(57)【要約】【課題】  本発明は、６５ｎｍノードにも適応できる実用解像度を有し、無欠陥かつ欠陥検査可能なホトマスクおよび半導体装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】  本転写を行なう本体パターンに対し露光光の位相が同相となりかつ露光光を減光するフィールドと、本体パターンのリム部分に露光光を透過させかつ本体パターン透過光とは逆位相となるリムパターンを持ったホトマスクすることを特徴とする。【選択図】        図１
2005107195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールド部分が露光光を減光しパターン部分が露光光を透過するハーフトーン位相シフト型のホトマスクであって、
フィールド部分とパターン部分を透過する露光光の位相がほぼ同じ位相で、かつ前記パターン部分の外側に、かつ前記パターン部分に接して露光光を透過するリム部分が設けられ、前記リム部分を透過する露光光が前記フィールド部分および前記パターン部分を透過する露光光とほぼ逆の位相となっていることを特徴としたホトマスク。
【請求項２】
前記リム部分の線幅が前記パターン部分の線幅の１／６から１／３であることを特徴とする、請求項１記載のホトマスク。
【請求項３】
ホトマスクの製造方法であって、
ガラス基板上に露光光を減光し、かつその膜を透過する露光光の位相が、膜がない場合に対し反転するいわゆるハーフトーン膜を形成する工程と、
前記ハーフトーン膜上にレジストパターンを形成しエッチングを行なってレジスト開口部のハーフトーン膜を除去してハーフトーンパターンを形成する工程と、
前記ハーフトーン膜を透過する露光光の位相と該エッチングされた開口部を透過する露光光の位相がほぼ同相となる深さまで前記レジスト開口部の前記ガラス基板をエッチングする工程と、
等方性エッチングにより前記ハーフトーンパターンの開口部を拡げる工程と、
前記レジストパターンを除去する工程を有することを特徴としたホトマスクの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載のホトマスクを用いて、孔パターンを形成したことを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載のホトマスクと、フィールド部分およびパターン部分を透過する露光光の位相が反転するハーフトーン位相シフトマスクと、を用いて半導体装置を形成することを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項６】
基板活性層との接続を行なうコンタクト孔層のパターニング、およびゲート電極と配線層との接続を行なうため、最初のビア孔層のパターニングに、請求項１記載のホトマスクを用いたことを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項７】
所望の大きさより大きな開口を有するレジスト孔パターンを請求項１記載のホトマスクを用いて形成する工程と、レジストシュリンク法により前記レジスト孔パターンを所望の大きさに調整する工程と、を有することを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記レジストシュリンク法が熱処理によるものであることを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記レジストシュリンク法が、被膜を形成する工程と、熱処理を行なう工程と、前記被膜除去を行なう工程と、からなることを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記被膜が熱収縮性を持つことを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記被膜がレジストとミキシングする性質を持つことを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記被膜が酸存在下で熱処理を行なうことにより不溶化する性質を持つことを特徴とした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、半導体装置および電子デバイス等の製造方法に関し、特に微細孔パターンを持つ半導体装置の製造に好適な半導体装置の製造方法、それに用いるホトマスク、およびそのホトマスクの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置の製造においては、微細パターンを半導体ウエハ上に転写する方法としてリソグラフィ技術が用いられる。リソグラフィ技術においては主に投影露光装置が用いられ、投影露光装置に装着したフォトマスクのパターンを半導体ウエハ上に転写してデバイスパターンを形成する。
