(57)【要約】【課題】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。【解決手段】露光光に対して遮光性を有する半遮光部１０１と、半遮光部１０１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１０２と、透光部１０２の周辺に位置する補助パターン（位相シフター）１０３とが透過性基板１００上に設けられている。半遮光部１０１と透光部１０２とは露光光を互いに同位相で透過させる。補助パターンである位相シフター１０３は、半遮光部１０１及び透光部１０２を基準として露光光を反対位相で透過させると共に、露光により転写されない。【選択図】図２
2006053588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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第１の透光部と、
前記半遮光部により囲まれ且つ前記第１の透光部の周辺に前記半遮光部を挟んで設けられている補助パターンと、
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第２の透光部とを透過性基板上に備え、
前記補助パターンは、前記第１の透光部と前記第２の透光部とによって挟まれた領域に位置する第１の補助パターンと、前記領域以外の他の領域に位置する第２の補助パターンとを含み、
前記半遮光部、前記第１の透光部及び前記第２の透光部は前記露光光を互いに同位相で透過させ、
前記補助パターンは、前記半遮光部、前記第１の透光部及び前記第２の透光部を基準として前記露光光を反対位相で透過させ、且つ露光により転写されないことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の補助パターンは、前記半遮光部を挟んで所定の寸法以下の間隔で他の補助パターンと隣り合う位置に配置されており、
前記第２の補助パターンは、前記半遮光部を挟んで前記所定の寸法以下の間隔で他の補助パターンと隣り合わない位置に配置されており、
前記第１の補助パターンの幅は、前記第２の補助パターンの幅よりも小さいことを特徴とするフォトマスク。
【請求項３】
請求項２に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の補助パターンは、前記所定の寸法以下の間隔で隣り合う他の補助パターンまでの距離がＧ１である第１のパターンと、前記所定の寸法以下の間隔で隣り合う他の補助パターンまでの距離がＧ２である第２のパターンと有し、
（０．５×λ×Ｍ）／ＮＡ＞Ｇ１＞Ｇ２の場合、前記第２のパターンの幅は前記第１のパターンの幅よりも小さいことを特徴とするフォトマスク（但し、λは前記露光光の波長であり、Ｍ及びＮＡは投影露光システムの縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
【請求項４】
請求項３に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１のパターンの幅と前記第２のパターンの幅との差は、前記距離Ｇ１と前記距離Ｇ２との差に比例することを特徴とするフォトマスク。
【請求項５】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の透光部は、１辺が（０．８×λ×Ｍ）／ＮＡの方形よりも小さいことを特徴とするフォトマスク（但し、λは前記露光光の波長であり、Ｍ及びＮＡは投影露光システムの縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
【請求項６】
請求項５に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の透光部と前記第２の透光部とは、所定の寸法以下の間隔で隣り合う位置に配置されており、
前記第１の補助パターンの面積が前記第２の補助パターンの面積よりも小さいことを特徴とするフォトマスク。
【請求項７】
請求項６に記載のフォトマスクにおいて、
前記所定の寸法は（１．３×λ×Ｍ）／ＮＡであることを特徴とするフォトマスク。
【請求項８】
請求項５に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の透光部は、少なくとも一の方向において所定の範囲内の間隔で前記第２の透光部と近接している一方、少なくとも他の方向において前記所定の範囲内の間隔で他の透光部と近接しておらず、
前記第１の補助パターンは、前記一の方向における前記第１の透光部の周辺に配置されており、
前記第２の補助パターンは、前記他の方向における前記第１の透光部の周辺に配置されており、
前記所定の範囲は、（１．１５×λ×Ｍ）／ＮＡ以上で且つ（１．４５×λ×Ｍ）／ＮＡ以下の範囲であり、
前記第１の補助パターンは前記第２の補助パターンと比べて前記第１の透光部からより遠くに配置されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項９】
請求項５に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の透光部は、少なくとも一の方向において所定の範囲内の間隔で前記第２の透光部と近接している一方、少なくとも他の方向において前記所定の範囲内の間隔で他の透光部と近接しておらず、
前記第１の補助パターンは、前記一の方向における前記第１の透光部の周辺に配置されており、
前記第２の補助パターンは、前記他の方向における前記第１の透光部の周辺に配置されており、
前記所定の範囲は、（０．８５×λ×Ｍ）／ＮＡ以上で且つ（１．１５×λ×Ｍ）／ＮＡ以下の範囲であり、
前記第１の補助パターンは前記第２の補助パターンと比べて前記透光部のより近くに配置されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１０】
請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の透光部は、短辺方向の幅が（０．６５×λ×Ｍ）／ＮＡよりも小さいライン形状を有することを特徴とするフォトマスク（但し、λは前記露光光の波長であり、Ｍ及びＮＡは投影露光システムの縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の透光部は、長辺方向の長さが（２×λ×Ｍ）／ＮＡ以上であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の透光部と前記第２の透光部とは、所定の寸法以下の間隔で隣り合う位置に配置されており、
前記第１の補助パターンの幅が前記第２の補助パターンの幅よりも小さいことを特徴とするフォトマスク。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の透光部と前記第２の透光部とは、所定の寸法以下の間隔で隣り合う位置に配置されており、
前記第１の補助パターンの面積が前記第２の補助パターンの面積よりも小さいことを特徴とするフォトマスク。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載のフォトマスクにおいて、
前記所定の寸法は（１．１５×λ×Ｍ）／ＮＡであることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１５】
請求項１０又は１１に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の透光部は、少なくとも一の方向において所定の範囲内の間隔で前記第２の透光部と近接している一方、少なくとも他の方向において前記所定の範囲内の間隔で他の透光部と近接しておらず、
前記第１の補助パターンは、前記一の方向における前記第１の透光部の周辺に配置されており、
前記第２の補助パターンは、前記他の方向における前記第１の透光部の周辺に配置されており、
前記所定の範囲は、（１．０×λ×Ｍ）／ＮＡ以上で且つ（１．３×λ×Ｍ）／ＮＡ以下の範囲であり、
前記第１の補助パターンは前記第２の補助パターンと比べて前記第１の透光部からより遠くに配置されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１６】
請求項１０又は１１に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の透光部は、少なくとも一の方向において所定の範囲内の間隔で前記第２の透光部と近接している一方、少なくとも他の方向において前記所定の範囲内の間隔で他の透光部と近接しておらず、
前記第１の補助パターンは、前記一の方向における前記第１の透光部の周辺に配置されており、
前記第２の補助パターンは、前記他の方向における前記第１の透光部の周辺に配置されており、
前記所定の範囲は、（０．７×λ×Ｍ）／ＮＡ以上で且つ（１．０×λ×Ｍ）／ＮＡ以下の範囲であり、
前記第１の補助パターンは前記第２の補助パターンと比べて前記第１の透光部のより近くに配置されていることを特徴とするフォトマスク。
【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のために、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、周期的に且つ密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てしまう。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場合には、斜入射成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知られている。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。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）を囲む遮光パターンとして、完全遮光部に代えて、位相シフターが設けられている。位相シフターは、露光光に対して３〜６％程度の非常に低い透過率を有すると共に、開口部を透過する光に対して１８０度の位相反転を露光光に生じさせる。
【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、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について図３２（ａ）〜（ｇ）を参照しながら説明する。
【０００８】
図３２（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３２（ｂ）は、図３２（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３２（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３２（ｄ）は、図３２（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３２（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３２（ｆ）及び（ｇ）はそれぞれ、図３２（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３２（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）に示すように、図３２（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３２（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３２（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３２（ｂ）及び（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。従って、図３２（ｂ）に示す振幅強度分布と図３２（ｄ）に示す振幅強度分布とを合成すると、図３２（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３２（ｇ）に示すように、位相境界と対応する開口部の端（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。これにより、図３２（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が低くなるという欠点もある。
【００１０】
また、以上に述べた、輪帯照明等の斜入射露光におけるハーフトーン位相シフトマスクマスクの欠点を補うため、ハーフトーン位相シフトマスクにおける開口部（孤立コンタクトパターンと対応）の周辺に、解像されない微小な寸法の開口部、つまり補助パターンを形成する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。これにより、光強度分布において周期分布を形成でき、それによって焦点深度を向上させることができる。
【特許文献１】特開平５−１６５１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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波長相当のピッチで密に配置されたパターン形成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。
【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】
尚、前述の補助パターンは、コンタクトパターンと対応する開口部から、光源（露光光）の波長以上離れた位置に配置する必要ある。このため、開口部が波長程度から波長の倍程度までのピッチで配置されている場合には、補助パターンを配置することができない。すなわち、前述の補助パターンを利用する方法は、開口部が波長程度のピッチで配置されている場合から、開口部が孤立している場合までの全ての配置に対応できるものではない。
【００１７】
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】
【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第１の透光部と、前記半遮光部により囲まれ且つ前記第１の透光部の周辺に前記半遮光部を挟んで設けられている補助パターンと、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第２の透光部とを透過性基板上に備え、前記補助パターンは、前記第１の透光部と前記第２の透光部とによって挟まれた領域に位置する第１の補助パターンと、前記領域以外の他の領域に位置する第２の補助パターンとを含み、前記半遮光部、前記第１の透光部及び前記第２の透光部は前記露光光を互いに同位相で透過させ、前記補助パターンは、前記半遮光部、前記第１の透光部及び前記第２の透光部を基準として前記露光光を反対位相で透過させ、且つ露光により転写されない。
【００１９】
本発明によると、透光部を透過する光と、補助パターンを透過する光との相互干渉により、透光部と補助パターン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、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。従って、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、複雑且つ微細なスペースパターン同士が互いに近接する状況においても、所望の寸法を持つパターンの形成を良好に行なうことができる。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
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、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。従って、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、所望の微細なスペースパターンが複雑に近接する状況においても所望のパターン寸法を良好にパターン形成可能なフォトマスクが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（前提事項）
本発明の各実施形態を説明するに当たっての前提事項について説明する。
【００２３】
通常、フォトマスクは縮小投影型の露光機で使用されるため、マスク上のパターン寸法を議論する場合には縮小倍率を考慮しなければならない。しかし、以下の各実施形態を説明する際には、混乱を避けるため、形成しようとする所望のパターン（例えばレジストパターン）と対応させてマスク上のパターン寸法を説明する場合、特に断らない限り縮小倍率で該寸法を換算した値を用いている。具体的には、Ｍ分の１縮小投影システムにおいて、幅Ｍ×１００ｎｍのマスクパターンによって幅１００ｎｍのレジストパターンを形成した場合にも、マスクパターン幅及びレジストパターン幅は共に１００ｎｍであると表現する。
【００２４】
また、本発明の各実施形態においては、特に断らない限り、Ｍ及びＮＡは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数をそれぞれ表し、λは露光光の波長を表すものとする。
【００２５】
また、パターン形成については、レジストの非感光領域がレジストパターンとなるポジ型レジストプロセスを想定して説明する。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、ネガ型レジストプロセスにおいては、レジストの非感光領域が除去されるので、ポジ型レジストプロセスにおけるレジストパターンをスペースパターンと読み替えればよい。
【００２６】
また、フォトマスクとしては透過型マスクを前提として説明する。尚、透過型マスクに代えて反射型マスクを前提とする場合、反射型マスクにおいては、透過型マスクの透過領域及び遮光領域がそれぞれ反射領域及び非反射領域となるので、透過型マスクの透過現象を反射現象と読み替えればよい。具体的は、透過型マスクの透光部又は透過性領域を反射部又は反射領域と読み替え、遮光部を非反射部と読み替えればよい。さらに、透過型マスクにおける光を部分的に透過する領域は光を部分的に反射する領域と読み替えればよく、透過率は反射率と読み替えればよい。
【００２７】
（輪郭強調法）
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。
【００２８】
以下、ポジ型レジストプロセスによりスペース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にも、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。
【００２９】
図１（ａ）〜（ｇ）は、スペース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。
【００３０】
図１（ａ）は、露光光に対して所定の透過率を持つ半遮光部により、スペース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ＡＢと対応する振幅強度を示している。
【００３１】
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ＡＢ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。
