JP2001267197A - 微細パターンの形成方法およびフォトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光近接効果による生ずる露光像の仕上がりの大
きさの不揃いの是正。 【構成】フォトレジスト膜に実施する露光工程を多重露
光工程とする。多重露光工程を構成する一方の露光工程
における露光条件を、パターン離間間隔が広いほどその
露光像が拡大するように設定する。他方の露光工程にお
ける露光条件を、パターン離間間隔が広いほどその露光
像が縮小するように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や集積
回路を製作する際の、微細パターン形成方法およびその
際に用いられるフォトマスクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の微細化の更なる進行に伴
い、ＬＳＩなどの集積度をあげるため、より微細な回路
パターンが要求されている。たとえば、６４ＭＤＲＡＭ
では最小寸法は０．２５μｍであるのに対し、２５６Ｍ
ＤＲＡＭでは０．１８μｍの微細加工が必要になる。微
細加工の要であるリソグラフィ工程では、主に縮小投影
露光装置の露光波長の短波長化で対応している。解像度
は一般に次の（１）式（Rayleighの式）で表される。

【０００３】解像度=K１λ/NA…（１） （K１:定数、λ：露光波長、NA:投影レンズの開口数） この式からわかるように解像度をあげるには、波長λを
短くするか開口数ＮＡを大きくすれば良い。一方、焦点
深度は次式で示すように開口数ＮＡを大きくするとより
狭くなるため、解像力向上には波長を短くする方が有利
である。

【０００４】焦点深度＝K２λ/(NA)² （K2：定数） 解像度を上げるために、フォトレジスト（以下レジスト
と略す）にも改良が加えられた。露光光源として３６５
ｎｍの紫外線（ｉ線）を用いた１６ＭＤＲＡＭの各世代
までは、フェノールノボラック系樹脂に感光材としてナ
フトキノンジアジドを加えてなるレジストおよびその改
良品を用いることで対応してきた。しかしながら、６４
ＭＤＲＡＭで使用されるステッパの露光波長２４８ｎｍ
（ＫｒＦエキシマレーザ光）は、感光材および一般のノ
ボラック樹脂が強く吸収する波長領域であるために、従
来のノボラック樹脂系のレジストを使うことができな
い。そのため、波長２４８ｎｍにおいても吸収が小さい
化学増幅型レジストが開発された。

【０００５】化学増幅型レジストは、たとえばポジ型の
場合、樹脂、溶解阻止材、光酸発生材からなり、未露光
部では溶解阻止材が樹脂を保護し、アルカリ溶液には溶
けない。ところが露光部においては、光酸発生材から酸
が取り去られてしまうためアルカリ水溶液に溶けるよう
になる。この酸は触媒として働くためほとんど消費され
ることがなく、次々と溶解阻止剤を取り去っていく。そ
のため光酸発生剤を少なくすることができ、レジストの
光吸収を小さくすることができる。さらに樹脂、溶解阻
止剤、光酸発生剤各々独立しているから材料の選択領域
が広くなった。この効果でＫｒＦエキシマレーザの波長
領域で吸収の小さい樹脂をレジストとして採用すること
ができるようになり、レジストの形状をほぼ矩形にする
ことが可能になった。

【０００６】このように化学増幅型レジストを用いた遠
紫外露光方法により、現在最少０．２ミクロン以下のレ
ジストパターン形成が盛んに研究されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＫｒＦ
エキシマレーザを露光波長とする露光装置で０．２ミク
ロンという露光波長以下の微細パターンを形成する場
合、パターンの粗密差による寸法差（所謂、光近接効
果）やライン端の後退などの理由により、波長以下のパ
ターンにおける転写忠実度が思わしくないという課題が
あった。すなわち、マスクパターンにおいて隣接パター
ンとの離間間隔がある程度広い場合には、マスクパター
ンの設定値通りの大きさに露光像を形成することができ
るが、マスクパターンにおいて隣接パターンとの離間間
隔をある間隔以上に狭くすると、露光パターンに寸法誤
差が生じてその大きさが大きくなる。これは、隣接パタ
ーンが近接しすぎるために、隣接パターンの漏洩光によ
り余分な露光が生じるためであると考えられる。

