CN1854892A - 光掩膜、掩膜图形的生成方法及半导体器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光掩膜，包括：夹持以线状延伸的中央遮光线部(5)从而实质上按照相同线宽并行的一对透光用开口图形(4)；和按照从宽度方向的两侧夹持该一对透光用开口图形(4)的方式进行配置的半透过区域。该半透过区域构成为具有使透过的光与透过透光用开口图形(4)的光相位相同这一性质的同相半透过部(2)。此外，半透过区域由微细到经过光照射而不析像这种程度的间距进行配置的图形构成。

Description

光掩膜、掩膜图形的生成方法 及半导体器件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种光掩膜、掩膜图形的生成方法及半导体器件的制造方法。

背景技术

在光掩膜上的遮光膜或半色调(halftone)膜上形成与其它图形孤立的彼此平行的两组线状开口部的情况下，如果适当地选择该两组线状开口部的宽度及间隔，就会出现：在投影曝光时在两条线状开口部所引起的两条明线图像之间呈现极细的暗线图像(以下称为“微细暗线图像”)的现象。通过利用此现象，就可以确认出能够以KrF准分子激光器(波长248nm)为光源来形成约40nm宽度的抗蚀剂图形。

就通过孤立的平行的2组线状开口部来制造出微细暗线图像的技术而言，在特开2002-075823号公报中已有公开。此外，作为相关技术，在特开平11-015130号公报、特开平11-288079号公报中也已被公开。

在现有技术中，由于将在掩膜上孤立的两组线状开口部的外侧区域作为遮光膜或半色调相移薄膜，所以外侧区域就会形成为与在两条明线之间产生的微细暗线图像暗度相同的暗部区域，仅一次曝光，此区域内就会残留不需要的抗蚀剂图形。在现有的技术中，为了不会残留该不需要的抗蚀剂图形，需要制备其它的掩膜后进行两次曝光，并使外侧区域成为明部。由于该两次曝光工序减少了每个单位时间的处理量，而且需要两片掩膜，因此在成本方面存在问题。

发明内容

本发明的目的在于利用一个掩膜进行一次曝光来形成所需要的图形。

为了实现上述目的，基于本发明的光掩膜，包括：夹持线状延伸的中央遮光线部从而实质上按照相同线宽并行的一对透光用开口图形；按照从宽度方向的两侧夹持上述一对透光用开口图形来进行配置的半透过区域。上述半透过区域具有使透过上述半透过区域的光与透过上述透光用开口图形的光相位相同的性质。上述半透过区域由按照微细到经过投影曝光却不析像这一程度的间距来配置的图形构成，从而在使透过光衰减而半透过的同时，使透过光的相位与透过上述透光用开口图形的光具有相同相位。

本发明的上述及其它的目的、特征、方面及优点可结合附图来进行理解，关于本发明，通过下面的详细说明会更加明显。

附图说明

图1是本发明实施方式1的光掩膜的平面图。

图2是本发明实施方式1的光掩膜的微细暗线图像形成部的部分放大平面图。

图3是本发明实施方式1的光掩膜的变化例之部分放大的平面图。

图4是表示通过本发明实施方式1的光掩膜产生的光学图像的相对强度分布的曲线图。

图5是表示通过本发明实施方式1的光掩膜所获得的最小尺寸CD的变化的曲线图。

图6是本发明实施方式2的光掩膜的平面图。

图7是表示通过本发明实施方式2的光掩膜产生的光学图像的相对强度分布的曲线图。

图8是表示通过本发明实施方式2的光掩膜所获得的最小尺寸CD的变化的曲线图。

图9是本发明实施方式3的光掩膜的剖面图。

图10是本发明实施方式4的半导体器件的图形形成方法的第一工序的说明图。

图11是本发明实施方式4的半导体器件的图形的形成方法的第二工序的说明图。

图12是本发明的实施方式4的半导体器件的图形形成方法的第三工序的说明图。

图13是在本发明实施方式4的半导体器件的图形形成方法中可使用的第一倾斜入射变形照明的说明图。

图14是在本发明实施方式4的半导体器件的图形形成方法中可使用的第二倾斜入射变形照明的说明图。

图15是在本发明实施方式4的半导体器件的图形形成方法中可使用的第三倾斜入射变形照明的说明图。

图16是表示本发明实施方式5～9中的设计图形布局图。

图17是表示本发明实施方式5中的遮光部图形的图。

图18是表示本发明实施方式5中的掩膜图形的图。

图19是表示本发明实施方式5中的同相半透过部内部的掩膜图形的图。

图20是表示本发明实施方式6中的遮光部图形的图。

图21是表示本发明实施方式6中的掩膜图形的图。

图22是表示本发明实施方式6中的同相半透过部内部的掩膜图形的图。

图23是表示本发明实施方式7中的遮光部图形图。

图24是表示本发明实施方式7中的透光用开口图形的图。

图25是表示本发明实施方式7中的掩膜图形的图。

图26是表示本发明实施方式8中的遮光部图形的图。

图27是表示本发明实施方式8中的光透过开口图形的图。

图28是表示本发明实施方式8中的掩膜图形的图。

图29是表示本发明的实施方式9中的遮光部图形的图。

图30是表示本发明的实施方式9中的透光用开口图形的图。

图31是表示本发明实施方式9中的掩膜图形的图。

具体实施方式

(实施方式1)

