(57)【要約】【課題】パターンの形状又は密集度合いに依存することなく、同一の露光条件で微細パターンを形成する。【解決手段】パターン形成用のイメージ強調マスク６は、露光光に対して透過性を有する透過性基板７と、透過性基板７上に形成され、露光光の一部分を透過させる透過率を持ち且つ孤立ラインパターンと対応する半遮光部８と、半遮光部８の内部の開口部に設けられた位相シフター９とを備えている。イメージ強調マスク６においては、透光部７を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部８と、透光部７を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフター９とによって、遮光性を有するマスクパターンが構成されている。【選択図】図１２
2006091916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光に対して透光性を有する透過性基板上に、前記露光光に対して遮光性を有するマスクパターンと、前記透過性基板における前記マスクパターンが形成されていない透光部とが設けられた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と、
前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して前記露光光を照射する工程と、
前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像して、レジストパターンを形成する工程とを備え、
前記フォトマスクにおける前記マスクパターンは、
前記透光部を基準として前記露光光を同位相で透過させる半遮光部と、
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る位相シフターとから構成されており、
前記半遮光部は、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し、
前記位相シフターは、該位相シフターを透過した光によって、前記透光部及び前記半遮光部を透過した光の一部分を打ち消すことができる位置に設けられており、
前記マスクパターンは前記透光部によって囲まれていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記半遮光部の前記露光光に対する透過率は１５％以下であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記半遮光部の前記露光光に対する透過率は６％以上で且つ１５％以下であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記半遮光部は、前記透光部を基準として前記露光光を、（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差で透過させると共に、前記フォトマスクにおける前記位相シフターは、前記透光部を基準として前記露光光を、（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差で透過させることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターは、前記マスクパターンにおける前記透光部との境界から（０．８×λ／ＮＡ）×Ｍ以下の部分に配置されていることを特徴とするパターン形成方法（但し、λは前記露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターの幅は（０．３×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法（但し、λは前記露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターは前記半遮光部によって囲まれていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
請求項７に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記マスクパターンの幅は（０．８×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法（但し、λは前記露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）。
【請求項９】
請求項８に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターの幅は（０．４×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記マスクパターンは、前記透光部によって囲まれたライン状パターンであり、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターは、前記マスクパターンのライン幅方向における中央部に、前記半遮光部によって挟まれるように設けられていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記マスクパターンの幅は（０．８×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法（但し、λは前記露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）。
【請求項１２】
請求項１１に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターの幅は（０．４×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１３】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記マスクパターンは、前記透光部によって囲まれたライン状パターンであり、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターは、少なくとも前記マスクパターンのライン幅方向における両端部にそれぞれ、前記半遮光部を挟むように設けられていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１４】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記マスクパターンは、前記透光部によって囲まれたライン状パターンであり、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターは、前記マスクパターンのライン幅方向における両端部及び中央部にそれぞれ、前記半遮光部を挟むように設けられていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記マスクパターンの幅は（λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法（但し、λは前記露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）。
【請求項１６】
請求項１５に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターの幅は（０．３×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記マスクパターンは、前記透光部によって囲まれたライン状パターンであり、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターは、前記マスクパターンのライン幅方向の両端部にそれぞれ、前記半遮光部によって囲まれるように設けられていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記フォトマスクにおける前記マスクパターンは、前記透光部によって囲まれたライン状パターンであり、
前記フォトマスクにおける前記位相シフターは、前記マスクパターンのライン幅方向の両端部及び中央部にそれぞれ、前記半遮光部によって囲まれるように設けられていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、
前記露光光を照射する工程で斜入射照明法を用いることを特徴とするパターン形成方法。
【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、従来の光露光システムによる配線パターンの細線化及びコンタクトパターンの微細化について、ポジ型レジストプロセスを用いて説明する。ここで、ラインパターンとは、レジスト膜における露光光によって感光されない部分、つまり現像後に残存するレジスト部分（レジストパターン）である。また、スペースパターンとは、レジスト膜における露光光によって感光される部分、つまり現像によりレジストが除去されてなる開口部分（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、レジスト膜における現像によりホール状に除去される部分であり、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】
〈第１の従来例〉
従来の細線パターンの形成方法として、マスクパターンによって生じる光強度分布のコントラストを位相シフターによって強調して微細幅のラインパターンを形成する方法が提案されている（例えば、Ｈ．Ｙ．Ｌｉｕほか、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ 、Ｖｏｌ．３３３４、Ｐ．２（１９９８））。
【０００５】
以下、位相シフターを用いた従来のラインパターンの形成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０００６】
図２８（ａ）は、形成対象となる所望のパターン（レジストパターン）のレイアウトの一例を示している。図２８（ａ）に示すように、パターン８００は、所定寸法以下の部分パターン８００ａを有している。
【０００７】
図２８（ｂ）及び図２８（ｃ）は、図２８（ａ）に示すパターンを形成するために用いられる、従来の２枚のフォトマスクの平面図を示している。図２８（ｂ）に示すように、第１のフォトマスク８１０においては、透過性基板８１１上に完全遮光膜８１２（露光光の透過率がほぼ０％）が形成されている。また、完全遮光膜８１２に、透光部となる第１の開口部８１３及び位相シフターとなる第２の開口部８１４が、部分パターン８００ａを形成するための遮光パターン８１２ａを挟んで設けられている。この位相シフターとなる第２の開口部８１４は、透光部となる第１の開口部８１３を基準として１８０度の位相差が生じるように露光光を透過させる。また、図２８（ｃ）に示すように、第２のフォトマスク８２０においては、透過性基板８２１上に、第１のフォトマスク８１０の遮光パターン８１２ａとの組み合わせによって、所望のパターン８００（図２８（ａ）参照）を形成するための遮光パターン８２２が形成されている。
【０００８】
図２８（ｂ）及び図２８（ｃ）に示す２枚のフォトマスクを用いたパターン形成方法は次の通りである。まず、第１のフォトマスク８１０を用いて、ポジ型レジストよりなるレジスト膜が塗布された基板に対して露光を行なう。その後、図２８（ａ）に示すパターン８００が形成されるように第２のフォトマスク８２０の位置合わせを行なった後、第２のフォトマスク８２０を用いて露光を行う。その後、レジスト膜を現像することによって、図２８（ａ）に示すようなレジストパターンを形成することができる。このとき、第１のフォトマスク８１０のみを用いた露光だけでは残存してしまう余分なパターン（パターン８００以外の他のパターン）を、第２のフォトマスク８２０を用いた露光により除去することができる。その結果、第２のフォトマスク８２０のみを用いた露光によっては形成することができない微小幅の部分パターン８００ａを形成することができる。
【０００９】
この方法において、透光部と位相シフターとが、所定寸法以下の完全遮光膜よりなるパターン（つまり遮光パターン）を挟んで配置されている場合、透光部（開口部）及び位相シフターのそれぞれを透過して遮光パターンの裏側に回折した光が互いに打ち消し合うので、遮光パターンの遮光性を向上させることができるので、所定寸法以下のラインパターンを形成することができる。
【００１０】
〈第２の従来例〉
従来の微小コンタクトパターンの形成方法として、ハーフトーン位相シフトマスクを用いた方法が提案されている。この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（位相シフター中の開口部）が設けられている。また、遮光部として、露光光に対して低透過率（３〜６％程度）を有し且つ開口部を透過する光を基準として１８０度の反対位相で光を透過させる位相シフターが設けられている。
【００１１】
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２９（ａ）〜（ｇ）を参照しながら説明する。
【００１２】
図２９（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２９（ｂ）は、図２９（ａ）に示すフォトマスクを透過して被露光材料上における線分ＡＡ’と対応する位置に転写される光の振幅強度を示している。図２９（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２９（ｄ）は、図２９（ｃ）に示すフォトマスクを透過して被露光材料上における線分ＡＡ’と対応する位置に転写される光の振幅強度を示している。図２９（ｅ）は、マスク表面に設けられた遮光部となる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２９（ｆ）及び図２９（ｇ）はそれぞれ、図２９（ｅ）に示すフォトマスクを透過して被露光材料上における線分ＡＡ’と対応する位置に転写される光の振幅強度及び光強度を示している。
【００１３】
図２９（ｂ）、図２９（ｄ）及び図２９（ｆ）に示すように、図２９（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２９（ａ）及び図２９（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２９（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、露光光の一部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を基準として１８０度の位相差を与えるように形成されている。このため、図２９（ｂ）及び図２９（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２９（ｂ）に示す振幅強度分布と図２９（ｄ）に示す振幅強度分布とを合成すると、図２９（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２９（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２９（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ので、微小コンタクトパターンを形成することができる。
【００１４】
ここで、本明細書において露光に使用する露光光源について説明する。図３０（ａ）〜（ｃ）は、従来から用いられている露光光源の形状を示す図である。図３０（ａ）に示すような通常露光光源に対して、斜入射露光光源とは、フォトマスクにおける光源中心と対応する部分に垂直に入射する光成分が取り除かれた、図３０（ｂ）又は図３０（ｃ）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３０（ｂ）に示す輪帯露光光源、及び図３０（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焦点深度（ＤＯＦ）の拡大において効果的である。
【非特許文献１】Ｈ．Ｙ．Ｌｉｕ他、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、１９９８年、Ｖｏｌ．３３３４、Ｐ．２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、第１の従来例のようなパターン形成方法においては、下記のような課題があった。
