マスクおよびパターン形成方法
【課題】 転写能力を損なわずに洗浄を行えるマスクを提供すること。
【解決手段】 実施形態のマスクは、露光装置を用いて被加工基板上のレジスト膜にパターンを転写するためのマスクである。前記パターンに対応するパターン(以下、メインパターンという)2と、前記メインパターン2の隣りに配置され、前記露光装置の解像限界以下の寸法を有するパターン(以下、サブパターンという)とを具備する。前記サブパターンは、前記メインパターンの隣りに配置された第1のサブパターン3と、前記第1のサブパターン3に接触するように、前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置された複数の第2のサブパターン4とを含む。さらに、P≦λ/(NA(1+σ0 ))を満たす。Pは第2のサブパターンの配置ピッチ、NAは露光装置の開口数、λは露光装置を用いてメインパターンを転写する時の露光波長、σ0 は露光装置を用いてメインパターンを転写する時の最大σである。
【解決手段】 実施形態のマスクは、露光装置を用いて被加工基板上のレジスト膜にパターンを転写するためのマスクである。前記パターンに対応するパターン(以下、メインパターンという)2と、前記メインパターン2の隣りに配置され、前記露光装置の解像限界以下の寸法を有するパターン(以下、サブパターンという)とを具備する。前記サブパターンは、前記メインパターンの隣りに配置された第1のサブパターン3と、前記第1のサブパターン3に接触するように、前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置された複数の第2のサブパターン4とを含む。さらに、P≦λ/(NA(1+σ0 ))を満たす。Pは第2のサブパターンの配置ピッチ、NAは露光装置の開口数、λは露光装置を用いてメインパターンを転写する時の露光波長、σ0 は露光装置を用いてメインパターンを転写する時の最大σである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法のリソグラフィ工程において使用されるマスクおよびパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造に使用されるフォトマスクは、デバイスパターンの微細化に伴い、マスクパターンの微細化が加速している。厳しい露光条件で露光尤度を向上させる技術の一つとして、マスクパターンの近傍に解像限界以下のサイズを有するパターンを配置するSRAF(Sub Resolution Assist Feature)技術がある。
【0003】
SRAFに用いられるパターン(SRAFパターン)は、被転写パターンに比べて微細である。そのため、SRAFパターンを形成するための加工技術は重要である。また、フォトマスクの洗浄工程において、微細なSRAFパターンの破壊を防止するための、パターン非破壊洗浄技術も重要となっている。
【0004】
現状では、マスクパターンに使用される材料の制限から、フォトマスクに対して強力な化学的洗浄は行えない。そのため、純水をベースに一部添加剤を加えた程度の溶液を用いて超音波振動子により超音波を加えたメガソニック洗浄や、液体に高圧エアー印加して生成された高速で微細な液粒子をフォトマスクに照射して洗浄する二流体洗浄等の物理洗浄技術が主流となっている。
【0005】
これらの物理洗浄技術を用いる場合、SRAFパターンをより太く変更して、洗浄を行うことが可能である。これにより、フォトマスクに対して必要な洗浄力を維持しつつ、SRAFパターンの破壊を防止することは可能となる。
【0006】
しかしながら、SRAFパターンを太らすと、SRAF技術を用いても転写性能は改善されなくなる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2010−26416号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、転写能力を損なわずに洗浄を行えるマスクおよびパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
実施形態のマスクは、露光装置を用いて被加工基板上のレジスト膜にパターンを転写するためのマスクである。実施形態のマスクは、前記パターンに対応するパターン(以下、メインパターンという)と、前記メインパターンの隣りに配置され、前記露光装置の解像限界以下の寸法を有するパターン(以下、サブパターンという)とを具備する。前記サブパターンは、前記メインパターンの隣りに配置された第1のサブパターンと、前記第1のサブパターンに接触するように、前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置された複数の第2のサブパターンとを含む。実施形態のマスクは、P≦λ/(NA(1+σ0 ))を満たす。Pは前記複数の第2のサブパターンの配置ピッチ、NAは前記露光装置の開口数、λは前記露光装置を用いて前記メインパターンを転写する時の露光波長、σ0 は前記露光装置を用いて前記メインパターンを転写する時の最大σである。
