JP2004309958A - Photomask, method of forming pattern using the photomask, and method of creating mask data - Google Patents

Photomask, method of forming pattern using the photomask, and method of creating mask data Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease MEF (mask error factor) while keeping the interference effect between a light passing a phase shifter and a light passing an opening in a halftone phase shift mask. <P>SOLUTION: The photomask has a phase shifter R1 corresponding to the region of a resist not to be exposed, a transparent part (opening) R2 corresponding to the region of the resist to be exposed, and a semitransparent part R3 interposed between the phase shifter R1 and the opening R2, on a transmitting substrate 100. The mask pattern is composed of the phase shifter R1 and the semitransparent part R3. The phase shifter R1 passes the exposure light while inverting the phase with respect to the opening R2 as the reference, while the semitransparent part R3 has the transmittance which enables partial transmission of the exposure light and transmits the exposure light in the same phase with respect to the opening R2 as the reference. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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（ＭＡＳＫ
ＥＲＯＲＲ 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。非特許文献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に示す非特許文献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、非特許文献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]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photomask for forming a fine pattern used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a pattern forming method using the photomask, and further relates to a mask pattern designing method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, for high integration of a large-scale integrated circuit device (hereinafter, referred to as an LSI) realized by using a semiconductor, miniaturization of a circuit pattern is increasingly required. As a result, it has become very important to reduce the thickness of a wiring pattern constituting a circuit or to reduce the size of a contact hole pattern (hereinafter, referred to as a hole pattern) that connects multilayered wiring 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 on the assumption that a positive resist process is used. 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 of the resist film exposed to exposure light, that is, an opening (resist removal pattern) formed by removing the resist by development. The hole pattern is an opening formed by removing a resist into a hole by development, and is a particularly minute space pattern. When a negative resist process is used instead of the positive resist process, the definitions of the line pattern and the space pattern described above may be replaced.
[0004]
Conventionally, when a pattern is formed using a light exposure system, a photomask in which a complete light-shielding pattern made of Cr or the like corresponds to a desired pattern on a transparent substrate (transmissive substrate) made of quartz or the like is used. Was used. In such a photomask, the region where the Cr pattern exists is a complete light-shielding portion (substantially 0% transmittance) that does not transmit exposure light of a certain wavelength at all, while the region where the Cr pattern does not exist ( The opening of the Cr pattern) is a completely light-transmitting portion having the same transmittance (substantially 100%) as the above-described light-transmitting substrate to the exposure light. 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) corresponds to the photosensitive portion of the resist. Therefore, such a photomask, that is, a photomask composed of a completely light-shielding portion and a completely light-transmitting portion for exposure light of a certain wavelength is called a binary mask.
[0005]
In recent years, a photomask called a halftone phase shift mask has been introduced for miniaturization of hole patterns and wiring patterns. In a halftone phase shift mask, a pattern that has been a completely light-shielding portion on the mask in the past is replaced with a translucent phase shifter that partially transmits exposure light. Thereby, the resolution at the time of forming the resist pattern can be improved.
[0006]
Hereinafter, the halftone phase shift mask will be described.
[0007]
FIGS. 16A and 16B are diagrams for explaining the principle of forming a hole pattern using a halftone phase shift mask, and FIG. 16A is a plan view of a halftone phase shift mask for forming a hole pattern. (B) shows the light intensity distribution formed on the wafer to be exposed 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 such a transmittance that the resist is not exposed to light (exposure light) from an exposure light source. At present, the standard transmittance of the phase shifter (the 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 opening 11 corresponds to a desired resist photosensitive area (the part where the resist is to be removed), and the translucent phase shifter 12 and the desired resist non-resistor. The photosensitive area (the part where the resist pattern is to be left) corresponds. That is, if the pattern that becomes the opening in the conventional mask using the complete light-shielding film is left as the opening and the pattern that becomes the complete light-shielding part in the mask is a translucent phase shifter, a halftone phase shift mask is obtained. .
[0010]
Incidentally, the energy (light intensity) required to expose the resist to such an extent that the resist is removed during development is called critical light intensity. As shown in FIG. 16 (b), the intensity of the light transmitted through the opening 11 of the mask shown in FIG. 16 (a) exceeds the critical light intensity which is sufficient energy to expose the resist. On the other hand, the intensity of the light transmitted through the phase shifter 12 of the mask shown in FIG. 16A is smaller than the critical light intensity (an intensity at which the resist is not exposed). Here, the intensity of the light transmitted through the boundary region between the opening 11 and the phase shifter 12 becomes very low. This is because the phase of the light transmitted through the opening 11 is opposite to the phase of the light transmitted through the translucent phase shifter 12 (the phase difference is 180 degrees). It happens to cancel each other out. This makes it possible to increase the contrast between the photosensitive region and the non-photosensitive region of the resist, so that the pattern can be miniaturized. The principle of miniaturizing the hole pattern formed by the opening surrounded by the phase shifter has been described. However, the present invention is not limited to this. According to the same principle, that is, with the same contrast improving effect, it is also possible to miniaturize a linear resist pattern formed by a linear phase shifter surrounded by openings (light-transmitting portions). It becomes.
[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 LSI miniaturization progresses. It is MEF (MASK
This is an increasing phenomenon of a value called “ERROR FACTOR”.
[0012]
FIGS. 17A to 17D are diagrams for explaining an increase phenomenon of the MEF value due to miniaturization, where FIG. 17A shows a calculation formula of the MEF, and FIG. 7A shows a state in which the size of an opening (mask size W) in a halftone phase shift mask is changed, and FIG. 7C shows the size of a hole pattern (pattern size CD (Critical Dimension)) accompanying the change in 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 change ΔW wafer of the pattern dimension CD on the wafer to the change ΔW mask of the mask dimension is ideally the reciprocal of the mask magnification (M). That is, it is ideal that the value of MEF defined by the equation shown in FIG. In other words, MEF is a value obtained by converting the value indicating how many times the change amount of the dimension of the resist pattern formed on the wafer is increased by the mask magnification with respect to the change amount of the dimension on the mask, Ideally, it is desirable that this MEF be 1.
[0014]
However, as the pattern size approaches the resolution limit of light due to the recent pursuit of miniaturization, the value of MEF becomes larger than 1. For example, FIG. 17C shows a change in the dimension of the hole pattern (pattern dimension CD) when the dimension (mask dimension W) of the opening of the halftone phase shift mask is changed (see FIG. 17B). Is shown by the optical simulation. In FIG. 17C, the dimension on the mask is divided by the mask magnification so as to be easily compared with the dimension on the wafer. As shown in FIG. 17C, while the mask dimension W changes by 0.03 μm from 0.2 μm to 0.17 μm, the pattern dimension CD changes by 0.09 μm from 0.17 μm to 0.08 μm. . That is, the pattern dimension CD has changed by three times the change amount of the mask dimension W. FIG. 17D shows the result of calculating the value of MEF by optical simulation based on the pattern dimension CD shown in FIG. 17C. As shown in FIG. 17D, it can be seen that the MEF value is significantly increased with the miniaturization of the pattern dimension CD, that is, the hole pattern dimension. When the MEF value increases in this way, a dimensional error on the mask in mask processing is greatly increased at the time of pattern formation. Therefore, an increase in the MEF value is not preferable from the point of pattern formation. For this reason, in forming a fine pattern in recent years, it is important to suppress an increase in the MEF value, that is, a deterioration of the MEF. It is known that the deterioration of the MEF is particularly remarkable in the case of a halftone phase shift mask. Hereinafter, the reason will be described.
[0015]
Usually, when the opening is reduced on the photomask, the area of the mask pattern is increased. When the mask pattern is a normal light-shielding film (perfect 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 a halftone phase shift mask, for example, when an opening (light-transmitting portion) is reduced, a region of a translucent phase shifter is enlarged at the same time. The amount of transmitted light increases. As a result, the transmitted light of the opening decreases, and at the same time, the transmitted light of the opposite phase, which cancels the transmitted light of the opening, increases. Therefore, the transmitted light of the opening substantially decreases more drastically, so that the deterioration of the MEF becomes remarkable. Become.
[0016]
Therefore, in order to reduce the MEF of the halftone phase shift mask, for example, a method as shown in Patent Document 1 has been proposed.
[0017]
FIG. 18 shows a plan configuration of a photomask (an improved halftone phase shift mask for reducing MEF) disclosed in Patent Document 1. The feature of the photomask shown in FIG. 18 is that a complete light-shielding made of Cr is provided between an opening (light-transmitting portion) 21 corresponding to a desired resist-exposed region and a phase shifter 22 corresponding to a desired non-resist-exposed region. That is, the portion 23 is disposed. That is, in the photomask shown in FIG. 18, the pattern size at the time of pattern formation is adjusted by adjusting the arrangement region of the conventional complete light shielding pattern. According to the method of Non-Patent Document 1, when the dimension of the opening 21 is adjusted in order to adjust the pattern dimension, the dimension of the phase shifter 22 does not change, and the conventionally used complete light-shielding part 23 made of Cr is used. Since only the dimensions are changed, the deterioration of the MEF due to the use of the halftone phase shift mask can be suppressed to some extent. In other words, in the photomask shown in FIG. 18, for example, even if the opening 21 is reduced, the arrangement area of the phase shifter 22 is not enlarged. Therefore, the MEF value is the same as that in the case where the opening is reduced in the conventional binary mask. Is suppressed.
[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, the transmission through each of the opening and the translucent phase shifter is performed. The interference effect between the incoming lights is suppressed. That is, the conventional photomask shown in FIG. 18 is an intermediate photomask between a normal binary mask before the introduction of the halftone phase shift mask and the halftone phase shift mask. Therefore, when the conventional photomask shown in FIG. 18 is used to suppress the MEF from deteriorating to the binary mask level, the advantage that the halftone phase shift mask has over the binary mask is lost. That is, there is a trade-off between the effect of preventing deterioration of the MEF and the effect of the halftone phase shift mask.
