JPH09297390A - フォトマスク、それを用いた露光方法およびフォトマスクパターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＬＳＩ等の微細パターンのフォトリソグラフィ
で、レジスト膜に形成するパターンを、角を持つ（例／
矩形の）所期のパターンに十分に近似させることが出来
るようフォトマスクのパターンを工夫し、それで投影転
写したレジスト膜に形成したパターン（さらにはレジス
トパターンをマスクとするエッチングによる微細パター
ン被加工物）の形状や寸法が高精度な微細パターンを容
易に形成出来るようにすること。 【解決手段】角を持ち透過部／又は非透過部からなる所
期パターンのコーナー部分に、補正パターンとして同じ
く透過部／又は非透過部からなる微細な矩形パターンを
配置し、その配置関係を、所期パターンのコーナー部頂
点が補正パターンの領域内側に置き、両パターンが重な
りあう部分は非透過部／又は透過部とするフォトマス
ク、これによる露光方法そしてフォトマスクパターンの
形成方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ，超
ＬＳＩ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等々をはじめとするいわゆ
る半導体装置、真空マイクロ素子、あるいはマイクロマ
シン、等の製造プロセスに代表されるような、フォトリ
ソグラフィ（広義）による微細パターンの形成に際して
使用するフォトマスク（又はレチクル）、露光方法及び
フォトマスクパターンの作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばＬＳＩ中の微細なトランジ
スタ・配線パターンの形成にはフォトリソグラフィ技術
が用いられている。ＬＳＩ製造におけるフォトリソグラ
フィ工程は、まず被加工材料であるウェハー上にフォト
レジスト膜を塗布形成し、フォトマスクを露光原版とし
て紫外線等を照射してフォトレジスト膜を感光し、現像
によりパターンを形成する。こうして得られたフォトレ
ジスト膜のパターンをマスクとして、エッチング等の次
工程のマスクとして使われる。また、フォトマスク自身
についても、それに備えるパターンの形成にはフォトリ
ソグラフィが用いられる。そして、電子線リソグラフィ
は、フォトレジストの代わりに電子線レジストを使用
し、露光には電子線描画装置が用いられる。尚、本発明
の明細書中ではフォトリソグラフィは広義に使用し、電
子線を使用するフォトリソグラフィは電子線リソグラフ
ィとも称して、フォトリソグラフィの一つと解すること
にする。そして、フォトレジスト及び電子線レジスト材
料には、感光部が現像により除去されパターン形成する
ポジ型レジストと、現像により非感光部が除去されパタ
ーン形成するネガ型レジストがある。そしてフォトマス
クには使用するレジストの種類に応じて透光部内に遮光
部を設けてパターン形成したものや、内に透光部を設け
てパターン形成したものがある。

【０００３】たとえば、図３（ａ）は、ポジ型レジスト
膜に微細矩形パターンを形成する場合に使用するフォト
マスク１１上のパターンを示す図であって、遮光部１１
ａに透光部１１ｂからなる矩形パターンＱを形成した。
ここでパターンＱの寸法は幅Ｌ１＝０．６μｍ、長さＬ
２＝１．０μｍである。そして、図３（ｂ）は、前記図
３（ａ）のフォトマスク１１を用いて露光した場合の投
影像のレジスト表面における光強度分布をシミュレーシ
ョンにより表した図である。この図から明らかなよう
に、一般にこのような微細なパターンでは、元のパター
ンが投影露光によって投影像に変換された場合に忠実な
パターンは再現されず、矩形のコーナー部が丸みを帯び
た形状となってしまうことがわかる。なお、この場合の
露光条件は光源波長３６５ｎｍ（ｉ線）、露光装置の開
口数０．５、コヒーレンス度０．８とした。同図では、
実線で示した等高線分布はフォトマスク１に入射する光
強度を１としたときの光強度比を０．１刻みで表示して
おり、矩形パターンの外側が最も低く、内側に行くに従
って順次高い光強度値となる。現像後のレジストパター
ンは、リソグラフィ工程の設定条件にもよるが、一般に
光強度０．３の等高線１０に沿ってパターン形成される
ことが最も標準的であって、これをレジストパターンの
外形に相当するものとみなせる。

【０００４】また、図４（ａ）は、ネガ型レジスト膜に
微細矩形パターンを形成する場合に使用するフォトマス
ク１２を示す図であって、透光部１２ａに遮光部１２ｂ
からなる矩形パターンＱ’を形成した。ここでパターン
Ｑ’の寸法は前記図３（ａ）と同様で、幅Ｌ３＝０．６
μｍ、長さＬ４＝１．０μｍとした。なおこのフォトマ
スク１２は、ネガレジストを用いたプロセスで図３の場
合と同じレジストパターンを得るものであって、図３の
フォトマスク１１を反転した場合に相当する。そして、
図４（ｂ）は、図４（ａ）のフォトマスク１２を用いて
露光した場合の投影像のレジスト表面光強度分布をシミ
ュレーションによって表した図である。前記図３（ｂ）
の場合と同様に、レジストパターンに相当する光強度
０．３の等高線１４を見ると、矩形パターンのコーナー
部形状がかなり丸みを帯びていることが明らかである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の半導
体電子回路の微細化に伴い、微細加工をその目的とする
フォトリソグラフィ工程においては特に、解像度を向上
させて高精度かつ微細なレジストパターンを形成するこ
とが望まれている。しかしながら、上記のようにレジス
ト膜上のフォトマスクパターンの投影像の光強度分布は
図３（ｂ）および図４（ｂ）に示したような等高線で表
され、これらを現像した後に得られるレジストパターン
は、フォトマスク上のパターンと同一形状にはできず、
図の等高線でみるようなパターンコーナー部が丸みを帯
びたパターン形状となり、所期の矩形パターンとは異な
るものとなってしまう。

