(57)【要約】【課題】  安定した露光により微細なホールパターンを形成する。【解決手段】  ハーフトーン型位相シフトマスク上の第１開口部を透過した透過光のメインピークによる主開口１１２ａと、透過光のサイドピークによる第２開口１１２ｂとを有するホールパターン１１を形成する方法であって、先ず基板１０上にレジスト膜を形成する。次に、コヒーレンスファクタが０．３である照明を用いて露光した場合に主開口１１２ａと第２開口１１２ｂの寸法差が最小となるように第１開口部のサイズを算出した後、該サイズで第１開口部が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを用いて露光した場合に主開口１１２ａと第２開口１１２ｂの寸法差が最小となるようにコヒーレンスファクタを補正する。そして、ハーフトーン型位相シフトマスクを介してレジスト膜に対して露光光を照射した後、現像処理を行う。【選択図】      図１
2005276997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハーフトーン型位相シフトマスク上に密に形成された第１開口部を透過した透過光のメインピークによる主開口と、該透過光のサイドピークによる第２開口とを有するホールパターンを形成する方法であって、
基板上にレジスト膜を形成する工程と、
コヒーレンスファクタが０．３である照明を用いて露光した場合に前記主開口と前記第２開口の寸法差が最小となるように前記第１開口部のサイズを算出した後、該算出されたサイズで第１開口部が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを用いて露光した場合に前記主開口と前記第２開口の寸法差が最小となるように前記照明のコヒーレンスファクタを補正する工程と、
前記照明のコヒーレンスファクタを補正した後、前記ハーフトーン型位相シフトマスクを介して前記レジスト膜に対して露光光を照射する工程と、
前記露光光を照射した後、現像処理を行うことにより主開口と第２開口とを有するホールパターンを形成する工程とを含むことを特徴とするホールパターンの形成方法。
【請求項２】
ハーフトーン型位相シフトマスク上に密に形成された第１開口部を透過した透過光のメインピークによる主開口と、該透過光のサイドピークによる第２開口と、該マスク上に孤立して形成された第２開口部を透過した透過光による第３開口とを有するホールパターンを形成する方法であって、
基板上にレジスト膜を形成する工程と、
コヒーレンスファクタが０．３である照明を用いて露光した場合に主開口と第２開口の寸法差が最小となるように第１開口部のサイズを算出した後、該算出されたサイズで第１開口部が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを用いて露光した場合に前記主開口と前記第２開口の寸法差が最小となるように前記照明のコヒーレンスファクタを補正する工程と、
前記照明のコヒーレンスファクタを補正した後、前記ハーフトーン型位相シフトマスクを介して前記レジスト膜に対して露光光を照射する工程と、
前記露光光を照射した後、現像処理を行うことにより前記主開口と前記第２開口と前記第３開口とを有するホールパターンを形成する工程とを含むことを特徴とするホールパターンの形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のホールパターンの形成方法において、
前記第２開口に対応する位置に寸法が４０ｎｍ〜５０ｎｍである第１遮光パターンが形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを介して前記露光光を照射することを特徴とするホールパターンの形成方法。
【請求項４】
請求項１から３に記載のホールパターンの形成方法において、
形成不要な前記主開口及び前記第２開口に対応する位置に寸法が１００ｎｍ以上である第２遮光パターンが形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを介して前記露光光を照射することを特徴とするホールパターンの形成方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のホールパターンの形成方法において、
前記第２開口に対応する位置に、寸法が２０ｎｍ程度である開口部が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを介して前記露光光を照射することを特徴とするホールパターンの形成方法。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載のホールパターンの形成方法において、
