WO2009125529A1

WO2009125529A1 - Method of generating mask pattern and method of forming pattern

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Publication number: WO2009125529A1
Application number: PCT/JP2009/000328
Authority: WO
Inventors: 松田孝司
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2009-10-15

Abstract

A method of generating a mask pattern is provided with a process (a) of generating, in a first layer, first pattern consisting of rectangles with Y-axis as the long axis direction; a process (b) of generating, in a second layer, second pattern consisting of rectangles with X-axis as the long axis direction; a process (c) of forming a synthetic pattern wherein the first pattern and the second pattern are synthesized; a process (d) of extracting superposed portions of the first pattern and the second pattern from the synthetic pattern and shortening the length of the long side of at least the first pattern or the second pattern; and a process (e) of calculating the dimensions of holes formed using the first layer and the second layer. After the process (e), a process (f) of correcting the length the long side of at least the first pattern or the second pattern is performed.

Description

マスクパターンの生成方法及びパターン形成方法Mask pattern generation method and pattern formation method

　本明細書に記載された技術は、コンタクトホールなどを形成するためのマスクパターンの生成方法と、該マスクパターンを用いたパターン形成方法に関する。 The technique described in the present specification relates to a method for generating a mask pattern for forming a contact hole and the like, and a pattern forming method using the mask pattern.

　半導体デバイスの微細化が進展するにつれ、従来技術の延長ではパターン形成が困難な状況が訪れつつある。具体的には、パターンサイズを縮小する手法として、光リソグラフィに用いる光源の短波長化、レンズの大口径化、及びレジストの高性能化などが用いられてきた。現在はそれらの手法に加えて、縮小投影レンズと基板との間を水で満たすことでＮＡ（レンズ開口数）が１以上を可能にする、液浸リソグラフィが実用化されつつある。このような技術により微細化は進展してきたが、さらなる微細化を進めるにあたって、前述以外の技術を組み合わせる試みが提案されている。コンタクトホールについては、レジストホールを熱により縮小させるサーマルフロープロセスや、レジストホール側壁にケミカル材料を反応させてホール径を縮小させる、ＲＥＬＡＣＳ（Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink）技術が提案されている。 As the miniaturization of semiconductor devices progresses, it is becoming difficult to form patterns with the extension of the prior art. Specifically, as a technique for reducing the pattern size, shortening the wavelength of a light source used in photolithography, increasing the diameter of a lens, and improving the performance of a resist have been used. Currently, in addition to these methods, immersion lithography is being put into practical use in which the NA (lens numerical aperture) can be 1 or more by filling the space between the reduction projection lens and the substrate with water. Although miniaturization has progressed by such a technique, an attempt to combine techniques other than those described above has been proposed for further miniaturization. As for contact holes, a thermal flow process in which the resist hole is reduced by heat and a RELACS (Resolution Enhancement-Lithography-Assisted-by Chemical-Shrink) technique in which a chemical material is reacted with the sidewall of the resist hole to reduce the hole diameter have been proposed.

　しかし、これらの技術はホール径を縮小させることはできるが、最小ピッチを小さくすることはできない。解像できる最小ピッチは、光学理論により限界点が示されている。ここで、解像度はレーリーの式で示され、Ｒ＝ｋ１×λ／ＮＡ（Ｒ：解像寸法、λ：光源波長、ＮＡ：レンズ開口数、ｋ１：プロセスファクタ）である。例えば、光源波長λ＝１９３ｎｍ、ＮＡ＝１．０７、Quasar20°σout０．９７/σin０．８２の条件において、６％透過ハーフトーン位相シフトマスクを用いて、ホールサイズ７０ｎｍ、ピッチ１４０ｎｍのコンタクトホールを形成すると、潜像コントラストは０．６５１となる。この数値は、パターンを解像するのに十分な値を示している。なお、この時、プロセスファクタ（ｋ１）は０．３８８である。次に、同一の照明条件において、ホールサイズ６０ｎｍ、ピッチ１２０ｎｍのコンタクトホールを形成すると、潜像コントラストは０．１６２となる。この値は、パターン解像に不十分である。なお、この時、ｋ１は０．３３３である。このようにしてコンタクトホールの解像に必要なｋ１を計算すると、０．３７程度と見積もることができる。 However, although these techniques can reduce the hole diameter, the minimum pitch cannot be reduced. The minimum pitch that can be resolved is limited by optical theory. Here, the resolution is expressed by the Rayleigh equation, and is R = k1 × λ / NA (R: resolution size, λ: light source wavelength, NA: lens numerical aperture, k1: process factor). For example, contact holes having a hole size of 70 nm and a pitch of 140 nm are formed using a 6% transmission halftone phase shift mask under the conditions of the light source wavelength λ = 193 nm, NA = 1.07, and Quasar20 ° σout0.97 / σin0.82. Then, the latent image contrast becomes 0.651. This numerical value indicates a value sufficient for resolving the pattern. At this time, the process factor (k1) is 0.388. Next, when contact holes having a hole size of 60 nm and a pitch of 120 nm are formed under the same illumination conditions, the latent image contrast is 0.162. This value is insufficient for pattern resolution. At this time, k1 is 0.333. When k1 necessary for resolution of the contact hole is calculated in this way, it can be estimated to be about 0.37.

　一方、ラインアンドスペースパターンにおいて同様に計算すると、光源波長λ＝１９３ｎｍ、ＮＡ＝１．０７、Cross Quasar２０°、σout０．９７/σin０．８２、ＸＹ偏光照明の条件において、６％透過ハーフトーン位相シフトマスクを用いて、６０ｎｍラインでピッチ１２０ｎｍのコンタクトホールを形成すると、潜像コントラストは０．６１７、ｋ１は０．３３３となる。以上より、同じｋ１値であっても、潜像コントラストはラインアンドスペースパターンを用いた方が高いことがわかる。この特性を利用して、より微細なピッチで設けられるコンタクトホールを２つのラインパターンで二重露光して形成する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。 On the other hand, when the same calculation is performed for the line and space pattern, 6% transmission halftone phase shift is performed under the conditions of the light source wavelength λ = 193 nm, NA = 1.07, CrossCQuasar 20 °, σout 0.97 / σin 0.82, and XY polarization illumination. When contact holes with a pitch of 120 nm are formed on a 60 nm line using a mask, the latent image contrast is 0.617 and k1 is 0.333. From the above, it can be seen that, even with the same k1 value, the latent image contrast is higher when the line and space pattern is used. Using this characteristic, a method has been proposed in which contact holes provided with a finer pitch are formed by double exposure with two line patterns (see, for example, Patent Document 1).

　以下、図９を参照しながら、２枚のマスクを用いた微細なコンタクトホールパターンの形成方法について説明する。図９（ａ）～（ｅ）は、微細なコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。 Hereinafter, a method for forming a fine contact hole pattern using two masks will be described with reference to FIG. FIGS. 9A to 9E are plan views showing a method for forming a fine contact hole pattern.

　まず、図９（ａ）に示す工程で、第１回目の露光に使用する第１のフォトマスク５１を準備する。第１のフォトマスク５１には、第１の長方形遮光膜５２が形成されている。この第１の長方形遮光膜５２により露光光が遮断もしくは減衰される一方で、第１の長方形遮光膜５２が形成されていない部分は光が完全に透過する。第１の長方形遮光膜５２は、レジスト基板に所望の寸法でコンタクトホールパターン転写するため所定の寸法で形成された短辺と、該短辺に対して垂直方向に延びる長辺とから構成されている。なお、第１の長方形遮光膜５２は、例えば完全に光を遮光できるクロム膜、又は、光を減衰させるモリブデンシリサイド膜などからなる。 First, in the step shown in FIG. 9A, a first photomask 51 used for the first exposure is prepared. A first rectangular light shielding film 52 is formed on the first photomask 51. While the exposure light is blocked or attenuated by the first rectangular light shielding film 52, the light is completely transmitted through the portion where the first rectangular light shielding film 52 is not formed. The first rectangular light shielding film 52 is composed of a short side formed with a predetermined dimension for transferring a contact hole pattern to a resist substrate with a desired dimension, and a long side extending in a direction perpendicular to the short side. Yes. Note that the first rectangular light shielding film 52 is made of, for example, a chromium film that can completely shield light, or a molybdenum silicide film that attenuates light.

　次に、図９（ｂ）に示す工程で、第１のフォトマスク５１を用いてレジスト基板５３に対して第１回目の露光を行う。これにより、レジスト基板５３には、長方形パターンが転写された第１の潜像５４が形成される。 Next, in the step shown in FIG. 9B, the first exposure is performed on the resist substrate 53 using the first photomask 51. As a result, a first latent image 54 to which the rectangular pattern is transferred is formed on the resist substrate 53.

　次に、図９（ｃ）に示す工程で、第２回目の露光に使用する第２のフォトマスク５６を準備する。第２のフォトマスク５６には、第２の長方形遮光膜５５が形成されている。第２の長方形遮光膜５５は、長辺が第１の長方形遮光膜５２の長辺に対して垂直となるように配置されている。 Next, in the step shown in FIG. 9C, a second photomask 56 used for the second exposure is prepared. A second rectangular light shielding film 55 is formed on the second photomask 56. The second rectangular light shielding film 55 is arranged such that the long side is perpendicular to the long side of the first rectangular light shielding film 52.

　続いて、図９（ｄ）に示すように、第２のフォトマスク５６を用いてレジスト基板５３に対して第２回目の露光を行う。このとき、レジスト基板５３に形成された第１の潜像５４に対して位置がずれないように、第２のフォトマスク５６を用いて重ね合わせ露光を行う。本工程により、レジスト基板５３には、長方形パターンが転写された第２の潜像５７がさらに形成され、第１の潜像５４と第２の潜像５７とが交差する交差部５８が形成される。 Subsequently, as shown in FIG. 9D, a second exposure is performed on the resist substrate 53 using the second photomask 56. At this time, overlay exposure is performed using the second photomask 56 so that the position does not shift with respect to the first latent image 54 formed on the resist substrate 53. By this step, the second latent image 57 to which the rectangular pattern is transferred is further formed on the resist substrate 53, and an intersection 58 where the first latent image 54 and the second latent image 57 intersect is formed. The

　次に、図９（ｅ）に示すように、レジスト基板５３を現像処理する。ここで、ネガ型レジストを用いた場合、光が当たった部分は現像不溶部となり、一度も光が当たっていない交差部５８だけが現像可溶部となる。従って、交差部５８が現像液により溶けることで、コンタクトホール５９がレジスト基板５３に形成される。以上の方法により、従来では、２枚のマスクを用いて２回露光することで、コンタクトホールを形成することができる。
特開平５－３２６３５８号公報 Next, as shown in FIG. 9E, the resist substrate 53 is developed. Here, when a negative resist is used, a portion exposed to light becomes a development insoluble portion, and only a crossing portion 58 that has never been exposed to light becomes a development soluble portion. Accordingly, the contact hole 59 is formed in the resist substrate 53 by melting the intersecting portion 58 with the developer. According to the above method, conventionally, a contact hole can be formed by performing exposure twice using two masks.
JP-A-5-326358

　しかしながら、従来のコンタクトホールの形成方法によると、コンタクトホールのサイズ調整を長方形遮光膜の短辺の寸法でのみ行っているので、解像限界近くのサイズであるコンタクトホールパターンや、コンタクトホールパターンが密集した領域では、コンタクトホールの寸法ばらつきが大きくなる恐れがあった。この不具合について、以下、具体的に説明する。 However, according to the conventional contact hole formation method, the contact hole size is adjusted only by the short side dimension of the rectangular light-shielding film, so that a contact hole pattern having a size near the resolution limit or a contact hole pattern can be obtained. In a dense region, there is a fear that the dimensional variation of the contact hole becomes large. This problem will be specifically described below.

