JP4009219B2 - Photomask, pattern formation method using the photomask, and mask data creation method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の製造に用いられる微細パターン形成用のフォトマスク、及びそのフォトマスクを用いたパターン形成方法に関し、さらには、マスクパターンの設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体を用いて実現する大規模集積回路装置（以下、ＬＳＩと称する）の高集積化のために、回路パターンの微細化がますます必要となってきている。その結果、回路を構成する配線パターンの細線化、又は絶縁層を介して多層化された配線同士をつなぐコンタクトホールパターン（以下、ホールパターンと称する）の微細化が非常に重要となってきた。
【０００３】
以下、従来の光露光システムによる配線パターンの細線化及びホールパターンの微細化について、ポジ型レジストプロセスを用いる場合を想定して説明する。ここで、ラインパターンとは、レジスト膜における露光光によって感光されない部分、つまり現像後に残存するレジスト部分（レジストパターン）である。また、スペースパターンとは、レジスト膜における露光光によって感光される部分、つまり現像によりレジストが除去されてなる開口部分（レジスト除去パターン）である。また、ホールパターンとは、現像によりレジストがホール状に除去されてなる開口部分であり、スペースパターンのうち特に微小なものである。尚、ポジ型レジストプロセスに代えてネガ型レジストプロセスを用いる場合、前述のラインパターン及びスペースパターンのそれぞれの定義を入れ替えればよい。
【０００４】
従来、光露光システムを用いてパターン形成を行なう場合、石英等からなる透明な基板（透過性基板）上にＣｒ等からなる完全遮光パターンが所望のパターンと対応するように描かれたフォトマスクを用いていた。このような、フォトマスクにおいては、Ｃｒパターンが存在する領域は、ある波長の露光光を全く透過させない（実質的に透過率０％の）完全遮光部となる一方、Ｃｒパターンが存在しない領域（Ｃｒパターンの開口部）は、前述の露光光に対して透過性基板と同等の透過率（実質的に１００％）を持つ完全透光部となる。そして、このフォトマスクを用いて露光を行なった場合、遮光部はレジストの非感光部と対応すると共に透光部（開口部）はレジストの感光部と対応する。従って、このようなフォトマスク、つまり、ある波長の露光光に対しての完全遮光部及び完全透光部から構成されるフォトマスクはバイナリマスクと呼ばれる。
【０００５】
近年、ホールパターンや配線パターンの微細化のために、ハーフトーン位相シフトマスクと呼ばれるフォトマスクが導入されてきている。ハーフトーン位相シフトマスクにおいては、マスク上において従来完全遮光部であったパターンが、露光光を部分的に透過する半透明の位相シフターに置き換えられている。これにより、レジストパターン形成時における解像性を向上させることができる。
【０００６】
以下、ハーフトーン位相シフトマスクについて説明する。
【０００７】
図１６（ａ）及び（ｂ）は、ハーフトーン位相シフトマスクによるホールパターンの形成原理を説明するための図であって、（ａ）は、ホールパターン形成用のハーフトーン位相シフトマスクの平面構成を示しており、（ｂ）は、（ａ）に示すマスクの XVIー XVI線を透過した光によって被露光ウェハ上に形成される光強度分布を示している。
【０００８】
尚、ハーフトーン位相シフトマスクの位相シフターは、露光光源からの光（露光光）に対して、レジストを感光させない程度の透過率を持つ半透明材料から構成される。現在、位相シフターの標準的な透過率（位相シフター透過前の光強度に対する位相シフター透過後の光強度の比率）は６％程度である。
【０００９】
図１６（ａ）に示すように、ハーフトーン位相シフトマスクにおいては、開口部１１と所望のレジスト感光領域（レジストを除去したい部分）とが対応し、半透明の位相シフター１２と所望のレジスト非感光領域（レジストパターンを残したい部分）とが対応する。すなわち、従来の完全遮光膜を用いたマスクにおける、開口部となるパターンを開口部のままとし、該マスクにおける完全遮光部となるパターンを半透明の位相シフターとすると、ハーフトーン位相シフトマスクとなる。
【００１０】
ところで、現像時にレジストが除去される程度にレジストを感光させるために必要なエネルギー（光強度）は臨界光強度と呼ばれる。図１６（ｂ）に示すように、図１６（ａ）に示すマスクの開口部１１を透過した光の強度は、レジストを感光させるのに十分なエネルギーである臨界光強度を越えている。一方、図１６（ａ）に示すマスクの位相シフター１２を透過した光の強度は、臨界光強度よりも小さい強度（レジストが感光しない程度の強度）である。ここで、開口部１１と位相シフター１２との境界領域を透過した光の強度は非常に低くなる。これは、開口部１１を透過した光の位相と、半透明の位相シフター１２を透過した光の位相とが反対である（位相差が１８０度である）ために、それぞれの光同士が干渉しあって互いを打ち消し合うために起こる。これにより、レジストの感光領域と非感光領域との間のコントラストを高くすることが可能になるので、パターンの微細化が可能となる。ここまで、位相シフターに囲まれた開口部によって形成されるホールパターンが微細化される原理について説明してきた。しかし、これに限られず、同様の原理に従って、つまり同様のコントラスト向上効果によって、開口部（透光部）によって囲まれたライン状の位相シフターによって形成されるライン状のレジストパターンの微細化も可能となる。
【００１１】
以上のように、ハーフトーン位相シフトマスクを用いることにより、レジストパターン及びレジスト除去部の微細化が可能となった。しかしながら、ＬＳＩの微細化が進むにつれて別の問題が顕著となってきた。それは、ＭＥＦ（ＭＡＳＫＥＲＯＲＲ ＦＡＣＴＯＲ）と呼ばれる値の増加現象である。
【００１２】
図１７（ａ）〜（ｄ）は、微細化に伴うＭＥＦ値の増加現象を説明するための図であり、（ａ）はＭＥＦの計算式を示し、（ｂ）は、ホールパターン形成用のハーフトーン位相シフトマスクにおける開口部の寸法（マスク寸法Ｗ）を変化させている様子を示し、（ｃ）は、マスク寸法Ｗの変化に伴うホールパターンの寸法（パターン寸法ＣＤ（Critical Dimension））の変化を示し、（ｄ）は、パターン寸法ＣＤの変化に伴うＭＥＦ値の変化を示している。
【００１３】
本来、マスク寸法の変化ΔＷマスク に対する、ウェハ上におけるパターン寸法ＣＤの変化ΔＷウェハ の比は、マスク倍率（Ｍ）の逆数となることが理想である。すなわち、図１７（ａ）に示す数式で定義されるＭＥＦの値が１となることが理想である。言い換えると、マスク上の寸法の変化量に対して、ウェハ上に形成されるレジストパターン寸法の変化量が何倍に拡大されているかを示す値を、マスク倍率で換算した値がＭＥＦであり、理想的にはこのＭＥＦが１であることが望ましいということである。
【００１４】
しかし、近年の微細化の追求によりパターン寸法が光の解像限界に近づくに従って、ＭＥＦの値が１よりも大きくなってきている。例えば、図１７（ｃ）は、ハーフトーン位相シフトマスクの開口部の寸法（マスク寸法Ｗ）を変化させた場合（図１７（ｂ）参照）における、ホールパターンの寸法（パターン寸法ＣＤ）の変化を光学シミュレーションによって求めた結果を示している。尚、図１７（ｃ）において、ウェハ上の寸法と比較しやすいように、マスク上の寸法をマスク倍率により除している。図１７（ｃ）に示すように、マスク寸法Ｗが０．２μｍから０．１７μｍまで０．０３μｍ変化する間に、パターン寸法ＣＤが０．１７μｍから０．０８μｍまで０．０９μｍも変化している。すなわち、マスク寸法Ｗの変化量の３倍もパターン寸法ＣＤが変化したことになる。図１７（ｄ）は、図１７（ｃ）に示すパターン寸法ＣＤに基づいてＭＥＦの値を光学シミュレーションによって計算した結果を示している。図１７（ｄ）に示すように、パターン寸法ＣＤつまりホールパターン寸法の微細化に従って、ＭＥＦ値が著しく増大していることが分かる。このようにＭＥＦ値が増加すると、マスク加工におけるマスク上の寸法エラーがパターン形成時に大きく拡大されることになるので、ＭＥＦ値の増加はパターン形成の点からは好ましくない。そのため、近年の微細パターン形成においては、ＭＥＦ値の増加つまりＭＥＦの悪化を抑制することが重要な課題となっている。また、このＭＥＦの悪化は、ハーフトーン位相シフトマスクの場合に特に顕著になることが知られている。以下、この理由について説明する。
【００１５】
通常、フォトマスク上で開口部を縮小すれば、逆にマスクパターンの面積は増加する。マスクパターンが通常の遮光膜（完全遮光膜）のパターンである場合、開口部を縮小しても開口部を透過する光の量は、開口部の面積に比例して減少するだけである。ところが、ハーフトーン位相シフトマスクにおいて、例えば開口部（透光部）を縮小すると、同時に半透明の位相シフターの領域が拡大されるため、開口部の透過光の位相に対して反対の位相を持つ光の透過量が増加する。その結果、開口部の透過光が減少すると同時に、開口部の透過光を打ち消す反対位相の透過光が増加するので、開口部の透過光は実質的により激しく減少するので、ＭＥＦの悪化が顕著になる。
【００１６】
そこで、ハーフトーン位相シフトマスクのＭＥＦを低減するために、例えば特許文献１に示すような方法が提案されている。
【００１７】
図１８は、特許文献１に開示されたフォトマスク（ＭＥＦ低減用の改良型ハーフトーン位相シフトマスク）の平面構成を示している。 図１８に示すフォトマスクの特徴は、所望のレジスト感光領域と対応する開口部（透光部）２１と、所望のレジスト非感光領域と対応する位相シフター２２との間に、Ｃｒよりなる完全遮光部２３が配置されていることである。すなわち、図１８に示すフォトマスクにおいては、従来の完全遮光パターンの配置領域の調整によって、パターン形成時におけるパターン寸法の調整が行なわれる。特許文献１の方法によると、パターン寸法を調整するために開口部２１の寸法を調整した場合に、位相シフター２２の寸法は変化せず、従来用いられているＣｒよりなる完全遮光部２３の寸法のみが変化するため、ハーフトーン位相シフトマスクの利用に起因するＭＥＦの悪化をある程度抑制できる。言い換えると、図１８に示すフォトマスクにおいては、例えば開口部２１を縮小しても位相シフター２２の配置領域は拡大されないため、ＭＥＦ値は、従来のバイナリマスクにおいて開口部が縮小される場合と同様に抑制される。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００１−２９６６４７号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１８に示す従来のフォトマスクにおいては、開口部と位相シフターとの間に完全遮光部を挟むことによってＭＥＦの低減を図っているため、開口部及び半透明の位相シフターのそれぞれを透過してくる光同士の干渉効果が抑制されてしまう。すなわち、図１８に示す従来のフォトマスクは、ハーフトーン位相シフトマスクが導入される以前の通常のバイナリマスクと、ハーフトーン位相シフトマスクとの中間的なフォトマスクとなっている。このため、図１８に示す従来のフォトマスクを用いて、ＭＥＦの悪化をバイナリマスクレベルに抑制しようとすると、ハーフトーン位相シフトマスクがバイナリマスクに対して有していたメリットが損なわれる。すなわち、ＭＥＦの悪化防止の効果と、ハーフトーン位相シフトマスクの効果とは、トレードオフの関係にある。
【００２０】
前記に鑑み、本発明は、ハーフトーン位相シフトマスクにおける位相シフターを透過する光と開口部を透過する光との間の干渉効果を維持しながら、ＭＥＦを低減できるようにすることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明に係る第１のフォトマスクは、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクを前提とする。具体的には、マスクパターンは、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターと、露光光を部分的に透過させる透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半透明部とを有し、半透明部は、透光部と位相シフターとに挟まれるように配置されている。
【００２２】
第１のフォトマスクによると、透光部（開口部）と位相シフターとの間に、開口部を基準として露光光を同位相で透過させる半透明部が設けられており、該半透明部と位相シフターとによってマスクパターンが構成されている。このため、マスクパターンによって形成されるパターンにおける寸法制御を、半透明部の調整によって行なうことができる。具体的には、例えば開口部を縮小する場合に、位相シフターの配置領域を増大させることなく、半透明部の配置領域のみ増大させることができる。このため、開口部が縮小された場合、該縮小面積分の開口部を透過する光の量から、同じ面積の半透明部を透過する光の量を差し引いた量のみ、フォトマスクの透過光が減少する。この透過光の減少量は、通常のバイナリマスクにおいて同様の開口部の縮小を行なった場合の透過光の減少量よりも小さい。すなわち、半透明部の配置領域の寸法変化に伴うパターン寸法変化の度合いは、位相シフター又は完全遮光部の配置領域の寸法変化に伴うパターン寸法変化の度合いよりも小さい。従って、開口部の縮小や拡大（つまりマスクパターンの変形）に伴う透過光量の変動が実質的に抑制されるので、微細パターン形成におけるＭＥＦの劣化を大きく抑制することができる。
【００２３】
第１のフォトマスクにおいて、マスクパターンは透光部を囲むことが好ましい。
【００２４】
このようにすると、透光部によって形成されるパターン（レジストの感光領域）のＭＥＦが特に改善される。
【００２５】
第１のフォトマスクにおいて、マスクパターンは透光部により囲まれていることが好ましい。
【００２６】
このようにすると、マスクパターンによって形成されるパターン（レジストの非感光領域）のＭＥＦが特に改善される。
【００２７】
第１のフォトマスクにおいて、半透明部の幅は（０．３×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
このようにすると、透光部によって形成される微小なパターン（レジストの感光領域）の寸法精度を向上させることができる。
【００２９】
第１のフォトマスクにおいて、透光部形成領域の透過性基板の表面は露出しており、半透明部形成領域の透過性基板上に、透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半透明膜が形成されており、位相シフター形成領域の透過性基板上に、半透明膜と、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜とが順次積層されていることが好ましい。
【００３０】
このようにすると、フォトマスクの作成が容易になる。
【００３１】
第１のフォトマスクにおいて、露光光に対する半透明部の透過率は１５％よりも大きく且つ５０％以下であることが好ましい。
【００３２】
このようにすると、半透明部の透過率が１５％よりも大きいため、所定のＭＥＦ値を実現できる半透明部の幅を大きくすることができるので、マスク加工が容易になる。また、半透明部の透過率が５０％以下であるため、半透明部と開口部との区別がなくなって例えば開口部を縮小した際に形成されるパターンが縮小されなくなる事態等を防止することができる。
【００３３】
第１のフォトマスクにおいて、半透明部は、透光部を基準として露光光を（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させると共に、位相シフターは、透光部を基準として露光光を（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させてもよい。すなわち、本明細書においては、（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差は同位相とみなし、（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差は反対位相とみなす。
【００３４】
本発明に係る第２のフォトマスクは、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクを前提とする。具体的には、マスクパターンは、透光部により囲まれ且つ露光により転写される主パターンと、露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとを有する。また、主パターンは、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターと、露光光を部分的に透過させる第１の透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる第１の半透明部とから構成されており、第１の半透明部は、透光部と位相シフターとに挟まれるように配置されている。また、補助パターンは、露光光を部分的に透過させる第２の透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる第２の半透明部から構成されており、第２の半透明部は、主パターンとの間に透光部を挟むように位相シフターから所定の距離離れた位置に配置されている。
【００３５】
第２のフォトマスクによると、透光部（開口部）と位相シフターとの間に、開口部を基準として露光光を同位相で透過させる第１の半透明部が設けられており、該第１の半透明部と位相シフターとによって主パターンが構成されている。このため、主パターンによって形成されるパターンにおける寸法制御を、第１の半透明部の調整によって行なうことができる。具体的には、例えば主パターンを縮小する場合に、言い換えると、開口部を拡大する場合に、位相シフターの配置領域を減少させることなく、第１の半透明部の配置領域のみ減少させることができる。このため、開口部が拡大された場合、該拡大面積分の開口部を透過する光の量から、同じ面積の第１の半透明部を透過する光の量を差し引いた量のみ、フォトマスクの透過光が増大する。この透過光の増加量は、通常のバイナリマスクにおいて同様の開口部の拡大を行なった場合の透過光の増加量よりも小さい。すなわち、第１の半透明部の配置領域の寸法変化に伴うパターン寸法変化の度合いは、位相シフター又は完全遮光部の配置領域の寸法変化に伴うパターン寸法変化の度合いよりも小さい。従って、開口部の縮小や拡大（つまりマスクパターンの変形）に伴う透過光量の変動が実質的に抑制されるので、微細パターン形成におけるＭＥＦの劣化を大きく抑制することができる。
【００３６】
また、第２のフォトマスクによると、主パターンとは別に、低透過率の補助パターンが設けられているため、補助パターンを適切な位置に配置することにより、主パターンの位相シフターを透過した光と干渉する回折光を発生させることができる。従って、主パターンが転写されてなるパターン、例えばラインパターンの解像特性が向上する。また、補助パターンとして半透明部を用いているため、補助パターンとして位相シフターを用いた場合と比べて、露光により転写されないという条件下で補助パターンを大きな寸法で作成できる。このため、補助パターンの加工が容易になるので、補助パターンを容易に利用できるフォトマスクを実現できる。
【００３７】
第２のフォトマスクにおいて、所定の距離は（λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることが好ましい（但し、λは露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）。
【００３８】
このようにすると、解像特性、具体的にはレジスト非感光領域と対応する微細パターンの形成特性を、補助パターンによって確実に向上させることができる。
【００３９】
尚、本明細書において、位相シフターと補助パターンとの間の距離とは、特に断らない限り、位相シフターのエッジから補助パターンの中心までの距離を意味する。例えば、ライン状の位相シフターに対して平行に、相似形を有する補助パターンが設けられている場合、位相シフターにおける補助パターン側のエッジと、補助パターンの中心線との間の距離を意味する。
【００４０】
第２のフォトマスクにおいて、透光部形成領域の透過性基板の表面は露出しており、第１の半透明部形成領域及び第２の半透明部形成領域の両方の透過性基板上に、透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半透明膜が形成されており、位相シフター形成領域の透過性基板上に、半透明膜と、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜とが順次積層されていることが好ましい。
【００４１】
このようにすると、フォトマスクの作成が容易になる。
【００４２】
第２のフォトマスクにおいて、第１の透過率は１５％よりも大きく且つ５０％以下であることが好ましい。
【００４３】
このようにすると、第１の透過率、つまり第１の半透明部の透過率が１５％よりも大きいため、所定のＭＥＦ値を実現できる第１の半透明部の幅を大きくすることができるので、マスク加工が容易になる。また、第１の半透明部の透過率が５０％以下であるため、第１の半透明部と開口部との区別がなくなって例えば第１の半透明部を縮小した際に形成されるパターンが縮小されなくなる事態等を防止することができる。
【００４４】
第２のフォトマスクにおいて、第２の透過率は６％以上で且つ５０％以下であることが好ましい。
【００４５】
このようにすると、補助パターンの透過率が低すぎることによってレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、回折光による解像特性向上効果を確実に実現できる。
【００４６】
第２のフォトマスクにおいて、第１の半透明部及び第２の半透明部は、透光部を基準として露光光を（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させると共に、位相シフターは、透光部を基準として露光光を（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させてもよい。
【００４７】
本発明に係るパターン形成方法は、本発明に係る第１又は第２のフォトマスクを用いたパターン形成方法を前提とし、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に本発明のフォトマスクを介して露光光を照射する工程と、露光光を照射されたレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程とを備えている。
【００４８】
本発明のパターン形成方法によると、第１又は第２のフォトマスクと同様の効果が得られると共に、所望のパターンを精度良く形成できる。
【００４９】
本発明に係る第１のマスクデータ作成方法は、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクのマスクデータ作成方法を前提とする。具体的には、フォトマスクを介して露光光をレジストに照射することによって形成されるレジストの所望の感光領域と対応するように、透光部の形状を決定する工程と、形状が決定された透光部の輪郭に沿って、露光光を部分的に透過させる透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半透明部を配置する工程と、透光部と半透明部との境界をＣＤ調整用エッジに設定する工程と、透光部及び半透明部を囲むように、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターを配置する工程と、シミュレーションを用いて、位相シフターと半透明部とからなるマスクパターンにより形成されるレジストパターンの寸法を予測する工程と、予測されたレジストパターンの寸法が所望の寸法と一致しない場合、ＣＤ調整用エッジを移動させることによりマスクパターンの変形を行なう工程とを備えている。
【００５０】
第１のマスクデータ作成方法によると、透光部（開口部）が半透明部を挟んで位相シフターによって囲まれたフォトマスクを実現できる。このとき、開口部及びその周辺の半透明部を透過した光の強度分布は、マスク加工やＯＰＣ（Optical Proximity Correction）処理の精度に起因する寸法誤差（マスクエラー）の影響を受けにくい。すなわち、第１のマスクデータ作成方法によると、位相シフターと半透明部とからなるマスクパターンを用いることにより、マスクエラーの影響を受けにくいフォトマスクを実現できる。従って、このフォトマスクを用いて、レジストが塗布された基板に対して露光を行なうことにより、開口部と対応する微細なパターン（レジスト感光領域）を所望の寸法通りに精度良く形成することができる。
【００５１】