[0020]
In view of the above, an object of the present invention is to reduce the 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]
In order 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 of the transmissive substrate on which no mask pattern is formed. Assume a mask. Specifically, the mask pattern has a phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the light-transmitting portion, and has a transmittance that partially transmits the exposure light and transmits the exposure light with the light-transmitting portion as the reference. And a translucent portion that transmits the light in a phase. The translucent portion is disposed so as to be sandwiched between the light transmitting portion and the phase shifter.
[0022]
According to the first photomask, a translucent portion that transmits exposure light in the same phase with respect to the opening is provided between the translucent portion (opening) and the phase shifter. A mask pattern is constituted by the phase shifter. Therefore, dimensional control in a pattern formed by the mask pattern can be performed by adjusting the translucent portion. Specifically, for example, when reducing the opening, it is possible to increase only the arrangement region of the translucent portion without increasing the arrangement region of the phase shifter. Therefore, when the opening is reduced, the amount of light transmitted through the photomask is reduced by an amount obtained by subtracting the amount of light transmitted through the translucent portion having the same area from the amount of light transmitted through the opening corresponding to the reduced area. Decrease. The amount of reduction of the transmitted light is smaller than the amount of reduction of the transmitted light when the opening is similarly reduced in a normal binary mask. That is, the degree of the pattern dimensional change associated with the dimensional change in the arrangement region of the translucent portion is smaller than the degree of the pattern dimensional change associated with the dimensional change in the arrangement region of the phase shifter or the complete light shielding portion. Therefore, the fluctuation of the transmitted light amount due to the reduction or enlargement of the opening (that is, the deformation of the mask pattern) is substantially suppressed, so that the deterioration of the MEF in the formation of the fine pattern can be largely suppressed.
[0023]
In the first photomask, the mask pattern preferably surrounds the light transmitting portion.
[0024]
By doing so, the MEF of the pattern (the photosensitive region of the resist) formed by the translucent 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 (the non-photosensitive area of the resist) formed by the mask pattern is particularly improved.
[0027]
In the first photomask, the width of the translucent portion is preferably equal to or less than (0.3 × λ / NA) × M.
[0028]
By doing so, the dimensional accuracy of a minute pattern (photosensitive region of the resist) formed by the light transmitting portion can be improved.
[0029]
In the first photomask, the surface of the transmissive substrate in the translucent portion forming region is exposed, and the exposure light is transmitted in the same phase on the transmissive substrate in the translucent portion forming region with respect 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 laminated on the transmissive substrate in the phase shifter forming region. Is preferred.
[0030]
This facilitates the creation of the photomask.
[0031]
In the first photomask, the transmittance of the translucent portion to the exposure light is preferably greater than 15% and 50% or less.
[0032]
In this case, since the translucency of the translucent portion is larger than 15%, the width of the translucent portion capable of realizing a predetermined MEF value can be increased, thereby facilitating mask processing. In addition, since the translucency of the translucent portion is 50% or less, there is no distinction between the translucent portion and the opening, and for example, it is possible to prevent a situation in which a pattern formed when the opening is reduced is not reduced. Can be.
[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 The exposure light may be transmitted with a phase difference of (150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360 × n) degrees or less based on the light transmitting portion. That is, in this specification, a phase difference of not less than (−30 + 360 × n) degrees and not more than (30 + 360 × n) degrees (where n is an integer) is regarded as the same phase, and is not less than (150 + 360 × n) degrees and ( A phase difference of 210 + 360 × n or less (where n is an integer) is regarded as an opposite phase.
[0034]
The second photomask according to the present invention is based on a photomask having a mask pattern formed on a transmissive substrate and a light-transmitting portion of the transmissive substrate on which no mask pattern is formed. Specifically, the mask pattern has a main pattern which is surrounded by the light transmitting portion and is transferred by exposure, and an auxiliary pattern which diffracts exposure light and is not transferred by exposure. Further, the main pattern has a phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the light transmitting portion, and a first transmittance that partially transmits the exposure light and transmits the exposure light with the light transmitting portion as the reference. 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 for partially transmitting the exposure light, and includes a second translucent portion that transmits the exposure light in phase with the translucent portion as a reference. The semi-transparent portion is disposed at a position separated from the phase shifter by a predetermined distance so as to sandwich the light-transmitting portion between the semi-transparent portion and the main pattern.
[0035]
According to the second photomask, a first translucent portion that transmits exposure light in the same phase with respect to the opening is provided between the light transmitting portion (opening) and the phase shifter. The main pattern is constituted by the translucent part 1 and the phase shifter. Therefore, the dimensional control of the pattern formed by the main pattern can be performed by adjusting the first translucent portion. Specifically, for example, when reducing the main pattern, in other words, when expanding the opening, it is possible to reduce only the arrangement area of the first translucent section without reducing the arrangement area of the phase shifter. it can. Therefore, when the opening is enlarged, only the amount obtained by subtracting the amount of light passing through the first translucent portion having the same area from the amount of light passing through the opening corresponding to the enlarged area is equal to the amount of light of the photomask. The transmitted light increases. The amount of increase in the transmitted light is smaller than the amount of increase in the transmitted light when the opening is similarly enlarged in a normal binary mask. That is, the degree of the pattern size change accompanying the size change of the arrangement region of the first translucent portion is smaller than the degree of the pattern size change accompanying the size change of the arrangement region of the phase shifter or the complete light shielding portion. Therefore, the fluctuation of the transmitted light amount due to the reduction or enlargement of the opening (that is, the deformation of the mask pattern) is substantially suppressed, so that the deterioration of the MEF in the formation of the fine pattern can be largely suppressed.
[0036]
According to the second photomask, since the auxiliary pattern having a 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. And diffracted light that interferes with the light. Therefore, the resolution characteristics of a pattern formed by transferring the main pattern, for example, a line pattern are improved. Further, since the translucent portion is used as the auxiliary pattern, the auxiliary pattern can be formed with a large size under the condition that the auxiliary pattern is not transferred by exposure, as compared with the case where the phase shifter is used as the auxiliary pattern. Therefore, the processing of the auxiliary pattern is facilitated, and 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 the apertures of the reduction projection optical system of the exposure machine, respectively). Number and reduction ratio).
[0038]
With this configuration, the resolution characteristics, specifically, the formation characteristics of the fine pattern corresponding to the resist non-photosensitive region 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 with the line-shaped phase shifter, it means the distance between the edge of the phase shifter on the auxiliary pattern side and the center line of the auxiliary pattern.
[0040]
In the second photomask, the surface of the transmissive substrate in the light-transmitting portion forming region is exposed, and on the transmissive substrate in both the first translucent portion forming region and the second translucent portion forming region, A translucent film that transmits the exposure light in the same phase with respect to the translucent portion is formed.On the transmissive substrate in the phase shifter forming area, the translucent film and the exposing light have the opposite phase with respect to the translucent portion. It is preferable that a phase shift film to be transmitted by the above is sequentially laminated.
[0041]
This facilitates the creation of the photomask.
[0042]
In the second photomask, the first transmittance is preferably larger than 15% and 50% or less.
[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 that can achieve a predetermined MEF value can be increased. Therefore, mask processing becomes easy. Further, since the transmittance of the first translucent portion is 50% or less, there is no distinction between the first translucent portion and the opening, and for example, a pattern formed when the first translucent portion is reduced. Can be prevented from being 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 prevent the non-photosensitive portion of the resist from being formed due to the transmittance of the auxiliary pattern being too low, and to surely realize the effect of improving the resolution characteristics by the diffracted light.
[0046]
In the second photomask, the first translucent portion and the second translucent portion emit exposure light of (-30 + 360 × n) degrees or more and (30 + 360 × n) degrees or less with respect to the translucent portion. In addition to transmitting the light with a phase difference, the phase shifter may transmit the exposure light with a phase difference equal to or more than (150 + 360 × n) degrees and equal to or less 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 includes a step of forming a resist film on a substrate and a step of forming a photomask of the present invention on the resist film. And a step of developing a 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 effect as that 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 is directed to a mask data creation method for a photomask having a mask pattern formed on a transparent substrate and a light-transmitting portion of the transparent substrate on which no mask pattern is formed. It is assumed. Specifically, a step of determining the shape of the light-transmitting 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 was determined. Arranging, along the contour of the translucent portion, a translucent portion having a transmittance for partially transmitting the exposure light and transmitting the exposure light in phase with the translucent portion as a reference; A step of setting a boundary between the transparent part and the edge for CD adjustment, and a step of arranging a phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the light transmitting part so as to surround the light transmitting part and the translucent part, Estimating the size of a resist pattern formed by a mask pattern including a phase shifter and a translucent portion using simulation; and, if the estimated size of the resist pattern does not match a desired size, 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 light transmitting portion (opening) 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 translucent portion around the opening is less susceptible to a dimensional error (mask error) due to the accuracy of mask processing or OPC (Optical Proximity Correction) processing. That is, according to the first mask data creation method, a photomask which is less affected by a mask error can be realized by using a mask pattern including a phase shifter and a translucent portion. Therefore, by exposing the resist-coated substrate using this photomask, a fine pattern (resist photosensitive area) corresponding to the opening can be formed with desired dimensions. .
