JP2007240865A

JP2007240865A - フォトマスクおよび露光方法

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Publication number: JP2007240865A
Application number: JP2006062994A
Authority: JP
Inventors: Seiji Matsuura; 誠司松浦
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-08
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Abstract

【課題】従来のフォトマスクを用いてダイポール照明光による露光を行うと、特定の方向での解像力が極端に低くなってしまう。
【解決手段】フォトマスク１は、ダイポール照明光による半導体ウエハの露光に用いられるフォトマスクであって、主開口部１０、ならびに補助開口部２２（第１の補助開口部）、補助開口部２４（第２の補助開口部）、補助開口部２６（第３の補助開口部）および補助開口部２８（第４の補助開口部）を備えている。各補助開口部２２，２４，２６，２８は、その中心点２３，２５，２７，２９が、第１の方向に平行で且つ主開口部１０の中心点１１を通る直線Ｌ１（第１の直線）、および第２の方向に平行で且つ中心点１１を通る直線Ｌ２（第２の直線）の双方を避けるようにして配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスク、およびそれを用いた露光方法に関する。

従来のフォトマスクとしては、例えば特許文献１に記載されたものがある。同文献に記載のフォトマスクには、主開口部の他に、補助開口部が設けられている。ここで、主開口部とは、半導体ウエハに形成される所定のパターンに対応して設けられ、半導体ウエハに転写される開口部のことである。また、補助開口部とは、主開口部の周囲に設けられ、半導体ウエハに転写されない開口部のことである。この補助開口部は、主開口部と共に正方格子状に配列されている。
特開平１１−１３５４０２号公報

このように主開口部の周囲に補助開口部を配置することにより、半導体ウエハを露光する際の解像力を高めることが可能である。しかしながら、特許文献１のフォトマスクを用いてダイポール照明光による露光を行うと、特定の方向での解像力が極端に低くなってしまう。このことは、その方向に沿ってレイアウトされたパターンどうしが半導体ウエハ上でショートするのを引き起こす恐れがある。

本発明によるフォトマスクは、ダイポール照明光による半導体ウエハの露光に用いられるフォトマスクであって、上記半導体ウエハに形成される所定のパターンに対応して設けられ、上記半導体ウエハに転写される主開口部と、上記主開口部の周囲に設けられ、上記半導体ウエハに転写されない補助開口部と、を備え、当該フォトマスクの面内方向のうち上記ダイポール照明光の有効光源分布の配列方向に平行および垂直な方向をそれぞれ第１および第２の方向としたとき、上記補助開口部は、その中心点が、上記第１の方向に平行で且つ上記主開口部の中心点を通る第１の直線、および上記第２の方向に平行で且つ上記主開口部の中心点を通る第２の直線の双方を避けて配置されていることを特徴とする。

このフォトマスクにおいて、補助開口部の中心点は、第１および第２の直線の双方から外れている。これに対して、補助開口部の中心点が第１の直線上に乗っている場合には、第２の方向での解像力が極端に低下してしまう。また、補助開口部の中心点が第２の直線上に乗っている場合には、第１の方向での解像力が極端に低下してしまう。したがって、補助開口部の中心点が第１および第２の直線を避けるようにすることにより、特定の方向での解像力が極端に低下するのを回避することができる。

なお、主開口部の中心点は、主開口部が一定の質量（面密度）をもつと仮定したときの質量中心として定義される。例えば、主開口部の形状が矩形であれば、その中心点は、２本の対角線の交点に一致する。或いは、主開口部の形状が円形であれば、その中心点は、円の中心に一致する。補助開口部の中心点についても同様である。

また、本発明による露光方法は、上記フォトマスクを通じて、上記ダイポール照明光を上記半導体ウエハに照射することを特徴とする。この露光方法によれば、上述のフォトマスクを用いているため、特定の方向での解像力が極端に低下するのを回避することができる。

