(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの第１パターン要素と、周期的に配置された複数の第２パターン要素とを含むパターンを形成するために使用するものであって、
透光性基板と、
前記透光性基板上に形成された、前記少なくとも一つの第１パターン要素を形成するための第１遮光部を含む第１パターン領域と、
前記透光性基板上に形成された、前記複数の第２パターン要素を形成するための複数の第２遮光部を含む第２パターン領域とを備え、
前記第１パターン領域では、前記第１遮光部の片側に第１位相シフト部が形成されると共に、前記第１遮光部の前記第１位相シフト部とは反対側に第１透光部が形成されており、
前記第２パターン領域では、前記複数の第２遮光部の各々の片側に第２位相シフト部が形成されると共に、前記第２遮光部の前記第２位相シフト部とは反対側に第２透光部が形成されており、
前記第１パターン領域の前記第１位相シフト部の幅は、前記第１パターン領域を透過した露光光の光強度が前記第２パターン領域を透過した露光光の光強度とほぼ等しくなるように、前記第２パターン領域の前記第２位相シフト部の幅と一定の関係を満たすように設定されており、
前記第１パターン領域では、前記第１位相シフト部および前記第１透光部を囲むように第３遮光部が前記透光性基板上に形成され、前記第２パターン領域では、前記第２位相シフト部および前記第２透光部を囲むように第４遮光部が形成されている位相シフトマスク。
【請求項２】
前記少なくとも一つの第１パターン要素が、孤立した一つのパターン要素である請求項１に記載の位相シフトマスク。
【請求項３】
前記第１パターン領域の前記第１位相シフト部の幅が、前記第２パターン領域の前記第２位相シフト部の幅の０．９倍〜１．４倍の範囲に設定されている請求項１または２に記載の位相シフトマスク。
【請求項４】
前記少なくとも一つの第１パターン要素が、前記複数の第２パターン要素間のスペースよりも大きいスペースで周期的に配置された複数のパターン要素である請求項１に記載の位相シフトマスク。
【請求項５】
前記パターン要素間のスペースが、前記複数の第２パターン要素間のスペースの約２倍以上である請求項４に記載の位相シフトマスク。
【請求項６】
前記第１パターン領域の前記第１位相シフト部の幅が、前記第２パターン領域の前記第２位相シフト部の幅の０．９倍〜１．４倍の範囲に設定されている請求項４または５に記載の位相シフトマスク。
【請求項７】
前記第１パターン領域に形成された前記第３遮光部と、前記第２パターン領域に形成された前記第４遮光部が、互いに接続されて一体化されている請求項１〜６のいずれかに記載の位相シフトマスク。
【請求項８】
（ａ）  請求項１〜７のいずれに記載の位相シフトマスクを第１マスクとして準備し、
（ｂ）  前記第１マスクの前記第１遮光部の全体を覆う第５遮光部と、前記第１マスクの前記第２遮光部の全体を覆う第６遮光部と、前記第１マスクの前記第３遮光部および第４遮光部を露光するための第３透光部とを透光性基板上に備えており、且つ位相シフトを利用しない第２マスクを準備し、
（ｃ）  パターン形成対象上に形成されたフォトレジスト膜を前記第１マスクを用いて選択的に露光し、
（ｄ）  前記（ｃ）における露光の後に前記フォトレジスト膜を前記第２マスクを用いて選択的に露光し、
（ｅ）  前記（ｄ）における露光の後に前記フォトレジスト膜を現像するパターン形成方法。
【請求項９】
前記第２マスクを前記第１マスクと重ねた時に、前記第２マスクの前記第５遮光部の一方の縁が、前記第１マスクの前記第１位相シフト部の内側に位置すると共に、前記第２マスクの前記第５遮光部の他方の縁が、前記第１マスクの前記第１透光部の内側に位置し、また、前記第２マスクの前記第６遮光部の一方の縁が、その縁の側にある前記第１マスクの前記第２位相シフト部または前記第２透光部の内側に位置すると共に、前記第２マスクの第６遮光部の他方の縁が、その縁の側にある前記第１マスクの前記第２位相シフト部または前記第２透光部の内側に位置するように、前記第２マスクの前記第５遮光部と前記第６遮光部が形成されている請求項８に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程で使用される露光用マスクに関し、さらに言えば、光近接効果を効果的に抑制して解像度をさらに向上できるレベンソン型の位相シフトマスクと、その位相シフトマスクを用いたパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の動作速度の高速化と高集積化がいっそう進んでおり、それに伴って半導体素子を構成する層の各種パターンをさらに微細化することが必要となっている。
【０００３】
最近では、設計ルールが露光光の波長（露光波長）の半分程度にまで縮小されてきているため、露光波長の半分程度あるいはそれ以下の大きさを持つパターンの形成は、通常の露光方法では極めて困難である。そこで、従来より、種々の「超解像技術」が検討されている。
【０００４】
「超解像技術」の一つとして、従来より「位相シフトマスク」が知られている。「位相シフトマスク」とは、透光性基板の透光部（開口部）に選択的に位相反転層（位相シフト層）を設けることにより、隣接する透光部を透過した露光光の回折の影響を除去し、もって解像度を向上させるようにしたマスクである。
