JP2008134669A - フォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半透過膜の厚さが最適化されない領域であっても、サイドローブによる問題を有効に回避することができるフォトマスク及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 透明なガラス基板１０上に半透過膜１２が形成された位相シフトマスクで、微細パターン領域１４におけるパターンのピッチに対して最適となるように半透過膜１２の厚さを調整すると、孤立パターン領域１６において、隣接する開口部によるサブピークが重なり合うことがある。サブピーク同士が重なった場合に、重なったサブピークの一方又は両方の位置をずらしたり（方法Ａ）、サブピークの強度を下げたり（方法Ｂ）、サブピークの発生自体をなくしたり（方法Ｃ）して、サブピークの重なりにより透過光を抑制する抑制手段を施す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置、液晶パネル等を製造する露光装置等に用いられるフォトマスクに係り、特に、パターニングされた半透過膜を有するハーフトーン型の位相シフトマスクや位相シフトレチクルに関する。

近年、半導体装置の微細化が急速に進み、超微細パターンを形成するための超解像技術が採用されている。それらの技術のひとつとしてハーフトーン型の位相シフトマスク又は位相シフトレチクルの技術がある。

現在用いられているフォトマスクの代表例を図２５に示す。

通常のフォトマスクでは、図２５（ａ１）に示すように、透明なガラス基板１００上に不透明なクロム膜１０２を形成している。通常のフォトマスクで微細なパターンを形成すると、近接した開口部を透過した光が回折して干渉し合うことによって、光の位相振幅は、図２５（ａ２）に示すように、クロム膜１０２が形成された遮光領域の中央にも達する。そのため、ウエーハ上での光強度分布は、図２５（ａ３）に示すように、開口部の間で光強度を強め合ってしまい、その結果、パターニングされたレジスト膜１０４が、図２５（ａ４）に示すように、遮光領域で分離しないという問題を生じていた。

このような現象は、露光波長に近い微細なパターンほどその傾向が強く、原理的には通常のフォトマスクでは光の波長以下の微細パターンを形成することは不可能であった。

そこで、露光波長に近い微細なパターンを形成するために、半透過膜を用いたハーフトーン型の位相シフトマスクが提案されている。

この位相シフトマスクでは、図２５（ｂ１）に示すように、透明なガラス基板１００上に半透過膜１０６を形成し、この半透過膜１０６の厚さを最適に調整する。これにより、光の位相振幅は、図２５（ｂ２）に示すように、近接した開口部間の遮光領域において位相を反転させている。そのため、開口部を透過した光が回折して干渉し合う光を相殺し、ウエーハ上での光強度分布は、図２５（ｂ３）に示すように、開口部間の遮光領域の光強度を低減させることができ、その結果、図２５（ｂ４）に示すように、微細なパターンのレジスト膜１０４を形成することができる。

また、更に高い解像度が実現できるレベンソン（Ｌｅｖｅｎｓｏｎ）型の位相シフトマスクが提案されている。

この位相シフトマスクでは、図２５（ｃ１）に示すように、透明なガラス基板１００上に形成されたクロム膜１０２間の隣接する開口部の一方に半透過膜１０８を形成し、この半透過膜１０８の厚さを最適に調整する。これにより、光の位相振幅は、図２５（ｃ２）に示すように、開口部間の遮光領域において相殺され、ウエーハ上での光強度分布は、図２５（ｃ３）に示すように、開口部間の遮光領域の光強度を十分に低減させることができ、その結果、図２５（ｃ４）に示すように、微細なパターンのレジスト膜１０４を形成することができる。

このように、位相シフトマスクは、露光波長に近い微細なパターンを形成するために用いられている。しかしながら、ハーフトン型の位相シフトマスクの場合、半透過膜１０６の膜厚は、対象となるパターンのピッチで最適な位相となるように最適化される。

このため、図２６（１）に示すように、ひとつのフォトマスクに、微細パターンが形成される微細パターン領域１１０と、微細パターンよりもパターンピッチの大きな孤立パターンが形成される孤立パターン領域１１２とが存在する場合、両方の領域１１０、１１２で最適化することが困難である。通常は、微細パターン領域１１０におけるパターンのピッチに最適となるように半透過膜１０６の厚さを調整するが、そのように膜厚を調整すると、図２６（２）に示すように、孤立パターン領域１１２で、隣接する開口部によるサイドローブ同士が、開口部間の遮光領域で重なりあうことがある。そのため、図２６（３）に示すように、遮光領域において部分的に光強度が強くなってしまい、図２６（４）に示すように、レジスト膜１０４上面が部分的に劣化してしまうという問題があった。

図２７（１）（２）は、図２６（４）に示すように、レジスト膜１０４の位置でサイドローブ同士が重なりあった場合のレジスト膜１０４上面の状態を示す図である。レジスト膜１０４上面や側壁が荒れているのがわかる。

この問題を解決するために様々の方法が提案されている。

例えば、特開平１１−１５１３０号公報に記載された半導体製造用ハーフトーンマスク及びその製造方法では、ガラス基板上に形成され所望の開口部を有するハーフトーン膜と、このハーフトーン膜上の所定の領域上に遮光膜とを形成している。遮光膜の形成領域は、遮光膜を設けなかった場合に、ハーフトーン膜の開口部を透過した光ピークと光ピークの間に現われるサイドローブがレジストを感光するしきい値光強度に達すると予想される領域に対応している。

しかしながら、この方法では、ハーフトーン膜上に形成された遮光膜により光の回折が発生すると共に、遮光膜を配置することにより左右の開口部の強度分布が非対称になり、所望の光学プロファイルが得られないおそれがある。