【0010】
実施形態のパターン形成方法は、実施形態のマスクを用いて、被加工基板上のレジスト膜を露光する。次に、前記露光したレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する。その後、前記レジストパターンをマスクにして前記被加工基板をエッチングする。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】図1は、第1の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図2】図2は、第2の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図3】図3は、第3の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図4】図4は、第4の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図5】図5は、第5の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための図である。
【図6】図6は、第5の実施形態に係るパターン形成方法のステップS2を模式的に示す図である。
【図7】図7は、ダイポール照明を示す図である。
【図8】図8は、比較例の被加工基板上の光強度分布を示す図である。
【図9】図9は、実施形態の被加工基板上の光強度分布を示す図である。
【図10】図10は、実施形態が適用された他のマスクパターンを模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【0013】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。本実施形態のフォトマスクは、半導体装置の製造方法のリソグラフィ工程において使用される。本実施形態のフォトマスクは、例えば、ハーフピッチ160nm以降のマスクである。この値はマスク上での値である。
【0014】
本実施形態のフォトマスクは、透明基板1と、透明基板1上に設けられ、被加工基板上に形成するパターン(例えばデバイスパターンやダミーパターン)に対応するパターン(以下、メインパターンという)2と、メインパターン2の近傍(例えば近接効果が及び範囲内)に配置され、解像限界以下のライン状の第1のSRAFパターン(第1のサブパターン)3と、第1のSRAFパターン3と接触し、かつ、SRAFパターン3のラインに対して直角に配置され、解像限界以下の複数の矩形状の第2のSRAFパターン(第2のサブパターン)4とを具備する。
【0015】
本実施形態の場合、P≦λ/(NA(1+σ0 )) (1)
を満たす。
【0016】
ここで、NAは露光装置の開口数、λは露光装置を用いてメインパターン2を転写する時の露光波長パターン、σ0 は露光装置を用いてメインパターン2を転写する時の照明の最大σである。
【0017】
式(1)を満たす場合、後述するように、SRAFパターン3,4は、転写するべきメインパターン2の解像性能に影響を及ぼさないことが分かった(図8、図9)。また、式(1)を満たす場合において、露光装置による照明がダイポール照明または直交照明の場合、上記影響を効果的に小さくできることが分かった。
【0018】
第1および第2のSRAFパターン3,4は、例えば、Mo/Siで構成される。
【0019】
図1には、1本のライン状のメインパターン2の両脇近傍に2本の第1のSRAFパターン3が配置された様子が示されている。実際には、もっと多くのメインパターン(マスクパターン)が存在するが簡単のために示していない。また、第2のSRAFパターン4の形状や個数は適宜変更可能である。
【0020】
第1のSRAFパターン3はメインのSRAFパターンである。したがって、複数の第2のSRAFパターン4の一部が洗浄等で欠けても(破壊されても)、SRAFとしての機能は得られる場合もある。
【0021】
本実施形態によれば、周知のメガソニック洗浄や二流体洗浄等の物理洗浄技術を用いてフォトマスクを洗浄する際に、1本のライン状の第1のSRAFパターン3の機械的強度は、それに接触して配置された複数の第2のSRAFパターン4により補強される。そのため、物理洗浄技術を用いてフォトマスクを十分に洗浄した後も、SRAFパターンの効果は維持される。したがって、本実施形態によれば、転写能力を損なわずに洗浄を行えるマスクを提供できるようになる。
【0022】
(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。なお、以下の図において、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
【0023】
