JP2001296646A - フォトマスク、フォトマスクの製造方法、露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フォトマスクに関し、露光時のフレアが原因で
発生するレジストパターンの誤差を従来よりも小さくす
ること。 【解決手段】透明基板２２上の第１領域Ａと第２領域Ｂ
にそれぞれ被覆率を異ならせて且つ半導体装置を構成す
る形状にパターニングされた第一の遮光膜２３を有する
通常露光領域Ｃと、第１領域Ａと第２領域Ｂのうち被覆
率の大きな方に対応した平面形状を有し且つ第一の遮光
膜２３よりも光透過率の小さな第二の遮光膜２３から形
成されたフレア補正露光領域Ｄとを有するとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトマスク、フ
ォトマスクの製造方法、露光方法及び露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、絶縁
体、半導体、金属などの膜をパターニングするためにフ
ォトリソグラフィー法が用いられている。フォトリソグ
ラフィー法は、膜の上にレジストを塗布し、これを露
光、現像してレジストパターンを形成した後に、レジス
トパターンをマスクに使用して膜をエッチングするとい
った工程を経て行われる。

【０００３】レジストの露光方法では、半導体装置を構
成する複数の膜毎に最適な露光方式が採用され、フォト
（露光）マスクを使用してセルとその周辺領域を一括露
光することが一般に行われている。セルと周辺領域の間
の寸法差やパターン形状劣化の問題に関しては、光学的
近接効果補正(optical proximity correction)という補
正方式を用いてパターンの補正が行われている。

【０００４】図１(a) に示すようなガラス基板１上に形
成したライン＆スペースのパターンについては、光学的
近接効果によって線幅ギャップ目標値とパターンピッチ
の関係は例えば図１(b) に示すようになり、光学的近接
効果の補正値はピッチの大きさによって異なる。図１
(b) に示す例では、１／２ピッチが２μｍの場合には光
学的近接効果補正量は０であるが、０．５μｍの場合に
は光学的近接効果補正量はｘであり、その補正量ｘを図
１(a) の遮光パターン２に加えることになる。

【０００５】しかし、光学的近接効果補正はパターンピ
ッチ毎に計算を行わなければならず、露光マスク全体の
遮光パターンについて補正量を計算して光学的近接効果
補正を行うことは時間がかかるので、目標パターン領域
の周辺部分の数十μｍ程度しか補正の対象としていな
い。一括露光については、近接効果によるレジストパタ
ーン精度の低下に加えて、フレアによるレジストパター
ン形状の劣化も存在する。フレアは、露光装置内のレン
ズの微細な凹凸や半導体ウェハ表面で反射した散乱光が
原因であり、素子パターン形成に重要な役割をもたらす
露光光のコントラストを劣化させ、半導体ウェハ上の微
細パターンの露光マージンを低下させたり微細パターン
の形状劣化をもたらす。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体ウェハ
全面に影響を及ぼすフレアの影響については十分な補正
ができていなかった。従って、従来の露光方式とフォト
マスクにおいては、遮光（位相調整）膜の被覆率が半導
体ウェハの面内で異なる場合に、同一寸法のパターンを
露光しても、投影露光装置が有するフレアの悪影響によ
り目標パターン周辺部分の疎密により、同一の寸法を得
ることが非常に困難であった。

【０００７】また、フォトマスクのマスクパターンの発
生方法としては、設計パターンを拡大した設計図面を作
製し、その設計図面からマスクパターン発生装置に設計
パターンを入力し、その設計パターンと同一形状のマス
クパターンのみを発生する手段しか有さず、また、マス
クパターン発生装置に関しても同様に、設計パターンと
同一形状のマスクパターンのみを発生する手段を有する
のみで、フレアの影響を考慮することは殆どなかった。

