JP5571289B2 - 露光用マスク及びパターン形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光用マスク及びパターン形成方法に関し、更に詳しくは、半導体ウエハ上に露光用マスクに対応するパターンを形成するパターン形成方法、及びこの方法に用いられる露光用マスクに関する。

現在の光リソグラフィ技術では、露光装置で使用する露光光の波長（λ）の短波長化、投影レンズの開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）の高開口数化（高ＮＡ化ともいう）、及び、超解像手法の適用によって、露光波長の１／２以下の微細パターンの形成が可能となっている。一般に、光リソグラフィの解像力Ｒは、Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡで表される。ＮＡは、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθで定義される。θは、結像面での最大入射角であって、マスクで回折した光をどれだけ集められるという投影レンズの大きさを示している。ｎは、投影レンズとウエハ間の媒質の屈折率を示している。露光装置には、ｓｉｎθが１付近まで大きくなり、さらに投影レンズとウエハ間に液体を充填する液浸露光技術により、ＮＡ＞１となるものも製造されている。ｋ１は、レジスト材料等のプロセスに依存する係数であり、レジスト材料の改良及び露光装置のフォーカス精度の向上により、徐々に小さくなっている。その結果、光リソグラフィ技術による解像力は、より微細になってきている。

超解像手法とは、マスク照明光源の光源形状、マスク透過光の振幅分布、又は、瞳面での振幅分布を最適化することで解像度を向上させる手法である。なお、露光装置に搭載される回路パターン（マスクパターンともいう）が形成された露光用原盤をマスクと呼んでいるが、縮小倍率が１以外のときにはレチクルと呼ばれることも多い。以下では、便宜上いずれもマスクと呼ぶ。マスクパターンは、例えば、石英等の透明基板上にクロム等の遮光膜を成膜して、この遮光膜をエッチングすることで形成される。

光源形状を用いる超解像手法としては、斜入射照明が知られている。斜入射照明とは、パターンが微細になるとマスクに垂直入射する照明光が解像に寄与しなくなるため、垂直入射光をカットし、マスクを斜め入射光のみで照明するという方法である。従来の通常照明では、繰り返しパターンを解像させるためには、回折光の０次光及び±１次光を集めることが必要とされてきた。これを３光束干渉という。これに対して、斜入射照明では、±１次光の一方を捨てて、０次光と±１次光の他方との２光束干渉で元のピッチと同じ繰り返しパターンを結像させる。

斜入射照明では、±１次光の片方を捨てることで、０次光とのバランスが悪化し、ベストフォーカスでのコントラストは低下する。しかし、結像面での入射角は、従来の通常照明の１／２になるため、デフォーカスでのコントラスト低下が少なくなり、焦点深度を拡大することができる。焦点深度とは、有効なレジストパターンが得られる焦点範囲をいう。

また、露光装置での高ＮＡ化が進むことで、光源形状だけでなく偏光も注目されるようになってきた。例えば、ウエハ上への０次光と１次光の入射角度が大きくなる程、電場の振幅方向が、光の干渉の大きさに影響することが知られていることから、照明光源の偏光を制御することで、解像特性を向上させる手法が提案されている。具体的には、輪帯照明に、アジマーサル（Azimuthal）偏光を用いて解像特性を向上させる手法がある。アジマーサル偏光とは、偏光方向が輪帯照明を構成する２次光源の同心円の接線方向である直線偏光をいう。その他に、Ｘダイポール照明にＹ偏光を用いたり、Ｙダイポール照明にＸ偏光を用いたりすることで、解像特性を向上する手法が知られている。

マスクによる超解像手法としては、位相シフトマスクが良く知られており、渋谷−レベンソン方式やハーフトーン方式等の各種方式が提案されている。渋谷−レベンソン方式の位相シフトマスク（以下、レベンソン位相シフトマスクという）とは、マスクの隣り合う開口部の透過光の位相を交互に１８０度反転させるものであり、位相が反転した光の干渉で明確な暗部を形成できる。

また、ハーフトーン方式の位相シフトマスク（以下、ハーフトーン位相シフトマスクという）とは、マスクの遮光領域で若干の光を漏らし、かつ、その漏らした光の位相を開口部の透過光の位相から１８０度反転させたものであり、適用が容易なためよく使用されている。マスク遮光膜には一般に金属クロムが用いられているが、ハーフトーン位相シフトマスクでは、この遮光膜の代わりの金属酸化物、酸化窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）、金属フッ化物（ＣｒＦ）等の半透明膜（ハーフトーン膜）が用いられている。