前記照明のコヒーレンスファクタを０．２〜０．４の範囲で補正することを特徴とするホールパターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いたホールパターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ工程において、解像力を向上させるため、ハーフトーン型位相シフトマスクが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、図１７（ａ）に示すような半透明膜３１１に開口３１２が形成されてなるハーフトーン型位相シフトマスク３１を用いて露光を行うと、露光条件によっては、図１７（ｂ）に示すようにウェハ上に開口３１２を透過したメインピークによる開口３２２だけでなく、該開口３２２からおよそ光源波長／投影レンズ開口数ＮＡで表される解像限界３２４だけ離れた位置に光強度のサブピークが生じ、このサブピークによる開口（「サイドローブ」ともいう。）３２３が形成されてしまう。
【０００３】
従来、透光パターンが露光波長程度のピッチで形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを用いて焦点をずらしながら露光することにより、マスクパターンより狭いピッチでホールパターンを形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１３６８５４号公報
【特許文献２】特開平９−１３８４９７号公報（第３−４頁、図４−５）
【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、上述した焦点をずらしながら露光する方法では、パターンの光学像のコントラストが悪くなってしまうという問題があった。よって、安定した露光により微細ホールパターンを形成することができないという問題があった。
さらに、ロジックＬＳＩのようなシステムＬＳＩでは、ホールが密に配置された密集パターンだけでなく、ホールが疎に配置された孤立パターンを形成する必要がある。上述のように焦点をずらしながら露光すると、密集パターンと孤立パターンの両方を精度良く形成することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、安定した露光により微細なホールパターンを形成することを目的とする。また、本発明は、密集パターンと孤立パターンの両方を精度良く形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るホールパターンの形成方法は、ハーフトーン型位相シフトマスク上に密に形成された第１開口部を透過した透過光のメインピークによる主開口と、該透過光のサイドピークによる第２開口とを有するホールパターンを形成する方法であって、
基板上にレジスト膜を形成する工程と、
コヒーレンスファクタが０．３である照明を用いて露光した場合に前記主開口と前記第２開口の寸法差が最小となるように前記第１開口部のサイズを算出した後、該算出されたサイズで第１開口部が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを用いて露光した場合に前記主開口と前記第２開口の寸法差が最小となるように前記照明のコヒーレンスファクタを補正する工程と、
前記照明のコヒーレンスファクタを補正した後、前記ハーフトーン型位相シフトマスクを介して前記レジスト膜に対して露光光を照射する工程と、
前記露光光を照射した後、現像処理を行うことにより主開口と第２開口とを有するホールパターンを形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係るホールパターンの形成方法は、ハーフトーン型位相シフトマスク上に密に形成された第１開口部を透過した透過光のメインピークによる主開口と、該透過光のサイドピークによる第２開口と、該マスク上に孤立して形成された第２開口部を透過した透過光による第３開口とを有するホールパターンを形成する方法であって、
基板上にレジスト膜を形成する工程と、
コヒーレンスファクタが０．３である照明を用いて露光した場合に主開口と第２開口の寸法差が最小となるように第１開口部のサイズを算出した後、該算出されたサイズで第１開口部が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを用いて露光した場合に前記主開口と前記第２開口の寸法差が最小となるように前記照明のコヒーレンスファクタを補正する工程と、
前記照明のコヒーレンスファクタを補正した後、前記ハーフトーン型位相シフトマスクを介して前記レジスト膜に対して露光光を照射する工程と、