【０００８】本発明の目的は、露光時のフレアが原因で
発生するレジストパターンの誤差を従来よりも小さくす
ることができるフォトマスク、フォトマスクの製造方
法、露光方法及び露光装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、透明基
板上の第１領域と第２領域にそれぞれ被覆率を異ならせ
て且つ半導体装置を構成する形状にパターニングされた
第一の遮光膜を有する通常露光領域と、第１領域と第２
領域のうち被覆率の大きな方に対応した平面形状を有し
且つ第一の遮光膜よりも光透過率の小さな第二の遮光膜
から形成されたフレア補正露光領域とを有するフォトマ
スクによって解決される。

【００１０】または、透明基板上にあって、半導体装置
を構成するパターンが形成される通常露光領域と、フレ
アによる影響の差を小さくするためのフレア補正露光領
域とにそれぞれ遮光膜を形成する工程と、薬液処理、プ
ラズマ照射、エッチング又は成膜のいずれかを行うこと
により、通常露光領域にある遮光膜の光透過率を第１の
値に変更する工程と、薬液処理、プラズマ照射、エッチ
ング又は成膜のいずれかを行うことにより、フレア補正
露光領域にある遮光膜の光透過率を、第１の値よりも小
さい第２の値に変更する工程と、通常露光領域にある第
１の値の光透過率を有する遮光膜をパターニングする工
程とを有するフォトマスクの製造方法によって解決され
る。

【００１１】または、上記したフォトマスクを用い、通
常露光領域を透過した第１の光を半導体ウェハ上のフォ
トレジストの所定領域に照射する工程と、第１領域と第
２領域のうち被覆率の大きな方を透過して照射された部
分のフォトレジストに向けて、フレア補正露光領域を透
過した第２の光を照射する工程とを有する露光方法によ
って解決される。この場合、フレア補正露光領域を透過
した第２の光は、所定領域内の複数の領域に多重に照射
されるか、又は、所定領域内の同一領域に重ねて照射さ
れるようにしてもよい。

【００１２】または、上記したフォトマスクを配置する
領域と、フォトマスクのうちの通常露光領域とフレア補
正露光領域の一方を遮光するブラインドと、フォトマス
クに向けて光を照射する光源と、光源から照射された光
が照射される半導体ウェハを載置するステージと、ステ
ージとフォトマスクの相対関係を調整する調整機構とを
有する露光装置によって解決される。

【００１３】次に、本発明の作用について説明する。本
発明によれば、フォトマスク露光に使用する設計デー
タ、露光データからフォトマスク面内での遮光パターン
の疎密の差をある程度の領域毎に調査後に、ＣＤ寸法
（クリティカルディメンション：一般には最小寸法）精
度を考慮に入れながらパターン毎のフレアの影響をどの
程度の多段階露光で補正が可能か、どの透過率増加量で
処理するのが適当かを計算する。

【００１４】そして、その計算結果を基に、遮光膜の光
透過率が互いに異なる通常露光領域とフレア補正露光領
域を一枚の透明基板上に形成し、通常露光領域を用いて
半導体ウェハ上のレジストを一次露光する前か後に、フ
レアの影響を補正するためにフレア補正露光領域を用い
て二次（多重）露光するようにしている。補正露光はパ
ターン密度が疎の部分に行う。

【００１５】これにより、フレアの影響の差を小さくし
て精度の良いパターン形成が可能になる。なお、遮光膜
透過率の調整が多段階で非強運は場合には、異なる透過
率領域を一カ所だけでも形成されておき、露光量を変え
てフォトマスク通過後のフレア補正露光量の調整をする
ことも可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。まず、本発明の実施形態を説明する
前に、従来の露光マスクを図２，図３の平面図に基づい
て説明する。図２に示す露光マスク１１は、例えばアテ
ニュウエイティド型位相シフトマスク（以下、ＡＳＰＭ
という。）であり、図３に示すような遮光膜（光減衰
膜）からなる遮光パターン１２がガラス基板１３の上に
形成されている。