また、特開平１１−１５３８５３号公報に記載されたフォトマスク及びこれを用いた半導体装置の製造方法では、サイドローブによる問題を解決するために、隣接するメイン開口パターンの間にダミー開口パターンを形成する。隣接するメインパターンのサイドローブ同士とハーフトーン領域の透過光とが互いに重なり合うと、光強度の大きいサイドローブが発生するが、このサイドローブをダミー開口パターンの透過光より相殺して、不要なパターンが発生することを防止する。

しかしながら、この方法では、ダミーパターンを配置する必要があり、適用できるパターンが、アレイパターンやコンタクトホールのようなものにしか適用できないという制限があった。

また、特開平８−８２９１５号公報に記載されたフォトマスクパターン設計方法および設計システムでは、初期値として入力されたパターンの投影像光強度分布を求める投影像計算工程と、投影像と所望の形状を比較する工程と、不要の投影像ができる部分にパターンを付加する工程とを設けて、マスクパターンの最適化を行う。

しかしながら、付加パターンによりサイドローブによる問題を回避するのは現実的に無理がある。例えば、サイドローブの干渉領域を相殺させようと、付加パターンを設置しても、その付加パターンがウエーハ上に転写するという問題があり、複雑な半導体回路で所望の場所に付加パターンを配置することが困難であるという問題があった。

また、特開平７−２８１４１２号公報に記載された位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法では、第１の光透過部と、第１の光透過部と半遮光部を介して隣合う第２の光透過部とを備え、第１及び第２の光透過部と半遮光部とは互いに位相を異ならせて透過光を透過させる位相シフトマスクであって、第１及び第２の光透過部が各々単独で存在するときに生じるサブピークが互いに重ならない位置になるように構成している。

しかしながら、この方法は、隣接する光透過部が干渉し合うピッチで配置しようとする場合、そのピッチとならないようにパターンを配置する方法であるため、必然的に設計変更を伴い、これを実現するには作業上大きな負荷がかかるという問題があった。

本発明の目的は、微細パターンが形成される微細パターン領域と孤立パターンが形成される孤立パターン領域とが存在する場合の孤立パターン領域のように、半透過膜の厚さが最適化されない領域であっても、サイドローブによる問題を有効に回避することができるフォトマスク及びその製造方法を提供することにある。

上記目的は、透光基板と、前記透光基板上に形成され、第１の開口部と第２の開口部が所定間隔を離れて配置された半透過膜とを有し、前記第１の開口部による第１のサイドローブと、前記第２の開口部による第２のサイドローブとが重なり合う領域に、透過光を抑制する抑制手段を設けたことを特徴とするフォトマスクにより達成される。

また、上記目的は、透光基板と、前記透光基板上に形成され、第１の開口部と第２の開口部が所定間隔を離れて配置された半透過膜とを有するフォトマスクの製造方法において、前記第１の開口部による第１のサイドローブと、前記第２の開口部による第２のサイドローブとが重なり合う領域に、透過光を抑制する抑制手段を設けることを特徴とするフォトマスクの製造方法によって達成される。

また、上記目的は、透光基板上に、微細パターンの第１の領域と前記微細パターンよりも大きなパターンの第２の領域とを有する半透過膜を形成するフォトマスクの製造方法において、前記半透過膜の厚さを、前記第１の領域において最適化し、前記第２の領域においては、第１の開口部による第１のサイドローブと、前記第１の開口部と所定距離離れた第２の開口部による第２のサイドローブとが重なり合う領域に、透過光を抑制する抑制手段を設けることを特徴とするフォトマスクの製造方法によって達成される。

以上の通り、本発明によれば、透光基板上に形成された半透過膜の第１の開口部による第１のサイドローブと第２の開口部による第２のサイドローブとが重なり合う領域に、透過光を抑制する抑制手段を設けるようにしたので、微細パターンが形成される微細パターン領域と孤立パターンが形成される孤立パターン領域とが存在する場合の孤立パターン領域のように、半透過膜の厚さが最適化されない領域であっても、サイドローブによる問題を有効に回避することができるフォトマスク及びその製造方法を提供することにある。

［本発明の原理］
本発明の原理について図１を用いて説明する。

図１（１）に示すように、透明なガラス基板１０上に半透過膜１２を形成し、この半透過膜１２の厚さを最適に調整する位相シフトマスクであって、ひとつのフォトマスクに、微細パターンが形成される微細パターン領域１４と、微細パターンよりもパターンピッチの大きな孤立パターンが形成される孤立パターン領域１６とが存在する場合を例として説明する。

半透過膜１２の膜厚を、両方の領域１４、１６で最適化することが困難であるので、微細パターン領域１４におけるパターンのピッチに対して最適となるように半透過膜１２の厚さを調整する。そのように膜厚を調整すると、光の位相振幅は、図１（２）に示すようになる。微細パターン領域１４では十分な解像度をもて微細なパターンが形成されるが、孤立パターン領域１６において、図１（３）に示すように、隣接する開口部によるサイドピーク（サブピーク）が重なり合うことがある。

本発明では、このようにサイドピーク（サブピーク）同士が重なった場合に、図１（４）に示すように、重なったサイドピーク（サブピーク）の一方又は両方の位置をずらしたり（方法Ａ）、サイドピーク（サブピーク）の強度を下げたり（方法Ｂ）、サイドピーク（サブピーク）の発生自体をなくしたり（方法Ｃ）して、サイドピーク（サブピーク）の重なりにより透過光を抑制する抑制手段を施すようにする。