　図１０は、１枚のマスクを用いてコンタクトホールを形成する場合のコンタクトホールパターンのピッチとＭＥＥＦ（Mask Error Enhancement Factor）との関係を示す図である。ＭＥＥＦは、マスク上の寸法が１ｎｍ変動した場合にレジストパターンがどの程度変動するかを表すパラメータであり、通常小さい程パターン転写性に優れることを示す。なお、図１０は、照明条件としてＮＡ＝１．０７、輪帯照明、σout０．８５/σin０．５７、ＸＹ偏光を用いた場合の結果である。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the pitch of the contact hole pattern and MEEF (Mask Error Factor) when a contact hole is formed using one mask. MEEF is a parameter indicating how much the resist pattern changes when the dimension on the mask changes by 1 nm. The smaller the MEEF, the better the pattern transferability. FIG. 10 shows the results when NA = 1.07, annular illumination, σout 0.85 / σin 0.57, and XY polarized light are used as illumination conditions.

　図１０に示すように、ラインアンドスペースを１：１、ピッチを１５０ｎｍで形成した場合のＭＥＥＦは、２．７であるのに対し、ピッチを１１０ｎｍで形成した場合のＭＥＥＦは、８．４である。これは、ピッチが小さくなるに従いＭＥＥＦが増大し、パターン転写性が悪くなることを示している。 As shown in FIG. 10, the MEEF when the line and space is 1: 1 and the pitch is 150 nm is 2.7, whereas the MEEF when the pitch is 110 nm is 8.4. is there. This indicates that MEEF increases as the pitch becomes smaller, and the pattern transferability deteriorates.

　また、図１１は、上述の図９に示す方法のように、２枚のマスクを用いてコンタクトホールを形成する場合のコンタクトホールのピッチとＭＥＥＦとの関係、及び、コンタクトホールのピッチと潜像コントラストとの関係をそれぞれ示す図である。なお、図１１は、照明条件としてＮＡ＝１．０７、Dipole照明開口角４０°、σout０．８/σin０．６、偏光照明を用いた場合の結果である。 Further, FIG. 11 shows the relationship between the contact hole pitch and MEEF when the contact hole is formed using two masks as in the method shown in FIG. 9, and the contact hole pitch and the latent image. It is a figure which shows the relationship with contrast, respectively. FIG. 11 shows the results when NA = 1.07, Dipole illumination aperture angle 40 °, σout 0.8 / σin 0.6, and polarized illumination are used as illumination conditions.

　図１１に示すように、ラインアンドスペースを１：１、ピッチを１５０ｎｍ及び１１０ｎｍで形成した場合のＭＥＥＦは、それぞれ１及び２．３であり、図１０に示す結果よりもＭＥＥＦが改善していることがわかる。しかしながら、ピッチを１００ｎｍ（ホールサイズを５０ｎｍ）で形成した場合、ＭＥＥＦは５０となりピッチ１１０ｎｍの場合と比べて大きく悪化している。また、ピッチ１００ｎｍの場合の潜像コントラストは０．２８４であり、ピッチ１１０ｎｍの場合（０．６８４）と比べて大きく悪化している。 As shown in FIG. 11, when the line and space is 1: 1 and the pitch is 150 nm and 110 nm, the MEEF is 1 and 2.3, respectively, and the MEEF is improved from the result shown in FIG. I understand that. However, when the pitch is formed at 100 nm (hole size is 50 nm), MEEF is 50, which is greatly deteriorated compared to the case where the pitch is 110 nm. Further, the latent image contrast when the pitch is 100 nm is 0.284, which is much worse than that when the pitch is 110 nm (0.684).

　続いて、図１２は、２枚のマスクを用いてコンタクトホールを形成する場合の孤立したコンタクトホールの寸法とＭＥＥＦとの関係を示す図である。なお、図１２に示す結果は、照明条件としてＮＡ＝１．０７、Dipole照明開口角４０°、σout０．８/σin０．６、偏光照明を用いた場合の結果である。 Subsequently, FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the dimension of the isolated contact hole and MEEF when the contact hole is formed using two masks. The results shown in FIG. 12 are the results when NA = 1.07, Dipole illumination aperture angle 40 °, σout 0.8 / σin 0.6, and polarized illumination are used as illumination conditions.

　図１２に示すように、孤立したコンタクトホールの寸法が５０ｎｍである場合のＭＥＥＦが２．３であるのに対し、コンタクトホールの寸法が４０ｎｍである場合のＭＥＥＦは１０である。これにより、孤立したコンタクトホールパターンにおいても、寸法を微細化するにつれて、ＭＥＥＦが増大してしまうことがわかる。 As shown in FIG. 12, the MEEF when the dimension of the isolated contact hole is 50 nm is 2.3, whereas the MEEF when the dimension of the contact hole is 40 nm is 10. As a result, it can be seen that even in an isolated contact hole pattern, MEEF increases as the dimensions are reduced.

　ここで、従来の方法では、コンタクトホールパターンのピッチの微細化や、マスクパターン寸法の微細化に対応するため、１枚のマスクを用いる場合はマスクの長辺及び短辺の両端部のサイズを調整することで、２枚のマスクを用いる場合はマスクの短辺の端部のサイズを調整することで、マスクの寸法を制御している。そのため、ＭＥＥＦの悪化によりパターンの転写性が直結して悪化してしまう。ＭＥＥＦが悪化した場合には、より高精度なマスク加工やマスク寸法の補正が必要となるが、高精度なマスクの作成は技術的に難しく、マスクの作成時間の増大とそれに伴うコストの増加が問題となる。このように、マスク側でパターン寸法を補正するには限界があり、マスク寸法の精度向上は難しくなっている。 Here, in the conventional method, in order to cope with the miniaturization of the pitch of the contact hole pattern and the miniaturization of the mask pattern dimension, when using one mask, the sizes of both ends of the long side and the short side of the mask are set. By adjusting, when two masks are used, the size of the mask is controlled by adjusting the size of the end of the short side of the mask. Therefore, the transferability of the pattern is directly connected and deteriorated due to the deterioration of MEEF. When MEEF deteriorates, more accurate mask processing and mask dimension correction are required. However, it is technically difficult to create a high-accuracy mask, which increases the time required for mask creation and the associated increase in cost. It becomes a problem. As described above, there is a limit in correcting the pattern dimension on the mask side, and it is difficult to improve the accuracy of the mask dimension.

　このような状況において、パターンレイアウトが例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）で用いられるセル配置のような、規則的で均一なパターンピッチの場合は、露光量の調整及び簡易的なマスク寸法の補正によって、ホール寸法を均一に形成することができた。しかし、パターンレイアウトがロジックＬＳＩ（Large Scale Integration）で用いられるＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等のような、ランダムなパターンピッチの場合は、パターンが密な部分、疎な部分、及びその中間の部分が混在する。このような場合、露光量をどれか１つの密度に合わせて調整するとともに、他の密度の部分の寸法制御をマスク補正で行う必要がある。通常は、密な部分に合わせて露光量を調整し、中間の部分から疎な部分（孤立した部分）にかけてマスク補正を行う。このため、密な部分では寸法精度が良好なパターンを形成できるが、密度が中間の部分や孤立した部分ではＭＥＥＦが悪化した場合に寸法精度が悪化する不具合が生じていた。 In such a situation, when the pattern layout is a regular and uniform pattern pitch, such as a cell layout used in a DRAM (Dynamic Random Access Memory), for example, exposure amount adjustment and simple mask dimension correction As a result, the hole dimensions could be formed uniformly. However, in the case of a random pattern pitch such as SRAM (Static Random Access Memory) used in a logic LSI (Large Scale Integration), the pattern layout is a dense part, a sparse part, and an intermediate part thereof. Are mixed. In such a case, it is necessary to adjust the exposure amount according to any one of the densities and to perform dimension control of the other density portions by mask correction. Normally, the exposure amount is adjusted in accordance with a dense portion, and mask correction is performed from an intermediate portion to a sparse portion (isolated portion). For this reason, a pattern with good dimensional accuracy can be formed in a dense portion, but there has been a problem that the dimensional accuracy is deteriorated when MEEF deteriorates in an intermediate density portion or an isolated portion.

　以上のように、従来の２枚マスクを用いた技術によれば、遮光膜からなる長方形パターンの短辺側でのみマスク補正を行っているため、パターン寸法が限界まで微細になると、ＭＥＥＦの増加によりマスクを補正しきれない恐れがある。また、従来の技術では、ＤＲＡＭのような規則的なパターンの場合は人の手で設計できるが、ＳＲＡＭのようなランダムなパターンの場合、工数と時間の関係からパターン設計は困難であり、２枚マスクを用いてコンタクトホールを形成することは容易ではない。 As described above, according to the technique using the conventional two-mask, the mask correction is performed only on the short side of the rectangular pattern made of the light-shielding film. There is a risk that the mask cannot be corrected. In the conventional technique, a regular pattern such as a DRAM can be designed manually, but in the case of a random pattern such as an SRAM, pattern design is difficult due to the relationship between man-hours and time. It is not easy to form a contact hole using a sheet mask.

　上記に鑑み、本発明は、ホールの寸法が微細化されても、パターン転写性が良好で、高精度に寸法制御が可能なマスクパターンの生成方法およびパターン形成方法を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a mask pattern generation method and a pattern formation method that have good pattern transferability and allow high-precision dimension control even when the hole size is reduced. .

　上記目的を達成するため、本発明のマスクパターンの生成方法は、ホールを形成するためのマスクパターンの生成方法であって、ホールパターンを含み、Ｙ軸を長軸方向とする長方形からなる第１のパターンを第１のレイヤに発生させる工程（ａ）と、前記ホールパターンを含み、Ｘ軸を長軸方向とする長方形からなる第２のパターンを第２のレイヤに発生させる工程（ｂ）と、前記第１のレイヤに設けられた前記ホールパターンと、前記第２のレイヤに設けられた前記ホールパターンとが互いに一致するように前記第１のレイヤと前記第２のレイヤを重ね合わせて、前記第１のパターンと前記第２のパターンを合成させた合成パターンを形成する工程（ｃ）と、前記合成パターンから、前記第１のパターンと前記第２のパターンとが重なる重なり部を抽出した後、前記第１のパターンの長辺、及び前記第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを短くして前記重なり部を前記ホールパターンと一致させる工程（ｄ）と、前記工程（ｄ）の後、前記第１のレイヤと前記第２のレイヤを用いて形成されるホールの寸法を計算する工程（ｅ）と、前記工程（ｅ）の後、前記第１のパターンの長辺、及び前記第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを修正する工程（ｆ）とを備えている。 In order to achieve the above object, a mask pattern generation method according to the present invention is a mask pattern generation method for forming a hole, and includes a first rectangle comprising a hole pattern and having a Y axis as a major axis direction. (A) generating a pattern of the first layer on the first layer, and (b) generating a second pattern made of a rectangle including the hole pattern and having the X axis as the major axis direction on the second layer; The first layer and the second layer are overlapped so that the hole pattern provided in the first layer and the hole pattern provided in the second layer coincide with each other, The step (c) of forming a composite pattern obtained by combining the first pattern and the second pattern, and the first pattern and the second pattern overlap from the composite pattern. (D) a step of extracting at least one of the long side of the first pattern and the long side of the second pattern and extracting the overlapping part to match the hole pattern after extracting the overlapping part; After the step (d), the step (e) of calculating the dimensions of the holes formed using the first layer and the second layer, and after the step (e), the first And a step (f) of correcting at least one of the long side of the pattern and the long side of the second pattern.