本発明に係る第２のマスクデータ作成方法は、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクのマスクデータ作成方法を前提とする。具体的には、フォトマスクを介して露光光をレジストに照射することによって形成されるレジストの所望の非感光領域と対応するように、透光部により囲まれたマスクパターンの形状を決定する工程と、形状が決定されたマスクパターンの輪郭に沿って、露光光を部分的に透過させる透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半透明部を配置する工程と、透光部と半透明部との境界をＣＤ調整用エッジに設定する工程と、マスクパターンにおける半透明部の内側に、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターを配置する工程と、シミュレーションを用いて、位相シフターと半透明部とからなるマスクパターンにより形成されるレジストパターンの寸法を予測する工程と、予測されたレジストパターンの寸法が所望の寸法と一致しない場合、ＣＤ調整用エッジを移動させることによりマスクパターンの変形を行なう工程とを備えている。
【００５２】
第２のマスクデータ作成方法によると、位相シフターが半透明部を挟んで透光部（開口部）によって囲まれたフォトマスクを実現できる。このとき、開口部及びそれと隣接する半透明部を透過した光の強度分布は、マスク加工やＯＰＣ処理の精度に起因する寸法誤差（マスクエラー）の影響を受けにくい。すなわち、第２のマスクデータ作成方法によると、位相シフターと半透明部とからなるマスクパターンを用いることにより、マスクエラーの影響を受けにくいフォトマスクを実現できる。従って、このフォトマスクを用いて、レジストが塗布された基板に対して露光を行なうことにより、マスクパターンと対応する微細なパターン（レジスト非感光領域）を所望の寸法通りに精度良く形成することができる。
【００５３】
本発明に係る第３のマスクデータ作成方法は、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクのマスクデータ作成方法を前提とする。具体的には、フォトマスクを介して露光光をレジストに照射することによって形成されるレジストの所望の非感光領域と対応するように、透光部により囲まれた主パターンの形状を決定する工程と、形状が決定された主パターンの輪郭に沿って、露光光を部分的に透過させる透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる第１の半透明部を配置する工程と、形状が決定された主パターンとの間に透光部を挟むように、該主パターンから所定の距離離れた位置に、露光光を部分的に透過させる第２の透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる第２の半透明部を、露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとして配置する工程と、主パターンにおける第１の半透明部の内側に、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターを配置する工程とを備えている。
【００５４】
第３のマスクデータ作成方法によると、位相シフターが第１の半透明部を挟んで透光部（開口部）によって囲まれたフォトマスクを実現できる。このとき、開口部及びそれと隣接する第１の半透明部を透過した光の強度分布は、マスク加工やＯＰＣ処理の精度に起因する寸法誤差（マスクエラー）の影響を受けにくい。すなわち、第３のマスクデータ作成方法によると、位相シフターと第１の半透明部とからなる主パターンを用いることにより、マスクエラーの影響を受けにくいフォトマスクを実現できる。従って、このフォトマスクを用いて、レジストが塗布された基板に対して露光を行なうことにより、主パターンと対応する微細なパターン（レジスト非感光領域）を所望の寸法通りに精度良く形成することができる。
【００５５】
また、第３のマスクデータ作成方法によると、主パターンとは別に、低透過率の補助パターンが設けられフォトマスクを実現できる。このため、補助パターンを適切な位置に配置することにより、主パターンの位相シフターを透過した光と干渉する回折光を発生させることができる。従って、主パターンが転写されてなるパターン、例えばラインパターンの解像特性が向上する。また、補助パターンとして半透明部を用いているため、補助パターンとして位相シフターを用いた場合と比べて、露光により転写されないという条件下で補助パターンを大きな寸法で作成できる。このため、補助パターンの加工が容易になるので、補助パターンを容易に利用できるフォトマスクを実現できる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
（前提事項）
以下、本発明の各実施形態を説明するに当たっての前提事項について説明する。
【００５７】
通常、フォトマスクは縮小投影型の露光機において使用されるため、マスク上のパターン寸法を議論する場合には縮小倍率（マスク倍率）を考慮しなければならない。しかし、以下の各実施形態を説明する際には、混乱を避けるため、形成しようとする所望のパターン（例えばレジストパターン）と対応させてマスク上のパターン寸法を説明する場合、特に断らない限り縮小倍率で該寸法を換算した値を用いている。具体的には、Ｍ分の１縮小投影システムにおいて、幅Ｍ×１００ｎｍのマスクパターンによって幅１００ｎｍのレジストパターンを形成した場合にも、マスクパターン幅及びレジストパターン幅は共に１００ｎｍであるとする。
【００５８】
また、本発明の各実施形態においては、特に断らない限り、Ｍ及びＮＡは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数をそれぞれ表し、λは露光光の波長を表すものとする。
【００５９】
（本発明の基本原理）
以下、本発明の各実施形態で用いる、本発明の基本原理について説明する。
【００６０】
図１は、異なる幅を持つ複数のライン状の開口部が遮光部に囲まれたマスクを介して露光光をウェハに照射したときにウェハ上に形成される光強度分布を示している。ここで、説明を簡単にするため、マスク倍率は１であるとする。また、図１には、異なる３つの幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を持つ３つの開口部と、各開口部に対応して形成される光強度分布とをそれぞれ示している。また、図１には、レジストを感光させるために必要な臨界光強度も示している。すなわち、各光強度分布における臨界光強度を超える領域がレジストを感光させることになる。従って、図１に示すように、露光によって形成されるパターンの幅（パターン寸法ＣＤ）は、幅Ｗ１の開口部に対してはＣＤ１となり、幅Ｗ２の開口部に対してはＣＤ２となり、幅Ｗ３の開口部に対してはＣＤ３となる。
【００６１】
ここで、
Ｗ１−Ｗ２＝ΔＷ０
Ｗ２−Ｗ３＝ΔＷ０
とする。
【００６２】
また、幅Ｗ１及び幅Ｗ２のそれぞれが露光光の波長と比べて十分な大きさを有する場合、開口部幅をＷ１からＷ２までΔＷ０狭くすると、それに対応して、光強度分布の幅もΔＷ０だけ狭くなる。従って、幅Ｗ１の開口部と対応して形成されるパターン寸法ＣＤ１について、ＣＤ１＝Ｗ１が成り立つ場合、幅Ｗ２の開口部と対応して形成されるパターン寸法ＣＤ２についてもＣＤ２＝Ｗ２が成り立つので、
ＣＤ１−ＣＤ２＝ΔＷ０
の関係が成り立つ。
【００６３】
すなわち、開口部幅の変化（つまりマスク寸法変化）ΔＷ０に対するパターン寸法変化ΔＣＤ０の比ΔＣＤ０／ΔＷ０について、
ΔＣＤ０／ΔＷ０＝（ＣＤ１−ＣＤ２）／（Ｗ１−Ｗ２）＝１
の関係が成り立つ。ここで、マスク倍率を１としているので、ΔＣＤ０／ΔＷ０、つまりマスク寸法変化に対するパターン寸法変化の比はＭＥＦを表しており、さらに、前記の場合、ＭＥＦ＝ΔＣＤ０／ΔＷ０＝１という理想的な状態が実現されていることになる。
【００６４】
一方、幅Ｗ３が露光光の波長よりも小さい場合、幅Ｗ２から幅Ｗ３まで開口部幅を狭くすると、開口部幅の減少量に対応して光強度分布の幅が狭くなるだけではなく、図１に示すように、光強度分布のピークも低くなる。このため、幅Ｗ３の開口部によって形成される光強度分布においては、臨界光強度を超える領域の幅の減少量は、開口部幅の減少量に対応した量よりも大きくなってしまうので、パターン寸法ＣＤ３は幅Ｗ３よりもかなり小さな寸法となる。すなわち、
（ＣＤ２−ＣＤ３）＞（Ｗ２−Ｗ３）となる。
【００６５】
よって、開口部幅をＷ２からＷ３まで微細化した場合においては、
ＭＥＦ＝（ＣＤ２−ＣＤ３）／（Ｗ２−Ｗ３）
の値は１よりも大きくなる。
【００６６】
以上のように、ＭＥＦ値が１を越えてしまう現象は、パターン寸法が露光光の波長と同程度か又はそれよりも小さくなり、開口部を透過する光の強度のピークが、開口部幅の減少に伴って低下する場合に顕著となる。すなわち、マスク上の寸法が、光学的に十分な大きさとはみなせない寸法である、０．５×λ／ＮＡ以下の寸法となる場合においては、ＭＥＦが１よりも大きくなってしまう現象が特に顕著になるので、ＭＥＦの増加を抑制する方法が有効となる。
【００６７】
次に、本願発明者が見出した、ＭＥＦ低減方法の原理について説明する。
【００６８】
前述のように、開口部幅をＷ２からＷ３まで変化させたときにパターン寸法がΔＷ０以上変化した原因は、開口部を透過する光が減少し過ぎたために光強度分布の幅の減少に加えて光強度分布のピークも減少してしまったことにあると考えられる。そこで、本願発明者は、図１に示すように、遮光部の配置領域の調節によって開口部幅をＷ２からＷ３まで減少させるのでなく、図２に示すように、露光光を部分的に透過させる透過率を持つ半透明部の配置領域の調節によって開口部幅をＷ２からＷ３まで減少させる方法を着想した。この場合、開口部に代えて半透明部が配置された領域も光が透過するため、図２に示す幅Ｗ３の開口部に対応する光強度は、図１に示す幅Ｗ３の開口部に対応する光強度よりも強くなる。すなわち、遮光部の配置領域を増やすことによって開口部幅をＷ２からＷ３まで減少させる場合と比べて、半透明部の配置領域を増やすことによって開口部幅をＷ２からＷ３まで減少させる場合の方が、光強度分布のピークの減少を抑制できる。具体的には、図２において、ΔＩは、図１に示す幅Ｗ３の開口部に対応する光強度と比較した場合における、光強度のピーク減少の抑制量を示している。従って、図２に示す幅Ｗ３の開口部に対応するパターン寸法ＣＤ３’の減少も抑制されるので、
ＣＤ３’＝Ｗ３
を実現することも可能となる。
【００６９】
すなわち、遮光部と開口部との間に半透明部を形成し、この半透明部の配置領域の調節によって開口部幅を制御することによって、開口部幅の減少に伴う光強度分布のピークの減少率を抑制することができる。尚、ここまで、遮光部の中に孤立した島状の開口部が存在する場合について説明してきたが、開口部（透光部）の中に孤立した島状の遮光部が存在する場合についても同様である。具体的には、開口部に囲まれた微細な遮光部の寸法を減少させた場合、遮光量が減少しすぎるため、レジストの非感光領域からなるパターンの寸法が大きく減少し、その結果、ＭＥＦが１よりも大きくなる現象が発生する。この場合も、遮光部と開口部との間に半透明部を形成することによってＭＥＦの増大を抑制できる。その理由は次の通りである。すなわち、半透明部は、その透光性に着目する場合にも又はその遮光性に着目する場合にも、開口部と遮光部との中間的な性質を有する。このため、半透明部の寸法変化によって、透過する光の量又は遮光される光の量が変化しすぎることはない。
【００７０】
以上に述べたように、本発明のＭＥＦ低減方法においては、開口部及び遮光部の中間的な役割を果たす半透明部をマスク上に導入すると共に、該半透明部を遮光部と開口部（透光部）との間に挟む構造を用いる。言い換えると、従来のマスクパターンの寸法変形操作に代えて、半透明部の配置領域の変形を行なう。これにより、マスクを透過する光の増減の影響を緩和しながら、マスクパターンの寸法変形を行なうことができる。
【００７１】
尚、以上の説明において遮光部に代えて位相シフターを配置すれば、位相シフターを透過する光と開口部を透過する光との間の干渉効果、つまりハーフトーン位相シフトマスクによる効果を維持しながら、ＭＥＦ低減効果を得ることができる。
【００７２】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
【００７３】
図３（ａ）は、第１の実施形態に係るフォトマスクによって形成しようとする所望のパターン（設計パターン）を示す図であり、図３（ｂ）は、第１の実施形態に係るフォトマスクの一例の平面図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）における IIIー III線の断面図である。
【００７４】
図３（ａ）に示すように、所望のパターンは、レジスト５０における感光させたい領域５１と対応する。ここで、領域５１は、マスクを透過した光によってウェハ上に形成される光強度分布における十分な光強度を有する領域である。尚、本実施形態において、フォトマスクは縮小投影型の露光機で使用されるものとし、該露光機の縮小投影光学系の縮小倍率はＭであるとする。
【００７５】
図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、本実施形態のフォトマスクは、レジストの非感光領域（図３（ｂ）のレジスト５０における領域５１以外の領域）と対応する位相シフターＲ１と、位相シフターＲ１により囲まれ且つレジスト感光領域（図３（ｂ）の領域５１）と対応する透光部（開口部）Ｒ２と、位相シフターＲ１と開口部Ｒ２とに挟まれるように配置された半透明部Ｒ３とを透過性基板１００上に備えている。位相シフターＲ１は、従来のハーフトーン位相シフトマスクと同様の位相シフターであって、開口部Ｒ２を基準として露光光を反対位相で透過させる。また、半透明部Ｒ３は、露光光を部分的に透過させる透過率を持つと共に、開口部Ｒ２を基準として露光光を同位相で透過させる。
【００７６】
尚、開口部Ｒ２の形成領域の透過性基板１００の表面は露出している。また、半透明部Ｒ３の形成領域の透過性基板１００の上には、開口部Ｒ２を基準として露光光を同位相で透過させる半透明膜１０１が形成されている。さらに、位相シフターＲ１の形成領域の透過性基板１００の上には、半透明膜１０１と、開口部Ｒ２を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜１０２とが順次積層されている。すなわち、位相シフターＲ１は２層構造を持ち、開口部Ｒ２周辺の半透明部Ｒ３は、前述の２層構造のうちの下層のみの単層構造を持つ。このように、位相シフターＲ１と半透明部Ｒ３とからなるマスクパターンが、異なる材料からなる少なくとも２つの層により実現されているため、後述するように（図７（ａ）〜（ｇ）参照）、位相シフターＲ１と半透明部Ｒ３とを同時に形成することが可能となる。
【００７７】
本実施形態の特徴は、透光部の働きと遮光部の働きとの間の中間的な働きを持つ半透明部を用いることである。具体的には、透光部となる開口部Ｒ２と、遮光部となる位相シフターＲ１との境界に、半透明部Ｒ３を配置することにより、開口部Ｒ２を変形した場合に、つまり位相シフターＲ１と半透明部Ｒ３とからなるマスクパターンを変形した場合に、マスクによって形成される光学像（光強度分布）に対する該変形操作の影響を緩和することができる。
【００７８】
以上のように、半透明部Ｒ３には、透光部と遮光部との中間的な役割が求められるため、露光光に対する半透明部Ｒ３の透過率は、遮光部（例えば透過率０％）よりも大きく且つ透光部（例えば透過率１００％）よりも小さければよい。但し、所定のＭＥＦ値を実現できる半透明部幅を大きくできる点で、言い換えると、マスク加工を容易にできる点で、半透明部Ｒ３の透過率は６％以上であることが好ましく、１５％よりも大きいことがさらに好ましい。また、後述する理由により、半透明部Ｒ３の透過率は５０％以下であることが好ましい。
【００７９】
また、半透明部Ｒ３は、位相シフターＲ１を基準として露光光を反対位相で透過させるため、遮光部と位相シフターとが接している場合と異なり、半透明部Ｒ３と位相シフターＲ１との境界におけるコントラストの向上効果は常に維持することができる。
【００８０】
尚、本実施形態において、「同位相である」とは、対象となる２つの光の位相が実質的に同位相であることを意味し、具体的には、該２つの光の位相差が（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下であること（但しｎは整数）を意味する。また、「反対位相である」とは、対象となる２つの光の位相が実質的に反対位相であることを意味し、具体的には、該２つの光の位相差が（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下であること（但しｎは整数）を意味する。
【００８１】
以下、本実施形態のマスク構造を用いることによってホールパターン形成におけるＭＥＦの低減が実現可能か否かを、光学シミュレーションによって実際に確認した結果について図面を参照しながら説明する。
【００８２】
図４（ａ）は、従来のハーフトーン位相シフトマスクにおいて開口部寸法を変化させている様子を示しており、図４（ｂ）は、図１８に示す特許文献１のフォトマスク（ＭＥＦ低減用の改良型ハーフトーン位相シフトマスク）において開口部寸法を変化させている様子を示しており、図４（ｃ）は、本実施形態のフォトマスクにおいて開口部寸法を変化させている様子を示している。ここで、図４（ａ）〜（ｃ）に示すマスクは、いずれもホールパターン形成用マスクである。また、図４（ｄ）は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すマスクのそれぞれに対して所定の条件で露光を行なった場合におけるＭＥＦ値をシミレーションにより求めた結果を示している。ここで、所定の条件は、露光光源がＡｒＦ（波長：１９３ｎｍ）光源であり、開口数（ＮＡ）が０．６であり、干渉度（σ）が０．８である。また、ＭＥＦ値は、マスク寸法（開口部幅）の変化量に対するパターン寸法ＣＤ（開口部と対応するホールパターンの寸法）の変化量の比をマスク倍率で換算することにより得られたものである。尚、図４（ａ）〜（ｃ）においては、ホールパターンと対応する開口部をそれぞれ１つしか図示していないが、実際には、配置ピッチ０．２８μｍでホールパターンが形成されるように、各マスクにおいて、複数の開口部が配列されているものとする。また、図４（ｃ）に示す半透明部の透過率は６％であり、該半透明部の幅は３０ｎｍであるとする。
【００８３】
図４（ｄ）に示すように、本実施形態のフォトマスクによると、従来のハーフトーン位相シフトマスク及び改良型ハーフトーン位相シフトマスクと比べて、パターン寸法ＣＤが微小になるに従ってＭＥＦ値を大きく低減できる。すなわち、本実施形態のフォトマスクによるＭＥＦ低減効果が最も大きい。また、図４（ｄ）に示すように、従来のハーフトーン位相シフトマスク（改良型も含めて）において、ＭＥＦの劣化が顕著になるのはλ／ＮＡ（図４（ｄ）に示す場合、λ／ＮＡ＝０．３２μｍ）の半分程度以下の寸法のパターンを形成する場合である。すなわち、本実施形態のフォトマスクは、直径０．５×λ／ＮＡ以下のホールパターン又は幅０．５×λ／ＮＡ以下のスペースパターンを形成する場合に特に有効である。従って、本実施形態のフォトマスクによると、寸法０．５×λ／ＮＡ以下のパターン形成において、ハーフトーン位相シフトマスクによる解像性が得られる状態を維持しつつ、ＭＥＦの劣化というデメリットを解消することが可能となる。
【００８４】
尚、本実施形態の半透明部は、開口部の寸法の変化に伴うマスク透過光の強度の変化を緩和させることを目的として導入されている。ここで、ハーフトーン位相シフトマスクの構造を用いることによる本来の効果、つまり開口部によって形成される微小なパターン（レジスト感光領域）の寸法精度を向上させる効果を維持しつつ、本発明によるＭＥＦ低減効果を実現するためには、半透明部の幅は、その両側の領域（つまり開口部及び位相シフター）をそれぞれ透過する光同士の干渉効果を妨げない程度の寸法を上限とすることが好ましい。具体的には、開口部及び位相シフターをそれぞれ透過する光同士の干渉効果が失われない距離（開口部と位相シフターとの間隔）、言い換えると、該光同士の光学的な干渉が顕著になる距離は０．３×λ／ＮＡ以下である。また、前述の干渉効果が十分に得られる距離は０．１×λ／ＮＡ以下である。従って、半透明部幅は０．３×λ／ＮＡ以下であることが好ましく、０．１×λ／ＮＡ以下であることがさらに好ましい。
【００８５】
以下、本実施形態によるＭＥＦ低減効果が生じる理由について簡単に説明する。通常、フォトマスク上で開口部を縮小すれば、逆にマスクパターンの面積は増加する。マスクパターンが通常の遮光膜（完全遮光膜）のパターンである場合、開口部を縮小しても開口部を透過する光の量は、開口部の面積に比例して減少するだけである。しかしながら、ハーフトーン位相シフトマスクの場合、例えば開口部（透光部）を縮小すると、同時に半透明の位相シフターの領域が拡大されるため、開口部の透過光の位相に対して反対の位相を持つ光の透過量が増加する。その結果、開口部の透過光が減少すると同時に、開口部の透過光を打ち消す反対位相の透過光が増加するので、開口部の透過光は実質的により激しく減少するので、ＭＥＦの悪化が顕著になる。但し、特許文献１に示す改良型ハーフトーン位相シフトマスクの場合、開口部を縮小する場合にも、位相シフターの配置領域を拡大せずに、完全遮光部の配置領域のみを拡大できる。このため、開口部縮小に伴う透過光量の減少は、従来のバイナリマスクと同様に、開口部の縮小面積のみに比例したものとなるので、ＭＥＦ値の低減が可能となる。
【００８６】
それに対して、本実施形態のフォトマスクによると、従来のバイナリマスク以上の、つまり改良型ハーフトーン位相シフトマスク以上の、ＭＥＦ低減効果が得られる。すなわち、本実施形態のフォトマスクにおいては、開口部と位相シフターとの間に、開口部を基準として露光光を同位相で透過させる半透明部が設けられており、該半透明部と位相シフターとによってマスクパターンが構成されている。このため、マスクパターンによって形成されるパターンにおける寸法制御を、半透明部の調整によって行なうことができる。具体的には、例えば開口部を縮小する場合に、位相シフターの配置領域を増大させることなく、半透明部の配置領域のみ増大させることができる。このため、開口部が縮小された場合、該縮小面積分の開口部を透過する光の量から、同じ面積の半透明部を透過する光の量を差し引いた量のみ、フォトマスクの透過光が減少する。この透過光の減少量は、通常のバイナリマスクにおいて同様の開口部の縮小を行なった場合の透過光の減少量よりも小さい。すなわち、半透明部の配置領域の寸法変化に伴うパターン寸法変化の度合いは、位相シフターや完全遮光部の配置領域の寸法変化に伴うパターン寸法変化の度合いよりも小さい。従って、開口部の縮小や拡大（つまりマスクパターンの変形）に伴う透過光量の変動が実質的に抑制されるので、微細パターン形成におけるＭＥＦの劣化を大きく抑制することができる。
【００８７】
以上のように、本実施形態においては、原理的には、半透明部の透過率を高くするほどＭＥＦの低減効果が大きくなる。しかし、半透明部の透過率があまりに高くなると、半透明部と開口部との区別がなくなって例えば開口部を縮小した際に形成されるホールパターンの寸法が縮小されなくなる等の問題が生じる。従って、本実施形態においては、半透明部の透過率は実用的には５０％以下であることが好ましい。
【００８８】
尚、本実施形態において、開口部Ｒ２が位相シフターＲ１により囲まれたフォトマスク（図３（ｂ）参照）を対象としたが、開口部を基準として露光光を同位相で透過させる半透明部を位相シフターと開口部との境界に配置することによりＭＥＦ値を低減するという効果は、あらゆるレイアウトのフォトマスクに対して適用できるものである。
【００８９】
具体的には、図５（ａ）は、第１の実施形態に係るフォトマスクの他例の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＶーＶ線の断面図である。図５（ａ）及び（ｂ）に示すマスク構造が、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すマスク構造と異なっている点は、例えばポジ型レジストプロセスにおけるライン状のスペースパターンと対応するように、開口部Ｒ２がライン状に設けられていることである。図５（ａ）及び（ｂ）に示すフォトマスクによって、ＭＥＦ値を低減しながら微細な孤立スペースパターンを形成することが可能になる。
【００９０】
また、図６（ａ）は、第１の実施形態に係るフォトマスクのさらなる他例の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるVIーVI線の断面図である。図６（ａ）及び（ｂ）に示すマスク構造が、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すマスク構造と異なっている点は、例えばポジ型レジストプロセスにおけるラインパターン（ライン状のレジストパターン）と対応するように、位相シフターＲ１がライン状に設けられていることである。言い換えると、位相シフターＲ１は開口部Ｒ２によって囲まれるように設けられている。図６（ａ）及び（ｂ）に示すフォトマスクによって、ＭＥＦ値を低減しながら微細なラインパターンを形成することが可能になる。