マスクの開口部であるホールパターンでは、マスク透過光の振幅分布をベッセル関数とすることで、焦点深度が最大になることが知られている。ハーフトーン位相シフトマスクでは、半透明膜の透過光で負の振幅を形成することで、マスク透過光の振幅をベッセル関数に近付けて、焦点深度を拡大することができる。特許文献１には、ハーフトーン膜に複数のホールパターンが開口されたハーフトーン位相シフトマスクが記載されている。

さらに、位相シフトマスクとしては、遮光パターンを用いずに、位相差１８０度の光の干渉によって、ウエハ上に急峻な暗部を形成することで、微細なレジストパターン形成を可能とするクロムレス位相シフトマスクも提案されている。

特開２００３−２４１３６１号公報

ところで、１次元に配列された１次元パターンであるライン・アンド・スペースパターンでは、レベンソン位相シフトマスクと小コヒーレント・ファクタ（σ）照明条件との組み合わせ、又は、ハーフトーン位相シフトマスクとダイポール照明との組み合わせで露光を行うことにより、略完全な２光束干渉の結像状態を実現できる。なお、σとは、光源の瞳面の大きさに対する照明レンズの大きさの比率をいい、σ＝照明レンズのＮＡ／投影レンズのＮＡとなる。

しかし、上記組み合わせで露光を行っても、２次元に配列された２次元パターンであるホールパターンやドットパターンでは、完全な２光束干渉の結像状態を実現できず、１次元パターンに比べて、解像力が低く、ピッチを小さくできないという問題があった。さらに、斜入射照明とレベンソン位相シフトマスクとを組み合わせて露光を行っても、２次元パターンでは、１次元パターンより解像力が低下するという問題が生じていた。その結果として、デバイス製造での特定工程（例えば、露光工程）で微細化が進まず、チップ面積を縮小させる際の障害となっていた。

本発明は、２次元パターンの光強度分布を改善し、良好なレジストパターンを形成できる露光用マスク及びパターン形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１の態様において、露光光の限界解像度以上の寸法を有し、互いに略直交する第１の方向及び第２の方向に繰り返し配置された透明領域からなる矩形状パターンと、
前記第１の方向及び前記第２の方向に隣接する各２つの矩形状パターンの間に配置され、入射光に逆位相を与える半透明領域と、
前記第１の方向及び前記第２の方向とは異なる第３の方向に隣接する各２つの矩形状パターンの間に配置された遮光領域と、を有することを特徴とする露光用マスクを提供する。

また、本発明は、第２の態様において、露光光の限界解像度以上の寸法を有し、互いに略直交する第１の方向及び第２の方向に繰り返し配置され、入射光に逆位相を与える半透明領域からなる矩形状パターンと、
前記第１の方向及び前記第２の方向に隣接する各２つの矩形状パターンの間に配置された遮光領域と、
前記第１の方向及び前記第２の方向とは異なる第３の方向に隣接する各２つの矩形状パターンの間に配置された領域と、を有することを特徴とする露光用マスクを提供する。

さらに、本発明は、第３の態様において、露光光の限界解像度以上の寸法を有し、互いに略直交する第１の方向及び第２の方向に繰り返し配置された透明領域からなる矩形状パターンと、
前記第１の方向及び前記第２の方向に隣接する各２つの矩形状パターンの間に配置され、入射光に逆位相を与える半透明領域と、
前記第１の方向及び前記第２の方向とは異なる第３の方向に隣接する各２つの矩形状パターンの間に配置され、入射光に逆位相を与える位相シフト領域と、を有することを特徴とする露光用マスクを提供する。

また、本発明は、上述した第１〜第３の態様における露光用マスクを用いて露光を行い、ウエハ上にパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記露光用マスクに対して、斜入射照明法により直線偏光を照明することを特徴とするパターン形成方法を提供する。

