んで実質的に同一線幅で並走する一対の光透過用開口パターンと、
前記光透過用開口パターンを幅方向の両側から挟むように配置される半透過領域とを有し、
前記光透過用開口パターンと前記半透過領域とは透明基板上に設けられており、前記光透過用開口パターンは前記透明基板の表面が掘られた凹部となっており、前記半透過領域は前記透明基板の表面を位相シフト膜で覆った構造となっており、
前記凹部の深さと、前記位相シフト膜の厚みおよび材質とは、前記半透過領域を透過した光が前記光透過用開口パターンを透過した光と同位相となるような関係を満たしている、フォトマスク。
【請求項１２】
前記位相シフト膜は、光の透過率が１０％以上５０％以下となっている、請求項１１に記載のフォトマスク。
【請求項１３】
対象物の表面に予め形成されたフォトレジスト層に対して、請求項１から１２のいずれかに記載のフォトマスクを介して光を照射し、所望のパターンを投影させることによって、前記フォトレジスト層を部分的に露光させる工程を含む、半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１４】
前記露光させる工程において前記フォトマスクの主な開口部を通して照射される光のエネルギは、前記フォトレジスト層が現像液に対して溶解性から不溶解性になる露光エネルギまたは現像液に対して不溶解性から溶解性になる露光エネルギの３倍以上２０倍以下である、請求項１３に記載の半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１５】
前記露光させる工程において、前記フォトマスクへの照明光の入射角をθ、投影光学系の開口数をＮＡ0、縮小投影倍率を１／Ｒとしたときに、０．５＜（ｓｉｎθ）／（ＮＡ0・Ｒ）＜０．９の関係が満たされる斜入射照明を用いる、請求項１３または１４に記載の半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１６】
前記斜入射照明は、前記フォトマスクのＸ，Ｙ座標軸に平行な方向から入射するクロスポール照明である、請求項１３から１５のいずれかに記載の半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１７】
前記斜入射照明は、前記フォトマスクのＸ，Ｙ座標軸に４５°をなす方向から入射する四重極照明である、請求項１３から１５のいずれかに記載の半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１８】
前記斜入射照明は、前記フォトマスクの平面に対して３６０°等方に入射する輪帯照明である、請求項１３から１５のいずれかに記載の半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１９】
設計パターンレイアウトから微細線パターン図形部分を抽出する工程と、
露光光の波長をλとし、投影光学系の開口数をＮＡとしたとき、０．２５＜Ｗ２／（λ／ＮＡ）の関係を満たす線幅Ｗ２のマスク暗線になるように前記微細線パターン図形部分を調整してマスクでの遮光パターンの一部とする工程と、
前記線幅Ｗ２のマスク暗線を挟むように、０．２５＜Ｗ１／（λ／ＮＡ）＜０．７５の関係を満たす線幅Ｗ１を有する２本組の光透過用開口パターンを配置する工程と、
前記２本組の光透過用開口パターンの外側に、前記光透過用開口パターンを透過する光と同じ位相で１０％以上５０％以下の透過率で光が透過する半透過領域を、幅Ｗ４が０．５０＜Ｗ４／（λ／ＮＡ）となるように配置する工程とを含む、マスクパターンの生成方法。
【請求項２０】
前記半透過領域となるパターンとして、投影露光系においてゼロ次以外の回折光が透過できない、λ／（２・ＮＡ）よりも小さな空間周期のパターンを配置する、請求項１９に記載のマスクパターンの生成方法。
【請求項２１】
設計パターンレイアウトから微細線パターン図形部分を抽出する工程と、
露光光の波長をλとし、投影光学系の開口数をＮＡとしたとき、０．２５＜Ｗ２／（λ／ＮＡ）の関係を満たす線幅Ｗ２のマスク暗線となるように前記微細線パターン図形部分を調整してマスクでの第１の遮光パターンとする工程と、
前記設計パターンレイアウトのうち前記微細線パターン図形部分以外のパターンをリサイズしてマスクでの第２の遮光パターンとする工程と、
前記第１の遮光パターンを挟むように、０．２５＜Ｗ１／（λ／ＮＡ）＜０．７５の関係を満たす線幅Ｗ１を有する２本組の第１の光透過用開口パターンを配置する工程と、
前記第２の遮光パターンの辺の外側にほぼ一定幅になるように第２の光透過用開口パターンを配置する工程と、
全てのマスク領域から前記第１および第２の遮光パターンならびに前記第１および第２の光透過開口パターンを除いた領域に、前記光透過用開口パターンを透過する光と同じ位相で１０％以上５０％以下の透過率で光を透過する半透過領域となるパターンを配置する工程とを含む、マスクパターンの生成方法。
【請求項２２】
前記半透過領域となるパターンとして、投影露光系においてゼロ次以外の回折光が透過できない、λ／（２・ＮＡ）よりも小さな空間周期で要素パターンを配置する、請求項２１に記載のマスクパターンの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク、マスクパターンの生成方法、および、半導体装置のパターンの形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フォトマスク上の遮光膜またはハーフトーン膜に、他のパターンから孤立した互いに平行な２本組の線状開口部が形成されている場合、この２本組の線状開口部の幅および間隔を適当に選ぶと、投影露光時に２本の線状開口部が作る２本の明線像の間にきわめて細い暗線像（以下「微細暗線像」という。）が現れるという現象がある。この現象を利用することによって、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を光源として約４０ｎｍ幅のレジストパターンを形成できることが確認されている。
【０００３】
孤立した平行な２本組の線状開口部によって微細暗線像を作り出す技術については、特開２００２−７５８２３号公報（特許文献１）に開示されている。また、関連する技術として特開平１１−１５１３０号公報（特許文献２）、特許第３１６１４１１号公報（特許文献３）に開示されたものがある。
【特許文献１】特開２００２−７５８２３号公報
【特許文献２】特開平１１−１５１３０号公報
【特許文献３】特許第３１６１４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術においては、マスク上で孤立した２本組の線状開口部の外側の領域は遮光膜またはハーフトーン位相シフト膜となるので、外側の領域は、２本の明線の間に生じる微細暗線像と同じ程度の暗さの暗部領域となり、１回の露光のみではこの領域に不要なレジストパターンが残る。従来の技術においては、この不要なレジストパターンを残らないようにするためには、別のマスクを用意して２重露光を行ない、外側の領域を明部とすることが必要であった。この２重露光工程は単位時間当たりの処理量が少なく、しかもマスクが２枚必要となるので、コストの面で問題であった。
【０００５】