[0051]
A second mask data creation method according to the present invention is directed to a mask data creation method for a photomask having a mask pattern formed on a transparent substrate and a light-transmitting portion of the transparent substrate on which no mask pattern is formed. It is assumed. Specifically, a step of determining the shape of a 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 arranging, along the contour of the mask pattern having the determined shape, a translucent portion having a transmittance for partially transmitting the exposure light and transmitting the exposure light in the same phase with respect to the light-transmitting portion as a reference. Setting the boundary between the translucent portion and the translucent portion to the edge for CD adjustment, and disposing a phase shifter for transmitting the exposure light in the opposite phase with respect to the translucent portion inside the translucent portion in the mask pattern. Using a simulation to predict the size of a resist pattern formed by a mask pattern including a phase shifter and a translucent portion; 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, a photomask in which the phase shifter is surrounded by the translucent portion (opening) with the translucent portion interposed therebetween can be realized. At this time, the intensity distribution of the light transmitted through the opening and the translucent part adjacent thereto is less susceptible to dimensional errors (mask errors) due to the accuracy of mask processing and OPC processing. That is, according to the second mask data generation method, a photomask which is less affected by a mask error can be realized by using a mask pattern including a phase shifter and a translucent portion. Therefore, by exposing the resist-coated substrate using this photomask, it is possible to form a fine pattern (resist non-photosensitive area) corresponding to the mask pattern with high accuracy as desired dimensions. it can.
[0053]
A third mask data creation method according to the present invention is directed to a mask data creation method for a photomask having a mask pattern formed on a transparent substrate and a light-transmitting portion of the transparent substrate on which no mask pattern is formed. It is assumed. Specifically, a step of determining the shape of the main 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 first translucent portion having a transmittance for partially transmitting the exposure light and transmitting the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion along the contour of the main pattern having the determined shape. And a second transmittance that partially transmits the exposure light at a position separated by a predetermined distance from the main pattern so as to sandwich the light-transmitting portion between the main pattern having the determined shape and the main pattern. And arranging a second translucent portion that transmits the exposure light in phase with 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, a photomask in which the phase shifter is surrounded by the light transmitting portion (opening) with the first translucent portion interposed therebetween can be realized. At this time, the intensity distribution of the light transmitted through the opening and the first translucent portion adjacent thereto is less susceptible to a dimensional error (mask error) caused by the accuracy of the mask processing and the OPC processing. That is, according to the third mask data creation method, a photomask that is less affected by a mask error can be realized by using the main pattern including the phase shifter and the first translucent portion. Therefore, by exposing the resist-coated substrate using this photomask, it is possible to form a fine pattern (resist non-photosensitive area) corresponding to the main pattern with high precision as desired dimensions. it can.
[0055]
Further, according to the third mask data creation method, a photomask can be realized by providing an auxiliary pattern having a 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 light transmitted through the phase shifter of the main pattern. Therefore, the resolution characteristics of a pattern formed by transferring the main pattern, for example, a line pattern are improved. Further, since the translucent portion is used as the auxiliary pattern, the auxiliary pattern can be formed with a large size under the condition that the auxiliary pattern is not transferred by exposure, as compared with the case where the phase shifter is used as the auxiliary pattern. Therefore, the processing of the auxiliary pattern is facilitated, and a photomask that can easily use the auxiliary pattern can be realized.
[0056]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Assumptions)
Hereinafter, prerequisites for describing each embodiment of the present invention will be described.
[0057]
Usually, a photomask is used in a reduction projection type exposure apparatus. Therefore, when discussing a pattern size on a mask, a reduction magnification (mask magnification) must be considered. However, when describing the following embodiments, in order to avoid confusion, when describing the pattern dimensions on the mask in association with the desired pattern to be formed (eg, a resist pattern), unless otherwise noted, The 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 using 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, M and NA represent the reduction magnification and the numerical aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine, respectively, and λ represents the wavelength of the exposure light, unless otherwise specified.
[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 a plurality of linear openings having different widths are irradiated on the wafer through a mask surrounded by a light-shielding portion. Here, it is assumed that the mask magnification is 1 for the sake of simplicity. FIG. 1 shows three openings having three different widths W1, W2, and W3, and a light intensity distribution formed corresponding to each of the openings. FIG. 1 also shows the critical light intensity required to expose the resist. That is, a region in each light intensity distribution exceeding the critical light intensity exposes the resist. Therefore, as shown in FIG. 1, the width (pattern dimension CD) of the pattern formed by the exposure is CD1 for the opening having the width W1, CD2 for the opening having the width W2, and W3. CD3 for the opening of.
[0061]
here,
W1−W2 = ΔW0
W2-W3 = ΔW0
And
[0062]
Further, when each of the width W1 and the width W2 has a sufficient size compared to the wavelength of the exposure light, when the opening width is reduced by ΔW0 from W1 to W2, the width of the light intensity distribution is correspondingly reduced by ΔW0. Narrows. Therefore, when CD1 = W1 holds for the pattern dimension CD1 formed corresponding to the opening having the width W1, CD2 = W2 also holds for the pattern dimension CD2 formed corresponding to the opening having the width W2.
CD1−CD2 = ΔW0
Holds.
[0063]
That is, the ratio ΔCD0 / ΔW0 of the pattern dimension change ΔCD0 to the aperture width change (that is, the mask dimension change) ΔW0 is as follows:
ΔCD0 / ΔW0 = (CD1-CD2) / (W1-W2) = 1
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, and in the above case, the ideal state of MEF = ΔCD0 / ΔW0 = 1. Is realized.
[0064]
On the other hand, when the width W3 is smaller than the wavelength of the exposure light, if the width of the opening is reduced from the width W2 to the width W3, the width of the light intensity distribution is not only narrowed in accordance with the decrease in the width of the opening, but also as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the peak of the light intensity distribution also decreases. For this reason, in the light intensity distribution formed by the opening having the width W3, the amount of decrease in the width of the region exceeding the critical light intensity is larger than the amount corresponding to the amount of decrease in the width of the opening. The dimension CD3 is much 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)
Is greater than one.
[0066]
As described above, the phenomenon that the MEF value exceeds 1 occurs when the pattern size 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 remarkable when it decreases along with the decrease. That is, when the dimension on the mask is 0.5 × λ / NA or less, which is a dimension that cannot be considered to be optically sufficient, the phenomenon that the MEF becomes larger than 1 is particularly significant. Since it becomes remarkable, a method of suppressing an increase in MEF is effective.
[0067]
Next, the principle of the MEF reduction method found by the present inventors will be described.
[0068]
As described above, when the width of the opening is changed from W2 to W3, the pattern size is changed by ΔW0 or more. In addition to the decrease in the width of the light intensity distribution, the light transmitted through the opening is excessively reduced. It is considered that the peak of the light intensity distribution also decreased. Therefore, as shown in FIG. 1, the present inventor does not reduce the width of the opening from W2 to W3 by adjusting the arrangement area of the light-shielding portion, but partially transmits the exposure light as shown in FIG. The present inventors have conceived a method of reducing the width of the opening from W2 to W3 by adjusting the arrangement area of the translucent portion having the transmittance. In this case, since the light also transmits through the region where the translucent portion is disposed 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. Light intensity. That is, as compared with the case where the width of the opening is reduced from W2 to W3 by increasing the arrangement area of the light-shielding part, the case where the width of the opening is reduced from W2 to W3 by increasing the arrangement area of the translucent part is better. In addition, a 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. Accordingly, a decrease in the pattern dimension CD3 ′ corresponding to the opening having the width W3 shown in FIG.
CD3 '= W3
Can also be realized.
[0069]
That is, by forming a translucent portion between the light-shielding portion and the opening and controlling the opening width by adjusting the arrangement area of the translucent portion, the peak of the light intensity distribution due to the decrease in the opening width is reduced. The reduction rate can be suppressed. Although the case where the isolated island-shaped opening exists in the light-shielding portion has been described above, the case where the isolated island-shaped light-shielding portion exists in the opening (light-transmitting portion) is also described. The same is true. 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 formed of the non-photosensitive region of the resist is greatly reduced. Is greater 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 portion has an intermediate property between the opening and the light-shielding portion both when focusing on its light-transmitting property and when focusing on its light-shielding property. Therefore, the amount of transmitted light 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 an opening and a light-shielding portion is introduced on a mask, and the translucent portion is connected to the light-shielding portion and the opening ( (Light transmitting portion). In other words, instead of the conventional mask pattern dimensional deformation operation, the arrangement area of the translucent portion is deformed. Thereby, the dimensional deformation of the mask pattern can be performed while mitigating the influence of the increase and decrease of the light transmitted through the mask.
[0071]
In the above description, if a phase shifter is disposed instead 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]
(1st Embodiment)
Hereinafter, a photomask according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0073]
FIG. 3A is a diagram 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 a region 51 of the resist 50 to be exposed. Here, the region 51 is a region having a sufficient light intensity in a light intensity distribution formed on the wafer by light transmitted through the mask. In the present embodiment, it is assumed that the photomask is used in a reduction projection type exposure apparatus, and the reduction magnification of the reduction projection optical system of the exposure apparatus is M.
[0075]
As shown in FIGS. 3B and 3C, the photomask of the present embodiment includes a phase shifter R1 corresponding to a non-photosensitive region of the resist (a region other than the region 51 in the resist 50 of FIG. 3B). And a light-transmitting portion (opening) R2 which is surrounded by the phase shifter R1 and corresponds to the resist photosensitive region (the region 51 in FIG. 3B), and is disposed so as to be sandwiched between the phase shifter R1 and the opening R2. The translucent portion R3 is provided on the transmissive substrate 100. The phase shifter R1 is a phase shifter similar to a conventional halftone phase shift mask, and transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the opening R2. The translucent portion R3 has a transmittance for partially transmitting the exposure light, and transmits the exposure light in the same phase with respect to the opening R2.
