(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクを用いたパターン形成方法であって、
基板上にレジスト膜を形成する工程（ａ）と、
前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して露光光を照射する工程（ｂ）と、
前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像して、前記レジスト膜をパターン化する工程（ｃ）とを備え、
前記フォトマスクは、
前記露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、
前記半遮光部により囲まれ且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部と、
前記半遮光部により囲まれ且つ前記透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備え、
前記半遮光部及び前記透光部は前記露光光を互いに同位相で透過させ、
前記周辺部は、前記半遮光部及び前記透光部を基準として前記露光光を反対位相で透過させ、
前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ前記周辺部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜が形成されており、
前記周辺部形成領域の前記透過性基板の表面は露出していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記フォトマスクにおいて、
前記透光部形成領域の前記透過性基板は、前記周辺部を基準として前記露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げられていることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記フォトマスクにおいて、
前記位相シフト膜は、
前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜と、
前記透過率調整膜上に形成され且つ前記周辺部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相調整膜とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記フォトマスクにおいて、
前記周辺部は、前記透光部から所定の寸法だけ離れた位置に配置されており、
前記周辺部と前記透光部との間に、前記位相シフト膜のうちの前記透過率調整膜のみが形成されていることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記フォトマスクにおいて、
前記位相シフト膜は、
前記周辺部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相調整膜と、
前記位相調整膜上に形成され且つ前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜とを有し、
前記透光部形成領域の前記透過性基板上にも前記位相調整膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記フォトマスクにおいて、
前記周辺部は前記透光部と接するように配置されていることを特徴する請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記フォトマスクにおいて、
前記周辺部は前記透光部の周辺に接するリング状の領域からなることを特徴する請求項６に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記フォトマスクにおいて、
前記透光部の形状は多角形であり、
前記周辺部は、前記透光部の各辺と接する複数個の矩形状の領域からなることを特徴する請求項６に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記フォトマスクにおいて、
前記周辺部は、前記透光部から所定の寸法だけ離して配置されていることを特徴する請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記フォトマスクにおいて、
前記周辺部はリング状の領域からなり、
前記周辺部と前記透光部との間にはリング状の前記半遮光部が介在していることを特徴する請求項９に記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記フォトマスクにおいて、
前記透光部の形状は多角形であり、
前記周辺部は前記透光部の各辺と対向する複数個の矩形状の領域からなり、
前記周辺部と前記透光部との間には前記半遮光部が介在していることを特徴する請求項９に記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
前記工程（ｂ）において、斜入射照明法を用いて前記露光光を照射することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１３】
フォトマスクを用いたパターン形成方法であって、
基板上にレジスト膜を形成する工程（ａ）と、
前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して露光光を照射する工程（ｂ）と、
前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像して、前記レジスト膜をパターン化する工程（ｃ）とを備え、
前記フォトマスクは、
前記露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、
前記半遮光部により囲まれ且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部と、
前記半遮光部により囲まれ且つ前記透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備え、
前記半遮光部及び前記透光部は前記露光光を互いに同位相で透過させ、
前記周辺部は、前記半遮光部及び前記透光部を基準として前記露光光を反対位相で透過させ、
前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ前記周辺部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜が形成されており、
前記周辺部は、前記透光部から所定の寸法だけ離して配置されていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１４】
前記フォトマスクにおいて、
前記透光部形成領域の前記透過性基板は、前記周辺部を基準として前記露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げられていることを特徴とする請求項１３に記載のパターン形成方法。
【請求項１５】
前記フォトマスクにおいて、
前記位相シフト膜は、
前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜と、
前記透過率調整膜上に形成され且つ前記周辺部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相調整膜とを有し、
前記周辺部形成領域の前記透過性基板上にも前記透過率調整膜が形成されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のパターン形成方法。
【請求項１６】
前記フォトマスクにおいて、
前記周辺部はリング状の領域からなり、
前記周辺部と前記透光部との間にはリング状の前記半遮光部が介在していることを特徴する請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１７】
前記フォトマスクにおいて、
前記透光部の形状は多角形であり、
前記周辺部は、前記透光部の各辺と対向する複数個の矩形状の領域からなり、
前記周辺部と前記透光部との間には前記半遮光部が介在していることを特徴する請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１８】
前記工程（ｂ）において、斜入射照明法を用いて前記露光光を照射することを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１９】
フォトマスクを用いたパターン形成方法であって、
基板上にレジスト膜を形成する工程（ａ）と、
前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して露光光を照射する工程（ｂ）と、
前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像して、前記レジスト膜をパターン化する工程（ｃ）とを備え、
前記露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、
前記半遮光部により囲まれ且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部と、
前記半遮光部により囲まれ且つ前記透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備え、
前記透光部の形状は多角形であり、
前記周辺部は、前記透光部の各辺と対向する複数個の矩形状の領域からなり、
前記半遮光部及び前記透光部は前記露光光を互いに同位相で透過させ、
前記周辺部は、前記半遮光部及び前記透光部を基準として前記露光光を反対位相で透過させ、
前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ前記周辺部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜が形成されており、
前記位相シフト膜は、
前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜と、
前記透過率調整膜上に形成され且つ前記周辺部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相調整膜とを有し、
前記周辺部形成領域の前記透過性基板上にも前記透過率調整膜が形成されていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２０】
前記フォトマスクにおいて、
前記透光部形成領域の前記透過性基板は、前記周辺部を基準として前記露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げられていることを特徴とする請求項１９に記載のパターン形成方法。
【請求項２１】
前記フォトマスクにおいて、
前記周辺部は、前記透光部と接するように配置されていることを特徴する請求項１９又は２０に記載のパターン形成方法。
【請求項２２】
前記工程（ｂ）において、斜入射照明法を用いて前記露光光を照射することを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項２３】
前記フォトマスクにおいて、
前記露光光に対する前記位相シフト膜の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置の製造に用いられる微細パターン形成用のフォトマスクを用いたパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体を用いて実現する大規模集積回路装置（以下、ＬＳＩと称する）の高集積化のために回路パターンの微細化がますます必要となってきている。その結果、回路を構成する配線パターンの細線化、又は絶縁層を介して多層化された配線同士をつなぐコンタクトホールパターン（以下、コンタクトパターンと称する）の微細化が非常に重要となってきた。
【０００３】
以下、近年の光露光システムによる配線パターンの細線化について、ポジ型レジストプロセスを用いて行なう場合を想定して説明する。ポジ型レジストプロセスにおいて、ラインパターンとは、フォトマスクを用いた露光及びその後の現像によって、レジストの非感光領域と対応して残存するライン状のレジスト膜（レジストパターン）である。また、スペースパターンとは、レジストの感光領域と対応するレジスト除去部（レジスト除去パターン）である。また、コンタクトパターンとは、ホール状のレジスト除去部であり、スペースパターンのうち特に微小なものと考えればよい。尚、ポジ型レジストプロセスに代えてネガ型レジストプロセスを用いる場合、前述のラインパターン及びスペースパターンのそれぞれの定義を入れ替えればよい。
【０００４】
一般に、配線パターンの微細化には、超解像露光と呼ばれる斜入射露光を用いた細線パターン形成方法が導入されてきた。この方法は、レジストの非感光領域と対応するレジストパターンの微細化方法として優れていると共に、周期的に配置された密パターンの焦点深度を向上させる効果も有している。但し、この斜入射露光方法は、孤立したレジスト除去部を微細化する方法としてはほとんど効果がなく、逆に、像（光学像）のコントラストや焦点深度を劣化させるものである。このため、斜入射露光方法は、レジスト除去部の寸法がレジストパターンの寸法よりも大きいという特徴を有するパターン形成、例えばゲートパターン形成等に積極的に用いられてきている。
【０００５】
一方、微小コンタクトパターンのような孤立した微細なレジスト除去部を形成するためには、斜入射部分を含まない低干渉度の小さな光源を用いることが効果的であることがわかっている。このとき、ハーフトーン位相シフトマスクを用いると、より効果的である（例えば特許文献１参照）。ハーフトーン位相シフトマスクにおいては、コンタクトパターンと対応する透光部（開口部）を囲むマスクパターンとして、完全遮光部に代えて、露光光に対して３〜６％程度の非常に低い透過率を有し且つ開口部を透過する光に対して１８０度の位相反転を生じる位相シフターが設けられている。
【０００６】
尚、本明細書において、特に断らない限り、透過率を、透過性基板の透過率を１００％としたときの実効透過率で表す。また、完全遮光膜（完全遮光部）とは、実効透過率が１％よりも小さい遮光膜（遮光部）を意味するものとする。
【０００７】
以下、ハーフトーン位相シフトマスクによるパターン形成方法の原理について図２７（ａ）〜（ｇ）を参照しながら説明する。
【０００８】
図２７（ａ）は、マスク表面に設けられた完全遮光部となるクロム膜にコンタクトパターンと対応する開口部が設けられてなるフォトマスクの平面図であり、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度を示している。図２７（ｃ）は、マスク表面に設けられた位相シフターにコンタクトパターンと対応するクロム膜が完全遮光部として設けられてなるフォトマスクの平面図であり、図２７（ｄ）は、図２７（ｃ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度を示している。図２７（ｅ）は、マスク表面に設けられた位相シフターにコンタクトパターンと対応する開口部が設けられてなるフォトマスク（つまりハーフトーン位相シフトマスク）の平面図であり、図２７（ｆ）及び（ｇ）はそれぞれ、図２７（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度及び光強度を示している。
【０００９】
ここで、図２７（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）に示すように、図２７（ｅ）に示すハーフトーン位相シフトマスクを透過した光の振幅強度は、図２７（ａ）及び（ｃ）のそれぞれに示すフォトマスクを透過した光の振幅強度の和になっている。すなわち、図２７（ｅ）に示すハーフトーン位相シフトマスクにおいては、遮光部となる位相シフターは、低い透過率で光を透過させるだけではなく、該位相シフターを透過する光に、開口部を通過する光に対して１８０度の光路差（位相差）を与えるように形成されている。このため、図２７（ｂ）、（ｄ）に示すように、位相シフターを透過する光は、開口部を透過する光に対して反対位相の振幅強度分布を有するので、図２７（ｂ）に示す振幅強度分布と図２７（ｄ）に示す振幅強度分布とを合成すると、図２７（ｆ）に示すように、位相変化により振幅強度が０となる位相境界が発生する。その結果、図２７（ｇ）に示すように、位相境界となる開口部の端（以下、位相端と称する）では、振幅強度の２乗で表される光強度も０となって強い暗部が形成される。従って、図２７（ｅ）に示すハーフトーン位相シフトマスクを透過した光の像においては、開口部周辺で非常に強いコントラストが実現される。但し、このコントラストの向上は、マスクに対して垂直に入射する光、具体的には低干渉度の小さな光源領域からマスクに入射する光に対して生じる一方、斜入射露光、例えば垂直入射成分（光源中心（マスクの法線方向）からの照明成分）を取り除いた輪帯照明と呼ばれるような露光に対しては、開口部周辺（位相変化が発生する位相境界付近）でもコントラストの向上は見られない。さらに、低干渉度の小さな光源により露光を行なう場合と比べて、斜入射露光を行なう場合の方が焦点深度も低くなるという欠点もある。
【特許文献１】特開平９−９０６０１号公報（第２頁〜第３頁及び第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、コンタクトパターンのような微細なレジスト除去パターンをポジ型レジストプロセスにより形成しようとした場合、垂直入射成分だけの照明となる干渉度０．５程度以下の小さな光源をハーフトーン位相シフトマスクと組み合わせて露光を行なう必要があった。この方法は、微細な孤立配置のコンタクトパターンの形成には非常に効果的であった。
【００１１】
ところで、近年の半導体装置の高集積化に伴って、配線パターンのみならずコンタクトパターンにおいても孤立配置されたパターンと共に密に配置されたパターンが必要とされるようになってきている。ここで、密に配置されたコンタクトパターンの形成において高い焦点深度を実現するためには、密に配置された配線パターンと同様に斜入射露光が効果的である。
【００１２】
また、近年、配線パターン形成においても、配線パターンとなるラインパターンの微細化に加えて、配線間のスペースパターンの微細化も必要となってきている。ここで、孤立した微小な配線間スペースパターンの形成に、低干渉度の光源をハーフトーン位相シフトマスクと組み合わせて使用することが効果的であることは孤立コンタクトパターンの場合と同様である。
【００１３】
すなわち、高密度の配線パターン及び高密度のコンタクトパターンの形成には斜入射露光が必須である一方、斜入射露光を行なうと、孤立のコンタクトパターン及び孤立の配線間スペースパターンのコントラスト及び焦点深度が著しく悪化する。このコントラスト及び焦点深度の悪化は、解像度向上のためにハーフトーン位相シフトマスクを用いた場合、より一層顕著になる。
【００１４】
逆に、孤立した微小コンタクトパターン及び孤立した微小配線間スペースパターンの形成のために、低干渉度の小さな光源を用いると、高密度パターン又は微小ラインパターンの形成が困難になるという問題がある。
【００１５】
従って、孤立配置された微小なスペースパターンに対する最適照明条件と、密に配置されたパターン又は微小なラインパターンに対する最適照明条件とは相反関係にある。このため、微小なレジストパターンの形成と微小な孤立レジスト除去パターンの形成とを同時に行なうために、光源からの垂直入射成分及び斜入射成分のそれぞれの効果に対してトレードオフが行なわれ、結果として干渉度が中程度（０．５〜０．６程度）の光源が用いられる。しかし、この場合、垂直入射及び斜入射の両方の効果が相殺されるので、孤立ラインパターン又は密集パターンと孤立スペースパターンとを同時に微細化して半導体装置のさらなる高集積化を実現していくことは困難になる。
【００１６】
前記に鑑み、本発明は、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記の目的を達成するために、本発明に係るフォトマスクは、露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、半遮光部により囲まれ且つ露光光に対して透光性を有する透光部と、半遮光部により囲まれ且つ透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備え、半遮光部及び透光部は露光光を互いに同位相で透過させ、周辺部は、半遮光部及び透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる。また、半遮光部形成領域の透過性基板上に、露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜が形成されている。
