JP4858101B2

JP4858101B2 - フォトマスク

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Inventors: 俊安達; 友一稲月
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Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2012-01-18
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Also published as: JP2008122722A

Description

本発明は、半導体素子のパターン形成に用いられるエキシマレーザ露光装置などの短波長の露光光源を用いたフォトリソグラフィ技術に使用するためのフォトマスクに関し、特に、主パターンの近傍に補助パターンを配置したフォトマスクに関する。

ハーフピッチ６５ｎｍから４５ｎｍへと進展する半導体素子の高集積化・超微細化を実現するために、フォトリソグラフィにおいては、露光装置での高解像技術として、投影レンズの開口数を高くした高ＮＡ化技術、投影レンズと露光対象の間に高屈折率媒体を介在させて露光を行なう液浸露光技術、変形照明搭載露光技術などの開発が急速に進められている。
一方、フォトリソグラフィに用いられるフォトマスク（以下、マスクとも記す。）における解像度向上策としては、光を通過させる部分と遮光する部分で構成された従来のバイナリマスクの微細化、高精度化とともに、光の干渉を利用した位相シフト効果により解像度向上を図るレベンソン型（渋谷・レベンソン型とも称する。）位相シフトマスク、光を透過させる部分と半透過させる部分で構成されたハーフトーン型位相シフトマスク、クロムなどの遮光層を設けないクロムレス型位相シフトマスクなどの位相シフトマスクの開発、実用化が進行している。
また、ウェハ上に転写されるパターン（以後、主パターンと称する。）の近傍に、投影光学系の解像限界以下であってウェハ上には転写されないパターン（以後、補助パターンと称する。）を配置したフォトマスクも提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

露光装置に関しては、投影レンズの高ＮＡ化により解像力が向上するものの、それに反して焦点深度が減少してしまうので、わずかな焦点位置のずれも許容できないという問題点があった。そこで、超解像手法が検討されるようになり、中でも照明光学系の最適化によって解像特性の向上を図る方法、いわゆる変形照明法が注目されている。変形照明法は、フォトマスクを照明する有効光源の形状を変形させるもので、その手段として種々の形状の絞り、あるいはフィルターを使用するものである。これらの作用によってフォトマスクを特定の入射角の光で照明し、その結果、回折光が生じるような周期的なパターンに対して焦点深度を拡大する効果があった。

しかし、変形照明法は、孤立している主パターンに対しては全く効果がなかった。そこで、このような孤立パターンの周囲に微細な１個以上の補助パターンを配置したフォトマスクを用いる露光方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。補助パターンはアシスト・バー（ＡｓｓｉｓｔＢａｒ）あるいはＳｃａｔｔｅｒｉｎｇＢａｒとも称される。この方法によれば、孤立していた主パターンと新たに設けられた補助パターンが、前述の周期パターンと同様のパターン構成を形成し、焦点深度拡大の効果が得られる。このように、補助パターンはごく微細であって、補助パターン自体は半導体基板上に結像しないので転写されないが、主パターンの解像性を向上させる点で優れている。

しかしながら、半導体素子パターンの微細化に伴って、フォトマスク製作上困難な点が生じてきた。まず、補助パターンは上述のようにそれ自身結像しないことが必要であり、主パターンの寸法よりも微小な寸法でなければならない点が挙げられる。その結果、主パターン寸法の微細化に伴い、求められる補助パターンの線幅寸法は数１００ｎｍからさらに微小なものへと限りなく微小化しており、製作上の限界の域に近づきつつある。
例えば、ウェハ上で６５ｎｍ線幅の半導体素子を形成する場合、そのマスク（通常４倍体のパターンを有するレチクル）上の主パターンの線幅寸法は光近接効果補正（ＯＰＣ）などが加わり、通常、２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度で形成され、これに対し補助パターンは線幅寸法１２０ｎｍ以下となる。補助パターンの長さは、主パターンの長さや設計ルールに応じて設定されるが、一般に、主パターンよりも長く形成されることが多く、補助パターン線幅寸法の数倍〜数１０倍程度であり、主パターンから離れて補助パターン線幅寸法の数倍程度の位置に、主パターンに平行に形成される。補助パターンの数はマスクパターンにより異なるが、通常、１枚のマスク上に数１０万〜数１００万本程度、多い場合には数億本もの補助パターンが配置されている。