[0076]
The surface of the transparent substrate 100 in the region where the opening R2 is formed is exposed. Further, on the transmissive substrate 100 in the region where the translucent portion R3 is formed, a translucent film 101 that transmits the exposure light in the same phase with respect to the opening R2 is formed. Further, a translucent film 101 and a phase shift film 102 for transmitting the exposure light in the opposite phase with respect to the opening R2 are sequentially laminated on the transparent substrate 100 in the region where the phase shifter R1 is formed. That is, the phase shifter R1 has a two-layer structure, and the translucent portion R3 around the opening R2 has a single-layer structure of only the lower layer of the two-layer structure. As described above, since the mask pattern including the phase shifter R1 and the translucent portion R3 is realized by at least two layers made of different materials, as described later (see FIGS. 7A to 7G). Thus, the phase shifter R1 and the translucent portion R3 can be formed simultaneously.
[0077]
The feature of this embodiment is to use a translucent part having an intermediate function between the function of the light transmitting part and the function of the light shielding part. Specifically, by disposing a translucent portion R3 at the boundary between the opening R2 serving as a light transmitting portion and the phase shifter R1 serving as a light shielding portion, when the opening R2 is deformed, that is, when the phase shifter R1 is formed. In the case where the mask pattern including the mask and the translucent portion R3 is deformed, 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 semi-transparent portion R3 is required to have an intermediate role between the light-transmitting portion and the light-shielding portion, the transmittance of the translucent portion R3 to the exposure light is equal to the light-shielding portion (eg, 0% transmittance). It suffices if it is larger than the light-transmitting portion (for example, 100% transmittance). However, the transmittance of the translucent portion R3 is preferably 6% or more, because the translucent portion width capable of realizing a predetermined MEF value can be increased, in other words, the mask processing can be facilitated. More preferably, it is larger than. Further, for the reason described later, the transmittance of the translucent portion R3 is preferably 50% or less.
[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 at the boundary between the translucent portion R3 and the phase shifter R1. The effect of improving the contrast can always be maintained.
[0080]
Note that, in the present embodiment, “having the same phase” means that the phases of two target lights are substantially the same, and specifically, the phase difference between the two lights is 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 phase” means that the phases of two target lights are substantially opposite phases. Specifically, the phase difference between the two lights is (150 + 360 × n) Degrees and not more than (210 + 360 × n) degrees (where n is an integer).
[0081]
Hereinafter, the result of actually confirming whether or not the MEF can be reduced in the formation of the hole pattern by using the mask structure of the present embodiment by optical simulation will be described with reference to the drawings.
[0082]
FIG. 4A shows a state in which an opening size is changed in a conventional halftone phase shift mask, and FIG. 4B shows a photomask (MEF reduction) shown in FIG. FIG. 4C shows a state in which the opening size is changed in the photomask of this embodiment. ing. Here, the masks shown in FIGS. 4A to 4C are hole pattern forming masks. FIG. 4D shows a result obtained by simulation of the MEF value in the case where exposure is performed on each of the masks shown in FIGS. 4A to 4C 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 degree of interference (σ) is 0.8. The MEF value is obtained by converting the ratio of the amount of change in the pattern dimension CD (the size of the hole pattern corresponding to the opening) to the amount of change in the mask size (the width of the opening) by the mask magnification. . Although only one opening corresponding to the hole pattern is shown in FIGS. 4A to 4C, actually, the hole pattern is formed at an arrangement pitch of 0.28 μm. It is assumed that a plurality of openings are arranged in each mask. Further, it is assumed that the translucency 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 of the photomask of this embodiment is the largest. Further, as shown in FIG. 4D, in the conventional halftone phase shift mask (including the improved type), the degradation of the MEF becomes remarkable at λ / NA (in the case shown in FIG. (λ / NA = 0.32 μm) in this case. 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 the present embodiment, in forming a pattern having a size of 0.5 × λ / NA or less, the demerit of MEF deterioration is eliminated while maintaining the state in which the resolution by the halftone phase shift mask is obtained. It is possible to do.
[0084]
The translucent portion of the present embodiment is introduced for the purpose of reducing the change in the intensity of the light transmitted through the mask due to the change in the size of the opening. Here, 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 the minute pattern (resist photosensitive area) formed by the opening, the MEF reduction according to the present invention is achieved. In order to realize the effect, it is preferable that the upper limit of the width of the translucent portion is set to a size that does not hinder the interference effect between the light passing through the regions on both sides thereof (that is, the opening and the phase shifter). Specifically, a distance (interval between the opening and the phase shifter) at which the interference effect between the lights passing 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 can be sufficiently obtained is 0.1 × λ / NA or less. Therefore, the width of the translucent portion 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, when the opening is reduced on the photomask, the area of the mask pattern is increased. When the mask pattern is a normal light-shielding film (perfect 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, when the aperture (light-transmitting part) is reduced, the area of the translucent phase shifter is enlarged at the same time. The amount of transmitted light increases. As a result, the transmitted light of the opening decreases, and at the same time, the transmitted light of the opposite phase, which cancels the transmitted light of the opening, increases. Therefore, the transmitted light of the opening substantially decreases more drastically, so that the deterioration of the MEF becomes remarkable. Become. However, in the case of the improved halftone phase shift mask disclosed in Non-Patent Document 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 of the opening is proportional to only the reduced area of the opening, as in the conventional binary mask, and the MEF value can be reduced.
[0086]
On the other hand, according to the photomask of the present embodiment, an MEF reduction effect higher than that of the conventional binary mask, that is, higher than that of the improved halftone phase shift mask can be obtained. That is, in the photomask of the present embodiment, a translucent portion that transmits exposure light in the same phase with respect to the opening is provided between the opening and the phase shifter, and the translucent portion and the phase shifter are provided. Form a mask pattern. Therefore, dimensional control in a pattern formed by the mask pattern can be performed by adjusting the translucent portion. Specifically, for example, when reducing the opening, it is possible to increase only the arrangement region of the translucent portion without increasing the arrangement region of the phase shifter. Therefore, when the opening is reduced, the amount of light transmitted through the photomask is reduced by an amount obtained by subtracting the amount of light transmitted through the translucent portion having the same area from the amount of light transmitted through the opening corresponding to the reduced area. Decrease. The amount of reduction of the transmitted light is smaller than the amount of reduction of the transmitted light when the opening is similarly reduced in a normal binary mask. That is, the degree of the pattern dimensional change associated with the dimensional change of the translucent part arrangement area is smaller than the degree of the pattern dimensional change associated with the phase shifter or the complete opaque part arrangement area dimensional change. Therefore, the fluctuation of the transmitted light amount due to the reduction or enlargement of the opening (that is, the deformation of the mask pattern) is substantially suppressed, so that the deterioration of the MEF in the formation of the fine pattern can be largely suppressed.
[0087]
As described above, in the present embodiment, in principle, the higher the transmittance of the translucent portion, the greater the effect of reducing the MEF. However, if the transmissivity of the translucent portion is too high, there is a problem that there is no distinction between the translucent portion and the opening and, for example, the size of a hole pattern formed when the opening is reduced is not reduced. Therefore, in the present embodiment, the transmittance of the translucent portion is practically preferably 50% or less.
[0088]
In the present embodiment, the opening R2 is intended for a photomask (see FIG. 3B) surrounded by the phase shifter R1, but the translucent portion for transmitting the exposure light in the same phase with respect to the opening is used. The effect of reducing the MEF value by arranging 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 VV in FIG. It is. The point that the mask structure shown in FIGS. 5A and 5B is different from the mask structure shown in FIGS. 3B and 3C corresponds to, for example, a linear space pattern in a positive resist process. In addition, the opening R2 is provided in a line shape. With the photomasks shown in FIGS. 5A and 5B, a fine isolated space pattern can be formed while reducing the MEF value.
[0090]
FIG. 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 the line VI-VI in FIG. . The point that the mask structure shown in FIGS. 6A and 6B is different from the mask structure shown in FIGS. 3B and 3C is, for example, a line pattern (line-shaped resist pattern) in a positive resist process. In this case, the phase shifter R1 is provided in a line. In other words, the phase shifter R1 is provided so as to be surrounded by the opening R2. 6A and 6B, a fine line pattern can be formed while reducing the MEF value.
[0091]
In the present embodiment, a semi-transparent 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 a light-shielding portion. However, in place of the phase shifter, in a mask using a complete light-shielding portion made of Cr or the like that substantially completely blocks exposure light, a semi-transparent portion is provided at the boundary between the light-shielding portion and the opening. 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 the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0093]
FIGS. 7A to 7E are cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing a photomask according to the first embodiment, and FIG. 7F is a plan view corresponding to the cross-sectional view of FIG. FIG. 7G shows a plan view corresponding to the cross-sectional view of FIG. 7E.
[0094]
First, as shown in FIG. 7A, a translucent film 101 and a phase shift film 102 are sequentially formed on a transparent substrate 100 made of a material having transparency to exposure light, for example, quartz or the like.
[0095]
Next, a resist is applied on the transmissive substrate 100 on which the translucent film 101 and the phase shift film 102 are laminated, and the applied resist is subjected to pattern exposure using a mask pattern drawing machine, followed by development. Thus, as shown in FIG. 7B, a first resist pattern 103 covering the phase shifter formation region is formed.
[0096]
Thereafter, the phase shift film 102 is etched using the first resist pattern 103 as a mask to pattern the phase shift film 102, and then the first resist pattern 103 is removed. Thereby, as shown in FIGS. 7C and 7F, portions of the phase shift film 102 corresponding to the opening forming region and the translucent portion forming region are removed.
[0097]
Next, a resist is applied again on the transparent substrate 100, and the applied resist is subjected to pattern exposure using a mask pattern drawing machine, and then developed, as shown in FIG. 7D. Next, a second resist pattern 104 that covers the phase shifter forming region and the translucent portion forming region, that is, a second resist pattern 104 having a removed portion in the opening forming region is formed.