【００１８】
本発明のフォトマスクによると、透光部と、該透光部と同位相で露光光を透過させる遮光性の半遮光部とによって、透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部が挟まれる。その結果、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり透光部と対応する微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、本発明のフォトマスクと斜入射露光との組み合わせにより、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【００１９】
尚、本明細書において、露光光に対して透光性を有するとは、レジストを感光させる透過率を有することを意味し、露光光に対して遮光性を有するとは、レジストを感光させない透過率を有することを意味する。また、同位相とは、ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下の位相差（但しｎは整数）を意味し、反対位相とは、（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差を意味する。
【００２０】
本発明のフォトマスクにおいて、透光部形成領域の透過性基板は、周辺部を基準として露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げられていてもよい。言い換えると、透光部は、高透過率位相シフターとして機能する基板掘り下げ部であってもよい。
【００２１】
本発明のフォトマスクにおいて、周辺部形成領域の透過性基板の表面は露出していてもよい。
【００２２】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフト膜は金属含有酸化膜であってもよい。
【００２３】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフト膜は、露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜と、透過率調整膜上に形成され且つ周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜とを有することが好ましい。
【００２４】
このようにすると、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜の材料と位相調整膜の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【００２５】
位相シフト膜が透過率調整膜と位相調整膜とを有する場合、透過率調整膜は金属又は金属合金からなる薄膜であってもよい。このとき、透過率調整膜の膜厚は３０ｎｍ以下であってもよい。
【００２６】
また、位相シフト膜が透過率調整膜と位相調整膜とを有する場合、位相調整膜は酸化膜であってもよい。
【００２７】
さらに、位相シフト膜が透過率調整膜と位相調整膜とを有する場合、周辺部は、透光部から所定の寸法だけ離れた位置に配置されており、周辺部と透光部との間に、位相シフト膜のうちの透過率調整膜のみが形成されていることが好ましい。このようにすると、周辺部の透過率と、周辺部と透光部との間における透過率調整膜のみが形成されている部分（以下、位相調整膜除去部分と称する）の透過率との平均値が、周辺部の透過率よりも小さくなる。すなわち、位相調整膜除去部分を含めた周辺部の透過率（実効透過率）を１よりも小さくできるので、周辺部の寸法制御に対するマージンが大きくなる。尚、透過率調整膜が単層薄膜である場合、周辺部を透過する光と、位相調整膜除去部分を透過する光とはほぼ同位相である。また、この場合、多層構造の透過率調整膜を用いる場合と比べて、周辺部と透光部との間に微小幅の透過率調整膜を形成した際における該膜の剥離を抑制できる。
【００２８】
本発明のフォトマスクにおいて、周辺部は、透光部と接するように配置されていてもよいし又は透光部から所定の寸法だけ離して配置されていてもよい。
【００２９】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフト膜は、露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜と、透過率調整膜上に形成され且つ周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜とを有し、周辺部の透過性基板上にも透過率調整膜が形成されていることが好ましい。
【００３０】
このようにすると、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜の材料と位相調整膜の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。また、周辺部の透過性基板上に透過率調整膜のみが形成されているため、周辺部の透過率は透過性基板よりも低減され、周辺部は透過率調整部となる。すなわち、周辺部の透過率は透過率調整膜によって所望値に調整される。従って、周辺部の透過率がフォトマスク上で最も高くなることを回避できるので、周辺部に要求される微細化の程度を低減できる。言い換えると、輪郭強調マスクにおける周辺部つまり開口部の上限寸法が微小になってフォトマスク作成が困難になるという問題を防止することができる。
【００３１】
また、この場合、透過率調整膜は、金属又は金属合金からなり且つ周辺部を基準として露光光を同位相で透過させる薄膜であってもよい。このとき、透過率調整膜の膜厚は３０ｎｍ以下であってもよい。
【００３２】
また、この場合、位相調整膜は酸化膜であってもよい。
【００３３】
さらに、この場合、周辺部は、透光部と接するように配置されていてもよいし又は透光部から所定の寸法だけ離して配置されていてもよい。
【００３４】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフト膜は、周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜と、位相調整膜上に形成され且つ露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜とを有し、透光部の透過性基板上にも位相調整膜が形成されており、周辺部の透過性基板の表面は露出していることが好ましい。
【００３５】
このようにすると、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜の材料と位相調整膜の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【００３６】
また、この場合、透過率調整膜は、金属又は金属合金からなり且つ周辺部を基準として露光光を同位相で透過させる薄膜であってもよい。このとき、透過率調整膜の膜厚は３０ｎｍ以下であってもよい。
【００３７】
また、この場合、位相調整膜は酸化膜であってもよい。
【００３８】
さらに、この場合、周辺部は、透光部と接するように配置されていてもよいし又は透光部から所定の寸法だけ離して配置されていてもよい。
【００３９】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフト膜の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることが好ましい。
【００４０】
このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り等を防止しながら、本発明によるコントラスト強調効果を確実に得ることができる。
【００４１】
本発明に係るパターン形成方法は、本発明のフォトマスクを用いたパターン形成方法を前提とし、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜にフォトマスクを介して露光光を照射する工程と、露光光を照射されたレジスト膜を現像して、レジスト膜をパターン化する工程とを備えている。
【００４２】
本発明のパターン形成方法によると、本発明のフォトマスクと同様の効果が得られる。また、前述の効果は、露光光を照射する工程において斜入射照明法（斜入射露光法）を用いることにより確実に得られる。
【００４３】
本発明に係る第１のフォトマスクの作成方法は、露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、半遮光部により囲まれ且つ露光光に対して透光性を有する透光部と、半遮光部により囲まれ且つ透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備えたフォトマスクの作成方法である。具体的には、半遮光部形成領域の透過性基板上に、露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜を形成する第１の工程と、第１の工程よりも後に、透光部形成領域の透過性基板を、周辺部を基準として露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げる第２の工程とを備えている。
【００４４】
第１のフォトマスクの作成方法によると、半遮光部形成領域の透過性基板上に、露光光を部分的に且つ反対位相で透過させる位相シフト膜を形成した後、透光部形成領域の透過性基板を、露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げる。このため、高透過率位相シフターとなる透光部と、透光部と同位相で露光光を透過させる低透過率位相シフターとなる半遮光部とによって、透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部を挟むことができる。従って、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり透光部と対応する微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、斜入射露光により、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【００４５】
第１のフォトマスクの作成方法において、第１の工程は、透過性基板の上に全面に亘って位相シフト膜を形成した後、透光部形成領域及び周辺部形成領域の位相シフト膜を除去する工程を含むことが好ましい。
【００４６】
このようにすると、透過性基板上に位相シフト膜を形成した後、位相シフト膜及び透過性基板に対してそれぞれ選択的にエッチングを行なうため、低透過率位相シフターとなる半遮光部と周辺部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。また、透光部と周辺部とが離間している場合、言い換えると、透光部と周辺部との間に位相シフト膜を残しておく場合、第１の工程でパターン化された位相シフト膜をマスクとして、第２の工程で透過性基板に対して自己整合的にエッチングを行なうことができるので、フォトマスク加工を正確に行なうことができる。
【００４７】
第１のフォトマスクの作成方法において、第１の工程は、透過性基板の上に全面に亘って位相シフト膜を形成した後、周辺部形成領域の位相シフト膜を除去する工程を含み、第２の工程は、透光部形成領域の透過性基板を掘り下げる前に、透光部形成領域の位相シフト膜を除去する工程を含むことが好ましい。
【００４８】
このようにすると、透過性基板上に位相シフト膜を形成した後、位相シフト膜及び透過性基板に対してそれぞれ選択的にエッチングを行なうため、低透過率位相シフターとなる半遮光部と周辺部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。また、周辺部形成領域の位相シフト膜を除去する工程と、透光部形成領域の位相シフト膜を除去する工程とを別々に行なうため、透光部形成領域と周辺部形成領域とが微小幅で離間している場合、つまり、透光部と周辺部との間に微小幅の位相シフト膜を残しておく場合、フォトマスク加工のマージンを大きくできる。
【００４９】
第１のフォトマスクの作成方法において、位相シフト膜は、露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜と、透過率調整膜上に形成され且つ周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜とを有することが好ましい。
【００５０】
このようにすると、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜の材料と位相調整膜の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【００５１】
第１のフォトマスクの作成方法において、第１の工程は、透過性基板の上に全面に亘って、露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜、及び周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜を順次形成した後、透光部形成領域及び周辺部形成領域の位相調整膜を除去することによって、半遮光部形成領域の透過性基板上に、透過率調整膜及び位相調整膜からなる位相シフト膜を形成する工程を含み、第２の工程は、透光部形成領域の透過性基板を掘り下げる前に、透光部形成領域の透過率調整膜を除去する工程を含むことが好ましい。
【００５２】
このようにすると、周辺部形成領域の透過性基板上に透過率調整膜が形成されるため、周辺部の透過率は透過性基板よりも低減され、周辺部は透過率調整部となる。すなわち、周辺部の透過率は透過率調整膜によって所望値に調整される。従って、周辺部の透過率がフォトマスク上で最も高くなることを回避できるので、周辺部に要求される微細化の程度を低減できる。言い換えると、輪郭強調マスクにおける開口部の上限寸法が微小になってフォトマスク作成が困難になるという問題を防止することができる。また、透過性基板上に透過率調整膜及び位相調整膜を順次形成した後、位相調整膜、透過率調整膜及び透過性基板に対してそれぞれエッチングを行なうことによって、低透過率位相シフターとなる半遮光部と透過率調整部となる周辺部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。さらに、透光部と周辺部とが離間している場合、言い換えると、透光部と周辺部との間に位相調整膜を残しておく場合、パターン化された位相調整膜をマスクとして、透過性基板に対して自己整合的にエッチングを行なうことができるので、フォトマスク加工を正確に行なうことができる。
【００５３】
第１のフォトマスクの作成方法において、第１の工程は、透過性基板の上に全面に亘って、露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜、及び周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜を順次形成した後、周辺部形成領域の位相調整膜を除去することによって、半遮光部形成領域の透過性基板上に、透過率調整膜及び位相調整膜からなる位相シフト膜を形成する工程を含み、第２の工程は、透光部形成領域の透過性基板を掘り下げる前に、透光部形成領域の位相調整膜及び透過率調整膜を順次除去する工程を含むことが好ましい。
【００５４】
このようにすると、周辺部形成領域の透過性基板上に透過率調整膜が形成されるため、周辺部の透過率は透過性基板よりも低減され、周辺部は透過率調整部となる。すなわち、周辺部の透過率は透過率調整膜によって所望値に調整される。従って、周辺部の透過率がフォトマスク上で最も高くなることを回避できるので、周辺部に要求される微細化の程度を低減できる。言い換えると、輪郭強調マスクにおける開口部の上限寸法が微小になってフォトマスク作成が困難になるという問題を防止することができる。また、透過性基板上に透過率調整膜及び位相調整膜を順次形成した後、位相調整膜、透過率調整膜及び透過性基板に対してそれぞれエッチングを行なうことによって、低透過率位相シフターとなる半遮光部と透過率調整部となる周辺部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。さらに、周辺部形成領域の位相調整膜を除去する工程と、透光部形成領域の位相調整膜を除去する工程とを別々に行なうため、透光部形成領域と周辺部形成領域とが微小幅で離間している場合、つまり透光部と開口部との間に微小幅の位相調整膜を残しておく場合、フォトマスク加工のマージンを大きくできる。
【００５５】
本発明に係る第２のフォトマスクの作成方法は、露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、半遮光部により囲まれ且つ露光光に対して透光性を有する透光部と、半遮光部により囲まれ且つ透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備えたフォトマスクの作成方法である。具体的には、透過性基板の上に全面に亘って、周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜、及び露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜を順次形成する第１の工程と、周辺部形成領域の位相調整膜及び透過率調整膜を除去する第２の工程と、第２の工程よりも後に、透光部形成領域の透過率調整膜を除去する第３の工程とを備え、半遮光部形成領域の透過性基板上に形成された位相調整膜及び透過率調整膜は、露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフト膜を構成する。
【００５６】
第２のフォトマスクの作成方法によると、透過性基板上に位相調整膜及び透過率調整膜を形成した後、周辺部形成領域の位相調整膜及び透過率調整膜を除去し、その後、透光部形成領域の透過率調整膜を除去する。その結果、半遮光部形成領域の透過性基板上に、位相調整膜及び透過率調整膜からなる位相シフト膜、つまり露光光を部分的に且つ反対位相で透過させる位相シフト膜を形成できると共に、透光部形成領域の透過性基板上に位相調整膜の単層構造を形成できる。このため、高透過率位相シフターとなる透光部と、透光部と同位相で露光光を透過させる低透過率位相シフターとなる半遮光部とによって、透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部を挟むことができる。従って、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり透光部と対応する微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、斜入射露光により、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。さらに、透過性基板上に位相調整膜及び透過率調整を順次形成した後、透過率調整膜及び位相調整膜に対してそれぞれエッチングを行なうことによって、低透過率位相シフターとなる半遮光部と周辺部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。
【００５７】
第１又は第２のフォトマスクの作成方法において、所定の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることが好ましい。
【００５８】
このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り等を防止しながら、本発明によるコントラスト強調効果を確実に得ることができる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によると、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり透光部と対応する微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、本発明と斜入射露光との組み合わせにより、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
まず、本発明を実現する上で本願発明者が考案したフォトマスクによる解像度向上方法、具体的には、孤立スペースパターンの解像度を向上させるための「輪郭強調法」について説明する。