　この方法によれば、工程（ｆ）で第１のパターン及び第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを修正することで、第１のパターン及び第２のパターンの短辺の長さのみを調整する従来の方法に比べて、第１のパターン及び第２のパターンを用いて形成されるホールパターンの転写性を高精度に制御することができる。そのため、本発明のマスクパターンの生成方法を用いれば、微細化されても、ホールパターンのＭＥＥＦを増加させることなく、寸法の精度良くホールパターンを形成することができ、該ホールパターンを用いて所望の寸法を有するホールをレジスト基板に形成することが可能となる。 According to this method, the length of the short sides of the first pattern and the second pattern is corrected by correcting the length of at least one of the long sides of the first pattern and the second pattern in the step (f). Compared with the conventional method of adjusting only the pattern, the transferability of the hole pattern formed using the first pattern and the second pattern can be controlled with high accuracy. Therefore, if the mask pattern generation method of the present invention is used, a hole pattern can be formed with high dimensional accuracy without increasing the MEEF of the hole pattern even if the mask pattern is miniaturized. It is possible to form a hole having the dimensions of the resist substrate.

　また、本発明のパターン形成方法は、レジスト膜にホールパターンを形成するためのパターン形成方法であって、前記ホールパターンを含み、Ｙ軸を長軸方向とする長方形からなる第１のパターンを第１のレイヤに発生させる工程（ａ）と、前記ホールパターンを含み、Ｘ軸を長軸方向とする長方形からなる第２のパターンを第２のレイヤに発生させる工程（ｂ）と、前記第１のレイヤに設けられた前記ホールパターンと、前記第２のレイヤに設けられた前記ホールパターンとが互いに一致するように前記第１のレイヤと前記第２のレイヤを重ね合わせて、前記第１のパターンと前記第２のパターンを合成させた合成パターンを形成する工程（ｃ）と、前記合成パターンから、前記第１のパターンと前記第２のパターンとが重なる重なり部を抽出した後、前記第１のパターンの長辺、及び前記第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを短くして前記重なり部を前記ホールパターンと一致させる工程（ｄ）と、前記工程（ｄ）の後、前記第１のレイヤと前記第２のレイヤを用いて形成されるホールの寸法を計算する工程（ｅ）と、前記工程（ｅ）の後、前記第１のパターンの長辺、及び前記第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを修正する工程（ｆ）と、前記工程（ｆ）の後、前記第１のパターンを用いて、第１のマスクを製作する第１のマスク製作工程（ｇ）と、前記工程（ｆ）の後、前記第２のパターンを用いて、第２のマスクを製作する第２マスク製作工程（ｈ）と、前記工程（ｇ）及び前記工程（ｈ）の後、ネガ型レジスト膜が設けられた基板を、前記第１のマスクを用いて露光することで、前記ネガ型レジスト膜に前記第１のパターンを転写する工程（ｉ）と、前記工程（ｇ）及び前記工程（ｈ）の後、前記基板を前記第２のマスクを用いて露光することで、前記ネガ型レジスト膜に前記第２のパターンを転写する工程（ｊ）と、前記工程（ｉ）及び前記工程（ｊ）の後、前記ネガ型レジスト膜を現像することで、前記ネガ型レジスト膜に前記ホールパターンを形成する工程（ｋ）とを備えている。 The pattern forming method of the present invention is a pattern forming method for forming a hole pattern in a resist film, wherein the first pattern including the hole pattern and having a rectangle with the Y axis as the major axis direction is a first pattern. A step (a) for generating in the first layer, a step (b) for generating in the second layer a second pattern comprising a rectangle including the hole pattern and having the X axis as the major axis direction, and the first The first layer and the second layer are overlapped so that the hole pattern provided in the layer and the hole pattern provided in the second layer coincide with each other, A step (c) of forming a synthesized pattern obtained by synthesizing the pattern and the second pattern, and an overlapping portion where the first pattern and the second pattern overlap from the synthesized pattern After the extraction, the step (d) of shortening the length of at least one of the long side of the first pattern and the long side of the second pattern to match the overlapping portion with the hole pattern; and After (d), the step (e) of calculating the dimensions of the holes formed using the first layer and the second layer, and the length of the first pattern after the step (e) A step (f) of correcting at least one of a side and a long side of the second pattern, and after the step (f), a first mask is manufactured using the first pattern. After the first mask manufacturing step (g) and the step (f), a second mask manufacturing step (h) for manufacturing a second mask using the second pattern, and the step (g) And after the step (h), the substrate on which the negative resist film is provided is the first After the step (i) of transferring the first pattern to the negative resist film by exposing using a mask, and after the step (g) and the step (h), the substrate is moved to the second resist film. Step (j) of transferring the second pattern to the negative resist film by exposure using a mask, and developing the negative resist film after the steps (i) and (j) Thus, the method includes the step (k) of forming the hole pattern in the negative resist film.

　この方法によれば、工程（ｆ）で第１のパターン及び第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを修正することで、微細化されても、ホールパターンのＭＥＥＦを増加させることなく、寸法の精度良くマスクパターンを形成することができる。その結果、前記マスクパターンを用いて、所望の寸法を有する微細なホールを制御良くレジスト基板に形成することが可能となる。 According to this method, at least one of the long sides of the first pattern and the second pattern is corrected in the step (f), so that the MEEF of the hole pattern is not increased even if the length is reduced. The mask pattern can be formed with high dimensional accuracy. As a result, it is possible to form fine holes having desired dimensions on the resist substrate with good control using the mask pattern.

　本発明のマスクパターンの生成方法によれば、微細化されても、高精度にマスクパターンの寸法を制御できるため、所望の寸法からなるホールを形成可能なマスクパターンを比較的容易に生成することができる。また、本発明のパターン形成方法によれば、上記マスクパターンを用いて、微細なホールを制御良くレジスト基板に形成することができる。 According to the mask pattern generation method of the present invention, the mask pattern dimension can be controlled with high precision even if the mask pattern is miniaturized, so that a mask pattern capable of forming a hole having a desired dimension can be generated relatively easily. Can do. Further, according to the pattern forming method of the present invention, fine holes can be formed on the resist substrate with good control using the mask pattern.

図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に第１のパターン及び第２のパターンを示す図であり、図１（ｃ）は、第１の実施形態に係るマスクパターンの長辺の寸法に対するホールサイズの変化量を示す図である。FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a first pattern and a second pattern, respectively, in the first embodiment of the present invention, and FIG. 1C is related to the first embodiment. It is a figure which shows the variation | change_quantity of the hole size with respect to the dimension of the long side of a mask pattern. 図２は、従来のマスクパターンの長辺の寸法を一定にした際のホールサイズのピッチ依存性を示すシミュレーション結果である。FIG. 2 is a simulation result showing the pitch dependence of the hole size when the long side dimension of the conventional mask pattern is made constant. 図３は、本発明に係るマスクパターンの長辺の寸法を変化させた際のホールサイズのピッチ依存性を示すシミュレーション結果である。FIG. 3 is a simulation result showing the pitch dependence of the hole size when the dimension of the long side of the mask pattern according to the present invention is changed. 図４は、本発明に係るマスク寸法のピッチ依存性を示すシミュレーション結果である。FIG. 4 is a simulation result showing the pitch dependence of the mask dimension according to the present invention. 図５は、第１の実施形態のマスクパターンの生成方法を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating a mask pattern generation method according to the first embodiment. 図６は、（ａ）～（ｊ）は、第１の実施形態のマスクパターンの生成方法を示す平面図である。FIGS. 6A to 6J are plan views showing a mask pattern generation method according to the first embodiment. 図７は、（ａ）～（ｇ）は、第１の実施形態に係るパターン形成方法を示す平面図である。FIGS. 7A to 7G are plan views showing the pattern forming method according to the first embodiment. 図８は、（ａ）～（ｇ）は、第１の実施形態に係るマスクパターンの生成方法の変形例を示す平面図である。FIGS. 8A to 8G are plan views showing a modification of the mask pattern generation method according to the first embodiment. 図９は、（ａ）～（ｅ）は、従来の微細なコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。FIGS. 9A to 9E are plan views showing a conventional method for forming a fine contact hole pattern. 図１０は、従来の１枚のマスクを用いた場合のコンタクトホールパターンのピッチとＭＥＥＦとの関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the pitch of the contact hole pattern and MEEF when one conventional mask is used. 図１１は、従来の２枚のマスクを用いた場合のコンタクトホールパターンのピッチとＭＥＥＦとの関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the pitch of the contact hole pattern and MEEF when two conventional masks are used. 図１２は、従来の２枚のマスクを用いた場合の孤立したコンタクトホールの寸法とＭＥＥＦとの関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the size of an isolated contact hole and MEEF when two conventional masks are used.

符号の説明Explanation of symbols

　　　　　　１　　　第１のフォトマスク
　　　　　　２　　　第１の長方形パターン
　　　　　　３　　　第１の照明絞り
　　　　　　４　　　開口部
　　　　　　５　　　ネガ型レジスト膜
　　　　　　６　　　第１の潜像
　　　　　　７　　　第２の長方形パターン
　　　　　　７ａ　　第３の長方形パターン
　　　　　　８　　　第２のフォトマスク
　　　　　　８ａ　　第２のフォトマスク
　　　　　　９　　　開口部
　　　　　１０　　　第２の照明絞り
　　　　　１１　　　交差部
　　　　　１１ａ　　交差部
　　　　　１２　　　第２の潜像
　　　　　１３　　　コンタクトホール
　　　　　１４　　　長方形コンタクトホール 1 First photomask
2 First rectangular pattern
3 First illumination stop 4 Opening
5 Negative resist film
6 First latent image
7 Second rectangular pattern
7a Third rectangular pattern
8 Second photomask
8a Second photomask 9 Opening
10 Second illumination stop 11 Intersection
11a Intersection
12 Second latent image
13 Contact hole
14 Rectangular contact hole

　（第１の実施形態）
　以下、本発明の第１の実施形態に係るホールを形成するためのマスクパターンの生成方法について、図面を参照しながら説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a method of generating a mask pattern for forming holes according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

　本実施形態のマスクパターンの生成方法では、第１のパターン及び第２のパターンがそれぞれ形成された２枚のマスクパターンを用いてホールパターンを形成する。まず、この第１のパターン及び第２のパターンについて、図１（ａ）～（ｃ）を参照しながら説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る第１のパターンを示す図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る第２のパターンを示す図である。また、図１（ｃ）は、本実施形態に係るマスクパターンの長辺の寸法に対するホールサイズの変化量を示す図である。 In the mask pattern generation method of the present embodiment, a hole pattern is formed using two mask patterns each formed with a first pattern and a second pattern. First, the first pattern and the second pattern will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a diagram illustrating a first pattern according to the present embodiment, and FIG. 1B is a diagram illustrating a second pattern according to the present embodiment. FIG. 1C is a diagram showing the amount of change in hole size with respect to the long side dimension of the mask pattern according to the present embodiment.