（１）透光部と位相シフターとの間に遮光パターンを挟むことによって、遮光パターンと対応する遮光像のコントラストを向上させるためには、透光部と位相シフターとが所定の寸法以下の間隔で隣り合っていなければならない。一方、フォトマスク上で透光部と位相シフターとが遮光パターンを間に挟まずに配置された場合には、透光部と位相シフターとの境界に対応した遮光像が形成されてしまう。そのため、図２８（ｂ）に示すような第１のフォトマスクのみによって任意の形状のパターンを形成することができないので、通常のＬＳＩのパターンレイアウト等の様に複雑な形状を有するパターンを作成するためには、図２８（ｂ）に示すような第１のフォトマスクに加えて、図２８（ｃ）に示すような第２のフォトマスクを用いた露光が必須となる。その結果、マスク費用が増大すると共に、リソグラフィにおける工程数の増加に起因してスループットが低下したり又は製造コストが増大する。
（２）形成対象となる所望のパターン（レジストパターン）が複雑なパターン形状（例えば所定寸法以下のＴ字状）の場合、遮光パターンの全体を、互いに反対位相となる透光部と位相シフターとの間だけに設けることができないので、例えばＴ字状の遮光パターンの遮光性を向上させることができない。従って、位相シフターの効果を利用できるパターンレイアウトは制限される。
【００１６】
また、第２の従来例のようなパターン形成方法においては、下記のような課題があった。
（３）ハーフトーン位相シフトマスクによっては、孤立配置された孤立コンタクトパターンの形成と蜜に配置された密集コンタクトパターンの形成とを同一露光源を用いた露光により同時に且つ満足できる仕上がりで行なうことが困難である。同様に、孤立配置された孤立ラインパターンの形成と蜜に配置された密集ラインパターンの形成とを同一露光源を用いた露光により同時に且つ満足できる仕上がりで行なうことも困難である。すなわち、孤立コンタクトパターンを形成する場合、マスクに対して垂直に入射する垂直入射成分だけの照明を行なうための干渉度０．５以下程度の小さな光源（図３０（ａ）参照）を用いて垂直入射露光を行なうことによって、コントラストの向上及び高い焦点深度を実現することができる。しかしながら、垂直入射露光により密集コンタクトパターンを形成しようとすると、コントラスト及び焦点深度が著しく悪化する。一方、密集コンタクトパターンを形成する場合、マスクに対して斜めに入射する斜入射成分だけの照明を行なうための光源、例えば垂直入射成分（光源中心からの照明成分）を取り除いた輪帯照明を行なうための光源（図３０（ｂ）参照）を用いて斜入射露光を行なうことによって、コントラストの向上及び高い焦点深度を実現することができる。しかしながら、斜入射露光により孤立コンタクトパターンを形成しようとすると、コントラスト及び焦点深度が著しく悪化する。
（４）ハーフトーン位相シフトマスクによっては、孤立スペースパターンの形成と孤立ラインパターンの形成とを同時に且つ満足できる仕上がりで行なうことが困難である。すなわち、孤立スペースパターンを形成する場合、垂直入射露光を行なうことによって、コントラストの向上及び高い焦点深度を実現することができる。しかしながら、垂直入射露光により孤立ラインパターンを形成しようとすると、コントラスト及び焦点深度が著しく悪化する。一方、孤立ラインパターンを形成する場合、斜入射露光を行なうことによって、コントラストの向上及び高い焦点深度を実現することができる。しかしながら、斜入射露光により孤立スペースパターンを形成しようとすると、コントラスト及び焦点深度が著しく悪化する。このように、ハーフトーン位相シフトマスクを用いた場合、孤立スペースパターン（孤立コンタクトパターンも含む）に対する最適照明条件と、密集スペースパターン（密集コンタクトパターンも含む）又は孤立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、同一照明条件によって、孤立スペースパターンの形成と、孤立ラインパターンの形成又は密集スペースパターンの形成とを同時に且つ最適な仕上がりで行なうことが困難である。
【００１７】
前記に鑑み、本発明は、パターンの形状又は密集度合いに依存することなく、同一の露光条件で微細パターンを形成できるフォトマスク、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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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、露光光に対して透光性を有する透過性基板上に、露光光に対して遮光性を有するマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とが設けられたフォトマスクを前提とし、マスクパターンは、透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部と、透光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ターとから構成されており、半遮光部は、露光光を部分的に透過させる透過率を有し、位相シフターは、該位相シフターを透過した光によって、透光部及び半遮光部を透過した光の一部分を打ち消すことができる位置に設けられている。
【００１９】
本発明のフォトマスクによると、マスクパターンが半遮光部と位相シフターとから構成されており、位相シフターを透過した光によって透光部及び半遮光部を透過した光の一部分を打ち消すことができるように位相シフターが配置されている。このため、マスクパターンと対応する遮光像における光強度分布のコントラストを強調できるので、パターンの形状又は密集度合いに依存することなく、同一の露光条件で微細パターンを形成することができる。
【００２０】
本発明のフォトマスクにおいて、露光光に対する半遮光部の透過率は１５％以下であることが好ましい。
【００２１】
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防止又はレジスト感度の最適化を達成できる。特に、露光光に対する半遮光部の透過率が６％以上で且つ１５％以下であると、ＤＯＦ（焦点深度）又はコントラストの向上と、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とを両立させることができる。
【００２２】
本発明のフォトマスクにおいて、半遮光部は、透光部を基準として露光光を、（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差で透過させると共に、位相シフターは、透光部を基準として露光光を、（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差で透過させてもよい。すなわち、本明細書においては、（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差は同位相とみなし、（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差は反対位相とみなす。
【００２３】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフターは、マスクパターンにおける透光部との境界から（０．８×λ／ＮＡ）×Ｍ以下の部分に配置されている（但し、λは露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）ことが好ましい。。
【００２４】
このようにすると、パターン形成における露光マージンが向上する。
【００２５】
本発明のフォトマスクにおいて、マスクパターンが透光部を囲むように設けられおり、且つ位相シフターがマスクパターンにおける透光部の近傍に設けられている場合、位相シフターの幅は（０．３×λ／ＮＡ）×Ｍ以下である（但し、λは露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）ことが好ましい。
【００２６】
このようにすると、パターン形成におけるフォーカスマージンが向上する。但し、位相シフターの幅は、位相シフターとしての光学的な作用が得られる（０．１×λ／ＮＡ）×Ｍ以上であることが好ましい。
【００２７】
本発明のフォトマスクにおいて、マスクパターンは透光部を囲むように設けられおり、位相シフターは、マスクパターンにおける透光部の近傍に、半遮光部と透光部とによって挟まれるように設けられていることが好ましい。
【００２８】
このようにすると、透光部を透過した光の像の周辺部における光強度分布のコントラストを強調できる。
【００２９】
本発明のフォトマスクにおいて、マスクパターンは透光部を囲むように設けられおり、位相シフターは、マスクパターンにおける透光部の近傍に、半遮光部によって囲まれるように設けられていることが好ましい。
【００３０】
このようにすると、透光部を透過した光の像の周辺部における光強度分布のコントラストを強調できると共に、マスク寸法誤差によって光強度分布が影響を受けにくくなる。
【００３１】
本発明のフォトマスクにおいて、マスクパターンは透光部によって囲まれており、位相シフターは半遮光部によって囲まれていることが好ましい。
【００３２】
このようにすると、マスクパターンと対応する遮光像の中心部における光強度分布のコントラストを強調できる。また、この場合、マスクパターンの幅が（０．８×λ／ＮＡ）×Ｍ以下である（但し、λは露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）と、前述の効果が確実に得られる。また、この場合、位相シフターの幅が（０．４×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であると、パターン形成における露光マージンがより一層向上する。さらに、この場合、位相シフターの幅が（０．１×λ／ＮＡ）×Ｍ以上で且つ（０．４×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であると、露光マージン及びＤＯＦが同時に向上する。
【００３３】
本発明のフォトマスクにおいて、マスクパターンは、透光部によって囲まれたライン状パターンであり、位相シフターは、マスクパターンのライン幅方向における中央部に、半遮光部によって挟まれるように設けられていることが好ましい。
【００３４】
このようにすると、マスクパターンと対応するライン状の遮光像の中心部における光強度分布のコントラストを強調できる。また、この場合、マスクパターンの幅が（０．８×λ／ＮＡ）×Ｍ以下である（但し、λは露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）と、前述の効果が確実に得られる。また、この場合、位相シフターの幅が（０．４×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であると、パターン形成における露光マージンがより一層向上する。さらに、この場合、位相シフターの幅が（０．１×λ／ＮＡ）×Ｍ以上で且つ（０．４×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であると、露光マージン及びＤＯＦが同時に向上する。
【００３５】
本発明のフォトマスクにおいて、マスクパターンは、透光部によって囲まれたライン状パターンであり、位相シフターは、少なくともマスクパターンのライン幅方向における両端部にそれぞれ、半遮光部を挟むように設けられていることが好ましい。
【００３６】
このようにすると、マスクパターンと対応する遮光像の輪郭部における光強度分布のコントラストを強調できる。
【００３７】
本発明のフォトマスクにおいて、マスクパターンは、透光部によって囲まれたライン状パターンであり、位相シフターは、マスクパターンのライン幅方向における両端部及び中央部にそれぞれ、半遮光部を挟むように設けられていることが好ましい。
【００３８】
このようにすると、マスクパターンと対応する遮光像の輪郭部における光強度分布のコントラストを強調できる。また、半遮光部の利用に起因して、遮光像の中心部にサイドローブが発生することを防止できる。また、この場合、マスクパターンの幅が（λ／ＮＡ）×Ｍ以下である（但し、λは露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）と、前述の効果が確実に得られる。さらに、この場合、位相シフターの幅が（０．３×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であると、パターン形成におけるフォーカスマージンがより一層向上する。
【００３９】
本発明のフォトマスクにおいて、マスクパターンは、透光部によって囲まれたライン状パターンであり、位相シフターは、マスクパターンのライン幅方向の両端部にそれぞれ、半遮光部によって囲まれるように設けられていることが好ましい。
【００４０】
このようにすると、マスクパターンと対応する遮光像の輪郭部における光強度分布のコントラストを強調できると共に、マスク寸法誤差によって光強度分布が影響を受けにくくなる。
【００４１】
本発明のフォトマスクにおいて、マスクパターンは、透光部によって囲まれたライン状パターンであり、位相シフターは、マスクパターンのライン幅方向の両端部及び中央部にそれぞれ、半遮光部によって囲まれるように設けられていることが好ましい。
【００４２】
このようにすると、マスクパターンと対応する遮光像の輪郭部における光強度分布のコントラストを強調できると共に、マスク寸法誤差によって光強度分布が影響を受けにくくなる。また、半遮光部の利用に起因して、遮光像の中心部にサイドローブが発生することを防止できる。
【００４３】
本発明のフォトマスクにおいて、透光部は、第１の透光部と第２の透光部とを有し、マスクパターンは、第１の透光部及び第２の透光部を囲むように設けられており、位相シフターは、第１の透光部と第２の透光部との間の中央部に設けられており、半遮光部は、位相シフターの両側に設けられていることが好ましい。
【００４４】
このようにすると、マスクパターンにおける一対の透光部に挟まれた部分と対応する遮光像の中心部における光強度分布のコントラストを強調できる。また、この場合、第１の透光部と第２の透光部との間隔が（０．８×λ／ＮＡ）×Ｍ以下である（但し、λは露光光の波長であり、ＮＡ及びＭはそれぞれ露光機の縮小投影光学系の開口数及び縮小倍率である）と、前述の効果が確実に得られる。また、この場合、位相シフターの幅が（０．４×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であると、パターン形成における露光マージンが向上する。さらに、この場合、位相シフターの幅が（０．１×λ／ＮＡ）×Ｍ以上で且つ（０．４×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であると、露光マージン及びＤＯＦが同時に向上する。
【００４５】
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、レジストパターンを形成する工程とを備えている。
【００４６】
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、本発明のパターン形成方法において、露光光を照射する工程で斜入射照明法を用いることが好ましい。このようにすると、フォトマスクを透過した光の光強度分布において、マスクパターン及び透光部のそれぞれと対応する部分の間でのコントラストが向上する。また、光強度分布のフォーカス特性も向上する。従って、パターン形成における露光マージン及びフォーカスマージンが向上する。
【００４７】
本発明に係る第１のマスクデータ作成方法は、本発明のフォトマスクのマスクデータ作成方法を前提とし、フォトマスクを用いて形成しようとするパターンに基づいてマスクパターンの形状を決定すると共に半遮光部の透過率を設定する第１の工程と、第１の工程よりも後に、マスクパターンにおける所定の寸法以下で透光部に挟まれた領域を抽出する第２の工程と、第２の工程よりも後に、抽出された領域及びマスクパターンにおける透光部の近傍に位相シフターを挿入する第３の工程とを備えている。
【００４８】
第１のマスクデータ作成方法によると、透光部を透過した光の像の周辺部における光強度分布のコントラストを強調でき、且つ遮光像の中心部におけるサイドローブの発生を防止できるフォトマスクを実現できる。
【００４９】
第１のマスクデータ作成方法において、第３の工程よりも後に、位相シフターと透光部との間に所定の寸法以下の半遮光部を挿入する工程を備えていることが好ましい。
【００５０】
このようにすると、マスク寸法誤差によって光強度分布が影響を受けにくいフォトマスクを実現できる。
