JP2002289500A - ホールパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スループットの低下や寸法精度の劣化を防止
しつつ、解像限界以下のホールピッチを有する密集ホー
ルパターンを孤立ホールパターンと共に形成できるよう
にする。 【解決手段】 密集ホールパターンにおいてｘ方向及び
ｙ方向に沿って並べられる複数のホールが、各組に属す
るホールの各方向におけるピッチが各方向における最小
ピッチＰ１ｘ及びＰ１ｙの２倍のピッチＰ２ｘ及びＰ２
ｙと等しくなるように第１の組及び第２の組に分割され
ている。そして、各組に属するホールと対応するホール
用透光部１２及び２２を有する第１のハーフトーン型位
相シフトマスク１０及び第２のハーフトーン型位相シフ
トマスク２０を用いて同一のレジスト膜に対してパター
ン露光を２回行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス又
は液晶デバイスの製造に用いられる微細パターン形成方
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）の微細化が進展し
た結果、ＬＳＩ製造工程の１つであるリソグラフィ工程
においては、形成目標となるパターン寸法が、露光装置
の光源波長λ及びレンズ開口数ＮＡから定義される解像
限界程度まで微細化してきている。特にホールピッチ
（隣り合う一対のホールパターンの中心間の距離）は配
線ピッチ（隣り合う一対の配線の中心間の距離）と密接
に関係しており、パターン集積度に大きく関連するた
め、ホール寸法（ホールパターンにおける各ホールの寸
法）の微細化と共にホールピッチのさらなる微細化が要
求されている。

【０００３】一般的に、解像限界以下のホール寸法又は
ホールピッチを有するホールパターンを形成するために
は、ハーフトーン型位相シフトマスク等の超解像技術が
用いられる。ところで、Logic 回路等のランダムな回路
パターンでは、孤立したホールを有する孤立ホールパタ
ーンとアレイ状に密集したホールを有する密集ホールパ
ターンとの組み合わせのように、様々なホールピッチを
有するホールパターンが１チップ内に混在する。尚、本
明細書において、ホールが、隣り合う他のホールから２
μｍ程度以上離れて配置されている場合、ホールは孤立
して配置されているものとみなす。

【０００４】また、ハーフトーン型位相シフトマスクの
効果を引き出すためには、露光装置のコヒーレンスファ
クタσを中σ以下（σ≦約０.６５）に設定した条件で
露光しなければならない。しかしながら、中σ以下の条
件で露光を行なうと、孤立ホールパターンの焦点深度
（ＤＯＦ）は大幅に向上する一方、ホールピッチが小さ
くなるに従って密集ホールパターンの解像が困難になっ
てくる。その結果、ホールピッチがある程度小さくなる
と、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いた従来のホ
ールパターン形成方法によって対応することができなく
なる。

【０００５】そこで、これらの問題を解決するため、例
えば特開平４−１４６６１７号公報においては、２回露
光を行なうことによって、通常の解像限界以下のホール
ピッチを有する密集ホールパターンと孤立ホールパター
ンとを、焦点深度を十分に保ちながら同時に形成する方
法が報告されている。

【０００６】以下、従来のホールパタ−ン形成方法につ
いて図面を参照しながら説明する。

【０００７】図８は従来のホールパタ−ン形成方法によ
って形成しようとするレジストパターンの平面図を示し
ている。

【０００８】図８に示すように、形成目標となるレジス
トパターン６１は密集ホールパターン６１ａと孤立ホー
ルパターン６１ｂとが配置されてなる。

【０００９】図９（ａ）及び（ｂ）は、従来のホールパ
タ−ン形成方法において用いられるマスク（以下、従来
のマスクと称する）の平面図を示している。尚、従来の
マスクは一対のフォトマスク、具体的には第１のフォト
マスク及び第２のフォトマスクから構成されており、第
１のフォトマスクの平面図を図９（ａ）に示しており、
第２のフォトマスクの平面図を図９（ｂ）に示してい
る。

【００１０】図９（ａ）に示すように、第１のフォトマ
スク７０には透光部７１が全面に設けられていると共
に、透光部７１の内側に遮光部７２が透光部７１におけ
る孤立ホールパターンと対応する領域を取り囲むように
設けられている。尚、透光部７１は透光性基板の露出部
分であり、遮光部７２は透光性基板上に形成されたクロ
ム膜等である。

【００１１】また、図９（ｂ）に示すように、第２のフ
ォトマスク８０には遮光部８１が全面に設けられている
と共に、遮光部８１の内側に、密集ホールパターンを形
成するための第１のホール用透光部８２、孤立ホールパ
ターンを形成するための第２のホール用透光部８３、及
びダミーホールパターンを形成するためのダミーホール
用透光部８４が設けられている。このとき、第１のホー
ル用透光部８２、第２のホール用透光部８３及びダミー
ホール用透光部８４が全体として一定の周期で配列され
るように、ダミーホール用透光部８４によって第２のホ
ール用透光部８３を取り囲む。このようにすると、第２
のフォトマスク８０によって、通常の露光方法では解像
限界以下となるような微細なホールピッチを有するホー
ルパターンを形成できる。尚、遮光部８１は透光性基板
上に形成されたクロム膜等であり、第１のホール用透光
部８２、第２のホール用透光部８３及びダミーホール用
透光部８４はそれぞれ透光性基板の露出部分である。

【００１２】図１０（ａ）〜（ｄ）は、従来のホールパ
ターン形成方法、具体的には図９（ａ）及び（ｂ）に示
すマスクを用いた従来のホールパターン形成方法の各工
程を示す断面図である。

【００１３】まず、図１０（ａ）に示すように、基板９
０上に形成されたポジ型の第１のレジスト膜９１に対し
て、第１のフォトマスク７０（図９（ａ）参照）を介し
て第１の露光光９２を照射する第１回目のパターン露光
を行なう。このとき、第１のフォトマスク７０において
は、透光部７１の内側に孤立した遮光部７２のみが配置
されているので、焦点深度を十分に保ちながら第１回目
のパターン露光を行なうことができる。

【００１４】次に、図１０（ｂ）に示すように、第１回
目のパターン露光が行なわれた第１のレジスト膜９１を
現像して、第１のフォトマスク７０における遮光部７２
と対応する形状を有する第１のレジストパターン９１Ａ
を形成する。これにより、第１のレジストパターン９１
Ａが孤立ホールパターン形成領域を取り囲む領域、つま
りダミーホールパターン形成領域に形成される。その
後、ＵＶキュア処理により第１のレジストパターン９１
Ａを硬化させる。

【００１５】次に、図１０（ｃ）に示すように、硬化し
た第１のレジストパターン９１Ａの上を含む基板９０上
に全面に亘ってポジ型の第２のレジスト膜９３を形成し
た後、該第２のレジスト膜９３に対して、第２のフォト
マスク８０（図９（ｂ）参照）を介して第２の露光光９
４を照射する第２回目のパターン露光を第１回目のパタ
ーン露光に重ね合わせて行なう。このとき、第２のフォ
トマスク８０においては、第１のホール用透光部８２、
第２のホール用透光部８３及びダミーホール用透光部８
４が全体として同じ周期で配列されているので、焦点深
度を十分に保ちながら第２回目のパターン露光を行なう
ことができる。尚、第１の露光光９２又は第２の露光光
９４としては例えばＫｒＦエキシマレーザ等を用いる。

