JPH0876355A - ホトマスク、パタン形成方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
ホトマスク、パタン形成方法及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH0876355A JPH0876355A JP14986395A JP14986395A JPH0876355A JP H0876355 A JPH0876355 A JP H0876355A JP 14986395 A JP14986395 A JP 14986395A JP 14986395 A JP14986395 A JP 14986395A JP H0876355 A JPH0876355 A JP H0876355A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】解像不良による製造歩留まりの低下を防止し、
微細なパタンを形成できるホトマスクを提供すること。 【構成】半透明膜２、位相シフタ３からなる半透明領域
と、透明な領域よりなる主パタン４のそれぞれの領域を
通過する光の位相差を実質的に１８０°となるように
し、主パタン４の周囲に、透過光の位相差が主パタンと
同じで、かつ、透明な補助パタン５を配置し、主パタン
の中心又は所望の中心線と補助パタンの中心又は所望の
中心線との距離Ｄを、Ｄ＝ｂλ／ＮＡ（但し、ＮＡは投
影光学系のマスク側の開口数、λは露光波長、ｂは係数
で１．３５＜ｂ≦１．９の範囲の値）の関係を満たすよ
うにしたホトマスク。
微細なパタンを形成できるホトマスクを提供すること。 【構成】半透明膜２、位相シフタ３からなる半透明領域
と、透明な領域よりなる主パタン４のそれぞれの領域を
通過する光の位相差を実質的に１８０°となるように
し、主パタン４の周囲に、透過光の位相差が主パタンと
同じで、かつ、透明な補助パタン５を配置し、主パタン
の中心又は所望の中心線と補助パタンの中心又は所望の
中心線との距離Ｄを、Ｄ＝ｂλ／ＮＡ（但し、ＮＡは投
影光学系のマスク側の開口数、λは露光波長、ｂは係数
で１．３５＜ｂ≦１．９の範囲の値）の関係を満たすよ
うにしたホトマスク。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置等の製造に
用いるホトマスク、それを用いたパタン形成方法及び半
導体装置の製造方法に関する。
用いるホトマスク、それを用いたパタン形成方法及び半
導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】マスクパタンを転写する露光装置の解像
力を向上させる従来技術のひとつとして、特開平０４−
１３６８５４には、単一透明パタンの周囲を半透明にし
て、すなわち、通常のホトマスクの遮光部を半透明にし
て、かつ、半透明部を通過する僅かな光の位相を、透明
パタンを通過する光の位相と反転させるようにしたホト
マスクを開示している。このホトマスクは、パタンを転
写するレジストの感度以下の光を半透明膜から通過さ
せ、この光と透明パタンを通過してきた光の位相を反転
するようにしている。半透明膜を通過した光は、主パタ
ンである透明パタンを通過した光に対して位相が反転し
ているため、その境界部で位相が反転し、境界部での光
強度がゼロに近づく。これにより、相対的に透明パタン
を通過した光の強度と、パタン境界部の光強度の比は大
きくなり、通常の遮光型マスクに比べ、コントラストの
高い光強度分布が得られ、パタン形成の焦点深度も約２
倍に拡大する。また、このマスク構造は従来の遮光膜を
位相反転機能を持つ半透明膜に変更するだけで実現で
き、マスク作製も簡単である。
力を向上させる従来技術のひとつとして、特開平０４−
１３６８５４には、単一透明パタンの周囲を半透明にし
て、すなわち、通常のホトマスクの遮光部を半透明にし
て、かつ、半透明部を通過する僅かな光の位相を、透明
パタンを通過する光の位相と反転させるようにしたホト
マスクを開示している。このホトマスクは、パタンを転
写するレジストの感度以下の光を半透明膜から通過さ
せ、この光と透明パタンを通過してきた光の位相を反転
するようにしている。半透明膜を通過した光は、主パタ
ンである透明パタンを通過した光に対して位相が反転し
ているため、その境界部で位相が反転し、境界部での光
強度がゼロに近づく。これにより、相対的に透明パタン
を通過した光の強度と、パタン境界部の光強度の比は大
きくなり、通常の遮光型マスクに比べ、コントラストの
高い光強度分布が得られ、パタン形成の焦点深度も約２
倍に拡大する。また、このマスク構造は従来の遮光膜を
位相反転機能を持つ半透明膜に変更するだけで実現で
き、マスク作製も簡単である。
【０００３】また、ダイジェスト オブ ペーパーズ
マイクロプロセス’９３ ４４〜４５頁（Digest of Pa
pers MicroProcess '93 pp.44〜45）には、このような
半透明位相シフトマスクの周期性のある複数のパタンの
両端に補助パタンを設けることにより、投影されたパタ
ンの形状を改良したことが記載されている。
マイクロプロセス’９３ ４４〜４５頁（Digest of Pa
pers MicroProcess '93 pp.44〜45）には、このような
半透明位相シフトマスクの周期性のある複数のパタンの
両端に補助パタンを設けることにより、投影されたパタ
ンの形状を改良したことが記載されている。
【０００４】また、第５５回応用物理学会学術講演会講
演要旨集２０ｐ−ＺＰ−６（１９９４、９月１９日）に
は、半透明位相シフトマスクに補助パタンを設けたとき
の効果について記載されている。
演要旨集２０ｐ−ＺＰ−６（１９９４、９月１９日）に
は、半透明位相シフトマスクに補助パタンを設けたとき
の効果について記載されている。
【０００５】さらにまた、電子情報通信学会技術研究報
告要旨集第８頁〜第１１頁（１９９４、１０月１９日）
には、半透明位相シフトマスクに補助パタンを設けたと
きの原理及び効果について記載されている。
告要旨集第８頁〜第１１頁（１９９４、１０月１９日）
には、半透明位相シフトマスクに補助パタンを設けたと
きの原理及び効果について記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平０４−１３
６８５４記載の半透明位相シフトマスクを用いた従来の
技術は、解像限界付近のパタンの焦点深度が実素子の製
造ではなお十分とはいえず、素子微細化に問題があっ
た。また、ダイジェスト オブ ペーパーズ マイクロ
プロセス’９３ ４４〜４５頁に記載の従来技術は、周
期性のある複数のパターンに対しては、解像力を向上さ
せることができるが、周期性のない一般的なパタンに対
しては、対応できないという問題があった。
６８５４記載の半透明位相シフトマスクを用いた従来の
技術は、解像限界付近のパタンの焦点深度が実素子の製
造ではなお十分とはいえず、素子微細化に問題があっ
た。また、ダイジェスト オブ ペーパーズ マイクロ
プロセス’９３ ４４〜４５頁に記載の従来技術は、周
期性のある複数のパターンに対しては、解像力を向上さ
せることができるが、周期性のない一般的なパタンに対
しては、対応できないという問題があった。
【０００７】本発明の第１の目的は、解像不良による製
造歩留まりの低下を防止し、微細なパタンを形成できる
ホトマスクを提供することにある。本発明の第２の目的
は、そのようなホトマスクを用いたパタン形成方法を提
供することにある。本発明の第３の目的は、ホトマスク
を用いて、微細なパタンが形成された半導体素子を、良
好な製造歩留まりで製造する半導体装置の製造方法を提
供することにある。
造歩留まりの低下を防止し、微細なパタンを形成できる
ホトマスクを提供することにある。本発明の第２の目的
は、そのようなホトマスクを用いたパタン形成方法を提
供することにある。本発明の第３の目的は、ホトマスク
を用いて、微細なパタンが形成された半導体素子を、良
好な製造歩留まりで製造する半導体装置の製造方法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明のホトマスクは、少なくとも露光光に
対して半透明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領
域と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８
０°であり、この透明な領域よりなる主パタンの周囲
に、透過光の位相差が透明な領域と同じで、かつ、透明
な補助パタンを配置し、主パタンの中心又は所望の中心
線と補助パタンの中心又は所望の中心線との距離Ｄを、
Ｄ＝ｂλ／ＮＡ（但し、ＮＡは投影光学系のマスク側の
開口数、λは露光波長、ｂは係数で１．３５＜ｂ≦１．
９の範囲の値）の関係を満たすようにしたものである。
るために、本発明のホトマスクは、少なくとも露光光に
対して半透明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領
域と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８
０°であり、この透明な領域よりなる主パタンの周囲
に、透過光の位相差が透明な領域と同じで、かつ、透明
な補助パタンを配置し、主パタンの中心又は所望の中心
線と補助パタンの中心又は所望の中心線との距離Ｄを、
Ｄ＝ｂλ／ＮＡ（但し、ＮＡは投影光学系のマスク側の
開口数、λは露光波長、ｂは係数で１．３５＜ｂ≦１．
９の範囲の値）の関係を満たすようにしたものである。
【０００９】また、上記第１の目的を達成するために、
本発明のホトマスクは、少なくとも露光光に対して半透
