(57)【要約】【課題】投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い線幅と、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅とを同時に備えたパターンを形成することができるマスクのセットを提供する。【解決手段】露光後のパターンの線幅を予め定められた量だけ細らせ、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅より細い線幅の細線部を被露光用基板上に形成するためのマスクのセットであって、（イ）細線部を形成するための細線パターン１１ａ，１１ｂを備える第１マスク１０と、（ロ）第１マスク１０で形成されたパターンから不要な部分を除くための窓部を有する第２マスクとを含む。【選択図】      図１
2004294732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路装置を製造する際に、投影露光装置を介して前記半導体集積回路装置の回路パターンを半導体基板上に転写形成するために用いられるフォトマスクのマスクデータ作成方法であって、
前記回路パターンの前記半導体基板上での所望形状である設計パターンが描かれた設計データを準備するステップと、
前記設計データに対して、予め定められたリサイズ量だけ前記設計パターン部を一様に拡げたリサイズデータを作成するステップと、
前記拡げられたリサイズデータに対して、予め定められたスペース量と比較して、前記スペース量以下のスペースを形成するリサイズデータのスペース領域を埋めて形成される第１マスク作成用データを準備するステップと、
前記第１マスク作成用データにマスク合わせ可能なパターンのデータであって、前記スペース領域を前記リサイズ量だけ拡大した領域を選択的に露出する窓部を有する第２マスク作成用データを準備するステップ
とを含むことを特徴とするマスクデータ作成方法。
【請求項２】
前記リサイズ量は、前記投影露光装置によりパターン解像可能な最小線幅と、前記設計データに存在する前記回路パターンの最小設計線幅との差の半値より大であることを特徴とする請求項１に記載のマスクデータ作成方法。
【請求項３】
前記スペース量は、前記投影露光装置によりパターン解像可能な最小スペース幅より大であることを特徴とする請求項１に記載のマスクデータ作成方法。
【請求項４】
前記準備された第１及び第２マスク作成用データから第１及び第２マスクデータをそれぞれ作成する際に、前記第１及び第２マスク作成用データがそれぞれの露光工程後のレジスト形状となるように光近接効果補正を行う工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のマスクデータ作成方法。
【請求項５】
半導体基板上に被加工膜を形成する工程と、
前記被加工膜上に下地マスク膜を形成する工程と、
前記下地マスク膜上に第１レジスト膜を形成する工程と、
投影露光装置を介してフォトマスク上に形成された回路パターンを投影露光及び現像を行い、前記第１レジスト膜に第１レジストパターンを形成する工程と、前記第１レジストパターンの線幅より前記下地マスク膜に形成されるパターンの線幅が細くなるように下地マスクパターンを形成する工程と、
前記パターンが形成された下地マスクパターン上に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜の一部に、前記下地マスクパターンの一部を露出する窓部を有する第２レジストパターンを形成する工程と、
前記第２レジストパターンを用いて前記下地マスクパターンの一部を選択的に除去する工程
とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
前記下地マスクパターンを形成する工程は、
前記第１レジストパターンを細らせてリサイズレジストパターンを形成する工程と、
前記リサイズレジストパターンをマスクとして前記下地マスク膜の一部を選択的に除去する工程と、
前記リサイズレジストパターンを除去する手順
とを含むことを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記下地マスクパターンを形成する工程は、
前記第１レジストパターンの線幅を細らせてリサイズレジストパターンを形成すると同時に、前記下地マスク膜の一部を選択的に除去する工程と、
前記リサイズレジストパターンを除去する工程
とを含むことを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記下地マスクパターンを形成する工程は、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記下地マスク膜の一部を選択的に除去し、前記下地マスク膜のパターンを形成する工程と、
前記第１レジストパターンを除去する工程と、
前記下地マスク膜のパターンを細らせる工程
とを含むことを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記一部が選択的に除去された下地マスクパターンをマスクとして前記被加工膜の一部を選択的に除去する工程を更に含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記第２レジストパターンを形成する工程と、前記下地マスクパターンの一部を選択的に除去する工程との間に、
熱処理により前記第２レジストパターンの窓部の寸法を縮小することにより、その間隔を前記投影露光装置が解像可能な最小スペース幅よりも狭くする工程を更に含むことを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記第２レジストパターンを形成する工程の後に、
前記第２レジストパターン上にオーバーコート膜を形成する工程と、
熱処理により前記第２レジストパターンの一部と前記オーバーコート膜の一部を混合した混合層を形成する工程
とを前記下地マスクパターンの一部を選択的に除去する工程の前に行うことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
前記被加工膜を形成する工程と前記下地マスク膜を形成する工程との間に、前記下地マスク膜のエッチング速度よりエッチング速度の大きい補助下地マスク膜を形成する工程を行うことを特徴とする請求項５〜８，１０及び１１のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１３】
前記下地マスクパターンをマスクとして前記補助下地マスク膜の一部を選択的に除去する工程を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載のパターン形成方法。
【請求項１４】
露光後のパターンの線幅を予め定められた量だけ細らせ、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅より細い線幅の細線部を被露光用基板上に形成するためのマスクのセットであって、
前記細線部を形成するための細線パターンを備える第１マスクと、
前記第１マスクで形成されたパターンから不要な部分を除くための窓部を有する第２マスク
とを含むことを特徴とするマスクのセット。
【請求項１５】
前記第１マスクは、前記細線部が平行に走行するパターンを含み、
前記第２マスクは、前記平行に走行する細線部を分離するように形成された窓部を含む
ことを特徴とする請求項１４に記載のマスクのセット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程で用いられるマスクのセット、マスクデータ作成方法及びパターン形成方法に関し、特に、微細な線幅と微細なスペース幅とを同時に備えたパターンを形成するマスクのセット、マスクデータ作成方法及びパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な露光技術が導入されることにより、より微細なパターンを形成することが可能となってきている。輪帯照明、４つ目照明等の照明光学系や、ハーフトーン型位相シフトマスク（ＨＴマスク）及び、レベンソン型位相シフトマスク等の露光マスクの使用により、露光波長λ、投影露光装置の投影光学系の開口数ＮＡとした時、λ／ＮＡで規格化された線幅（ｋ１値）が０．５を大きく下回るパターンを解像することが可能となりつつある。
【０００３】
近年において、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化に伴い、半導体装置で用いられる回路パターンの微細化が要求されている。例えば、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）やシステムＬＳＩ等の半導体装置で用いられるトランジスタでは、１００ｎｍ以下の線幅が必要となってきている。フォトリソグラフィ技術において、このような微細な線幅を形成する第１の従来技術として、隣り合う開口部の位相差を１８０度シフトした位相シフトマスクを使用することが検討されている（例えば、特許文献１参照。）。また、第２の従来技術として、レジストパターンを形成後、エッチングを行いパターンの線幅を細らせる手法が検討されている（例えば、特許文献２参照。）。これらの技術により、微細な線幅を形成することが可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３２２３３号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−９０５６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、例えばロジック回路等において、ＳＲＡＭのメモリセル部の面積を減少させるために、メモリセルのパターンとして、微細な線幅と同時に、微細なスペース幅とを備えるパターンを形成することが要求される。微細な線幅と微細なスペース幅とを同時に備えたパターンを形成するために、第１の従来技術及び第２の従来技術を用いることが検討されている。第１の従来技術を用いた場合には、位相シフトマスクでパターン転写後の、レジストパターンの不要部を除去するのに使用されるトリムマスクを用いて露光する際に、微細なスペース幅を形成する必要がある。しかし、トリムマスクの解像度はＨＴマスク使用時に比べて低いので、微細なスペース幅を形成することは困難である。また、第２の従来技術を用いれば、例えば、投影露光装置（ステッパ）が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い線幅を形成可能である。しかし、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程において、レジストパターンの線幅を細らせると同時に、スペース幅が拡大してしまう。このように、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い線幅と、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅とを同時に備えたパターンを形成することは困難である。
【０００７】