【０００８】さらには、上記転写忠実度をあげるため
に、従来からマスクパターンのサイズ補正（所謂、ＯＰ
Ｃ:Optical Proximity Correction）を行っていたが、
そのマスクサイズ補正においても次のような課題があっ
た。

【０００９】マスク上で寸法補正を行う場合はマスクを
作成する際のマスク描画の最小グリッド（Δ）に限界値
があり、補正前後での面積変化が大きいために面積（寸
法）精度のよい補正ができない。最小グリット（Δ）と
は、次のようなものをいう。マスク設計において、マス
クはマスク描画装置の移動単位であるグリッド（Δ）に
沿って作成される。グリッド（Δ）はマスク描画装置の
作図画面上に整列配置されている。したがって、マスク
形状の補正は、マスク形状を、グリッド（Δ）１ポイン
トずつ拡大／縮小することにより行われる。以上の理由
によりマスク補正は、グリッド（Δ）の配置間隔に起因
する形状制限を受け、グリッド（Δ）の配置間隔より細
かく補正することができない。そのため、微細なマスク
形状においては、精度の高いマスク補正を行うことがで
きなかった。

【００１０】このことを図９を参照して説明する。図９
において、横軸は、フォトマスクにおけるパターン離間
間隔であり、縦軸は、実際に形成される露光パターンの
寸法であり、図中、点線が露光パターンの寸法規格値で
あり、細実線が寸法規格値の上下限値である。なお、こ
こでは、露光パターンの寸法を、その大きさを示す指数
として用いている。また、図中符号Ａは、寸法規格値と
同寸、もしくは寸法規格値に対して最適にマスクパター
ンを設定した場合の露光パターンの寸法変化特性であ
り、Ｂは、マスクパターンの最適設定値に対してグリッ
ド（Δ）１ポイント分だけマスクパターン寸法を縮小し
た場合の露光パターンの寸法変化特性であり、Ｃは、マ
スクパターンの最適設定値に対してグリッド（Δ）２ポ
イント分だけマスクパターンの寸法を縮小した場合の露
光パターンの寸法変化特性である。

【００１１】図９より明らかなように、隣接パターンと
の離間間隔が狭くなると、作成される露光パターンの大
きさが許容範囲を超えて大きくなる。そのような場合に
は、グリット（Δ）１ポイント分づつマスクパターンを
縮小補正することで、露光パターンがその許容範囲内に
収まるようにする。図９の例では、露光パターンがその
上限値を超えた状態で、マスクパターンをグリッド
（Δ）１ポイント分、縮小補正した場合、補正後の露光
パターンはかろうじてその下限値を上回り、その許容範
囲内に収まるように補正することはできるが、露光パタ
ーンの補正は、これが限界であり、これ以上細かく露光
パターンを補正することができないのは明らかである。

【００１２】しかも、さらなる微細パターンが要求され
るようになって、露光パターンの許容範囲が狭くなる
と、マスクパターンをグリッド（Δ）１ポイント分、縮
小補正したとしても、補正後の露光パターンがその下限
値を下回って、その許容範囲内に収まらなくなってしま
い、補正することすらできなくなってしまう。

【００１３】本発明は、光近接効果による生ずる露光像
の仕上がり寸法の不揃いを是正するとともに、マスクパ
ターンの補正量を微細化して精度の高い寸法補正を実現
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、フォトマスク
に形成されたマスクパターンを縮小投影露光装置により
フォトレジスト膜に露光したのち現像することで前記フ
ォトレジスト膜に前記マスクパターンに対応した微細パ
ターンを形成する微細パターンの形成方法であって、前
記フォトレジスト膜に実施する露光工程を多重露光工程
とし、かつ、多重露光工程を構成する一方の露光工程に
おける露光条件を、パターン離間間隔が広いほどその露
光像が拡大するように設定し、他方の露光工程における
露光条件を、パターン離間間隔が広いほどその露光像が
縮小するように設定することで、上記課題を解決してい
る。