【０００６】これは矩形パターンのコーナー部分の投影
像の光強度が減少したために起きるものである。この現
象は、投影露光における投影像の解像度限界によるもの
で、露光の光源波長に近い寸法の微細パターンの場合に
は、特にこの現象が顕著なものとなってくる。例えば、
レジストとして市販ネガ型レジスト（ＴＨＭＲ−ｉＮ２
００、東京応化工業（株）製）を用いて図４（ａ）のマ
スクパターンを露光し現像した場合、得られるレジスト
パターンのコーナー部の形状丸みは、内径約０．３５μ
ｍ程度となり、本来の直角な形状から比較すると、形状
がかなり劣化してしまったものとなった。このことは市
販のポジ型レジストを用いて行っても全く同様であっ
て、フォトマスク上の矩形パターンを露光、現像した場
合のレジストパターンはコーナー部が丸みを帯びた形状
となってしまい、最終的には半導体回路の素子特性が劣
化するという不具合があった。

【０００７】こうした事情の下、半導体回路パターンの
多くは矩形もしくは矩形の複合体のパターンから成るも
のであるため、上記のようにレジストパターンのコーナ
ー部形状が丸みを帯びることは所期の設計において素子
特性の劣化原因となり、回路の素子特性に重大な悪影響
を及ぼしてしまうことから問題となってくる。そのた
め、微細なレジストパターンが設計したパターン通りに
精度よく形成できるようにすることが切望されていた。

【０００８】本発明は、以上のような従来技術における
課題を解決しようとするものであり、半導体装置の製造
プロセス等々における微細パターンのフォトリソグラフ
ィ工程において、レジスト膜に形成されるパターンを角
のある所期のパターン（例えば矩形パターン）に十分に
近似させることが出来るように、フォトマスク上のパタ
ーンを工夫を凝らし、それを使用した露光による投影転
写によりレジスト膜に形成されるパターン（さらには該
レジスト膜パターンをマスクとするエッチングにより得
られる微細パターン被加工物）の形状や寸法が高精度な
微細パターンを容易に形成することに寄与することを目
的とする。尚、エッチングとは、ドライエッチング（イ
オンエッチング、プラズマエッチング、反応性イオンビ
ームエッチング、等々特に限定は無い）もウェットエッ
チング（いわゆる化学てきエッチング）も両方とも含む
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段とは、まず、請求項１に示すよ
うに、第１の透過部、第１の透過部のコーナー部に相当
する箇所に微小な遮光部パターン、そして該遮光部パタ
ーンを間に配置して該第１の透過部の反対側に該第１の
透過部よりも微小なパターンで透過性のある第２の透過
部を備えており、該第１の透過部と該遮光部パターン、
そして該遮光部パターンと該第２の透過部がそれぞれ隣
接していることを特徴とするフォトマスクである。

【００１０】さらには、請求項２に示すように、前記遮
光部パターンが矩形を成し且つ第２の透過部が少なくと
もほぼ９０°に曲がったパターンを成しているか、又は
前記遮光部パターンが少なくともほぼ９０°に曲がった
パターンを成し且つ第２の透過部が矩形を成している
か、これらのうち少なくともいずれかであることを特徴
とする請求項１に記載のフォトマスクである。

【００１１】さらには、請求項３に示すように、前記第
１の透過部のコーナー部に相当する箇所は、少なくとも
部分的に矩形の一部をなしうることを特徴とする請求項
１又は２のいずれかに記載のフォトマスクである。

【００１２】さらには、請求項４に示すように、（イ）
前記微小な遮光部パターンは輪郭形状が矩形をなし、
（ロ）該遮光部パターンと第１の透過部とを組み合わせ
たものを第１パターンとして当該領域付近の輪郭を眺め
るとき、該遮光部パターンが第１の透過部のコーナー部
を充填して第１パターンの輪郭が少なくともほぼ９０°
のコーナーを有し、（ハ）該遮光部パターンと第２の透
過部とを組み合わせたものを第２パターンとしてその輪
郭を眺めるとき、該遮光部パターンが第２の透過部のコ
ーナー部を充填して第２パターンが１つの矩形をなして
いること、以上、（イ）〜（ハ）を全て具備しているこ
とを特徴とするフォトマスクである。

【００１３】さらには、請求項５に示すように、１対を
なす前記第２の透過部と微小な遮光部パターンとを合わ
せた部分の面積をＳ１、そして当該遮光部パターンの面
積をＳ２とするとき、面積比Ｓ２／Ｓ１の値が１／１６
〜９／１６の範囲であることを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載のフォトマスクである。

【００１４】または、請求項６に示すように、第１の遮
光部、第１の遮光部のコーナー部に相当する箇所に微小
な透過部パターン、そして該透過部パターンを間に配置
して該第１の遮光部の反対側に該第１の遮光部よりも微
小なパターンで遮光性のある第２の遮光部を備えてお
り、該第１の遮光部と該透過部パターン、そして該透過
部パターンと該第２の遮光部がそれぞれ隣接しているこ
とを特徴とするフォトマスクである。