これにより、フォトマスクによりレジスト膜をパターニングした場合に、サイドピーク（サブピーク）の重なりによる問題を有効に回避することができる。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態によるフォトマスクの製造方法について図２乃至図６を用いて説明する。図２は本実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートであり、図３は本実施形態によるフォトマスクを示す図であり、図４は本実施形態によるフォトマスクの製造工程図（その１）であり、図５は本実施形態によるフォトマスクの製造工程図（その２）である。

（フォトマスクの設計）
本実施形態のフォトマスクは、図１（１）に示すように、透明なガラス基板１０上に半透過膜１２を形成し、この半透過膜１２の厚さを最適に調整する位相シフトマスクであって、ひとつのフォトマスクに、微細パターンが形成される微細パターン領域１４と、微細パターンよりもパターンピッチの大きな孤立パターンが形成される孤立パターン領域１６とが存在している。メモリデバイスの場合は、メインセルが形成される領域が微細パターン領域１４となり、周辺デバイスが形成される領域が孤立パターン領域１６となる。

本実施形態によるフォトマスクを設計するには、図２に示すように、まず、メインセルが形成される微細パターン領域１４のパターンピッチに光学条件を合わせる（ステップＳ１０）。具体的には、光学定数（λ（使用波長）、ＮＡ（開口数）等）、使用アパーチャ、半透過膜の透過率、半透過膜の膜厚、最小線幅解像時の最適ドーズ量等を決定する。

次に、セルサイズ、光学条件、使用マスクから、孤立パターン領域１６内の各開口部においてサブピークが発生する位置を算出する（ステップＳ１１）。続いて、各開口部のサブピークの発生位置から、各開口部のサブピークが重なり合って干渉する領域を特定する（ステップＳ１２）。

図３（１）に示すようなサブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、サブピークの発生を抑止するように設計を変更する（ステップＳ１４）。具体的には、図３（２）に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２をクロム膜１８に代えるか、図３（３）に示すように、半透過膜１２上にクロム膜１８を形成するか（ステップＳ１５）を検討し、いずれかの補正処理を行う（ステップＳ１６）。このクロム膜１８の線幅については所望のパターンサイズに応じて変更する。例えば、所望のパターンサイズが２００ｎｍであれば、そのサイズを５ｎｍステップで変更し、シミュレーションによりサイドローブが重ならないように調整する。なお、投影露光装置の倍率が１／４倍の場合には、フォトマスク上ではサイズは４倍となる。

補正処理を行うとステップＳ１１に戻り、再び、孤立パターン領域１６内の各開口部におけるサブピークの発生位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの干渉領域を特定する（ステップＳ１２）。サブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、再び、設計変更を行い（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。同様な処理を、サブピークの干渉領域が無いと判断されるまで繰り返す。

ステップＳ１３でサブピークの干渉領域が無いと判断されると、補正処理を行うことなく（ステップＳ１７）、フォトマスクの設計を終了する。

（フォトマスクの製造工程（その１））
本実施形態によるフォトマスクの製造工程について図４を用いて説明する。この製造工程は、図３（２）に示すように、中央の半透過膜１２の形成された領域にサイドピークが重なり合う場合に、サブピークの干渉領域における半透過膜１２をクロム膜１８に代える場合の製造工程である。

透明なガラス基板１０上に半透過膜１２を形成し、この半透過膜１２上にレジスト膜２０を形成し、このレジスト膜２０をパターニングする（図４（１））。

次に、このレジスト膜２０をマスクとして半透過膜１２をエッチングし（図４（２））、このレジスト膜２０を剥離する（図４（３））。

次に、新たなレジスト膜２２を形成し、中央の半透過膜１２を含む領域が露出するようにパターニングする（図４（４））。続いて、このレジスト膜２２をマスクとして中央の半透過膜１２をエッチング除去し（図４（５））、クロム膜１８をスパッタリングにより全面に形成する（図４（６））。

次に、全面にネガレジスト膜２４を塗布し、中央の干渉領域だけを残すようにパターニングする（図４（７））。このネガレジスト膜２４をマスクとしてクロム膜１８をエッチング除去する（図４（８））。続いて、レジスト膜２２を剥離すると（図４（９））、中央の半透過膜１２の代わりにクロム膜１８が形成される。

（フォトマスクの製造工程（その２））
本実施形態によるフォトマスクの製造工程について図５を用いて説明する。この製造工程は、図３（３）に示すように、中央の半透過膜１２の形成された領域にサイドピークが重なり合う場合に、サブピークの干渉領域における半透過膜１２上にクロム膜１８を形成する場合の製造工程である。

透明なガラス基板１０上に半透過膜１２を形成し、この半透過膜１２上にクロム膜１８を形成し、このクロム膜１８上にレジスト膜２０を形成し、このレジスト膜２０をパターニングする（図５（１））。

次に、このレジスト膜２０をマスクとして半透過膜１２とクロム膜１８をエッチングし（図５（２））、このレジスト膜２０を剥離する（図５（３））。

次に、新たなレジスト膜２２を塗布し（図４（４））、中央の半透過膜１２及びクロム膜１８を含む領域を覆うようにパターニングする（図５（５））。

次に、このレジスト膜２２をマスクとして周囲の半透過膜１２上のクロム膜１８をエッチング除去し（図５（６））、続いて、レジスト膜２２を剥離すると（図５（７））、中央の半透過膜１２上にクロム膜１８が形成される。

本実施形態によるフォトマスクの製造方法により製造したフォトマスクによりレジスト膜をパターニングした。従来は、図６（１）（２）に示すように、サイドローブ同士が重なりあった場合のレジスト膜の上面や側壁が荒れていたが、本実施形態の場合には、図６（３）に示すように、上面や側面が荒れていない良好なレジスト膜を実現できた。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態によるフォトマスクの製造方法について図７乃至図９を用いて説明する。図７は本実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートであり、図８は本実施形態によるフォトマスクを示す図であり、図９は本実施形態によるフォトマスクの製造工程図である。