【００１７】その遮光膜のパターン１２は、ガラス基板
１３の第１領域Ａでは例えば８０％の被覆率を有し、第
２領域Ｂでは例えば２０％の被覆率を有している。その
被覆率は、各領域Ａ，Ｂにおいてモリブデンシリコン
（MoSi）、クロム（Cr）のような遮光膜が占める面積の
割合である。例えば、図３に示すような幅１３０ｎｍ×
長さ７１０ｎｍのデバイス評価用の遮光パターン１２が
ガラス基板１３上に複数形成されている場合に、１つの
領域内における遮光パターン１２の合計の面積をその領
域の面積で割った百分率で被覆率が示される。

【００１８】ここで、従来のＡＳＰＭでは第１領域Ａと
第２領域Ｂでは半導体装置を構成するパターンのみがそ
れぞれ同じ光透過率の遮光膜、例えばMoSi膜のみから遮
光パターン１２が形成されている。そして、第１領域Ａ
の遮光パターン密度を高くし、第２領域Ｂの遮光パター
ン密度を低くして、そのＡＳＰＭを用いてフォトレジス
トを露光すると、そのＡＳＰＭを透過した光の強度は、
第１領域Ａでは図４(a) に示すようになってフレアの影
響が小さく、また、第２領域Ｂでは図４(b) に示すよう
になってフレアの影響が大きくなる。

【００１９】例えば、MoSi膜の光透過率を１０．０％に
面内均一となし、開口率ＮＡが０．６８のKrF 波長２４
８μｍ）スキャナーを使用して半導体ウェハ上のレジス
トを露光し、ついで現像したところ、同じ設計幅のパタ
ーンについて、フレアの影響が小さな第１領域Ａとフレ
アの影響が大きな第２領域Ｂとではレジストパターン形
状に領域間の差が観て取れた。即ち、フレアの影響が小
さな第１領域Ａではレジストの露光が不足傾向になっ
て、現像後の半導体ウェハ１４上のレジストパターン１
５ａの断面形状は図５(a) のようになる一方、フレアの
影響が大きな第２領域Ｂではレジストの露光がオーバー
傾向になって現像後のレジストパターン５ｂの断面形状
は図５(b) のようになった。

【００２０】そのようなレジストパターンの形状劣化の
問題を解決する方法として、従来技術の欄で説明したよ
うな光学的近接効果補正のような手法もあるが、これ
は、数μｍの範囲の近接領域にあるレジストパターン形
状の補正方法あり、フレアのようなグローバルな領域で
の補正に適用することは厳しい。そこで、本願発明者
は、グローバル領域でのフレアによるレジストパターン
の寸法バラツキを防止するために、以下のような方法を
採用する。

【００２１】まず、半導体ウェハ上に形成しようとする
微細パターンの配置部分に対応する領域でのレチクルの
光遮蔽率が高いか低いかによって、露光後のレジストパ
ターン形状は大きく変化することが本発明者によって見
出された。即ち、最適な露光量と考えられる光をＡＳＰ
Ｍに照射してレジストを露光すると、遮光膜被覆率の低
い領域では光のドーズが最適量よりも過剰になる一方
で、遮光膜被覆率の高い領域では光の最適ドーズが最適
量よりも不足する傾向にある。

【００２２】この理由としては、図４(a),(b) に示した
ように、遮光膜被覆率の低い領域ではフレアの影響によ
り光ドーズ量が遮光膜被覆率の高い領域よりも僅かなが
ら高くなっている。これにより、露光ドーズ量を遮光膜
被覆率の低い部分に合わせてしまうと、図５(a),(b) に
示したように、遮光膜被覆率の高い領域では露光ドーズ
量が低めになり、最悪の場合にはパターンが形成できな
い場合もある。特に、１３０ｎｍ世代の半導体装置にな
ると露光マージン自体が少ないためにフレアの影響はデ
バイス開発にあたっては、致命的な問題となってしま
う。