【０００３】
近年、デバイスの高集積化、デバイス動作速度の向上要求に答えるため形成すべきパターンの微細化が進められている。このような背景の下、ハーフトーン位相シフト法という露光方法が使用されている。ハーフトーン位相シフト型のホトマスク（以下、ハーフトーン位相シフトマスクと称する。）は露光光に対して半透明な膜（ハーフトーン膜と呼ぶ）を透明基体（ブランクス）上に形成したマスクである。その膜の露光光に対する透過率は通常１％から２５％内に調整されている。またこの膜を透過する露光光はこの膜がない場合に対して位相に差が生じるように調整されている。最も高い解像性能を引きだす位相差は１８０度およびその奇数倍であるが、１８０度の前後９０度に収まっていれば解像向上効果がある。ハーフトーン位相シフトマスクを用いると一般に解像度が５から２０％程度向上することが知られている。ハーフトーン膜としてはＭｏＳｉ、ＺｒＳｉｘＯｙ、ＣｒＦｘＯｙ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮなどの無機膜が用いられている。ここでｘやｙは成分比率をすサフィックスである。
【０００４】
孔パターンをハーフトーン位相シフト法で形成する場合は、図２に示すようにフィールド部分をハーフトーン膜２２とし、孔を形成する部分のハーフトーン膜に開口２３を形成したハーフトーン位相シフトマスクを用いる。なお、図２の透明基体２１には、一般には石英ガラスが用いられている。なお、ここで図２（ａ）はマスク平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡとＡ’部分で切ったときの断面を示した断面図である。ハーフトーン位相シフトに関する記載としては、例えば特許文献１などがある。
【０００５】
また、孔パターンに対し解像度および露光裕度を向上させる方法としてＯＬ−ＰＳＭ（OutLine−Phase Shifting Mask）と呼ばれるホトマスクが提案されている。このマスクの概要をマスク平面図である図３（ａ）と図３（ａ）のＡとＡ’部分で切ったときの断面を示した断面図である図３（ｂ）を用いて説明する。同図中において、ガラス基板３１、ハーフトーン膜３２、本体パターン３３、そして補助パターン３４が開示されている。ハーフトーン膜３２は透過する露光光の位相を反転させ、かつ所望の値まで露光光を減光させる膜である。上述のハーフトーン位相シフトマスクのハーフトーン膜がよく用いられる。
【０００６】
本体パターン部３３ではガラス基板３１が掘られ、本体パターン部を透過する露光光とハーフトーン膜３２を透過する露光光とは同位相になるように調整される。本体パターンの周囲には近接させて補助パターン３４が配置される。補助パターン３４はそれ自体が転写されない大きさのもので通常本体パターン３２の１／１０から１／３の大きさのものとなっている。補助パターン３４は本体パターンに隣接されて配置されるが距離をおいての配置であって、接しての配置ではない。したがって図３（ｂ）に示すように補助パターンと本体パターンとの間には微細なハーフトーン膜パターンが形成されている。この補助パターンを透過する露光光の位相は本体パターンやハーフトーン膜を透過する露光光に対し、逆位相となっている。
【０００７】
このホトマスクを用いることにより焦点深度は深くなり、光学像コントラストも取れることから露光量マージンがとれ、後述するＭＥＦの値も１近くまで小さくなってマスク寸法バラツキに対するマージンも増える。なお、ＯＬ−ＰＳＭに関しては非特許文献１にかけて記載がある。
【０００８】
ＭＥＦ（Mask Error enhance Factor）とはマスク上の寸法差ΔＬｗに対し転写されたパターンの寸法差ΔＬｍがどれだけ増幅されたかを表す指標であり、投影レンズの縮小率をＭとすると下記の式（１）で表される。ここでＭは例えば４ｘレンズを用いた場合には１／４となる。
【０００９】
ＭＥＦ＝ΔＬｍ／（Ｍ・ΔＬｗ）・・・式（１）
ハーフトーン位相シフトマスクを使うような微細パターンでは通常ＭＥＦは２から３、すなわちマスクの寸法バラツキは２Ｍから３Ｍ倍に増幅されて転写される。例えば縮小率が４のスキャナを用いた場合にはマスク上の寸法変化に対し転写寸法の変化は１／４になるべきものが、ＭＥＦ＝４の時には１、すなわちマスク上の寸法変化とウエハ上の寸法変化が同じになるということを表す。