【００３２】
図１（ｅ）は、露光光に対して所定の透過率を持つ半遮光部により、スペース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ＡＢ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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、光強度分布において、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暗部の形成が可能となる。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
ところで、従来のハーフトーン位相シフターの原理（図３２（ａ）〜（ｇ）参照）と比較すると、輪郭強調法は、光強度分布において開口部周辺に暗部が発生するメカニズムの点で異なっている。図１（ｆ）と図３２（ｆ）との比較から分かるように、従来のハーフトーン位相シフターでは、振幅強度分布における暗部は位相境界によって形成される。しかし、輪郭強調法では、振幅強度分布における暗部は、同じ位相での振幅強度の大きさの周期変化によって実現されている。また、従来のハーフトーン位相シフターにおける位相境界による暗部は、斜入射露光によっては十分に強調されないので、従来のハーフトーン位相シフターは、低干渉度の小さな光源を用いた露光と組み合わせる必要があった。しかし、輪郭強調法における同位相での振幅強度の周期変化によって実現される暗部は、通常の透光部と遮光部とが周期的に配置された通常のパターンによって生成される暗部と同等であるため、輪郭強調法と斜入射露光とを組み合わせることにより光強度分布のコントラストを強調することができる。すなわち、輪郭強調法の効果は射入射露光との組み合わせによって、より顕著に発揮される。
【００３８】
尚、輪郭強調マスクにおいては、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、半遮光部の透過率の最大値を１５％程度にしておくことが好ましい。すなわち、輪郭強調マスクにおいて、半遮光部の透過率は１５％程度以下であることが好ましい。また、半遮光部には光を部分的に透過させる性質が必要であり、実質的に光を透過させる効果を十分に得ようとすると、半遮光部の透過率は、少なくとも３％以上であることが好ましく、できれば６％以上であることが好ましい。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な範囲は、６％以上で且つ１５％以下の範囲であると言える。
【００３９】
また、前記の輪郭強調法について、半遮光部に囲まれた透光部（開口部）と半遮光部との境界に位相シフターが配置された構造を前提として説明したが、位相シフターは必ずしも該境界に位置する必要はない。すなわち、輪郭強調法の原理により、透光部を透過した光と干渉可能な距離に位相シフターが配置されていれば、透光部周辺を透過した光を打ち消すことが可能になる。従って、半遮光部中に設けられた開口部に対して、例えば矩形状の開口部の各辺から離れた位置に、該各辺と平行なパターンとして位相シフターを配置してもよい。但し、輪郭強調法を効果的に利用するためには、位相シフターは、開口部からの距離が光の干渉が生じる距離である０．５×λ／ＮＡ以下の位置に配置されることが好ましい。また、透光部を囲む位相シフターの外側に、十分な幅（λ／ＮＡ以上の幅）を持つ半遮光部が設けられていれば、その半遮光部の外側に完全遮光部が設けられていてもよい。
【００４０】
以下、前述の輪郭強調法の原理に基づくマスクによって所望のパターンを実現する各実施形態について説明する。
【００４１】
（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について図面を参照しながら説明する。
【００４２】
図２（ａ）は第１の実施形態に係るフォトマスクの平面図である（但し、透過性基板については斜視図的に示している（以下同様））。本実施形態のフォトマスクは微細なコンタクトパターンを形成するためのものである。
【００４３】
図２（ａ）に示すように、透過性基板１００の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部１０１が形成されている。また、半遮光部１０１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のコンタクトパターンと対応する位置には、透光部１０２となる開口パターンが設けられている。また、透光部１０２の周辺には、半遮光部１０１を挟んで、位相シフター１０３となる補助パターンが、例えば方形状の透光部１０２の各辺と平行に設けられている。すなわち、位相シフター１０３が透光部１０２を囲むように設けられている。
【００４４】
ここで、半遮光部１０１は部分的に光を透過させるが、半遮光部１０１を透過する光と透光部１０２を透過する光とは同位相の関係（具体的には両者の位相差が（−３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）となる関係）にある。また、半遮光部１０１の透過率は、レジストを感光させない程度の低透過率であることが望ましく、具体的には、半遮光部１０１の透過率は１５％以下である。一方、半遮光部１０１に遮光部１０２と異なる特性を持たせるために、半遮光部１０１の透過率は最低でも３％以上であることが好ましく、６％以上であることがより好ましい。特に、コンタクトホール形成においては、半遮光部１０１の最適な透過率は９％前後である。
【００４５】
一方、位相シフター１０３は光を透過させるが、位相シフター１０３を透過する光と、透光部１０２を透過する光とは反対位相の関係（具体的には両者の位相差が（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）となる関係）にある。尚、本実施形態を含め、後述する全ての実施形態では特に断らないかぎり、位相シフターは透光部（透過性基板）と同程度の透過率を有するものとして扱うが、位相シフターの透過率は特に限定されるものではない。但し、位相シフターにおける、反対位相の光を透過させるという特性を利用するためには、位相シフターの透過率は少なくとも半遮光部の透過率よりも大きいことが好ましい。また、輪郭強調法の原理を効率的に実現するためには、位相シフターの透過率は５０％以上であることが好ましい。
【００４６】
また、図２（ａ）に示すフォトマスクを用いた光学システムにおける露光波長及び開口数をλ及びＮＡとすると、微小コンタクトホール形成を行なう上で最も好ましい構成は、後述するように、透光部１０２を挟んで対となる位相シフター１０３同士の中心線間の距離が０．８×λ／ＮＡとなる構成である。言い換えれば、位相シフター１０３の中心線が透光部１０２の中心から０．４×λ／ＮＡ離れるように位相シフター１０３が配置されていることが最適である。また、位相シフター１０３の透過率を透光部１０２の透過率と同じに設定する場合、位相シフター１０３の幅を０．１５×λ／ＮＡに設定することが最適である。
【００４７】
尚、後述する全ての実施形態においても、半遮光部、透光部、位相シフター（補助パターン）のそれぞれについて、上記の説明が成り立つものとする。
【００４８】
以下、上記のように構成されたフォトマスクが、微細コンタクトホール形成、特に０．４×λ／ＮＡ以下の寸法を持つパターンの形成において優れたパターン形成特性を有することをシミュレーション結果に基づいて説明する。
【００４９】
シミュレーションでは、図２（ａ）に示すフォトマスクにおいて、透光部１０２の形状は一辺がＷの正方形であるとし、位相シフター１０３は幅ｄの矩形パターンであるとし、さらに、位相シフター１０３の中心線は透光部１０２の中心から距離ＰＷ離れた位置に配置されているものとする。すなわち、透光部１０２を挟んで対となる位相シフター１０３同士の中心線間の距離は２×ＰＷである。また、バックグランドである半遮光部１０１の透過率を９％として、種々のＷ、ＰＷ、ｄの組み合わせについて光強度シミュレーションを行なった。ここで、シミュレーションにおける光学計算の露光条件は、露光波長λが１９３ｎｍ、開口数ＮＡが０．７である。また、照明条件として、外径の干渉度が０．８、内径の干渉度が０．５３となる２／３輪帯照明を用いた。
【００５０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なったときにウェハ上（図２（ａ）の線分ＡＢと対応する位置）に形成される光強度分布を示している。図２（ｂ）に示す光強度分布は、透光部１０２の中心と対応する位置にピークが形成されたプロファイルを持つ。このとき、透光部１０２の中心と対応するレジストを感光させるためには、ピーク強度Ｉｏは所定値以上である必要がある。レジストを感光させるために必要となるピーク強度Ｉｏはレジスト材料に依存するが、寸法が０．４×λ／ＮＡ以下の微小コンタクトホール形成に必要となるピーク強度Ｉｏは０．２５程度であることが経験的に得られている。尚、本明細書においては、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。
【００５１】
図３（ａ）は、図２（ａ）に示すフォトマスクにおいてピーク強度Ｉｏが０．２５となるＷ、ＰＷ、ｄの組み合わせをシミュレーションによって求めた結果を示している。具体的には、図３（ａ）において、透光部１０２を挟んで対となる位相シフター１０３同士の中心線間の距離（以下、単にシフター中心線間距離と称する）２×ＰＷに対して、ピーク強度Ｉｏが０．２５となる透光部１０２の寸法Ｗをプロットした結果を示している。また、図３（ａ）においては、位相シフター１０３の幅ｄが２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍのそれぞれである場合における２×ＰＷとＷとの関係を示している。すなわち、図３（ａ）のグラフに示すＰＷ、Ｗ、ｄの全ての組み合わせによって、ピーク強度Ｉｏが０．２５となる光強度分布が形成される。また、これらの組み合わせの中で、焦点深度や露光マージンが最大となるものが、優れたパターン形成特性を有するマスク構成となる。
【００５２】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のグラフに示すＰＷ、Ｗ、ｄの組み合わせを持つマスクパターンを用いて、寸法１００ｎｍのコンタクトホールの形成を行なった場合における焦点深度のシミュレーション結果を示している。図３（ｂ）においては、横軸に２×ＰＷをとり、ｄをパラメータとして焦点深度の値を縦軸にプロットした結果を示している。図３（ｂ）に示すように、全てのｄの値に対して、２×ＰＷが０．８×λ／ＮＡ程度（＝約２２０ｎｍ）付近の値となるときに焦点深度が最大となっている。ここで、焦点深度とは、目標寸法１００ｎｍのコンタクトホールの形成における寸法変動が目標寸法の１０％以内に収まるフォーカス位置の範囲の幅を表すものである。
【００５３】
同様に、図３（ｃ）は、図３（ａ）のグラフに示すＰＷ、Ｗ、ｄの組み合わせを持つマスクパターンを用いて、寸法１００ｎｍのコンタクトホールの形成を行なった場合における露光マージンのシミュレーション結果を示している。図３（ｃ）においては、横軸に２×ＰＷをとり、ｄをパラメータとして露光マージンの値を縦軸にプロットした結果を示している。図３（ｃ）に示すように、ｄの値に関係なく、２×ＰＷが０．８×λ／ＮＡ程度（＝約２２０ｎｍ）付近の値となるときに露光マージンが最大となっている。ここで、露光マージンとは、目標寸法１００ｎｍのコンタクトホールの形成における寸法変動が目標寸法の１０％以内に収まる露光量の範囲の幅の、寸法１００ｎｍのコンタクトホールを実現する露光量の値に対する比を％表示したものである。
【００５４】
すなわち、図２（ａ）に示すフォトマスクにおいては、位相シフターの幅ｄがどのような値を持っていようと、微細コンタクトパターンを形成するための焦点深度の最適化を行なえば、シフター中心線間距離２×ＰＷは０．８×λ／ＮＡ程度になる。また、露光マージンの最適化を行なっても、シフター中心線間距離２×ＰＷは０．８×λ／ＮＡ程度になる。ここで、シフター中心線間距離２×ＰＷの最適値が位相シフター幅ｄに依存しないということは、該最適値が位相シフターの透過率にも依存しないということを意味する。
【００５５】
尚、中心線間距離２×ＰＷが０．８×λ／ＮＡとなる位相シフターにおいて、焦点深度及び露光マージンがともに大きな値となるのは、位相シフター幅ｄが０．１５×λ／ＮＡ程度（４０ｎｍ）であるときである。以上の結果から、透光部１０２を挟んで対となるように位相シフター１０３を配置し、その位相シフター１０３の幅を０．１５×λ／ＮＡとし且つシフター中心線間距離を０．８×λ／ＮＡとしたマスク構成が微細コンタクトホール形成に優れていることが分かる。
【００５６】
また、最適な構成は上記の構成であるが、図３（ｂ）及び（ｃ）のグラフを詳細に見ると、位相シフター幅ｄについては０．０５×λ／ＮＡ以上で且つ０．２×λ／ＮＡ以下であれば、高い焦点深度と高い露光マージンとが得られることが分かる。また、シフター中心線間距離については０．６×λ／ＮＡ以上で且つλ／ＮＡ以下（位相シフターの中心線と透光部の中心との間の距離については０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．５×λ／ＮＡ以下）であれば、高い焦点深度と高い露光マージンとが得られることが分かる。また、焦点深度及び露光マージンとして、それぞれ特に極大値に近い値を得ようとすると、位相シフター幅については０．１×λ／ＮＡ以上で且つ０．１５×λ／ＮＡ以下である構成が好ましい。また、シフター中心線間距離については０．７３×λ／ＮＡ以上で且つ０．８７×λ／ＮＡ以下（位相シフターの中心線と透光部の中心との間の距離については０．３６５×λ／ＮＡ以上で且つ０．４３５×λ／ＮＡ以下）である構成が好ましい。
【００５７】
ところで、図３（ｂ）及び（ｃ）に示す結果は、開口数ＮＡが０．７である場合の１例に過ぎないが、開口数ＮＡが０．６及び０．８のそれぞれである場合に同様のシミュレーションを行なった結果を図４（ａ）〜（ｄ）に示す。ここで、図４（ａ）及び（ｂ）はＮＡ＝０．６の場合の結果であって、両図に示すように、２×ＰＷが０．８×λ／ＮＡ程度（約２５０ｎｍ）付近であるときに、焦点深度も露光マージンも最大値となっている。また、図４（ｃ）及び（ｄ）はＮＡ＝０．８の場合の結果であって、両図に示すように、２×ＰＷが０．８×λ／ＮＡ程度（約１９０ｎｍ）付近であるときに、焦点深度も露光マージンも最大値となっている。すなわち、前述の最適なマスク構成は開口数ＮＡの値に依存するものではない。
【００５８】
また、図３（ｂ）及び（ｃ）に示す結果は、半遮光部の透過率が９％である場合のものであったが、半遮光部の透過率が６％である場合に同様のシミュレーションを行なった結果を図４（ｅ）及び（ｆ）に示す。図４（ｅ）及び（ｆ）に示すように、半遮光部の透過率が９％の場合と同様に、２×ＰＷが０．８×λ／ＮＡ程度（約２５０ｎｍ）付近であるときに、焦点深度も露光マージンも最大値となっている。すなわち、前述の最適なマスク構成は半遮光部の透過率に依存するものではない。
【００５９】
以上に述べたように、露光波長をλ、露光システムにおける開口数をＮＡとした場合、半遮光部に透光部となる開口部を設け、該開口部を囲む位相シフターの幅ｄを０．１５×λ／ＮＡとし、且つ該位相シフターをその中心線が透光部の中心から０．４×λ／ＮＡ離れるように配置した構成により、焦点深度及び露光マージンが共に最大となる微細コンタクトパターン形成を可能とするフォトマスクが実現される。但し、本実施形態では位相シフターの透過率が透光部の透過率と同じであることを前提として、位相シフター幅ｄの最適値を０．１５×λ／ＮＡとしたが、位相シフターの透過率が透光部の透過率と異なる場合、つまり位相シフター（補助パターン）の透光部に対する実効的な相対透過率が１ではない場合、同等の透過性が実現されるように、相対透過率に応じて位相シフター幅を変化させればよい。すなわち、例えば相対透過率をＴとすれば、位相シフター幅ｄを（０．１５×λ）／（ＮＡ×Ｔ0.5 ）に設定することが最適である。但し、透光部の中心からの位相シフターの中心線までの距離の最適値は、位相シフターの透過率や幅に関係なく０．４×λ／ＮＡである。
【００６０】
また、位相シフター幅ｄは（０．０５×λ）／（ＮＡ×Ｔ0.5 ）以上で且つ（０．２×λ）／（ＮＡ×Ｔ0.5 ）以下であることが好ましく、（０．１×λ）／（ＮＡ×Ｔ0.5 ）以上で且つ（０．１５×λ）／（ＮＡ×Ｔ0.5 ）以下であることがより好ましい。
【００６１】
このように、本実施形態において、輪郭強調法に基づき補助パターンとして配置される位相シフターの最適位置（中心線の最適位置）は、透光部の中心からみて露光光の波長λ以下の値となる。従って、透光部の中心から波長λ以上離れた位置に補助パターンを作成する必要があった従来例とは異なり、輪郭強調法の利用により、密に配置された透光部（コンタクトパターンと対応）同士の間にも補助パターンを配置できることが分かる。
【００６２】
すなわち、本実施形態によると、透光部１０２を透過する光と、位相シフター１０３つまり補助パターンを透過する光との相互干渉により、透光部１０２と補助パターン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、透光部１０２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。従って、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、複雑且つ微細なスペースパターン同士が互いに近接する状況においても、所望の寸法を持つパターンの形成を良好に行なうことができる。
【００６３】
尚、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、透光部１０２を方形状とし、透光部１０２の周辺に矩形状（ライン状パターン）の位相シフター１０３を透光部１０２の各辺に平行に形成した。しかし、位相シフター１０３の形状として、図５（ａ）に示すように、透光部１０２全体を囲む閉ループ状を用いてもよい。この場合も、透光部１０２を挟んで対となる位相シフター部分同士の中心線間距離（以下、位相シフター部分同士の中心線間距離もシフター中心線間距離と称する）２×ＰＷと、位相シフター幅ｄとが、上記のパターン形成特性に優れた構成であればよい。
【００６４】
また、本実施形態において、透光部１０２は必ずしも方形状である必要はなく、例えば図５（ｂ）又は（ｃ）に示すように、多角形や円形の透光部１０２を用いてもよい。また、透光部１０２を囲む位相シフター１０３も透光部１０２の相似形である必要はなく、シフター中心線間距離が上記の構成でありさえすればよい。また、位相シフター１０３を複数個に分けて配置する場合にも、例えば図５（ｃ）に示すように、各位相シフター１０３を透光部１０２の各辺に平行に配置する必要はなく、この場合も、シフター中心線間距離が上記の構成となるように、各位相シフター１０３が透光部１０２を囲んでいればよい。尚、透光部１０２と位相シフター１０３との間には半遮光部１０１が介在していることが望ましいが、シフター中心線間距離が上記の構成となっているのであれば、例えば図５（ｄ）に示すように、透光部１０２と位相シフター１０３とが接していてもよい。但し、以上に説明した、どのタイプのマスク構成であっても、位相シフター１０３となる補助パターンの中心線が透光部１０２の中心から０．４×λ／ＮＡ離れて位置する構成が最適であるので、微小コンタクトパターン形成に好ましい透光部１０２は常に一辺が０．８×λ／ＮＡの方形よりも小さいものとなる。
【００６５】