【００１５】さらには、請求項７に示すように、前記透
過部パターンが矩形を成し且つ第２の遮光部が少なくと
もほぼ９０°に曲がったパターンを成しているか、ある
いは、前記透過部パターンが少なくともほぼ９０°に曲
がったパターンを成し且つ第２の遮光部が矩形を成して
いるか、これらの少なくともいずれかであることを特徴
とする請求項６に記載のフォトマスクである。

【００１６】さらには、請求項８に示すように、前記第
１の遮光部のコーナー部に相当する箇所は、少なくとも
部分的に第２の遮光部をなす矩形の一部をなしうること
を特徴とする請求項６又は７のいずれかに記載のフォト
マスクである。

【００１７】さらには、請求項９に示すように、（ニ）
前記微小な透過部パターンは輪郭形状が矩形をなし、
（ホ）該透過部パターンと第１の遮光部とを組み合わせ
たものを第１パターンとして当該領域付近の輪郭を眺め
るとき、該透過部パターンが第１の遮光部のコーナー部
を充填して第１パターンの輪郭が少なくともほぼ９０°
のコーナーを有し、（ヘ）該透過部パターンと第２の遮
光部とを組み合わせたものを第２パターンとしてその輪
郭を眺めるとき、該透過部パターンが第２の遮光部のコ
ーナー部を充填して第２パターンが１つの矩形をなして
いること、以上、（ニ）〜（へ）を全て具備しているこ
とを特徴とするフォトマスクである。

【００１８】さらには、請求項１０に示すように、１対
をなす前記第２の遮光部と微小な透過部パターンとを合
わせた部分の面積をＳ１、そして当該透過部パターンの
面積をＳ２とするとき、面積比Ｓ２／Ｓ１の値が１／１
６〜９／１６の範囲であることを特徴とする請求項６乃
至９のいずれかに記載のフォトマスクである。

【００１９】あるいは、請求項１１に示すように、請求
項１乃至１０のいずれかに記載のフォトマスクと投影露
光装置を使用して該フォトマスクによる投影像をフォト
レジスト膜に露光し、該フォトレジスト膜に矩形からな
るパターンを形成することを特徴とする露光方法であ
る。

【００２０】あるいは、請求項１２に示すように、
（ト）少なくともコーナー部が部分的には矩形をなしう
る被補正パターンの該コーナー付近に補正パターンを設
けるのに、該被補正パターンのコーナー部頂点を該補正
パターンの内部に包含する位置に配置すること、（チ）
該被補正パターンデータと補正パターンデータとを合成
するのに、排他的論理和の論理演算に基づくデータ合成
を行い、両者が重なる部分は非データ部とし、また両者
が重ならない部分はデータ部とすること、以上、（ト）
（チ）をいずれも具備することを特徴とするフォトマス
クパターンの作成方法である。

【００２１】＜作用＞本発明に係るフォトマスクには、
このフォトマスクを介して露光転写するレジスト膜に形
成すべき所期のパターン（特に好適なのは矩形パターン
であるが、但し本発明では、必ずしも完全な四角形，閉
じた四角形に限るものではなく、所期のパターンを部分
的に眺めた限りで四角形の一部を成せば十分に足り
る。）だけではなくて、その所期のパターンのコーナー
部分を含む隣接領域に微小なパターンが形成されてあ
り、これが補正パターンとしての役割を果たしている。

【００２２】露光光は露光転写の際に光のもつ作用のた
めに設けてあるパターンから遮光部側にもほんの少しだ
け回折することは、前記のとおりである。そして、コー
ナー部でもこの現象が生じることから、コーナー部であ
るにも係わらず、転写面には角が丸みを帯びた分布形状
をなす光強度分布が生じる。所期のパターンの大きさが
微細であればあるほど、解像されたパターンの形状の角
が丸みを帯びることの影響は多大となる。

【００２３】ちなみに、これら所期のパターンのコーナ
ー付近と補正パターンとの様子は（こういう見方も出来
て）、所期のパターンのコーナー部分と補正パターンと
が一部で重なっており、この重なり部分は非パターン部
になっているといえる。なお、この重なり部分が非パタ
ーン部であるとは、所期のパターンが透過部なら、この
重なり部分は不透過部であって、逆に、所期のパターン
が不透過部なら、この重なり部分は透過部である、とい
う具合のことである。

【００２４】さて、これらのことから、本発明に係るフ
ォトマスクによる（いわゆる）投影像の光強度分布は矩
形パターンの投影像と補正パターンの投影像との合成像
となり、矩形パターン単独の場合に比べ矩形パターンの
コーナー部の光強度が増強されるように補正される。即
ち、レジスト膜におけるフォトマスクの投影像において
矩形パターンのコーナー部の形状丸みが低減し、コーナ
ー部形状が直角に近く形成される。これにより、レジス
トパターンを所期の矩形パターンに十分に近似させ、高
精度かつ微細なパターニングが可能となる。また、本発
明のフォトマスクは、パターン密度が高く隣接するパタ
ーンとの間隔が非常に狭い場合でも補正パターンを配置
することが可能であり、補正パターン同士が近接効果に
より短絡して解像してしまうようなことがない。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明では、レジスト膜を（好ま
しくは矩形に）パターニングする場合に、フォトマスク
上に設けられた（好ましくは矩形の）パターンを、レジ
スト膜に形成すべき所期の該（矩形）パターンと単に同
形状にするだけの手段で対策を講じるのではなく、所期
（矩形）パターンに補正パターンを付加した構成のパタ
ーンとすることによって、フォトマスクパターンが
レジスト膜の面に 露光転写された投影像における光
強度部分に関して、パターニング境界値にあたる光強度
部分についてコーナー部の丸みが低減されて充分に矩形
に近似されたパターンとなることにより、レジスト膜は
このコーナー部の丸みが低減されて充分に矩形に近似さ
れたパターンに沿って現像されることになり、上記の課
題を解決できることを見出している。