【特許文献１】特開平５−１８１２５７号公報
【非特許文献１】プロシーディングスオブエスピーアイイー５０４０巻（２００３）、第１２２０頁から第１２３０頁（Improved outline phase shifting mask（OL-PSM） for reduction of the mask error enhancement factor、Optical Microlithography XVI, Anthony yen, Editor, Proceedings of SPIE Vol.5040（2003）、pp1220-1230）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来法には以下に示す問題があった。
【００１１】
ハーフトーン位相シフトマスクは通常のＣｒマスクに比べれば解像度は向上するのもの解像度向上効果は５から２０％に留まっている。現在開発が進められている６５ｎｍノードのＳｏＣ（System on Silicon）では波長１９３ｎｍのＡｒＦリソグラフィで９０ｎｍあるいは８０ｎｍの径の孔を２００ｎｍピッチから孤立まで形成することが求められている。
【００１２】
レンズのＮＡを上げて解像度向上を図ってきたがトレードオフの関係で焦点深度が低下しており、焦点深度を考慮した実質解像度は頭打ちとなる。９０ｎｍ孔の焦点深度は１５０ｎｍ程度であり、ＭＥＦは５前後となる。ウエハ平坦度、レンズ歪み、フォーカス検出精度、フォーカス管理精度等を考慮すると６５ｎｍノードでの必要焦点深度は２５０ｎｍであり、焦点深度が不足している。これは解像不良が多発することを意味している。またＭＥＦも大きく、マスク作成が困難である。レジスト孔径の精度は１１ｎｍ前後が要求されており、これを達成するためにはマスク要因だけで決まるとしても８．８ｎｍの寸法精度でマスクを作成しなければならない。ウエハ上の寸法精度はマスク要因だけではないのでハーフトーン位相シフトマスクで６５ｎｍノードの孔パターンを形成するのは極めて困難である。
【００１３】
ＯＬ−ＰＳＭマスクでは、９０ｎｍ孔の焦点深度は２５０ｎｍレベルであり、ＭＥＦも１前後であることからウエハ解像は可能なレベルにある。しかしながら図３（ｂ）で３６で示した補助パターンの線幅はマスク上で２００ｎｍ前後のものが要求され、補助パターンと本体パターンの間に形成されるハーフトーン隔壁パターン３７の幅はマスク上で８０ｎｍ前後のものとなる。この隔壁パターンはガラス基板との接触面が小さくマスク無欠陥化に必須なマスク洗浄の際に剥がれが生じる。本体パターンと補助パターンは別の描画で形成されるが、その描画の際の合わせずれで一方の隔壁パターンは更に幅の狭いものとなり、剥がれが助長される。このような剥がれが多発する構造でありながらマスク欠陥検査も極めて困難である。
【００１４】
マスク欠陥検査装置はそのスループットの要求から光検出方式が採用されているが、このような微細パターンでは検出光に例え波長の短なＡｒＦエキシマレーザをもってきてもその波長は１９３ｎｍであり、補助パターンとほぼ同じディメンジョンであり、隔壁パターン３７にいたっては半分のディメンジョンとなっている。しかもこれらの微細パターンが密集して配置されるため検査ができない。補助パターンの欠陥が見つけられないばかりでなく、擬似欠陥として誤検出を多発するため本体パターンの欠陥検査すらできない状況となる。
【００１５】
以上ハーフトーン位相シフト露光法では６５ｎｍノードに対応する実用解像度を得ることができず。ＯＬ−ＰＳＭでは無欠陥マクスの製造が極めて困難で、またマスク欠陥検査もできないという問題があった。
【００１６】
本発明の目的は、上記従来法の課題を解決し、６５ｎｍノードにも適応できる実用解像度を有し、無欠陥かつ欠陥検査可能なホトマスクおよび半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するために、フィールド部分が露光光を減光する性質を持ち、フィールド部分と本体パターン部分を透過する露光光の位相がほぼ同相（０°）となり、かつ本体パターンのリム部に露光光を透過させ、かつそこを通る露光光の位相が本体パターンを通る露光光の位相に対しほぼ反転（１８０°）するホトマスクとすることを特徴とする。また本ホトマスクを用いて半導体装置を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、６５ｎｍノードにも適応できる実用解像度が確保される。かつ供給されるホトマスクは無欠陥で、欠陥検査も可能となる。このため製造される半導体装置も歩留まりの高いのものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