【００１５】

【発明の実施形態】本発明の請求項１に記載の発明は、
フォトマスクに形成されたマスクパターンを縮小投影露
光装置によりフォトレジスト膜に露光したのち現像する
ことで前記フォトレジスト膜に前記マスクパターンに対
応した微細パターンを形成する微細パターンの形成方法
であって、前記フォトレジスト膜に実施する露光工程を
多重露光工程とし、かつ、多重露光工程を構成する一方
の露光工程における露光条件を、パターン離間間隔が広
いほどその露光像が拡大するように設定し、他方の露光
工程における露光条件を、パターン離間間隔が広いほど
その露光像が縮小するように設定しており、これにより
次のような作用を有する。すなわち、多重露光工程とす
ることで、光近接効果等により生じていた露光像の大き
さのばらつきを収束させることができる。

【００１６】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に係る微細パターン形成方法であって、前記多重露光
工程では、各露光工程における照明条件を調整すること
で、露光像を拡縮しており、これにより次のような作用
を有する。すなわち、照明条件という比較的簡単に調整
できる方法で露光像の拡縮を行うことができる。

【００１７】なお、照明条件の調整とは、具体的には、
例えば、請求項３に記載したように、 前記多重露光工
程を構成する一方の露光工程では、その照明条件を小シ
グマ照明とし、他方の露光工程では、その照明条件を大
シグマ照明もしくは輪帯照明とすることで実施できる。

【００１８】また、請求項４に記載したように、焦点深
度を拡大するために、前記多重露光工程をそのフォーカ
ス位置を変動させながら露光するように設定した場合に
は、露光像の大きさのばらつきか拡大するが、この場合
においても本発明は有効である。

【００１９】本発明の請求項５は、フォトマスクに形成
されたマスクパターンを縮小投影露光装置によりフォト
レジスト膜に露光したのち現像することで前記フォトレ
ジスト膜に前記マスクパターンに対応した微細パターン
を形成する微細パターンの形成方法であって、前記マス
クパターンの角部が隣接パターンに対向する向きに配置
されたフォトマスクを、前記フォトマスクとして用いる
ことに特徴を有しており、これにより次のような作用を
有する。すなわち、光近接効果による露光像の拡大は、
隣接パターンからの漏洩光による影響が大きい。これに
対して、本発明では、マスクパターンは、その角部を隣
接パターンに対向させているので、隣接パターンからの
漏洩光の影響は小さくなる。そのため、その分だけ、光
近接効果による露光像の拡大は小さくなる。

【００２０】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５に係る微細パターンの形成方法であって、前記フォト
マスクとして、前記マスクパターンが矩形状マスクパタ
ーンであるフォトマスクを用いることに特徴を有してお
り、これにより次のような作用を有する。すなわち、矩
形状マスクパターンであれば、その大きさが小さくなる
ほど光近接効果の影響が顕著なものとなる。そのため、
このような形状のマスクパターンを有するフォトマスク
を用いて微細パターンを形成する場合に本発明を実施す
れば、その効果は多大なものとなる。

【００２１】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
５または６に係る微細パターンの形成方法であって、隣
接パターンとの離間間隔および前記マスクパターン自身
の大きさに応じて前記マスクパターンのマスク形状を補
正するに際して、前記マスクパターンの角部を面取り加
工することでそのマスク形状を補正することに特徴を有
しており、これにより次のような作用を有する、すなわ
ち、光近接効果による露光像の拡大を補正するために、
マスクパターンの形状を小さくして補正する場合、本発
明のように、マスクパターンの角部を面取り加工すれ
ば、その切り取り量は比較的小さくなり、微小な補正を
実施できるようになる。

【００２２】本発明の請求項８に記載の発明は、フォト
マスクに形成されたマスクパターンを縮小投影露光装置
によりフォトレジスト膜に露光したのち現像することで
前記フォトレジスト膜に前記マスクパターンに対応した
微細パターンを形成する微細パターンの形成方法であっ
て、隣接パターンとの離間間隔および前記マスクパター
ン自身の大きさに応じて前記マスクパターンのマスク形
状を補正するに際して、前記マスクパターンのうち、隣
接パターンとの離間間隔が最小となる最近接マスクパタ
ーンを、この最近接マスクパターンにより所望の大きさ
の露光像を形成できる大きさに設定し、前記最近接パタ
ーン以外のマスクパターンを、前記最近接マスクパター
ンと同じ大きさに設定したうえで、設定したマスク形状
を、このマスクパターンにより所望寸法の露光像を形成
できるように補正することに特徴を有しており、これに
より次のような作用を有する。すなわち、大きさの補正
精度を最も出しにくい最近接マスクパターンをまず設定
することで、最近接マスクパターンが補正によりその大
きさの精度を出せないことを未然に防止できる。