しかし、補助パターンを設けたフォトマスクは、洗浄等のマスク製造工程において、あるいは露光装置で使用中に汚れたマスクを再洗浄する場合において、しばしば補助パターンの一部が欠けたり（欠け）、補助パターンが基板表面から剥がれたり（剥離）、補助パターンがその線幅方向へ倒壊したり（倒れ）する現象が発生するという問題を生じ、補助パターンの微小化に伴い、上記の現象はより頻繁に起きるようになってきた。フォトマスクの洗浄においては、通常、純水中での洗浄時に、洗浄力を高めるために超音波を併用することが多く、補助パターンの欠け、剥離、倒れ現象はさらに著しくなる傾向にあった。この補助パターンの欠けや剥離あるいは倒壊した箇所は、補助パターンの線幅が微小ゆえに従来のマスク修正技術による修正が不可能であり、欠陥として取り扱われる。図８は、透明基板８０上に主パターン８１と補助パターン８２とを設けた従来のフォトマスクを洗浄したときに、補助パターン８２に生じた欠け８３を示す平面模式図である。
このように補助パターンを設けたフォトマスクの洗浄などにおける補助パターンの欠け、剥離、倒れ現象は、マスク製造の歩留りを低下させ、マスク製造コスト上昇の一因となっており、またリソグラフィ使用時のマスク洗浄においてマスク寿命を縮めるという問題があった。
特開平９−７３１６６号公報特開平９−２８８３４６号公報特開平４−２６８７１４号公報

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、エキシマレーザ露光装置などの短波長の露光光源を用いたフォトリソグラフィ技術に使用する補助パターンを設けたフォトマスクにおいて、補助パターンの欠け、剥離、倒れ現象の発生を防止したフォトマスクを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係るフォトマスクは、透明基板上に形成された主パターンと、前記主パターンの近傍に投影光学系の解像限界以下の大きさの補助パターンとを設けたフォトマスクにおいて、前記補助パターンが、前記補助パターンを補強する少なくとも１個以上の支持部を備え、前記支持部は投影光学系の解像限界以下の大きさであり前記補助パターンの長手方向に対して所定の角度で交わることを特徴とするものである。

請求項２の発明に係るフォトマスクは、請求項１に記載のフォトマスクにおいて、前記補助パターンが複数近接して配置され、前記複数の補助パターンが前記支持部により互いに連結していることを特徴とするものである。

請求項３の発明に係るフォトマスクは、請求項１または請求項２に記載のフォトマスクにおいて、前記補助パターンの長手方向が前記主パターンの長手方向よりも長く、少なくとも前記主パターンに最も近い補助パターンと交わる前記支持部が、前記主パターンの長手方向末端よりも外側に対応する位置で、前記補助パターンと交わることを特徴とするものである。

請求項４の発明に係るフォトマスクは、請求項３に記載のフォトマスクにおいて、前記支持部が、前記補助パターンの長手方向末端に設けられていることを特徴とするものである。

請求項５の発明に係るフォトマスクは、請求項１または請求項２に記載のフォトマスクにおいて、前記主パターンに最も近い補助パターンと交わる前記支持部が、前記主パターンの長手方向内に対応する位置で前記補助パターンと交わり、前記支持部に相対する前記主パターンの部位が凹部を形成することを特徴とするものである。

請求項６の発明に係るフォトマスクは、請求項５に記載のフォトマスクにおいて、前記補助パターンが、前記支持部により前記主パターンに連結していることを特徴とするものである。

請求項７の発明に係るフォトマスクは、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、前記所定の角度が９０度であることを特徴とするものである。

請求項８の発明に係るフォトマスクは、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、前記支持部が、前記補助パターンと同じ厚さに同じ材料で構成されていることを特徴とするものである。

請求項９の発明に係るフォトマスクは、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、前記支持部が、前記補助パターンおよび前記主パターンと同じ厚さに同じ材料で構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、透明基板上に主パターンと補助パターンとを設けたフォトマスクにおいて、補助パターンを補強する支持部を備えることにより、補助パターンは支持部により機械的に補強され、かつ支持部を含めることにより補助パターンの基板との接触面積が増えて基板との密着力は増加し、マスク洗浄などにおける補助パターンの欠け、剥離、倒れ現象の発生を防止することが可能となる。その結果、マスク製造の歩留りを向上させ、マスク製造コストを低減し、マスク寿命を延ばすという効果を奏するものである。