そこで、本発明は、１枚のマスクによる１回の露光で所望のパターンを形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に基づくフォトマスクは、線状に延在する中央遮光線部を挟んで実質的に同一線幅で並走する一対の光透過用開口パターンと、上記一対の光透過用開口パターンを幅方向の両側から挟むように配置される半透過領域とを有する。上記半透過領域は、上記半透過領域を透過した光が、上記光透過用開口パターンを透過した光と同位相となる性質を有する。上記半透過領域は、投影露光によって解像されない程度に微細なピッチで配置されたパターンで構成されていることで、透過光を減衰させ半透過とするとともに透過光の位相が上記光透過用開口パターンを透過する光の位相と同じになるようにする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に基づくフォトマスクによれば、投影露光したときに２本組の光透過用開口パターンの中央遮光線部に対応する位置に鋭い暗線像を生じさせるとともに、光透過用開口パターンに対応する位置の光強度が上記鋭い暗線像での光強度に比べて十分大きくなるので、この１枚のマスクによる１回の露光だけで所望のパターンを形成できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施の形態１）
（構成）
図１〜図３を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクについて説明する。このフォトマスクは、石英基板と、その主表面を覆うように形成されたのちにパターニングされたＣｒ膜とを含んでいる。このフォトマスクは、図１に示すようにレジスト膜上に孤立した微細線のパターンを形成するための微細暗線像形成部１０を含む。このフォトマスクは遮光部１と同相半透過部２と透過部３とを有する。遮光部１はＣｒ膜によって形成されており、中央遮光線部５を含む。図１の微細暗線像形成部１０を拡大したところを図２に示す。このフォトマスクは、線状に延在する中央遮光線部５を挟んで実質的に左右同一線幅で並走する一対の光透過用開口パターン４と、この一対の光透過用開口パターン４を幅方向の両側から挟むように配置される半透過領域である同相半透過部２とを有する。
【０００９】
半透過領域としての同相半透過部２は、具体的には図２に示すように投影露光によって解像されない程度に微細なピッチで配置された微細パターンの集合で構成されている。微細パターンは投影露光によって解像されない程度に微細なピッチで配置されたものであれば特に限定はしないが、投射する光の波長をλ、半透過領域の開口率をＮＡとしたときに、半透過領域は、ｐ＜０．５×λ／ＮＡという関係を満たすようなピッチｐで基本パターンが繰り返すことによって構成されていることが好ましい。図２はそのような条件を満たす基本パターンが正方形の遮光部である例を示している。この例では正方形の遮光部は、中央遮光線部５と同じく石英基板上に形成されたＣｒ膜をパターニングすることによって形成されている。すなわち、半透過領域は小さいピッチｐの遮光パッドパターンのアレイで形成されている。このピッチｐは十分に小さくゼロ次以外の回折光が投影光学系を透過できないので、単に光を減衰する作用を及ぼす。このため、この半透過領域を透過した光は減衰されなおかつ光透過用開口パターン４を透過した光と同位相となる。半透過領域としての同相半透過部２は、光の透過率が１０％以上５０％以下となるように調整されていることが好ましい。
【００１０】
図２では半透過領域の基本パターンが正方形である例を示したが、基本パターンは正方形に限らず略矩形であってもよい。あるいは、線状であってもよい。基本パターンが線状である例を図３に示す。基本パターンが正方形である場合、半透過領域は、透過部の中に微小な正方形の遮光部を配列する形式に限らず、遮光部の中に微小な正方形の開口部を配列する形式であってもよい。
【００１１】
再び図２を参照して説明を続ける。微細線のパターンを形成する部分は、中央遮光線部５であり、その線幅はＷ２となっている。Ｗ２の値は、形成しようとするレジストパターンの寸法、露光量により異なるが、露光波長をλ、投影露光光学系の開口数をＮＡとして、Ｗ２＞０．２５×λ／ＮＡの関係を満たすようにすることが好ましい。この中央遮光線部５の両側に配置される光透過用開口パターン４（「明線部」ともいう。）の線幅はＷ１である。この線幅Ｗ１は、０．２５×λ／ＮＡ＜Ｗ１＜０．７５×λ／ＮＡを満たすことが好ましい。
【００１２】
さらに、光透過用開口パターン４の両脇には、上述したような性質を有する半透過領域としての同相半透過部２が配置されるが、同相半透過部２の幅はＷ４となっている。この線幅Ｗ４は、Ｗ４＞０．７５×λ／ＮＡを満たすことが好ましい。
【００１３】
（計算実験結果）
上述の条件を満たすパターン配置すなわちＷ１＝１７０ｎｍ、Ｗ２＝８５ｎｍ、Ｗ４＝４００ｎｍのフォトマスクをσｏｕｔ／ｉｎ＝０．８０／０．６０の４重極照明により照明し、波長２４８ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．８５の投影露光系により結像したときの光学像の強度分布を計算によって求めた。図４は、この光学像を、相対光強度を縦軸にとり、パターンの中心から左右への距離を横軸にとって示すグラフである。フォーカスを変化させて、それぞれの場合について相対光強度の分布を示している。「フォーカス」とは、結像面に垂直な方向に関する焦点からの空間的な距離を意味する。
【００１４】
（作用・効果）
図４のグラフからは、このフォトマスクによって中央遮光線部５に対応する位置に鋭い暗線像が形成され、かつ、この暗線像の最暗部８１における光強度は、フォーカスの変化に対してほとんど変化しないことがわかる。また、フォトマスクの半透過領域である同相半透過部２に対応する領域内では極小部８２において光強度が最小となるが、極小部８２での光強度は上記暗線像の最暗部８１での光強度の４倍以上となっている。したがって、最暗部８１での光強度と、極小部８２での光強度との差を考慮して露光量を適当に選べば、１本のレジストパターンが最暗部８１周りに形成されつつ、それ以外の領域ではレジストが残らないようにすることが可能である。
【００１５】
また、レジストパターンの解像に必要な像質条件は、パターンエッジでの露光エネルギーが最暗点での露光エネルギーの２倍程度以上となっていることである。この例では図４に示されるように、最暗部８１での相対光強度は約０．０５であるので、相対光強度０．１がパターンエッジとして解像のために必要な最小相対光強度となる。ここで相対光強度とは、波長に比べて十分に大きい開口パターンの中央に入射される光の強度を１として規格化した光強度である。また、レジストパターンエッジでの露光エネルギー（下記の露光量とレジストパターンエッジでの相対光強度との積）は、レジストの種類および厚みが決まればパターンによらずほぼ一定である。以上から、相対光強度がＩｓとなる等高線でレジストパターンエッジが形成されるとき、波長に比べて十分大きい開口での露光エネルギーはレジストエッジでの露光エネルギーの１／Ｉｓ倍となる。逆に、相対光強度Ｉｓの等高線にほぼ一致するようにレジストパターンを形成しようとするときには、波長に比べて大きい開口の中央の露光エネルギーをレジストエッジでの露光エネルギーの１／Ｉｓ倍とすればよい。通常、露光機での露光時のレジストへの入射エネルギー量の大きさは、波長に比べて十分に大きな開口パターンにおける、単位面積当りの入射エネルギーで定義され、「露光量」と呼ばれる。すなわち、露光量を、レジストパターンエッジでの露光エネルギーを相対光強度Ｉｓで除したものとすることで、光学像強度分布における相対強度がＩｓの等高線にほぼ一致するレジストパターンが得られる。
【００１６】
たとえば、パターンエッジでの相対光強度が０．１ということは、微細暗線像形成部１０の外側の広い開口部に供給された露光エネルギーは、パターンエッジでの露光エネルギーに比べて１／０．１＝１０倍となる。逆に、最小解像パターンを形成すべく、相対光強度が０．１の位置をパターンエッジとするためには、露光量をパターンエッジでの露光エネルギーの１０倍とすればよい。このときのパターン寸法ＣＤは、図４における区間８３の幅、すなわち１００ｎｍより小さな値となることがわかる。