【００６１】
（輪郭強調法）
以下、ポジ型レジストプロセスによりコンタクトパターンを形成する場合を例として説明する。尚、「輪郭強調法」は、ポジ型レジストプロセスにおける微小スペースパターンであれば、その形状に関わらず全く同様に成り立つ原理である。また、「輪郭強調法」は、ネガ型レジストプロセスを用いる場合も、ポジ型レジストプロセスにおける微小スペースパターン（レジスト除去パターン）を微小パターン（レジストパターン）と置き換えて考えれば全く同様に適用できる。
【００６２】
図１（ａ）〜（ｇ）は、コンタクトパターンを形成するための露光において光の転写像のコントラストを強調するための原理を説明する図である。
【００６３】
図１（ａ）は、露光光に対して６％以上で且つ１５％以下の透過率を持つ半遮光部により、コンタクトパターンと対応する開口部（つまり透光部）が囲まれてなるフォトマスクの平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度を示している。
【００６４】
図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す開口部の周辺領域に位相シフターが配置され且つその他の領域に完全遮光部が配置されてなるフォトマスクの平面図であり、図１（ｄ）は、図１（ｃ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度を示している。ここで、図１（ｄ）に示す光の振幅強度は、該光が位相シフターを透過したものであるため、図１（ｂ）に示す光の振幅強度に対して反対位相の関係にある。
【００６５】
図１（ｅ）は、露光光に対して６％以上で且つ１５％以下の透過率を持つ半遮光部により、コンタクトパターンと対応する開口部及びその周辺領域に配置された位相シフターが囲まれてなるフォトマスクの平面図であり、図１（ｆ）及び（ｇ）は、図１（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度及び光強度（光の振幅強度の２乗）を示している。図１（ｅ）に示すフォトマスクは、図１（ａ）に示すフォトマスクにおける開口部の周辺領域に位相シフターが配置されたフォトマスクである。ここで、図１（ｅ）に示すフォトマスクは、「輪郭強調法」を実現する本発明のフォトマスク（以下、輪郭強調マスクと称する）の一例である。
【００６６】
尚、図１（ａ）又は（ｅ）に示すフォトマスクにおいて、半遮光部を透過する光と、開口部を透過する光とは同位相（具体的には位相差が（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））である。また、図１（ｅ）に示すフォトマスクにおいて、位相シフターを透過する光と、開口部を透過する光とは反対位相（具体的には位相差が（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））である。
【００６７】
図１（ｅ）に示す輪郭強調マスクを透過した光の転写像が強調される原理は次の通りである。すなわち、図１（ｅ）に示すフォトマスクの構造は、図１（ａ）及び（ｃ）のそれぞれに示すフォトマスクを重ね合わせた構造になっている。従って、図１（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）に示すように、図１（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光の振幅強度は、図１（ａ）及び（ｃ）のそれぞれに示すフォトマスクを透過した光の振幅強度を重ね合わせたような分布になっている。ここで、図１（ｆ）から分かるように、図１（ｅ）に示すフォトマスクにおいて、開口部の周辺に配置された位相シフターを透過した光は、開口部及び半遮光部のそれぞれを透過した光の一部を打ち消すことができる。従って、図１（ｅ）に示すフォトマスクにおいて、位相シフターを透過する光の強度を、開口部周辺の光が打ち消されるように調整すれば、図１（ｇ）に示すように、開口部周辺と対応する光強度がほぼ０に近い値まで減少した光強度分布の形成が可能となる。
【００６８】
また、図１（ｅ）に示すフォトマスクにおいて、位相シフターを透過する光は、開口部周辺の光を強く打ち消す一方、開口部中央付近の光を弱く打ち消す。その結果、図１（ｇ）に示すように、図１（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光における、開口部中央から開口部周辺に向けて変化する光強度分布のプロファイルの傾きが増大するという効果も得られる。従って、図１（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光の強度分布はシャープなプロファイルを有するようになるので、コントラストの高い像が形成される。
【００６９】
以上が本発明における光学像（光強度の像（イメージ））を強調する原理である。すなわち、低透過率の半遮光部で形成されたマスクにおける開口部の輪郭に沿って位相シフターを配置することにより、図１（ａ）に示すフォトマスクによって形成される光強度像の中に、開口部の輪郭線と対応する非常に強い暗部を形成することが可能となる。これによって、開口部の光強度と開口部周辺の光強度との間でコントラストが強調された光強度分布を形成できる。本明細書においては、このような原理によってイメージ強調を行なう方法を「輪郭強調法」と称すると共に、この原理を実現するフォトマスクを「輪郭強調マスク」と称する。
【００７０】
ここで、本発明の基本原理となる輪郭強調法と、従来のハーフトーン位相シフトマスクによる原理との違いについて説明する。輪郭強調法の原理において最も重要なことは、半遮光部及び開口部のそれぞれを透過する光の一部が位相シフターを透過する光に打ち消され、それによって光強度分布内に暗部を形成している点である。すなわち、位相シフターがあたかも不透明パターンのごとき振る舞いをするという点である。そのため、図１（ｆ）に見られるように、輪郭強調マスクを透過した光の振幅強度において、同じ位相側での強度変化によって暗部が形成されている。後で詳しく説明するが、この状態のときのみ斜入射露光によってコントラストを向上させることが可能になる。
【００７１】
一方、コンタクトパターンと対応する開口部を有する従来のハーフトーン位相シフトマスクを露光したときの光強度分布においても、図２７（ｇ）に示すように、開口部周辺に強い暗部が形成される。しかし、従来のハーフトーン位相シフトマスクを露光したときの光の振幅強度を表す図２７（ｆ）と、輪郭強調マスクを露光したときの光の振幅強度を表す図１（ｆ）とを比べると、次のような違いが明らかに存在する。すなわち、図２７（ｆ）に示すように、ハーフトーン位相シフトマスクを露光した場合の振幅強度分布においては、位相反転が生じる位相境界が存在する。また、図２７（ｇ）に示すように、この位相境界が、位相端による光強度分布の暗部となってイメージ強調が実現されている。但し、位相端による暗部が形成されてコントラストの強調効果を得るためには、フォトマスクに対して垂直に入射する光の成分が必要となる。逆に、斜入射露光によっては位相境界が発生しても位相端による暗部は形成されず、その結果、コントラスト強調効果は得られない。これが、ハーフトーン位相シフトマスクに対して斜入射露光を行なってもコントラスト強調効果が生じない理由である。言い換えると、ハーフトーン位相シフトマスクによりコントラスト強調効果を得るためには、低干渉度の小さな光源を用いて露光を行なう必要がある。
【００７２】
以上のように、コンタクトパターン形成において、ハーフトーン位相シフトマスクと輪郭強調マスクとはよく似た光強度分布を実現する一方、暗部形成原理の違い（輪郭強調マスクを透過した光の振幅強度分布には位相境界が生じない（図１（ｆ）参照））により、輪郭強調法の場合、斜入射露光によっても微小な孤立スペースパターンの形成に必要な光の転写像を高いコントラストで形成できる。
【００７３】
図２（ａ）は、コンタクトパターンと対応する開口部が位相シフターによって囲まれてなるハーフトーン位相シフトマスクの平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すハーフトーン位相シフトマスクに対して干渉度σ＝０．４の小さな光源を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示しており、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すハーフトーン位相シフトマスクに対して斜入射露光の１つである輪帯照明を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示している。ここで、輪帯照明としては、外径σ＝０．７５、内径σ＝０．５の２／３輪帯と呼ばれるものを用いた。また、露光条件としては、光源波長λ＝１９３ｎｍ（ＡｒＦ光源）、開口数ＮＡ＝０．６を用いた。さらに、コンタクト寸法は１８０ｎｍ四方であり、位相シフターの透過率は６％である。尚、以下の説明においては、特に断らない限り、光強度を露光光の光強度を１としたときの相対光強度で表す。
【００７４】
図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ハーフトーン位相シフトマスクを用いた場合、小さな光源による露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されてコントラストの高い像が形成される一方、斜入射露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されないために非常にコントラストの悪い像が形成される。
【００７５】
図２（ｄ）は、コンタクトパターンと対応する開口部と該開口部を囲む領域に位置する位相シフターとが、完全遮光部となるクロム膜により囲まれてなるエッジ強調型位相シフトマスクの平面図であり、図２（ｅ）は、図２（ｄ）に示すエッジ強調型位相シフトマスクに対して干渉度σ＝０．４の小さな光源を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示しており、図２（ｆ）は、図２（ｅ）に示すエッジ強調型位相シフトマスクに対して輪帯照明を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示している。ここで、エッジ強調型位相シフトマスクは、ハーフトーン位相シフトマスクと同様に、開口部と位相シフターとの間に位相端による暗部を形成してイメージ強調を実現するものである。また、輪帯照明の種類、露光条件及び位相シフターの透過率は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すハーフトーン位相シフトマスクの場合と同様である。さらに、コンタクト寸法は２２０ｎｍ四方であり、位相シフターの幅は８０ｎｍである。
【００７６】
図２（ｅ）及び（ｆ）に示すように、エッジ強調型位相シフトマスクを用いた場合、ハーフトーン位相シフトマスクと同様に、小さな光源による露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されてコントラストの高い像が形成される一方、斜入射露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されないために非常にコントラストの悪い像が形成される。
【００７７】
次に、輪郭強調法において、斜入射露光成分によって高いコントラストが得られることを詳細に示す前に、図１（ｅ）に示すような輪郭強調マスクの構造であっても、位相シフターの幅が過剰に大きくなると、輪郭強調法の効果が得られなくなることを説明しておく。
【００７８】
図３（ａ）は、露光光に対して６％以上で且つ１５％以下の透過率を持つ半遮光部により、コンタクトパターンと対応する開口部と該開口部を囲む領域に位置する小さい幅の位相シフターとが囲まれてなる輪郭強調マスクの平面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して干渉度σ＝０．４の小さな光源を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示しており、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して輪帯照明を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示している。
【００７９】
また、図３（ｄ）は、露光光に対して６％以上で且つ１５％以下の透過率を持つ半遮光部により、コンタクトパターンと対応する開口部と該開口部を囲む領域に位置する大きい幅の位相シフターとが設けられてなる輪郭強調マスクの平面図である。また、図３（ｅ）は、図３（ｄ）に示す輪郭強調マスクに対して干渉度σ＝０．４の小さな光源を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示しており、図３（ｆ）は、図３（ｄ）に示す輪郭強調マスクに対して輪帯照明を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示している。
【００８０】
ここで、図３（ｄ）に示す輪郭強調マスクにおける位相シフターの幅は輪郭強調法の原理が成り立たないほど過剰に大きく設定されているものとする。具体的には、図３（ａ）及び図３（ｄ）に示す開口部の寸法は共に２２０ｎｍ四方であり、図３（ａ）に示す位相シフターの幅は６０ｎｍであり、図３（ｄ）に示す位相シフターの幅は１５０ｎｍである。また、輪帯照明の種類及び露光条件は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すハーフトーン位相シフトマスクの場合と同様である。
【００８１】
図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、輪郭強調法の原理が成り立つ図３（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いた場合、位相シフターの不透明化作用による暗部は光源の種類によらず現れていると共に光強度分布におけるコントラストは輪帯照明によってより高い値が得られている。
【００８２】
一方、位相シフターが過剰に大きい図３（ｄ）に示す輪郭強調マスクを用いた場合、位相シフターを透過する光が強くなりすぎるため、振幅強度分布において反対位相の強度分布が形成されてしまう。このような状況では、ハーフトーン位相シフトマスク又はエッジ強調型位相シフトマスクと同様の原理が作用する。すなわち、図３（ｅ）及び（ｆ）に示すように、小さな光源による露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されてコントラスト強調効果が現れる一方、斜入射露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されないために非常にコントラストの悪い像が形成される。
【００８３】
すなわち、輪郭強調法を実現するためには、マスク構造において、半遮光部に囲まれた開口部の周辺に位相シフターが配置されているだけではなく、その位相シフター内を透過する光が制限されている必要がある。後者の方は、原理的なメカニズムによれば、位相シフターを透過する光が、半遮光部及び開口部のそれぞれを透過する光を打ち消す以上の強度を有し、且つその振幅強度分布において一定の大きさ以上の反対位相の強度分布が形成されないことを意味する。
【００８４】
実際に位相シフターを透過する光を制限するために、位相シフターの透過率に応じてその幅に条件（具体的には上限）を設ける方法を用いることができる。以下、この条件について、位相シフターを透過する光によって位相シフター周辺からの光を打ち消すための条件を考察した結果（図４（ａ）及び（ｂ）参照）を用いて説明する。
【００８５】
図４（ａ）に示すように、透過性基板上に透過率Ｔ、線幅Ｌの位相シフターが設けられたフォトマスク（位相シフターマスク）を用いた露光において、被露光材料上における位相シフターの中心と対応する位置に生じる光強度をＩｈ（Ｌ、Ｔ）とする。また、位相シフターマスクの位相シフターに代えて完全遮光部が設けられたフォトマスク（遮光マスク）を用いた露光において、被露光材料上における完全遮光部の中心と対応する位置に生じる光強度をＩｃ（Ｌ）とする。また、位相シフターマスクの位相シフターに代えて開口部（透光部）が設けられ、且つ位相シフターマスクの透光部に代えて完全遮光部が設けられたフォトマスク（透過マスク）を用いた露光において、被露光材料上における開口部の中心と対応する位置に生じる光強度をＩｏ（Ｌ）とする。
【００８６】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す位相シフターマスクを用いた露光において位相シフターの透過率Ｔ及び線幅Ｌを色々変化させた場合における光強度Ｉｈ（Ｌ、Ｔ）のシミュレーション結果を、透過率Ｔ及び線幅Ｌをそれぞれ縦軸及び横軸に取って光強度の等高線で表した様子を示している。ここで、Ｔ＝Ｉｃ（Ｌ）／Ｉｏ（Ｌ）の関係を表すグラフを重ね書きしている。また、シミュレーション条件は、露光光の波長λ＝０．１９３μｍ（ＡｒＦ光源）、露光機の投影光学系の開口数ＮＡ＝０．６、露光光源の干渉度σ＝０．８（通常光源）である。
【００８７】
図４（ｂ）に示すように、光強度Ｉｈ（Ｌ、Ｔ）が最小となる条件はＴ＝Ｉｃ（Ｌ）／Ｉｏ（Ｌ）の関係で表すことができる。これは、物理的には、位相シフター内を透過する光の光強度を表すＴ×Ｉｏ（Ｌ）と、位相シフター外を透過する光の光強度Ｉｃ（Ｌ）とが釣り合う関係を表している。従って、位相シフター内を透過する光が過剰となって振幅強度分布において反対位相の振幅強度が現れる位相シフターの幅Ｌは、Ｔ×Ｉｏ（Ｌ）がＩｃ（Ｌ）よりも大きくなる幅Ｌということになる。
【００８８】
また、光源の種類によって多少の違いはあるが、透過率１の位相シフター内を透過する光が位相シフター外を透過する光と釣り合うときの幅Ｌは０．３×λ（光源波長）／ＮＡ（開口数）程度（図４（ｂ）の場合で１００ｎｍ程度）であることが、種々のシミュレーション結果から経験的に得られた。さらに、図４（ｂ）から分かるように、６％（０．０６）以上の透過率を有する位相シフター内を光が過剰に透過することを防止するためには、透過率１００％（１．０）の位相シフターの場合と比べて幅Ｌを２倍以下にする必要がある。すなわち、６％以上の透過率を有する位相シフター内を光が過剰に透過することを防止するためには、位相シフターの幅Ｌの上限は０．６×λ／ＮＡ以下でなければならない。
【００８９】
以上の考察を輪郭強調マスクに当てはめると、輪郭強調マスクにおいては位相シフター外を透過する光としては、実質的に位相シフターの両側ではなく片側のみを考慮すればよいので、輪郭強調マスクにおける位相シフターの幅Ｌの上限は上記の考察による上限の半分と考えればよい。従って、輪郭強調マスクにおける位相シフターの幅Ｌの上限は、位相シフターの透過率が６％以上の場合で０．３×λ／ＮＡ以下である。但し、これは十分条件ではなく、位相シフターの透過率の高さに応じて、位相シフターの幅Ｌの上限を０．３×λ／ＮＡよりも小さくする必要がある。すなわち、位相シフターの透過率が１００％又は５０％以上の高透過率である場合、位相シフターの幅Ｌを０．２×λ／ＮＡ以下、好ましくは０．１５×λ／ＮＡ以下にする必要がある。また、微細なホールパターンの形成においては、位相シフターを透過する光と、ホールパターンと対応する透光部を透過する光との干渉によって光強度分布のプロファイルを強調する効果を得るためには、位相シフターは、透光部つまりホールの中心からの距離が０．５×λ／ＮＡ以下の領域に配置されることが好ましい。よって、位相シフターの幅Ｌを０．３×λ／ＮＡ以下にする場合、ホールパターン形成においては、ホールパターンと対応する透光部の中心からの距離が０．５×λ／ＮＡ〜０．８×λ／ＮＡ以下の範囲に、透光部を囲む位相シフターが存在することが好ましい。
【００９０】
尚、本明細書においては、特に断らない限り、位相シフター幅等の種々のマスク寸法を被露光材料上での寸法に換算して表すこととするが、マスク実寸法は換算寸法に露光機の縮小投影光学系の縮小倍率Ｍを乗ずることにより簡単に求めることができる。
【００９１】
次に、輪郭強調法において斜入射露光によってイメージ強調が実現されることを、輪郭強調マスクに対して様々な光源位置から露光を行なった場合における光強度分布のコントラストの変化に基づいて詳細に説明する。
【００９２】
図５（ａ）は輪郭強調マスクの一例の平面図である。ここで、半遮光部の透過率は７．５％であり、位相シフター及び開口部の透過率は１００％である。また、開口部の寸法は２００ｎｍ四方であり、位相シフターの幅は５０ｎｍである。