【００５１】
第１のマスクデータ作成方法において、第３の工程よりも後に、マスクパターンにおける所定の寸法以下で透光部に挟まれた領域に、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる他の位相シフターを挿入する工程を備えていることが好ましい。
【００５２】
このようにすると、サイドローブの発生を防止できるフォトマスクを実現できる。このとき、他の位相シフターは、透光部を基準として露光光を、（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差で透過させてもよい。
【００５３】
第１のマスクデータ作成方法において、第３の工程よりも後に、マスクパターンの中から、所定の寸法以下の幅を有するライン状のパターン端部を抽出して、該抽出されたパターン端部におけるライン方向と平行な周縁部に他の位相シフターを挿入する工程を備えていることが好ましい。
【００５４】
このようにすると、ラインパターン端部の後退を防止できるフォトマスクを実現できる。また、ラインパターンが他のパターンと近接する場合には、パターン間のブリッジを防止できるフォトマスクを実現できる。
【００５５】
第１のマスクデータ作成方法において、第３の工程よりも後に、マスクパターンの中からコーナーを抽出して、マスクパターンにおける抽出されたコーナーの屈曲点から所定の寸法以内の領域に位相シフターが配置されている場合には、該位相シフターを半遮光部と置換するか又は該位相シフターの寸法を縮小する工程を備えていることが好ましい。
【００５６】
このようにすると、所望の形状を持つパターンコーナー部を形成できるフォトマスクを実現できる。
【００５７】
第１のマスクデータ作成方法において、第３の工程よりも後に、フォトマスクを用いて形成しようとするパターンが所望の寸法を有するように、位相シフターの寸法を固定した状態で半遮光部の寸法を補正する工程を備えていることが好ましい。
【００５８】
このようにすると、マスク寸法の変更に対するパターン（レジストパターン）寸法の変動量が小さいフォトマスク、つまり所望の寸法を持つパターンを形成できるフォトマスクを実現できる。
【００５９】
本発明に係る第２のマスクデータ作成方法は、本発明のフォトマスクのマスクデータ作成方法を前提とし、フォトマスクを用いて形成しようとするパターンに基づいてマスクパターンの形状を決定すると共に半遮光部の透過率を設定する第１の工程と、第１の工程よりも後に、マスクパターンにおける幅が所定の寸法以下である領域を抽出する第２の工程と、第２の工程よりも後に、抽出された領域、及びマスクパターンにおける幅が所定の寸法を越える領域の周縁部に位相シフターを挿入する第３の工程とを備えている。
【００６０】
第２のマスクデータ作成方法によると、マスクパターンにおける幅の小さい部分と対応する遮光像の中心部、及びマスクパターンにおける幅の大きい部分と対応する遮光像の輪郭部のそれぞれにおける光強度分布のコントラストを強調できるフォトマスクを実現できる。
【００６１】
第２のマスクデータ作成方法において、第３の工程よりも後に、位相シフターと透光部との間に所定の寸法以下の半遮光部を挿入する工程を備えていることが好ましい。
【００６２】
このようにすると、マスク寸法誤差によって光強度分布が影響を受けにくいフォトマスクを実現できる。
【００６３】
第２のマスクデータ作成方法において、第３の工程よりも後に、マスクパターンにおける幅が所定の寸法を越える領域に、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる他の位相シフターを挿入する工程を備えていることが好ましい。
【００６４】
このようにすると、サイドローブの発生を防止できるフォトマスクを実現できる。このとき、他の位相シフターは、透光部を基準として露光光を、（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差で透過させてもよい。
【００６５】
第２のマスクデータ作成方法において、第３の工程よりも後に、マスクパターンの中から、所定の寸法以下の幅を有するライン状のパターン端部を抽出して、該抽出されたパターン端部におけるライン方向と平行な周縁部に他の位相シフターを挿入する工程を備えていることが好ましい。
【００６６】
このようにすると、ラインパターン端部の後退を防止できるフォトマスクを実現できる。また、ラインパターンが他のパターンと近接する場合には、パターン間のブリッジを防止できるフォトマスクを実現できる。
【００６７】
第２のマスクデータ作成方法において、第３の工程よりも後に、マスクパターンの中からコーナーを抽出して、マスクパターンにおける抽出されたコーナーの屈曲点から所定の寸法以内の領域に位相シフターが配置されている場合には、該位相シフターを半遮光部と置換するか又は該位相シフターの寸法を縮小する工程を備えていることが好ましい。
【００６８】
このようにすると、所望の形状を持つパターンコーナー部を形成できるフォトマスクを実現できる。
【００６９】
第２のマスクデータ作成方法において、第３の工程よりも後に、フォトマスクを用いて形成しようとするパターンが所望の寸法を有するように、位相シフターの寸法を固定した状態で半遮光部の寸法を補正する工程を備えていることが好ましい。
【００７０】
このようにすると、マスク寸法の変更に対するパターン（レジストパターン）寸法の変動量が小さいフォトマスク、つまり所望の寸法を持つパターンを形成できるフォトマスクを実現できる。
【発明の効果】
【００７１】
本発明によると、パターン形成に用いるフォトマスクのマスクパターンが半遮光部と位相シフターとから構成されており、位相シフターを透過した光によって透光部及び半遮光部を透過した光の一部分を打ち消すことができるように位相シフターが配置されている。このため、マスクパターンと対応する遮光像における光強度分布のコントラストを強調できるので、パターンの形状又は密集度合いに依存することなく、同一の露光条件で微細パターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７２】
（第１の実施形態）
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」を用いたフォトマスクについて説明する。
【００７３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る輪郭強調法を用いたフォトマスク（以下、輪郭強調マスクと称する）、具体的には、孤立コンタクトパターンと対応する透光部が設けられた輪郭強調マスクの平面図である。
【００７４】
図１に示すように、輪郭強調マスク１は、露光光に対して透過性を有する透過性基板２と、透過性基板２の主面に形成され且つ露光光を部分的に透過させる透過率を持つ半遮光部３と、透過性基板２の主面に半遮光部３に囲まれるように形成され且つ孤立コンタクトパターンと対応する透光部（開口部）４と、透過性基板２の主面における半遮光部３と透光部４との間に透光部４を取り囲むように形成されたリング状の位相シフター５とを備えている。輪郭強調マスク１においては、透光部４を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部３と、透光部４を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフター５とによって、遮光性を有するマスクパターンが構成されている。
【００７５】
尚、本明細書においては、（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差は同位相とみなし、（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差は反対位相とみなす。
【００７６】
また、露光光に対する半遮光部３の透過率は１５％以下であり、好ましくは６％以上で且つ１５％以下である。このような半遮光部３の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニュウム）若しくはＭｏ（モリブデン）等の金属又はこれらの金属の合金からなる薄膜（厚さ５０ｎｍ以下）を用いることができる。前述の合金としては、具体的には、Ｔａ−Ｃｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金又はＭｏ−Ｓｉ合金等がある。さらに、半遮光部３の厚さを大きくしたい場合には、ＺｒＳｉＯ、Ｃｒ−Ａｌ−Ｏ、ＴａＳｉＯ又はＭｏＳｉＯ等の酸化物を含有する材料を用いてもよい。
【００７７】
また、露光光に対する位相シフター５の透過率は、半遮光部３の透過率よりも高く且つ透光部４の透過率と同等以下である。
【００７８】
〈輪郭強調法の原理〉
次に、本実施形態で用いた、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、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。ここで、「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。
【００７９】
図２（ａ）〜（ｇ）は、コンタクトパターン形成領域における光の転写像を強調するための原理を説明する図である。
【００８０】
図２（ａ）は、透過性基板表面に形成され且つ露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部に、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る。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すフォトマスクを透過して被露光材料上における線分ＡＡ’と対応する位置に転写される光の振幅強度を示している。
【００８１】
図２（ｃ）は、透過性基板主面に形成された完全遮光部に、図２（ａ）に示す開口部の周辺領域と対応するようにリング状の位相シフターが設けられてなるフォトマスクの平面図である。また、図２（ｄ）は、図２（ｃ）に示すフォトマスクを透過して被露光材料上における線分ＡＡ’と対応する位置に転写される光の振幅強度を示している。ここで、図２（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２（ｂ）に示す光の振幅強度に対して反対位相の関係にある。
【００８２】
図２（ｅ）は、本実施形態に係る輪郭強調マスクの一例であり、透過性基板主面に形成された半遮光部に、図２（ａ）に示すフォトマスクと同様のコンタクトパターンと対応する開口部が設けられ且つ図２（ｃ）に示すフォトマスクと同様のリング状の位相シフターが開口部の周辺領域に設けられてなるフォトマスクの平面図である。また、図２（ｆ）及び図２（ｇ）は、図２（ｅ）に示すフォトマスクを透過して被露光材料上における線分ＡＡ’と対応する位置に転写される光の振幅強度及び光強度（光の振幅強度の２乗）を示している。
【００８３】
以下、図２（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について説明する。図２（ｅ）に示すフォトマスクの構造は、図２（ａ）の半遮光部と図２（ｃ）の位相シフターとを透過性基板上で重ね合わせた構造になっている。また、図２（ｂ）、図２（ｄ）及び図２（ｆ）に示すように、図２（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光の振幅強度は、図２（ａ）及び図２（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２（ｆ）から分かるように、図２（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を透過した光の一部を打ち消すことができる。従って、図２（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、開口部を囲む輪郭部の光が打ち消されるように調整すれば、図２（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。
【００８４】
また、図２（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２（ｇ）に示すように、図２（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光における、開口部からその周辺部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２（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光強度の像が形成される。
【００８５】
以上が本発明における光強度の像（イメージ）を強調する原理である。すなわち、露光光の一部を透過させる透過率を有する半遮光部を用いて形成されたマスクの開口部の輪郭部に沿って位相シフターを配置することにより、図２（ａ）に示すフォトマスクによって形成される光強度の像の中に、開口部の輪郭部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、開口部の光強度とその輪郭部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。
【００８６】
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を透過する光の一部が位相シフターを透過する光によって打ち消され、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２（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も、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。そして、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。
【００８７】
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２９（ｇ）に示すように、開口部の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２９（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２（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２９（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境界が存在していると共に、図２９（ｇ）に示すように、該位相境界つまり位相端によって光強度分布の暗部が生じ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。言い換えると、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。従って、ハーフトーン位相シフトマスクに対しては、干渉度の低い小さな光源を用いて露光を行なわなければならない。それに対して、図２（ｆ）に示すように、輪郭強調マスクを露光した場合の振幅強度分布においては位相境界が生じないため、斜入射露光の成分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。
【００８８】
〈輪郭強調マスクにおける位相シフター幅の最適化〉
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２（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。
【００８９】
図３（ａ）は、透過性基板主面に形成され且つ露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部に、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（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。
【００９０】
また、図３（ｄ）は、透過性基板主面に形成され且つ露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部に、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。
【００９１】