【００１７】
図５には、パターンエッジ光強度Ｉｓを変化させて、すなわち露光量を変化させて、それぞれの場合におけるパターン寸法ＣＤの変化を示す。図５では、フォーカスを横軸にとり、パターン寸法ＣＤを縦軸にとっている。たとえば、Ｉｓが０．１３０の場合、約９０ｎｍ幅の線パターンが焦点深度０．４μｍ以上で形成されることが分かる。この性能は２重露光でパターンを形成する従来法に匹敵するものである。
【００１８】
上述したように、本発明によれば、従来は２重露光を要した微細線パターン形成が、１回の露光で可能となり、製造コストの大幅な低減が達成される。また、プロセス設計上も２重露光による被りに起因するパターン寸法の変動を考慮する必要がなくなり、いわゆる光近接効果補正（optical proximity correction：ＯＰＣ）が格段に簡便化される。
【００１９】
本実施の形態では、０．２５×λ／ＮＡ＜Ｗ１＜０．７５×λ／ＮＡを満たすことで優れたフォーカス特性が得られる。本実施の形態では、Ｗ２＞０．２５×λ／ＮＡの関係を満たすことで、像が明るくなりすぎることを防止でき、１回の露光で微細線パターンを形成することができる。本実施の形態では、Ｗ４＞０．７５×λ／ＮＡを満たすことで一対の明線部が他の明線部から影響を受けずに一対の明線部の間に優れた特性の暗線像を作ることができる。
【００２０】
光透過用開口パターン４と隣接する他の対の光透過用開口パターンとの間の間隔をＷ３とすると、Ｗ３＞０．７５／（λ／ＮＡ）の関係が満たされることが好ましい。この関係が満たされていなければ、他の対の光透過用開口パターンと接近しすぎていることになり、明線部同士の間に優れた暗線像を作ることができなくなるからである。
【００２１】
光透過用開口パターンの長さＬは、Ｌ＞１．３／（λ／ＮＡ）の関係を満たすことが好ましい。一対の明線部の間に優れた暗線像を生じさせるためには少なくともこの程度の長さが必要だからである。
【００２２】
（実施の形態２）
（構成）
図６を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクについて説明する。このフォトマスクは、石英基板と、その主表面を覆うように形成されたのちにパターニングされたＭｏＳｉ酸窒化膜とを含んでいる。このフォトマスクは、孤立した微細線のレジストパターンを形成するための微細暗線像形成部を含む。これらの位置関係は、図１に示したものと同様である。図６は、このフォトマスクの微細暗線像形成部を拡大表示したものである。図６におけるＷ１，Ｗ２，Ｗ４の好ましい条件は、実施の形態１で説明したものと同じである。半透過領域の透過率は１０％以上５０％以下の範囲内である。
【００２３】
このフォトマスクにおいて石英基板の主表面上に形成されたＭｏＳｉ酸窒化膜は、光の透過率が６％であり、かつＭｏＳｉ酸窒化膜が存在しない部分の透過光に比べてＭｏＳｉ酸窒化膜を透過した光は位相が１８０°ずれるように設定されている。この設定は、ＭｏＳｉ酸窒化膜の厚みを適宜調整することによって行なわれる。図６に示したパターンはいずれもこのＭｏＳｉ酸窒化膜をパターニングすることによって形成されたものである。このフォトマスクは、線状に延在する中央遮光線部５ｈを挟んで実質的に左右同一線幅で並走する一対の光透過用開口パターン４ｈと、この一対の光透過用開口パターン４ｈを幅方向の両側から挟むように配置される半透過領域である同相半透過部２ｈとを有する。半透過領域である同相半透過部２ｈはピッチｐのパッドパターンのアレイで形成されている。このピッチｐは十分に小さくゼロ次以外の回折光が投影光学系を透過できないので、光を減衰する作用をする。また、パッドのサイズの調整により、透過光の位相が変化しないようできるので、そのようにしている。本実施の形態におけるパッドのピッチｐは１００ｎｍ、パッドの形状は正方形で、サイズは７０ｎｍ×７０ｎｍである。
【００２４】
（計算実験結果）
上述の条件を満たすパターン配置すなわちＷ１＝１７０ｎｍ、Ｗ２＝１００ｎｍ、Ｗ４＝３００ｎｍのフォトマスクをσｏｕｔ／ｉｎ＝０．８０／０．６０の４重極照明により照明し、波長２４８ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．８５の投影露光系により結像したときの光学像の強度分布を計算によって求めた。図７は、図４と同様にこの光学像の相対光強度を縦軸にとり、パターンの中心から左右への距離を横軸にとって示すグラフである。フォーカスを変化させて、それぞれの場合について相対光強度の分布を示している。
【００２５】
（作用・効果）
図７のグラフからは、このフォトマスクによって中央遮光線部５ｈに対応する位置に鋭い暗線像が形成され、かつ、この暗線像の最暗部８１ｈにおける光強度は、フォーカスの変化に対してほとんど変化しないことがわかる。また、フォトマスクの半透過領域としての同相半透過部２ｈに対応する領域内では極小部８２ｈにおいて光強度が最小となっているが、極小部８２ｈでの光強度は上記暗線像の最暗部８１ｈでの光強度の８倍以上となっている。したがって、最暗部８１ｈでの光強度と、極小部８２ｈでの光強度との差を考慮して露光量を適当に選べば、１本のレジストパターンが最暗部８１ｈ周りに形成され、それ以外の領域ではレジストが残らないようにすることが可能である。よって、この１枚のマスクだけで露光を済ませることができるようになる。
【００２６】
また、パターン解像に必要な像質条件は、パターンエッジでの露光エネルギーが最暗点での露光エネルギーの２倍程度以上であることなので、図７から相対光強度０．０５が解像最小パターンエッジ光強度となる。パターンエッジでの露光エネルギーは、レジストの種類および厚みが決まればパターンによらずほぼ一定である。パターンエッジ光強度が０．０５ということは、微細暗線像形成部の外側の広い開口部に供給される露光エネルギーすなわち露光量は、パターンエッジでの露光エネルギーに比べて１／０．０５＝２０倍であるので、パターンエッジ光強度がレジストの解像に必要な程度の大きさになるためには、パターンエッジでの露光エネルギーの２０倍もしくはそれ以下の露光量とすればよい。露光量がパターンエッジでの露光エネルギーの２０倍であるときに、最小解像パターンが得られる。このときのパターン寸法ＣＤは、図７における最暗部８１ｈの相対光強度を２倍した相対光強度で得られる区間８３ｈの幅、すなわち６０ｎｍ程度のものとなる。
【００２７】
図８には、パターンエッジ光強度Ｉｓ、すなわち露光量を何通りか想定して、それぞれの場合におけるパターン寸法ＣＤの変化を示す。図８からは、たとえばＩｓが０．０５０の場合、約６０ｎｍ幅の線パターンが焦点深度０．４μｍ以上で形成されることが分かる。この性能は２重露光で形成する従来法と同等以上のものである。
【００２８】
（実施の形態３）
（構成）
図９を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクについて説明する。このフォトマスクは、線状に延在する遮光部である中央遮光線部５ｉを挟んで実質的に左右同一線幅で並走する一対の光透過用開口パターン４ｉと、この一対の光透過用開口パターン４ｉを幅方向の両側から挟むように配置される半透過領域である同相半透過部２ｉとを有する。光透過用開口パターン４ｉと半透過領域とは透明基板１３上に設けられている。光透過用開口パターン４ｉは透明基板１３の表面が掘られた凹部１４となっている。半透過領域は透明基板１３の表面をＭｏＳｉ酸窒化膜で形成されたハーフトーン位相シフト膜１１で覆った構造となっている。ハーフトーン位相シフト膜１１の厚みおよび材質は、この膜を透過した露光光の位相が、膜が存在しない開口透過部を透過した露光光の位相に対して反位相となるように決められている。凹部１４の深さは、半透過領域を透過した光が光透過用開口パターン４ｉを透過した光と同位相となるような関係を満たしている。