本発明によれば、特定の方向での解像力が極端に低下するのを回避することが可能なフォトマスクおよび露光方法が実現される。

以下、図面を参照しつつ、本発明によるフォトマスクおよび露光方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明によるフォトマスクの第１実施形態を示す平面図である。フォトマスク１は、ダイポール照明光による半導体ウエハの露光に用いられるフォトマスクであって、主開口部１０、ならびに補助開口部２２（第１の補助開口部）、補助開口部２４（第２の補助開口部）、補助開口部２６（第３の補助開口部）および補助開口部２８（第４の補助開口部）を備えている。

主開口部１０は、半導体ウエハに形成される所定のパターンに対応して設けられており、半導体ウエハに転写される開口部である。本実施形態において当該パターンは、ホールパターンである。一方、補助開口部２２，２４，２６，２８は、主開口部１０の周囲に設けられており、半導体ウエハに転写されない開口部である。すなわち、各補助開口部２２，２４，２６，２８は、開口面積が主開口部１０よりも小さく、露光時に転写されない程度の光ビームを通過させるものである。各補助開口部２２，２４，２６，２８の開口面積は、例えば、主開口部１０の開口面積の５０〜８０％程度とされる。本実施形態において主開口部１０および補助開口部２２，２４，２６，２８の形状は何れも、矩形、特に正方形である。

各補助開口部２２，２４，２６，２８は、その中心点２３，２５，２７，２９が、第１の方向に平行で且つ主開口部１０の中心点１１を通る直線Ｌ１（第１の直線）、および第２の方向に平行で且つ中心点１１を通る直線Ｌ２（第２の直線）の双方を避けるようにして配置されている。

ここで、第１の方向は、フォトマスク１の面内方向のうち、上記ダイポール照明光の有効光源分布の配列方向に平行な方向（図中の左右方向）である。また、第２の方向は、フォトマスク１の面内方向のうち、同配列方向に垂直な方向（図中の上下方向）である。本実施形態において第１および第２の方向は、主開口部１０の４辺（各補助開口部２２，２４，２６，２８の４辺）の何れかに平行である。ダイポール照明光の有効光源分布の配列方向とは、換言すれば、フォトマスク１に入射する直前のダイポール照明光の２つの強度ピークを結ぶ線分に平行な方向である。

また、主開口部１０の中心点１１は、主開口部１０が一定の質量（面密度）をもつと仮定したときの質量中心として定義されている。本実施形態においては、主開口部１０の形状が矩形であるので、その中心点１１は、２本の対角線の交点に一致する。各補助開口部２２，２４，２６，２８の中心点２３，２５，２７，２９についても同様である。なお、これらの中心点１１，２３，２５，２７，２９は、図１中に図示されているが、言うまでもなく仮想的な点である。

補助開口部２２，２４，２６，２８の配置についてより詳細に説明すると、各補助開口部２２，２４，２６，２８は、第３の方向に平行で且つ主開口部１０の中心点１１を通る直線Ｌ３（第３の直線）上、または第４の方向に平行で且つ中心点１１を通る直線Ｌ４（第４の直線）上に配置されている。具体的には、補助開口部２２および補助開口部２４が直線Ｌ３上に中心点１１を挟んで配置されているとともに、補助開口部２６および補助開口部２８が直線Ｌ４上に中心点１１を挟んで配置されている。特に本実施形態においては、補助開口部２２の中心点２３および補助開口部２４の中心点２５が直線Ｌ３上に乗っているとともに、補助開口部２６の中心点２７および補助開口部２８の中心点２９が直線Ｌ４上に乗っている。

ここで、第３および第４の方向は、フォトマスク１の面内方向のうち、ダイポール照明光の有効光源分布の配列方向に対してそれぞれ４５°および１３５°をなす方向である。中心点１１を中心として直線Ｌ１をフォトマスク１の面内で半時計周りに角度θ（０≦θ<１８０°）だけ回転して得られる直線に平行な方向が、上記配列方向に対してθをなす方向である（図１参照）。上述の第１および第２の直線は、それぞれθが０°および９０°の場合に相当する。