本実施形態では、サブピークの干渉領域があった場合に、サブピークの干渉領域における半透過膜の上面に浅い溝を形成してサブピークの強度を下げるようにする。

（フォトマスクの設計）
本実施形態のフォトマスクは、第１実施形態と同様に、透明なガラス基板１０上に半透過膜１２が形成された位相シフトマスクであって、微細パターン領域１４と孤立パターン領域１６とが存在している。

本実施形態によるフォトマスクの設計方法も、図７のフローチャートに示すように、第１実施形態とほぼ同様である。

まず、メインセルが形成される微細パターン領域１４のパターンピッチに光学条件を合わせる（ステップＳ１０）。

次に、セルサイズ、光学条件、使用マスクから、孤立パターン領域１６内の各開口部においてサブピークが発生する位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの発生位置から、各開口部のサブピークが重なり合って干渉する領域を特定する（ステップＳ１２）。

図８（１）に示すようなサブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、サブピークの強度を下げるように設計を変更する（ステップＳ１４）。具体的には、図８（２）に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２の上面に浅い溝２６、例えば、膜厚の半分程度の深さの溝２６を形成する（ステップＳ１５）設計変更を検討し、その補正処理を行う（ステップＳ１６）。

補正処理を行うとステップＳ１１に戻り、再び、孤立パターン領域１６内の各開口部におけるサブピークの発生位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの干渉領域を特定し（ステップＳ１２）、サブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、再び、設計変更を行い（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。同様な処理を、サブピークの干渉領域が無いと判断されるまで繰り返す。

ステップＳ１３でサブピークの干渉領域が無いと判断されると、補正処理を行うことなく（ステップＳ１７）、フォトマスクの設計を終了する。

（フォトマスクの製造工程）
本実施形態によるフォトマスクの製造工程について図９を用いて説明する。この製造工程は、図８（２）に示すように、中央の半透過膜１２上のサブピークの干渉領域に、半透過膜１２の膜厚の半分程度の深さの溝２６を形成するものである。

透明なガラス基板１０上に半透過膜１２を形成し、この半透過膜１２上にレジスト膜２０を形成し、このレジスト膜２０をパターニングする（図９（１））。

次に、このレジスト膜２０をマスクとして半透過膜１２をエッチングし（図９（２））、このレジスト膜２０を剥離する（図９（３））。

次に、新たなレジスト膜２２を形成し、中央の半透過膜１２内のサブピークの干渉領域だけが露出するようにパターニングする（図９（４））。続いて、このレジスト膜２２をマスクとして中央の半透過膜１２を膜厚の半分程度エッチング除去する（図９（５））。続いて、レジスト膜２２を剥離する（図９（６））と、中央の半透過膜１２上のサブピークの干渉領域に半透過膜１２の膜厚の半分程度の深さの溝２６が形成される。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態によるフォトマスクの製造方法について図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０は本実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートであり、図１１は本実施形態によるフォトマスクを示す図であり、図１２は本実施形態によるフォトマスクの製造工程図である。

本実施形態では、サブピークの干渉領域があった場合に、サブピークの干渉領域における半透過膜を厚膜化又は薄膜化してサブピークの強度を下げるようにする。

（フォトマスクの設計）
本実施形態のフォトマスクは、第１実施形態と同様に、透明なガラス基板１０上に半透過膜１２が形成された位相シフトマスクであって、微細パターン領域１４と孤立パターン領域１６とが存在している。

本実施形態によるフォトマスクの設計方法も、図１０のフローチャートに示すように、第１実施形態とほぼ同様である。

まず、メインセルが形成される微細パターン領域１４のパターンピッチに光学条件を合わせる（ステップＳ１０）。

次に、セルサイズ、光学条件、使用マスクから、孤立パターン領域１６内の各開口部においてサブピークが発生する位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの発生位置から、各開口部のサブピークが重なり合って干渉する領域を特定する（ステップＳ１２）。

図１１（１）に示すようなサブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、サブピークの強度を下げるように設計を変更する（ステップＳ１４）。具体的には、図１１（２）に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２を厚膜化又は薄膜化する（ステップＳ１５）設計変更を検討し、その補正処理を行う（ステップＳ１６）。

補正処理を行うとステップＳ１１に戻り、再び、孤立パターン領域１６内の各開口部におけるサブピークの発生位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの干渉領域を特定し（ステップＳ１２）、サブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、再び、設計変更を行い（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。同様な処理を、サブピークの干渉領域が無いと判断されるまで繰り返す。

ステップＳ１３でサブピークの干渉領域が無いと判断されると、補正処理を行うことなく（ステップＳ１７）、フォトマスクの設計を終了する。

（フォトマスクの製造工程）
本実施形態によるフォトマスクの製造工程について図１２を用いて説明する。この製造工程は、図１１（２）上部に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２を厚膜化するものである。

透明なガラス基板１０上に半透過膜１２を形成し、この半透過膜１２上にレジスト膜２０を形成し、このレジスト膜２０をパターニングする（図１１（１））。

次に、このレジスト膜２０をマスクとして半透過膜１２をエッチングし（図１１（２））、このレジスト膜２０を剥離する（図１１（３））。

次に、新たなレジスト膜２２を形成し、中央の半透過膜１２だけを覆うようにパターニングする（図１１（４））。続いて、このレジスト膜２２をマスクとして中央の半透過膜１２以外の半透過膜１２を所定厚さだけエッチング除去する（図１１（５））。続いて、レジスト膜２２を剥離する（図１１（６））と、中央の半透過膜１２だけが厚膜化する。