[0098]
Thereafter, the translucent film 101 is etched using the second resist pattern 104 as a mask to pattern the translucent film 101, and then the second resist pattern 104 is removed. As a result, as shown in FIGS. 7E and 7G, a portion of the translucent film 101 corresponding to the opening forming region is removed, and the photomask according to the first embodiment is completed.
[0099]
According to the method for manufacturing a photomask of the present embodiment described above, a transparent substrate 100 on which a lower translucent film 101 and an upper phase shift film 102 are stacked is prepared. Thus, the photomask of the present embodiment can be easily formed only by performing a known mask forming step.
[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. 8A.
[0102]
As shown in FIGS. 8B and 8C, the photomask according to the present embodiment includes a linear phase shifter R1 corresponding to a desired line pattern (resist non-photosensitive area), a resist surrounding the phase shifter R1 and a resist. A light-transmitting portion (opening) R2 corresponding to the photosensitive region and a translucent portion (hereinafter, referred to as a first translucent portion) R3 disposed so as to be interposed between the phase shifter R1 and the opening R2. Provided on the conductive substrate 200. The phase shifter R1 is a phase shifter similar to a conventional halftone phase shift mask, and transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the opening R2. Further, the first translucent portion R3 has a transmittance for partially transmitting the exposure light, and transmits the exposure light in the same phase with respect to the opening R2. Here, a main pattern is constituted by the phase shifter R1 and the first translucent portion R3.
[0103]
The features and effects of the first translucent portion R3 of the present embodiment are the same as those of the translucent portion R3 of the first embodiment. That is, the main pattern (constituted of the phase shifter R1 and the first translucent portion R3) of the present embodiment allows the mask pattern (phase shifter) of the first embodiment shown in FIGS. R1 and a translucent portion R3).
[0104]
The difference between the photomask of the present embodiment and the first embodiment is that a pair of second translucent portions R5 are provided on the transparent substrate 200 as auxiliary patterns that diffract exposure light and are not transferred by exposure. That is. Here, each of the second translucent portions R5 is arranged in parallel with the phase shifter R1 at a position separated by a predetermined distance from the phase shifter R1 so as to sandwich the opening R2 with the main pattern. Each second translucent portion R5 has a second transmittance for partially transmitting the exposure light, and transmits the exposure light in the same phase with respect to the opening R2.
[0105]
Note that the surface of the transparent substrate 200 in the region where the opening R2 is formed is exposed. In addition, a translucent film 201 that transmits exposure light in the same phase with respect to the opening R2 is formed on the transmissive substrate 200 in a region where the first and second translucent portions R3 and R5 are formed. . Further, a semi-transparent film 201 and a phase shift film 202 for transmitting the exposure light in the opposite phase with respect to the opening R2 are sequentially laminated on the transparent substrate 200 in the region where the phase shifter R1 is formed. That is, the phase shifter R1 has a two-layer structure, and the translucent portions R3 and R5 have a single-layer structure of only the lower layer of the two-layer structure described above. As described above, the mask pattern including the main pattern and the auxiliary pattern, that is, the mask pattern including the phase shifter R1 and the translucent portions R3 and R5 is realized by at least two layers made of different materials. As in the embodiment (see FIGS. 7A to 7G), the phase shifter R1 and the translucent portions R3 and R5 can be formed simultaneously. That is, creation of a photomask becomes easy.
[0106]
In the present 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 with the line-shaped phase shifter, it means the distance between the edge of the phase shifter on the auxiliary pattern side and the center line of the auxiliary pattern.
[0107]
Hereinafter, features of a pattern forming method using an auxiliary pattern will be described with reference to the drawings, taking as an example a case where both a main pattern and an auxiliary pattern are configured by phase shifters.
[0108]
For example, an auxiliary pattern which is not transferred by exposure (that is, does not form a resist non-photosensitive area at the time of exposure) is arranged within a range of about λ / NA from the main pattern with respect to a main pattern such as a linear light-shielding pattern. A method of improving the resolution characteristics of the line pattern formed by the main pattern by using the above method has been conventionally known.
[0109]
FIG. 9A shows an example of a mask pattern including a line-shaped main pattern (width L) and an auxiliary pattern (width d), and FIG. 9B shows the mask pattern shown in FIG. 9A. 5 shows a light intensity distribution formed by a pattern. Note that the light intensity distribution in FIG. 9B is an intensity distribution along a direction perpendicular to the direction in which the main pattern extends, and the position 0 on the horizontal axis corresponds to the center of the main pattern. In FIG. 9B, the light intensity is represented using a relative intensity with the light intensity of the exposure light being 1.
[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. In other words, only the main pattern generates a light-shielding area having a critical intensity (critical light intensity) or less in the light intensity distribution, thereby forming a resist non-photosensitive area, and a pair of auxiliary patterns on both sides of the main pattern are formed. In the case where the light-shielding effect is not sufficient to form the resist non-photosensitive area, the effect of improving the resolution characteristics by the auxiliary pattern can be obtained. Therefore, the auxiliary pattern must be a fine pattern having no light-shielding effect such that the intensity of transmitted light is equal to or less than the critical light intensity.
[0111]
FIG. 9C shows a mask pattern including a line-shaped main pattern (width 0.1 μm) and an auxiliary pattern (width d, distance 0.4 μm from the center line of the main pattern). 9D shows the result of simulating the dependence of the MEF value on the auxiliary pattern width d (unit: μm) when a line pattern is formed using the mask pattern shown in FIG. 9C. 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% was used, the exposure light source was an ArF light source, and the numerical aperture (NA) was 0 .6.
[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 arranging an auxiliary pattern with respect to a line-shaped main pattern, the auxiliary pattern width is required to be about one third or less of the main pattern width. Therefore, it is difficult to process a mask using the auxiliary pattern.
[0113]
On the other hand, by using the translucent portion for the auxiliary pattern as in the present embodiment, the auxiliary pattern can be formed with a large size under the condition that it is not transferred by exposure. Hereinafter, the reason will be described.
[0114]
FIG. 10A shows a mask in which a linear phase shifter (width L, transmittance 6%) is surrounded by an opening, and a light intensity distribution formed by the mask (perpendicular to the direction in which the phase shifter extends). Distribution along various directions). Ia in FIG. 10A is the light intensity corresponding to the center of the phase shifter.
[0115]
FIG. 10B shows a mask in which a linear 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). Along the distribution). Ib in FIG. 10B 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, transmittance 6%) is surrounded by an opening, and a light intensity distribution formed by the mask (in the direction in which the translucent portion extends). Distribution along a vertical direction). Ic in FIG. 10C is the light intensity corresponding to the center of the translucent portion.
[0117]
FIG. 10D shows how the light intensity Ia, Ib, Ic changes when the line width L in the mask shown in each of 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 of the translucent portion is the lowest, when the same light-shielding effect is to be obtained by the auxiliary pattern, the use of the translucent portion as the auxiliary pattern assists the phase shifter. The size of the auxiliary pattern can be made larger than when it is 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 R2 is provided between the opening R2 and the phase shifter R1. The first translucent portion R3 and the phase shifter R1 form a main pattern. Therefore, dimensional 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 area of the first translucent section R3 is reduced without reducing the arrangement area of the phase shifter R1. Can be done. Therefore, when the opening R2 is enlarged, only the amount obtained by subtracting the amount of light passing through the first translucent portion R3 having the same area from the amount of light passing through the opening R2 corresponding to the enlarged area, Light transmitted through the photomask increases. The amount of increase in the transmitted light is smaller than the amount of increase in the transmitted light when the opening is similarly enlarged in a normal binary mask. That is, the degree of the pattern size change accompanying the size change of the arrangement region of the first translucent portion R3 is smaller than the degree of the pattern size change accompanying the size change of the arrangement region of the phase shifter or the complete light shielding portion. Therefore, the fluctuation of the amount of transmitted light due to the reduction or enlargement of the opening R2 (that is, the deformation of the mask pattern) is substantially suppressed, so that the deterioration of the MEF in the formation of the fine pattern can be largely suppressed.
[0120]
According to the second embodiment, the second translucent portion R5 is provided as an auxiliary pattern having a low transmittance, separately from the main pattern including the phase shifter R1 and the first translucent portion R3. Therefore, by arranging the auxiliary pattern at an appropriate position, diffracted light that interferes with light transmitted through the phase shifter R1 can be generated. Therefore, the resolution characteristics of a pattern formed by transferring the main pattern, for example, a line pattern are improved. Further, since the second translucent portion R5 is used as the auxiliary pattern, the auxiliary pattern can be formed 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. Therefore, the processing of the auxiliary pattern is facilitated, and 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 arranged within a range of (λ / NA) × M or less from the phase shifter R1. With this configuration, the resolution characteristics, specifically, the formation characteristics of the fine pattern corresponding to the resist non-photosensitive region can be reliably improved by the auxiliary pattern.
[0122]
In the second embodiment, the transmittance of the first translucent portion R3 is preferably larger than 15%. This makes it possible to increase the width of the first translucent portion R3 that can achieve a predetermined MEF value, thereby facilitating mask processing. Further, the transmittance of the first translucent portion R3 is preferably 50% or less. In this manner, it is possible to prevent a situation in which the first translucent portion R3 and the opening R2 are not distinguished from each other and, for example, a pattern formed when the first translucent portion R3 is reduced 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 prevent the non-photosensitive portion of the resist from being formed due to the transmittance of the auxiliary pattern being too low, and to surely realize the effect of improving the resolution characteristics by the diffracted light.
[0124]
(Third embodiment)
Hereinafter, drawings of a pattern forming method according to a third embodiment of the present invention, specifically, a pattern forming method using a photomask according to the first or second embodiment (hereinafter, a photomask of the present invention) will be described. It will be described with reference to FIG.
[0125]
FIGS. 11A to 11D are cross-sectional views showing each step of the pattern forming method according to the third embodiment.