次に、本実施形態のフォトマスクの断面構造について説明する。図６（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図２（ａ）におけるＡＢ線の断面構成のバリエーションを示している。すなわち、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、透光部１０２と、遮光パターンである半遮光部１０１と、補助パターンである位相シフター１０３とからなる平面構成を持つフォトマスクの断面構成としては４つの基本タイプがある。以下、図６（ａ）〜（ｄ）に示す基本タイプのフォトマスクの構造について説明する。
【００６６】
まず、図６（ａ）に示すタイプのフォトマスクにおいては、例えば石英よりなる透過性基板１００上に、透光部１０２との間で露光光に対して反対位相の位相差（つまり（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）を生じる第１の位相シフト膜１０４が形成されている。以下、反対位相の位相差を生じるとは、（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とを意味するものとする。また、第１の位相シフト膜１０４の上に、第１の位相シフト膜１０４との間で反対位相の位相差を生じる第２の位相シフト膜１０５が形成されている。ここで、第１及び第２の位相シフト膜１０４及び１０５における透光部形成領域にはそれぞれ開口部が設けられていると共に、第２の位相シフト膜１０５における位相シフター形成領域には開口部が設けられている。これによって、第２の位相シフト膜１０５と第１の位相シフト膜１０４との積層構造よりなる半遮光部１０１が形成されると共に、第１の位相シフト膜１０４の単層構造よりなる位相シフター１０３が形成される。また、透過性基板１００の露出部分によって透光部１０２が形成される。
【００６７】
次に、図６（ｂ）に示すタイプのフォトマスクにおいては、例えば石英よりなる透過性基板１００の上に、透光部１０２との間で露光光に対して同位相の位相差（つまり（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）を生じる半遮光膜１０６が形成されている。以下、同位相の位相差を生じるとは、（−３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じることを意味するものとする。ここで、半遮光膜１０６における透光部形成領域及び位相シフター形成領域のそれぞれに開口部が設けられている。また、透過性基板１００における位相シフター形成領域は、透光部１０２との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる厚さだけ掘り下げられている。これにより、透過性基板１００の掘り込み部１００ａよりなる位相シフター１０３が形成される。すなわち、図６（ｂ）に示すタイプのフォトマスクにおいては、石英上に形成されており且つ透光部１０２との間でほとんど位相差を生じない半遮光膜１０６を加工することにより、該半遮光膜１０６の形成領域によって半遮光部１０１が形成され、半遮光膜１０６の開口部が設けられ且つ透過性基板１００の掘り込み部１００ａが設けられた領域によって位相シフター１０３が形成され、半遮光膜１０６のその他の開口部（つまり透過性基板１００の露出部分）によって透光部１０２が形成されている。
【００６８】
次に、図６（ｃ）に示すタイプのフォトマスクにおいては、例えば石英よりなる透過性基板１００の上に、透光部１０２を基準として露光光の位相をほとんど変化させない薄膜１０７が形成されている。すなわち、図６（ｃ）に示すタイプのフォトマスクは、図６（ｂ）に示すタイプのフォトマスクのうち特別なものである。具体的には、例えば厚さ３０ｎｍ以下の金属薄膜を使用することにより、透光部１０２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）の位相差を生じ且つ１５％以下の透過率を持つ薄膜１０７を実現することができる。ここで、薄膜１０７における透光部形成領域及び位相シフター形成領域のそれぞれに開口部が設けられている。また、透過性基板１００における位相シフター形成領域は、透光部１０２との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる厚さだけ掘り下げられている。これにより、図６（ｂ）に示すタイプのフォトマスクと同様に、透過性基板１００の掘り込み部１００ａよりなる位相シフター１０３が形成される。
【００６９】
ところで、図６（ａ）又は（ｂ）に示すタイプのフォトマスクにおいては、反対位相の位相差を生じる位相シフト膜の膜厚や、同位相の位相差を生じる半遮光膜の膜厚は、位相調整のために数百ｎｍ程度必要である。それに対して、図６（ｃ）に示すタイプのフォトマスクにおいては、高々数十ｎｍ程度の厚さの薄膜１０７を用いるため、マスク加工のためのパターニングにおける微細加工が容易となる。ここで、薄膜１０７として使用できる金属材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニュウム）、Ｍｏ（モリブデン）及びＴｉ（チタン）等の金属並びにそれらの合金がある。また、具体的な合金としては、Ｔａ−ｃｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金及びＴｉ−Ｓｉ合金等がある。図６（ｃ）に示すタイプのフォトマスクによると、加工対象となる膜が薄膜１０７であるため、マスク加工における微細加工が容易となるので、輪郭強調法を実現するために透光部１０２と位相シフター１０３との間に非常に微細なパターンを設ける必要がある場合、図６（ｃ）に示すタイプのフォトマスクは特に優れたマスクとなる。
【００７０】
最後に、図６（ｄ）に示すタイプのフォトマスクにおいては、例えば石英よりなる透過性基板１００の上に、位相シフター１０３との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる位相シフト膜１０８が形成されている。ここで、位相シフト膜１０８における透光部形成領域及び位相シフター形成領域のそれぞれに開口部が設けられている。また、透光部１０２を透過する光の位相と半遮光部１０１を透過する光の位相とを同じにするために、透過性基板１００における透光部形成領域は、位相シフター１０３との間で反対位相の位相差を生じる厚さだけ掘り下げられている。つまり、図６（ｄ）に示すタイプのフォトマスクにおいては、透過性基板１００となる石英と、反対位相の位相差を生じる位相シフト膜１０８とをそれぞれ加工することにより、位相シフト膜１０８の形成領域によって半遮光部１０１が形成され、位相シフト膜１０８の開口部が設けられ且つ透過性基板１００の掘り込み部１００ａが設けられた領域によって透光部１０２が形成され、単に位相シフト膜１０８の開口部（つまり透過性基板１００の露出部分）が設けられた領域によって位相シフター１０３が形成されている。図６（ｄ）に示すタイプのフォトマスクによると、マスク上で微小パターンとなる位相シフター１０３が位相シフト膜１０８の単純な開口部であり、比較的広い開口部である透光部１０２が石英のエッチング領域である。このため、石英エッチングにおける深さ制御等が容易となるので、図６（ｃ）に示すタイプのフォトマスクは、輪郭強調法を実現するマスク構造として特に優れたものである。
【００７１】
尚、図６（ａ）〜（ｄ）において、半遮光膜及び位相シフト膜等を単層膜として図示したが、それぞれの膜が多層膜として構成されていてもよいことは言うまでもない。
【００７２】
（第１の実施形態の変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の変形例に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
【００７３】
図７（ａ）は第１の実施形態の変形例に係るフォトマスクの平面図である。本変形例のフォトマスクは微細なスペースパターンを形成するためのものである。すなわち、本変形例が第１の実施形態と異なっている点は、所望のパターンがコンタクトホールパターンではなく、ライン状の微細なスペースパターンであることである。尚、本明細書において、ライン状パターンとは、パターンの長辺方向が光学的に十分長いパターンを意味しており、具体的には長辺方向の長さが２×λ／ＮＡ以上のパターンを意味している。
【００７４】
図７（ａ）に示すように、透過性基板１００の上には、図２（ａ）に示す第１の実施形態に係るフォトマスクと同様に、十分に広い領域を覆うように半遮光部１０１が形成されている。また、半遮光部１０１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のスペースパターンと対応する位置には、透光部１０２となる開口パターンが設けられている。また、透光部１０２の周辺には、半遮光部１０１を挟んで、位相シフター１０３となる補助パターンが、例えばライン状の透光部１０２の各長辺と平行に設けられている。すなわち、位相シフター１０３が透光部１０２を挟むように設けられている。ここで、本変形例の半遮光部１０１の透過率は例えば６％であるとする。すなわち、ライン状のスペースパターンを形成する場合、コンタクトホールパターンを形成する場合と比べて、透光部１０２を透過する光が多くなるので、半遮光部１０１の好ましい透過率は、コンタクトホールパターンを形成する場合と比べて低い値となり、６％程度の透過率が最適な透過率となる。
【００７５】
図７（ａ）に示すフォトマスクを用いた光学システムにおける露光波長及び開口数をλ及びＮＡとすると、微小スペースパターン形成を行なう上で最も好ましい構成は、後述するように、透光部１０２を挟んで対となる位相シフター１０３同士の中心線間の距離が０．６５×λ／ＮＡとなる構成である。言い換えれば、位相シフター１０３の中心線が透光部１０２の中心から０．３２５×λ／ＮＡ離れるように位相シフター１０３が配置されていることが最適である。また、位相シフター１０３の透過率を透光部１０２の透過率と同じに設定する場合、位相シフター１０３の幅を０．１０×λ／ＮＡに設定することが最適である。
【００７６】
以下、上記のように構成されたフォトマスクが、微細スペースパターン形成、特に０．４×λ／ＮＡ以下の幅を持つライン状のスペースパターンの形成において優れたパターン形成特性を有することを、第１の実施形態と同様に、シミュレーション結果に基づいて説明する。
【００７７】
シミュレーションでは、図７（ａ）に示すフォトマスクにおいて、透光部１０２は幅がＷのライン状パターンであるとし、透光部１０２の各長辺に対して平行な位相シフター１０３は幅ｄの矩形パターン（ライン状パターン）であるとし、さらに、位相シフター１０３の中心線は透光部１０２の中心から距離ＰＷ離れた位置に配置されているものとする。すなわち、透光部１０２を挟んで対となる位相シフター１０３同士の中心線間の距離は２×ＰＷである。また、バックグランドである半遮光部１０１の透過率を６％として、種々のＷ、ＰＷ、ｄの組み合わせについて光強度シミュレーションを行なった。ここで、シミュレーションにおける光学計算の露光条件は、露光波長λが１９３ｎｍ、開口数ＮＡが０．７である。また、照明条件として、外径の干渉度が０．８、内径の干渉度が０．５３となる２／３輪帯照明を用いた。
【００７８】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なったときにウェハ上（図７（ａ）の線分ＡＢと対応する位置）に形成される光強度分布を示している。図７（ｂ）に示す光強度分布は、透光部１０２の中心と対応する位置にピークが形成されたプロファイルを持つ。このとき、透光部１０２の中心と対応するレジストを感光させるためには、ピーク強度Ｉｏは所定値以上である必要がある。レジストを感光させるために必要となるピーク強度Ｉｏはレジスト材料に依存するが、幅が０．４×λ／ＮＡ以下の微小スペースパターン形成に必要となるピーク強度Ｉｏは０．２５程度であることが経験的に得られている。
【００７９】
本変形例のフォトマスクに対して、第１の実施形態における図３（ａ）〜（ｃ）と同様の解析を行なった結果を図８（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００８０】
すなわち、図８（ａ）は、図７（ａ）に示すフォトマスクにおいてピーク強度Ｉｏが０．２５となるＷ、ＰＷ、ｄの組み合わせをシミュレーションによって求めた結果を示している。具体的には、図８（ａ）において、シフター中心線間距離２×ＰＷに対して、ピーク強度Ｉｏが０．２５となる透光部１０２の幅Ｗをプロットした結果を示している。また、図３（ａ）においては、位相シフター１０３の幅ｄが２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍのそれぞれである場合における２×ＰＷとＷとの関係を示している。すなわち、図３（ａ）のグラフに示すＰＷ、Ｗ、ｄの全ての組み合わせによって、ピーク強度Ｉｏが０．２５となる光強度分布が形成される。また、これらの組み合わせの中で、焦点深度や露光マージンが最大となるものが、優れたパターン形成特性を有するマスク構成となる。
【００８１】
図８（ｂ）は、図８（ａ）のグラフに示すＰＷ、Ｗ、ｄの組み合わせを持つフォトマスクを用いて、幅１００ｎｍのスペースパターンの形成を行なった場合における焦点深度のシミュレーション結果を示している。図８（ｂ）においては、横軸に２×ＰＷをとり、ｄをパラメータとして焦点深度の値を縦軸にプロットした結果を示している。
【００８２】
同様に、図８（ｃ）は、図８（ａ）のグラフに示すＰＷ、Ｗ、ｄの組み合わせを持つマスクパターンを用いて、幅１００ｎｍのスペースパターンの形成を行なった場合における露光マージンのシミュレーション結果を示している。図８（ｃ）においては、横軸に２×ＰＷをとり、ｄをパラメータとして露光マージンの値を縦軸にプロットした結果を示している。
【００８３】
図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、位相シフター幅ｄの値に関係なく、シフター中心線間距離である２×ＰＷが０．６５×λ／ＮＡ程度（＝約１８０ｎｍ）付近の値となるときに焦点深度及び露光マージンが共にほぼ最大となっている。ここで、シフター中心線間距離２×ＰＷの最適値が位相シフター幅ｄに依存しないということは、該最適値が位相シフターの透過率にも依存しないということを意味する。
【００８４】
また、中心線間距離２×ＰＷが０．６５×λ／ＮＡ程度となる位相シフターにおいて、焦点深度及び露光マージンがともに十分に高い値となるのは、位相シフター幅ｄが０．１０×λ／ＮＡ程度（３０ｎｍ）であるときである。
【００８５】
以上の結果から、透光部１０２を挟んで対となるように位相シフター１０３を配置し、その位相シフター１０３の幅を０．１０×λ／ＮＡとし、且つシフター中心線間距離を０．６５×λ／ＮＡとしたマスク構成が微細スペースパターン形成に優れていることが分かる。尚、本変形例が第１の実施形態と違っている点は、本変形例においては透光部１０２の形状がライン状となったため、光の干渉効果が大きくなり、それによって位相シフター１０３の最適位置が透光部１０２の中心に近づいていることである。
【００８６】
また、最適な構成は上記の構成であるが、図８（ｂ）及び（ｃ）のグラフを詳細に見ると、第１の実施形態と同様に、位相シフター幅については０．０５×λ／ＮＡ以上で且つ０．２×λ／ＮＡ以下であれば、高い焦点深度と高い露光マージンとが得られることが分かる。また、シフター中心線間距離については０．５×λ／ＮＡ以上で且つ０．９×λ／ＮＡ以下（位相シフターの中心線と透光部の中心との間の距離については０．２５×λ／ＮＡ以上で且つ０．４５×λ／ＮＡ以下）であれば、高い焦点深度と高い露光マージンとが得られることが分かる。また、焦点深度及び露光マージンとして、それぞれ特に極大値に近い値を得ようとすると、位相シフター幅については０．１×λ／ＮＡ以上で且つ０．１５×λ／ＮＡ以下である構成が好ましい。また、シフター中心線間距離については０．５５×λ／ＮＡ以上で且つ０．８５×λ／ＮＡ以下（位相シフターの中心線と透光部の中心との間の距離については０．２７５×λ／ＮＡ以上で且つ０．４２５×λ／ＮＡ以下）である構成が好ましい。
【００８７】
尚、図８（ｂ）及び（ｃ）に示す結果は、開口数ＮＡが０．７である場合の１例に過ぎないが、開口数ＮＡが０．６及び０．８のそれぞれである場合に同様のシミュレーションを行なった結果、前述の最適なマスク構成は開口数ＮＡの値に依存しないことを確認した。
【００８８】
また、本変形例では位相シフターの透過率が透光部の透過率と同じであることを前提として、位相シフター幅ｄの最適値を０．１０×λ／ＮＡとしたが、位相シフターの透過率が透光部の透過率と異なる場合、つまり位相シフター（補助パターン）の透光部に対する実効的な相対透過率が１ではない場合、同等の透過性が実現されるように、相対透過率に応じて位相シフター幅を変化させればよい。すなわち、例えば相対透過率をＴとすれば、位相シフター幅ｄを（０．１０×λ）／（ＮＡ×Ｔ0.5 ）に設定することが好ましい。但し、透光部の中心からの位相シフターの中心線までの距離の最適値は、位相シフターの透過率や幅に関係なく０．３２５×λ／ＮＡである。
【００８９】
また、位相シフター幅ｄは（０．０５×λ）／（ＮＡ×Ｔ0.5 ）以上で且つ（０．２×λ）／（ＮＡ×Ｔ0.5 ）以下であることが好ましく、（０．１×λ）／（ＮＡ×Ｔ0.5 ）以上で且つ（０．１５×λ）／（ＮＡ×Ｔ0.5 ）以下であることがより好ましい。
【００９０】
このように、本変形例において、輪郭強調法に基づき補助パターンとして配置される位相シフターの最適位置（中心線の最適位置）は、透光部の中心からみて露光光の波長λ以下の値となる。従って、透光部の中心から波長λ以上離れた位置に補助パターンを作成する必要があった従来例とは異なり、輪郭強調法の利用により、密に配置された透光部（スペースパターンと対応）同士の間にも補助パターンを配置できることが分かる。
【００９１】
すなわち、本変形例によると、透光部１０２を透過する光と、位相シフター１０３つまり補助パターンを透過する光との相互干渉により、透光部１０２と補助パターン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、透光部１０２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。従って、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、複雑且つ微細なスペースパターン同士が互いに近接する状況においても、所望の寸法を持つパターンの形成を良好に行なうことができる。
【００９２】
尚、本変形例において、位相シフター１０３を透光部１０２に対して平行に配置した。しかし、必ずしも位相シフター１０３を透光部１０２に対して完全に平行に配置する必要はない。すなわち、所望のパターンが例えば単純な矩形パターンであっても、フォトマスク上においては、該所望のパターンを得るための透光部のパターン幅を微小な長さ単位で変化させたりする場合がある。このような場合、透光部の輪郭の変化に完全に追従するように位相シフターを設ける必要はない。すなわち、位相シフター１０３は透光部１０２に対して概略平行に配置されていればよい。但し、シフター中心線間距離、つまり透光部１０２を挟んで対となる位相シフター１０３同士の中心線間の距離の最適値が０．６５×λ／ＮＡであるため、微小スペースパターン形成に好ましい透光部１０２は常に幅が０．６５×λ／ＮＡよりも小さいラインパターンとなる。
【００９３】
（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について図面を参照しながら説明する。
【００９４】
図９は、第２の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。本実施形態のフォトマスクは複数の微細なコンタクトパターンを同時に形成するためのものである。