【０００５】
「位相シフトマスク」の中でもとりわけ解像性能が向上するものが、「レベンソン型」の位相シフトマスクである（例えば特公昭６２−５０８１１号公報参照）。「レベンソン型位相シフトマスク」では、透光性基板の隣接する透光部に一つおきに位相シフト層を設けることにより、それら透光部を透過した露光光が互いに逆位相となるようにしてそれら露光光間の干渉を抑制する。このように、透過した露光光間の干渉を抑制することにより、解像性能を向上させるものである。
【０００６】
「レベンソン型位相シフトマスク」は、周期的に配置されたパターン要素の解像度と焦点深度の向上に極めて有効であり、露光光の波長の半分程度あるいはそれ以下の大きさの超微細パターンも解像できる。このため、露光光の波長の半分程度あるいはそれ以下の大きさのパターンの形成を実現する技術として、「レベンソン型位相シフトマスク」が最も有望であると考えられている。
【０００７】
図１８は、形成されるべき回路パターンあるいは素子パターン（以下、回路／素子パターンという）の一例を示している。図１８の回路／素子パターン１１０は、ゲート絶縁膜上に形成された導電膜をパターン化して、ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタのゲート電極とそれらに接続された配線をゲート絶縁膜上に形成するのに用いるものであり、任意のフォトレジストにより形成される。
【０００８】
図１８の回路／素子パターン１１０は、孤立した一つのＬ字形パターン要素１１３ａからなる孤立パターン部１１３と、近接して配置された複数の直線状パターン要素１１４ａからなる周期パターン部１１４とを有している。孤立パターン部１１３は、Ｌ字形のパターン要素１１３ａのみを含み、パターン要素１１３ａの近傍（周囲）には他のパターン要素は存在していない。周期パターン部１１４は、複数の直線状パターン要素１１４ａを平行に等間隔で配置したものであり、「ライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）パターン」とも呼ばれる。
【０００９】
図１８の回路／素子パターン１１０は、実際には、Ｌ字形パターン要素１１３ａと直線状パターン要素１１４ａ以外にも種々のパターン要素を有しているが、説明を簡単にするために、図１８ではそれらは省略されている。
【００１０】
図１６は、図１８の回路／素子パターン１１０を形成するために使用される従来の「レベンソン型位相シフトマスク」の一例を示し、図１７は、同じ回路／素子パターン１１０を形成するために使用される「通常のマスク」の一例を示している。
【００１１】
図１６の従来の位相シフトマスク１２０は、ポジ型であり、図１８の回路／素子パターン１１０の孤立パターン部１１３のパターン要素１１３ａを形成するためのＬ字形遮光部１２２ａと、回路／素子パターン１１０の周期パターン部１１４のパターン要素１１４ａを形成するための６個の直線状遮光部１２２ｂとを有している。位相シフトマスク１２０はまた、Ｌ字形遮光部１２２ａに隣接して形成された矩形の位相シフト部１２３ａと、６個の直線状遮光部１２２ｂの間のスペースに一つおきに配置された３個の帯状の位相シフト部１２３ｂとを有している。位相シフトマスク１２０のＬ字形遮光部１２２ａ、１２２ｂ、位相シフト部１２３ａ、１２３ｂ以外の領域は、透光部１２４となっている。
【００１２】
図１６では、透光部１２４を透過する露光光には位相の変化がないので、透光部１２４には「０」の文字が付されており、位相シフト部１２３ａ、１２３ｂを透過する露光光にはπ（１８０゜）の位相変化があるので、位相シフト部１２３ａ、１２３ｂには「π」の文字が付されている。
【００１３】
遮光部１２２ａは、回路／素子パターン１１０のパターン要素１１３ａと同じ形状を持つ。遮光部１２２ｂの各々は、回路／素子パターン１１０の対応するパターン要素１１３ｂと同じ形状を持つ。
【００１４】
図１７の従来の通常マスク１３０は、位相シフトマスク１２０と同じポジ型であり、図１６の位相シフトマスク１２０の遮光部１２２ａ、１２２ｂと位相シフト部１２３ａ、１２３ｂを覆う矩形の遮光部１３２を持っている。通常マスク１３０の遮光部１３２以外の部分は透光部１３４とされている。通常マスク１３０の遮光部１３２は、位相シフトマスク１２０の遮光部１２２ａ、１２２ｂと位相シフト部１２３ａ、１２３ｂに対して次のような位置関係にある。
【００１５】
すなわち、仮に、通常マスク１３０を位相シフトマスク１２０に重ねたとすると、通常マスク１３０の遮光部１３２の上端１３２ａは、位相シフトマスク１２０の遮光部１２２ａ、１２２ｂの上端１２２ａａ、１２２ｂａとほぼ一致する。また、位相シフトマスク１２０の位相シフト部１２３ａ、１２３ｂの上端１２３ａａ、１２３ｂａは、通常マスク１３０の遮光部１３２の上端１３２ａより上方に位置し、透光部１３４内にある。
【００１６】
次に、以上の構成を持つ位相シフトマスク１２０と通常マスク１３０を用いて、二重露光により図１８の回路／素子パターン１１０を形成する方法について説明する。
【００１７】