[0126]
First, as shown in FIG. 11A, a film 301 to be processed such as a metal film or an insulating film is formed on a substrate 300, and then, as shown in FIG. Then, a positive resist film 302 is formed.
[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 film 302 is exposed by the transmitted light 304 transmitted through the resist film 302.
[0128]
It should be noted that the phase shifter R1 and the translucent portion R3 are formed on the transparent substrate 100 of the photomask used in the step shown in FIG. Is formed. The translucent portion R3 is disposed so as to be sandwiched between the phase shifter R1 and the opening R2. Here, on the transmissive substrate 100 in the region where the translucent portion R3 is formed, a translucent film 101 that transmits the exposure light in the same phase with respect to the opening R2 is formed. Further, on the transmissive substrate 100 in the region where the phase shifter R1 is formed, a translucent film 101 and a phase shift film 102 for transmitting the exposure light in the opposite phase with respect to the opening R2 are sequentially laminated.
[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 film 302 is exposed with weak energy. However, as shown in FIG. 11C, only the photosensitive region 302a of the resist film 302 corresponding to the opening R2 is irradiated with exposure energy sufficient to dissolve the resist by development.
[0130]
Next, as shown in FIG. 11D, a resist pattern 305 is formed by developing the resist film 302 and removing the photosensitive region 302a.
[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 formed with desired dimensions with high accuracy.
[0132]
In the third embodiment, the photomask according to the first embodiment was used. However, when the photomask according to the second embodiment is used instead, the same effect as that of the second embodiment can be obtained, and a fine pattern can be formed with high accuracy as desired dimensions. it can.
[0133]
In the third embodiment, a positive resist process is used. However, a similar 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 a photomask according to the first embodiment (hereinafter, a photomask of the present invention) using a translucent portion will be described. The creation method will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the functions and properties of each component of the photomask are the same as the corresponding components of the photomask of the present invention described above, unless otherwise specified.
[0135]
FIG. 12 is a flowchart of the mask data creation method according to the fourth embodiment. FIGS. 13A to 13F are diagrams showing specific examples of mask pattern creation 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, the pattern 400 shown in FIG. 13A is a pattern corresponding to a region where the resist is to be exposed in the exposure using the photomask of the present invention. Note that, when describing the pattern formation in the present embodiment, the description will be made on the assumption that a positive resist process is used, unless otherwise specified. That is, the description will be made assuming that the resist exposed area is removed by development and the resist unexposed area remains as a resist pattern. Therefore, in the case of using the negative resist process, the same is true except that the resist exposed region remains as a resist pattern and the resist non-exposed region is removed.
[0137]
Before giving a specific description with reference to the flowchart of FIG. 12, an outline of a method of adjusting the pattern dimension (CD) while reducing the MEF in the present embodiment will be described.
[0138]
As described in “Basic principle of the present invention”, in order to perform CD adjustment in a situation where the 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 dimensions of the translucent pattern. Normally, in creating mask data, adjustment of a mask dimension (dimension of a mask pattern), that is, OPC processing is performed to obtain a desired pattern dimension. In order to obtain the effect of reducing the MEF by adjusting the mask dimension using the basic principle of the present invention, the dimension adjusted in the OPC process needs to be limited to the dimension of the translucent pattern. Further, since the CD adjustment is performed by changing only the dimension of the translucent pattern, the aperture dimension of the phase shifter must be determined before the OPC processing. 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 further inside the region where the phase shifter is opened, and therefore the opening cannot be made larger than the size of this region. Therefore, the CD value realized when the translucent pattern is not provided, in other words, the CD value realized when the area where the phase shifter is opened becomes the opening as it is, is the maximum feasible CD. Further, since the maximum width of the translucent pattern that effectively realizes the reduction of the MEF is 0.3 × λ / NA, the translucent pattern having a width of 0.3 × λ / NA is provided inside the region where the phase shifter is opened. The CD value realized when the pattern is added is the minimum feasible CD. As described above, in the present embodiment, the steps required to adjust the pattern dimension (CD) in a situation where the MEF is reduced are as follows:
(1) A step of predicting a CD range that can be adjusted by a translucent pattern and setting an opening width of a phase shifter so that a desired pattern falls within a feasible CD range.
(2) Step of performing CD adjustment by moving the boundary (CD adjustment edge) between the translucent pattern and the opening in the OPC process
The two.
[0139]
Hereinafter, each step of the mask data creation method of the present embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
[0140]
First, in step S1, a desired pattern 400 shown in FIG. 13A is input to a computer used for creating mask data. At this time, the transmittance of each of the phase shifter and the translucent portion constituting the mask pattern is set.
[0141]
Next, in step S2, resizing for enlarging or reducing a desired pattern shown in FIG. 13A is performed depending on whether the exposure condition is overexposure or underexposure. This corresponds to a pre-process of adjusting the aperture size in the phase shifter set in step S5 later. Specifically, the CD range that can be adjusted by the translucent pattern is predicted in the OPC process, and the aperture size of the phase shifter is adjusted so that the desired pattern 400 falls within the feasible CD range. The pattern after the resizing is a pattern of the opening 401 as shown in FIG.
[0142]
Next, in step S3, as shown in FIG. 13C, along the contour of the opening 401, the exposure light has a transmittance for partially transmitting the exposure light, and the exposure light is in-phase with respect to the opening 401. The translucent part 402 that transmits light is arranged.
[0143]
Next, in step S4, preparation for processing for performing dimension adjustment of the mask pattern such that a pattern having a desired dimension corresponding to the opening 401 is formed when exposure is performed using the photomask of the present invention. Perform That is, preparation for a process usually called an OPC process is performed. In the present embodiment, a mask region whose size is estimated at the time of pattern formation, that is, a CD, and whose size is adjusted based on the result is limited to only the boundary between the opening 401 and the translucent portion 402. Specifically, as shown in FIG. 13D, the boundary between the opening 401 and the translucent portion 402 is set to the CD adjustment edge 403. Thus, the MEF value can be reduced even during the OPC process.
[0144]
Next, in step S5, as shown in FIG. 13 (e), a phase shifter (see FIG. 13E) for transmitting the exposure light in the opposite phase with respect to the background 401, that is, outside the opening 401 and the translucent portion 402 with respect to the opening 401. A halftone phase shifter 404 is disposed. Note that the phase shifter 404 is arranged so as to surround the opening 401 and the translucent part 402.
[0145]
Next, in steps S6, S7 and S8, an OPC process (for example, a model-based OPC process) is performed. Specifically, in step S6, the dimensions of the pattern (resist exposed area) formed by the photomask of the present invention are predicted by simulation taking into account the optical principle and the resist development characteristics. Subsequently, in step S7, it is checked whether or not the predicted pattern size matches the desired size. If the size does not match the desired size, in step S8, the CD adjustment edge 403 is moved based on the difference between the predicted size of the pattern and the desired size, thereby deforming the mask pattern.
[0146]
The feature of this embodiment is that a mask pattern capable of forming a pattern having a desired dimension is realized by changing only the CD adjustment edge 403 set in step S4. That is, steps S6 to S8 are repeated until the predicted size of the pattern and the desired size match, thereby finally outputting a mask pattern capable of forming a pattern having the desired size in step S9. FIG. 13F shows an example of the mask pattern output in step S9.
[0147]
When the resist-coated wafer is exposed using the photomask of the present invention having the mask pattern formed by the method described above, the phase shifter 404 and the translucent portion 402 having low transmittance are obtained. Is used for the mask pattern, so that the entire resist is exposed with weak energy. However, the exposure energy sufficient to dissolve the resist by development is applied only to the resist exposed area corresponding to the opening 401.
[0148]
According to the fourth embodiment, a photomask in which the opening 401 is surrounded by the phase shifter 404 with the translucent portion 402 interposed therebetween can be realized. At this time, as described in the first embodiment, the intensity distribution of the light transmitted through the opening 401 and the translucent portion 402 around the opening 401 is affected by the dimensional error (mask error) generated at the time of creating the mask. Hard to receive. Note that the mask error means not only a dimensional error due to mask processing accuracy but also a dimensional error when a predicted dimension of a pattern does not sufficiently match a desired dimension due to, for example, OPC processing in mask data creation. Is what you do.
[0149]
Therefore, according to the fourth embodiment, by using a mask pattern including the phase shifter 404 and the translucent portion 402, it is possible to realize a photomask that is less affected by a mask error. Therefore, by exposing the substrate coated with the resist using this photomask, a fine pattern (resist exposed area) corresponding to the opening 401 can be formed with desired dimensions with high accuracy.
[0150]
In the fourth embodiment, the description has been made assuming a transmission type photomask. However, the present invention is not limited to this. For example, if the transmittance is read as the reflectance, and the entire transmission phenomenon of the exposure light is replaced with the reflection phenomenon, the present invention can be applied to a reflective mask. Things.
[0151]
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a mask data creation method according to the fifth embodiment of the present invention, specifically, mask data of a photomask according to the second embodiment (hereinafter, a photomask of the present invention) using a translucent portion will be described. The creation method will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the functions and properties of each component of the photomask are the same as the corresponding components of the photomask of the present invention described above, unless otherwise specified.
[0152]
FIG. 14 is a flowchart of the mask data creation method according to the fifth embodiment. FIGS. 15A to 15G are diagrams showing specific examples of mask pattern creation in each step 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 pattern 500 shown in FIG. 15A is a pattern corresponding to a region where the resist is not desired to be exposed in exposure using the photomask of the present invention. Note that, when describing the pattern formation in the present embodiment, the description will be made on the assumption that a positive resist process is used, unless otherwise specified. That is, the description will be made assuming that the resist exposed area is removed by development and the resist unexposed area remains as a resist pattern. Therefore, in the case of using the negative resist process, the same is true except that the resist exposed region remains as a resist pattern and the resist non-exposed region is removed.