参照图1～图3来说明本发明实施方式1中的光掩膜。该光掩膜包含石英基板和覆盖其主表面而形成后经过构图的Cr膜。该光掩膜如图1所示，包含用于在抗蚀剂膜上形成孤立的微细线图形的微细暗线图像形成部10。该光掩膜具有遮光部1、同相半透过部2和透过部3。遮光部1由Cr膜形成，并包含中央遮光线部5。图1的微细暗线图像形成部10经放大后如图2所示。该光掩膜具有夹持以线状延伸的中央遮光线部5且实质上左右按照相同线宽并行的一对透光用开口图形4、和按照从宽度方向的两侧夹持该一对透光用开口图形4的方式来进行配置的半透过区域，即同相半透过部2。

作为半透过区域的同相半透过部2，具体地如图2所示，由按照微细到经投影曝光却不析像的间距配置的微细图形的集合构成。如果微细图形按照微细到经投影曝光却不析像程度的间距进行配置，就不进行特别地限定，但当投射光的波长为λ、半透过区域的数值孔径为NA时，优选半透过区域由按照满足p＜0.5×λ/NA关系的间距p重复基本图形而构成。图2表示出满足此条件的基本图形是正方形的遮光部的例子。在此例子中，正方形遮光部与中央遮光线部5相同，通过对形成在石英基板上的Cr膜进行构图而形成。即，半透过区域通过小间距P的遮光焊盘图形阵列形成。由于该间距p足够小，零次以外的衍射光不能透过投影光学系统，所以仅仅起到衰减光的作用。因此，除了使透过该半透过区域的光衰减之外，并与透过透光用开口图形4的光相位相同。作为半透过区域的同相半透过部2，优选调整为光的透过率大于等于10％而小于等于50％。

在图2中，虽然示出了半透过区域的基本图形是正方形的例子，但基本图形并不限于正方形，也可以为大致矩形。或者，也可以为线状。基本图形为线状的例子如图3所示。在基本图形是正方形的情况下，半透过区域不限于在透过部中排列微小的正方形遮光部的形式，也可以是在遮光部中排列微小的正方形开口部的形式。

再次参照图2，继续进行说明。形成微细线图形的部分是中央遮光线部5，其线宽为W2。W2的值根据待形成的抗蚀剂图形的尺寸、曝光量而不同，当曝光波长为λ、投影曝光光学系统的数值孔径为NA时，优选满足W2＞0.25×λ/NA的关系。配置在该中央遮光线部5两侧的透光用开口图形4(也称为“明线部”)的线宽为W1。优选该线宽W1满足0.25×λ/NA＜W1＜0.75×λ/NA。

并且，在透光用开口图形4的两侧配置具有上述性质的作为半透过区域的同相半透过部2，同相半透过部2的宽度为W4。优选该线宽W4满足W4＞0.75×λ/NA。

使用σout/in＝0.80/0.60的四重极照明(quadrupole illumination)，对满足上述条件的图形配置，即W1＝170nm、W2＝85nm、W4＝400nm的光掩膜进行照明，通过计算求出由波长248nm、数值孔径NA＝0.85的投影曝光系统成像时的光学图像的强度分布。图4是表示该光学图像的曲线图，其中纵轴为相对光强度，横轴为从图形中心向左右的距离。改变焦距，针对各情况表示出相对光强度的分布。所谓“焦距”是指距离垂直于成像面方向的焦点的空间距离。

根据图4的曲线图可知，通过该光掩膜，在与中央遮光线部5对应的位置处形成尖锐的暗线图像，并且此暗线图像的最暗部81的光强度相对于焦距的变化几乎没有变化。此外，在与光掩膜的半透过区域，即同相半透过部2相对应的区域内，在极小部82的光强度变为最小，而在极小部82的光强度为在上述暗线图像的最暗部81的光强度的四倍或者四倍以上。因此，如果考虑在最暗部81的光强度和在极小部82的光强度之差，并适当地选择曝光量，则既能在最暗部81周围形成一条抗蚀剂图形，又不会在该区域以外的区域残留抗蚀剂。

此外，抗蚀剂图形的析像所必需的图像质量条件是在图形边缘的曝光能量为是最暗点的曝光能量的大约2倍或者2倍以上。该例子中，如图4所示，由于在最暗部81的相对光强度约为0.05，所以相对光强度0.1就是用于图形边缘析像所必需的最小相对光强度。在此，所谓相对光强度是指以入射到与波长相比足够大的开口图形中央的光强度为1且标准化的光强度。此外，如果确定了抗蚀剂的种类及厚度，则在抗蚀剂图形边缘的曝光能量(下文的曝光量与抗蚀剂图形边缘的相对光强度之积)与图形无关，且基本上恒定。基于上述内容，以相对光强度为Is的等高线形成抗蚀剂图形边缘时，在与波长相比足够大的开口处的曝光能量就变为抗蚀剂边缘的曝光能量的1/Is倍。相反，当要形成抗蚀剂图形以使相对光强度Is的等高线大致一致时，也可以使比波长大的开口的中央的曝光能量变为抗蚀剂边缘的曝光能量的1/Is倍。通常，当用曝光机曝光时，向抗蚀剂入射的能量大小采用与波长相比足够大开口图形中的每单位面积的入射能量进行定义，被称为“曝光量”。即，通过采用相对光强度Is去除抗蚀剂图形边缘的曝光能量来作为曝光量，从而得到与光学图像强度分布中的相对强度为Is的等高线基本上一致的抗蚀剂图形。