本発明による露光方法の第１実施形態は、フォトマスク１を通じて、ダイポール照明光を半導体ウエハに照射するものである。

続いて、本実施形態の効果を説明する。フォトマスク１において、補助開口部２２，２４，２６，２８の中心点２３，２５，２７，２９の全てが、直線Ｌ１および直線Ｌ２の双方から外れている。これに対して、中心点２３，２５，２７，２９の何れかが直線Ｌ１上に乗っている場合には、第２の方向での解像力が極端に低下してしまう。また、中心点２３，２５，２７，２９の何れかが直線Ｌ２上に乗っている場合には、第１の方向での解像力が極端に低下してしまう。

この点について説明すべく、補助開口部の中心点および主開口部の中心点の双方を通る直線と直線Ｌ１とのなす角をψ（０≦ψ<１８０°）とする。角度ψのとり方は、上述の角度θの場合と同様である。ここで、図１６（ａ）〜図１６（ｄ）は、ＮＩＬＳ（Normalized Image Log-Slope）とψとの関係を示すグラフである。ＮＩＬＳは、threshold位置の変化（露光量の変化に対応）に対する寸法変動の傾きに線幅を掛けた値である。この値が大きいほど、解像力が高いということになる。これらのグラフのうち図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、ダイポール照明に代表される非対称な照明を用いた場合に相当し、図１６（ｃ）および図１６（ｄ）は、輪帯照明に代表される対称な照明を用いた場合に相当する。また、図１６（ａ）および図１６（ｃ）が第１の方向のＮＩＬＳを示し、図１６（ｂ）および図１６（ｄ）が第２の方向のＮＩＬＳを示している。

図１６（ａ）および図１６（ｂ）からわかるように、ダイポール照明を用いた場合、角度ψが０°から４５°まで増加するとき、第１の方向での解像力は単調に低下し、第２の方向での解像力は単調に増大する。さらにψが４５°から９０°まで増加すると、第１および第２の方向の何れについても、解像力が単調に低下する。一方、ψが１８０°から９０°まで減少するときも、第１および第２の方向での解像力は同様に変化する。すなわち、０≦ψ<１８０°の範囲でψを変化させると、ψ＝０°、９０°または１８０°で第２の方向での解像力が極小となり、ψ＝９０°で第１の方向での解像力が最低となる。

したがって、補助開口部の中心点が第１および第２の直線を避けるようにすることにより、特定の方向での解像力が極端に低下するのを回避することができるのである。換言すれば、解像力が最低となる方向での解像力を高めることができるため、方向による解像力の偏りを小さく抑えることができる。このように複数の方向でバランス良く解像力を得られることは、ホールパターンの露光においては特に重要である。

また、各補助開口部２２，２４，２６，２８は、直線Ｌ３または直線Ｌ４上に配置されている。これは、上記ψが４５°または１３５°付近にある場合に相当する。このとき、第１の方向での解像力と第２の方向での解像力とが互いに最も近づくため、両方向でバランス良く解像力を得る上で最適である。

フォトマスク１における補助開口部は、直線Ｌ３上に中心点１１を挟んで配置された補助開口部２２および補助開口部２４、ならびに直線Ｌ４上に中心点１１を挟んで配置された補助開口部２６および補助開口部２８を含んでいる。このように主開口部１０の周囲に複数の補助開口部を対照的に配置することにより、上述した効果、すなわちバランス良く解像力を得るという効果を高めることができる。

