(57)【要約】【課題】感光性材料に形成されるパターンの寸法がローカルフレアの影響によって変動することを抑えることが可能なフォトマスクおよび該フォトマスクを用いたパターン形成方法を提供する。【解決手段】フォトマスクには、感光性材料に転写する主パターン遮光部１が形成されている。フォトマスクの少なくとも主パターン遮光部１が形成された部分を除いた領域が、半透明部３で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性材料に転写するパターンが形成されたフォトマスクにおいて、
前記フォトマスクの少なくとも前記パターンが形成された部分を除いた領域が半透明部で構成されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記感光性材料はポジ型の感光性材料からなり、
前記半透明部の光透過率は、前記半透明部を通って前記感光性材料に照射される露光光の光強度が、前記フォトマスクの前記パターンの縁部を通って前記感光性材料に照射される露光光の光強度の１．２倍から１．５倍の間になるように設定されている、請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記フォトマスクに形成された前記パターンは光透過率が実質的に０％である遮光部で構成され、前記パターンの周囲には光透過率が実質的に１００％である光透過部が構成されている、請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記感光性材料はネガ型の感光性材料からなり、
前記半透明部の光透過率は、前記半透明部を通って前記感光性材料に照射される露光光の光強度が、前記フォトマスクの前記パターンの縁部を通って前記感光性材料に照射される露光光の光強度の０．５倍から０．８倍の間になるように設定されている、請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記フォトマスクに形成された前記パターンは光透過率が実質的に１００％である光透過部で構成され、前記パターンの周囲には光透過率が実質的に０％である遮光部が構成されている、請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のフォトマスクを用いて感光性材料の露光を行う工程を有する、フォトマスクを用いたパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置等の製造の際に行われるフォトリソグラフィーに用いられるフォトマスクおよび該フォトマスクを用いたパターン形成方法に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体装置の配線等の微細化に伴って、露光光が短波長化し、露光機の収差に起因したローカルフレアと呼ばれる問題が顕在化してきた。ローカルフレアは、パターンからの影響が５０μｍ程度と大きいため、一般的な光近接効果補正（OPC; Optical Proximity effect Correction）による寸法補正方法では補正することができない。そのため、半導体装置パターンの各区画における開口率の違いによって、形成されるパターンの寸法が変動するといった問題が生じている。
【０００３】
従来、孤立ラインパターンのマスクは、図４に示したように主パターン遮光部のみ形成されている。この場合、主パターンの大きさが後述する図１に示す本発明の実施形態のものと同一であるとすると、開口率は９４％となる。これは、単純な１：１のラインアンドスペースパターンの開口率である５０％と比べると極めて高く、ローカルフレアの影響が大きくなる。
【０００４】
このようなローカルフレアによる影響を低減する手法として、図５に示すようなダミーパターンをフォトマスクに配置する方法が特許文献１に提案されている。
【特許文献１】特開２００４−６２０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、転写されるダミーパターンを配置する場合には、回路特性に影響が出ないようにするため配置位置が限定される。また、解像限界以下の転写されないダミーパターンを配置する場合には、ダミーパターンを小さくする必要があるため、パターン密度を高く設定しにくいといった問題がある。例えば、図５に示したように、０．１μｍ角のダミーパターンを１：１のアレイ状に配置した場合、開口率は７５％まで低下するが、それでもローカルフレアによる影響を低減するには十分ではない。
【０００６】
そこで本発明は、感光性材料に形成されるパターンの寸法がローカルフレアの影響によって変動することを抑えることが可能なフォトマスクおよび該フォトマスクを用いたパターン形成方法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】