【００９５】
図９に示すように、透過性基板２００の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部２０１が形成されている。また、半遮光部２０１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のコンタクトパターン（複数）と対応する位置には、透光部２０２、透光部対２０３及び２０４、並びに透光部対２０５及び２０６のそれぞれとなる開口パターンが設けられている。ここで、透光部２０２は、孤立して配置されるコンタクトパターンと対応する開口パターンであり、透光部２０３及び２０５はそれぞれ、近接する他のコンタクトパターンが存在するコンタクトパターンと対応する開口パターンである。また、透光部２０２の周辺には、半遮光部２０１を挟んで、位相シフター２０７となる補助パターンが、例えば方形状の透光部２０２の各辺と平行に該透光部２０２を囲むように設けられている。同様に、各透光部２０３〜２０６の周辺にはそれぞれ、半遮光部２０１を挟んで、位相シフター２０８〜２１１となる補助パターンが、例えば方形状の各透光部２０３〜２０６の各辺と平行に該各透光部２０３〜２０６を囲むように設けられている。
【００９６】
尚、透光部２０２の周辺の位相シフター２０７は、孤立配置されたコンタクトパターンの形成に優れたマスク構成となるように配置されているものとし、位相シフター２０７の幅をｄ０とする。
【００９７】
また、透光部２０３には他の透光部２０４が近接している。このとき、透光部２０３の周辺の位相シフター２０８及び透光部２０４の周辺の位相シフター２０９のそれぞれのうち、透光部２０３と透光部２０４とによって挟まれた領域に存在する位相シフターを位相シフター２０８ａ及び位相シフター２０９ａとする。また、透光部２０５には他の透光部２０６が近接している。このとき、透光部２０５の周辺の位相シフター２１０及び透光部２０６の周辺の位相シフター２１１のそれぞれのうち、透光部２０５と透光部２０６とによって挟まれた領域に存在する位相シフターを位相シフター２１０ａ及び位相シフター２１１ａとする。
【００９８】
本実施形態の特徴は、位相シフター２０８ａ及び２０９ａの幅をそれぞれｄ１及びｄ２とし、位相シフター２０８ａ及び２０９ａのそれぞれの中心線間同士の距離をＧ１としたときに、Ｇ１が０．５×λ／ＮＡ以下となる条件において、（ｄ１＋ｄ２）＜２×ｄ０となるマスク構成を持つことである。すなわち、ｄ１＝ｄ２とすると、ｄ１＜ｄ０、ｄ２＜ｄ０である。ここで、透光部２０３を囲む位相シフター２０８のうち、近接する他の透光部２０４が存在しない側に配置された位相シフター２０８ｂの幅はｄ０に設定されている。
【００９９】
また、本実施形態の特徴は、位相シフター２１０ａ及び２１１ａの幅をそれぞれｄ３及びｄ４とし、位相シフター２１０ａ及び２１１ａのそれぞれの中心線間同士の距離をＧ２としたときに、Ｇ２＜Ｇ１＜０．５×λ／ＮＡの条件において、（ｄ３＋ｄ４）＜（ｄ１＋ｄ２）＜２×ｄ０となるマスク構成を持つことである。すなわち、ｄ３＝ｄ４、ｄ１＝ｄ２とすると、ｄｄ３＝ｄ４＜ｄ１＝ｄ２＜ｄ０である。ここで、透光部２０５を囲む位相シフター２１０のうち、近接する他の透光部２０６が存在しない側に配置された位相シフター２１０ｂの幅はｄ０に設定されている。
【０１００】
すなわち、本実施形態では、ある透光部の周辺を囲む位相シフターと、他の透光部の周辺を囲む位相シフターとの間の関係において、両透光部の位相シフター同士が所定の寸法以下の間隔で隣り合って近接する場合には、各位相シフターの幅を、所定の寸法以下の間隔で隣り合って近接する位相シフターが存在しない位相シフターの幅よりも小さくする。このとき、所定の寸法以下の間隔で隣り合って近接する位相シフターのそれぞれの幅を、位相シフター同士の間の距離（近接距離）に比例させることが好ましい。或いは、図９の場合において、位相シフター２０８ａの幅ｄ１（又は位相シフター２０９ａの幅ｄ２）と、位相シフター２１０ａの幅ｄ３（又は位相シフター２１１ａの幅ｄ４）との差を、距離Ｇ１と距離Ｇ２との差に比例させることが好ましい。
【０１０１】
本実施形態によると、各透光部を透過する光と、その周辺の位相シフターつまり補助パターンを透過する光との相互干渉により、透光部と補助パターン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、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。従って、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、複雑且つ微細なスペースパターン同士が互いに近接する状況においても、所望の寸法を持つパターンの形成を良好に行なうことができる。
【０１０２】
以下、本実施形態のフォトマスクによって、孤立配置のコンタクトホールと密集配置のコンタクトホールとを良好に形成できることをシミュレーション結果に基づいて詳述する。
【０１０３】
図１０（ａ）は、本実施形態の効果を確認するためのシミュレーションに用いたフォトマスクの平面図である。図１０（ａ）に示すように、透過性基板２５０の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部２５１が形成されている。また、半遮光部２５１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のコンタクトパターン（複数）と対応する位置には、一辺がＷの正方形状を有する複数の透光部２５２が互いに隣り合うように設けられている。また、各透光部２５２に対して、各透光部２５２の中心からＰＷ０の距離に中心線が位置するように位相シフター（補助パターン）２５３が配置されている。ここで、各位相シフター２５３は、幅ｄ、長さｔの矩形状を持つ。また、互いに隣り合う透光部２５２同士の間において互いに隣り合って近接する位相シフター２５３のそれぞれの中心線間の距離（以下、隣接シフター間距離）をＧとする。
【０１０４】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なうことによって形成される光強度分布のプロファイルを示している。尚、図１０（ｂ）において、透光部２５２の中心での光強度をＩｐで表し、隣り合う透光部２５２同士の間の中間位置での光強度をＩｓで表し、透光部２５２の周辺で光強度が最小となる位置での光強度をＩｂで表す。ここで、隣り合う透光部２５２同士の間の中間位置は、隣り合う位相シフター２５３同士の間の中間位置である。また、光強度シミュレーションの条件は、露光波長λが１９３ｎｍ、開口数ＮＡが０．６５である。また、照明条件として、外径の干渉度が０．８、内径の干渉度が０．５３となる２／３輪帯照明を用いた。また、半遮光部２０１の透過率は６％とした。
【０１０５】
また、図１０（ａ）に示すフォトマスクにおいては、各コンタクトパターンが孤立状態でも良好に形成されるように、位相シフター２５３の幅ｄを０．１５×λ／ＮＡ程度（約４４ｎｍ）に設定し、位相シフター２５３の透光部２５２に対する位置ＰＷ０を０．４×λ／ＮＡ程度（約１２０ｎｍ）に設定する。また、コンタクトホールサイズを所望のサイズである１００ｎｍに調整するために、透光部２５２の寸法Ｗと位相シフター２５３の長さｔとをそれぞれ１６０ｎｍに設定した。以上に説明した、パターンを孤立状態で良好に形成できるマスク構成において、前記の光強度Ｉｂ及びＩｓの隣接シフター間距離Ｇに対する依存性を計算した結果を図１１（ａ）のグラフに示す。但し、図１１（ａ）において、Ｇの値はλ／ＮＡにより規格化されている。
【０１０６】
図１１（ａ）に示すように、Ｇが０．５×λ／ＮＡよりも大きい場合、Ｉｂは十分に低い値となっている。すなわち、コントラストの高い光強度分布が実現されており、それによって良好なパターン形成が可能なフォトマスクが実現されている。しかし、Ｇが０．５×λ／ＮＡ以下になると、Ｉｂの値が大きくなっている。すなわち、コンタクトパターン形成において、隣り合う２つのコンタクトパターン同士の間で十分な遮光性が実現されていないため、コントラストの低下が生じている。この場合、良好なパターン形成を行なうことはできない。
【０１０７】
上記の現象は、所望の密集コンタクトホールにおいて、コンタクトホール同士の間隔が狭いことに起因して、マスク上における位相シフター同士の間の半遮光部の幅が狭くなり、その結果、該半遮光部を十分な光が透過しなくなったことによって生じるものである。以下、この現象について詳しく解説する。
【０１０８】
開口パターン（透光部）と半遮光部とはそれぞれ正の位相の光を透過させる領域である一方、位相シフターは負の位相の光を透過させる領域である。また、暗部（透光部周辺）の光強度Ｉｂは、開口パターン及び半遮光部を透過した正の位相の光を、位相シフターを透過した負の位相の光が打ち消すことによって形成されている。この暗部の光強度Ｉｂは、正負それぞれの位相の光のバランスが保たれることによって十分に小さな値となる。具体的には、隣接シフター間距離Ｇが十分に大きいと、半遮光部を透過する光の量が十分になるので、光強度Ｉｓは、半遮光部の透過率と対応する強度になる。しかし、隣接シフター間距離Ｇがλ／ＮＡ以下になると、それに伴って位相シフター同士の間の半遮光部の領域が減少するので、半遮光部を透過する光の量も減少する。このことは、図１１（ａ）のグラフにおけるＩｓの値が、Ｇがλ／ＮＡ以下になるところで減少することから分かる。すなわち、隣り合う位相シフター同士の間に十分に広い半遮光部が存在する状態でバランスが保たれていた、正負それぞれの位相の光同士の関係において、半遮光部の領域が減少することによって負の位相の光が過剰となる。この負の位相の光が過剰になるに従って、光強度Ｉｂも増加し、その結果、光強度分布におけるコントラストが低下する。
【０１０９】
よって、上記の現象を防止するためには、位相シフター間の半遮光部の領域が減少するのに伴って、位相シフターを透過する光を減少させればよい。それを実現する方法の１つは、位相シフターの幅を減少させることである。
【０１１０】
本願発明者はシミュレーション結果を詳細に解析することにより、次のような知見を得た。すなわち、隣接シフター間距離Ｇが十分に大きい場合に良好なパターン形成を実現できる位相シフター幅ｄをｄ０とすると、Ｇが０．５×λ／ＮＡ以下となる場合にはｄ＝ｄ０×（０．５＋Ｇ）／（λ／ＮＡ）に設定することによって、密集コンタクトホールについても良好なパターン形成が可能となる。
【０１１１】
図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）と対応するシミュレーション結果であって、図１０（ａ）に示すフォトマスクにおける線分ＡＢと対応する位置に形成される光強度分布を示している。尚、図１１（ｂ）においては、Ｇ＝０．３×（λ／ＮＡ）の場合における、位相シフター幅ｄを孤立状態のコンタクトパターンの形成において最適な寸法であるｄ０（０．１５×λ／ＮＡ程度（約４４ｎｍ））に設定したときの光強度分布のシミュレーション結果と、位相シフター幅ｄをｄ＝０．８×ｄ０に従って減少させたときの光強度分布のシミュレーション結果とをそれぞれ示している。図１１（ｂ）に示すように、位相シフター幅ｄを減少させることによって、コントラストの高い光強度分布が得られている。
【０１１２】
また、図１１（ｃ）も、図１０（ｂ）と対応するシミュレーション結果であって、図１０（ａ）に示すフォトマスクにおける線分ＡＢと対応する位置に形成される光強度分布を示している。尚、図１１（ｃ）においては、隣接シフター間距離Ｇがさらに狭くなったＧ＝０．２×（λ／ＮＡ）の場合における、位相シフター幅ｄをｄ０に設定したときの光強度分布のシミュレーション結果と、位相シフター幅ｄをｄ＝０．７×ｄ０に従って減少させたときの光強度分布のシミュレーション結果とをそれぞれ示している。図１１（ｃ）に示すように、隣接シフター間距離Ｇの減少に合わせて位相シフター幅ｄを減少させることによって、コントラストの高い光強度分布を実現できるフォトマスクが得られる。
【０１１３】
以上のことから、輪郭強調法に基づいて位相シフター（補助パターン）を配置する場合において、隣り合う透光部同士の間に各透光部と対応する位相シフターが互いに平行に半遮光部を挟んで隣接シフター間距離が０．５×λ／ＮＡ以下になるように配置される場合、各位相シフターの幅を隣接シフター間距離に比例して小さくすることが好ましいことが分かる。
【０１１４】
ところで、図１２（ａ）に示すように、微細コンタクトパターンを形成するための開口パターン（透光部２５２）の中心から位相シフター２５３の中心線までの典型的な距離（最適値）ＰＷ０は０．４×λ／ＮＡであった（第１の実施形態参照）。従って、隣接シフター間距離Ｇが０．５×λ／ＮＡ以下になるのは、言い換えると、隣接シフター間に配置された位相シフター２５３の幅ｄを細くすることが好ましいのは、図１２（ｂ）に示すように、隣り合うコンタクトホール同士と対応する透光部２５２同士の中心間の所望の距離Ｐ（＝２×ＰＷ０＋Ｇ）が１．３×λ／ＮＡ以下となるような密集ホールの場合である。
【０１１５】
よって、上記のようなマスク構成においては、図１３（ａ）に示すように、隣り合う透光部２５２（開口パターン）のそれぞれの中心間の距離Ｐが１．３×λ／ＮＡ以下である場合における該各透光部２５２に挟まれた領域に配置される位相シフター２５３の幅をｄとし、該領域以外の他の領域（距離Ｐが１．３×λ／ＮＡ以下ではない領域）に配置される位相シフター２５３の幅をｄ０としたときに、ｄ＜ｄ０に設定する。但し、位相シフター２５３の長さは、配置位置に関わらずｔである。
【０１１６】
ところで、図１３（ａ）において、近接する透光部（開口パターン）２５２同士によって挟まれた領域の位相シフター２５３の幅を減少させるのは、該位相シフター２５３によって発生する負の位相の光を減少させるためである。よって、開口パターン間の位相シフター２５３については、その幅ｄ１がｄ１＜２×ｄ０を満たすのであれば、図１３（ａ）のような２つの位相シフター２５３ではなく、図１３（ｂ）のような１つの位相シフター２５３にまとめてもよい。
【０１１７】
また、図１３（ａ）においては、隣り合う開口パターンによって挟まれた位相シフター２５３の幅を減少させた。しかし、これに代えて、図１３（ｃ）に示すように、位相シフター２５３の長さを減少させてもよい。すなわち、開口パターン間の２つの位相シフター２５３のそれぞれの幅及び長さをｄ２及びｔ２とすると、ｔ２×ｄ２＜ｔ×ｄ０に設定すればよい。
【０１１８】
さらに、図１４（ａ）に示すように、隣り合う開口パターンによって挟まれた位相シフター２５３を１つにまとめると共に、該位相シフター２５３の幅及び長さをそれぞれｄ３及びｔ３として、該位相シフター２５３の面積であるｄ３×ｔ３を２×ｔ×ｄ０よりも小さく設定してもよい。
【０１１９】
また、図１４（ｂ）に示すように、開口パターン間の位相シフター２５３の面積を２×ｔ×ｄ０よりも小さくする限りにおいて、位相シフター２５３の形状として、任意のパターン形状を用いてもよい。図１４（ｂ）においては、開口パターン間に位相シフター２５３として２つの矩形パターンを、それぞれが開口パターン（透光部２５２）が並ぶ方向に延びるように配置した様子を示している。この場合、各位相シフター２５３の幅及び長さをｄ４及びｔ４とすると、ｔ４×ｄ４＜ｔ×ｄ０に設定すればよい。尚、図１４（ｂ）において、位相シフター２５３として２つの矩形パターンを並べた。しかし、これに代えて、開口パターン間における位相シフター２５３の総面積が２×ｄ０×ｔよりも小さい限りにおいて、３つ又は４つ以上の矩形パターンを並べてもよい。また、図１３（ｂ）、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）においては、開口パターン間の位相シフター２５３の面積（図１４（ｂ）の場合は合計面積）を、一対の透光部２５２のそれぞれと対応するように２等分すれば、その２等分された面積は、開口パターン間以外に位置する位相シフター２５３の面積ｔ×ｄ０よりも小さくなる。
【０１２０】
以上に説明したように、本実施形態において、密集したコンタクトパターンを形成する場合、密集コンタクトホールと対応する透光部同士の間に位置する位相シフターを透過する反対位相の光が減少するように位相シフターを変形させることにより、良好なパターン形成が可能なフォトマスクを実現できる。
【０１２１】
尚、本実施形態においても、フォトマスクの断面構造として、例えば第１の実施形態における図６（ａ）〜（ｄ）に示す断面構造を用いることができる。
【０１２２】
（第２の実施形態の変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の変形例に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
【０１２３】
図１５は、第２の実施形態の変形例に係るフォトマスクの平面図である。本変形例のフォトマスクは、複数の微細なライン状スペースパターンを同時に形成するためのものである。すなわち、本変形例が第２の実施形態と異なっている点は、所望のパターンがコンタクトホールパターンではなく、ライン状の微細なスペースパターンであることである。
【０１２４】
図１５に示すように、透過性基板２７０の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部２７１が形成されている。また、半遮光部２０１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のスペースパターン（複数）と対応する位置には、透光部２７２、透光部対２７３及び２７４、並びに透光部対２７５及び２７６のそれぞれとなる開口パターンが設けられている。ここで、透光部２７２は、孤立して配置されるスペースパターンと対応する開口パターンであり、透光部２７３及び２７５はそれぞれ、近接する他のスペースパターンが存在するスペースパターンと対応する開口パターンである。また、透光部２７２の周辺には、半遮光部２７１を挟んで、位相シフター２７７となる補助パターンが、ライン状の透光部２７２の各長辺と平行に設けられている。同様に、各透光部２７３〜２７６の周辺にはそれぞれ、半遮光部２７１を挟んで、位相シフター２７８〜２８１となる補助パターンが、ライン状の各透光部２７３〜２７６の各長辺と平行に設けられている。
【０１２５】
尚、透光部２７２の周辺の位相シフター２７７は、孤立配置された微細スペースパターンの形成に優れたマスク構成となるように配置されているものとし、位相シフター２７７の幅をｄ０とする。
【０１２６】
また、透光部２７３には他の透光部２７４が近接している。このとき、透光部２７３の周辺の位相シフター２７８及び透光部２７４の周辺の位相シフター２７９のそれぞれのうち、透光部２７３と透光部２７４とによって挟まれた領域に存在する位相シフターを位相シフター２７８ａ及び位相シフター２７９ａとする。また、透光部２７５には他の透光部２７６が近接している。このとき、透光部２７５の周辺の位相シフター２８０及び透光部２７６の周辺の位相シフター２８１のそれぞれのうち、透光部２７５と透光部２７６とによって挟まれた領域に存在する位相シフターを位相シフター２８０ａ及び位相シフター２８１ａとする。
【０１２７】
本変形例の特徴は、位相シフター２７８ａ及び２７９ａの幅をそれぞれｄ１及びｄ２とし、位相シフター２７８ａ及び２７９ａのそれぞれの中心線間同士の距離をＧ１としたときに、第２の実施形態と同様に、Ｇ１が０．５×λ／ＮＡ以下となる条件において（ｄ１＋ｄ２）＜２×ｄ０となるマスク構成を持つことである。すなわち、ｄ１＝ｄ２とすると、ｄ１＜ｄ０、ｄ２＜ｄ０である。ここで、透光部２７３を囲む位相シフター２７８のうち、近接する他の透光部２７４が存在しない側に配置された位相シフター２７８ｂの幅は第２の実施形態と同様にｄ０に設定されている。
【０１２８】