第１露光ステップでは、パターン形成対象１１２（例えば、ゲート絶縁膜の上に形成されたポリシリコン膜）の上に形成されたフォトレジスト膜（図示せず）に対して、図１６の位相シフトマスク１２０を用いて露光光が照射せしめられる。この時、フォトレジスト膜には、位相シフトマスク１２０のＬ字形遮光部１２２ａと１２２ｂと同じ形状の潜像が形成される。この第１露光ステップにより、位相シフト層１２３ａと１２３ｂの上端１２３ａａと１２３ｂａに対応する箇所において、０−π位相エッジに起因する不要な潜像がフォトレジスト膜中に生じる。そこで、その０−π位相エッジを除去するために、次のようにして第２露光ステップが行われる。
【００１８】
第２露光ステップでは、第１露光ステップで潜像が形成されたフォトレジスト膜に対して、第１露光ステップで用いたのと同じ露光光が通常マスク１３０を用いて照射せしめられる。これによって、その潜像中に存在する０−π位相エッジが消滅する。
【００１９】
その後、こうして潜像が形成されたフォトレジスト膜を公知の現像液を用いて現像すると、露光光が照射された部分が選択的に除去されて潜像が顕在化する、つまり、フォトレジスト膜がパターン化される。その結果、パターン形成対象１１２の上に図１８に示す回路／素子パターン１１０が形成される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した構成を持つ位相シフトマスク１２０と通常マスク１３０を用いるパターン形成方法では、次のような問題がある。
【００２１】
すなわち、図１６の位相シフトマスク１２０の遮光部１２２ｂと位相シフト部１２３ｂが周期的に配置された領域を透過した露光光の強度分布と、同マスク１２０の遮光部１２２ａと位相シフト部１２３ａが孤立して配置された領域を透過する露光光の強度分布とが、大きく異なることである。これは、「光近接効果」に起因すると解される。その結果、形成（識別）可能なパターン要素の最小寸法の増大、という問題が生じるのである。
【００２２】
図１９は、位相シフトマスク１２０において、周期的に配置された遮光部１２２ｂと位相シフト部１２３ｂの幅をそれぞれ０．１μｍ、０．２μｍとし、孤立して配置された遮光部１２２ａと位相シフト部１２３ａの幅をそれぞれ０．１μｍ、１．６μｍとした場合の、透過光の光強度を相対値で示している。図１９において、横軸は直線状遮光部１２２ａまたは１２２ｂの中心線に対して直交する方向の距離を示しており、位置「０」は直線状遮光部１２２ａまたは１２２ｂの中心線上の位置を示す。
【００２３】
図１９より明らかなように、孤立して配置された遮光部１２２ａと位相シフト部１２３ａの領域を透過した露光光の光強度は、遮光部１２２ａの中心線から離れるにつれて増加しているが、その増加の度合いは、周期的に配置された遮光部１２２ｂと位相シフト部１２３ｂの領域を透過した露光光の光強度の増加度合いに比べて小さくなっている。このため、図２０に示すように、フォトレジスト膜に対して形成可能な最小パターン要素寸法は、パターン要素間の距離が０．５μｍより大きくなると（つまり、孤立状態になるにつれて）急激に大きくなっていることが分かる。
【００２４】
そこで、本発明の目的は、形成可能な最小パターン要素寸法が上述した「光近接効果」に起因して増大するのを効果的に抑制できるレベンソン型の位相シフトマスクおよびそれを用いたパターン形成方法を提供することにある。
【００２５】
本発明の他の目的は、解像度をいっそう改善できるレベンソン型の位相シフトマスクおよびそれを用いたパターン形成方法を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
（１）  本発明の位相シフトマスクは、
少なくとも一つの第１パターン要素と、周期的に配置された複数の第２パターン要素とを含むパターンを形成するために使用するものであって、
透光性基板と、
前記透光性基板上に形成された、前記少なくとも一つの第１パターン要素を形成するための第１遮光部を含む第１パターン領域と、
前記透光性基板上に形成された、前記複数の第２パターン要素を形成するための複数の第２遮光部を含む第２パターン領域とを備え、
前記第１パターン領域では、前記第１遮光部の片側に第１位相シフト部が形成されると共に、前記第１遮光部の前記第１位相シフト部とは反対側に第１透光部が形成されており、
前記第２パターン領域では、前記複数の第２遮光部の各々の片側に第２位相シフト部が形成されると共に、前記第２遮光部の前記第２位相シフト部とは反対側に第２透光部が形成されており、
前記第１パターン領域の前記第１位相シフト部の幅は、前記第１パターン領域を透過した露光光の光強度が前記第２パターン領域を透過した露光光の光強度とほぼ等しくなるように、前記第２パターン領域の前記第２位相シフト部の幅と一定の関係を満たすように設定されており、
前記第１パターン領域では、前記第１位相シフト部および前記第１透光部を囲むように第３遮光部が前記透光性基板上に形成され、前記第２パターン領域では、前記第２位相シフト部および前記第２透光部を囲むように第４遮光部が形成されている。
【００２７】
（２）  本発明の位相シフトマスクでは、透光性基板上に、少なくとも一つの第１パターン要素を形成するための第１遮光部を含む第１パターン領域と、複数の第２パターン要素を形成するための複数の第２遮光部を含む第２パターン領域とを備えている。第１パターン領域では、第１遮光部の両側にそれぞれ第１位相シフト部と第１透光部が形成され、第２パターン領域では、複数の第２遮光部の各々の両側に第２位相シフト部と第２位相シフト部が形成されている。そして、第１パターン領域の第１位相シフト部の幅は、第１パターン領域を透過した露光光の光強度が第２パターン領域を透過した露光光の光強度とほぼ等しくなるように、第２パターン領域の第２位相シフト部の幅と一定の関係を満たすように設定されている。
