JP2006128356A - 露光方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 孤立パターンのフォーカスマージンを向上させながらフォトマスク作製の負荷を軽減することを目的とする。
【構成】 所望するスペースパターン１０２と、前記スペースパターン１０２とＰ_１の距離を設けて配置されたダミースペースパターン１０４とが形成されたフォトマスク１００を用いて基板上に露光する第１の露光工程と、前記フォトマスク１００と同じ位置に配置されたスペースパターン２０２と、スペースパターン２０２とＰ_１とは異なるＰ_２の距離を設けて配置されたダミースペースパターン２０４とが形成されたフォトマスク２００を用いて前記基板上に露光する第２の露光工程と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、露光方法に係り、特に、半導体製品の製造方法の工程である光リソグラフィによって孤立微細パターンを精度良く形成する際の露光方法およびそれに用いるフォトマスクに関する。

通常ＡＳＩＣ、ロジック等のデバイスでは、パターン間の密度が非常に密なものから孤立に近いものまで幅広く含まれている。疎密度の違いによって、最適な露光条件も大幅に異なる。近年のデザインルール微細化にともない、特に孤立パターンのフォーカスマージンの拡大が課題となっている。
代表的な露光手法として、連続して２枚のフォトマスクを露光してウェハ上に所望のパターンを形成する、いわゆる多重露光法が挙げられる。密パターンと疎パターンを各々に最適な露光条件で露光する手法、一方のフォトマスクで所望の微細パターンを形成し他方のフォトマスクで不要なレジストパターンを消去する手法等が盛んに検討されている。

もう一つ代表的な手法として、疎パターンの周囲に転写しない程度の線幅を有するダミーパターンをフォトマスクに配置する、いわゆる補助パターン法も検討されている。
図１６は、従来の補助パターン法に用いるフォトマスクの一部を示す図である。
図１６に示すように、フォトマスクには、線幅Ｍの所望するスペースパターン１１２の近傍に、線幅Ｍに比べて小さくそのまま露光しても転写しない程度の線幅Ｓを有するダミーパターン１１２を配置している。その他の領域は遮光膜１１０で遮光されている。補助パターン法におけるフォトマスクの典型的な構造である。
図１７は、ウェハ上のレジストに形成されるレジストパターンを示す図である。
図１６に示すフォトマスクを用いてレジスト５１２が塗布されたウェハを露光することにより図１７に示す所望のウェハ上レジストパターン５１４を形成する。転写しないパターンは補助パターンの他、アシストバー、スキャッタリングバー等と称されることもある。

その他、主パターンの周囲に位相シフタとなる補助パターンを形成したレベンソンマスクを一方に用いて多重露光する技術が文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。その他、２回目の露光で不要なレジストパターンを除去するように多重露光する技術が文献に開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３１８８４号公報 ＷＯ９９／６５０６６号公報

上述した補助パターン法では、疎パターン、ダミーパターンそれぞれの回折光同士の干渉が利用されており、疎パターンの周辺環境を密パターンに近づけて疎密両パターンを同一の露光条件で露光する手法であると理解することもできる。一方、補助パターン法の欠点は、非常に微細な線幅のマスクパターンを作製するため、マスク作製および検査の負荷が大きくなることである。また、補助パターンの線幅を大きくするほどフォーカスマージン拡大効果が大きくなることが知られているが、その分ウェハへの転写の危険性も増大する。

以下、補助パターン法の具体的問題点を説明する。図１６に示すように、十分な長さを有する孤立スペースとなるラインパターン１１２の左右にダミースペースパターンとなるダミーパターン１１４を配置したフォトマスクを用いて考察する。中央の孤立スペースの線幅（＝Ｍ）は７０ｎｍ、ダミースペースの線幅（＝Ｓ）は５０ｎｍ、孤立スペースとダミースペースの重心間の距離（ピッチ，＝Ｐ）は１４０ｎｍであるとした（以下、特に断り無い限り線幅はウェハ上の換算値）。以上のマスクレイアウトは７０ｎｍラインアンドスペースでラインとスペースの比が１：１（ピッチ１４０ｎｍ）である場合に対応しており、最適露光条件の疎密依存性が最も小さいと期待される配置である。上記パターンをＦ_２エキシマレーザー（波長 １５７．６ｎｍ）、ＮＡ＝０．８、σ＝０．８５輪帯照明（輪帯率３／４）で露光した場合を想定して、空間像シミュレーションを行った。