　図１（ａ）に示すように、本実施形態の第１のパターンは、例えばＹ軸を長軸方向とする長方形からなる。また、図１（ｂ）に示すように、本実施形態の第２のパターンは、第１のパターンの長軸と直交するＸ軸を長軸方向とする長方形パターンからなる。図１（ｃ）は、第１のパターン及び第２のパターンの短辺の寸法を４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍにそれぞれ設定し、長辺の寸法を変化させた場合に、露光後に得られるホールの寸法をシミュレーションにより算出した結果である。なお、算出したホールの寸法と、ホールの所望の寸法（ターゲット寸法）との差をホールサイズの変化量として縦軸に示している。また、露光時の照明条件は、偏光照明を用いて、ＮＡ＝１．０７、Dipole４０°、σout０．８/σin０．６とする。図１（ｃ）から、第１のパターン及び第２のパターンの短辺の長さが短くなるほど、ホールサイズの変化量が大きくなることがわかる。ここで、短辺の長さが４０ｎｍの場合、ホールサイズの変化量は最大で１２ｎｍとなる。これは、パターンサイズが小さくなる程コントラストが低下する結果、周辺部分の光強度の影響を受けやすくなることを示している。さらに、ホールサイズは、短辺の長さだけでなく長辺の長さを変化させることで変動することが分かる。特に、ターゲット寸法を４０ｎｍに設定した場合（短辺の寸法を４０ｎｍに設定した場合）、４５ｎｍ及び５０ｎｍに設定した場合と比べて、長辺の寸法に対するホールサイズの変化量がより大きくなっている。 As shown in FIG. 1A, the first pattern of the present embodiment is made of a rectangle having, for example, the Y axis as the major axis direction. As shown in FIG. 1B, the second pattern of the present embodiment is a rectangular pattern whose major axis is the X axis orthogonal to the major axis of the first pattern. FIG. 1 (c) shows the hole dimensions obtained after exposure when the short side dimensions of the first pattern and the second pattern are set to 40 nm, 45 nm, and 50 nm, respectively, and the long side dimensions are changed. Is a result of calculation by simulation. The difference between the calculated hole size and the desired hole size (target size) is shown on the vertical axis as the amount of change in the hole size. The illumination conditions during exposure are set to NA = 1.07, Dipole 40 °, and σout0.8 / σin0.6 using polarized illumination. From FIG. 1C, it can be seen that the amount of change in the hole size increases as the lengths of the short sides of the first pattern and the second pattern become shorter. Here, when the length of the short side is 40 nm, the amount of change in the hole size is 12 nm at the maximum. This indicates that as the pattern size is reduced, the contrast is lowered, and as a result, it is easily affected by the light intensity in the peripheral portion. Furthermore, it can be seen that the hole size varies not only by changing the length of the short side but also by changing the length of the long side. In particular, when the target dimension is set to 40 nm (when the short side dimension is set to 40 nm), the amount of change in the hole size with respect to the long side dimension is larger than when the target dimension is set to 45 nm and 50 nm. .

　以上の検討より、本願発明者は、マスクパターンの短辺だけでなく長辺の寸法を変化させることで、ホールサイズが変動することを見出した。従来のように、ターゲット寸法が比較的大きい場合は、長辺の寸法を変化させてもホールサイズはそれほど大きく変化しないが、半導体デバイスの微細化によりターゲット寸法が十分小さい場合、長辺の寸法の変化はホールサイズに大きく影響すると考えられる。なお、図１（ｃ）に示す結果から、長辺の寸法を例えば２５０～４００ｎｍの範囲で設定することで、ホールの寸法の変動を制御することが可能であることがわかるが、長辺の寸法は上記範囲外でも任意に設定することができる。 From the above examination, the inventor of the present application has found that the hole size varies by changing not only the short side but also the long side dimension of the mask pattern. If the target dimension is relatively large as in the conventional case, the hole size does not change so much even if the long side dimension is changed, but if the target dimension is sufficiently small due to miniaturization of the semiconductor device, the long side dimension The change is thought to have a significant effect on the hole size. From the results shown in FIG. 1 (c), it can be seen that the variation of the hole dimension can be controlled by setting the dimension of the long side in the range of 250 to 400 nm, for example. The dimensions can be arbitrarily set even outside the above range.

　以下、マスクパターンの長辺の寸法を変化させた際のホール寸法への影響について、図２～図４を用いてより詳細に説明する。図２は、マスクパターンの長辺の寸法を一定にした際のホールサイズのピッチ依存性を示すシミュレーション結果である。また、図３は、マスクパターンの長辺の寸法を変化させた際のホールサイズのピッチ依存性を示すシミュレーション結果である。図２及び図３では、横軸にホールパターンの間隔（Pitch）を示し、縦軸にホールサイズを示している。なお、両図では、マスクパターンの短辺の寸法を５０ｎｍ～１１０ｎｍの範囲で５ｎｍ刻みで変化させた時のホール寸法をプロットしている。 Hereinafter, the influence on the hole size when the long side dimension of the mask pattern is changed will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a simulation result showing the pitch dependence of the hole size when the long side dimension of the mask pattern is made constant. FIG. 3 is a simulation result showing the pitch dependence of the hole size when the dimension of the long side of the mask pattern is changed. 2 and 3, the horizontal axis indicates the hole pattern interval (Pitch), and the vertical axis indicates the hole size. In both figures, the hole dimensions are plotted when the dimension of the short side of the mask pattern is changed in increments of 5 nm in the range of 50 nm to 110 nm.

　まず、図２及び図３に示すように、マスクパターンの短辺の寸法を一定にすると、ピッチに応じてホール寸法の変動が見られる。これは、光近接効果（ＯＰＥ：Optical proximity effect）と呼ばれる一般的な現象である。光近接効果では、マスクパターンの疎密によって露光時のパターン変換差が異なることにより、露光用のマスクパターンと基板上で得られるパターンとの間に寸法変動や形状変化が生じる。通常、半導体製造プロセスでは、マスクパターンの密度にかかわらずホール寸法を一定にする必要があるため、マスクパターンのサイズを補正することで、ピッチサイズに依存することなくホール寸法が一定になるようにする。ここで、マスクパターンの補正を行う場合、補正の寸法の最小単位（マスクグリッド）が小さい程、精度良くマスクパターンのサイズ補正ができる反面、マスクパターンを生成する際のデータ量や描画時間が増加したり、マスクパターンの欠陥の修正が難しいなど、マスクパターンの製造コストが増大する恐れがある。従って、通常では、マスクパターンのマスクグリッドは、補正の精度及び製造コストの両者のバランスを取った値に設定する。なお、先に述べたように、図２及び図３に示す結果は、マスクパターンの短辺の寸法を５ｎｍ刻みで変化させた場合、すなわち、マスクグリッドを５ｎｍに設定した場合の結果である。また、図２及び図３に示す結果では、ホールの所望の寸法（ターゲット寸法）を４５ｎｍに設定している。 First, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, when the dimension of the short side of the mask pattern is made constant, the hole dimension varies depending on the pitch. This is a general phenomenon called an optical proximity effect (OPE). In the optical proximity effect, a difference in pattern conversion at the time of exposure varies depending on the density of the mask pattern, so that a dimensional variation and a shape change occur between the mask pattern for exposure and the pattern obtained on the substrate. Normally, in the semiconductor manufacturing process, it is necessary to make the hole dimensions constant regardless of the mask pattern density. Therefore, by correcting the mask pattern size, the hole dimensions become constant regardless of the pitch size. To do. Here, when correcting a mask pattern, the smaller the minimum unit of the correction dimension (mask grid), the more accurately the mask pattern size can be corrected, but the amount of data and the drawing time when generating the mask pattern increase. Or the mask pattern manufacturing cost may increase because it is difficult to correct a defect in the mask pattern. Therefore, normally, the mask grid of the mask pattern is set to a value that balances both the accuracy of correction and the manufacturing cost. As described above, the results shown in FIGS. 2 and 3 are results when the dimension of the short side of the mask pattern is changed in increments of 5 nm, that is, when the mask grid is set to 5 nm. In the results shown in FIGS. 2 and 3, the desired hole dimension (target dimension) is set to 45 nm.

　図２及び図３を照らし合わせてみると、図２では、１つの短辺の寸法につき１つのホール寸法のデータが得られるのに対し、図３では、１つの短辺の寸法につき７つのホール寸法のデータが得られる。ここで、図３では、マスクパターンの長辺の寸法を１００～４００ｎｍの範囲で５０ｎｍ刻みで変化させているため、１つの短辺の寸法に対して長辺の寸法が互いに異なる７種類のマスクパターンが生成される。この７種類のマスクパターンに対して、７種類のホールの寸法のデータがそれぞれ得られることより、マスクパターンの長辺の寸法に応じて、ホールの寸法も合わせて変化することがわかる。以上の結果より、マスクパターンの短辺だけを補正するよりも、短辺と長辺の寸法を合わせて補正することで、より高精度にホールの寸法を制御できると言える。 2 and 3, in FIG. 2, one hole size data is obtained for one short side dimension, whereas in FIG. 3, seven holes are obtained for one short side dimension. Dimension data is obtained. Here, in FIG. 3, since the dimension of the long side of the mask pattern is changed in increments of 50 nm in the range of 100 to 400 nm, seven types of masks having different long side dimensions with respect to one short side dimension. A pattern is generated. With respect to these seven types of mask patterns, the data of the seven types of hole dimensions are obtained, and it can be seen that the hole dimensions also change in accordance with the long side dimensions of the mask pattern. From the above results, it can be said that the hole dimensions can be controlled with higher accuracy by correcting the short side and long side dimensions together, rather than correcting only the short side of the mask pattern.

　続いて、図２及び図３の結果に基づいて、マスクパターンの短辺及び長辺の両方を補正した場合とマスクパターンの短辺のみを補正した場合について、ホールサイズのピッチ依存性をシミュレーションにより算出した。結果を図４に示す。図４は、本発明に係るホールサイズのピッチ依存性を示すシミュレーション結果である。なお、ピッチは１１０ｎｍから９９０ｎｍの範囲で変化させ、ホールパターンが密集した領域からホールパターンが孤立した領域において、４５ｎｍ径ホールの寸法を評価している。また、図４は、マスクパターンの長辺の寸法が２５ｎｍ刻みで設定可能である場合の結果であり、ホールの所望の寸法を４５ｎｍに設定している。 Next, based on the results of FIG. 2 and FIG. 3, the pitch dependence of the hole size is simulated by simulation when both the short side and the long side of the mask pattern are corrected and when only the short side of the mask pattern is corrected. Calculated. The results are shown in FIG. FIG. 4 is a simulation result showing the pitch dependence of the hole size according to the present invention. The pitch is changed in the range of 110 nm to 990 nm, and the size of the 45 nm diameter hole is evaluated in the region where the hole pattern is isolated from the region where the hole patterns are dense. FIG. 4 shows the results when the long side dimension of the mask pattern can be set in increments of 25 nm. The desired hole dimension is set to 45 nm.