【００１６】次に、図１０（ｄ）に示すように、第２回
目のパターン露光が行なわれた第２のレジスト膜９３を
現像して、第２のフォトマスク８０における遮光部８１
と対応する形状を有する第２のレジストパターン９３Ａ
を形成する。すなわち、第２のレジストパターン９３Ａ
は、第２のフォトマスク８０における第１のホール用透
光部８２、第２のホール用透光部８３及びダミーホール
用透光部８４とそれぞれ対応する密集ホールパターン９
５、孤立ホールパターン９６及びダミーホールパターン
９７を有している。但し、ダミーホールパターン９７は
第２のレジストパターン９１Ａ上に形成されているの
で、実際にはホールパターンとしての機能を有していな
い。

【００１７】以上に説明した従来のホールパターン形成
方法によると、第１のフォトマスク７０及び第２のフォ
トマスク８０のそれぞれを用いるパターン露光において
焦点深度を十分に保ちながら、図８に示す形成目標のレ
ジストパターンと同等のレジストパターン、つまり、通
常の露光方法では解像限界以下となるような微細なホー
ルピッチを有する密集ホールパターンが孤立ホールパタ
ーンと共に設けられたレジストパターンを形成すること
ができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来のホールパターンの形成方法によると、第１のレジ
スト膜９１及び第２のレジスト膜９３を形成する必要が
あると共に、これらのレジスト膜を現像して第１のレジ
ストパターン９１Ａ及び第２のレジストパターン９３Ａ
を形成する必要があるため、レジスト膜の形成工程及び
現像工程がそれぞれ２回必要になるので、レジストパタ
ーンを形成する際のスループットが低下するという問題
がある。

【００１９】また、図１０（ｃ）に示すように、第２の
レジスト膜９３は第１のレジストパターン９１Ａの上に
形成されるため、第２のレジスト膜９３の表面が段差形
状になるので、第２のレジスト膜９３に対するパターン
露光における露光光の焦点がずれる結果、第２のレジス
トパターン９３Ａの寸法精度が劣化するという問題もあ
る。

【００２０】前記に鑑み、本発明は、スループットの低
下や寸法精度の劣化を防止しつつ、解像限界以下のホー
ルピッチを有する密集ホールパターンを孤立ホールパタ
ーンと共に形成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のホールパターン形成方法は、
所定の方向に沿って並べられる複数のホールを有するホ
ールパターンが配置されてなるレジストパターンを形成
するホールパターン形成方法を前提とし、基板上にポジ
型レジストを塗布してレジスト膜を形成する工程と、第
１の組に属するホールのピッチが複数のホールの最小ピ
ッチの２倍以上になると共に第２の組に属するホールの
ピッチが最小ピッチの２倍以上になるように複数のホー
ルが分割されてなる第１の組及び第２の組のうち、第１
の組に属するホールと対応する透光部を有する第１のハ
ーフトーン型位相シフトマスクを用いて、レジスト膜に
対してパターン露光を行なう工程と、第２の組に属する
ホールと対応する透光部を有する第２のハーフトーン型
位相シフトマスクを用いて、レジスト膜に対してパター
ン露光を行なう工程と、第１のハーフトーン型位相シフ
トマスクを用いるパターン露光及び第２のハーフトーン
型位相シフトマスクを用いるパターン露光が行なわれた
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。

【００２２】第１のホールパターン形成方法によると、
ホールパターンにおいて所定の方向に沿って並べられる
複数のホールが、第１の組に属するホールのピッチが最
小ピッチの２倍以上になると共に第２の組に属するホー
ルのピッチが最小ピッチの２倍以上になるように第１の
組及び第２の組に分割されている。そして、各組に属す
るホールと対応する透光部をそれぞれを有する２枚のハ
ーフトーン型位相シフトマスクを用いて同一のレジスト
膜に対してパターン露光を２回行なう。このため、通常
のハーフトーン型位相シフトマスクによって解像困難な
ホールピッチを有する密集ホールパターンを形成する場
合にも、孤立ホールパターンの解像度向上に適した中σ
以下の露光条件を利用できるので、解像度の劣化を防止
しつつ密集ホールパターンを形成できる。また、密集ホ
ールパターンを１回のパターン露光で形成するときのよ
うに高ＮＡ化（ＮＡ：露光装置のレンズ開口数）を行な
う必要がないので、焦点深度を十分に保ちながら密集ホ
ールパターンを孤立ホールパターンと共に形成できる。
また、同じレジスト膜に対して２回のパターン露光を行
なった後に該レジスト膜を現像することにより所望のレ
ジストパターンを形成するため、レジスト膜の形成工程
及び現像工程を１回ずつ行なうだけでよいので、レジス
トパターンを形成する際のスループットの低下を防止で
きる。さらに、２回目のパターン露光は平坦なレジスト
膜に対して行なわれるため、露光光の焦点ずれを防止で
き、それによってレジストパターンの寸法精度の劣化を
防止できる。

【００２３】第１のホールパターン形成方法において、
第１のハーフトーン型位相シフトマスク及び第２のハー
フトーン型位相シフトマスクのそれぞれを用いるパター
ン露光を行なうときの照明条件は同一であることが好ま
しい。

【００２４】このようにすると、異なる照明条件でパタ
ーン露光を繰り返したときのようにディストーション
（レンズ歪み）の差が生じないので、重ね合わせ露光の
精度を向上させることができる。

【００２５】第１のホールパターン形成方法において、
第１のハーフトーン型位相シフトマスク及び第２のハー
フトーン型位相シフトマスクのそれぞれを用いるパター
ン露光を行なう露光装置のコヒーレンスファクタは０．
６５以下であることが好ましい。

【００２６】このようにすると、ハーフトーン型位相シ
フトマスクの使用による解像力向上効果が確実に生じ
る。

【００２７】第１のホールパターン形成方法において、
最小ピッチはλ／ＮＡ以下であることが好ましい。

【００２８】このようにすると、密集ホールパターンを
１回のパターン露光で形成する場合と比べて、焦点深度
を大幅に向上させることができる。

【００２９】本発明に係る第２のホールパターン形成方
法は、第１の方向及び第１の方向と異なる第２の方向の
それぞれに沿って並べられる複数のホールを有するホー
ルパターンが配置されてなるレジストパターンを形成す
るホールパターン形成方法を前提とし、基板上にポジ型
レジストを塗布してレジスト膜を形成する工程と、第１
の組に属するホールの各方向におけるピッチが複数のホ
ールの各方向における最小ピッチの２倍以上になると共
に第２の組に属するホールの各方向におけるピッチが各
方向における最小ピッチの２倍以上になるように複数の
ホールが分割されてなる第１の組及び第２の組のうち、
第１の組に属するホールと対応する透光部を有する第１
のハーフトーン型位相シフトマスクを用いて、レジスト
膜に対してパターン露光を行なう工程と、第２の組に属
するホールと対応する透光部を有する第２のハーフトー
ン型位相シフトマスクを用いて、レジスト膜に対してパ
ターン露光を行なう工程と、第１のハーフトーン型位相
シフトマスクを用いるパターン露光及び第２のハーフト
ーン型位相シフトマスクを用いるパターン露光が行なわ
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。