本実施形態のフォトマスクは、第1の実施形態のフォトマスクにおいて、メインパターン2と対向する第1のSRAFパターン3の辺に接触する第2のSRAFパターン4を省いた構成になっている。
【0024】
本実施形態でも第1の実施形態と同様に、物理洗浄技術を用いてフォトマスクを十分に洗浄した後も、SRAFパターンの効果を維持できるようになる。
【0025】
(第3の実施形態)
図3は、第3の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【0026】
本実施形態のフォトマスクは、第2の実施形態とは逆に、メインパターン2と対向する第1のSRAFパターン3の辺に接触する第2のSRAFパターン4を残した構成になっている。
【0027】
本実施形態でも第1の実施形態と同様に、物理洗浄技術を用いてフォトマスクを十分に洗浄した後も、SRAFパターンの効果を維持できるようになる。
【0028】
(第4の実施形態)
図4は、第4の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【0029】
本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、第1のSRAFパターン3の長手方向に対して左右交互に第2のSRAFパターン4を配置したことにある。
【0030】
本実施形態でも第1の実施形態と同様に、物理洗浄技術を用いてフォトマスクを十分に洗浄した後も、SRAFパターンの効果を維持できるようになる。
【0031】
(第5の実施形態)
図5は、第5の実施形態に係るパターン形成方法を示すフロー図である。
【0032】
[ステップS1]
被加工基板上にレジスト膜を形成する。
【0033】
[ステップS2]
第1の実施形態のフォトマスクを用いて、被加工基板上のレジスト膜を露光する。本実施形態では、第1の実施形態のフォトマスクを用いた場合について説明するが、第2−第4の実施形態のフォトマスクを用いた場合も同様である。
【0034】
図6は、本ステップS2を模式的に示す図である。図6において、11は照明光学系、1は実施形態のフォトマスク、12は投影光学系、13は被加工基板を示している。被加工基板13上にはレジスト膜(不図示)が形成されている。
【0035】
照明光学系11を用いて、有効光源の形状分布が規定された光で、フォトマスク上に形成されたパターンを投影光学系12を介して被加工基板13上のレジスト膜に転写する。
【0036】
本実施形態の照明光学系11では、図7に示されるようなダイポール照明(二重極照明)が使用される。図7において、21は露光照明開口を示している。本実施形態では、ダイポール照明の二つの瞳(露光照明開口21)が並ぶ方向を、第1のSRAFパターン3の長手方向Dに対して直交する方向に設定し、マスクに光を照射する。
【0037】
この場合(ダイポール照明、直交照明)において、複数の第2のSRAFパターン4のピッチ間を適切にすることにより、複数の第2のSRAFパターン4は、メインパターン2(被転写パターン)の解像特性に影響を与えないことが明らかになった。その理由は以下のように考えられる。
【0038】
図8は、第2のSRAFパターンを持たないフォトマスクおよびダイポール照明を用いた場合(比較例)の被加工基板上の光強度分布を示す図である。図9は、第2のSRAFパターンを持つフォトマスクおよびダイポール照明を用いた場合(実施形態)の被加工基板上の光強度分布を示す図である。図8,図9の縦軸のAthは、ポジ型レジストが現像で溶けるために必要な光強度の最小値(しきい値)を示している。
【0039】
図8から、比較例の場合、メインパターン2に対応する領域のポジ型レジストは現像では溶けず、一方、SRAFパターン3に対応する領域のポジ型レジストは現像で溶けることが分かる。すなわち、SRAFパターン3は、転写するべきメインパターン2の解像性能に影響を及ぼさないことが分かる。
【0040】
図9から、実施形態の場合、メインパターン2に対応する領域のポジ型レジストは現像では溶けず、一方、第1および第2のSRAFパターン3,4に対応する領域のポジ型レジストは現像で溶けることが分かる。すなわち、SRAFパターン3,4は、転写するべきメインパターン2の解像性能に影響を及ぼさないことが分かる。
【0041】
また、図8および図9から、比較例の光強度分布を上にシフトさせたものが実施形態の光強度分布に対応し、比較例の光強度分布にオフセットが生じたものが実施形態の光強度分布であることがわかる。これが、複数の第2のSRAFパターン4が存在しても、メインパターン2(被転写パターン)の解像特性に影響を与えない理由であると考えられる。
【0042】
[ステップS3]
ステップS2(露光)に続いて、露光したレジスト膜を現像することにより、被加工基板上にレジストパターンを形成する。
【0043】
[ステップS4]
レジストパターンをマスクにして被加工基板をエッチングし、パターンを形成する。
【0044】