本発明の露光用マスク及びパターン形成方法によると、矩形状パターンの周辺領域を、第１及び第２の方向に位置する領域と、第３の方向に位置する領域とに区分し、それぞれの領域で入射光に逆位相を与えるか否か、及び透過率の大きさを規定することで、矩形状パターンの中心からの第１〜３の方向に沿った距離に対して、マスク透過光の振幅分布をいわゆるベッセル関数に近づけることができる。その結果として、２次元パターンの光強度分布を改善でき、この露光用マスクを使用することで、良好なレジストパターンを形成できる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る露光用マスクを示す平面図である。ここでは、露光工程に用いられ、不図示のウエハ上にパターンを形成するための露光用マスク（以下、単にマスクという）１０について説明する。マスク１０は、矩形状パターン（ホールパターン）１と、周辺領域２ａ，２ｂとを備える。なお、以下では便宜上、マスク寸法を、ウエハ上に転写されたときの寸法で示すものとする。但し、実際には、マスク寸法は、マスク１０を用いた露光工程で使用される露光装置の縮小倍率分だけ拡大された値となる。

ホールパターン１は、例えば、正方形であり、露光光の限界解像度以上の寸法（Ｗ＝８０ｎｍ）を有し、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に一定ピッチＰで繰り返し配置された透明領域からなる。ここでは、ピッチＰを最小ピッチである１４０ｎｍとした。周辺領域２ａは、例えば、長方形（長辺が８０ｎｍ、短辺が６０ｎｍ）であり、Ｘ方向及びＹ方向に隣接する各２つのホールパターン１の間に配置され、入射光に逆位相を与えるハーフトーン位相シフト領域（ここでは、透過率が６％）からなる。周辺領域２ｂは、例えば、正方形（一辺が６０ｎｍ）であり、ＸＹ方向からそれぞれ４５度の角度方向にある斜め方向、即ち斜め４５／１３５度方向に隣接する各２つのホールパターン１の間に上記ピッチＰの√２倍のピッチで配置された遮光領域（透過率が０％）からなる。

図２（ａ）及び（ｂ）は、図１に示すマスク１０のＡ−Ａ’断面、Ｂ−Ｂ’断面を示す図である。マスク１０の製造工程では、合成石英（Ｓｉ０_２）を用いた透明基板３に、酸化窒化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＯＮ）を用いたハーフトーン膜４と、クロム（Ｃｒ）及び酸化クロム（ＣｒｘＯｙ）を用いた遮光膜５とを、この順で成膜したマスク基板を用意する。このマスク基板に例えばポジ型のレジストを塗布して、マスク描画を行うことで、同図に示すような、マスク１０が製造される。マスク１０は、透明基板３からなるホールパターン１と、透明基板３上にハーフトーン膜４が成膜された周辺領域２ａと、透明基板３上に、ハーフトーン膜４と遮光膜５とが成膜された周辺領域２ｂとを有する。

次に、上記マスク１０を用いて露光を行い、ウエハ上にパターンを形成するパターン形成方法について説明する。ここでは、縮小倍率４倍のＡｒＦ露光装置（露光波長λ＝１９３ｎｍ、ＮＡ＝０．９２）を使用し、図３に示す輪帯照明２０を適用してマスク１０に対して照明を行った。輪帯照明２０は、例えば、遮光率７５％であって、光学条件をσｏｕｔ＝０．９５、σｉｎ＝０．７１２５とした。さらに、輪帯照明２０では、マスク１０に対して、アジマーサル偏光を照明し、また、偏光していない光を照明した。アジマーサル偏光は、直線偏光であって、偏光方向が、同図の矢印で示す方向、即ち輪帯照明２０を構成する２次光源の半径方向に垂直である方向となる。

以下、表１を用いて、マスク１０を用いたパターン形成方法による、レジストパターンの解像特性を、ホールパターン１のＮＩＬＳ（Normalized Image log-slope）値で示した。レジストの反応は、光強度のｌｏｇ値に比例することが知られており、そのため、光強度のｌｏｇ値の傾きが、レジストパターン解像を判定するパラメータ、即ちＩＬＳ（イメージ・ログ・スロープ）として用いられている。そこで以下では、パターン寸法が異なっても、レジストパターン解像を同じように判定できるようにＩＬＳを規格化したＮＩＬＳ値を用いて解像特性を示した。ＮＩＬＳ値は、通常、値が１．０程度あれば、ウエハ上に、良好なレジストパターンが形成できると判断される。なお、ＮＩＬＳ値は、光強度のｌｏｇ値の傾きに自身のパターン寸法を掛けて規格化される。