図１８は、光強度分布計算結果を示す図である。
図１８では、デフォーカス＝０（ベストフォーカス），＋０．０３，＋０．０６，…，＋０．２１μｍの場合について示した。振幅が小さいほどデフォーカス量が大きい。中央に配置された孤立スペースについて、ウェハに露光転写された場合に所望の寸法（＝７０ｎｍ）を与える光量（光強度閾値，Ｉｔｈで表記）は０．３６である。左右のダミースペースが位置するＸ座標〜±１４０ｎｍで光強度はピークを与えるが、図１８に示すように、光強度閾値Ｉｔｈ（＝０．３６）よりは小さい。このことから従来の補助パターン法でも、適切な露光量の下ではダミースペースがウェハ上に転写する恐れは無いと考えられる。

しかしながら、先に説明したように、補助パターン法の欠点はダミースペース転写の危険があることである。上述した同一露光条件において、ダミースペース線幅Ｓを５０ｎｍから５５ｎｍに変化させた場合、ダミースペース転写の危険は著しく高まる。
図１９は、ダミースペース線幅Ｓを５０ｎｍから５５ｎｍに変化させた場合の光強度分布計算結果を示す図である。
図１９に示すように、ダミースペース線幅Ｓを５０ｎｍから５５ｎｍに変化させた場合、左右のダミースペースが位置するＸ座標〜±１４０ｎｍで光強度はピークを与えており、光強度閾値Ｉｔｈ（＝０．３６）よりわずかに大きくなっている。すなわち、適切な露光量の下でもダミースペースがウェハ上にわずかに転写されてしまうことになる。
したがって、ダミーパターン転写の観点から、適切なダミースペース線幅Ｓは５０ｎｍであると結論することができる。ここで、現在主流の露光装置の投影倍率は４倍であり、フォトマスクの線幅に換算すると２００ｎｍとなる。
しかしながら、かかる２００ｎｍの線幅は、現在のマスク描画装置および検査装置で対応できるレベルではないといった問題があった。このため補助パターン法は、基礎検討は盛んに行われているものの、十分な実用性を有する技術とは未だ判断されないのが実情である。

図２０は、ダミースペース線幅Ｓ＝５０ｎｍにおける寸法のフォーカス特性を示す図である。
図２０からＣＤ±１０％で定義されるフォーカスマージンは０．２μｍであると算出される。

本発明は、上述した問題点を克服し、孤立パターンのフォーカスマージンを向上させながらフォトマスク作製の負荷を軽減することを目的とする。

本発明の露光方法は、
所望するパターンと、前記所望するパターンと第１の距離を設けて配置された第１のダミーパターンとが形成された第１のマスクを用いて基板上に露光する第１の露光工程と、
前記第１のマスクと同じ位置に配置された前記所望するパターンと、前記所望するパターンと前記第１の距離とは異なる第２の距離を設けて配置された第２のダミーパターンとが形成された第２のマスクを用いて前記基板上に露光する第２の露光工程と、
を備えたことを特徴とする。

所望するパターンと第１の距離を設けて配置された第１のダミーパターンとが形成された第１のマスクを用いて基板上に露光した後、前記所望するパターンと前記第１の距離とは異なる第２の距離を設けて配置された第２のダミーパターンとが形成された第２のマスクを用いて前記基板上に多重露光することにより、第１のダミーパターンにより生じる露光強度と第２のダミーパターンにより生じる露光強度とを互いに弱めあう。その結果、第１のダミーパターンと第２のダミーパターンとが、マスク描画装置および検査装置で対応できる線幅で形成されていたとしても基板上に解像しないようにすることができる。

さらに、前記第１の距離と前記第２の距離とが、前記所望するパターンの幅寸法値の２倍以上の値となるように形成された前記第１のマスクと前記第２のマスクとを用いることを特徴とする。

前記第１の距離と前記第２の距離とが、前記所望するパターンの幅寸法値の２倍以上の値となるように形成されることで、下限となる前記所望するパターンの幅寸法値の２倍に近づけることで、所望するパターンと離れすぎないようにすることができる。例えば、所望するラインとスペースの比が１：１である場合に対応しており、最適露光条件の疎密依存性が最も小さいと期待される配置にすることができる。よって、所望するパターンを基板上に精度よく形成することができる。

さらに、前記第１の距離と前記第２の距離との差の絶対値が、前記所望するパターンの幅以下になるように形成された前記第１のマスクと前記第２のマスクとを用いることを特徴とする。

前記第１の距離と前記第２の距離との差の絶対値が、前記所望するパターンの幅以下になるように形成されたことにより、前記第１のダミーパターンも前記第２のダミーパターンも所望するパターンと離れすぎないようにすることができる。

さらに、前記第１のダミーパターンは、前記所望するパターンの幅以上の幅を有することを特徴とする。

前記第１のダミーパターンが、通常、マスク描画装置および検査装置で対応できる線幅で形成される前記所望するパターンの幅以上の幅を有することで、より確実にマスク描画装置および検査装置で対応することができる。その結果、よりフォトマスク作製の負荷を軽減することができる。