上記問題点を鑑み、本発明は、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い線幅と、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅とを同時に備えたパターンを形成することができるマスクのセット、マスクデータ作成方法及びパターン形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、半導体集積回路装置を製造する際に、投影露光装置を介して半導体集積回路装置の回路パターンを半導体基板上に転写形成するために用いられるフォトマスクのマスクデータ作成方法であって、（イ）回路パターンの半導体基板上での所望形状である設計パターンが描かれた設計データを準備するステップと、（ロ）設計データに対して、予め定められたリサイズ量だけ設計パターンを一様に拡げたリサイズデータを作成するステップと、（ハ）拡げられたリサイズデータに対して、予め定められたスペース量と比較して、スペース量以下のスペースを形成するリサイズデータのスペース領域を埋めて形成される第１マスク作成用データを準備するステップと、（ニ）第１マスク作成用データにマスク合わせ可能なパターンのデータであって、スペース領域をリサイズ量だけ拡大した領域を選択的に露出する窓部を有する第２マスク作成用データを準備するステップとを含むマスクデータ作成方法であることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第２の特徴は、（イ）半導体基板上に被加工膜を形成する工程と、（ロ）被加工膜上に下地マスク膜を形成する工程と、（ハ）下地マスク膜上に第１レジスト膜を形成する工程と、（ニ）投影露光装置を介してフォトマスク上に形成された回路パターンを投影露光及び現像を行い、第１レジスト膜に第１レジストパターンを形成する工程と、（ホ）第１レジストパターンの線幅より下地マスク膜に形成されるパターンの線幅が細くなるように下地マスクパターンを形成する工程と、（ヘ）パターンが形成された下地マスクパターン上に第２レジスト膜を形成する工程と、（ト）第２レジスト膜の一部に、下地マスクパターンの一部を露出する窓部を有する第２レジストパターンを形成する工程と、（チ）第２レジストパターンを用いて下地マスクパターンの一部を選択的に除去する工程とを含むパターン形成方法であることを要旨とする。
【００１０】
本発明の第３の特徴は、露光後のパターンの線幅を予め定められた量だけ細らせ、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅より細い線幅の細線部を被露光用基板上に形成するためのマスクのセットであって、（イ）細線部を形成するための細線パターンを備える第１マスクと、（ロ）第１マスクで形成されたパターンから不要な部分を除くための窓部を有する第２マスクとを含むマスクのセットであることを要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の第１〜第３の実施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似部分には同一あるいは類似な符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、構成要素の厚みと幅との関係、各構成要素の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
（第１の実施の形態）
（マスクのセット）
本発明の第１の実施の形態に係るマスクのセットは、図１に示すような第１マスク１０及び、図２に示すような第２マスク２０とを含む。第１マスク１０及び第２マスク２０は、露光後のパターンの線幅を予め定められた量だけ細らせ、フォトリソグラフィ工程で用いるステッパ等の投影露光装置が光学的にパターン解像可能な最小線幅より細い線幅の細線部を被露光用基板上に形成するためのフォトマスクのセットである。
【００１３】
第１マスク１０は、図１に示すように、第１透明基板１０ａと、第１透明基板１０ａ上に形成された第１遮光部（回路パターン）１１とを備える。第１遮光部１１は、図１（ｂ）に示すように、線幅Ｗ１でＸ軸方向に走行するストライプ状の細線パターン１１ａと、細線パターン１１ａとＹ軸方向にスペース幅Ｓ１だけ離間し、Ｘ軸方向に線幅Ｗ１で平行に走行するストライプ状の細線パターン１１ｂと、２本の細線パターン１１ａ，１１ｂの両端を挟み互いに接続する一対の接続パターン１２ａ，１２ｂとを含み、枠状のパターンを構成している。また、２本の細線パターン１１ａ，１１ｂ及び一対の接続パターン１２ａ，１２ｂで囲まれた内側には窓部１５が構成されている。接続パターン１２ａ，１２ｂは、投影露光装置が光学的にパターン解像可能な最小線幅より細い線幅の細線部を被露光用基板上に形成するためのパターンである。接続パターン１２ａ，１２ｂが平行に走行しているので、被露光用基板上に形成される細線部も平行に走行するように形成される。
【００１４】
更に、第１遮光部１１には露光時における光近接効果（ＯＰＥ）を抑制するための光近接効果補正（ＯＰＣ）により、一対の接続パターン１２ａ，１２ｂの外側の４角にそれぞれ設けられた矩形の正のＯＰＣパターン１３ａ〜１３ｄ及び、窓部１５のＸ軸方向の両端にそれぞれ設けられた矩形の抜きパターン（負のＯＰＣパターン）１４ａ，１４ｂとが設けられている。正のＯＰＣパターン１３ａ〜１３ｄは、その一部の領域が接続パターン１２ａ，１２ｂとそれぞれ重なるように設けられている。正のＯＰＣパターン１３ａ〜１３ｄの接続パターン１２ａ，１２ｂと重ならない領域は、接続パターン１２ａ，１２ｂの外側の４角から突出したＬ字状の遮光領域である。一方、負のＯＰＣパターン１４ａ，１４ｂは、細線パターン１１ａ，１１ｂ及び、接続パターン１２ａ，１２ｂの一部と重なるように設けられている。細線パターン１１ａ，１１ｂ及び、接続パターン１２ａ，１２ｂの領域のうち、負のＯＰＣパターン１４ａ，１４ｂと重なる領域がコ字状に抜かれている。コ字状に抜かれた領域及び窓部１５の内部には、第１透明基板１０ａが露出している。このように、正のＯＰＣパターン１３ａ〜１３ｄ及び負のＯＰＣパターン１４ａ，１４ｂを設けることにより、第１マスク１０のパターンを転写するとき、ＯＰＥが抑制され、被露光対象には２本の細線パターン１１ａ，１１ｂ及び一対の接続パターン１２ａ，１２ｂとを含む枠状のパターンが縮小された形状が転写される。なお、第１遮光部１１は、投影露光装置の光学系の縮小比が１／５倍（又は１／４倍）であることから、投影されるパターン寸法の５倍（又は４倍）に拡大されて設けられている。
【００１５】
一方、第２マスク２０は、図２に示すように、第２透明基板２０ａと、第２透明基板２０ａ上に形成された第２遮光部２１とを備える。第２遮光部２１は、図２（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の同一線上に互いに離間して設けられた２つの窓部２２ａ，２２ｂ及び、Ｙ軸方向の同一線上に互いに離間し、２つの窓部２２ａ，２２ｂを結ぶ線に対して線対称に設けられた２つの窓部２２ｃ，２２ｄとを有する。窓部２２ａ〜２２ｄは、第１マスク１０で形成されたパターンから不要な部分を除くためのパターンである。２つの窓部２２ａ，２２ｂは互いに同一形状の矩形のパターンである。また、窓部２２ａ，２２ｂのＹ軸方向に沿った辺の長さはそれぞれ、設計スペース幅Ｓ２である。一方、２つの窓部２２ｃ，２２ｄは互いに同一形状であり、２つの窓部２２ｃ，２２ｄのＹ軸方向に沿った辺の長さも設計スペース幅Ｓ２である。リソグラフィ工程においては、図１に示した接続パターン１２ａ，１２ｂが転写されて被露光用基板上に形成される、互いに平行に走行する細線部が、窓部２２ｃ，２２ｄによりそれぞれ分離される。
【００１６】
更に、第２遮光部２１には、ＯＰＣにより４つの矩形の負のＯＰＣパターン２３ａ〜２３ｄが設けられている。負のＯＰＣパターン２３ａ，２３ｂは、２つの窓部２２ａ，２２ｂをそれぞれ覆うように重ねられ、Ｙ軸方向に設計スペース幅Ｓ２より広い一辺を有する。負のＯＰＣパターン２３ｃ，２３ｄは、２つの窓部２２ｃ，２２ｄをそれぞれ覆うように重ねられ、Ｘ軸方向に設計スペース幅Ｓ２より広い一辺を有する。即ち、負のＯＰＣパターン２３ａ〜２３ｄが透過パターンとなる。負のＯＰＣパターン２３ａ〜２３ｄの内部には、第２透明基板２０ａがそれぞれ露出する。このように、４つの負のＯＰＣパターン２３ａ〜２３ｄを設けることにより、第２マスク２０のパターンを縮小転写した際、被露光対象には４つの窓部２２ａ〜２２ｄの形状に対応したパターンが転写される。なお、第２遮光部２１は、第１遮光部１１と同様に、投影されるパターン寸法の５倍（又は４倍）に拡大されて設けられている。
【００１７】
上述した図１に示した第１遮光部１１及び、図２に示した第２遮光部２１は、図３に示すように互いに合わせられるパターンである。ここで、細線パターン１１ａ，１１ｂは、光学的に解像可能な最小線幅を、投影露光装置の光学系の縮小比（例えば１／５倍）の逆数倍よりも太い線幅Ｗ１にリサイズされたパターンである。一方、第２遮光部２１の窓部２２ａ，２２ｂは、Ｙ軸方向に設計スペース幅Ｓ２で、第１遮光部１１の接続パターン１２ａ，１２ｂのそれぞれの中央部と合わせられるパターンである。即ち、窓部２２ａ，２２ｂは、接続パターン１２ａ，１２ｂをＹ軸方向に２分割する寸法で開口されたパターンである。また、窓部２２ｃ，２２ｄは、Ｘ軸方向に設計スペース幅Ｓ２で、第１遮光部１１の細線パターン１１ａ，１１ｂのそれぞれの中央部と合わせられるパターンである。即ち、２つの窓部２２ｃ，２２ｄは、被露光基板（半導体基板）上のストライプをＸ軸方向にそれぞれ分離するための寸法で開口されたパターンである。
【００１８】
上述した本発明の第１の実施の形態に係るマスクのセットによれば、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い線幅と、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅とを同時に備えたパターンが形成することができる。本発明の第１の実施の形態に係るマスクのセットを用いたパターン形成方法は後述する。
【００１９】
なお、図１に示した第１透明基板１０ａ及び図２に示した第２透明基板２０ａの材料としては、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス等が使用可能である。また、第１遮光部１１及び第２遮光部２１の材料としては、クロム（Ｃｒ）又はＣｒと酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）との複合膜等が使用可能である。
【００２０】
また、本発明の第１の実施の形態において、第１遮光部１１として枠状のパターンを示したが、細線部を形成するための細線パターン１１ａを備えていれば特に限定されない。また、被露光用基板上に細線部を形成するための細線パターンとして、ストライプ状の細線パターン１１ａ，１１ｂを示したが、設計線幅を有していれば、ストライプ状でなくても構わない。一方、第２遮光部２１として、一例として４つの窓部２２ａ〜２２ｄを有するパターンを示したが、第２遮光部２１の形状は少なくとも窓部２２ｃを有していれば特に限定されない。
【００２１】
なお、ここで示した正又は負のＯＰＣパターン１３ａ〜１３ｄ，１４ａ，１４ｂ，２３ａ〜２３ｄはあくまでも一例であり、本旨としてウェハ上に形成したい形状を得る為に第１及び第２マスク１０，２０上の形状を補正したものを使用するということを述べているに過ぎず、用いる露光プロセス条件により適宜ＯＰＣ後のパターン形状が変化することは何ら本特許の本旨に反するものではない。
【００２２】
（マスクデータ作成方法）
以下、本発明の第１の実施の形態に係るマスクデータ作成方法を、図４及び図５を用いて説明する。本発明の第１の実施の形態に係るマスクデータ作成方法は、半導体集積回路装置等を製造する際に、投影露光装置を介して半導体集積回路装置の回路パターンを半導体基板（被露光用基板）上に転写形成するために用いられる図１及び図２に示した第１及び第２マスク１０，２０のマスクデータ作成方法である。なお、本発明の第１の実施の形態に係るマスクデータは、例えば計算機支援設計（ＣＡＤ）を用いて作成される。
【００２３】