前記露光光を照射した後、現像処理を行うことにより前記主開口と前記第２開口と前記第３開口とを有するホールパターンを形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係るホールパターンの形成方法において、前記第２開口に対応する位置に寸法が４０ｎｍ〜５０ｎｍである第１遮光パターンが形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを介して前記露光光を照射することが好適である。
【００１０】
本発明に係るホールパターンの形成方法において、形成不要な前記主開口及び前記第２開口に対応する位置に寸法が１００ｎｍ以上である第２遮光パターンが形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを介して前記露光光を照射することが好適である。
【００１１】
本発明に係るホールパターンの形成方法において、前記第２開口に対応する位置に、寸法が２０ｎｍ程度である開口部が形成されたハーフトーン型位相シフトマスクを介して前記露光光を照射することが好適である。
【００１２】
本発明に係るホールパターンの形成方法において、前記照明のコヒーレンスファクタを０．２〜０．４の範囲で補正することが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安定した露光により主開口と第２開口とを有する微細なホールパターンを形成することができる。また、本発明によれば、主開口と第２開口とからなる密集パターンと、第３開口からなる孤立パターンの両方を精度良く形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
【００１５】
４５ｎｍノードのシステムＬＳＩにおけるホールパターンのデザインルールは、ホール径で約８０ｎｍ、ホールピッチ（以下「ピッチ」という。）で約１５０ｎｍが予想されている。現状での最先端の光リソグラフィ露光装置は、波長１５７．６ｎｍであるＦ２エキシマレーザを光源とし、レンズ開口数ＮＡ＝０．８であるＦ２エキシマレーザ露光装置である。ピッチの限界の目安は露光装置の波長／開口数により算出されるため、上記Ｆ２エキシマレーザ露光装置を用いた場合のピッチの限界は約１９７ｎｍとなる。
【００１６】
以上を受けて、本発明者は、パターニングの解像性能のピッチ依存性について詳細なシミュレーションを行った。シミュレーションでは、ＮＩＬＳ（Normalized Image Log-Slope）と呼ばれる指標を用いた。ＮＩＬＳの値が大きいほど、露光量誤差あたりの寸法変動量が小さく、安定なパターニングが可能であることを示す。本発明者による鋭意検討によれば、Ｆ２リソグラフィによる安定なパターニングの目安はＮＩＬＳ＞１．８であることが分かった。
光源波長λ＝１５７．６ｎｍ、レンズ開口数ＮＡ＝０．８、照明σ（コヒーレンスファクタ）＝０．３の条件下で、ホール径８０ｎｍのホールをパターニングする際のＮＩＬＳを試算したところ、ピッチ２００ｎｍでのＮＩＬＳは１．８９であり、ピッチ１９０ｎｍでのＮＩＬＳは１．７１であった。これは、上述した波長／開口数で求められる限界ピッチ１９７ｎｍを裏付ける結果となっている。
ピッチをより微細化する手法として、照明光のコヒーレンスファクタσの変更、すなわち変形照明法を用いる方法がある。σ＝０．８５の輪帯照明（輪帯率３／４）を用いて、ホール径約８０ｎｍのホールをパターニングする際のＮＩＬＳを試算したところ、ピッチ１７０ｎｍでのＮＩＬＳは１．９７であり、ピッチ１６０ｎｍでのＮＩＬＳは１．７５であった。よって、通常照明の代わりに輪帯照明を用いることにより限界ピッチは１６０ｎｍ強まで向上することが予想される。しかし、上記４５ｎｍノードのシステムＬＳＩで必要とされる限界ピッチ１５０ｎｍには及ばない。さらに、輪帯照明を用いて孤立ホールを露光する場合のＮＩＬＳは僅かに１．１４と試算された。
なお、本発明の内容を理解しやすくするため、本明細書におけるマスク上のピッチ及びホール径は、実際のマスク上のピッチ及びホール径を転写率で割った値とする。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１において形成されるホールパターンを説明するための図である。詳細には、図１（ａ）は、ホールパターン説明するための平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図２は、図１に示すホールパターンを形成するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクを説明するための平面図である。