なお、図１１（２）下部に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２を薄膜化する場合には、図１１（４）において、中央の半透過膜１２以外を覆うようにレジスト膜２２をパターニングし、このレジスト膜２２をマスクとして、中央の半透過膜１２を所定厚さだけエッチング除去すればよい。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態によるフォトマスクの製造方法について図１３乃至図１７を用いて説明する。図１３は本実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートであり、図１４は本実施形態によるフォトマスクを示す図（その１）であり、図１５は本実施形態によるフォトマスクの製造工程図（その１）であり、図１６は本実施形態によるフォトマスクを示す図（その２）であり、図１７は本実施形態によるフォトマスクの製造工程図（その２）である。

本実施形態では、半透過膜を同じ材料又は異なる材料の二層構造とし、上側の半透過膜を厚膜化するか、上側の半透過膜を除去して下側の半透過膜だけとすることにより、半透過膜全体を厚膜化又は薄膜化して、サブピークの強度を下げるようにする。

（フォトマスクの設計（その１））
本実施形態のフォトマスクは、第１実施形態と同様に、透明なガラス基板１０上に半透過膜１２が形成された位相シフトマスクであって、微細パターン領域１４と孤立パターン領域１６とが存在している。本実施形態の半透過膜１２は、同一材料による半透過膜１２ａと半透過膜１２ｂの二層構造となっている。

本実施形態によるフォトマスクの設計方法も、図１３のフローチャートに示すように、第１実施形態とほぼ同様である。

まず、メインセルが形成される微細パターン領域１４のパターンピッチに光学条件を合わせる（ステップＳ１０）。

次に、セルサイズ、光学条件、使用マスクから、孤立パターン領域１６内の各開口部においてサブピークが発生する位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの発生位置から、各開口部のサブピークが重なり合って干渉する領域を特定する（ステップＳ１２）。

図１４（１）に示すようなサブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、サブピークの強度を下げるように設計を変更する（ステップＳ１４）。具体的には、図１４（２）に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２の上側の半透過膜１２ｂを厚膜化するか、下側の半透過膜１２ａだけとすることにより、半透過膜１２を厚膜化又は薄膜化する（ステップＳ１５）設計変更を検討し、その補正処理を行う（ステップＳ１６）。

補正処理を行うとステップＳ１１に戻り、再び、孤立パターン領域１６内の各開口部におけるサブピークの発生位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの干渉領域を特定し（ステップＳ１２）、サブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、再び、設計変更を行い（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。同様な処理を、サブピークの干渉領域が無いと判断されるまで繰り返す。

ステップＳ１３でサブピークの干渉領域が無いと判断されると、補正処理を行うことなく（ステップＳ１７）、フォトマスクの設計を終了する。

（フォトマスクの製造工程（その１））
本実施形態によるフォトマスクの製造工程について図１５を用いて説明する。この製造工程は、図１４（２）下部に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２を下側の半透過膜１２ａのみとして薄膜化するものである。

透明なガラス基板１０上に半透過膜１２ａ、１２ｂを形成し、この半透過膜１２ａ、１２ｂ上にレジスト膜２０を形成し、このレジスト膜２０をパターニングする（図１４（１））。

次に、このレジスト膜２０をマスクとして半透過膜１２ａ、１２ｂをエッチングし（図１４（２））、このレジスト膜２０を剥離する（図１４（３））。

次に、新たなレジスト膜２２を形成し、中央の半透過膜１２以外の半透過膜１２を覆うようにパターニングする（図１４（４））。続いて、このレジスト膜２２をマスクとして中央の半透過膜１２の上側の半透過膜１２ｂをエッチング除去する（図１４（５））。続いて、レジスト膜２２を剥離する（図１４（６））と、中央の半透過膜１２だけが薄膜化する。

なお、図１４（２）上部に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２を厚膜化する場合には、図１５（４）において、中央の半透過膜１２だけを覆うようにレジスト膜２２をパターニングし、このレジスト膜２２をマスクとして、中央の半透過膜１２以外の半透過膜１２ｂを所定厚さだけエッチング除去すればよい。

（フォトマスクの設計（その２））
本実施形態のフォトマスクは、第１実施形態と同様に、透明なガラス基板１０上に半透過膜１２が形成された位相シフトマスクであって、微細パターン領域１４と孤立パターン領域１６とが存在している。本実施形態の半透過膜１２は、図１６に示すように、異なる材料からなる半透過膜１２ａと半透過膜１２ｃの二層構造となっている。

半透過膜１２を構成する半透過膜１２ａと半透過膜１２ｃが異なる材料からなる点を除いて、上述したフォトマスクの設計方法と同じであるので、説明を省略する。

（フォトマスクの製造工程（その２））
本実施形態によるフォトマスクの製造工程について図１７を用いて説明する。この製造工程は、図１６（２）下部に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２を下側の半透過膜１２ａのみとして薄膜化するものである。

透明なガラス基板１０上に半透過膜１２ａ、１２ｃを形成し、この半透過膜１２ａ、１２ｃ上にレジスト膜２０を形成し、このレジスト膜２０をパターニングする（図１７（１））。

次に、このレジスト膜２０をマスクとして半透過膜１２ａ、１２ｃをエッチングし（図１７（２））、このレジスト膜２０を剥離する（図１７（３））。

次に、新たなレジスト膜２２を形成し、中央の半透過膜１２以外の半透過膜１２を覆うようにパターニングする（図１７（４））。続いて、このレジスト膜２２をマスクとして中央の半透過膜１２の上側の半透過膜１２ｃをエッチング除去する（図１７（５））。続いて、レジスト膜２２を剥離する（図１７（６））と、中央の半透過膜１２だけが薄膜化する。