【００２６】本発明では、遮光部の少なくとも一部に透
光部からなる所期の（矩形）パターンを有するフォトマ
スクにおいて、その（矩形）パターンの隣接領域に、そ
の（矩形）パターンを露光転写した場合の投影像の光強
度分布を補正し、投影像のパターンのコーナー部の丸み
を低減させる作用を有する、という透光部からなる補正
パターンが設けられている。これによって、意図して設
計されたパターンに対して、コーナー部が不本意に丸ま
らず、寸法が延びたり縮んだりする傾向も低減され、忠
実に投影転写されるようになり、その結果、パターン形
成を意図するように出来ることから、回路の素子特性に
関して所期の設計性能から劣化してしまうリスクを低減
させることが出来る。

【００２７】また本発明では、該補正パターンが、前記
矩形パターンのコーナー部頂点を内部に包含する位置に
配置され、かつ前記矩形パターンと補正パターンとが重
なる部分は遮光部とし、重ならない部分を透光部として
設けたことを特徴とする。これによって、パターンのコ
ーナー部に隣接する部分は露光部となって露光領域を拡
大し、かつコーナー部は非露光部となって前記補正パタ
ーン部の露光コントラストを際立たせることになるた
め、従来のように投影像が丸みを帯びていたコーナー部
形状が直角に近い形状に補正されるという効果が得られ
る。

【００２８】また本発明では、透光部の少なくとも一部
に遮光部からなる所期の（矩形）パターンを有するフォ
トマスクにおいて、その（矩形）パターンの隣接領域
に、その（矩形）パターンを露光転写した場合の投影像
の光強度分布を補正し、投影像のパターンのコーナー部
の丸みを低減させる作用を有する、という遮光部からな
る補正パターンが設けられている。これによっても、や
はり、意図して設計されたパターンに対して、コーナー
部が不本意に丸まらず、寸法が延びたり縮んだりする傾
向も低減され、忠実に投影転写されるようになり、その
結果、パターン形成を意図するように出来ることから、
回路の素子特性に関して所期の設計性能から劣化してし
まうリスクを低減させることが出来る。

【００２９】また本発明では、該補正パターンが、該矩
形パターンのコーナー部頂点を内部に包含する位置に配
置され、かつ該矩形パターンと補正パターンとが重なる
部分は透光部とし、重ならない部分を遮光部として設け
た構成も好ましい。これによってパターンのコーナー部
に隣接する部分は非露光部となって露光領域を縮小し、
かつコーナー部が露光部となって前記補正パターン部の
露光コントラストを際立たせることになるため、従来の
ように投影像が丸みを帯びていたコーナー部形状が直角
に近い形状に補正されるという効果が得られる。

【００３０】尚、本発明では、該補正パターンが、所期
の（矩形）パターンのコーナー部頂点を内部に包括する
位置に配置され、該補正パターンの面積Ｓ１と、補正パ
ターンと矩形パターンの重なる部分の面積Ｓ２との面積
比（＝Ｓ２／Ｓ１）が１／１６以上９／１６以下の値で
あることが好ましい。

【００３１】例えば、補正パターンが基本的に矩形であ
った場合。所期の例えば矩形パターンのコーナー部頂点
を、補正パターンがその内部に包括する位置に配する
と、補正パターンの矩形と所期のパターンの矩形とが
（所期のパターンの）コーナー部付近で重ね合わさるこ
とになる。このとき、補正パターンと所期の矩形パター
ンが共に透過部であれば、重なり部分は非透過部として
その面積をＳ２とする。補正パターンは重なり部分も含
めてその面積をＳ１としている。これとは反対に、補正
パターンと所期の矩形パターンが共に非透過部であれ
ば、重なり部分は透過部として、そこの面積をＳ２とす
る。但し、このときも補正パターンは重なり部分も含め
てその面積をＳ１とする。尚、所期のパターンが透過部
であれば補正パターンも必ず基本的には透過部とし、所
期のパターンが非透過部であれば補正パターンも必ず基
本的には非透過部とする。そして前記の重なる部分につ
いては、前者の場合は非透過部とし、また後者の場合に
は透過部としている。

【００３２】また、本発明に係わるフォトマスクパター
ンの作成方法では、前記補正パターンが、所期の（矩
形）パターンのコーナー部頂点を内部に包含する位置に
配置し、かつ所期の（矩形）パターンデータと補正パタ
ーンデータとを合成する場合には、排他的論理和の論理
演算に基づくデータ合成を行い、これによって、両者が
重なる部分は非データ部とし、重ならない部分をデータ
部としてパターンデータを設けることにしている。ここ
で、排他的論理和とは、２つの値が同値であれば偽、異
なれば真とする論理演算の一種である。この場合、パタ
ーンデータ部であるとき真（１又は０）であって、かた
やパターンデータ部でないときは偽（０又は１）である
として取り扱う（前記２つの括弧内の１と０は同順）。
なお、これらは２値化されたデータである為、片方がパ
ターンデータ部であれば他方は非パターンデータ部、片
方が真であれば他方は偽、片方が１であれば他方は０、
等々として扱っても構わないことは公知のとおりであ
る。これによって、高密度パターンに該補正パターンを
付加した場合も、隣接するパターンに光近接効果が作用
してショートしてしまうことが防止でき、かつ設計パタ
ーンに忠実に投影転写がなされるようになり、回路の素
子特性において所期の設計性能の劣化が低減される。さ
らに補正パターンのデータは矩形パターンの各コーナー
部に一つ付加するだけでよいため、補正パターンデータ
の付加による全体のパターンデータ量増加が最少限に抑
制できる。