【００２３】レジストパターン形状に与えるフレアの影
響の程度は、クリティカルディメンジョンに換算した場
合に、パターン、露光条件により多少異なるが、上記し
たような光透過率のＡＳＰＭについて、最適ドーズ量の
約１〜４％である。そして、本願発明者の実験によれ
ば、遮光膜被覆率とクリティカルディメンジョンの関係
は図６に示すように一定の比例関係があることが実験に
よりわかった。なお、図６は、遮光膜としてクロム膜を
採用した場合の特性を示し、ＡＡ線とＰＡ線はそれぞれ
図３に示した試験用の遮光パターン１２の大きさが異な
る場合の特性の違いを示している。

【００２４】なお、フレアの発生具合は、スパッタのメ
ーカーや機種により異なる。以上の結果に基づいて、本
願発明者は、ハーフトーン位相シフトマスク（レチク
ル）上の被覆率からフレアの影響度合いを調査し、異な
るパターン密度領域毎にハーフトーン位相シフトマスク
の光照射量を調整する手法を開発し、パターン間のクリ
ティカルディメンジョン差や形状不良を大幅に改善する
ことに成功した。

【００２５】ハーフトーン位相シフトマスクを使用して
露光する際のフレアによるパターンのバラツキを調整す
る方法を例にあげて説明する。まず、ＡＰＳＭであるハ
ーフトーン位相シフトマスク２１において遮光膜の被覆
率を計算するために、設計データに基づいて、図７に示
すように、第１領域Ａと第２領域Ｂの中心から所定の半
径内の遮光膜、例えば、パターンを構成するクロム膜の
被覆率を測定する。例えば、第１領域Ａの遮光膜被覆率
を８０％とし、第２領域Ｂの遮光膜被覆率を２０％とす
る。

【００２６】あるいは、図８に示すように、ハーフトー
ン位相シフトマスクのクロム膜の被覆率を１ｍｍ×１ｍ
ｍの矩形ユニットＵ毎に設計データから算出して、第１
領域Ａ及び第２領域Ｂを含む半導体装置用パターンの全
体についてその算出結果を一旦結合し、遮光膜被覆率の
分布を多段階的に求める。そして、最もクリティカルデ
ィメンジョン（ＣＤ）制御が必要な部分、又は、遮光膜
の被覆率の差が最も大きい部分のフレアを緩和するのに
必要な透過率補正量を図６に示す特性に基づいて算出す
る。

【００２７】例えば、遮光膜被覆率が８０％の第１領域
Ａと遮光膜被覆率が２０％の第２領域Ｂのフレアによる
クリティカルディメンジョン値の差が図６のような場合
に、図９に示すように、所定の露光条件下での遮光膜光
透過率と遮光膜被覆率の関係を求める。そして、図９に
示すように、第２領域Ｂで最適なＣＤの値を得るための
最適な光透過率を例えば１０％とし、また、第１領域Ａ
で最適なＣＤの値を得るための最適な光透過率を例えば
１２％とする。

【００２８】ここで、第１領域Ａの中央部と周辺部とで
は遮光膜被覆率が異なることもあるので、最も被覆率の
高い中央部のＣＤを許容範囲内となるように制御するた
め、ポジ型レジストの露光の際に、その中央部の光透過
率を例えば１％高くすることによって見かけ上のレジス
ト膜へのフレアの影響を大きくする。これにより、遮光
膜被覆率の大きさの領域間の相違によるレジストへのフ
レアの影響の違いを小さくして半導体ウェハ上のレジス
トパターンのＣＤの誤差を小さくすることが可能にな
る。なお、そのようなレジストパターンのＣＤが許容範
囲にあるか否かは上記したような遮光膜被覆率の計算に
よって決まる。

【００２９】次に、レジストパターンのＣＤの制御につ
いて具体的に説明する。まず、上記したようにハーフト
ーン位相シフトマスクでの遮光膜被覆率の分布の計算結
果から、フレアによる影響の小さい領域を特定する。例
えば、被覆率計算ユニットにより、図８の第１領域Ａの
中央領域Ａ₀ でのフレアの影響が小さい場合には、その
領域Ａ₀ を補正領域に特定する。