【００２３】なお、請求項９に記載したように、マスク
パターンの角部が隣接パターンに対向する向きに配置し
たフォトマスクや、請求項１０に記載したように、さら
に、前記マスクパターンの角部を面取り加工したフォト
マスクを用いて微細パターンを形成すれば、上述したの
と同様の作用を発揮することできる。

【００２４】以下、本発明の実施形態を図を参照して説
明する。

【００２５】（実施の形態１）図１は本発明の実施形態
１の微細パターン形成方法に用いる縮小投影露光装置の
概略図を示す。図１において、１は照明光源、２はフラ
イアイレンズ、３は可変照明絞り、４はコンデンサレン
ズ、５はフォトマスク、６は縮小投影レンズ、７は半導
体ウエハ、８はウエハステージ、９は半導体ウエハ７上
に形成されたフォトレジスト膜である。可変照明絞り３
はコンデンサレンズ４に供給される照明光源１の光量を
最適に調整する機能を有するとともに、小シグマ照明と
輪帯照明とを切り替える機能を有している。小シグマ照
明とは、図２（ａ）に示すように、通過光量を十分に絞
り込んだ小径の照明パターン１３を形成する照明をい
い、この照明パターン１３は可変照明絞り３を絞り込ん
で絞りの中央部だけを選択的に通過させることにより形
成できる。また、輪帯照明とは、図２（ｂ）に示すよう
に、輪帯形状をした照明パターン１４をいい、この照明
パターン１４は可変照明絞り３として開放近くまで絞り
を開けた状態で環状瞳孔窓を配置したものを用いること
により形成できる。

【００２６】以下、本実施形態の微細パターン形成方法
を説明する。フォトレジスト膜９が形成された半導体ウ
エハ７を、ウエハステージ８に載置してアライメントを
行った後、フォトレジスト膜９を多重露光処理する。多
重露光処理におけるいずれか一方の露光処理（例えば、
１回目の露光処理）では、可変照明しぼり３を小シグマ
照明に切り替えて露光する。多重露光処理におけるいず
れか他方の露光処理（例えば、２回目の露光処理）で
は、可変照明絞り３を輪帯照明に切り替えて露光する。
本実施の形態ではそれぞれの露光処理における露光量を
１０mＪ／ｃｍ²とした。露光処理したフォトレジスト膜
９を周知の現像方法により現像することでフォトレジス
ト膜９に微細な露光パターン（図示省略）を形成した。

【００２７】なお、露光パターンを形成されたフォトレ
ジスト膜９は、現像されたのち、フォトリソグラフィ処
理により半導体ウエハ７に回路パターンを形成する際の
マスクとして用いられるのはいうまでもない。

【００２８】以上のような多重露光処理により作成した
ＤＲＡＭセル部のホールパターンの露光像を、図３を参
照して説明する。図中、符号１０はホール露光パターン
を示す。ホール露光パターン１０は、ＤＲＡＭセル部の
パターンを構成する微細な矩形状の露光パターンをい
う。ホール露光パターン１０には、ＤＲＡＭセル部のパ
ターンの形状上、密集部１１と孤立部１２とが混在して
いる。密集部１１とは、複数のホール露光パターン１０
が近接して密集配置された状態をいう。孤立部１２と
は、単一のホール露光パターン１０が他のホール露光パ
ターン１０から離間して孤立配置された状態をいう。こ
れらホール露光パターン１０は、フォトマスク５に形成
されたホールマスクパターン５ａ（矩形状パターン）そ
れぞれにより形成される。

【００２９】図３（ａ）は、小シグマ照明単独で露光処
理した場合の露光像を示している。この図から明らかな
ように、小シグマ照明で露光した露光像では、密集部１
１にあるホール露光パターン１０に対して孤立部１２に
あるホール露光パターン１０は、その大きさが大きく露
光される。

【００３０】一方 図３（ｂ）は、輪帯照明単独で露光
処理した場合の露光像を示している。この図から明らか
ななように、輪帯照明で露光した露光像では、逆に、密
集部１１にあるホール露光パターン１０に対して孤立部
１２にあるホール露光パターン１０は、その大きさが小
さく露光される。