【００２８】
よって、第１パターン領域と第２パターン領域を透過した露光光の光強度分布をほぼ同一にすることができる。よって、「光近接効果」が効果的に抑制される。その結果、本発明の位相シフトマスクを用いて形成可能な最小パターン要素寸法のバラツキが格段に低減され、したがって解像度を改善できる。
【００２９】
さらに、本発明の位相シフトマスクでは、第１パターン領域において第１位相シフト部および第１透光部を囲むように第３遮光部が透光性基板上に形成され、第２パターン領域において第２位相シフト部および第２透光部を囲むように第４遮光部が形成されている。このため、第１パターン領域と第２パターン領域の双方において０−π位相エッジが存在しなくなり、したがって０−π位相エッジの逆位相干渉が防止される。
【００３０】
よって、０−π位相エッジに起因する不要な潜像を除去することが不要となるから、次の露光ステップでは、第３遮光部と第４遮光部に対応する箇所を露光させれば、少なくとも一つの第１パターン要素と周期的に配置された複数の第２パターン要素とを含む所望のパターンを形成できる。
【００３１】
（３）  本発明の位相シフトマスクの好ましい例では、前記少なくとも一つの第１パターン要素が、孤立した一つのパターン要素とされる。本発明はこのような孤立パターン要素に適用するのが好ましいからである。
【００３２】
この好ましい例では、前記第１パターン領域の前記第１位相シフト部の幅は、前記第２パターン領域の前記第２位相シフト部の幅の０．９倍〜１．４倍の範囲に設定されるのが好ましく、ほぼ同一にするのがより好ましい。０．９倍〜１．４倍の範囲であれば本発明の利点が得られるからであり、またほぼ同一であれば、本発明の利点が最も顕著に現れるからである。
【００３３】
本発明の位相シフトマスクの他の好ましい例では、前記少なくとも一つの第１パターン要素が、前記複数の第２パターン要素間のスペースよりも大きいスペースで周期的に配置された複数のパターン要素とされる。この好ましい例では、前記パターン要素間のスペースが、前記複数の第２パターン要素間のスペースの約２倍以上であるのが好ましい。このような場合にも、前記少なくとも一つの第１パターン要素が孤立した一つのパターン要素である場合と同様に解されるからである。
【００３４】
さらに、前記第１パターン領域の前記第１位相シフト部の幅は、前記第２パターン領域の前記第２位相シフト部の幅の０．９倍〜１．４倍の範囲に設定されるのが好ましく、ほぼ同一にするのがより好ましい。０．９倍〜１．４倍の範囲であれば本発明の利点が得られるからであり、またほぼ同一であれば、本発明の利点が最も顕著に現れるからである。
【００３５】
本発明の位相シフトマスクのさらに他の好ましい例では、前記第１パターン領域に形成された前記第３遮光部と、前記第２パターン領域に形成された前記第４遮光部が、互いに接続されて一体化される。この場合には、本発明の位相シフトマスクを用いる１回目の露光ステップの次に行われる２回目の露光ステップで使用するマスクにおいて、前記第３遮光部と前記第４遮光部を露光させるためのパターン要素の形状が簡単になるという利点がある。
【００３６】
（４）  本発明のパターン形成方法は、上記（１）で述べた本発明の位相シフトマスクを使用するパターン形成方法であって、
（ａ）  上記（１）または（３）で述べた本発明の位相シフトマスクのいずれかを第１マスクとして準備し、
（ｂ）  前記第１マスクの前記第１遮光部の全体を覆う第５遮光部と、前記第１マスクの前記第２遮光部の全体を覆う第６遮光部と、前記第１マスクの前記第３遮光部および第４遮光部を露光するための第３透光部とを透光性基板上に備えており、且つ位相シフトを利用しない第２マスクを準備し、
（ｃ）  パターン形成対象上に形成されたフォトレジスト膜を前記第１マスクを用いて選択的に露光し、
（ｄ）  前記（ｃ）における露光の後に前記フォトレジスト膜を前記第２マスクを用いて選択的に露光し、
（ｅ）  前記（ｄ）における露光の後に前記フォトレジスト膜を現像するものである。
【００３７】
（５）  本発明のパターン形成方法では、上記（１）で述べた本発明の位相シフトマスクを第１マスクとして用いて、フォトレジスト膜に対して１回目の露光を行い、続いて、上記（ｂ）で述べた構成を持つ第２マスクを用いて、同じフォトレジスト膜に対して２回目の露光を行うことによって、所望のパターンをフォトレジスト膜に形成する。このため、「光近接効果」が効果的に抑制され、その結果、本発明のパターン形成方法を用いて形成可能な最小パターン要素寸法のバラツキが格段に低減され、したがって解像度を改善できる。
【００３８】
また、第１マスクを用いた露光の際にその第３遮光部と第４遮光部によって露光されなかったフォトレジスト膜の箇所は、第２マスクを用いた露光によって露光せしめられるので、第１マスクが第３遮光部と第４遮光部を有することに起因する悪影響は生じない。
【００３９】