（イ）まず、半導体集積回路装置の回路パターンの半導体基板上での所望形状である設計パターンが描かれている図４（ａ）に示すような設計データ１１０を準備する。設計データ１１０は、例えば、互いに線対称（鏡映対称）の関係にある同一形状の４つの設計パターン１１０ａ〜１１０ｄを含む。設計パターン１１０ａ〜１１０ｄは、Ｘ軸方向に延びる４本のストライプ状の細線部１１２ａ〜１１２ｄと、４本の細線部１１２ａ〜１１２ｄのＸ軸方向の外側の端部においてそれぞれ接続されるほぼ正方形の矩形部１１１ａ〜１１１ｄとを含む。２本の細線部１１２ａ，１１２ｂは、Ｘ軸方向に設計スペース幅Ｓ１３で互いに離間し、半導体集積回路装置の回路パターンの最小設計線幅Ｗ１２で同一線上に走行する。また、２本の細線部１１２ｃ，１１２ｄも、Ｘ軸方向に設計スペース幅Ｓ１３で互いに離間し、最小設計線幅Ｗ１２で同一線上に走行する。細線部１１２ａと平行に走行する細線部１１２ｃの間のＹ軸方向の距離は、設計スペース幅Ｓ１２となる。また、細線部１１２ｄと平行に走行する細線部１１２ｂの間のＹ軸方向の距離も、設計スペース幅Ｓ１２となる。矩形部１１１ａと矩形部１１１ｃの間のＹ軸方向の距離は、設計スペース幅Ｓ１３となる。また、矩形部１１１ｂと矩形部１１１ｄの間のＹ軸方向の距離も、設計スペース幅Ｓ１３となる。なお、本発明の第１の実施の形態において、設計パターン１１０ａ〜１１０ｄを一例として示すが、設計データ１１０としては、互いに設計スペース幅Ｓ１３で離間し且つ最小設計線幅Ｗ１２を有するパターンを含んでいれば良い。また、細線部１１２ａ，１１２ｂは、同一線上に走行する例を示したが、同一線上に走行しなくても良く、例えばＹ軸方向に互いにずれていても構わない。
【００２４】
（ロ）次に、設計データ１１０として描かれた設計パターン１１０ａ〜１１０ｄを予め定められたリサイズ量Ｄだけ一様に拡大したリサイズパターン１２０ａ〜１２０ｄを含むリサイズデータ１２０を作成する。リサイズ量Ｄは、フォトリソグラフィ工程で用いる投影露光装置が光学的にパターン解像可能な最小線幅をＷｍｉｎとして、以下に示す式（１）により決定される。
【００２５】
Ｄ≧（Ｗｍｉｎ−Ｗ１２）／２        ・・・・・（１）
即ち、リサイズ量Ｄとしては、投影露光装置によりパターン解像可能な最小線幅Ｗｍｉｎと、設計データ１１０に存在する回路パターンの最小設計線幅Ｗ１２との差の半値より大である。そして、図４（ｂ）に示すように、４つのリサイズパターン１２０ａ〜１２０ｄは、互いに同一形状であり、且つ線対称の関係にある。リサイズパターン１２０ａ〜１２０ｄは、Ｘ軸方向に走行する４本のストライプ状の細線部１２２ａ〜１２２ｄと、細線部１２２ａ〜１２２ｄのＸ軸方向の外側の端部においてそれぞれ接続されるほぼ正方形の矩形部１２１ａ〜１２１ｄとを含む。２つの細線部１２２ａ，１２２ｂは、スペース幅Ｓ１７で互いに離間し、同一線上に線幅Ｗ１１で走行する。また、２本の細線部１２２ｃ，１２２ｄも、スペース幅Ｓ１７で互いに離間し、線幅Ｗ１１で同一線上に走行する。細線部１２２ａと平行に走行する細線部１２２ｃとの間及び、細線部１２２ｂと平行に走行する細線部１２２ｄとの間のＹ軸方向の距離はそれぞれ、スペース幅Ｓ１１となる。矩形部１２１ａと矩形部１２１ｃとの間及び、矩形部１２１ｂと矩形部１２１ｄとの間のＹ軸方向の距離は、スペース幅Ｓ１７となる。
【００２６】
（ハ）次に、リサイズデータ１２０に対して、予め定められたスペース量と比較して、スペース量以下のスペースを形成するリサイズデータ１２０のスペース領域を埋める。ここで、スペース量とは、リソグラフィ工程で用いる投影露光装置によりパターン解像可能な最小スペース幅より大である寸法である。例えば、細線部１２２ａ〜１２２ｄ及び、細線部１２２ａ〜１２２ｄ間のスペース量以下、のスペース幅、即ち、投影露光装置で光学的に解像可能な最小線幅よりも狭いスペース幅Ｓ１７を形成するスペース領域１２３ａ〜１２３ｄがそれぞれ埋められる。この結果、図４（ｃ）に示すように、矩形部１２１ａ〜１２１ｄ及び、細線部１２２ａ〜１２２ｄをそれぞれ接続して連続パターン１３１ａ，１３１ｂ及び連続パターン１３２ａ，１３２ｂとする第１マスク作成用データ１３０が準備される。具体的には、細線部１２２ａ，１２２ｂの２辺で挟まれたスペース領域１２３ｃを埋め、２本の細線部１２２ａ，１２２ｂを接続して連続パターン１３１ａとする。また、細線部１２２ｃ，１２２ｄの２辺で挟まれたスペース領域１２３ｄを埋め、２本の細線部１２２ｃ，１２２ｄを接続して連続パターン１３１ｂとする。更に、矩形部１２１ａ，１２１ｃの２辺で挟まれたスペース領域１２３ａを埋め、２本の矩形部１２１ａ，１２１ｃを接続して連続パターン１３２ａとする。同様に、矩形部１２１ｂ，１２１ｄの２辺で挟まれたスペース領域１２３ｂを埋め、２本の矩形部１２１ｂ，１２１ｄを接続して連続パターン１３２ｂとする。第１マスク作成用データ１３０は、互いにＹ軸方向にスペース幅Ｓ１１だけ離間し、Ｘ軸方向に線幅Ｗ１１で平行に走行する２本の連続パターン１３１ａ，１３１ｂと、２本の連続パターン１３１ａ，１３１ｂの両端を挟んで互いに接続する一対の連続パターン１３２ａ，１３２ｂとを含む枠状のパターンとなる。２本の連続パターン１３１ａ，１３１ｂ及び一対の連続パターン１３２ａ，１３２ｂで囲まれた内側は、窓部１３３となる。
【００２７】
（ニ）ここで、準備された第１マスク作成用データ１３０から第１マスクデータを作成する際、第１マスク作成用データ１３０が露光工程後のレジスト形状となるように、第１マスク作成用データ１３０に対してＯＰＣが行われる。この結果、図４（ｄ）に示すように、矩形の正のＯＰＣパターン１４３ａ〜１４３ｄ及び、矩形の負のＯＰＣパターン１４４ａ，１４４ｂが付加された第１マスクデータ１４０が作成される。正のＯＰＣパターン１４３ａ〜１４３ｄは、連続パターン１３２ａ，１３２ｂの外側の４角に、連続パターン１３２ａ，１３２ｂと一部が重なるようにそれぞれ設けられる。また、負のＯＰＣパターン１４４ａ，１４４ｂは、窓部１３３のＸ軸方向の両端に、その一部の領域が２本の連続パターン１３１ａ，１３１ｂ及び連続パターン１３２ａ，１３２ｂとコ字状に重なるようにそれぞれ設けられる。
【００２８】
（ホ）一方、図５（ａ）に示すように、図４（ｂ）に示したスペース領域１２３ａ〜１２３ｄをリサイズ量Ｄだけ拡大した領域を選択的に露出する４つの窓部１５１ａ〜１５１ｄを有する第２マスク作成用データ１５０を準備する。第２マスク作成用データ１５０は、図４（ｃ）に示した第１マスク作成用データ１３０にマスク合わせ可能なパターンのデータである。２つの窓部１５１ａ，１５１ｂは、スペース領域１２３ａ，１２３ｂの位置において、設計スペース幅Ｓ１３の長さの部分の連続パターン１３１ａ，１３１ｂを選択的に露出する。２つの窓部１５１ｃ，１５１ｄも、スペース領域１２３ｃ，１２３ｄの位置において、設計スペース幅Ｓ１３の長さの部分の連続パターン１３１ａ，１３１ｂを選択的に露出する。
【００２９】
（ヘ）次に、準備された図５（ａ）に示した第２マスク作成用データ１５０から第２マスクデータを作成する際、第２マスク作成用データ１５０が露光工程後のレジスト形状となるように、第２マスク作成用データ１５０に対してもＯＰＣを適用する。この結果、図５（ｂ）に示すように、窓部１５１ａ，１５１ｂを覆うような負のＯＰＣパターン１６１ａ，１６１ｂ及び、窓部１５１ｃ，１５１ｄを覆うような負のＯＰＣパターン１６１ｃ，１６１ｄが付加された第２マスクデータ１６０が作成される。
【００３０】
上述した、本発明の第１の実施の形態に係るマスクデータ作成方法で作成した第１マスクデータ１４０及び、第２マスクデータ１６０を、電子ビーム（ＥＢ）描画装置等のパターンジェネレータ用のデータにそれぞれ変換する。そして、変換した第１マスクデータ１４０及び第２マスクデータ１６０に基づき、パターンジェネレータを用いて、図１に示した第１マスク１０及び、図２に示した第２マスク２０が実現可能となる。
【００３１】
（パターン形成方法）
以下、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を、図６〜図１２を用いて説明する。
【００３２】
（イ）まず、ｎ＋型単結晶シリコンウェハを用意する。そして、このｎ＋型単結晶シリコンウェハの表面に、図示を省略したフィールド酸化膜で周辺を画定したデバイス領域（活性領域）を形成する。このデバイス領域内に、イオン注入等により、図示を省略した複数のｎ型半導体領域及びｐ型半導体領域を形成する。この結果、図６に示す半導体基板３１が用意される。次に、半導体基板３１上に厚さ３〜３００ｎｍ程度のゲート酸化膜（第１絶縁膜）３１ａを形成する。トンネルゲート酸化膜にするなら、第１絶縁膜は１．５ｎｍ程度でも良い。そして、化学気相成長法（ＣＶＤ法）等を用いて、第１絶縁膜３１ａ上に、ポリシリコン等の被加工膜３２を形成する。引き続き、ＣＶＤ法等により、被加工膜３２上に下地マスク膜（第２絶縁膜）３３を形成する。その後、下地マスク膜３３上に第１レジスト膜３４をスピン塗布する。なお、下地マスク膜３３は、被加工膜３２がポリシリコンであれば、窒化ケイ素（ＳｉｘＮｙ）膜やシリコンオキシナイトライド（ＳｉＯｘＮｙ）膜等にすればエッチング選択比が確保できる。下地マスク膜３３としては、被加工膜３２のエッチング速度に対して十分大きなエッチング速度が確保可能である膜であれば、絶縁膜である必要はない。下地マスク膜３３の厚さは、５０〜１００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００３３】
（ロ）次に、図１に示した第１マスク１０を図示を省略した投影露光装置へ装着し、第１マスク１０のパターンを第１レジスト膜３４に例えば１／５倍（又は１／４倍）に縮小転写する。そして、図７に示すように、第１レジスト膜３４を現像して、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも太い線幅Ｗ１１の第１レジストパターン３４ａを形成する。第１レジストパターン３４ａ、図７（ｂ）に示すように、線幅Ｗ１１でＸ軸方向に走行する細線部３４ｐと、細線部３４ｐとＹ軸方向にスペース幅Ｓ１１で互いに離間しＸ軸方向に平行に走行する細線部３４ｑと、２本の細線部３４ｐ，３４ｑの両端をそれぞれ挟んで互いに接続する一対の接続部３４ｋ，３４ｌとを含む枠状のパターンである。２本の細線部３４ｐ，３４ｑ及び一対の接続部３４ｋ，３４ｌで囲まれた内側には窓部３７が設けられている。窓部３７の内部には、下地マスク膜３３の一部が露出する。
【００３４】
（ハ）次に、図８に示すように、第１レジストパターン３４ａを、酸素のプラズマアッシング法等によりΔＬ１（＝Ｄ）だけ細らせ、リサイズレジストパターン３４ｂを形成する。即ち、第１レジストパターン３４ａで決まる線幅Ｗ１１の細線部３４ｐ，３４ｑを細らせることにより、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅より細い最小設計線幅Ｗ１２の細線部３４ｒ，３４ｓが形成される。リサイズレジストパターン３４ｂは、図８（ｂ）に示すように、スペース幅Ｓ１２で互いに離間し、最小設計線幅Ｗ１２で互いにＸ軸方向に平行に走行する２本の細線部３４ｒ，３４ｓと、２本の細線部３４ｒ，３４ｓの両端を挟んで互いに接続する一対の接続部３４ｍ，３４ｎとを含む枠状のパターンである。２本の細線部３４ｒ，３４ｓ及び一対の接続部３４ｍ，３４ｎで囲まれた内側には、窓部３７ａが設けられている。窓部３７ａの内部には、下地マスク膜３３が露出する。そして、リサイズレジストパターン３４ｂをエッチングマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等により下地マスク膜３３の一部を選択的に除去し、図９（ａ）に示すような下地マスクパターン（絶縁膜パターン）３３ａの細線部及び接続部（図示省略）を形成する。その後、レジスト剥離液（レジストリムーバ）等を用いて、リサイズレジストパターン３４ｂを除去する。
【００３５】