ここで、上記レジスト膜の下地(被加工基板の最上層)がポリシリコン膜や金属膜の場合、微細な電極パターンや配線パターンなどが形成される。上記レジスト膜の下地(被加工基板の最上層)が絶縁膜の場合、微細なコンタクトホールパターンやゲート絶縁膜などが形成される。上記レジストの下地が半導体基板(ウェハ)の場合、微細な素子分離溝(STI)などが形成される。
【0045】
以上述べたレジスト膜の形成(ステップS1)、レジスト膜の露光(ステップS2)、レジストパターンの形成(ステップS3)、被加工基板のエッチング(ステップS4)を繰り返して必要なパターンを形成することにより、半導体装置は製造される。
【0046】
なお、本実施形態が適用可能なメインパターンは、特に限定はなく、例えば、図10に示すようなメインパターン31,32でも構わない。この場合、図10に示すように、SRAFパターン41−48が配置される。SRAFパターン41−48は、それぞれ、第1の実施形態で説明した第1および第2のSRAFパターンを有するが、簡単のために一つのパターンで示した。また、SRAFパターン41−48の全てが第1および第2のSRAFパターンを有する必要は必ずしもない。
【0047】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0048】
1…透明基板、2…メインパターン、3…第1のSRAFパターン、4…第2のSRAFパターン、11…照明光学系、12…投影光学系、13…被加工基板、21…露光照明開口、31,32…メインパターン、41−48…SRAFパターン。
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法のリソグラフィ工程において使用されるマスクおよびパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造に使用されるフォトマスクは、デバイスパターンの微細化に伴い、マスクパターンの微細化が加速している。厳しい露光条件で露光尤度を向上させる技術の一つとして、マスクパターンの近傍に解像限界以下のサイズを有するパターンを配置するSRAF(Sub Resolution Assist Feature)技術がある。
【0003】
SRAFに用いられるパターン(SRAFパターン)は、被転写パターンに比べて微細である。そのため、SRAFパターンを形成するための加工技術は重要である。また、フォトマスクの洗浄工程において、微細なSRAFパターンの破壊を防止するための、パターン非破壊洗浄技術も重要となっている。
【0004】
現状では、マスクパターンに使用される材料の制限から、フォトマスクに対して強力な化学的洗浄は行えない。そのため、純水をベースに一部添加剤を加えた程度の溶液を用いて超音波振動子により超音波を加えたメガソニック洗浄や、液体に高圧エアー印加して生成された高速で微細な液粒子をフォトマスクに照射して洗浄する二流体洗浄等の物理洗浄技術が主流となっている。
【0005】
これらの物理洗浄技術を用いる場合、SRAFパターンをより太く変更して、洗浄を行うことが可能である。これにより、フォトマスクに対して必要な洗浄力を維持しつつ、SRAFパターンの破壊を防止することは可能となる。
【0006】
しかしながら、SRAFパターンを太らすと、SRAF技術を用いても転写性能は改善されなくなる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2010−26416号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、転写能力を損なわずに洗浄を行えるマスクおよびパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
実施形態のマスクは、露光装置を用いて被加工基板上のレジスト膜にパターンを転写するためのマスクである。実施形態のマスクは、前記パターンに対応するパターン(以下、メインパターンという)と、前記メインパターンの隣りに配置され、前記露光装置の解像限界以下の寸法を有するパターン(以下、サブパターンという)とを具備する。前記サブパターンは、前記メインパターンの隣りに配置された第1のサブパターンと、前記第1のサブパターンに接触するように、前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置された複数の第2のサブパターンとを含む。実施形態のマスクは、P≦λ/(NA(1+σ0 ))を満たす。Pは前記複数の第2のサブパターンの配置ピッチ、NAは前記露光装置の開口数、λは前記露光装置を用いて前記メインパターンを転写する時の露光波長、σ0 は前記露光装置を用いて前記メインパターンを転写する時の最大σである。
【0010】