明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領域と、透明
な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０°であ
り、この透明な領域よりなる主パタンの周囲に、透過光
の位相差が透明な領域と同じで、かつ、透明な補助パタ
ンを配置し、補助パタンを、主パタンにより投影された
主パタンの周囲の第１のサブピークと第２のサブピーク
の中間より外側で、第２のサブピークのピーク位置より
内側である領域に対応するホトマスク上の領域に設ける
ようにしたものである。
本発明のホトマスクは、少なくとも露光光に対して半透
明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領域と、透明
な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０°であ
り、この透明な領域よりなる主パタンの周囲に、透過光
の位相差が透明な領域と同じで、かつ、透明な補助パタ
ンを配置し、補助パタンを、主パタンにより投影された
主パタンの周囲の第１のサブピークと第２のサブピーク
の中間より外側で、第２のサブピークのピーク位置より
内側である領域に対応するホトマスク上の領域に設ける
ようにしたものである。
【００１０】いずれのホトマスクでも、補助パタンは、
単独では転写されない大きさとすることが好ましく、例
えば、その幅を、ｂ’λ／ＮＡ（但し、ＮＡ、λは上述
の意味を有し、ｂ’は係数で、０．０７≦ｂ’≦０．２
５の範囲の値）とすることが好ましい。
単独では転写されない大きさとすることが好ましく、例
えば、その幅を、ｂ’λ／ＮＡ（但し、ＮＡ、λは上述
の意味を有し、ｂ’は係数で、０．０７≦ｂ’≦０．２
５の範囲の値）とすることが好ましい。
【００１１】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明のパタン形成方法は、（ａ）少なくとも露光光に
対して半透明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領
域と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８
０°であり、透明な領域よりなる主パタンの周囲に、透
過光の位相差が透明な領域と同じで、かつ、透明な補助
パタンが配置され、主パタンの中心又は所望の中心線と
補助パタンの中心又は所望の中心線との距離Ｄが、Ｄ＝
ｂλ／ＮＡ（但し、ＮＡは投影光学系のマスク側の開口
数、λは露光波長、ｂは係数で１．３５＜ｂ≦１．９の
範囲の値）の関係を満たすホトマスクを準備し、（ｂ）
投影光学系により、このホトマスクを用い、基板上の感
光性材料の薄膜に露光し、（ｃ）現像により、パタンを
形成するようにしたものである。
本発明のパタン形成方法は、（ａ）少なくとも露光光に
対して半透明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領
域と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８
０°であり、透明な領域よりなる主パタンの周囲に、透
過光の位相差が透明な領域と同じで、かつ、透明な補助
パタンが配置され、主パタンの中心又は所望の中心線と
補助パタンの中心又は所望の中心線との距離Ｄが、Ｄ＝
ｂλ／ＮＡ（但し、ＮＡは投影光学系のマスク側の開口
数、λは露光波長、ｂは係数で１．３５＜ｂ≦１．９の
範囲の値）の関係を満たすホトマスクを準備し、（ｂ）
投影光学系により、このホトマスクを用い、基板上の感
光性材料の薄膜に露光し、（ｃ）現像により、パタンを
形成するようにしたものである。
【００１２】さらにまた、上記第２の目的を達成するた
めに、本発明のパタン形成方法は、（ａ）少なくとも露
光光に対して半透明な領域と、透明な領域を含み、半透
明な領域と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的
に１８０°であり、透明な領域よりなる主パタンの周囲
に、透過光の位相差が透明な領域と同じで、かつ、透明
な補助パタンが配置され、補助パタンは、主パタンによ
り投影された主パタンの周囲の第１のサブピークと第２
のサブピークの中間より外側で、第２のサブピークのピ
ーク位置より内側である領域に対応するホトマスク上の
領域に設けられたホトマスクを準備し、（ｂ）投影光学
系により、このホトマスクを用い、基板上の感光性材料
の薄膜に露光し、（ｃ）現像により、パタンを形成する
ようにしたものである。
めに、本発明のパタン形成方法は、（ａ）少なくとも露
光光に対して半透明な領域と、透明な領域を含み、半透
明な領域と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的
に１８０°であり、透明な領域よりなる主パタンの周囲
に、透過光の位相差が透明な領域と同じで、かつ、透明
な補助パタンが配置され、補助パタンは、主パタンによ
り投影された主パタンの周囲の第１のサブピークと第２
のサブピークの中間より外側で、第２のサブピークのピ
ーク位置より内側である領域に対応するホトマスク上の
領域に設けられたホトマスクを準備し、（ｂ）投影光学
系により、このホトマスクを用い、基板上の感光性材料
の薄膜に露光し、（ｃ）現像により、パタンを形成する
ようにしたものである。
【００１３】いずれのパタン形成方法でも、露光は、投
影光学系の照明光のコヒーレンスファクタσがσ≦０．
３の条件で行なうことが好ましく、σ≦０．２の条件で
行なうことがより好ましい。
影光学系の照明光のコヒーレンスファクタσがσ≦０．
３の条件で行なうことが好ましく、σ≦０．２の条件で
行なうことがより好ましい。
【００１４】また、上記第３の目的を達成するために、
本発明の半導体装置の製造方法は、 （ａ）投影光学系に用いられ、少なくとも露光光に対し
て半透明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領域
と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０
°であり、主パタンは、透明な領域よりなるホトマスク
の主パタンの周囲に、透過光の位相差が透明な領域と同
じで、透明な補助パタンを、マスク設計装置により、次
ぎのステップで決定し、（１）主パタンのデータと投影
光学系の光学条件を表わすパラメータに基づいて、主パ
タンの中心又は所望の中心線との距離Ｄが、Ｄ＝ｂ”λ
／ＮＡ（但し、ＮＡは投影光学系のマスク側の開口数、
λは露光波長、ｂ”は係数）の関係を満たす位置に、予
め定められた形状の第１の補助パタンを決定し、（２）
第１の補助パタンの矛盾箇所を判定し、（３）第１の補
助パタンと矛盾箇所から、配置すべき補助パタンを決定
し、 （ｂ）ホトマスク基板に、主パタンと配置すべき補助パ
タンを形成し、 （ｃ）半導体基板上の感光性材料の薄膜に、主パタンと
配置すべき補助パタンが形成されたホトマスクを用いて
投影露光し、半導体集積回路のパタンの少なくとも一部
を形成するようにしたものである。
本発明の半導体装置の製造方法は、 （ａ）投影光学系に用いられ、少なくとも露光光に対し
て半透明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領域
と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０
°であり、主パタンは、透明な領域よりなるホトマスク
の主パタンの周囲に、透過光の位相差が透明な領域と同
じで、透明な補助パタンを、マスク設計装置により、次
ぎのステップで決定し、（１）主パタンのデータと投影
光学系の光学条件を表わすパラメータに基づいて、主パ
タンの中心又は所望の中心線との距離Ｄが、Ｄ＝ｂ”λ
／ＮＡ（但し、ＮＡは投影光学系のマスク側の開口数、
λは露光波長、ｂ”は係数）の関係を満たす位置に、予
め定められた形状の第１の補助パタンを決定し、（２）
第１の補助パタンの矛盾箇所を判定し、（３）第１の補
助パタンと矛盾箇所から、配置すべき補助パタンを決定
し、 （ｂ）ホトマスク基板に、主パタンと配置すべき補助パ
タンを形成し、 （ｃ）半導体基板上の感光性材料の薄膜に、主パタンと
配置すべき補助パタンが形成されたホトマスクを用いて
投影露光し、半導体集積回路のパタンの少なくとも一部
を形成するようにしたものである。
【００１５】この半導体装置の製造方法に用いるホトマ
スクの上記ｂ”の値は、１．０≦ｂ”≦２．０の範囲で
あることが好ましく、１．３５＜ｂ”≦１．９の範囲で
あることがより好ましい。
スクの上記ｂ”の値は、１．０≦ｂ”≦２．０の範囲で
あることが好ましく、１．３５＜ｂ”≦１．９の範囲で
あることがより好ましい。
【００１６】さらにまた、上記第３の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置の製造方法は、 （ａ）投影光学系に用いられ、少なくとも露光光に対し
て半透明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領域
と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０
°であり、主パタンは、透明な領域よりなるホトマスク
の主パタンの周囲に、透過光の位相差が透明な領域と同
じで、透明な補助パタンを、マスク設計装置により、次
ぎのステップで決定し、（１）主パタンのデータと投影
光学系の光学条件を表わすパラメータに基づいて、主パ
タンの投影像光強度分布を計算し、（２）投影像光強度
分布の主パタンにより形成される主ピークの周囲の第１
のサブピークと第２のサブピークの中間より外側で、第