なお、図１６（２）上部に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２を厚膜化する場合には、図１７（４）において、中央の半透過膜１２だけを覆うようにレジスト膜２２をパターニングし、このレジスト膜２２をマスクとして、中央の半透過膜１２以外の半透過膜１２ｃを所定厚さだけエッチング除去すればよい。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態によるフォトマスクの製造方法について図１８及び図１９を用いて説明する。図１８は本実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートであり、図１９は本実施形態によるフォトマスクを示す図である。

本実施形態では、サブピークの干渉領域があった場合に、サブピークの干渉領域における半透過膜のパターンサイズを変更してサブピークの位置をずらすようにする。

（フォトマスクの設計）
本実施形態のフォトマスクは、第１実施形態と同様に、透明なガラス基板１０上に半透過膜１２が形成された位相シフトマスクであって、微細パターン領域１４と孤立パターン領域１６とが存在している。

本実施形態によるフォトマスクの設計方法も、図１８のフローチャートに示すように、第１実施形態とほぼ同様である。

まず、メインセルが形成される微細パターン領域１４のパターンピッチに光学条件を合わせる（ステップＳ１０）。

次に、セルサイズ、光学条件、使用マスクから、孤立パターン領域１６内の各開口部においてサブピークが発生する位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの発生位置から、各開口部のサブピークが重なり合って干渉する領域を特定する（ステップＳ１２）。

図１９（１）に示すようなサブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、サブピークの位置をずらすように設計を変更する（ステップＳ１４）。具体的には、図１９（２）に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２の線幅と透過率を調整して、両側の開口部によるサブピークの位置をずらす（ステップＳ１５）ように設計変更を検討し、その補正処理を行う（ステップＳ１６）。

補正処理を行うとステップＳ１１に戻り、再び、孤立パターン領域１６内の各開口部におけるサブピークの発生位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの干渉領域を特定し（ステップＳ１２）、サブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、再び、設計変更を行い（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。同様な処理を、サブピークの干渉領域が無いと判断されるまで繰り返す。

ステップＳ１３でサブピークの干渉領域が無いと判断されると、補正処理を行うことなく（ステップＳ１７）、フォトマスクの設計を終了する。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態によるフォトマスクの製造方法について図２０乃至図２２を用いて説明する。図２０は本実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートであり、図２１は本実施形態によるフォトマスクを示す図であり、図２２は本実施形態によるフォトマスクの製造工程図である。

本実施形態では、サブピークの干渉領域があった場合に、サブピークの干渉領域における半透過膜を分割してサブピークの位置をずらすようにする。

（フォトマスクの設計）
本実施形態のフォトマスクは、第１実施形態と同様に、透明なガラス基板１０上に半透過膜１２が形成された位相シフトマスクであって、微細パターン領域１４と孤立パターン領域１６とが存在している。

本実施形態によるフォトマスクの設計方法も、図２０のフローチャートに示すように、第１実施形態とほぼ同様である。

まず、メインセルが形成される微細パターン領域１４のパターンピッチに光学条件を合わせる（ステップＳ１０）。

次に、セルサイズ、光学条件、使用マスクから、孤立パターン領域１６内の各開口部においてサブピークが発生する位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの発生位置から、各開口部のサブピークが重なり合って干渉する領域を特定する（ステップＳ１２）。

図８（１）に示すようなサブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、サブピークの位置をずらすように設計を変更する（ステップＳ１４）。具体的には、図２１（２）（３）に示すように、サブピークの干渉領域における半透過膜１２を分割領域、例えば、限界解像力以下のサイズの分割線２８を形成する（ステップＳ１５）設計変更を検討し、その補正処理を行う（ステップＳ１６）。分割線２８は、図２１（２）に示すように、短い線が集合した破線状であってもよいし、図２１（３）に示すように、長い直線状であってもよい。

補正処理を行うとステップＳ１１に戻り、再び、孤立パターン領域１６内の各開口部におけるサブピークの発生位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの干渉領域を特定し（ステップＳ１２）、サブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、再び、設計変更を行い（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。同様な処理を、サブピークの干渉領域が無いと判断されるまで繰り返す。

ステップＳ１３でサブピークの干渉領域が無いと判断されると、補正処理を行うことなく（ステップＳ１７）、フォトマスクの設計を終了する。

（フォトマスクの製造工程）
本実施形態によるフォトマスクの製造工程について図２２を用いて説明する。この製造工程は、図２１（２）（３）に示すように、中央の半透過膜１２を分割する分割線２８を形成するものである。

透明なガラス基板１０上に半透過膜１２を形成し、この半透過膜１２上にレジスト膜２０を形成し、このレジスト膜２０をパターニングする（図２２（１））。

次に、このレジスト膜２０をマスクとして半透過膜１２をエッチングし（図２２（２））、このレジスト膜２０を剥離する（図２２（３））。

次に、新たなレジスト膜２２を形成し、中央の半透過膜１２内のサブピークの干渉領域だけが露出するようにパターニングする（図２２（４））。図２１（２）の場合にはレジスト膜２２を破線状にパターニングし、図２１（３）の場合にはレジスト膜２２を直線状にパターニングする。

［第７実施形態］
本発明の第７実施形態によるフォトマスクの製造方法について図２３を用いて説明する。図２３は本実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートである。