実施形態のパターン形成方法は、実施形態のマスクを用いて、被加工基板上のレジスト膜を露光する。次に、前記露光したレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する。その後、前記レジストパターンをマスクにして前記被加工基板をエッチングする。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】図1は、第1の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図2】図2は、第2の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図3】図3は、第3の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図4】図4は、第4の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【図5】図5は、第5の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための図である。
【図6】図6は、第5の実施形態に係るパターン形成方法のステップS2を模式的に示す図である。
【図7】図7は、ダイポール照明を示す図である。
【図8】図8は、比較例の被加工基板上の光強度分布を示す図である。
【図9】図9は、実施形態の被加工基板上の光強度分布を示す図である。
【図10】図10は、実施形態が適用された他のマスクパターンを模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【0013】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。本実施形態のフォトマスクは、半導体装置の製造方法のリソグラフィ工程において使用される。本実施形態のフォトマスクは、例えば、ハーフピッチ160nm以降のマスクである。この値はマスク上での値である。
【0014】
本実施形態のフォトマスクは、透明基板1と、透明基板1上に設けられ、被加工基板上に形成するパターン(例えばデバイスパターンやダミーパターン)に対応するパターン(以下、メインパターンという)2と、メインパターン2の近傍(例えば近接効果が及び範囲内)に配置され、解像限界以下のライン状の第1のSRAFパターン(第1のサブパターン)3と、第1のSRAFパターン3と接触し、かつ、SRAFパターン3のラインに対して直角に配置され、解像限界以下の複数の矩形状の第2のSRAFパターン(第2のサブパターン)4とを具備する。
【0015】
本実施形態の場合、P≦λ/(NA(1+σ0 )) (1)
を満たす。
【0016】
ここで、NAは露光装置の開口数、λは露光装置を用いてメインパターン2を転写する時の露光波長パターン、σ0 は露光装置を用いてメインパターン2を転写する時の照明の最大σである。
【0017】
式(1)を満たす場合、後述するように、SRAFパターン3,4は、転写するべきメインパターン2の解像性能に影響を及ぼさないことが分かった(図8、図9)。また、式(1)を満たす場合において、露光装置による照明がダイポール照明または直交照明の場合、上記影響を効果的に小さくできることが分かった。
【0018】
第1および第2のSRAFパターン3,4は、例えば、Mo/Siで構成される。
【0019】
図1には、1本のライン状のメインパターン2の両脇近傍に2本の第1のSRAFパターン3が配置された様子が示されている。実際には、もっと多くのメインパターン(マスクパターン)が存在するが簡単のために示していない。また、第2のSRAFパターン4の形状や個数は適宜変更可能である。
【0020】
第1のSRAFパターン3はメインのSRAFパターンである。したがって、複数の第2のSRAFパターン4の一部が洗浄等で欠けても(破壊されても)、SRAFとしての機能は得られる場合もある。
【0021】
本実施形態によれば、周知のメガソニック洗浄や二流体洗浄等の物理洗浄技術を用いてフォトマスクを洗浄する際に、1本のライン状の第1のSRAFパターン3の機械的強度は、それに接触して配置された複数の第2のSRAFパターン4により補強される。そのため、物理洗浄技術を用いてフォトマスクを十分に洗浄した後も、SRAFパターンの効果は維持される。したがって、本実施形態によれば、転写能力を損なわずに洗浄を行えるマスクを提供できるようになる。
【0022】
(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。なお、以下の図において、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
【0023】
本実施形態のフォトマスクは、第1の実施形態のフォトマスクにおいて、メインパターン2と対向する第1のSRAFパターン3の辺に接触する第2のSRAFパターン4を省いた構成になっている。
【0024】
本実施形態でも第1の実施形態と同様に、物理洗浄技術を用いてフォトマスクを十分に洗浄した後も、SRAFパターンの効果を維持できるようになる。
【0025】
(第3の実施形態)
図3は、第3の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【0026】