本実施形態の露光方法によれば、フォトマスク１を用いているため、特定の方向での解像力が極端に低下するのを回避することができる。

図２〜図８を参照しつつ、本実施形態の効果を確認するために実行したシミュレーションの結果を説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、本シミュレーションにおいて用いた光源を示す平面図である。前者がダイポール照明光源、後者が輪帯照明光源を示している。図２（ａ）に示すように、ダイポール照明光源の各開口は、半径が０．３０の円形をしている。また、２つの開口の中間点から各開口の中心点までの距離（２つの開口の中心点間距離の１／２に等しい）は、０．７０である。一方、図２（ｂ）に示すように、輪帯照明光源の内径および外径は、それぞれ０．５７および０．８５である。また、本シミュレーションにおいては、照明光の波長が１５７ｎｍ、開口数ＮＡが０．８、バイナリマスクという条件で、７０ｎｍの孤立ホールを露光した。

図３（ａ）は、本発明の第１の実施例に係るフォトマスクを示す平面図である。このフォトマスクにおいては、図１のフォトマスク１と同様に、４５°方向および１３５°方向に計４個の補助開口部２０が設けられている。主開口部１０の中心点と補助開口部２０の中心点との間の距離は、約１７０ｎｍである。また、主開口部１０は１辺が９０ｎｍの正方形であり、各補助開口部２０は１辺が７０ｎｍの正方形である。後述する図４（ａ）、図５（ａ）、図７（ａ）および図８（ａ）においても、主開口部１０および補助開口部２０の形状およびサイズは同様である。

図３（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、図３（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から、ＮＩＬＳを算出したところ、０°方向（第１の方向）では１．４１３、９０°方向（第２の方向）では１．４２４、４５°方向（第３の方向）では１．４６７であった。半導体生産プロセスにおいては、ＮＩＬＳが１．４以上であることが好ましい。

図３（ｃ）は、輪帯照明光を用いて、図３（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、４５°方向で１．３７３であった。

図４（ａ）は、第１の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。このフォトマスクにおいては、主開口部１０および補助開口部２０のうち主開口部１０のみが設けられている。

図４（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、図４（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、０°方向で１．１９９、９０°方向で１．２７７であった。

図４（ｃ）は、輪帯照明光を用いて、図４（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、１．２３８であった。

図５（ａ）は、第２の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。このフォトマスクにおいては、０°方向に計２個の補助開口部２０が設けられている。主開口部１０の中心点と補助開口部２０の中心点との間の距離は、１６０ｎｍである。

図５（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、図５（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、０°方向で１．８０７、９０°方向で１．１０４であった。

図６（ａ）は、第３の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。このフォトマスクにおいては、０°方向に計２個の補助開口部２０が設けられている。ただし、主開口部１０は、短辺が６０ｎｍ、長辺が１２０ｎｍの長方形であり、補助開口部２０は、短辺が５０ｎｍ、長辺が９０ｎｍの長方形である。主開口部１０の中心点と補助開口部２０の中心点との間の距離は、１６０ｎｍである。

図６（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、図６（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、０°方向で１．５０２、９０°方向で１．１５１であった。

図７（ａ）は、第４の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。このフォトマスクにおいては、０°方向および９０°方向に計４個の補助開口部２０が設けられている。主開口部１０の中心点と補助開口部２０の中心点との間の距離は、１６０ｎｍである。

図７（ｂ）は、輪帯照明光を用いて、図７（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、１．３６４であった。

図８（ａ）は、第５の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。このフォトマスクにおいては、０°方向、４５°方向、９０°方向および１３５°方向に計８個の補助開口部２０が設けられている。主開口部１０の中心点と０°方向または９０°方向に配置された補助開口部２０の中心点との間の距離は、１６０ｎｍである。また、主開口部１０の中心点と４５°方向または１３５°方向に配置された補助開口部２０の中心点との間の距離は、約２３０ｎｍである。

図８（ｂ）は、輪帯照明光を用いて、図８（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、１．２２７であった。