（ニ）次に、図９（ｂ）に示すように、被加工膜３２及び下地マスクパターン３３ａの表面上に、第２レジスト膜３５をスピン塗布する。そして、図２に示した第２マスク２０を図示を省略した投影露光装置に装着し、第２マスク２０のパターンを第２レジスト膜３５に例えば１／５倍（又は１／４倍）に縮小転写する。その後、第２レジスト膜３５を現像して、図１０に示すような第２レジストパターン３５ａを形成する。第２レジストパターン３５ａは、図１０（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の同一線上に互いに離間して設けられた２つの窓部３６ａ，３６ｂと、Ｙ軸方向の同一線上に互いに離間して、２つの窓部３６ａ，３６ｂを結ぶ線に対して線対称に設けられた２つの窓部３６ｃ，３６ｄとを有する。２つの窓部３６ａ，３６ｂは、互いに同一形状の矩形のパターンである。２つの窓部は、下地マスクパターン３３ａの接続部３３ｋ，３３ｌの一部に、Ｙ軸方向に目的とする、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅Ｓ１３の長さの接続部３３ｋ，３３ｌを露出する。一方、２つの窓部３６ｃ，３６ｄも、互いに同一形状の矩形のパターンである。２つの窓部３６ｃ，３６ｄは、下地マスクパターン３３ａの細線部３３ｒ，３３ｓの一部に、スペース幅Ｓ１３の長さの細線部を露出する。窓部３６ａ〜３６ｄの内部には更に、被加工膜３２の一部がそれぞれ露出する。
【００３６】
（ホ）次に、第２レジストパターン３５ａをマスクとして、ＲＩＥ等により下地マスクパターン３３ａの細線部３３ｒ，３３ｓ及び接続部３３ｋ，３３ｌの一部を選択的に除去してそれぞれ２分割する。この結果、図１１（ａ）に示すように下地マスクパターン（絶縁膜パターン）３３ｂが形成される。その後、レジスト剥離液等を用いて第２レジストパターン３５ａを除去する。次に、下地マスクパターン３３ｂをマスクとして、ＲＩＥ法等により被加工膜３２の一部を選択的に除去して、図１１（ｂ）に示すような４つの被加工膜パターン（回路パターン）３２ａ〜３２ｄ（３２ｃ，３２ｄは図示省略）を形成する。その後、ＨＦ等を用いて下地マスクパターン３３ｂを除去して、図１２に示すように、４つの被加工膜パターン３２ａ〜３２ｄを露出させる。４つの被加工膜パターン３２ａ〜３２ｄは、図１２（ｂ）に示すように、互いに線対称の関係にある同一形状のパターンである。４つの被加工膜パターン３２ａ〜３２ｄは、ストライプ状の４本の細線部３９ａ〜３９ｄと、４本の細線部３９ａ〜３９ｄのＸ軸方向の外側の端部においてそれぞれ接続されるほぼ正方形の矩形部３８ａ〜３８ｄとを含む。２つの細線部３９ａ，３９ｃは、最小スペース幅Ｓ１３で互いに離間し、同一線上に最小設計線幅Ｗ１２で走行する。また、２つの細線部３９ｂ，３９ｄも、最小スペース幅Ｓ１３で互いに離間し、同一線上に最小設計線幅Ｗ１２で走行する。２本の細線部３９ａ，３９ｂは、互いにＹ軸方向にスペース幅Ｓ１２だけ互いに離間し、Ｘ軸方向に平行に走行する。同様に、２本の細線部３９ｃ，３９ｄは、Ｙ軸方向にスペース幅Ｓ１２だけ互いに離間し、Ｘ軸方向に平行に走行する。矩形部３８ａと矩形部３８ｂの間のＹ軸方向の距離は、最小スペース幅Ｓ１３となる。また、矩形部３８ｃと矩形部３８ｄの間のＹ軸方向の距離も、最小スペース幅Ｓ１３となる。
【００３７】
上述したように、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法によれば、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い最小設計線幅Ｗ１２と、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅Ｓ１３とを同時に備えた被加工膜パターン３２ａ〜３２ｄを形成することができる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
（マスクのセット）
本発明の第２の実施の形態に係るマスクのセットは、図１３（ａ）に示した第１マスク４０及び、図１３（ｂ）に示すような第２マスク５０とを含む。
【００３９】
第１マスク４０及び第２マスク５０は、本発明の第１の実施の形態に係る第１マスク１０及び第２マスク２０と同様に、露光後のパターンの線幅を予め定められた量だけ細らせ、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅より細い線幅の細線部を被露光用基板上に形成するためのマスクのセットである。
【００４０】
第１マスク４０は、図１３（ａ）に示すように、第１透明基板４０ａと、第１透明基板４０ａ上に形成された第１遮光部４１とを備える。第１遮光部４１は、線幅Ｗ１でＸ軸方向に走行するストライプ状の細線パターン４１ａと、細線パターン４１ａとＹ軸方向にスペース幅Ｓ５だけ離間し、Ｘ軸方向に線幅Ｗ１で平行に走行するストライプ状の細線パターン４１ｂと、２本の細線パターン４１ａ，４１ｂの両端を挟み、互いに接続する一対の接続パターン４２ａ，４２ｂとを含む枠状のパターンである。また、２本の細線パターン４１ａ，４１ｂ及び一対の接続パターン４２ａ，４２ｂで囲まれた内側には窓部１５が構成されている。ここで、細線パターン４１ａ，４１ｂのＸ軸方向の長さが、図１（ｂ）に示した細線パターン１１ａ，１１ｂのＸ軸方向の長さより短い点と、接続パターン４２ａ，４２ｂのＹ軸方向の長さが、接続パターン１２ａ，１２ｂのＹ軸方向の長さより短い点が、本発明の第１の実施の形態と異なる。
【００４１】
更に、第１遮光部４１には露光時におけるＯＰＥを抑制するためのＯＰＣにより、一対の接続パターン４２ａ，４２ｂの外側の４角にそれぞれ設けられた矩形の正のＯＰＣパターン４３ａ〜４３ｄ及び、窓部４５のＸ軸方向の両端にそれぞれ設けられた矩形の負のＯＰＣパターン４４ａ，４４ｂとが設けられている。正のＯＰＣパターン４３ａ〜４３ｄは、その一部の領域が接続パターン４２ａ，４２ｂとそれぞれ重なるように設けられている。正のＯＰＣパターン４３ａ〜４３ｄの接続パターン４２ａ，４２ｂと重ならない領域は、接続パターン４２ａ，４２ｂの外側の４角から突出したＬ字状の遮光領域である。一方、負のＯＰＣパターン４４ａ，４４ｂは、細線パターン４１ａ，４１ｂ及び、接続パターン４２ａ，４２ｂの一部と重なるように設けられている。細線パターン４１ａ，４１ｂ及び、接続パターン４２ａ，４２ｂの領域のうち、負のＯＰＣパターン４４ａ，４４ｂと重なる領域がコ字状に抜かれている。コ字状の領域及び窓部４５の内部には、第１透明基板４０ａが露出している。
【００４２】
一方、図１３（ｂ）に示した第２マスク５０は、第２透明基板５０ａと、第２透明基板５０ａ上に形成された、図１３（ａ）に示した第１マスク４０にマスク合わせ可能なマスクパターンである第２遮光部５１とを備える。第２遮光部５１は、Ｙ軸方向の同一線上に互いに離間して設けられた矩形の窓部５２ａ，５２ｂ及び、Ｘ軸方向の同一線上に互いに離間し、２つの窓部５２ａ，５２ｂを結ぶ線に対して線対称に設けられた２つの窓部５２ｃ，５２ｄとを有する。２つの窓部５２ａ，５２ｂは、互いに同一形状であり、窓部５２ａ，５２ｂのＸ軸方向に沿った辺の長さはスペース幅Ｓ２である。また、２つの窓部５２ｃ，５２ｄは、互いに同一形状であり、窓部５２ｃ，５２ｄのＹ軸方向に沿った辺の長さはスペース幅Ｓ２である。ここで、２つの窓部５２ａ，５２ｂのＸ軸方向の間隔が、図２（ｂ）に示した窓部２２ａ，２２ｂの間隔より狭い点、２つの窓部５２ｃ，５２ｄの間隔が、図２（ｂ）に示した窓部２２ｃ，２２ｄの間隔より狭い点が、本発明の第１の実施の形態と異なる。
【００４３】
第２遮光部５１には、ＯＰＣにより４つの矩形の負のＯＰＣパターン５３ａ〜５３ｄが更に設けられている。負のＯＰＣパターン５３ａ，５３ｂは、２つの窓部５２ａ，５２ｂをそれぞれ覆うように、スペース幅Ｓ５より広い一辺をＹ軸方向に有する。負のＯＰＣパターン５３ｃ，５３ｄは、２つの窓部５２ｃ，５２ｄをそれぞれ覆うように、スペース幅Ｓ５より広い一辺をＸ軸方向に有する。即ち、負のＯＰＣパターン５３ａ〜５３ｄの部分が抜かれて、透過パターンとなっている。負のＯＰＣパターン５３ａ〜５３ｄの内部には、第２透明基板５０ａがそれぞれ露出する。このように、４つの負のＯＰＣパターン５３ａ〜５３ｄを設けることにより、第２マスク５０のパターンを縮小転写した際、被露光対象には４つの窓部５２ａ〜５２ｄの形状に対応したパターンが転写される。
【００４４】
上述した、図１３（ａ）に示した第１遮光部４１及び、図１３（ｂ）に示した第２遮光部５１は、図１３（ｃ）に示すように互いに合わされるパターンである。ここで、細線パターン４１ａ，４１ｂは、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅を、投影露光装置の光学系の縮小比の逆数倍よりも太い線幅Ｗ１にリサイズされたパターンである。窓部５２ａ，５２ｂは、Ｙ軸方向にスペース幅Ｓ５で、接続パターン４２ａ，４２ｂのそれぞれの中央部と合わせられるパターンである。即ち、窓部５２ａ，５２ｂは、接続パターン４２ａ，４２ｂを目的とするスペース幅で２分割する寸法で開口されたパターンである。また、窓部５２ｃ，５２ｄは、Ｘ軸方向にスペース幅Ｓ５で、細線パターン４１ａ，４１ｂのそれぞれの中央部と合わせられるパターンである。即ち、窓部５２ｃ、５２ｄは、被露光基板上のストライプを目的とするスペース幅で分離するための寸法で開口されたパターンである。
【００４５】
以上のような、本発明の第２の実施の形態に係るマスクのセットによれば、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い最小設計線幅と、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅よりも狭いスペース幅とを同時に備えたパターンを形成することができる。本発明の第２の実施の形態に係るマスクのセットを用いたパターン形成方法は後述する。
【００４６】
なお、図１３（ａ）に示した第１透明基板４０ａ及び、図１３（ｂ）に示した第２透明基板５０ａの材料としては、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス等が使用可能である。また、第１遮光部４１及び第２遮光部５１の材料としては、Ｃｒ又はＣｒとＣｒ２Ｏ３との複合膜等が使用可能である。
【００４７】
また、本発明の第１〜第３の実施の形態では、第１及び第２の「遮光部」という記載になっているが、昨今のフォトマスク技術として使用されることの多いいわゆるハーフトーン型位相シフトマスク（遮光部分が露光光に対して半透明で且つ、透明基板通過の光と位相が１８０度ずれるような膜構成となっているもの）で使用される半透明膜（ＭｏＳｉＯｘＮｙ、（モリブデン、珪素、酸素、窒素）、ＣｒｘＯｙ）等であってもなんら差し支えない。
【００４８】
また、本発明の第２の実施の形態において、第１遮光部４１として一例として枠状のパターンを示したが、第１遮光部４１の形状は被露光用基板上に細線部を形成するための細線パターン４１ａを備えていれば、特に限定されない。また、被露光用基板上に細線部を形成するための細線パターン４１ａ，４１ｂとしては、ストライプ状でなくても良い。一方、第２遮光部５１として、一例として４つの窓部５２ａ〜５２ｄを有するパターンを示したが、第２遮光部５１の形状は被露光用基板上に細線部を分離するための窓部５２ａを有していれば、特に限定されない。
【００４９】
なお、本発明の第１〜第３の実施の形態では、レジストとして感光していない部分が現像後にパターンとして残るタイプのもの（ポジ型レジスト）を想定した記載となっており、その為パターン部に対応するマスクパターンとして「遮光部」という記載の仕方をとっている。従って、レジストとして感光部が現像後にパターンとして残るタイプのもの（ネガ型レジスト）を想定した場合、上述したマスクパターンの遮光、透光部の関係は当然反転したもの使用することになるが、これは本特許の発明の主旨になんら反しない。
【００５０】
（マスクデータ作成方法）