本実施形態のフォトマスクは、第2の実施形態とは逆に、メインパターン2と対向する第1のSRAFパターン3の辺に接触する第2のSRAFパターン4を残した構成になっている。
【0027】
本実施形態でも第1の実施形態と同様に、物理洗浄技術を用いてフォトマスクを十分に洗浄した後も、SRAFパターンの効果を維持できるようになる。
【0028】
(第4の実施形態)
図4は、第4の実施形態に係るフォトマスクを模式的に示す平面図である。
【0029】
本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、第1のSRAFパターン3の長手方向に対して左右交互に第2のSRAFパターン4を配置したことにある。
【0030】
本実施形態でも第1の実施形態と同様に、物理洗浄技術を用いてフォトマスクを十分に洗浄した後も、SRAFパターンの効果を維持できるようになる。
【0031】
(第5の実施形態)
図5は、第5の実施形態に係るパターン形成方法を示すフロー図である。
【0032】
[ステップS1]
被加工基板上にレジスト膜を形成する。
【0033】
[ステップS2]
第1の実施形態のフォトマスクを用いて、被加工基板上のレジスト膜を露光する。本実施形態では、第1の実施形態のフォトマスクを用いた場合について説明するが、第2−第4の実施形態のフォトマスクを用いた場合も同様である。
【0034】
図6は、本ステップS2を模式的に示す図である。図6において、11は照明光学系、1は実施形態のフォトマスク、12は投影光学系、13は被加工基板を示している。被加工基板13上にはレジスト膜(不図示)が形成されている。
【0035】
照明光学系11を用いて、有効光源の形状分布が規定された光で、フォトマスク上に形成されたパターンを投影光学系12を介して被加工基板13上のレジスト膜に転写する。
【0036】
本実施形態の照明光学系11では、図7に示されるようなダイポール照明(二重極照明)が使用される。図7において、21は露光照明開口を示している。本実施形態では、ダイポール照明の二つの瞳(露光照明開口21)が並ぶ方向を、第1のSRAFパターン3の長手方向Dに対して直交する方向に設定し、マスクに光を照射する。
【0037】
この場合(ダイポール照明、直交照明)において、複数の第2のSRAFパターン4のピッチ間を適切にすることにより、複数の第2のSRAFパターン4は、メインパターン2(被転写パターン)の解像特性に影響を与えないことが明らかになった。その理由は以下のように考えられる。
【0038】
図8は、第2のSRAFパターンを持たないフォトマスクおよびダイポール照明を用いた場合(比較例)の被加工基板上の光強度分布を示す図である。図9は、第2のSRAFパターンを持つフォトマスクおよびダイポール照明を用いた場合(実施形態)の被加工基板上の光強度分布を示す図である。図8,図9の縦軸のAthは、ポジ型レジストが現像で溶けるために必要な光強度の最小値(しきい値)を示している。
【0039】
図8から、比較例の場合、メインパターン2に対応する領域のポジ型レジストは現像では溶けず、一方、SRAFパターン3に対応する領域のポジ型レジストは現像で溶けることが分かる。すなわち、SRAFパターン3は、転写するべきメインパターン2の解像性能に影響を及ぼさないことが分かる。
【0040】
図9から、実施形態の場合、メインパターン2に対応する領域のポジ型レジストは現像では溶けず、一方、第1および第2のSRAFパターン3,4に対応する領域のポジ型レジストは現像で溶けることが分かる。すなわち、SRAFパターン3,4は、転写するべきメインパターン2の解像性能に影響を及ぼさないことが分かる。
【0041】
また、図8および図9から、比較例の光強度分布を上にシフトさせたものが実施形態の光強度分布に対応し、比較例の光強度分布にオフセットが生じたものが実施形態の光強度分布であることがわかる。これが、複数の第2のSRAFパターン4が存在しても、メインパターン2(被転写パターン)の解像特性に影響を与えない理由であると考えられる。
【0042】
[ステップS3]
ステップS2(露光)に続いて、露光したレジスト膜を現像することにより、被加工基板上にレジストパターンを形成する。
【0043】
[ステップS4]
レジストパターンをマスクにして被加工基板をエッチングし、パターンを形成する。
【0044】
ここで、上記レジスト膜の下地(被加工基板の最上層)がポリシリコン膜や金属膜の場合、微細な電極パターンや配線パターンなどが形成される。上記レジスト膜の下地(被加工基板の最上層)が絶縁膜の場合、微細なコンタクトホールパターンやゲート絶縁膜などが形成される。上記レジストの下地が半導体基板(ウェハ)の場合、微細な素子分離溝(STI)などが形成される。
【0045】
以上述べたレジスト膜の形成(ステップS1)、レジスト膜の露光(ステップS2)、レジストパターンの形成(ステップS3)、被加工基板のエッチング(ステップS4)を繰り返して必要なパターンを形成することにより、半導体装置は製造される。