また、本変形例の特徴は、位相シフター２８０ａ及び２８１ａの幅をそれぞれｄ３及びｄ４とし、位相シフター２８０ａ及び２８１ａのそれぞれの中心線間同士の距離をＧ２としたときに、第２の実施形態と同様に、Ｇ２＜Ｇ１＜０．５×λ／ＮＡの条件において、（ｄ３＋ｄ４）＜（ｄ１＋ｄ２）＜２×ｄ０となるマスク構成を持つことである。すなわち、ｄ３＝ｄ４、ｄ１＝ｄ２とすると、ｄ３＝ｄ４＜ｄ１＝ｄ２＜ｄ０である。ここで、透光部２７５を囲む位相シフター８１０のうち、近接する他の透光部２７６が存在しない側に配置された位相シフター２８０ｂの幅はｄ０に設定されている。
【０１２９】
すなわち、本変形例では、第２の実施形態と同様に、ある透光部の周辺を囲む位相シフターと、他の透光部の周辺を囲む位相シフターとの間の関係において、両透光部の位相シフター同士が所定の寸法以下の間隔で隣り合って近接する場合には、各位相シフターの幅を、所定の寸法以下の間隔で隣り合って近接する位相シフターが存在しない位相シフターの幅よりも小さくする。このとき、所定の寸法以下の間隔で隣り合って近接する位相シフターのそれぞれの幅を、位相シフター同士の間の距離（近接距離）に比例させることが好ましい。或いは、図１５の場合において、位相シフター２７８ａの幅ｄ１（又は位相シフター２７９ａの幅ｄ２）と、位相シフター２８０ａの幅ｄ３（又は位相シフター２８１ａの幅ｄ４）との差を、距離Ｇ１と距離Ｇ２との差に比例させることが好ましい。
【０１３０】
本変形例によると、第２の実施形態と同様に、各透光部を透過する光と、その周辺の位相シフターつまり補助パターンを透過する光との相互干渉により、透光部と補助パターン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、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。従って、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、複雑且つ微細なスペースパターン同士が互いに近接する状況においても、所望の寸法を持つパターンの形成を良好に行なうことができる。
【０１３１】
よって、本変形例においても、隣り合う開口パターン（透光部）に挟まれるように一対の位相シフターが近接して配置される場合であって隣接シフター間距離Ｇが０．５×λ／ＮＡよりも小さくなる場合、第２の実施形態と同様にＧに比例させて位相シフター幅を減少させることにより、密集したスペースパターンの形成においても高コントラストの光強度分布の形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【０１３２】
尚、以上の説明において、ライン状の各透光部がそれぞれ独立したパターンであることを前提として説明してきた。しかし、本変形例は、着目している領域において上記のような構成が実現されている限り、ライン状の各透光部が独立パターンでなくてもよい。言い換えると、各透光部が、着目している領域以外の他の領域において互いに接続されている同一のパターンを構成していてもよい。
【０１３３】
ところで、微細スペースパターンを形成するための開口パターン（透光部）の中心から位相シフターの中心線までの典型的な距離（最適値）ＰＷ０は０．３２５×λ／ＮＡであった（第１の実施形態の変形例参照）。従って、隣接シフター間距離Ｇが０．５×λ／ＮＡ以下になるのは、言い換えると、隣接シフター間に配置された位相シフターの幅ｄを細くすることが好ましいのは、隣り合うスペースパターン同士と対応する透光部同士の中心間の所望の距離Ｐ（＝２×ＰＷ０＋Ｇ）が１．１５×λ／ＮＡ以下となるような密集パターンの場合である。
【０１３４】
よって、上記のようなマスク構成においては、図１６（ａ）に示すように、隣り合う透光部２９２（開口パターン）のそれぞれの中心間の距離Ｐが１．１５×λ／ＮＡ以下である場合における該各透光部２９２に挟まれた領域に配置される位相シフター２９３の幅をｄとし、該領域以外の他の領域（距離Ｐが１．１５×λ／ＮＡ以下ではない領域）に配置される位相シフター２９３の幅をｄ０としたときに、ｄ＜ｄ０に設定する。
【０１３５】
ところで、図１６（ａ）において、近接する透光部（開口パターン）２９２同士によって挟まれた領域の位相シフター２９３の幅を減少させるのは、該位相シフター２９３によって発生する負の位相の光を減少させるためである。よって、開口パターン間の位相シフター２９３については、その幅ｄ１がｄ１＜２×ｄ０を満たすのであれば、図１６（ａ）のような２つの位相シフター２９３ではなく、図１６（ｂ）のような１つの位相シフター２９３にまとめてもよい。
【０１３６】
また、図１６（ａ）においては、隣り合う開口パターンによって挟まれた位相シフター２９３の幅を減少させた。しかし、これに代えて、図１６（ｃ）に示すように、開口パターン間に挟まれた位相シフター２９３を複数のパターンに分離することによって、位相シフター２９３の面積（透光部２９２となる開口パターンの延びる方向における単位長さ当たりの面積）を減少させてもよい。すなわち、開口パターン間に挟まれた位相シフター２９３を幅ｄ２、長さｔの複数のパターンに分割すると共に、該複数のパターンを開口パターンの延びる方向に沿って配置周期Ｔで配置するものとして、ｄ２×ｔ／Ｔを２×ｄ０よりも小さく設定すればよい。但し、Ｔは（λ／ＮＡ）／２以下であることが好ましい。なぜなら、露光システムにおける解像限界（（λ／ＮＡ）／２）以下の周期Ｔで位相シフター２９３を分割した場合、位相シフター２９３の透過光は該位相シフター２９３の面積減少分に比例して減少する一方、光強度分布形状において位相シフター２９３の分割形状の影響が現れないからである。
【０１３７】
尚、図１６（ａ）〜（ｃ）において、透過性基板２９０の上に、十分に広い領域を覆うように半遮光部２９１が形成されており、該半遮光部２９１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のスペースパターン（複数）と対応する位置に、ライン状を有する一対の透光部２９２が互いに隣り合うように設けられているものとする。
【０１３８】
また、図１６（ｂ）及び図１６（ｃ）においては、開口パターン間の位相シフター２９３の面積（図１６（ｃ）の場合は合計面積）を、一対の透光部２９２のそれぞれと対応するように２等分すれば、その２等分された面積は、開口パターン間以外に位置する位相シフター２９３の面積（透光部２９２となる開口パターンの延びる方向における単位長さ当たりの面積）よりも小さくなる。
【０１３９】
以上に説明したように、本変形例において、密集したスペースパターンを形成する場合、密集スペースパターンと対応する透光部同士の間に位置する位相シフターを透過する反対位相の光が減少するように位相シフターを変形させることにより、良好なパターン形成が可能なフォトマスクを実現できる。
【０１４０】
（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について図面を参照しながら説明する。
【０１４１】
図１７は、第３の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。本実施形態のフォトマスクは複数の微細なコンタクトパターンを同時に形成するためのものである。
【０１４２】
図１７に示すように、透過性基板３００の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部３０１が形成されている。また、半遮光部３０１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のコンタクトパターン（複数）と対応する位置には、透光部３０２、透光部対３０３及び３０４、並びに透光部対３０５及び３０６のそれぞれとなる開口パターンが設けられている。ここで、透光部３０２は、孤立して配置されるコンタクトパターンと対応する開口パターンであり、透光部３０３及び３０５はそれぞれ、近接する他のコンタクトパターンが存在するコンタクトパターンと対応する開口パターンである。また、透光部３０２の周辺には、半遮光部３０１を挟んで、位相シフター３０７となる補助パターンが、例えば方形状の透光部３０２の各辺と平行に該透光部３０２を囲むように設けられている。同様に、各透光部３０３〜３０６の周辺にはそれぞれ、半遮光部３０１を挟んで、位相シフター３０８〜３１１となる補助パターンが、例えば方形状の各透光部３０３〜３０６の各辺と平行に該各透光部３０３〜３０６を囲むように設けられている。
【０１４３】
尚、透光部３０２の周辺の位相シフター３０７は、孤立配置されたコンタクトパターンの形成に優れたマスク構成となるように配置されているものとする。このとき、位相シフター３０７の幅はｄ０であり、位相シフター３０７の中心線と透光部３０２の中心との間の距離はＰＷ０であるとする。
【０１４４】
また、透光部３０３は、一の方向において他の透光部３０４と近接している一方、他の方向において他の透光部とは近接していない。ここで、一の方向における透光部３０３の周辺の位相シフター３０８を位相シフター３０８ａとし、他の方向における透光部３０３の周辺の位相シフター３０８を位相シフター３０８ｂとする。また、透光部３０５は、一の方向において他の透光部３０６と近接している一方、他の方向において他の透光部とは近接していない。このとき、一の方向における透光部３０５の周辺の位相シフター３１０を位相シフター３１０ａとし、他の方向における透光部３０５の周辺の位相シフター３１０を位相シフター３１０ｂとする。
【０１４５】
本実施形態の特徴は、透光部３０３の中心と透光部３０４の中心との間の距離Ｐ１が１．３×λ／ＮＡ程度であるとき、位相シフター３０８ａの中心から透光部３０３の中心までの距離ＰＷ１について、ＰＷ１＞ＰＷ０となるように設定することである。ここで、位相シフター３０８ｂの中心から透光部３０３の中心までの距離を上記ＰＷ０に設定する。
【０１４６】
また、本実施形態の特徴は、透光部３０５の中心と透光部３０６の中心との間の距離Ｐ２が１．０×λ／ＮＡ程度であるとき、位相シフター３１０ａの中心から透光部３０５の中心までの距離ＰＷ２について、ＰＷ２＜ＰＷ０となるように設定することである。ここで、位相シフター３１０ｂの中心から透光部３０５の中心までの距離を上記ＰＷ０に設定する。
【０１４７】
すなわち、本実施形態では、開口パターン（透光部）の中心から見た位相シフター（補助パターン）の配置位置において、該開口パターンに近接する他の開口パターンが存在する場合、孤立した微細コンタクトホール形成にとって好ましい位相シフターの位置を、開口パターン同士の距離（近接距離）に応じて変化させる。
【０１４８】
本実施形態によると、各透光部を透過する光と、その周辺の位相シフターつまり補助パターンを透過する光との相互干渉により、透光部と補助パターン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、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。従って、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、複雑且つ微細なスペースパターン同士が互いに近接する状況においても、所望の寸法を持つパターンの形成を良好に行なうことができる。
【０１４９】
以下、本実施形態のフォトマスクによって、孤立配置のコンタクトホールと密集配置のコンタクトホールとを良好に形成できることをシミュレーション結果に基づいて詳述する。
【０１５０】
尚、本実施形態の効果を確認するためのシミュレーションに用いたフォトマスクの平面構成は、図１０（ａ）に示すフォトマスク（第２の実施形態参照）と同様である。すなわち、図１０（ａ）に示すように、透過性基板２５０の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部２５１が形成されている。また、半遮光部２５１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のコンタクトパターン（複数）と対応する位置には、一辺がＷの正方形状を有する複数の透光部２５２が互いに隣り合うように設けられている。また、各透光部２５２に対して、各透光部２５２の中心からＰＷ０の距離に中心線が位置するように位相シフター（補助パターン）２５３が配置されている。ここで、各位相シフター２５３は、幅ｄ、長さｔの矩形状を持つ。また、互いに隣り合う透光部２５２同士の間において互いに隣り合って近接する位相シフター２５３のそれぞれの中心線間の距離（隣接シフター間距離）をＧとする。
【０１５１】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なうことによって形成される光強度分布のプロファイルを示している。尚、図１０（ｂ）において、透光部２５２の中心での光強度をＩｐで表し、隣り合う透光部２５２同士の間の中間位置での光強度をＩｓで表し、透光部２５２の周辺で光強度が最小となる位置での光強度をＩｂで表す。ここで、隣り合う透光部２５２同士の間の中間位置は、隣り合う位相シフター２５３同士の間の中間位置である。また、光強度シミュレーションの条件は、露光波長λが１９３ｎｍ、開口数ＮＡが０．６５である。また、照明条件として、外径の干渉度が０．８、内径の干渉度が０．５３となる２／３輪帯照明を用いた。また、半遮光部２０１の透過率は６％とした。
【０１５２】
また、図１０（ａ）に示すフォトマスクにおいては、各コンタクトパターンが孤立状態でも良好に形成されるように、位相シフター２５３の幅ｄを０．１５×λ／ＮＡ程度（約４４ｎｍ）に設定し、位相シフター２５３の透光部２５２に対する位置ＰＷ０を０．４×λ／ＮＡ程度（約１２０ｎｍ）に設定する。また、コンタクトホールサイズを所望のサイズである１００ｎｍに調整するために、透光部２５２の寸法Ｗと位相シフター２５３の長さｔとをそれぞれ１６０ｎｍに設定した。以上に説明したマスク構成において、開口パターン（透光部２５２）のそれぞれの中心間の距離Ｐ（＝Ｇ＋２×ＰＷ０）が変化したときに、図１０（ｂ）に示す光強度Ｉｐ（透光部２５２の中心での光強度）がどのように変化するかを計算した結果を図１８（ａ）のグラフに示す。但し、図１８（ａ）において、Ｐの値はλ／ＮＡにより規格化されている。
【０１５３】
図１８（ａ）に示すように、開口中心間距離Ｐが１．５×λ／ＮＡ以下になると、光強度Ｉｐは急激に低下して、Ｐ＝１．３×λ／ＮＡ付近でＩｐは極小値となる。また、Ｐが１．３×λ／ＮＡ以下になると、光強度Ｉｐの値は急激に増加し始め、Ｐ＝λ／ＮＡ付近において、光強度Ｉｐは、透光部２５２が孤立状態（つまりＰが無限大）である場合の値よりも高い値を有するようになる。
【０１５４】
ところで、第２の実施形態でも説明したように、開口パターン（透光部）同士が近接してくると、開口パターン間の領域において隣り合う位相シフター間における半遮光部の領域が減少するので、フォトマスクを透過する正の位相の光が減少する。また、開口パターンの中心の光強度ピーク（Ｉｐ）を形成するのは正の位相の光であるため、前述のように正の位相の光が減少すると、光強度Ｉｐの値は減少する。さらに、このような現象が顕著となるのは隣接シフター間距離Ｇ＝０．５×λ／ＮＡのときであるので（第２の実施形態参照）、互いに近接する開口パターンのそれぞれの中心間の距離（以下、近接開口中心間距離と称する）Ｐ＝Ｇ＋２×ＰＷ０＝０．５×λ／ＮＡ＋２×０．４×λ／ＮＡ＝１．３×λ／ＮＡで前述の現象が顕著になる。
【０１５５】
また、一の透光部に他の透光部が近接している場合、他の透光部を透過する正の位相の光によって、フォトマスクを透過する正の位相の光が再び増加することになる。ここで、他の透光部からの影響が顕著になるのは、一の透光部の中心と他の透光部の中心との間の距離（つまり近接開口中心間距離）Ｐがλ／ＮＡとなるときである。
【０１５６】
以上に説明したように、開口中心間距離Ｐが１．３×λ／ＮＡの近傍である場合には透光部中心の光強度Ｉｐは減少する一方、Ｐがλ／ＮＡの近傍である場合には透光部中心の光強度Ｉｐは増加する。尚、Ｉｐの減少はコントラストの低下をもたらし、それによって良好なパターン形成が阻害される。また、Ｉｐの増加はコンタクトホールサイズの増加を招くので、微細コンタクトパターン形成が阻害される。
【０１５７】
図１８（ｂ）は、図１０（ｂ）と対応するシミュレーション結果であって、図１０（ａ）に示すフォトマスクにおける線分ＡＢと対応する位置に形成される光強度分布を示している。尚、図１８（ｂ）においては、開口中心間距離Ｐが４５０ｎｍ（１．５×λ／ＮＡ程度）、３９０ｎｍ（１．３×λ／ＮＡ程度）、３００ｎｍ（１．０×λ／ＮＡ程度）のそれぞれである場合における光強度分布のプロファイルのシミュレーション結果を示している。図１８（ｂ）に示すように、開口中心間距離Ｐが異なると、つまり開口パターン同士の近接状態が異なると、各開口パターンの中心部と対応する光強度分布のプロファイルが一致しなくなるため、微細コンタクトパターンを一様に形成することができなくなる。
【０１５８】
それに対して、本願発明者は、詳細なシミュレーションを行なった結果、開口パターンの中心から見た位相シフターの位置を開口中心間距離Ｐに応じて変化させることにより、開口パターン中心部と対応する光強度プロファイルを開口中心間距離Ｐに依存せずに一様にすることが可能であることを見出した。具体的には、各開口中心間距離Ｐに対して、開口パターン中心部と対応する光強度プロファイルを一様にする位相シフターの配置位置をＰＷ（Ｐ）と表すと、ΔＰＷ（Ｐ）＝（ＰＷ（Ｐ）−ＰＷ０）／ＰＷ０（つまりＰＷ（Ｐ）＝ＰＷ０＋ΔＰＷ（Ｐ）×ＰＷ０）で定義されるΔＰＷ（Ｐ）は、図１８（ｃ）に示すグラフのように表される。すなわち、各開口中心間距離Ｐに対して最適な位相シフター配置位置ＰＷ（Ｐ）は、Ｐ＝１．３×λ／ＮＡの近傍では、コンタクトパターンが孤立状態で良好に形成される位相シフター配置位置ＰＷ０と比べて１０％程度大きくなるように設定されることが好ましい。また、ＰＷ（Ｐ）は、Ｐ＝λ／ＮＡの近傍では、ＰＷ０と比べて１０％程度小さくなるように設定されることが好ましい。
【０１５９】
図１８（ｄ）も、図１０（ｂ）と対応するシミュレーション結果であって、図１０（ａ）に示すフォトマスクにおける線分ＡＢと対応する位置に形成される光強度分布を示している。尚、図１８（ｄ）においては、開口中心間距離Ｐが４５０ｎｍ（１．５×λ／ＮＡ程度）、３９０ｎｍ（１．３×λ／ＮＡ程度）、３００ｎｍ（１．０×λ／ＮＡ程度）のそれぞれである場合において図１８（ｃ）のグラフに示す位置に位相シフターが配置されたフォトマスクを用いた場合における光強度分布のプロファイルのシミュレーション結果を示している。図１８（ｄ）に示すように、図１８（ｃ）のグラフに示す位置に位相シフターを配置することによって、前述の全てのＰの値について、開口パターン中心部と対応する光強度分布のプロファイルを一致させることができる。
【０１６０】
以上に説明した検討結果から、互いに近接する複数の開口パターンが存在する状況においては、開口パターン（透光部）の周辺に配置される位相シフターにおける透光部中心から見た配置位置ＰＷは、開口中心間距離Ｐに応じて下記のように設定されることが好ましい。
【０１６１】
まず、開口中心間距離Ｐが１．３×λ／ＮＡの近傍である場合、具体的には１．１５×λ／ＮＡ＜Ｐ＜１．４５×λ／ＮＡである場合、一の開口パターンの周辺における他の開口パターンが近接している側に配置される位相シフターの開口パターン中心から見た配置位置をＰＷ１とし、一の開口パターンの周辺における他の開口パターンが近接していない側に配置される位相シフターの開口パターン中心から見た配置位置をＰＷ０とすると、ＰＷ１はＰＷ０よりも大きいことが好ましく、ＰＷ１がＰＷ０と比べて５％以上大きいことがより好ましい。
【０１６２】