同様に、前記第２のダミーパターンは、前記所望するパターンの幅以上の幅を有することを特徴とする。

一方ではなく、第１と第２のダミーパターンの両方とも記所望するパターンの幅以上の幅を有することにより、さらに、より確実にマスク描画装置および検査装置で対応することができる。

さらに、前記第１のダミーパターンは、前記所望するパターンと同様の形状を有することを特徴とする。

前記第１のダミーパターンが、前記所望するパターンと同様の形状を有することにより、ライン或いはスペースパターンにもホールパターンにも適用することができる。

同様に、前記第２のダミーパターンは、前記所望するパターンと同様の形状を有することを特徴とする。

一方ではなく、第１と第２のダミーパターンの両方とも前記所望するパターンと同様の形状を有することにより、より確実に、第１と第２のダミーパターン間で互いの露光強度を弱めあうことができる。

ここで、前記所望するパターンと前記第１と第２のダミーパターンは、ガラス基板上に形成された露光光を透光する透光パターンとして形成された前記第１のマスクと前記第２のマスクとを用いると有効である。

或いは、前記所望するパターンと前記第１と第２のダミーパターンは、ガラス基板上に形成された露光光を遮光する遮光パターンとして形成された前記第１のマスクと前記第２のマスクとを用いても構わない。

また、本発明における前記第１の露光工程と第２の露光工程において、照明光として光軸より離れた部位の斜入射成分を用いると特に有効である。

以上説明したように、本発明によれば、第１のダミーパターンと第２のダミーパターンとが、マスク描画装置および検査装置で対応できる線幅で形成されていたとしても基板上に解像しないようにすることができるので、孤立パターンのフォーカスマージンを向上させながらフォトマスク作製の負荷を軽減することができる。

実施の形態１．
実施の形態１では、連続して２枚のフォトマスクを露光してウェハ上にパターンを形成するいわゆる多重露光法において、各々のフォトマスクに設けられた孤立透過一次元パターンの近傍に、該孤立透過一次元パターンと同程度の形状・線幅を有するがウェハ上には転写されないマスクパターンをダミーパターンとして設ける。
図１は、実施の形態１におけるフォトマスクの一部を示す図である。
図１（ａ）（ｂ）に示す２枚のフォトマスクを用いて基板に多重露光（ここでは、２重露光）を行なうことにより所望するパターンを基板上のレジスト面に形成する。
所望するパターンとして、図１（ａ）では、中央にスペースパターン１０２で示し、図１（ｂ）では、中央にスペースパターン２０２で示している。かかる所望するスペースパターンが孤立パターンである場合に、パターン面積密度が疎となり、他の密な領域と露光条件が異なってしまい精度良く加工することができなくなる。本実施の形態１では、かかる２枚のフォトマスクにおいて、孤立スペースの左右に一定の重心間距離（ピッチ）を保って前記孤立スペースと同程度の形状・線幅を有するダミースペースパターンを配置する。

図１（ａ）に示すフォトマスク１００では、配線幅Ｍ_１の所望するスペースパターン１０２の左右に、ピッチＰ_１の距離を置いて、配線幅Ｓ_１のダミースペースパターン１０４を配置する。図１（ｂ）に示すフォトマスク２００では、配線幅Ｍ_２の所望するスペースパターン２０２の左右に、ピッチＰ_２の距離を置いて、配線幅Ｓ_２のダミースペースパターン２０４を配置する。スペースパターン１０２とスペースパターン２０２とは、フォトマスク上において同じ位置に形成される。一方、ダミースペースパターン１０４とダミースペースパターン２０４は、フォトマスク上においてずれた位置に形成される。すなわち、ピッチＰ_１とピッチＰ_２は、異なるように配置される。異なるように配置することにより、露光された場合にダミースペースパターンについて、互いに露光強度を弱めあうことができる。

図２は、実施の形態１におけるフォトマスクの一部を示す断面図である。
図２に示すように、図１（ａ）に示すフォトマスク１００では、ガラス基板１０１上に、スペースパターン１０２とダミースペースパターン１０４となる領域を露光光が透光する透光領域として残して、その他の領域に遮光膜１１０が成膜されている。図１（ｂ）に示すフォトマスク２００では、ガラス基板２０１上に、スペースパターン２０２とダミースペースパターン２０４となる領域を露光光が透光する透光領域として残して、その他の領域に遮光膜２１０が成膜されている。