表１には、本実施形態のマスク１０での、Ｘ及びＹ方向のピッチが１４０ｎｍ〜２００ｎｍであるホールパターン１のＮＩＳＬ値と、比較例１であるクロム遮光マスク（透過率０％）のＮＩＬＳ値と、比較例２である従来のハーフトーンマスク（透過率６％）のＮＩＬＳ値と、をそれぞれ示している。さらに、本実施形態のマスク１０、比較例１，２のマスク共に、輪帯照明２０からアジマーサル偏光（偏光有り）を照明したり、偏光のない光（偏光無し）を照明したりして、それぞれの場合でのＮＩＬＳ値を示した。

まず、比較例１，２を比較すると、ピッチの狭い１４０ｎｍの場合では、比較例２であるハーフトーンマスクにアジマーサル偏光を照明することによって、ＮＩＬＳ値が改善されることがわかる。また、ピッチが広くなると、比較例２であるハーフトーンマスクとアジマーサル偏光との組み合わせでは、ＮＩＬＳ値が極端に低下するが、比較例１であるクロム遮光マスクのＮＩＬＳ値が向上している。

これに対して、本実施形態のマスク１０では、ホールパターン１の周辺であって、ピッチの狭いＸＹ方向をハーフトーン位相シフト領域（透過率２〜２０％であるが、ここでは、６％とした）からなる周辺領域２ａとした。また、ピッチの緩い斜め４５／１３５度方向の領域を遮光領域（透過率０％）からなる周辺領域２ｂとした。更に、アジマーサル偏光を照明することにより、１４０〜１８０ｎｍのピッチにおいて、比較例１，２のマスクと比べて、大きなＮＩＬＳ値を得ることができた。これは、以下のように考えられる。

つまり、マスク１０では、ホールパターン１の周辺を、周辺領域２ａと周辺領域２ｂとに区分し、それぞれの周辺領域２ａ，２ｂで入射光に逆位相を与えるか否か、及び透過率の大きさを個別に規定して、高いＮＩＬＳ値が得られるように最適化している。その結果、ホールパターン１の中心からのＸＹ方向、斜め４５／１３５度方向に沿った距離に対して、マスク透過光の振幅分布がいわゆるベッセル関数に近似されたためと考えられる。

なお、ピッチが２００ｎｍ以上であれば、ホールパターン１のコーナー間に図示しない補助パターンを配置して、補助パターンにより２光束干渉の結像状態に近づけて、ＮＩＬＳ値を改善することができる。よって、本発明の適用範囲は、露光光の波長以下のピッチとなる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る露光用マスクを示す平面図である。以下では図１に示したマスク１０と構成や機能等が重複する部分は適宜説明を省略する。マスク１０Ａは、ホールパターン１１と、周辺領域１２ａ，１２ｂとを備える。ホールパターン１１は、例えば、正方形であって、露光光の限界解像度以上の寸法（Ｗ＝５０ｎｍ）を有し、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に一定ピッチ（Ｐ＝１４０ｎｍ）で繰り返し配置され、入射光に逆位相を与えるハーフトーン位相シフト領域からなる。

周辺領域１２ａは、例えば、長方形（長辺が９０ｎｍ、短辺が５０ｎｍ）であり、Ｘ方向及びＹ方向に隣接する２つのホールパターン１１の間に配置された遮光領域（透過率が０％）からなる。周辺領域１２ｂは、例えば、正方形（一辺が９０ｎｍ）であり、斜め４５／１３５度方向に隣接する２つのホールパターン１１の間に配置されたハーフトーン領域からなる。但し、周辺領域１２ｂでは、透過率が３０％以上であることが好ましく、単にハーフトーン領域ではなく、透明領域も含むことになる。

次に、上記マスク１０Ａを用いて露光を行い、ウエハ上にＸＹ方向のピッチ１４０ｎｍ、幅寸法７０ｎｍのドットパターンを形成するパターン形成方法について説明する。ここでは、縮小倍率４倍のＡｒＦ露光装置（露光波長λ＝１９３ｎｍ、ＮＡ＝０．８６）を使用し、図５に示すクロスポール照明３０を適用してマスク１０Ａに対して照明を行った。