以下、図面を参照して、本発明のフォトマスクの実施形態について説明する。図１〜図５は、本発明のフォトマスクの実施形態の例を示す部分拡大模式図であり、透明基板上の１個の主パターンとその近傍に設けられた補助パターンと、補助パターンを補強する支持部を拡大して模式的に示すものである。図６は本発明のフォトマスクの一実施形態を示すマスクレイアウトの一部の平面模式図であり、図７は図６に示すパターンを有するマスクを用いて露光を行なったときのシミュレーションによる光強度プロファイルを示す平面模式図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明のフォトマスクの第１の実施形態を示し、図１（ａ）は部分平面模式図であり、透明基板１０の一方の主面側に形成された主パターン１１と、主パターン１１の近傍に投影光学系の解像限界以下の大きさの１対の補助パターン１２とを設け、各々の補助パターン１２は補助パターン１２を補強する２個の支持部１４を備え、各支持部１４は投影光学系の解像限界以下の大きさである。補助パターン１２の長手方向は、主パターン１１の長手方向よりも長い。支持部１４は、主パターン１１の長手方向の末端よりも外側に対応する離れた位置で、補助パターン１２の末端において、補助パターン１２の長手方向に対して角度９０度で交わる場合を示している。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面模式図であり、補助パターン１２を支持部１４で補強している状態が示されている。図１（ｂ）に示すように、支持部１４は、補助パターン１２と同じ厚さに同じ材料で構成するのが製造が容易で、機械的強度も高くなって好ましい。さらに支持部１４を、主パターン１１と補助パターン１２と同じ厚さで同じ材料で同じ工程で製造すれば、マスク製造コストが低減され、マスク品質の向上につながりより好ましい。

図１では、補助パターン１２をより強固に補強するために、支持部１４は補助パターン１２の両末端に２個設けているが、周辺の他のパターンとの関係等で片側末端に１個のみであってもよい。

本発明において、支持部の位置は、支持部が主パターンによるウェハ転写寸法に影響を与えないことが望ましい。一般的に、補助パターンは主パターンよりも長く構成されており、主パターンの長手方向の末端よりも外側に対応する位置（主パターンから外れた位置）で支持部が補助パターンと交わる場合には、ウェハ転写において主パターンに対する支持部の影響は非常に小さくなり実用上支障がなくなる。
したがって、支持部と補助パターンの交点が主パターンの長手方向の末端よりも外側の位置であり、主パターンによるウェハ転写寸法に影響を与えない範囲であれば、支持部は必ずしも補助パターンの末端で交わるようにしなくてもよいが、支持部を補助パターンの末端に設ける方が主パターンへの影響がより小さくなるので、より好ましい。

（第２の実施形態）
図２は、本発明のフォトマスクの第２の実施形態を示す部分平面模式図であり、透明基板２０の一方の主面側に形成された主パターン２１と、主パターン２１の両側に近接して投影光学系の解像限界以下の大きさの片側２本の補助パターン２２が主パターン２１に対称に配置され、各々２本の補助パターン２２は、補助パターン２２を補強する２個の支持部２４により両末端で互いに連結している場合を示す。各支持部２４は投影光学系の解像限界以下の大きさであり、各支持部２４は各補助パターン２２の長手方向に対して９０度で交わる。

本実施形態の場合には、２本の補助パターン２２を連結する支持部２４は、いずれも主パターン２１の長手方向の末端よりも外側に対応する位置で支持部２４が２本の補助パターン２２と交わることにより、ウェハ転写において主パターン２１に対する支持部２４の影響は非常に小さくなり実用上支障がなくなる。
上記では、補助パターンが片側２本の場合について例示したが、さらに本数が増えても本実施形態を適用することができる。

（第３の実施形態）
図３は、本発明のフォトマスクの第３の実施形態を示す部分平面模式図であり、透明基板３０の一方の主面側に形成された主パターン３１と、主パターン３１の片側に近接して投影光学系の解像限界以下の大きさの３本の補助パターン３２ａ、３２ｂ、３２ｃを設け、主パターンに最も近い補助パターンはほぼ中央部で２本に分かれている。補助パターン３２ａと３２ｂは、補助パターンを補強する２個の支持部３４ａ、３２ｂにより補助パターン３２ｃを介して連結している。さらに、主パターン３１よりも遠い位置にある補助パターン３２ｃのほぼ中央には主パターン３１よりも遠い側に１個の支持部３４ｃが設けられている。各支持部３４ａ、３２ｂ、３２ｃは投影光学系の解像限界以下の大きさであり、補助パターン３２ａ、３２ｂ、３２ｃの長手方向に対して９０度で交わる場合を示している。