　図４に示すように、マスクパターンの短辺のみを補正する従来の方法の場合、ピッチに対するホールサイズのバラツキが見られ、バラツキの範囲（range）は６．８ｎｍである。一方、本発明のマスクパターンの生成方法を用いた場合、ピッチに対するホール寸法のバラツキはほとんど見られず、バラツキの範囲（range）は２．１ｎｍと従来よりも小さい。以上の結果より、マスクパターンの短辺と長辺の両方の寸法を補正する本発明の方法を用いると、マスク寸法のピッチ依存性が小さく、所望の寸法からなるマスクパターンを高精度に生成できることが分かった。 As shown in FIG. 4, in the case of the conventional method for correcting only the short side of the mask pattern, there is a variation in the hole size with respect to the pitch, and the range of the variation is 6.8 nm. On the other hand, when the mask pattern generation method of the present invention is used, there is almost no variation in the hole size with respect to the pitch, and the range of the variation is 2.1 nm, which is smaller than the conventional one. From the above results, when the method of the present invention that corrects both the short side and long side dimensions of the mask pattern is used, the mask dimension is less dependent on the pitch, and a mask pattern having a desired dimension can be generated with high accuracy. I understood.

　なお、図４に示すように、従来の方法では、いくつかのピッチにおいて、所望の寸法との寸法差が大きいマスクパターンが生成されてしまう。これを解消するためには、マスク寸法の補正幅をさらに細かくする、つまり、マスクグリッドを小さくすることで、マスクパターンの寸法精度を向上させる必要がある。しかしながら、現実的にマスクグリッドの縮小には限界がある。これに対し、本願発明者は、上述したように、マスクパターンの長辺の寸法に着目することで、従来よりもマスクグリッドのサイズを縮小しなくとも、より高精度に寸法を制御できるマスクパターンの生成方法を見出すことができた。以下、本発明のマスクパターンの生成方法について、図５及び図６を用いて具体的に説明する。 As shown in FIG. 4, in the conventional method, a mask pattern having a large dimensional difference from a desired dimension is generated at several pitches. In order to solve this problem, it is necessary to improve the dimensional accuracy of the mask pattern by further reducing the correction width of the mask dimension, that is, by reducing the mask grid. However, there is a limit in reducing the mask grid in practice. On the other hand, as described above, the inventors of the present application pay attention to the dimension of the long side of the mask pattern, and can control the dimension with higher accuracy without reducing the size of the mask grid than before. I was able to find out how to generate The mask pattern generation method of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS.

　図５は、本実施形態のマスクパターンの生成方法を示すフローチャートである。図６（ａ）～（ｊ）は、本実施形態のマスクパターンの生成方法を示す平面図である。ここで、図６（ａ）に示すように、本実施形態のマスクパターンの生成方法では、ロジックＬＳＩに用いられる、パターンピッチがランダムなコンタクトホールパターン（ホールパターン）を生成する方法を一例として挙げる。本実施形態のホールパターンの密度は、中央部が高く、端部が小さくなっている。ここで、ホールパターンのうち、コンタクトホールの形成位置には、便宜上、正方形内に×を加えた記号を表示しているが、実際にはこのような表示はない。なお、本実施形態のホールパターンを用いて形成されるホールの所望の寸法をＷとする。 FIG. 5 is a flowchart showing a mask pattern generation method according to this embodiment. FIGS. 6A to 6J are plan views showing the mask pattern generation method of this embodiment. Here, as shown in FIG. 6A, in the mask pattern generation method of this embodiment, a method of generating a contact hole pattern (hole pattern) having a random pattern pitch, which is used in a logic LSI, is given as an example. . The density of the hole pattern of the present embodiment is high at the center and small at the ends. Here, in the hole pattern, for the sake of convenience, a symbol in which a cross is added is displayed at the contact hole formation position, but there is no such display in practice. Note that W is a desired dimension of a hole formed using the hole pattern of the present embodiment.

　まず、図５のＳ１～Ｓ３に示すように、ホールパターンをレイヤＹとレイヤＸに分割する。この時、レイヤＹに形成する第１のパターンの長辺の長さをＷｙ、レイヤＸに形成する第２のパターンの長辺の長さをＷｘとし、Ｎを１以上の任意の実数で設定すると、例えば初期値として、Ｗｙ＝Ｎ×Ｗ、Ｗｘ＝Ｎ×Ｗに設定することで、それぞれ長方形からなる第１のパターン及び第２のパターンを形成する。具体的には、図６（ｂ）に示すように、レイヤＹは、ホールパターンを含み、Ｙ軸を長軸方向とする長方形からなる第１のパターンを有する。一方、図６（ｄ）に示すように、レイヤＸは、ホールパターンを含み、Ｘ軸を長軸方向とする長方形からなる第２のパターンを有する。 First, the hole pattern is divided into layer Y and layer X as shown in S1 to S3 of FIG. At this time, the length of the long side of the first pattern formed on the layer Y is Wy, the length of the long side of the second pattern formed on the layer X is Wx, and N is set to an arbitrary real number of 1 or more. Then, for example, by setting Wy = N × W and Wx = N × W as initial values, a first pattern and a second pattern each formed of a rectangle are formed. Specifically, as illustrated in FIG. 6B, the layer Y includes a hole pattern and has a first pattern that is a rectangle having the Y axis as the major axis direction. On the other hand, as shown in FIG. 6D, the layer X has a second pattern that includes a hole pattern and is formed of a rectangle having the X axis as the major axis direction.

　次に、図５のＳ４に示すように、レイヤＹに設けられたホールパターンと、レイヤＸに設けられたホールパターンとが互いに一致するように、レイヤＹとレイヤＸを重ね合わせて、第１のパターンと第２のパターンを合成させた合成パターンを形成する。この合成パターンを図６（ｃ）に示す。 Next, as shown in S4 of FIG. 5, the layer Y and the layer X are overlapped so that the hole pattern provided in the layer Y and the hole pattern provided in the layer X coincide with each other. A combined pattern is formed by combining the above pattern and the second pattern. This synthetic pattern is shown in FIG.

　次に、合成パターンから、第１のパターンと第２のパターンとが重なる重なり部を抽出する。その後、図６（ｆ）に示すように、第１のパターンの長辺、及び第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを短くして、抽出した重なり部のうちホールパターンと異なる領域を無くすことで、重なり部をホールパターンと一致させる。この時、図６（ｅ）及び図６（ｇ）にそれぞれ示すように、補正後の第１のパターン及び第２のパターンでは、図６（ｂ）及び図６（ｄ）に比べて、一部の長辺の長さが縮小している。 Next, an overlapping portion where the first pattern and the second pattern overlap is extracted from the composite pattern. After that, as shown in FIG. 6F, at least one of the long side of the first pattern and the long side of the second pattern is shortened, and the extracted overlapping portion is a region different from the hole pattern. By eliminating, the overlapping part matches the hole pattern. At this time, as shown in FIGS. 6 (e) and 6 (g), the first pattern and the second pattern after the correction are compared with those in FIGS. 6 (b) and 6 (d). The length of the long side of the part is reduced.

　次に、図５のＳ５に示すように、図６（ｅ）及び図６（ｇ）にそれぞれ示す補正後の第１のパターン及び第２のパターンを用いて、光学シミュレーションを行い、露光後のコンタクトホールの寸法を計算する。 Next, as shown in S5 of FIG. 5, an optical simulation is performed using the corrected first pattern and second pattern shown in FIG. 6E and FIG. Calculate contact hole dimensions.

　続いて、図５のＳ６及びＳ７に示すように、露光後のコンタクトホールの寸法が所望の寸法に近づくように、まず、光学シミュレーションによりレイヤＹに設けられた第１のパターンの短辺の長さを計算し、該第１のパターンの短辺の長さを補正する。次に、レイヤＹと同様にして、露光後のコンタクトホールの寸法が所望の寸法に近づくように、光学シミュレーションによりレイヤＸに設けられた第２のパターンの短辺の長さを計算し、該第２のパターンの短辺の長さを補正する。 Subsequently, as shown in S6 and S7 of FIG. 5, first, the length of the short side of the first pattern provided in the layer Y by optical simulation so that the dimension of the contact hole after exposure approaches a desired dimension. And the length of the short side of the first pattern is corrected. Next, in the same manner as in layer Y, the length of the short side of the second pattern provided in layer X is calculated by optical simulation so that the dimension of the contact hole after exposure approaches the desired dimension. The length of the short side of the second pattern is corrected.

　次に、図５のＳ８及びＳ９に示すように、コンタクトホールの寸法が所望の寸法となるように、光学シミュレーションにより第１のパターンの長辺の長さを計算し、該第１のパターンの長辺の長さを補正する。次に、レイヤＹと同様にして、コンタクトホールの寸法が所望の寸法となるように、光学シミュレーションにより第２のパターンの長辺の長さを計算し、該第２のパターンの長辺の長さを補正する。これにより、図６（ｈ）及び図６（ｊ）にそれぞれ示すように、短辺及び長辺の長さがそれぞれ補正された第１のパターン及び第２のパターンが形成される。 Next, as shown in S8 and S9 of FIG. 5, the length of the long side of the first pattern is calculated by optical simulation so that the size of the contact hole becomes a desired size, and the first pattern Correct the length of the long side. Next, in the same manner as in layer Y, the length of the long side of the second pattern is calculated by optical simulation so that the contact hole has a desired size, and the length of the long side of the second pattern is calculated. Correct the thickness. Thereby, as shown in FIG. 6H and FIG. 6J, the first pattern and the second pattern in which the lengths of the short side and the long side are corrected are formed.

　続いて、図５のＳ１０及びＳ１１に示すように、図６（ｈ）に示す補正後の第１のパターンが設けられた第１のレイヤと、図６（ｊ）に示す補正後の第２のパターンが設けられた第２のレイヤとを重ね合わせて、第１のパターンと第２のパターンを合成した合成パターンを形成する。この合成パターンを図６（ｉ）に示す。 Subsequently, as shown in S10 and S11 of FIG. 5, the first layer provided with the corrected first pattern shown in FIG. 6 (h) and the corrected second shown in FIG. 6 (j). The second layer provided with the pattern is overlapped to form a synthesized pattern in which the first pattern and the second pattern are synthesized. This synthetic pattern is shown in FIG.

　次に、図６（ｉ）に示す合成パターンから、第１のパターンと第２のパターンとが重なる重なり部を抽出し、抽出した重なり部のうちホールパターンと異なる領域があるかどうかを確認する。重なり部にホールパターンと異なる領域がある場合、第１のパターンの長辺、及び第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを短くして、重なり部をホールパターンと一致させる。以上の工程により、コンタクトホールを形成するためのマスクパターンを生成することができる。 Next, an overlapping portion where the first pattern and the second pattern overlap is extracted from the composite pattern shown in FIG. 6 (i), and it is confirmed whether or not there is a region different from the hole pattern in the extracted overlapping portion. . When there is a region different from the hole pattern in the overlapping portion, at least one of the long side of the first pattern and the long side of the second pattern is shortened so that the overlapping portion matches the hole pattern. Through the above steps, a mask pattern for forming a contact hole can be generated.