本実施形態では、サブピークの干渉領域があった場合に、サブピークの干渉領域における半透過膜の脇にアシストバーを配置して、サブピークの位置をずらすようにする。

（フォトマスクの設計）
本実施形態のフォトマスクは、第１実施形態と同様に、透明なガラス基板１０上に半透過膜１２が形成された位相シフトマスクであって、微細パターン領域１４と孤立パターン領域１６とが存在している。

本実施形態によるフォトマスクの設計方法も、図２３のフローチャートに示すように、第１実施形態とほぼ同様である。

まず、メインセルが形成される微細パターン領域１４のパターンピッチに光学条件を合わせる（ステップＳ１０）。

次に、セルサイズ、光学条件、使用マスクから、孤立パターン領域１６内の各開口部においてサブピークが発生する位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの発生位置から、各開口部のサブピークが重なり合って干渉する領域を特定する（ステップＳ１２）。

図８（１）に示すようなサブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、サブピークの位置をずらすように設計を変更する（ステップＳ１４）。具体的には、サブピークの干渉領域における半透過膜１２の脇にアシストバーを配置する（ステップＳ１５）設計変更を検討し、その補正処理を行う（ステップＳ１６）。

補正処理を行うとステップＳ１１に戻り、再び、孤立パターン領域１６内の各開口部におけるサブピークの発生位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの干渉領域を特定し（ステップＳ１２）、サブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、再び、設計変更を行い（ステップＳ１４〜Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。同様な処理を、サブピークの干渉領域が無いと判断されるまで繰り返す。

ステップＳ１３でサブピークの干渉領域が無いと判断されると、補正処理を行うことなく（ステップＳ１７）、フォトマスクの設計を終了する。

［第８実施形態］
本発明の第８実施形態によるフォトマスクの製造方法について図２４を用いて説明する。図２４は本実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートである。

本実施形態では、サブピークの干渉領域があった場合に、上述した実施形態による様々な補正方法を適用して、サイドローブによる問題を有効に回避するようにしたものである。

（フォトマスクの設計）
本実施形態のフォトマスクは、第１実施形態と同様に、透明なガラス基板１０上に半透過膜１２が形成された位相シフトマスクであって、微細パターン領域１４と孤立パターン領域１６とが存在している。

本実施形態によるフォトマスクの設計方法の基本も、図２４のフローチャートに示すように、第１実施形態とほぼ同様であるが、様々な補正方法を適用することを可能にする。

まず、メインセルが形成される微細パターン領域１４のパターンピッチに光学条件を合わせる（ステップＳ１０）。

次に、セルサイズ、光学条件、使用マスクから、孤立パターン領域１６内の各開口部においてサブピークが発生する位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの発生位置から、各開口部のサブピークが重なり合って干渉する領域を特定する（ステップＳ１２）。

図８（１）に示すようなサブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、まず、補正方法として、サブピークの位置をずらす補正方法を選択するか否か判断し（ステップＳ１８）、サブピークの位置をずらす補正方法を選択する場合には、パターンサイズを変更したり、ピッチサイズを変更する設計変更を行い（ステップＳ１９）、補正処理を実行する（ステップＳ２０）。

ステップＳ１８で、サブピークの位置をずらす補正方法を選択しない場合には、次に、補正方法として、サブピークの強度を下げる補正方法を選択するか否か判断し（ステップＳ２１）、サブピークの強度を下げる補正方法を選択する場合には、干渉パターン領域の透過率を変更する設計変更を行い（ステップＳ２２）、補正処理を実行する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２１で、サブピークの強度を下げる補正方法を選択しない場合には、次に、補正方法として、サブピークの発生を無くす補正方法を選択し（ステップＳ２４）、干渉パターン領域をクロム膜にする、又は選択的にクロム膜にする等の設計変更を行い（ステップＳ２５）、補正処理を実行する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２０、Ｓ２３、Ｓ２６で補正処理を行うと、ステップＳ１１に戻り、再び、孤立パターン領域１６内の各開口部におけるサブピークの発生位置を算出し（ステップＳ１１）、各開口部のサブピークの干渉領域を特定し（ステップＳ１２）、サブピークの干渉領域があると判断されると（ステップＳ１３）、再び、設計変更を行い（ステップＳ１８〜Ｓ２６）、ステップＳ１１に戻る。同様な処理を、サブピークの干渉領域が無いと判断されるまで繰り返す。

ステップＳ１３でサブピークの干渉領域が無いと判断されると、補正処理を行うことなく（ステップＳ２７）、フォトマスクの設計を終了する。

［変形実施形態］
本発明の上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、フォトマスクの設計方法としては、上述した実施形態に記載した方法に限らず、サイドローブが重なり合う領域における透過光を抑制することでできる方法であれば如何なる抑制手段でもよい。

また、フォトマスクの製造方法として上述した実施形態において記載したものはあくまで例示であって、その他の製造方法であってもよい。

［付記］
上述のように、本発明の特徴をまとめると以下のようになる。

（付記１） 透光基板と、前記透光基板上に形成され、第１の開口部と第２の開口部が所定間隔を離れて配置された半透過膜とを有し、
前記第１の開口部による第１のサイドローブと、前記第２の開口部による第２のサイドローブとが重なり合う領域に、透過光を抑制する抑制手段を設けたことを特徴とするフォトマスク。