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、輪帯照明としては、図３０（ｂ）に示すような輪帯露光光源、具体的には、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、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。
【００９２】
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。
【００９３】
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と同様の原理が作用する。その結果、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。
【００９４】
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。
【００９５】
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）〜（ｄ）参照）を用いて説明する。
【００９６】
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マスクパターン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、図４（ｂ）に示すように、位相シフターマスクの位相シフターに代えて完全遮光膜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マスクパターン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、図４（ｃ）に示すように、位相シフターマスクの位相シフターに代えて通常の透光部（開口部）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膜よりなる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マスクパターンの中心と対応する位置に生じる光強度をＩｏ（Ｌ）とする。
【００９７】
図４（ｄ）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及びマスクパターンの線幅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。
【００９８】
図４（ｄ）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。
【００９９】
また、光源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（ｄ）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（ｄ）から分かるように、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、透過率１（１００％）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。
【０１００】
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。ただし、これは十分条件ではなく、位相シフターの透過率が６％よりも高くなると、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。但し、位相シフターの幅Ｌは、位相シフターとしての光学的な作用が得られる０．１×λ／ＮＡ以上であることが好ましい。
【０１０１】
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。
【０１０２】
〈輪郭強調マスクと斜入射露光との組み合わせによるコントラスト〉
次に、輪郭強調マスク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。
【０１０３】
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（被露光ウェハ上換算）は２００ｎｍ四方であり、位相シフターの幅は５０ｎｍである。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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）、図５（ｅ）及び図５（ｆ）は、図５（ｃ）に示すサンプル点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３のそれぞれに点光源が位置する場合における、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）、図５（ｅ）及び図５（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。
【０１０６】
以上の結果から分かるように、輪郭強調マスクは、従来のハーフトーン位相マスクでは実現できなかった、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ける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。
【０１０７】
次に、密集コンタクトパターンと対応する複数の開口部が設けられた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光源位置に対する依存性について説明する。
【０１０８】
図６（ａ）は、複数の開口部が設けられた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。図６（ａ）に示すように、開口部が位相シフターを挟んで密に配置された輪郭強調マスクでは、一の開口部の周辺に設けられた位相シフターが、一の開口部と隣り合う他の開口部の周辺に設けられた位相シフターと結合される。尚、各開口部の寸法（被露光ウェハ上換算）は２００ｎｍ四方であり、各開口部の繰り返し周期（被露光ウェハ上換算）は２７０ｎｍである。従って、位相シフターの幅（被露光ウェハ上換算）は７０ｎｍである。
【０１０９】
図６（ｃ）は、図６（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）における一の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。
【０１１０】
図６（ｃ）に示すように、各光源位置に対する開口部中央の光強度Ｉｏの分布は同心円状に変化するのではなく、開口部の繰り返し周期に依存して光強度Ｉｏの分布形状が変化する一方、基本的に外側の光源位置に最もコントラストの高い領域が存在する。図６（ｃ）に示す光強度Ｉｏの分布の場合、図３０（ｃ）に示すような四重極露光光源と呼ばれる、マスクパターンの配置方向に対して４５度方向の斜めの位置から入射する光によって最高のコントラストが得られる。図６（ｄ）、図６（ｅ）及び図６（ｆ）は、図６（ｃ）に示すサンプル点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３のそれぞれに点光源が位置する場合における、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）、図６（ｅ）及び図６（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。
【０１１１】
以上の結果から分かるように、輪郭強調マスクにおいては、密集コンタクトパターンを形成する場合にも孤立コンタクトパターンを形成する場合と同様に、各光強度分布の像において最も高いコントラストを実現できるのは外側の光源位置である。従って、輪郭強調マスクに対して斜入射露光を行なうことによって、孤立コンタクトパターンと密集コンタクトパターンとを同時に、光強度分布におけるコントラストを強調しながら形成できることが分かる。
【０１１２】
〈輪郭強調マスクにおける焦点深度〉
次に、輪郭強調マスクによって形成される光強度分布において焦点深度（ＤＯＦ）が増加することを説明する。輪郭強調マスクにおいては、半遮光部を用いたことによるＤＯＦの増加効果、及び、位相シフターの補助によるＤＯＦの増加効果の両方が合わさって飛躍的にＤＯＦが増加する。
【０１１３】
以下、本発明の輪郭強調マスクを用いてコンタクトパターンを形成した場合におけるパターンの仕上がり寸法（ＣＤ：Critical Dimension）のデフォーカス依存性つまりＤＯＦ特性をシミュレーションした結果について、従来のクロムマスク、ハーフトーンマスク及びハーフトーン位相シフトマスクのそれぞれを用いた場合と比較して説明する。
【０１１４】
図７（ａ）は、透過性基板主面に形成された半遮光部に、コンタクトパターンと対応する開口部（幅Ｗ）と、該開口部を囲む領域に位置する位相シフター（幅ｄ）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７（ｂ）は、透過性基板主面に形成さ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（幅Ｗ）が設けられてなるクロムマスクの平面図である。また、図７（ｃ）は、透過性基板主面に形成された半遮光部に、コンタクトパターンと対応する開口部（幅Ｗ）が設けられてなるハーフトーンマスクの平面図である。さらに、図７（ｄ）は、透過性基板主面に形成された遮光部となる位相シフターに、コンタクトパターンと対応する開口部（幅Ｗ）が設けられてなるハーフトーン位相シフトマスクの平面図である。尚、幅Ｗ及び幅ｄ等のマスク寸法は、図７（ａ）〜図７（ｄ）に示す各マスクを用いたベストフォーカス状態の露光によって形成される各コンタクトパターンの寸法が、同じ露光量において同一（具体的には０．１２μｍ）になるように調整されているものとする。
【０１１５】
図７（ｅ）は、図７（ａ）〜図７（ｄ）に示す各マスクを用いた露光におけるＤＯＦ特性を示している。尚、光学シミュレーションにおいては斜入射露光である四重極露光を用いている。また、ベストフォーカス状態のフォーカス位置を基準の０μｍとしている。図７（ｅ）に示すように、クロムマスクのＤＯＦ特性と比べてハーフトーンマスクのＤＯＦ特性は向上しており、ハーフトーンマスクのＤＯＦ特性と比べて輪郭強調マスクのＤＯＦ特性はさらに向上している。また、ハーフトーン位相シフトマスクのＤＯＦ特性はクロムマスクのＤＯＦ特性よりも悪い。
【０１１６】
以上の結果から分かるように、輪郭強調マスクのＤＯＦ特性は、従来のクロムマスク、ハーフトーンマスク及びハーフトーン位相シフトマスクのいずれのＤＯＦ特性よりもさらに向上している。
【０１１７】
〈輪郭強調マスクにおける半遮光部の透過率依存性〉
ここまで、輪郭強調マスクによってコントラスト及びＤＯＦ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。具体的には、図８（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いた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（図８（ｂ）〜図８（ｆ））に基づいて説明を行なう。図８（ｂ）は、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８（ｂ）においては、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が高い程、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。
【０１１８】
図８（ｃ）は、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８（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８（ｄ）は、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８（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程好ましく、具体的には、図８（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。
【０１１９】
図８（ｅ）は、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８（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、Ｉｔｈ／Ｉｂの向上には半遮光部の透過率が高くなりすぎると好ましくない。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８（ｆ）は、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８（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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
〈輪郭強調マスクのバリエーション〉
図９（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。
【０１２２】
図９（ａ）に示す輪郭強調マスク１ａは、図１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、露光光に対して透過性を有する透過性基板２ａと、透過性基板２ａ上に形成された半遮光部３ａと、半遮光部３ａを開口して設けられ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ａと、半遮光部３ａと開口部４ａとの間に開口部４ａを取り囲むように形成されたリング状の位相シフター５ａとを備えている。
【０１２３】
図９（ｂ）に示す輪郭強調マスク１ｂは、露光光に対して透過性を有する透過性基板２ｂと、透過性基板２ｂ上に形成された半遮光部３ｂと、半遮光部３ｂを開口して設けら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する矩形状の４つの位相シフター部からなり且つ開口部４ｂの各辺に接するように形成された位相シフター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。ところで、この輪郭強調マスク１ｂのマスクパターン（半遮光部３ｂと位相シフター５ｂとから構成される）を基本構造として、コンタクトパターンと対応する開口部を蜜に配置した場合には、さらに有効な効果が得られる。図１０は、図９（ｂ）に示す輪郭強調マスク１ｂのマスクパターンを基本構造として、コンタクトパターンと対応する開口部が蜜に配置された輪郭強調マスクの平面図である。図１０に示す輪郭強調マスクにおいては、各開口部と接する位相シフター同士の結合は２方向以下でしか生じないので、位相シフター同士の結合部で位相シフターを透過する反対位相の光が過剰になる事態を防止できる。これにより、輪郭強調マスクの開口部と対応する場所以外の他の場所に、光強度のピーク（つまりサイドローブ）が生じることを防止できる。すなわち、対角部分を除く開口部の周囲が位相シフターによって囲まれた輪郭強調マスク（図９（ｂ）又は図１０に示す輪郭強調マスク）を用いた場合、開口部が孤立状態であっても密集状態であっても輪郭強調法の原理が成り立つ。
【０１２４】
図９（ｃ）に示す輪郭強調マスク１ｃは、露光光に対して透過性を有する透過性基板２ｃと、透過性基板２ｃ上に形成された半遮光部３ｃと、半遮光部３ｃを開口して設けら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する矩形状の４つの位相シフター部からなり且つ開口部４ｃの各辺の中央と各位相シフター部の中央とが位置合わせされた状態で開口部４ｃの各辺に接するように形成された位相シフター５ｃとを備えている。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。
【０１２５】
図９（ｄ）に示す輪郭強調マスク１ｄは、露光光に対して透過性を有する透過性基板２ｄと、透過性基板２ｄ上に形成された半遮光部３ｄと、半遮光部３ｄを開口して設けら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側に入った位置に形成されたリング状の位相シフター５ｄとを備えている。この位相シフター５ｄは、半遮光部３ｄをリング状に開口することによって形成されており、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。