【００９１】
また、本実施形態において、基本的にハーフトーン位相シフトマスクの構造を持つマスク、つまり位相シフターを遮光部として用いるマスクを対象として、遮光部と開口部との境界に半透明部を設けた。しかし、この位相シフターに代えて、露光光を実質的に完全に遮光するＣｒ等からなる完全遮光部を用いたマスクにおいて、遮光部と開口部との境界に半透明部を設けた場合にも、従来のバイナリマスクと比べて、より大きなＭＥＦ低減効果が得られることは言うまでもない。
【００９２】
以下、本実施形態のフォトマスクの作成方法について図面を参照しながら説明する。
【００９３】
図７（ａ）〜（ｅ）は第１の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図７（ｆ）は図７（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図７（ｇ）は図７（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【００９４】
まず、図７（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板１００の上に半透明膜１０１及び位相シフト膜１０２を順次形成する。
【００９５】
次に、半透明膜１０１及び位相シフト膜１０２が積層された透過性基板１００上にレジストを塗布し、塗布されたレジストに対してマスクパターン描画機を用いてパターン露光を行なった後に現像を行なうことにより、図７（ｂ）に示すように、位相シフター形成領域を覆う第１のレジストパターン１０３を形成する。
【００９６】
その後、第１のレジストパターン１０３をマスクとして、位相シフト膜１０２に対してエッチングを行なって位相シフト膜１０２をパターン化した後、第１のレジストパターン１０３を除去する。これにより、図７（ｃ）及び図７（ｆ）に示すように、位相シフト膜１０２における開口部形成領域及び半透明部形成領域のそれぞれと対応する部分が除去される。
【００９７】
次に、再度、透過性基板１００上にレジストを塗布し、塗布されたレジストに対してマスクパターン描画機を用いてパターン露光を行なった後に現像を行なうことにより、図７（ｄ）に示すように、位相シフター形成領域及び半透明部形成領域を覆う第２のレジストパターン１０４、つまり開口部形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン１０４を形成する。
【００９８】
その後、第２のレジストパターン１０４をマスクとして、半透明膜１０１に対してエッチングを行なって半透明膜１０１をパターン化した後、第２のレジストパターン１０４を除去する。これにより、図７（ｅ）及び図７（ｇ）に示すように、半透明膜１０１における開口部形成領域と対応する部分が除去されて、第１の実施形態に係るフォトマスクが完成する。
【００９９】
以上に説明した、本実施形態のフォトマスクの作成方法によると、下層の半透明膜１０１及び上層の位相シフト膜１０２が積層された透過性基板１００を準備して、該透過性基板１００に対して、公知のマスク作成工程を実施するだけで、本実施形態のフォトマスクを簡単に作成することができる。
【０１００】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
【０１０１】
図８（ａ）は、第２の実施形態に係るフォトマスクの一例の平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるVIIIーVIII線の断面図である。
【０１０２】
図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、本実施形態のフォトマスクは、所望のラインパターン（レジスト非感光領域）と対応するライン状の位相シフターＲ１と、位相シフターＲ１を囲み且つレジスト感光領域と対応する透光部（開口部）Ｒ２と、位相シフターＲ１と開口部Ｒ２とに挟まれるように配置された半透明部（以下、第１の半透明部と称する）Ｒ３とを透過性基板２００上に備えている。位相シフターＲ１は、従来のハーフトーン位相シフトマスクと同様の位相シフターであって、開口部Ｒ２を基準として露光光を反対位相で透過させる。また、第１の半透明部Ｒ３は、露光光を部分的に透過させる透過率を持つと共に、開口部Ｒ２を基準として露光光を同位相で透過させる。ここで、位相シフターＲ１と第１の半透明部Ｒ３とによって主パターンが構成される。
【０１０３】
本実施形態の第１の半透明部Ｒ３の特徴及びそれによる効果は、第１の実施形態の半透明部Ｒ３と同様である。すなわち、本実施形態の主パターン（位相シフターＲ１と第１の半透明部Ｒ３とから構成される）によって、図６（ａ）及び（ｂ）に示す第１の実施形態のマスクパターン（位相シフターＲ１と半透明部Ｒ３とから構成される）と同様のパターン形成特性が得られる。
【０１０４】
本実施形態のフォトマスクが第１の実施形態と異なっている点は、露光光を回折させ且つ露光により転写されない補助パターンとして、一対の第２の半透明部Ｒ５を透過性基板２００上に備えていることである。ここで、各第２の半透明部Ｒ５は、前記の主パターンとの間に開口部Ｒ２を挟むように位相シフターＲ１から所定の距離離れた位置に位相シフターＲ１と平行に配置されている。また、各第２の半透明部Ｒ５は、露光光を部分的に透過させる第２の透過率を持つと共に、開口部Ｒ２を基準として露光光を同位相で透過させる。
【０１０５】
尚、開口部Ｒ２の形成領域の透過性基板２００の表面は露出している。また、第１及び第２の半透明部Ｒ３及びＲ５の形成領域の透過性基板２００の上には、開口部Ｒ２を基準として露光光を同位相で透過させる半透明膜２０１が形成されている。さらに、位相シフターＲ１の形成領域の透過性基板２００の上には、半透明膜２０１と、開口部Ｒ２を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜２０２とが順次積層されている。すなわち、位相シフターＲ１は２層構造を持ち、半透明部Ｒ３及びＲ５は、前述の２層構造のうちの下層のみの単層構造を持つ。このように、主パターンと補助パターンとかなるマスクパターン、つまり位相シフターＲ１と半透明部Ｒ３及びＲ５とからなるマスクパターンが、異なる材料からなる少なくとも２つの層により実現されているため、第１の実施形態（図７（ａ）〜（ｇ）参照）と同様に、位相シフターＲ１と半透明部Ｒ３及びＲ５とを同時に形成することが可能となる。すなわち、フォトマスクの作成が容易になる。
【０１０６】
また、本実施形態において、位相シフター（つまり主パターン）と補助パターンとの間の距離とは、特に断らない限り、位相シフターのエッジから補助パターンの中心までの距離を意味する。例えば、ライン状の位相シフターに対して平行に、相似形を有する補助パターンが設けられている場合、位相シフターにおける補助パターン側のエッジと、補助パターンの中心線との間の距離を意味する。
【０１０７】
以下、補助パターンを用いたパターン形成方法の特徴について、主パターン及び補助パターンが共に位相シフターから構成されている場合を例として、図面を参照しながら説明する。
【０１０８】
例えばライン状の遮光性パターン等である主パターンに対して、該主パターンから距離λ／ＮＡ程度までの範囲に、露光により転写されない（つまり露光時にレジスト非感光領域を形成しない）補助パターンを配置することにより、前記の主パターンによって形成されるラインパターンの解像特性を向上させる方法が従来から知られている。
【０１０９】
図９（ａ）は、ライン状の主パターン（幅Ｌ）と補助パターン（幅ｄ）とからなるマスクパターンの一例を示しており、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すマスクパターンによって形成される光強度分布を示している。尚、図９（ｂ）の光強度分布は、主パターンの延びる方向に対して垂直な方向に沿った強度分布であり、横軸の位置０が主パターンの中心と対応する。また、図９（ｂ）においては、光強度を、露光光の光強度を１とする相対的な強度を用いて表している。
【０１１０】
ここで、補助パターンによる解像特性向上効果は、図９（ｂ）に示すような光強度分布の場合のみに得られる。すなわち、主パターンのみが光強度分布において臨界強度（臨界光強度）以下の遮光領域を生成し、それによりレジスト非感光領域が形成される場合であって、主パターンの両側の一対の補助パターンが、レジスト非感光領域を形成するのに十分な遮光効果を持たない場合に、補助パターンによる解像特性向上効果が得られる。従って、補助パターンは、透過光の強度が臨界光強度以下になるような遮光効果を持たない微細なパターンでなければならない。
【０１１１】
図９（ｃ）は、ライン状の主パターン（幅０．１μｍ）と補助パターン（幅ｄ、主パターンの中心線からの距離０．４μｍ）とからなるマスクパターンを示しており、図９（ｄ）は、図９（ｃ）に示すマスクパターンによってラインパターンを形成する場合におけるＭＥＦ値の補助パターン幅ｄ（単位：μｍ）に対する依存性をシミュレーションした結果を示している。尚、シミュレーションにおいては、主パターン及び補助パターンのそれぞれが透過率６％の位相シフターで構成されたハーフトーン位相シフトマスク（ａｔｔーＰＳＭ）を、露光光源がＡｒＦ光源、開口数（ＮＡ）が０．６の条件下で用いている。
【０１１２】
図９（ｄ）に示すように、補助パターン幅ｄが大きくなるに従ってＭＥＦ値が劣化している。すなわち、補助パターンは微細なパターンである必要がある。具体的には、ライン状の主パターンに対して補助パターンを配置する場合、補助パターン幅は主パターン幅の３分の１程度以下であることが求められる。このため、補助パターンを利用したマスクの加工は困難になる。
【０１１３】
それに対して、本実施形態のように半透明部を補助パターンに利用することによって、露光により転写されないという条件下で補助パターンを大きな寸法で作成できる。以下、その理由について説明する。
【０１１４】
図１０（ａ）は、ライン状の位相シフター（幅Ｌ、透過率６％）が開口部に囲まれたマスクと、該マスクによって形成される光強度分布（位相シフターの延びる方向に対して垂直な方向に沿った分布）とを示している。図１０（ａ）のＩａは位相シフターの中心と対応する光強度である。
【０１１５】
図１０（ｂ）は、ライン状の完全遮光部（幅Ｌ）が開口部に囲まれたマスクと、該マスクによって形成される光強度分布（完全遮光部の延びる方向に対して垂直な方向に沿った分布）とを示している。図１０（ｂ）のＩｂは完全遮光部の中心と対応する光強度である。
【０１１６】
図１０（ｃ）は、ライン状の半透明部（幅Ｌ、透過率６％）が開口部に囲まれたマスクと、該マスクによって形成される光強度分布（半透明部の延びる方向に対して垂直な方向に沿った分布）とを示している。図１０（ｃ）のＩｃは半透明部の中心と対応する光強度である。
【０１１７】
図１０（ｄ）は、図１０（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに示すマスクにおけるライン幅Ｌを変化させた場合における、光強度Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの変化の様子を示している。すなわち、図１０（ｄ）は、位相シフター、完全遮光部、半透明部のそれぞれによる遮光効果をシミュレーションにより比較した図である。尚、シミュレーション条件は、露光光源がＡｒＦ光源であり、開口数（ＮＡ）が０．６である。
【０１１８】
図１０（ｄ）に示すように、半透明部による遮光効果が最も低いため、補助パターンによって同じ遮光効果を得ようとする場合、半透明部を補助パターンに用いた方が、位相シフターを補助パターンに用いた場合よりも、補助パターンの寸法を大きくできる。
【０１１９】
以上に説明したように、第２の実施形態によると、開口部Ｒ２と位相シフターＲ１との間に、開口部Ｒ２を基準として露光光を同位相で透過させる第１の半透明部Ｒ３が設けられており、該第１の半透明部Ｒ３と位相シフターＲ１とによって主パターンが構成されている。このため、主パターンによって形成されるパターンにおける寸法制御を、第１の半透明部Ｒ３の調整によって行なうことができる。具体的には、例えば主パターンを縮小する場合に、言い換えると、開口部Ｒ２を拡大する場合に、位相シフターＲ１の配置領域を減少させることなく、第１の半透明部Ｒ３の配置領域のみ減少させることができる。このため、開口部Ｒ２が拡大された場合、該拡大面積分の開口部Ｒ２を透過する光の量から、同じ面積の第１の半透明部Ｒ３を透過する光の量を差し引いた量のみ、フォトマスクの透過光が増大する。この透過光の増加量は、通常のバイナリマスクにおいて同様の開口部の拡大を行なった場合の透過光の増加量よりも小さい。すなわち、第１の半透明部Ｒ３の配置領域の寸法変化に伴うパターン寸法変化の度合いは、位相シフター又は完全遮光部の配置領域の寸法変化に伴うパターン寸法変化の度合いよりも小さい。従って、開口部Ｒ２の縮小や拡大（つまりマスクパターンの変形）に伴う透過光量の変動が実質的に抑制されるので、微細パターン形成におけるＭＥＦの劣化を大きく抑制することができる。
【０１２０】
また、第２の実施形態によると、位相シフターＲ１と第１の半透明部Ｒ３とからなる主パターンとは別に、第２の半透明部Ｒ５が、低透過率の補助パターンとして設けられているため、該補助パターンを適切な位置に配置することにより、位相シフターＲ１を透過した光と干渉する回折光を発生させることができる。従って、主パターンが転写されてなるパターン、例えばラインパターンの解像特性が向上する。また、補助パターンとして第２の半透明部Ｒ５を用いているため、補助パターンとして位相シフターを用いた場合と比べて、露光により転写されないという条件下で補助パターンを大きな寸法で作成できる。このため、補助パターンの加工が容易になるので、補助パターンを容易に利用できるフォトマスクを実現できる。
【０１２１】
尚、第２の実施形態において、第２の半透明部Ｒ５は、位相シフターＲ１から距離（λ／ＮＡ）×Ｍ以下の範囲に配置されていることが好ましい。このようにすると、解像特性、具体的にはレジスト非感光領域と対応する微細パターンの形成特性を、補助パターンによって確実に向上させることができる。
【０１２２】
また、第２の実施形態において、第１の半透明部Ｒ３の透過率は１５％よりも大きいことが好ましい。このようにすると、所定のＭＥＦ値を実現できる第１の半透明部Ｒ３の幅を大きくすることができるので、マスク加工が容易になる。また、第１の半透明部Ｒ３の透過率は５０％以下であることが好ましい。このようにすると、第１の半透明部Ｒ３と開口部Ｒ２との区別がなくなって例えば第１の半透明部Ｒ３を縮小した際に形成されるパターンが縮小されなくなる事態等を防止することができる。
【０１２３】
また、第２の実施形態において、第２の半透明部Ｒ５の透過率は６％以上で且つ５０％以下であることが好ましい。このようにすると、補助パターンの透過率が低すぎることによってレジストの非感光部が形成されてしまうことを防止しつつ、回折光による解像特性向上効果を確実に実現できる。
【０１２４】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法、具体的には第１又は第２の実施形態に係るフォトマスク（以下、本発明のフォトマスク）を用いたパターン形成方法について図面を参照しながら説明する。
【０１２５】
図１１（ａ）〜（ｄ）は第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【０１２６】
まず、図１１（ａ）に示すように、基板３００上に、金属膜又は絶縁膜等の被加工膜３０１を形成した後、図１１（ｂ）に示すように、被加工膜３０１の上に、ポジ型のレジスト膜３０２を形成する。
【０１２７】
次に、図１１（ｃ）に示すように、本発明のフォトマスク、例えば、図３（ｃ）に示す第１の実施形態に係るフォトマスクに対して露光光３０３を照射し、該フォトマスクを透過した透過光３０４によってレジスト膜３０２を露光する。
【０１２８】
尚、図１１（ｃ）に示す工程で用いるフォトマスクの透過性基板１００上には、透過性基板１００の露出部分である開口部Ｒ２を囲むように、位相シフターＲ１と半透明部Ｒ３とからなるマスクパターンが形成されている。半透明部Ｒ３は、位相シフターＲ１と開口部Ｒ２とに挟まれるように配置されている。ここで、半透明部Ｒ３の形成領域の透過性基板１００の上には、開口部Ｒ２を基準として露光光を同位相で透過させる半透明膜１０１が形成されている。また、位相シフターＲ１の形成領域の透過性基板１００の上には、半透明膜１０１と、開口部Ｒ２を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜１０２とが順次積層されている。
【０１２９】
図１１（ｃ）に示す露光工程において、低い透過率を有する位相シフターＲ１及び半透明部Ｒ３がマスクパターンに用いられているため、レジスト膜３０２の全体が弱いエネルギーで露光される。しかし、図１１（ｃ）に示すように、現像によりレジストが溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、開口部Ｒ２と対応するレジスト膜３０２の感光領域３０２ａのみである。
【０１３０】
次に、図１１（ｄ）に示すように、レジスト膜３０２に対して現像を行なって感光領域３０２ａを除去することにより、レジストパターン３０５を形成する。
【０１３１】
第３の実施形態によると、本発明のフォトマスク（具体的には第１の実施形態に係るフォトマスク）を用いたパターン形成方法であるため、第１の実施形態と同様の効果が得られると共に、微細なパターンを所望の寸法通りに精度良く形成することができる。
【０１３２】
尚、第３の実施形態において、第１の実施形態に係るフォトマスクを用いた。しかし、これに代えて、第２の実施形態に係るフォトマスクを用いた場合、第２の実施形態と同様の効果が得られると共に、微細なパターンを所望の寸法通りに精度良く形成することができる。
【０１３３】
また、第３の実施形態において、ポジ型レジストプロセスを用いたが、これに代えて、ネガ型レジストプロセスを用いても、同様の効果が得られる。
【０１３４】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るマスクデータ作成方法、具体的には、半透明部を用いた、第１の実施形態に係るフォトマスク（以下、本発明のフォトマスク）のマスクデータ作成方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、フォトマスクの各構成要素の機能及び性質等は、特に断らない限り、既述の本発明のフォトマスクにおける対応する構成要素と同じである。
【０１３５】
図１２は、第４の実施形態に係るマスクデータ作成方法のフロー図である。また、図１３（ａ）〜（ｆ）は、第４の実施形態に係るマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。
【０１３６】
図１３（ａ）は、本発明のフォトマスクによって形成しようとする所望のパターン、具体的には、本発明のフォトマスクの透光部（開口部）と対応する設計パターンの一例を示している。すなわち、図１３（ａ）に示すパターン４００が、本発明のフォトマスクを用いた露光においてレジストを感光させたい領域に相当するパターンである。尚、本実施形態でパターン形成について説明する場合、特に断らない限り、ポジ型レジストプロセスの使用を前提として説明を行なう。すなわち、現像により、レジスト感光領域が除去され且つレジスト非感光領域がレジストパターンとして残存することを想定して説明を行なう。従って、ネガ型レジストプロセスの使用の場合には、レジスト感光領域がレジストパターンとして残存し且つレジスト非感光領域が除去されると考える他は全く同様である。
【０１３７】
図１２のフロー図を用いて具体的な説明を行なう前に、本実施形態における、ＭＥＦを低減しながらパターン寸法（ＣＤ）を調整する手法の概要について説明する。
【０１３８】
「本発明の基本原理」で説明したように、ＭＥＦが低減された状況でＣＤ調整を行なうためには、開口部と位相シフターとの境界に半透明パターン（半透明部）を設ける必要がある。すなわち、この半透明パターンの寸法を変化させることによってＣＤ調整が行なわれる。通常、マスクデータ作成においては、所望のパターン寸法を得るためにマスク寸法（マスクパターンの寸法）の調整、つまりＯＰＣ処理を行なう。本発明の基本原理を利用して、マスク寸法調整によってＭＥＦの低減効果を得るためには、ＯＰＣ処理において調整される寸法は半透明パターンの寸法に限定される必要がある。また、この半透明パターンの寸法のみを変更してＣＤ調整を行なうので、ＯＰＣ処理の前には位相シフターの開口寸法は既に決定されていなければならない。このような状況においてはＯＰＣ処理によって調整可能なＣＤの範囲は限定される。なぜならば、位相シフターが開口された領域のさらに内側に半透明パターンが設けられるため、この領域の大きさよりも開口部を大きくすることはできないからである。従って、半透明パターンが設けられない場合に実現されるＣＤ値、言い換えると、位相シフターが開口された領域がそのまま開口部となる場合に実現されるＣＤ値が実現可能な最大ＣＤとなる。また、ＭＥＦの低減が有効に実現される半透明パターンの最大幅が０．３×λ／ＮＡであるので、位相シフターが開口された領域の内側に幅０．３×λ／ＮＡの半透明パターンを付加した場合に実現されるＣＤ値が実現可能な最小ＣＤとなる。以上に述べたように、本実施形態において、ＭＥＦが低減された状況でパターン寸法（ＣＤ）を調整するために必要な工程は、
（１）半透明パターンによって調整可能なＣＤ範囲を予測して、実現可能なＣＤ範囲に所望のパターンが収まるように位相シフターの開口幅を設定する工程
（２）ＯＰＣ処理において半透明パターンと開口部との境界（ＣＤ調整用エッジ）を移動させてＣＤ調整を行なう工程
の２つである。
【０１３９】
以下、図１２のフロー図を用いて、本実施形態のマスクデータ作成方法の各ステップについて詳細に説明する。
【０１４０】
まず、ステップＳ１において、図１３（ａ）に示す所望のパターン４００を、マスクデータ作成に用いるコンピュータに入力する。このとき、マスクパターンを構成する位相シフター及び半透明部のそれぞれの透過率を設定しておく。
【０１４１】
次に、ステップＳ２において、露光条件をオーバー露光にするか又はアンダー露光にするかに応じて、図１３（ａ）に示す所望のパターンを拡大し又は縮小するリサイズを行なう。これは、後のステップＳ５において設定される位相シフターにおける、開口寸法の調整を行なう前処理に相当する。具体的には、ＯＰＣ処理において半透明パターンによって調整可能なＣＤ範囲を予測して、実現可能なＣＤ範囲に所望のパターン４００が収まるように位相シフターの開口寸法の調整を行なう。尚、リサイズ後のパターンを、図１３（ｂ）に示すように、開口部４０１のパターンとする。
【０１４２】
次に、ステップＳ３において、図１３（ｃ）に示すように、開口部４０１の輪郭に沿って、露光光を部分的に透過させる透過率を持ち且つ開口部４０１を基準として露光光を同位相で透過させる半透明部４０２を配置する。
【０１４３】
次に、ステップＳ４において、本発明のフォトマスクを用いて露光を行なったときに開口部４０１に対応して所望の寸法を持つパターンが形成されるようにマスクパターンの寸法調整を行なう処理の準備を行なう。すなわち、通常ＯＰＣ処理と呼ばれる処理の準備を行なう。本実施形態では、パターン形成時の寸法つまりＣＤを予測して該結果に基づき寸法調整されるマスク領域を、開口部４０１と半透明部４０２との境界のみに限定する。具体的には、図１３（ｄ）に示すように、開口部４０１と半透明部４０２との境界をＣＤ調整用エッジ４０３に設定する。これにより、ＯＰＣ処理時においてもＭＥＦ値の低減が可能となる。
【０１４４】
次に、ステップＳ５において、図１３（ｅ）に示すように、バックグランド、つまり開口部４０１及び半透明部４０２の外側に、開口部４０１を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフター（ハーフトーン位相シフター）４０４を配置する。尚、位相シフター４０４は、開口部４０１及び半透明部４０２を囲むように配置される。
【０１４５】
次に、ステップＳ６、ステップＳ７及びステップＳ８において、ＯＰＣ処理（例えばモデルベースＯＰＣ処理）を行なう。具体的には、ステップＳ６において、光学原理及びレジスト現像特性を考慮したシミュレーションによって、本発明のフォトマスクにより形成されるパターン（レジスト感光領域）の寸法を予測する。続いて、ステップＳ７において、予測されたパターンの寸法が所望の寸法と一致しているかどうかを調べる。所望の寸法と一致しない場合、ステップＳ８において、パターンの予測寸法と所望の寸法との差に基づきＣＤ調整用エッジ４０３を移動させ、それによってマスクパターンの変形を行なう。
【０１４６】