【００３１】照明条件により露光像の大きさが変動する
のは次のような理由によっている。すなわち、小シグマ
照明では、密集部１１のようなくり返しパターンで発生
する。高次の回折光が縮小投影レンズ６を通過しなくな
るため、半導体ウェハ７の面上に投影される光強度が孤
立部１２に対して低下し、結果として孤立部１２に対し
て仕上がり寸法が小さくなる。それに対して輪帯照明で
は照明光の斜入射成分が大きくなり、密集部１１のよう
なくり返しパターンからの高次回折光が縮小投影レンズ
６を通過するようになるため孤立部１２に対して投影さ
れる光強度が大きくなり、仕上がり寸法が孤立部１２に
対して大きくなる。

【００３２】本実施形態では、このような露光特性を利
用して、小シグマ照明による露光と輪帯照明による露光
とを組み合わせて多重露光とすることにより、孤立部１
２のホール露光パターン１０の大きさと密集部１１のホ
ール露光パターン１０の大きさとを平均化してホール露
光パターン１０の大きさの差をなくしている。

【００３３】このようにしてホール露光パターン１０の
大きさが均一化するのは次のような理由によっている。
従来例の課題で述べたように、光近接効果に起因して露
光パターン１０の大きさにばらつきが生じる。具体的に
は、マスクパターン５において、隣接パターンとの離間
間隔が小さくなるほど、露光パターン１０の大きさは大
きくなる。光近接効果に起因した露光パターンの大きさ
の変動と、照明条件の変更（小シグマ照明／輪帯照明）
に起因する露光パターンの大きさの変動を比較すると、
照明条件の変更に起因した露光パターンの大きさの変動
の方が大きい。そのため、照明条件の変更に起因する露
光パターンの大きさの変動を上述した多重露光工程によ
り平均化すると、光近接効果に起因する大きさの変動
は、多重露光処理による露光像の平均化処理により吸収
されてしまう。これにより密集部１１と孤立部１２との
間におけるホール露光パターン１０の大きさの差をなく
すことができる。

【００３４】なお、本実施形態では、多重露光処理を構
成する一方の露光処理の照明条件を、輪帯照明とした
が、本発明は、輪帯照明に代えて大シグマ照明としても
よいのはいうまでもない。大シグマ照明とは、小シグマ
照明と対比される照明であって、絞りを開放近くまで開
けた全開絞り付近での照明をいう。

【００３５】また、本実施形態では、照明光源１として
超高圧水銀ランプを用いたが、ＫｒＦエキシマレーザ
を照明光源とするエキシマ露光装置でも同様に本発明を
実施できる。また本発明では 小シグマ照明による露光
処理および輪帯照明による露光処理を実施する際、ウエ
ハステージ８を固定している。これに対して、焦点深度
を拡大させるために ウエハステージ８を上下に移動さ
せることでそのフォーカス位置を微変動させながら露光
する方法が従来から提案されているが、このようなフォ
ーカス変動露光方法では、孤立部１２と密集部１１との
間でホール露光パターン１０の大きさの差が拡大するこ
とが知られている。このようなフォーカス変動露光方法
においても本発明を実施して上記大きさの差を低減する
ことができる。

【００３６】（実施の形態２）図４を参照して本発明の
実施の形態２を説明する。実施の形態２の微細パターン
形成方法は基本的には実施の形態１と同様の露光装置を
用いるため、以下の説明では、図１と同一の部品につい
ては、同一の符号を付して説明する。

【００３７】本実施形態では、使用するフォトマスク５
の形状に特徴がある。図４はフォトマスク５上のホール
マスクパターン５ａの設計手順を示す。ホールマスクパ
ターン５ａは、実施の形態１で説明したホール露光パタ
ーン１０を形成するために、フォトマスク５に形成され
るマスクパターンをいう。

【００３８】フォトマスク５の設計においては、まず、
図４（ａ）に示すように、ホールマスクパターン５ａを
所定のデザインルールに従い矩形に設計したうえで、設
計した矩形パターンをマスク描画データに変換する際に
４５度回転変位させてマスク描画データ上にホールマス
クパターン５ａとして配置する。