【０１２６】
図９（ｅ）に示す輪郭強調マスク１ｅは、露光光に対して透過性を有する透過性基板２ｅと、透過性基板２ｅ上に形成され且つ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を開口して設けら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側に入った位置に形成された位相シフター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。
【０１２７】
図９（ｆ）に示す輪郭強調マスク１ｆは、露光光に対して透過性を有する透過性基板２ｆと、透過性基板２ｆ上に形成された半遮光部３ｆと、半遮光部３ｆを開口して設けら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側に入った位置に形成された位相シフター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９（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。
【０１２８】
尚、図９（ｄ）〜（ｆ）に示す輪郭強調マスクにおいて、開口部と位相シフターとの間の半遮光部の幅は、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（λは露光光の波長、ＮＡは開口数）の１０分の１以下であることが望ましい。また、図９（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。
【０１２９】
次に、輪郭強調マスクにおける開口部と位相シフターとの位置関係に対する、ＤＯＦ向上特性の依存性について説明する。図１１（ａ）は、開口部の寸法（開口幅）とＤＯＦとの関係を求めるためのシミュレーションに用いた輪郭強調マスクの構造を示す平面図であり、図１１（ｂ）は、開口幅に対するＤＯＦの依存性のシミュレーション結果を示す図である。具体的には、図１１（ａ）に示す輪郭強調マスクは、透過性基板主面を覆う半遮光部に、幅Ｗの開口部と、該開口部の外周上に位置する幅ｄのリング状の位相シフターとが設けられた構造として一般化して定義されたものである。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す輪郭強調マスクにおいてｄを５０ｎｍに固定し且つＷを１７０〜２８０ｎｍの範囲で変化させたときのＤＯＦ特性をシミュレーションした結果を示している。ここで、シミュレーションにおける露光条件は、λが１９３ｎｍ、ＮＡが０．６、使用光源が輪帯露光光源である。
【０１３０】
図１１（ｂ）に示すように、開口部の幅Ｗが０．８×λ／ＮＡ以下の値である場合、位相シフターよる干渉効果が得られるので、ＤＯＦが良好な値となる。特に、開口部の幅Ｗが０．６×λ／ＮＡ以下の値である場合、ＤＯＦの向上効果が顕著に現れる。従って、開口部と半遮光部との境界に位相シフターが設けられた位置関係が、ＤＯＦ特性向上のために最も優れた位置関係（正確には輪郭強調マスクにおける開口部と位相シフターとの位置関係）となる。すなわち、輪郭強調マスクにおいては位相シフターの干渉作用が開口部中心に及ぶことによる特別なＤＯＦ特性向上効果があり、該効果が確実に得られる開口部の幅Ｗ、つまり位相シフターの干渉作用が強く生じる開口部の幅Ｗは０．８×λ／ＮＡ以下である。
【０１３１】
以上のように、図９（ａ）〜（ｆ）に示すマスクパターン形状のうち、ＤＯＦ特性の最適化の観点からは、半遮光部と開口部との境界に位相シフターが設けられた、図９（ａ）〜（ｃ）に示すマスクパターン形状が好ましい。一方、ＭＥＥＦを抑制しながらパターン寸法調整を実現する上では、位相シフターが開口部との境界から所定の寸法だけ半遮光部側に入った位置に配置された、図９（ｄ）〜（ｆ）に示すマスクパターン形状が好ましい。
【０１３２】
尚、本実施形態では、コンタクトパターンとなるスペースパターンを形成する場合を対象として説明してきたが、これに代えて、コンタクトパターン以外の他のスペースパターンを形成する場合にも同様の効果を得ることができる。
【０１３３】
また、本実施形態では、遮光性のマスクパターンが開口部（透光部）を囲んでいる輪郭強調マスクを用いてスペースパターンを形成する場合を対象として説明してきた。しかし、これに代えて、遮光性のマスクパターンが開口部（透光部）によって囲まれている輪郭強調マスクを用いてラインパターンを形成する場合にも、例えばライン状の半遮光部の周辺領域つまりマスクパターンにおける透光部の近傍領域に位相シフターを配置することによって、同様の効果を得ることができる。この場合も、ＤＯＦ特性の最適化の観点からは、半遮光部と透光部との境界に位相シフターが設けられたマスクパターン形状を採用することが好ましい。一方、ＭＥＥＦを抑制しながらパターン寸法調整を実現する上では、位相シフターが開口部との境界から所定の寸法だけ半遮光側に配置されたマスクパターン形状を採用することが好ましい。
【０１３４】
（第２の実施形態）
次に、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、孤立ラインパターンの解像度を向上させるための「中心線強調法」を用いたフォトマスクについて説明する。
【０１３５】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る中心線強調法を用いたフォトマスク（以下、イメージ強調マスクと称する）、具体的には、孤立ラインパターンを形成するためのイメージ強調マスクの平面図である。
【０１３６】
図１２に示すように、イメージ強調マスク６は、露光光に対して透過性を有する透過性基板７と、透過性基板７上に形成され、露光光の一部分を透過させる透過率を持ち且つ孤立ラインパターンと対応する半遮光部８と、半遮光部８の内部の開口部に設けられた位相シフター９とを備えている。イメージ強調マスク６においては、透光部７を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部８と、透光部７を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフター９とによって、遮光性を有するマスクパターンが構成されている。
【０１３７】
また、露光光に対する半遮光部８の透過率は１５％以下であり、好ましくは６％以上で且つ１５％以下である。このような半遮光部８の材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｔａ、Ｚｒ若しくはＭｏ等の金属又はこれらの金属の合金からなる薄膜（厚さ５０ｎｍ以下）を用いることができる。前述の合金としては、具体的には、Ｔａ−Ｃｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金又はＭｏ−Ｓｉ合金等がある。さらに、半遮光部８の厚さを大きくしたい場合には、ＺｒＳｉＯ、Ｃｒ−Ａｌ−Ｏ、ＴａＳｉＯ又はＭｏＳｉＯ等の酸化物を含有する材料を用いてもよい。
【０１３８】
また、露光光に対する位相シフター９の透過率は、半遮光部８の透過率よりも高く且つ透光部（透過性基板７におけるマスクパターンが形成されていない部分）の透過率と同等以下である。
【０１３９】
〈中心線強調法の原理〉
次に、孤立ラインパターンの解像度を向上させるための「中心線強調法」について、ポジ型レジストプロセスにより微少なラインパターンを形成する場合を例として説明する。「中心線強調法」においても、「輪郭強調法」と同様に、基本的な原理は、位相シフターの不透明作用により光強度分布における暗部を形成してコントラストを向上させることである。
【０１４０】
まず、ライン状のマスクパターンを構成する半遮光部の内部に位相シフターを設けることによる効果について図１３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【０１４１】
図１３（ａ）は、幅Ｌのライン状のマスクパターンを構成する半遮光部（透過率Ｔｃ）の内部に幅Ｓの位相シフター（透過率Ｔｓ）が設けられたイメージ強調マスクの平面図と、該イメージ強調マスクを透過して線分ＡＡ’と対応する位置に転写される光の光強度とを合わせて示している。ここで、マスクパターン中心と対応する光強度をＩｅ（Ｌ，Ｓ）と表す。図１３（ｂ）は、幅Ｌの半遮光部（透過率Ｔｃ）よりなる半遮光パターンが設けられたマスクの平面図と、該マスクを透過して線分ＡＡ’と対応する位置に転写される光の光強度と合わせてを示している。ここで、半遮光パターン中心と対応する光強度をＩｃ（Ｌ）とする。尚、図１３（ａ）及び（ｂ）に示す半遮光部は、透光部を基準として同位相の光を透過させるものとする。図１３（ｃ）は、マスク表面を覆う完全遮光部に幅Ｓの位相シフター（透過率Ｔｓ）よりなる位相シフトパターンが設けられたマスクの平面図と、該マスクを透過して線分ＡＡ’と対応する位置に転写される光の光強度とを合わせて示している。ここで、位相シフトパターン中心と対応する光強度をＩｏ（Ｓ）とする。
【０１４２】
図１３（ａ）に示すイメージ強調マスクは、図１３（ｂ）及び（ｃ）のそれぞれに示すマスク構造を重ねあわせたものである。このため、Ｉｃ（Ｌ）とＩｏ（Ｓ）とが釣り合うようなＬとＳとの関係においてＩｅ（Ｌ，Ｓ）を最小化でき、それによって図１３（ａ）に示すイメージ強調マスクによるコントラストの強調を実現できる。  すなわち、ライン状のマスクパターンを構成する半遮光部の内部に位相シフターを設けることによって、光強度分布のコントラスト、具体的にはマスクパターン中心におけるコントラストを中心線強調法の原理によって強調することができる。
【０１４３】
ところで、前述の光強度Ｉｏ（Ｓ）を発生させるためのイメージ強調マスクの位相シフター（半遮光部に設けられた開口領域）の形状は、半遮光部の形状と対応させる必要はない。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、イメージ強調マスクにおける位相シフターの他の形状を示す平面図である。具体的には、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、ライン状のマスクパターンを構成する半遮光部内に設けられた位相シフターを示しており、図１４（ａ）に示す位相シフターは、２本の長方形パターンから構成されており、図１４（ｂ）に示す位相シフターは、５個の正方形パターンから構成されている。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示す位相シフターが設けられたイメージ強調マスクによっても、図１２に示すイメージ強調マスクと同様な効果を得ることができる。従って、イメージ強調マスクの位相シフターの形状を、半遮光部内に収まる範囲内で、長方形、正方形、円又は多角形等の任意の形状に設定することができる。その理由は、微細な開口部は、そこを透過する光の強度が同じであれば、開口部の形状によらず全く同じ光学的振る舞いをするからである。
【０１４４】
〈イメージ強調マスクにおけるＤＯＦ特性〉
本願発明者は、イメージ強調マスクと斜入射露光との組み合わせの有効性を明確にするために、位相シフターとなる開口部の寸法がそれぞれ異なる複数のイメージ強調マスクを用いて、色々な露光光入射方向からの露光を行なった場合におけるＤＯＦ（フォーカス深度）特性をシミュレーションによって計算してみた。図１５（ａ）〜（ｃ）はその結果を示しており、図１５（ａ）は露光光入射方向が光源座標（ライン状のマスクパターンの幅方向及び長さ方向にそれぞれｘ軸及びｙ軸を取った座標）の中心方向からの垂直入射である場合のシミュレーション結果を示し、図１５（ｂ）は露光光入射方向が光源座標のＸ軸方向又はＹ軸方向からの斜入射である場合のシミュレーション結果を示し、図１５（ｃ）は露光光の入射方向が光源座標の４５度方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向と４５度の角度をなす方向）からの斜入射である場合のシミュレーション結果を示す。ここで、イメージ強調マスクとして、各露光光入射方向に対して遮光性が最大になるように調整された開口部幅（以下、最適開口部幅と称する）を有するイメージ強調マスクと、最適開口部幅よりも小さい開口部幅を有するイメージ強調マスクと、最適開口部幅よりも大きい開口部幅を有するイメージ強調マスクとを用いた。また、比較のために、イメージ強調マスクのマスクパターンに代えて同一の外形形状を有する完全遮光パターンが設けられたフォトマスク（完全遮光マスク）を用いた場合におけるＤＯＦ特性についてもシミュレーションによって計算してみた。尚、ＤＯＦ特性は、ベストフォーカス時に各マスクパターンと対応して形成されるパターン（レジストパターン）の寸法が０．１２μｍとなるように露光エネルギーを設定したときに、デフォーカスによってパターン寸法がどのように変化するかを基準にして評価されている。また、図１５（ａ）〜（ｃ）において、Ｌはマスクパターン幅、Ｓは開口部幅を示しており、フォーカス位置（横軸）０がベストフォーカス位置と対応している。
【０１４５】
図１５（ａ）に示すように、露光光入射方向が光源座標の中心方向からの入射方向である場合、イメージ強調マスクの開口部幅を大きくするに従ってＤＯＦ特性は劣化しており、完全遮光マスクを用いたとき（Ｌ＝０．１２μｍ、Ｓ＝０μｍ）（以下、Ｌ／Ｓ＝０．１２／０μｍと略す）のＤＯＦ特性が最も優れている。一方、図１５（ｂ）に示すように、露光光入射方向が光源座標のＸ軸方向又はＹ軸方向からの斜入射である場合、ＤＯＦ特性はイメージ強調マスクの開口部幅に依存しておらず、イメージ強調マスクを用いた場合も完全遮光マスクを用いた場合（Ｌ／Ｓ＝０．１３／０μｍ）も同じＤＯＦ特性である。しかし、図１５（ｃ）に示すように、露光光入射方向が光源座標の４５度方向からの斜入射である場合、イメージ強調マスクの開口部幅を大きくするに従ってＤＯＦ特性が向上しており、完全遮光マスクを用いたとき（Ｌ／Ｓ＝０．１５／０μｍ）のＤＯＦ特性が最低である。すなわち、４５度方向からの斜入射露光においてマスクパターン回折光とマスクパターン透過光との干渉により生じる光強度分布のデフォーカス特性を向上させるためには、必要最低限の実効的な遮光性を実現できる範囲でマスクパターン透過光（つまり位相シフターの配置領域）を可能な限り増大させればよいことが分かる。
【０１４６】
次に、イメージ強調マスクにおける位相シフターの配置位置について説明する。図１６（ａ）は、半遮光部よりなる幅Ｌの半遮光パターンが設けられたフォトマスクの平面図と、該マスクを透過して線分ＡＡ’と対応する位置に転写される光の光強度とを合わせて示している。このような半遮光パターンの内部に位相シフターを設けてイメージ強調マスクを作成する場合、半遮光パターンの幅Ｌが大きくなるに従って、最大コントラストを実現できる位相シフターの幅は小さくなる。しかしながら、図１６（ａ）に示すように、半遮光パターンはどんなに広い幅を有している場合でも、半遮光パターンの中心と対応する光強度が０にはならず、必ず残留光強度が存在する。従って、イメージ強調マスクにおいてマスクパターンを構成する遮光部として半遮光部を用いる場合には、図１６（ｂ）に示すように、半遮光部の幅Ｌが大きくなるに従って位相シフターの幅は小さくなるが、半遮光部の幅Ｌがどんなに大きくなっても、前述の残留光強度と釣り合う位相シフターを必ず設ける必要が出てくる。従って、マスク上で形成可能な位相シフターの最小寸法をこの残留光強度に合わせておくことによって、イメージ強調マスクの実現に必要な位相シフターは全て形成可能となる。但し、この残留光強度が実際の露光においてレジスト膜を感光させない量となるように、半遮光部の透過率を定めておく必要がある。
【０１４７】
（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及びそのマスクデータ作成方法について図面を参照しながら説明する。
【０１４８】
図１７は、輪郭強調法及び中心線強調法を利用した、第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法、具体的には、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に基づいてマスクパターンの作成を行なうマスクデータ作成方法のフロー図を示している。また、図１８（ａ）〜（ｄ）及び図１９（ａ）〜（ｄ）は、図１７に示すマスクデータ作成方法を用いてスペースパターン形成用のマスクパターンを形成する場合の各工程を示す図である。また、図２０（ａ）〜（ｄ）及び図２１（ａ）〜（ｃ）は、図１７に示すマスクデータ作成方法を用いてラインパターン形成用のマスクパターンを形成する場合の各工程を示す図である。