（６）  本発明のパターン形成方法の好ましい例では、前記第２マスクを前記第１マスクと重ねた時に、前記第２マスクの前記第５遮光部の一方の縁が、前記第１マスクの前記第１位相シフト部の内側に位置すると共に、前記第２マスクの前記第５遮光部の他方の縁が、前記第１マスクの前記第１透光部の内側に位置し、また、前記第２マスクの前記第６遮光部の一方の縁が、その縁の側にある前記第１マスクの前記第２位相シフト部または前記第２透光部の内側に位置すると共に、前記第２マスクの第６遮光部の他方の縁が、その縁の側にある前記第１マスクの前記第２位相シフト部または前記第２透光部の内側に位置する。前記第１マスクによって形成された前記フォトレジスト膜の潜像に対して、前記（ｄ）において前記第２マスクが悪影響を及ぼすのを防止できるからである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００４１】
（第１実施形態）
図３は、図１に示す本発明の第１実施形態の位相シフトマスク２０を用いて形成されるべき回路／素子パターン１０を示す。この回路／素子パターン１０は、ゲート絶縁膜上に形成された導電膜をパターン化して、ＭＯＳトランジスタのゲート電極とそれらに接続された配線をゲート絶縁膜上に形成するのに用いるものであり、任意のフォトレジストにより形成される。
【００４２】
図３の回路／素子パターン１０は、孤立した一つのＬ字形パターン要素１３ａからなる孤立パターン部１３と、近接して平行に配置された６本の直線状パターン要素１４ａからなるＬ／Ｓ周期パターン部１４とを有している。孤立パターン部１３は、Ｌ字形のパターン要素１３ａのみを含み、そのパターン要素１３ａの近傍（周囲）には他のパターン要素は存在していない。周期パターン部１４は、同じ形状を持つ６本の直線状パターン要素１４ａを平行に等間隔で配置したものである。Ｌ字形パターン要素１３ａの幅はＷ13（＝０．１μｍ）である。直線状パターン要素１４ａの幅はいずれもＷ14（＝０．１μｍ）であり、それらの間のスペースはいずれもＳ14（＝０．２μｍ）である。
【００４３】
図３の回路／素子パターン１０は、実際には、Ｌ字形パターン要素１３ａと直線状パターン要素１４ａ以外にも種々のパターン要素を有しているが、説明を簡単にするために、図３ではそれらは省略されている。
【００４４】
図１は、本発明の第１実施形態の位相シフトマスク２０の構成を示す概略平面図、図４はそのＡ−Ａ線に沿った断面図である。この位相シフトマスク２０は、「レベンソン型」である。
【００４５】
位相シフトマスク２０は、ポジ型であり、図３の回路／素子パターン１０の孤立パターン部１３に対応する第１パターン領域Ｒ１と、回路／素子パターン１０の周期パターン部１４に対応する第２パターン領域Ｒ２を、透光性基板２１の一つの主面上に備えている。
【００４６】
第１パターン領域Ｒ１には、孤立パターン部１３のＬ字形のパターン要素１３ａを形成するためのＬ字形の遮光部２２ａが形成されている。遮光部２２ａの一方の側には、Ｌ字形に屈曲した帯状の位相シフト部２３ａが隣接して形成され、遮光部２２ａの他方の側には、Ｌ字形に屈曲した帯状の透光部２４ａが隣接して形成されている。つまり、遮光部２２ａは、帯状の位相シフト部２３ａと透光部２４ａによって挟まれている。位相シフト部２３ａと透光部２４ａは、遮光部２２ａに沿って且つその全長にわたって延在している。
【００４７】
第２パターン領域Ｒ２には、周期パターン部１４の直線状のパターン要素１４ａを形成するための６個の直線状の遮光部２２ｂが等間隔に並列して形成されている。各々の遮光部２２ｂの一方の側には、帯状の位相シフト部２３ｂが隣接して形成され、遮光部２２ｂの他方の側には、帯状の透光部２４ｂが隣接して形成されている。つまり、各々の遮光部２２ｂは、位相シフト部２３ｂと透光部２４ｂによって挟まれている。位相シフト部２３ｂと透光部２４ｂは、対応する遮光部２２ｂに沿って且つその全長にわたって延在している。
【００４８】
第１パターン領域Ｒ１と第２パターン領域Ｒ２以外の領域には、残余遮光部２２ｃが形成されている。この構成は、残余領域が透光部１２４となっている従来の位相シフトマスク１２０（図１６を参照）と大きく異なる点である。
【００４９】
Ｌ字形遮光部２２ａ、直線状遮光部２２ｂおよび残余遮光部２２ｃは、透光性基板２１の表面に遮光層２２（図４を参照）を形成した後、その遮光層２２をパターン化して形成される。Ｌ字形の位相シフト部２３ａと直線状の位相シフト部２３ｂは、透光性基板２１の表面に位相シフト層２３（図４を参照）を形成した後、その位相シフト層２３をパターン化して形成される。透光部２４ａ、２４ｂは、遮光層２２と位相シフト層２３とが存在しない部分により形成される。
【００５０】
図１では、透光部２４ａ、２４ｂを透過する露光光には位相の変化がないので、透光部２４ａ、２４ｂには「０」の文字が付されており、位相シフト部２３ａ、２３ｂを透過する露光光にはπ（１８０゜）の位相変化があるので、位相シフト部２３ａ、２３ｂには「π」の文字が付されている。
【００５１】
第１パターン領域Ｒ１では、Ｌ字形遮光部２２ａは、図３の回路／素子パターン１０の孤立パターン部１３のＬ字形パターン要素１３ａと同じ形状を持つ。遮光部２２ａの幅ＷS1は、Ｌ字形パターン要素１３ａの幅Ｗ13に等しい。すなわち、ＷS1＝Ｗ13＝０．１μｍである。
【００５２】