２のサブピークのピーク位置より内側である領域に対応
するホトマスク上の領域に、予め定められた形状の第１
の補助パタンを決定し、（３）第１の補助パタンの矛盾
箇所を判定し、（４）第１の補助パタンと矛盾箇所か
ら、配置すべき補助パタンを決定し、 （ｂ）ホトマスク基板に、主パタンと配置すべき補助パ
タンを形成し、 （ｃ）半導体基板上の感光性材料の薄膜に、主パタンと
配置すべき補助パタンが形成されたホトマスクを用いて
投影露光し、半導体集積回路のパタンの少なくとも一部
を形成するようにしたものである。
めに、本発明の半導体装置の製造方法は、 （ａ）投影光学系に用いられ、少なくとも露光光に対し
て半透明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領域
と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０
°であり、主パタンは、透明な領域よりなるホトマスク
の主パタンの周囲に、透過光の位相差が透明な領域と同
じで、透明な補助パタンを、マスク設計装置により、次
ぎのステップで決定し、（１）主パタンのデータと投影
光学系の光学条件を表わすパラメータに基づいて、主パ
タンの投影像光強度分布を計算し、（２）投影像光強度
分布の主パタンにより形成される主ピークの周囲の第１
のサブピークと第２のサブピークの中間より外側で、第
２のサブピークのピーク位置より内側である領域に対応
するホトマスク上の領域に、予め定められた形状の第１
の補助パタンを決定し、（３）第１の補助パタンの矛盾
箇所を判定し、（４）第１の補助パタンと矛盾箇所か
ら、配置すべき補助パタンを決定し、 （ｂ）ホトマスク基板に、主パタンと配置すべき補助パ
タンを形成し、 （ｃ）半導体基板上の感光性材料の薄膜に、主パタンと
配置すべき補助パタンが形成されたホトマスクを用いて
投影露光し、半導体集積回路のパタンの少なくとも一部
を形成するようにしたものである。
【００１７】さらにまた、上記第３の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置の製造方法は、 （ａ）投影光学系に用いられ、少なくとも露光光に対し
て半透明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領域
と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０
°であり、主パタンは、透明な領域よりなるホトマスク
の主パタンの周囲に、透過光の位相差が透明な領域と同
じで、透明な補助パタンを、マスク設計装置により、次
ぎのステップで決定し、（１）主パタンのデータと投影
光学系の光学条件を表わすパラメータに基づいて、主パ
タンの投影像の光強度分布を計算し、（２）投影像の光
強度分布の主パタンにより形成される主ピークの周囲の
第１のサブピークと第２のサブピークの中間より外側
で、第２のサブピークのピーク位置より内側である領域
に、予め定められた形状の第１の補助パタンを決定し、
（３）第１の補助パタンの矛盾箇所を判定し、（４）第
１の補助パタンと矛盾箇所から、配置すべき補助パタン
の投影像を決定し、（５）この投影像に対応するホトマ
スク上の領域に、配置すべき補助パタンの投影像に基づ
いて、配置すべき補助パタンを決定し、 （ｂ）ホトマスク基板に、主パタンと配置すべき補助パ
タンを形成し、 （ｃ）半導体基板上の感光性材料の薄膜に、主パタンと
配置すべき補助パタンが形成されたホトマスクを用いて
投影露光し、半導体集積回路のパタンの少なくとも一部
を形成するようにしたものである。
めに、本発明の半導体装置の製造方法は、 （ａ）投影光学系に用いられ、少なくとも露光光に対し
て半透明な領域と、透明な領域を含み、半透明な領域
と、透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０
°であり、主パタンは、透明な領域よりなるホトマスク
の主パタンの周囲に、透過光の位相差が透明な領域と同
じで、透明な補助パタンを、マスク設計装置により、次
ぎのステップで決定し、（１）主パタンのデータと投影
光学系の光学条件を表わすパラメータに基づいて、主パ
タンの投影像の光強度分布を計算し、（２）投影像の光
強度分布の主パタンにより形成される主ピークの周囲の
第１のサブピークと第２のサブピークの中間より外側
で、第２のサブピークのピーク位置より内側である領域
に、予め定められた形状の第１の補助パタンを決定し、
（３）第１の補助パタンの矛盾箇所を判定し、（４）第
１の補助パタンと矛盾箇所から、配置すべき補助パタン
の投影像を決定し、（５）この投影像に対応するホトマ
スク上の領域に、配置すべき補助パタンの投影像に基づ
いて、配置すべき補助パタンを決定し、 （ｂ）ホトマスク基板に、主パタンと配置すべき補助パ
タンを形成し、 （ｃ）半導体基板上の感光性材料の薄膜に、主パタンと
配置すべき補助パタンが形成されたホトマスクを用いて
投影露光し、半導体集積回路のパタンの少なくとも一部
を形成するようにしたものである。
【００１８】いずれの半導体装置の製造方法において
も、上記第１の補助パタンの決定は、主パタンの大きさ
が所定の大きさ以下であるものを検出し、検出された主
パタンについて、上記のように決定を行なうことが好ま
しい。
も、上記第１の補助パタンの決定は、主パタンの大きさ
が所定の大きさ以下であるものを検出し、検出された主
パタンについて、上記のように決定を行なうことが好ま
しい。
【００１９】
【作用】主パタンの周囲を半透明にして、かつ、半透明
部を通過する光の位相を、透明な主パタンを通過する光
の位相と反転させるようにしたホトマスクの主パタン周
辺の最適化された位置に補助パタンを配置することによ
り、パタン転写の際、焦点がずれた場合でも主パタンの
光強度低下を抑えることができ、焦点ずれによるパタン
寸法の縮小や、解像不良を回避することができる。
部を通過する光の位相を、透明な主パタンを通過する光
の位相と反転させるようにしたホトマスクの主パタン周
辺の最適化された位置に補助パタンを配置することによ
り、パタン転写の際、焦点がずれた場合でも主パタンの
光強度低下を抑えることができ、焦点ずれによるパタン
寸法の縮小や、解像不良を回避することができる。
【００２０】
〈比較例〉本発明と比較するために、まず、従来例を図
２を用いて説明する。図２（ａ）は従来の半透明位相シ
フト型のホトマスクの断面図であり、１はガラス基板、
２は半透明膜、３は位相シフタである。半透明膜２には
Ｃｒ膜を用い、位相シフタ３には塗布ガラスを用いた。
半透明膜２の透過率は、透明部を通過する露光強度に対
して９％とした。半透明部の透過率はこれに限らない
が、透過率をあげ過ぎると主パタンの周辺でレジストの
膜べりが発生しやすくなるため、実用的には２０％以下
が望ましい。また、１％未満では半透明とならないの
で、１％以上であることが望ましい。より望ましくは３
％以上２０％以下の範囲である。主パタン４は０．６ミ
クロン（ここで用いた投影光学系は縮小倍率が１／５で
あり、実際のマスク上の寸法は５倍の寸法となる。以
下、同じ。）径の円形とした。
２を用いて説明する。図２（ａ）は従来の半透明位相シ
フト型のホトマスクの断面図であり、１はガラス基板、
２は半透明膜、３は位相シフタである。半透明膜２には
Ｃｒ膜を用い、位相シフタ３には塗布ガラスを用いた。
半透明膜２の透過率は、透明部を通過する露光強度に対
して９％とした。半透明部の透過率はこれに限らない
が、透過率をあげ過ぎると主パタンの周辺でレジストの
膜べりが発生しやすくなるため、実用的には２０％以下
が望ましい。また、１％未満では半透明とならないの
で、１％以上であることが望ましい。より望ましくは３
％以上２０％以下の範囲である。主パタン４は０．６ミ
クロン（ここで用いた投影光学系は縮小倍率が１／５で
あり、実際のマスク上の寸法は５倍の寸法となる。以
下、同じ。）径の円形とした。
【００２１】図２（ｂ）に本マスクで得られるパタン転
写面での光強度分布を、シミュレーションで求めた結果
を示す。投影光学系のウエハ側の開口数ＮＡｕは０．５
２、露光波長は０．３６５ミクロン、照明系のコヒーレ
ンシσは０．２とし、焦点位置ずれが０、０．４、０．
８、１．２、１．６ミクロンの場合について求めた。焦
点ずれが０ミクロンのときは極めて急峻な強度分布を示
すが、焦点位置がずれるに従い、主パタン４中心の光強
度が低下し、１．６ミクロンの焦点ずれの場合、ほぼ半
分の光強度になることが分かる。
写面での光強度分布を、シミュレーションで求めた結果
を示す。投影光学系のウエハ側の開口数ＮＡｕは０．５
２、露光波長は０．３６５ミクロン、照明系のコヒーレ
ンシσは０．２とし、焦点位置ずれが０、０．４、０．
８、１．２、１．６ミクロンの場合について求めた。焦
点ずれが０ミクロンのときは極めて急峻な強度分布を示
すが、焦点位置がずれるに従い、主パタン４中心の光強
度が低下し、１．６ミクロンの焦点ずれの場合、ほぼ半
分の光強度になることが分かる。
【００２２】このマスクを用い実際にレジストにパタン
転写を行なった。シリコン基板上に通常のポジ型レジス
トを１ミクロンの厚さで塗布し、通常の方法でパタンを
転写した。露光量は焦点ずれが０ミクロンのとき、主パ
タンが０．３ミクロン径で解像する条件に設定した。同
様の露光条件で焦点位置を０．８ミクロンずらして露光
した結果、解像パタンの径は約０．２５ミクロンとなっ
た。さらに、焦点位置を１．２ミクロンずらして露光し
た結果、パタンは転写されなかった。このように、従来
型のマスクパタンでは、焦点位置の変化によりパタンサ
イズが大きく変化し、解像不良も発生することが分かっ
た。
転写を行なった。シリコン基板上に通常のポジ型レジス
トを１ミクロンの厚さで塗布し、通常の方法でパタンを