ここでは本発明に基づいた実施の形態におけるホトマスク構成を示す図１を用いて発明の概要を説明し、次に本ホトマスクの第１の製造方法を、マスク製造工程をマスク要部の断面構造を追うことによって示した図５および６を用いて説明する。
【００２０】
本ホトマスクは石英ガラスなどのガラス基板１、露光光に対して透明な位相シフタ材２、露光光を減光するハーフトーン材３から構成される。ここで透明とは露光光を７０％以上、一般には９０％以上透過させる状態を言う。またここでの減光は透過光量が２５％以下になることをいうが、４％以上９％以下が必要な解像度が得られ、かつ本来パターン転写が起こってはならないフィールド部分に周りのパターンから回りこんだ光が干渉を起こして光のスポットを形成し、異常パターンが形成されるといういわゆるサブピーク転写を防止する上で望ましい。ハーフトーン材３が形成されている場所でフィールド４が形成され、本体パターンは開口５で形成される。本体パターン５の開口の外側に開口に接してリム部６が形成され、そこはガラス基板と透明位相シフタ材から構成されている。
【００２１】
したがってフィールド部分を透過する露光光８はガラス基板と透明シフタ材とハーフトーン材を透過し、リム部を透過する露光光９はガラス基板と透明シフタ材を透過し、本体パターンである開口部５を透過する露光光７はガラス基板のみを透過する。ここで透明シフタ材２はガラス基板上に積層された透明膜、例えばＳＯＧ（Spin On Glass）やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）形成のＳｉＯ２膜でも良いが、ガラス基板そのものでも良い。すなわちガラス基板の一部を掘り込んでその膜厚差を利用してその機能を持たせても良い。膜を形成した場合はガラス基板部とエッチング選択比も取れ、膜厚制御性も優れる、すなわち位相制御性に優れるという特長がある。
【００２２】
一方ガラス基板を掘り込む場合はブランクス材料費が安く、また露光照射耐性の問題がないという特長がある。ここで本体パターン部を透過する露光光７とリム部を透過する露光光９とはその位相が反転、すなわち１８０°あるいはその奇数倍差が出るように透明位相シフタ材２の膜厚を調整する。その位相は１８０±５°、より高い寸法制御性を求められる場合は１８０±２°に入るように設定する。透明位相シフタ材の露光光に対する屈折率をｎ1、露光光の波長をλとすると位相が反転する膜厚はλ／（２ｎ1−１）となる。またフィールド部分を透過する露光光８とリム部を透過する露光光の位相も同様に反転するようにハーフトーン材３の膜厚やその膜の露光光に対する屈折率ｎ2を調整する。その位相は１８０±５°、より高い寸法制御性を求められる場合は１８０±２°に入るように設定する。位相１８０°反転はハーフトーン材の膜厚がλ／（２ｎ2−１）となったときに起こる。このようにするとフィールド部分と本体開口パターン部とを通る露光光とではその位相差はなくなり、位相的に同相（０°）状態となる。リム部の幅は本体パターンの幅の１／６から１／３とする。これより大きくても小さくても、露光波長の半分程度の大きさの微小パターンを作る場合はコントラストが低下する。
【００２３】
このマスクに斜入射状態で露光光１０を照射する。輪帯照明や四重極照明、あるいは二重極照明などを行なうことにより露光光は斜入射照明となる。フィールド部分を透過する露光光と本体パターン部を透過する露光光が干渉するとコントラストは十分ではないがデフォーカス依存度の低い光学像が形成される。またリム部からの位相が反転した露光光は本体パターン部透過光およびフィールド部をわずかに漏れてくる光と干渉して光学像コントラストを向上させる。このようなことから解像度が高く、かつ露光裕度取れる露光を行なうことが可能となる。さらにこのマスク構造では位相差を発生する段差がハーフトーン部、透明位相シフタ部と順を追って段階的に形成され、一つずつの段差の壁が比較的低くなっていることから側壁反射による光学像の劣化が少なく、コントラストの高い、解像度の高い転写を行なうことが可能となる。
【００２４】
次に本マスクの製造方法を図５および６を用いて説明する。まず図５（ａ）に示すようにガラス基板１上にハーフトーン膜３を形成する。ここでハーフトーン膜３は上述の透過率と位相差を与える条件としておく。その上にレジスト１１を形成し、所望のパターンを電子線１２あるいは光により描画する。その後図５（ｂ）に示すように現像を行なってレジストパターン１３を形成する。その後図５（ｃ）に示すようにレジストパターン１３をマスクにハーフトーン膜およびガラス基板の一部をエッチングしてハーフトーン膜およびガラス基板に開口１４を形成する。その後図５（ｄ）に示すようにレジスト１３を除去する。