【００３９】このようにして設定したホールマスクパタ
ーン５ａによりホール露光パターン１０を形成する場合
には、形成したホール露光パターン１０において、設計
上の大きさとの間にずれが生じることが想定される。こ
のような大きさのずれは、隣接するホールマスクパター
ン５ａとの間の離間間隔に応じて発生する光近接効果等
に起因している。そこで、隣接するホールマスクパター
ン５ａとの間の離間間隔と補正後のホールマスクパター
ン５ａの大きさとに応じてホールマスクパターン５ａの
形状修正を行う。

【００４０】ここで、マスク描画装置の描画画面には、
図５、図６に示すように、描画用のグリッド２０が整列
配置されている。ホールマスクパターン５ａはこれらグ
リット２０に沿って形成される。従来から、矩形状とし
たホールマスクパターン５ａは、図５に示しように、そ
の四辺をグリッドの整列方向に沿って配置した形状に設
計される。この場合、各ホールマスクパターン５ａは隣
接するホールマスクパターン５ａに対して、互いにその
四辺を対向させた状態で配置される。このような配置形
態において、隣接するホールマスクパターン５ａとの離
間間隔を最も微小に調整してなる補正パターン５ａ'を
形成する場合、ホールマスクパターン５ａの四辺をそれ
ぞけグリット一つ分（Δ）だけ縮小することになる。し
かしながら、これでは、最小補正幅であるグリット一つ
分（Δ）の大きさ補正であっても、その大きさ変動は大
きく、その結果として、従来例の課題で述べたように、
その補正量が大き過ぎて、微小な大きさ補正ができなく
なってしまう。

【００４１】これに対して、本実施形態では、図６に示
すように、矩形状のホールマスクパターン５ａを４５度
回転変位させている。そのため、各ホールマスクパター
ン５ａは隣接するホールマスクパターン５ａに対して互
いにその角部を対向させた状態で配置される。したがっ
て、まず、光近接効果が弱まり、ホール露光パターン１
０の大きさのばらつきが小さくなる。これは、次のよう
な理由によっている。光近接効果による露光像の拡大
は、隣接パターンからの漏洩光による影響が大きい。こ
れに対して、本実施形態のフォトマスク５では、ホール
マスクパターン５ａの角部を隣接パターンに対向させて
いるので、隣接パターンからの漏洩光の影響が小さくな
る。そのため、その分だけ、光近接効果による露光像の
拡大が小さくなる。

【００４２】さらには、このような配置形態において、
隣接するホールマスクパターン５ａとの離間間隔を最も
微小に調整してなる補正パターン５ａ'を形成する場
合、その角部をグリット一つ分（Δ）だけ面取り加工す
れば良い。その場合には、補正によるマスクパターン５
ａ'の大きさ変動量は面取りされた面積分だけとなり、
その変動は比較的小さなものとなる結果、光近接効果補
正前後での大きさ変化を小さくすることができる。

【００４３】このことを図７を参照して説明する。図７
は従来例の課題の説明に参照した図９に対応する図であ
る。また、図中符号Ａは、図９と同様、寸法規格値と同
寸、もしくは寸法規格値に対して最適にマスクパターン
を設定した場合の露光パターンの寸法変化特性であり、
Ｂは、マスクパターンの最適設定値に対してグリッド
（Δ）１ポイント分だけマスクパターン寸法を縮小した
場合の露光パターンの寸法変化特性であり、Ｃは、マス
クパターンの最適設定値に対してグリッド（Δ）２ポイ
ント分だけマスクパターンの寸法を縮小した場合の露光
パターンの寸法変化特性であり、点線が露光パターンの
寸法規格値であり、細実線が寸法規格値の上下限値であ
る。なお、図７においても、露光パターンの寸法をその
大きさを示す指数として用いている。

【００４４】図７より明らかなように、本実施形態によ
れば、グリット（Δ）１ポイント分づつマスクパターン
を縮小補正した場合における露光パターンの大きさ変動
量が従来例に比べて小さくなり、ホール露光パターン１
０の大きさを細かく調整できることがわかる。