上記目的を達成するため、本発明のフォトマスクは、感光性材料に転写するパターンが形成されたフォトマスクにおいて、前記フォトマスクの少なくとも前記パターンが形成された部分を除いた領域が半透明部で構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、フォトマスクの少なくとも感光性材料に転写するパターンが形成された部分を除いた領域が半透明部で構成されているため、その領域を光透過部で構成した場合に比べてフォトマスクのパターン領域全体の開口率を低くすることができる。そのため、本発明によるフォトマスクは、ローカルフレアの影響を小さく抑えることができ、フォトマスクの全体にわたって均一な寸法のパターンを感光性材料に転写することが可能である。
【０００９】
さらに、前記感光性材料はポジ型の感光性材料からなり、前記半透明部の光透過率は、前記半透明部を通って前記感光性材料に照射される露光光の光強度が、前記フォトマスクの前記パターンの縁部を通って前記感光性材料に照射される露光光の光強度の１．２倍から１．５倍の間になるように設定されていてもよい。
【００１０】
さらには、前記フォトマスクに形成された前記パターンは光透過率が実質的に０％である遮光部で構成され、前記パターンの周囲には光透過率が実質的に１００％である光透過部が構成されていてもよい。
【００１１】
あるいは、前記感光性材料はネガ型の感光性材料からなり、前記半透明部の光透過率は、前記半透明部を通って前記感光性材料に照射される露光光の光強度が、前記フォトマスクの前記パターンの縁部を通って前記感光性材料に照射される露光光の光強度の０．５倍から０．８倍の間になるように設定されていてもよい。
【００１２】
この場合、前記フォトマスクに形成された前記パターンは光透過率が実質的に１００％である光透過部で構成され、前記パターンの周囲には光透過率が実質的に０％である遮光部が構成されていてもよい。
【００１３】
また、本発明によるフォトマスクを用いたパターン形成方法は、上記本発明のフォトマスクを用いて感光性材料の露光を行う工程を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、感光性材料に形成されるパターンの寸法がローカルフレアの影響によって変動することを抑えることが可能なフォトマスクおよび該フォトマスクを用いたパターン形成方法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】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
まず、本発明の一実施形態に係るフォトマスクの構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るフォトマスクのパターンを示す平面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のフォトマスクは、主パターン遮光部１と、主パターン遮光部１の周囲を囲うように形成された光透過部２と、そのさらに外側に形成された半透明部３とを有している。本実施形態では、主パターン遮光部１の光透過率は実質的に０％、光透過部２の光透過率は実質的に１００％、半透明部３の光透過率は約５０％である。
【００１８】
図１は、フォトマスクから、主パターン遮光部１を中心として切り出した２．３μｍ角の大きさの領域を示している。主パターン遮光部１の寸法は、幅が０．３μｍ、長さが１．３μｍである。主パターン遮光部１と半透明部３との間隔、すなわち光透過部２の幅は０．２μｍである。ここで、半透明部３の開口率は面積に透過率を乗じて求めることとして、図１に示した領域全体の開口率を計算すると、図１に示したパターン領域の開口率は５８％となり、これは単純な１：１のラインアンドスペースパターンの場合の開口率５０％とほぼ同等である。
【００１９】
続いて、図１に示したフォトマスクを用いたパターン形成方法について説明する。ここでは、半導体基板上に所望のレジストパターンを形成する場合を例に挙げて説明する。
【００２０】
最初に、半導体基板上に、ＫｒＦエキシマレーザー露光用の化学増幅系ポジ型フォトレジストを塗布する。その後、ＫｒＦエキシマレーザー露光装置に上述したフォトマスクと半導体基板をセットして露光を行う。その後、露光した半導体基板をホットプレート上でベークした後、これをアルカリ現像液にて現像することによって、所望のレジストパターンを形成する。
【００２１】
図２は、レジストパターンが形成される基板上の位置と、その位置における露光時の光強度との関係を示す図である。
【００２２】