例如，所谓图形边缘的相对光强度为0.1是指供给微细暗线图像形成部10外侧的较宽开口部的曝光能量与图形边缘的曝光能量相比为1/0.1＝10倍。相反，为了形成最小析像图形而将相对光强度为0.1的位置处设为图形边缘，为此，也可以将曝光量设为图形边缘的曝光能量的10倍。此时的图形尺寸CD就是图4中的区间83的宽度，即比100nm更小的值。

图5中示出了改变图形边缘光强度Is，即改变曝光量的各种情况下的图形尺寸CD的变化。图5中，焦距为横轴、图形尺寸CD为纵轴。例如可知，Is为0.130时，约90nm宽的线图形在焦点深度大于等于0.4μm形成。此性能与通过两次曝光形成图形的现有方法相匹敌。

如上所述，根据本发明，现有技术中，需要两次曝光形成微细线图形可以进行一次曝光，由此能够实现制造成本的大幅度降低。此外，工艺设计上也不必考虑因两次曝光的波动所引起的图形尺寸的改变，可显著地简化所谓光学邻近效应修正(optical proximity correction：OPC)。

在本实施方式中，由于满足0.25×λ/NA＜W1＜0.75×λ/NA，所以可获得优良的聚焦特性。在本实施方式中，由于满足W2＞0.25×λ/NA的关系，从而能够防止图像变得过于明亮，并能够通过一次曝光来形成微细线图形。在本实施方式中，通过满足W4＞0.75×λ/NA，从而能够使一对明线部不受其它明线部的影响，就能够在一对明线部之间制作出优良特性的暗线图像。

当透光用开口图形4与相邻的另一对透光用开口图形之间的间隔为W3时，优选满足W3＞0.75×(λ/NA)的关系。这是因为，如果不满足此关系，就会与另一对透光用开口图形过于接近，不能在明线部相互之间制作出暗线图像的缘故。

优选透光用开口图形的长度L满足L＞1.3×(λ/NA)的关系。为了在一对明线部之间生成优良的暗线图像，而至少需要此范围的长度。

(实施方式2)

参照图6来说明本发明实施方式2中的光掩膜。该光掩膜包含石英基板、和覆盖其主表面而形成后经过构图的MoSi氮氧化膜。该光掩膜包含用于形成孤立的微细线的抗蚀剂图形的微细暗线图像形成部。它们的位置关系与图1所示的相同。图6是放大表示该光掩膜的微细暗线图像形成部的图。图6中的W1、W2、W4的优选条件与实施方式1中所说明的相同。半透过区域的透过率在大于等于10％而小于等于50％的范围内。

在该光掩膜中，在石英基板的主表面上形成的MoSi氮氧化膜，光透过率为6％，并且，与不存在MoSi氮氧化膜部分的透过光相比，按照相位偏移180°来设定透过MoSi氮氧化膜的光。通过适当调整MoSi氮氧化膜的厚度来进行该设定。图6所示的图形均能够通过对该MoSi氮氧化膜进行构图来形成。该光掩膜具有夹持以线状延伸的中央遮光线部5h且实质上左右按照相同线宽并行的一对透光用开口图形4h、和按照从宽度方向的两侧夹持该一对透光用开口图形4h的方式进行配置的半透过区域，即同相半透过部2h。作为半透过区域的同相半透过部2h，由间距p的焊盘图形的阵列所形成。由于该间距p足够小，零次以外的衍射光不能透过投影光学系统，所以起到衰减光的作用。此外，可以通过调整焊盘尺寸，而使透过光的相位不发生变化。本实施方式中的焊盘间距p为100nm、焊盘的形状是正方形、尺寸为70nm×70nm。

使用σout/in＝0.80/0.60的四重极照明，对满足上述条件的图形配置即W1＝170nm、W2＝100nm、W4＝300nm的光掩膜进行照明，通过计算求出由波长248nm、数值孔径NA＝0.85的投影曝光系统成像时的光学图像的强度分布。图7与图4同样，表示该光学图像的曲线图，其中纵轴为相对光强度，横轴为从图形中心向左右的距离。针对焦距改变的各情况表示出相对光强度的分布。

根据图7的曲线图可知，通过此光掩膜在与中央遮光线部5h对应的位置形成尖锐的暗线图像，并且此暗线图像的最暗部81h的光强度相对于焦距的变化几乎没有变化。此外，在与光掩膜的半透过区域，即同相半透过部2h相对应的区域内，在极小部82h处，光强度变为最小，而在极小部82h的光强度变为在上述暗线图像的最暗部81h处的光强度的八倍或者八倍以上。因此，如果考虑在最暗部81h的光强度和在极小部82h的光强度之差，适当地选择曝光量，则能够在最暗部81h周围形成一条抗蚀剂图形，并且不会在此区域以外的区域残留抗蚀剂。因此，仅用该一片掩膜就能够完成曝光。