以下、本発明の第２の実施の形態に係るマスクデータ作成方法を、図１４及び図１５を用いて説明する。本発明の第２の実施の形態に係るマスクデータ作成方法は、半導体集積回路装置等を製造する際に、投影露光装置を介して半導体集積回路装置の回路パターンを半導体基板（被露光用基板）上に転写形成するために用いられるフォトマスクのマスクデータ作成方法である。
【００５１】
（イ）まず、図１４（ａ）に示すような設計データ２１０を準備する。設計データ２１０には、設計データ１１０と同様に、被加工膜パターンの半導体基板上での所望形状である互いに線対称（鏡映対称）の関係にある同一形状の４つの設計パターン１１０ａ〜１１０ｄが描かれている。設計パターン１１０ａ〜１１０ｄは、Ｘ軸方向に延びる４本のストライプ状の細線部１１２ａ〜１１２ｄと、４本の細線部１１２ａ〜１１２ｄのＸ軸方向の外側の端部においてそれぞれ接続されるほぼ正方形の矩形部１１１ａ〜１１１ｄとを含む。２本の細線部１１２ａ，１１２ｂは、Ｘ軸方向に図４（ａ）に示した設計スペース幅Ｓ１３よりも狭い、即ち投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも狭い設計スペース幅Ｓ１６で互いに離間し、最小設計線幅Ｗ１２で同一線上に走行する。また、２本の細線部１１２ｃ，１１２ｄも、Ｘ軸方向に設計スペース幅Ｓ１６で互いに離間し、最小設計線幅Ｗ１２で同一線上に走行する。細線部１１２ａと平行に走行する細線部１１２ｃとの間及び、細線部１１２ｄと平行に走行する細線部１１２ｂとの間のＹ軸方向の距離は、設計スペース幅Ｓ１５となる。矩形部１１１ａと矩形部１１１ｃとの間及び、矩形部１１１ｂと矩形部１１１ｄとの間のＹ軸方向の距離は、設計スペース幅Ｓ１６となる。なお、本発明の第２の実施の形態において、設計パターン１１０ａを一例として示すが、設計データ２１０の形状は、最小設計線幅Ｗ１２を有し、スペース幅Ｓ１６で互いに離間した細線部１１２ａ，１１２ｂを含んでいれば良く、特に限定されない。更に、細線部１１２ａ，１１２ｂも、ストライプ状でなくても良く、互いに同一線上に走行していなくても良い。
【００５２】
（ロ）次に、図１４（ｂ）に示すように、設計パターン１１０ａ〜１１０ｄをリサイズ量Ｄだけ一様に拡大したリサイズパターン１２０ａ〜１２０ｄを含むリサイズデータ２２０を作成する。４つのリサイズパターン１２０ａ〜１２０ｄは、互いに同一形状であり、且つ線対称の関係にある。リサイズパターン１２０ａ〜１２０ｄは、Ｘ軸方向に走行する４本のストライプ状の細線部１２２ａ〜１２２ｄと、細線部１２２ａ〜１２２ｄのＸ軸方向の外側の端部においてそれぞれ接続されるほぼ正方形の矩形部１２１ａ〜１２１ｄとを含む。２つの細線部１２２ａ，１２２ｂは、図４（ｂ）に示したスペース幅Ｓ１７よりも狭いスペース幅Ｓ１８で互いに離間し、同一線上に線幅Ｗ１１で走行する。また、２本の細線部１２２ｃ，１２２ｄも、スペース幅Ｓ１８で互いに離間し、線幅Ｗ１１で同一線上に走行する。細線部１２２ａと平行に走行する細線部１２２ｃとの間及び、細線部１２２ｂと平行に走行する細線部１２２ｄとの間のＹ軸方向の距離は、図４（ｂ）に示したスペース幅Ｓ１１よりも狭いスペース幅Ｓ１４となる。矩形部１２１ａと矩形部１２１ｃとの間及び、矩形部１２１ｂと矩形部１２１ｄとの間のＹ軸方向の距離は、スペース幅Ｓ１８となる。
【００５３】
（ハ）次に、リサイズデータ１２０に対して、予め定められたスペース量と比較して、スペース量以下のスペース幅Ｓ１７を形成する、図１４（ｂ）に示したリサイズデータ１２０の細線部１２２ａ〜１２２ｂの２辺でそれぞれ挟まれたスペース領域１２３ａ〜１２３ｄを埋め、図１４（ｃ）に示すように、それぞれ連続パターン２３１ａ〜２３１ｄとする。この結果、連続パターン２３１ａ，２３１ｂ及び連続パターン２３２ａ，２３２ｂとを含む第１マスク作成用データ２３０が作成される。第１マスク作成用データ２３０は、互いにＹ軸方向にスペース幅Ｓ１４だけ離間し、Ｘ軸方向に線幅Ｗ１１で平行に走行する２本の連続パターン２３１ａ，２３１ｂと、２本の連続パターン１３１ａ，１３１ｂの両端を挟んで互いに接続する一対の連続パターン２３２ａ，２３２ｂとを含む枠状のパターンとなる。２本の連続パターン２３１ａ，２３１ｂ及び一対の連続パターン２３２ａ，２３２ｂで囲まれた内側は、窓部２３３となる。
【００５４】
（ニ）次に、第１マスク作成用データ２３０に対してＯＰＣが行われる。この結果、図１４（ｄ）に示すように、矩形の正のＯＰＣパターン２４３ａ〜２４３ｄ及び、矩形の負のＯＰＣパターン２４４ａ，２４４ｂが付加された第１マスクデータ２４０を作成する。正のＯＰＣパターン２４３ａ〜２４３ｄは、連続パターン２３２ａ，２３２ｂの外側の４角に、連続パターン２３２ａ，２３２ｂと一部が重なるようにそれぞれ設けられる。また、負のＯＰＣパターン２４４ａ，２４４ｂは、窓部２３３のＸ軸方向の両端に、その一部の領域が２本の連続パターン２３１ａ，２３１ｂ及び連続パターン２３２ａ，２３２ｂとコ字状に重なるようにそれぞれ設けられる。
【００５５】
（ホ）一方、図１５（ａ）に示すように、図１４（ｂ）に示したスペース領域１２３ａ〜１２３ｄをリサイズ量Ｄだけ拡大した４つの窓部２５１ａ〜２５１ｄを有する第２マスク作成用データ２５０を作成する。第２マスク作成用データ２５０は、第１マスク作成用データ２３０にマスク合わせ可能なパターンのデータである。２つの窓部２５１ａ，２５１ｂは、スペース領域１２３ａ，１２３ｂの位置において、設計スペース幅Ｓ１６の長さの部分の連続パターン１３１ａ，１３１ｂを露出するパターンである。また、２つの窓部１５１ｃ，１５１ｄも、スペース領域１２３ｃ，１２３ｄの位置において、設計スペース幅Ｓ１６の長さの部分の連続パターン２３１ａ，２３１ｂを露出するパターンである。
【００５６】
（ヘ）更に、本発明の第２の実施の形態においては、第２マスク作成用データ２５０に対して、窓部２５１ａ〜２５１ｄをそれぞれΔＤ１拡大して、図１５（ｂ）に示すように、スペース幅Ｓ１３の一辺をＹ軸方向に有する窓部２６１ａ，２６１ｂ及び、スペース幅Ｓ１３の一辺をＸ軸方向に有する窓部２６１ｃ，２６１ｄを含む第２マスク作成用データ２６０を作成する。
【００５７】
（ト）次に、図１５（ｂ）に示した第２マスク作成用データ２６０に対してＯＰＣが行われる。この結果、図１５（ｃ）に示すように、窓部２６１ａ，２６１ｂをそれぞれ覆うような負のＯＰＣパターン２７１ａ，２７１ｂ及び、窓部２６１ｃ，２６１ｄを覆うような負のＯＰＣパターン２７１ｃ，２７１ｄが付加された第２マスクデータ２７０を作成する。
【００５８】
本発明の第２の実施の形態に係るマスクデータ作成方法において、後述する本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法におけるオーバーコート法の適用によるプロセス近接効果を予定して、第１マスクデータ２４０及び第２マスクデータ２７０に対してそれぞれプロセス近接効果補正を行うことが好ましい。プロセス近接効果補正を行うことにより、オーバーコート法を適用した際のプロセス近接効果、例えば、周辺のパターン環境により生じるスペース幅の縮小量の変動等を防止できる。
【００５９】
上述した、本発明の第２の実施の形態に係るマスクデータ作成方法で作成した第１マスクデータ２４０及び第２マスクデータ２７０を、ＥＢ描画装置等のパターンジェネレータ用のデータにそれぞれ変換する。そして、パターンジェネレータを用いて、変換した第１マスクデータ２４０及び第２マスクデータ２７０に基づき、図１３（ａ）に示した第１マスク４０及び、図１３（ｂ）に示した第２マスク５０が実現可能となる。
【００６０】
（パターン形成方法）
以下、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を、図１６〜図２４を用いて説明する。
【００６１】
（イ）まず、本発明の第１の実施の形態と同様に、図１６に示す半導体基板３１を用意する。次に、半導体基板３１上に厚さ３〜３００ｎｍ程度のゲート酸化膜（第１絶縁膜）３１ａを形成する。トンネルゲート酸化膜にするなら、第１絶縁膜は１．５ｎｍ程度でも良い。そして、ＣＶＤ法等を用いて、第１絶縁膜３１ａ上に、ポリシリコン等の被加工膜３２を形成する。引き続き、ＣＶＤ法等により、被加工膜３２上に下地マスク膜（第２絶縁膜）３３を形成する。下地マスク膜３３は、本発明の第１の実施の形態と同様に、被加工膜３２がポリシリコンであれば、ＳｉｘＮｙやＳｉＯｘＮｙ膜等にすれば、エッチング選択比が確保できる。下地マスク膜３３としては、被加工膜３２に対して十分大きなエッチング速度が確保可能である膜であれば、絶縁膜である必要はない。下地マスク膜３３の厚さは、５０〜１００ｎｍ程度であることが好ましい。更に、下地マスク膜３３の表面上に、反射防止膜６１を形成する。反射防止膜６１により、露光波長での屈折率及び反射係数を調整して、露光光の反射率を抑制できる。反射防止膜６１の材料としては、スピン塗布可能な有機系半透明樹脂等が使用されることが多く、または無機系（ＳｉＯＮ、ＴｉＯ）材料を使用し、ＣＶＤ等で形成することも可能である。その後、反射防止膜６１上に第１レジスト膜３４をスピン塗布する。
【００６２】
（ロ）次に、図１３（ａ）に示した第１マスク４０を図示を省略した投影露光装置に装着し、第１マスク４０のパターンを第１レジスト膜３４に縮小転写する。そして、第１レジスト膜３４を現像して、図１７に示すように、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも太い線幅Ｗ１１を有する第１レジストパターン３４ｃを形成する。第１レジストパターン３４ｃは、図１７（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向にスペース幅Ｓ１４で互いに離間し、線幅Ｗ１１で互いにＸ軸方向に平行に走行する２本の細線部３４ｔ，３４ｕと、２本の細線部３４ｔ，３４ｕの両端を挟み、且つ互いに接続する一対の接続部３４ｉ，３４ｊとを含む枠状のパターンである。２本の細線部３４ｔ，３４ｕ及び一対の接続部３４ｉ，３４ｊで囲まれた内側には、窓部３７ｂが設けられている。窓部３７ｂの内部には、下地マスク膜３３が露出する。ここで、細線部３４ｔ，３４ｕのＸ軸方向の長さは、図７（ｂ）に示した細線部３４ｐ，３４ｑのＸ軸方向の長さよりも短い。また、接続部３４ｉ，３４ｊのＹ軸方向の長さは、図７（ｂ）に示した接続部３４ｋ，３４ｌのＹ軸方向の長さよりも短い。
【００６３】
（ハ）次に、図１８に示すように、ＲＩＥ等のエッチングをジャストエッチングの時間よりも過剰のエッチング時間行うことにより、第１レジストパターン３４ｃをΔＬ１（ΔＬ１＝Ｄ）だけ細らせると同時に、下地マスク膜３３の一部が投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも狭い最小設計線幅Ｗ１２となるように選択的に除去する。即ち、第１レジストパターン３４ｃが細った、リサイズレジストパターン３４ｄと同一形状の下地マスクパターン（絶縁膜パターン）３３ｂの細線部がオーバーエッチングにより形成される。なお、リサイズレジストパターン３４ｄと下地マスクパターン３３ｂとは必ずしも完全に一致している必要はなく、下地マスクパターン３３ｂの方が狭くなったアンダーカット部の生じるようなエッチングでも良い。いずれにせよ、オーバーエッチングで下地マスクパターン３３ｂを細くするためには、下地マスク膜３３のエッチング速度が、被加工膜３２のエッチング速度より１０〜１０００倍程度、望ましくは３０〜１０００倍程度、更に望ましくは１００〜１０００倍程度大きくなるようにＲＩＥのエッチングガスを選択する。なお、反射防止膜６１も、リサイズレジストパターン３４ｄ及び下地マスクパターン３３ｂと同一形状に細らせて反射防止膜６１ａとなる。リサイズレジストパターン３４ｄは、図１８（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向にスペース幅Ｓ１５で互いに離間し、Ｘ軸方向に投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い最小設計線幅Ｗ１２で平行に走行する２本の細線部３４ｖ，３４ｗと、２本の細線部３４ｖ，３４ｗの両端を挟んで互いに接続する一対の接続部３４ｇ，３４ｈとを含む枠状のパターンである。２本の細線部３４ｖ，３４ｗ及び一対の接続部３４ｇ，３４ｈで囲まれた内側には、窓部３７ｃが設けられている。窓部３７ｃの内部には、下地マスク膜３３が露出する。その後、レジスト剥離液等を用いて、リサイズレジストパターン３４ｄ及び反射防止膜６１ａを除去する。