【００４５】（実施の形態３）本発明の実施の形態３
を、図８を参照して説明する。図８は従来例の課題の説
明に参照した図９に対応する図である。また、図中、符
号Ａは、図９と同様、寸法規格値と同寸、もしくは寸法
規格値に対して最適にマスクパターンを設定した場合の
露光パターンの寸法変化特性であり、Ｄは、マスクパタ
ーンの最適設定値に対してグリッド（Δ）１ポイント分
だけマスクパターンの寸法を拡大した場合の露光パター
ンの寸法変化特性であり、Ｅは、マスクパターンの最適
設定値に対してグリッド（Δ）２ポイント分だけマスク
パターンの寸法を拡大した場合の露光パターンの寸法変
化特性であり、点線が露光パターンの寸法規格値であ
り、細実線が寸法規格値の上下限値である。なお、図８
においても、露光パターンの寸法をその大きさを示す指
数として用いている。また、本実施形態の微細パターン
形成方法は基本的には実施の形態１と同様の露光装置を
用いるため、以下の説明では、図１と同一の部品につい
ては、同一の符号を付して説明する。

【００４６】本実施形態では、デザインルール上もっと
も密集し、隣接パターンとの離間間隔が最小となったホ
ールマスクパターン５ａの大きさを基準として、それ以
外のホールマスクパターン５ａの大きさを光近接効果に
基づき補正することに特徴がある。

【００４７】従来例においては、隣接パターンとの離間
間隔が小さくなるにつれてホールマスクパターン５ａの
大きさを縮小補正することで、隣接パターンとの離間間
隔の短縮化に伴うホール露光パターン１０の拡大誤差を
相殺補正していた。しかしながら、縮小補正によるホー
ル露光パターン１０の大きさ補正は、縮小すればするほ
ど、補正ピッチが拡大して微小な補正ができなくなって
その補正精度を維持することができなくなる。このこと
は、図７、図８、図９により明らかである。

【００４８】そこで、本実施形態では、隣接パターンと
の離間間隔が最も短い最近接ホールマスクパターン５
ａ'を基準パターンとして、その大きさをまず、設定す
る。このとき、最近接ホールマスクパターン５ａ'の大
きさは、光近接効果による露光像の拡大化を相殺して最
適な大きさのホール露光パターン１０が形成できる大き
さに設定する。この最近接ホールマスクパターン５ａ'
の大きさを設定値とする。

【００４９】一方、最近接ホールマスクパターン５ａ'
に比べて隣接パターンとの離間間隔が広い他のホールマ
スクパターン５ａは、隣接パターンとの離間間隔が広が
るほど光近接効果が低下して露光像の拡大化が弱まる。
そこで、露光像の拡大化が弱まる分だけ、他のホールマ
スクパターン５ａの大きさを前記設定値から拡大補正す
る。

【００５０】本実施形態では、従来、最もホール露光パ
ターン１０の成形精度を出しにくかった最近接ホールマ
スクパターン５ａ'を、その露光成形精度を十分維持で
きる形状にまず成形してその大きさを設定値とする。そ
のうえで、比較的露光像の成形精度を出しやすいその他
のホールマスクパターン５ａの大きさを、前記設定値か
ら拡大補正することで、これらのホールマスクパターン
５ａについてもその露光像の成形精度を出す。これによ
り、すべてのホールマスクパターン５ａについて、無理
なくその露光像の成形精度を出すことができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パターン離間間隔の相違により生じていた露光像の大き
さの不均一化を減少させることができた。

【００５２】また、本発明によれば、従来、マスク描画
のグリッド間隔の限界に起因して困難となっていたマス
クパターンの微細補正が可能となり、露光像の大きさの
均一性を向上させることが可能となった。

【００５３】さらには、本発明によれば、マスクパター
ンの補正精度を向上させることができ、その分、露光像
の大きさの均一性を向上させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微細パターンの形成方法に用いる露光
装置の構成を示す図である。