本実施形態において、主パターン３１よりも遠い位置にある補助パターン３２ｃの支持部３４ｃは、主パターン３１の長手方向内に対応する位置であっても、主パターン３１から離れているので主パターン３１によるウェハ転写寸法にほとんど影響を与えない。

（第４の実施形態）
図４は、本発明のフォトマスクの第４の実施形態を示す部分平面模式図であり、透明基板４０の一方の主面側に形成された主パターン４１と、主パターン４１に近接して投影光学系の解像限界以下の大きさの１対の補助パターン４２とを設け、各々の補助パターン４２は補助パターン４２を補強する１個の支持部４４を備え、支持部４４は投影光学系の解像限界以下の大きさであり、主パターン４１の長手方向内に対応する位置で補助パターン４２と角度９０度で交わる。支持部４４に相対する主パターン４１の部位は、あらかじめ凹部４５を形成しておく。
図４においては、補助パターンが主パターンよりも長い場合を例示しているが、補助パターンの長さが主パターンよりも短い場合には、補助パターンの長さに係らず、主パターンに最も近い補助パターンと交わる支持部は、支持部が補助パターンのどの位置で交わろうと、本実施形態となる。

主パターン４１の長手方向内においては、主パターンに最も近接した補助パターン４２に交わる支持部４４は、相対する主パターンの部位のウェハ転写特性に若干の影響を与え、転写時に解像する危険性がある。したがって、支持部４４が与えるウェハ転写寸法を考慮し、上記のように支持部４４に相対する主パターン４１の部位は、あらかじめ凹部４５を形成しておくものである。
本実施形態の場合には、支持部４４は、補強効果を維持する限りにおいて、主パターン４１への影響を低減するために、通常の補助パターン寸法よりもできるだけ細くするのが好ましい。

（第５の実施形態）
図５は、本発明のフォトマスクの第５の実施形態を示す部分平面模式図であり、透明基板５０の一方の主面側に形成された主パターン５１と、主パターン５１の片側に近接して投影光学系の解像限界以下の大きさの１本の補助パターン５２とを設け、補助パターン５２は補強する１個の支持部５４を備え、支持部５４は投影光学系の解像限界以下の大きさであり、主パターン５１の長手方向内に対応する位置で補助パターン５２と角度９０度で交わるとともに、さらに延長された支持部５４により補助パターン５２が主パターン５１に連結している形態である。支持部５４に連結する主パターン５１の部位は凹部５５を形成している。

主パターン５１の長手方向内において、主パターン５１に交わる支持部５４は、たとえ解像限界以下の寸法であっても、交わった部位の主パターン５１のウェハ転写特性に影響を与える。したがって、支持部５４に交わる主パターン５１の部位は、あらかじめ凹部５５を形成し、寸法を補正するようにする。

上記のように、本発明の代表的な実施形態について述べたが、本発明は、上記の第１の実施形態〜第５の実施形態に限定されるものではなく、補助パターンを補強する支持部が投影光学系の解像限界以下の大きさであり、主パターンによるウェハ転写寸法に影響を与えないならば他の実施形態も可能である。

（実施形態の詳細）
次に、上記の実施形態についてさらに詳しく説明する。以下の説明は、第１の実施形態〜第５の実施形態に共通する内容である。
前記のように、例えば、ウェハ上で６５ｎｍ線幅の半導体素子を形成する場合、そのマスク（通常４倍体のパターンを有するレチクル）上の主パターンの線幅寸法は光近接効果補正（ＯＰＣ）などが加わり、通常、２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度で形成され、これに対し補助パターンの寸法は、投影光学系の解像限界以下の大きさが求められ、線幅寸法１２０ｎｍ以下で用いられる。一般的に、補助パターンの長さが主パターンよりも短いと、主パターンのｘ寸法側が短くなるおそれがあるので、通常、補助パターンは主パターンよりも長く構成されることが多く、その長さは補助パターン線幅寸法の数倍〜数１０倍程度である。補助パターンは、主パターンから離れて補助パターンの線幅寸法の数倍程度の位置に、主パターンに平行に形成されている。