転写した。露光量は焦点ずれが０ミクロンのとき、主パ
タンが０．３ミクロン径で解像する条件に設定した。同
様の露光条件で焦点位置を０．８ミクロンずらして露光
した結果、解像パタンの径は約０．２５ミクロンとなっ
た。さらに、焦点位置を１．２ミクロンずらして露光し
た結果、パタンは転写されなかった。このように、従来
型のマスクパタンでは、焦点位置の変化によりパタンサ
イズが大きく変化し、解像不良も発生することが分かっ
た。
【００２３】〈実施例１〉本発明の第１の実施例を図１
を用いて説明する。図１（ａ）は本発明のホトマスクの
断面図である。マスクの材料構成は比較例と同様であ
る。ガラス基板１上に、半透明膜２としてＣｒ膜を、位
相シフタ３として塗布ガラスを設け、その上にポジ型レ
ジストを塗布し、電子線照射、現像によりレジストパタ
ンを形成し、エッチングにより主パタン４、補助パタン
５を形成した。比較例のマスクとの相違点は、補助パタ
ン５を付加したことである。投影光学系のＮＡｕを０．
５２、露光波長を０．３６５ミクロンとしたとき、ウエ
ハ上に換算して、主パタン４は０．６ミクロン径の円形
とし、補助パタンの幅は０．１ミクロンとした。主パタ
ンの中心と補助パタンの距離は１．１ミクロンとした。
図１（ｂ）に透過光の振幅分布を示すように、この補助
パタン５を透過した光の位相と主パタン４を通過した光
の位相は同じにした。
を用いて説明する。図１（ａ）は本発明のホトマスクの
断面図である。マスクの材料構成は比較例と同様であ
る。ガラス基板１上に、半透明膜２としてＣｒ膜を、位
相シフタ３として塗布ガラスを設け、その上にポジ型レ
ジストを塗布し、電子線照射、現像によりレジストパタ
ンを形成し、エッチングにより主パタン４、補助パタン
５を形成した。比較例のマスクとの相違点は、補助パタ
ン５を付加したことである。投影光学系のＮＡｕを０．
５２、露光波長を０．３６５ミクロンとしたとき、ウエ
ハ上に換算して、主パタン４は０．６ミクロン径の円形
とし、補助パタンの幅は０．１ミクロンとした。主パタ
ンの中心と補助パタンの距離は１．１ミクロンとした。
図１（ｂ）に透過光の振幅分布を示すように、この補助
パタン５を透過した光の位相と主パタン４を通過した光
の位相は同じにした。
【００２４】このマスクで得られる光強度分布をシミュ
レーションで求めた結果を図１（ｃ）に示す。照明系の
コヒーレンシσは０．１とし、焦点位置ずれが０、０．
４、０．８、１．２、１．６ミクロンの場合について光
強度分布を求めた。焦点位置が０．４及び０．８ミクロ
ンずれた場合は、焦点ずれが０ミクロンのときと同じ光
強度分布であり、焦点位置が１．６ミクロンずれた場合
でも、焦点ずれが０ミクロンのときとほぼ同じ光強度分
布となっており、極めて大きな焦点深度が得られること
が分かる。
レーションで求めた結果を図１（ｃ）に示す。照明系の
コヒーレンシσは０．１とし、焦点位置ずれが０、０．
４、０．８、１．２、１．６ミクロンの場合について光
強度分布を求めた。焦点位置が０．４及び０．８ミクロ
ンずれた場合は、焦点ずれが０ミクロンのときと同じ光
強度分布であり、焦点位置が１．６ミクロンずれた場合
でも、焦点ずれが０ミクロンのときとほぼ同じ光強度分
布となっており、極めて大きな焦点深度が得られること
が分かる。
【００２５】このマスクを用い実際にレジストにパタン
転写を行なった。シリコン基板上に通常のポジ型レジス
トを１ミクロンの厚さで塗布し、通常の方法でパタンを
転写した。露光量は焦点ずれが０ミクロンの時、主パタ
ンが０．３ミクロン径で解像する条件に設定した。同様
の露光条件で焦点位置を０．８ミクロンずらして露光し
た結果、解像パタンの径は約０．３ミクロンとなり、さ
らに焦点位置を１．６ミクロンずらし場合でも約０．２
８ミクロン径の穴パタンが形成でき、極めて大きい焦点
深度が得られた。
転写を行なった。シリコン基板上に通常のポジ型レジス
トを１ミクロンの厚さで塗布し、通常の方法でパタンを
転写した。露光量は焦点ずれが０ミクロンの時、主パタ
ンが０．３ミクロン径で解像する条件に設定した。同様
の露光条件で焦点位置を０．８ミクロンずらして露光し
た結果、解像パタンの径は約０．３ミクロンとなり、さ
らに焦点位置を１．６ミクロンずらし場合でも約０．２
８ミクロン径の穴パタンが形成でき、極めて大きい焦点
深度が得られた。
【００２６】上記実施例は、半透明位相シフト部を半透
明膜と位相シフタの２層構造としたが、これに限らず、
位相反転と、半透明の特性を１層の膜で実現することも
可能であり、例えば、Ｃｒの酸化膜や窒化膜、ＭｏＳｉ
の酸化膜や窒化膜、ＷＳｉの酸化膜や窒化膜、或はＳｉ
の窒化膜等種々の膜を用いることができる。このことは
以下の実施例でも同じである。
明膜と位相シフタの２層構造としたが、これに限らず、
位相反転と、半透明の特性を１層の膜で実現することも
可能であり、例えば、Ｃｒの酸化膜や窒化膜、ＭｏＳｉ
の酸化膜や窒化膜、ＷＳｉの酸化膜や窒化膜、或はＳｉ
の窒化膜等種々の膜を用いることができる。このことは
以下の実施例でも同じである。
【００２７】〈実施例２〉本発明の第２の実施例を図
３、図４及び図５を用いて説明する。図３は用いたマス
クの平面図である。マスクの材料構成は実施例１と同様
である。６は半透明位相シフト部であり、透過部の主パ
タン４の直径は、ウエハ上に換算して０．５ミクロン、
補助パタン５の幅は０．１ミクロンとした。主パタン４
の中心からの補助パタン５の中心線までの距離はＤと
し、Ｄを変えてマスクを作成した。このマスク用いてポ
ジ型レジストへのパタン転写を行なった。投影光学系の
ＮＡｕは０．５２、露光波長は０．３６５ミクロン、照
明系のコヒーレンシσは０．２とした。
３、図４及び図５を用いて説明する。図３は用いたマス
クの平面図である。マスクの材料構成は実施例１と同様
である。６は半透明位相シフト部であり、透過部の主パ
タン４の直径は、ウエハ上に換算して０．５ミクロン、
補助パタン５の幅は０．１ミクロンとした。主パタン４
の中心からの補助パタン５の中心線までの距離はＤと
し、Ｄを変えてマスクを作成した。このマスク用いてポ
ジ型レジストへのパタン転写を行なった。投影光学系の
ＮＡｕは０．５２、露光波長は０．３６５ミクロン、照
明系のコヒーレンシσは０．２とした。
【００２８】露光量は焦点位置ずれがない条件でレジス
トの穴径が０．３ミクロンになる条件で行なった。Ｄが
０．９、１．０、１．１、１．２、１．４ミクロンのそ
れぞれのマスクについて、焦点位置を変えてパタン転写
を行ない、パタン寸法の変化を求めた。その結果を図４
に示す。主パタン４の中心からの補助パタン５の中心線
までの距離Ｄが１．０〜１．１ミクロンのとき、最も焦
点深度が拡大することが分かった。
トの穴径が０．３ミクロンになる条件で行なった。Ｄが
０．９、１．０、１．１、１．２、１．４ミクロンのそ
れぞれのマスクについて、焦点位置を変えてパタン転写
を行ない、パタン寸法の変化を求めた。その結果を図４
に示す。主パタン４の中心からの補助パタン５の中心線
までの距離Ｄが１．０〜１．１ミクロンのとき、最も焦
点深度が拡大することが分かった。
【００２９】また、ＮＡ及びλが異なる投影光学系で同
様の検討を行なった結果、例えば、主パタン４の中心か
ら補助パタン５の中心までの距離ＤはＤ＝ｂλ／ＮＡで
表わされることが分かった。但し、投影光学系のマスク
側の開口数をＮＡ、露光波長をλとし、ｂは係数でｂ＝
１．４９である。図が煩雑になるので他の値の例は図示
しないが、これらの値から逆算して、補助パタンの効果
が得られる好ましい条件は１．３５＜ｂ≦１．９であっ
た。
様の検討を行なった結果、例えば、主パタン４の中心か
ら補助パタン５の中心までの距離ＤはＤ＝ｂλ／ＮＡで
表わされることが分かった。但し、投影光学系のマスク
側の開口数をＮＡ、露光波長をλとし、ｂは係数でｂ＝
１．４９である。図が煩雑になるので他の値の例は図示
しないが、これらの値から逆算して、補助パタンの効果
が得られる好ましい条件は１．３５＜ｂ≦１．９であっ
た。
【００３０】この範囲は、投影像で次ぎのような領域に
対応する。焦点ずれがほとんどない状態で投影された主
パタンの周囲には、複数のサブピークが存在する。主パ
タンのピークに近い方から第１のサブピーク、第２のサ
ブピークとすると、第１のサブピークのピーク位置はｂ
が約０．９の位置、第２のサブピークのピーク位置はｂ
が約１．８の位置である。よって、ｂが上記の範囲は、
第１のサブピークと第２のサブピークの中間より外側
で、第２のサブピークのピーク位置よりやや外側の位置
より内側の領域に対応する。
対応する。焦点ずれがほとんどない状態で投影された主
パタンの周囲には、複数のサブピークが存在する。主パ
タンのピークに近い方から第１のサブピーク、第２のサ
ブピークとすると、第１のサブピークのピーク位置はｂ
が約０．９の位置、第２のサブピークのピーク位置はｂ
が約１．８の位置である。よって、ｂが上記の範囲は、
第１のサブピークと第２のサブピークの中間より外側
で、第２のサブピークのピーク位置よりやや外側の位置
より内側の領域に対応する。
【００３１】さらに効果が得られるより好ましい条件は
１．３５＜ｂ≦１．８の範囲であり、これは、第１のサ
ブピークと第２のサブピークの中間より外側で、第２の
サブピークのピーク位置より内側である領域に対応す
る。
１．３５＜ｂ≦１．８の範囲であり、これは、第１のサ
ブピークと第２のサブピークの中間より外側で、第２の
サブピークのピーク位置より内側である領域に対応す
る。
【００３２】補助パタンの幅は、ｂ’＝λ／ＮＡで表わ
され（ｂ’は係数）、０．０７≦ｂ’≦０．２５の条件
で良好なパタンが形成できた。補助パタンの幅が大きい
と補助パタン自体が転写され、小さいと補助パタンとし
ての効果が弱くなるためである。