【００３０】そして、図１０に示すように、ハーフトー
ン型位相シフトマスク（レチクル）２１を構成するガラ
ス基板（透明基板）２２に、半導体装置を構成するパタ
ーンを有する通常露光領域Ｃとフレア補正のための露光
補正領域Ｄとを画定する。その通常露光領域Ｃは、図２
で示した従来のマスクと同様に第１領域Ａと第２領域Ｂ
を有し、それらの領域Ａ，Ｂ内での各遮光パターンの露
光光透過率は例えば１０％と均一である。また、露光補
正領域Ｄの中央には、第１領域Ａの中央領域Ａ ₀ に対応
する大きさであって露光光透過率が例えば１％の遮光膜
からなるフレア補正露光領域Ｄ₀ が形成されている。

【００３１】そのような位相シフトマスク２１は次のよ
うな工程により形成される。まず、図１１(a) に示すよ
うに、ガラス基板２２の上の全体に、例えば露光光透過
率０．１％のMoSi膜２３を形成する。続いて、フレア補
正露光領域Ｄ₀ と通常露光領域Ｃを除く部分を選択的に
第１のレジストパターン２４で覆った状態で、図１１
(b) に示すように、通常露光領域Ｃ全体とフレア補正領
域Ｄ₀ のMoSi膜２３にＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニ
ウムハイドライド）などのアルカリ溶液処理、又はドラ
イエッチング処理を行ってそれらの領域にあるMoSi膜２
３の露光光透過率を１％まで上げる。

【００３２】さらに、第１のレジストパターン２４を除
去した後に、図１１(c) に示すように、露光補正領域Ｄ
にあるMoSi膜２３を第２のレジストパターン２５によっ
て選択的に覆う。そして、図１１(d) に示すように、第
２のレジストパターン２５から露出している通常露光領
域ＣにあるMoSi膜２３の露光光透過率をＴＭＡＨなどの
アルカリ溶液処理、又はドライエッチング処理により、
その領域ＣにあるMoSi膜の露光光透過率を例えば１０％
と高くする。

【００３３】露光光透過率を大きく変化させるには薬品
処理が効果的であるが、微妙に透過率を高く調整するた
めには、酸素と窒素の混合ガス雰囲気でのプラズマ処理
の方が有効である。また、露光光透過率の調整をスパッ
タリングやＣＶＤ膜成長によって制御してもよいが、ゴ
ミなどの問題を無くす手間など、実用化を考えると、上
記したような薬液処理、ドライエッチング処理又はプラ
ズマ処理の方が好ましい。

【００３４】なお、第１のレジストパターン２４と第２
のレジストパターン２５は、それぞれMoSi膜２３の上に
フォトレジストの形成、露光、現像を経て形成される。
続いて、図１２(a) に示すように、第２のレジストパタ
ーン２５を除去した後に、図１２(b) に示すように、別
のフォトレジストをMoSi膜２３の上に塗布し、これを露
光、現像して露光補正領域Ｄの全体を覆う第３のレジス
トパターン２６ａを形成するとともに、通常露光領域Ｃ
には半導体装置を構成する形状の第４のレジストパター
ン２６ｂを形成する。

【００３５】さらに、図１２(c) に示すように、通常露
光領域Ｃで第４のレジストパターン２６ｂに覆われない
部分のMoSi膜２３をエッチングすることにより通常露光
領域ＣのMoSiパターンを形成する。この場合、第３のレ
ジストパターン２６ａに覆われたフレア補正露光領域Ｄ
₀ でMoSi膜２３の露光光透過率は１％であり、第４のレ
ジストパターン２６ｂの下に残ったMoSiパターン２７の
露光光透過率は１０％である。