【００６４】
（ニ）次に、本発明の第１の実施の形態と同様に、図１９に示すように、下地マスクパターン３３ａ及び、露出した被加工膜３２の表面上に、第２レジスト膜３５をスピン塗布する。次に、図１３（ｂ）に示した第２マスク５０を図示を省略した投影露光装置へ装着し、第２マスク５０のパターンを第２レジスト膜３５に縮小転写する。そして、第２レジスト膜３５を現像して、図２０に示すように、Ｘ軸方向の同一線上に互いに離間して設けられた２つの窓部３６ｅ，３６ｆ及び、２つの窓部３６ｅ，３６ｆを結ぶ線に対して線対称に、Ｙ軸方向の同一線上に互いに離間して設けられた２つの窓部３６ｇ，３６ｈとを有する第２レジストパターン３５ｂを形成する。２つの窓部３６ｅ，３６ｆは互いに同一形状の矩形のパターンである。また、２つの窓部３６ｅ，３６ｆは、下地マスクパターン３３ａの接続部３３ｇ，３３ｈの一部に、スペース幅Ｓ１３の長さの接続部３３ｇ，３３ｈをそれぞれ露出するパターンである。一方、２つの窓部３６ｇ，３６ｈも互いに同一形状の矩形のパターンである。窓部３６ｇ，３６ｈは、下地マスクパターン３３ａの細線部３３ｖ，３３ｗの一部に、スペース幅Ｓ１３の長さの細線部３３ｖ，３３ｗをそれぞれ露出するパターンである。
【００６５】
（ホ）次に、第２レジストパターン３５ｂに対してオーバーコート法を適用する。まず、図２１（ａ）に示すように、第２レジストパターン３５ｂ及び、露出した下地マスクパターン３３ａの表面上に、水溶性ポリマー等を塗布することにより、オーバーコート膜６２を形成する。そして、第２レジストパターン３５ｂが熱的可逆変形を起こす温度より低い温度で熱処理（ベーキング）する。この結果、図２１（ｂ）に示すように、水溶性ポリマーが第２レジストパターン３５ｂから拡散した酸と架橋反応により不溶性に変化して、第２レジストパターン３５ｂの一部とオーバーコート膜６２の一部とを混合した混合層６２ａを形成する。その後、水等の溶媒を用いて混合層６２ａ以外の残存したオーバーコート膜６２ｂを除去して、図２２に示すように、矩形の窓部６３ａ〜６３ｄを有する混合層６２ａと、窓部６３ａ〜６３ｄの内部に下地マスクパターン３３ａとを露出させる。図２２（ｂ）に示すように、混合層６２ａの窓部６３ａ〜６３ｄは、窓部３６ｅ〜３６ｈよりΔＬ２（＝ΔＤ１）だけ狭い。即ち、窓部６３ａ，６３ｂは、下地マスクパターン３３ａの接続部３３ｇ，３３ｈの一部に、目的とする投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも狭いスペース幅Ｓ１６の長さの接続部３３ｇ，３３ｈをそれぞれ露出するパターンである。また、窓部６３ｃ，６３ｄも、下地マスクパターン３３ａの細線部３３ｖ，３３ｗの一部に、スペース幅Ｓ１６の長さの細線部３３ｖ，３３ｗをそれぞれ露出する。
【００６６】
（ヘ）次に、混合層６２ａ及び第２レジストパターン３５ｂをエッチングマスクとして、ＲＩＥ法等により下地マスクパターン３３ａの一部を選択的に除去して、下地マスクパターン３３ａの細線部３３ｖ，３３ｗ及び接続部３３ｇ，３３ｈをそれぞれ２分割する。この結果、図２３（ａ）に示すような下地マスクパターン（絶縁膜パターン）３３ｃを形成する。その後、レジスト剥離液等を用いて、混合層６２ａ及び第２レジストパターン３５ｂを除去する。次に、下地マスクパターン３３ｂをエッチングマスクとして、ＲＩＥ法等により被加工膜３２の一部を選択的に除去して、図２３（ｂ）に示すように、４つの被加工膜パターン３２ａ〜３２ｄ（３２ｃ，３２ｄは図示省略）を形成する。その後、ＨＦ等を用いて、図２４に示すように、下地マスクパターン３３ｂを除去する。被加工膜パターン３２ａ〜３２ｄは、図２４（ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形態と同様に、目的とするスペース幅Ｓ１６で互いに離間し、最小設計線幅Ｗ１２で走行する細線部３９ａ〜３９ｄと、細線部３９ａ〜３９ｄの外側の端部においてそれぞれ接続された矩形部３８ａ〜３８ｄを有する。
【００６７】
このように、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法によれば、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い最小設計線幅Ｗ１２と、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅よりも狭いスペース幅Ｓ１６とを同時に備えた被加工膜パターン３２ａ〜３２ｄが形成することができる。
【００６８】
（第３の実施の形態）
（マスクのセット）
本発明の第３の実施の形態に係るマスクのセットは、第２の実施の形態と同様に、図１３（ａ）に示した第１マスク４０と、図１３（ｂ）に示した第２マスク５０とを含む。第１マスク４０及び第２マスク５０は、本発明の第１の実施の形態に係る第１マスク１０及び第２マスク２０と同様に、露光後のパターンの線幅を予め定められた量だけ細らせ、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅より細い線幅の細線部を被露光用基板上に形成するためのマスクのセットである。本発明の第３の実施の形態に係るマスクのセットは、本発明の第２の実施の形態に係るマスクのセットと実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【００６９】
以上のような、本発明の第３の実施の形態に係るマスクのセットによれば、本発明の第２の実施の形態と同様に、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い線幅と、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅よりも狭いスペース幅とを同時に備えたパターンを形成することができる。本発明の第２の実施の形態に係るマスクのセットを用いたパターン形成方法は後述する。
【００７０】
（マスクデータ作成方法）
以下、本発明の第３の実施の形態に係るマスクデータ作成方法を、図１４及び図１５を用いて説明する。
【００７１】
まず、本発明の第２の実施の形態と同様に、本発明の所望の設計デザインとして、図１４（ａ）に示すような設計パターン１１０ａ〜１１０ｄを含む設計データ１１０を準備する。そして、図４（ｂ）に示すように、設計パターン１１０ａ〜１１０ｄをリサイズ量Ｄだけ一様（等方的）に拡大したリサイズパターン１２０ａ〜１２０ｄを含むリサイズデータ１２０作成する。次に、図４（ｃ）に示すように、図４（ａ）に示した矩形部１２１ａ〜１２１ｄ間及び、細線部１２２ａ〜１２２ｄ間のスペース領域１２３ａ〜１２３ｄをそれぞれ埋め、連続パターン２３１ａ，２３１ｂ，２３２ａ，２３２ｂとする第１マスク作成用データ２３０を作成する。その後、第１マスク作成用データ２３０に対してＯＰＣが行われる。この結果、図１４（ｄ）に示すように、矩形の正のＯＰＣパターン２４３ａ〜２４３ｄ及び、矩形の負のＯＰＣパターン２４４ａ，２４４ｂが付加された第１マスクデータ２４０を作成する。
【００７２】
一方、本発明の第２の実施の形態と同様に、図１５（ａ）に示すように、図４に示したスペース領域１２３ａ〜１２３ｄをリサイズ量Ｄだけ拡大した４つの窓部２５１ａ〜２５１ｄを有する第２マスク作成用データ２５０を作成する。第２マスク作成用データ２５０は、第１マスク作成用データ２３０にマスク合わせ可能なパターンのデータである。２つの窓部２５１ａ，２５１ｂは、スペース領域１２３ａ，１２３ｂの位置において、設計スペース幅Ｓ６の長さの部分の連続パターン１３１ａ，１３１ｂを露出するパターンである。また、２つの窓部１５１ｃ，１５１ｄも、スペース領域１２３ｃ，１２３ｄの位置において、設計スペース幅Ｓ６の長さの部分の連続パターン２３１ａ，２３１ｂを露出するパターンである。更に、第２マスク作成用データ２５０に対して、窓部２５１ａ〜２５１ｄをそれぞれΔＤ１拡大して、図１５（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向にスペース幅Ｓ２の一辺を有する窓部２６１ａ，２６１ｂ及び、Ｘ軸方向に光学的に解像可能な最小線幅であるスペース幅Ｓ２の一辺を有する窓部２６１ｃ，２６１ｄを含む第２マスク作成用データ２６０を作成する。その後、図１５（ｂ）に示した第２マスク作成用データ２６０に対してＯＰＣが行われる。この結果、図１５（ｃ）に示すように、窓部２６１ａ，２６１ｂをそれぞれ覆うような負のＯＰＣパターン２７１ａ，２７１ｂ及び、窓部２６１ｃ，２６１ｄを覆うような負のＯＰＣパターン２７１ｃ，２７１ｄが付加された第２マスクデータ２７０が作成される。本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法は、本発明の第２の実施の形態と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【００７３】
本発明の第３の実施の形態に係るマスクデータ作成方法において、後述する本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法におけるサーマルフロープロセス（ＴＦプロセス）の適用によるプロセス近接効果を予定して、第１マスクデータ２４０及び第２マスクデータ２７０に対してプロセス近接効果補正を行うことが好ましい。プロセス近接効果補正を行うことにより、ＴＦプロセスを適用した際のプロセス近接効果、例えば、周辺のパターン環境により生じるスペース幅の縮小量の変動等を防止できる。
【００７４】
上述した、本発明の第３の実施の形態に係るマスクデータ作成方法で作成した第１マスクデータ２４０及び、第２マスクデータ２７０を、ＥＢ描画装置等のパターンジェネレータ用のデータにそれぞれ変換する。そして、パターンジェネレータを用いて、変換した第１マスクデータ２４０及び第２マスクデータ２７０に基づき、図１３（ａ）に示した第１マスク４０及び図１３（ｂ）に示した第２マスク５０が実現可能となる。
【００７５】
（パターン形成方法）
以下、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を、図２５〜図３３を用いて説明する。
【００７６】
（イ）まず、第１の実施の形態と同様に、図２５に示すような半導体基板３１を用意する。そして、ＣＶＤ法等を用いて、半導体基板３１上にゲート酸化膜（第１絶縁膜）３１ａ、ポリシリコン等の被加工膜３２及び、補助下地マスク膜（第２絶縁膜）９１を順に堆積する。補助下地マスク膜９１は、この上に堆積する下地マスク膜との関係で選択されるが、例えば窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）となる。即ち、ＣＶＤ法等を用いて、補助下地マスク膜９１上に、補助下地マスク膜９１のエッチング速度よりもエッチング速度が大きい下地マスク膜（第３絶縁膜）３３を形成する。補助下地マスク膜９１を窒化膜とすれば、下地マスク膜３３は、例えば酸化膜（ＳｉＯ２膜）が選択可能である。即ち、下地マスク膜３３のエッチング速度が補助下地マスク膜９１のエッチング速度より例えば１０〜１０００倍程度大きな材料の組み合わせとなるように選ぶ。次に、真空蒸着やスパッタリング等により下地マスク膜３３の表面上に、第１反射防止膜９３を形成する。第１反射防止膜９３により、露光波長での屈折率及び反射係数を調整して、露光光の反射率を抑制できる。そして、第１反射防止膜９３上に、第１レジスト膜３４をスピン塗布する。その後、真空蒸着やスパッタリング等により、第１レジスト膜３４の表面上に第２反射防止膜９５を形成する。第２反射防止膜９５により、下地マスク膜３３等の下地の影響による線幅の変動が防止できる。なお、第１及び第２反射防止膜９３，９５の材料としては、図１６に示した反射防止膜６１と同様に、スピン塗布可能な有機系半透明樹脂等が使用されることが多く、または無機系（ＳｉＯＮ、ＴｉＯ）材料を使用し、ＣＶＤ等で形成することも可能である。