【図２】実施形態１の微細パターンの形成方法に用いる
照明の形態をそれぞれ示す図である。

【図３】実施形態１の微細パターンの形成方法による形
成されたホール露光パターンの形状を示す平面図であ
る。

【図４】本発明の実施形態２の微細パターンの形成方法
に用いるフォトマスクの形状を示す平面図である。

【図５】従来のマスクパターンの設計手順を示す平面図
である。

【図６】実施の形態２のマスクパターンの設計手順を示
す平面図である。

【図７】実施の形態２の微細パターンの形成方法により
形成されたマスクパターンの光近接効果を示す図であ
る。

【図８】本発明の実施形態３の微細パターンの形成方法
により形成されたマスクパターンの光近接効果を示す図
である。

【図９】従来例の微細パターンの形成方法により形成さ
れたマスクパターンの光近接効果を示す図である。

【符号の説明】

１ 照明光源 ２ フライアイレンズ
３ 可変照明絞り ４ コンデンサレンズ ５ フォトマスク ５ａ ホールマスクパターン ６ 縮小投影レンズ
７ 半導体ウエハ ８ ウエハステージ ９ フォトレジスト膜 １０ ホール露光パターン １１ 密集部
１２ 孤立部 ２０ グリッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｆ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォトマスクに形成されたマスクパター
   ンを縮小投影露光装置によりフォトレジスト膜に露光し
   たのち現像することで前記フォトレジスト膜に前記マス
   クパターンに対応した微細パターンを形成する微細パタ
   ーンの形成方法であって、 前記フォトレジスト膜に実施する露光工程を多重露光工
   程とし、 かつ、多重露光工程を構成する一方の露光工程における
   露光条件を、パターン離間間隔が広いほどその露光像が
   拡大するように設定し、 他方の露光工程における露光条件を、パターン離間間隔
   が広いほどその露光像が縮小するように設定することを
   特徴とする微細パターンの形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の微細パターン形成方法
   であって、 前記多重露光工程では、各露光工程における照明条件を
   調整することで、露光像を拡縮することを特徴とする微
   細パターンの形成方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の微細パターン形成方法
   であって、 前記多重露光工程を構成する一方の露光工程では、その
   照明条件を小シグマ照明とし、他方の露光工程では、そ
   の照明条件を大シグマ照明もしくは輪帯照明とすること
   を特徴とする微細パターンの形成方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の微
   細パターンの形成方法であって、 前記多重露光工程は、そのフォーカス位置を変動させな
   がら露光する工程であることを特徴とする微細パターン
   の形成方法。
5. 【請求項５】 フォトマスクに形成されたマスクパター
   ンを縮小投影露光装置によりフォトレジスト膜に露光し
   たのち現像することで前記フォトレジスト膜に前記マス
   クパターンに対応した微細パターンを形成する微細パタ
   ーンの形成方法であって、 前記マスクパターンの角部が隣接パターンに対向する向
   きに配置されたフォトマスクを、前記フォトマスクとし
   て用いることを特徴とする微細パターンの形成方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の微細パターンの形成方法
   であって、 前記フォトマスクとして、前記マスクパターンが矩形状
   マスクパターンであるフォトマスクを用いることを特徴
   とする微細パターンの形成方法。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の微細パターン
   の形成方法であって、 隣接パターンとの離間間隔および前記マスクパターン自
   身の大きさに応じて前記マスクパターンのマスク形状を
   補正するに際して、前記マスクパターンの角部を面取り
   加工することでそのマスク形状を補正することを特徴と
   する微細パターンの形成方法。
8. 【請求項８】 フォトマスクに形成されたマスクパター
   ンを縮小投影露光装置によりフォトレジスト膜に露光し
   たのち現像することで前記フォトレジスト膜に前記マス
   クパターンに対応した微細パターンを形成する微細パタ
   ーンの形成方法であって、 隣接パターンとの離間間隔および前記マスクパターン自
   身の大きさに応じて前記マスクパターンのマスク形状を
   補正するに際して、前記マスクパターンのうち、隣接パ
   ターンとの離間間隔が最小となる最近接マスクパターン
   を、この最近接マスクパターンにより所望の大きさの露
   光像を形成できる大きさに設定し、 前記最近接パターン以外のマスクパターンを、前記最近
   接マスクパターンと同じ大きさに設定したうえで、設定
   したマスク形状を、このマスクパターンにより所望寸法
   の露光像を形成できるように補正することを特徴とする
   微細パターンの形成方法。
9. 【請求項９】 マスクパターンの角部を隣接パターンに
   対向する向きに配置することを特徴とするフォトマス
   ク。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のフォトマスクであっ
    て、 前記マスクパターンは、その角部が面取り加工されたも
    のであることを特徴とするフォトマスク。