図１に示すように、基板１０上に形成されたレジストからなるホールパターン１１は、狭ピッチ１１４で開口１１２ａ，１１２ｂが密に配置された密集パターンと、開口１１３が疎に配置された孤立パターンとを有する。密集パターンは、マスクに密に形成された開口部２１２を透過した透過光のメインピークにより解像された主開口１１２ａと、該透過光のサイドピークにより解像された第２開口（サイドローブ）１１２ｂとからなる。第２開口１１２ｂは、等距離で上下左右の四方を主開口１１２ａによって囲まれた位置、すなわち主開口１１２ａの４点中心位置に形成される。開口１１２ａ，１１２ｂは、波長／開口数で表される解像限界の１／√２倍以上１倍未満のピッチ１１４で形成されている。一方、孤立パターンは、マスクに疎に形成された開口部２１３を透過した透過光により解像された第３開口１１３からなる。
【００１８】
図２に示すように、ハーフトーン型位相シフトマスク２１には、透明基板（図示せず）上に、光透過率が０〜２０％である半透明膜２１１が形成されてなる。半透明膜２１１のある領域には主開口１１２ａに対応する開口部２１２が、露光装置の波長／レンズ開口数で表される解像限界の１倍以上√２倍未満のピッチ２１４で形成され、別の領域には第３開口１１３に対応する開口部２１３が形成されている。このようなピッチ２１４で開口部２１２を形成することにより、上述したように解像限界の１／√２倍以上１倍未満のピッチで開口１１２ａ，１１２ｂを形成することができる。
【００１９】
本実施の形態１では、照明σ及びマスク上の開口部のサイズ（以下「マスクサイズ」という。）を小さくすることにより、マスク透過光のサイドピークを意図的に発生させ、該サイドピークにより第２開口１１２ｂを形成するものである。さらに、本発明者は、後述するように照明σ及びマスクサイズを最適化することにより、主開口１１２ａと、該主開口１１２ａと同等の第２開口１１２ｂとからなる密集パターン、及び、第３開口１１３からなる孤立パターンを形成できることを見出した。
【００２０】
図３は、本実施の形態１において、照明σ及びマスクサイズの最適化手法を説明するためのフローチャートである。
先ず、図１に示す密集パターンの中から、詳細な評価を行うパターン群Ｘを選択する（第１ステップＳ１１）。ここで、パターン群Ｘは、第２開口１１２ｂと、該第２開口１１２ｂの四方を囲む主開口１１２ａとを少なくとも含むパターン群である。すなわち、パターン群Ｘは、第２開口１１２ｂを中心とする３×３個の開口１１２ａ，１１２ｂを最低限含むパターン群とする。
【００２１】
次に、選択したパターン群Ｘについて照明σ＝０．３で露光した場合に、パターン群Ｘにおける主開口と第２開口の寸法差を最小とするマスクサイズＹを空間像シミュレーションにより算出する（第２ステップＳ１２）。マスクサイズＹは、ハーフトーン型位相シフトマスク２１に形成された開口部２１２の寸法をいう。
ここで、本発明者は、第２開口の解像ピーク（すなわち、サイドピーク）の照明σ依存性について調査した。図４は、第２開口の解像ピークと照明σとの関係を示す図である。図４に示すように、照明σが０から０．３までの値では、第２開口の解像ピークの値はほとんど変化しないことが分かった。よって、照明σが小さい場合には、照明σを調整しても解像ピークの変化が見られず、第２開口の解像ピークの調整が難しく、さらにスペックルや収差という弊害が発生してしまうことが分かった。一方、照明σが０．３を超えると第２開口の解像ピークが低下してしまい、第２開口が解像されなくなってしまう。よって、空間像シミュレーションを行うのに最適な照明σは０．３であることが分かった。さらに、本発明者は、様々なピッチのホールについても同様に、第２開口解像ピークと照明σとの関係を調べた結果、空間像シミュレーションを行うのに最適な照明σは０．３であることが分かった。
【００２２】
次に、算出したマスクサイズＹでハーフトーン型位相シフトマスクを作製する。そして、作製したハーフトーン型位相シフトマスクを用いて主開口と第２開口の露光を行い、主開口と第２開口の寸法差が最小となるように照明σを補正する（第３ステップＳ１３）。ここで、第２開口の解像ピークを考慮して、照明σを補正する範囲は０．２以上０．４以下とする。
【００２３】
上述した３つのステップにより照明σ及びマスクサイズを最適化した結果、光源波長λ＝１５７．６ｎｍ、レンズ開口数ＮＡ＝０．８でホール径＝０．８０の密集ホールパターンを形成するために、最適な照明σとマスクサイズとの組み合わせは、例えば、照明σ：マスクサイズ＝（０．２０：９４ｎｍ），（０．２５：９４ｎｍ），（０．３０：９４ｎｍ），（０．３５：９２ｎｍ），（０．４０：９０ｎｍ）である。
【００２４】
以上説明したように、基板１０上にレジスト膜を形成し、マスクサイズの算出及び照明σの補正を行った後、ハーフトーン型位相シフトマスクを介して露光光をレジスト膜に照射するようにした。その後、現像処理を行うことにより、マスク開口部２１２の透過光のメインピークによる主開口１１２ａと、該透過光のサブピークによる第２開口１１２ｂとからなる密集パターン、及びマスク開口部２１３の透過光による第３開口１１３からなる孤立パターンを形成することができる。焦点を変えて複数回露光する必要がないため、安定した露光でホールパターンを形成することができる。