此外，由于抗蚀剂图形的析像所必需的图像质量条件是在图形边缘的曝光能量是最暗点处的曝光能量的大约2倍或者2倍以上，所以，基于图7，相对光强度0.05为析像最小图形边缘光强度。如果已经确定了抗蚀剂的种类及厚度，那么在图形边缘处的曝光能量则与图形无关，且基本上固定。图形边缘的光强度为0.05是指：供给微细暗线图像形成部外侧的较宽开口部的曝光能量，即曝光量与图形边缘处的曝光能量相比为1/0.05＝20倍，所以，为了使图形边缘光强度为抗蚀剂析像所必需的大小，可以将此曝光量设为图形边缘的曝光能量的20倍或20倍以下的曝光量。当曝光量为图形边缘的曝光能量的20倍时，就能够获得最小析像图形。此时的图形尺寸CD为按照图7中的最暗部81h的相对光强度两倍的相对光强度所获得的区间83h的宽度、即60nm左右。

图8中示出了设定几种图形边缘光强度Is，即曝光量的各种情况下的图形尺寸CD的变化。由图8中可知，Is为0.05时，在焦点深度0.4μm或者0.4μm以上形成约60nm宽的线图形。该性能与通过两次曝光形成图形的现有方法相等甚至优于现有方法。

(实施方式3)

参照图9来说明本发明实施方式3中的光掩膜。此光掩膜具有夹持以线状延伸的遮光部，即中央遮光线部5i且实质上左右按照相同线宽并行的一对透光用开口图形4i、和按照从宽度方向的两侧夹持该一对透光用开口图形4i的方式进行配置的半透过区域，即同相半透过部2i。透光用开口图形4i和半透过区域被设置在透明基板13上。透光用开口图形4i为透明基板13的表面被挖掘了的凹部14。半透过区域的结构为采用由MoSi氧氮化膜形成的半色调相移薄膜11覆盖透明基板13的表面。确定半色调相移薄膜11的厚度及材料，以便使透过该膜的曝光光的相位与透过没有膜存在的开口透过部的曝光光的相位反相。凹部14的深度满足使透过半透过区域的光与透过透光用开口图形4i的光相位相同的关系。

中央遮光线部5i线宽为W2。中央遮光线部5i采用从下开始依次层叠由MoSi氧氮化膜形成的半色调相移薄膜11、由Cr形成的完全遮光膜12的结构。线宽的值W2因所形成的抗蚀剂图形的尺寸、曝光量而不同，但当曝光波长为λ、投影曝光光学系统的数值孔径为NA时，优选W2＞0.25×λ/NA。

透光用开口图形4i的线宽W1是满足0.25×λ/NA＜W1＜0.75×λ/NA的线宽。按照线宽W4配置了作为半透过区域的同相半透过部2i。同相半透过部2i为在透明基板13上形成了半色调相移薄膜11的结构。此外，优选半色调相移薄膜11的透过率在10％～50％的范围内，此例子中透过率为20％。并且，优选该线宽值W4是满足W4＞0.75×λ/NA的线宽。

由于本实施方式中的光掩膜与实施方式1中的光掩膜光学结构完全相同，所以光学图像的强度分布与图4所示分布相同，图形尺寸CD的聚焦的变化特性与图5所示的相同。本实施方式中，也可获得与实施方式1、2中所述的效果相同的效果。

本实施方式中，由于采用在透明基板13上重叠半色调相移薄膜11的结构作为同相半透过部2i，所以与需要微细到通过投影曝光而不析像程度的图形的实施方式1、2相比，可以仅由大尺寸的图形形成发挥相同性能的结构。此外，由于并没有在同相半透过部2i进行微细间距的基本图形的重复使用，所以即使同相半透过部2i的平面形状是不能用简单的矩形形状进行表现的复杂形状时，也不需要勉强地将同相半透过部2i分解为基本图形的重复，即可自由地进行配置。

再有，就W1、W2、W3、W4的优选条件所带来的效果而言，可以认为实施方式2、3也与实施方式1中所说明的效果相同。

(实施方式4)

参照图10～图12来说明本发明实施方式4的半导体器件的图形的形成方法。如图10所示，在对象物110的表面预先形成光刻胶层111。为了便于说明，对象物110是按照一层进行表示的，但是其通常为最上面具有应构图的层的某些衬底。例如，应构图的层可以是导电层，但在图10中没有详细地图示出。

本实施方式的“半导体器件的图形形成方法”，如图11所示，包括：对在对象物110的表面预先形成的光刻胶层111通过上述实施方式1～3中任何一个中记述的光掩膜来照射光，并使所希望的图形投影，从而使光刻胶层111进行部分曝光的工序。图11中，作为一个例子，通过实施方式1中所说明的光掩膜来照射光。因此，该光掩膜由Cr膜114形成在石英基板113的表面。

这样，通过进行曝光工序，就能够在与一对透光用开口图形4之间的中央遮光线部5相对应的区域上良好地产生微细的暗线图像，除此之外，其它区域也可以使光刻胶层充分曝光。其结果，如图11所示，光刻胶层111就会在与中央遮光线部5相对应的区域处残留未曝光部111a，其它区域形成为已曝光部111b。由此，如图12所示，通过显影，就能够以微细的宽度线状地残留由光刻胶形成的线状图形112。即，即使不使用两片掩膜，也能够通过仅该一片掩膜的曝光来完成。如果利用如上所述获得的微细的线状图形112进行蚀刻等，就能够获得导电层等微细图形。