　本実施形態のマスクパターンの生成方法の特徴は、図５のＳ８及びＳ９に示す工程で、第１のパターンの長辺及び第２のパターンの長辺の長さを補正することにある。この方法によれば、第１のパターン及び第２のパターンの短辺だけでなく長辺の長さを補正することで、転写性が良好で、高精度に制御可能なコンタクトホールパターンを生成することができる。従って、本実施形態のマスクパターンの生成方法を用いれば、微細化されてもコンタクトホールパターンのＭＥＥＦを増加させることなく、良好な精度でコンタクトホールパターンを形成することができるため、該コンタクトホールパターンを用いて所望の寸法を有するコンタクトホールをレジスト基板に形成することが可能となる。 A feature of the mask pattern generation method of the present embodiment is that the lengths of the long side of the first pattern and the long side of the second pattern are corrected in the steps shown in S8 and S9 of FIG. According to this method, by correcting not only the short side but also the long side length of the first pattern and the second pattern, a contact hole pattern with good transferability and controllable with high accuracy is generated. be able to. Therefore, if the mask pattern generation method of this embodiment is used, the contact hole pattern can be formed with good accuracy without increasing the MEEF of the contact hole pattern even if it is miniaturized. It is possible to form a contact hole having a desired dimension in the resist substrate using the.

　さらに、本実施形態のマスクパターンの生成方法によれば、図５のＳ４及びＳ１０に示す工程で、合成パターンから第１のパターンと第２のパターンとが重なる重なり部を抽出し、該重なり部のうちホールパターンと異なる領域が無くなるように、第１のパターン及び第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを短くする。この工程により、コンタクトホールが密集する領域において長方形からなるパターンが重なり合うのを抑制することができ、所望の位置以外に不要なコンタクトホールが形成されるのを防ぐことができる。その結果、本実施形態のマスクパターンの生成方法によれば、ＤＲＡＭのような規則正しく配置されたパターンだけでなく、ＳＲＡＭのようなランダムな配置のパターンに対しても、比較的容易に所望のマスクパターンを良好な精度で作成することができ、あらゆる半導体装置の微細化を実現することができる。 Furthermore, according to the mask pattern generation method of the present embodiment, an overlapping portion where the first pattern and the second pattern overlap is extracted from the composite pattern in the steps shown in S4 and S10 of FIG. Among them, the length of at least one of the long sides of the first pattern and the second pattern is shortened so that there is no region different from the hole pattern. By this step, it is possible to suppress the overlapping of rectangular patterns in a region where the contact holes are dense, and it is possible to prevent unnecessary contact holes from being formed other than the desired position. As a result, according to the mask pattern generation method of this embodiment, a desired mask can be relatively easily applied not only to a regularly arranged pattern such as a DRAM but also to a randomly arranged pattern such as an SRAM. Patterns can be created with good accuracy, and miniaturization of all semiconductor devices can be realized.

　なお、本実施形態のマスクパターンの生成方法では、初期値として、第１のパターンの長辺の長さをＷｙ＝Ｎ×Ｗ、第２のパターンの長辺の長さをＷｘ＝Ｎ×Ｗに設定することで、第１のパターン及び第２のパターンが所望のホールの寸法（Ｗ）を拡大したパターンとして示される。これにより、第１のパターン及び第２のパターンが比較的容易に作成できる。なお、第１のパターン及び第２のパターンの長辺の長さの初期値は、Ｎを任意の実数として、適切な値を設定することができる。 In the mask pattern generation method of this embodiment, the initial length of the long side of the first pattern is Wy = N × W, and the long side of the second pattern is Wx = N × W. By setting to, the first pattern and the second pattern are shown as patterns in which the desired hole dimension (W) is enlarged. Thereby, the first pattern and the second pattern can be created relatively easily. Note that the initial value of the length of the long side of the first pattern and the second pattern can be set to an appropriate value with N being an arbitrary real number.

　なお、図５のＳ５に示す工程では、コンピューターを用いた光学シミュレーションを行うことで、コンタクトホールの寸法を計算したが、これに限定されるものでない。また、例えば、光学シミュレーションの代わりに、種々の寸法からなる第１のパターン及び第２のパターンから形成されるコンタクトホールの寸法がそれぞれ予め算出された比較テーブルを用いて、コンタクトホールの所望の寸法に最も近くなる場合の各パターンの寸法を抽出することで、各パターンの寸法を設定してもよい。 In the step shown in S5 of FIG. 5, the size of the contact hole is calculated by performing an optical simulation using a computer. However, the present invention is not limited to this. Further, for example, instead of optical simulation, a desired size of the contact hole is obtained by using a comparison table in which the size of the contact hole formed from the first pattern and the second pattern having various dimensions is calculated in advance. The dimension of each pattern may be set by extracting the dimension of each pattern in the case of being closest.

　また、図５のＳ６～Ｓ９に示す工程では、コンピューターを用いた光学シミュレーションを行うことで、第１のパターン及び第２のパターンの長辺及び短辺の長さをそれぞれ計算したが、これに限定されるものではない。例えば、光学シミュレーションの代わりに、種々の寸法からなる第１のパターン及び第２のパターンから形成されるコンタクトホールの寸法がそれぞれ予め算出された比較テーブルを用いて、コンタクトホールの所望の寸法に最も近くなる場合の各パターンの寸法を抽出することで、各パターンの寸法を設定してもよい。　 In the processes shown in S6 to S9 of FIG. 5, the lengths of the long side and the short side of the first pattern and the second pattern were calculated by performing an optical simulation using a computer. It is not limited. For example, instead of optical simulation, the size of the contact hole formed from the first pattern and the second pattern having various dimensions can be set to the desired dimension of the contact hole by using a comparison table in which the respective dimensions are calculated in advance. The dimension of each pattern may be set by extracting the dimension of each pattern when close. *

　続いて、本実施形態のパターン形成方法について説明する。本実施形態のパターン形成方法は、上述の本実施形態のマスクパターンの生成方法で生成されたマスクパターンを用いて、２枚のマスクを製作し、製作した２枚のマスクを用いてレジスト基板に例えばコンタクトホールパターンを形成する方法である。図７（ａ）～（ｇ）は、本実施形態のパターン形成方法を示す平面図である。 Subsequently, the pattern forming method of this embodiment will be described. The pattern forming method of the present embodiment uses the mask pattern generated by the above-described mask pattern generating method of the present embodiment to manufacture two masks, and uses the manufactured two masks to form a resist substrate. For example, a contact hole pattern is formed. 7A to 7G are plan views showing the pattern forming method of this embodiment.

　まず、図７（ａ）に示すように、第１回目の露光に使用する第１のフォトマスク１を準備する。第１のフォトマスク１には、遮光膜からなる第１の長方形パターン２が形成されている。この第１の長方形パターン２が形成された部分は、遮光膜により露光光が遮断もしくは減衰される一方で、第１の長方形パターン２が形成されていない部分は光が完全に透過する。第１の長方形パターン２は、例えば、図６（ｈ）に示す本実施形態のマスクパターンの生成方法により生成された第１のパターンのように、所望の寸法でコンタクトホールパターンを転写するためにそれぞれ所定の寸法で設けられた短辺と長辺とから構成されている。なお、第１の長方形パターン２は、例えば完全に光を遮光できるクロム膜、又は、光を減衰させるモリブデンシリサイド膜などからなる。この場合、第１のフォトマスク１は、バイナリ型、ハーフトーン位相シフト型、及びエッジ強調型位相シフトマスクのいずれかである。 First, as shown in FIG. 7A, a first photomask 1 used for the first exposure is prepared. A first rectangular pattern 2 made of a light shielding film is formed on the first photomask 1. In the portion where the first rectangular pattern 2 is formed, the exposure light is blocked or attenuated by the light shielding film, while in the portion where the first rectangular pattern 2 is not formed, the light is completely transmitted. For example, the first rectangular pattern 2 is used to transfer the contact hole pattern with a desired dimension like the first pattern generated by the mask pattern generation method of the present embodiment shown in FIG. Each is composed of a short side and a long side provided with predetermined dimensions. The first rectangular pattern 2 is made of, for example, a chromium film that can completely block light or a molybdenum silicide film that attenuates light. In this case, the first photomask 1 is any one of a binary type, a halftone phase shift type, and an edge enhancement type phase shift mask.

　次に、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、第１のフォトマスク１を用いて、ネガ型レジスト膜５が設けられた基板に対して第１回目の露光を行う。これにより、ネガ型レジスト膜５には、第１の長方形パターン２が転写された第１の潜像６が形成される。ここで、本実施形態のパターン形成方法では、図７（ｂ）に示す第１の照明絞り３を用いて露光を行う。第１の照明絞り３は、Ｘ軸方向に沿って互いに対向する位置に設けられた２つの開口部４を有する。開口部４は、２本の円弧と２本の直線で囲まれた台形状の形状をしており、各々の開口部４はＹ軸と平行方向に延伸している。また、開口部４は照明絞り３の外周部近くに設けられている。ここで、第１の長方形パターン２の短辺は、ネガ型レジスト膜５に寸法の精度良く転写する必要があるが、長辺の寸法精度は短辺に比べてそれほど要求されない。そのため、第１の照明絞り３を用いることで、第１の長方形パターン２の短辺方向を通過した回折光のみを選択的に透過させることができ、第１の長方形パターン２をより一層コントラスト良くネガ型レジスト膜５に形成することができる。 Next, as shown in FIGS. 7B and 7C, the first exposure is performed on the substrate provided with the negative resist film 5 using the first photomask 1. As a result, a first latent image 6 to which the first rectangular pattern 2 is transferred is formed on the negative resist film 5. Here, in the pattern forming method of the present embodiment, exposure is performed using the first illumination stop 3 shown in FIG. The first illumination stop 3 has two openings 4 provided at positions facing each other along the X-axis direction. The opening 4 has a trapezoidal shape surrounded by two arcs and two straight lines, and each opening 4 extends in a direction parallel to the Y axis. The opening 4 is provided near the outer periphery of the illumination stop 3. Here, the short side of the first rectangular pattern 2 needs to be transferred to the negative resist film 5 with high dimensional accuracy, but the dimensional accuracy of the long side is not so required as compared to the short side. Therefore, by using the first illumination stop 3, only the diffracted light that has passed through the short side direction of the first rectangular pattern 2 can be selectively transmitted, and the first rectangular pattern 2 can be further improved in contrast. It can be formed on the negative resist film 5.

　一方、図７（ｄ）に示すように、第２回目の露光に使用する第２のフォトマスク８を準備する。第２のフォトマスク８には、遮光膜からなる第２の長方形パターン７が形成されている。第２の長方形パターン７は、例えば図６（ｊ）に示す本実施形態のマスクパターンの生成方法により生成された第２のパターンのように、所望の寸法でコンタクトホールパターンを転写するためにそれぞれ所望の寸法で設けられた短辺と長辺とから構成されている。第２の長方形パターン７の長軸は、第１の長方形パターン２の長軸と直交する方向に延伸している。なお、第２の長方形パターン７は、例えば完全に光を遮光できるクロム膜、又は、光を減衰させるモリブデンシリサイド膜などからなる。この場合、第２のフォトマスク８は、バイナリ型、ハーフトーン位相シフト型、及びエッジ強調型位相シフトマスクのいずれかである。 On the other hand, as shown in FIG. 7 (d), a second photomask 8 used for the second exposure is prepared. A second rectangular pattern 7 made of a light shielding film is formed on the second photomask 8. For example, the second rectangular pattern 7 is used to transfer the contact hole pattern with a desired dimension, like the second pattern generated by the mask pattern generating method of the present embodiment shown in FIG. It is composed of a short side and a long side provided with desired dimensions. The major axis of the second rectangular pattern 7 extends in a direction orthogonal to the major axis of the first rectangular pattern 2. The second rectangular pattern 7 is made of, for example, a chromium film that can completely block light, or a molybdenum silicide film that attenuates light. In this case, the second photomask 8 is any one of a binary type, a halftone phase shift type, and an edge enhancement type phase shift mask.