本実施形態の特徴は、ステップＳ４で設定されたＣＤ調整用エッジ４０３のみを変化させることにより、所望の寸法を持つパターンを形成できるマスクパターンを実現することである。すなわち、ステップＳ６〜Ｓ８を、パターンの予測寸法と所望の寸法とが一致するまで繰り返すことにより、最終的にステップＳ９において、所望の寸法を持つパターンを形成できるマスクパターンを出力する。図１３（ｆ）は、ステップＳ９で出力されたマスクパターンの一例を示している。
【０１４７】
以上に説明した方法により作成されたマスクパターンを備えた本発明のフォトマスクを用いて、レジストが塗布されたウェハに対して露光を行なうと、低い透過率を有する位相シフター４０４及び半透明部４０２がマスクパターンに用いられているため、レジスト全体が弱いエネルギーで露光される。しかし、現像によりレジストが溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、開口部４０１と対応するレジスト感光領域のみである。
【０１４８】
第４の実施形態によると、開口部４０１が半透明部４０２を挟んで位相シフター４０４によって囲まれたフォトマスクを実現できる。このとき、開口部４０１及びその周辺の半透明部４０２を透過した光の強度分布は、第１の実施形態で説明したように、マスク作成の際に生じた寸法誤差（マスクエラー）の影響を受けにくい。尚、マスクエラーとは、マスク加工の精度に起因する寸法誤差のみならず、例えばマスクデータ作成におけるＯＰＣ処理によってパターンの予測寸法が所望の寸法に十分に一致しなかった場合における寸法誤差をも意味するものである。
【０１４９】
従って、第４の実施形態によると、位相シフター４０４と半透明部４０２とからなるマスクパターンを用いることにより、マスクエラーの影響を受けにくいフォトマスクを実現できる。従って、このフォトマスクを用いて、レジストが塗布された基板に対して露光を行なうことにより、開口部４０１と対応する微細なパターン（レジスト感光領域）を所望の寸法通りに精度良く形成できる。
【０１５０】
尚、第４の実施形態において、透過型のフォトマスクを想定して説明してきた。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば透過率を反射率と読み替える等して、露光光の透過現象を全て反射現象に置き換えて考えれば、反射型マスクについても本発明は成り立つものである。
【０１５１】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法、具体的には、半透明部を用いた、第２の実施形態に係るフォトマスク（以下、本発明のフォトマスク）のマスクデータ作成方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、フォトマスクの各構成要素の機能及び性質等は、特に断らない限り、既述の本発明のフォトマスクにおける対応する構成要素と同じである。
【０１５２】
図１４は、第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法のフロー図である。また、図１５（ａ）〜（ｇ）は、第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。
【０１５３】
図１５（ａ）は、マスクパターンによって形成しようとする所望のパターンを示している。具体的には、図１５（ａ）に示すパターン５００は、本発明のフォトマスクを用いた露光においてレジストを感光させたくない領域に相当するパターンである。尚、本実施形態でパターン形成について説明する場合、特に断らない限り、ポジ型レジストプロセスの使用を前提として説明を行なう。すなわち、現像により、レジスト感光領域が除去され且つレジスト非感光領域がレジストパターンとして残存することを想定して説明を行なう。従って、ネガ型レジストプロセスの使用の場合には、レジスト感光領域がレジストパターンとして残存し且つレジスト非感光領域が除去されると考える他は全く同様である。
【０１５４】
図１４のフロー図を用いて具体的な説明を行なう前に、本実施形態における、ＭＥＦを低減しながらパターン寸法（ＣＤ）を調整する手法の概要について説明する。
【０１５５】
「本発明の基本原理」で説明したように、ＭＥＦが低減された状況でＣＤ調整を行なうためには、透光部（開口部）と、マスクパターンとなる位相シフターとの境界に半透明パターン（半透明部）を設ける必要がある。すなわち、この半透明パターンの寸法を変化させることによってＣＤ調整が行なわれる。通常、マスクデータ作成においては、所望のパターン寸法を得るためにマスク寸法（マスクパターンの寸法）の調整、つまりＯＰＣ処理を行なう。本発明の基本原理を利用して、マスク寸法調整によってＭＥＦの低減効果を得るためには、ＯＰＣ処理において調整される寸法は半透明パターンの寸法に限定される必要がある。また、この半透明パターンの寸法のみを変更してＣＤ調整を行なうので、ＯＰＣ処理の前には位相シフターの寸法は既に決定されていなければならない。このような状況においてはＯＰＣ処理によって調整可能なＣＤの範囲は限定される。なぜならば、位相シフターの外側に半透明パターンが設けられるため、マスクパターンの幅を位相シフターの幅よりも小さくすることはできないからである。従って、半透明パターンが設けられない場合に実現されるＣＤ値、言い換えると、位相シフターのみによってマスクパターンが形成されている場合に実現されるＣＤ値が実現可能な最小ＣＤとなる。また、ＭＥＦの低減が有効に実現される半透明パターンの最大幅が０．３×λ／ＮＡであるので、位相シフターの外側に幅０．３×λ／ＮＡの半透明パターンを付加した場合に実現されるＣＤ値が実現可能な最大ＣＤとなる。以上に述べたように、本実施形態において、ＭＥＦが低減された状況でパターン寸法（ＣＤ）を調整するために必要な工程は、
（１）半透明パターンによって調整可能なＣＤ範囲を予測して、実現可能なＣＤ範囲に所望のパターンが収まるように位相シフターの幅を設定する工程
（２）ＯＰＣ処理において半透明パターンと開口部との境界（ＣＤ調整用エッジ）を移動させてＣＤ調整を行なう工程
の２つである。
【０１５６】
以下、図１４のフロー図を用いて、本実施形態のマスクデータ作成方法の各ステップについて詳細に説明する。
【０１５７】
まず、ステップＳ１１において、図１５（ａ）に示す所望のパターン５００を、マスクデータ作成に用いるコンピュータに入力する。このとき、マスクパターンを構成する位相シフター及び半透明部のそれぞれの透過率を設定しておく。
【０１５８】
次に、ステップＳ１２において、露光条件をオーバー露光にするか又はアンダー露光にするかに応じて、図１５（ａ）に示す所望のパターンを拡大し又は縮小するリサイズを行なう。これは、後のステップＳ１６において設定される位相シフターにおける、幅の調整を行なう前処理に相当する。具体的には、ＯＰＣ処理において半透明パターンによって調整可能なＣＤ範囲を予測して、実現可能なＣＤ範囲に所望のパターン５００が収まるように位相シフターの幅の調整を行なう。尚、リサイズ後のパターンを、図１５（ｂ）に示すように、主パターン５０１とする。
【０１５９】
次に、ステップＳ１３において、図１５（ｃ）に示すように、主パターン５０１の輪郭に沿って、露光光を部分的に透過させる透過率を持ち且つ透光部（開口部）を基準として露光光を同位相で透過させる半透明部（以下、第１の半透明部と称する）５０２を配置する。
【０１６０】
次に、ステップＳ１４において、図１５（ｄ）に示すように、主パターン５０１との間に開口部を挟むように、主パターン５０１から所定の距離離れた位置に、露光光を部分的に透過させる第２の透過率を有し且つ開口部を基準として露光光を同位相で透過させる第２の半透明部５０３を補助パターンとして配置する。ここで、補助パターンは、露光光を回折させ且つ露光により転写されないパターンである。具体的には、例えば主パターン５０１がライン状のパターンである場合、ライン状の補助パターンが主パターン５０１から所定の距離離れた位置に主パターン５０１と平行になるように配置される。ここで、所定の距離とは、例えば露光光の波長の１．５倍以下の長さである。また、補助パターンの寸法（幅）は、露光時に補助パターンによってレジスト非感光領域が形成されないような微弱な遮光性を生じる程度の幅である。
【０１６１】
次に、ステップＳ１５において、本発明のフォトマスクを用いて露光を行なったときに主パターン５０１に対応して所望の寸法を持つパターンが形成されるようにマスクパターンの寸法調整を行なう処理の準備を行なう。すなわち、通常ＯＰＣ処理と呼ばれる処理の準備を行なう。本実施形態では、パターン形成時の寸法つまりＣＤを予測して該結果に基づき寸法調整されるマスク領域を、開口部（マスクパターン（主パターン及び補助パターンから構成される）が形成されていない部分）と第１の半透明部５０２との境界のみに限定する。具体的には、図１５（ｅ）に示すように、開口部と第１の半透明部５０２との境界をＣＤ調整用エッジ５０４に設定する。これにより、ＯＰＣ処理時においてもＭＥＦ値の低減が可能となる。
【０１６２】
次に、ステップＳ１６において、図１５（ｆ）に示すように、主パターン５０１における第１の半透明部５０２の内側に、開口部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフター５０５を配置する。すなわち、主パターン５０１は、位相シフター５０５と第１の半透明部５０２とからなる。
【０１６３】
次に、ステップＳ１７、ステップＳ１８及びステップＳ１９において、ＯＰＣ処理（例えばモデルベースＯＰＣ処理）を行なう。具体的には、ステップＳ１７において、光学原理及びレジスト現像特性を考慮したシミュレーションによって、本発明のフォトマスクにより形成されるパターン（レジスト非感光領域）の寸法を予測する。続いて、ステップＳ１８において、予測されたパターンの寸法が所望の寸法と一致しているかどうかを調べる。所望の寸法と一致しない場合、ステップＳ１９において、パターンの予測寸法と所望の寸法との差に基づきＣＤ調整用エッジ５０４を移動させ、それによってマスクパターンの変形を行なう。
【０１６４】
本実施形態の特徴は、ステップＳ１５で設定されたＣＤ調整用エッジ５０４のみを変化させることにより、所望の寸法を持つパターンを形成できるマスクパターンを実現することである。すなわち、ステップＳ１７〜Ｓ１９を、パターンの予測寸法と所望の寸法とが一致するまで繰り返すことにより、最終的にステップＳ２０において、所望の寸法を持つパターンを形成できるマスクパターンを出力する。図１５（ｇ）は、ステップＳ２０で出力されたマスクパターンの一例を示している。
【０１６５】
第５の実施形態によると、位相シフター５０５が第１の半透明部５０２を挟んで透光部（開口部）によって囲まれたフォトマスクを実現できる。このとき、開口部及びそれと隣接する第１の半透明部５０２を透過した光の強度分布は、マスク加工やＯＰＣ処理の精度に起因する寸法誤差（マスクエラー）の影響を受けにくい。すなわち、第５の実施形態によると、位相シフター５０５と第１の半透明部５０２とからなる主パターン５０１を用いることにより、マスクエラーの影響を受けにくいフォトマスクを実現できる。従って、このフォトマスクを用いて、レジストが塗布された基板に対して露光を行なうことにより、主パターン５０１と対応する微細なパターン（レジスト非感光領域）を所望の寸法通りに精度良く形成することができる。
【０１６６】
また、第５の実施形態によると、主パターン５０１とは別に、低透過率の補助パターンとなる第２の半透明部５０３が設けられたフォトマスクを実現できる。このため、補助パターンを適切な位置に配置することにより、主パターン５０１の位相シフター５０５を透過した光と干渉する回折光を発生させることができる。従って、主パターン５０１が転写されてなるパターン、例えばラインパターンの解像特性が向上する。また、補助パターンとして第２の半透明部５０３を用いているため、補助パターンとして位相シフターを用いた場合と比べて、露光により転写されないという条件下で補助パターンを大きな寸法で作成できる。このため、補助パターンの加工が容易になるので、補助パターンを容易に利用できるフォトマスクを実現できる。
【０１６７】
尚、第５の実施形態において、透過型のフォトマスクを想定して説明してきた。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば透過率を反射率と読み替える等して、露光光の透過現象を全て反射現象に置き換えて考えれば、反射型マスクについても本発明は成り立つものである。
【０１６８】
【発明の効果】
本発明によると、透光部（開口部）と、開口部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターとの間に、開口部を基準として露光光を同位相で透過させる半透明部が設けられており、該半透明部と位相シフターとによってマスクパターンが構成されている。このため、マスクパターンによって形成されるパターンにおける寸法制御を、半透明部の調整によって行なうことができる。言い換えると、マスクパターンを変形する場合に、位相シフターの配置領域を変化させることなく、半透明部の配置領域のみ変化させることができる。従って、マスクパターンの変形に伴う透過光量の変動が実質的に抑制されるので、微細パターン形成におけるＭＥＦの劣化を大きく抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ライン状開口部が遮光部に囲まれたマスクを介して、露光光をウェハに照射したときにウェハ上に形成される光強度分布を示す図である。
【図２】半透明部によって幅を調節されたライン状開口部が遮光部に囲まれたマスクを介して、露光光をウェハに照射したときにウェハ上に形成される光強度分布を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクによって形成しようとする所望のパターンを示す図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの一例を示す平面図であり、（ｃ）は（ｂ）における IIIー III線の断面図である。
【図４】（ａ）は従来のハーフトーン位相シフトマスクにおいて開口部寸法を変化させている様子を示す図であり、（ｂ）はＭＥＦ低減用の従来の改良型ハーフトーン位相シフトマスクにおいて開口部寸法を変化させている様子を示す図であり、（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおいて開口部寸法を変化させている様子を示す図であり、（ｄ）は（ａ）〜（ｃ）に示すマスクのそれぞれに対して所定の条件で露光を行なった場合におけるＭＥＦ値をシミレーションにより求めた結果を示す図である。
【図５】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの他例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＶーＶ線の断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクのさらなる他例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるVIーVI線の断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図８】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクの一例の平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるVIIIーVIII線の断面図である。
【図９】（ａ）はライン状の主パターン（幅Ｌ）と補助パターン（幅ｄ）とからなるマスクパターンの一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示すマスクパターンによって形成される光強度分布を示す図であり、（ｃ）はライン状の主パターン（幅０．１μｍ）と補助パターン（幅ｄ、主パターンからの距離０．４μｍ）とからなるマスクパターンを示す図であり、（ｄ）は（ｃ）に示すマスクパターンによってラインパターンを形成する場合におけるＭＥＦ値の補助パターン幅ｄに対する依存性をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１０】（ａ）はライン状の位相シフターが開口部に囲まれたマスクと、該マスクによって形成される光強度分布とを示す図であり、（ｂ）はライン状の完全遮光部が開口部に囲まれたマスクと、該マスクによって形成される光強度分布とを示す図であり、（ｃ）はライン状の半透明部が開口部に囲まれたマスクと、該マスクによって形成される光強度分布とを示す図であり、（ｄ）は（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに示すマスクにおけるライン幅Ｌを変化せた場合における光強度の変化の様子を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るマスクデータ作成方法のフロー図である。
【図１３】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第４の実施形態に係るマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法のフロー図である。
【図１５】（ａ）〜（ｇ）は本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。
【図１６】（ａ）はホールパターン形成用の従来のハーフトーン位相シフトマスクの平面構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示すマスクの XVIー XVI線を透過した光によって被露光ウェハ上に形成される光強度分布を示す図である。
【図１７】（ａ）はＭＥＦの計算式を示す図であり、（ｂ）はホールパターン形成用のハーフトーン位相シフトマスクにおける開口部寸法（マスク寸法Ｗ）を変化させている様子を示す図であり、（ｃ）はマスク寸法Ｗの変化に伴うホールパターンの寸法（パターン寸法ＣＤ）の変化を示す図であり、（ｄ）はパターン寸法ＣＤの変化に伴うＭＥＦ値の変化を示す図である。
【図１８】ＭＥＦ低減用の従来の改良型ハーフトーン位相シフトマスクの平面構成を示す図である。
【符号の説明】
５０ レジスト
５１ レジスト感光領域
１００ 透過性基板
１０１ 半透明膜
１０２ 位相シフト膜
１０３ 第１のレジストパターン
１０４ 第２のレジストパターン
２００ 透過性基板
２０１ 半透明膜
２０２ 位相シフト膜
３００ 基板
３０１ 被加工膜
３０２ レジスト膜
３０２ａ レジスト感光領域
３０３ 露光光
３０４ 透過光
３０５ レジストパターン
４００ 所望のパターン
４０１ 開口部
４０２ 半透明部
４０３ ＣＤ調整用エッジ
４０４ 位相シフター
５００ 所望のパターン
５０１ 主パターン
５０２ 第１の半透明部
５０３ 第２の半透明部
５０４ ＣＤ調整用エッジ
５０５ 位相シフター
Ｒ１ 位相シフター
Ｒ２ 透光部（開口部）
Ｒ３ 半透明部（第１の半透明部）
Ｒ５ 第２の半透明部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fine pattern forming photomask used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a pattern forming method using the photomask, and further to a mask pattern designing method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, miniaturization of circuit patterns has become more and more necessary for high integration of large-scale integrated circuit devices (hereinafter referred to as LSIs) realized using semiconductors. As a result, it has become very important to make a wiring pattern constituting a circuit finer or to make a contact hole pattern (hereinafter referred to as a hole pattern) finely connecting wirings that are multilayered via an insulating layer.
[0003]
Hereinafter, the thinning of the wiring pattern and the miniaturization of the hole pattern by the conventional light exposure system will be described assuming the case of using a positive resist process. Here, the line pattern is a portion of the resist film that is not exposed to exposure light, that is, a resist portion (resist pattern) remaining after development. The space pattern is a portion exposed by exposure light in the resist film, that is, an opening portion (resist removal pattern) formed by removing the resist by development. The hole pattern is an opening formed by removing the resist in a hole shape by development, and is a particularly minute one in the space pattern. In addition, when using a negative resist process instead of a positive resist process, the definitions of the above-described line pattern and space pattern may be interchanged.
[0004]
Conventionally, when pattern formation is performed using an optical exposure system, a photomask in which a completely light-shielding pattern made of Cr or the like is made to correspond to a desired pattern on a transparent substrate (transparent substrate) made of quartz or the like is used. I used it. In such a photomask, the region where the Cr pattern exists is a completely light-shielding portion that does not transmit exposure light of a certain wavelength (substantially 0% transmittance), while the region where the Cr pattern does not exist ( The opening portion of the Cr pattern is a complete light-transmitting portion having a transmittance (substantially 100%) equivalent to that of the transmissive substrate with respect to the exposure light described above. When exposure is performed using this photomask, the light shielding portion corresponds to the non-photosensitive portion of the resist, and the light transmitting portion (opening portion) corresponds to the photosensitive portion of the resist. Therefore, such a photomask, that is, a photomask composed of a complete light-shielding portion and a complete light-transmitting portion for exposure light having a certain wavelength is called a binary mask.