【００３６】この後に、第３及び第４のレジストパター
ン２６ａ，２６ｂを除去することにより、位相シフトマ
スク２１上でのMoSi（遮光膜）２３の加工が終了する。
次に、上記した位相シフトマスク２１を使用して半導体
ウェハ１４上に塗布されたフォトレジスト１５を露光
し、さらに現像することについて説明する。位相シフト
マスク２１は、図１３に示すような露光系を有する露光
装置に装着される。図１３に示す露光装置は、光源３
１、コンデンサレンズ３２、ブラインド（マスクキング
ブレード）３３、投影レンズ３４、ステージ３５が光の
進行方向に向かって順に配置されている。

【００３７】ブラインド３３は、ブラインド３３の下に
配置される位相シフトマスク２１の面に平行に移動可能
に配置されており、露光時には位相シフトマスク２１の
通常露光領域Ｃか露光補正領域Ｄのいずれかを選択的に
覆うことにする。そして、ブラインドによって図１０に
示すような領域を有する位相シフトマスク２１を露光装
置のブラインド３３と投影レンズ３４の間に装着し、フ
ォトレジスト１５が塗布された半導体ウェハ１４をステ
ージ３５の上に取り付ける。また、光源３１として例え
ばKrF エキシマレーザを使用する。

【００３８】フォトレジスト１４を露光する際には、最
初に位相シフトマスク２１の露光補正領域Ｄをブライン
ド３３で遮光した状態で、通常露光領域Ｃに形成された
パターンをフォトレジスト１５に露光する。この露光
は、遮光膜被覆率の低い第２領域Ｂでのフレアの影響を
考慮してその領域ＢでのＣＤが正常になるように露光ド
ーズ量を合わせる。

【００３９】これにより、図１４(a) に示すように、フ
ォトレジスト１４のうち第１領域Ａのパターンが転写さ
れた箇所Ａ₁ では露光不足の傾向となる。そこで、ステ
ージ３５を移動するとともに、ブラインド３３を移動し
て通常露光領域Ｃを遮光した状態にし、ついで、図１４
(b) に示すように、フォトレジスト１４のうち第１領域
Ａの中央領域Ａ₀ に対応する箇所Ａ₂ に向けて位相シフ
トマスク２１のフレア補正露光領域Ｄ₀ を透過した光を
照射する。これにより、補正露光が行われた箇所Ａ₂ で
は、位相シフトマスク２１の第１領域Ａの中央の部分の
露光光透過率を１％だけ大きくしたに等しくなる。その
箇所Ａ₂ での補正露光ドーズ量を大きくした場合には、
位相シフトマスク２１のフレア補正露光領域Ｄ₀ での遮
光膜の光透過量を例えば２％にしたり、あるいは、補正
露光の際の露光光量を大きくすればよい。

【００４０】この後に、フォトレジスト１４を現像する
と、図１０の第１領域Ａのパターンが転写される領域で
は図１５(a) のようなレジスト形状となり、第２領域Ｂ
のパターンが転写される領域では図１５(b) のようなレ
ジスト形状となる。なお、上記した露光方法では、通常
露光領域Ｃをフォトレジスト１４に露光した後に、露光
補正領域Ｄをフォトレジスト１４に露光したが、それら
を逆の順で露光してもよいし、あるいはそれらの複数回
の露光条件を異ならせてもよい。

【００４１】ところで、フレア補正露光を多段階で補正
したい場合にはフレア補正露光領域Ｄ₀ を例えば図８に
示した１つのユニットＵの大きさに設定し、露光量を変
化させたり複数回重ね露光することにより複数段階での
フレア補正露光量の調整をすることも可能である。な
お、遮光膜被覆率の計算や、露光補正領域の遮光膜の透
過率は、ガラス基板上で細かく制御した方がフレアによ
る露光量のバラツキの対策にはより有効であるが、実プ
ロセスに採用するには透過率補正プロセス処理は、１，
２回が限度である。