され（ｂ’は係数）、０．０７≦ｂ’≦０．２５の条件
で良好なパタンが形成できた。補助パタンの幅が大きい
と補助パタン自体が転写され、小さいと補助パタンとし
ての効果が弱くなるためである。
【００３３】また、照明光学系のコヒーレンシを変え
て、パタンの解像特性を調べた。図５にその結果を示
す。主パタン４の中心からの補助パタン５の中心までの
距離Ｄは１．１ミクロンとした。コヒーレンシσは０．
１、０．２、０．３、０．４とした。σ＝０．４の場
合、従来法よりも焦点深度が低下することが分かった。
従って、補助パタンの効果を得るにはσ≦０．３にする
ことが好ましい。さらに、σ≦０．２の条件では焦点が
ずれても、この焦点位置範囲では穴パタンがつぶれて解
像不能になることはなかった。σはほぼゼロであっても
よい。
て、パタンの解像特性を調べた。図５にその結果を示
す。主パタン４の中心からの補助パタン５の中心までの
距離Ｄは１．１ミクロンとした。コヒーレンシσは０．
１、０．２、０．３、０．４とした。σ＝０．４の場
合、従来法よりも焦点深度が低下することが分かった。
従って、補助パタンの効果を得るにはσ≦０．３にする
ことが好ましい。さらに、σ≦０．２の条件では焦点が
ずれても、この焦点位置範囲では穴パタンがつぶれて解
像不能になることはなかった。σはほぼゼロであっても
よい。
【００３４】〈実施例３〉本発明の第３の実施例を図６
を用いて説明する。本実施例ではマスクパタンの形状を
変更した。実施例１及び２では主パタンの形状は円、補
助パタンも輪帯状にしたが、ここでは、方形パタンを用
いた。図６にマスク上パタンの平面形状を示す。主パタ
ン８は、ウエハ上に換算して０．５ミクロン角とし、補
助パタン９は長方形とし、幅は０．１ミクロンとした。
長さ１０は１．５ミクロンとした。実施例２と同様にパ
タン間距離Ｄ’を変えてパタン転写を行なった。その結
果、図４の結果とほぼ同じ結果が得られた。また、照明
系のコヒーレンシσを変えて、パタン転写実験を行なっ
た結果、図５の結果とほぼ同じ結果が得られた。
を用いて説明する。本実施例ではマスクパタンの形状を
変更した。実施例１及び２では主パタンの形状は円、補
助パタンも輪帯状にしたが、ここでは、方形パタンを用
いた。図６にマスク上パタンの平面形状を示す。主パタ
ン８は、ウエハ上に換算して０．５ミクロン角とし、補
助パタン９は長方形とし、幅は０．１ミクロンとした。
長さ１０は１．５ミクロンとした。実施例２と同様にパ
タン間距離Ｄ’を変えてパタン転写を行なった。その結
果、図４の結果とほぼ同じ結果が得られた。また、照明
系のコヒーレンシσを変えて、パタン転写実験を行なっ
た結果、図５の結果とほぼ同じ結果が得られた。
【００３５】また、補助パタンの長さ１０を変えて実験
した結果、補助パタンの長さ１０は、主パタン８の辺の
長さより長いことが望ましく、上下の補助パタンと左右
の補助パタンがつながってもよい。但し、補助パタンが
つながったコーナ部では光強度がわずかに大きくなるの
で、互いに接しない程度にすることが望ましい。主パタ
ンの中心線と補助パタンの距離Ｄ’の設定が重要であ
り、Ｄ’は実施例２のＤとほぼ同等に扱うことができる
ことが分かった。すなわち、マスク上の距離でＤ’＝ｂ
λ／ＮＡで表わされることが分かった。（但し、投影光
学系のマスク側の開口数をＮＡ、露光波長をλ、１．３
５＜ｂ≦１．９）なお、ここでは補助パタンの距離を上
記のように限定したが、主パタン及び補助パタンの大き
さや形状、透過率等によって最適値はわずかに異なる。
従って、主パタンに合わせて補助パタン形状及び位置の
最適化が必要である。また、補助パタンの形状は長方形
に限らず、穴パタンを配列する等特に制限はない。半透
明部の透過率も本実施例に限らない。また、マスクの構
造及び材料も本実施例に限らない。
した結果、補助パタンの長さ１０は、主パタン８の辺の
長さより長いことが望ましく、上下の補助パタンと左右
の補助パタンがつながってもよい。但し、補助パタンが
つながったコーナ部では光強度がわずかに大きくなるの
で、互いに接しない程度にすることが望ましい。主パタ
ンの中心線と補助パタンの距離Ｄ’の設定が重要であ
り、Ｄ’は実施例２のＤとほぼ同等に扱うことができる
ことが分かった。すなわち、マスク上の距離でＤ’＝ｂ
λ／ＮＡで表わされることが分かった。（但し、投影光
学系のマスク側の開口数をＮＡ、露光波長をλ、１．３
５＜ｂ≦１．９）なお、ここでは補助パタンの距離を上
記のように限定したが、主パタン及び補助パタンの大き
さや形状、透過率等によって最適値はわずかに異なる。
従って、主パタンに合わせて補助パタン形状及び位置の
最適化が必要である。また、補助パタンの形状は長方形
に限らず、穴パタンを配列する等特に制限はない。半透
明部の透過率も本実施例に限らない。また、マスクの構
造及び材料も本実施例に限らない。
【００３６】〈実施例４〉本発明の第４の実施例を図
７、図８、図９、図１０を用いて説明する。ここでは、
主パタンの配列や補助パタンの配置の種々の例を示す。
図７は主パタンが横に並んで配列している場合の例を示
す。３個の主パタン８は距離Ｄ’の２倍より小さいピッ
チで配置されているので、各主パタン８の間には補助パ
タンが配置できない。このような場合は、主パタン群の
外周部のみに補助パタン９ｙ、９ｘを配置すればよい。
このマスクを用いパタンの転写を行なった結果、中央の
主パタンの焦点深度が周辺の主パタンに比べ僅かに低下
したが、補助パタンを用いない場合に比べ、焦点深度は
向上した。また、このような焦点深度の差をなくしたい
場合は、補助パタン９ｙのみを配置すればよい。すなわ
ち、主パタンの一方向のみに補助パタンを配置しても焦
点深度向上効果は得られる。
７、図８、図９、図１０を用いて説明する。ここでは、
主パタンの配列や補助パタンの配置の種々の例を示す。
図７は主パタンが横に並んで配列している場合の例を示
す。３個の主パタン８は距離Ｄ’の２倍より小さいピッ
チで配置されているので、各主パタン８の間には補助パ
タンが配置できない。このような場合は、主パタン群の
外周部のみに補助パタン９ｙ、９ｘを配置すればよい。
このマスクを用いパタンの転写を行なった結果、中央の
主パタンの焦点深度が周辺の主パタンに比べ僅かに低下
したが、補助パタンを用いない場合に比べ、焦点深度は
向上した。また、このような焦点深度の差をなくしたい
場合は、補助パタン９ｙのみを配置すればよい。すなわ
ち、主パタンの一方向のみに補助パタンを配置しても焦
点深度向上効果は得られる。
【００３７】図８には主パタンが対角方向に配列された
場合の補助パタンの配置例を示す。補助パタン９はそれ
ぞれの主パタン８の中心線と補助パタンの中心が距離
Ｄ’だけ離れた位置に配置するが、上記のように、一方
の主パタンに対する補助パタンが、他方の主パタンから
距離Ｄ’以内に配置されるとき、その補助パタンは削除
した。この場合、補助パタン９はＬ字状になる場合があ
るが、前記したように、コーナ部で補助パタンが接しな
いように離してもよい。
場合の補助パタンの配置例を示す。補助パタン９はそれ
ぞれの主パタン８の中心線と補助パタンの中心が距離
Ｄ’だけ離れた位置に配置するが、上記のように、一方
の主パタンに対する補助パタンが、他方の主パタンから
距離Ｄ’以内に配置されるとき、その補助パタンは削除
した。この場合、補助パタン９はＬ字状になる場合があ
るが、前記したように、コーナ部で補助パタンが接しな
いように離してもよい。
【００３８】また、補助パタンの異なる配置例として、
図９に示すように、主パタン８の中心から距離Ｄだけ離
れた位置に補助パタン９の中心位置が来るように主パタ
ンと同位相の四角形の補助パタンを配置してもよい。ま
た、図１０に示すように、主パタン８の中心から距離Ｄ
だけ離れた位置に補助パタン９の中心位置が来るように
主パタンと同位相のスリット状の補助パタンを８角形状
に配置してもよい。このように、本発明では投影する主
パタンの周囲に、透過光の位相差が主パタンと同じで、
かつ透明な補助パタンを最適な位置に配置すれば目的が
達成できる。
図９に示すように、主パタン８の中心から距離Ｄだけ離
れた位置に補助パタン９の中心位置が来るように主パタ
ンと同位相の四角形の補助パタンを配置してもよい。ま
た、図１０に示すように、主パタン８の中心から距離Ｄ
だけ離れた位置に補助パタン９の中心位置が来るように
主パタンと同位相のスリット状の補助パタンを８角形状
に配置してもよい。このように、本発明では投影する主
パタンの周囲に、透過光の位相差が主パタンと同じで、
かつ透明な補助パタンを最適な位置に配置すれば目的が
達成できる。
【００３９】〈実施例５〉本発明の第５の実施例として
補助パタンの自動配置について説明する。補助パタンの
配置はコンピュータを用いたマスクパタン設計用装置を
用いて行なった。補助パタンの配置手順を図１１及び図
１２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。用いた装置及び
処理動作は図１１に示すように、補助パタン自動発生部
及びデータファイル部からなっており、その他の機能、
例えばマスクパタン描画用データ変換部等との連結はデ
ータファイルを介して行なうようになっている。まず、
Ｓ１ステップにおいて、投影する主パタンを設計者の入
力により配置する。データファイルからの入力も可能で
ある。図１２（ａ）の例では、主パタン１１−１〜１１
−７を配置した。
補助パタンの自動配置について説明する。補助パタンの
配置はコンピュータを用いたマスクパタン設計用装置を
用いて行なった。補助パタンの配置手順を図１１及び図
１２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。用いた装置及び
処理動作は図１１に示すように、補助パタン自動発生部
及びデータファイル部からなっており、その他の機能、