[0005]
In recent years, photomasks called halftone phase shift masks have been introduced for miniaturization of hole patterns and wiring patterns. In the halftone phase shift mask, a pattern that has been a complete light-shielding portion on the mask is replaced with a translucent phase shifter that partially transmits exposure light. Thereby, the resolution at the time of resist pattern formation can be improved.
[0006]
Hereinafter, the halftone phase shift mask will be described.
[0007]
FIGS. 16A and 16B are views for explaining the principle of forming a hole pattern using a halftone phase shift mask, and FIG. 16A is a plan configuration of a halftone phase shift mask for forming a hole pattern. (B) shows the light intensity distribution formed on the exposed wafer by the light transmitted through the XVI-XVI line of the mask shown in (a).
[0008]
The phase shifter of the halftone phase shift mask is made of a translucent material having a transmittance that does not expose the resist to light from the exposure light source (exposure light). At present, the standard transmittance of the phase shifter (ratio of the light intensity after transmission through the phase shifter to the light intensity before transmission through the phase shifter) is about 6%.
[0009]
As shown in FIG. 16A, in the halftone phase shift mask, the
[0010]
By the way, the energy (light intensity) necessary for exposing the resist to such an extent that the resist is removed during development is called critical light intensity. As shown in FIG. 16B, the intensity of light transmitted through the opening 11 of the mask shown in FIG. 16A exceeds the critical light intensity, which is sufficient energy for exposing the resist. On the other hand, the intensity of the light transmitted through the
[0011]
As described above, by using the halftone phase shift mask, the resist pattern and the resist removal portion can be miniaturized. However, another problem has become more prominent as LSIs become finer. It is a phenomenon of increasing value called MEF (MASKEROR FACTOR).
[0012]
FIGS. 17A to 17D are diagrams for explaining an increase phenomenon of MEF value due to miniaturization, FIG. 17A shows a calculation formula of MEF, and FIG. 17B shows a pattern for forming a hole pattern. FIG. 5C shows a state in which the size of the opening (mask size W) in the halftone phase shift mask is changed, and FIG. 5C shows the size of the hole pattern (pattern size CD (Critical Dimension)) accompanying the change in the mask size W. (D) shows a change in the MEF value accompanying a change in the pattern dimension CD.
[0013]
Originally, the ratio of the pattern dimension CD change ΔW wafer on the wafer to the mask dimension change ΔW mask is ideally the inverse of the mask magnification (M). That is, it is ideal that the MEF value defined by the mathematical formula shown in FIG. In other words, MEF is a value obtained by converting the value indicating how much the change amount of the resist pattern dimension formed on the wafer is enlarged with respect to the change amount of the dimension on the mask by the mask magnification, Ideally, this MEF should be 1.
[0014]
However, the MEF value has become larger than 1 as the pattern size approaches the resolution limit of light due to the recent miniaturization. For example, FIG. 17C shows a change in the dimension of the hole pattern (pattern dimension CD) when the dimension of the opening of the halftone phase shift mask (mask dimension W) is changed (see FIG. 17B). The result of having been obtained by optical simulation is shown. In FIG. 17C, the dimension on the mask is divided by the mask magnification so that it can be easily compared with the dimension on the wafer. As shown in FIG. 17C, the pattern dimension CD is changed by 0.09 μm from 0.17 μm to 0.08 μm while the mask dimension W is changed by 0.03 μm from 0.2 μm to 0.17 μm. . That is, the pattern dimension CD has changed by three times the amount of change in the mask dimension W. FIG. 17D shows the result of calculating the MEF value by optical simulation based on the pattern dimension CD shown in FIG. As shown in FIG. 17D, it can be seen that the MEF value is remarkably increased as the pattern dimension CD, that is, the hole pattern dimension is reduced. When the MEF value increases in this way, a dimensional error on the mask in mask processing is greatly enlarged during pattern formation, and therefore an increase in MEF value is not preferable from the viewpoint of pattern formation. Therefore, in recent fine pattern formation, it is an important issue to suppress an increase in MEF value, that is, deterioration of MEF. Further, it is known that the deterioration of MEF becomes particularly remarkable in the case of a halftone phase shift mask. Hereinafter, this reason will be described.
[0015]
Usually, if the opening is reduced on the photomask, the area of the mask pattern increases. When the mask pattern is a normal light-shielding film (complete light-shielding film) pattern, the amount of light transmitted through the opening only decreases in proportion to the area of the opening even if the opening is reduced. However, in the halftone phase shift mask, for example, when the aperture (translucent portion) is reduced, the region of the translucent phase shifter is enlarged at the same time, so that it has a phase opposite to the phase of the transmitted light in the aperture. The amount of light transmission increases. As a result, the transmitted light through the aperture decreases, and at the same time, the transmitted light in the opposite phase that cancels the transmitted light through the aperture increases. Therefore, the transmitted light through the aperture decreases substantially more drastically, and the MEF is significantly deteriorated. Become.
[0016]
In order to reduce the MEF of the halftone phase shift mask, for example, a method as shown in
[0017]
FIG. 18 shows a planar configuration of a photomask (an improved halftone phase shift mask for reducing MEF) disclosed in
[0018]
[Patent Document 1]
JP 2001-296647 A
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional photomask shown in FIG. 18, since the MEF is reduced by sandwiching the complete light-shielding portion between the opening and the phase shifter, each of the opening and the translucent phase shifter is transmitted. The interference effect between the incoming lights is suppressed. That is, the conventional photomask shown in FIG. 18 is an intermediate photomask between the normal binary mask before the halftone phase shift mask is introduced and the halftone phase shift mask. Therefore, if the conventional photomask shown in FIG. 18 is used to suppress the deterioration of MEF to the binary mask level, the merit of the halftone phase shift mask over the binary mask is lost. That is, the effect of preventing the deterioration of MEF and the effect of the halftone phase shift mask are in a trade-off relationship.
[0020]
In view of the above, an object of the present invention is to reduce MEF while maintaining an interference effect between light transmitted through a phase shifter and light transmitted through an opening in a halftone phase shift mask. .
[0021]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a first photomask according to the present invention includes a photomask having a mask pattern formed on a transmissive substrate and a translucent portion on which the mask pattern is not formed on the transmissive substrate. Assume a mask. Specifically, the mask pattern has a transmittance that partially transmits the exposure light and a phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the translucent part, and the exposure light is the same with respect to the translucent part. A translucent portion that transmits light in phase, and the translucent portion is disposed so as to be sandwiched between the translucent portion and the phase shifter.
[0022]
According to the first photomask, a translucent part that transmits exposure light in the same phase with respect to the opening is provided between the translucent part (opening) and the phase shifter. A mask pattern is constituted by the phase shifter. For this reason, the dimension control in the pattern formed by the mask pattern can be performed by adjusting the translucent portion. Specifically, for example, when the opening is reduced, it is possible to increase only the arrangement region of the translucent part without increasing the arrangement region of the phase shifter. For this reason, when the opening is reduced, only the amount of light transmitted through the opening corresponding to the reduced area is subtracted from the amount of light transmitted through the translucent portion of the same area. Decrease. The amount of decrease in the transmitted light is smaller than the amount of decrease in the transmitted light when the opening portion is similarly reduced in a normal binary mask. That is, the degree of pattern dimension change accompanying the dimension change of the arrangement area of the translucent portion is smaller than the degree of pattern dimension change accompanying the dimension change of the arrangement area of the phase shifter or complete light-shielding part. Therefore, since the fluctuation of the transmitted light amount accompanying the reduction or enlargement of the opening (that is, the deformation of the mask pattern) is substantially suppressed, it is possible to greatly suppress the MEF deterioration in the formation of the fine pattern.
[0023]
In the first photomask, the mask pattern preferably surrounds the light transmitting portion.
[0024]
In this way, the MEF of the pattern (resist photosensitive region) formed by the light transmitting portion is particularly improved.
[0025]
In the first photomask, the mask pattern is preferably surrounded by a light transmitting portion.
[0026]
In this way, the MEF of the pattern (non-photosensitive region of the resist) formed by the mask pattern is particularly improved.
[0027]
In the first photomask, the width of the translucent portion is preferably (0.3 × λ / NA) × M or less.
[0028]
In this way, it is possible to improve the dimensional accuracy of the minute pattern (resist photosensitive region) formed by the light transmitting portion.
[0029]
In the first photomask, the surface of the transparent substrate in the translucent portion forming region is exposed, and the exposure light is transmitted in the same phase on the translucent substrate in the semitransparent portion forming region with reference to the translucent portion. A translucent film is formed, and a translucent film and a phase shift film that transmits exposure light in the opposite phase with respect to the translucent portion are sequentially stacked on the transparent substrate in the phase shifter formation region. Is preferred.
[0030]
This makes it easy to create a photomask.