【００３０】第２のホールパターン形成方法によると、
ホールパターンにおいて第１の方向及び第２の方向のそ
れぞれに沿って並べられる複数のホールが、第１の組に
属するホールの各方向におけるピッチが各方向における
最小ピッチの２倍以上になると共に第２の組に属するホ
ールの各方向におけるピッチが各方向における最小ピッ
チの２倍以上になるように第１の組及び第２の組に分割
されている。そして、各組に属するホールと対応する透
光部をそれぞれを有する２枚のハーフトーン型位相シフ
トマスクを用いて同一のレジスト膜に対してパターン露
光を２回行なう。このため、通常のハーフトーン型位相
シフトマスクによって解像困難なホールピッチを有する
密集ホールパターンを形成する場合にも、孤立ホールパ
ターンの解像度向上に適した中σ以下の露光条件を利用
できるので、解像度の劣化を防止しつつ密集ホールパタ
ーンを形成できる。また、密集ホールパターンを１回の
パターン露光で形成するときのように高ＮＡ化を行なう
必要がないので、焦点深度を十分に保ちながら密集ホー
ルパターンを孤立ホールパターンと共に形成できる。ま
た、同じレジスト膜に対して２回のパターン露光を行な
った後に該レジスト膜を現像することにより所望のレジ
ストパターンを形成するため、レジスト膜の形成工程及
び現像工程を１回ずつ行なうだけでよいので、レジスト
パターンを形成する際のスループットの低下を防止でき
る。さらに、２回目のパターン露光は平坦なレジスト膜
に対して行なわれるため、露光光の焦点ずれを防止で
き、それによってレジストパターンの寸法精度の劣化を
防止できる。

【００３１】第２のホールパターン形成方法において、
第１のハーフトーン型位相シフトマスク及び第２のハー
フトーン型位相シフトマスクのそれぞれを用いるパター
ン露光を行なうときの照明条件は同一であることが好ま
しい。

【００３２】このようにすると、異なる照明条件でパタ
ーン露光を繰り返したときのようにディストーションの
差が生じないので、重ね合わせ露光の精度を向上させる
ことができる。

【００３３】第２のホールパターン形成方法において、
第１のハーフトーン型位相シフトマスク及び第２のハー
フトーン型位相シフトマスクのそれぞれを用いるパター
ン露光を行なう露光装置のコヒーレンスファクタは０．
６５以下であることが好ましい。

【００３４】このようにすると、ハーフトーン型位相シ
フトマスクの使用による解像力向上効果が確実に生じ
る。

【００３５】第２のホールパターン形成方法において、
各方向における最小ピッチはλ／ＮＡ以下であることが
好ましい。

【００３６】このようにすると、密集ホールパターンを
１回のパターン露光で形成する場合と比べて、焦点深度
を大幅に向上させることができる。

【００３７】第２のホールパターン形成方法において、
第１の方向と第２の方向とは互いに直交しており、各方
向における最小ピッチは同一のピッチであり、複数のホ
ールは各方向に沿って該同一のピッチで並べられてお
り、第１の組に属するホールの各方向におけるピッチは
該同一のピッチの２倍であると共に、第２の組に属する
ホールの各方向におけるピッチは該同一のピッチの２倍
であることが好ましい。

【００３８】このようにすると、密集ホールパターンを
１回のパターン露光で形成する場合と比べて、焦点深度
を大幅に向上させることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態に係るホールパタ−ン形成方法につい
て図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明におい
て、λはパターン露光を行なうときの露光光の波長を意
味しており、ＮＡはパターン露光を行なう露光装置のレ
ンズ開口数を意味しているものとする。

【００４０】図１は第１の実施形態に係るホールパタ−
ン形成方法によって形成しようとするレジストパターン
の平面図を示している。

【００４１】図１に示すように、形成目標となるレジス
トパターン１は、アレイ状に並べられる複数のホールを
有する密集ホールパターン１ａと、孤立したホールを有
する孤立ホールパターン１ｂとが配置されてなる。具体
的には、密集ホールパターン１ａにおける複数のホール
は、一の方向（以下、ｘ方向と称する）に沿って例えば
λ／ＮＡ以下の最小ピッチＰ１ｘで配列されていると共
に、一の方向と直交する他の方向（以下、ｙ方向と称す
る）に沿ってλ／ＮＡ以下の最小ピッチＰ１ｙで配列さ
れている。尚、本明細書において、最小ピッチとは、所
定の方向に並べられる複数のホールのピッチのうちの最
小のピッチを意味するものとし、複数のホールが２つ以
上の方向に並べられている場合、各方向について最小ピ
ッチを定義するものとする。

【００４２】以下、密集ホールパターン１ａ及び孤立ホ
ールパターン１ｂのそれぞれにおけるホール寸法の目標
が１６０ｎｍであると共に、λ／ＮＡ＝約０．３８μｍ
（λ＝２４８ｎｍ、ＮＡ＝０．６５）に対して最小ピッ
チＰ１ｘ及びＰ１ｙが０．３４μｍであるとして説明を
行なう。

【００４３】図２（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態
に係るホールパタ−ン形成方法において用いられるマス
ク（以下、本発明の第１のマスクと称する）の平面図を
示している。尚、本発明の第１のマスクは２枚のハーフ
トーン型位相シフトマスク、具体的には第１のハーフト
ーン型位相シフトマスク及び第２のハーフトーン型位相
シフトマスクから構成されており、第１のハーフトーン
型位相シフトマスクの平面図を図２（ａ）に示してお
り、第２のハーフトーン型位相シフトマスクの平面図を
図２（ｂ）に示している。

【００４４】図２（ａ）に示すように、第１のハーフト
ーン型位相シフトマスク１０には遮光部１１が全面に設
けられていると共に、遮光部１１の内側に、図１に示す
密集ホールパターン１ａにおける複数のホールが分割さ
れてなる第１の組及び第２の組のうちの第１の組に属す
るホールと対応する第１のホール用透光部１２、及び図
１に示す孤立ホールパターン１ｂにおけるホールと対応
する第２のホール用透光部１３が設けられている。尚、
第１のホール用透光部１２は、第１の組に属するホール
が千鳥状に配列されるように、具体的には、ｘ方向に沿
って例えば最小ピッチＰ１ｘの２倍のピッチＰ２ｘ
（０．６８μｍ）で配列されると共にｙ方向に沿って例
えば最小ピッチＰ１ｙの２倍のピッチＰ２ｙ（０．６８
μｍ）で配列されるように設けられている。すなわち、
第１のホール用透光部１２のマスク上ピッチはｘ方向及
びｙ方向に沿ってそれぞれＰ２ｘ及びＰ２ｙである。ま
た、遮光部１１は透光性基板上に形成された例えば光透
過率６％の半透明膜であり、第１のホール用透光部１２
及び第２のホール用透光部１３はそれぞれ該半透明膜に
設けられた開口部つまり透光性基板の露出部分である。
また、遮光部１１を透過する光の位相は、第１のホール
用透光部１２及び第２のホール用透光部１３を透過する
光の位相に対して１８０度ずれている。さらに、第１の
ホール用透光部１２及び第２のホール用透光部１３のマ
スク上寸法（具体的には幅）は例えば２００ｎｍであ
り、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いることによ
るオフセットを考慮してホール寸法の目標（例えば１６
０ｎｍ）よりも大きめに設定されている。尚、本明細書
において、マスク上ピッチ及びマスク上寸法は、実際の
マスク上ピッチ及びマスク上寸法を縮小投影光学系の倍
率で除した値によって表す。