【０１４９】
まず、ステップＳ１１において、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を入力する。図１８（ａ）及び図２０（ａ）はそれぞれ、所望のパターンの一例を示している。図１８（ａ）に示す所望のパターンは、レジスト除去パターン（レジストパターン中の開口部）であり、図２０（ａ）に示す所望のパターンはレジストパターンである。
【０１５０】
次に、ステップＳ１２において、所望のパターンに基づいてマスクパターンの形状を決定すると共にマスクパターンに用いる半遮光部の透過率Ｔｃを設定する。このとき、露光条件をオーバー露光にするか又はアンダー露光にするかに応じて、所望のパターンに対して該パターンを拡大したり又は縮小したりするリサイズを行なう。図１８（ｂ）及び図２０（ｂ）はそれぞれ、リサイズ後の所望のパターンに基づき作成されたマスクパターンの一例を示している。図１８（ｂ）に示すマスクパターンは、所望のパターンと対応する開口部（透光部）を囲む半遮光部から構成されている。図２０（ｂ）に示すマスクパターンは、透光部によって囲まれた半遮光部から構成されている。
【０１５１】
次に、ステップＳ１３において、マスクパターンにおける所定の寸法Ｄ１以下で開口部に挟まれた領域、言い換えると、マスクパターンにおける幅が所定の寸法Ｄ１以下である領域を抽出する。ここで、Ｄ１としては０．８×λ／ＮＡ程度が望ましい（λは光源波長、ＮＡは開口数）。図１８（ｃ）及び図２０（ｃ）は、図１８（ｂ）及び図２０（ｂ）のそれぞれに示すマスクパターンにおいて所定の寸法Ｄ１以下で開口部に挟まれた領域を示している。
【０１５２】
次に、ステップＳ１４において、ステップＳ１３で抽出された領域内に中心線強調法が成り立つように位相シフターを挿入する。図１８（ｄ）及び図２０（ｄ）は、図１８（ｃ）及び図２０（ｃ）のそれぞれに示す、抽出された領域内に、中心線強調法が成り立つように適正な幅の位相シフターが挿入された様子を示している。
【０１５３】
次に、ステップＳ１５において、マスクパターン内に輪郭強調法が成り立つように位相シフターを挿入する。具体的には、図１９（ａ）は、図１８（ｄ）に示すマスクパターン内に輪郭強調法が成り立つように位相シフターが挿入された様子を示している。図１９（ａ）に示すように、マスクパターンにおける開口部（方形状）の各辺と接する領域に所定寸法の位相シフターが挿入されている。尚、図１９（ａ）に示すマスクパターンにおいては、図９（ｂ）に示すタイプの位相シフター配置を行なっているが、位相シフター配置はこれに限られるものではない。また、図２１（ａ）は、図２０（ｄ）に示すマスクパターン内に輪郭強調法が成り立つように位相シフターが挿入された様子を示している。図２１（ａ）に示すように、マスクパターンにおける幅が所定の寸法Ｄ１を超える領域の周縁部に位相シフターが挿入されている。尚、図２１（ａ）においては、図９（ａ）に示すタイプの位相シフター配置を行なっているが、位相シフター配置はこれに限られるものではない。
【０１５４】
以上のステップＳ１１からステップＳ１５までの工程によって、中心線強調法及び輪郭強調法を用いて、微細パターン形成を可能ならしめるマスクパターンの作成を行なえた。そこで、さらに、露光によりマスクパターンと対応して形成されるパターンの寸法調整のための近接効果補正、及び、縮小露光系の縮小倍率の値に基づくマスク寸法の換算等の、通常のマスクデータ作成処理を行なえばマスクパターンが完成する。しかしながら、パターン寸法調整においてＭＥＥＦが大きいと、マスクグリッド（マスク寸法の調整が可能な最小幅）の影響によってパターン寸法調整誤差の大きいマスクパターンとなってしまう。そこで、第３の実施形態においては、さらなるマスクパターンの改良のために、近接効果補正の実施の上で低いＭＥＥＦでパターン寸法の調整を可能とし、且つマスクグリッドに起因するパターン寸法調整誤差を低減する工程を追加的に実施する。
【０１５５】
すなわち、ステップＳ１６において、中心線強調法及び輪郭強調法が適用されたマスクパターンに対してＭＥＥＦ低減手法を適用する。前述の輪郭強調法の原理において説明したように、パターン寸法の調整のためには位相シフターの位置又は寸法を変更する方法と、半遮光部の寸法を変更する方法とがある。一般に、透光部を基準として反対位相の光を透過する領域となる位相シフターは、非常に強い遮光性を有するので、位相シフターの周辺にさらに半遮光部を付加しても、フォトマスクを透過した光の強度分布は影響を受けにくい。そのため、半遮光部の寸法を変更する方法は、ＭＥＥＦが低くなるという点で、位相シフターの位置又は寸法を変更する方法よりも優れている。そこで、パターン寸法を調整するためのＣＤ（パターン寸法）調整領域として、開口部と位相シフターとの境界に半遮光部を挿入する。図１９（ｂ）及び図２１（ｂ）はそれぞれ、図１９（ａ）及び図２１（ａ）にそれぞれ示すマスクパターンに対してＣＤ調整用の半遮光部が設定された様子を示している。図１９（ｂ）に示すように、スペースパターン形成用の開口部は、ステップＳ１６によって必ず半遮光部により囲まれることになる。また、図２１（ｂ）に示すように、ラインパターン形成用のマスクパターン内の位相シフターは、ステップＳ１６によって必ず半遮光部により囲まれることになる。尚、位相シフターの周辺にＣＤ調整領域として設けられる半遮光部は、位相シフターの遮光性に影響を与えない大きさであることが望ましいので、第３の実施形態においては、ＣＤ調整領域の幅を０．１×λ／ＮＡ以下に設定した。すなわち、ＣＤ調整領域の幅は、位相シフターによる光の干渉効果が及ぶ寸法であるλ／ＮＡの１０分の１以下であることが望ましい。
【０１５６】
ステップＳ１１からステップＳ１６までの工程によって作成されたマスクパターンは、微細パターン形成可能なマスクパターンである。また、このマスクパターンの作成において、近接効果補正を適用する際に、パターン寸法調整を、開口部又は位相シフターを囲む半遮光部の寸法変更によって行なえば、低いＭＥＥＦでパターン寸法の調整を実現できる。すなわち、マスクパターンのグリッドの影響に起因するパターン寸法調整誤差の低い優れたマスクパターン作成方法を実現できる。
【０１５７】
ところで、一般に、半遮光部（つまり透過性の遮光パターン）を用いたマスクパターンを露光したときに転写される光強度は、マスクパターンの内部にいくにつれて単純に減少するのではなく、振動しながら減少していく。この光強度分布における振動は、マスクパターンの端からλ／ＮＡ以下のところでピークつまりサイドローブを有するものとなる。そこで、第３の実施形態では、実際のパターン形成時の露光においてオーバー露光によって、レジスト膜における半遮光部と対応する部分が感光しないように、さらなる露光マージンの拡大を実現するための工程を追加的に実施する。
【０１５８】
すなわち、ステップＳ１７において、中心線強調法、輪郭強調法及びＭＥＥＦ低減手法が適用されたマスクパターンにサイドローブ低減用位相シフターを挿入する。ここで、孤立の開口パターンの周辺に単独で発生するサイドローブ、又はマスクパターンの内側に発生するサイドローブは殆ど問題にならない。しかし、開口部同士がλ／ＮＡ〜２×λ／ＮＡ程度の距離で隣り合う場合、２つのサイドローブのピークが重なり合う領域が生じるので、オーバー露光を行なうと、該領域の光強度によってレジスト膜が感光してしまう可能性がある。また、マスクパターンにおける幅が２×λ／ＮＡ以下の部分においては該部分の両側からの２つのサイドローブのピークが重なり合うので、オーバー露光を行なうと、その部分の光強度によってレジスト膜が感光してしまう可能性がある。しかし、前述の輪郭強調法の原理のところでも述べたように、半遮光部を用いているマスクパターン内においては、位相シフター同士の間隔が０．８×λ／ＮＡ以上であれば、言い換えると、マスクパターンの幅が０．８×λ／ＮＡ以上であれば、半遮光部による残留光強度に相当する光を打ち消すための位相シフターを任意の位置に配置できる。第３の実施形態においては、この原理を利用して、開口部間の間隔が２×λ／ＮＡ以下の領域に、半遮光部による残留光強度と釣り合う位相シフターを配置することによって、サイドローブのピークが重なり合う領域における光強度を全て打ち消すことができる。同様に、マスクパターンにおける幅が０．８×λ／ＮＡを超えている部分（但し輪郭強調法に基いて位相シフターを配置した後においても）に、半遮光部による残留光強度と釣り合う位相シフターを配置することによって、サイドローブのピークが重なり合う領域における光強度を全て打ち消すことができる。すなわち、ステップＳ１７により、ステップＳ１１〜Ｓ１６によって作成されたマスクパターンを用いて露光を行なうときのオーバー露光マージンを拡大できる。図１９（ｃ）は、図１９（ｂ）に示すマスクパターンにおける２×λ／ＮＡ以下の間隔で開口部に挟まれた領域に、サイドローブ低減用位相シフターが挿入された様子を示している。また、図２１（ｃ）は、図２１（ｂ）に示すマスクパターンにおける幅が０．８×λ／ＮＡを超えている部分（輪郭強調法の適用後）に、サイドローブ低減用位相シフターが挿入された様子を示している。
【０１５９】
最後に、ステップＳ１８において、ステップＳ１１からステップＳ１７までの工程によって作成されたマスクパターンを出力する。以上のステップＳ１１からステップＳ１８までの工程によって、微細パターンを高精度に形成でき、且つパターン形成時の露光マージンが優れたマスクパターンの作成を行なうことができる。尚、ここまで、マスクパターンを構成する遮光部の全てが半遮光部であることを前提としてきたが、中心線強調法のために挿入された位相シフター、及び、輪郭強調法が適用された開口部のそれぞれから十分な距離（つまり光の干渉影響を無視できる距離である２×λ／ＮＡよりも大きな距離）離れた領域は、完全遮光部としてもよいことは言うまでもない。図１９（ｄ）は、図１９（ｃ）に示すマスクパターンにおける位相シフター及び開口部から十分離れた領域が、完全遮光部として設定された様子を示している。
【０１６０】
以上に説明したように、第３の実施形態によると、レジスト膜を感光させない程度に弱い光を透過させる半遮光部を用いてマスクパターンを形成することにより、マスクパターンの任意の位置における光強度のコントラストを強調できる位相シフターの挿入が可能となった。但し、挿入される位相シフター同士を所定の寸法以上離しておく必要がある。これにより、任意の開口形状を有するレジストパターンの形成に中心線強調法及び輪郭強調法の適用が可能となる。言い換えると、マスクパターンと対応する遮光像における光強度分布のコントラストをパターンの疎密に関わらず斜入射露光によって強く強調できるため、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形成できる。
【０１６１】
また、第３の実施形態によると、微細パターンの形成が可能なマスクパターンを実現できると共に、近接効果補正を適用する際に低いＭＥＥＦでパターン寸法の調整が可能なマスクパターンをも実現できる。さらに、マスクパターンの任意の位置に位相シフターを挿入できるので、サイドローブの発生を抑制でき、それにより、パターン形成時の露光マージンが高いマスクパターンの形成も可能となる。
【０１６２】
また、第３の実施形態によると、半遮光部と位相シフターとを有するマスクパターンにおいて、所定の幅以下の部分には中心線強調法に従って位相シフターを配置すると共に、所定の幅を越える部分には輪郭強調法に従って位相シフターを配置する。このため、任意の形状のマスクパターンによって露光時に非常にコントラストの強い像を形成できる。よって、このようなマスクパターンが設けられたフォトマスクを用いて、レジストが塗布された基板に対して露光を行なうことによって、微細なレジストパターンの形成が可能となる。また、このフォトマスクに対して斜入射照明を用いて露光を行なうことによって、フォーカス変動に対してパターン寸法の変動が生じにくい微小パターン形成が可能となる。
【０１６３】
図２２は、マスクパターンの線幅に応じて中心線強調法又は輪郭強調法を実現するための位相シフターの挿入方法をまとめて示している。図２２に示すように、所定の線幅を越えるマスクパターンに対しては輪郭強調法が適用される一方、所定の線幅以下のマスクパターンに対しては中心線強調法が適用されることになる。ここで、所定の線幅としては０．８×λ／ＮＡを基準に選ぶことが好ましいが、それ以下の値に設定してもかまわない。また、図２２に示すように、中心線強調法においては、マスクパターン線幅が太いほどマスクパターン内部に挿入される位相シフターが細くなり、マスクパターン線幅が細くなるほどマスクパターン内部に挿入される位相シフターは太くなる。この位相シフターの線幅の最適寸法を求める方法については前述の通りである。尚、中心線強調法が適用される場合、位相シフターのみでマスクパターンが構成されることもある。
【０１６４】
一方、図２２に示すように、輪郭強調法においては、所定の線幅を越えるマスクパターンの周縁部に位相シフターが挿入されることになる。このときの位相シフターの線幅は、位相シフター内を透過する光が過剰状態にならないのであれば、マスクパターンの線幅に依存することなく全てのマスクパターンにおいて一定の値となってもよい。すなわち、中心線強調法を適用するべきか、又は輪郭強調法を適用するべきかは、マスクパターンの線幅に基づいて一意的に決定できる。
【０１６５】
ところで、半遮光部を使用していることに起因して、所定の寸法のマスクパターンにおいてはサイドローブ現象が顕著に発生する。しかし、そのような条件にあるマスクパターンに対しては、前述のように、半遮光部による残存光強度と釣り合う位相シフターを任意に挿入できるマスクパターンとなるため、図２２に示すように、例えばマスクパターンの中心にサイドローブ低減用位相シフターを挿入すればよい。この場合、マスクパターンにおける位相シフターの配置だけを見ると、同じマスクパターンに対して輪郭強調法と中心線強調法とが同時に適用された状態となる。また、サイドローブ現象が最大になる寸法よりも十分に大きい寸法のマスクパターンにおいては、マスクパターン中心にサイドローブ低減用位相シフターを挿入するか否かは任意に決められる。尚、図２２に示す例では、マスクパターンの寸法が十分に大きい場合、サイドローブ低減用位相シフターの挿入を省略するものとして扱っている。
【０１６６】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態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。
【０１６７】
図２３は、第４の実施形態に係るフォトマスク、具体的には、本発明の中心線強調法を実現するためのラインパターン形成用マスク部分と、本発明の輪郭強調法を実現するためのコンタクトパターン形成用マスク部分（マスクパターンによって透光部（開口部）が囲まれている）とを有するフォトマスクの平面図である。また、図２４（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、図２３におけるＡＡ’線の断面図を示している。すなわち、図２３に示すような平面構成を有するフォトマスクの実現方法としては、基本的に、図２４（ａ）〜（ｆ）に示す６つのタイプがある。但し、図２４（ａ）〜（ｆ）に示す断面構成は基本タイプであって、これらを組み合わせた断面構成を有するフォトマスクも実現可能である。以下、図２４（ａ）〜（ｆ）に示す基本タイプのフォトマスクの作成方法について説明する。
【０１６８】
図２４（ａ）に示すタイプにおいては、透過性基板１０におけるマスクパターン形成領域の上に、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる第１の位相シフター膜１１が形成されている。また、第１の位相シフター膜１１における半遮光部形成領域の上に、第１の位相シフター膜１１を基準として露光光を反対位相で透過させる第２の位相シフター膜１２が形成されている。これによって、第２の位相シフター膜１２と第１の位相シフター膜１１との積層構造よりなる半遮光部が形成されると共に、第１の位相シフター膜１１の単層構造よりなる位相シフターが形成される。この第２の位相シフター膜１２と第１の位相シフター膜１１との積層構造よりなる半遮光部は、透光部を基準として露光光を同位相で透過させる。つまり、図２４（ａ）に示すタイプにおいては、透光部を透過する光を基準として、透過する光の位相をそれぞれ反転させる位相シフター膜の積層膜を加工することによって、位相シフターと半遮光部とから構成される所望のマスクパターンが実現されている。また、位相シフター膜の積層膜によって、露光光の一部分を透過させる透過率を有する半遮光部が実現されている。
【０１６９】