在图11所示的曝光工序中，优选照射到光掩膜的主要开口部、即与波长相比足够大的开口部的光能量为光刻胶层111相对于显影液从溶解变为不溶解的曝光能量、或为光刻胶层111相对于显影液从不溶解变为溶解的曝光能量的3倍～20倍。再有，上述开口部的开口宽度是曝光波长的10倍或者10倍以上。如果以这种程度的能量照射光，就能够对中央线状区域以外进行正确曝光。

在图11所示的曝光工序中，当向光掩膜照射的光的入射角为θ、投影光学系统的数值孔径为NAo、缩小投影倍率为1/R(但，R＞1)时，优选使用满足0.5＜(sinθ)/(NAo×R)＜0.9关系的倾斜入射照明。由此，可提高聚焦特性，形成更微细的图形。在此所说的倾斜入射照明，如图13所示，优选为从平行于光掩膜的X、Y坐标轴方向入射的交叉极(crosspole)照明。图13的带阴影线的区域表示有照明的范围。如果使用这样的照明，则有利于多数情况下线状图形在与X轴、Y轴成45°的斜方向上延伸的半导体器件图形的形成。

或者，如图14所示，倾斜入射照明优选为从与光掩膜的的X、Y坐标轴成45°的方向入射的四重极照明。如果使用这种照明，就会有利于多数情况下线状图形与X轴、Y轴平行地延伸的半导体器件图形的形成。

或者，如图15所示，倾斜入射照明，优选为360°各向同性地入射到光掩膜的平面的环状照明(Annular Illumination)。如果使用这种照明，则光的入射为各向同性，且能够广泛地使用在各种图形中。

本实施方式中，虽然作为半导体器件的图形形成方法进行了说明，但本发明是也可以定位于半导体器件的制造方法。本实施方式中的半导体器件的制造方法，除了上述这种“曝光工序”外，还包含显影被曝光了的上述光刻胶层以构图上述光刻胶层的工序；将已构图的上述光刻胶层作为掩膜，蚀刻上述对象物，由此形成线状图形的工序。

(实施方式5)

参照图1、图2、图12及图16～图19，说明本发明实施方式5的掩膜图形的生成方法。图16表示器件设计上所要求的设计图形布局。如图16所示，该例中的设计图形布局由需要使用实施方式1～3所示技术而形成的微细孤立线部115、和尺寸变大的且并不一定需要实施方式1～3所示的技术的、微细孤立线部115以外的部分构成。微细孤立线部115与图12所示的线状图形112相对应。

作为本实施方式中的掩膜图形的生成方法，说明使用实施方式1的技术时的掩膜图形的生成方法。从设计图形布局中抽出仅微细线图形部分。对于抽出的部分，使线宽增加为线宽W2，产生形成微细线图形所必需的中央遮光线部5的图形。对于设计图形布局中微细线图形部分以外的部分，也进行必要的尺寸修复(改变尺寸)。通过上面的图形处理，如图17所示，生成掩膜中的遮光部1。遮光部1及中央遮光线部5分别与实施方式1的技术中图1所示出的情形相对应。

接着，制作出长度基本上等于中央遮光线部5、宽度为实施方式1中的W4的矩形区域116，作为对应于实施方式1中的同相半透过部2(参照图2)的掩膜图形。其次，将该矩形区域116，从中央遮光线部5的边缘起，空出实施方式1中的一对透光用开口图形4的宽度即W1的间隔，并与中央遮光线部5平行地配置在中央遮光线部5的宽度方向的两侧。这样，就获得了图18所示的掩膜图形。

接着，说明图18中的矩形区域116内部的掩膜图形。图19将矩形区域116内部的图形进行放大表示。矩形区域116，如实施方式1中所记载的那样，是按照微细到按照所应用的投影曝光系统不能析像的间距，以正方格子状配置了矩形遮光部的区域。

通过按照上述的步骤生成并配置构成这些掩膜的图形，从而可以生成用于使用实施方式1的技术的掩膜图形(参照图18)。再有，构成所记载的掩膜的图形以外的部分为去除了遮光膜的光透过部。

再有，如上所述，生成掩膜图形后，作为该技术领域中的一般方法，进一步使用邻近效应修正(OPC)软件，进行掩膜图形边缘位置的微小调整。

本实施方式中，由于掩膜图形的生成方法按照以上方式实施，故从器件的设计图形布局出发而使用标准布图设计用的CAD软件，由此，就能够自动生成。为此，可不必通过手工生成掩膜图形，就可以大幅度地降低生成掩膜图形所需的成本。

(实施方式6)

参照图1、图6、图12、图16及图20～图22，说明本发明实施方式6的掩膜图形的生成方法。图16表示器件设计上所要求的设计图形布局。如图16所示，此例中的设计图形布局由需要使用实施方式1～3所示技术形成的微细孤立线部115、和尺寸变大且并不一定需要实施方式1～3所示的技术的、微细孤立线部115以外的部分构成。微细孤立线部115与图12所示的线状图形112相对应。

作为本实施方式中的掩膜图形的生成方法，说明使用实施方式2的技术时的掩膜图形的生成方法。从设计图形布局中仅抽出微细线图形部分。对于抽出的部分，使线宽增加为线宽W2，产生形成微细线图形所必需的中央遮光线部5h的图形。对于设计图形布局中微细线图形部分以外的部分，进行必要的尺寸修复(改变尺寸)。通过上面的图形处理，如图20所示，生成掩膜中的遮光图形。中央遮光线部5h与实施方式2的技术中图6所示出的情形相对应。