【００４２】以上のように、投影露光装置に用いるフォ
トマスクのマスクパターン発生装置において、マスクパ
ターンの発生と同時、又はその前か後に個々の投影露光
装置により異なるフレアの発生し易さに応じて遮光部分
の透過率を発生するような方法又は装置を採用したの
で、遮光膜被覆率の疎密にかかわらずにフレアの影響を
所望範囲内におさめることができ、遮光膜被覆率の疎密
による形状劣化の問題は改善された。

【００４３】また、投影露光装置に用いるフォトマスク
のマスクパターンの発生方法では、投影露光装置が有し
ている収差の影響とフレアとの影響を合わせ込み、マス
ク内の最適透過率を計算するようにしてもよい。さら
に、レチクル上のターゲットパターンに着目して、その
着目したパターンが含まれる領域のみを選択して被覆率
を計算する機能を設計装置内に組み込んでもよい。

【００４４】なお、上記したフォトマスクは、ＡＰＳＭ
に限られるものではない。また、上記した投影露光装置
に用いるフォトマスクのマスクパターンの発生方法にお
いて、マスクパターンの発生と同時に、若しくは前後し
て、個々の投影露光装置により異なるフレアの発生し易
さに応じて遮光部分の透過率を発生する方法と有するよ
うにしてもよい。さらに、そのフレアの影響度合いに応
じて、異なる透過率領域を使い、多重露光を実施するよ
うにしてもよい。

【００４５】さらに、フレアの影響を補正する露光は、
パターン密度が疎の部分の積算露光量がパターン密度が
密な部分に合うように露光してもよい。これに対応し
て、フレアを補正するための積算露光量調整用のパター
ンは少なくとも１カ所形成されていれば足りる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、一定
の領域毎に露光補正を行ってフレアによる影響を許容範
囲内になるようにしたので、フレアの悪影響による疎密
パターン間のＣＤ差やパターン形状を大幅に改善でき、
しかも、露光マージンの大幅な改善が可能になるため
に、１３０ｎｍレベルでの半導体装置開発に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光学的近接効果の補正を説明するための
パターンの平面図と、光学的近接効果補正量とパターン
ピッチとの関係を示す図である。

【図２】従来のフォトマスクの平面図である。

【図３】フォトマスクに形成されるパターンの一例を示
す平面図である。

【図４】従来の位相シフトマスクによる露光光強度分布
を示す図である。

【図５】従来の位相シフトマスクを用いて形成されるレ
ジストパターンの断面図である。

【図６】本発明の実施形態に係る位相シフトマスクの遮
光膜被覆率とＣＤの関係を示す図である。

【図７】本発明の実施形態に係る位相シフトマスクの面
内遮光膜被覆率分布の比較の第１例を示す平面図であ
る。

【図８】本発明の実施形態に係る位相シフトマスクの面
内遮光膜被覆率分布の比較の第２例を示す平面図であ
る。

【図９】フレアの影響を考慮した遮光膜被覆率と遮光膜
最適光透過率の関係を示す図である。

【図１０】本発明の実施形態に係るフォトマスクを示す
平面図である。

【図１１】本発明の実施形態に係るフォトマスクの形成
工程断面図（その１）である。

【図１２】本発明の実施形態に係るフォトマスクの形成
工程断面図（その２）である。

【図１３】本発明の実施形態に係る露光装置の光学的の
構成図である。

【図１４】本発明の実施形態の露光状態を示す平面図で
ある。

【図１５】本発明の実施形態のフォトマスクを用いて形
成されるレジストパターン断面図である。

【符号の説明】

１１…露光マスク、２１…遮光パターン、１３…ガラス
基板、１４…半導体ウェハ、１５…フォトレジスト、１
５ａ，１５ｂ…レジストパターン、２１…ハーフトーン
位相シフトマスク、２２…ガラス基板、２３…MoSi膜、
２４…第１のレジストパターン、２５…第２のレジスト
パターン、２６ａ…第３のレジストパターン、２６ｂ…
第４のレジストパターン、３１…光源、３２…コンデン
サレンズ、３３…ブラインド（マスクキングブレー
ド）、３４…投影レンズ、３５…ステージ、Ａ…第１領
域、Ｂ…第２領域、Ｃ…通常露光領域、Ｄ…露光補正領
域、Ｄ₀…中央領域。