【００９３】
図５（ｃ）は、図５（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して、開口数ＮＡで規格化された様々な光源位置の点光源から露光を行なった場合における図５（ａ）の線分ＡＡ’と対応する光強度分布を光学シミュレーションにより計算して、該計算結果（例えば図５（ｂ）に示されるような光強度分布）における開口部中央に相当する位置の光強度Ｉｏを読み取り、該光強度Ｉｏを各光源位置に対してプロットした結果を示している。ここでは、光源波長λが１９３ｎｍ（ＡｒＦ光源）、開口数ＮＡが０．６として光学計算によるシミュレーションを行なった結果を示している。尚、以下の説明では特に断らない限り、光学シミュレーションにおいて波長λ＝１９３ｎｍ（ＡｒＦ光源）、開口数ＮＡ＝０．６の条件で計算を行なうものとする。
【００９４】
図５（ｃ）に示すように、開口部中央の光強度Ｉｏは外側の光源位置（図５（ｃ）の原点から遠い光源位置）の点光源で露光される程大きくなる。すなわち、斜入射成分の強い光源で露光される程、コントラストが強くなることが分かる。図面を参照しながら具体的に説明する。図５（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、図５（ｃ）に示す各点光源のサンプル点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれにおける、図５（ａ）の線分ＡＡ’と対応する光強度分布をプロットしたものである。図５（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、点光源の位置が外側になるに従って、言い換えると、大きい斜入射光源位置になるに従って、高いコントラストの像が形成されている。
【００９５】
次に、比較のために、ハーフトーン位相シフトマスクに対して様々な光源位置から露光を行なった場合における光強度分布のコントラストの変化について説明する。図６（ａ）はハーフトーン位相シフトマスクの一例の平面図である。ここで、位相シフターの透過率は６％であり、開口部の透過率は１００％である。また、開口部の寸法（被露光ウェハ上換算）は１８０ｎｍ四方である。
【００９６】
図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すハーフトーン位相シフトマスクに対して、開口数ＮＡで規格化された様々な光源位置の点光源から露光を行なった場合における図６（ａ）の線分ＡＡ’と対応する光強度分布を光学シミュレーションにより計算して、該計算結果（例えば図６（ｂ）に示されるような光強度分布）における開口部中央に相当する位置の光強度Ｉｏを読み取り、該光強度Ｉｏを各光源位置に対してプロットした結果を示している。
【００９７】
図６（ｃ）に示すように、開口部中央の光強度Ｉｏは内側の光源位置（図６（ｃ）の原点に近い光源位置）の点光源で露光される程大きくなる。すなわち、垂直入射成分の強い光源で露光される程、コントラストが強くなることが分かる。図面を参照しながら具体的に説明する。図６（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、図６（ｃ）に示す各点光源のサンプル点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれにおける、図６（ａ）の線分ＡＡ’と対応する光強度分布をプロットしたものである。図６（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、点光源の位置が内側になるに従って、言い換えると、垂直入射光源位置になるに従って、高いコントラストの像が形成されている。
【００９８】
以上に説明した、図５（ａ）〜（ｆ）に示す結果と図６（ａ）〜（ｆ）に示す結果とを見比べても分かるように、輪郭強調法は、コンタクトパターン等の微小な孤立スペースパターンの形成において、従来方法では実現できなかった、斜入射露光による光強度分布のコントラスト強調を可能とするものである。
【００９９】
ここまで輪郭強調マスクによってコントラストが向上することを説明してきたが、次に、輪郭強調マスクにおける半遮光部の透過率に対するコントラスト及びＤＯＦの依存性について説明する。ここでは、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いて、パターン形成における各種マージンをシミュレーションした結果に基づいた説明を行なう。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して露光を行なったときに形成される光強度分布を示している。図７（ｂ）においては、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いて幅１００ｎｍのホールパターンを形成しようとした場合に定義される各種のマージンに関する値も図中に示している。具体的には、臨界強度Ｉｔｈはレジスト膜が感光する光強度であり、この値に対して各種のマージンが定義される。例えばＩｐを光強度分布のピーク値とすると、Ｉｐ／Ｉｔｈはレジスト膜を感光させる感度に比例する値となり、この値が高いほど好ましい。また、Ｉｂを半遮光部を透過する光のバックグラウンド強度とすると、Ｉｔｈ／Ｉｂが高いほどパターン形成時にレジスト膜の膜減り等が発生しないことを意味し、この値が高いほど好ましい。一般にＩｔｈ／Ｉｂの値は２以上あることが望まれている。以上のことを踏まえて各マージンについて説明する。
【０１００】
図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いたパターン形成時における半遮光部の透過率に対するＤＯＦの依存性について計算した結果を示している。ここで、ＤＯＦは、パターンの仕上がり寸法の変化が１０％以内に収まるフォーカス位置の幅として定義してある。図７（ｃ）に示すように、ＤＯＦの向上には半遮光部の透過率は高いほど好ましい。また、図７（ｄ）は、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いたパターン形成時における半遮光部の透過率に対するピーク値Ｉｐについて計算した結果を示している。図７（ｄ）に示すように、ピーク値Ｉｐ、つまりコントラストの向上にも半遮光部の透過率は高いほど好ましい。以上の結果から、輪郭強調マスクにおいては、半遮光部の透過率は高いほど好ましく、具体的には、図７（ｃ）及び（ｄ）に示すように、透過率が０％から６％程度まで上がる間に露光マージンの向上率が大きくなっており、透過率が６％以上の半遮光部を用いることが好ましいことが理解できる。
【０１０１】
図７（ｅ）は、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いたパターン形成時における半遮光部の透過率に対するＩｔｈ／Ｉｂについて計算した結果を示している。図７（ｅ）に示すように、Ｉｔｈ／Ｉｂは半遮光部の透過率が高くなるほど低くなっており、半遮光部の透過率が高くなりすぎるとＩｔｈ／Ｉｂの向上には好ましくない。具体的には、半遮光部の透過率が１５％程度でＩｔｈ／Ｉｂは２よりも小さくなってしまう。また、図７（ｆ）は、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いたパターン形成時における半遮光部の透過率に対するＩｐ／Ｉｔｈについて計算した結果を示している。図７（ｆ）に示すように、半遮光部の透過率が１５％程度のところにＩｐ／Ｉｔｈはピークを持っている。
【０１０２】
以上に説明したように、輪郭強調マスクにおいては、ＤＯＦ又はコントラストは半遮光部の透過率を高くするほど向上し、その効果は半遮光部の透過率が６％を越えるとより顕著になる。一方、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り防止、又はレジスト感度の最適化等の観点からは、半遮光部の透過率の最大値は１５％程度にしておくことが好ましい。従って、輪郭強調マスクにおける半遮光部の透過率の最適値は６％以上で且つ１５％以下であると言える。すなわち、半遮光部は、レジストを感光させない程度に露光光を部分的に透過させるものである。言い換えると、半遮光部は、全露光量のうちの一部分を透過させる。このような半遮光部の材料としては、ＺｒＳｉＯ、ＣｒＡｌＯ、ＴａＳｉＯ、ＭｏＳｉＯ又はＴｉＳｉＯ等の酸化物を用いることができる。
【０１０３】
図８（ａ）〜（ｆ）は、コンタクトパターンと対応する開口部が設けられた輪郭強調マスクにおける、半遮光部と位相シフターとによって構成される遮光性のマスクパターンのバリエーションを示す平面図である。
【０１０４】
図８（ａ）に示す輪郭強調マスク１ａは、図１（ｅ）に示す輪郭強調マスクと同じ構成を有している。すなわち、輪郭強調マスク１ａは透過性基板２ａを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ａと、半遮光部３ａにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ａと、開口部４ａの周辺に位置するリング状の位相シフター５ａとを備えている。
【０１０５】
図８（ｂ）に示す輪郭強調マスク１ｂは透過性基板２ｂを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ｂと、半遮光部３ｂにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ｂと、開口部４ｂの各辺と同一長さを有し且つ該各辺と接する矩形状の４つの位相シフター部からなる位相シフター５ｂとを備えている。この輪郭強調マスク１ｂは、孤立パターン形成において輪郭強調マスク１ａとほとんど同じ特性を有している。
【０１０６】
図８（ｃ）に示す輪郭強調マスク１ｃは透過性基板２ｃを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ｃと、半遮光部３ｃにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ｃと、開口部４ｃの各辺の長さよりも短い長さを有し且つ該各辺と接する矩形状の４つの位相シフター部からなる位相シフター５ｃとを備えている。位相シフター５ｃの各位相シフター部の中央と開口部４ｃの各辺の中央とは位置合わせされている。この輪郭強調マスク１ｃにおいては、開口部４ｃの幅（大きさ）を固定して位相シフター５ｃの各位相シフター部の長さを変更することによって、露光後に形成されるレジストパターンの寸法調整を行なうことができる。例えば、位相シフター５ｃの各位相シフター部の長さを短くするほど、レジストパターンの寸法は大きくなる。ここで、輪郭強調の作用を保つために位相シフター５ｃの各位相シフター部の長さを変更できる下限は、光源（露光光）波長の半分程度までに限定される一方、マスク寸法の変更量の半分程度しかパターン寸法が変化しないので、位相シフター部の長さを調整することは、パターン寸法調整方法として非常に優れた方法となる。
【０１０７】
図８（ｄ）に示す輪郭強調マスク１ｄは透過性基板２ｄを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ｄと、半遮光部３ｄにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ｄと、半遮光部３ｄと開口部４ｄとの境界から所定の寸法だけ半遮光部３ｄ側に入った所に位置するリング状の位相シフター５ｄとを備えている。すなわち、位相シフター５ｄと開口部４ｄとの間にはリング状の半遮光部３ｄが介在している。
【０１０８】
図８（ｅ）に示す輪郭強調マスク１ｅは透過性基板２ｅを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ｅと、半遮光部３ｅにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ｅと、半遮光部３ｅと開口部４ｅとの境界から所定の寸法だけ半遮光部３ｅ側に入った所に位置する位相シフター５ｅとを備えている。位相シフター５ｅは、開口部４ｅの各辺の長さよりも長い矩形状をそれぞれ有し且つ開口部４ｅの対角線上で互いの角部が接する４つの位相シフター部からなる。ここで、位相シフター５ｅと開口部４ｅとの間には、リング状の半遮光部３ｅが介在している。輪郭強調マスク１ｅにおいては、位相シフター５ｅの大きさ及び配置を固定して開口部４ｅの幅（大きさ）のみを変更することによって、露光後に形成されるレジストパターンの寸法調整を行なうことができる。例えば、開口部４ｅの幅を大きくするに従ってレジストパターンの寸法も大きくなる。この開口部の幅のみを変更するパターン寸法調整方法によれば、開口部及び位相シフターの両方を同時にスケーリングしてパターン寸法の調整を行なう方法と比べて、ＭＥＥＦ（Mask Error Enhancement Factor ：マスク寸法変化量に対するパターン寸法変化量の比）を半分程度まで低減することができる。
【０１０９】
図８（ｆ）に示す輪郭強調マスク１ｆは透過性基板２ｆを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ｆと、半遮光部３ｆにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ｆと、半遮光部３ｆと開口部４ｆとの境界から所定の寸法だけ半遮光部３ｆ側に入った所に位置する位相シフター５ｆとを備えている。位相シフター５ｆは、開口部４ｆの各辺の長さと同一長さの矩形状をそれぞれ有し且つ開口部４ｆの各辺と対向する４つの位相シフター部からなる。ここで、位相シフター５ｆの各位相シフター部の長さは、開口部４ｆの各辺の長さよりも長くても短くても良い。輪郭強調マスク１ｆによれば、図８（ｃ）に示す輪郭強調マスク１ｃと同様にレジストパターンの寸法調整を行なうことができる。
【０１１０】
尚、図８（ｄ）〜（ｆ）に示す輪郭強調マスクにおいて、ＭＥＥＦの低減効果を大きくするためには、開口部と位相シフターとの間の半遮光部の幅は、λ／ＮＡ（λは露光光の波長、ＮＡは開口数）の５分の１程度以下であることが望ましい。また、ＤＯＦの向上効果を得るためには、前述の半遮光部の幅は、位相シフターによる光の干渉効果を及ぼすことができる寸法、つまりλ／ＮＡの１０分の１程度以下であることが望ましい。また、図８（ａ）〜（ｆ）に示す輪郭強調マスクにおいて、開口部の形状として正方形を用いたが、例えば８角形のような多角形又は円形等であってもよい。また、位相シフターの形状も、連続したリング形状又は複数個の長方形に限られない。例えば、複数個の正方形の位相シフター部を並べることによって位相シフターを形成してもよい。
【０１１１】
また、ここまで、ポジ型レジストプロセスを前提として、輪郭強調マスクにおけるレジスト除去部と対応する部分を開口部と定義して全ての説明を行なってきた。しかし、十分に高い透過率を有する位相シフターを利用できる場合、以上の説明に用いてきた輪郭強調マスクにおいて、開口部と定義してきた部分を透過率の高い位相シフターに置き換え、位相シフターと定義してきた部分を開口部に置き換え、半遮光部と定義してきた部分を透過率の低い位相シフター（例えばハーフトーン位相シフトマスクの位相シフター）に置き換えても、各構成要素間の相対位相差の関係は同じなので、同様の効果を有する輪郭強調マスクを実現できる。図９（ａ）〜（ｆ）は、コンタクトパターンと対応する高透過率位相シフターが設けられた輪郭強調マスクにおける、低透過率位相シフターと開口部とによって構成される遮光性のマスクパターンのバリエーションを示す平面図である。図９（ａ）〜（ｆ）に示すマスクは、図８（ａ）〜（ｆ）に示すマスクにおける開口部、位相シフター及び半遮光部をそれぞれ高透過率位相シフター、開口部及び低透過率位相シフターに置き換えた構成を有している。ここで、高透過率位相シフターは、６０％以上の透過率を持つことが好ましい。すなわち、低透過率位相シフターによって高透過率位相シフターが囲まれたマスク構造において、低透過率位相シフターがレジスト膜の非感光部と対応すると共に高透過率位相シフターがレジスト膜の感光部と対応するためには、高透過率位相シフターの透過率としては、低透過率位相シフターの透過率の最低でも３倍程度の値、好ましくは１０倍程度の値が必要である。従って、低透過率位相シフターの透過率が６〜１５％であるのに対して、高透過率位相シフターの透過率は６０％以上であることが望まれる。以下の各実施形態では、図９（ａ）〜（ｆ）に示すような輪郭強調マスクを対象とする。
【０１１２】
（第１の実施形態)
以下、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスク、その作成方法、及びそのフォトマスクを用いたパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。尚、第１の実施形態に係るフォトマスクは、前述の輪郭強調法を実現するための縮小投影露光システムのフォトマスクである。
【０１１３】
図１０（ａ）は、第１の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示している。
【０１１４】
ところで、露光機の縮小投影光学系の縮小倍率をＭとすると、通常のフォトマスクにおいては、露光光に対して完全遮光膜となるクロム等の材料を用いて、所望のパターン（一般にはウェハ上での設計値を持つ）のＭ倍の大きさのパターンが、露光光に対して高い透過率を有する材料からなる基板（透過性基板）の上に描かれている。しかしながら、本明細書においては、特に断らない限り、簡単のため、フォトマスクについて説明する場合にも、ウェハ上の寸法をＭ倍したマスク上の寸法は使わずに、ウェハ上の寸法を用いて説明する。また、本実施形態でパターン形成について説明する場合、特に断らない限り、ポジ型レジストプロセスを使用する場合を想定して説明する。すなわち、レジスト膜の感光部分が除去されるということを想定して説明する。一方、ネガ型レジストプロセスの使用を想定する場合、レジスト膜の感光部分がレジストパターンとなることを除いて、ポジ型レジストプロセスの使用を想定した説明と全く同じことになる。また、本実施形態においては、特に断らない限り、透過率を、透過性基板の透過率を１００％としたときの実効透過率で表す。
【０１１５】
図１０（ｂ）は、第１の実施形態に係るフォトマスク、具体的には、図１０（ａ）に示す所望のパターンを形成するためのフォトマスクの平面図である。図１０（ｂ）に示すように、所望のパターンにおけるレジスト除去部に対応するように高透過率位相シフター（透光部）が設けられている。また、高透過率位相シフターを囲む遮光性のマスクパターンとして、露光光を完全に遮光する完全遮光部に代えて、レジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を有する低透過率位相シフター（半遮光部）を用いている。さらに、高透過率位相シフターの近傍には、低透過率位相シフターのない微小幅の開口部（周辺部）が設けられている。高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターは露光光を互いに同位相で透過させる一方、開口部は、高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターを基準として露光光を反対位相で透過させる。
【０１１６】
尚、第１の実施形態においては、開口部の配置方法として、例えば図９（ｂ）に示すような、矩形状の高透過率位相シフターの各辺から所定の寸法以下の領域に該各辺と接するように開口部を配置する形式を採用している。
【０１１７】
図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図、つまり第１の実施形態に係るフォトマスクの断面図である。図１０（ｃ）に示すように、図１０（ｂ）に示すフォトマスクは以下のようにして実現されている。すなわち、透過性基板１０における低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域の上に、レジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を持つと共に透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して１８０度（実際には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相差を生じる位相シフト膜１１を形成し、それによって低透過率位相シフターを形成する。また、透過性基板１０における透光部形成領域を、透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して１８０度（実際には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相差を生じる厚さだけ掘り下げる。これにより、透過性基板１０の掘り下げ部１０ａによって、高透過率位相シフターとなる透光部が形成される。従って、高透過率位相シフター（透光部）と、位相シフト膜１１からなる低透過率位相シフター（半遮光部）とによって、位相シフト膜１１のない（透過性基板１０の表面が露出した）周辺部つまり開口部が挟まれる構造となって輪郭強調マスクが実現されている。位相シフト膜１１としては、ＺｒＳｉＯ、ＣｒＡｌＯ、ＴａＳｉＯ、ＭｏＳｉＯ又はＴｉＳｉＯ等からなる金属含有酸化膜を用いることができる。但し、輪郭強調法によるコントラスト強調を得るためには、開口部幅を所定の寸法以下に制限する必要がある。