Ｌ字形位相シフト部２３ａは、Ｌ字形遮光部２２ａに沿って延在していて、そのパターン要素１３ａとほぼ同じ形状を持つ。位相シフト部２３ａの幅ＷP1は、第２パターン領域Ｒ２の直線状位相シフト部２３ｂの幅ＷP2に等しい。位相シフト部２３ｂの幅ＷP2は、回路／素子パターン１０のパターン要素１４ａ間のスペースＳ14に等しいので、ＷP1＝ＷP2＝Ｓ14＝０．２μｍとなる。
【００５３】
Ｌ字形透光部２４ａは、Ｌ字形遮光部２２ａに沿って延在していて、その遮光部２２ａとほぼ同じ形状を持つ。透光部２４ａの幅ＷO1は、Ｌ字形位相シフト部２３ａの幅ＷP1に等しい。つまり、ＷO1＝ＷP1＝０．２μｍである。
【００５４】
第２パターン領域Ｒ２では、直線状遮光部２２ｂの各々は、回路／素子パターン１０の周期パターン部１４の直線状パターン要素１４ａと同じ形状を持つ。これら遮光部２２ｂの幅ＷS2は、直線状パターン要素１４ａの幅Ｗ14に等しい。すなわち、ＷS2＝Ｗ14＝０．１μｍである。
【００５５】
直線状位相シフト部２３ｂの各々は、対応する直線状パターン要素１３ｂに平行に延在していて、そのパターン要素１３ｂとほぼ同じ形状を持つ。これら位相シフト部２３ｂの幅ＷP2は、第１パターン領域Ｒ１のＬ字形位相シフト部２４ａの幅ＷP1に等しい。位相シフト部２３ｂの幅ＷP2は、回路／素子パターン１０のパターン要素１４ａ間のスペースＳ14に等しいので、ＷP2＝ＷP1＝Ｐ14＝０．２μｍとなる。
【００５６】
直線状透光部２４ｂの各々は、対応する直線状パターン要素１３ｂに平行に延在していて、そのパターン要素１３ｂとほぼ同じ形状を持つ。これら透光部２４ｂの幅ＷO2は、位相シフト部２３ｂの幅ＷP2に等しい。つまり、ＷO2＝ＷP2＝０．２μｍである。
【００５７】
透光性基板２１の表面の第１パターン領域Ｒ１と第２パターン領域Ｒ２以外の部分は、残余遮光部２２ｃによって覆われている。
【００５８】
直線状遮光部２２ｂはいずれも、位相シフト部２３ｂおよび透光部２４ｂと同じ長さを持っており、位相シフト部２３ｂおよび透光部２４ｂの両端において残余遮光部２２ｃと接合されている。
【００５９】
本発明の第１実施形態の位相シフトマスク２０では、上述したように、透光性基板２１の表面において、一つの孤立したパターン要素１３ａを含む第１パターン領域Ｒ１と、その第１パターン領域Ｒ１から十分離れて形成された周期的に配置された６本の遮光部２２ｂを含む第２パターン領域Ｒ２とが形成されており、しかも、第１パターン領域Ｒ１と第２パターン領域Ｒ２以外の箇所が残余遮光部２２ｃで覆われている。さらに、第１パターン領域Ｒ１のＬ字形位相シフト部２３ａの幅ＷP1は、第２パターン領域Ｒ２の直線状位相シフト部２２ｂの幅ＷP2と等しく設定されている（ＷP1＝ＷP2）。
【００６０】
このため、第１パターン領域Ｒ１において０−π位相エッジの逆位相干渉が抑制されて、第２パターン領域Ｒ２を透過した露光光の光強度を、第１パターン領域Ｒ１を透過した露光光の光強度とほぼ等しくすることができる。つまり、第１パターン領域Ｒ１と第２パターン領域Ｒ２を透過した露光光の光強度分布をほぼ同一にすることができる。よって、「光近接効果」が効果的に抑制される。その結果、位相シフトマスク２０を用いて形成可能な最小パターン要素寸法のバラツキを格段に低減でき、したがって解像度を改善できる。これは、良品率の向上に大きく寄与する。
【００６１】
これに対し、上述した従来の位相シフトマスク１２０（図１６参照）では、孤立したＬ字形遮光部１２２ａに隣接して配置された位相シフト部１２３ａの幅が、周期的に配置された直線状遮光部１２２ｂに隣接して配置された位相シフト部１２３ｂの幅に比べて非常に大きいため、位相シフト部１２３ａと透光部１２４の境界付近において生じる０−π位相エッジの逆位相干渉が非常に強くなり、その結果、Ｌ字形遮光部１２２ａからかなり離れた範囲まで光強度が低く抑制されてしまう。その結果、透過した露光光の強度分布が不均一となる。この問題点は、本発明の位相シフトマスク２０によれば解消できるのである。
【００６２】
次に、本発明の第１実施形態のパターン形成方法について説明する。この方法では、上述した構成を持つ第１実施形態の位相シフトマスク２０と共に図２に示すマスク３０を使用するので、そのマスク３０の構成について先に説明する。なお、マスク３０は通常のものであり、「レベンソン型」ではない。
【００６３】
このパターン形成方法で使用する投影光学系の開口数（ＮＡ）は０．６８、証明光学系のコヒーレンス・ファクター（σ）は０．３である。
【００６４】
マスク３０は、位相シフトマスク２０と同じポジ型であり、図１に示した位相シフトマスク２０の第１パターン領域Ｒ１と重なる位置にＬ字形に屈曲した遮光部３２ａを持ち、その位相シフトマスク２０の第２パターン領域Ｒ２と重なる位置に矩形の遮光部３２ｂを持っている。マスク３０の遮光部３２ａと３２ｂ以外の部分は透光部３４とされている。
【００６５】