接着，制作出长度基本上等于中央遮光线部5h，宽度为实施方式2中的W4的矩形区域116h，作为对应于实施方式2中的同相半透过部2h(参照图6)的掩膜图形。接着，将该矩形区域116h，从中央遮光线部5h的边缘起，空出实施方式2中的一对透光用开口图形4h的宽度即W1的间隔，并与中央遮光线部5h平行地配置在中央遮光线部5h的宽度方向的两侧。这样，就获得了图21所示的掩膜图形。

接着，说明图21中的矩形区域116h内部的掩膜图形。图22将矩形区域116h内部的图形进行放大表示。如实施方式2中所记载的那样，矩形区域116h为按照微细到所应用的投影曝光系统不能析像的间距，以正方格子状配置了矩形半色调相移图形的区域。

通过按照上述的步骤生成并配置构成这些掩膜的图形，从而可以生成用于使用实施方式2的技术的掩膜图形(参照图21)。再有，构成所记载的掩膜的图形以外的部分为将半色调相移薄膜去除后的光透过部。

再有，如上所述，生成掩膜图形后，作为该技术领域中一般方法，进一步使用邻近效应修正(OPC)软件，进行掩膜图形边缘位置的微小调整。

本实施方式中，由于掩膜图形的生成方法按照以上方式实施，故从器件的设计图形布局出发而使用标准布图设计用的CAD软件，由此能够自动生成。为此，可不必通过手工生成掩膜图形，能够大幅度地降低生成掩膜图形所需的成本。

(实施方式7)

参照图1、图2、图12、图16及图23～图25，说明本发明实施方式7的掩膜图形的生成方法。图16表示器件设计上所要求的设计图形布局。如图16所示，该例中的设计图形布局由需要使用实施方式1～3所示技术形成的微细孤立线部115、和尺寸大且并不一定需要实施方式1～3所示的技术的、微细孤立线部115以外的部分构成。微细孤立线部115与图12所示的线状图形112相对应。

作为本实施方式中的掩膜图形的生成方法，说明使用实施方式1的技术时的、与实施方式5不同的掩膜图形的生成方法。从设计图形布局中仅抽出微细线图形部分。对于抽出的部分，使线宽增加为线宽W2，产生形成微细线图形所必需的中央遮光线部5的图形。对于设计图形布局中微细线图形部分以外的部分，也进行必要的尺寸修复(改变尺寸)。通过上面的图形处理，如图23所示，生成掩膜中的遮光部1。遮光部1及中央遮光线部5分别与实施方式1的技术中图1所示出的情形相对应。

接着，制作出长度基本上等于中央遮光线部5、宽度为实施方式1中的W1的线状图形117，作为对应于实施方式1的技术中的一对透光用开口图形4(参照图2)的掩膜图形。接着，在微细线图形部分以外的遮光图形的外周配置宽度接近W1的图形118。这样，就获得了图24所示的掩膜图形。

接着，将包围上述遮光部1、线状图形117及图形118的全部区域作为实施方式1的技术中的同相半透过部2(参照图2)。即，在包围遮光部1、线状图形117及图形118的全部区域上，如实施方式1中所记载的那样，按照微细到通过所应用的投影曝光系统不能析像程度的间距来配置微细遮光图形。此时，所配置的微细遮光图形的形状，如果占有面积率几乎为固定值，则可以不必为正方形，也可以为长方形或任意形状。此外，如果满足配置间距是微细到通过投影曝光系统不能析像程度这一条件，则也可以按照区域内的部位而不同。如此可获得图25所示的掩膜图形。这样，通过配置图形，就能够将包围遮光部1、线状图形117及图形118的全部区域作为实施方式1的技术中的同相半透过部2(参照图2)。

通过按照上述的步骤生成并配置构成这些掩膜的图形，就可以生成用于使用实施方式1的技术的掩膜图形(参照图25)。

再有，如上所述，生成掩膜图形后，作为此技术领域中一般方法，进一步使用邻近效应修正(OPC)软件，进行掩膜图形边缘位置的微小调整。

本实施方式中，由于掩膜图形的生成方法按照以上方式实施，故从器件的设计图形布局出发而使用标准布图设计用的CAD软件，由此能够自动生成。为此，可不必通过手工生成掩膜图形，就可以大幅度地降低生成掩膜图形所需的成本。

(实施方式8)

参照图1、图6、图12、图16及图26～图28，说明本发明实施方式8的掩膜图形的生成方法。图16表示器件设计上所要求的设计图形布局。如图16所示，该例中的设计图形布局由需要使用实施方式1～3所示技术形成的微细孤立线部115、和尺寸变大且并不一定需要实施方式1～3所示的技术的、微细孤立线部115以外的部分构成。微细孤立线部115与图12所示的线状图形112相对应。

作为本实施方式中的掩膜图形的生成方法，说明使用实施方式2的技术时与实施方式6不同的掩膜图形的生成方法。从设计图形布局中仅抽出微细线图形部分。对于抽出的部分，使线宽增加为线宽W2，产生形成微细线图形所必需的中央遮光线部5h的图形。对于设计图形布局中微细线图形部分以外的部分，也进行必要的尺寸修复(改变尺寸)。通过上面的图形处理，如图26所示，生成掩膜中的遮光图形。中央遮光线部5h与实施方式2的技术中图6所示出的情形相对应。