例えばマスクパタン描画用データ変換部等との連結はデ
ータファイルを介して行なうようになっている。まず、
Ｓ１ステップにおいて、投影する主パタンを設計者の入
力により配置する。データファイルからの入力も可能で
ある。図１２（ａ）の例では、主パタン１１−１〜１１
−７を配置した。
【００４０】次に、Ｓ２ステップにおいて、補助パタン
が必要なパタンと、不要なパタンを選別する。パタンの
大きさが大きいとき、そのパタンの焦点深度が深いの
で、補助パタンを設けなくとも焦点位置ずれによる光強
度への影響は小さいため、そのようなパタンには補助パ
タンを配置しなくてもよいようにする処理である。ここ
では主パタンの短辺の長さがＬ以下の場合、補助パタン
を配置した。Ｌは、 Ｌ＝ｂ1λ／ＮＡｕ（但し、ＮＡ
ｕ：投影光学系のウエハ側の開口数、λ：露光波長、係
数：ｂ1）で表わされ、係数ｂ1は予め設定できる。図１
２（ａ）の場合は、主パタン１１−１〜１１−６が補助
パタンの配置対象となり、主パタン１１−７は対象外で
あった。主パタン１１−７の短辺の長さが、後述する主
パタンの中心と補助パタンの中心間距離Ｄより大きいた
め、補助パタンを設ける適切な位置が主パタンと重なっ
てしまうためである。なお、本実施例は、所定の大きさ
又は長さ以下の主パタンに補助パタンを配置するもので
あるが、所定の大きさ又は長さを越える主パタンについ
ても、本実施例の方法に従って、或は、他のルールに従
って補助パタンを配置しても差し支えない。
が必要なパタンと、不要なパタンを選別する。パタンの
大きさが大きいとき、そのパタンの焦点深度が深いの
で、補助パタンを設けなくとも焦点位置ずれによる光強
度への影響は小さいため、そのようなパタンには補助パ
タンを配置しなくてもよいようにする処理である。ここ
では主パタンの短辺の長さがＬ以下の場合、補助パタン
を配置した。Ｌは、 Ｌ＝ｂ1λ／ＮＡｕ（但し、ＮＡ
ｕ：投影光学系のウエハ側の開口数、λ：露光波長、係
数：ｂ1）で表わされ、係数ｂ1は予め設定できる。図１
２（ａ）の場合は、主パタン１１−１〜１１−６が補助
パタンの配置対象となり、主パタン１１−７は対象外で
あった。主パタン１１−７の短辺の長さが、後述する主
パタンの中心と補助パタンの中心間距離Ｄより大きいた
め、補助パタンを設ける適切な位置が主パタンと重なっ
てしまうためである。なお、本実施例は、所定の大きさ
又は長さ以下の主パタンに補助パタンを配置するもので
あるが、所定の大きさ又は長さを越える主パタンについ
ても、本実施例の方法に従って、或は、他のルールに従
って補助パタンを配置しても差し支えない。
【００４１】次に、Ｓ３ステップにおいて、主パタン１
１−７を除いた各主パタンに対し、補助パタンの形状、
その仮配置位置１２を決める。図１２（ａ）の例では、
主パタンが方形パタンであるので、図６に示した場合と
同様に、長方形の補助パタンを仮配置する。仮配置位置
１２は、主パタンの中心又は中心線と補助パタンの中心
間のマスク上の距離Ｄで決められる。距離Ｄは次式で表
され、Ｄ＝ｂ2λ／ＮＡで（但し、投影光学系のマスク
側の開口数をＮＡ、露光波長をλ、係数：ｂ2）係数ｂ2
は設計者が設定できる。ｂ2の好ましい値は１．０≦ｂ2
≦２．０の範囲であり、より好ましい値は１．３５＜ｂ
2≦１．９の範囲である。補助パタンの幅は予め入力で
きる。例えば、実施例１に記載した式ｂ’λ／ＮＡ
（０．０７≦ｂ’≦０．２５）により係数ｂ’をこの範
囲内の所望の値に定めることができる。
１−７を除いた各主パタンに対し、補助パタンの形状、
その仮配置位置１２を決める。図１２（ａ）の例では、
主パタンが方形パタンであるので、図６に示した場合と
同様に、長方形の補助パタンを仮配置する。仮配置位置
１２は、主パタンの中心又は中心線と補助パタンの中心
間のマスク上の距離Ｄで決められる。距離Ｄは次式で表
され、Ｄ＝ｂ2λ／ＮＡで（但し、投影光学系のマスク
側の開口数をＮＡ、露光波長をλ、係数：ｂ2）係数ｂ2
は設計者が設定できる。ｂ2の好ましい値は１．０≦ｂ2
≦２．０の範囲であり、より好ましい値は１．３５＜ｂ
2≦１．９の範囲である。補助パタンの幅は予め入力で
きる。例えば、実施例１に記載した式ｂ’λ／ＮＡ
（０．０７≦ｂ’≦０．２５）により係数ｂ’をこの範
囲内の所望の値に定めることができる。
【００４２】方形の主パタンの中心線は、図の縦方向
と、横方向の２つを採る。縦方向の中心線に対して、主
パタンの左右に補助パタンを仮配置し、横方向の中心線
に対して、主パタンの上下に補助パタンを仮配置する。
この実施例では、予め適切な形状や中心又は中心線をコ
ンピュータに入力しておき、それに基づいて設定した。
例えば、方形パタンであれば、この実施例と同様に設定
し、円形パタンであれば、図３に示したように、輪帯状
の補助パタンを設定し、また、所定の大きさ以下の方形
パタンであれば、図９に示したように、その中心から所
定の距離に補助パタン設定するようにする。さらに、矩
形パタンであれば、その長手方向の中心線に対して、所
定の距離に長方形の補助パタンを設定する。つまり、矩
形パタンの長手方向の左右に補助パタンが配置されるよ
うにする。
と、横方向の２つを採る。縦方向の中心線に対して、主
パタンの左右に補助パタンを仮配置し、横方向の中心線
に対して、主パタンの上下に補助パタンを仮配置する。
この実施例では、予め適切な形状や中心又は中心線をコ
ンピュータに入力しておき、それに基づいて設定した。
例えば、方形パタンであれば、この実施例と同様に設定
し、円形パタンであれば、図３に示したように、輪帯状
の補助パタンを設定し、また、所定の大きさ以下の方形
パタンであれば、図９に示したように、その中心から所
定の距離に補助パタン設定するようにする。さらに、矩
形パタンであれば、その長手方向の中心線に対して、所
定の距離に長方形の補助パタンを設定する。つまり、矩
形パタンの長手方向の左右に補助パタンが配置されるよ
うにする。
【００４３】次に、Ｓ４ステップにおいて、補助パタン
配置の矛盾個所の判定を行なう。実際の場合、図１２
（ａ）に示すように、主パタンが接近して配置されてい
る場合が存在する。仮配置位置１２が互いに重なった
り、隣の主パタンから距離Ｄ以内のエリアに侵入し、矛
盾個所１３が発生する。この矛盾個所を判定する。
配置の矛盾個所の判定を行なう。実際の場合、図１２
（ａ）に示すように、主パタンが接近して配置されてい
る場合が存在する。仮配置位置１２が互いに重なった
り、隣の主パタンから距離Ｄ以内のエリアに侵入し、矛
盾個所１３が発生する。この矛盾個所を判定する。
【００４４】次に、Ｓ５ステップにおいて、矛盾個所を
削除する。また、補助パタンのコーナ部等もパタンを削
除する。コーナ部からの削除幅は、例えば、補助パタン
の幅の２倍の長さを削除するように予め定め、自動的に
行なうようにする。
削除する。また、補助パタンのコーナ部等もパタンを削
除する。コーナ部からの削除幅は、例えば、補助パタン
の幅の２倍の長さを削除するように予め定め、自動的に
行なうようにする。
【００４５】次に、Ｓ６ステップにおいて、図１２
（ｂ）に示すように補助パタン１４を配置する。このよ
うにして補助パタン１４の配置が完了する。なお、この
例では、補助パタンは長方形のパタンを用いたが、これ
に限らない。
（ｂ）に示すように補助パタン１４を配置する。このよ
うにして補助パタン１４の配置が完了する。なお、この
例では、補助パタンは長方形のパタンを用いたが、これ
に限らない。
【００４６】本マスクパタン設計用装置の特徴は、各主
パタンに対して、それぞれ補助パタンを発生させ、矛盾
個所を抽出し、これを除いて、適正位置のみに自動的に
補助パタンを発生させることにあり、矛盾個所の抽出方
法や、補助パタンの配置ルールは任意設定可能である。
パタンに対して、それぞれ補助パタンを発生させ、矛盾
個所を抽出し、これを除いて、適正位置のみに自動的に
補助パタンを発生させることにあり、矛盾個所の抽出方
法や、補助パタンの配置ルールは任意設定可能である。
【００４７】以下、このデータの基づいて、ホトマスク
基板に、実施例１と同様にして、上記主パタンと上記配
置すべき補助パタンを形成してホトマスクを製造する。
基板に、実施例１と同様にして、上記主パタンと上記配
置すべき補助パタンを形成してホトマスクを製造する。
【００４８】〈実施例６〉本発明の第６の実施例とし
て、半導体装置を製造した例を示す。図１３（ａ）〜
（ｄ）はその工程を示す素子の断面図である。Ｎ-Ｓｉ
基板１５に通常の方法でＰ型ウェル層１６、Ｐ型層１
７、フィールド酸化膜１８、多結晶 Ｓｉ／ＳｉＯ2ゲ
ート１９、Ｐ型高濃度拡散層２０、Ｎ型高濃度拡散層２
１等を形成した（図１３（ａ））。次に通常の方法でリ
ンガラス（ＰＳＧ）の絶縁膜２２を被着した。その上に
ホトレジスト２３を塗布し、上記実施例５と同様な方法
で補助パタンを形成した半透明位相シフトマスクを用
い、露光、現像を行なってホールパタン２４を形成した
（図１３（ｂ））。次にホトレジストをマスクにして絶
縁膜２２をドライエッチングしてコンタクトホール２５
を形成した（図１３（ｃ））。
て、半導体装置を製造した例を示す。図１３（ａ）〜
（ｄ）はその工程を示す素子の断面図である。Ｎ-Ｓｉ
基板１５に通常の方法でＰ型ウェル層１６、Ｐ型層１
７、フィールド酸化膜１８、多結晶 Ｓｉ／ＳｉＯ2ゲ
ート１９、Ｐ型高濃度拡散層２０、Ｎ型高濃度拡散層２
１等を形成した（図１３（ａ））。次に通常の方法でリ
ンガラス（ＰＳＧ）の絶縁膜２２を被着した。その上に
ホトレジスト２３を塗布し、上記実施例５と同様な方法
で補助パタンを形成した半透明位相シフトマスクを用
い、露光、現像を行なってホールパタン２４を形成した
（図１３（ｂ））。次にホトレジストをマスクにして絶
縁膜２２をドライエッチングしてコンタクトホール２５
を形成した（図１３（ｃ））。