仮に、マスク３０を位相シフトマスク２０に重ねたとすると、マスク３０のＬ字形遮光部３２ａの上端３２ａａは、位相シフトマスク２０のＬ字形遮光部２２ａの上端２２ａａおよびＬ字形透光部２４ａの上端２４ａａにほぼ一致する。Ｌ字形遮光部３２ａの右端（図示せず）も、これと同様である。他方、マスク３０のＬ字形遮光部３２ａの一方のＬ字形側縁３２ａｂは、位相シフトマスク２０のＬ字形位相シフト部２３ａのＬ字形側縁２３ａｂよりも内側に位置する、つまりＬ字形位相シフト部２３ａの中にある。マスク３０のＬ字形遮光部３２ａの他方のＬ字形側縁３２ａｃは、位相シフトマスク２０の透光部２４ａのＬ字形側縁２４ａｂよりも内側に位置する、つまりＬ字形透光部２４ａの中にある。このようにするのは、マスク３０のＬ字形遮光部３２ａがパターン要素１３ａに対して悪影響を与えるのを避けるためである。
【００６６】
また、マスク３０の矩形遮光部３２ｂの上端３２ｂａは、位相シフトマスク２０の直線状位相シフト部２３ｂの上端２３ｂａおよび直線状透光部２４ｂの上端２４ｂａにほぼ一致する。矩形遮光部３２ｂの下端（図示せず）も、これと同様である。他方、マスク３０の矩形遮光部３２ｂの一方の直線状側縁３２ｂｂは、位相シフトマスク２０の直線状透光部２４ｂ（図１で右端に配置されたもの）の側縁２３ｂｂよりも内側に位置する、つまり、その直線状透光部２４ｂの中にある。マスク３０の矩形遮光部３２ｂの他方の直線状側縁３２ｂｃは、位相シフトマスク２０の直線状透光部２４ｂ（図１で左端に配置されたもの）の直線状側縁２４ｂｃよりも内側に位置する、つまり、その直線状透光部２４ｂの中にある。このようにするのは、マスク３０の矩形遮光部３２ｂがパターン要素１４ａに対して悪影響を与えるのを避けるためである。
【００６７】
次に、上述した構成を持つ第１実施形態の位相シフトマスク２０と通常のマスク３０とを用いたパターン形成方法について、図１４と図１５を参照しながら説明する。
【００６８】
まず最初に、図１４に示すように、パターン形成対象１２（例えば、ゲート絶縁膜の上に形成されたポリシリコン膜）の上に、フォトレジスト膜７０を所定厚さで形成する。
【００６９】
次に、ＫｒＦエキシマ・レーザ光（波長：２４８ｎｍ）を露光光として使用し、本発明の第１実施形態の位相シフトマスク２０（図１参照）を用いて、公知の方法により、フォトレジスト膜７０に露光光を投影・照射する。これが１回目の露光ステップである。
【００７０】
すると、位相シフトマスク２０のＬ字形位相シフト部２３ａおよび直線状位相シフト部２３ｂと、Ｌ字形透光部２４ａおよび直線状透光部２４ｂに対応する箇所において、フォトレジスト膜７０が露光せしめられる。その結果、フォトレジスト膜７０の中に潜像が形成される。この潜像は、位相シフトマスク２０のＬ字形位相シフト部２３ａ、直線状位相シフト部２３ｂ、Ｌ字形透光部２４ａおよび直線状透光部２４ｂに対応してそれぞれ形成されるＬ字形露光部７３ａ、直線状露光部７３ｂ、Ｌ字形露光部７４ａおよび直線状露光部７４ｂを含む。これらの露光部７３ａ、７３ｂ、７４ａおよび７４ｂ以外の部分は未露光である。
【００７１】
こうして１回目の露光ステップが完了すると、次に、位相シフトマスク２０を通常のマスク３０に代えて同様の露光処理を行う。これが２回目の露光ステップである。
【００７２】
すなわち、露光光の照射が完了したフォトレジスト膜７０（図１４参照）に対して、マスク３０を用いて露光光を投影・照射する。マスク３０のＬ字形遮光部３２ａは、フォトレジスト膜７０のＬ字形露光部７３ａと７３ｂの全体を覆っており、マスク３０の矩形遮光部３２ｂは、フォトレジスト膜７０の直線状露光部７３ｃと７３ｄの全体を覆っているので、これらの露光部７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄはマスク３０を用いた露光光の影響を受けない。しかし、露光部７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ以外の部分、すなわちフォトレジスト膜７０の未露光部は、露光光の照射を受ける。その結果、図１５に示すように、フォトレジスト膜７０の未露光部に残余露光部７３ｅが形成される。
【００７３】
こうして、第１および第２の露光ステップを経て、図３に示す所望の回路／素子パターン１０と実質的に同じ形を持つ潜像がフォトレジスト膜７０の中に形成される。
【００７４】
本発明のパターン形成方法では、先に述べた従来のパターン形成方法とは異なり、１回目の露光ステップにおいて０−π位相エッジに起因する不要な潜像がフォトレジスト膜７０中に生じない。このため、２回目の露光ステップは、１回目の露光ステップで露光されなかった部分を露光するために行われる。
【００７５】
その後、従来より公知の現像液を用いてフォトレジスト膜７０を現像すれば、潜像が顕在化する、つまり、フォトレジスト膜７０がパターン化される。その結果、パターン形成対象１２の上に図３に示す回路／素子パターン１０が形成される。
【００７６】
こうして回路／素子パターン１０が得られると、その回路／素子パターン１０をマスクとして、パターン形成対象１２（例えばポリシリコン膜）のエッチングを行うと、回路／素子パターン１０がパターン形成対象１２に転写される。
【００７７】
以上説明したように、本発明の第１実施形態のパターン形成方法では、位相シフトマスク２０を第１マスクとして用いて、フォトレジスト膜７０に対して一回目の露光を行い、続いて、通常マスク３０を用いて、同じフォトレジスト膜７０に対して二回目の露光を行うことによって、所望の回路／素子パターン１０の潜像をフォトレジスト膜７０の中に形成する。このため、位相シフトマスク２０の第１パターン領域Ｒ１の透過光強度が、同マスク２０の第２パターン領域Ｒ２の透過光強度とほぼ等しくなり、「光近接効果」を効果的に抑制できる。