接着，制作出长度基本上等于中央遮光线部5h、宽度为实施方式2中的W1的线状图形117h，作为对应于实施方式2的技术中的一对透光用开口图形4h(参照图6)的掩膜图形。接着，在微细线图形部分以外的遮光图形的外周配置宽度接近W1的图形118h。这样，就获得了图27所示的掩膜图形。

接着，将包围上述遮光部1、线状图形117h及图形118h的全部区域作为实施方式2的技术中的同相半透过部2h(参照图6)。即，在包围遮光部1、线状图形117h及图形118h的全部区域上，如实施方式2中所记载的那样，按照微细到通过所应用的投影曝光系统不能析像程度的间距来配置微细的半色调相移图形。此时，所配置的微细半色调相移图形的形状，如果占有面积率几乎为固定值，则可不必为正方形，也可以为长方形或任意形状。此外，如果满足配置间距微细到通过投影曝光系统不能析像程度这一条件，则也可以按照区域内的部位而不同。这样便可以获得图28所示的掩膜图形。由此，通过配置图形，就能够将包围遮光部1、线状图形117h及图形118h的全部区域作为实施方式2的技术中的同相半透过部2h(参照图6)。

通过按照上述的步骤生成并配置构成这些掩膜的图形，从而可以生成用于使用实施方式2的技术的掩膜图形(参照图28)。

再有，如上所述，生成掩膜图形后，作为此技术领域中一般方法，进一步使用邻近效应修正(OPC)软件，进行掩膜图形边缘位置的微小调整。

本实施方式中，由于掩膜图形的生成方法按照以上方式实施，故从器件的设计图形布局出发而使用标准布图设计用的CAD软件，由此能够自动生成。为此，可不必通过手工生成掩膜图形，就可以大幅度地降低生成掩膜图形所需的成本。

(实施方式9)

参照图1、图9、图12、图16及图29～图31，说明本发明实施方式9的掩膜图形的生成方法。图16表示器件设计上所要求的设计图形布局。如图16所示，该例中的设计图形布局由需要使用实施方式1～3所示技术形成的微细孤立线部115、和尺寸变大且并不一定需要实施方式1～3所示的技术的、微细孤立线部115以外的部分构成。微细孤立线部115与图12所示的线状图形112相对应。

作为本实施方式中的掩膜图形的生成方法，说明使用实施方式3的技术时的掩膜图形的生成方法的一个例子。从设计图形布局中仅抽出微细线图形部分。对于抽出的部分，使线宽增加为线宽W2，产生形成微细线图形所必需的中央遮光线部5i的图形。对于设计图形布局中微细线图形部分以外的部分，也进行必要的尺寸修复(改变尺寸)。通过上面的图形处理，如图29所示，生成掩膜中的遮光图形。中央遮光线部5i与实施方式3的技术中图9所示出的情形相对应。

接着，制作出长度基本上等于中央遮光线部5I、宽度为实施方式3中的W1的线状图形117i，作为对应于实施方式3技术中的一对透光用开口图形4i(参照图9)的掩膜图形。接着，在微细线图形部分以外的遮光图形的外周配置宽度接近于W1的图形118i。这样就可以获得图30所示的掩膜图形。与这些线状图形117i和图形118i重合的区域，在掩膜的制作中，如图9所示，成为石英基板按照所需深度被挖掘的部分。

接着，将包围上述遮光部1、线状图形117i及图形118i的全部区域作为实施方式3的技术中的同相半透过部2i(参照图9)。即，在包围遮光部1、线状图形117i及图形118i的全部区域上，如实施方式3中所记载的那样，配置透过率为20％的半色调相移薄膜形成部119i。这样，即可获得图31所示的掩膜图形。

通过按照上述的步骤生成并配置构成这些掩膜的图形，从而可以生成用于使用实施方式3的技术的掩膜图形(参照图31)。

再有，如上所述，生成掩膜图形后，作为此技术领域中一般方法，进一步使用邻近效应修正(OPC)软件，进行掩膜图形边缘位置的微小调整。

本实施方式中，由于掩膜图形的生成方法按照以上方式实施，故从器件的设计图形布局出发而使用标准布图设计用的CAD软件，由此能够自动生成。为此，可不必通过手工生成掩膜图形，就可以大幅度地降低生成掩膜图形所需的成本。

Claims (22)

1.一种光掩膜，包括：

夹持以线状延伸的中央遮光线部从而实质上按照相同线宽并行的一对透光用开口图形；以及

按照从宽度方向的两侧夹持所述一对透光用开口图形来进行配置的半透过区域，

所述半透过区域具有如下性质，即透过所述半透过区域的光与透过所述透光用开口图形的光相同相位相同，

所述半透过区域由按照微细到经过所述光照射却不析像这种程度的间距来进行配置的图形构成。

2.根据权利要求1中所述的光掩膜，当投射光的波长为λ、所述半透过区域的数值孔径为NA时，所述半透过区域通过以满足所谓p＜0.5×λ/NA这一关系的间距p重复基本图形来构成。