[0154]
Before giving a specific description with reference to the flowchart of FIG. 14, an outline of a method of adjusting the pattern dimension (CD) while reducing the MEF in the present embodiment will be described.
[0155]
As described in “Basic principle of the present invention”, in order to perform CD adjustment in a situation where the MEF is reduced, a semi-transparent pattern is formed at the boundary between the light transmitting portion (opening) and the phase shifter serving as a mask pattern. (A translucent portion). That is, CD adjustment is performed by changing the dimensions of the translucent pattern. Normally, in creating mask data, adjustment of a mask dimension (dimension of a mask pattern), that is, OPC processing is performed to obtain a desired pattern dimension. In order to obtain the effect of reducing the MEF by adjusting the mask dimension using the basic principle of the present invention, the dimension adjusted in the OPC process needs to be limited to the dimension of the translucent pattern. In addition, since the CD adjustment is performed by changing only the dimension of the translucent pattern, the dimension of the phase shifter must be determined before the OPC processing. In such a situation, the range of the CD that can be adjusted by the OPC process is limited. This is because the width of the mask pattern cannot be made smaller than the width of the phase shifter because the translucent pattern is provided outside the phase shifter. Therefore, the CD value realized when the translucent 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 feasible CD. In addition, since the maximum width of the translucent pattern that effectively reduces the MEF is 0.3 × λ / NA, when a translucent pattern having a width of 0.3 × λ / NA is added outside the phase shifter. Is the maximum achievable CD value. As described above, in the present embodiment, the steps required to adjust the pattern dimension (CD) in a situation where the MEF is reduced are as follows:
(1) A step of predicting a CD range that can be adjusted by a translucent pattern and setting a width of a phase shifter so that a desired pattern falls within a feasible CD range.
(2) Step of performing CD adjustment by moving the boundary (CD adjustment edge) between the translucent pattern and the opening in the OPC process
The two.
[0156]
Hereinafter, each step of the mask data creation method of the present embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
[0157]
First, in step S11, a desired pattern 500 shown in FIG. 15A is input to a computer used for creating mask data. At this time, the transmittance of each of the phase shifter and the translucent portion constituting the mask pattern is set.
[0158]
Next, in step S12, resizing for enlarging or reducing a desired pattern shown in FIG. 15A is performed depending on whether the exposure condition is overexposure or underexposure. This corresponds to pre-processing for adjusting the width in the phase shifter set in step S16 later. Specifically, a CD range that can be adjusted by the translucent pattern is predicted in the OPC process, and the width of the phase shifter is adjusted so that the desired pattern 500 falls within the feasible CD range. The resized pattern is referred to as a main pattern 501 as shown in FIG.
[0159]
Next, in step S13, as shown in FIG. 15C, the exposure is performed along the contour of the main pattern 501 with the transmittance for partially transmitting the exposure light and with the light transmitting portion (opening) as a reference. A translucent portion (hereinafter, referred to as a first translucent portion) 502 that transmits light in phase is arranged.
[0160]
Next, in step S14, as shown in FIG. 15D, the exposure light is partially transmitted to a position away from the main pattern 501 by a predetermined distance so as to sandwich an opening between the exposure light and the main pattern 501. A second translucent portion 503 having a second transmittance to transmit the exposure light in the same phase with respect to the opening with respect to the opening is disposed as an auxiliary pattern. Here, the auxiliary pattern is a pattern that diffracts exposure light and is not transferred by exposure. Specifically, for example, when the main pattern 501 is a linear pattern, the linear auxiliary pattern is arranged at a position separated from the main pattern 501 by a predetermined distance so as to be parallel to the main pattern 501. Here, the predetermined distance is, for example, 1.5 times or less the wavelength of the exposure light. Further, the dimension (width) of the auxiliary pattern is such a width as to produce a weak light shielding property such that a resist non-photosensitive area is not formed by the auxiliary pattern during exposure.
[0161]
Next, in step S15, preparation for processing for performing dimension adjustment of the mask pattern such that a pattern having a desired dimension corresponding to the main pattern 501 is formed when exposure is performed using the photomask of the present invention. Perform That is, preparation for a process usually called an OPC process is performed. In the present embodiment, a mask area whose size at the time of pattern formation, that is, a CD is predicted based on the result of predicting the CD, is defined as an opening (a part where a mask pattern (consisting of a main pattern and an auxiliary pattern) is not formed) ) And the first translucent portion 502. Specifically, as shown in FIG. 15E, the boundary between the opening and the first translucent portion 502 is set to the CD adjustment edge 504. Thus, the MEF value can be reduced even during the OPC process.
[0162]
Next, in step S16, as shown in FIG. 15F, a phase shifter 505 for transmitting the exposure light in the opposite phase with respect to the opening is disposed inside the first translucent portion 502 in the main pattern 501. I do. That is, the main pattern 501 includes the phase shifter 505 and the first translucent portion 502.
[0163]
Next, in steps S17, S18, and S19, an OPC process (for example, a model-based OPC process) is performed. Specifically, in step S17, the dimensions of the pattern (resist non-photosensitive region) formed by the photomask of the present invention are predicted by simulation taking into account the optical principle and the resist development characteristics. Subsequently, in step S18, it is checked whether or not the size of the predicted pattern matches the desired size. If it does not match the desired size, in step S19, the CD adjustment edge 504 is moved based on the difference between the predicted size of the pattern and the desired size, thereby deforming the mask pattern.
[0164]
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 CD adjustment edge 504 set in step S15. That is, by repeating steps S17 to S19 until the predicted size of the pattern and the desired size match, finally, in step S20, a mask pattern capable of forming a pattern having the desired size is output. FIG. 15G shows an example of the mask pattern output in step S20.
[0165]
According to the fifth embodiment, a photomask in which the phase shifter 505 is surrounded by the light-transmitting portion (opening) with the first translucent portion 502 interposed therebetween can be realized. At this time, the intensity distribution of the light transmitted through the opening and the first translucent portion 502 adjacent thereto is not easily affected by a dimensional error (mask error) caused by the accuracy of the mask processing and the OPC processing. That is, according to the fifth embodiment, by using the main pattern 501 including the phase shifter 505 and the first translucent portion 502, it is possible to realize a photomask that is not easily affected by a mask error. Accordingly, by exposing the resist-coated substrate using this photomask, a fine pattern (resist non-photosensitive area) corresponding to the main pattern 501 can be accurately formed to a desired size. Can be.
[0166]
Further, according to the fifth embodiment, it is possible to realize a photomask provided with the second translucent portion 503 serving as a low transmittance auxiliary pattern, separately from the main pattern 501. Therefore, by arranging the auxiliary pattern at an appropriate position, it is possible to generate diffracted light that interferes with light transmitted through the phase shifter 505 of the main pattern 501. Accordingly, the resolution characteristics of a pattern formed by transferring the main pattern 501, for example, a line pattern are improved. Further, since the second translucent portion 503 is used as the auxiliary pattern, the auxiliary pattern can be formed with a large 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. Therefore, the processing of the auxiliary pattern is facilitated, and a photomask that can easily use the auxiliary pattern can be realized.
[0167]
The fifth embodiment has been described assuming a transmission type photomask. However, the present invention is not limited to this. For example, if the transmittance is read as the reflectance, and the entire transmission phenomenon of the exposure light is replaced with the reflection phenomenon, the present invention can be applied to a reflective mask. Things.
[0168]
【The invention's effect】
According to the present invention, the translucent portion that transmits the exposure light in the same phase with respect to the opening is located between the light transmitting portion (opening) and the phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the opening. Are provided, and a mask pattern is formed by the translucent portion and the phase shifter. Therefore, dimensional control in a 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 portion can be changed without changing the arrangement region of the phase shifter. Therefore, since the variation in the amount of transmitted light due to the deformation of the mask pattern is substantially suppressed, the deterioration of the MEF 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 the wafer is irradiated with exposure light via a mask in which a linear opening is surrounded by a light shielding portion.
FIG. 2 is a view showing a light intensity distribution formed on a wafer when a wafer is irradiated with exposure light through a mask in which a linear opening whose width is adjusted by a translucent portion is surrounded by a light shielding portion. It is.
FIG. 3A is a view showing a desired pattern to be formed by a 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; FIG. 3C is a plan view showing one example, and FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4A is a diagram showing a state in which an opening dimension is changed in a conventional halftone phase shift mask, and FIG. 4B is a view showing an opening in a conventional improved halftone phase shift mask for MEF reduction. It is a figure which shows a mode that the part size is changed, (c) is a figure which shows a mode that the opening part size is changed in the photomask which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and (d) is a figure. FIG. 9 is a diagram showing a result obtained by simulation of an MEF value when exposure is performed on each of the masks shown in (a) to (c) under predetermined conditions.
FIG. 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.
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 the line VI-VI in FIG.
FIGS. 7A to 7E are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a photomask 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, and (g) is a top view corresponding to the sectional view of (e).
FIG. 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 illustrating an example of a mask pattern including a line-shaped main pattern (width L) and an auxiliary pattern (width d), and FIG. 9B is a diagram illustrating a mask pattern formed by the mask pattern illustrated in FIG. 9A; (C) is a diagram showing 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 main pattern). (D) is a diagram showing a result of simulating the dependence of the MEF value on the auxiliary pattern width d when a line pattern is formed by the mask pattern shown in (c).
10A is a diagram illustrating a mask in which a linear phase shifter is surrounded by an opening, and a light intensity distribution formed by the mask. FIG. 10B is a diagram illustrating a linear complete light-shielding portion. It is a figure which shows the mask enclosed by the opening part, and the light intensity distribution formed by this mask, (c) is a mask in which the linear translucent part was enclosed by the opening part, and is formed by this mask FIG. 6D is a diagram showing a light intensity distribution when the line width L in the mask shown in each of FIGS. 7A to 7C is changed.