図３は、基板上に転写されたパターンの様子を説明するための図である。
図３（ａ）（ｂ）に示すように、上記２枚のフォトマスクを連続して露光するいわゆる多重露光法において、ウェハ等の基板には中央の孤立スペースパターン５０４だけが転写される。図３（ｂ）に示すように、基板５００上には、レジスト５０２が例えばスピン塗布法により塗布され、露光装置を用いて、フォトマスク１００とフォトマスク２００のパターンを多重露光する。露光光は、フォトマスク１００における透光領域であるスペースパターン１０２とダミースペースパターン１０４と、フォトマスク２００における透光領域であるスペースパターン２０２とダミースペースパターン２０４とを透光するが、ウェハ等の基板には中央の孤立スペースパターン５０４だけが解像される。

図４は、露光装置の構成を説明するための概念図である。
まず、フォトマスク１００を投影露光装置に設置する。図４では、この実施の形態による光リソグラフィ露光技術概念を示している。図４に示すように、露光光源２２から発する露光光が、レンズ２３を透過してミラー２５で反射され、露光用フォトマスク１００を透過し、露光投影系レンズ２４に入射する。そして、この露光投影系レンズ２４の内部で収束され、ウェハ６００上のフォトレジストに露光される。次に、フォトマスク２００を投影露光装置に設置する。そして、同様に、露光光源２２から発する露光光が、レンズ２３を透過してミラー２５で反射され、露光用フォトマスク２００を透過し、露光投影系レンズ２４に入射する。そして、この露光投影系レンズ２４の内部で収束され、ウェハ６００上のフォトレジストに露光される。

図５は、変形照明の一例を示す図である。
本実施の形態１では、図５（ａ）に示すような輪帯照明を用い、照明光として光軸より離れた部位の斜入射成分を用いる。斜入射成分を用いることにより、フォトマスク上において照明分布の均一性を向上させることができる。その他、変形照明の一例として、図５（ｂ）に示すような２重極照明や図５（ｃ）に示すような４重極照明等を用いてもよい。

ここで、本実施の形態１におけるパラメータは各々のフォトマスクの孤立スペース線幅（＝Ｍ_１，Ｍ_２）、左右のダミースペース線幅（＝Ｓ_１，Ｓ_２）、孤立スペース・ダミースペース間のピッチ（＝Ｐ_１，Ｐ_２）および露光量（＝Ｄ_１，Ｄ_２）である。
まず、Ｓ_１，Ｓ_２の値については、Ｍ_１，Ｍ_２と同程度であることが望ましい。特に、後述するように、Ｍ_１，Ｍ_２以上の値であることが望ましい。Ｍ_１，Ｍ_２と同程度にすることにより、マスク描画装置および検査装置で対応できる線幅で形成することができる。特に、通常、マスク描画装置および検査装置で対応できる線幅で形成される前記所望するパターンのＭ_１，Ｍ_２以上の値にすることにより、より確実にマスク描画装置および検査装置で対応することができる。その結果、よりフォトマスク作製の負荷を軽減することができる。

Ｐ_１，Ｐ_２の値については、Ｐ_１，Ｐ_２が、ウェハ上に同一に形成すべき密ピッチ（例えば１：１ラインアンドスペース）以上であることが望ましい。特に、Ｐ_１，Ｐ_２のうち小さい方がウェハ上に同一に形成すべき密ピッチと同程度であることが望ましい。さらには、Ｐ_１，Ｐ_２のうち小さい方がウェハ上に同一に形成すべき密ピッチと同じであることが望ましい。１：１ラインアンドスペースの密ピッチに近づけることにより、他の密パターンの露光条件で最適な孤立パターン露光を行なうことができる。

さらに、Ｐ_１，Ｐ_２の差の絶対値が、Ｍ_１或いはＭ_２と同等以下であることが望ましい。言い換えれば、ウェハ上所望の狙い線幅と同等以下であることが望ましい。特に、Ｍ_１或いはＭ_２の値の１／２からＭ_１或いはＭ_２の値までにすることが望ましい。Ｐ_１，Ｐ_２の差の絶対値が、Ｍ_１或いはＭ_２の値より大きくなると、大きくなるにしたがって所望するパターン付近のパターン面積密度がその分、疎になっていき、所望するパターンを精度よく加工するという欲しい効果が小さくなってしまうからである。

その他、孤立スペース線幅Ｍ_１，Ｍ_２、ダミースペース線幅Ｓ_１，Ｓ_２および露光量Ｄ_１，Ｄ_２については、通常、Ｍ_１＝Ｍ_２、Ｓ_１＝Ｓ_２、Ｄ_１＝Ｄ_２が望ましい。しかし、これに限るものではなく、これらについては変更の余地は十分にあるものとする。