【００３３】また本発明に係わるフォトマスクをマスク
として使用し、投影露光装置によってレジスト膜を露光
し、そのフォトレジスト膜にフォトマスクの投影像とし
て所期の（矩形）パターンを形成する露光方法による
と、（例えば半導体ウェハー上に）所期の微細パターン
を形成する際に、フォトマスクパターンに忠実なパター
ンを精度良く投影転写することが出来る。

【００３４】以下で述べる実施例では、所望のパターン
が透過パターンであるか、もしくは遮光パターンである
かによって使い分けることができる。また矩形パターン
は正方形・長方形パターンを含み、あるいは多角形パタ
ーンであっても部分的に矩形パターン部を含むので、殆
どのパターンに本発明が適用可能である。また前記作用
の項でも述べたように、パターン密度が高く隣接パター
ンとの間隔が狭い場合でも本発明が適用可能であり、近
接効果によるパターン短絡のような欠点がない。

【００３５】また、本発明のフォトマスクにおける補正
パターンの形状、大きさ、所望の矩形パターンに対する
補正パターンの配置位置等は、以下の実施例に限定され
ず、所望のパターン寸法、露光条件、レジスト材料、現
像条件等に応じて適宜定めることができる。例えば補正
パターンの形状は実施例のような正方形に限らず、長方
形や多角形とすることもできる。但し一般にはパターン
データ作成の容量・作業量の点から単純な矩形が望まし
い。また補正パターンの位置は、実施例では所望の矩形
パターンのコーナー部頂点位置に補正パターンの中心を
置いたがこれに限る物ではない。実際には補正パターン
の位置は、矩形パターンのコーナー部頂点を内部に含
み、かつ補正パターンの面積（Ｓ１とする）と、補正パ
ターンと矩形パターンの重なり部分の面積（Ｓ２とす
る）との比すなわちＳ２／Ｓ１が１／１６以上９／１６
以下の値であれば、ほぼ同様な効果を得ることができ
る。

【００３６】本発明においてフォトマスク構成材料やパ
ターン形成方法、パターンデータ生成方法は従来と同様
にすることができる。また本発明の露光方法は、上記本
発明のフォトマスクを使用する以外は従来の露光方法、
手段と同様にすることができ、公知の露光方法で本発明
のフォトマスクを使用し、レジスト上に所望の投影像が
形成されるようにすればよい。

【００３７】

【実施例】

＜実施例１＞図１（ａ）は本発明の実施例であるフォト
マスクの部分平面図を示す。フォトマスク１は遮光部１
ａに透光部１ｂからなる矩形パターンＰ（パターン寸法
は幅Ｌ５＝０．６μｍ、長さＬ６＝１．０μｍ）を有
し、さらにそのコーナー部に、一部分が重なっており、
重ならない部分は透光部からなり、重なる部分は遮光部
からなる微細正方形の補正パターン１ｃ，１ｄを有して
いる。この補正パターン１ｃ，１ｄの寸法はそれぞれ幅
Ｌ７＝０．４μｍの正方形をなしている。同図からわか
るように補正パターン１ｃは矩形パターンＰの頂点ｐ１
を内包し、補正パターン１ｄはＰの頂点ｐ２を内包する
ように設けられている。また補正パターン１ｃ，１ｄは
互いに接することがなく、重なることもない。

【００３８】図１（ｂ）は、図１（ａ）で示したフォト
マスクを用いて投影露光装置によりウェハ上のレジスト
表面に投影露光転写した場合の、投影像の光強度分布を
コンピュータを用いた光強度シミュレーションによって
計算し、等高線分布を示した図である。なおこの際、露
光条件として前記従来技術の項と同様、光源波長３６５
ｎｍ（ｉ線）、露光装置の開口数０．５、コヒーレンス
度０．８とした。図１（ｂ）でも、実線で示した等高線
分布はフォトマスク１に入射する光強度を１としたとき
の光強度比を０．１刻みで表示しており、矩形パターン
の外側が最も低く、内側に行くに従って順次高い光強度
値となる。図中の太実線で示した等高線４は光強度値
０．３に相当し、通常の現像条件で現像した場合の実際
のレジストパターン形状に近似される。また元のフォト
マスクパターン１の輪郭を破線で示した。

【００３９】図１（ｃ）は、補正パターンによる投影像
のパターン形状の改善効果を比較評価するため、図１
（ａ）のフォトマスクにおいて補正パターンが形成され
ない場合、即ち矩形パターンＰのみの場合の投影露光に
よる投影像を光強度シミュレーションによって計算した
光強度分布の等高線図である。露光条件は前記図１
（ｂ）の場合と同様とした。パターンは前記図３と同様
であるため、図１（ｃ）は実際には図３（ｂ）と同じで
ある。そして、図１（ｂ）と図１（ｃ）を比較すると、
光強度０．３の等高線でみたパターンコーナー部形状の
丸みは、（ｃ）の等高線５の場合は丸みを帯びており、
図から読みとった丸みの曲率半径は約０．３０μｍであ
った。一方（ｂ）の等高線４の場合は丸みがかなり低減
されていることが明らかであり、丸みの曲率半径は約
０．１１μｍと読みとれた。