【００７７】
（ロ）次に、図１３（ａ）に示した第１マスク４０を図示を省略した投影露光装置へ装着し、第１マスク４０のパターンを、第２反射防止膜９５を介して第１レジスト膜３４に転写する。そして、第１レジスト膜３４を現像して、図２６（ａ）に示すように、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも太い線幅Ｗ１１を有する第１レジストパターン３４ｃを形成する。第１及び第２反射防止膜９３，９５は、第１レジストパターン３４ｃと同一形状に一部を選択的に除去され、それぞれ第１及び第２反射防止膜９３ａ，９５ａとなる。第２反射防止膜９５ａは、図２６（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向にスペース幅Ｓ１４で互いに離間し、線幅Ｗ１１でＸ軸方向に平行に走行する２本の細線部９５ｐ，９５ｑと、２本の細線部９５ｐ，９５ｑの両端を挟んで互いに接続する一対の接続部９５ｋ，９５ｌとを含む枠状のパターンである。２本の細線部９５ｐ，９５ｑ及び一対の接続部９５ｋ，９５ｌで囲まれた内側には、窓部９７が設けられている。窓部９７の内部には、下地マスク膜３３が露出する。
【００７８】
（ハ）次に、第１レジストパターン３４ｃ及び、第１及び第２反射防止膜９３ａ，９５ａをエッチングマスクとして、ＲＩＥ法等により下地マスク膜３３の一部を選択的に除去して、図２７に示すように、下地マスクパターン（絶縁膜パターン）３３ｄを形成する。そして、レジスト剥離液等を用いて、第１レジストパターン３４ｃ及び、第１及び第２反射防止膜９３ａ，９５ａを除去する。その後、図２８に示すように、下地マスク膜３３が酸化膜ならば、ＨＦ等の酸化膜エッチング液を用いてスライトエッチングすることにより下地マスクパターン３３ｄをΔＬ１（ΔＬ１＝Ｄ）だけ細らせて下地マスクパターン３３ｂを形成する。上述したように、補助下地マスク膜９１は酸化膜エッチング液にエッチングされないＳｉ３Ｎ４膜等を選んでおけば良い。勿論ウェットエッチングではなくドライエッチングで下地マスク膜３３をスライトエッチングすることが制御性の点から好ましい。下地マスクパターン３３ｂは、図２８（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向にスペース幅Ｓ１５で互いに離間し、Ｘ軸方向に最小設計線幅Ｗ１２で平行に走行する２本の細線部３３ｖ，３３ｗと、２本の細線部３３ｖ，３３ｗの両端を挟んで互いに接続する一対の接続部３３ｇ，３３ｈとを含む枠状のパターンである。２本の細線部３３ｖ，３３ｗ及び一対の接続部３３ｇ，３３ｈで囲まれた内側には窓部３７ｃが設けられている。窓部３７ｃの内部には、補助下地マスク膜９１が露出する。
【００７９】
（ニ）次に、図２９に示すように、補助下地マスク膜９１及び下地マスクパターン３３ｂの表面上に、第２レジスト膜３５をスピン塗布する。そして、図１３（ｂ）に示した第２マスク５０を図示を省略した投影露光装置へ装着し、第２マスク５０のパターンを第２レジスト膜３５に縮小転写する。その後、第２レジスト膜３５を現像して、図３０に示すように、Ｘ軸方向の同一線上に互いに離間して設けられた２つの矩形の窓部３６ｅ，３６ｆ及び、２つの窓部３６ｅ，３６ｆを結ぶ線に対して線対称に、Ｙ軸方向の同一線上に互いに離間して設けられた２つの矩形の窓部３６ｇ，３６ｈとを有する第２レジストパターン３５ｂを形成する。図３０（ｂ）に示すように、２つの窓部３６ｅ，３６ｆは互いに同一形状であり、２つの窓部３６ｅ，３６ｆのＹ軸方向に沿った辺の長さはスペース幅Ｓ１３である。また、２つの窓部３６ｇ，３６ｈは互いに同一形状であり、窓部３６ｇ，３６ｈのＸ軸方向に沿った辺の長さはスペース幅Ｓ１３である。窓部３６ｅ〜３６ｈの内部には、下地マスクパターン３３ｂの一部及び補助下地マスク膜９１の一部がそれぞれ露出する。
【００８０】
（ホ）次に、第２レジストパターン３５ｂに対して、レジストの熱的可塑変形の性質を利用し、熱処理により第２レジストパターン３５ｂを変形させるＴＦプロセスを適用する。熱処理を行うことにより、図３１に示すように、窓部３６ｅ，３６ｆを等方的にΔＬ２（ΔＬ２＝ΔＤ１）だけ細らせたＹ軸方向に目的とするスペース幅Ｓ１６の一辺を有する窓部３６ｉ，３６ｊ及び、窓部３６ｇ，３６ｈを等方的にΔＬ２だけ細らせた窓部３６ｋ，３６ｌとを有する第２レジストパターン３５ｃを形成する。目的とするスペース幅Ｓ１６は、上述したように、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅よりも狭い。なお、ＴＦプロセスによる第２レジストパターン３５ｂの窓部３６ｅ〜３６ｈの縮小率は、熱処理時の温度等により適宜選択可能である。
【００８１】
（ヘ）次に、図３２（ａ）に示すように、第２レジストパターン３５ｃをエッチングマスクとして、ＲＩＥ法等により下地マスクパターン３３ｂの一部を選択的に除去して、下地マスクパターン３３ｂの細線部３３ｒ，３３ｓ及び接続部３３ｇ，３３ｈをそれぞれ２分割する。この結果、下地マスクパターン（絶縁膜パターン）３３ｃが形成される。その後、レジスト剥離液等を用いて、第２レジストパターン３５ｃを除去する。次に、図３２（ｂ）に示すように、下地マスクパターン３３ｃをエッチングマスクとして、熱リン酸等を用いて補助下地マスク膜９１の一部を選択的に除去して、補助下地マスクパターン９１ａを形成する。そして、補助下地マスクパターン９１ａ及び下地マスクパターン３３ｃとをエッチングマスクとして、ＲＩＥ法等により被加工膜３２の一部を選択的に除去して、４つの被加工膜パターン３２ａ〜３２ｄ（３２ｋ，３２ｌは図示省略）を形成する。その後、対応するエッチング液を用いて、図３２に示すように、補助下地マスクパターン９１ａ及び下地マスクパターン３３ｃを除去する。被加工膜パターン３２ａ〜３２ｄは、図３２（ｂ）に示すように、本発明の第１及び第２の実施の形態と同様に、目的とするスペース幅Ｓ１６で互いに離間し、最小設計線幅Ｗ１２で走行する細線部３９ａ〜３９ｄと、細線部３９ａ〜３９ｄの外側の端部においてそれぞれ接続された矩形部３８ａ〜３８ｄを有する。
【００８２】
このように、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法によれば、本発明の第２の実施の形態と同様に、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い最小設計線幅Ｗ１２と、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅よりも狭いスペース幅Ｓ１６とを同時に備えた被加工膜パターン３２ａ〜３２ｄが形成することができる。
【００８３】
また、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法によれば、下地マスク膜３３の下に、更に補助下地マスク膜９１を用いているので、補助下地マスク膜９１と被加工膜３２とのエッチング選択比が十分確保できない場合についても、補助下地マスク膜９１をエッチングストップ層として用いて、下地マスク膜３３をオーバーエッチング（スライトエッチング）することにより、下地マスクパターン３３ｄを細らせることが可能となる。この場合には、下地マスクパターン３３ｃと補助下地マスクパターン９１ａとの２層のマスクを用いて被加工膜３２を加工することも可能である。
【００８４】
（その他の実施の形態）
本発明は、第１〜第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００８５】
例えば、本発明の第１〜第３の実施の形態に係るマスクデータ作成方法において、設計パターン１１０ａ〜１１０ｄを等方的に拡大した場合を示したが、細線部１１２ａ〜１１２ｄのみＹ軸方向に拡大しても良い。また、第１〜第３の実施の形態に係るパターン形成方法において、第１レジストパターン３４ａ，３４ｃを等方的に細らせた場合を示したが、マスクデータ作成方法に応じて、細線部３４ｐ，３４ｑのみＹ軸方向に細らせても良い。
【００８６】
また、本発明の第１の実施の形態に係るマスクデータ作成方法において、図４（ａ）に示したように、互いに設計スペース幅Ｓ１３だけ離間するストライプ状の細線部１１２ａ〜１１２ｄ及び、矩形部１１１ａ〜１１１ｄとを一例として示したが、細線部１１２ａ〜１１２ｄが互いに離間するスペース幅Ｓ１３と、矩形部１１１ａ〜１１１ｄが互いに離間するスペース幅Ｓ１３とは、異なる寸法であっても良いのは勿論である。また、図４（ａ）に示すような設計パターン１１０ａ〜１１０ｄを作成したが、設計スペース幅Ｓ１３で互いに離間し最小設計線幅Ｗ１２を有する細線部１１２ａ，１１２ｂを含めば、設計データの形状や寸法は特に限定されない。
【００８７】
また、第１及び第２の実施の形態に係るパターン形成方法において、被加工膜３２上に下地マスク膜３３を形成する例を示したが、本発明の第３の実施の形態と同様に、下地マスク膜３３の下に補助下地マスク膜９１を用いても良い。また、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法において、下地マスク膜３３の下に補助下地マスク膜９１を用いる例を示したが、用途に応じて、補助下地マスク膜９１の下に補助下地マスク膜９１とエッチング選択比が十分確保可能な補助下地マスク膜を更に複数層用いても良い。
【００８８】
また、本発明の第２及び第３の実施の形態に係るパターン形成方法において、ＴＦプロセス後あるいはオーバーコート法を適用する一例を示したが、ＴＦプロセスを適用して第２レジストパターン３５ｂの窓部を縮小した後に、更にオーバーコート法を組み合わせて適用して、目的とするスペース幅Ｓ１６の一辺の窓部６３ａ〜６３ｄを有する混合層６２ａを形成することも可能である。また、オーバーコート法若しくはＴＦプロセスを適用することにより、露光後のパターンに対して微細なスペース幅を形成することができるので、第２マスク５０の窓部５２ａ〜５２ｄの寸法を大きくでき、リソグラフィマージンを更に得ることも可能である。
【００８９】
また、本発明の第１〜第３の実施の形態で示した下地マスク膜３３及び、補助下地マスク膜９１の材料としては、ＳｉｘＮｙやＳｉＯｘＮｙの他にも、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、シリコン水酸化物（ＳｉＯｘＨｙ）、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、ポリシラン、チタン酸（ＴｉＯ２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、タングステン（Ｗ）、電子線照射されたノボラック樹脂及び、紫外線光（ＵＶ光）によりキュアされた膜等が使用可能である。
【００９０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論であり、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、投影露光装置が光学的に解像可能な最小線幅よりも細い線幅と、投影露光装置が光学的に解像可能な最小スペース幅とを同時に備えたパターンを形成することができるマスクのセット、マスクデータ作成方法及びパターン形成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る第１マスク１０を示す図１（ｂ）のＡ−Ａ方向に沿った断面図である。図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る第１マスク１０を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る第２マスク２０を示す図２（ｂ）のＡ−Ａ方向に沿った断面図である。図２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る第２マスク２０を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るマスクのセットの第１遮光部及び第２遮光部の重ね合わせを説明するための平面図である。