これらの結果からわかるように、本発明の実施例に対応する図３（ｂ）における０°方向、４５°方向および９０°方向の全てのＮＩＬＳが、比較例に対応する図３（ｃ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図７（ｂ）および図８（ｂ）における何れのＮＩＬＳよりも高かった。また、比較例に対応する図５（ｂ）および図６（ｂ）における０°方向のＮＩＬＳは、図３（ｂ）におけるＮＩＬＳを上回っているが、９０°方向のＮＩＬＳは、図３（ｂ）におけるＮＩＬＳを大きく下回っている。このように特定の方向でのＮＩＬＳが極端に小さいと、その方向に配列された主開口部と補助開口部との間、または補助開口部どうしの間でショートが起こる恐れがある。

図９は、上述の空間像シミュレーションの結果について、補助開口部２０の配置方向の強度プロファイルを示すグラフである。図１０は、同結果についてフォーカスマージンを示すグラフである。これらのグラフにおいて、線Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ５１、Ｃ６１、Ｃ７１およびＣ８１は、それぞれ図３（ｂ）、図３（ｃ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）および図８（ｂ）に対応している。

図９のグラフからわかるように、転写マージンは充分に確保されている。ここで言う転写マージンとは、補助開口部が転写されることなく主開口部が転写されるために必要な照明光強度の範囲を指している。また、図１０からわかるように、フォーカスマージンは、図３（ａ）のフォトマスクを用いてダイポール照明光による露光を行った場合（線Ｃ３１参照）に、０．１７μｍで最大となった。これに対して、図４（ａ）のフォトマスクを用いて輪帯照明光による露光を行った場合（線Ｃ４２参照）のフォーカスマージンは０．１２μｍであった。

図１１および図１２を参照しつつ、露光されるホールパターンの真円度を実施例と比較例との間で比較する。前者はフォーカスマージンを示すグラフであり、後者はＮＩＬＳを示すグラフである。これらのグラフにおいて、線Ｃ３１ａおよびＣ３１ｂは、それぞれ図３（ｂ）の縦方向（９０°方向）および横方向（０°方向）についての結果を示している。同様に、線Ｃ４１ａおよびＣ４１ｂはそれぞれ図４（ｂ）の縦方向および横方向、線Ｃ５１ａおよびＣ５１ｂはそれぞれ図５（ｂ）の縦方向および横方向、線Ｃ６１ａおよびＣ６１ｂはそれぞれ図６（ｂ）の縦方向および横方向に対応している。

図１１および図１２のグラフからわかるように、図３（ａ）のフォトマスクを用いてダイポール照明光による露光を行った場合（線Ｃ３１ａおよびＣ３１ｂ参照）に、縦方向と横方向との間で、寸法の差およびＮＩＬＳの差の何れも最小となった。特にこの場合、寸法の差およびＮＩＬＳの差の何れも０に近くなった。このことは、略完全な真円が得られることを意味している。これに対して、図５（ａ）のフォトマスクを用いてダイポール照明光による露光を行った場合（線Ｃ５１ａおよびＣ５１ｂ参照）には、縦横の寸法差が１５．６ｎｍとなった。また、図６（ａ）のフォトマスクを用いてダイポール照明光による露光を行った場合（線Ｃ６１ａおよびＣ６１ｂ参照）には、縦横の寸法差が８．７ｎｍとなった。このように、ダイポール照明にて０°方向に補助開口部を配置した場合には、楕円形状が顕著であった（図５（ｂ）および図６（ｂ）参照）。

（第２実施形態）
図１３は、本発明によるフォトマスクの第２実施形態を示す平面図である。フォトマスク２は、ダイポール照明光による半導体ウエハの露光に用いられるフォトマスクであって、主開口部１０、および補助開口部２０を備えている。本実施形態においては、主開口部１０および補助開口部２０が複数ずつ設けられている。同図中には、９個の主開口部１０と４個の補助開口部２０が示されている。

各主開口部１０の構成は、図１で説明したものと同様である。また、各補助開口部２０の構成は、図１で説明した補助開口部２２，２４，２６，２８の構成と同様である。本実施形態においても、各補助開口部２０は、その中心点が、第１および第２の直線の双方を避けるようにして配置されている。また、各補助開口部２０は、第３または第４の直線上に配置されている。