【００２５】
次に図６（ａ）に示すようにレジスト１５を塗布し、本体パターンを含み、より大きい領域を電子線１６あるいは光によって描画する。現像を行なって図６（ｂ）に示すように本体パターンの外側のリム部が露出するように本体パターン１４より開口が大きいレジストパターン１７を形成する。その後図６（ｃ）に示すようにハーフトーン膜をレジストパターン１７をマスクにしてエッチングする。最後に図６（ｄ）に示すようにレジストパターン１７を剥離、洗浄してフィールド部４、リム部６および本体パターン部５からなる本マスクを製造した。
【００２６】
本マスクではマスク上１００ｎｍ幅を下回る微細隔壁パターンなどがなく、形成されたパターンは最小でもマスク上線幅１２０ｎｍ以上であったためパターンはがれの問題は生じなかった。またマスク上２００ｎｍ線幅の微細開口パターンなどもなかったため外観欠陥検査も可能で、擬似欠陥の観測もなかった。
【００２７】
本マスクをＮＡ０．７８のＡｒＦスキャナで露光転写評価を行ったところ、ウエハ寸法で９０ｎｍ径の孔パターンの焦点深度は１９０ｎｍピッチから完全孤立まで２５０ｎｍ以上を確保でき、焦点深度不足による解像不良は発生しなかった。またＭＥＦはほぼ１であり、マスク精度の問題も生じなかった。ここではリム部の幅は２５ｎｍとしたが、２０ｎｍから３５ｎｍの範囲で上記焦点深度を確保できた。リム部幅の転写寸法に与える影響は少なく制御性のあるマスクとなっていた。なお、形成した孔パターンの大きさは９０ｎｍであるがマスク上の本体開口部の開口幅（図４（ｂ）中のｗ１）はマスク上寸法で４４０ｎｍ（ウエハ上換算で１１０ｎｍ）とした。
【００２８】
（実施の形態２）
第２の実施の形態を、図７を用いて説明する。本実施の形態では簡便なマスク製法を提供する。まず図７（ａ）に示すようにガラス基板１上にハーフトーン膜３およびレジストパターン１３を形成する。実施の形態１と同様にハーフトーン膜３は上述の透過率と位相差を与える条件としておく。その後図７（ｂ）に示すようにレジストパターン１３をマスクにしてハーフトーン膜をエッチングし、引き続き図７（ｃ）に示すようにガラス基板もエッチングして所望の本体パターンの開口部１４を形成する。ガラス基板のエッチング深さはガラス基板面に対し露光光の位相が反転する上述の条件にしておく。その後図７（ｄ）に示すようにハーフトーン膜に対しての選択的等方性エッチングを行なって所望のリム幅分まで後退したハーフトーンパターン１８を形成する。その後、レジストパターン１３を除去、洗浄して図７（ｅ）に示すようにフィールド部４、リム部６、本体パターン部５からなり、フィールド部と本体パターン部が同位相で、リム部が逆位相となる本発明のホトマスクを製造した。
【００２９】
本製造方法では描画工程が１工程で、かつ本体パターンとリムパターンとの合わせずれがない本マスクを製造することができた。描画工程が少ないため低コストで、かつ製造ＴＡＴ（Turn Around Time）が短いという特長があった。９０ｎｍ径レベルのＬＳＩでは約１２時間から２４時間のマスク描画時間がかかるためＴＡＴを要求されるＳｏＣではその効果は大きかった。
【００３０】
（実施の形態３）
第３の実施の形態を、ウエハプロセスフローを示す図８を参照しながら説明する。本実施の形態では実施の形態１で示したホトマスクをベースに本体パターンの開口部の大きさをさらに大きくした（ブロードンした）マスクを用いた。具体的には実施の形態１では本体孔パターンの開口部の幅（図４（ｂ）中のｗ１）をマスク上で４４０ｎｍとしたが、ここでは５２０ｎｍ（ウエハ換算で１３０ｎｍ）としたマスクを用いた。最小のパターンピッチはウエハ上で２００ｎｍ、マスク上では８００ｎｍである。リム幅（図４（ｂ）中のｗ２）はマスク上１００ｎｍ（ウエハ上換算で２５ｎｍ）とした。
【００３１】
したがってパターン間の最小のハーフトーンパターン幅（図４（ｂ）中のｗ３）はマスク上で８０ｎｍとなった。８０ｎｍと微細であったが隣接のパターンまでの距離（図４（ｂ）中のｗ１＋ｗ２＋ｗ２）はマスク上で７２０ｎｍあり微細なハーフトーンパターンの剥がれはなかった。剥がれはウエット洗浄の工程で起こるが、パターン間距離が離れているため洗浄工程乾燥時に発生するキャピラリーフォース（界面張力起因の毛細管力）が弱いためである。また２００ｎｍを下回るような微細幅パターンもないことからマスク外観検査も可能であり、擬似欠陥の発生もなかった。