【００２９】
中央遮光線部５ｉは線幅Ｗ２となっている。中央遮光線部５ｉは下から順に、ＭｏＳｉ酸窒化膜で形成されたハーフトーン位相シフト膜１１、Ｃｒで形成された完全遮光膜１２が積層されたものとなっている。線幅の値Ｗ２は形成するレジストパターンの寸法、露光量により異なるが、露光波長をλ、投影露光光学系の開口数をＮＡとして、Ｗ２＞０．２５×λ／ＮＡとすることが望ましい。
【００３０】
光透過用開口パターン４ｉの線幅Ｗ１は０．２５×λ／ＮＡ＜Ｗ１＜０．７５×λ／ＮＡを満たす線幅である。半透過領域としての同相半透過部２ｉは線幅Ｗ４で配置されている。同相半透過部２ｉは透明基板１３上にハーフトーン位相シフト膜１１が形成された構造となっている。また、ハーフトーン位相シフト膜１１の透過率は１０〜５０％の範囲にあることが望ましく、この例では透過率は２０％である。さらに、この線幅の値Ｗ４は、Ｗ４＞０．７５×λ／ＮＡを満たす線幅であることが好ましい。
【００３１】
（作用・効果）
本実施の形態におけるフォトマスクは、実施の形態１におけるフォトマスクと全く同一の光学的構成になるので、光学像の強度分布は図４に示したものと同様になり、パターン寸法ＣＤのフォーカスによる変化特性は図５に示したものと同様になる。本実施の形態においても実施の形態１，２で述べたと同様の効果を得ることができる。
【００３２】
本実施の形態では、同相半透過部２ｉとして透明基板１３上にハーフトーン位相シフト膜１１を重ねた構造を採用しているので、投影露光によって解像されない程度の微細なパターンを必要とする実施の形態１，２に比べて、同等の性能を発揮するものを大きな寸法のパターンのみで構成することができる。また、同相半透過部２ｉに微細なピッチでの基本パターンの繰返しを使うわけではないので、同相半透過部２ｉの平面形状が単純な矩形で表現できない複雑な形状である場合でも、同相半透過部２ｉを基本パターンの繰返しに無理に分解することなく自由に配置することができる。
【００３３】
なお、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の好ましい条件がもたらす効果については、実施の形態２，３においても実施の形態１で説明したと同様のことがいえる。
【００３４】
（実施の形態４）
（半導体装置のパターンの形成方法）
図１０〜図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態４における半導体装置のパターンの形成方法について説明する。図１０に示すように、対象物１１０の表面に予めフォトレジスト層１１１を形成しておく。対象物１１０は、説明の便宜上まとめて１つの層であるかのように表示しているが通常は最上面にパターニングすべき層を有する何らかの基板である。パターニングすべき層はたとえば導電層であってよいが、図１０では詳しくは図示していない。
【００３５】
本実施の形態における「半導体装置のパターンの形成方法」は、図１１に示すように、対象物１１０の表面に予め形成されたフォトレジスト層１１１に対して、上記実施の形態１〜３のいずれかで述べたフォトマスクを介して光を照射し、所望のパターンを投影させることによって、フォトレジスト層１１１を部分的に露光させる工程を含む。図１１では、一例として実施の形態１で説明したフォトマスクを介して光を照射している。したがってこのフォトマスクは石英基板１１３の表面にＣｒ膜１１４によって形成されたものである。
【００３６】
このように露光させる工程を行なうことにより、一対の光透過用開口パターン４の間の中央遮光線部５に対応する領域に微細な暗線像を良好に生じさせ、なおかつ他の領域はフォトレジスト層を十分に露光させることができる。その結果、フォトレジスト層１１１は図１１に示すように中央遮光線部５に対応する領域に未露光部１１１ａを残し、他の領域は既露光部１１１ｂとなる。こうして、現像することにより、図１２に示すようにフォトレジストからなる線状パターン１１２を微細な幅で線状に残すことができる。すなわち、２枚のマスクを使用しなくてもこの１枚のマスクによる露光だけで済ませることができる。このようにして得られる微細な線状パターン１１２を利用してエッチングなどを行なえば導電層などの微細なパターンを形成することができる。
【００３７】
図１１に示す露光させる工程において、フォトマスクの主な開口部、すなわち波長に比べて十分大きな開口部に照射される光のエネルギは、フォトレジスト層１１１が現像液に対して溶解性から不溶解性になる露光エネルギまたは現像液に対して不溶解性から溶解性になる露光エネルギの３倍以上２０倍以下であることが好ましい。なお、上記開口部の開口幅は、露光波長の１０倍以上のものである。この程度のエネルギで光を照射していれば、中央の線状領域以外を正しく露光することができる。
【００３８】
図１１に示す露光させる工程において、フォトマスクへの照明光の入射角をθ、投影光学系の開口数をＮＡ0、縮小投影倍率を１／Ｒ（ただしＲ＞１）としたときに、０．５＜（ｓｉｎθ）／（ＮＡ0・Ｒ）＜０．９の関係が満たされる斜入射照明を用いることが好ましい。こうすることによって、フォーカス特性が向上し、より微細なパターンを形成することができるようになる。ここでいう斜入射照明は、図１３に示すようにフォトマスクのＸ，Ｙ座標軸に平行な方向から入射するクロスポール照明であることが好ましい。図１３のハッチングを付した領域が照明の存在範囲を示す。このような照明を用いれば、Ｘ軸，Ｙ軸と４５°をなす斜め方向に線状パターンが延びることが多いような半導体装置のパターンの形成に有利となる。
【００３９】
あるいは、斜入射照明は、図１４に示すようにフォトマスクのＸ，Ｙ座標軸に４５°をなす方向から入射する四重極照明であることが好ましい。このような照明を用いれば、Ｘ軸，Ｙ軸に平行に線状パターンが延びることが多いような半導体装置のパターンの形成に有利となる。
【００４０】
あるいは、斜入射照明は、図１５に示すようにフォトマスクの平面に対して３６０°等方に入射する輪帯照明であることが好ましい。このような照明を用いれば、光の入射が等方的となり各種パターンに汎用的に使用することができる。
【００４１】
（実施の形態５）
（マスクパターンの生成方法）
図１、図２、図１２、および、図１６〜図１９を参照して、本発明に基づく実施の形態５におけるマスクパターンの生成方法について説明する。図１６は、デバイス設計上から要求される設計パターンレイアウトを表している。図１６に示したように、この例における設計パターンレイアウトは、実施の形態１〜３に示した技術を適用して形成することが必要な微細孤立線部１１５と、寸法が大きく実施の形態１〜３に示した技術の適用が必ずしも必要ではない、微細孤立線部１１５以外の部分とで、構成されている。微細孤立線部１１５は、図１２に示した線状パターン１１２に対応する。
【００４２】
本実施の形態におけるマスクパターンの生成方法として、実施の形態１の技術を適用するときのマスクパターンの生成方法を説明する。設計パターンレイアウトより、微細線図形部分のみを抽出する。抽出した部分について、線幅を大きくすることで、線幅Ｗ２とし、微細線パターンの形成に必要な中央遮光線部５の図形を発生させる。設計パターンレイアウトのうち微細線図形部分以外の部分に対しても、必要なリサイズ（寸法変更）を行なう。以上の図形処理により、図１７に示すようにマスクにおける遮光部１が生成される。遮光部１および中央遮光線部５は、実施の形態１の技術において図１に示したものにそれぞれ対応する。