ここで、Ｐ_１，Ｐ_２の差の絶対値の設定についてさらに詳述する。Ｐ_１，Ｐ_２の差の絶対値の設定は、ダミースペースパターンの光強度ピークが重なり合っても中央の孤立スペースの光強度閾値Ｉｔｈを越えないという条件から導くことができる。言い換えれば、２枚のフォトマスクでダミースペースパターン同士の光強度ピーク位置が狙い線幅以上離れていれば良い。ダミースペースパターン同士の光強度ピーク位置が狙い線幅以上離すことにより光強度閾値Ｉｔｈを越えないようにすることができる。
しかしながら従来例で説明したとおり、Ｐ_１，Ｐ_２がウェハ上で同一に形成されるべき密ピッチ（例えば１：１ラインアンドスペース）から著しく隔たると補助パターン法そのものの効果が薄れてしまうことから、上述したようにＰ_１とＰ_２の差は小さいほど望ましい。

以下、本実施の形態１の具体的効果を説明する。２枚のフォトマスク１００，２００各々について、図１（ａ）（ｂ）に示すように、十分な長さを有する孤立スペースパターン１０２，２０２の左右にダミースペースパターン１０４，２０４を配置する。中央の孤立スペースパターン１０２，２０２の線幅（＝Ｍ_１，Ｍ_２）は７０ｎｍ、ダミースペースパターン１０４，２０４の線幅（＝Ｓ_１，Ｓ_２）も７０ｎｍ、孤立スペース・ダミースペース間のピッチはそれぞれＰ_１＝１４０ｎｍ、Ｐ_２＝１９０ｎｍ（Ｐ_２−Ｐ_１＝５０ｎｍ）であるとした（以下、特に断り無い限り線幅はウェハ上の換算値である。マスク上では、通常、その４倍の値をとる）。
上記２枚のフォトマスク１００，２００をＦ_２エキシマレーザー（波長：１５７．６ｎｍ）、ＮＡ＝０．８、σ＝０．８５輪帯照明（輪帯率３／４）で同一の露光量で露光した場合を想定して空間像シミュレーションを行った。

図６は、フォトマスク１００における光強度分布計算結果を示す図である。
図７は、フォトマスク２００における光強度分布計算結果を示す図である。
図６、７では、デフォーカス＝０（ベストフォーカス），＋０．０３，＋０．０６，…，＋０．２１μｍの場合について示した。各図において、振幅が小さいほど、デフォーカス量が大きい場合を示している。中央のピークが所望するスペースパターンを示し、左右のピークがダミースペースパターンを示している。
図８は、図６，７に示した光強度を足し合わせて得られた光強度分布を示す図である。
中央に配置された孤立スペースパターンについて所望の寸法（＝７０ｎｍ）を与える光量（光強度閾値，Ｉｔｈで表記）は０．３８である。図８に示すように、フォトマスク１００，２００のダミースペースパターン位置平均値に相当するＸ座標〜±１６５ｎｍで光強度はピークを与えるが、光強度閾値Ｉｔｈ（＝０．３８）よりは小さい。このことから適切な露光量の下ではダミースペースパターンがウェハ上に転写する恐れは無いと考えられる。

以上の説明から、適切なダミースペースパターンの線幅Ｓ_１，Ｓ_２は７０ｎｍ以上にすることができることが導かれる。現在主流の露光装置の投影倍率は４倍であり、フォトマスクの線幅に換算すると２８０ｎｍ以上となる。これは現在のマスク描画装置および検査装置で十分に対応できるレベルである。
図９は、ダミースペース線幅Ｓ_１＝Ｓ_２＝７０ｎｍにおける寸法のフォーカス特性を示す図である。
図９より、ＣＤ±１０％で定義されるフォーカスマージンは０．２３μｍであり、従来の補助パターン法と同等以上の結果を得た。これはダミースペース線幅拡大の効果によるものと推測される。よって、孤立パターンのフォーカスマージンを向上させながらフォトマスク作製の負荷を軽減することができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１とマスクのパターン領域を透光領域から遮光領域に変更した場合について説明する。言い換えれば、連続して２枚のフォトマスクを露光してウェハ上にパターンを形成するいわゆる多重露光法において、各々のフォトマスクに設けられた孤立遮光ないし半透過一次元パターンの近傍に、該孤立遮光ないし半透過一次元パターンと同程度の形状・線幅を有するマスクパターンを配置する。
図１０は、実施の形態２におけるフォトマスクの一部を示す図である。
図１０（ａ）（ｂ）に示す２枚のフォトマスクを用いて基板に多重露光（ここでは、２重露光）を行なうことにより所望するパターンを基板上のレジスト面に形成する。
所望するパターンとして、図１（ａ）では、中央にラインパターン１２２で示し、図１０（ｂ）では、中央にラインパターン２２２で示している。かかる所望するラインパターンが孤立パターンである場合に、パターン面積密度が疎となり、他の密な領域と露光条件が異なってしまい精度良く加工することができなくなる。本実施の形態２では、かかる２枚のフォトマスクにおいて、孤立スペースの左右に一定の重心間距離（ピッチ）を保って前記孤立スペースと同程度の形状・線幅を有するダミーラインパターンを配置する。