クロスポール照明３０は、例えば、光学条件をσｃ＝０．８、σｒ＝０．１、ＸＹ偏光有りとした。さらに、クロスポール照明３０では、マスク１０Ａに対して、同図の矢印で示す偏光方向のＸＹ偏光を照明した。ＸＹ偏光では、相互に対向する２つの２次光源が２組配置されたクロスポール照明３０から得られ、かつ、各２次光源が、対応して配置される２次光源に対向する方向と垂直方向に偏光している。

クロスポール照明３０は、いわゆる４点照明であって、焦点深度より解像力を重視した照明とされ、必要最小限の焦点深度しか得られない代わりに、最も微細なＸＹ方向の繰り返しパターンをウエハ上に形成できる。クロスポール照明３０は、解像特性の方向依存性が顕著であり、例えば、ＸＹ方向の解像特性と斜め４５／１３５度方向の解像特性とは異なる。マスク１０Ａでは、上記マスク１０と同様に、ピッチＰ＝１４０ｎｍとし、ホールパターン１１の周辺領域を、ＸＹ方向の周辺領域１２ａと、４５／１３５度方向の周辺領域１２ｂに区分して、それそれの透過率及び位相を最適化した。

以下では、ホールパターン１１を、幅寸法Ｗ＝５０ｎｍ、透過率１２％、位相差１８０度のハーフトーン位相シフト領域とし、更に、周辺領域１２ａ，１２ｂの位相をいずれも０度とした上で、周辺領域１２ａ，１２ｂの透過率をパラメータとして、ＮＩＬＳ値が大きくなる条件を求めた。

図６は、図４に示すマスク１０Ａを用いて露光を行い、ウエハ上に幅寸法７０ｎｍのドットパターンを形成した際のＮＩＬＳ値（Ｘ軸上）の計算結果を示すグラフである。同図では、横軸を周辺領域１２ａの透過率とし、縦軸を周辺領域１２ｂの透過率とした。さらに、グラフ上で、幅寸法７０ｎｍのドットパターンのＮＩＬＳ値を、−１．０〜４．０の範囲を１．０毎に区分して示している。同図のグラフでは、周辺領域１２ａの透過率が０％あるとき、ＮＩＬＳ値が大きくなっていることがわかる。

図７は、図６に示すグラフに基づいて、周辺領域１２ａの透過率が０％であるときのＮＩＬＳ値を示している。つまり、このグラフは、周辺領域１２ａの透過率が０％であるときの縦軸上の値を抜き出して示している。同図に示すように、周辺領域１２ａの透過率が０％であって、周辺領域１２ｂの透過率＝３４％以上であるときに、ＮＩＬＳ値が３．０以上となっている。但し、周辺領域１２ｂの透過率は、３４％以上に限定されず、パターン１１の寸法が、パターン１１に対応してウエハ上に形成されるドットパターンの寸法よりも小さく、かつ、パターン１１の透過率が２〜２０％のときに、周辺領域１２ｂの透過率が３０％以上であることが好ましい。

ここで、マスク１０Ａの製造工程を考慮すると、２種類の透過率領域、即ちハーフトーン位相シフト領域からなるホールパターン１１と、周辺領域１２ｂとを作成し、その２種類とも位相差を制御するので、ハーフトーンマスクの成膜条件を最適化する必要が生じる。ここで、ホールパターン１１は、位相差１８０度であり、また、周辺領域１２ｂは、位相差０度である。ＡｒＦ露光でのハーフトーン領域の透過率は６％が標準的な値であるが、２〜２０％程度まであれば成膜条件が確立されている。そこで、周辺領域１２ｂの透過率が例えば３０％以上であれば、図７に示すＮＩＬＳの値が略同一であるから、周辺領域１２ｂは、透過率が１００％である透明領域とすれば、マスク１０Ａを容易に製造でき、実用的に好ましい。なお、ここではホールパターン１１をハーフトーン位相シフト領域として、周辺領域１２ａ，１２ｂの透過率及び位相を最適化したが、これに限定されず、ホールパターン１１を遮光領域や透明領域としてもよい。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る露光マスクを用いて露光を行い、ウエハ上に７０ｎｍのドットパターンを形成した際のＮＩＬＳ値の計算結果を示すグラフである。
本実施形態のマスクは、図示しないが、幅寸法Ｗ＝５０ｎｍ、透過率１００％、位相差０の透明領域からなるホールパターンと、ホールパターンの第１及び第２の周辺領域とを有する。第１の周辺領域は、透過率６％、位相差１８０度のハーフトーン位相シフト領域からなり、Ｘ方向及びＹ方向に隣接する２つのホールパターンの間に配置される。第２の周辺領域は、透過率０〜１００％、位相差１８０度の位相シフト領域からなり、
斜め４５／１３５度方向に隣接する２つのホールパターンの間に配置される。なお、ここでのマスクは、ホールパターンのピッチＰを、上記マスク１０Ａと同様に１４０ｎｍとし、さらに、図５に示すクロスポール照明３０を適用して直線偏光を照明した。