フロントページの続き (72)発明者 東 司 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 三吉 靖郎 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2H095 BA01 BB03 BB14 BB35 BC08 5F046 AA12 BA04 CB17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上の第１領域と第２領域にそれぞ
   れ被覆率を異ならせて且つ半導体装置を構成する形状に
   パターニングされた第一の遮光膜を有する通常露光領域
   と、 前記第１領域と前記第２領域のうち前記被覆率の大きな
   方に対応した平面形状を有し且つ前記第一の遮光膜より
   も光透過率の小さな第二の遮光膜から形成されたフレア
   補正露光領域とを有することを特徴とするフォトマス
   ク。
2. 【請求項２】透明基板上にあって、半導体装置を構成す
   るパターンが形成される通常露光領域と、フレアによる
   影響の差を小さくするためのフレア補正露光領域とにそ
   れぞれ遮光膜を形成する工程と、 薬液処理、プラズマ照射、エッチング又は成膜のいずれ
   かを行うことにより、前記通常露光領域にある前記遮光
   膜の光透過率を第１の値に変更する工程と、 薬液処理、プラズマ照射、エッチング又は成膜のいずれ
   かを行うことにより、前記フレア補正露光領域にある前
   記遮光膜の光透過率を、前記第１の値よりも小さい第２
   の値に変更する工程と、 前記通常露光領域にある前記第１の値の前記光透過率を
   有する前記遮光膜をパターニングする工程とを有するこ
   とを特徴とするフォトマスクの製造方法。
3. 【請求項３】透明基板上の第１領域と第２領域にそれぞ
   れ被覆率を異ならせて且つ半導体装置を構成する形状に
   パターニングされた第一の遮光膜を有する通常露光領域
   と、前記第１領域と前記第２領域のうち前記被覆率の大
   きな方に対応した平面形状を有し且つ前記第一の遮光膜
   よりも光透過率の小さな第二の遮光膜から形成されたフ
   レア補正露光領域とを有するフォトマスクを用い、 前記通常露光領域を透過した第１の光を半導体ウェハ上
   のフォトレジストの所定領域に照射する工程と、 前記第１領域と前記第２領域のうち前記被覆率の大きな
   方を透過して照射された部分の前記フォトレジストに向
   けて、前記フレア補正露光領域を透過した第２の光を照
   射する工程とを有することを特徴とする露光方法。
4. 【請求項４】前記フレア補正露光領域を透過した前記第
   ２の光は、前記所定領域内の複数の領域に多重に照射さ
   れるか、又は、前記所定領域内の同一領域に重ねて照射
   されることを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
5. 【請求項５】透明基板上の第１領域と第２領域にそれぞ
   れ被覆率を異ならせて且つ半導体装置を構成する形状に
   パターニングされた第一の遮光膜を有する通常露光領域
   と、前記第１領域と前記第２領域のうち前記被覆率の大
   きな方に対応した平面形状を有し且つ前記第一の遮光膜
   よりも光透過率の小さな第二の遮光膜から形成されたフ
   レア補正露光領域とを有するフォトマスクを配置する領
   域と、 前記フォトマスクのうちの前記通常露光領域と前記フレ
   ア補正露光領域の一方を遮光するブラインドと、 前記フォトマスクに向けて光を照射する光源と、 前記光源から照射された前記光が照射される半導体ウェ
   ハを載置するステージと、 前記ステージと前記フォトマスクの相対関係を調整する
   調整機構とを有することを特徴とする露光装置。