FIGS. 11A to 11D are cross-sectional views illustrating respective steps of a pattern forming method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart of a mask data creation method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 13A to 13F are diagrams showing specific examples of mask pattern creation in each step 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 a fifth embodiment of the present invention.
FIGS. 15A to 15G are diagrams showing specific examples of mask pattern creation in each step of the mask data creation method according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 16A is a diagram showing a plan configuration of a conventional halftone phase shift mask for forming a hole pattern, and FIG. 16B is a view showing a mask which is transmitted by XVI-XVI lines of the mask shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a 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 dimension (mask dimension W) in a halftone phase shift mask for forming a hole pattern is changed. (C) is a diagram showing a change in the hole pattern size (pattern size CD) with a change in the mask size W, and (d) is a diagram showing a change in the MEF value with a change in the pattern size CD. is there.
FIG. 18 is a diagram showing a plan configuration of a conventional improved halftone phase shift mask for reducing MEF.
[Explanation of symbols]
50 Resist
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 Processed film
302 resist film
302a resist exposure 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 First Translucent Section
503 Second translucent part
504 CD adjustment edge
505 phase shifter
R1 phase shifter
R2 translucent part (opening)
R3 translucent part (first translucent part)
R5 Second translucent part

Claims (17)

透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記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であって、
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いる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 of the transparent substrate on which the mask pattern is not formed,
The mask pattern is
A phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the light transmitting portion,
A translucent portion having a transmittance to partially transmit the exposure light and transmitting the exposure light in phase with the translucent portion as a reference,
The photomask, wherein the translucent portion is disposed so as to be sandwiched between the translucent portion and the phase shifter. 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請求項１に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 1, wherein the mask pattern surrounds the light transmitting part. 前記マスクパターンは前記透光部により囲まれていることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 1, wherein the mask pattern is surrounded by the light transmitting part. 前記半透明部の幅は（０．３×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であ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（但し、λは前記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）。4. The photomask according to claim 1, wherein a width of the translucent portion is equal to or less than (0.3 × λ / NA) × M. NA and M are the numerical aperture and the reduction magnification of the reduction projection optical system of the exposure machine, respectively). 前記透光部形成領域の前記透過性基板の表面は露出しており、
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１〜４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 portion forming region is exposed,
On the transmissive substrate in the translucent portion forming region, a translucent film that transmits the exposure light in phase with respect to the translucent portion is formed,
The translucent film and a phase shift film that transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the light transmitting portion are sequentially stacked on the transparent substrate in the phase shifter forming region. The photomask according to claim 1. 前記露光光に対する前記半透明部の透過率は１５％よりも大きく且つ５０％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のフォトマスク。The photomask according to any one of claims 1 to 5, wherein a transmittance of the translucent portion to the exposure light is greater than 15% and equal to or less than 50%. 前記半透明部は、前記透光部を基準として前記露光光を（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、前記位相シフターは、前記透光部を基準として前記露光光を（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のフォトマスク（但しｎは整数）。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 based on the translucent portion, and the phase shifter transmits the exposure light. The photomask according to any one of claims 1 to 6, wherein the exposure light is transmitted with a phase difference of not less than (150 + 360 x n) degrees and not more than (210 + 360 x n) degrees with respect to a portion. (Where n is an integer). 透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記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であって、
前記マスクパターンは、前記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し、
前記主パターンは、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ターと、前記露光光を部分的に透過させる第１の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第１の半透明部とから構成されており、
前記補助パターンは、前記露光光を部分的に透過させる第２の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第２の半透明部から構成されており、
前記第１の半透明部は、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、
前記第２の半透明部は、前記主パターンとの間に前記透光部を挟むように前記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 of the transparent substrate on which the mask pattern is not formed,
The mask pattern has a main pattern surrounded by the 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 light-transmitting portion, and a first transmittance that partially transmits the exposure light, and the light-transmitting portion is a reference. A first translucent portion that transmits the exposure light in phase.
The auxiliary pattern has a second transmittance that partially transmits the exposure light, and includes a second translucent portion that transmits the exposure light in phase with respect to the light transmission portion,
The first translucent portion is disposed so as to be sandwiched between the translucent portion and the phase shifter,
The photomask according to claim 1, wherein the second translucent portion is disposed at a predetermined distance from the phase shifter so as to sandwich the light transmitting portion between the second translucent portion and the main pattern. 前記所定の距離は（λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載のフォトマスク（但し、λは前記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）。9. The photomask according to claim 8, wherein the predetermined distance is equal to or less than (λ / NA) × M (where, λ is the wavelength of the exposure light, and NA and M are reductions of the exposure machine, respectively). The numerical aperture and the reduction magnification of the projection optical system). 前記透光部形成領域の前記透過性基板の表面は露出しており、
前記第１の半透明部形成領域及び前記第２の半透明部形成領域の両方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８又は９に記載のフォトマスク。The surface of the transparent substrate in the light-transmitting portion forming region is exposed,
A translucent film that transmits the exposure light in phase with respect to the translucent portion is formed on the transmissive substrate in both the first translucent portion forming region and the second translucent portion forming region. Has been
The translucent film and a phase shift film that transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the light transmitting portion are sequentially stacked on the transparent substrate in the phase shifter forming region. The photomask according to claim 8. 前記第１の透過率は１５％よりも大きく且つ５０％以下であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のフォトマスク。The photomask according to any one of claims 8 to 10, wherein the first transmittance is greater than 15% and equal to or less than 50%. 前記第２の透過率は６％以上で且つ５０％以下であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載のフォトマスク。The photomask according to any one of claims 8 to 11, wherein the second transmittance is 6% or more and 50% or less. 前記第１の半透明部及び第２の半透明部は、前記透光部を基準として前記露光光を（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、前記位相シフターは、前記透光部を基準として前記露光光を（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載のフォトマスク（但しｎは整数）。The first translucent part and the second translucent part transmit the exposure light with a phase difference of not less than (−30 + 360 × n) degrees and not more than (30 + 360 × n) degrees with respect to the light transmitting part. In addition, the phase shifter transmits 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. 3. The photomask according to any one of the above, wherein n is an integer. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載のフォトマスクを用いたパターン形成方法であって、
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 forming method using the photomask according to any one of claims 1 to 13,
Forming a resist film on the substrate,
Irradiating the resist film with the exposure light through the photomask,
Developing the resist film irradiated with the exposure light to form a resist pattern. 透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記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であって、
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、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とを備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。A mask pattern formed on a transparent substrate, and a mask data creation method of a photomask having a light-transmitting portion in which the mask pattern is not formed on the transparent substrate,
A step of determining the shape of the light-transmitting portion so as to correspond to a desired photosensitive region of the resist formed by irradiating the resist with exposure light through the photomask,
Along the contour of the light-transmitting portion whose shape is determined, a translucent portion having a transmittance for partially transmitting the exposure light and transmitting the exposure light in the same phase with respect to the light-transmitting portion is arranged. The process of
Setting a boundary between the translucent portion and the translucent portion to a CD adjustment edge;
A step of arranging a phase shifter that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the light-transmitting portion so as to surround the light-transmitting portion and the translucent portion,
Using simulation, a step of predicting the size of a resist pattern formed by the mask pattern including the phase shifter and the translucent portion,
A step of deforming the mask pattern by moving the CD adjustment edge when the predicted dimension of the resist pattern does not match a desired dimension. 透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記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であって、
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非感光領域と対応するように、前記透光部により囲まれた前記マスクパターンの形状を決定する工程と、
形状が決定された前記マスクパターンの輪郭に沿って、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と、
前記マスクパターンにおける前記半透明部の内側に、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、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とを備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。A mask pattern formed on a transparent substrate, and a mask data creation method of a photomask having a light-transmitting portion in which the mask pattern is not formed on the transparent substrate,
Determining a 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 the photomask; ,
Along the contour of the mask pattern whose shape is determined, a translucent portion having a transmittance for partially transmitting the exposure light and transmitting the exposure light in the same phase with respect to the light transmitting portion is arranged. Process and
Setting a boundary between the translucent portion and the translucent portion to a CD adjustment edge;
A step of arranging a phase shifter that transmits exposure light in the opposite phase on the basis of the light-transmitting portion inside the semi-transparent portion in the mask pattern,
Using simulation, a step of predicting the size of a resist pattern formed by the mask pattern including the phase shifter and the translucent portion,
A step of deforming the mask pattern by moving the CD adjustment edge when the predicted dimension of the resist pattern does not match a desired dimension. 透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記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であって、
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非感光領域と対応するように、前記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、
形状が決定された前記主パターンの輪郭に沿って、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第１の半透明部を配置する工程と、
形状が決定された前記主パターンとの間に前記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、前記露光光を部分的に透過させる第２の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、
前記主パターンにおける前記第１の半透明部の内側に、前記透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターを配置する工程とを備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。A mask pattern formed on a transparent substrate, and a mask data creation method of a photomask having a light-transmitting portion in which the mask pattern is not formed on the transparent substrate,
Determining a shape of a main 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 the photomask;
A first translucent portion having a transmittance for partially transmitting the exposure light along the contour of the main pattern whose shape has been determined, and transmitting the exposure light in phase with respect to the light transmitting portion. Arranging the
At a position separated from the main pattern by a predetermined distance, so as to sandwich the light-transmitting portion between the main pattern and the determined main pattern, the second pattern has a second transmittance for partially transmitting the exposure light, and A step of arranging a second translucent portion that transmits the exposure light in phase with respect to the light transmitting portion as an auxiliary pattern that diffracts the exposure light and is not transferred by exposure,
Arranging a phase shifter for transmitting the exposure light in the opposite phase with respect to the light transmitting portion inside the first translucent portion in the main pattern. .
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