図２４（ｂ）に示すタイプにおいては、透過性基板２０における半遮光部形成領域の上に、露光光の一部分を透過させる透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光膜２１が形成されている。すなわち、半遮光膜２１よりなる半遮光部が形成されている。また、透過性基板２０における位相シフター形成領域を所定の厚さだけ掘り下げることにより、透光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ターが形成されている。すなわち、図２４（ｂ）に示すタイプにおいては、透光部と比べてほとんど位相差を生じない半遮光膜２１と、透過性基板２０の掘り込み部分とを組み合わせることによって、半遮光部と位相シフターとから構成される所望のマスクパターンが実現されている。
【０１７０】
図２４（ｃ）に示すタイプにおいては、透過性基板３０における半遮光部形成領域の上に、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位相シフター膜３１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が所定の厚さだけ掘り下げられ、それにより、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透光部が形成されている。すなわち、図２４（ｃ）に示すタイプにおいては、これまで透光部と定義してきた部分が透過率の高い位相シフターと置き換えられ、位相シフターと定義してきた部分が透光部と置き換えられ、半遮光部と定義してきた部分が、露光光の一部分を透過させる透過率を有する位相シフターと置き換えられたフォトマスクが実現されている。このとき、図２４（ｃ）に示すフォトマスクの各構成要素間の相対位相差の関係は、図２４（ａ）、図２４（ｂ）及び図２４（ｄ）〜（ｆ）のそれぞれに示す他のタイプのフォトマスクと同じである。
【０１７１】
図２４（ｄ）に示すタイプにおいては、透過性基板４０における半遮光部形成領域の上に、露光光の一部分を透過させる透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる薄膜化された遮光膜４１が形成されている。すなわち、遮光膜４１よりなる半遮光部が形成されている。また、透過性基板４０における位相シフター形成領域を所定の厚さだけ掘り下げることにより、透光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ターが形成されている。ここで、通常の金属膜を薄膜化することによっても、露光光の一部分を透過させる透過率を有する遮光膜４１を形成できる。遮光膜４１を透過する光は、遮光膜４１が薄膜化されているため、位相変化は僅かである。尚、半遮光部を透過する光の位相が、透光部を透過する光に対して位相差を有すると、半遮光部を用いたマスクパターンによって形成される光の像において僅かに焦点位置がずれる。しかし、この位相差が３０度程度までであれば、焦点位置のずれに対する影響は皆無に等しい。よって、遮光膜４１として、薄膜化した金属膜等を用いることにより、透光部を基準としてほぼ同じ位相の光を弱く透過させる半遮光部を実現できる。すなわち、図２４（ｄ）に示すタイプにおいては、図２４（ｂ）に示すタイプと同様の効果が得られる。また、透光部を比べてほとんど位相差を生じない半遮光膜として、薄膜化された遮光膜を代用できるので、位相制御用の透過性厚膜を使用することなく、位相シフターと半遮光部とから構成される所望のマスクパターンを簡単に実現できる。
【０１７２】
図２４（ｅ）に示すタイプにおいては、透過性基板５０におけるマスクパターン形成領域の上に、露光光の一部分を透過させる透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光膜５１が形成されている。また、半遮光膜５１における位相シフター形成領域を所定の厚さだけ掘り下げることにより、透光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ターが形成されている。言い換えると、半遮光膜５１の非掘り下げ部分よりなる半遮光部が形成されていると共に半遮光膜５１の掘り下げ部分よりなる位相シフターが形成されている。すなわち、図２４（ｅ）に示すタイプにおいては、透光部を透過する光を基準として透過する光の位相を反転させる位相シフターを、半遮光膜５１の掘り下げ部分を用いて作成することにより、位相シフターと半遮光部とから構成される所望のマスクパターンが実現される。
【０１７３】
図２４（ｆ）に示すタイプにおいては、透過性基板６０におけるマスクパターン形成領域の上に、露光光の一部分を透過させる透過率を持ち且つ透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光膜６１が形成されている。また、半遮光膜６１における位相シフター形成領域の上に、透光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ター膜６２が形成されている。これによって、半遮光膜６１の単層構造よりなる半遮光部が形成されると共に、半遮光膜６１と位相シフター膜６２との積層構造よりなる位相シフターが形成される。すなわち、図２４（ｆ）に示すタイプにおいては、半遮光膜６１の上に位相シフター膜６２を積層することによって、位相シフターと半遮光部とから構成される所望のマスクパターンが実現される。
【０１７４】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係るパターン形成方法、具体的には第１〜第４の実施形態のいずれかに係るフォトマスク（以下、本発明のフォトマスク）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。前述のように、本発明のフォトマスク、つまり輪郭強調法又は中心線強調法が成り立つように作成されたフォトマスクを用いて露光を行なうことにより、微小パターンの形成が可能となる。また、例えば、図２３に示すようなフォトマスクに対して露光を行なってウェハ上にパターンの縮小転写を行なう場合、輪郭強調法の原理及び中心線強調法の原理で説明したように、輪郭強調法を実現するマスク部分（輪郭強調マスク）についても中心線強調法を実現するマスク部分（イメージ強調マスク）についても斜入射露光を行なうことによって、コントラストの高い像を形成できる。また、これによって、フォーカス変動に対してパターン寸法が変動しにくいパターン形成を実現できる。
【０１７５】
図２５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の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。
【０１７６】
まず、図２５（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２５（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。
【０１７７】
次に、図２５（ｃ）に示すように、本発明のフォトマスク、例えば、図２４（ａ）に示すタイプのフォトマスク（但し図２５（ｃ）ではコンタクトパターン形成用マスク部分のみを図示している）に対して露光光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。尚、図２５（ｃ）に示す工程で用いるフォトマスクの透過性基板１０上には、第１の位相シフター膜１１と第２の位相シフター膜１２との積層構造よりなる半遮光部と、第１の位相シフター膜１１の単層構造よりなる位相シフターとからなるマスクパターンが設けられている。このマスクパターンは、所望のパターン（レジスト除去パターン）と対応する開口部（透光部）を囲んでいる。すなわち、図２５（ｃ）に示す露光工程では、この輪郭強調法を実現するフォトマスクを介して、斜入射露光光源を用いてレジスト膜１０２に対して露光を行なう。このとき、低い透過率を有する半遮光部がマスクパターンに用いられているため、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２５（ｃ）に示すように、現像工程でレジスト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開口部と対応する潜像部分１０２ａのみである。
【０１７８】
次に、図２５（ｄ）に示すように、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、レジストパターン１０５を形成する。このとき、図２５（ｃ）に示す露光工程において、開口部とそれを囲む領域との間の光強度分布のコントラストが高いため、潜像部分１０２ａとそれを囲む領域との間の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。
【０１７９】
以上に説明したように、第５の実施形態によると、パターン形成に、半遮光部と位相シフターとから構成されるマスクパターンを有する本発明のフォトマスクを用いる。ここで、該フォトマスクの透光部の近傍には輪郭強調法に従って位相シフターが配置されており、マスクパターンにおける所定の寸法以下で透光部に挟まれた領域には中心線強調法に従って位相シフターが配置されている。このため、透光部の周辺部又はマスクパターンの微小幅部分における光強度分布のコントラストをパターンの疎密に関わらず斜入射露光によって強く強調できる。よって、本発明のフォトマスクを用いて、レジストが塗布された基板に対して露光を行なうことにより、微細なレジストパターンの形成が可能となる。また、このフォトマスクに対して斜入射照明を用いて露光を行なうことによって、フォーカス変動に対してパターン寸法の変動が生じにくい微小パターン形成が可能となる。
【０１８０】
尚、第５の実施形態において、輪郭強調法が成り立つフォトマスクを用いた露光をポジ型レジストプロセスにおいて実施する場合を例として説明を行なったが、言うまでもなく本発明はこれに限られるものではない。すなわち、中心線強調法が成り立つフォトマスク、若しくは輪郭強調法と中心線強調法とが成り立つフォトマスクを用いた露光をポジ型レジストプロセスにおいて実施してもよい。或いは、輪郭強調法及び中心線強調法の少なくとも一方が成り立つフォトマスクを用いた露光をネガ型レジストプロセスにおいて実施してもよい。ここで、ポジ型レジストプロセスを用いる場合、露光光を照射されたポジ型レジスト膜を現像して、ポジ型レジスト膜におけるマスクパターンと対応する部分以外の他の部分を除去することにより、マスクパターン形状のレジストパターンを形成できる。また、ネガ型レジストプロセスを用いる場合、露光光を照射されたネガ型レジスト膜を現像して、ネガ型レジスト膜におけるマスクパターンと対応する部分を除去することにより、マスクパターン形状の開口部を有するレジストパターンを形成できる。
【０１８１】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係るフォトマスク及びそのマスクデータ作成方法について図面を参照しながら説明する。尚、以下に説明するマスクデータ作成方法はいずれも、本発明の中心線強調法又は本発明の輪郭強調法によって位相シフターが挿入されたマスクパターンから、パターン転写時にパターン形状が変形しやすい所定の形状部分を抽出し、該形状部分が所望の形状となるように位相シフターの挿入、変形又は消去を行なうものである。すなわち、本実施形態のマスクデータ作成方法を、例えば第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法と組み合わせて実施することにより、パターン線幅又はパターン間隔の微細化に加えて、所望の形状を有するパターンの形成が可能となる。
【０１８２】
具体的には、パターン転写時にパターン形状が変形しやすい形状部分として、例えば図２６（ａ）に示すような、所定寸法よりも細いラインパターンの端部がある。通常、このようなラインパターンと対応するマスクパターンの端部は遮光効果が悪いので、パターン形成時にはラインの長さが減少する。これは、ライン端部の後退と呼ばれる現象である。このようなライン端部が後退する現象に対して、単純にマスクパターンの長さを伸ばして変形補償することもできる。また、パターン形成時にライン長を露光量変動やフォーカス変動に対して安定させる別の方法として、マスクパターンのライン端幅を太くする方法がある。これは通常の完全遮光膜よりなるマスクパターンを用いた方法でも行われている方法であって、ライン端を太くした形状はハンマーヘッドパターンと呼ばれている。本発明の中心線強調法によれば、マスクパターンにおける遮光効果が減少する部分にさらに大きな位相シフターを挿入することによって遮光効果を向上させることができる。すなわち、マスクパターンにおいて、ライン中央よりも遮光効果が劣化するライン端で、より太い位相シフターを用いることによって高い遮光性を実現できる。よって、図２６（ａ）に示すように、ライン端を位相シフターよりなるハンマーヘッドパターンに変形してもよい。
【０１８３】
図２６（ａ）に示す変形補償方法に代えて、さらに汎用性の高い変形補償方法として、図２６（ｂ）に示すように、ライン端に対して輪郭強調法を応用することもできる。具体的には、ラインパターンを形成するためのマスクパターンに対して、その両端から所定の距離以内の領域におけるライン方向と平行な周辺部に位相シフターを配置する。このようにすると、ラインパターンが孤立して存在する場合には、ライン端部の特性がハンマーヘッドパターンの特性とほぼ同じものとなる。
【０１８４】
ところで、図２６（ｂ）に示す方法によれば、ラインパターンの端が他のパターンと近接して存在する場合、両パターン間のスペース形成において特にＭＥＥＦの低減に格別の効果があり、それによりパターンブリッジ等の致命的なパターン変形を防ぐために非常に優れた効果が得られる。以下、ラインパターンの端部が他のパターンと近接する場合における変形補償方法について説明する。
【０１８５】
まず、図２６（ｃ）に示すように、ラインパターンの端同士が近接する場合、各ラインパターンを形成するためのマスクパターンにおける各ライン端の変形を行なう。このような場合にはライン端同士がブリッジしないように且つライン端間のスペースが最小になるようにパターン形成を行なう必要がある。本発明の図２６（ｃ）に示す変形補償方法を用いることによって、同じ目標パターン寸法におけるＭＥＥＦの値が大幅に低減されている。
【０１８６】
次に、図２６（ｄ）に示すように、一のラインパターンの端と、中心線強調法が適用されるくらい細い他のラインパターンとが近接する場合、一のラインパターンを形成するための一のマスクパターンにおけるライン端の変形方法は図２６（ｂ）と同様である。一方、他のラインパターンを形成するための他のマスクパターンに対しては、一のマスクパターンの近傍部分における一のマスクパターン側の端から所定寸法以内に配置された位相シフターを半遮光部に変更する。このとき、他のマスクパターンの中心線上に挿入された位相シフターにおける一のマスクパターンの近傍部分のみを、一のマスクパターンの反対側の端に移動させてもよい。図２６（ｄ）に示す場合は、位相シフターの所定部分を半遮光部に変更した例である。この場合、結果的には位相シフターの幅を縮小したようになる。本発明の図２６（ｄ）に示す変形補償方法を用いることによって、同じ目標パターン寸法におけるＭＥＥＦの値が大幅に低減される。
【０１８７】
次に、図２６（ｅ）に示すように、一のラインパターンの端と、輪郭強調法が適用されるくらい太い他のラインパターンとが近接する場合、一のラインパターンを形成するための一のマスクパターンにおけるライン端の変形方法は図２６（ｂ）と同様である。一方、他のラインパターンを形成するための他のマスクパターンに対しては、一のマスクパターンの近傍部分に配置された位相シフターを半遮光部に変更する。このとき、他のマスクパターンにおいて、一のマスクパターンの近傍部分に配置された位相シフターをより内側に移動させてもよい。図２６（ｅ）に示す場合は、他のマスクパターンにおいて位相シフターの所定部分をより内側に移動させた例であるが、この場合の効果は、位相シフターの所定部分を半遮光部に変更した場合と実質的に同じである。本発明の図２６（ｅ）に示す変形補償方法を用いることによって、同じ目標パターン寸法におけるＭＥＥＦの値が大幅に低減される。
【０１８８】
以上のように、図２６（ａ）〜（ｅ）に示す本実施形態の変形補償方法が適用されたマスクパターンを用いてパターン形成を行なうと、ＭＥＥＦが大幅に低減されるため、マスク作成時の寸法誤差に対するマージンを小さくできるので、より微細なパターンの形成が可能となる。
【０１８９】