【００４０】従って図１（ｂ）の結果から、本発明によ
る補正パターンの使用によって、矩形パターンのコーナ
ー部形状の丸みが大幅に改善され、元のフォトマスクパ
ターンにほぼ忠実な形状の転写パターンが得られたこと
がわかった。

【００４１】＜実施例２＞図２（ａ）は本発明の実施例
であるフォトマスクの部分平面図を示す。フォトマスク
２は透光部２ａに遮光部２ｂからなる矩形パターンＰ’
（パターン寸法は幅Ｌ８＝０．６μｍ、長さＬ９＝１．
０μｍ）を有し、さらにそのコーナー部に、一部分が重
なっており、重ならない部分は遮光部からなり、重なる
部分は透光部からなる微細正方形の補正パターン２ｃ，
２ｄを有している。図２（ａ）は図１（ａ）と同寸法の
パターンであるが、白黒反転したパターンに相当する。
また、補正パターン２ｃ，２ｄの寸法はそれぞれ幅Ｌ１
０＝０．３μｍの正方形をなしている。同図からわかる
ように、補正パターン２ｃは矩形パターンＰ’の頂点ｐ
３を内包し、補正パターン２ｄは矩形パターンＰ’の頂
点ｐ４を内包するように設けられている。また補正パタ
ーン２ｃ，２ｄは互いに接することがなく、重なること
もない。

【００４２】図２（ｂ）は、図２（ａ）で示したフォト
マスクを用いて投影露光装置によりウェハ上のレジスト
表面に投影露光転写した場合の、投影像の光強度分布を
コンピュータを用いた光強度シミュレーションによって
計算し、等高線分布を示した図である。図１の場合と比
較し、図２では白黒反転したパターンであるため図２
（ｂ）の光強度分布は図１（ｂ）とはやや異なっている
が、コーナー部形状の丸みはほぼ同等に低減されている
ことがわかる。なお、露光条件は前記従来技術の項と同
様、光源波長３６５ｎｍ（ｉ線）、露光装置の開口数
０．５、コヒーレンス度０．８とした。図２（ｂ）で
も、実線で示した等高線分布はフォトマスク１に入射す
る光強度を１としたときの光強度比を０．１刻みで表示
しているが、白黒反転しているため図１（ｂ）と逆に矩
形パターンの内側が最も低く、外側に行くに従って順次
高い光強度値となる。図中の太実線で示した等高線６は
光強度値０．３に相当し、通常の現像条件で現像した場
合の実際のレジストパターン形状に近似される。また元
のフォトマスクパターン２の輪郭を破線で示した。

【００４３】図２（ｃ）は、補正パターンによる投影像
のパターン形状の改善効果を比較評価するため、図２
（ａ）のフォトマスクにおいて補正パターンが形成され
ない場合、即ち矩形パターンＰのみの場合の投影露光に
よる投影像を光強度シミュレーションによって計算した
光強度分布の等高線図である。パターンは前記図３と同
様であるため、図２（ｃ）は実際には従来技術である図
４（ｂ）と同じである。そして、図２（ｂ）と図２
（ｃ）を比較すると、パターンコーナー部形状の丸み
は、図２（ｃ）の場合は丸みを帯びており、図から読み
とった光強度０．３の等高線７のコーナー部丸みの曲率
半径は約０．３０μｍであった。一方図２（ｂ）の光強
度０．３等高線６の場合は丸みがかなり低減されている
ことが明らかであり、丸みの曲率半径は約０．１４μｍ
と読みとれた。

【００４４】従って図２（ｂ）の結果から、本発明によ
る補正パターンの使用によって、矩形パターンのコーナ
ー部形状の丸みが大幅に改善され、元のフォトマスクパ
ターンにほぼ忠実な形状の転写パターンが得られたこと
がわかった。

【００４５】＜実施例３＞図５（ａ）は本発明の実施例
であるフォトマスクの部分平面図を示す。フォトマスク
３は遮光部３ａに透光部３ｂからなる矩形パターンＰ”
（パターン寸法は幅Ｌ１１＝０．６μｍ、長さＬ１２＝
１．０μｍ）が０．６μｍの間隔をおいて並列してお
り、さらに各矩形パターンのコーナー部に、一部分が重
なっていて、かつ重ならない部分は遮光部からなり、重
なる部分は透光部からなる微細正方形の補正パターン３
ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆを有している。ここで、図５
（ａ）のパターンＰ”は前記図１（ａ）と同寸法のパタ
ーンが２つ並列したものに相当する。また、補正パター
ン３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆの寸法はそれぞれ幅０．３μ
ｍの正方形をなしている。図５（ａ）からわかるよう
に、補正パターン３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆはそれぞれ矩
形パターンＰ”の頂点ｐ４，ｐ５，ｐ６，ｐ７を内包す
るように設けられている。そして、補正パターン３ｃ，
３ｄ，３ｅ，３ｆは互いに接することがなく、また重な
ることもない。