【００２５】
次に、本実施の形態１をより具体的に示す実施例について説明する。図１では特定のピッチで密集ホールを形成しているが、実際のデバイスには様々なピッチ／レイアウトのパターンが混在している。本実施例では、ピッチ１５０ｎｍの密集ホールと、ピッチ１６０ｎｍの密集ホールと、孤立ホールとを同時に形成する場合である。
【００２６】
図５は、本実施の形態１の実施例において形成されるホールパターンを説明するための平面図である。図６は、図５に示すホールパターンを形成するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクを説明するための平面図である。
図５に示すように、ホールパターン１２は、例えば、１５０ｎｍのピッチ１２４で主開口１２２ａ及び第２開口１２２ｂが密に配置された第１密集パターンと、例えば、１６０ｎｍのピッチ１２７で主開口１２５ａ及び第２開口１２５ｂが密に配置された第２密集パターンと、開口１２３が疎に配置された孤立パターンとを有する。第１及び第２密集パターンにおいて、主開口１２２ａ，１２５ａは、マスク２２に形成された開口部２２２，２２５を透過した透過光のメインピークにより解像された開口であり、第２開口１２２ｂ，１２５ｂは、該透過光のサイドピークにより解像された開口（サイドローブ）である。第２開口１２２ｂ，１２５ｂは、等距離で上下左右の四方を主開口１２２ａ，１２５ａによって囲まれた位置、すなわち主開口１２２ａ，１２５ａの４点中心位置に形成される。主開口１２２ａ，１２５ａのホール径は約８０ｎｍであり、第２開口１２２ｂ，１２５ｂのホール径は主開口１２２ａ，１２５ａと同等で約８０ｎｍである。
【００２７】
図６に示すように、ハーフトーン型位相シフトマスク２２は、透明基板（図示せず）上に、光透過率が０〜２０％である半透明膜２２１が形成されてなる。半透明膜２２１のある領域には複数の開口部２２２が例えば、２１２ｎｍのピッチ２２４で密に形成され、別の領域には複数の開口部２２５が例えば、２２６ｎｍのピッチ２２６で密に形成され、更に別の領域領域には開口部２２３が疎に形成されている。マスク２２は、半透明膜２２１を透過した光と、開口部２２２，２２５，２２３を透過した光の位相差が１８０度になるように形成されている。マスク２２上の２１２ｎｍピッチ，２２６ｎｍピッチは、ウェハ上の密集ホールパターンの１５０ｎｍ，１６０ｎｍピッチに対応する。
【００２８】
次に、図３及び図５を参照して、本実施例によるマスクサイズ及び照明σの最適化手法について説明する。
先ず、第１ステップとして、ピッチ１５０ｎｍ主開口１２２ａとピッチ１５０ｎｍ第２開口１２２ｂとを含むパターン群（集団）ＸＡ、及びピッチ１６０ｎｍ主開口１２５ａとピッチ１６０ｎｍ第２開口１２５ｂとを含むパターン群ＸＢを選択する。すなわち、４種類の開口１２２ａ，１２２ｂ，１２５ａ，１２５ｂを含む密集パターンを選択する。
【００２９】
次に、第２ステップとして、選択した２つのパターン群ＸＡ，ＸＢについて照明σ＝０．３で露光した場合に、４種類の開口１２２ａ，１２２ｂ，１２５ａ，１２５ｂの寸法差を最小とするマスクサイズ（開口部２２２，２２５，２２３の寸法）を空間像シミュレーションにより算出する。該シミュレーションにより算出されたマスクサイズは、９４ｎｍであった。
【００３０】
次に、算出したマスクサイズでハーフトーン型位相シフトマスクを作製する。そして、第３ステップとして、該作製したハーフトーン型位相シフトマスクを用いて主開口及び第２開口の露光を行い、上記４種類の開口の寸法差が最小となるように照明σを補正する。本実施例では、寸法差が最小となる照明σは０．３であり、補正は不要であった。
【００３１】
なお、照明σの補正後、孤立ホールを含む各ピッチのマスクサイズを変更してもよい。この場合、再度ハーフトーン型位相シフトマスクを作製する必要があるが、ピッチ１５０ｎｍの開口部２２２、ピッチ１６０ｎｍの開口部２２５、及び開口部２２３のマスクサイズを９４ｎｍ、９２ｎｍ、９３ｎｍ（ウェハ換算）にそれぞれ変更することにより、第３開口１２３を含めた５種類の開口の寸法差を更に小さく（１０．４ｎｍ）することができる。さらに、照明σの補正と、マスクサイズの変更とをシミュレーションで行った後、ハーフトーン型位相シフトマスクを作製してもよい。
【００３２】
図７は、本実施例において、照明σとマスクサイズを変化させた場合の４種類の開口の寸法差を示す図である。
図７に示すように、第２ステップで、照明σが０．３の照明で露光した場合に寸法差が最小となるマスクサイズ（＝９４ｎｍ）が算出され、第３ステップで、該算出されたマスクサイズを基に作製されたハーフトーン型位相シフトマスクを用いて露光した場合に寸法差が最小となるように照明σが補正される。
【００３３】