図１０（ａ）に示すフォトマスク１２０では、配線幅Ｍ_１の所望するラインパターン１２２の左右に、ピッチＰ_１の距離を置いて、配線幅Ｓ_１のダミーラインパターン１２４を配置する。図１０（ｂ）に示すフォトマスク２２０では、配線幅Ｍ_２の所望するラインパターン２２２の左右に、ピッチＰ_２の距離を置いて、配線幅Ｓ_２のダミーラインパターン２２４を配置する。ラインパターン１２２とラインパターン２２２とは、フォトマスク上において同じ位置に形成される。一方、ダミーラインパターン１２４とダミーラインパターン２２４は、フォトマスク上においてずれた位置に形成される。すなわち、ピッチＰ_１とピッチＰ_２は、異なるように配置される。異なるように配置することにより、露光された場合にダミーラインパターンについて、互いに露光強度を弱めあうことができる。

図１１は、実施の形態２におけるフォトマスクの一部を示す断面図である。
図１１に示すように、図１０（ａ）に示すフォトマスク１２０では、ガラス基板１０１上に、ラインパターン１２２とダミーラインパターン１２４となる領域を露光光が透光できない遮光領域として遮光膜が成膜され、残りをエッチングにより削除し透光領域としている。図１０（ｂ）に示すフォトマスク２２０では、ガラス基板２０１上に、ラインパターン２２２とダミーラインパターン２２４となる領域を露光光が透光できない遮光領域として遮光膜が成膜され、残りをエッチングにより削除し透光領域としている。

図１２は、基板上に転写されたパターンの様子を説明するための図である。
図１２（ａ）（ｂ）に示すように、上記２枚のフォトマスクを連続して露光するいわゆる多重露光法において、ウェハ等の基板には中央の孤立ラインパターン５２４だけが転写される。図１２（ｂ）に示すように、基板５００上には、レジスト５２２が例えばスピン塗布法により塗布され、露光装置を用いて、フォトマスク１２０とフォトマスク２２０のパターンを多重露光する。露光光は、フォトマスク１２０における透光領域であるラインパターン１２２とダミーラインパターン１２４と、フォトマスク２２０における透光領域であるラインパターン２２２とダミーラインパターン２２４とが形成される領域以外を透光するが、ウェハ等の基板には中央の孤立ラインパターン５２４以外は解像され、孤立スペースパターン５２４だけがパターンとして転写される。露光装置の構成は、実施の形態１と同様で構わないので説明を省略する。

Ｐ_１，Ｐ_２の値については、実施の形態１と同様、Ｐ_１，Ｐ_２が、ウェハ上に同一に形成すべき密ピッチ（例えば１：１ラインアンドスペース）以上であることが望ましい。特に、Ｐ_１，Ｐ_２のうち小さい方がウェハ上に同一に形成すべき密ピッチと同程度であることが望ましい。さらには、Ｐ_１，Ｐ_２のうち小さい方がウェハ上に同一に形成すべき密ピッチと同じであることが望ましい。１：１ラインアンドスペースの密ピッチに近づけることにより、他の密パターンの露光条件で最適な孤立パターン露光を行なうことができる。

さらに、実施の形態１と同様、Ｐ_１，Ｐ_２の差の絶対値が、Ｍ_１或いはＭ_２と同等以下であることが望ましい。言い換えれば、ウェハ上所望の狙い線幅と同等以下であることが望ましい。特に、Ｍ_１或いはＭ_２の値の１／２からＭ_１或いはＭ_２の値までにすることが望ましい。Ｐ_１，Ｐ_２の差の絶対値が、Ｍ_１或いはＭ_２の値より大きくなると、大きくなるにしたがって所望するパターン付近のパターン面積密度がその分、疎になっていき、所望するパターンを精度よく加工するという欲しい効果が小さくなってしまうからである。

その他、孤立スペース線幅Ｍ_１，Ｍ_２、ダミースペース線幅Ｓ_１，Ｓ_２および露光量Ｄ_１，Ｄ_２についても、実施の形態１と同様、通常、Ｍ_１＝Ｍ_２、Ｓ_１＝Ｓ_２、Ｄ_１＝Ｄ_２が望ましい。しかし、これに限るものではなく、これらについては変更の余地は十分にあるものとする。