【０１１８】
ところで、以上の説明においては、図１１（ａ）に示すように、低透過率位相シフターとなる位相シフト膜１１が単層膜であることを前提としてきた。この場合、位相シフト膜１１の光学定数は膜材料によって決まるので、位相シフト膜１１の膜厚は位相シフト量によって決まってしまう。一方、透過率は光学定数のみならず膜厚にも依存するので、位相シフト膜１１の材料として、適切な光学定数を持つ材料、具体的には、透過性基板１０（開口部）を基準として反対位相で露光光を透過させる膜厚において所定の透過率をちょうど実現できる材料が必ずしも存在するとは限らない。従って、第１の実施形態に係るフォトマスクにおいて、図１１（ｂ）に示すように、位相シフト膜１１が、低透過率の透過率調整膜１１Ａと高透過率の位相調整膜１１Ｂとが順次積層された２層構造を有する方が、位相シフト膜１１において任意の透過率を実現する上では好ましい。具体的には、透過率調整膜１１Ａにおける露光光に対する透過率は透過性基板１０よりも低い。また、位相調整膜１１Ｂは、透過性基板１０（開口部）を基準として反対位相で露光光を透過させる。透過率調整膜１１Ａとしては、例えばＺｒ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ若しくはＴｉ等の金属からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）又は例えばＴａーＣｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金若しくはＴｉ−Ｓｉ合金等の金属合金からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）を用いることができる。また、位相調整膜１１Ｂとしては、例えばＳｉＯ2 膜等の酸化膜を用いることができる。
【０１１９】
尚、本明細書において、透過率調整膜とは、露光光に対する単位厚さ当たりの透過率が相対的に低く、且つ露光光に対する位相変化に影響を与えることなく厚さの調節により露光光に対する透過率を所望値に設定できる膜を意味する。また、位相調整膜とは、露光光に対する単位厚さ当たりの透過率が相対的に高く、且つ露光光に対する透過率変化に影響を与えることなく厚さの調節により透過性基板（開口部）との間での露光光に対する位相差を所望値に設定できる膜を意味する。
【０１２０】
次に、第１の実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法について説明する。ここで、露光機を用いてマスクパターンの縮小転写を行なうときに、輪郭強調法の原理において説明したように、輪郭強調マスクによってコントラストの高い像を形成するために斜入射露光光源を用いるのがよい。ここで、斜入射露光光源とは、図１２（ａ）に示すような通常露光光源に対して、垂直入射成分が取り除かれた、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すような光源のことを意味する。代表的な斜入射露光光源としては、図１２（ｂ）に示す輪帯露光光源、及び図１２（ｃ）に示す四重極露光光源がある。目的のパターンに若干依存するが、一般に、輪帯露光光源よりも四重極露光光源の方がコントラストの強調又はＤＯＦの拡大において効果的である。しかし、四重極露光においてはパターン形状がマスク形状に対して歪むなどの副作用もあるので、そのような場合には、図１２（ｄ）に示す輪帯−四重極混成型露光光源を用いることが望ましい。この輪帯−四重極混成型露光光源の特徴は、光源中心（通常露光光源の中心）を原点としてＸＹ座標で考えたときに、光源中心とＸＹ軸上の光源とが取り除かれていることによって四重極の特徴を有する点と、光源の外形として円形が採用されていることにより輪帯の特徴をも有する点とである。
【０１２１】
図１３（ａ）〜（ｄ）は第１の実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【０１２２】
まず、図１３（ａ）に示すように、基板１００上に、金属膜又は絶縁膜等の被加工膜１０１を形成した後、図１３（ｂ）に示すように、被加工膜１０１の上に、ポジ型のレジスト膜１０２を形成する。
【０１２３】
次に、図１３（ｃ）に示すように、位相シフト膜１１よりなる低透過率位相シフターと、掘り下げ部１０ａにより高透過率位相シフターとして機能する透光部とを備えた、第１の実施形態に係るフォトマスクに対して、斜入射露光光源を用いて露光光１０３を照射し、該フォトマスクを透過した透過光１０４によってレジスト膜１０２を露光する。このとき、マスクパターンとして、低透過率位相シフター（半遮光部）を用いているため、レジスト膜１０２の全体が弱いエネルギーで露光される。しかし、図１３（ｃ）に示すように、現像工程でレジスト膜１０２が溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、レジスト膜１０２におけるフォトマスクの透光部（掘り下げ部１０ａ）と対応する潜像部分１０２ａのみである。
【０１２４】
次に、レジスト膜１０２に対して現像を行なって潜像部分１０２ａを除去することにより、図１３（ｄ）に示すように、レジストパターン１０５を形成する。このとき、図１３（ｃ）に示す露光工程において、透光部周辺の光が打ち消される結果、レジスト膜１０２における開口部（周辺部）と対応する部分にはほとんど露光エネルギーが照射されないので、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との間の光強度分布のコントラスト、言い換えると、潜像部分１０２ａに照射される光と潜像部分１０２ａの周辺に照射される光との間の光強度分布のコントラストを強調できる。従って、潜像部分１０２ａにおけるエネルギー分布も急激に変化するので、シャープな形状を有するレジストパターン１０５が形成される。
【０１２５】
次に、第１の実施形態に係るフォトマスクの作成方法について図面を参照しながら説明する。
【０１２６】
図１４（ａ）〜（ｅ）は第１の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図１４（ｆ）は図１４（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図１４（ｇ）は図１４（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１２７】
まず、図１４（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板１０の上に、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ位相シフト膜１１を形成する。位相シフト膜１１としては、ＺｒＳｉＯ、ＣｒＡｌＯ、ＴａＳｉＯ、ＭｏＳｉＯ又はＴｉＳｉＯ等からなる金属含有酸化膜を用いることができる。また、位相シフト膜１１は、透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる。ここで、位相シフト膜１１が、前述のような、透過率調整膜と位相調整膜との２層構造を有していてもよい。
【０１２８】
次に、図１４（ｂ）に示すように、透過性基板１０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン１２、つまり、高透過率位相シフター（透光部）形成領域及び開口部（周辺部）形成領域のそれぞれに除去部を有する第１のレジストパターン１２を形成する。その後、第１のレジストパターン１２をマスクとして、位相シフト膜１１に対してエッチングを行なって位相シフト膜１１をパターン化した後、第１のレジストパターン１２を除去する。これにより、図１４（ｃ）及び図１４（ｆ）に示すように、位相シフト膜１１における高透過率位相シフター形成領域及び開口部形成領域のそれぞれと対応する部分が除去される。
【０１２９】
次に、図１４（ｄ）に示すように、透過性基板１０の上に、低透過率位相シフター形成領域及び開口部形成領域を覆う第２のレジストパターン１３、つまり高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン１３を形成する。その後、第２のレジストパターン１３をマスクとして、透過性基板１０に対してエッチングを行なった後、第２のレジストパターン１３を除去する。これにより、図１４（ｅ）及び図１４（ｇ）に示すように、透過性基板１０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部１０ａが形成されて、第１の実施形態に係るフォトマスクが完成する。すなわち、輪郭強調マスクの平面構造を有する第１の実施形態に係るフォトマスクは、マスクブランクとして、位相シフト膜を堆積させた透過性基板、つまり従来のハーフトーン位相シフトマスクと同様の基板を用意し、その後、位相シフト膜及び透過性基板に対して順次エッチングを行なうことによって容易に形成できる。
【０１３０】
以上に説明したように、第１の実施形態によると、透過性基板１０における低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域の上に、露光光を低透過率で位相反転させて透過させる位相シフト膜１１が形成されている。また、透過性基板１０における透光部形成領域が露光光に位相反転が生じる厚さだけ掘り下げられて透光部が形成されている。このため、掘り下げ部１０ａにより高透過率位相シフターとして機能する透光部と、該透光部と同位相で露光光を透過させ且つ位相シフト膜１１からなる低透過率位相シフターとによって、位相シフト膜１１のない開口部、つまり透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部が挟まれる。その結果、周辺部を透過する光と透光部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、本実施形態のフォトマスクと斜入射露光との組み合わせにより、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【０１３１】
また、第１の実施形態によると、透過性基板１０上に位相シフト膜１１を形成した後、位相シフト膜１１及び透過性基板１０に対してそれぞれ選択的にエッチングを行なうため、低透過率位相シフターと開口部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。
【０１３２】
また、第１の実施形態によると、低透過率位相シフターを構成する位相シフト膜１１を加工することによって任意の形状の開口部を形成できるので、輪郭強調マスクのパターンレイアウトとして、図１０（ｂ）及び（ｃ）に示すタイプ、つまり図９（ｂ）に示すタイプに限られず、例えば図９（ａ）〜（ｆ）に示すタイプのいずれをも実現することが可能である。
【０１３３】
尚、第１の実施形態において、位相シフト膜１１つまり低透過率位相シフターの透過率は６％以上で且つ１５％以下であることが好ましい。このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り等を防止しながら、本実施形態によるコントラスト強調効果を確実に得ることができる。
【０１３４】
また、第１の実施形態において、位相シフト膜１１は、低透過率の透過率調整膜１１Ａと高透過率の位相調整膜１１Ｂとが順次積層された２層構造を有することが好ましい。このようにすると、位相シフト膜１１において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜１１Ａの材料と位相調整膜１１Ｂの材料との組み合わせによって、位相シフト膜１１を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【０１３５】
また、第１の実施形態において、ポジ型レジストプロセスの使用を前提として説明を行なったが、言うまでもなくポジ型レジストプロセスに代えてネガ型レジストプロセスを用いてもよい。ここで、いずれのプロセスを用いる場合にも、露光光源として、例えば、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）又はＦ2 エキシマレーザ光（波長１５７ｎｍ）等が利用できる。
【０１３６】
（第１の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスク及びその作成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１３７】
第１の実施形態の第１変形例が第１の実施形態と異なっている点は次の通りである。すなわち、第１の実施形態においては、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフターと開口部とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、第１の実施形態の第１変形例においては、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフター（透光部）と開口部（周辺部）とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象とする。
【０１３８】
図１５（ａ）〜（ｅ）は第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図１５（ｆ）は図１５（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図１５（ｇ）は図１５（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１３９】
まず、図１５（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板１０の上に、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ位相シフト膜１１を形成する。位相シフト膜１１は、透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる。ここで、位相シフト膜１１が、透過率調整膜と位相調整膜との２層構造を有していてもよい（第１の実施形態参照）。
【０１４０】
次に、図１５（ｂ）に示すように、透過性基板１０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン１２、つまり、高透過率位相シフター（透光部）形成領域及び開口部（周辺部）形成領域のそれぞれに除去部を有する第１のレジストパターン１２を形成する。ここで、本変形例においては、開口部形成領域と高透過率位相シフター形成領域とが離間している。言い換えると、開口部形成領域と高透過率位相シフター形成領域との間に第１のレジストパターン１２が介在する。その後、第１のレジストパターン１２をマスクとして、位相シフト膜１１に対してエッチングを行なって位相シフト膜１１をパターン化した後、第１のレジストパターン１２を除去する。これにより、図１５（ｃ）及び図１５（ｆ）に示すように、位相シフト膜１１における高透過率位相シフター形成領域及び開口部形成領域のそれぞれと対応する部分が除去される。
【０１４１】
次に、図１５（ｄ）に示すように、透過性基板１０の上に、開口部形成領域を含む低透過率位相シフター形成領域を覆い且つ高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン１３を形成する。その後、第２のレジストパターン１３、及びパターン化された位相シフト膜１１をマスクとして、透過性基板１０に対してエッチングを行なった後、第２のレジストパターン１３を除去する。これにより、図１５（ｅ）及び図１５（ｇ）に示すように、透過性基板１０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部１０ａが形成されて、第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクが完成する。
【０１４２】
第１の実施形態の第１変形例によると、第１の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、パターン化された位相シフト膜１１をマスクとして、透過性基板１０に対して自己整合的にエッチングを行なうことができるので、フォトマスク加工を正確に行なえる。
【０１４３】
（第１の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係るフォトマスク及びその作成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１４４】
第１の実施形態の第２変形例が第１の実施形態と異なっている点は次の通りである。すなわち、第１の実施形態においては、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフター（透光部）と開口部（周辺部）とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、第１の実施形態の第２変形例においては、第１の実施形態の第１変形例と同様に、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフターと開口部とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象とする。
【０１４５】
図１６（ａ）〜（ｅ）は第１の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図１６（ｆ）は図１６（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図１６（ｇ）は図１６（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１４６】
まず、図１６（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板１０の上に、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ位相シフト膜１１を形成する。位相シフト膜１１は、透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる。ここで、位相シフト膜１１が、透過率調整膜と位相調整膜との２層構造を有していてもよい（第１の実施形態参照）。
【０１４７】
次に、図１６（ｂ）に示すように、透過性基板１０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域及び高透過率位相シフター（透光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン１２、つまり、開口部（周辺部）形成領域に除去部を有する第１のレジストパターン１２を形成する。その後、第１のレジストパターン１２をマスクとして、位相シフト膜１１に対してエッチングを行なって位相シフト膜１１をパターン化した後、第１のレジストパターン１２を除去する。これにより、図１６（ｃ）及び図１６（ｆ）に示すように、位相シフト膜１１における開口部形成領域と対応する部分が除去される。
【０１４８】
次に、図１６（ｄ）に示すように、透過性基板１０の上に、低透過率位相シフター形成領域及び開口部形成領域を覆う第２のレジストパターン１３、つまり、高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン１３を形成する。その後、第２のレジストパターン１３をマスクとして、位相シフト膜１１及び透過性基板１０に対して順次エッチングを行なった後、第２のレジストパターン１３を除去する。これにより、図１６（ｅ）及び図１６（ｇ）に示すように、位相シフト膜１１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分が除去される。また、透過性基板１０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部１０ａが形成される。すなわち、第１の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクが完成する。