【００４３】
次に、実施の形態１における同相半透過部２（図２参照）に対応するマスクパターンとして、長さが中央遮光線部５にほぼ等しく、幅が実施の形態１でのＷ４とした矩形領域１１６を作成する。次に、この矩形領域１１６を、中央遮光線部５のエッジから、実施の形態１における一対の光透過用開口パターン４の幅であるＷ１の間隔をあけて、中央遮光線部５と平行に、中央遮光線部５の幅方向の両側に、配置する。こうして図１８に示すマスクパターンが得られる。
【００４４】
次に、図１８における矩形領域１１６の内部のマスクパターンについて説明する。図１９は、矩形領域１１６の内部のパターンを拡大して示すものである。矩形領域１１６は、実施の形態１に記載したように、適用する投影露光系では解像できない微細なピッチで、矩形の遮光部が正方格子状に配置されたものである。
【００４５】
これらのマスクを構成するパターンを上述した手順で生成配置することで、実施の形態１の技術を適用するための、マスクパターン（図１８参照）が生成される。なお、記載したマスクを構成するパターン以外の部分は遮光膜が除去された、光透過部とされる。
【００４６】
なお、上述のようにマスクパターンを生成したのち、この技術分野においては一般的な手法であるが、さらに、近接効果補正（ＯＰＣ）ソフトウェアを使用して、マスクパターンエッジ位置の微小な調整が行われる。
【００４７】
（作用・効果）
本実施の形態における、マスクパターンの生成方法は以上のように実施されるので、デバイスの設計パターンレイアウトから、標準的なレイアウト設計用のＣＡＤソフトウエアを使用することで、自動的に発生させることが可能である。このため、人手を介してマスクパターンを生成する必要がなく、マスクパターン生成に必要なコストの大幅な低減が可能となる。
【００４８】
（実施の形態６）
（マスクパターンの生成方法）
図１、図６、図１２、図１６、および、図２０〜図２２を参照して、本発明に基づく実施の形態６におけるマスクパターンの生成方法について説明する。図１６は、デバイス設計上から要求される設計パターンレイアウトを表している。図１６に示したように、この例における設計パターンレイアウトは、実施の形態１〜３に示した技術を適用して形成することが必要な微細孤立線部１１５と、寸法が大きく実施の形態１〜３に示した技術の適用が必ずしも必要ではない、微細孤立線部１１５以外の部分とで、構成されている。微細孤立線部１１５は、図１２に示した線状パターン１１２に対応する。
【００４９】
本実施の形態におけるマスクパターンの生成方法として、実施の形態２の技術を適用するときのマスクパターンの生成方法を説明する。設計パターンレイアウトより、微細線図形部分のみを抽出する。抽出した部分について、線幅を大きくすることで、線幅Ｗ２とし、微細線パターンの形成に必要な中央遮光線部５ｈの図形を発生させる。設計パターンレイアウトのうち微細線図形部分以外の部分に対しても、必要なリサイズ（寸法変更）を行なう。以上の図形処理により、図２０に示すようにマスクにおける遮光パターンが生成される。中央遮光線部５ｈは、実施の形態２の技術において図６に示したものに対応する。
【００５０】
次に、実施の形態２における同相半透過部２ｈ（図６参照）に対応するマスクパターンとして、長さが中央遮光線部５ｈにほぼ等しく、幅が実施の形態２でのＷ４とした矩形領域１１６ｈを作成する。次に、この矩形領域１１６ｈを、中央遮光線部５ｈのエッジから、実施の形態２における一対の光透過用開口パターン４ｈの幅であるＷ１の間隔をあけて、中央遮光線部５ｈと平行に、中央遮光線部５ｈの幅方向の両側に、配置する。こうして図２１に示すマスクパターンが得られる。
【００５１】
次に、図２１における矩形領域１１６ｈの内部のマスクパターンについて説明する。図２２は、矩形領域１１６ｈの内部のパターンを拡大して示すものである。矩形領域１１６ｈは、実施の形態２に記載したように、適用する投影露光系では解像できない微細なピッチで、矩形のハーフトーン位相シフトパターンが正方格子状に配置されたものである。
【００５２】
これらのマスクを構成するパターンを上述した手順で生成配置することで、実施の形態２の技術を適用するための、マスクパターン（図２１参照）が生成される。なお、記載したマスクを構成するパターン以外の部分はハーフトーン位相シフト膜が除去された、光透過部とされる。
【００５３】
なお、上述のようにマスクパターンを生成したのち、この技術分野においては一般的な手法であるが、さらに、近接効果補正（ＯＰＣ）ソフトウエアを使用して、マスクパターンエッジ位置の微小な調整が行われる。
【００５４】
（作用・効果）
本実施の形態における、マスクパターンの生成方法は以上のように実施されるので、デバイスの設計パターンレイアウトから、標準的なレイアウト設計用のＣＡＤソフトウエアを使用することで、自動的に発生させることが可能である。このため、人手を介してマスクパターンを生成する必要がなく、マスクパターン生成に必要なコストの大幅な低減が可能となる。
【００５５】
（実施の形態７）
（マスクパターンの生成方法）
図１、図２、図１２、図１６、および、図２３〜図２５を参照して、本発明に基づく実施の形態７におけるマスクパターンの生成方法について説明する。図１６は、デバイス設計上から要求される設計パターンレイアウトを表している。図１６に示したように、この例における設計パターンレイアウトは、実施の形態１〜３に示した技術を適用して形成することが必要な微細孤立線部１１５と、寸法が大きく実施の形態１〜３に示した技術の適用が必ずしも必要ではない、微細孤立線部１１５以外の部分とで、構成されている。微細孤立線部１１５は、図１２に示した線状パターン１１２に対応する。
【００５６】
本実施の形態におけるマスクパターンの生成方法として、実施の形態１の技術を適用するときの、実施の形態５とは異なるマスクパターンの生成方法を説明する。設計パターンレイアウトより、微細線図形部分のみを抽出する。抽出した部分について、線幅を大きくすることで、線幅Ｗ２とし、微細線パターンの形成に必要な中央遮光線部５の図形を発生させる。設計パターンレイアウトのうち微細線図形部分以外の部分に対しても、必要なリサイズ（寸法変更）を行なう。以上の図形処理により、図２３に示すようにマスクにおける遮光部１が生成される。遮光部１および中央遮光線部５は、実施の形態１の技術において図１に示したものにそれぞれ対応する。
【００５７】
次に、実施の形態１の技術における一対の光透過用開口パターン４（図２参照）に対応するマスクパターンとして、長さが中央遮光線部５にほぼ等しく、幅を実施の形態１でのＷ１とした線状パターン１１７を作成する。次に、微細線図形部分以外の遮光図形の外周にＷ１に近い幅のパターン１１８を配置する。こうして図２４に示すマスクパターンが得られる。
【００５８】
次に、上述の遮光部１、線状パターン１１７およびパターン１１８を囲む全ての領域を、実施の形態１の技術における同相半透過部２（図２参照）とする。すなわち、遮光部１、線状パターン１１７およびパターン１１８を囲む全ての領域に、実施の形態１に記載したように、適用する投影露光系では解像できない微細なピッチで、微細な遮光パターンを配置する。このとき、配置される微細な遮光パターンの形状は、占有面積率がほぼ一定値であるならば、正方形である必要はなく、長方形もしくは任意の形状であってもよい。また、配置ピッチは投影露光系では解像できないほどに微細であるという条件を満たしていれば、領域内の部位によって同一でなくてもよい。こうして図２５に示すマスクパターンが得られる。このように、パターンを配置することで、遮光部１、線状パターン１１７およびパターン１１８を囲む全ての領域を、実施の形態１の技術における同相半透過部２（図２参照）とすることができる。