[0031]
In the first photomask, the transmissivity of the translucent portion with respect to the exposure light is preferably larger than 15% and not larger than 50%.
[0032]
In this case, since the transmissivity of the translucent part is larger than 15%, the width of the translucent part capable of realizing a predetermined MEF value can be increased, and mask processing becomes easy. In addition, since the translucency of the translucent part is 50% or less, it is possible to prevent the situation that the pattern formed when the opening is reduced and the pattern formed when the opening is reduced is not reduced. Can do.
[0033]
In the first photomask, the translucent portion transmits the exposure light with a phase difference of (−30 + 360 × n) degrees or more and (30 + 360 × n) degrees or less with respect to the translucent portion, and the phase shifter is The exposure light may be transmitted with a phase difference of not less than (150 + 360 × n) degrees and not more than (210 + 360 × n) degrees with respect to the light transmitting portion. That is, in this specification, a phase difference of (−30 + 360 × n) degrees or more and (30 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer) is regarded as the same phase, and (150 + 360 × n) degrees or more and ( The phase difference of 210 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer) is regarded as the opposite phase.
[0034]
The second photomask according to the present invention is premised on a photomask having a mask pattern formed on a transmissive substrate and a translucent portion on which the mask pattern is not formed on the transmissive substrate. Specifically, the mask pattern has a main pattern that is surrounded by a light transmitting portion and transferred by exposure, and an auxiliary pattern that diffracts exposure light and is not transferred by exposure. The main pattern has a phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the translucent portion, and a first transmittance that partially transmits the exposure light, and the exposure light is the same with respect to the translucent portion. It comprises a first translucent portion that transmits in phase, and the first translucent portion is disposed so as to be sandwiched between the translucent portion and the phase shifter. The auxiliary pattern has a second transmissivity that partially transmits the exposure light, and includes a second translucent portion that transmits the exposure light in the same phase with respect to the translucent portion. The translucent portion is disposed at a position away from the phase shifter by a predetermined distance so that the light transmitting portion is sandwiched between the translucent portion and the main pattern.
[0035]
According to the second photomask, the first translucent part that transmits the exposure light in the same phase with respect to the opening is provided between the translucent part (opening) and the phase shifter. The main pattern is composed of the
[0036]
Further, according to the second photomask, since the auxiliary pattern with low transmittance is provided separately from the main pattern, the light transmitted through the phase shifter of the main pattern can be obtained by arranging the auxiliary pattern at an appropriate position. Diffracted light that interferes with can be generated. Therefore, the resolution characteristic of a pattern formed by transferring the main pattern, for example, a line pattern is improved. Further, since the semi-transparent portion is used as the auxiliary pattern, the auxiliary pattern can be created with a larger size under the condition that it is not transferred by exposure as compared with the case where the phase shifter is used as the auxiliary pattern. For this reason, since processing of the auxiliary pattern becomes easy, a photomask that can easily use the auxiliary pattern can be realized.
[0037]
In the second photomask, the predetermined distance is preferably (λ / NA) × M or less (where λ is the wavelength of the exposure light, and NA and M are apertures of the reduction projection optical system of the exposure machine, respectively) Number and reduction ratio).
[0038]
In this way, the resolution characteristic, specifically, the fine pattern formation characteristic corresponding to the resist non-photosensitive area can be reliably improved by the auxiliary pattern.
[0039]
In this specification, the distance between the phase shifter and the auxiliary pattern means the distance from the edge of the phase shifter to the center of the auxiliary pattern unless otherwise specified. For example, when an auxiliary pattern having a similar shape is provided in parallel to the line-shaped phase shifter, it means the distance between the edge on the auxiliary pattern side in the phase shifter and the center line of the auxiliary pattern.
[0040]
In the second photomask, the surface of the transparent substrate in the translucent portion forming region is exposed, and on both the transparent substrates in the first semitransparent portion forming region and the second semitransparent portion forming region, A translucent film that transmits the exposure light in the same phase with respect to the translucent part is formed. On the transparent substrate in the phase shifter formation region, the exposure light is in the opposite phase with respect to the translucent part. It is preferable that a phase shift film to be transmitted through is sequentially laminated.
[0041]
This makes it easy to create a photomask.
[0042]
In the second photomask, the first transmittance is preferably greater than 15% and less than or equal to 50%.
[0043]
In this case, since the first transmittance, that is, the transmittance of the first translucent portion is larger than 15%, the width of the first translucent portion capable of realizing the predetermined MEF value can be increased. Therefore, mask processing becomes easy. Further, since the transmittance of the first translucent portion is 50% or less, the first translucent portion and the opening are not distinguished, and for example, a pattern formed when the first translucent portion is reduced. It is possible to prevent a situation where the image is not reduced.
[0044]
In the second photomask, the second transmittance is preferably 6% or more and 50% or less.
[0045]
In this way, it is possible to reliably realize the effect of improving the resolution characteristics by diffracted light while preventing the non-photosensitive portion of the resist from being formed due to the transmittance of the auxiliary pattern being too low.
[0046]
In the second photomask, the first translucent portion and the second translucent portion have exposure light of (−30 + 360 × n) degrees or more and (30 + 360 × n) degrees or less with respect to the translucent portion. The phase shifter may transmit the exposure light with a phase difference of not less than (150 + 360 × n) degrees and not more than (210 + 360 × n) degrees with respect to the light transmitting portion.
[0047]
The pattern forming method according to the present invention is based on the pattern forming method using the first or second photomask according to the present invention, and a step of forming a resist film on the substrate, and the photomask of the present invention on the resist film. And the step of irradiating the exposure light through the substrate and the step of developing the resist film irradiated with the exposure light to form a resist pattern.
[0048]
According to the pattern forming method of the present invention, the same effects as those of the first or second photomask can be obtained, and a desired pattern can be formed with high accuracy.
[0049]
A first mask data creation method according to the present invention includes a mask data creation method for a photomask having a mask pattern formed on a transparent substrate and a light-transmitting portion on which the mask pattern is not formed on the transparent substrate. Assumption. Specifically, the step of determining the shape of the translucent portion so as to correspond to a desired photosensitive region of the resist formed by irradiating the resist with exposure light through a photomask, and the shape is determined. A step of arranging a translucent portion that has a transmittance that partially transmits exposure light along the contour of the light transmitting portion and that transmits the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion; and A step of setting a boundary with the transparent portion as an edge for CD adjustment, a step of arranging a phase shifter that transmits exposure light in an opposite phase with respect to the light transmitting portion so as to surround the light transmitting portion and the translucent portion, The step of predicting the dimension of the resist pattern formed by the mask pattern composed of the phase shifter and the semi-transparent portion using simulation, and the predicted resist pattern dimension does not match the desired dimension, the CD adjustment And a step of performing deformation of the mask pattern by moving the use edges.
[0050]
According to the first mask data creation method, it is possible to realize a photomask in which a translucent portion (opening portion) is surrounded by a phase shifter with a translucent portion interposed therebetween. At this time, the intensity distribution of the light transmitted through the opening and the surrounding semi-transparent portion is not easily affected by dimensional errors (mask errors) due to the accuracy of mask processing and OPC (Optical Proximity Correction) processing. That is, according to the first mask data creation method, a photomask that is less susceptible to mask errors can be realized by using a mask pattern that includes a phase shifter and a translucent portion. Therefore, by using this photomask to expose a substrate coated with a resist, a fine pattern (resist photosensitive region) corresponding to the opening can be accurately formed as desired. .
[0051]
A second mask data creation method according to the present invention is a mask data creation method for a photomask having a mask pattern formed on a transmissive substrate and a translucent portion on which the mask pattern is not formed on the transmissive substrate. Assumption. Specifically, the step of determining the shape of the mask pattern surrounded by the light-transmitting portion so as to correspond to a desired non-photosensitive region of the resist formed by irradiating the resist with exposure light through a photomask And a step of arranging a translucent portion having a transmittance that partially transmits the exposure light along the contour of the mask pattern whose shape is determined and that transmits the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion; The step of setting the boundary between the translucent part and the translucent part to the edge for CD adjustment and the phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the translucent part are arranged inside the translucent part in the mask pattern. Using the simulation, predicting the dimension of the resist pattern formed by the mask pattern including the phase shifter and the translucent portion, and the predicted resist pattern If the size of the emission does not match the desired size, and a step of performing deformation of the mask pattern by moving the CD adjustment edge.
[0052]
According to the second mask data creation method, it is possible to realize a photomask in which the phase shifter is surrounded by the translucent part (opening part) with the translucent part interposed therebetween. At this time, the intensity distribution of the light transmitted through the opening and the semitransparent portion adjacent to the opening is not easily affected by a dimensional error (mask error) due to the accuracy of mask processing or OPC processing. That is, according to the second mask data creation method, a photomask that is not easily affected by mask errors can be realized by using a mask pattern including a phase shifter and a semi-transparent portion. Therefore, a fine pattern (resist non-photosensitive region) corresponding to the mask pattern can be accurately formed according to a desired size by exposing the resist-coated substrate using this photomask. it can.
[0053]
A third mask data creation method according to the present invention includes a mask data creation method for a photomask having a mask pattern formed on a transparent substrate and a light transmitting portion on which the mask pattern is not formed on the transparent substrate. Assumption. Specifically, the step of determining the shape of the main pattern surrounded by the translucent portion so as to correspond to a desired non-photosensitive region of the resist formed by irradiating the resist with exposure light through a photomask And a first translucent portion that has a transmittance that partially transmits the exposure light and that transmits the exposure light in the same phase with respect to the transparent portion, along the contour of the main pattern whose shape is determined And having a second transmittance that partially transmits the exposure light at a position that is a predetermined distance away from the main pattern so that the translucent portion is sandwiched between the process and the main pattern whose shape has been determined. And a step of arranging a second translucent portion that transmits the exposure light in the same phase with respect to the translucent portion as an auxiliary pattern that diffracts the exposure light and is not transferred by exposure, and a first translucent portion in the main pattern Inside, the translucent part And a step of arranging the phase shifter that transmits in an opposite phase to the exposing light as the reference.
[0054]
According to the third mask data creation method, it is possible to realize a photomask in which the phase shifter is surrounded by the light transmitting part (opening part) with the first translucent part interposed therebetween. At this time, the intensity distribution of the light transmitted through the opening and the first translucent portion adjacent to the opening is not easily affected by a dimensional error (mask error) due to the accuracy of mask processing or OPC processing. That is, according to the third mask data creation method, a photomask that is less susceptible to mask errors can be realized by using the main pattern including the phase shifter and the first translucent portion. Therefore, a fine pattern (resist non-photosensitive region) corresponding to the main pattern can be accurately formed according to a desired dimension by exposing the substrate coated with resist using this photomask. it can.
[0055]
Further, according to the third mask data creation method, a photomask can be realized by providing an auxiliary pattern with low transmittance separately from the main pattern. Therefore, by arranging the auxiliary pattern at an appropriate position, it is possible to generate diffracted light that interferes with the light transmitted through the phase shifter of the main pattern. Therefore, the resolution characteristic of a pattern formed by transferring the main pattern, for example, a line pattern is improved. Further, since the semi-transparent portion is used as the auxiliary pattern, the auxiliary pattern can be created with a larger size under the condition that it is not transferred by exposure as compared with the case where the phase shifter is used as the auxiliary pattern. For this reason, since processing of the auxiliary pattern becomes easy, a photomask that can easily use the auxiliary pattern can be realized.
[0056]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Prerequisite)
Hereinafter, the premise for describing each embodiment of the present invention will be described.
[0057]
Usually, since a photomask is used in a reduction projection type exposure apparatus, a reduction magnification (mask magnification) must be taken into consideration when discussing pattern dimensions on the mask. However, when describing the following embodiments, in order to avoid confusion, when describing the pattern dimensions on the mask in correspondence with a desired pattern to be formed (for example, a resist pattern), unless otherwise specified, the pattern is reduced. A value obtained by converting the dimension by a magnification is used. Specifically, in a 1 / M reduction projection system, even when a resist pattern having a width of 100 nm is formed by a mask pattern having a width of M × 100 nm, both the mask pattern width and the resist pattern width are assumed to be 100 nm.
[0058]
In each embodiment of the present invention, unless otherwise specified, M and NA represent the reduction magnification and numerical aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine, respectively, and λ represents the wavelength of exposure light.
[0059]
(Basic principle of the present invention)
Hereinafter, the basic principle of the present invention used in each embodiment of the present invention will be described.
[0060]
FIG. 1 shows a light intensity distribution formed on a wafer when exposure light is irradiated onto the wafer through a mask in which a plurality of line-shaped openings having different widths are surrounded by a light shielding portion. Here, in order to simplify the description, it is assumed that the mask magnification is 1. FIG. 1 also shows three openings having three different widths W1, W2, and W3, and light intensity distributions formed corresponding to the openings. FIG. 1 also shows critical light intensity necessary for exposing the resist. That is, the region exceeding the critical light intensity in each light intensity distribution exposes the resist. Accordingly, as shown in FIG. 1, the width of the pattern formed by exposure (pattern dimension CD) is CD1 for the opening of width W1, CD2 for the opening of width W2, and width W3. CD3 for the opening.
[0061]
here,
W1-W2 = ΔW0
W2-W3 = ΔW0
And
[0062]
Further, when each of the width W1 and the width W2 is sufficiently large compared to the wavelength of the exposure light, if the opening width is narrowed by ΔW0 from W1 to W2, the width of the light intensity distribution is also corresponding to ΔW0. Narrow. Therefore, when CD1 = W1 holds for the pattern dimension CD1 formed corresponding to the opening of width W1, CD2 = W2 holds for the pattern dimension CD2 formed corresponding to the opening of width W2.
CD1-CD2 = ΔW0
The relationship holds.
[0063]
That is, regarding the ratio ΔCD0 / ΔW0 of the pattern dimension change ΔCD0 to the change in opening width (that is, mask dimension change) ΔW0,
ΔCD0 / ΔW0 = (CD1-CD2) / (W1-W2) = 1
The relationship holds. Here, since the mask magnification is 1, ΔCD0 / ΔW0, that is, the ratio of the pattern dimension change to the mask dimension change represents MEF. Further, in the above case, MEF = ΔCD0 / ΔW0 = 1 is an ideal state. Is realized.
[0064]
On the other hand, when the width W3 is smaller than the wavelength of the exposure light, narrowing the opening width from the width W2 to the width W3 not only reduces the width of the light intensity distribution corresponding to the amount of decrease in the opening width, As shown in FIG. 1, the peak of the light intensity distribution is also lowered. For this reason, in the light intensity distribution formed by the opening having the width W3, the amount of reduction in the width of the region exceeding the critical light intensity is larger than the amount corresponding to the amount of reduction in the opening width. The dimension CD3 is considerably smaller than the width W3. That is,
(CD2-CD3)> (W2-W3).
[0065]
Therefore, when the opening width is reduced from W2 to W3,
MEF = (CD2-CD3) / (W2-W3)
The value of becomes greater than 1.
[0066]
As described above, the phenomenon in which the MEF value exceeds 1 is that the pattern dimension is about the same as or smaller than the wavelength of the exposure light, and the peak of the intensity of the light transmitted through the opening is the width of the opening. It becomes prominent when it decreases with a decrease. That is, when the dimension on the mask is a dimension that cannot be regarded as optically sufficient, that is, a dimension of 0.5 × λ / NA or less, the phenomenon that the MEF becomes larger than 1 is particularly significant. Since it becomes remarkable, the method of suppressing the increase in MEF is effective.
[0067]
Next, the principle of the MEF reduction method discovered by the present inventor will be described.
[0068]
As described above, when the opening width is changed from W2 to W3, the pattern size is changed by ΔW0 or more because the light transmitted through the opening is excessively reduced and the width of the light intensity distribution is reduced. It is thought that the peak of the light intensity distribution has also decreased. Therefore, the present inventor does not reduce the opening width from W2 to W3 by adjusting the arrangement region of the light shielding portion as shown in FIG. 1, but partially transmits the exposure light as shown in FIG. A method for reducing the width of the opening from W2 to W3 by adjusting the arrangement region of the translucent part having transmittance was conceived. In this case, since the light is transmitted through the region where the translucent portion is arranged instead of the opening, the light intensity corresponding to the opening having the width W3 shown in FIG. 2 corresponds to the opening having the width W3 shown in FIG. It becomes stronger than the light intensity. That is, in the case where the opening width is decreased from W2 to W3 by increasing the arrangement area of the translucent portion, compared with the case where the opening width is decreased from W2 to W3 by increasing the arrangement area of the light shielding portion. , The decrease in the peak of the light intensity distribution can be suppressed. Specifically, in FIG. 2, ΔI indicates the amount of suppression of the peak decrease in light intensity when compared with the light intensity corresponding to the opening having the width W3 shown in FIG. Therefore, the decrease in the pattern dimension CD3 ′ corresponding to the opening portion having the width W3 shown in FIG.
CD3 ′ = W3
Can also be realized.
[0069]
That is, by forming a semi-transparent portion between the light-shielding portion and the opening, and controlling the opening width by adjusting the arrangement region of the semi-transparent portion, the peak of the light intensity distribution accompanying the reduction in the opening width is obtained. Reduction rate can be suppressed. In the above description, the case where an isolated island-shaped opening is present in the light shielding portion has been described. However, the case where an isolated island-shaped light shielding portion is present in the opening (translucent portion) is also described. It is the same. Specifically, when the size of the fine light-shielding portion surrounded by the opening is reduced, the light-shielding amount is excessively reduced, so that the size of the pattern composed of the non-photosensitive region of the resist is greatly reduced. As a result, the MEF A phenomenon that becomes larger than 1. Also in this case, an increase in MEF can be suppressed by forming a translucent portion between the light shielding portion and the opening. The reason is as follows. That is, the translucent part has an intermediate property between the opening part and the light shielding part both when paying attention to its translucency or when focusing on its light shielding property. For this reason, the amount of light to be transmitted or the amount of light to be shielded does not change too much due to the dimensional change of the translucent portion.
[0070]
As described above, in the MEF reduction method of the present invention, a semi-transparent portion that plays an intermediate role between the opening and the light-shielding portion is introduced onto the mask, and the semi-transparent portion is arranged between the light-shielding portion and the opening ( A structure sandwiched between the light transmitting portion and the light transmitting portion is used. In other words, instead of the conventional mask pattern dimensional deformation operation, the translucent portion arrangement region is deformed. Thereby, the dimensional deformation of the mask pattern can be performed while mitigating the influence of increase / decrease of light transmitted through the mask.
[0071]
In the above description, if a phase shifter is arranged in place of the light shielding portion, the interference effect between the light transmitted through the phase shifter and the light transmitted through the opening, that is, the effect of the halftone phase shift mask is maintained. , MEF reduction effect can be obtained.
[0072]
(First embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0073]
FIG. 3A is a view showing a desired pattern (design pattern) to be formed by the photomask according to the first embodiment, and FIG. 3B is a photomask according to the first embodiment. FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 3B.