【００４９】次に、通常の方法でＷ／ＴｉＮ電極配線２
６を形成し、次に層間絶縁膜２７を形成した。次に、ホ
トレジストを塗布し、本発明の半透明位相シフトマスク
を用い、ホールパタン２８を形成した。ホールパタン２
８の中はＷプラグで埋込み、Ａｌ第２配線２９を連結し
た（図１３（ｄ））。以降、従来と同様にパッシベーシ
ョン工程を行ない半導体装置を製造した。なお、本実施
例では主な製造工程のみを説明したが、コンタクトホー
ル形成のリソグラフィ工程で本発明の補助パタンを配置
した半透明位相シフトマスクを用いたこと以外は従来法
と同じ工程を用いた。
６を形成し、次に層間絶縁膜２７を形成した。次に、ホ
トレジストを塗布し、本発明の半透明位相シフトマスク
を用い、ホールパタン２８を形成した。ホールパタン２
８の中はＷプラグで埋込み、Ａｌ第２配線２９を連結し
た（図１３（ｄ））。以降、従来と同様にパッシベーシ
ョン工程を行ない半導体装置を製造した。なお、本実施
例では主な製造工程のみを説明したが、コンタクトホー
ル形成のリソグラフィ工程で本発明の補助パタンを配置
した半透明位相シフトマスクを用いたこと以外は従来法
と同じ工程を用いた。
【００５０】以上の工程によりＣＭＯＳＬＳＩを高歩留
まりで製造することができた。本発明のホトマスクを用
い半導体装置を作成した結果、焦点深度不足によるホー
ルパタンの解像不良の発生を防止でき、製品の良品歩留
が大幅に向上した。また、補助パタンの配置をパタンを
転写する基板の段差に対応させ、特に焦点ずれの大きい
場所に限定して配置した場合も大きな効果が得られた。
さらにまた、パタンの微細化が実現でき、素子面積の縮
小化が実現できた。
まりで製造することができた。本発明のホトマスクを用
い半導体装置を作成した結果、焦点深度不足によるホー
ルパタンの解像不良の発生を防止でき、製品の良品歩留
が大幅に向上した。また、補助パタンの配置をパタンを
転写する基板の段差に対応させ、特に焦点ずれの大きい
場所に限定して配置した場合も大きな効果が得られた。
さらにまた、パタンの微細化が実現でき、素子面積の縮
小化が実現できた。
【００５１】〈実施例７〉図１４は、本発明に用いたマ
スク設計用装置の構成を示すブロック図である。このマ
スク設計用装置は、ＣＰＵ１４０、ＲＡＭ１４１、記憶
装置１４２、キーボード１４８、ディスプレイ等の表示
装置１４９、プリンタ１５１等の出力装置１５０から構
成される。記憶装置１４２には、オペレーティングシス
テム格納領域１４３、補助パタン発生プログラム格納領
域１４４、各種パラメータ格納領域１４５、入力される
主パタンの格納領域１４６、補助パタンの格納領域１４
７等が含まれている。
スク設計用装置の構成を示すブロック図である。このマ
スク設計用装置は、ＣＰＵ１４０、ＲＡＭ１４１、記憶
装置１４２、キーボード１４８、ディスプレイ等の表示
装置１４９、プリンタ１５１等の出力装置１５０から構
成される。記憶装置１４２には、オペレーティングシス
テム格納領域１４３、補助パタン発生プログラム格納領
域１４４、各種パラメータ格納領域１４５、入力される
主パタンの格納領域１４６、補助パタンの格納領域１４
７等が含まれている。
【００５２】ＲＡＭ１４１は、記憶装置１４２から読み
出された各種パラメータや主パタン等を一時的に記憶す
る領域、補助パタン決定に必要な演算を行う作業領域、
決定された補助パタンを一時的に記憶する領域等を有し
ている。
出された各種パラメータや主パタン等を一時的に記憶す
る領域、補助パタン決定に必要な演算を行う作業領域、
決定された補助パタンを一時的に記憶する領域等を有し
ている。
【００５３】ＣＰＵ１４０に対する種々の指令は、キー
ボード１４８により行われる。表示装置１４９は、主パ
タンや決定された補助パタン等の図形、ＣＰＵ１４０へ
の指示に必要なメニュー画面、指示図面等を表示する。
また、必要に応じて種々のデータが出力装置１５０から
出力される。
ボード１４８により行われる。表示装置１４９は、主パ
タンや決定された補助パタン等の図形、ＣＰＵ１４０へ
の指示に必要なメニュー画面、指示図面等を表示する。
また、必要に応じて種々のデータが出力装置１５０から
出力される。
【００５４】このマスク設計用装置の処理動作は、図１
１を用いて、実施例５に述べた処理動作と同様である。
まず、Ｓ１ステップにおいて、投影する主パタンを設計
者の入力により配置又はデータファイルからの入力す
る。次に、Ｓ２ステップにおいて、補助パタンが必要な
パタンと、不要なパタンを選別する。次に、Ｓ３ステッ
プにおいて、不要なパタンを除いた各主パタンに対し、
補助パタンの形状、その仮配置位置を決める。次に、Ｓ
４ステップにおいて、補助パタン配置の矛盾個所の判定
を行なう。次に、Ｓ５ステップにおいて、矛盾個所があ
ったとき、それをを削除する。次に、Ｓ６ステップにお
いて、補助パタン１４を決定する。
１を用いて、実施例５に述べた処理動作と同様である。
まず、Ｓ１ステップにおいて、投影する主パタンを設計
者の入力により配置又はデータファイルからの入力す
る。次に、Ｓ２ステップにおいて、補助パタンが必要な
パタンと、不要なパタンを選別する。次に、Ｓ３ステッ
プにおいて、不要なパタンを除いた各主パタンに対し、
補助パタンの形状、その仮配置位置を決める。次に、Ｓ
４ステップにおいて、補助パタン配置の矛盾個所の判定
を行なう。次に、Ｓ５ステップにおいて、矛盾個所があ
ったとき、それをを削除する。次に、Ｓ６ステップにお
いて、補助パタン１４を決定する。
【００５５】以下、このデータの基づいて、ホトマスク
基板に、実施例１と同様にして、上記主パタンと上記配
置すべき補助パタンを形成してホトマスクを製造する。
さらに、このホトマスクを用い、実施例６と同様な方法
で半導体装置を製造する。
基板に、実施例１と同様にして、上記主パタンと上記配
置すべき補助パタンを形成してホトマスクを製造する。
さらに、このホトマスクを用い、実施例６と同様な方法
で半導体装置を製造する。
【００５６】
【発明の効果】本発明のホトマスクを用いてパタン形成
を行なうと、パタン転写の焦点深度を大幅に向上でき、
解像限界に近いパタンの実素子上での解像が可能となっ
た。さらにこのホトマスクを用いて半導体装置を作成し
たところ、ホトマスクの解像度向上効果を有効に使うこ
とができ、パタンの微細化が実現でき、素子面積の縮小
化が実現できた。また、マスクパタン設計装置を用い
て、解像度の向上したホトマスクを設計し、このホトマ
スクを用いて半導体装置を作成することにより、素子パ
タンの微細化が実現できた。
を行なうと、パタン転写の焦点深度を大幅に向上でき、
解像限界に近いパタンの実素子上での解像が可能となっ
た。さらにこのホトマスクを用いて半導体装置を作成し
たところ、ホトマスクの解像度向上効果を有効に使うこ
とができ、パタンの微細化が実現でき、素子面積の縮小
化が実現できた。また、マスクパタン設計装置を用い
て、解像度の向上したホトマスクを設計し、このホトマ
スクを用いて半導体装置を作成することにより、素子パ
タンの微細化が実現できた。
【図１】本発明の実施例１のホトマスクの断面図、透過
光の振幅分布を示す図及び透過光の光強度を示す図。
光の振幅分布を示す図及び透過光の光強度を示す図。
【図２】比較例のホトマスクの断面図及び透過光の光強
度を示す図。
度を示す図。
【図３】本発明の第２の実施例のマスクの平面図。
【図４】本発明の第２の実施例の効果を示す図。
【図５】本発明の第２の実施例の効果を示す図。
【図６】本発明の第３の実施例のマスクの平面図。
【図７】本発明の第４の実施例のマスクの平面図。
【図８】本発明の第４の実施例のマスクの平面図。
【図９】本発明の第４の実施例のマスクの平面図。
【図１０】本発明の第４の実施例のマスクの平面図。
【図１１】本発明の第５の実施例の動作手順を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図１２】本発明の第５の実施例のマスクの平面図。
【図１３】本発明の第６の実施例で製造した半導体装置
の製造工程図。
の製造工程図。
【図１４】本発明の第７の実施例に用いるマスク設計用
装置のブロック図。
装置のブロック図。
１…ガラス基板 ２…半透明膜 ３…位相シフタ ４、８、１１−１〜１１−７…主パタン ５、９、９ｙ、９ｘ、１４…補助パタン ６、７…半透明位相シフト部 １０…長さ １２…仮配置位置 １３…矛盾個所 １５…Ｎ-Ｓｉ基板 １６…Ｐウェル層 １７…Ｐ層 １８…フィールド酸化膜 １９…多結晶Ｓｉ／ＳｉＯ2ゲート ２０…Ｐ高濃度拡散層 ２１…Ｎ高濃度拡散層 ２２…絶縁膜 ２３…ホトレジスト ２４…ホールパタン ２５…コンタクトホール ２６…Ｗ／ＴｉＮ電極配線 ２７…層間絶縁膜 ２８…ホールパタン ２９…Ａｌ第２配線 Ｄ、Ｄ’…距離 １４０…ＣＰＵ １４１…ＲＡＭ １４２…記憶装置 １４８…キーボード １４９…表示装置 １５１…プリンタ １５０…出力装置 １４２…記憶装置 １４３…オペレーティングシステム格納領域 １４４…補助パタン発生プログラム格納領域 １４５…各種パラメータ格納領域 １４６…主パタンの格納領域 １４７…補助パタンの格納領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早野 勝也 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 今井 彰 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (18)
- 【請求項１】少なくとも露光光に対して半透明な領域
と、透明な領域を含み、上記半透明な領域と、上記透明
な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０°である
ホトマスクにおいて、上記透明な領域よりなる主パタン