【００４６】次に、図５（ｂ）は図５（ａ）で示したフ
ォトマスクを用いて投影露光装置によってウェハ上のレ
ジスト表面に投影露光転写した場合の投影像の光強度分
布が判り易いように、コンピュータを用いた光強度シミ
ュレーションによって計算し、それに基づく等高線分布
を示した図である。前記の実施例１の場合と比較してみ
る。この実施例３では図５（ｂ）の光強度分布は、実施
例１の図１（ｂ）と比べても、コーナー部形状の丸みが
ほぼ同等に低減されていることがわかる。それから、近
接した補正パターン３ｄ，３ｅが短絡して解像してしま
うようなことはなく、パターン同士は分離していること
がわかる。なお、ここでの露光条件は前記従来技術の項
と同様、光源波長３６５ｎｍ（ｉ線）、露光装置の開口
数０．５、コヒーレンス度０．８とした。図５（ｂ）で
も、実線で示した等高線分布はフォトマスク１に入射す
る光強度を１としたときの光強度比を０．１刻みで表示
しており、矩形パターンの外側が最も低く、内側に行く
に従って順次高い光強度値となる。ここで、図中の太実
線で示した等高線８は光強度値０．３に相当しており、
通常の現像条件で現像した場合の実際のレジストパター
ン形状に近似される。また元のフォトマスクパターン３
の輪郭を破線で示した。

【００４７】図５（ｃ）は、補正パターンによる投影像
のパターン形状の改善効果を比較評価するため、図５
（ａ）のフォトマスクにおいて補正パターンが形成され
ない場合、即ち矩形パターンＰ”のみの場合の投影露光
による投影像を光強度シミュレーションによって計算し
た光強度分布の等高線図である。図５（ｂ）と図５
（ｃ）を比較すると、パターンコーナー部形状の丸み
は、図５（ｃ）の場合はかなり大きな丸みを帯びてお
り、図の光強度０．３の等高線９から読みとった丸みの
曲率半径は、前記の実施例と同様に約０．３０μｍであ
った。一方図５（ｂ）の場合は丸みがかなり低減されて
いることが明らかであり、光強度０．３の等高線８から
読みとったコーナー部形状丸みの曲率半径は約０．１８
μｍと読みとれた。この比較により、明らかに本発明に
よる補正パターンの使用によって矩形パターンのコーナ
ー部形状の丸みが改善され、元のフォトマスクパターン
にほぼ忠実な形状の転写パターンが得られたことがわか
った。以上、本発明のフォトマスクにおける補正パター
ンの例を、実施例に基づき具体的に説明した。

【００４８】

【発明の効果】以上詳細に述べてきたように、本発明に
係るフォトマスク、それを用いた露光方法およびマスク
パターンの形成方法によれば、微細パターンの形成に関
わるフォトリソグラフィ工程において、レジスト膜に形
成される投影像パターンを、所望するコーナー部を持つ
パターン（例：矩形パターン）に、コーナー部に不本意
な丸みを発生させることも無く、充分に良好に近似させ
て形成することが出来、その結果、製造せんとする微細
パターンを有するもの（例：半導体装置、マイクロマシ
ン、真空マイクロ素子、等々）に、形状や寸法が高精度
なパターニングを容易に施すことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ） 本発明の実施例１に係るフォトマスクの平面図（ａ）及
び、フォトマスクの露光投影像の光強度分布図（ｂ），
（ｃ）を示す説明図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ） 本発明の実施例２に係るフォトマスクの平面図（ａ）及
び、フォトマスクの露光投影像の光強度分布図（ｂ），
（ｃ）である。

【図３】（ａ），（ｂ） 従来のフォトマスクの平面図（ａ）及び、フォトマスク
の露光投影像の光強度分布図（ｂ）である。

【図４】（ａ），（ｂ） 従来のフォトマスクの平面図（ａ）及び、フォトマスク
の露光投影像の光強度分布図（ｂ）である。

【図５】（ａ）〜（ｃ） 本発明の実施例３に係るフォトマスクの平面図（ａ）及
び、フォトマスクの露光投影像の光強度分布図（ｂ），
（ｃ）である。

【図６】（Ａ）は本発明の請求項２のなかの選択肢の２
つめに係るフォトマスクのパターンを示す説明図であ
る。（Ｂ）はその応用例。

【図７】（Ａ）は本発明の請求項７のなかの選択肢の２
つめに係るフォトマスクのパターンを示す説明図であ
る。（Ｂ）はその応用例。

【符号の説明】

１，２，３・・・・・フォトマスク １ａ・・・・・・・・遮光部 １ｂ・・・・・・・・透光部（第１の透過部） １ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ・・・補正パターン（微小な遮
光部パターンと第２の透過部からなる） ２ａ・・・・・・・・透光部 ２ｂ・・・・・・・・遮光部（第１の遮光部） ２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ・・・補正パターン（微小な透
過部パターンと第２の遮光部からなる） ３ａ・・・・・・・・遮光部 ３ｂ・・・・・・・・透光部（第１の透過部） ３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ・・・・補正パターン（微小な
遮光部パターンと第２の透過部からなる） ４，５，６，７，８，９，１０，１４・・・光強度０．
３の等高線 １１，１２・・・・・フォトマスク １１ａ・・・・・・・遮光部 １１ｂ・・・・・・・透光部 １２ａ・・・・・・・透光部 １２ｂ・・・・・・・遮光部 Ｐ，Ｐ',Ｐ",Ｑ，Ｑ' ・・・・・矩形パターン ｐ１〜ｐ８・・・・・矩形パターンの頂点 Ｌ１〜Ｌ１４・・・・各パターンの寸法値 ｅ１〜ｅ４・・・・・補正パターンの頂点