以上のように、パターンが透光パターンであっても、遮光パターンであっても同様に効果を得ることができる。

実施の形態３．
上述した実施の形態１，２では、透過１次元パターンの配線パターンについて説明したが、実施の形態３では、透過２次元パターンとなるホールパターンの場合について説明する。言い換えれば、連続して２枚のフォトマスクを露光してウェハ上にパターンを形成するいわゆる多重露光法において、各々のフォトマスクに設けられた孤立二次元パターンの近傍に、該孤立二次元パターンと同程度の形状・線幅を有するマスクパターンを配置する。
図１３は、実施の形態３における一方のフォトマスクの一部を示す図である。
図１４は、実施の形態３における他方のフォトマスクの一部を示す図である。
図１３，１４に示す２枚のフォトマスクを用いて基板に多重露光（ここでは、２重露光）を行なうことにより所望するパターンを基板上のレジスト面に形成する。
所望するパターンとして、図１３では、中央にホールパターン１３２で示し、図１４では、中央にホールパターン２３２で示している。かかる所望するホールパターンが孤立パターンである場合に、パターン面積密度が疎となり、他の密な領域と露光条件が異なってしまい精度良く加工することができなくなる。本実施の形態３では、かかる２枚のフォトマスクにおいて、孤立ホールパターンの左右或いは上下、又は上下及び左右に一定の重心間距離（ピッチ）を保って前記孤立ホールパターンと同程度の形状・線幅を有するダミーホールパターンを配置する。

図１３に示すフォトマスク１３０では、配線幅Ｍ_１の所望するホールパターン１３２の左右に、ピッチＰ_１の距離を置いて、配線幅Ｓ_１のダミーホールパターン１３４を配置する。図１４に示すフォトマスク２３０では、配線幅Ｍ_２の所望するホールパターン２３２の左右に、ピッチＰ_２の距離を置いて、配線幅Ｓ_２のダミーホールパターン２３４を配置する。ホールパターン１３２とホールパターン２３２とは、フォトマスク上において同じ位置に形成される。一方、ダミーホールパターン１３４とダミーホールパターン２３４は、フォトマスク上においてずれた位置に形成される。すなわち、ピッチＰ_１とピッチＰ_２は、異なるように配置される。異なるように配置することにより、露光された場合にダミーホールパターンについて、互いに露光強度を弱めあうことができる。

図１５は、基板上に転写されたパターンの様子を説明するための図である。
図１５に示すように、上記２枚のフォトマスクを連続して露光するいわゆる多重露光法において、ウェハ等の基板には中央の孤立ホールパターン５３４だけが転写される。図示していない基板上には、レジスト５３２が例えばスピン塗布法により塗布され、露光装置を用いて、フォトマスク１３０とフォトマスク２３０のパターンを多重露光する。露光光は、フォトマスク１３０における透光領域であるホールパターン１３２とダミーホールパターン１３４と、フォトマスク２３０における透光領域であるホールパターン２３２とダミーホールパターン２３４とが形成される領域を透光するが、ウェハ等の基板には中央の孤立ホールパターン５３４だけが解像され、孤立ホールパターン５３４だけがパターンとして転写される。露光装置の構成は、実施の形態１と同様で構わないので説明を省略する。

実施の形態３におけるパラメータは各々のフォトマスクの孤立ホールサイズ（＝Ｍ_１，Ｍ_２）、左右のダミーホールサイズ（＝Ｓ_１，Ｓ_２）、孤立ホール・ダミーホール間のピッチ（＝Ｐ_１，Ｐ_２）および露光量（＝Ｄ_１，Ｄ_２）である。

Ｐ_１，Ｐ_２の値については、実施の形態１と同様、Ｐ_１，Ｐ_２が、ウェハ上に同一に形成すべき密ピッチ（例えば１：１密集ホール）以上であることが望ましい。特に、Ｐ_１，Ｐ_２のうち小さい方がウェハ上に同一に形成すべき密ピッチと同程度であることが望ましい。さらには、Ｐ_１，Ｐ_２のうち小さい方がウェハ上に同一に形成すべき密ピッチと同じであることが望ましい。１：１密集ホールの密ピッチに近づけることにより、他の密パターンの露光条件で最適な孤立パターン露光を行なうことができる。

さらに、実施の形態１と同様、Ｐ_１，Ｐ_２の差の絶対値が、Ｍ_１或いはＭ_２と同等以下であることが望ましい。言い換えれば、ウェハ上所望の狙いホールサイズと同等以下であることが望ましい。特に、Ｍ_１或いはＭ_２の値の１／２からＭ_１或いはＭ_２の値までにすることが望ましい。Ｐ_１，Ｐ_２の差の絶対値が、Ｍ_１或いはＭ_２の値より大きくなると、大きくなるにしたがって所望するパターン付近のパターン面積密度がその分、疎になっていき、所望するパターンを精度よく加工するという欲しい効果が小さくなってしまうからである。