同図では、横軸を第１の周辺領域の透過率とし、縦軸を第２の周辺領域の透過率として、ＮＩＬＳ値を等高線で示している。このグラフによれば、ＮＩＬＳ値が３．０以上となる領域４０は広く、例えば、第２の周辺領域の透過率が、第１の周辺領域の透過率に応じて０〜１００％の範囲を採ることができる。特に、第１の周辺領域の透過率が６％、第２の周辺領域の透過率が１００％のときに、ＮＩＬＳ値が３．０４となり、大きな値を得ることができた。

従って、本実施形態でのマスクに対して、斜入射照明法で直線偏光を照明することで、広い範囲で解像特性を向上できたことがわかる。これは、上記マスク１０，１０Ａと同様に、ホールパターンの中心からのＸＹ方向、斜め４５／１３５度方向に沿った距離に対して、マスク透過光の振幅分布がいわゆるベッセル関数に近似されたためと考えられる。

上記第１の実施形態に係るマスク１０では、周辺領域２ｂを遮光領域にするために遮光膜５（図２（ｂ）参照）を用いたが、これに限定されず、周辺領域２ｂをハーフトーン膜４のみとし、その中央に微細な開口パターンを形成してもよい。この構成により、微細な開口パターンの透過光とハーフトーン膜４の透過光とは位相差が１８０度となり、互いに打ち消し合い、遮光領域と見なせるようになる。

また、上記開口パターンは、２光束干渉の結像状態を形成するための補助パターンより寸法が小さいことが好ましい。具体的には、補助パターンは、ピッチＰが２００ｎｍ以上で繰り返し配列されたホールパターン周辺に配置することが可能であり、自身が明部となるように、その寸法をホールパターンの２／３程度の寸法である６０ｎｍとすればよい。一方、上記開口パターンは、寸法が大きすぎると、斜め４５／１３５度方向のピッチが露光装置の限界解像度を超えてしまい、焦点深度が低下するという悪影響が生じてしまう。そこで、開口パターンの寸法は、ホールパターンの１／２以下の４０ｎｍ程度にすればよい。

また、上記各実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザー露光に用いられる透過型マスクについて説明したが、これに限定されず、他の波長や反射型マスク、即ち積層の反射ミラーに吸収材料でパターンを形成したマスク等にも適用できる。

さらに、上記各実施形態では、ホールパターンが一定ピッチＰで、Ｘ方向及びＹ方向に繰り返し配置される例を示したが、これに限定されない。即ち、２つのホールパターンが近付くような、多少ずれた繰り返しで配置されていてもよい。

以上説明したように、本発明の露光用マスク及びパターン形成方法によると、以下の態様の採用が可能である。第１の態様の露光用マスクで、半透明領域（２ａ）の透過率が、２〜２０％であることが好ましい。この場合に、斜入射照明法により直線偏光を照明することで、解像特性を向上できる。

第２の態様の露光用マスクで、半透明領域（１１）の寸法（Ｗ）が、半透明領域に対応してウエハ上に形成されるパターンの寸法よりも小さく、かつ、半透明領域の透過率が２〜２０％のときに、第３の方向に隣接する２つの矩形状パターンの間に配置された領域（１２ｂ）の透過率が３０％以上であることが好ましい。この場合に、斜入射照明法により直線偏光を照明することで、いわゆるＮＩＬＳ値が３．０を超えるので、解像特性を向上できる。

第３の態様の露光用マスクで、位相シフト領域の透過率が、半透明領域の透過率に応じて０〜１００％の範囲となることが好ましい。この場合に、斜入射照明法で直線偏光を照明することで、広い範囲でＮＩＬＳ値を３．０以上とすることができ、解像特性を向上できる。