【0046】
なお、本実施形態が適用可能なメインパターンは、特に限定はなく、例えば、図10に示すようなメインパターン31,32でも構わない。この場合、図10に示すように、SRAFパターン41−48が配置される。SRAFパターン41−48は、それぞれ、第1の実施形態で説明した第1および第2のSRAFパターンを有するが、簡単のために一つのパターンで示した。また、SRAFパターン41−48の全てが第1および第2のSRAFパターンを有する必要は必ずしもない。
【0047】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0048】
1…透明基板、2…メインパターン、3…第1のSRAFパターン、4…第2のSRAFパターン、11…照明光学系、12…投影光学系、13…被加工基板、21…露光照明開口、31,32…メインパターン、41−48…SRAFパターン。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
露光装置を用いて被加工基板上のレジスト膜にパターンを転写するためのマスクであって、
前記パターンに対応し、ラインパターンを含むパターン(以下、メインパターンという)と、
前記メインパターンの隣りに配置され、前記露光装置の解像限界以下の寸法を有するパターン(以下、サブパターンという)とを具備し、
前記サブパターンは、
前記メインパターンの隣りに配置され、ライン形状を有する第1のサブパターンと、
前記第1のサブパターンに接触するように、前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置され、矩形形状を有する複数の第2のサブパターンとを含み、
前記第1のサブパターンの長手方向と前記ラインパターンの長手方向とが一致するように、前記第1のサブパターンは前記ラインパターンの隣りに配置され、
前記複数の第2のサブパターンの各々はその一辺が前記第1のサブパターンの長辺に接触するとともに、前記複数の第2のサブパターンは前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置され、
物理洗浄技術を用いて前記第1のサブパターンを洗浄した時に、前記第1のサブパターンの機械的強度が補強されるように、前記複数の第2のサブパターンの数および配置位置が決定され、
かつ、
P≦λ/(NA(1+σ0 ))、
Pは前記複数の第2のサブパターンの配置ピッチ、
NAは前記露光装置の開口数、
λは前記露光装置を用いてダイポール照明または直交照明により前記メインパターンを転写する時の露光波長、
σ0 は前記露光装置を用いて前記ダイポール照明または前記直交照明により前記メインパターンを転写する時の最大σ
を満たすことを特徴とするマスク。
【請求項2】
露光装置を用いて被加工基板上のレジスト膜にパターンを転写するためのマスクであって、
前記パターンに対応するパターン(以下、メインパターンという)と、
前記メインパターンの隣りに配置され、前記露光装置の解像限界以下の寸法を有するパターン(以下、サブパターンという)とを具備し、
前記サブパターンは、
前記メインパターンの隣りに配置された第1のサブパターンと、
前記第1のサブパターンに接触するように、前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置された複数の第2のサブパターンとを含み、
かつ、
P≦λ/(NA(1+σ0 ))、
Pは前記複数の第2のサブパターンの配置ピッチ、
NAは前記露光装置の開口数、
λは前記露光装置を用いて前記メインパターンを転写する時の露光波長、
σ0 は前記露光装置を用いて前記メインパターンを転写する時の最大σ
を満たすことを特徴とするマスク。
【請求項3】
前記メインパターンはラインパターンを含み、
前記第1のサブパターンの形状はラインであり、
前記第2のサブパターンの形状は矩形であり、
前記第1のサブパターンの長手方向と前記ラインパターンの長手方向とが一致するように、前記第1のサブパターンは前記ラインパターンの隣りに配置され、
前記複数の第2のサブパターンの各々はその一辺が前記第1のサブパターンの長辺に接触するとともに、前記複数の第2のサブパターンは前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項2に記載のマスク。
【請求項4】
前記露光装置による照明は、ダイポール照明または直交照明であることを特徴とする請求項2または3に記載のマスク。
【請求項5】
物理洗浄技術を用いて前記第1のサブパターンを洗浄した時に、前記第1のサブパターンの機械的強度が補強されるように、前記複数の第2のサブパターンの数および配置位置が決定されていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項に記載のマスク。
【請求項6】