次に、開口中心間距離Ｐがλ／ＮＡの近傍である場合、具体的には０．８５×λ／ＮＡ＜Ｐ＜１．１５×λ／ＮＡである場合、一の開口パターンの周辺における他の開口パターンが近接している側に配置される位相シフターの開口パターン中心から見た配置位置をＰＷ２とし、一の開口パターンの周辺における他の開口パターンが近接していない側に配置される位相シフターの開口パターン中心から見た配置位置をＰＷ０とすると、ＰＷ２はＰＷ０よりも小さいことが好ましく、ＰＷ２がＰＷ０と比べて５％以上小さいことがより好ましい。
【０１６３】
以上に説明したように、本実施形態によると、密集したコンタクトパターンを形成する場合、密集コンタクトホール間の位置と対応する位相シフターの配置位置（つまり位相シフターにおける透光部中心からの距離）を、コンタクトパターンの近接距離（つまり開口中心間距離Ｐ）に応じて変化させる。このため、任意の密集度のコンタクトパターンの形成においても一様な光強度分布のプロファイルを形成できるフォトマスクを実現できる。従って、任意に配置された微細なコンタクトホールパターンの形成を良好に行なうことができる。
【０１６４】
尚、本実施形態においても、フォトマスクの断面構造として、例えば第１の実施形態における図６（ａ）〜（ｄ）に示す断面構造を用いることができる。
【０１６５】
（第３の実施形態の変形例）
以下、本発明の第３の実施形態の変形例に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
【０１６６】
図１９は、第３の実施形態の変形例に係るフォトマスクの平面図である。本変形例のフォトマスクは、複数の微細なライン状スペースパターンを同時に形成するためのものである。すなわち、本変形例が第３の実施形態と異なっている点は、所望のパターンがコンタクトホールパターンではなく、ライン状の微細なスペースパターンであることである。
【０１６７】
図１９に示すように、透過性基板３５０の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部３５１が形成されている。また、半遮光部３５１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のスペースパターン（複数）と対応する位置には、透光部３５２、透光部対３５３及び３５４、並びに透光部対３５５及び３５６のそれぞれとなる開口パターンが設けられている。ここで、透光部３５２は、孤立して配置されるスペースパターンと対応する開口パターンであり、透光部３５３及び３５５はそれぞれ、近接する他のスペースパターンが存在するスペースパターンと対応する開口パターンである。また、透光部３５２の周辺には、半遮光部３５１を挟んで、位相シフター３５７となる補助パターンが、ライン状の透光部３５２の各長辺と平行に設けられている。同様に、各透光部３５３〜３５６の周辺にはそれぞれ、半遮光部３５１を挟んで、位相シフター３５８〜３６１となる補助パターンが、ライン状の各透光部３５３〜３５６の各長辺と平行に設けられている。
【０１６８】
尚、透光部３５２の周辺の位相シフター３５７は、孤立配置されたスペースパターンの形成に優れたマスク構成となるように配置されているものとする。このとき、位相シフター３５７の幅はｄ０であり、位相シフター３５７の中心線と透光部３５２の中心との間の距離はＰＧ０であるとする。
【０１６９】
また、透光部３５３は、一の方向において他の透光部３５４と近接している一方、他の方向において他の透光部とは近接していない。ここで、一の方向における透光部３５３の周辺の位相シフター３５８を位相シフター３５８ａとし、他の方向における透光部３５３の周辺の位相シフター３５８を位相シフター３５８ｂとする。また、透光部３５５は、一の方向において他の透光部３５６と近接している一方、他の方向において他の透光部とは近接していない。このとき、一の方向における透光部３５５の周辺の位相シフター３６０を位相シフター３６０ａとし、他の方向における透光部３５５の周辺の位相シフター３６０を位相シフター３６０ｂとする。
【０１７０】
本変形例の特徴は、透光部３５３の中心と透光部３５４の中心との間の距離Ｐ１が１．１５×λ／ＮＡ程度であるとき、位相シフター３５８ａの中心から透光部３５３の中心までの距離ＰＧ１について、ＰＧ１＞ＰＧ０となるように設定することである。ここで、位相シフター３５８ｂの中心から透光部３５３の中心までの距離を上記ＰＧ０に設定する。
【０１７１】
また、本変形例の特徴は、透光部３５５の中心と透光部３５６の中心との間の距離Ｐ２が０．８５×λ／ＮＡ程度であるとき、位相シフター３６０ａの中心から透光部３５５の中心までの距離ＰＧ２について、ＰＧ２＜ＰＧ０となるように設定することである。ここで、位相シフター３６０ｂの中心から透光部３５５の中心までの距離を上記ＰＧ０に設定する。
【０１７２】
すなわち、本変形例では、開口パターン（透光部）の中心から見た位相シフター（補助パターン）の配置位置において、該開口パターンに近接する他の開口パターンが存在する場合、孤立した微細なスペースパターン形成にとって好ましい位相シフターの位置を、第３の実施形態と同様に、開口パターン同士の距離（近接開口中心間距離）に応じて変化させる。
【０１７３】
本変形例によると、各透光部を透過する光と、その周辺の位相シフターつまり補助パターンを透過する光との相互干渉により、透光部と補助パターン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、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。従って、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、複雑且つ微細なスペースパターン同士が互いに近接する状況においても、所望の寸法を持つパターンの形成を良好に行なうことができる。
【０１７４】
尚、本変形例においても、第３の実施形態と同様に、開口パターン（透光部）の中心部と対応する光強度分布のプロファイルが、該開口パターンに近接する他の開口パターンの影響を受けて近接開口中心間距離に応じて変化する。但し、本変形例では、開口パターンがコンタクトパターンではなくライン状のスペースパターンと対応するため、近接開口中心間距離と光強度分布のプロファイルとの関係は第３の実施形態と異なるものになる。
【０１７５】
図２０（ａ）は、開口パターン（透光部）の中心での光強度（Ｉｐ）における開口中心間距離（Ｐ）への依存性を、第３の実施形態の図１８（ａ）と同様の計算によって求めた結果を示している。但し、図２０（ａ）において、Ｐの値はλ／ＮＡにより規格化されている。
【０１７６】
図２０（ａ）に示すように、第３の実施形態とは異なり、開口中心間距離Ｐが１．１５×λ／ＮＡの近傍で光強度Ｉｐは極小値となる。また、Ｐ＝０．８５×λ／ＮＡの近傍で、光強度Ｉｐは、透光部が孤立状態（つまりＰが無限大）である場合の値よりも高い値を有するようになる。すなわち、開口中心間距離Ｐが異なると、つまり開口パターン同士の近接状態が異なると、各開口パターンの中心部と対応する光強度分布のプロファイルが一致しなくなるため、微細コンタクトパターンを一様に形成することができなくなる。
【０１７７】
それに対して、本願発明者は、開口パターンの中心から見た位相シフターの位置を開口中心間距離Ｐに応じて変化させることにより、開口パターン中心部と対応する光強度プロファイルを開口中心間距離Ｐに依存せずに一様にすることが可能であることを見出した。具体的には、各開口中心間距離Ｐに対して、開口パターン中心部と対応する光強度プロファイルを一様にする位相シフターの配置位置をＰＷ（Ｐ）と表すと、ΔＰＷ（Ｐ）＝（ＰＷ（Ｐ）−ＰＷ０）／ＰＷ０（つまりＰＷ（Ｐ）＝ＰＷ０＋ΔＰＷ（Ｐ）×ＰＷ０）で定義されるΔＰＷ（Ｐ）は、図２０（ｂ）に示すグラフのように表される。すなわち、各開口中心間距離Ｐに対して最適な位相シフター配置位置ＰＷ（Ｐ）は、Ｐ＝１．１５×λ／ＮＡの近傍では、スペースパターンが孤立状態で良好に形成される位相シフター配置位置ＰＷ０と比べて１０％程度大きくなるように設定されることが好ましい。また、ＰＷ（Ｐ）は、Ｐ＝０．８５×λ／ＮＡの近傍では、ＰＷ０と比べて１０％程度小さくなるように設定されることが好ましい。
【０１７８】
以上に説明した検討結果から、互いに近接する複数のライン状の開口パターンが存在する状況においては、開口パターン（透光部）の周辺に配置される位相シフターにおける透光部中心から見た配置位置ＰＷは、開口中心間距離Ｐに応じて下記のように設定されることが好ましい。
【０１７９】
まず、開口中心間距離Ｐが１．１５×λ／ＮＡの近傍である場合、具体的には１．０×λ／ＮＡ＜Ｐ＜１．３×λ／ＮＡである場合、一の開口パターンの周辺における他の開口パターンが近接している側に配置される位相シフターの開口パターン中心から見た配置位置をＰＧ１とし、一の開口パターンの周辺における他の開口パターンが近接していない側に配置される位相シフターの開口パターン中心から見た配置位置をＰＧ０とすると、ＰＧ１はＰＧ０よりも大きいことが好ましく、ＰＧ１がＰＧ０と比べて５％以上大きいことがより好ましい。
【０１８０】
次に、開口中心間距離Ｐが０．８５×λ／ＮＡの近傍である場合、具体的には０．７×λ／ＮＡ＜Ｐ＜１．０×λ／ＮＡである場合、一の開口パターンの周辺における他の開口パターンが近接している側に配置される位相シフターの開口パターン中心から見た配置位置をＰＧ２とし、一の開口パターンの周辺における他の開口パターンが近接していない側に配置される位相シフターの開口パターン中心から見た配置位置をＰＧ０とすると、ＰＧ２はＰＧ０よりも小さいことが好ましく、ＰＧ２がＰＧ０と比べて５％以上小さいことがより好ましい。
【０１８１】
以上に説明したように、本変形例によると、密集したスペースパターンを形成する場合、密集スペースパターン間の位置と対応する位相シフターの配置位置（つまり位相シフターにおける透光部中心からの距離）を、スペースパターンの近接距離（つまり開口中心間距離Ｐ）に応じて変化させる。このため、任意の密集度のスペースパターンの形成においても一様な光強度分布のプロファイルを形成できるフォトマスクを実現できる。従って、任意に配置された微細なスペースパターンの形成を良好に行なうことができる。
【０１８２】
（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について図面を参照しながら説明する。
【０１８３】
図２１（ａ）は第４の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。本実施形態のフォトマスクは微細なライン状のスペースパターンを形成するためのものである。
【０１８４】
図２１（ａ）に示すように、透過性基板４００の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部４０１が形成されている。また、半遮光部４０１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のスペースパターンと対応する位置には、透光部４０２となるライン状の開口パターンが設けられている。また、透光部４０２の周辺には、半遮光部４０１を挟んで、位相シフター４０３及び４０４となる補助パターンが透光部４０２を囲むように設けられている。具体的には、一対の位相シフター４０３が、透光部４０２を挟むように透光部４０２の長辺方向（ライン方向）に沿って透光部４０２に平行に配置されていると共に、一対の位相シフター４０４が、透光部４０２を挟むように透光部４０２の短辺方向に沿って透光部４０２に平行に配置されている。
【０１８５】
ここで、一対の位相シフター４０３は、孤立して配置されるスペースパターンの形成に優れたマスク構成となるように、透光部４０２を挟んで位相シフター４０３同士の間隔（正確には位相シフター４０３の中心線同士の間隔）がＰＷ０×２になるように配置されている。
【０１８６】
本実施形態の特徴は、透光部４０２のライン方向において、位相シフター４０３が透光部４０２よりも短いこと、言い換えると、透光部４０２の長辺方向の端部（ライン端部）が位相シフター４０３のライン端部よりも突き出していることである。尚、透光部４０２のライン端部と向かい合う位相シフター４０４の長さは、透光部４０２の幅（ライン幅）と比べて長くても短くてもよい。
【０１８７】
第４の実施形態によると、前述の第１〜第３の実施形態の効果に加えて次の様な効果が得られる。すなわち、一般に、開口パターン（透光部）によるライン状パターンの形成においては、ライン端部における光透過量が低下するので、露光後に形成されるパターンにおけるライン端部が後退し、その結果、ライン長さが減少するという問題が発生する。それに対して、本実施形態においては、開口パターンのライン端部を囲む位相シフターを除去することにより、開口パターンを透過する光の量を増加させることができるので、露光後に形成されるパターン（以下、転写パターンと称する）におけるライン端部の後退を防止することができる。
【０１８８】
図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に示すフォトマスクにおいて透光部４０２のライン端が位相シフター４０３のライン端よりも突き出た寸法をＺとし、Ｚ＝０及びＺ＝１００ｎｍのそれぞれの場合におけるパターン形成シミュレーションを行なった結果を示している。尚、図２１（ｂ）の横軸において、目盛りが０の位置が透光部４０２（開口パターン）の端部と対応する。また、図２１（ｂ）においては、Ｚ＝１００ｎｍとしたときのパターン形状を実線を用いて示していると共に、Ｚ＝０ｎｍとしたときのパターン形状を点線を用いて示している。図２１（ｂ）に示すように、開口パターンに平行に配置される位相シフターのうち、開口パターンのライン端部近傍に配置されている部分を除去することにより、転写パターン（レジストパターン）におけるライン端部の後退を防止できる。
【０１８９】
以下、転写パターンにおけるライン端部の後退を防止するための、開口パターンのライン端周辺における位相シフターを除去する領域を、シミュレーションによって定量化した結果について説明する。
【０１９０】
図２２（ａ）は、前記のシミュレーションに用いたフォトマスクの平面構成を示している。尚、図２２（ａ）において、図２１（ａ）と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１９１】
図２２（ａ）に示すように、ライン端部において互いに向かい合う、幅Ｌの一対のライン状透光部（開口パターン）４０２のそれぞれに対して、透光部４０２を挟むように透光部４０２のライン方向に沿って幅ｄの一対の位相シフター４０３が配置されている。このとき、透光部４０２を挟んだ位相シフター４０３の中心線同士の間の距離を２×ＰＷとする。また、透光部４０２のライン端部周辺における位相シフター４０３が除去されている寸法をＺとする。
【０１９２】
図２２（ｂ）は、図２２（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なった場合に形成されるパターン形状を示している。図２２（ｂ）において、一対の透光部４０２と対応する一対の転写パターン（レジストパターン）のライン端部同士の間隔をＶとする。
【０１９３】
図２２（ｃ）は、図２２（ａ）に示すフォトマスクにおいてＬ＝１１０ｎｍ、２×ＰＷ＝１８０ｎｍ、ｄ＝３０ｎｍとして、種々のＺ（以下、シフター除去寸法と称する）に対して、転写パターンにおけるライン端部間の寸法（以下、パターン寸法と称する）Ｖを光強度シミュレーションによって計算した結果を示している。ここで、光強度シミュレーションにおける露光条件は、露光波長λが１９３ｎｍ、開口数ＮＡが０．７である。また、照明条件として、外径の干渉度が０．８、内径の干渉度が０．５３となる２／３輪帯照明を用いた。また、半遮光部４０１の透過率を６％とした。尚、図２２（ｃ）においては、シフター除去寸法Ｚを横軸に示すと共にＺをλ／ＮＡによって規格している。また、図２２（ｃ）において、パターン寸法Ｖを縦軸に示している。
【０１９４】
図２２（ｃ）に示すように、Ｚ＝０ではパターン寸法Ｖは１６０ｎｍ程度である一方、Ｚが増加するに伴ってパターン寸法Ｖは減少する。すなわち、転写パターンにおけるライン端部の後退量が減少している。このとき、Ｚの値が０．１×λ／ＮＡを越えると、パターン寸法Ｖはほぼ１２０ｎｍとなって、それ以下には減少しない。また、Ｚの値が０．０３×λ／ＮＡであるときにパターン寸法Ｖが１４０ｎｍ程度まで減少していることから、Ｚが０．０３×λ／ＮＡ程度である場合にも本実施形態の効果が得られることが分かる。
【０１９５】
従って、本実施形態において、転写パターンにおけるライン端の後退を防止するためには、ライン状の開口パターンのライン端部が、開口パターンに平行に配置された位相シフターと比べて所定の寸法以上突き出たマスク構成を用いることが望ましい。具体的には、所定の寸法は０．１×λ／ＮＡ程度であることが好ましいが、所定の寸法が０．０３×λ／ＮＡ程度であっても効果は得られる。
【０１９６】
すなわち、ライン状の開口パターンのライン端部は位相シフターと比べて０．０３×λ／ＮＡ程度以上突き出ていることが好ましい。但し、輪郭強調法の原理を有効に利用するためには、開口パターンのライン端部の突き出し寸法（Ｚ）は０．５×λ／ＮＡ程度以下であることが好ましい。なぜなら、輪郭強調法の原理を得るためには、開口パターンから、光の干渉距離となる０．５×λ／ＮＡ程度以下の距離に位相シフターが配置されることが好ましいので、開口パターンのライン端部の突き出し寸法、つまり位相シフターが開口パターンに平行に配置されてない領域の寸法は０．５×λ／ＮＡ以下であることが好ましいからである。
【０１９７】
以上に説明したように、本実施形態によると、ライン状のスペースパターンを形成する際に、ライン状の開口パターンとその周辺に配置される位相シフターとの関係において、開口パターンのライン端部が、ライン方向に沿って開口パターンに平行に配置される位相シフターのライン端部よりも突き出た構成を用いることによって、ライン状のスペースパターンにおけるライン端部の後退を防止できる。
【０１９８】
尚、本実施形態においても、フォトマスクの断面構造として、例えば第１の実施形態における図６（ａ）〜（ｄ）に示す断面構造を用いることができる。
【０１９９】
（第４の実施形態の変形例）
以下、本発明の第４の実施形態の変形例に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
【０２００】
図２３（ａ）は第４の実施形態の変形例に係るフォトマスクの平面図である。本変形例のフォトマスクは微細なライン状のスペースパターンを形成するためのものである。
【０２０１】
図２３（ａ）に示すように、透過性基板４００の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部４０１が形成されている。また、半遮光部４０１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のスペースパターンと対応する位置には、透光部４０２となるライン状の開口パターンが設けられている。また、透光部４０２の周辺には、半遮光部４０１を挟んで、位相シフター４０３及び４０４となる補助パターンが透光部４０２を囲むように設けられている。具体的には、一対の位相シフター４０３が、透光部４０２を挟むように透光部４０２の長辺方向（ライン方向）に沿って透光部４０２に平行に配置されていると共に、一対の位相シフター４０４が、透光部４０２を挟むように透光部４０２の短辺方向に沿って透光部４０２に平行に配置されている。
【０２０２】