図８は、本実施例において、ＮＩＬＳシミュレーション結果を示す図である。図８において、比較のため、輪帯照明を用いて露光する場合のＮＩＬＳを示している。本発明により最適化した照明σ及びマスクサイズで露光することにより、ＮＩＬＳが２以上となり、密集パターン（ピッチ１５０ｎｍ，１６０ｎｍ）と孤立パターンの両方につきＮＩＬＳを飛躍的に向上させることができ、安定した露光を行うことができることが分かった。
【００３４】
図９は、寸法の焦点深度依存性を示す図である。図９に示すように、−０．１５〜０．１５μｍの焦点深度に対して、ＣＤ−１０％以上、すなわち、８０−８＝７２ｎｍ以上の寸法が得られた。
【００３５】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、図１０に示すように、開口に数ｎｍ〜約１０ｎｍ程度の寸法差が残留する場合がある。すなわち、主開口１３２ａの寸法１３３ａと、第２開口１３２ｂの寸法１３３ｂとの間に差（以下「残留寸法差」という。）が生じる場合がある。上記実施例においても同様に、４種類の開口に残留寸法差が生じる場合がある。この残留寸法差は４５ｎｍノードデバイスの作製に支障がないレベルであるが、本発明者は、この残留寸法差を抑制する手法について検討した。残留寸法差が生ずる理由は、第２開口１３３ｂのウェハ出来上がり寸法１３３ｂがマスクサイズに単純に依存しないためである。
【００３６】
図１１は、本発明の実施の形態２によるハーフトーン型位相シフトマスクを説明するための図である。より詳細には、図１１（ａ）は、ハーフトーン型位相シフトマスクを示す平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。図１２は、遮光パターンの寸法と、第２開口の寸法との関係を示す図である。
図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、透明基板２３０上に形成された半透明膜２３１において、主開口に対応する位置に開口部２３２が形成され、第２開口に対応する位置にクロム膜等からなる遮光パターン２３３が形成されている。すなわち、縦又は横方向における開口部２３２間の半透明膜２３１上に遮光パターン２３３を配置する。図１２に示すように、遮光パターン２３３の寸法を４０ｎｍ〜５０ｎｍとすれば、第２開口の寸法を主開口の寸法と同じ８０ｎｍにすることができる。よって、残留寸法差を抑制することができる。また、同図に示すように、この遮光パターン２３３の寸法が大きくなるにつれて第２開口の寸法が小さくなり、遮光パターン２３３の寸法が１００ｎｍ以上になれば第２開口が形成されなくなる。
本実施の形態２で説明した遮光パターン２３３の形成は、ハーフトーン型位相シフトマスクを介してレジスト膜に対して露光光を照射する前であればいつでもよい。パターンサイズを算出した後にハーフトーン型位相シフトマスクを作製する際に遮光パターンを形成してもよく、照明σを補正した後に形成してもよい。
【００３７】
次に、本実施の形態２の変形例について説明する。
図１３は、本発明の実施の形態２の変形例によるハーフトーン型位相シフトマスクを説明するための平面図である。図１４は、本発明の実施の形態２の変形例において形成されるホールパターンを示す平面図である。
図１３に示すように、マスク２４において上記実施の形態２と同様の手法で４０ｎｍ〜５０ｎｍの寸法の遮光パターン２４３が形成され、主開口及び／又は第２開口を形成不要な位置に１００ｎｍ強の寸法の遮光パターン２４４が形成されている。このように、寸法が４０ｎｍ〜５０ｎｍの遮光パターン２４３と、寸法が１００ｎｍ以上の遮光パターン２４４とを併用することにより、図１４に示すように、主開口１４１ａと第２開口１４２ｂの寸法がほぼ同一であり、ランダムなレイアウトのホールパターン１４を形成することができる。
【００３８】
実施の形態３．
上述したように、実施の形態１では、サイドピークを利用して第２開口を形成することにより、マスク上で２００ｎｍ強ピッチ（ウェハ換算）のパターンが、ウェハ上に１５０ｎｍ〜１６０ｎｍピッチで形成される。よって、そのままではウェハ上に２００ｎｍ強ピッチのパターンを形成できず、２００ｎｍ強ピッチでパターンを形成するためには第２開口の形成を抑制する必要がある。上述した実施の形態２の変形例による手法以外に、本発明者は、以下に述べる手法を見出した。
【００３９】
図１５は、本発明の実施の形態３によるハーフトーン型位相シフトマスクを説明するための平面図である。図１６は、微細透過パターンの寸法と、第２開口の寸法との関係を示す図である。
図１５に示すように、マスク２５において不要な第２開口に対応する箇所に微細な透過パターン２５３を配置する。すなわち、不要な第２開口に対応し、開口部２５２間の半透明膜２５１に微細な開口部２５３を形成する。図１６に示すように、微細透過パターン（開口部）２５３の寸法を４０ｎｍ以上にすることにより、不要な第２開口の形成を抑制することができる。よって、２００ｎｍ強のピッチで主開口２５２を形成することができる。