[0074]
As shown in FIG. 3A, the desired pattern corresponds to the
[0075]
As shown in FIGS. 3B and 3C, the photomask of this embodiment includes a phase shifter R1 corresponding to a non-photosensitive region of the resist (a region other than the
[0076]
Note that the surface of the
[0077]
The feature of this embodiment is that a translucent part having an intermediate function between the function of the light transmitting part and the function of the light shielding part is used. Specifically, when the opening R2 is deformed by disposing the translucent portion R3 at the boundary between the opening R2 serving as the light transmitting portion and the phase shifter R1 serving as the light shielding portion, that is, the phase shifter R1. And the translucent portion R3, the influence of the deformation operation on the optical image (light intensity distribution) formed by the mask can be reduced.
[0078]
As described above, since the translucent portion R3 is required to have an intermediate role between the light transmitting portion and the light shielding portion, the transmittance of the semitransparent portion R3 with respect to the exposure light is the light shielding portion (for example,
[0079]
Further, since the translucent portion R3 transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the phase shifter R1, unlike the case where the light shielding portion and the phase shifter are in contact with each other, the translucent portion R3 is at the boundary between the translucent portion R3 and the phase shifter R1 The effect of improving the contrast can always be maintained.
[0080]
In the present embodiment, “the same phase” means that the phases of two light beams of interest are substantially the same phase. Specifically, the phase difference between the two light beams is the same. It means that it is not less than (−30 + 360 × n) degrees and not more than (30 + 360 × n) degrees (where n is an integer). Further, “opposite phases” means that the phases of two light beams of interest are substantially opposite phases. Specifically, the phase difference between the two lights is (150 + 360 × n). It means that it is not less than the degree and not more than (210 + 360 × n) degree (where n is an integer).
[0081]
Hereinafter, whether or not the reduction of MEF in forming a hole pattern can be realized by using the mask structure of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0082]
FIG. 4A shows a state in which the opening size is changed in the conventional halftone phase shift mask, and FIG. 4B shows the state shown in FIG. Patent Literature FIG. 4C shows a state in which the opening size is changed in the photomask 1 (an improved halftone phase shift mask for MEF reduction), and FIG. 4C shows the opening size in the photomask of this embodiment. It shows how it is changing. Here, the masks shown in FIGS. 4A to 4C are all hole pattern forming masks. FIG. 4D shows the result of obtaining the MEF value by simulation when the masks shown in FIGS. 4A to 4C are exposed under predetermined conditions. Here, the predetermined conditions are that the exposure light source is an ArF (wavelength: 193 nm) light source, the numerical aperture (NA) is 0.6, and the interference degree (σ) is 0.8. The MEF value is obtained by converting the ratio of the change amount of the pattern dimension CD (the dimension of the hole pattern corresponding to the opening portion) to the change amount of the mask dimension (opening portion width) by the mask magnification. . In FIGS. 4A to 4C, only one opening corresponding to the hole pattern is shown, but in practice, the hole pattern is formed with an arrangement pitch of 0.28 μm. It is assumed that a plurality of openings are arranged in each mask. Moreover, the transmissivity of the translucent portion shown in FIG. 4C is 6%, and the width of the translucent portion is 30 nm.
[0083]
As shown in FIG. 4D, according to the photomask of the present embodiment, the MEF value increases as the pattern dimension CD becomes smaller as compared with the conventional halftone phase shift mask and the improved halftone phase shift mask. Can be reduced. That is, the MEF reduction effect by the photomask of this embodiment is the largest. Further, as shown in FIG. 4 (d), in the conventional halftone phase shift mask (including the improved type), the MEF degradation becomes remarkable at λ / NA (in the case shown in FIG. 4 (d)). This is a case of forming a pattern having a dimension of about half or less of (λ / NA = 0.32 μm). That is, the photomask of this embodiment is particularly effective when forming a hole pattern having a diameter of 0.5 × λ / NA or less or a space pattern having a width of 0.5 × λ / NA or less. Therefore, according to the photomask of this embodiment, in the pattern formation with a dimension of 0.5 × λ / NA or less, the disadvantage of MEF deterioration is eliminated while maintaining the state where the resolution can be obtained by the halftone phase shift mask. It becomes possible to do.
[0084]
Note that the translucent portion of the present embodiment is introduced for the purpose of mitigating the change in the intensity of the mask transmitted light accompanying the change in the size of the opening. Here, the MEF reduction according to the present invention is achieved while maintaining the original effect of using the structure of the halftone phase shift mask, that is, the effect of improving the dimensional accuracy of a minute pattern (resist photosensitive region) formed by the opening. In order to realize the effect, it is preferable that the width of the semi-transparent portion is limited to a size that does not hinder the interference effect between the light transmitted through the regions on both sides (that is, the opening and the phase shifter). Specifically, the distance (interval between the opening and the phase shifter) at which the interference effect between the light transmitted through the opening and the phase shifter is not lost, in other words, the optical interference between the lights becomes remarkable. The distance is 0.3 × λ / NA or less. The distance at which the above-described interference effect is sufficiently obtained is 0.1 × λ / NA or less. Therefore, the translucent width is preferably 0.3 × λ / NA or less, and more preferably 0.1 × λ / NA or less.
[0085]
Hereinafter, the reason why the MEF reduction effect according to the present embodiment occurs will be briefly described. Usually, if the opening is reduced on the photomask, the area of the mask pattern increases. When the mask pattern is a normal light-shielding film (complete light-shielding film) pattern, the amount of light transmitted through the opening only decreases in proportion to the area of the opening even if the opening is reduced. However, in the case of a halftone phase shift mask, for example, if the aperture (translucent portion) is reduced, the area of the translucent phase shifter is enlarged at the same time. Increases the amount of light transmitted. As a result, the transmitted light through the aperture decreases, and at the same time, the transmitted light in the opposite phase that cancels the transmitted light through the aperture increases. Therefore, the transmitted light through the aperture decreases substantially more drastically, and the MEF is significantly deteriorated. Become. However, Patent Literature In the case of the improved halftone phase shift mask shown in FIG. 1, even when the opening is reduced, only the arrangement region of the complete light shielding portion can be enlarged without enlarging the arrangement region of the phase shifter. For this reason, the decrease in the amount of transmitted light due to the reduction in the opening is proportional to only the reduction area of the opening, as in the conventional binary mask, and thus the MEF value can be reduced.
[0086]
On the other hand, according to the photomask of the present embodiment, the MEF reduction effect that is higher than that of the conventional binary mask, that is, that of the improved halftone phase shift mask can be obtained. That is, in the photomask of this embodiment, a translucent part that transmits exposure light in the same phase with respect to the opening is provided between the opening and the phase shifter. The translucent part and the phase shifter A mask pattern is constituted by. For this reason, the dimension control in the pattern formed by the mask pattern can be performed by adjusting the translucent portion. Specifically, for example, when the opening is reduced, it is possible to increase only the arrangement region of the translucent part without increasing the arrangement region of the phase shifter. For this reason, when the opening is reduced, only the amount of light transmitted through the opening corresponding to the reduced area is subtracted from the amount of light transmitted through the translucent portion of the same area. Decrease. The amount of decrease in the transmitted light is smaller than the amount of decrease in the transmitted light when the opening portion is similarly reduced in a normal binary mask. That is, the degree of pattern dimension change accompanying the dimension change of the arrangement area of the semi-transparent portion is smaller than the degree of pattern dimension change accompanying the dimension change of the arrangement area of the phase shifter or the complete light shielding portion. Therefore, since the fluctuation of the transmitted light amount accompanying the reduction or enlargement of the opening (that is, the deformation of the mask pattern) is substantially suppressed, it is possible to greatly suppress the MEF deterioration in the formation of the fine pattern.
[0087]
As described above, in the present embodiment, in principle, the MEF reduction effect increases as the transmissivity of the translucent portion increases. However, if the translucency of the translucent portion becomes too high, there is a problem that the translucent portion and the opening are not distinguished, and for example, the size of the hole pattern formed when the opening is reduced is not reduced. Therefore, in this embodiment, it is preferable that the transmissivity of the translucent part is practically 50% or less.
[0088]
In this embodiment, the photomask (see FIG. 3B) in which the opening R2 is surrounded by the phase shifter R1 is targeted. However, the translucent part that transmits the exposure light in the same phase with the opening as a reference. The effect of reducing the MEF value by arranging the signal at the boundary between the phase shifter and the opening can be applied to photomasks of any layout.
[0089]
Specifically, FIG. 5A is a plan view of another example of the photomask according to the first embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line V-V in FIG. It is. The mask structure shown in FIGS. 5A and 5B is different from the mask structure shown in FIGS. 3B and 3C so as to correspond to, for example, a linear space pattern in a positive resist process. Further, the opening R2 is provided in a line shape. The photomask shown in FIGS. 5A and 5B makes it possible to form a fine isolated space pattern while reducing the MEF value.
[0090]
6A is a plan view of still another example of the photomask according to the first embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 6A. . The mask structure shown in FIGS. 6A and 6B is different from the mask structure shown in FIGS. 3B and 3C in that, for example, a line pattern (line resist pattern) in a positive resist process is used. That is, the phase shifter R1 is provided in a line shape. In other words, the phase shifter R1 is provided so as to be surrounded by the opening R2. With the photomask shown in FIGS. 6A and 6B, it is possible to form a fine line pattern while reducing the MEF value.
[0091]
Further, in the present embodiment, a semitransparent portion is provided at the boundary between the light shielding portion and the opening for a mask basically having a halftone phase shift mask structure, that is, a mask using a phase shifter as the light shielding portion. However, in place of this phase shifter, in a mask using a complete light shielding portion made of Cr or the like that substantially completely shields the exposure light, a translucent portion is provided at the boundary between the light shielding portion and the opening portion. Needless to say, a larger MEF reduction effect can be obtained as compared with the conventional binary mask.
[0092]
Hereinafter, a method for producing a photomask of this embodiment will be described with reference to the drawings.
[0093]
FIGS. 7A to 7E are cross-sectional views showing the steps of the photomask manufacturing method according to the first embodiment, and FIG. 7F is a plane corresponding to the cross-sectional view of FIG. FIG. 7 (g) shows a plan view corresponding to the cross-sectional view of FIG. 7 (e).
[0094]
First, as shown in FIG. 7A, a
[0095]
Next, a resist is applied on the
[0096]
Thereafter, the
[0097]
Next, a resist is applied again on the
[0098]
Thereafter, using the second resist
[0099]
According to the photomask manufacturing method of the present embodiment described above, a
[0100]
(Second Embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0101]
FIG. 8A is a plan view of an example of a photomask according to the second embodiment, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
[0102]
As shown in FIGS. 8B and 8C, the photomask of the present embodiment includes a line-shaped phase shifter R1 corresponding to a desired line pattern (resist non-photosensitive region), and surrounds the phase shifter R1. Transmits through a translucent portion (opening portion) R2 corresponding to the photosensitive region and a translucent portion (hereinafter referred to as a first translucent portion) R3 disposed so as to be sandwiched between the phase shifter R1 and the opening portion R2. On the
[0103]
The characteristics of the first translucent portion R3 of the present embodiment and the effects thereof are the same as those of the translucent portion R3 of the first embodiment. In other words, the mask pattern (phase shifter shown in FIGS. 6A and 6B) according to the main pattern (consisting of the phase shifter R1 and the first translucent portion R3) of this embodiment. Pattern formation characteristics similar to those of R1 and the translucent portion R3 are obtained.
[0104]
The photomask of this embodiment is different from the first embodiment in that a pair of second translucent portions R5 are provided on the
[0105]
Note that the surface of the
[0106]
In this embodiment, the distance between the phase shifter (that is, the main pattern) and the auxiliary pattern means the distance from the edge of the phase shifter to the center of the auxiliary pattern unless otherwise specified. For example, when an auxiliary pattern having a similar shape is provided in parallel to the line-shaped phase shifter, it means the distance between the edge on the auxiliary pattern side in the phase shifter and the center line of the auxiliary pattern.
[0107]
Hereinafter, the features of the pattern forming method using the auxiliary pattern will be described with reference to the drawings, taking as an example the case where the main pattern and the auxiliary pattern are both composed of phase shifters.
[0108]
For example, an auxiliary pattern that is not transferred by exposure (that is, a resist non-photosensitive area is not formed at the time of exposure) is arranged in the range from the main pattern to a distance of about λ / NA with respect to the main pattern, such as a linear light-shielding pattern. Thus, a method for improving the resolution characteristics of the line pattern formed by the main pattern is conventionally known.
[0109]
FIG. 9A shows an example of a mask pattern composed of a linear main pattern (width L) and an auxiliary pattern (width d), and FIG. 9B shows the mask shown in FIG. 9A. The light intensity distribution formed by the pattern is shown. The light intensity distribution in FIG. 9B is an intensity distribution along a direction perpendicular to the extending direction of the main pattern, and the
[0110]
Here, the effect of improving the resolution characteristic by the auxiliary pattern is obtained only in the case of the light intensity distribution as shown in FIG. That is, only the main pattern generates a light shielding region having a critical intensity (critical light intensity) or less in the light intensity distribution, thereby forming a resist non-photosensitive region, and a pair of auxiliary patterns on both sides of the main pattern When the resist non-photosensitive region does not have a sufficient light shielding effect, the effect of improving the resolution characteristics by the auxiliary pattern can be obtained. Therefore, the auxiliary pattern must be a fine pattern that does not have a light shielding effect such that the intensity of transmitted light is less than the critical light intensity.
[0111]
FIG. 9C shows a mask pattern composed of a linear main pattern (width 0.1 μm) and an auxiliary pattern (width d, distance 0.4 μm from the center line of the main pattern). FIG. 9D shows the result of simulating the dependency of the MEF value on the auxiliary pattern width d (unit: μm) when the line pattern is formed by the mask pattern shown in FIG. In the simulation, a halftone phase shift mask (att-PSM) in which each of the main pattern and the auxiliary pattern is composed of a phase shifter having a transmittance of 6% is used, the exposure light source is an ArF light source, and the numerical aperture (NA) is 0. .6 used.
[0112]
As shown in FIG. 9D, the MEF value deteriorates as the auxiliary pattern width d increases. That is, the auxiliary pattern needs to be a fine pattern. Specifically, when the auxiliary pattern is arranged with respect to the line-shaped main pattern, the auxiliary pattern width is required to be about one third or less of the main pattern width. For this reason, it becomes difficult to process the mask using the auxiliary pattern.
[0113]
On the other hand, by using the translucent portion as an auxiliary pattern as in this embodiment, the auxiliary pattern can be created with a large size under the condition that it is not transferred by exposure. The reason will be described below.
[0114]
FIG. 10A shows a mask in which a line-shaped phase shifter (width L,
[0115]
FIG. 10B shows a mask in which a line-shaped complete light shielding portion (width L) is surrounded by an opening, and a light intensity distribution formed by the mask (in a direction perpendicular to the direction in which the complete light shielding portion extends). Distribution along the line). In FIG. 10B, Ib is the light intensity corresponding to the center of the complete light shielding portion.
[0116]
FIG. 10C shows a mask in which a line-shaped translucent portion (width L,
[0117]
FIG. 10D shows how the light intensities Ia, Ib, and Ic change when the line width L in the masks shown in FIGS. 10A to 10C is changed. That is, FIG. 10D is a diagram comparing the light shielding effects of the phase shifter, the complete light shielding portion, and the translucent portion by simulation. The simulation conditions are that the exposure light source is an ArF light source and the numerical aperture (NA) is 0.6.
[0118]
As shown in FIG. 10D, since the light shielding effect by the semi-transparent portion is the lowest, when the same light shielding effect is to be obtained by the auxiliary pattern, the phase shifter is assisted by using the semi-transparent portion as the auxiliary pattern. The size of the auxiliary pattern can be made larger than when used for a pattern.
[0119]
As described above, according to the second embodiment, the first translucent portion R3 that transmits the exposure light in the same phase with respect to the opening portion R2 is provided between the opening portion R2 and the phase shifter R1. The main pattern is constituted by the first translucent portion R3 and the phase shifter R1. For this reason, the dimension control in the pattern formed by the main pattern can be performed by adjusting the first translucent portion R3. Specifically, for example, when the main pattern is reduced, in other words, when the opening R2 is enlarged, only the arrangement region of the first translucent portion R3 is reduced without reducing the arrangement region of the phase shifter R1. Can be made. Therefore, when the opening R2 is enlarged, only the amount obtained by subtracting the amount of light transmitted through the first translucent portion R3 having the same area from the amount of light transmitted through the opening R2 corresponding to the enlarged area, The light transmitted through the photomask increases. The increase amount of the transmitted light is smaller than the increase amount of the transmitted light when the same opening is enlarged in a normal binary mask. That is, the degree of pattern dimension change accompanying the dimensional change of the arrangement region of the first translucent portion R3 is smaller than the degree of pattern dimension change accompanying the dimensional change of the arrangement region of the phase shifter or complete light-shielding part. Therefore, the variation in the transmitted light amount due to the reduction or enlargement of the opening R2 (that is, the deformation of the mask pattern) is substantially suppressed, so that the MEF deterioration in the formation of the fine pattern can be greatly suppressed.
[0120]
Further, according to the second embodiment, apart from the main pattern composed of the phase shifter R1 and the first translucent portion R3, the second translucent portion R5 is provided as an auxiliary pattern with low transmittance. Therefore, diffracted light that interferes with the light transmitted through the phase shifter R1 can be generated by arranging the auxiliary pattern at an appropriate position. Therefore, the resolution characteristic of a pattern formed by transferring the main pattern, for example, a line pattern is improved. In addition, since the second translucent portion R5 is used as the auxiliary pattern, the auxiliary pattern can be created with a larger size under the condition that it is not transferred by exposure as compared with the case where the phase shifter is used as the auxiliary pattern. For this reason, since processing of the auxiliary pattern becomes easy, a photomask that can easily use the auxiliary pattern can be realized.
[0121]
In the second embodiment, it is preferable that the second translucent portion R5 is disposed within a distance (λ / NA) × M or less from the phase shifter R1. In this way, the resolution characteristic, specifically, the fine pattern formation characteristic corresponding to the resist non-photosensitive area can be reliably improved by the auxiliary pattern.
[0122]
In the second embodiment, the transmittance of the first translucent portion R3 is preferably greater than 15%. In this way, the width of the first translucent portion R3 that can realize a predetermined MEF value can be increased, and mask processing is facilitated. Moreover, it is preferable that the transmittance | permeability of 1st translucent part R3 is 50% or less. In this way, it is possible to prevent a situation in which the first semitransparent portion R3 and the opening R2 are not distinguished and the pattern formed when the first translucent portion R3 is reduced, for example, is not reduced. it can.
[0123]
In the second embodiment, the transmittance of the second translucent portion R5 is preferably 6% or more and 50% or less. In this way, it is possible to reliably realize the effect of improving the resolution characteristics by diffracted light while preventing the non-photosensitive portion of the resist from being formed due to the transmittance of the auxiliary pattern being too low.
[0124]
(Third embodiment)
Hereinafter, a pattern forming method according to a third embodiment of the present invention, specifically, a pattern forming method using the photomask according to the first or second embodiment (hereinafter referred to as the photomask of the present invention) will be described. The description will be given with reference.
[0125]
FIGS. 11A to 11D are cross-sectional views illustrating each step of the pattern forming method according to the third embodiment.