【００４５】また、図２（ｂ）に示すように、第２のハ
ーフトーン型位相シフトマスク２０には遮光部２１が全
面に設けられていると共に、遮光部２１の内側に、前述
の第２の組に属するホールと対応するホール用透光部２
２が設けられている。尚、第１の組及び第２の組のそれ
ぞれに属するホールは、相手の組に属するホールのうち
ｘ方向及びｙ方向のそれぞれにおいて隣り合うホールの
中間に形成される。このとき、ホール用透光部２２は、
第２の組に属するホールが千鳥状に配列されるように、
具体的には、ｘ方向に沿って例えば最小ピッチＰ１ｘの
２倍のピッチＰ２ｘ（０．６８μｍ）で配列されると共
にｙ方向に沿って例えば最小ピッチＰ１ｙの２倍のピッ
チＰ２ｙ（０．６８μｍ）で配列されるように設けられ
ている。すなわち、ホール用透光部２２のマスク上ピッ
チはｘ方向及びｙ方向に沿ってそれぞれＰ２ｘ及びＰ２
ｙである。また、遮光部２１は透光性基板上に形成され
た例えば光透過率６％の半透明膜であり、ホール用透光
部２２は該半透明膜に設けられた開口部つまり透光性基
板の露出部分である。また、遮光部２１を透過する光の
位相は、ホール用透光部２２を透過する光の位相に対し
て１８０度ずれている。さらに、ホール用透光部２２の
マスク上寸法（具体的には幅）は例えば２００ｎｍであ
り、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いることによ
るオフセットを考慮してホール寸法の目標（例えば１６
０ｎｍ）よりも大きめに設定されている。

【００４６】図３（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に
係るホールパターン形成方法、具体的には図２（ａ）及
び（ｂ）に示す本発明の第１のマスクを用いたホールパ
ターン形成方法の各工程を示す断面図である。

【００４７】まず、図３（ａ）に示すように、基板３０
上に化学増幅型ポジレジストを塗布してレジスト膜３１
を形成する。

【００４８】次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト
膜３１に対して、第１のハーフトーン型位相シフトマス
ク１０（図２（ａ）参照）を介して第１の露光光３２を
照射する第１回目のパターン露光を行なう。このとき、
例えばレンズ開口数ＮＡが０．６５でＫｒＦエキシマレ
ーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）を光源とする露光装置を用
いる。また、第１の露光光３２を照射するときのコヒー
レンスファクタσを０．５に設定する。

【００４９】次に、図３（ｃ）に示すように、レジスト
膜３１に対して、第２のハーフトーン型位相シフトマス
ク２０（図２（ｂ）参照）を介して第２の露光光３３を
照射する第２回目のパターン露光を第１回目のパターン
露光に重ね合わせて行なう。このとき、第１回目のパタ
ーン露光と同じ露光装置（レンズ開口数ＮＡ：０．６
５、光源：ＫｒＦエキシマレーザ）を用いると共に第１
回目のパターン露光と同じ露光量を用いる。また、第２
の露光光３３を照射するときのコヒーレンスファクタσ
を第１の露光光３２を照射するときと同じく０．５に設
定する。

【００５０】次に、レジスト膜３１に対してべーク処理
を行なった後、レジスト膜３１を現像することにより、
図３（ｄ）に示すように、第１のハーフトーン型位相シ
フトマスク１０の第１のホール用透光部１２及び第２の
ハーフトーン型位相シフトマスク２０のホール用透光部
２２と対応する密集ホールパターン３４と、第１のハー
フトーン型位相シフトマスク１０の第２のホール用透光
部１３と対応する孤立ホールパターン３５とを有するレ
ジストパターン３１Ａを形成する。このとき、密集ホー
ルパターン３４における各ホールはｘ方向及びｙ方向に
沿ってそれぞれ０．３４μｍのピッチでアレイ状に配列
された。また、密集ホールパターン３４及び孤立ホール
パターン３５のそれぞれにおけるホールの開口寸法は目
標寸法と同じ１６０ｎｍであった。すなわち、図２
（ａ）及び（ｂ）に示す第１のハーフトーン型位相シフ
トマスク１０及び第２のハーフトーン型位相シフトマス
ク２０のそれぞれを用いるパターン露光において焦点深
度を十分に保ちながら、図１に示す形成目標のレジスト
パターンと同等のレジストパターン、つまり、通常の露
光方法では解像限界以下となるような微細なホールピッ
チを有する密集ホールパターンが孤立ホールパターンと
共に設けられたレジストパターンを形成することができ
た。

【００５１】以上に説明したように、第１の実施形態に
よると、密集ホールパターンにおいてｘ方向及びｙ方向
に沿ってそれぞれ最小ピッチＰ１ｘ及びＰ１ｙで並べら
れる複数のホールが、第１の組に属するホールのｘ方向
及びｙ方向におけるピッチがそれぞれ最小ピッチＰ１ｘ
及びＰ１ｙの２倍のピッチＰ２ｘ及びＰ２ｙと等しくな
ると共に第２の組に属するホールのｘ方向及びｙ方向に
おけるピッチがそれぞれピッチＰ２ｘ及びＰ２ｙと等し
くなるように第１の組と第２の組とに分割されている。
そして、各組に属するホールと対応するホール用透光部
をそれぞれを有する第１のハーフトーン型位相シフトマ
スク１０及び第２のハーフトーン型位相シフトマスク２
０を用いて同一のレジスト膜３１に対してパターン露光
を２回行なう。このため、通常のハーフトーン型位相シ
フトマスクによって解像困難なホールピッチを有する密
集ホールパターンを形成する場合にも、孤立ホールパタ
ーンの解像度向上に適した中σ以下の露光条件を利用で
きるので、解像度の劣化を防止しつつ密集ホールパター
ンを形成できる。また、密集ホールパターンを１回のパ
ターン露光で形成するときのように高ＮＡ化を行なう必
要がないので、焦点深度を十分に保ちながら密集ホール
パターンを孤立ホールパターンと共に形成できる。ま
た、同じレジスト膜３１に対して２回のパターン露光を
行なった後に該レジスト膜３１を現像することにより所
望のレジストパターンを形成するため、レジスト膜の形
成工程及び現像工程を１回ずつ行なうだけでよいので、
レジストパターンを形成する際のスループットの低下を
防止できる。さらに、２回目のパターン露光は平坦なレ
ジスト膜３１に対して行なわれるため、露光光の焦点ず
れを防止でき、それによってレジストパターン３１Ａの
寸法精度の劣化を防止できる。

【００５２】また、第１の実施形態によると、第１のハ
ーフトーン型位相シフトマスク１０及び第２のハーフト
ーン型位相シフトマスク２０のそれぞれを用いるパター
ン露光を行なうときの照明条件や露光量を同一にしてい
るため、異なる照明条件や露光量でパターン露光を繰り
返したときのようにディストーションの差が生じないの
で、重ね合わせ露光の精度を向上させることができる。

【００５３】以下、第１の実施形態に係るホールパタ−
ン形成方法による特殊な効果、具体的には、２枚のハー
フトーン型位相シフトマスクを用いて同一のレジスト膜
に対してパターン露光を２回行なうことによる特殊な効
果について、図面を参照しながら説明する。

【００５４】図４（ａ）は、比較例として１枚のハーフ
トーン型位相シフトマスクを用いた１回のパターン露光
によって密集ホールパターンを形成した場合におけるレ
ジスト膜表面上での光強度分布をシミュレーションによ
り求めた結果を示す図である。