本変形例の特徴は、ライン方向に延びる位相シフター４０３が、透光部４０２のライン中央部（正確には後述するライン端部以外の部分）に平行に配置された位相シフター４０３ａと、透光部４０２のライン端部（正確にはライン端からの距離Ｚが０．１×λ／ＮＡ以内である部分）に平行に配置された位相シフター４０３ｂとから構成されていることである。ここで、透光部４０２のライン中央部を挟む一対の位相シフター４０３ａは、孤立して配置されるスペースパターンの形成に優れたマスク構成となるように、透光部４０２を挟んで位相シフター４０３ａ同士の間隔（正確には位相シフター４０３ａの中心線同士の間隔）がＰＷ０×２になるように配置されている。一方、透光部４０２のライン端部を挟む一対の位相シフター４０３ｂは、透光部４０２を挟んで位相シフター４０３ｂ同士の間隔（正確には位相シフター４０３ｂの中心線同士の間隔）がＰＷＺ×２になるように配置されている。尚、ＰＷＺ×２＞ＰＷ０×２である。また、透光部４０２のライン端部と向かい合う位相シフター４０４の長さは、透光部４０２の幅（ライン幅）と比べて長くても短くてもよい。
【０２０３】
ところで、第４の実施形態では、位相シフター４０３における透光部４０２のライン端部を囲む部分を除去することによって、透光部４０２を透過する光の量を増加させた（図２１（ａ）参照）。それに対して、本変形例では、位相シフター４０３における透光部４０２のライン端部を囲む部分、つまり位相シフター４０３ｂを透光部４０２（開口パターン）から遠ざけることによって、開口パターンを透過する光の量を増加させ、それにより転写パターンにおけるライン端部の後退を防止する。
【０２０４】
すなわち、本変形例によって、第４の実施形態と同様の効果が得られる。
【０２０５】
図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なうことにより形成されるレジストパターンの形状をシミュレーションを用いて求めた結果を示している。尚、図２３（ｂ）の横軸において、目盛りが０の位置が透光部４０２（開口パターン）の端部と対応する。また、図２３（ｂ）においては、ＰＷＺ＝ＰＷ０としたときの（つまり位相シフター４０３ｂを透光部４０２から遠ざけないときの）パターン形状を点線を用いて示していると共に、ＰＷＺ＝１．２×ＰＷ０としたときの（つまり位相シフター４０３ｂを透光部４０２から遠ざけたときの）パターン形状を実線を用いて示している。尚、位相シフター４０３ｂの長さＺは０．１×λ／ＮＡ（約２７０ｎｍ）である。図２３（ｂ）に示すように、開口パターンに平行に配置される位相シフターのうち、開口パターンのライン端部近傍に配置されている部分を開口パターンから遠ざけて配置することにより、転写パターン（レジストパターン）におけるライン端部の後退を防止できる。
【０２０６】
以下、転写パターンにおけるライン端部の後退を防止するための、開口パターンのライン端周辺における位相シフターを開口パターンから遠ざける領域を、シミュレーションによって定量化した結果について説明する。
【０２０７】
図２４（ａ）は、前記のシミュレーションに用いたフォトマスクの平面構成を示している。尚、図２４（ａ）において、図２３（ａ）と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。また、図２４（ａ）に示すフォトマスクは、開口パターン（透光部）４０２におけるライン端から寸法Ｚまでの部分に対して平行に位相シフター４０３ｂが配置されている点を除いて、第４の実施形態における図２２（ａ）に示すフォトマスクと同様の構成を持つ。
【０２０８】
ここで、透光部４０２のライン端部を挟む一対の位相シフター４０３ｂの中心線同士の間隔を２×ＰＷＺとする。また、透光部４０２のライン中央部を挟む一対の位相シフター４０３ａの中心線同士の間隔を２×ＰＷとする。
【０２０９】
図２４（ｂ）は、図２４（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なった場合に形成されるパターン形状を示している。図２４（ｂ）において、一対の透光部４０２と対応する一対の転写パターン（レジストパターン）のライン端部同士の間隔をＶとする。
【０２１０】
図２４（ｃ）は、図２４（ａ）に示すフォトマスクにおいてＬ＝１１０ｎｍ、２×ＰＷ＝１８０ｎｍ、ｄ＝３０ｎｍ、Ｚ＝２７０ｎｍとして、種々の２×ＰＷＺ（以下、シフター間隔と称する）に対して、転写パターンにおけるライン端部間の寸法（パターン寸法）Ｖを光強度シミュレーションによって計算した結果を示している。ここで、光強度シミュレーションにおける露光条件は、露光波長λが１９３ｎｍ、開口数ＮＡが０．７である。また、照明条件として、外径の干渉度が０．８、内径の干渉度が０．５３となる２／３輪帯照明を用いた。また、半遮光部４０１の透過率を６％とした。尚、図２４（ｃ）においては、シフター間隔２×ＰＷＺの増分である２×（ＰＷＺ−ＰＷ）をλ／ＮＡによって規格して横軸に示すと共に、パターン寸法Ｖを縦軸に示している。
【０２１１】
図２４（ｃ）に示すように、２×（ＰＷＺ−ＰＷ）＝０ではパターン寸法Ｖは１６０ｎｍ程度ある一方、２×（ＰＷＺ−ＰＷ）が増加するに伴ってパターン寸法Ｖは減少する。すなわち、転写パターンにおけるライン端部の後退量が減少している。このとき、２×（ＰＷＺ−ＰＷ）の値が０．１×λ／ＮＡを越えると、パターン寸法Ｖはほぼ１２０ｎｍとなって、それ以下には減少しない。また、２×（ＰＷＺ−ＰＷ）の値が０．０３×λ／ＮＡであるときにパターン寸法Ｖが１４０ｎｍ程度まで減少していることから、２×（ＰＷＺ−ＰＷ）が０．０３×λ／ＮＡ程度である場合にも本変形例の効果が得られることが分かる。
【０２１２】
従って、本変形例において、転写パターンにおけるライン端の後退を防止するためには、ライン状の開口パターンのライン端部に対して平行に配置された一対の位相シフター同士の間隔（２×ＰＷＺ）が、開口パターンのライン中央部に対して平行に配置された一対の位相シフター同士の間隔（２×ＰＷ）と比べて所定の寸法以上大きいマスク構成を用いることが望ましい。具体的には、所定の寸法は０．１×λ／ＮＡ程度であることが好ましいが、所定の寸法が０．０３×λ／ＮＡ程度であっても効果は得られる。
【０２１３】
すなわち、２×（ＰＷＺ−ＰＷ）は０．０３×λ／ＮＡ程度以上であることが好ましい。但し、輪郭強調法の原理を有効に利用するためには、ＰＷＺ−Ｌ／２は０．５×λ／ＮＡ程度以下であることが好ましい。なぜなら、輪郭強調法の原理を得るためには、開口パターンから、光の干渉距離となる０．５×λ／ＮＡ以下の距離に位相シフターが配置されることが好ましいので、ＰＷＺ−Ｌ／２、つまり位相シフターを開口パターンから遠ざける距離は０．５×λ／ＮＡ以下であることが好ましいからである。
【０２１４】
尚、本変形例において、寸法Ｚ（位相シフター４０３ｂの長さ）は、第４の実施形態の寸法Ｚと同様に、０．０３×λ／ＮＡ程度以上で且つ０．５×λ／ＮＡ程度以下であることが好ましい。
【０２１５】
（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（又は各実施形態の変形例）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と称する）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。
【０２１６】
図２５（ａ）〜（ｄ）は第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。
【０２１７】
まず、図２５（ａ）に示すように、基板５００上に、例えば金属膜又は絶縁膜等の被加工膜５０１を形成した後、図２５（ｂ）に示すように、被加工膜５０１の上に、例えばポジ型のレジスト膜５０２を形成する。
【０２１８】
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２（ａ）に示す第１の実施形態に係るフォトマスク（より詳しくは図６（ｃ）に示す断面構造を持つフォトマスク）を介して露光光５０３をレジスト膜５０２に対して照射する。これにより、該フォトマスクを透過した露光光５０３によってレジスト膜５０２が露光される。
【０２１９】
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１００上には、半遮光部となる半遮光膜（薄膜）１０７が形成されており、該半遮光膜１０７には、露光により転写されるコンタクトパターンと対応する開口部が設けられている。さらに、該開口部の周辺の半遮光膜１０７には、位相シフター形成領域と対応する他の開口部が設けられていると共に、該他の開口部の下側（図面では上側）の透過性基板１００を掘り下げることによって、補助パターンとなる位相シフターが設けられている。
【０２２０】
本実施形態では、図２５（ｃ）に示す露光工程で、斜入射露光用光源を用いてレジスト膜５０２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遮光パターンとして用いられているため、レジスト膜５０２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、後の現像工程において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、コンタクトパターンつまりフォトマスクの開口部（透光部）と対応するレジスト膜５０２の潜像部分５０２ａのみである。
【０２２１】
次に、図２５（ｄ）に示すように、レジスト膜５０２に対して現像を行なって潜像部分５０２ａを除去することにより、微細なコンタクトパターンを有するレジストパターン５０４を形成する。
【０２２２】
第５の実施形態によると、本発明のフォトマスク（具体的には第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であるため、第１の実施形態と同様の効果が得られる。具体的には、レジストが塗布された基板（ウェハ）に対して本発明のフォトマスクを介して斜入射露光を行なう際に、焦点深度及び露光マージンが最大化されるようにフォトマスク上に位相シフターが配置されているため、焦点深度及び露光マージンの高い微細コンタクトパターン形成が可能となる。
【０２２３】
尚、第５の実施形態において、第１の実施形態に係るフォトマスクを用いたが、これに代えて、第２〜第４の実施形態のいずれかに係るフォトマスクを用いた場合にも、各実施形態と同様の効果が得られる。
【０２２４】
また、第５の実施形態において、ポジ型レジストプロセスを用いたが、これに代えて、ネガ型レジストプロセスを用いても、同様の効果が得られる。
【０２２５】
また、第５の実施形態において、図２５（ｃ）に示す露光光を照射する工程では斜入射照明法（斜入射露光法）を用いることが好ましい。このようにすると、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。言い換えると、デフォーカス特性に優れた微細パターン形成が可能となる。
【０２２６】
また、本明細書において、斜入射露光光源とは、図２６（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２６（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２６（ｂ）に示す輪帯露光光源及び図２６（ｃ）に示す四重極露光光源がある。ここで、コンタクトパターンを形成する場合には輪帯露光光源を用いることが好ましい。また、ライン状のスペースパターンを形成する場合には四重極露光光源を用いることが好ましい。さらに、コンタクトパターン及びライン状のスペースパターンの両方を形成する場合には、図２６（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座標を想定したときに、光源中心とＸＹ軸上の光源部分とを取り除くことにより四重極露光光源の特徴を有すると共に、光源の外形として円形を採用することにより輪帯露光光源の特徴をも有することである。
【０２２７】
また、輪帯露光光源つまり輪帯照明を用いる場合、その外径が０．７よりも大きい光源を用いることが好ましい。ここで、縮小投影露光システムにおける照明半径を、開口数ＮＡにより規格化した単位を用いて示すものとする。これは、通常照明（通常露光光源）における干渉度に相当する値である。以下、前述の、外径が０．７よりも大きい光源を用いることが好ましい理由について詳細に説明する。
【０２２８】
図２７（ａ）〜（ｅ）は、本発明のフォトマスクを用いた露光の特性の、輪帯照明の径に対する依存性をシミュレーションにより求めた結果を説明するための図である。
【０２２９】
図２７（ａ）は、前記のシミュレーションに用いたマスクの平面構成を示している。図２７（ａ）に示すように、透過性基板５１０の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部５１１が形成されている。また、半遮光部５１１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のコンタクトパターンと対応する位置には、透光部５１２となる開口パターンが設けられている。また、透光部５１２の周辺には、半遮光部５１１を挟んで、位相シフター５１３となる補助パターンが、例えば方形状の透光部５１２の各辺と平行に設けられている。
【０２３０】
ここで、透光部５１２の寸法Ｗを１３０ｎｍとし、位相シフター５１３の幅ｄを４０ｎｍとし、透光部５１２を挟む一対の位相シフター５１３同士の間隔ＰＧを２２０ｎｍとする。また、シミュレーションにおける露光条件については、露光波長λを１９３ｎｍとし、開口数ＮＡを０．７０とした。すなわち、照明システムにおいて最適なフォトマスクが構成されるように各種設定を行なった。
【０２３１】
図２７（ｂ）は、図２７（ａ）に示すフォトマスクによる露光に用いる輪帯照明（輪帯露光光源）を示している。図２７（ｂ）に示すように、輪帯照明の内径をＳ１で表し、外径をＳ２で表すものとする。但し、Ｓ１及びＳ２については、ＮＡによって規格化された値を用いて表すものとする。
【０２３２】
図２７（ｃ）は、図２７（ｂ）に示す輪帯照明を用いて図２７（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なったときにウェハ上（図２７（ａ）の線分ＡＡ’と対応する位置）に形成される光強度分布を示している。図２７（ｃ）に示すように、図２７（ａ）に示すフォトマスクの開口部（透光部５１２）と対応する位置における光強度のピーク値をＩｏとする。このＩｏが大きい程、コントラストの高い光学像が形成されることになる。
【０２３３】
図２７（ｄ）は、図２７（ｂ）に示す輪帯照明において（Ｓ２−Ｓ１）を０．０１に固定し且つ（Ｓ１＋Ｓ２）／２を０．４から０．９５まで変化させた場合におけるＩｏの値をシミュレーションにより求めた結果をプロットしたグラフである。図２７（ｄ）に示すように、本発明のフォトマスクにおいては、輪帯照明における照明領域（光源領域）が照明系（光源）の中心から離れた位置に分布している程、コントラストが高くなることが分かる。
【０２３４】
図２７（ｅ）は、図２７（ｂ）に示す輪帯照明において（Ｓ２−Ｓ１）を０．０１に固定し且つ（Ｓ１＋Ｓ２）／２を０．４から０．９５まで変化させながら、図２７（ａ）に示すフォトマスクを用いて寸法１００ｎｍのコンタクトホールパターンを形成した場合における焦点深度（ＤＯＦ）の値をシミュレーションにより求めた結果をプロットしたグラフである。図２７（ｅ）に示すように、本発明のフォトマスクにおいては、輪帯照明における照明領域が照明系の中心から０．７よりも遠く離れた位置に分布しているときに、焦点深度が最大になることが分かる。
【０２３５】
すなわち、図２７（ｄ）及び（ｅ）の２つのグラフに示す結果から、高いコントラストと高い焦点深度とを同時に得るためには、輪帯照明における照明領域が、照明系の中心から０．７よりも遠く離れた領域を含有していることが好ましいことが分かる。
【０２３６】
（第６の実施形態）
以下、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ついて図面を参照しながら説明する。本実施形態は、第１〜第４の実施形態に係るフォトマスク（以下、本発明のフォトマスクと称する）のマスクデータ作成を行なうものでもある。
【０２３７】
ここで、具体的なマスクデータ作成方法のフローについての説明を行なう前に、本発明のフォトマスクによって高精度なパターン寸法制御を実現するための条件について説明を行なう。
【０２３８】
本発明のフォトマスクにおいては、露光後に形成されるパターンの寸法、つまりＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）は、位相シフター（補助パターン）及び透光部の両方に依存して決まる。しかし、透光部又は位相シフターのどちらかが固定されると、実現可能なパターン寸法は限定される。
【０２３９】
以下、図２８に示すフォトマスクを例として説明を行なう。図２８に示すように、透過性基板６００の上には、十分に広い領域を覆うように半遮光部６０１が形成されている。また、半遮光部６０１における、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のコンタクトパターンと対応する位置には、透光部６０２となる開口パターンが設けられている。また、透光部６０２の周辺には、半遮光部６０１を挟んで、位相シフター６０３となる補助パターンが、例えば方形状の透光部６０２の各辺と平行に設けられている。ここで、透光部６０２の幅をＷとする。また、本実施形態では、透光部６０２を囲む位相シフター６０３のうち、透光部６０２を挟んで対となる位相シフター６０３を輪郭シフターと称すると共に、輪郭シフター同士の間隔（内幅）を輪郭シフターの内径ＰＧと定義する。
【０２４０】
このようなフォトマスクにおいてＰＧ＝ＰＧＣに固定されると、該フォトマスクによって実現可能な最大ＣＤが決定する。このフォトマスクにおいて、ＣＤはＷに比例して変化する一方、ＷはＰＧＣよりも大きくならない。従って、Ｗ＝ＰＧＣとなるときのＣＤが実現可能な最大ＣＤとなる。ここで、輪郭シフターの内径ＰＧが決定した段階で決まるＣＤの最大値を許容最大ＣＤ値と呼ぶ。
【０２４１】
また、逆に、前記のフォトマスクにおいてＷ＝ＷＣに固定されると、該フォトマスクによって実現可能な最小ＣＤが決定する。このフォトマスクにおいて、ＣＤはＰＧに比例して変化する一方、ＰＧはＷＣよりも小さくならない。従って、ＰＧ＝ＷＣとなるときのＣＤが実現可能な最小ＣＤとなる。ここで、Ｗが決定した段階で決まるＣＤの最小値を許容最小ＣＤ値と呼ぶ。
【０２４２】
以上のことから、本実施形態では、第１段階として、所望のＣＤに対して最大許容ＣＤが所望のＣＤよりも大きくなるようにＰＧを決定し、その後、パターン同士の間の正確な近接関係等を考慮して、所望のＣＤを実現するＷを高精度で算出するものとする。これによって、高精度なパターン寸法制御を実現できるマスクデータ作成方法が実現される。
【０２４３】
以下、本実施形態のマスクデータ作成方法のフローについて詳細に説明する。
【０２４４】
図２９は、本実施形態のマスクデータ作成方法の基本フローを示す図である。また、図３０（ａ）〜（ｃ）及び図３１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本実施形態のマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。
【０２４５】
図３０（ａ）は、本発明のフォトマスクによって形成しようとする所望のパターン、具体的には、本発明のフォトマスクの透光部（開口部）と対応する設計パターンの一例を示している。すなわち、図３０（ａ）に示すパターン７０１〜７０３が、本発明のフォトマスクを用いた露光においてレジストを感光させたい領域に相当するパターンである。
【０２４６】
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の使用を前提として説明を行なう。すなわち、現像によりレジスト感光領域が除去され且つレジスト非感光領域がレジストパターンとして残存することを想定して説明を行なう。従って、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使用する場合には、レジスト感光領域がレジストパターンとして残存し且つレジスト非感光領域が除去されること以外は同様に考えればよい。