【００５９】
これらのマスクを構成するパターンを上述した手順で生成配置することで、実施の形態１の技術を適用するための、マスクパターン（図２５参照）が生成される。
【００６０】
なお、上述のようにマスクパターンを生成したのち、この技術分野においては一般的な手法であるが、さらに、近接効果補正（ＯＰＣ）ソフトウェアを使用して、マスクパターンエッジ位置の微小な調整が行われる。
【００６１】
（作用・効果）
本実施の形態における、マスクパターンの生成方法は以上のように実施されるので、デバイスの設計パターンレイアウトから、標準的なレイアウト設計用のＣＡＤソフトウェアを使用することで、自動的に発生させることが可能である。このため、人手を介してマスクパターンを生成する必要がなく、マスクパターン生成に必要なコストの大幅な低減が可能となる。
【００６２】
（実施の形態８）
（マスクパターンの生成方法）
図１、図６、図１２、図１６、および、図２６〜図２８を参照して、本発明に基づく実施の形態８におけるマスクパターンの生成方法について説明する。図１６は、デバイス設計上から要求される設計パターンレイアウトを表している。図１６に示したように、この例における設計パターンレイアウトは、実施の形態１〜３に示した技術を適用して形成することが必要な微細孤立線部１１５と、寸法が大きく実施の形態１〜３に示した技術の適用が必ずしも必要ではない、微細孤立線部１１５以外の部分とで、構成されている。微細孤立線部１１５は、図１２に示した線状パターン１１２に対応する。
【００６３】
本実施の形態におけるマスクパターンの生成方法として、実施の形態２の技術を適用するときの、実施の形態６とは異なるマスクパターンの生成方法を説明する。設計パターンレイアウトより、微細線図形部分のみを抽出する。抽出した部分について、線幅を大きくすることで、線幅Ｗ２とし、微細線パターンの形成に必要な中央遮光線部５ｈの図形を発生させる。設計パターンレイアウトのうち微細線図形部分以外の部分に対しても、必要なリサイズ（寸法変更）を行なう。以上の図形処理により、図２６に示すようにマスクにおける遮光パターンが生成される。中央遮光線部５ｈは、実施の形態２の技術において図６に示したものに対応する。
【００６４】
次に、実施の形態２の技術における一対の光透過用開口パターン４ｈ（図６参照）に対応するマスクパターンとして、長さが中央遮光線部５ｈにほぼ等しく、幅を実施の形態２でのＷ１とした線状パターン１１７ｈを作成する。次に、微細線図形部分以外の遮光図形の外周にＷ１に近い幅のパターン１１８ｈを配置する。こうして図２７に示すマスクパターンが得られる。
【００６５】
次に、上述の遮光部１、線状パターン１１７ｈおよびパターン１１８ｈを囲む全ての領域を、実施の形態２の技術における同相半透過部２ｈ（図６参照）とする。すなわち、遮光部１、線状パターン１１７ｈおよびパターン１１８ｈを囲む全ての領域に、実施の形態２に記載したように、適用する投影露光系では解像できない微細なピッチで、微細なハーフトーン位相シフトパターンを配置する。このとき、配置される微細なハーフトーン位相シフトパターンの形状は、占有面積率がほぼ一定値であるならば、正方形である必要はなく、長方形もしくは任意の形状であってもよい。また、配置ピッチは投影露光系では解像できないほどに微細であるという条件を満たしていれば、領域内の部位によって同一でなくてもよい。こうして図２８に示すマスクパターンが得られる。このように、パターンを配置することで、遮光部１、線状パターン１１７ｈおよびパターン１１８ｈを囲む全ての領域を、実施の形態２の技術における同相半透過部２ｈ（図６参照）とすることができる。
【００６６】
これらのマスクを構成するパターンを上述した手順で生成配置することで、実施の形態２の技術を適用するための、マスクパターン（図２８参照）が生成される。
【００６７】
なお、上述のようにマスクパターンを生成したのち、この技術分野においては一般的な手法であるが、さらに、近接効果補正（ＯＰＣ）ソフトウェアを使用して、マスクパターンエッジ位置の微小な調整が行われる。
【００６８】
（作用・効果）
本実施の形態における、マスクパターンの生成方法は以上のように実施されるので、デバイスの設計パターンレイアウトから、標準的なレイアウト設計用のＣＡＤソフトウェアを使用することで、自動的に発生させることが可能である。このため、人手を介してマスクパターンを生成する必要がなく、マスクパターン生成に必要なコストの大幅な低減が可能となる。
【００６９】
（実施の形態９）
（マスクパターンの生成方法）
図１、図９、図１２、図１６、および、図２９〜図３１を参照して、本発明に基づく実施の形態９におけるマスクパターンの生成方法について説明する。図１６は、デバイス設計上から要求される設計パターンレイアウトを表している。図１６に示したように、この例における設計パターンレイアウトは、実施の形態１〜３に示した技術を適用して形成することが必要な微細孤立線部１１５と、寸法が大きく実施の形態１〜３に示した技術の適用が必ずしも必要ではない、微細孤立線部１１５以外の部分とで、構成されている。微細孤立線部１１５は、図１２に示した線状パターン１１２に対応する。
【００７０】
本実施の形態におけるマスクパターンの生成方法として、実施の形態３の技術を適用するときの、マスクパターンの生成方法の一つの例を説明する。設計パターンレイアウトより、微細線図形部分のみを抽出する。抽出した部分について、線幅を大きくすることで、線幅Ｗ２とし、微細線パターンの形成に必要な中央遮光線部５iの図形を発生させる。設計パターンレイアウトのうち微細線図形部分以外の部分に対しても、必要なリサイズ（寸法変更）を行なう。以上の図形処理により、図２９に示すようにマスクにおける遮光パターンが生成される。中央遮光線部５ｉは、実施の形態３の技術において図９に示したものに対応する。
【００７１】
次に、実施の形態３の技術における一対の光透過用開口パターン４ｉ（図９参照）に対応するマスクパターンとして、長さが中央遮光線部５ｉにほぼ等しく、幅を実施の形態３でのＷ１とした線状パターン１１７ｉを作成する。次に、微細線図形部分以外の遮光図形の外周にＷ１に近い幅のパターン１１８ｉを配置する。こうして図３０に示すマスクパターンが得られる。これらの線状パターン１１７ｉとパターン１１８ｉとを合わせた領域は、マスク製作においては、図９に示したように、石英基板が必要な深さに掘り込まれた部分となる。
【００７２】
次に、上述の遮光部１、線状パターン１１７ｉおよびパターン１１８ｉを囲む全ての領域を、実施の形態３の技術における同相半透過部２ｉ（図９参照）とする。すなわち、遮光部１、線状パターン１１７ｉおよびパターン１１８ｉを囲む全ての領域に、実施の形態３に記載したように、透過率が２０％のハーフトーン位相シフト膜形成部１１９ｉを配置する。こうして図３１に示すマスクパターンが得られる。
【００７３】
これらのマスクを構成するパターンを上述した手順で生成配置することで、実施の形態３の技術を適用するための、マスクパターン（図３１参照）が生成される。
【００７４】
なお、上述のようにマスクパターンを生成したのち、この技術分野においては一般的な手法であるが、さらに、近接効果補正（ＯＰＣ）ソフトウェアを使用して、マスクパターンエッジ位置の微小な調整が行われる。
【００７５】
（作用・効果）
本実施の形態における、マスクパターンの生成方法は以上のように実施されるので、デバイスの設計パターンレイアウトから、標準的なレイアウト設計用のＣＡＤソフトウエアを使用することで、自動的に発生させることが可能である。このため、人手を介してマスクパターンを生成する必要がなく、マスクパターン生成に必要なコストの大幅な低減が可能となる。