本実施の形態３で説明した微細透過パターン２５３の形成は、ハーフトーン型位相シフトマスクを介してレジスト膜に対して露光光を照射する前であればいつでもよい。パターンサイズを算出した後にハーフトーン型位相シフトマスクを作製する際に微細透過パターン２５３を形成してもよく、照明σを補正した後に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１において形成されるホールパターンを説明するための図である。
【図２】図１に示すホールパターンを形成するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクを説明するための平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、照明σ及びマスクサイズの最適化手法を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２開口の解像ピークと照明σとの関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１の実施例において形成されるホールパターンを説明するための平面図である。
【図６】図５に示すホールパターンを形成するために用いるハーフトーン型位相シフトマスクを説明するための平面図である。
【図７】本発明の実施の形態１の実施例において、照明σとマスクサイズを変化させた場合の４種類の開口の寸法差を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１の実施例において、ＮＩＬＳシミュレーション結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１の実施例において、寸法の焦点深度依存性を示す図である。
【図１０】主開口と第２開口との間に残留する寸法差を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２によるハーフトーン型位相シフトマスクを説明するための図である。
【図１２】遮光パターンの寸法と、第２開口の寸法との関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の変形例によるハーフトーン型位相シフトマスクを説明するための平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２の変形例において形成されるホールパターンを示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３によるハーフトーン型位相シフトマスクを説明するための平面図である。
【図１６】微細透過パターンの寸法と、第２開口の寸法との関係を示す図である。
【図１７】サイドローブの発生を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  基板
１１，１２，１３，１４  ホールパターン
２１，２２，２３，２４，２５  ハーフトーン型位相シフトマスク
１１２ａ，１２２ａ，１２５ａ，１３２ａ  主開口
１１２ｂ，１２２ｂ，１２５ｂ，１３２ｂ  第２開口
１１３  第３開口（孤立ホール）
１１４，１２４，１２７  ピッチ
１３３ａ，１３３ｂ  ホール径
２１１，２２１，２３１，２４１，２５１  半透明膜
２１２，２１３，２２２，２２３，２２５，２３２，２４２，２５２  開口部
２１４  ピッチ
２３０  透明基板
２３３，２４３  遮光パターン
２４４  遮光パターン
２５２  透過パターン（開口部）
【図１】
2005276997.tif 000003
【図２】
2005276997.tif 000004
【図３】
2005276997.tif 000005
【図４】
2005276997.tif 000006
【図５】
2005276997.tif 000007
【図６】
2005276997.tif 000008
【図７】
2005276997.tif 000009
【図８】
2005276997.tif 000010
【図９】
2005276997.tif 000011
【図１０】
2005276997.tif 000012
【図１１】
2005276997.tif 000013
【図１２】
2005276997.tif 000014
【図１３】
2005276997.tif 000015
【図１４】
2005276997.tif 000016
【図１５】
2005276997.tif 000017
【図１６】
2005276997.tif 000018
【図１７】
2005276997.tif 000019