図１に示した主パターン遮光部１で覆われた領域は、光強度が最も低くなる。ポジ型のフォトレジスト１２は、ある一定の光強度以下となるとアルカリ現像液に溶けなくなる特性を有している。このレジスト１２のパターン端部に照射される露光光の光強度、言い換えれば、フォトレジストに形成された主パターン遮光部１の縁部を通ってレジスト１２に照射される露光光の光強度を閾値と呼ぶこととする。一般的には、光強度の閾値は露光光の光強度の４０％程度であるため、本実施形態のフォトマスクの半透明部３の光透過率は約５０％とした。このように、フォトマスクの半透明部３を透過してレジスト１２上に照射される露光光の光強度がこの閾値よりも高くなるように設定しておけば、レジスト１２の閾値よりも高い光強度で露光された部分は現像液に溶けてなくなるため、基板１１上に所望のレジストパターンを形成することができる。
【００２３】
また、フォトマスクに半透明部３を設けることにより、半透明部３を設けた領域を光透過部で構成した場合に比べてフォトマスクのパターン領域全体の開口率を低くすることができる。そのため、ローカルフレアの影響を小さく抑えることができ、フォトマスクの全体にわたって均一な寸法のパターンをレジスト１２に転写することができる。
【００２４】
なお、本実施形態では半透明部３の光透過率を５０％と設定したが、閾値以上の光強度で露光すればレジストパターンが残らないため、半透明部３の光透過率は約４０％よりも大きければよい。ただし、露光光の照度ムラや半透明部３の光透過率のバラツキを考慮すると、半透明部３を透過した露光光の光強度は閾値の１．２倍程度よりも大きいことが好ましい。その一方で、半透明部３の光透過率を高く設定しすぎるとローカルフレアの低減効果が小さくなるため、半透明部３を透過した露光光の光強度は閾値の１．５倍以下とすることが好ましい。
【００２５】
（変形例）
図１及び図２を参照して説明した実施形態では、ポジ型のフォトレジストをパターニングするために遮光部で主パターンが形成されたフォトマスクについて説明した。本発明が適用できるのはこの態様に限られず、これとは逆の、ネガ型のフォトレジストをパターニングするために光透過部で主パターンが形成されたフォトマスクについても適用可能である。
【００２６】
図３は、図１に示したフォトマスクの変形例におけるパターンを示す平面図である。図３は、フォトマスクから、主パターン光透過部２１を中心として切り出した２．３μｍ角の大きさの領域を示している。主パターン光透過部２１の寸法は、幅が０．３μｍ、長さが１．３μｍである。主パターン光透過部２１と半透明部２３との間隔、すなわち遮光部２２の幅は０．２μｍである。本変形例では、主パターン光透過部２１の光透過率は実質的に１００％、遮光部２２の光透過率は実質的に０％、半透明部２３の光透過率は約２０％である。
【００２７】
本変形例では、フォトレジストに形成された主パターン光透過部２１の縁部を通ってレジストに照射される露光光の光強度を閾値としたとき、半透明部２３を透過してレジスト上に照射される露光光の光強度はこの閾値よりも低くなるように設定する必要があるため、半透明部２３の光透過率は２０％とした。この場合、このパターンの開口率は２０％となり、これは単純な１：１のラインアンドスペースパターンの場合の開口率５０％と比べると小さいものの、半透明部２３を設けない場合の６％に比べると、ローカルフレアの影響を小さく抑えることができ、フォトマスク全体にわたって均一な寸法のパターンを形成することができる。
【００２８】
なお、本変形例では半透明部３の光透過率を２０％と設定したが、閾値以下の光強度で露光すればレジストパターンが残らない。したがって、一般的には、光強度の閾値は露光光の光強度の４０％程度であるため、半透明部３の光透過率は約４０％よりも小さければよい。ただし、露光光の照度ムラや半透明部３の光透過率のバラツキを考慮すると、半透明部３を透過した露光光の光強度は閾値の０．８倍程度よりも小さいことが好ましい。その一方で、半透明部３の光透過率を低く設定しすぎるとローカルフレアの低減効果が小さくなるため、半透明部３を透過した露光光の光強度は閾値の０．５倍以上とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係るフォトマスクのパターンを示す平面図である。
【図２】レジストパターンが形成される基板上の位置と、その位置における露光時の光強度との関係を示す図である。
【図３】図１に示したフォトマスクの変形例におけるパターンを示す平面図である。
【図４】従来のフォトマスクのパターンを示す平面図である。
【図５】従来の他のフォトマスクのパターンを示す平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    主パターン遮光部
２    光透過部
３，２３    半透明部
１１  基板
１２  レジスト
２１  主パターン光透過部
２２  遮光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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