第１、第２、第３および第４の直線は、図１で説明したとおりである。ただし、本実施形態のように複数の主開口部１０が存在する場合には、第１の方向に平行で、且つ各補助開口部２０に最近接の主開口部１０の中心点を通る直線を第１の直線とする。第２、第３および第４の直線についても同様である。例えば、図１３中の右上の補助開口部２０について見ると、この補助開口部２０に最近接の主開口部１０は、右上の４つの主開口部１０ということになる。

本発明による露光方法の第２実施形態は、フォトマスク２を通じて、ダイポール照明光を半導体ウエハに照射するものである。

本実施形態においても、補助開口部２０の中心点の全てが第１および第２の直線の双方から外れているため、特定の方向での解像力が極端に低下するのを回避することができる。本実施形態のその他の効果は、上述した第１実施形態と同様である。

図１４および図１５を参照しつつ、本実施形態の効果を確認するために実行したシミュレーションの結果を説明する。本シミュレーションにおいては、図２（ａ）および図２（ｂ）に示した光源を用いて、照明光の波長が１５７ｎｍ、開口数ＮＡが０．８、バイナリマスクという条件で、セミデンスホールを露光した。ホールのピッチは２４０ｎｍであり、各ホールのサイズは７０ｎｍである。

図１４（ａ）は、本発明の第２の実施例に係るフォトマスクを示す平面図である。主開口部１０および補助開口部２０の配置は、フォトマスク２と同様である。互いに最近接の主開口部１０どうしの中心点間距離は、２４０ｎｍである。また、主開口部１０の中心点とそれに最近接の補助開口部２０の中心点との間の距離は、約１７０ｎｍである。主開口部１０は１辺が９０ｎｍの正方形であり、各補助開口部２０は１辺が７０ｎｍの正方形である。

図１４（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、図１４（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、１．５２８であった。

図１４（ｃ）は、輪帯照明光を用いて、図１４（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、１．２８７であった。

図１５（ａ）は、第６の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。このフォトマスクにおいては、主開口部１０および補助開口部２０のうち主開口部１０のみが設けられている。図１４（ａ）のフォトマスクと同様に、複数の主開口部１０が設けられている。互いに最近接の主開口部１０どうしの中心点間距離は、やはり２４０ｎｍである。主開口部１０は１辺が９０ｎｍの正方形である。

図１５（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、図１５（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、１．２９８であった。

図１５（ｃ）は、輪帯照明光を用いて、図１５（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。この結果から算出したＮＩＬＳは、１．１００であった。

これらの結果からわかるように、図１４（ａ）のフォトマスクを用いてダイポール照明光による露光を行った場合に、ＮＩＬＳが最大となった。

本発明によるフォトマスクおよび露光方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では補助開口部が４５°または１３５°方向に配置された例を示したが、補助開口部は、その中心点が第１および第２の直線から外れている限り、４５°または１３５°以外の方向に配置されていてもよい。

また、上記実施形態では補助開口部の個数が４である場合の例を示したが、補助開口部の個数は、１以上であればいくつであってもよい。

また、上記実施形態では補助開口部の形状が正方形である場合の例を示したが、補助開口部の形状は、正方形以外であってもよい。正方形以外の形状としては、長方形、円形または楕円形等が挙げられる。