補助パターンの数は、補助パターンが必要とされる主パターンの近傍に所定の大きさで必要とされる数を設ければよく、主パターンの近傍に１本〜複数本を設けることができる。また、補助パターンは必ずしも主パターンに対して対称形で設けなくてもよく、さらには主パターンの片側のみに形成されていてもよい。
支持部の設置箇所は、主パターンによるウェハ転写寸法に影響を与えないことが望ましく、主パターンの長手方向の末端よりも外側に対応する位置（主パターンから外れた位置）が好ましい。

支持部の大きさは、上記のように投影光学系の解像限界以下の大きさであり、補助パターンと交わる方向の線幅は補助パターンの線幅寸法以下である１２０ｎｍ以下が用いられ、その長さは補助パターン同士を連結する長さ程度となり、例えば補助パターンの線幅寸法の数倍程度が用いられる。また、主パターンから遠い側の支持部の長さは、パターン同士を連結する支持部と同じ長さか、あるいは投影光学系の解像限界以下の大きさであれば、それよりも長くてもよい。

支持部が補助パターンと交わる角度は任意の角度を設定することが可能であるが、補助パターンの機械的補強度合いを高めること、および斜め線よりもＸＹ方向の直線パターンの方がフォトマスクの製造上容易であることから、支持部と補助パターンは９０度で交わるようにするのが好ましい。

本発明のフォトマスクは、主パターンの近傍に補助パターンを設け、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）などの短波長のエキシマレーザを用い、微細なパターン転写を行なうのに好適なマスクである。

本発明において、透明基板としては、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザなどの短波長の露光光に適したフォトマスク用基板として用いられる光学研磨された合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを用いることができるが、エキシマレーザ用としては、通常、多用されており品質が安定している合成石英ガラスがより好ましい。

本発明において、透明基板上に形成された主パターンと、主パターンの近傍に設けた補助パターンの材料としては、従来のフォトマスク材料を用いることができ、遮光膜または半透明膜よりなる材料が用いられる。

遮光膜としては、最も使用実績のあるクロムを主成分としたクロム系膜がマスクブランクのコスト、品質上からより好ましい。クロム系膜は、通常、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロムの中から選ばれる材料の単層膜が用いられるが、それらのクロム系材料の中でも、成膜が容易で汎用性の高いクロム膜、または膜応力の低減が容易な窒化クロム膜がより好ましい。
例えば、クロムを遮光膜とした場合には、４５ｎｍ〜１００ｎｍ程度の範囲の膜厚で用いられるが、微細パターンを形成するためには、膜厚は小さいほうがより好ましい。遮光膜の膜厚が４５ｎｍ未満では、マスク作製後の遮光性が不十分となり、一方、膜厚が１００ｎｍを超えると遮光膜パターンとしての解像力が低下するからである。

半透明膜としては、例えば、モリブデンシリサイド化合物を主成分とするモリブデンシリサイド酸化膜（ＭｏＳｉＯ）、モリブデンシリサイド窒化膜（ＭｏＳｉＮ）、モリブデンシリサイド酸化窒化膜（ＭｏＳｉＯＮ）などが挙げられる。また、タンタルハフニウム膜などのタンタル系膜、あるいは酸化窒化シリコンなどの薄膜も挙げられる。
半透明膜の膜厚は、例えば、モリブデンシリサイド化合物を用いた場合には、６０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の範囲の膜厚で用いられ、より好ましくは、露光光がＫｒＦエキシマレーザの場合には、８０ｎｍ〜９０ｎｍ程度の範囲の膜厚、ＡｒＦエキシマレーザの場合には、７０ｎｍ程度の膜厚が用いられる。

支持部は、補助パターンと異なる材料で形成されていてもよいが、補助パターンと同じ材料で支持部を形成すれば、補助パターン形成時に、同時に支持部もパターン形成でき、補助パターンと支持部との交わる部分が一体化して強度が上がるのでより好ましい。
さらに、補助パターンと支持部が主パターンと同じ材料で形成されていれば、主パターン、補助パターン、支持部を同一の工程で形成することができ、各々が交わる部分の強度が向上するのでより好ましい。

上記のように、本発明において、主パターンと補助パターンと支持部が同じ厚さに同一の材料で構成され、いずれのパターンおよび支持部も単層の薄膜で形成されている場合について説明してきたが、本発明のフォトマスクの薄膜は必ずしも単層に限定されるわけではない。
例えば、本発明のフォトマスクは、主パターンが２層膜、補助パターンが１層の半透明膜よりなるフォトマスクであってもよく、この場合、主パターンは下層に半透明膜、上層に遮光膜または第２の半透明膜を設けた構成が用いられるが、支持部は補助パターンと同じ材料構成にするのが好ましい。