　次に、図７（ｅ）及び図７（ｆ）に示すように、第２のフォトマスク８を用いて、第１の潜像６が転写されたネガ型レジスト膜５に対して第２回目の露光を行う。この時、第１の潜像６に対して位置がずれないように、第２のフォトマスク８を用いて重ね合わせ露光を行う。本工程により、ネガ型レジスト膜５には、第２の長方形パターン７が転写された第２の潜像１２がさらに形成され、第１の潜像６と第２の潜像１２とが交差する交差部１１が形成される。ここで、本実施形態のパターン形成方法では、図７（ｅ）に示す第２の照明絞り１０を用いて露光を行う。第２の照明絞り１０は、Ｙ軸方向に沿って互いに対向する位置に設けられた２つの開口部９を有する。開口部９は、２本の円弧と２本の直線で囲まれた台形状の形状をしており、各々の開口部はＸ軸と平行に延伸している。また、開口部９は照明絞り１０の外周部近くに設けられている。この第２の照明絞り１０を用いることで、第２の長方形パターン７の短辺方向を通過した回折光のみを選択的に透過させることができるため、第２の長方形パターン７をより一層コントラスト良くネガ型レジスト膜５に形成することができる。 Next, as shown in FIGS. 7E and 7F, the second photomask 8 is used for the second resist film 5 to which the first latent image 6 has been transferred. Exposure. At this time, overlay exposure is performed using the second photomask 8 so that the position does not shift with respect to the first latent image 6. By this step, a second latent image 12 to which the second rectangular pattern 7 is transferred is further formed on the negative resist film 5, and the first latent image 6 and the second latent image 12 intersect. Intersection 11 is formed. Here, in the pattern forming method of the present embodiment, exposure is performed using the second illumination stop 10 shown in FIG. The second illumination stop 10 has two openings 9 provided at positions facing each other along the Y-axis direction. The opening 9 has a trapezoidal shape surrounded by two arcs and two straight lines, and each opening extends parallel to the X axis. The opening 9 is provided near the outer periphery of the illumination stop 10. By using this second illumination stop 10, only the diffracted light that has passed through the short side direction of the second rectangular pattern 7 can be selectively transmitted, so that the second rectangular pattern 7 can be further improved in contrast. It can be formed on the negative resist film 5.

　次に、図７（ｇ）に示すように、ネガ型レジスト膜５が設けられた基板をポジ現像処理する。ここで、ネガ型レジストを用いた場合、光が当たった部分は現像不溶部となり、一度も光が当たっていない交差部１１だけが現像可溶部となる。従って、交差部１１が現像液により溶けることで、コンタクトホール１３がネガ型レジスト膜５に形成される。以上の工程により、本実施形態のマスクパターンを用いて、ネガ型レジスト膜５にコンタクトホール１３を形成することができる。ここでネガ型レジストを用いる代わりに、ポジ型レジストを用いることも可能である。この場合、現像処理をネガ型で行うことで、光が当たった部分は現像不溶部となり、一度も光が当たっていない交差部１１だけが現像可溶部となる。すると同様にして、レジスト膜にコンタクトホール１３を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 7G, the substrate on which the negative resist film 5 is provided is subjected to a positive development process. Here, when a negative resist is used, a portion exposed to light becomes a development insoluble portion, and only a crossing portion 11 that has never been exposed to light becomes a development soluble portion. Accordingly, the contact hole 13 is formed in the negative resist film 5 by the intersection 11 being dissolved by the developer. Through the above steps, the contact hole 13 can be formed in the negative resist film 5 using the mask pattern of this embodiment. Here, instead of using the negative resist, a positive resist can be used. In this case, by performing the development process with a negative type, a portion exposed to light becomes a development insoluble portion, and only a crossing portion 11 that has never been exposed to light becomes a development soluble portion. In the same manner, the contact hole 13 can be formed in the resist film.

　本実施形態のパターン形成方法では、図７（ａ）及び図７（ｄ）に示す第１の長方形パターン２及び第２の長方形パターン７が、それぞれ寸法の精度良く形成されているため、図７（ｇ）に示すコンタクトホール１３を所望の寸法で制御良く形成することが可能となる。 In the pattern forming method of the present embodiment, the first rectangular pattern 2 and the second rectangular pattern 7 shown in FIGS. 7A and 7D are formed with high dimensional accuracy. It becomes possible to form the contact hole 13 shown in FIG.

　なお、図７（ａ）～（ｇ）に示すコンタクトホールの形成工程では、長方形パターンが１つ設けられた第１のフォトマスク１及び第２のフォトマスク８を一例に挙げたが、これに限定されるものではなく、図６（ｈ）及び図６（ｊ）にそれぞれ示す第１のパターン及び第２のパターンのように、複数本のラインアンドスペースパターンが形成されたマスクを用いてもよい。 In the contact hole forming process shown in FIGS. 7A to 7G, the first photomask 1 and the second photomask 8 provided with one rectangular pattern are given as an example. The present invention is not limited, and a mask in which a plurality of line and space patterns are formed as in the first pattern and the second pattern shown in FIGS. 6 (h) and 6 (j), respectively, may be used. Good.

　（第１の実施形態の変形例）
　以下、本発明の第１の実施形態に係るマスクパターンの生成方法の変形例を示す。図８（ａ）～（ｇ）は、本実施形態のマスクパターンの生成方法の変形例を示す平面図である。本実施形態のマスクパターンの生成方法の変形例では、長方形からなるコンタクトホールを形成するためのマスクパターンの生成方法について説明する。なお、本実施形態のマスクパターンの生成方法の変形例では、図７（ａ）～（ｇ）に示す本実施形態のマスクパターンの生成方法と一部の工程を除いて同様であるため、同様な部分については簡略して述べる。 (Modification of the first embodiment)
Hereinafter, modifications of the mask pattern generation method according to the first embodiment of the present invention will be described. FIGS. 8A to 8G are plan views showing modifications of the mask pattern generation method of the present embodiment. In the modification of the mask pattern generation method of the present embodiment, a mask pattern generation method for forming a rectangular contact hole will be described. The modified example of the mask pattern generation method of the present embodiment is the same as the mask pattern generation method of the present embodiment shown in FIGS. 7A to 7G except for some processes. These parts will be described briefly.

　まず、図８（ａ）に示すように、第１回目の露光に使用する第１のフォトマスク１を準備する。第１のフォトマスクは、図７（ａ）に示すフォトマスクと同じ構成である。その後、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、第１のフォトマスク１を用いて、ネガ型レジスト膜５が設けられた基板に対して第１回目の露光を行う。この時、図８（ｂ）に示すように、第１の照明絞り３を用いて露光を行う。これにより、ネガ型レジスト膜５には、第１の長方形パターンが転写された第１の潜像６が形成される。 First, as shown in FIG. 8A, a first photomask 1 used for the first exposure is prepared. The first photomask has the same configuration as the photomask shown in FIG. Thereafter, as shown in FIGS. 8B and 8C, the first exposure is performed on the substrate provided with the negative resist film 5 using the first photomask 1. At this time, exposure is performed using the first illumination stop 3 as shown in FIG. As a result, a first latent image 6 to which the first rectangular pattern is transferred is formed on the negative resist film 5.

　次に、図８（ｄ）に示すように、第２回目の露光に使用する第２のフォトマスク８ａを準備する。第２のフォトマスク８ａには、遮光膜からなる第３の長方形パターン７ａが形成されている。第３の長方形パターン７ａは、長軸が第１の長方形パターン２の長軸と直交する方向に延伸し、短辺の寸法が第２の長方形パターン７の短辺よりも大きく形成されている。第３の長方形パターン７ａでは、短辺の寸法が第２の長方形パターン７の短辺よりも大きい点が図７（ｄ）に示す第２の長方形パターン７と異なる点である。 Next, as shown in FIG. 8D, a second photomask 8a used for the second exposure is prepared. A third rectangular pattern 7a made of a light shielding film is formed on the second photomask 8a. The third rectangular pattern 7 a has a long axis extending in a direction perpendicular to the long axis of the first rectangular pattern 2 and has a short side dimension larger than the short side of the second rectangular pattern 7. The third rectangular pattern 7a is different from the second rectangular pattern 7 shown in FIG. 7D in that the dimension of the short side is larger than the short side of the second rectangular pattern 7.

　続いて、図８（ｅ）及び図８（ｆ）に示すように、第２のフォトマスク８ａを用いて、第１の潜像６が転写されたネガ型レジスト膜５に対して第２回目の露光を行う。この時、第１の潜像６に対して位置がずれないように、第２のフォトマスク８ａを用いて重ね合わせ露光を行う。また、この際、図８（ｅ）に示す第２の照明絞り１０を用いる。本工程により、ネガ型レジスト膜５には、第３の長方形パターン７ａが転写された第２の潜像１２ａがさらに形成され、第１の潜像６と第２の潜像１２ａとが交差する交差部１１ａが形成される。ここで、本実施形態のマスクパターンの生成方法の変形例では、交差部１１ａは長方形からなる。 Subsequently, as shown in FIGS. 8E and 8F, the second photomask 8a is used to apply the second time to the negative resist film 5 to which the first latent image 6 has been transferred. Exposure. At this time, overlay exposure is performed using the second photomask 8a so that the position does not shift with respect to the first latent image 6. At this time, the second illumination stop 10 shown in FIG. By this step, a second latent image 12a to which the third rectangular pattern 7a is transferred is further formed on the negative resist film 5, and the first latent image 6 and the second latent image 12a intersect each other. Intersection 11a is formed. Here, in the modification of the mask pattern generation method of the present embodiment, the intersecting portion 11a has a rectangular shape.

　次に、図８（ｇ）に示すように、ネガ型レジスト膜５が設けられた基板を現像処理することで、交差部１１ａが現像液により溶けて、長方形コンタクトホール１４がネガ型レジスト膜５に形成される。 Next, as shown in FIG. 8G, by developing the substrate on which the negative resist film 5 is provided, the crossing portion 11a is melted by the developer, and the rectangular contact hole 14 becomes the negative resist film 5. Formed.

　以上のように、本実施形態のマスクパターンの生成方法の変形例を用いると、第２のフォトマスク８ａに設けられた第３の長方形パターン７ａの短辺の寸法を第１の長方形パターン２よりも大きくすることで、長方形からなるコンタクトホールパターンを良好な寸法精度で容易に形成することができる。なお、第３の長方形パターン７ａのような形状を有する長方形パターンを用いる際にも、上述の本発明のマスクパターンの生成方法を用いてマスクパターンの短辺及び長辺の両方を補正することで、図８（ｇ）で所望の寸法からなる長方形パターンが形成可能なマスクパターンを生成することができる。 As described above, when the modified example of the mask pattern generation method of the present embodiment is used, the dimension of the short side of the third rectangular pattern 7a provided on the second photomask 8a is made larger than that of the first rectangular pattern 2. The contact hole pattern made of a rectangle can be easily formed with good dimensional accuracy. Even when a rectangular pattern having a shape such as the third rectangular pattern 7a is used, both the short side and the long side of the mask pattern are corrected by using the mask pattern generation method of the present invention described above. In FIG. 8G, a mask pattern capable of forming a rectangular pattern having a desired dimension can be generated.