本発明によるフォトマスクの第１実施形態を示す平面図である。（ａ）および（ｂ）は、それぞれシミュレーションにおいて用いたダイポール照明光源および輪帯照明光源を示す平面図である。（ａ）は、本発明の第１の実施例に係るフォトマスクを示す平面図である。（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ｃ）は、輪帯照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ａ）は、第１の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ｃ）は、輪帯照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ａ）は、第２の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ａ）は、第３の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ａ）は、第４の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。（ｂ）は、輪帯照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ａ）は、第５の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。（ｂ）は、輪帯照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。空間像シミュレーションの結果について、補助開口部の配置方向の強度プロファイルを示すグラフである。空間像シミュレーションの結果についてフォーカスマージンを示すグラフである。露光されるホールパターンの真円度を実施例と比較例との間で比較するためのグラフである。露光されるホールパターンの真円度を実施例と比較例との間で比較するためのグラフである。本発明によるフォトマスクの第２実施形態を示す平面図である。（ａ）は、本発明の第２の実施例に係るフォトマスクを示す平面図である。（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ｃ）は、輪帯照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ａ）は、第６の比較例に係るフォトマスクを示す平面図である。（ｂ）は、ダイポール照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ｃ）は、輪帯照明光を用いて、（ａ）のフォトマスクについて空間像シミュレーションを実施した結果を示す図である。（ａ）〜（ｄ）は、実施形態の効果を説明するためのグラフである。

符号の説明

１フォトマスク
２フォトマスク
１０主開口部
１１中心点
２０補助開口部
２２補助開口部
２３中心点
２４補助開口部
２５中心点
２６補助開口部
２７中心点
２８補助開口部
２９中心点

Claims

ダイポール照明光による半導体ウエハの露光に用いられるフォトマスクであって、
前記半導体ウエハに形成される所定のパターンに対応して設けられ、前記半導体ウエハに転写される主開口部と、
前記主開口部の周囲に設けられ、前記半導体ウエハに転写されない補助開口部と、を備え、
当該フォトマスクの面内方向のうち前記ダイポール照明光の有効光源分布の配列方向に平行および垂直な方向をそれぞれ第１および第２の方向としたとき、前記補助開口部は、その中心点が、前記第１の方向に平行で且つ前記主開口部の中心点を通る第１の直線、および前記第２の方向に平行で且つ前記主開口部の中心点を通る第２の直線の双方を避けるようにして配置されていることを特徴とするフォトマスク。
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
当該フォトマスクの面内方向のうち前記ダイポール照明光の有効光源分布の配列方向に対して４５°および１３５°をなす方向をそれぞれ第３および第４の方向としたとき、前記補助開口部は、前記第３の方向に平行で且つ前記主開口部の中心点を通る第３の直線上、または前記第４の方向に平行で且つ前記主開口部の中心点を通る第４の直線上に配置されているフォトマスク。
請求項２に記載のフォトマスクにおいて、
前記補助開口部は、前記第３の直線上に前記主開口部の中心点を挟んで配置された第１および第２の補助開口部と、前記第４の直線上に前記主開口部の中心点を挟んで配置された第３および第４の補助開口部とを含んでいるフォトマスク。
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
前記主開口部および前記補助開口部は、複数ずつ設けられており、
前記第１の直線は、前記第１の方向に平行で、且つ前記各補助開口部に最近接の前記主開口部の中心点を通る直線であり、
前記第２の直線は、前記第２の方向に平行で、且つ前記各補助開口部に最近接の前記主開口部の中心点を通る直線であるフォトマスク。
請求項２または３に記載のフォトマスクにおいて、
前記主開口部および前記補助開口部は、複数ずつ設けられており、
前記第１の直線は、前記第１の方向に平行で、且つ前記各補助開口部に最近接の前記主開口部の中心点を通る直線であり、
前記第２の直線は、前記第２の方向に平行で、且つ前記各補助開口部に最近接の前記主開口部の中心点を通る直線であり、
前記第３の直線は、前記第３の方向に平行で、且つ前記各補助開口部に最近接の前記主開口部の中心点を通る直線であり、
前記第４の直線は、前記第４の方向に平行で、且つ前記各補助開口部に最近接の前記主開口部の中心点を通る直線であるフォトマスク。
ダイポール照明光による半導体ウエハの露光方法であって、
請求項１乃至５いずれかに記載のフォトマスクを通じて、前記ダイポール照明光を前記半導体ウエハに照射することを特徴とする露光方法。