【０１４９】
第１の実施形態の第２変形例によると、第１の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、本変形例においては、位相シフト膜１１における開口部形成領域と対応する部分を除去する工程（図１６（ｃ）参照）と、位相シフト膜１１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分を除去する工程（図１６（ｅ）参照）とを別々に行なう。このため、開口部と高透過率位相シフターとが微小幅で離間している場合、言い換えると、開口部と高透過率位相シフターとの間に、微小幅の位相シフト膜１１を残しておく場合、フォトマスク加工のマージンが大きくなる。
【０１５０】
尚、第１の実施形態の第２変形例において、位相シフト膜１１における開口部形成領域と対応する部分を除去する工程を行なう前に、位相シフト膜１１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分を除去する工程（透過性基板１０に掘り下げ部１０ａを形成する工程を含む）を行なってもよい。
【０１５１】
（第１の実施形態の第３変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第３変形例に係るフォトマスク及びその作成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１５２】
第１の実施形態の第３変形例が第１の実施形態と異なっている点は次の通りである。すなわち、第１の実施形態においては、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフター（透光部）と開口部（周辺部）とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、第１の実施形態の第３変形例においては、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフターと開口部とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象とする。また、第１の実施形態においては、例えば図１１（ａ）に示されるような、低透過率位相シフター（半遮光部）となる位相シフト膜１１が単層膜であることを前提としてきたが、第１の実施形態の第３変形例においては、例えば図１１（ｂ）に示されるような、位相シフト膜１１が、低透過率の透過率調整膜１１Ａと高透過率の位相調整膜１１Ｂとが順次積層された２層構造を有することを前提とする。
【０１５３】
図１７（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の第３変形例に係るフォトマスクの平面図及び断面図である。図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、透過性基板１０の掘り下げ部１０ａにより高透過率位相シフターとなる透光部と、位相シフト膜１１のない開口部つまり周辺部とは離間している。また、低透過率位相シフターとなる位相シフト膜１１は、下層となる低透過率の透過率調整膜１１Ａと、上層となる高透過率の位相調整膜１１Ｂとを有する。ここで、透過率調整膜１１Ａは、例えば、透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる単層薄膜よりなる。すなわち、透過率調整膜１１Ａは透過する光に僅かな位相変化しか発生させない。透過率調整膜１１Ａとしては、例えばＺｒ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ若しくはＴｉ等の金属からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）又は例えばＴａーＣｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金若しくはＴｉ−Ｓｉ合金等の金属合金からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）を用いることができる。また、位相調整膜１１Ｂとしては、例えばＳｉＯ2 膜等の酸化膜を用いることができる。
【０１５４】
ところで、本変形例を含む第１の実施形態においては、透過性基板１０の掘り下げ部１０ａによって、十分に高い透過率（例えば９０〜１００％程度）を有する高透過率位相シフターを形成することができる。しかしながら、透過性基板１０のエッチング面における光散乱等に起因して、高透過率位相シフターの実効透過率は開口部（つまり透過性基板１０）よりも僅かに低下してしまう。このため、開口部の透過率がフォトマスク上で最も高くなるので、開口部の微細化に対する要求が厳しくなる。
【０１５５】
ここで、図１７（ｃ）の平面図及び図１７（ｄ）の断面図に示すように、位相シフト膜１１における開口部と高透過率位相シフター（掘り下げ部１０ａ）との間に形成されている部分から位相調整膜１１Ｂを除去することによって、言い換えると、周辺部と透光部との間に透過率調整膜１１Ａのみを残しておくことによって、次のような効果が得られる。
【０１５６】
まず、透過率調整膜１１Ａの膜厚が十分に小さい場合、開口部を透過する光と、位相調整膜１１Ｂの除去部分（つまり透過性基板１０における透過率調整膜１１Ａのみが形成されている部分）を透過する光とはほぼ同位相となる。この状況においては、開口部と位相調整膜１１Ｂの除去部分とを合わせた領域は、それぞれの面積に応じて平均化された透過率を有する領域とほぼ等価である。ここで、開口部の透過率と、位相調整膜１１Ｂの除去部分の透過率との平均値は開口部の透過率よりも小さいので、図１７（ｄ）に示す構造は、図１７（ｃ）に示す構造（高透過率位相シフターの近傍に、開口部よりも実効透過率が低い擬似的な開口部が形成された構造）と等価になる。すなわち、位相調整膜１１Ｂの除去部分を含めた開口部の透過率（実効透過率）を１よりも小さくできるので、開口部の寸法制御に対するマージンが大きくなる。
【０１５７】
さらに、透過率調整膜１１Ａが単層薄膜よりなる場合、多層構造の透過率調整膜を用いる場合と比べて、開口部と高透過率位相シフターとの間に微小幅の透過率調整膜１１Ａを形成した際における透過率調整膜１１Ａの剥離を抑制できる。
【０１５８】
（第２の実施形態)
以下、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスク、その作成方法、及びそのフォトマスクを用いたパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。尚、第２の実施形態に係るフォトマスクは、輪郭強調法を実現するための縮小投影露光システムのフォトマスクである。
【０１５９】
図１８（ａ）は、第２の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示している。
【０１６０】
尚、本実施形態でパターン形成について説明する場合、特に断らない限り、ポジ型レジストプロセスを使用する場合を想定して説明する。すなわち、レジスト膜の感光部分が除去されるということを想定して説明する。一方、ネガ型レジストプロセスの使用を想定する場合、レジスト膜の感光部分がレジストパターンとなることを除いて、ポジ型レジストプロセスの使用を想定した説明と全く同じことになる。また、本実施形態においては、特に断らない限り、透過率を、透過性基板の透過率を１００％としたときの実効透過率で表す。
【０１６１】
図１８（ｂ）は、第２の実施形態に係るフォトマスク、具体的には、図１８（ａ）に示す所望のパターンを形成するためのフォトマスクの平面図である。図１８（ｂ）に示すように、所望のパターンにおけるレジスト除去部に対応するように高透過率位相シフター（透光部）が設けられている。また、高透過率位相シフターを囲む遮光性のマスクパターンとして、露光光を完全に遮光する完全遮光部に代えて、レジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を有する低透過率位相シフター（半遮光部）を用いている。さらに、高透過率位相シフターの近傍には、低透過率位相シフターのない微小幅の開口部（周辺部）が設けられている。ここで、第２の実施形態においては、開口部に、透過性基板よりも露光光に対する透過率が低い透過率調整膜が形成されており、それによって開口部の透過率が、透過性基板の透過率よりも小さい値に調整されている。以下、この開口部を、本実施形態では透過率調整部と称するものとする。また、高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターは露光光を互いに同位相で透過させる一方、透過率調整部は、高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターを基準として露光光を反対位相で透過させる。
【０１６２】
尚、第２の実施形態においては、透過率調整部（開口部）の配置方法として、例えば図９（ｂ）に示すような、方形状の高透過率位相シフターの各辺から所定の寸法以下の領域に該各辺と接するように透過率調整部を配置する形式を採用している。
【０１６３】
図１８（ｃ）は、図１８（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図、つまり第２の実施形態に係るフォトマスクの断面図である。図１８（ｃ）に示すように、図１８（ｂ）に示すフォトマスクは以下のようにして実現されている。すなわち、透過性基板２０における透光部形成領域以外の他の領域の上に、透過性基板２０よりも露光光に対する透過率が低い半遮光膜（透過率調整膜）２１と位相調整膜２２とを順次形成する。位相調整膜２２は、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部（周辺部））との間で露光光に対して１８０度（実際には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相差を生じる。これによって、透過率調整膜２１と位相調整膜２２との積層構造よりなり且つレジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を持つ位相シフト膜が形成され、それによって低透過率位相シフターとなる半遮光部が形成される。尚、位相調整膜２２は、透過率調整部には形成されていない。また、透過率調整膜２１は薄膜であることが好ましいが、任意の厚さを有する厚膜であってもよい。さらに、透過性基板２０における透光部形成領域を、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で露光光に対して１８０度（実際には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相差を生じる厚さだけ掘り下げる。これにより、透過性基板２０の掘り下げ部２０ａによって、高透過率位相シフターとなる透光部が形成される。従って、高透過率位相シフター（透光部）と、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造（位相シフト膜）よりなる低透過率位相シフター（半遮光部）とによって、位相調整膜２２のない（つまり透過率調整膜２１の単層構造を有する）透過率調整部が挟まれる構造となって輪郭強調マスクが実現されている。透過率調整膜２１としては、例えばＺｒ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ若しくはＴｉ等の金属からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）又は例えばＴａーＣｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金若しくはＴｉ−Ｓｉ合金等の金属合金からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）を用いることができる。また、位相調整膜２２としては、例えばＳｉＯ2 膜等の酸化膜を用いることができる。但し、輪郭強調法によるコントラスト強調を得るためには、透過率調整部の幅を所定の寸法以下に制限する必要がある。
【０１６４】
次に、第２の実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法について説明する。
【０１６５】
図１９（ａ）〜（ｄ）は第２の実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【０１６６】
まず、図１９（ａ）に示すように、基板２００上に、金属膜又は絶縁膜等の被加工膜２０１を形成した後、図１９（ｂ）に示すように、被加工膜２０１の上に、ポジ型のレジスト膜２０２を形成する。
【０１６７】
次に、図１９（ｃ）に示すように、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造（位相シフト膜）よりなる低透過率位相シフターと、透過率調整膜２１の単層構造を有する透過率調整部と、掘り下げ部２０ａにより高透過率位相シフターとして機能する透光部とを備えた、第２の実施形態に係るフォトマスクに対して、斜入射露光光源を用いて露光光２０３を照射し、該フォトマスクを透過した透過光２０４によってレジスト膜２０２を露光する。このとき、マスクパターンとして、低透過率位相シフター（半遮光部）を用いているため、レジスト膜２０２の全体が弱いエネルギーで露光される。しかし、図１９（ｃ）に示すように、現像工程でレジスト膜２０２が溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、レジスト膜２０２におけるフォトマスクの透光部（掘り下げ部２０ａ）と対応する潜像部分２０２ａのみである。
【０１６８】
次に、レジスト膜２０２に対して現像を行なって潜像部分２０２ａを除去することにより、図１９（ｄ）に示すように、レジストパターン２０５を形成する。このとき、図１９（ｃ）に示す露光工程において、透光部周辺の光が打ち消される結果、レジスト膜２０２における透光部周辺（透過率調整部）と対応する部分にはほとんど露光エネルギーが照射されないので、透光部を透過する光と透過率調整部を透過する光との間の光強度分布のコントラスト、言い換えると、潜像部分２０２ａに照射される光と潜像部分２０２ａの周辺に照射される光との間の光強度分布のコントラストを強調できる。従って、潜像部分２０２ａにおけるエネルギー分布も急激に変化するので、シャープな形状を有するレジストパターン２０５が形成される。
【０１６９】
次に、第２の実施形態に係るフォトマスクの作成方法について図面を参照しながら説明する。
【０１７０】
図２０（ａ）〜（ｅ）は第２の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図２０（ｆ）は図２０（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図２０（ｇ）は図２０（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１７１】
まず、図２０（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板２０の上に、透過性基板２０よりも露光光に対する透過率が低い透過率調整膜２１と位相調整膜２２とを順次形成する。位相調整膜２２は、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造との間で露光光に対して（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる。また、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造からなる位相シフト膜は、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ半遮光部を構成する。
【０１７２】
次に、図２０（ｂ）に示すように、透過性基板２０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン２３、つまり、高透過率位相シフター（透光部）形成領域及び透過率調整部（周辺部）形成領域のそれぞれに除去部を有する第１のレジストパターン２３を形成する。その後、第１のレジストパターン２３をマスクとして、位相調整膜２２に対してエッチングを行なって位相調整膜２２をパターン化した後、第１のレジストパターン２３を除去する。これにより、図２０（ｃ）及び図２０（ｆ）に示すように、位相調整膜２２における高透過率位相シフター形成領域及び開口部形成領域のそれぞれと対応する部分が除去される。
【０１７３】
次に、図２０（ｄ）に示すように、透過性基板２０の上に、低透過率位相シフター形成領域及び透過率調整部形成領域を覆う第２のレジストパターン２４、つまり高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン２４を形成する。その後、第２のレジストパターン２４をマスクとして、透過率調整膜２１及び透過性基板２０に対して順次エッチングを行なった後、第２のレジストパターン２４を除去する。これにより、図２０（ｅ）及び図２０（ｇ）に示すように、透過率調整膜２１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分が除去される。また、透過性基板２０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部２０ａが形成される。すなわち、第２の実施形態に係るフォトマスクが完成する。ここで、輪郭強調マスクの平面構造を有する第２の実施形態に係るフォトマスクは、マスクブランクとして、透過率調整膜及び位相調整膜からなる位相シフト膜を堆積させた透過性基板を用意し、その後、位相調整膜、透過率調整膜及び透過性基板に対して順次エッチングを行なうことにより容易に形成できる。
【０１７４】
以上に説明したように、第２の実施形態によると、透過性基板２０における低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域の上に、露光光を低透過率で位相反転させて透過させる位相シフト膜（透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造）が形成されている。また、透過性基板２０における透光部形成領域が露光光に位相反転が生じる厚さだけ掘り下げられて透光部が形成されている。さらに、透過性基板２０における透過率調整部形成領域の上に、透過率調整膜２１の単層構造が形成されている。このため、掘り下げ部２０ａにより高透過率位相シフターとして機能する透光部と、該透光部と同位相で露光光を透過させ且つ位相シフト膜よりなる低透過率位相シフターとによって、透過率調整膜２１の単層構造を持つ透過率調整部、つまり透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部が挟まれる。その結果、周辺部を透過する光と透光部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、本実施形態のフォトマスクと斜入射露光との組み合わせにより、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【０１７５】
また、第２の実施形態によると、低透過率位相シフターとなる位相シフト膜が、低透過率の透過率調整膜２１と高透過率の位相調整膜２２との積層構造を有する。このため、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜２１の材料と位相調整膜２２の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【０１７６】
また、第２の実施形態によると、透過性基板２０における周辺部形成領域の上に、透過率調整膜２１の単層構造が形成されているため、周辺部の透過率は透過性基板２０よりも低減され、周辺部は透過率調整部となる。すなわち、周辺部の透過率は透過率調整膜２１によって所望値に調整される。従って、周辺部の透過率がフォトマスク上で最も高くなることを回避できるので、周辺部に要求される微細化の程度を低減できる。言い換えると、輪郭強調マスクにおける周辺部つまり開口部の上限寸法が微小になってフォトマスク作成が困難になるという問題を防止することができる。
【０１７７】