【００５５】図４（ｂ）及び（ｃ）は、第１の実施形態
に係るホールパタ−ン形成方法によって密集ホールパタ
ーンを形成した場合におけるレジスト膜表面上での光強
度分布をシミュレーションにより求めた結果を示す図で
あり、（ｂ）は１回目のパターン露光における光強度分
布を示しており、（ｃ）は１回目及び２回目のパターン
露光のそれぞれにおける光強度分布の合計を示してる。
但し、第１の実施形態に係るホールパタ−ン形成方法に
おける１回目及び２回目のパターン露光のそれぞれの露
光量は、比較例におけるパターン露光の露光量の半分の
大きさである。

【００５６】尚、いずれのシミュレーションにおいて
も、ｘ方向及びｙ方向のそれぞれに沿って０．３４μｍ
ピッチでアレイ状に配列された複数のホールを有する密
集ホールパターンを形成すると共に、第１の実施形態の
シミュレーションにおいては、該密集ホールパターンに
おける複数のホールを、各組に属するホールがｘ方向及
びｙ方向のそれぞれに沿って０．６８μｍピッチで千鳥
状に配列されるように２組に分割した後、該２組に属す
るホールのそれぞれを形成するために２回のパターン露
光を行なう。

【００５７】また、いずれのシミュレーションにおいて
も、レンズ開口数ＮＡが０．６５でＫｒＦエキシマレー
ザを光源とする露光装置を用いてコヒーレンスファクタ
σが０．５の露光光を照射すると共に、ハーフトーン型
位相シフトマスクの遮光部の光透過率を６％とし、密集
ホールパターンにおけるホール寸法の目標を１６０ｎｍ
とし、密集ホールパターンにおけるホールと対応するハ
ーフトーン型位相シフトマスクの透光部のマスク上寸法
を２００ｎｍとする。

【００５８】さらに、図４（ａ）〜（ｃ）のいずれの光
強度分布もベストフォーカス時の光強度分布であり、規
格化された光強度（マスクを介さずにレジスト膜が露光
されるときの光強度を１とする）を用いて表されてい
る。但し、図４（ａ）〜（ｃ）においては、密集ホール
パターンにおけるアレイ状に配列されたホールのうちｘ
方向及びｙ方向に沿って隣接する４個のホールと対応す
る光強度分布のみを示すと共に、各方向の座標を、隣接
する４個のホールの中心を原点として表す。

【００５９】ところで、レンズ開口数ＮＡが０．６５で
ＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）を光源とする
露光装置を用いた場合、λ／ＮＡの値は約０．３８μｍ
となり、０．３４μｍのピッチはλ／ＮＡ以下の値とな
る。また、ホール寸法の目標１６０ｎｍは、リソグラフ
ィで通常用いられる解像度Ｒの計算式Ｒ＝Ｋ１×λ／Ｎ
ＡにおけるＫ１ファクターが０．４２程度の場合と対応
しており、ホール寸法１６０ｎｍはほぼ実用上の解像限
界に近い（一般的にＫ１ファクターの値が０．４程度に
なるところが解像限界と考えられている）。

【００６０】図４（ｄ）は、図４（ａ）のＰ１−Ｑ１に
沿った光強度に基づき求めたホール寸法のフォーカス特
性、つまり比較例におけるホール寸法のフォーカス特性
を示す。

【００６１】同様に、図４（ｅ）及び（ｆ）は、図４
（ｂ）のＰ２−Ｑ２に沿った光強度及び図４（ｃ）のＰ
３−Ｑ３に沿った光強度のそれぞれに基づき求めたホー
ル寸法のフォーカス特性、つまり第１の実施形態の１回
目及び２回目のパターン露光のそれぞれにおけるホール
寸法のフォーカス特性を示す。

【００６２】尚、図４（ｄ）〜（ｆ）に示す焦点深度
（ＤＯＦ）は、ホール寸法の規格を１６０ｎｍ±１６ｎ
ｍ（１０％）（ポジ型レジスト使用の場合は１４４〜１
６０ｎｍ）としたときに該規格を満たすフォーカス値を
２倍（ベストフォーカス時のフォーカス値を基準（０）
として同じフォーカス値を上下２方向に設定できるか
ら）した値である。

【００６３】さて、図４（ａ）に示すように、比較例に
おいては、各ホールの中央部と対応する光強度Ｉmax が
０．３〜０．４程度であると共に、各ホールの周辺部と
対応する光強度Ｉmin が互いに干渉しあって十分に低く
なっていない。このため、光コントラスト（（Ｉmax −
Ｉmin ）／（Ｉmax ＋Ｉmin ））が極端に落ちている。
このとき、図４（ｄ）に示すように、ホール寸法１６０
ｎｍのホールパターンを形成するためのＤＯＦは０．３
４０μｍと小さいため、実用的なホールパターン形成は
かなり困難である。

【００６４】一方、図４（ｂ）に示すように、第１の実
施形態の１回目のパターン露光においては、前述の第１
の組に属する各ホールの中央部と対応する光強度Ｉmax
が０．５程度と高くなっていると共に、該各ホールの周
辺部と対応する光強度Ｉminが十分に低くなっている。
すなわち、図４（ａ）に示す比較例と比べて光コントラ
ストが大幅に向上している。このとき、図４（ｅ）に示
すように、ホール寸法１６０ｎｍのホールパターンを形
成するためのＤＯＦは０．４２６μｍであり、０．３４
μｍのホールピッチを倍の０．６８μｍのホールピッチ
にすることによって、図４（ｄ）に示す比較例と比べて
約０．１μｍ弱ＤＯＦが向上している。

【００６５】また、図４（ｃ）に示すように、第１の実
施形態の１回目及び２回目のパターン露光のそれぞれに
おける光強度分布を合計すると、各ホールの中央部と対
応する光強度Ｉmax が０．７程度と非常に高くなり、図
４（ｂ）に示す１回目のパターン露光と比べても光コン
トラストがさらに向上している。このとき、図４（ｆ）
に示すように、ホール寸法１６０ｎｍのホールパターン
を形成するためのＤＯＦは０．５４７μｍであり、図４
（ｅ）に示す１回目のパターン露光と比べると０．１μ
ｍ以上、図４（ｄ）に示す比較例と比べると０．２μｍ
程度ＤＯＦが向上している。

【００６６】ところで、第１の実施形態で２回のパター
ン露光を行なうことによって１回目のパターン露光と比
べてＤＯＦが向上する理由は次の通りである。すなわ
ち、図４（ｂ）に示すように、１回目のパターン露光を
行なうと、ｘ方向及びｙ方向のそれぞれにおいて第１の
組に属するホール同士の中間にサイドローブ（レジスト
膜における透光部と対応していない領域に露光光の干渉
によって生じる光強度の疑似ピーク）が形成される。そ
して、第１の実施形態においては、１回目のパターン露
光でサイドローブが形成される領域が、２回目のパター
ン露光で第２の組に属するホールが形成される領域と一
致するので（同様に、２回目のパターン露光でサイドロ
ーブが形成される領域が、１回目のパターン露光で第１
の組に属するホールが形成される領域と一致するの
で）、密集ホールパターンにおける各ホールと対応する
光強度がサイドローブの分だけ増大して光コントラスト
が向上する。その結果、２枚のハーフトーン型位相シフ
トマスクを用いて２回のパターン露光を行なうことによ
り１回目のパターン露光と比べてＤＯＦが向上し、それ
によって従来解像できなかった微細なホールピッチを有
するホールパターンを十分な光強度で解像することがで
きる。