【００７６】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの平面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの微細暗線像形成部の部分拡大平面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの変形例の部分拡大平面図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクによって生じる光学像の相対強度の分布を示すグラフである。
【図５】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクによって得られる最小寸法ＣＤの変化を示すグラフである。
【図６】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの平面図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクによって生じる光学像の相対強度の分布を示すグラフである。
【図８】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクによって得られる最小寸法ＣＤの変化を示すグラフである。
【図９】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクの断面図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置のパターンの形成方法の第１の工程の説明図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置のパターンの形成方法の第２の工程の説明図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置のパターンの形成方法の第３の工程の説明図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置のパターンの形成方法で用いることができる第１の斜入射変形照明の説明図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置のパターンの形成方法で用いることができる第２の斜入射変形照明の説明図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置のパターンの形成方法で用いることができる第３の斜入射変形照明の説明図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態５〜９における、設計パターンレイアウトを示す図である。
【図１７】本発明に基づく実施の形態５における、遮光部パターンを示す図である。
【図１８】本発明に基づく実施の形態５における、マスクパターンを示す図である。
【図１９】本発明に基づく実施の形態５における、同相半透過部内部のマスクパターンを示す図である。
【図２０】本発明に基づく実施の形態６における、遮光部パターンを示す図である。
【図２１】本発明に基づく実施の形態６における、マスクパターンを示す図である。
【図２２】本発明に基づく実施の形態６における、同相半透過部内部のマスクパターンを示す図である。
【図２３】本発明に基づく実施の形態７における、遮光部パターンを示す図である。
【図２４】本発明に基づく実施の形態７における、光透過用開口パターンを示す図である。
【図２５】本発明に基づく実施の形態７における、マスクパターンを示す図である。
【図２６】本発明に基づく実施の形態８における、遮光部パターンを示す図である。
【図２７】本発明に基づく実施の形態８における、光透過用開口パターンを示す図である。
【図２８】本発明に基づく実施の形態８における、マスクパターンを示す図である。
【図２９】本発明に基づく実施の形態９における、遮光部パターンを示す図である。
【図３０】本発明に基づく実施の形態９における、光透過用開口パターンを示す図である。
【図３１】本発明に基づく実施の形態９における、マスクパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  遮光部、２，２ｈ，２ｉ  同相半透過部、３  透過部、４，４ｈ，４ｉ  光透過用開口パターン、５，５ｈ，５ｉ  中央遮光線部、１０  微細暗線像形成部、１１  ハーフトーン位相シフト膜、１２  完全遮光膜、１３  透明基板、１４  凹部、８１  最暗部、８２  極小部、８３  区間、１１０  対象物、１１１  フォトレジスト層、１１１ａ  未露光部、１１１ｂ  既露光部、１１２  線状パターン、１１３  石英基板、１１４  Ｃｒ膜、１１５  微細孤立線部、１１６，１１６ｈ  矩形領域、１１７，１１７ｈ，１１７ｉ  線状パターン、１１８，１１８ｈ，１１８ｉ  パターン、１１９ｉ  ハーフトーン位相シフト膜形成部。
【図１】
2006221078.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006221078.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2006221078.tif 000031
【図３０】
2006221078.tif 000032
【図３１】
2006221078.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月2日(2006.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状に延在する中央遮光線部を挟んで実質的に同一線幅で並走する一対の光透過用開口パターンと、
前記一対の光透過用開口パターンを幅方向の両側から挟むように配置される半透過領域とを有し、
前記半透過領域は、前記半透過領域を透過した光が、前記光透過用開口パターンを透過した光と同位相となる性質を有し、
前記半透過領域は、前記光の照射によって解像されない程度に微細なピッチで配置されたパターンで構成されている、フォトマスク。
【請求項２】
投射する光の波長をλ、前記半透過領域の開口率をＮＡとしたときに、前記半透過領域は、ｐ＜０．５×λ／ＮＡという関係を満たすようなピッチｐで基本パターンが繰り返すことによって構成されている、請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記基本パターンは略矩形または線状の遮光部または半透過部である、請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記基本パターンは遮光部または半透過部に形成された略矩形の開口部である、請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記光透過用開口パターンの幅Ｗ１は、０．２５×λ／ＮＡ＜Ｗ１＜０．７５×λ／ＮＡの関係を満たす、請求項２から４のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記中央遮光線部の幅Ｗ２は、Ｗ２＞０．２５×λ／ＮＡの関係を満たす、請求項２から５のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項７】