さらに、上記とは逆に、本発明のフォトマスクは、主パターンが１層の半透明膜、補助パターンが２層膜であってもよく、この場合、補助パターンは下層に半透明膜、上層に遮光膜を設けた構成が用いられるが、支持部は補助パターンと同じ材料構成にするのが好ましい。

上記の第１の実施形態〜第５の実施形態において、本発明の支持部を備えた補助パターンを有するフォトマスクの製造方法としては、従来公知のフォトマスクの製造方法を適用することができる。

（光強度プロファイル）
次に、本発明フォトマスクを用い、露光を行なったときのシミュレーションによる光強度プロファイルの一例を示す。
図６は、本発明のフォトマスクの一実施形態を示すマスクレイアウトの一部の平面模式図であり、上記の実施形態２に相当する。図７は、図６に示すパターンを有するフォトマスクを用いて露光を行なったときのシミュレーションによる光強度プロファイルを示す平面模式図である。

図６において、フォトマスクは透過率６％のハーフトーン位相シフトマスクであり、マスクレイアウトは、透明基板６０上に線幅２６０ｎｍ、長さ１０００ｎｍの主パターン６１と、その長さ方向の左右に片側２本の線幅１２０ｎｍ、長さ１２００ｎｍの補助パターン６２とが設けられており、それぞれ各２本の補助パターン６２はその末端で線幅１２０ｎｍの支持部６４により連結している。主パターン６１、補助パターン６２、支持部６４は同一材料で構成されている。

本発明においては、上記のマスクパターンの転写特性を見積もるために、シミュレーション・ソフトウェアとしてＥＭ−Ｓｕｉｔｅ（商品名：ＰａｎｏｒａｍｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）、２次元シミュレーションを用いた。シミュレーション条件としては、露光波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを用い、投影レンズの開口数（ＮＡ）＝０．９２、輪状照明、シグマ（σ）＝０．９／０．６、非偏光照明、シミュレーショングリッドはマスク上でｘ、ｙ、ｚ＝８ｎｍ、解像性能評価にはレジスト中での光強度モデルを使用し、レジストの屈折率ｎ＝１．７とした。

シミュレーションによる光強度プロファイルを図７に示す。図７では、主パターンに対し左右対称なので、左側のみに符号を付け、図６の符号に対応する図７の位置に添え字ａを付けて説明する。
図７において、支持部６４ａの光強度は、主パターンに近い側の補助パターンの光強度６２ａとほぼ同程度であり、転写において解像する危険性はない。主パターンの光強度６１ａは、マスクレイアウトの他の部分よりも低く、主パターンのみが高解像に解像することを示しており、本発明のフォトマスクの効果を保証している。
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
透明基板として、厚さ０．２５インチで６インチ角の光学研磨された合成石英基板を用いた。この基板上にクロムをスパッタリング法で厚さ６０ｎｍに成膜した。次に、成膜したクロム膜上に電子線レジストを塗布し、主パターンと補助パターンと支持部を有するマスクパターンデータを用い電子線描画装置によりパターン描画し、所定の現像液で電子線レジストを現像し、レジストパターンを形成した。次に、レジストパターンより露出したクロムを塩素ガスを用いてドライエッチングし、次にレジストパターンを剥離除去して、石英基板上に、厚さ６０ｎｍのクロムよりなる主パターンと、補助パターンと、補助パターンを補強する支持部を設けたマスクパターンを有するバイナリマスクを形成した。

上記のマスクパターンは、線幅２６０ｎｍ、長さ１０００ｎｍの主パターンと、主パターンから３６０ｎｍ離れた位置に、主パターンの長さ方向に平行に、主パターンに対称に片側１本で両側２本の線幅１２０ｎｍ、長さ１４００ｎｍの補助パターンが設けられており、それぞれの補助パターンは、その長手方向両末端において９０度で交わる２本の支持部で補強されている。合計４本の支持部は、いずれも線幅１２０ｎｍ、長さ２００ｎｍとした。

上記のマスクパターンを有するフォトマスクを超音波を用いて純水洗浄したが、補助パターンに欠け、剥離、倒れの発生は無く、清浄なマスク表面を有するフォトマスクが得られた。