【００６７】尚、以上に説明した特殊な効果は、密集ホ
ールパターンにおける複数のホールがｘ方向及びｙ方向
のそれぞれに沿って同一（略同一でもよい）のピッチで
配列されている場合において、該複数のホールを、各組
に属するホールがｘ方向及びｙ方向のそれぞれに沿って
前述の同一のピッチの２倍（略２倍でもよい）のピッチ
で千鳥状に配列されるように２組に分割する場合に顕著
に生じる。

【００６８】図５は、第１の実施形態に係るホールパタ
−ン形成方法によって密集ホールパターンを形成した場
合におけるホールピッチに対する焦点深度の依存性を示
す図である。尚、密集ホールパターンにおける複数のホ
ールはｘ方向及びｙ方向のそれぞれに沿って同一のピッ
チで配列されているものとする。また、図５において
は、第１の実施形態（２倍ピッチ２回露光）における焦
点深度のホールピッチ依存性と共に、第１の実施形態で
１回目のパターン露光を行なった場合（２倍ピッチ１回
露光）における焦点深度のホールピッチ依存性と、１枚
のハーフトーン型位相シフトマスクを用いた１回のパタ
ーン露光によって密集ホールパターンを形成した場合
（従来例）における焦点深度のホールピッチ依存性とを
示している。

【００６９】図５に示すように、ｘ方向及びｙ方向のホ
ールピッチがλ／ＮＡ程度以下（図５の横軸の値が１．
０程度以下）になると、パターン露光時の焦点深度が大
幅に向上する。

【００７０】尚、第１の実施形態において、第１のハー
フトーン型位相シフトマスク１０及び第２のハーフトー
ン型位相シフトマスク２０のそれぞれを用いるパターン
露光を行なう露光装置のコヒーレンスファクタσを０．
６５程度以下に設定することが好ましい。このようにす
ると、ハーフトーン型位相シフトマスクの使用による解
像力向上効果が確実に生じる。

【００７１】また、第１の実施形態において、密集ホー
ルパターンにおける複数のホールのｘ方向及びｙ方向の
最小ピッチＰ１ｘ及びｐ１ｙはλ／ＮＡ以下であること
が好ましい。このようにすると、該密集ホールパターン
を１回のパターン露光で形成する場合と比べて、焦点深
度を大幅に向上させることができる。

【００７２】また、第１の実施形態において、ｘ方向に
沿って最小ピッチＰ１ｘで配列されると共にｘ方向と直
交するｙ方向に沿って最小ピッチＰ１ｙで配列される複
数のホールを有するホールパターン（密集ホールパター
ン）を形成したが、これに代えて、１方向のみに最小ピ
ッチで配列される複数のホールを有するホールパター
ン、又は一の方向に沿って一の最小ピッチで配列される
と共に一の方向と９０゜以外の角度で交わる他の方向に
沿って他の最小ピッチで配列される複数のホールを有す
るホールパターンを形成してもよい。

【００７３】また、第１の実施形態において、第１のハ
ーフトーン型位相シフトマスク１０及び第２のハーフト
ーン型位相シフトマスク２０における各透光部（第１の
ホール用透光部１２、第２のホール用透光部１３及びホ
ール用透光部２２）の形状として正方形を用いたが、各
透光部の形状は特に限定されるものではない。

【００７４】また、第１の実施形態において、第１のハ
ーフトーン型位相シフトマスク１０及び第２のハーフト
ーン型位相シフトマスク２０における各透光部と遮光部
との間に１８０度の位相差を設けたが、第１のハーフト
ーン型位相シフトマスク１０及び第２のハーフトーン型
位相シフトマスク２０のハーフトーン型位相シフトマス
クとしての機能が実現される範囲であれば該位相差は特
に限定されるものではない。

【００７５】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態に係るホールパタ−ン形成方法について図面を
参照しながら説明する。

【００７６】図６は第２の実施形態に係るホールパタ−
ン形成方法によって形成しようとするレジストパターン
の平面図を示している。

【００７７】第２の実施形態が第１の実施形態と異なっ
ている点は次の通りである。すなわち、第１の実施形態
においては、図１に示すように、形成目標となるレジス
トパターン１は、アレイ状に並べられる複数のホールを
有する密集ホールパターン１ａと孤立ホールパターン１
ｂとが配置されてなる。それに対して、第２の実施形態
においては、図６に示すように、形成目標となるレジス
トパターン１は、ランダム状に並べられる複数のホール
を有する密集ホールパターン１ａと孤立ホールパターン
１ｂとが配置されてなる。但し、第２の実施形態におい
ても、密集ホールパターン１ａにおける複数のホールの
ｘ方向の最小ピッチは第１の実施形態と同じくλ／ＮＡ
以下のピッチＰ１ｘであり、該複数のホールのｙ方向の
最小ピッチも第１の実施形態と同じくλ／ＮＡ以下のピ
ッチＰ１ｙである。

【００７８】以下、密集ホールパターン１ａ及び孤立ホ
ールパターン１ｂのそれぞれにおけるホール寸法の目標
が１６０ｎｍであると共に、λ／ＮＡ＝約０．３８μｍ
（λ＝２４８ｎｍ、ＮＡ＝０．６５）に対して最小ピッ
チＰ１ｘ及びＰ１ｙが０．３４μｍであるとして説明を
行なう。

【００７９】図７（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態
に係るホールパタ−ン形成方法において用いられるマス
ク（以下、本発明の第２のマスクと称する）の平面図を
示している。尚、本発明の第２のマスクは２枚のハーフ
トーン型位相シフトマスク、具体的には第１のハーフト
ーン型位相シフトマスク及び第２のハーフトーン型位相
シフトマスクから構成されており、第１のハーフトーン
型位相シフトマスクの平面図を図７（ａ）に示してお
り、第２のハーフトーン型位相シフトマスクの平面図を
図７（ｂ）に示している。また、図７（ａ）及び（ｂ）
において、図２（ａ）及び（ｂ）に示す本発明の第１の
マスクと同一の部材には同一の符号を付すことにより説
明を一部省略する。

【００８０】図７（ａ）に示すように、第１のハーフト
ーン型位相シフトマスク１０には遮光部１１が全面に設
けられていると共に、遮光部１１の内側に、図６に示す
密集ホールパターン１ａにおける複数のホールが分割さ
れてなる第１の組及び第２の組のうちの第１の組に属す
るホールと対応する第１のホール用透光部１２、及び図
６に示す孤立ホールパターン１ｂにおけるホールと対応
する第２のホール用透光部１３が設けられている。尚、
図２（ａ）に示す第１の実施形態の第１のホール用透光
部１２のうち、図７（ａ）に示す第１のハーフトーン型
位相シフトマスク１０に設けられていない透光部を破線
で示している。また、第１のホール用透光部１２は、第
１の組に属するホールのｘ方向におけるピッチが最小ピ
ッチＰ１ｘの２倍のピッチＰ２ｘ（０．６８μｍ）以上
になると共に第１の組に属するホールのｙ方向における
ピッチが最小ピッチＰ１ｙの２倍のピッチＰ２ｙ（０．
６８μｍ）以上になるように設けられている。