　本発明のマスクパターンの生成方法及びパターン形成方法は、半導体デバイスの微細化に有用である。 The mask pattern generation method and pattern formation method of the present invention are useful for miniaturization of semiconductor devices.

Claims

　ホールを形成するためのマスクパターンの生成方法であって、
　ホールパターンを含み、Ｙ軸を長軸方向とする長方形からなる第１のパターンを第１のレイヤに発生させる工程（ａ）と、
　前記ホールパターンを含み、Ｘ軸を長軸方向とする長方形からなる第２のパターンを第２のレイヤに発生させる工程（ｂ）と、
　前記第１のレイヤに設けられた前記ホールパターンと、前記第２のレイヤに設けられた前記ホールパターンとが互いに一致するように前記第１のレイヤと前記第２のレイヤを重ね合わせて、前記第１のパターンと前記第２のパターンを合成させた合成パターンを形成する工程（ｃ）と、
　前記合成パターンから、前記第１のパターンと前記第２のパターンとが重なる重なり部を抽出した後、前記第１のパターンの長辺、及び前記第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを短くして前記重なり部を前記ホールパターンと一致させる工程（ｄ）と、
　前記工程（ｄ）の後、前記第１のレイヤと前記第２のレイヤを用いて形成されるホールの寸法を計算する工程（ｅ）と、
　前記工程（ｅ）の後、前記第１のパターンの長辺、及び前記第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを修正する工程（ｆ）とを備えているマスクパターンの生成方法。 A method for generating a mask pattern for forming a hole, comprising:
A step (a) of generating a first pattern comprising a rectangle including a hole pattern and having a major axis in the Y axis in a first layer;
A step (b) of generating in the second layer a second pattern comprising a rectangle including the hole pattern and having an X axis as a major axis direction;
The first layer and the second layer are overlapped so that the hole pattern provided in the first layer and the hole pattern provided in the second layer coincide with each other, A step (c) of forming a synthesized pattern obtained by synthesizing the first pattern and the second pattern;
After extracting an overlapping portion where the first pattern and the second pattern overlap from the composite pattern, the length of at least one of the long side of the first pattern and the long side of the second pattern (D) to shorten the overlapping portion and match the hole pattern with the hole pattern;
After the step (d), a step (e) of calculating a dimension of a hole formed using the first layer and the second layer;
After the step (e), a mask pattern generation method comprising a step (f) of correcting at least one of the long side of the first pattern and the long side of the second pattern.
　前記工程（ｅ）で計算される前記ホールの寸法が所望の寸法となるまで、前記工程（ｆ）の後、前記工程（ｃ）、前記工程（ｄ）、前記工程（ｅ）を順次繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの生成方法。 The step (c), the step (d), and the step (e) are sequentially repeated after the step (f) until the size of the hole calculated in the step (e) becomes a desired size. The method of generating a mask pattern according to claim 1.
　前記工程（ｆ）は、前記第１のパターンの短辺、及び前記第２のパターンの短辺の少なくとも一方の長さを修正する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの生成方法。 2. The mask pattern according to claim 1, wherein the step (f) includes a step of correcting a length of at least one of a short side of the first pattern and a short side of the second pattern. Generation method.
　前記工程（ｅ）では、光学シミュレーションを行うことで、前記ホールの寸法を計算することを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの生成方法。 2. The method of generating a mask pattern according to claim 1, wherein in the step (e), the dimension of the hole is calculated by performing an optical simulation.
　前記工程（ｅ）では、種々の寸法からなる前記第１のパターン及び前記第２のパターンから形成されるホールの寸法がそれぞれ予め算出された比較テーブルを用いて、前記ホールの寸法を計算することを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの生成方法。 In the step (e), the dimensions of the holes are calculated using a comparison table in which the dimensions of the holes formed from the first pattern and the second pattern having various dimensions are calculated in advance. The method of generating a mask pattern according to claim 1.
　前記工程（ｆ）では、光学シミュレーションを用いて、前記第１のパターンの長辺、及び前記第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを修正することを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの生成方法。 2. The step (f) includes correcting the length of at least one of the long side of the first pattern and the long side of the second pattern using optical simulation. Mask pattern generation method.
　前記工程（ｆ）では、種々の寸法からなる前記第１のパターン及び前記第２のパターンから形成されるホールの寸法がそれぞれ予め算出された比較テーブルを用いて、前記第１のパターンの長辺、及び前記第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを修正することを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの生成方法。 In the step (f), a long side of the first pattern is calculated using a comparison table in which the dimensions of the holes formed from the first pattern and the second pattern having various dimensions are calculated in advance. 2. The method of generating a mask pattern according to claim 1, wherein the length of at least one of the long sides of the second pattern is corrected.
　前記ホールの所望の寸法がＷである場合、前記工程（ａ）で形成される前記第１のパターンの長辺の長さをＷｙ、前記工程（ｂ）で形成される前記第２のパターンの長辺の長さをＷｘとすると、Ｗｙ＝Ｎ×Ｗ、Ｗｘ＝Ｎ×Ｗ（Ｎ≧１）であることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの生成方法。 When the desired dimension of the hole is W, the length of the long side of the first pattern formed in the step (a) is Wy, and the length of the second pattern formed in the step (b) is 2. The mask pattern generation method according to claim 1, wherein Wy = N.times.W and Wx = N.times.W (N.gtoreq.1), where Wx is the length of the long side.
　レジスト膜にホールパターンを形成するためのパターン形成方法であって、
　前記ホールパターンを含み、Ｙ軸を長軸方向とする長方形からなる第１のパターンを第１のレイヤに発生させる工程（ａ）と、
　前記ホールパターンを含み、Ｘ軸を長軸方向とする長方形からなる第２のパターンを第２のレイヤに発生させる工程（ｂ）と、
　前記第１のレイヤに設けられた前記ホールパターンと、前記第２のレイヤに設けられた前記ホールパターンとが互いに一致するように前記第１のレイヤと前記第２のレイヤを重ね合わせて、前記第１のパターンと前記第２のパターンを合成させた合成パターンを形成する工程（ｃ）と、
　前記合成パターンから、前記第１のパターンと前記第２のパターンとが重なる重なり部を抽出した後、前記第１のパターンの長辺、及び前記第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを短くして前記重なり部を前記ホールパターンと一致させる工程（ｄ）と、
　前記工程（ｄ）の後、前記第１のレイヤと前記第２のレイヤを用いて形成されるホールの寸法を計算する工程（ｅ）と、
　前記工程（ｅ）の後、前記第１のパターンの長辺、及び前記第２のパターンの長辺の少なくとも一方の長さを修正する工程（ｆ）と、
　前記工程（ｆ）の後、前記第１のパターンを用いて、第１のマスクを製作する第１のマスク製作工程（ｇ）と、
　前記工程（ｆ）の後、前記第２のパターンを用いて、第２のマスクを製作する第２マスク製作工程（ｈ）と、
　前記工程（ｇ）及び前記工程（ｈ）の後、レジスト膜が設けられた基板を、前記第１のマスクを用いて露光することで、前記レジスト膜に前記第１のパターンを転写する工程（ｉ）と、
　前記工程（ｇ）及び前記工程（ｈ）の後、前記基板を前記第２のマスクを用いて露光することで、前記レジスト膜に前記第２のパターンを転写する工程（ｊ）と、
　前記工程（ｉ）及び前記工程（ｊ）の後、前記レジスト膜を現像することで、前記レジスト膜に前記ホールパターンを形成する工程（ｋ）とを備えているパターン形成方法。 A pattern forming method for forming a hole pattern in a resist film,
A step (a) of generating a first pattern comprising a rectangle including the hole pattern and having a major axis in the Y axis in a first layer;
A step (b) of generating in the second layer a second pattern comprising a rectangle including the hole pattern and having an X axis as a major axis direction;
The first layer and the second layer are overlapped so that the hole pattern provided in the first layer and the hole pattern provided in the second layer coincide with each other, A step (c) of forming a synthesized pattern obtained by synthesizing the first pattern and the second pattern;
After extracting an overlapping portion where the first pattern and the second pattern overlap from the composite pattern, the length of at least one of the long side of the first pattern and the long side of the second pattern (D) to shorten the overlapping portion and match the hole pattern with the hole pattern;
After the step (d), a step (e) of calculating a dimension of a hole formed using the first layer and the second layer;
After the step (e), a step (f) of correcting the length of at least one of the long side of the first pattern and the long side of the second pattern;
After the step (f), a first mask manufacturing step (g) for manufacturing a first mask using the first pattern;
After the step (f), a second mask manufacturing step (h) for manufacturing a second mask using the second pattern;
After the step (g) and the step (h), the substrate provided with the resist film is exposed using the first mask, thereby transferring the first pattern to the resist film ( i) and
After the step (g) and the step (h), the step (j) of transferring the second pattern to the resist film by exposing the substrate using the second mask;
After the step (i) and the step (j), the resist film is developed to form the hole pattern in the resist film (k).
　前記工程（ｉ）では、Ｘ軸方向に沿って互いに対向する位置に設けられた２つの開口部を有する照明絞りを用いて、前記基板を露光することを特徴とする請求項９に記載のパターン形成方法。 10. The pattern according to claim 9, wherein in the step (i), the substrate is exposed using an illumination stop having two openings provided at positions facing each other along the X-axis direction. Forming method.
　前記工程（ｊ）では、Ｙ軸方向に沿って互いに対向する位置に設けられた２つの開口部を有する照明絞りを用いて、前記基板を露光することを特徴とする請求項９に記載のパターン形成方法。 The pattern according to claim 9, wherein in the step (j), the substrate is exposed using an illumination stop having two openings provided at positions facing each other along the Y-axis direction. Forming method.
　前記第１のパターン及び前記第２のパターンは、遮光膜からなることを特徴とする請求項９に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 9, wherein the first pattern and the second pattern are made of a light shielding film.
　前記第１のマスク及び前記第２のマスクは、バイナリ型、ハーフトーン位相シフト型、及びエッジ強調型位相シフトマスクのいずれかであることを特徴とする請求項９に記載のパターン形成方法。 10. The pattern forming method according to claim 9, wherein the first mask and the second mask are any one of a binary type, a halftone phase shift type, and an edge enhancement type phase shift mask.
　前記第１のパターン形成および第２のパターン形成に用いるレジスト膜は、ネガ型レジスト膜であり、現像はポジ型であることを特徴とする請求項９に記載のパターン形成方法。 10. The pattern forming method according to claim 9, wherein the resist film used for the first pattern formation and the second pattern formation is a negative resist film, and development is a positive type.
　前記第１のパターン形成および第２のパターン形成に用いるレジスト膜は、ポジ型レジスト膜であり、現像はネガ型であることを特徴とする請求項９に記載のパターン形成方法。 10. The pattern forming method according to claim 9, wherein the resist film used for the first pattern formation and the second pattern formation is a positive resist film, and development is a negative type.