【００３２】
一方フィールド部と本体パターン部がやはり露光光に対して同位相になるように設定されたＯＬ−ＰＳＭの場合は、本体開口パターンを本実施例と同じようにマスク上８０ｎｍブロードンするとハーフトーン隔壁パターン幅（図３（ｂ）中のｄ２）はマスク上７０ｎｍ、補助パターン幅（図３（ｂ）中のｄ３）は１４０ｎｍとなる。ハーフトーン隔壁パターンは距離１４０ｎｍという短い距離で隣接するためマスク洗浄時に強いキャピラリーフォースが働いて剥がれが生じた。また幅７０ｎｍ、１４０ｎｍ、７０ｎｍという微細パターンが隣接して並ぶためマスク外観検査が行なえなかった。
【００３３】
図８（ａ）に示すように本実施の形態のホトマスク８１を用いてウエハ８２に形成されたフォトレジスト８４を露光した。露光は投影レンズを介して行った。（図示せず）ここで照明としては斜入射照明８５を用いた。本マスクでは斜入射照明時に解像度、および露光裕度の向上が起こる。ここでは斜入射照明として２／３輪帯を用いた。この他パターンレイアウトによっては四重極照明や二重極照明も用いることができる。なお、図８において、反射防止膜８３として、ここでは塗布系の反射防止膜を用いた。ＣＶＤ成膜の反射防止膜でもよい。基板反射が小さい場合はこの反射防止膜を省くことも可能である。
【００３４】
次に図８（ｂ）に示すように現像を行なってレジストパターン８６を形成した。その孔パターン８７の大きさは１１０ｎｍであり、所望の大きさ９０ｎｍより大きいものである。このように大きな寸法の孔としたため、露光裕度は実施の形態１のときより更に改善し、２００ｎｍピッチのパターンから孤立のパターンまで焦点深度は３００ｎｍ確保できた。その後図８（ｃ）に示しようにレジスト上に熱処理によりレジストとミキシング層を形成する被膜８８を塗布形成し、熱処理を行った。その後、現像を行なって図８（ｄ）に示すようにレジストパターン８６の回りにミキシング層８９を形成してパターン開口を小さくした。その後図８（ｅ）に示すように反射防止膜８３をエッチングして所望の孔径を有するレジストパターン９０を形成した。
【００３５】
この一連のホール縮小手順をホールシュリンクと呼ぶ。ここでの孔径は９０ｎｍであり、最小パターンピッチは２００ｎｍである。先にも述べたように焦点深度は３００ｎｍ確保できた。マスク欠陥も発生せず、マスク欠陥検査も行えたためこのパターン形成の歩留まりは高かった。さらに本方法を８０ｎｍ孔径、最小ピッチ１８０ｎｍのパターン形成にも適用し、焦点深度２５０ｎｍを確保することができた。
【００３６】
なお、本実施の形態ではホールシュリンクにレジストとのミキシングをおこす膜を被覆する方法を用いたが、この他に酸存在下で熱をかけることにより架橋が進行し、被膜が残る方法や、熱収縮膜に塗布形成後熱処理を行なうことにより、軟化したレジストパターン引き付けホールシュリンクを行なう方法や、単純に熱処理を行なってレジストを熱フローさせホールシュリンクを行なう方法でも微細パターン形成できた。単純熱処理法は簡便で材料費が安いという特長がある。熱収縮膜塗布法は孔内に埋め込まれた熱収縮膜の体積に応じてシュリンクするため大きいパターンの収縮量は大きく、小さいパターンの収縮量は小さくなることからパターンサイズは一定の値に近づき、寸法精度を向上させるのに好適であった。なお熱収縮塗膜としてはポリビニルピロリドン樹脂をベース樹脂と材料などがある。
【００３７】
本技術をロジックＬＳＩに適用した例を図９、１０および１１を用いて説明する。図９はロジック部、図１０はＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）メモリセル部、図１１はＳＲＡＭ周辺回路部のパターンレイアウトを示す。両図において、拡散層（アクティブ領域）１０１、ゲート配線１０２、コンタクト孔（導通孔）１０３、１０４および１０５が開示されている。６５ｎｍノード用で最小コンタクト径は９０ｎｍ、最小パターンピッチは２００ｎｍとした。本露光技術を適用したのはコンタクト孔の部分である。ロジック部は比較的コンタクト孔１０３間隔が広く、ＳＲＡＭメモリセル部では長方形孔１０４が使われ、ＳＲＡＭ周辺回路部では密なコンタクト孔１０５が用いられているが、同時にこれらのコンタクト孔を±１１ｎｍの寸法精度で歩留まり高くあけることができた。従来のハーフトーン位相シフト法ではパターン解像せず、ＯＬ−ＰＳＭ法ではマスク欠陥の問題を解決することができなかった。
【００３８】
（実施の形態４）