その他、孤立ホールサイズＭ_１，Ｍ_２、ダミーホールサイズＳ_１，Ｓ_２および露光量Ｄ_１，Ｄ_２についても、実施の形態１と同様、通常、Ｍ_１＝Ｍ_２、Ｓ_１＝Ｓ_２、Ｄ_１＝Ｄ_２が望ましい。しかし、これに限るものではなく、これらについては変更の余地は十分にあるものとする。

以上のように、パターンが配線パターンであっても、ホールパターンであっても同様に効果を得ることができる。

以上、具体例を参照しつつ各実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマスク或いは露光方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１におけるフォトマスクの一部を示す図である。 実施の形態１におけるフォトマスクの一部を示す断面図である 基板上に転写されたパターンの様子を説明するための図である。 露光装置の構成を説明するための概念図である。 変形照明の一例を示す図である。 フォトマスク１００における光強度分布計算結果を示す図である。 フォトマスク２００における光強度分布計算結果を示す図である。 図６，７に示した光強度を足し合わせて得られた光強度分布を示す図である。 ダミースペース線幅Ｓ_１＝Ｓ_２＝７０ｎｍにおける寸法のフォーカス特性を示す図である。 実施の形態２におけるフォトマスクの一部を示す図である。 実施の形態２におけるフォトマスクの一部を示す断面図である。 基板上に転写されたパターンの様子を説明するための図である。 実施の形態３における一方のフォトマスクの一部を示す図である。 実施の形態３における他方のフォトマスクの一部を示す図である。 基板上に転写されたパターンの様子を説明するための図である。 従来の補助パターン法に用いるフォトマスクの一部を示す図である。 ウェハ上のレジストに形成されるレジストパターンを示す図である。 光強度分布計算結果を示す図である。 ダミースペース線幅Ｓを５０ｎｍから５５ｎｍに変化させた場合の光強度分布計算結果を示す図である。 ダミースペース線幅Ｓ＝５０ｎｍにおける寸法のフォーカス特性を示す図である。

符号の説明

２２ 露光光源
２３ レンズ
２４ 露光投影系レンズ
２５ ミラー
１００，１２０，１３０，２００，２２０，２３０ フォトマスク
１０１，２０１ ガラス基板
１０２，１１２，２０２，５０４ スペースパターン
１０４，２０４ ダミースペースパターン
１１０，２１０ 遮光膜
１２２，２２２，５２４ ラインパターン
１２４，２２４ ダミーラインパターン
１３２，２３２，５３４ ホールパターン
１３４，２３４ ダミーホールパターン
５００ 基板
５０２，５１２，５２２，５２３ レジスト
５１４ レジストパターン
６００ ウェハ

Claims (7)

1. 所望するパターンと、前記所望するパターンと第１の距離を設けて配置された第１のダミーパターンとが形成された第１のマスクを用いて基板上に露光する第１の露光工程と、
   前記第１のマスクと同じ位置に配置された前記所望するパターンと、前記所望するパターンと前記第１の距離とは異なる第２の距離を設けて配置された第２のダミーパターンとが形成された第２のマスクを用いて前記基板上に露光する第２の露光工程と、
   を備えたことを特徴とする露光方法。
2. 前記第１の距離と前記第２の距離とが、前記所望するパターンの幅寸法値の２倍以上の値となるように形成された前記第１のマスクと前記第２のマスクとを用いることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
3. 前記第１の距離と前記第２の距離との差の絶対値が、前記所望するパターンの幅以下になるように形成された前記第１のマスクと前記第２のマスクとを用いることを特徴とする請求項２記載の露光方法。
4. 前記第１のダミーパターンは、前記所望するパターンの幅以上の幅を有し、
   前記第２のダミーパターンは、前記所望するパターンの幅以上の幅を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の露光方法。
5. 前記第１のダミーパターンは、前記所望するパターンと同様の形状を有し、
   前記第２のダミーパターンは、前記所望するパターンと同様の形状を有することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の露光方法。
6. 前記所望するパターンと前記第１と第２のダミーパターンは、ガラス基板上に形成された露光光を透光する透光パターンとして形成された前記第１のマスクと前記第２のマスクとを用いる場合と、
   前記所望するパターンと前記第１と第２のダミーパターンは、ガラス基板上に形成された露光光を遮光する遮光パターンとして形成された前記第１のマスクと前記第２のマスクとを用いる場合とのいずれかであることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の露光方法。
7. 前記第１の露光工程と第２の露光工程において、照明光として光軸より離れた部位の斜入射成分を用いることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の露光方法。

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