尚、パターン転写時にパターン形状が変形しやすい形状部分としては、前述のようなラインパターンの端部の他にも、例えば図２７（ａ）に示すような、中心線強調法が適用されるくらい細いラインから構成されたＬ型コーナーパターンがある。この場合の変形補償方法としては、図２７（ａ）に示すように、マスクパターンにおけるＬ型コーナーの屈曲点（マスクパターンの輪郭線が折れ曲がっている箇所）から所定の寸法以内の領域に、中心線強調用の位相シフターに代えて半遮光部を配置する。このとき、該領域の中心線強調用の位相シフターの寸法を縮小してもよい。また、マスクパターンにおけるＬ型コーナーの外側の周縁部に、コーナー強調用の位相シフターを配置してもよい。尚、コーナー強調用の位相シフターは輪郭強調用の位相シフターと同じように見えるが、コーナー強調のために、輪郭強調用の位相シフターが本来配置される位置よりも若干外側に配置されるものである。一方、図２７（ｂ）に示すような、輪郭強調法が適用されるくらい太いラインから構成されたＬ型コーナーパターンの場合、マスクパターンの周縁部におけるＬ型コーナーの内側の屈曲点から所定の寸法以内の領域に輪郭強調用の位相シフターに代えて半遮光部を配置する。このとき、該領域の輪郭強調用の位相シフターの寸法を縮小してもよい。また、マスクパターンの周縁部におけるＬ型コーナーの外側の屈曲点から所定の寸法以内の領域に、輪郭強調用の位相シフターに代えて前述のコーナー強調用の位相シフターを配置してもよい。
【０１９０】
図２７（ａ）及び（ｂ）に示す変形補償方法は、マスクパターンにおける遮光効果が強いコーナー内側の強調パターン（位相シフター）を消去すると共に、マスクパターンにおける遮光効果の弱いコーナー外側の強調パターンを変形するものである。図２７（ａ）及び図２７（ｂ）に示す本実施形態の変形補償方法によって、目的とするパターン形状に近い形状が得られる。その理由は、マスクパターンにおける遮光性が過剰となるコーナー部から位相シフターが除去されているために、遮光バランスが改善されるからである。
【０１９１】
また、パターン転写時にパターン形状が変形しやすい形状部分の他の例として、例えば図２７（ｃ）に示すような、中心線強調法が適用されるくらい細いラインから構成されたＴ型コーナーパターンがある。この場合の変形補償方法としては、図２７（ｃ）に示すように、マスクパターンにおけるＴ型コーナーの屈曲点から所定の寸法以内の領域に、中心線強調用の位相シフターに代えて半遮光部を配置する。このとき、該領域の中心線強調用の位相シフターの寸法を縮小してもよい。また、マスクパターンの周縁部におけるＴ型コーナーの分岐の反対側に輪郭強調用の位相シフターを配置してもよい。一方、図２７（ｄ）に示すような、輪郭強調法が適用されるくらい太いラインから構成されたＴ型コーナーパターンの場合、マスクパターンの周縁部におけるＴ型コーナーの屈曲点から所定の寸法以内の領域に、輪郭強調用の位相シフターに代えて半遮光部を配置する。このとき、該領域の輪郭強調用の位相シフターの寸法を縮小してもよい。また、マスクパターンの周縁部におけるＴ型コーナーの分岐の反対側に、輪郭強調用の位相シフターに代えてコーナー強調用の位相シフターを配置してもよい。
【０１９２】
図２７（ｃ）及び（ｄ）に示す変形補償方法は、マスクパターンにおける遮光効果が強いコーナー内側の強調パターンを消去すると共に、マスクパターンにおける遮光効果の弱いコーナー外側の強調パターンを変形するものである。図２７（ｃ）及び図２７（ｄ）に示す本実施形態の変形補償方法によって、目的とするパターン形状に近い形状が得られる。その理由は、マスクパターンにおける遮光性が過剰となるコーナー部から位相シフターが除去されているために、遮光バランスが改善されるからである。
【０１９３】
さらに、パターン転写時にパターン形状が変形しやすい形状部分の他の例として、例えば図２７（ｅ）に示すような、中心線強調法が適用されるくらい細いラインから構成されたクロス型コーナーパターンがある。この場合の変形補償方法としては、図２７（ｅ）に示すように、マスクパターンにおけるクロス型コーナーの屈曲点から所定の寸法以内の領域に、中心線強調用の位相シフターに代えて半遮光部を配置する。このとき、該領域の中心線強調用の位相シフターの寸法を縮小してもよい。一方、図２７（ｆ）に示すような、輪郭強調法が適用されるくらい太いラインから構成されたクロス型コーナーパターンの場合、マスクパターンの周縁部におけるクロス型コーナーの屈曲点から所定の寸法以内の領域に、輪郭強調用の位相シフターに代えて半遮光部を配置する。このとき、該領域の輪郭強調用の位相シフターの寸法を縮小してもよい。
【０１９４】
図２７（ｅ）及び（ｆ）に示す変形補償方法は、マスクパターンにおける遮光効果が強いコーナー内側の強調パターンを消去するものである。図２７（ｅ）及び図２７（ｆ）に示す本実施形態の変形補償方法によって、目的とするパターン形状に近い形状が得られる。その理由は、マスクパターンにおける遮光性が過剰となるコーナー部から位相シフターが除去されているために、遮光バランスが改善されるからである。
【０１９５】
以上に説明したように、第６の実施形態によると、半遮光部と位相シフターとを有するマスクパターンにおいて、所定の幅以下の部分には中心線強調法に従って位相シフターを配置すると共に、所定の幅を越える部分には輪郭強調法に従って位相シフターを配置する。このため、任意の形状のマスクパターンによって露光時に非常にコントラストの強い像を形成できる。よって、このようなマスクパターンが設けられたフォトマスクを用いて、レジストが塗布された基板に対して露光を行なうことによって、微細なレジストパターンの形成が可能となる。また、このフォトマスクに対して斜入射照明を用いて露光を行なうことによって、フォーカス変動に対してパターン寸法の変動が生じにくい微小パターン形成が可能となる。
【０１９６】
また、第６の実施形態によると、マスクパターンにおけるコーナー部分の内側等のように、通常の完全遮光パターンでは遮光効果が強くなりすぎる部分においても、半遮光部を用いることにより遮光効果を低減できる。すなわち、マスクパターンにおける遮光効果が過剰となる部分に、単純に中心線強調法又は輪郭強調法に従って遮光効果強調用の位相シフターを挿入してしまうことをしなければ、不要な遮光効果の発生を防止できる。従って、この効果を利用して、位相シフターの挿入を制限することにより、任意形状のパターンを目的の形状通りに作成することが容易になる。
【０１９７】
尚、第６の実施形態において、輪郭強調法又は中心線強調法が成り立つフォトマスクを用いた露光をポジ型レジストプロセスにおいて実施する場合を例として説明を行なったが、言うまでもなく本発明はこれに限られるものではない。すなわち、輪郭強調法及び中心線強調法の少なくとも一方が成り立つフォトマスクを用いた露光をポジ型レジストプロセスにおいて実施してもよい。或いは、輪郭強調法及び中心線強調法の少なくとも一方が成り立つフォトマスクを用いた露光をネガ型レジストプロセスにおいて実施してもよい。ここで、ポジ型レジストプロセスを用いる場合、露光光を照射されたポジ型レジスト膜を現像して、ポジ型レジスト膜におけるマスクパターンと対応する部分以外の他の部分を除去することにより、マスクパターン形状のレジストパターンを形成できる。また、ネガ型レジストプロセスを用いる場合、露光光を照射されたネガ型レジスト膜を現像して、ネガ型レジスト膜におけるマスクパターンと対応する部分を除去することにより、マスクパターン形状の開口部を有するレジストパターンを形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
以上に説明したように、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に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る輪郭強調法を用いたフォトマスクの平面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｇ）は本発明の輪郭強調法の原理を説明するための図である。
【図３】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ための図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）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ための図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｆ）は本発明の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て孤立パターンを形成する場合における光強度分布のコントラストの変化を説明するための図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｆ）は本発明の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て密集パターンを形成する場合における光強度分布のコントラストの変化を説明するための図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｅ）は本発明の輪郭強調マスクによるＤＯＦ改善効果を説明するための図である。
【図８】図８（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ための図である。
【図９】図９（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、本発明の輪郭強調マスクにおける、半遮光部と位相シフターとから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図である。
【図１０】図１０は、図９（ｂ）に示す本発明の輪郭強調マスクのマスクパターンを基本構造として、コンタクトパターンと対応する開口部が蜜に配置された、本発明の輪郭強調マスクの平面図である。
【図１１】図１１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の輪郭強調マスクにおける開口部の寸法に対するＤＯＦの依存性を説明するための図である。
【図１２】図１２は本発明の第２の実施形態に係る中心線強調法を用いたフォトマスクの平面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）は本発明の中心線強調法の原理を説明するための図である。
【図１４】図１４（ａ）及び（ｂ）は、本発明のイメージ強調マスクにおける位相シフターの形状のバリエーションを示す図である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｃ）は、位相シフターとなる開口部の寸法がそれぞれ異なる、複数の本発明のイメージ強調マスクを用いて、色々な露光光入射方向からの露光を行なった場合におけるＤＯＦ特性をシミュレーションによって計算した結果を示す図である。
【図１６】図１６（ａ）及び（ｂ）は、本発明のイメージ強調マスクにおいてマスクパターンを構成する遮光部として半遮光部を用いることの利点を説明するための図である。
【図１７】図１７は、本発明の第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法のフロー図である。
【図１８】図１８（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法を用いてスペースパターン形成用のマスクパターンを形成する場合の各工程を示す図である。
【図１９】図１９（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法を用いてスペースパターン形成用のマスクパターンを形成する場合の各工程を示す図である。
【図２０】図２０（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法を用いてラインパターン形成用のマスクパターンを形成する場合の各工程を示す図である。
【図２１】図２１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法を用いてラインパターン形成用のマスクパターンを形成する場合の各工程を示す図である。
【図２２】図２２は本発明の第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法におけるマスクパターンの線幅に応じた位相シフターの挿入方法を示す図である。
【図２３】図２３は本発明の第４の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。
【図２４】図２４（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ図２３におけるＡＡ’線の断面図である。
【図２５】図２５（ａ）〜（ｄ）は本発明の第５の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図２６】図２６（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の第６の実施形態に係るマスクデータ作成方法におけるライン端部に対する変形補償方法を説明するための図である。
【図２７】図２７（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ本発明の第６の実施形態に係るマスクデータ作成方法におけるコーナー部に対する変形補償方法を説明するための図である。
【図２８】図２８（ａ）は従来のパターン形成方法において形成対象となる所望のパターンのレイアウトの一例を示す図であり、図２８（ｂ）及び図２８（ｃ）はそれぞれ図２８（ａ）に示すパターンを形成するために用いられる、従来の２枚のフォトマスクの平面図である。
【図２９】図２９（ａ）〜（ｇ）は従来の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を説明するための図である。
【図３０】図３０（ａ）は通常の露光光源の形状を示す図であり、図３０（ｂ）は輪帯露光光源の形状を示す図であり、図３０（ｃ）は四重極露光光源の形状を示す図である。
【符号の説明】
【０２００】
１    輪郭強調マスク
２    透過性基板
３    半遮光部
４    透光部
５    位相シフター
６    イメージ強調マスク
７    透過性基板
８    半遮光部
９    位相シフター
１０    透過性基板
１１    第１の位相シフター膜
１２    第２の位相シフター膜
２０    透過性基板
２１    半遮光膜
３０    透過性基板
３１    位相シフター膜
４０    透過性基板
４１    遮光膜
５０    透過性基板
５１    半遮光膜
６０    透過性基板
６１    半遮光膜
６２    位相シフター膜
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
【図１】
2006091916.tif 000003
【図２】
2006091916.tif 000004
【図３】
2006091916.tif 000005
【図４】
2006091916.tif 000006
【図５】
2006091916.tif 000007
【図６】
2006091916.tif 000008
【図７】
2006091916.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006091916.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006091916.tif 000013
【図１２】
2006091916.tif 000014
【図１３】
2006091916.tif 000015
【図１４】
2006091916.tif 000016
【図１５】
2006091916.tif 000017
【図１６】
2006091916.tif 000018
【図１７】
2006091916.tif 000019
【図１８】
2006091916.tif 000020
【図１９】
2006091916.tif 000021
【図２０】
2006091916.tif 000022
【図２１】
2006091916.tif 000023
【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】
2006091916.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2006091916.tif 000031
【図３０】
2006091916.tif 000032