また、第２の実施形態によると、透過性基板２０上に透過率調整膜２１及び位相調整膜２２を順次形成した後、位相調整膜２２、透過率調整膜２１及び透過性基板２０に対してそれぞれ選択的にエッチングを行なう。このため、低透過率位相シフター（半遮光部）と透過率調整部（周辺部）とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。
【０１７８】
また、第２の実施形態によると、低透過率位相シフターを構成する位相調整膜２２を加工することによって任意の形状の開口部（透過率調整部）を形成できるので、輪郭強調マスクのパターンレイアウトとして、図１８（ｂ）及び（ｃ）に示すタイプ、つまり図９（ｂ）に示すタイプに限られず、例えば図９（ａ）〜（ｆ）に示すタイプのいずれをも実現することが可能である。
【０１７９】
尚、第２の実施形態において、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造よりなる位相シフト膜の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることが好ましい。このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り等を防止しながら、本実施形態によるコントラスト強調効果を確実に得ることができる。
【０１８０】
また、第２の実施形態において、ポジ型レジストプロセスの使用を前提として説明を行なったが、言うまでもなくポジ型レジストプロセスに代えてネガ型レジストプロセスを用いてもよい。ここで、いずれのプロセスを用いる場合にも、露光光源として、例えば、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）又はＦ2 エキシマレーザ光（波長１５７ｎｍ）等が利用できる。
【０１８１】
また、第２の実施形態において、透過率調整膜２１は、透過性基板２０との間で露光光に対して（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる単層薄膜よりなることが好ましい。このようにすると、透過性基板上に、単層薄膜よりなる透過率調整膜と位相調整膜とからなる位相シフト膜が形成された、通常のハーフトーン位相シフトマスク用のマスクブランクを用意して、位相調整膜、透過率調整膜及び透過性基板のそれぞれに対してエッチングを行なうだけで、フォトマスク加工を容易に行なえる。このとき、透過率調整膜２１として例えば金属薄膜を用いると、透過性基板２０に掘り下げ部２０ａを形成するための基板エッチングにおいて、石英等よりなる透過性基板２０に対して高い選択比を持ったエッチングマスクとして透過率調整膜２１を利用できるという効果が得られる。
【０１８２】
（第２の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第１変形例に係るフォトマスク及びその作成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１８３】
第２の実施形態の第１変形例が第２の実施形態と異なっている点は次の通りである。すなわち、第２の実施形態においては、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフター（透光部）と開口部（透過率調整部）とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、第２の実施形態の第１変形例においては、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフターと透過率調整部とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象とする。
【０１８４】
図２１（ａ）〜（ｅ）は第２の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図２１（ｆ）は図２１（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図２１（ｇ）は図２１（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１８５】
まず、図２１（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板２０の上に、透過性基板２０よりも露光光に対する透過率が低い透過率調整膜２１と位相調整膜２２とを順次形成する。位相調整膜２２は、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で露光光に対して（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる。また、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造からなる位相シフト膜は、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ半遮光部となる。
【０１８６】
次に、図２１（ｂ）に示すように、透過性基板２０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン２３、つまり、高透過率位相シフター（透光部）形成領域及び透過率調整部（周辺部）形成領域のそれぞれに除去部を有する第１のレジストパターン２３を形成する。ここで、本変形例においては、透過率調整部形成領域と高透過率位相シフター形成領域とが離間している。言い換えると、透過率調整部形成領域と高透過率位相シフター形成領域との間に第１のレジストパターン２３が介在する。その後、第１のレジストパターン２３をマスクとして、位相調整膜２２に対してエッチングを行なって位相調整膜２２をパターン化した後、第１のレジストパターン２３を除去する。これにより、図２１（ｃ）及び図２１（ｆ）に示すように、位相調整膜２２における高透過率位相シフター形成領域及び透過率調整部形成領域のそれぞれと対応する部分が除去される。
【０１８７】
次に、図２１（ｄ）に示すように、透過性基板２０の上に、透過率調整部形成領域を含む低透過率位相シフター形成領域を覆い且つ高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン２４を形成する。その後、第２のレジストパターン２４、及びパターン化された位相調整膜２２をマスクとして、透過率調整膜２１及び透過性基板２０に対して順次エッチングを行なった後、第２のレジストパターン２４を除去する。これにより、図２１（ｅ）及び図２１（ｇ）に示すように、透過率調整膜２１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分が除去される。また、透過性基板２０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部２０ａが形成される。すなわち、第２の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクが完成する。
【０１８８】
第２の実施形態の第１変形例によると、第２の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、パターン化された位相調整膜２２をマスクとして、透過性基板２０に対して自己整合的にエッチングを行なうことができるので、フォトマスク加工を正確に行なえる。
【０１８９】
（第２の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第２変形例に係るフォトマスク及びその作成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１９０】
第２の実施形態の第２変形例が第２の実施形態と異なっている点は次の通りである。すなわち、第２の実施形態においては、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフター（透光部）と開口部（透過率調整部）とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、第２の実施形態の第２変形例においては、第２の実施形態の第１変形例と同様に、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフターと透過率調整部とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象とする。
【０１９１】
図２２（ａ）〜（ｅ）は第２の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図２２（ｆ）は図２２（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図２２（ｇ）は図２２（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１９２】
まず、図２２（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板２０の上に、透過性基板２０よりも露光光に対する透過率が低い透過率調整膜２１と位相調整膜２２とを順次形成する。位相調整膜２２は、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で露光光に対して（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる。また、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造からなる位相シフト膜は、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ半遮光部となる。
【０１９３】
次に、図２２（ｂ）に示すように、透過性基板２０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域及び高透過率位相シフター（透光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン２３、つまり、透過率調整部（周辺部）形成領域に除去部を有する第１のレジストパターン２３を形成する。その後、第１のレジストパターン２３をマスクとして、位相調整膜２２に対してエッチングを行なって位相調整膜２２をパターン化した後、第１のレジストパターン２３を除去する。これにより、図２２（ｃ）及び図２２（ｆ）に示すように、位相調整膜２２における透過率調整部形成領域のと対応する部分が除去される。
【０１９４】
次に、図２２（ｄ）に示すように、透過性基板２０の上に、低透過率位相シフター形成領域及び透過率調整部形成領域を覆う第２のレジストパターン２４、つまり、高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン２４を形成する。その後、第２のレジストパターン２４をマスクとして、位相調整膜２２、透過率調整膜２１及び透過性基板２０に対して順次エッチングを行なった後、第２のレジストパターン２４を除去する。これにより、図２２（ｅ）及び図２２（ｇ）に示すように、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２のそれぞれにおける高透過率位相シフター形成領域と対応する部分が除去される。また、透過性基板２０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部２０ａが形成される。すなわち、第２の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクが完成する。
【０１９５】
第２の実施形態の第２変形例によると、第２の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、本変形例においては、位相調整膜２２における透過率調整部形成領域と対応する部分を除去する工程（図２２（ｃ）参照）と、位相調整膜２２における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分を除去する工程（図２２（ｅ）参照）とを別々に行なう。このため、透過率調整部と高透過率位相シフターとが微小幅で離間している場合、言い換えると、透過率調整部と高透過率位相シフターとの間に、微小幅の位相調整膜２２を残しておく場合、フォトマスク加工のマージンが大きくなる。
【０１９６】
尚、第２の実施形態の第２変形例において、位相調整膜２２における透過率調整部形成領域と対応する部分を除去する工程を行なう前に、位相調整膜２２における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分を除去する工程（透過率調整膜２１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分を除去すると共に透過性基板２０に掘り下げ部２０ａを形成する工程を含む）を行なってもよい。
【０１９７】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスク、その作成方法、及びそのフォトマスクを用いたパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。尚、第３の実施形態に係るフォトマスクは、輪郭強調法を実現するための縮小投影露光システムのフォトマスクである。
【０１９８】
図２３（ａ）は、第３の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示している。
【０１９９】
尚、本実施形態でパターン形成について説明する場合、特に断らない限り、ポジ型レジストプロセスを使用する場合を想定して説明する。すなわち、レジスト膜の感光部分が除去されるということを想定して説明する。一方、ネガ型レジストプロセスの使用を想定する場合、レジスト膜の感光部分がレジストパターンとなることを除いて、ポジ型レジストプロセスの使用を想定した説明と全く同じことになる。また、本実施形態においては、特に断らない限り、透過率を、透過性基板の透過率を１００％としたときの実効透過率で表す。
【０２００】
図２３（ｂ）は、第３の実施形態に係るフォトマスク、具体的には、図２３（ａ）に示す所望のパターンを形成するためのフォトマスクの平面図である。図２３（ｂ）に示すように、所望のパターンにおけるレジスト除去部に対応するように高透過率位相シフター（透光部）が設けられている。また、高透過率位相シフターを囲む遮光性のマスクパターンとして、露光光を完全に遮光する完全遮光部に代えて、レジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を有する低透過率位相シフター（半遮光部）を用いている。さらに、高透過率位相シフターの近傍には、低透過率位相シフターのない微小幅の開口部（周辺部）が設けられている。高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターは露光光を互いに同位相で透過させる一方、開口部は、高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターを基準として露光光を反対位相で透過させる。
【０２０１】
尚、第３の実施形態においては、開口部の配置方法として、例えば図９（ｂ）に示すような、矩形状の高透過率位相シフターの各辺から所定の寸法以下の領域に該各辺と接するように開口部を配置する形式を採用している。
【０２０２】
図２３（ｃ）は、図２３（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図、つまり第３の実施形態に係るフォトマスクの断面図である。図２３（ｃ）に示すように、図２３（ｂ）に示すフォトマスクは以下のようにして実現されている。すなわち、透過性基板３０における低透過率位相シフター形成領域の上に、位相調整膜３１と、透過性基板３０よりも露光光に対する透過率が低い半遮光膜（透過率調整膜）３２とを順次形成する。位相調整膜３１は、透過性基板３０（開口部）との間で露光光に対して１８０度（実際には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相差を生じる。これによって、位相調整膜３１と透過率調整膜３２との積層構造よりなり且つレジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を持つ位相シフト膜が形成され、それにより低透過率位相シフターとなる半遮光部が形成される。ここで、透過率調整膜３２は低い透過率で光を透過させる一方、透過率調整膜３２の厚さによる光の位相変化は僅少であるものとする。また、透過性基板３０における透光部形成領域の上に、位相調整膜３１の単層構造が形成されており、それによって高透過率位相シフターとなる透光部が形成される。従って、高透過率位相シフター（透光部）と、位相調整膜３１及び透過率調整膜３２の積層構造（位相シフト膜）よりなる低透過率位相シフター（半遮光部）とによって、位相調整膜３１のない（透過性基板３０の表面が露出した）周辺部つまり開口部が挟まれる構造となって輪郭強調マスクが実現されている。位相調整膜３１としては、例えばＳｉＯ2 膜等の酸化膜を用いることができる。また、透過率調整膜３２としては、例えばＺｒ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ若しくはＴｉ等の金属からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）又は例えばＴａーＣｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金若しくはＴｉ−Ｓｉ合金等の金属合金からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）を用いることができる。但し、輪郭強調法によるコントラスト強調を得るためには、開口部幅を所定の寸法以下に制限する必要がある。
【０２０３】
次に、第３の実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法について説明する。
【０２０４】
図２４（ａ）〜（ｄ）は第３の実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【０２０５】
まず、図２４（ａ）に示すように、基板３００上に、金属膜又は絶縁膜等の被加工膜３０１を形成した後、図２４（ｂ）に示すように、被加工膜３０１の上に、ポジ型のレジスト膜３０２を形成する。
【０２０６】
次に、図２４（ｃ）に示すように、位相調整膜３１と透過率調整膜３２との積層構造（位相シフト膜）よりなる低透過率位相シフターと、位相調整膜３１の単層構造により高透過率位相シフターとして機能する透光部とを備えた、第３の実施形態に係るフォトマスクに対して、斜入射露光光源を用いて露光光３０３を照射し、該フォトマスクを透過した透過光３０４によってレジスト膜３０２を露光する。このとき、マスクパターンとして低透過率位相シフター（半遮光部）を用いているため、レジスト膜３０２の全体が弱いエネルギーで露光される。しかし、図２４（ｃ）に示すように、現像工程でレジスト膜３０２が溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、レジスト膜３０２におけるフォトマスクの透光部と対応する潜像部分３０２ａのみである。
【０２０７】
次に、レジスト膜３０２に対して現像を行なって潜像部分３０２ａを除去することにより、図２４（ｄ）に示すように、レジストパターン３０５を形成する。このとき、図２４（ｃ）に示す露光工程において、透光部周辺の光が打ち消される結果、レジスト膜３０２における開口部（周辺部）と対応する部分にはほとんど露光エネルギーが照射されないので、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との間の光強度分布のコントラスト、言い換えると、潜像部分３０２ａに照射される光と潜像部分３０２ａの周辺に照射される光との間の光強度分布のコントラストを強調できる。従って、潜像部分３０２ａにおけるエネルギー分布も急激に変化するので、シャープな形状を有するレジストパターン３０５が形成される。
【０２０８】
次に、第３の実施形態に係るフォトマスクの作成方法について図面を参照しながら説明する。
【０２０９】
図２５（ａ）〜（ｅ）は第３の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図２５（ｆ）は図２５（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図２５（ｇ）は図２５（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０２１０】