請求項2ないし5のいずれか1項に記載のマスクを用いて、被加工基板上のレジスト膜を露光する工程と、
前記露光したレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記被加工基板をエッチングする工程と
を含むことを特徴するパターン形成方法。
【請求項1】
露光装置を用いて被加工基板上のレジスト膜にパターンを転写するためのマスクであって、
前記パターンに対応し、ラインパターンを含むパターン(以下、メインパターンという)と、
前記メインパターンの隣りに配置され、前記露光装置の解像限界以下の寸法を有するパターン(以下、サブパターンという)とを具備し、
前記サブパターンは、
前記メインパターンの隣りに配置され、ライン形状を有する第1のサブパターンと、
前記第1のサブパターンに接触するように、前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置され、矩形形状を有する複数の第2のサブパターンとを含み、
前記第1のサブパターンの長手方向と前記ラインパターンの長手方向とが一致するように、前記第1のサブパターンは前記ラインパターンの隣りに配置され、
前記複数の第2のサブパターンの各々はその一辺が前記第1のサブパターンの長辺に接触するとともに、前記複数の第2のサブパターンは前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置され、
物理洗浄技術を用いて前記第1のサブパターンを洗浄した時に、前記第1のサブパターンの機械的強度が補強されるように、前記複数の第2のサブパターンの数および配置位置が決定され、
かつ、
P≦λ/(NA(1+σ0 ))、
Pは前記複数の第2のサブパターンの配置ピッチ、
NAは前記露光装置の開口数、
λは前記露光装置を用いてダイポール照明または直交照明により前記メインパターンを転写する時の露光波長、
σ0 は前記露光装置を用いて前記ダイポール照明または前記直交照明により前記メインパターンを転写する時の最大σ
を満たすことを特徴とするマスク。
【請求項2】
露光装置を用いて被加工基板上のレジスト膜にパターンを転写するためのマスクであって、
前記パターンに対応するパターン(以下、メインパターンという)と、
前記メインパターンの隣りに配置され、前記露光装置の解像限界以下の寸法を有するパターン(以下、サブパターンという)とを具備し、
前記サブパターンは、
前記メインパターンの隣りに配置された第1のサブパターンと、
前記第1のサブパターンに接触するように、前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置された複数の第2のサブパターンとを含み、
かつ、
P≦λ/(NA(1+σ0 ))、
Pは前記複数の第2のサブパターンの配置ピッチ、
NAは前記露光装置の開口数、
λは前記露光装置を用いて前記メインパターンを転写する時の露光波長、
σ0 は前記露光装置を用いて前記メインパターンを転写する時の最大σ
を満たすことを特徴とするマスク。
【請求項3】
前記メインパターンはラインパターンを含み、
前記第1のサブパターンの形状はラインであり、
前記第2のサブパターンの形状は矩形であり、
前記第1のサブパターンの長手方向と前記ラインパターンの長手方向とが一致するように、前記第1のサブパターンは前記ラインパターンの隣りに配置され、
前記複数の第2のサブパターンの各々はその一辺が前記第1のサブパターンの長辺に接触するとともに、前記複数の第2のサブパターンは前記第1のサブパターンの長手方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項2に記載のマスク。
【請求項4】
前記露光装置による照明は、ダイポール照明または直交照明であることを特徴とする請求項2または3に記載のマスク。
【請求項5】
物理洗浄技術を用いて前記第1のサブパターンを洗浄した時に、前記第1のサブパターンの機械的強度が補強されるように、前記複数の第2のサブパターンの数および配置位置が決定されていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項に記載のマスク。
【請求項6】
請求項2ないし5のいずれか1項に記載のマスクを用いて、被加工基板上のレジスト膜を露光する工程と、
前記露光したレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記被加工基板をエッチングする工程と
を含むことを特徴するパターン形成方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2013−109265(P2013−109265A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−255970(P2011−255970)
【出願日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]