【００８１】また、図７（ｂ）に示すように、第２のハ
ーフトーン型位相シフトマスク２０には遮光部２１が全
面に設けられていると共に、遮光部２１の内側に、前述
の第２の組に属するホールと対応するホール用透光部２
２が設けられている。尚、図２（ｂ）に示す第１の実施
形態のホール用透光部２２のうち、図７（ｂ）に示す第
２のハーフトーン型位相シフトマスク２０に設けられて
いない透光部を破線で示している。また、ホール用透光
部２２は、第２の組に属するホールのｘ方向におけるピ
ッチが最小ピッチＰ１ｘの２倍のピッチＰ２ｘ（０．６
８μｍ）以上になると共に第２の組に属するホールのｙ
方向におけるピッチが最小ピッチＰ１ｙの２倍のピッチ
Ｐ２ｙ（０．６８μｍ）以上になるように設けられてい
る。

【００８２】第２の実施形態に係るホールパターン形成
方法は、図２（ａ）及び（ｂ）に示す本発明の第１のマ
スクに代えて図７（ａ）及び（ｂ）に示す本発明の第２
のマスクを用いる点を除いて、図３（ａ）〜（ｄ）に示
す第１の実施形態に係るホールパターン形成方法と同様
である。すなわち、図７（ａ）及び（ｂ）に示す第１の
ハーフトーン型位相シフトマスク１０及び第２のハーフ
トーン型位相シフトマスク２０のそれぞれを用いるパタ
ーン露光において焦点深度を十分に保ちながら、図６に
示す形成目標のレジストパターンと同等のレジストパタ
ーン、つまり、通常の露光方法では解像限界以下となる
ような微細なホールピッチを有する密集ホールパターン
が孤立ホールパターンと共に設けられたレジストパター
ンを形成することができる。

【００８３】第２の実施形態によると、密集ホールパタ
ーンにおいてｘ方向及びｙ方向に沿って並べられる複数
のホールが、第１の組に属するホールのｘ方向及びｙ方
向におけるピッチがそれぞれ最小ピッチＰ１ｘ及びＰ１
ｙの２倍のピッチＰ２ｘ及びＰ２ｙ以上になると共に第
２の組に属するホールのｘ方向及びｙ方向におけるピッ
チがそれぞれ最小ピッチＰ１ｘ及びＰ１ｙの２倍のピッ
チＰ２ｘ及びＰ２ｙ以上になるように第１の組と第２の
組とに分割されている。そして、各組に属するホールと
対応する透光部をそれぞれを有する第１のハーフトーン
型位相シフトマスク１０及び第２のハーフトーン型位相
シフトマスク２０を用いて同一のレジスト膜に対してパ
ターン露光を２回行なう。このため、通常のハーフトー
ン型位相シフトマスクによって解像困難なホールピッチ
を有する密集ホールパターンを形成する場合にも、孤立
ホールパターンの解像度向上に適した中σ以下の露光条
件を利用できるので、解像度の劣化を防止しつつ密集ホ
ールパターンを形成できる。また、密集ホールパターン
を１回のパターン露光で形成するときのように高ＮＡ化
を行なう必要がないので、焦点深度を十分に保ちながら
密集ホールパターンを孤立ホールパターンと共に形成で
きる。また、同じレジスト膜に対して２回のパターン露
光を行なった後に該レジスト膜を現像することにより所
望のレジストパターンを形成するため、レジスト膜の形
成工程及び現像工程を１回ずつ行なうだけでよいので、
レジストパターンを形成する際のスループットの低下を
防止できる。さらに、２回目のパターン露光は平坦なレ
ジスト膜に対して行なわれるため、露光光の焦点ずれを
防止でき、それによってレジストパターンの寸法精度の
劣化を防止できる。

【００８４】尚、第２の実施形態において、第１のハー
フトーン型位相シフトマスク１０及び第２のハーフトー
ン型位相シフトマスク２０のそれぞれを用いるパターン
露光を行なうときの照明条件や露光量を同一にすること
が好ましい。このようにすると、異なる照明条件や露光
量でパターン露光を繰り返したときのようにディストー
ションの差が生じないので、重ね合わせ露光の精度を向
上させることができる。

【００８５】また、第２の実施形態において、第１のハ
ーフトーン型位相シフトマスク１０及び第２のハーフト
ーン型位相シフトマスク２０のそれぞれを用いるパター
ン露光を行なう露光装置のコヒーレンスファクタσを
０．６５程度以下に設定することが好ましい。このよう
にすると、ハーフトーン型位相シフトマスクの使用によ
る解像力向上効果が確実に生じる。

【００８６】また、第２の実施形態において、密集ホー
ルパターンにおける複数のホールのｘ方向及びｙ方向の
最小ピッチＰ１ｘ及びｐ１ｙはλ／ＮＡ以下であること
が好ましい。このようにすると、該密集ホールパターン
を１回のパターン露光で形成する場合と比べて、焦点深
度を大幅に向上させることができる。

【００８７】また、第２の実施形態において、ｘ方向及
びｘ方向と直交するｙ方向のそれぞれに沿って配列され
る複数のホールを有するホールパターン（密集ホールパ
ターン）を形成したが、これに代えて、１方向のみに配
列される複数のホールを有するホールパターン、又は一
の方向及び一の方向と９０゜以外の角度で交わる他の方
向のそれぞれに沿って配列される複数のホールを有する
ホールパターンを形成してもよい。

【００８８】

【発明の効果】本発明によると、通常のハーフトーン型
位相シフトマスクによって解像困難なホールピッチを有
する密集ホールパターンを形成する場合にも、孤立ホー
ルパターンの解像度向上に適した中σ以下の露光条件を
利用できるので、解像度の劣化を防止しつつ密集ホール
パターンを形成できる。また、密集ホールパターンを１
回のパターン露光で形成するときのように高ＮＡ化を行
なう必要がないので、焦点深度を十分に保ちながら密集
ホールパターンを孤立ホールパターンと共に形成でき
る。また、同じレジスト膜に対して２回のパターン露光
を行なった後に該レジスト膜を現像することにより所望
のレジストパターンを形成するため、レジスト膜の形成
工程及び現像工程を１回ずつ行なうだけでよいので、レ
ジストパターンを形成する際のスループットの低下を防
止できる。さらに、２回目のパターン露光は平坦なレジ
スト膜に対して行なわれるため、露光光の焦点ずれを防
止でき、それによってレジストパターンの寸法精度の劣
化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るホールパタ−ン
形成方法によって形成しようとするレジストパターンの
平面図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に
係るホールパタ−ン形成方法において用いられるマスク
（２枚のハーフトーン型位相シフトマスク）の平面図で
ある。

【図３】本発明の第１の実施形態に係るホールパタ−ン
形成方法の各工程を示す断面図である。

【図４】（ａ）は比較例として１枚のハーフトーン型位
相シフトマスクを用いた１回のパターン露光によって密
集ホールパターンを形成した場合におけるレジスト膜表
面上での光強度分布をシミュレーションにより求めた結
果を示す図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施形態に
係るホールパタ−ン形成方法によって密集ホールパター
ンを形成するときの１回目のパターン露光におけるレジ
スト膜表面上での光強度分布をシミュレーションにより
求めた結果を示す図であり、（ｃ）は本発明の第１の実
施形態に係るホールパタ−ン形成方法によって密集ホー
ルパターンを形成するときの１回目及び２回目のパター
ン露光のそれぞれにおけるレジスト膜表面上での光強度
分布の合計をシミュレーションにより求めた結果を示す
図であり、（ｄ）は（ａ）のＰ１−Ｑ１に沿った光強度
に基づき求めたホール寸法のフォーカス特性を示す図で
あり、（ｅ）は（ｂ）のＰ２−Ｑ２に沿った光強度に基
づき求めたホール寸法のフォーカス特性を示す図であ
り、（ｆ）は（ｃ）のＰ３−Ｑ３に沿った光強度に基づ
き求めたホール寸法のフォーカス特性を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施形態に係るホールパタ−ン
形成方法によって密集ホールパターンを形成した場合に
おけるホールピッチに対する焦点深度の依存性を示す図
である。