第３の方向は、第１の方向及び第２の方向のそれぞれから４５度の角度方向にあることが好ましい。露光用マスクは、ＤＲＡＭ等の各種メモリの製造に用いられる。また、矩形状パターンが繰り返し配置されるピッチが、露光光の波長以下であることが好ましい。

直線偏光が、輪帯照明（２０）を構成する２次光源から得られ、かつ、偏光方向が２次光源の半径方向に垂直である。この場合の斜入射照明は、輪帯照明となる。

直線偏光が、相互に対向する２つの２次光源が２組配置されたクロスポール照明（３０）から得られ、かつ、各２次光源が、対応して配置される２次光源に対向する方向と垂直方向に偏光している。この場合の斜入射照明は、クロスポール照明となる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の露光用マスク及びパターン形成方法は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第１の実施形態に係る露光用マスクを示す平面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図１に示す露光用マスクのＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線に沿う断面図。 図１に示す露光用マスクに対して、直線偏光を照射する輪帯照明を示す平面図。 本発明の第２の実施形態に係る露光用マスクを示す平面図。 図４に示す露光用マスクに対して、直線偏光を照射するクロスポール照明を示す平面図。 図４に示す露光用マスクを用いて露光を行い、ドットパターンを形成した際のＮＩＬＳ値の計算結果を示すグラフ。 図６に示す計算結果で、Ｘ軸での透過率が０％であるときのＹ軸上の値を示すグラフ。 本発明の第３の実施形態に係る露光マスクを用いて露光を行い、ドットパターンを形成した際のＮＩＬＳ値の計算結果を示すグラフ。

符号の説明

１，１１：ホールパターン
２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂ：周辺領域
３：透明基板
４：ハーフトーン膜
５：遮光膜
２０：輪帯照明
３０：クロスポール照明
４０：領域
１０，１０Ａ：露光用マスク

Claims (10)

1. 露光光の限界解像度以上の寸法を有し、互いに略直交する第１の方向及び第２の方向に一定ピッチで繰り返し配置された第１の正方形パターンからなり、入射光に逆位相を与える複数の第１のハーフトーン位相シフト領域と、
   前記複数の第１のハーフトーン位相シフト領域のうち、前記第１の方向及び前記第２の方向に隣接する各２つの第１のハーフトーン位相シフト領域の間に配置された長方形パターンからなり、前記入射光を遮光する複数の第１の周辺領域と、
   前記複数の第１のハーフトーン位相シフト領域のうち、前記第１の方向及び前記第２の方向とは異なる第３の方向に隣接する各２つの第１のハーフトーン位相シフト領域の間に配置された第２の正方形パターンからなる複数の第２の周辺領域と、を有することを特徴とする露光用マスク。
2. 前記複数の第１のハーフトーン位相シフト領域の透過率が、２〜２０％である、請求項１に記載の露光用マスク。
3. 前記複数の第２の周辺領域は前記入射光に逆位相を与える複数の第２のハーフトーン位相シフト領域であり、その透過率が３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の露光用マスク。
4. 前記複数の第２の周辺領域は複数の透明領域であることを特徴とする請求項１に記載の露光用マスク。
5. 前記複数の第１及び第２のハーフトーン位相シフト領域はそれぞれ透明基板上に形成されたハーフトーン膜で構成され、前記複数の第１の周辺領域は前記ハーフトーン膜上に形成された遮光膜で構成されることを特徴とする請求項３に記載の露光用マスク。
6. 前記第３の方向は、前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれから４５度の角度方向にある、請求項１乃至５のいずれか一に記載の露光用マスク。
7. 前記第１のハーフトーン位相シフト領域が繰り返し配置されるピッチが、露光光の波長以下である、請求項１乃至６の何れか一に記載の露光用マスク。
8. 請求項１乃至７に記載の露光用マスクを用いて露光を行い、ウエハ上にパターンを形成するパターン形成方法であって、
   前記露光用マスクに対して、斜入射照明法により直線偏光を照明することを特徴とするパターン形成方法。
9. 前記直線偏光が、輪帯照明を構成する２次光源から得られ、かつ、偏光方向が前記２次光源の半径方向に垂直である、請求項８に記載のパターン形成方法。
10. 前記直線偏光が、相互に対向する２つの２次光源が２組配置されたクロスポール照明から得られ、かつ、各２次光源が、対応して配置される２次光源に対向する方向と垂直方向に偏光している、請求項８に記載のパターン形成方法。

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