本実施の形態４のホトマスクを用いてカスタムＬＳＩを作製した。本ホトマスクを適用した工程は、拡散層との電気的接続をとるコンタクト孔層形成工程と、ゲート配線と最初の配線層との電気的接続をとる第１ビア孔層形成工程とである。５層配線のカスタムＬＳＩを製造したが、他の配線層との接続をとる第２以降のビア孔層の形成には、フィールド部分と本体パターン部との（露光光に対する）位相差がπとなる通常のハーフトーン位相シフトマスクを用いた。コンタクト層の形成には、孔径が９０ｎｍと小さいことから解像度の高い実施の形態２のマスクを用いた。ビア１層の形成には、最小径が１００ｎｍと比較的大きいのであるが厚い層間膜を加工する必要からレジスト膜厚も３００ｎｍが必要となり、十分な露光コントラストを確保するために実施の形態２のマスクを用いた。ビア２層以降の形成には、カスタム品としてユーザ仕様変更が多く、マスクＴＡＴが要求されることから、マスク製造ＴＡＴにすぐれるハーフトーン位相シフトマスクを用いた。本方法によりＴＡＴは約９０ｎｍ最小径を有するカスタムＬＳＩを製造することが可能となった。
【００３９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４０】
したがって、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、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、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が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に基づいた実施の形態におけるホトマスクの要部断面構造図である。
【図２】従来のホトマスクの構造を説明した構造図である、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部断面構造図である。
【図３】第２従来のホトマスクの構造を説明した構造図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部断面構造図である。
【図４】本発明に基づいた実施の形態におけるホトマスクの構造を説明した構造図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部断面構造図である。
【図５】本発明に基づいた実施の形態１におけるホトマスクの製造工程を、要部構造図をもって示したホトマスク製造工程図である。
【図６】図５で示した製造工程に引き続き、本発明に基づいた実施の形態１におけるホトマスクの製造工程を、要部構造図をもって示したホトマスク製造工程図である。
【図７】本発明に基づいた他の実施の形態におけるホトマスクの製造工程を、要部構造図をもって示したホトマスク製造工程図である。
【図８】半導体装置の製造工程を、要部構造図をもって示した半導体装置製造工程図である。
【図９】本発明に基づいた実施の形態における半導体装置の第１パターンレイアウト図である。
【図１０】本発明に基づいた実施の形態における半導体装置の第２パターンレイアウト図である。
【図１１】本発明に基づいた実施の形態における半導体装置の第３パターンレイアウト図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ガラス基板、２  透明位相シフタ、３  ハーフトーン材、４  フィールド部、５  本体パターン、６  リム部、７，８，９，８５  露光光、１０  斜入射露光光、１１，１５  レジスト、１２  電子線、１３，１７，８６  レジストパターン、１４  開口、１６  電子線、１８  ハーフトーンパターン、２１  透明基体（ガラス基板）、２２，３２  ハーフトーン膜、２３  開口、３１  ガラス基板、３３  本体パターン、３４  補助パターン、３５  本体パターン、３６  補助パターン、３７  ハーフトーン隔壁パターン、８１  ホトマスク、８２  ウエハ、８３  反射防止膜、８４  フォトレジスト、８７，９０  孔パターン、８８  被膜、８９  ミキシング層、１０１  拡散層、１０２  ゲート配線、１０３，１０４，１０５  コンタクト孔。
【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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【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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