【図４】本発明の第１〜第３の実施の形態に係るマスクデータ作成方法を説明するための平面図（その１）である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るマスクデータ作成方法を説明するための平面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その１）である。
【図７】図７（ａ）は、図７（ｂ）のＡ−Ａ方向に沿った、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その２）である。図７（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その１）である。
【図８】図８（ａ）は、図８（ｂ）のＡ−Ａ方向に沿った、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その３）である。図８（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その２）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その４）である。
【図１０】図１０（ａ）は、図１０（ｂ）のＢ−Ｂ方向に沿った、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その５）である。図１０（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その３）である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その６）である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１２（ｂ）のＢ−Ｂ方向に沿った、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その７）である。図１２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その４）である。
【図１３】図１３（ａ）は、本発明の第２及び第３の実施の形態に係る第１マスク４０を示す平面図である。図１３（ｂ）は、本発明の第２及び第３の実施の形態に係る第２マスク５０を示す平面図である。図１３（ｃ）は、本発明の第２及び第３の実施の形態に係るマスクのセットの第１遮光部及び第２遮光部の重ね合わせを説明するための平面図である。
【図１４】本発明の第２及び第３の実施の形態に係るマスクデータ作成方法を説明するための図（その１）である。
【図１５】本発明の第２及び第３の実施の形態に係るマスクデータ作成方法を説明するための図（その２）である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その１）である。
【図１７】図１６（ａ）は、図１７（ｂ）のＡ−Ａ方向に沿った、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その２）である。図１７（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その１）である。
【図１８】図１８（ａ）は、図１８（ｂ）のＡ−Ａ方向に沿った、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その３）である。図１８（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その２）である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その４）である。
【図２０】図２０（ａ）は、図２０（ｂ）のＢ−Ｂ方向に沿った、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その５）である。図２０（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その３）である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その６）である。
【図２２】図２２（ａ）は、図２２（ｂ）のＢ−Ｂ方向に沿った、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その７）である。図２２（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その４）である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その８）である。
【図２４】図２４（ａ）は、図２４（ｂ）のＢ−Ｂ方向に沿った、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その９）である。図２４（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その５）である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その１）である。
【図２６】図２６（ａ）は、図２６（ｂ）のＡ−Ａ方向に沿った、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その２）である。図２６（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その１）である。
【図２７】本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その３）である。
【図２８】図２８（ａ）は、図２８（ｂ）のＡ−Ａ方向に沿った、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その４）である。図２８（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その２）である。
【図２９】本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その５）である。
【図３０】図３０（ａ）は、図３０（ｂ）のＢ−Ｂ方向に沿った、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その６）である。図３０（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その３）である。
【図３１】図３１（ａ）は、図３１（ｂ）のＢ−Ｂ方向に沿った、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その７）である。図３１（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その４）である。
【図３２】本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図である（その８）。
【図３３】図３３（ａ）は、図３３（ｂ）のＢ−Ｂ方向に沿った、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程断面図（その９）である。図３３（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成方法を説明するための工程平面図（その５）である。
【符号の説明】
１０…第１マスク
１０ａ…第１透明基板
１１…第１遮光部
１１ａ，１１ｂ…細線パターン
１２ａ，１２ｂ…接続パターン
１３ａ〜１３ｄ…ＯＰＣパターン
１４ａ，１４ｂ…ＯＰＣパターン
１５…窓部
２０…第２マスク
２０ａ…第２透明基板
２１…第２遮光部
２２ａ〜２２ｄ…窓部
２３ａ〜２３ｄ…ＯＰＣパターン
３１…半導体基板
３１ａ…第１絶縁膜
３２…被加工膜
３２ａ〜３２ｄ…被加工膜パターン
３３…下地マスク膜
３３ａ〜３３ｄ…下地マスクパターン
３３ｇ，３３ｈ…接続部
３３ｋ，３３ｌ…接続部
３３ｒ，３３ｓ…細線部
３３ｖ，３３ｗ…細線部
３４…第１レジスト膜
３４ａ，３４ｃ…第１レジストパターン
３４ｂ，３４ｄ…リサイズレジストパターン
３４ｇ〜３４ｎ…接続部
３４ｐ〜３４ｗ…細線部
３５…第２レジスト膜
３５ａ〜３５ｃ…第２レジストパターン
３６ａ〜３６ｌ…窓部
３７，３７ａ〜３７ｃ…窓部
３８ａ〜３８ｄ…矩形部
３９ａ〜３９ｄ…細線部
４０…第１マスク
４０ａ…第１透明基板
４１…第１遮光部
４１ａ，４１ｂ…細線パターン
４２ａ，４２ｂ…接続パターン
４３ａ〜４３ｄ…ＯＰＣパターン
４４ａ，４４ｂ…ＯＰＣパターン
４５…窓部
５０…第２マスク
５０ａ…第２透明基板
５１…第２遮光部
５２ａ〜５２ｄ…窓部
５３ａ〜５３ｄ…ＯＰＣパターン
５３ｃ，５３ｄ…ＯＰＣパターン
６１，６１ａ…反射防止膜
６２，６２ｂ…オーバーコート膜
６２ａ…混合層
６３ａ〜６３ｄ…窓部
９１…補助下地マスク膜
９１ａ…補助下地マスクパターン
９３，９３ａ…第１反射防止膜
９５，９５ａ…第２反射防止膜
９５ｋ，９５ｌ…接続部
９５ｐ，９５ｑ…細線部
９７…窓部
１１０…設計データ
１１０ａ〜１１０ｄ…細線パターン
１１１ａ〜１１１ｄ…矩形部
１１２ａ〜１１２ｄ…細線部
１２０…リサイズデータ
１２０ａ〜１２０ｄ…リサイズパターン
１２１ａ〜１２１ｄ…矩形部
１２２ａ〜１２２ｄ…細線部
１２３ａ〜１２３ｄ…スペース領域
１３０…第１マスク作成用データ
１３１ａ，１３１ｂ…連続パターン
１３２ａ，１３２ｂ…連続パターン
１３３…窓部
１４０…第１マスクデータ
１４３ａ〜１４３ｄ…ＯＰＣパターン
１４４ａ，１４４ｂ…ＯＰＣパターン
１５０…第２マスク作成用データ
１５１ａ〜１５１ｄ…窓部
１６０…第２マスクデータ
１６１ａ〜１６１ｄ…ＯＰＣパターン
２１０…設計データ
２２０…リサイズデータ
２３０…第１マスク作成用データ
２３１ａ，２３１ｂ，２３２ａ，２３２ｂ…連続パターン
２３３…窓部
２４０…第１マスクデータ
２４３ａ〜２４３ｄ…ＯＰＣパターン
２４４ａ，２４４ｂ…ＯＰＣパターン
２５０…第２マスク作成用データ
２５１ａ〜２５１ｄ…窓部
２６０…第２マスク作成用データ
２６１ａ〜２６１ｄ…窓部
２７０…第２マスクデータ
２７１ａ〜２７１ｄ…ＯＰＣパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004294732.tif 000005
【図４】
2004294732.tif 000006
【図５】
2004294732.tif 000007
【図６】
2004294732.tif 000008
【図７】
2004294732.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004294732.tif 000013
【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】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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