[0126]
First, as shown in FIG. 11A, a film to be processed 301 such as a metal film or an insulating film is formed on a
[0127]
Next, as shown in FIG. 11C, the photomask of the present invention, for example, the photomask according to the first embodiment shown in FIG. The resist
[0128]
Note that a phase shifter R1 and a translucent portion R3 are formed on the
[0129]
In the exposure step shown in FIG. 11C, since the phase shifter R1 and the translucent portion R3 having low transmittance are used for the mask pattern, the entire resist
[0130]
Next, as shown in FIG. 11D, the resist
[0131]
According to the third embodiment, since the pattern forming method uses the photomask of the present invention (specifically, the photomask according to the first embodiment), the same effects as those of the first embodiment can be obtained. At the same time, a fine pattern can be accurately formed according to the desired dimensions.
[0132]
In the third embodiment, the photomask according to the first embodiment is used. However, instead of this, when the photomask according to the second embodiment is used, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and a fine pattern can be accurately formed according to desired dimensions. it can.
[0133]
In the third embodiment, the positive resist process is used. However, the same effect can be obtained by using a negative resist process instead.
[0134]
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a mask data generation method according to the fourth embodiment of the present invention, specifically, mask data of the photomask according to the first embodiment (hereinafter referred to as the photomask of the present invention) using a translucent portion. A creation method will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the functions, properties, and the like of the constituent elements of the photomask are the same as the corresponding constituent elements in the above-described photomask of the present invention unless otherwise specified.
[0135]
FIG. 12 is a flowchart of a mask data creation method according to the fourth embodiment. FIGS. 13A to 13F are diagrams showing specific mask pattern creation examples in each step of the mask data creation method according to the fourth embodiment.
[0136]
FIG. 13A shows an example of a desired pattern to be formed by the photomask of the present invention, specifically, a design pattern corresponding to the light transmitting portion (opening) of the photomask of the present invention. . That is, a
[0137]
Before a specific description is made with reference to the flowchart of FIG. 12, an outline of a method for adjusting a pattern dimension (CD) while reducing MEF in this embodiment will be described.
[0138]
As described in “Basic Principle of Present Invention”, in order to perform CD adjustment in a state where MEF is reduced, it is necessary to provide a translucent pattern (translucent portion) at the boundary between the opening and the phase shifter. . That is, CD adjustment is performed by changing the dimension of the translucent pattern. Normally, in creating mask data, adjustment of a mask dimension (mask pattern dimension), that is, OPC processing is performed in order to obtain a desired pattern dimension. In order to obtain the effect of reducing the MEF by adjusting the mask size by using the basic principle of the present invention, the size adjusted in the OPC process needs to be limited to the size of the translucent pattern. Further, since the CD adjustment is performed by changing only the dimension of the semi-transparent pattern, the opening size of the phase shifter must already be determined before the OPC process. In such a situation, the range of the CD that can be adjusted by the OPC process is limited. This is because the semitransparent pattern is provided further inside the area where the phase shifter is opened, and the opening cannot be made larger than the size of this area. Therefore, the CD value realized when the semitransparent pattern is not provided, in other words, the CD value realized when the region where the phase shifter is opened becomes the opening as it is is the maximum CD that can be realized. In addition, since the maximum width of the translucent pattern in which the reduction of MEF is effectively realized is 0.3 × λ / NA, the translucency of width 0.3 × λ / NA is formed inside the region where the phase shifter is opened. The CD value realized when a pattern is added is the minimum CD that can be realized. As described above, in the present embodiment, the steps necessary for adjusting the pattern dimension (CD) in a state where the MEF is reduced are as follows:
(1) Estimating a CD range that can be adjusted by a semi-transparent pattern, and setting the opening width of the phase shifter so that a desired pattern fits in the realizable CD range.
(2) A step of performing CD adjustment by moving the boundary (CD adjustment edge) between the translucent pattern and the opening in the OPC process.
These are two.
[0139]
Hereinafter, each step of the mask data generation method of this embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
[0140]
First, in step S1, a desired
[0141]
Next, in step S2, resizing is performed to enlarge or reduce the desired pattern shown in FIG. 13A depending on whether the exposure condition is overexposure or underexposure. This corresponds to pre-processing for adjusting the aperture size in the phase shifter set in the subsequent step S5. Specifically, the CD range that can be adjusted by the semi-transparent pattern in the OPC process is predicted, and the opening size of the phase shifter is adjusted so that the desired
[0142]
Next, in step S3, as shown in FIG. 13C, the exposure light has the same transmittance as the reference of the
[0143]
Next, in step S4, preparation for a process for adjusting the dimension of the mask pattern so that a pattern having a desired dimension is formed corresponding to the
[0144]
Next, in step S5, as shown in FIG. 13 (e), a phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the
[0145]
Next, in step S6, step S7, and step S8, OPC processing (for example, model-based OPC processing) is performed. Specifically, in step S6, the size of the pattern (resist photosensitive region) formed by the photomask of the present invention is predicted by simulation considering the optical principle and resist development characteristics. Subsequently, in step S7, it is checked whether or not the predicted pattern dimension matches the desired dimension. If it does not coincide with the desired dimension, in step S8, the
[0146]
A feature of the present embodiment is that a mask pattern capable of forming a pattern having a desired dimension is realized by changing only the
[0147]
When exposure is performed on a resist-coated wafer using the photomask of the present invention having the mask pattern created by the method described above, the
[0148]
According to the fourth embodiment, it is possible to realize a photomask in which the
[0149]
Therefore, according to the fourth embodiment, a photomask that is less susceptible to mask errors can be realized by using a mask pattern including the
[0150]
The fourth embodiment has been described assuming a transmissive photomask. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a reflective mask if the transmission phenomenon of exposure light is replaced with a reflection phenomenon, for example, by replacing transmittance with reflectance. Is.
[0151]
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a mask data generation method according to the fifth embodiment of the present invention, specifically, mask data of a photomask according to the second embodiment (hereinafter referred to as a photomask of the present invention) using a translucent portion. A creation method will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the functions, properties, and the like of the constituent elements of the photomask are the same as the corresponding constituent elements in the above-described photomask of the present invention unless otherwise specified.
[0152]
FIG. 14 is a flowchart of a mask data creation method according to the fifth embodiment. FIGS. 15A to 15G are diagrams illustrating specific mask pattern creation examples in respective steps of the mask data creation method according to the fifth embodiment.
[0153]
FIG. 15A shows a desired pattern to be formed by a mask pattern. Specifically, a
[0154]
Before a specific description is made with reference to the flowchart of FIG. 14, an outline of a method for adjusting the pattern dimension (CD) while reducing the MEF in this embodiment will be described.
[0155]
As described in “Basic Principle of Present Invention”, in order to perform CD adjustment in a state where MEF is reduced, a translucent pattern is formed at the boundary between a light transmitting portion (opening portion) and a phase shifter serving as a mask pattern. (Translucent part) needs to be provided. That is, CD adjustment is performed by changing the dimension of the translucent pattern. Normally, in creating mask data, adjustment of a mask dimension (mask pattern dimension), that is, OPC processing is performed in order to obtain a desired pattern dimension. In order to obtain the effect of reducing the MEF by adjusting the mask size by using the basic principle of the present invention, the size adjusted in the OPC process needs to be limited to the size of the translucent pattern. Further, since the CD adjustment is performed by changing only the dimension of the translucent pattern, the dimension of the phase shifter must already be determined before the OPC process. In such a situation, the range of the CD that can be adjusted by the OPC process is limited. This is because the translucent pattern is provided outside the phase shifter, and the width of the mask pattern cannot be made smaller than the width of the phase shifter. Accordingly, the CD value realized when the semi-transparent pattern is not provided, in other words, the CD value realized when the mask pattern is formed only by the phase shifter is the minimum CD that can be realized. Moreover, since the maximum width of the translucent pattern in which the reduction of MEF is effectively realized is 0.3 × λ / NA, when a translucent pattern with a width of 0.3 × λ / NA is added outside the phase shifter The CD value realized in the above is the maximum CD that can be realized. As described above, in the present embodiment, the steps necessary for adjusting the pattern dimension (CD) in a state where the MEF is reduced are as follows:
(1) Predicting an adjustable CD range by a semi-transparent pattern, and setting a phase shifter width so that a desired pattern falls within the realizable CD range
(2) A step of performing CD adjustment by moving the boundary (CD adjustment edge) between the translucent pattern and the opening in the OPC process.
These are two.
[0156]
Hereinafter, each step of the mask data generation method of this embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
[0157]
First, in step S11, a desired
[0158]
Next, in step S12, resizing is performed to enlarge or reduce the desired pattern shown in FIG. 15A depending on whether the exposure condition is overexposure or underexposure. This corresponds to a pre-process for adjusting the width in the phase shifter set in the subsequent step S16. Specifically, the CD range that can be adjusted by the semi-transparent pattern in the OPC process is predicted, and the width of the phase shifter is adjusted so that the desired
[0159]
Next, in step S13, as shown in FIG. 15C, exposure is performed with the transmittance that partially transmits the exposure light along the contour of the
[0160]
Next, in step S14, as shown in FIG. 15D, the exposure light is partially transmitted at a position away from the
[0161]
Next, in step S15, preparation for a process for adjusting the dimension of the mask pattern so that a pattern having a desired dimension corresponding to the
[0162]
Next, in step S16, as shown in FIG. 15F, a
[0163]
Next, in step S17, step S18, and step S19, OPC processing (for example, model-based OPC processing) is performed. Specifically, in step S17, the dimension of the pattern (resist non-photosensitive region) formed by the photomask of the present invention is predicted by simulation considering the optical principle and resist development characteristics. Subsequently, in step S18, it is checked whether or not the predicted pattern dimension matches the desired dimension. If it does not coincide with the desired dimension, in step S19, the
[0164]
A feature of this embodiment is that a mask pattern that can form a pattern having a desired dimension is realized by changing only the
[0165]
According to the fifth embodiment, it is possible to realize a photomask in which the
[0166]
In addition, according to the fifth embodiment, it is possible to realize a photomask provided with the second
[0167]
In the fifth embodiment, the description has been made assuming a transmission type photomask. However, the present invention is not limited to this. For example, if the transmission phenomenon of exposure light is replaced with the reflection phenomenon by replacing the transmittance with the reflectance, the present invention can be applied to the reflective mask. Is.
[0168]
【The invention's effect】
According to the present invention, a translucent portion that transmits exposure light in the same phase with respect to the opening portion between the light transmitting portion (opening portion) and a phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the opening portion. The mask pattern is constituted by the translucent portion and the phase shifter. For this reason, the dimension control in the pattern formed by the mask pattern can be performed by adjusting the translucent portion. In other words, when the mask pattern is deformed, only the arrangement region of the translucent part can be changed without changing the arrangement region of the phase shifter. Therefore, the variation in the amount of transmitted light accompanying the deformation of the mask pattern is substantially suppressed, so that the MEF deterioration in the formation of the fine pattern can be largely suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a light intensity distribution formed on a wafer when exposure light is irradiated onto the wafer through a mask having a line-shaped opening surrounded by a light shielding portion.
FIG. 2 is a diagram showing a light intensity distribution formed on a wafer when exposure light is irradiated to the wafer through a mask in which a line-shaped opening whose width is adjusted by a semi-transparent portion is surrounded by a light shielding portion; It is.
3A is a view showing a desired pattern to be formed by the photomask according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a photomask according to the first embodiment of the present invention. It is a top view which shows an example, (c) is sectional drawing of the III-III line in (b).
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a state in which an opening size is changed in a conventional halftone phase shift mask, and FIG. 4B is an opening in a conventional improved halftone phase shift mask for reducing MEF. It is a figure which shows a mode that a part dimension is changed, (c) is a figure which shows a mode that the opening part dimension is changed in the photomask which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (d) is a figure. It is a figure which shows the result of having calculated | required MEF value by the simulation at the time of exposing on each of the mask shown to (a)-(c) on predetermined conditions.
5A is a plan view showing another example of the photomask according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 5A.
6A is a plan view showing still another example of the photomask according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIGS. 7A to 7E are cross-sectional views showing respective steps of the photomask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7F corresponds to the cross-sectional view of FIG. It is a top view, (g) is a top view corresponding to sectional drawing of (e).
8A is a plan view of an example of a photomask according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
9A is a diagram showing an example of a mask pattern composed of a linear main pattern (width L) and an auxiliary pattern (width d), and FIG. 9B is formed by the mask pattern shown in FIG. 9A. (C) is a diagram showing a mask pattern composed of a line-shaped main pattern (width 0.1 μm) and an auxiliary pattern (width d, distance 0.4 μm from the main pattern). (D) is a figure which shows the result of having simulated the dependence with respect to the auxiliary pattern width | variety d of a MEF value in the case of forming a line pattern with the mask pattern shown to (c).
10A is a diagram showing a mask in which a line-shaped phase shifter is surrounded by an opening, and a light intensity distribution formed by the mask, and FIG. 10B is a diagram showing a line-shaped complete light-shielding portion. It is a figure which shows the mask surrounded by the opening part, and the light intensity distribution formed by this mask, (c) is a mask in which a line-shaped translucent part is surrounded by the opening part, and the mask. (D) is a figure which shows the mode of a change of the light intensity when the line width L in the mask shown to each of (a)-(c) is changed.
FIGS. 11A to 11D are cross-sectional views showing respective steps of a pattern forming method according to a third embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 12 is a flowchart of a mask data creation method according to the fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 13A to 13F are diagrams showing specific mask pattern creation examples in respective steps of the mask data creation method according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart of a mask data creation method according to the fifth embodiment of the present invention.
FIGS. 15A to 15G are diagrams showing specific mask pattern creation examples in respective steps of a mask data creation method according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 16A is a diagram showing a planar configuration of a conventional halftone phase shift mask for forming a hole pattern, and FIG. It is a figure which shows the light intensity distribution formed on an exposure wafer.
17A is a diagram showing a calculation formula of MEF, and FIG. 17B is a diagram showing a state in which an opening size (mask size W) in a halftone phase shift mask for forming a hole pattern is changed. (C) is a figure which shows the change of the dimension (pattern dimension CD) of the hole pattern with the change of the mask dimension W, (d) is a figure which shows the change of the MEF value with the change of the pattern dimension CD. is there.
FIG. 18 is a diagram showing a planar configuration of a conventional improved halftone phase shift mask for MEF reduction.
[Explanation of symbols]
50 resists
51 resist photosensitive area
100 Transparent substrate
101 translucent film
102 Phase shift film
103 First resist pattern
104 Second resist pattern
200 Transparent substrate
201 translucent film
202 Phase shift film
300 substrates
301 Film to be processed
302 resist film
302a resist photosensitive area
303 Exposure light
304 Transmitted light
305 resist pattern
400 desired pattern
401 opening
402 Translucent part
403 CD adjustment edge
404 Phase shifter
500 Desired pattern
501 Main pattern
502 1st translucent part
503 Second translucent part
504 Edge for CD adjustment
505 Phase shifter
R1 phase shifter
R2 Translucent part (opening)
R3 translucent part (first translucent part)
R5 second translucent part
Claims (11)
前記マスクパターンは、
前記透光部を基準として露光光を反対位相で透過させ且つ遮光部となる位相シフターと、
前記露光光を部分的に透過させる透過率を持ち且つ前記透光部を基準として前記露光光を同位相で透過させる半透明部とを有し、
前記半透明部は、前記透光部と前記位相シフターとに挟まれるように配置されており、
前記露光光に対する前記半透明部の透過率は、前記位相シフターよりも大きく且つ前記透光部よりも小さくなっており、
前記マスクパターンは前記透光部を囲むことを特徴とするフォトマスク。A photomask having a mask pattern formed on a transparent substrate and a light-transmitting portion in which the mask pattern is not formed on the transparent substrate;
The mask pattern is
A phase shifter that transmits exposure light in an opposite phase with respect to the light transmitting portion and serves as a light shielding portion ;
A translucent portion that has a transmittance that partially transmits the exposure light and that transmits the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion;
The translucent part is disposed so as to be sandwiched between the translucent part and the phase shifter ,
The transmittance of the translucent part with respect to the exposure light is larger than the phase shifter and smaller than the translucent part,
The photomask according to claim 1, wherein the mask pattern surrounds the light transmitting part .
前記半透明部形成領域の前記透過性基板上に、前記透光部を基準として前記露光光を同位相で透過させる半透明膜が形成されており、
前記位相シフター形成領域の前記透過性基板上に、前記半透明膜と、前記透光部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜とが順次積層されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフォトマスク。The surface of the transparent substrate in the light transmitting part forming region is exposed,
A translucent film that transmits the exposure light in the same phase with respect to the translucent part is formed on the translucent substrate in the translucent part forming region,
The translucent film and a phase shift film that transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the translucent portion are sequentially stacked on the transparent substrate in the phase shifter forming region. the photomask according to any one of claims 1-3.
基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して前記露光光を照射する工程と、
前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。A pattern formation method using the photomask according to any one of claims 1 to 7
Forming a resist film on the substrate;
Irradiating the resist film with the exposure light through the photomask;
And a step of developing the resist film irradiated with the exposure light to form a resist pattern.
前記フォトマスクを介して露光光をレジストに照射することによって形成される前記レジストの所望の感光領域と対応するように、前記透光部の形状を決定する工程（ａ）と、
形状が決定された前記透光部の輪郭に沿って、前記露光光を部分的に透過させる透過率を持ち且つ前記透光部を基準として前記露光光を同位相で透過させる半透明部を配置する工程（ｂ）と、
前記透光部と前記半透明部との境界をＣＤ調整用エッジに設定する工程（ｃ）と、
前記透光部及び前記半透明部を囲むように、前記透光部を基準として露光光を反対位相で透過させ且つ遮光部となる位相シフターを配置する工程（ｄ）と、
シミュレーションを用いて、前記位相シフターと前記半透明部とからなる前記マスクパターンにより形成されるレジストパターンの寸法を予測する工程（ｅ）と、
前記予測されたレジストパターンの寸法が所望の寸法と一致しない場合、前記ＣＤ調整用エッジを移動させることにより前記マスクパターンの変形を行なう工程（ｆ）とを備え、
前記露光光に対する前記半透明部の透過率は、前記位相シフターよりも大きく且つ前記透光部よりも小さくなっていることを特徴とするマスクデータ作成方法。A mask data creation method for a photomask having a mask pattern formed on a transmissive substrate and a light transmitting portion on the transmissive substrate where the mask pattern is not formed,
Wherein the exposure light through the photomask so as to correspond to a desired exposed region of the resist formed by irradiating the resist, the step (a) determining the shape of the light transmitting portion,
A translucent portion having a transmittance that partially transmits the exposure light and having the transmittance transmitted in the same phase with respect to the light transmitting portion is disposed along the contour of the light transmitting portion whose shape is determined. Step (b) to perform,
A step (c) of setting a boundary between the translucent part and the translucent part as a CD adjusting edge;
A step (d) of disposing a phase shifter that transmits exposure light in an opposite phase and serves as a light shielding portion with respect to the light transmitting portion so as to surround the light transmitting portion and the translucent portion;
Predicting the dimension of a resist pattern formed by the mask pattern comprising the phase shifter and the translucent portion using simulation (e) ;
A step (f) of deforming the mask pattern by moving the CD adjustment edge if the predicted dimension of the resist pattern does not match a desired dimension ;
A mask data creation method , wherein the transmissivity of the translucent portion with respect to the exposure light is larger than the phase shifter and smaller than the translucent portion .
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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