（実施例２）
厚さ０．２５インチで６インチ角の合成石英基板上にモリブデンシリサイドをスパッタリング法で厚さ７０ｎｍに成膜した。次に、成膜したモリブデンシリサイド膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置によりパターン描画し、所定の現像液で電子線レジストを現像し、レジストパターンを形成した。次に、レジストパターンより露出したモリブデンシリサイドをフッ素系ガスでドライエッチングし、次にレジストパターンを剥離除去して、石英基板上に、厚さ７０ｎｍのモリブデンシリサイドよりなる主パターンと、補助パターンと、補助パターンを補強する支持部を設けたマスクパターンを有するハーフトーンマスクを形成した。

上記のマスクパターンは、線幅１８０ｎｍ、長さ５００ｎｍの主パターンと、主パターンから３００ｎｍ、および７００ｎｍ離れた位置に、主パターンの長さ方向に平行に、主パターンに対称に片側２本で両側４本の線幅１００ｎｍ、長さ７００ｎｍの補助パターンが設けられており、それぞれ片側各２本の補助パターンは、その長さ方向の両末端の位置において９０度で交わる２個の支持部で互いに連結されるようにした。各支持部は、線幅１００ｎｍで、補助パターン間の長さは３００ｎｍとした。

（比較例）
実施例１と同様にして、厚さ６０ｎｍのクロムよりなる主パターンと、補助パターンとからなり、支持部を設けない従来のバイナリマスクを形成し、超音波を用いて純水洗浄したところ、補助パターンの一部に欠けが発生した。このフォトマスクは欠けた補助パターンの欠陥部が微細なために修正装置による修正が不可能なため、フォトマスクとして使用し得なくなった。

本発明のフォトマスクの第１の実施形態を示す拡大平面模式図である。本発明のフォトマスクの第２の実施形態を示す拡大平面模式図である。本発明のフォトマスクの第３の実施形態を示す拡大平面模式図である。本発明のフォトマスクの第４の実施形態を示す拡大平面模式図である。本発明のフォトマスクの第５の実施形態を示す拡大平面模式図である。本発明のフォトマスクの一実施形態を示すマスクレイアウトの一部の平面模式図である。図６に示すパターンを有するフォトマスクを用いて露光を行なったときのシミュレーションによる光強度プロファイルを示す平面模式図である。従来のフォトマスクの洗浄後の補助パターンの欠けを説明する平面模式図である。

符号の説明

１０、２０、３０、４０、５０、６０透明基板
１１、２１、３１、４１、５１、６１主パターン
１２、２２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、４２、５２、６２補助パターン
１４、２４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、４４、５４、６４支持部
４５、５５凹部
６１ａ主パターンの光強度プロファイル
６２ａ補助パターンの光強度プロファイル
６４ａ支持部の光強度プロファイル
８０透明基板
８１主パターン
８２補助パターン
８３パターン欠け

Claims

透明基板上に形成された主パターンと、前記主パターンの近傍に投影光学系の解像限界以下の大きさの補助パターンとを設けたフォトマスクにおいて、
前記補助パターンが、前記補助パターンを補強する少なくとも１個以上の支持部を備え、前記支持部は投影光学系の解像限界以下の大きさであり前記補助パターンの長手方向に対して所定の角度で交わることを特徴とするフォトマスク。
前記補助パターンが複数近接して配置され、前記複数の補助パターンが前記支持部により互いに連結し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。
前記補助パターンの長手方向が前記主パターンの長手方向よりも長く、少なくとも前記主パターンに最も近い補助パターンと交わる前記支持部が、前記主パターンの長手方向末端よりも外側に対応する位置で前記補助パターンと交わることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォトマスク。
前記支持部が、前記補助パターンの長手方向末端に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスク。
前記主パターンに最も近い補助パターンと交わる前記支持部が、前記主パターンの長手方向内に対応する位置で前記補助パターンと交わり、前記支持部に相対する前記主パターンの部位が凹部を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフォトマスク。
前記補助パターンが、前記支持部により前記主パターンに連結していることを特徴とする請求項５に記載のフォトマスク。
前記所定の角度が９０度であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のフォトマスク。
前記支持部が、前記補助パターンと同じ厚さに同じ材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のフォトマスク。
前記支持部が、前記補助パターンおよび前記主パターンと同じ厚さに同じ材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のフォトマスク。