（付記２） 付記１記載のフォトマスクにおいて、
前記抑制手段は、前記重なり合う領域に形成された遮光膜であることを特徴とするフォトマスク。

（付記３） 付記１記載のフォトマスクにおいて、
前記抑制手段は、前記重なり合う領域の前記半透過膜に部分的に形成された浅い溝であることを特徴とするフォトマスク。

（付記４） 付記１記載のフォトマスクにおいて、
前記抑制手段は、前記重なり合う領域の前記半透過膜の透過率を変更する手段であることを特徴とするフォトマスク。

（付記５） 付記４記載のフォトマスクにおいて、
前記抑制手段は、前記重なり合う領域の前記半透過膜を薄膜化又は厚膜化することであることを特徴とするフォトマスク。

（付記６） 付記４記載のフォトマスクにおいて、
前記半透過膜は、透過率の異なる複数の膜により構成され、
前記抑制手段は、前記半透過膜を構成する前記複数の膜のいずれかの膜を薄膜化又は厚膜化することを特徴とするフォトマスク。

（付記７） 付記１記載のフォトマスクにおいて、
前記抑制手段は、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間の前記所定間隔を変更することであることを特徴とするフォトマスク。

（付記８） 付記１記載のフォトマスクにおいて、
前記抑制手段は、前記重なり合う領域に前記半透過膜を分離する分離領域であることを特徴とするフォトマスク。

（付記９） 付記８記載のフォトマスクにおいて、
前記分離領域には、限界解像力以下の溝が形成されていることを特徴とするフォトマスク。

（付記１０） 付記１乃至９のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
微細パターンが形成された第１の領域と、前記微細パターンよりも大きなパターンが形成された第２の領域とを有し、
前記半透過膜の厚さを、前記第１の領域において最適化し、
前記第２の領域に前記抑制手段を設けた
ことを特徴とするフォトマスク。

（付記１１） 透光基板と、前記透光基板上に形成され、第１の開口部と第２の開口部が所定間隔を離れて配置された半透過膜とを有するフォトマスクの製造方法において、
前記第１の開口部による第１のサイドローブと、前記第２の開口部による第２のサイドローブとが重なり合う領域に、透過光を抑制する抑制手段を設ける
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。

（付記１２） 透光基板上に、微細パターンの第１の領域と前記微細パターンよりも大きなパターンの第２の領域とを有する半透過膜を形成するフォトマスクの製造方法において、
前記半透過膜の厚さを、前記第１の領域において最適化し、
前記第２の領域においては、第１の開口部による第１のサイドローブと、前記第１の開口部と所定距離離れた第２の開口部による第２のサイドローブとが重なり合う領域に、透過光を抑制する抑制手段を設ける
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。

本発明の原理を説明する図である。 本発明の第１実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートである。 本発明の第１実施形態によるフォトマスクを示す図である。 本発明の第１実施形態によるフォトマスクの製造工程図（その１）である。 本発明の第１実施形態によるフォトマスクの製造工程図（その２）である。 本発明の第１実施形態により製造したフォトマスクの表面状態を示す図である。 本発明の第２実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるフォトマスクを示す図である。 本発明の第２実施形態によるフォトマスクの製造工程図である。 本発明の第３実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートである。 本発明の第３実施形態によるフォトマスクを示す図である。 本発明の第３実施形態によるフォトマスクの製造工程図である。 本発明の第４実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートである。 本発明の第４実施形態によるフォトマスクを示す図（その１）である。 本発明の第４実施形態によるフォトマスクの製造工程図（その１）である。 本発明の第４実施形態によるフォトマスクを示す図（その２）である。 本発明の第４実施形態によるフォトマスクの製造工程図（その２）である。 本発明の第５実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートである。 本発明の第５実施形態によるフォトマスクを示す図である。 本発明の第６実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートである。 本発明の第６実施形態によるフォトマスクを示す図である。 本発明の第６実施形態によるフォトマスクの製造工程図である。 本発明の第７実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートである。 本発明の第８実施形態によるフォトマスクの設計方法のフローチャートである。 現在用いられているフォトマスクの代表例を示す図である。 従来の位相シフトマスクを示す図である。 従来のフォトマスクの表面状態を示す図である。

符号の説明

１０…ガラス基板
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…半透過膜
１４…微細パターン領域
１６…孤立パターン領域
１８…クロム膜
２０、２２、２４…レジスト膜
２６…溝
２８…分割線
１００…ガラス基板
１０２…クロム膜
１０４…レジスト膜
１０６、１０８…半透過膜

Claims (4)

1. 透光基板と、前記透光基板上に形成され、第１の開口部と第２の開口部が所定間隔を離れて配置された半透過膜とを有し、
   前記第１の開口部による第１のサイドローブと、前記第２の開口部による第２のサイドローブとが重なり合う領域に、透過光を抑制する抑制手段を設けたことを特徴とするフォトマスク。
2. 請求項１記載のフォトマスクにおいて、
   微細パターンが形成された第１の領域と、前記微細パターンよりも大きなパターンが形成された第２の領域とを有し、
   前記半透過膜の厚さを、前記第１の領域において最適化し、
   前記第２の領域に前記抑制手段を設けた
   ことを特徴とするフォトマスク。
3. 透光基板と、前記透光基板上に形成され、第１の開口部と第２の開口部が所定間隔を離れて配置された半透過膜とを有するフォトマスクの製造方法において、
   前記第１の開口部による第１のサイドローブと、前記第２の開口部による第２のサイドローブとが重なり合う領域に、透過光を抑制する抑制手段を設ける
   ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
4. 透光基板上に、微細パターンの第１の領域と前記微細パターンよりも大きなパターンの第２の領域とを有する半透過膜を形成するフォトマスクの製造方法において、
   前記半透過膜の厚さを、前記第１の領域において最適化し、
   前記第２の領域においては、第１の開口部による第１のサイドローブと、前記第１の開口部と所定距離離れた第２の開口部による第２のサイドローブとが重なり合う領域に、透過光を抑制する抑制手段を設ける
   ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。

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