【図６】本発明の第２の実施形態に係るホールパタ−ン
形成方法によって形成しようとするレジストパターンの
平面図である。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に
係るホールパタ−ン形成方法において用いられるマスク
（２枚のハーフトーン型位相シフトマスク）の平面図で
ある。

【図８】従来のホールパタ−ン形成方法によって形成し
ようとするレジストパターンの平面図である。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は従来のホールパタ−ン形成
方法において用いられるマスク（一対のフォトマスク）
の平面図である。

【図１０】（ａ）〜（ｄ）は従来のホールパターン形成
方法の各工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 形成目標となるレジストパターン １ａ 密集ホールパターン １ｂ 孤立ホールパターン １０ 第１のハーフトーン型位相シフトマスク １１ 遮光部 １２ 第１のホール用透光部 １３ 第２のホール用透光部 ２０ 第２のハーフトーン型位相シフトマスク ２１ 遮光部 ２２ ホール用透光部 ３０ 基板 ３１ レジスト膜 ３１Ａ レジストパターン ３２ 第１の露光光 ３３ 第２の露光光 ３４ 密集ホールパターン ３５ 孤立ホールパターン Ｐ１ｘ ｘ方向の最小ピッチ Ｐ１ｙ ｙ方向の最小ピッチ Ｐ２ｘ 最小ピッチＰ１ｘの２倍のピッチ Ｐ２ｙ 最小ピッチＰ１ｙの２倍のピッチ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の方向に沿って並べられる複数のホ
   ールを有するホールパターンが配置されてなるレジスト
   パターンを形成するホールパターン形成方法であって、 基板上にポジ型レジストを塗布してレジスト膜を形成す
   る工程と、 第１の組に属するホールのピッチが前記複数のホールの
   最小ピッチの２倍以上になると共に第２の組に属するホ
   ールのピッチが前記最小ピッチの２倍以上になるように
   前記複数のホールが分割されてなる第１の組及び第２の
   組のうち、前記第１の組に属するホールと対応する透光
   部を有する第１のハーフトーン型位相シフトマスクを用
   いて、前記レジスト膜に対してパターン露光を行なう工
   程と、 前記第２の組に属するホールと対応する透光部を有する
   第２のハーフトーン型位相シフトマスクを用いて、前記
   レジスト膜に対してパターン露光を行なう工程と、 前記第１のハーフトーン型位相シフトマスクを用いるパ
   ターン露光及び前記第２のハーフトーン型位相シフトマ
   スクを用いるパターン露光が行なわれた前記レジスト膜
   を現像して前記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ホールパターン形成方法。
2. 【請求項２】 前記第１のハーフトーン型位相シフトマ
   スク及び第２のハーフトーン型位相シフトマスクのそれ
   ぞれを用いるパターン露光を行なうときの照明条件は同
   一であることを特徴とする請求項１に記載のホールパタ
   ーン形成方法。
3. 【請求項３】 前記第１のハーフトーン型位相シフトマ
   スク及び第２のハーフトーン型位相シフトマスクのそれ
   ぞれを用いるパターン露光を行なう露光装置のコヒーレ
   ンスファクタは０．６５以下であることを特徴とする請
   求項１に記載のホールパターン形成方法。
4. 【請求項４】 前記最小ピッチはλ／ＮＡ以下であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のホールパターン形成方
   法。（但し、λは前記第１のハーフトーン型位相シフト
   マスク及び第２のハーフトーン型位相シフトマスクのそ
   れぞれを用いるパターン露光を行なうときの露光光の波
   長であり、ＮＡは前記第１のハーフトーン型位相シフト
   マスク及び第２のハーフトーン型位相シフトマスクのそ
   れぞれを用いるパターン露光を行なう露光装置のレンズ
   開口数である）
5. 【請求項５】 第１の方向及び前記第１の方向と異なる
   第２の方向のそれぞれに沿って並べられる複数のホール
   を有するホールパターンが配置されてなるレジストパタ
   ーンを形成するホールパターン形成方法であって、 基板上にポジ型レジストを塗布してレジスト膜を形成す
   る工程と、 第１の組に属するホールの前記各方向におけるピッチが
   前記複数のホールの前記各方向における最小ピッチの２
   倍以上になると共に第２の組に属するホールの前記各方
   向におけるピッチが前記各方向における前記最小ピッチ
   の２倍以上になるように前記複数のホールが分割されて
   なる第１の組及び第２の組のうち、前記第１の組に属す
   るホールと対応する透光部を有する第１のハーフトーン
   型位相シフトマスクを用いて、前記レジスト膜に対して
   パターン露光を行なう工程と、 前記第２の組に属するホールと対応する透光部を有する
   第２のハーフトーン型位相シフトマスクを用いて、前記
   レジスト膜に対してパターン露光を行なう工程と、 前記第１のハーフトーン型位相シフトマスクを用いるパ
   ターン露光及び前記第２のハーフトーン型位相シフトマ
   スクを用いるパターン露光が行なわれた前記レジスト膜
   を現像して前記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ホールパターン形成方法。
6. 【請求項６】 前記第１のハーフトーン型位相シフトマ
   スク及び第２のハーフトーン型位相シフトマスクのそれ
   ぞれを用いるパターン露光を行なうときの照明条件は同
   一であることを特徴とする請求項５に記載のホールパタ
   ーン形成方法。
7. 【請求項７】 前記第１のハーフトーン型位相シフトマ
   スク及び第２のハーフトーン型位相シフトマスクのそれ
   ぞれを用いるパターン露光を行なう露光装置のコヒーレ
   ンスファクタは０．６５以下であることを特徴とする請
   求項５に記載のホールパターン形成方法。
8. 【請求項８】 前記各方向における前記最小ピッチはλ
   ／ＮＡ以下であることを特徴とする請求項５に記載のホ
   ールパターン形成方法。（但し、λは前記第１のハーフ
   トーン型位相シフトマスク及び第２のハーフトーン型位
   相シフトマスクのそれぞれを用いるパターン露光を行な
   うときの露光光の波長であり、ＮＡは前記第１のハーフ
   トーン型位相シフトマスク及び第２のハーフトーン型位
   相シフトマスクのそれぞれを用いるパターン露光を行な
   う露光装置のレンズ開口数である）
9. 【請求項９】 前記第１の方向と前記第２の方向とは互
   いに直交しており、 前記各方向における前記最小ピッチは同一のピッチであ
   り、 前記複数のホールは前記各方向に沿って前記同一のピッ
   チで並べられており、 前記第１の組に属するホールの前記各方向におけるピッ
   チは前記同一のピッチの２倍であると共に、前記第２の
   組に属するホールの前記各方向におけるピッチは前記同
   一のピッチの２倍であることを特徴とする請求項５に記
   載のホールパターン形成方法。