まず、図２５（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板３０の上に、位相調整膜３１と、透過性基板３０よりも露光光に対する透過率が低い透過率調整膜３２とを順次形成する。位相調整膜３１は、透過性基板３０（開口部）との間で露光光に対して（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる。また、位相調整膜３１及び透過率調整膜３２の積層構造からなる位相シフト膜は、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ半遮光部となる。本実施形態においては、透過率調整膜３２として、例えば、薄膜化されて低い透過率を有するようになった遮光膜（通常のフォトマスクの遮光膜として用いられるクロム膜等）を用いる。
【０２１１】
次に、図２５（ｂ）に示すように、透過性基板３０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域及び高透過率位相シフター（透光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン３３、つまり、開口部（周辺部）形成領域に除去部を有する第１のレジストパターン３３を形成する。その後、第１のレジストパターン３３をマスクとして、透過率調整膜３２及び位相調整膜３１に対してエッチングを行なった後、第１のレジストパターン３３を除去する。これにより、図２５（ｃ）及び図２５（ｆ）に示すように、位相調整膜３１及び透過率調整膜３２の積層構造（位相シフト膜）における開口部形成領域と対応する部分が除去される。
【０２１２】
次に、図２５（ｄ）に示すように、透過性基板３０の上に、少なくとも低透過率位相シフター形成領域を覆い且つ高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン３４を形成する。その後、第２のレジストパターン３４をマスクとして、透過率調整膜３２に対してエッチングを行なった後、第２のレジストパターン３４を除去する。これにより、図２５（ｅ）及び図２５（ｇ）に示すように、透過率調整膜３２における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分が除去されて、第３の実施形態に係るフォトマスクが完成する。すなわち、輪郭強調マスクの平面構造を有する第３の実施形態に係るフォトマスクは、マスクブランクとして、１８０度の位相反転を生じる厚さの位相調整膜と、薄膜化された遮光膜（透過率調整膜）とを順次堆積させた透過性基板を用意し、その後、該遮光膜及び位相調整膜に対して順次エッチングを行なうことによって容易に形成できる。
【０２１３】
以上に説明したように、第３の実施形態によると、透過性基板３０における低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域の上に、露光光を低透過率で位相反転させて透過させる位相シフト膜（位相調整膜３１と透過率調整膜３２との積層構造）が形成されている。また、透過性基板３０における透光部形成領域の上に位相調整膜３１の単層構造が形成されて透光部が形成されている。このため、位相調整膜３１の単層構造により高透過率位相シフターとして機能する透光部と、該透光部と同位相で露光光を透過させ且つ位相シフト膜よりなる低透過率位相シフターとによって、位相シフト膜のない開口部、つまり透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部が挟まれる。その結果、周辺部を透過する光と透光部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、本実施形態のフォトマスクと斜入射露光との組み合わせにより、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【０２１４】
また、第３の実施形態によると、低透過率位相シフターとなる位相シフト膜が、高透過率の位相調整膜３１と低透過率の透過率調整膜３２との積層構造を有する。このため、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、位相調整膜３１の材料と透過率調整膜３２の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【０２１５】
また、第３の実施形態によると、透過性基板３０上に位相調整膜３１及び透過率調整膜３２を順次形成した後、透過率調整膜３２及び位相調整膜３１に対してそれぞれ選択的にエッチングを行なう。このため、低透過率位相シフター（半遮光部）と開口部（周辺部）とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。
【０２１６】
また、第３の実施形態によると、低透過率位相シフターを構成する、位相調整膜３１及び透過率調整膜３２の積層構造（位相シフト膜）を加工することによって任意の形状の開口部を形成できるので、輪郭強調マスクのパターンレイアウトとして、図２３（ｂ）及び（ｃ）に示すタイプ、つまり図９（ｂ）に示すタイプに限られず、例えば図９（ａ）〜（ｆ）に示すタイプのいずれをも実現することが可能である。
【０２１７】
また、第３の実施形態によると、透過率調整膜３２として、薄膜化された遮光膜、具体的には、透過性基板３０及び位相調整膜３１の積層構造との間で露光光に対して（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる単層薄膜を用いるため、次のような効果が得られる。すなわち、透過性基板上に、下層となる位相調整膜と上層となる透過率調整膜とからなる位相シフト膜が形成された、ハーフトーン位相シフトマスク用のマスクブランクを用意して、透過率調整膜及び位相調整膜のそれぞれに対してエッチングを行なうだけで、フォトマスク加工を容易に行なえる。言い換えると、フォトマスク製造において従来技術の流用が可能になるというメリットがある。また、透過率調整膜が、薄膜化された遮光膜であるため、用意しなければならないマスクブランク構造が非常に単純になる。
【０２１８】
ここで、薄膜化された遮光膜を透過率調整膜３２として使用したことに起因する位相変化（高透過率位相シフターと低透過率位相シフターとの間に生じる位相差）がパターン形成に及ぼす影響をシミュレーションにより検討した結果について、図２６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。シミュレーション条件は、露光光の波長λ＝０．１９３μｍ（ＡｒＦ光源）、露光機の投影光学系の開口数ＮＡ＝０．６、輪帯照明である。
【０２１９】
図２６（ａ）は、シミュレーションに用いた輪郭強調マスクの平面図を示している。図２６（ａ）に示すように、高透過率位相シフター（透光部）及び開口部（周辺部）のそれぞれの幅は２００ｎｍ及び５０ｎｍであり、高透過率位相シフター、開口部及び低透過率位相シフター（半遮光部）のそれぞれの透過率は１００％、１００％及び７．５％である。また、高透過率位相シフターは、開口部との間で１８０度の位相差を生じ、低透過率位相シフターは、開口部との間で１８０〜１５０度の位相差を生じる。
【０２２０】
図２６（ｂ）は、低透過率位相シフターが開口部との間で１８０度、１７０度、１６０度及び１５０度の位相差を生じるような、図２６（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布のシミュレーション結果を示している。図２６（ｂ）に示すように、低透過率位相シフターと高透過率位相シフターとの間の位相差が３０度程度までであれば、光強度分布におけるコントラストはほとんど影響を受けないことが分かる。
【０２２１】
図２６（ｃ）は、低透過率位相シフターが開口部との間で１８０度、１７０度、１６０度及び１５０度の位相差を生じるような、図２６（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して露光を行なった場合におけるパターン仕上がり寸法（ＣＤ：Critical Dimension）のフォーカス依存性のシミュレーション結果を示している。図２６（ｃ）に示すように、低透過率位相シフターと高透過率位相シフターとの間の位相差が変化すると、ＣＤがピークとなるベストフォーカス位置が変化する。しかし、前述の位相差が変化しても、フォーカス変動に対するＣＤの変化しにくさ、つまり焦点深度はほとんど変化していない。ところで、フォトマスク上の全ての部分に対応して、同様のベストフォーカス位置の変動が発生することは、パターン形成において全く問題を生じない。パターン形成で問題となるのは焦点深度の値のみである。すなわち、低透過率位相シフターと高透過率位相シフターとの間の位相差が３０度程度までであれば、フォーカス特性上、特に問題がないと言える。
【０２２２】
従って、本実施形態において、透過率調整膜３２として、薄膜化された遮光膜を用いた場合、厳密な意味での輪郭強調マスク（低透過率位相シフターと高透過率位相シフターとの間の位相差が０度）を実現することはできないが、薄膜によって生じる位相差が３０度程度以下であれば、輪郭強調法による効果が失われないことが分かる。具体的には、遮光膜の材料としてＴａ、Ｃｒ又はそれらを含む合金等を用いた場合、ＡｒＦ光源からの光に対して高透過率位相シフター（透光部）との間で３０度程度の位相差を発生する遮光膜の厚さは概算で３０ｎｍ以上ある。そして、この厚さは、１０％程度以下の透過率を実現するために十分な厚さである。
【０２２３】
尚、第３の実施形態において、位相調整膜３１及び透過率調整膜３２の積層構造よりなる位相シフト膜の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることが好ましい。このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り等を防止しながら、本実施形態によるコントラスト強調効果を確実に得ることができる。
【０２２４】
また、第３の実施形態において、ポジ型レジストプロセスの使用を前提として説明を行なったが、言うまでもなくポジ型レジストプロセスに代えてネガ型レジストプロセスを用いてもよい。ここで、いずれのプロセスを用いる場合にも、露光光源として、例えば、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）又はＦ2 エキシマレーザ光（波長１５７ｎｍ）等が利用できる。
【０２２５】
また、第３の実施形態において、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフターと開口部とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、これに代えて、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフターと開口部とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としてもよい。
【０２２６】
また、第３の実施形態において、透過率調整膜３２の上にさらに位相調整膜を堆積することによって、高透過率位相シフターと低透過率位相シフターとの間の位相差を実質的に０度としてもよいことは言うまでもない。
【０２２７】
また、第１〜第３の実施形態において、フォトマスクにおける開口部（周辺部：透過率調整部であってもよい）及び高透過率位相シフター（透光部）以外の部分が全て低透過率位相シフター（半遮光部）であることを前提としてきた。しかし、フォトマスクにおける開口部及び高透過率位相シフターのそれぞれから十分離れた部分、つまり、フォトマスクにおける、開口部及び高透過率位相シフターのそれぞれから光学的な干渉効果の影響がほとんど無視できる距離（＝２×λ／ＮＡ（λは露光光の波長であり、ＮＡは露光機の縮小投影光学系の開口数である））以上離れた部分は完全遮光部であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２２８】
本発明は、パターン形成方法に関し、半導体集積回路装置の製造に用いられる微細パターン形成用のフォトマスクを用いたパターン形成方法に適用した場合、斜入射露光により孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化できるという効果が得られ、非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２２９】
【図１】（ａ）〜（ｇ）は本発明の輪郭強調法の原理を説明する図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は従来の位相端を利用したイメージ強調効果における光源形状に対する依存性を説明する図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は本発明の輪郭強調法における位相シフターの寸法限界を説明する図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の輪郭強調法における位相シフターの寸法限界を説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は本発明の輪郭強調マスクによる孤立パターン形成における様々な光源位置からの露光光入射によって生じる光強度分布を説明する図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は従来のハーフトーン位相シフトマスクによる孤立パターン形成における様々な光源位置からの露光光入射によって生じる光強度分布を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は本発明の輪郭強調マスクにおける半遮光部の透過率に対するコントラスト及びＤＯＦの依存性を説明する図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）はコンタクトパターンと対応する開口部が設けられた輪郭強調マスクにおける、半遮光部と位相シフターとによって構成される遮光性のマスクパターンのレイアウトのバリエーションを示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）はコンタクトパターンと対応する高透過率位相シフターが設けられた輪郭強調マスクにおける、低透過率位相シフターと開口部とによって構成される遮光性のマスクパターンのレイアウトのバリエーションを示す図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示す図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの平面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおいて位相シフト膜が単層膜である場合の断面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおいて位相シフト膜が透過率調整膜と位相調整膜との積層膜である場合の断面図である。
【図１２】（ａ）は通常の露光光源の形状を示す図であり、（ｂ）は輪帯露光光源の形状を示す図であり、（ｃ）は四重極露光光源の形状を示す図であり、（ｄ）は輪帯−四重極混成型露光光源の形状を示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態の第３変形例に係るフォトマスクの平面図及び断面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、開口部と高透過率位相シフターとの間の位相調整膜が除去された、本発明の第１の実施形態の第３変形例に係るフォトマスクの平面図及び断面図である。
【図１８】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示す図であり、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクの平面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図である。
【図１９】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図２０】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図２１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図２２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図２３】（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示す図であり、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの平面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図である。
【図２４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクを用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図２５】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図２６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの透過率調整膜として、薄膜化された遮光膜を使用したことに起因する位相変化がパターン形成に及ぼす影響を説明する図である。
【図２７】（ａ）〜（ｇ）は従来のハーフトーン位相シフトマスクによるイメージ強調原理を説明する図である。
【符号の説明】
【０２３０】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ  輪郭強調マスク
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ  透過性基板
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ  半遮光部
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ  開口部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ  位相シフター
１０    透過性基板
１０ａ  掘り下げ部
１１    位相シフト膜
１１Ａ  透過率調整膜
１１Ｂ  位相調整膜
１２    第１のレジストパターン
１３    第２のレジストパターン
２０    透過性基板
２０ａ  掘り下げ部
２１    透過率調整膜
２２    位相シフト膜
２３    第１のレジストパターン
２４    第２のレジストパターン
３０    透過性基板
３１    位相シフト膜
３２    透過率調整膜
３３    第１のレジストパターン
３４    第２のレジストパターン
１００    基板
１０１    被加工膜
１０２    レジスト膜
１０２ａ  潜像部分
１０３    露光光
１０４    透過光
１０５    レジストパターン
２００    基板
２０１    被加工膜
２０２    レジスト膜
２０２ａ  潜像部分
２０３    露光光
２０４    透過光
２０５    レジストパターン
３００    基板
３０１    被加工膜
３０２    レジスト膜
３０２ａ  潜像部分
３０３    露光光
３０４    透過光
３０５    レジストパターン
【図１】
0003727330.tif 000002
【図２】
0003727330.tif 000003
【図３】
0003727330.tif 000004
【図４】
0003727330.tif 000005
【図５】
0003727330.tif 000006
【図６】
0003727330.tif 000007
【図７】
0003727330.tif 000008
【図８】
0003727330.tif 000009
【図９】
0003727330.tif 000010
【図１０】
0003727330.tif 000011
【図１１】
0003727330.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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