前記光透過用開口パターンと隣接する他の対の光透過用開口パターンとの間の間隔Ｗ３は、Ｗ３＞０．７５×（λ／ＮＡ）の関係を満たす、請求項２から６のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項８】
前記光透過用開口パターンの長さＬは、Ｌ＞１．３×（λ／ＮＡ）の関係を満たす、請求項２から７のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項９】
前記半透過領域の幅Ｗ４は、Ｗ４＞０．７５×（λ／ＮＡ）の関係を満たす、請求項２から８のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項１０】
前記半透過領域は、光の透過率が１０％以上５０％以下となっている、請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項１１】
線状に延在する遮光部を挟んで実質的に同一線幅で並走する一対の光透過用開口パターンと、
前記光透過用開口パターンを幅方向の両側から挟むように配置される半透過領域とを有し、
前記光透過用開口パターンと前記半透過領域とは透明基板上に設けられており、前記光透過用開口パターンは前記透明基板の表面が掘られた凹部となっており、前記半透過領域は前記透明基板の表面を位相シフト膜で覆った構造となっており、
前記凹部の深さと、前記位相シフト膜の厚みおよび材質とは、前記半透過領域を透過した光が前記光透過用開口パターンを透過した光と同位相となるような関係を満たしている、フォトマスク。
【請求項１２】
前記位相シフト膜は、光の透過率が１０％以上５０％以下となっている、請求項１１に記載のフォトマスク。
【請求項１３】
対象物の表面に予め形成されたフォトレジスト層に対して、請求項１から１２のいずれかに記載のフォトマスクを介して光を照射し、所望のパターンを投影させることによって、前記フォトレジスト層を部分的に露光させる工程を含む、半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１４】
前記露光させる工程において前記フォトマスクの主な開口部を通して照射される光のエネルギは、前記フォトレジスト層が現像液に対して溶解性から不溶解性になる露光エネルギまたは現像液に対して不溶解性から溶解性になる露光エネルギの３倍以上２０倍以下である、請求項１３に記載の半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１５】
前記露光させる工程において、前記フォトマスクへの照明光の入射角をθ、投影光学系の開口数をＮＡ0、縮小投影倍率を１／Ｒとしたときに、０．５＜（ｓｉｎθ）／（ＮＡ0×Ｒ）＜０．９の関係が満たされる斜入射照明を用いる、請求項１３または１４に記載の半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１６】
前記斜入射照明は、前記フォトマスクのＸ，Ｙ座標軸に平行な方向から入射するクロスポール照明である、請求項１３から１５のいずれかに記載の半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１７】
前記斜入射照明は、前記フォトマスクのＸ，Ｙ座標軸に４５°をなす方向から入射する四重極照明である、請求項１３から１５のいずれかに記載の半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１８】
前記斜入射照明は、前記フォトマスクの平面に対して３６０°等方に入射する輪帯照明である、請求項１３から１５のいずれかに記載の半導体装置のパターンの形成方法。
【請求項１９】
設計パターンレイアウトから微細線パターン図形部分を抽出する工程と、
露光光の波長をλとし、投影光学系の開口数をＮＡとしたとき、０．２５＜Ｗ２／（λ／ＮＡ）の関係を満たす線幅Ｗ２のマスク暗線になるように前記微細線パターン図形部分を調整してマスクでの遮光パターンの一部とする工程と、
前記線幅Ｗ２のマスク暗線を挟むように、０．２５＜Ｗ１／（λ／ＮＡ）＜０．７５の関係を満たす線幅Ｗ１を有する２本組の光透過用開口パターンを配置する工程と、
前記２本組の光透過用開口パターンの外側に、前記光透過用開口パターンを透過する光と同じ位相で１０％以上５０％以下の透過率で光が透過する半透過領域を、幅Ｗ４が０．５０＜Ｗ４／（λ／ＮＡ）となるように配置する工程とを含む、マスクパターンの生成方法。
【請求項２０】
前記半透過領域となるパターンとして、投影露光系においてゼロ次以外の回折光が透過できない、λ／（２×ＮＡ）よりも小さな空間周期のパターンを配置する、請求項１９に記載のマスクパターンの生成方法。
【請求項２１】
設計パターンレイアウトから微細線パターン図形部分を抽出する工程と、
露光光の波長をλとし、投影光学系の開口数をＮＡとしたとき、０．２５＜Ｗ２／（λ／ＮＡ）の関係を満たす線幅Ｗ２のマスク暗線となるように前記微細線パターン図形部分を調整してマスクでの第１の遮光パターンとする工程と、
前記設計パターンレイアウトのうち前記微細線パターン図形部分以外のパターンをリサ
イズしてマスクでの第２の遮光パターンとする工程と、
前記第１の遮光パターンを挟むように、０．２５＜Ｗ１／（λ／ＮＡ）＜０．７５の関係を満たす線幅Ｗ１を有する２本組の第１の光透過用開口パターンを配置する工程と、
前記第２の遮光パターンの辺の外側にほぼ一定幅になるように第２の光透過用開口パターンを配置する工程と、
全てのマスク領域から前記第１および第２の遮光パターンならびに前記第１および第２の光透過開口パターンを除いた領域に、前記光透過用開口パターンを透過する光と同じ位相で１０％以上５０％以下の透過率で光を透過する半透過領域となるパターンを配置する工程とを含む、マスクパターンの生成方法。
【請求項２２】
前記半透過領域となるパターンとして、投影露光系においてゼロ次以外の回折光が透過できない、λ／（２×ＮＡ）よりも小さな空間周期で要素パターンを配置する、請求項２１に記載のマスクパターンの生成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
光透過用開口パターン４と隣接する他の対の光透過用開口パターンとの間の間隔をＷ３とすると、Ｗ３＞０．７５×（λ／ＮＡ）の関係が満たされることが好ましい。この関係が満たされていなければ、他の対の光透過用開口パターンと接近しすぎていることになり、明線部同士の間に優れた暗線像を作ることができなくなるからである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
光透過用開口パターンの長さＬは、Ｌ＞１．３×（λ／ＮＡ）の関係を満たすことが好ましい。一対の明線部の間に優れた暗線像を生じさせるためには少なくともこの程度の長さが必要だからである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図１１に示す露光させる工程において、フォトマスクへの照明光の入射角をθ、投影光学系の開口数をＮＡ0、縮小投影倍率を１／Ｒ（ただしＲ＞１）としたときに、０．５＜
（ｓｉｎθ）／（ＮＡ0×Ｒ）＜０．９の関係が満たされる斜入射照明を用いることが好
ましい。こうすることによって、フォーカス特性が向上し、より微細なパターンを形成することができるようになる。ここでいう斜入射照明は、図１３に示すようにフォトマスクのＸ，Ｙ座標軸に平行な方向から入射するクロスポール照明であることが好ましい。図１３のハッチングを付した領域が照明の存在範囲を示す。このような照明を用いれば、Ｘ軸，Ｙ軸と４５°をなす斜め方向に線状パターンが延びることが多いような半導体装置のパターンの形成に有利となる。