【０２４７】
まず、ステップＳ１において、図３０（ａ）に示す所望のパターン７０１〜７０３を、マスクデータ作成に用いるコンピュータに入力する。このとき、マスクパターンを構成する位相シフター及び半遮光部のそれぞれの透過率を設定しておく。
【０２４８】
次に、ステップＳ２において、露光条件、並びに上記の位相シフター及び半遮光部の透過率等のマスクパラメータに基づき、所望の各パターン７０１〜７０３に対して必要となる輪郭シフターの内径を見積もる。ここで、各輪郭シフターの内径は、各パターン（つまりレジストにおける所望の感光領域）同士の近接関係（以下、パターン近接関係と称する）を考慮して各パターン毎に設定されることが望ましい。しかし、輪郭シフターの内径と対応して決まる許容最大ＣＤ値が所望のＣＤよりも大きくなることが必要条件であるので、一例として、所望のＣＤを一律に拡大することによって輪郭シフターの内径を設定してもよい。但し、前記の拡大量としては、パターン近接関係によって変化するＣＤ値以上の値が必要となる。
【０２４９】
次に、ステップＳ３において、輪郭シフターを生成する。ここで、輪郭シフターの内径ＰＧは、ステップＳ２で決定されたものである。また、このとき、各輪郭シフターの幅をパターン近接関係に応じて変化させることが望ましいが、パターン形成特性におけるマージンが許容範囲となるのであれば、該幅を一律の寸法に設定してもよい。但し、隣り合うパターンのそれぞれと対応する輪郭シフター（つまり位相シフター）同士の間隔が、マスク加工特性における許容値以下まで小さくなる場合、該各輪郭シフター同士を結合することによって１つの位相シフターを生成してもよい。すなわち、例えば図３０（ｂ）に示すように、所望のパターン７０１〜７０３に対応して、輪郭シフター７１１〜７１４を生成する。ここで、輪郭シフター７１１〜７１３はそれぞれ、所望のパターン７０１〜７０３と対応する固有の輪郭シフターである。また、輪郭シフター７１４は、所望のパターン７０２及び７０３のそれぞれと対応する輪郭シフター同士を結合した結果として発生したものである。言い換えると、輪郭シフター７１４は、所望のパターン７０２及び７０３の両方に共有される輪郭シフターである。
【０２５０】
次に、ステップＳ４において、本発明のフォトマスクを用いて露光を行なったときに、フォトマスクの開口パターン（透光部）と対応して、所望の寸法を持つパターンが形成されるように、マスクパターンの寸法調整を行なう処理（つまりＯＰＣ処理）の準備を行なう。本実施形態では、既にステップＳ３までに位相シフター（輪郭シフター）が決定されているので、ＯＰＣ処理では、透光部の寸法のみを調整することにより、所望のＣＤを実現できるフォトマスクデータの作成を行なう。そのため、例えば図３０（ｃ）に示すように、ステップＳ３で作成した輪郭シフター７１１〜７１４の内側に、透光部となる開口パターン７２１〜７２３を設定すると共に、該開口パターン７２１〜７２３をＣＤ調整パターンに設定する。ここで、所望のパターン７０１〜７０３を、目的とするターゲットパターンとして設定しておく。また、輪郭シフター７１１〜７１４はＣＤ調整のためには変形されないが、マスク上に存在するパターンとして、さらに、ＣＤ予測において参照するための参照パターンとして定義される。
【０２５１】
次に、ステップＳ５において、図３１（ａ）に示すように、フォトマスクのバックグランドに、つまり開口パターン７２１〜７２３及び輪郭シフター７１１〜７１４の外側に、開口パターン７２１〜７２３を基準として露光光を同位相で且つ部分的に透過させる半遮光部７５０を設定する。尚、輪郭シフター７１１〜７１４は、開口パターン７２１〜７２３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して設定される。
【０２５２】
次に、ステップＳ６、ステップＳ７及びステップＳ８において、ＯＰＣ処理（例えばモデルベースＯＰＣ処理）を行なう。具体的には、ステップＳ６において、光学原理及びレジスト現像特性並びに必要であればエッチング特性等を考慮したシミュレーションによって、本発明のフォトマスクにより形成されるレジストパターンの寸法（正確にはレジスト感光領域の寸法）を予測する。続いて、ステップＳ７において、予測されたパターンの寸法が所望のターゲットパターンの寸法と一致しているかどうかを調べる。一致しない場合、ステップＳ８において、パターンの予測寸法と所望の寸法との差に基づきＣＤ調整パターンを変形させ、それによってマスクパターンの変形を行なう。
【０２５３】
ここで、本実施形態の特徴は、ステップＳ３で所望のＣＤを実現できる輪郭シフターを予め決定しておき、ステップＳ４で設定されたＣＤ調整パターンのみをステップＳ６〜Ｓ８で変化させることにより、所望の寸法を持つパターンを形成できるマスクパターンを実現することである。すなわち、ステップＳ６〜Ｓ８を、パターンの予測寸法と所望の寸法とが一致するまで繰り返すことにより、最終的にステップＳ９において、所望の寸法を持つパターンを形成できるマスクパターンを出力する。図３１（ｂ）は、ステップＳ９で出力されたマスクパターンの一例を示している。
【０２５４】
以上に説明した、第６の実施形態に係るマスクデータ作成方法により作成されたマスクパターンを備えた本発明のフォトマスクを用いて、レジストが塗布されたウェハに対して露光を行なうと、開口パターンを透過した光のコントラストが、開口パターンの周辺に配置された輪郭シフターにより強調される。このため、開口パターンと対応するレジスト領域に微小なスペースパターンを形成できる。
【０２５５】
また、第６の実施形態によると、所望のＣＤを確実に実現できる輪郭強調マスクを作成できるので、微小なスペースパターンを所望の寸法通りに精度良く形成できる。
【０２５６】
ところで、本実施形態のステップＳ２では、輪郭シフターの内径を、所望のＣＤを一律に拡大することによって設定する場合を例として説明した。しかし、第３の実施形態で説明したように、良好なパターン形成特性を得るためには、パターン近接関係に応じて、開口パターンの中心から位相シフターまでの距離を変化させることが好ましい。具体的には、第３の実施形態では、好ましい位相シフターの配置位置を、開口パターン中心から位相シフターの中心線までの距離として定義した。従って、本実施形態においては、この距離に基づいて輪郭シフターの内径を算出することにより、より微細パターン形成特性に優れたフォトマスクのマスクパターンデータ作成を行なうことができる。
【０２５７】
また、本実施形態のステップＳ３では、各所望のパターンと対応する各輪郭シフターの幅を一律の寸法に設定した。しかし、第２の実施形態で説明したように、パターン近接関係に応じて、輪郭シフターの幅を変化させた方がより好ましい。具体的には、本実施形態においても、第２の実施形態で説明したように、互いに隣り合う輪郭シフター同士の間隔に応じて輪郭シフターつまり位相シフターの幅を変化させることによって、より微細パターン形成特性に優れたフォトマスクのマスクパターンデータ作成を行なうことができる。
【０２５８】
尚、第６の実施形態において、輪郭シフターの内径を決定してから位相シフター幅を決定したが、これに代えて、先に位相シフター幅を決定してから輪郭シフターの内径を決定してもよい。
【０２５９】
また、第６の実施形態において、透過型のフォトマスクを想定して説明を行なった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば透過率を反射率と読み替える等して、露光光の透過現象を全て反射現象に置き換えて考えれば、反射型マスクについても本発明は成り立つものである。
【産業上の利用可能性】
【０２６０】
本発明は、微細パターン形成用のフォトマスクに関し、特に半導体集積回路装置の製造に用いた場合には、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】
【０２６１】
【図１】（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２】（ａ）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、（ｂ）は（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なったときにウェハ上に形成される光強度分布を示す図である。
【図３】（ａ）は図２（ａ）に示すフォトマスクにおいてピーク強度Ｉｏが０．２５となるＷ、ＰＷ、ｄの組み合わせをシミュレーションによって求めた結果を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のグラフに示すＰＷ、Ｗ、ｄの組み合わせを持つマスクパターンを用いて寸法１００ｎｍのコンタクトホールの形成を行なった場合における焦点深度のシミュレーション結果を示す図であり、（ｃ）は（ａ）のグラフに示すＰＷ、Ｗ、ｄの組み合わせを持つマスクパターンを用いて寸法１００ｎｍのコンタクトホールの形成を行なった場合における露光マージンのシミュレーション結果を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）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寸法１００ｎｍのコンタクトホールの形成を行なった場合における焦点深度のシミュレーション結果を示す図であり、（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）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寸法１００ｎｍのコンタクトホールの形成を行なった場合における露光マージンのシミュレーション結果を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける平面構成のバリエーションを示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける断面構成のバリエーションを示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係るフォトマスクの平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なったときにウェハ上に形成される光強度分布を示す図である。
【図８】（ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係るフォトマスクにおいてピーク強度Ｉｏが０．２５となるマスク構成をシミュレーションによって求めた結果を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のグラフに示すマスク構成を持つフォトマスクを用いて幅１００ｎｍのスペースパターンの形成を行なった場合における焦点深度のシミュレーション結果を示す図であり、（ｃ）は（ａ）のグラフに示すマスク構成を持つフォトマスクを用いて幅１００ｎｍのスペースパターンの形成を行なった場合における露光マージンのシミュレーション結果を示す図である。
【図９】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る。
【図１０】（ａ）は本発明の第２及び第３の実施形態に係るフォトマスクの効果を確認するためのシミュレーションに用いたフォトマスクの平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すフォトマスクに対して露光を行なうことによって形成される光強度分布のプロファイルを示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクの効果を確認するためのシミュレーションの結果を示す図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は透光部同士の中心間の距離が１．３×λ／ＮＡ以下となるような密集ホールの場合において、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクにおける透光部間の位相シフターの幅を減少させることが好ましい理由を説明するための図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクにおける平面構成のバリエーションを示す図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクにおける平面構成のバリエーションを示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の変形例に係るフォトマスクの平面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の第２の実施形態の変形例に係るフォトマスクにおける平面構成のバリエーションを示す図である。
【図１７】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る。
【図１８】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの効果を確認するためのシミュレーションの結果を示す図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態の変形例に係るフォトマスクの平面図である。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態の変形例に係るフォトマスクの効果を確認するためのシミュレーションの結果を示す図である。
【図２１】（ａ）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り、（ｂ）は（ａ）に示すフォトマスクを用いてパターン形成シミュレーションを行なった結果を示す図である。
【図２２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係るフォトマスクの効果を確認するためのシミュレーションの結果を示す図である。
【図２３】（ａ）は本発明の第４の実施形態の変形例に係るフォトマスクの平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すフォトマスクを用いてパターン形成シミュレーションを行なった結果を示す図である。
【図２４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の実施形態の変形例に係るフォトマスクの効果を確認するためのシミュレーションの結果を示す図である。
【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】（ａ）は通常露光光源の形状を示す図であり、（ｂ）〜（ｄ）は斜入射露光光源の形状を示す図である。
【図２７】（ａ）〜（ｅ）は本発明のフォトマスクを用いた露光特性の、輪帯照明の径に対する依存性をシミュレーションにより求めた結果を説明するための図である。
【図２８】本発明の第６の実施形態に係るマスクデータ作成方法の説明に用いるフォトマスクの平面図である。
【図２９】本発明の第６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３０】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第６の実施形態に係るマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。
【図３１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態に係るマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。
【図３２】（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。
【符号の説明】
【０２６２】
１００    透過性基板
１００ａ  掘り込み部
１０１    半遮光部
１０２    透光部
１０３    位相シフター
１０４    第１の位相シフト膜
１０５    第２の位相シフト膜
１０６    半遮光膜
１０７    薄膜
１０８    位相シフト膜
２００    透過性基板
２０１    半遮光部
２０２〜２０６    透光部
２０７〜２１１    位相シフター
２５０    透過性基板
２５１    半遮光部
２５２    透光部
２５３    位相シフター
２７０    透過性基板
２７１    半遮光部
２７２〜２７６    透光部
２７７〜２８１    位相シフター
２９０    透過性基板
２９１    半遮光部
２９２    透光部
２９３    位相シフター
３００    透過性基板
３０１    半遮光部
３０２〜３０６    透光部
３０７〜３１１    位相シフター
３５０    透過性基板
３５１    半遮光部
３５２〜３５６    透光部
３５７〜３６１    位相シフター
４００    透過性基板
４０１    半遮光部
４０２    透光部
４０３、４０４    位相シフター
５００    基板
５０１    被加工膜
５０２    レジスト膜
５０２ａ    潜像部分
５０３    露光光
５０４    レジストパターン
５１０    透過性基板
５１１    半遮光部
５１２    透光部
５１３    位相シフター
６００    透過性基板
６０１    半遮光部
６０２    透光部
６０３    位相シフター
７０１〜７０３    所望のパターン
７１１〜７１４    輪郭シフター
７２１〜７２３    開口パターン
７５０    半遮光部
【図１】
2006053588.tif 000003
【図２】
2006053588.tif 000004
【図３】
2006053588.tif 000005
【図４】
2006053588.tif 000006
【図５】
2006053588.tif 000007
【図６】
2006053588.tif 000008
【図７】
2006053588.tif 000009
【図８】
2006053588.tif 000010
【図９】
2006053588.tif 000011
【図１０】
2006053588.tif 000012
【図１１】
2006053588.tif 000013
【図１２】
2006053588.tif 000014
【図１３】
2006053588.tif 000015
【図１４】
2006053588.tif 000016
【図１５】
2006053588.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2006053588.tif 000019
【図１８】
2006053588.tif 000020
【図１９】
2006053588.tif 000021
【図２０】
2006053588.tif 000022
【図２１】
2006053588.tif 000023
【図２２】
2006053588.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2006053588.tif 000026
【図２５】
2006053588.tif 000027
【図２６】
2006053588.tif 000028
【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2006053588.tif 000031
【図３０】
2006053588.tif 000032
【図３１】
2006053588.tif 000033
【図３２】
2006053588.tif 000034