の周囲に、透過光の位相差が上記透明な領域と同じで、
かつ、透明な補助パタンが配置され、上記主パタンの中
心又は所望の中心線と上記補助パタンの中心又は所望の
中心線との距離Ｄが、Ｄ＝ｂλ／ＮＡ（但し、ＮＡは投
影光学系のマスク側の開口数、λは露光波長、ｂは係数
で１．３５＜ｂ≦１．９の範囲の値）の関係を満たすこ
とを特徴とするホトマスク。 - 【請求項２】上記主パタンは円形であり、上記補助パタ
ンは輪帯状であることを特徴とする請求項１記載のホト
マスク。 - 【請求項３】上記補助パタンの幅は、ｂ’λ／ＮＡ（但
し、ＮＡは投影光学系のマスク側の開口数、λは露光波
長、ｂ’は係数で０．０７≦ｂ’≦０．２５の範囲の
値）で表わされることを特徴とする請求項１又は２記載
のホトマスク。 - 【請求項４】少なくとも露光光に対して半透明な領域
と、透明な領域を含み、上記半透明な領域と、上記透明
な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０°である
ホトマスクにおいて、上記透明な領域よりなる主パタン
の周囲に、透過光の位相差が上記透明な領域と同じで、
かつ、透明な補助パタンが配置され、上記補助パタン
は、上記主パタンにより投影された主パタンの周囲の第
１のサブピークと第２のサブピークの中間より外側で、
第２のサブピークのピーク位置より内側である領域に対
応するホトマスク上の領域に設けられたことを特徴とす
るホトマスク。 - 【請求項５】上記主パタンは円形であり、上記補助パタ
ンは輪帯状であることを特徴とする請求項４記載のホト
マスク。 - 【請求項６】上記補助パタンの幅は、ｂ’λ／ＮＡ（但
し、ＮＡは投影光学系のマスク側の開口数、λは露光波
長、ｂ’は係数で０．０７≦ｂ’≦０．２５の範囲の
値）で表わされることを特徴とする請求項４又は５記載
のホトマスク。 - 【請求項７】（ａ）少なくとも露光光に対して半透明な
領域と、透明な領域を含み、上記半透明な領域と、上記
透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０°で
あり、上記透明な領域よりなる主パタンの周囲に、透過
光の位相差が上記透明な領域と同じで、かつ、透明な補
助パタンが配置され、上記主パタンの中心又は所望の中
心線と上記補助パタンの中心又は所望の中心線との距離
Ｄが、Ｄ＝ｂλ／ＮＡ（但し、ＮＡは投影光学系のマス
ク側の開口数、λは露光波長、ｂは係数で１．３５＜ｂ
≦１．９の範囲の値）の関係を満たすホトマスクを準備
し、（ｂ）投影光学系により、上記ホトマスクを用い、
基板上の感光性材料の薄膜に露光し、（ｃ）現像によ
り、パタンを形成することを特徴とするパタン形成方
法。 - 【請求項８】上記露光は、上記投影光学系の照明光のコ
ヒーレンスファクタσがσ≦０．３の条件で行なうこと
を特徴とする請求項７記載のパタン形成方法。 - 【請求項９】（ａ）少なくとも露光光に対して半透明な
領域と、透明な領域を含み、上記半透明な領域と、上記
透明な領域を通過する光の位相差が実質的に１８０°で
あり、上記透明な領域よりなる主パタンの周囲に、透過
光の位相差が上記透明な領域と同じで、かつ、透明な補
助パタンが配置され、上記補助パタンは、上記主パタン
により投影された主パタンの周囲の第１のサブピークと
第２のサブピークの中間より外側で、第２のサブピーク
のピーク位置より内側である領域に対応するホトマスク
上の領域に設けられたホトマスクを準備し、（ｂ）投影
光学系により、上記ホトマスクを用い、基板上の感光性
材料の薄膜に露光し、（ｃ）現像により、パタンを形成
することを特徴とするパタン形成方法。 - 【請求項１０】上記露光は、上記投影光学系の照明光の
コヒーレンスファクタσがσ≦０．３の条件で行なうこ
とを特徴とする請求項９記載のパタン形成方法。 - 【請求項１１】次ぎの工程からなる半導体装置の製造方
法： （ａ）投影光学系に用いられ、少なくとも露光光に対し
て半透明な領域と、透明な領域を含み、上記半透明な領
域と、上記透明な領域を通過する光の位相差が実質的に
１８０°であり、主パタンは、上記透明な領域よりなる
ホトマスクの上記主パタンの周囲に、透過光の位相差が
上記透明な領域と同じで、透明な補助パタンを、マスク
設計装置により、次ぎのステップで決定し、（１）上記
主パタンのデータと上記投影光学系の光学条件を表わす
パラメータに基づいて、上記主パタンの中心又は所望の
中心線との距離Ｄが、Ｄ＝ｂ”λ／ＮＡ（但し、ＮＡは
投影光学系のマスク側の開口数、λは露光波長、ｂ”は
係数）の関係を満たす位置に、予め定められた形状の第
１の補助パタンを決定し、（２）上記第１の補助パタン
の矛盾箇所を判定し、（３）上記第１の補助パタンと上
記矛盾箇所から、配置すべき補助パタンを決定し、 （ｂ）ホトマスク基板に、上記主パタンと上記配置すべ
き補助パタンを形成し、 （ｃ）半導体基板上の感光性材料の薄膜に、上記主パタ
ンと上記配置すべき補助パタンが形成されたホトマスク
を用いて投影露光し、半導体集積回路のパタンの少なく
とも一部を形成する。 - 【請求項１２】上記ｂ”の値は、１．０≦ｂ”≦２．０
の範囲であることを特徴とする請求項１１記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１３】上記ｂ”の値は、１．３５＜ｂ”≦１．
９の範囲であることを特徴とする請求項１１記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項１４】上記第１の補助パタンの決定は、上記主
パタンの大きさが所定の大きさ以下であるものを検出
し、検出された上記主パタンについて上記位置に、行な
うことを特徴とする請求項１１、１２又は１３記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】次ぎの工程からなる半導体装置の製造方
法： （ａ）投影光学系に用いられ、少なくとも露光光に対し
て半透明な領域と、透明な領域を含み、上記半透明な領
域と、上記透明な領域を通過する光の位相差が実質的に
１８０°であり、主パタンは、上記透明な領域よりなる
ホトマスクの上記主パタンの周囲に、透過光の位相差が
上記透明な領域と同じで、透明な補助パタンを、マスク
設計装置により、次ぎのステップで決定し、（１）上記
主パタンのデータと上記投影光学系の光学条件を表わす
パラメータに基づいて、上記主パタンの投影像光強度分
布を計算し、（２）上記投影像光強度分布の主パタンに
より形成される主ピークの周囲の第１のサブピークと第
２のサブピークの中間より外側で、第２のサブピークの
ピーク位置より内側である領域に対応するホトマスク上
の領域に、予め定められた形状の第１の補助パタンを決
定し、（３）上記第１の補助パタンの矛盾箇所を判定
し、（４）上記第１の補助パタンと上記矛盾箇所から、
配置すべき補助パタンを決定し、 （ｂ）ホトマスク基板に、上記主パタンと上記配置すべ
き補助パタンを形成し、 （ｃ）半導体基板上の感光性材料の薄膜に、上記主パタ
ンと上記配置すべき補助パタンが形成されたホトマスク
を用いて投影露光し、半導体集積回路のパタンの少なく
とも一部を形成する。 - 【請求項１６】上記第１の補助パタンの決定は、上記主
パタンの大きさが所定の大きさ以下であるものを検出
し、検出された上記主パタンについて上記ホトマスク上
の領域に、行なうことを特徴とする請求項１５記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項１７】次ぎの工程からなる半導体装置の製造方
法： （ａ）投影光学系に用いられ、少なくとも露光光に対し
て半透明な領域と、透明な領域を含み、上記半透明な領
域と、上記透明な領域を通過する光の位相差が実質的に
１８０°であり、主パタンは、上記透明な領域よりなる
ホトマスクの上記主パタンの周囲に、透過光の位相差が
上記透明な領域と同じで、透明な補助パタンを、マスク
設計装置により、次ぎのステップで決定し、（１）上記
主パタンのデータと上記投影光学系の光学条件を表わす
パラメータに基づいて、上記主パタンの投影像の光強度
分布を計算し、（２）上記投影像の光強度分布の主パタ
ンにより形成される主ピークの周囲の第１のサブピーク
と第２のサブピークの中間より外側で、第２のサブピー
クのピーク位置より内側である領域に、予め定められた
形状の第１の補助パタンを決定し、（３）上記第１の補
助パタンの矛盾箇所を判定し、（４）上記第１の補助パ
タンと上記矛盾箇所から、配置すべき補助パタンの投影
像を決定し、（５）上記投影像に対応するホトマスク上
の領域に、上記配置すべき補助パタンの投影像に基づい
て、配置すべき補助パタンを決定し、 （ｂ）ホトマスク基板に、上記主パタンと上記配置すべ
き補助パタンを形成し、 （ｃ）半導体基板上の感光性材料の薄膜に、上記主パタ
ンと上記配置すべき補助パタンが形成されたホトマスク
を用いて投影露光し、半導体集積回路のパタンの少なく
とも一部を形成する。 - 【請求項１８】上記第１の補助パタンの決定は、上記主
パタンの大きさが所定の大きさ以下であるものを検出
し、検出された上記主パタンについて上記第１のサブピ
ークと上記第２のサブピークの中間より外側で、上記第
２のサブピークのピーク位置より内側である上記領域
に、行なうことを特徴とする請求項１７記載の半導体装
置の製造方法。
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-
1995
- 1995-06-16 JP JP14986395A patent/JP3577363B2/ja not_active Expired - Lifetime
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