3.根据权利要求2中所述的光掩膜，所述基本图形是大致为矩形或线状的遮光部或半透过部。

4.根据权利要求2中所述的光掩膜，所述基本图形是形成在遮光部或半透过部的大致矩形的开口部。

5.根据权利要求2中所述的光掩膜，所述透光用开口图形的宽度W1满足0.25×λ/NA＜W1＜0.75×λ/NA的关系。

6.根据权利要求2中所述的光掩膜，所述中央遮光线部的宽度W2满足W2＞0.25×λ/NA的关系。

7.根据权利要求2中所述的光掩膜，所述透光用开口图形与相邻的另一对透光用开口图形之间的间隔W3满足W3＞0.75×(λ/NA)的关系。

8.根据权利要求2中所述的光掩膜，所述透光用开口图形的长度L满足L＞1.3×(λ/NA)的关系。

9.根据权利要求2中所述的光掩膜，所述半透过区域的宽度W4满足W4＞0.75×(λ/NA)的关系。

10.根据权利要求1中所述的光掩膜，所述半透过区域的光透过率大于等于10％而小于等于50％。

11.一种光掩膜，包括：

夹持以线状延伸的遮光部从而实质上按照相同线宽并行的一对透光用开口图形；以及

按照从宽度方向的两侧夹持所述透光用开口图形的方式进行配置的半透过区域，

所述透光用开口图形和所述半透过区域被设置在所述透明基板上，所述透光用开口图形形成为所述透明基板的表面被挖掘的凹部，所述半透过区域为由相移薄膜覆盖所述透明基板表面的结构，

所述凹部的深度、所述相移薄膜的厚度以及材料满足使透过所述半透过区域的光与透：过所述透光用开口图形的光满足相位相同的关系。

12.根据权利要求11中所述的光掩膜，所述相移薄膜的光透过率大于等于10％而小于等于50％。

13.一种半导体器件的制造方法，包括：

对在对象物的表面上预先形成的光刻胶层通过权利要求1中所述光掩膜照射光，并投影所希望的图形，从而使所述光刻胶层部分曝光的工序；

显影已曝光的所述光刻胶层后对所述光刻胶层进行构图的工序；以及

将已构图的所述光刻胶层作为掩膜，蚀刻所述对象物，由此形成线状图形的工序。

14.根据权利要求13中所述的半导体器件的制造方法，在所述曝光工序中，通过所述光掩膜的主要开口部照射的光能量为所述光刻胶层相对于显影液从溶解变为不溶解的曝光能量，或者为所述光刻胶层相对于显影液从不溶解变为溶解的曝光能量的3倍～20倍。

15.根据权利要求13中所述的半导体器件的制造方法，在所述曝光工序中，当向所述光掩膜照明光的入射角为θ，投影光学系统的数值孔径为NAo、缩小投影倍率为1/R时，使用满足0.5＜(sinθ)/(NAo×R)＜0.9这一关系的倾斜入射照明。

16.根据权利要求13中所述的半导体器件的制造方法，所述倾斜入射照明是从平行于所述光掩膜的X、Y坐标轴方向入射的交叉极照明。

17.根据权利要求13中所述的半导体器件的制造方法，所述倾斜入射照明是从与所述光掩膜的X、Y坐标轴成45°的方向入射的四重极照明。

18.根据权利要求13中所述的半导体器件的制造方法，所述倾斜入射照明是相对于光掩膜的平面按照360°各向同性入射的环状照明。

19.一种掩膜图形的生成方法，包含如下工序：

从设计图形布局中抽出微细线图形的图形部分；

当曝光光波长为λ、投影光学系统的数值孔径为NA时，调整所述微细线图形的图形部分，以便形成为满足0.25＜W2/(λ/NA)关系的线宽W2的掩膜暗线，并作为掩膜的遮光图形的一部分；

配置具有满足0.25＜W1/(λ/NA)＜0.75关系的线宽W1的两组透光用开口图形，以便夹持所述线宽W2的掩膜暗线；以及

在所述两组透光用开口图形的外侧，配置与透过所述透光用开口图形的光具有相同相位并按照大于等于10％而小于等于50％的透过率透过光的半透过区域，以便使其宽度W4为0.50＜W4/(λ/NA)。

20.根据权利要求19中所述的掩膜图形的生成方法，对在投影曝光系统中不能透过零次以外的衍射光的、比λ/(2×NA)更小的空间周期的图形进行配置，以作为所述半透过区域的图形。

21.一种掩膜图形的生成方法，包含如下工序：

从设计图形布局中抽出微细线图形的图形部分；

当曝光光波长为λ、投影曝光光学系统的数值孔径为NA时，调整所述微细线图形的图形部分，以便形成为满足0.25＜W2/(λ/NA)关系的线宽W2的掩膜暗线，并作为掩膜的第一遮光图形；

对所述设计图形布局中所述微细线图形的图形部分之外的图形进行尺寸修复，从而形成掩膜的第二遮光图形；

配置具有满足0.25＜W1/(λ/NA)＜0.75关系的线宽W1的两组第一透光用开口图形，以便夹持所述第一遮光图形；

在所述第二遮光图形的边缘外侧配置宽度大致一定的第二透光用开口图形；以及

在从所有掩膜区域去除了所述第一及第二遮光图形和所述第一及第二透光用开口图形的区域上，配置形成为与透过所述透光用开口图形的光具有相同相位并按照大于等于10％而小于等于50％的透过率透过光的半透过区域的图形。

22.根据权利要求21中所述的掩膜图形的生成方法，以在投影曝光系统中不能透过零次以外的衍射光的、比λ/(2×NA)更小的空间周期来配置要素图形，以作为形成为所述半透过区域的图形。

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