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の透過部、第１の透過部のコーナー部
   に相当する箇所に微小な遮光部パターン、そして該遮光
   部パターンを間に配置して該第１の透過部の反対側に該
   第１の透過部よりも微小なパターンで透過性のある第２
   の透過部を備えており、該第１の透過部と該遮光部パタ
   ーン、そして該遮光部パターンと該第２の透過部がそれ
   ぞれ隣接していることを特徴とするフォトマスク。
2. 【請求項２】前記遮光部パターンが矩形を成し且つ第２
   の透過部が少なくともほぼ９０°に曲がったパターンを
   成しているか、又は前記遮光部パターンが少なくともほ
   ぼ９０°に曲がったパターンを成し且つ第２の透過部が
   矩形を成しているか、これらのうち少なくともいずれか
   であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマス
   ク。
3. 【請求項３】前記第１の透過部のコーナー部に相当する
   箇所は、少なくとも部分的に矩形の一部をなしうること
   を特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のフォト
   マスク。
4. 【請求項４】（イ）前記微小な遮光部パターンは輪郭形
   状が矩形をなし、（ロ）該遮光部パターンと第１の透過
   部とを組み合わせたものを第１パターンとして当該領域
   付近の輪郭を眺めるとき、該遮光部パターンが第１の透
   過部のコーナー部を充填して第１パターンの輪郭が少な
   くともほぼ９０°のコーナーを有し、（ハ）該遮光部パ
   ターンと第２の透過部とを組み合わせたものを第２パタ
   ーンとしてその輪郭を眺めるとき、該遮光部パターンが
   第２の透過部のコーナー部を充填して第２パターンが１
   つの矩形をなしていること、以上、（イ）〜（ハ）を全
   て具備していることを特徴とするフォトマスク。
5. 【請求項５】１対をなす前記第２の透過部と微小な遮光
   部パターンとを合わせた部分の面積をＳ１、そして当該
   遮光部パターンの面積をＳ２とするとき、面積比Ｓ２／
   Ｓ１の値が１／１６〜９／１６の範囲であることを特徴
   とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフォトマス
   ク。
6. 【請求項６】第１の遮光部、第１の遮光部のコーナー部
   に相当する箇所に微小な透過部パターン、そして該透過
   部パターンを間に配置して該第１の遮光部の反対側に該
   第１の遮光部よりも微小なパターンで遮光性のある第２
   の遮光部を備えており、該第１の遮光部と該透過部パタ
   ーン、そして該透過部パターンと該第２の遮光部がそれ
   ぞれ隣接していることを特徴とするフォトマスク。
7. 【請求項７】前記透過部パターンが矩形を成し且つ第２
   の遮光部が少なくともほぼ９０°に曲がったパターンを
   成しているか、あるいは、前記透過部パターンが少なく
   ともほぼ９０°に曲がったパターンを成し且つ第２の遮
   光部が矩形を成しているか、これらの少なくともいずれ
   かであることを特徴とする請求項６に記載のフォトマス
   ク。
8. 【請求項８】前記第１の遮光部のコーナー部に相当する
   箇所は、少なくとも部分的に第２の遮光部をなす矩形の
   一部をなしうることを特徴とする請求項６又は７のいず
   れかに記載のフォトマスク。
9. 【請求項９】（ニ）前記微小な透過部パターンは輪郭形
   状が矩形をなし、（ホ）該透過部パターンと第１の遮光
   部とを組み合わせたものを第１パターンとして当該領域
   付近の輪郭を眺めるとき、該透過部パターンが第１の遮
   光部のコーナー部を充填して第１パターンの輪郭が少な
   くともほぼ９０°のコーナーを有し、（ヘ）該透過部パ
   ターンと第２の遮光部とを組み合わせたものを第２パタ
   ーンとしてその輪郭を眺めるとき、該透過部パターンが
   第２の遮光部のコーナー部を充填して第２パターンが１
   つの矩形をなしていること、以上、（ニ）〜（へ）を全
   て具備していることを特徴とするフォトマスク。
10. 【請求項１０】１対をなす前記第２の遮光部と微小な透
    過部パターンとを合わせた部分の面積をＳ１、そして当
    該透過部パターンの面積をＳ２とするとき、面積比Ｓ２
    ／Ｓ１の値が１／１６〜９／１６の範囲であることを特
    徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載のフォトマス
    ク。
11. 【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれかに記載のフ
    ォトマスクと投影露光装置を使用して該フォトマスクに
    よる投影像をフォトレジスト膜に露光し、該フォトレジ
    スト膜に矩形からなるパターンを形成することを特徴と
    する露光方法。
12. 【請求項１２】（ト）少なくともコーナー部が部分的に
    は矩形をなしうる被補正パターンの該コーナー付近に補
    正パターンを設けるのに、該被補正パターンのコーナー
    部頂点を該補正パターンの内部に包含する位置に配置す
    ること、（チ）該被補正パターンデータと補正パターン
    データとを合成するのに、排他的論理和の論理演算に基
    づくデータ合成を行い、両者が重なる部分は非データ部
    とし、また両者が重ならない部分はデータ部とするこ
    と、以上、（ト）（チ）をいずれも具備することを特徴
    とするフォトマスクパターンの作成方法。