【００７８】
また、１回目の露光ステップで位相シフトマスク２０の残余遮光部２２ｃによって露光されなかったフォトレジスト膜７０の部分は、通常マスク３０を用いた２回目の露光ステップにおいて露光されるので、マスク２０のに第１パターン領域Ｒ１と第２パターン領域Ｒ２以外の箇所に設けた残余遮光部２２ｃが悪影響を及ぼすことはない。
【００７９】
図６と図７は、発明者の行った実験結果を示す。
【００８０】
図６は、位相シフトマスク２０の第２パターン領域Ｒ２に周期的に配置された遮光部２２ｂと位相シフト部２３ｂの幅をそれぞれ０．１μｍ、０．２μｍとし、同マスク２０の第１パターン領域Ｒ１に孤立して配置された遮光部２２ａと位相シフト部２３ａの幅をそれぞれ０．１μｍ、１．６μｍとして測定した、透過光の光強度を相対値で示している。図６において位置「０」は、遮光部２２ａまたは２２ｂの中心線を示し、横軸はその中心からの距離を示す。この距離は、遮光部２２ａまたは２２ｂに直交する方向で測定したものである。
【００８１】
図６より明らかなように、孤立して配置された遮光部２２ａと位相シフト部２３ａを含む第１パターン領域Ｒ１における光強度（実線のカーブ）は、遮光部２２ａの中心から離れるにつれて増加しているが、その増加の度合いが、周期的に配置された遮光部２２ｂと位相シフト部２３ｂを含む第２パターン領域Ｒ２における光強度（破線のカーブ）の増加度合いとほぼ同じになっている。このため、フォトレジスト膜７０に対して形成可能な最小パターン要素寸法は、パターン要素間の距離が０．５μｍより大きくなっても（つまり、孤立状態になっても）ほとんど変わらないことが分かる。
【００８２】
なお、以上の説明では、第１パターン領域Ｒ１の位相シフトマスク２０のＬ字形位相シフト部２３ａの幅ＷP1が、第２パターン領域Ｒ２の直線状位相シフト部２３ｂの幅ＷP2に等しくされている（ＷP1＝ＷP2＝０．２μｍ）。しかし、位相シフト部２３ａの幅ＷP1は位相シフト部２３ｂの幅ＷP2に必ずしも等しくなくてもよい。図７より明らかなように、ＷP1＝０．１８μｍ〜０．２８μｍの範囲であれば、つまりＷP1＝（０．９〜１．４）×ＷP2の範囲であっても、ほぼ同じ効果が得られる。
【００８３】
（第２実施形態）
図１０は、図８に示す本発明の第２実施形態の位相シフトマスク５０を用いて形成されるべき回路／素子パターン４０を示す。この回路／素子パターン４０は、第１実施形態と同様に、ＭＯＳトランジスタのゲート電極とそれらに接続された配線をゲート絶縁膜上に形成するのに用いるものであり、任意のフォトレジストにより形成される。
【００８４】
図１０では、回路／素子パターン４０のＬ／Ｓ周期パターン部４３のみが示されているが、実際は、Ｌ／Ｓ周期パターン部４３と共に、図３のＬ／Ｓ周期パターン部１４と同じ構成のＬ／Ｓ周期パターン部（図示せず）をさらに有している。つまり、回路／素子パターン４０は、図３の回路／素子パターン１０において、孤立パターン部１３に代えてＬ／Ｓ周期パターン部４３を設けたものである。
【００８５】
回路／素子パターン４０のＬ／Ｓ周期パターン部４３には、等間隔で平行に配置された６本の直線状のパターン要素４３ａを含んでいる。Ｌ／Ｓ周期パターン部４３の近傍（周囲）には他のパターン要素は存在していない。パターン要素４３ａの幅はいずれもＷ43（＝０．１μｍ）であり、それらの間のスペースはＳ43（＝０．５μｍ）である。
【００８６】
図８は、本発明の第２実施形態の位相シフトマスク５０の構成を示す概略平面図、図１１はそのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。この位相シフトマスク５０は、「レベンソン型」である。
【００８７】
位相シフトマスク５０は、図１０の回路／素子パターン４０の周期パターン部４３に対応する第１パターン領域Ｒ１’と、回路／素子パターン４０の周期パターン部１４（図示せず）に対応する第２パターン領域（図示せず）を、透光性基板５１の一つの主面上に備えている。
【００８８】
第１パターン領域Ｒ１’には、周期パターン部４３のパターン要素４３ａを形成するための６個の直線状の遮光部５２ａが等間隔に並列して形成されている。各々の遮光部５２ａの一方の側には、帯状の位相シフト部４３ａが隣接して形成され、遮光部５２ａの他方の側には、帯状の透光部５４ａが隣接して形成されている。つまり、各々の遮光部５２ａは、位相シフト部５３ａと透光部５４ａによって挟まれている。
【００８９】
第１パターン領域Ｒ１’と第２パターン領域Ｒ２以外の領域は、残余遮光部５２ｃで覆われている。
【００９０】
遮光部５２ａ、５２ｃは、透光性基板５１の表面に遮光層５２を形成した後、その遮光層５２をパターン化して形成される。位相シフト部５３ａは、透光性基板５１の表面に位相シフト層５３を形成した後、その位相シフト層５３をパターン化して形成される。透光部５４ａは、遮光層５２と位相シフト層５３が存在しない部分である。
【００９１】
第１パターン領域Ｒ１’では、直線状遮光部５２ａは、図１０の回路／素子パターン４０の周期パターン部４３の直線状パターン要素４３ａと同じ形状を持つ。遮光部５２ａの幅Ｗ51’は、パターン要素４３ａの幅Ｗ43に等しい。すなわち、ＷS1’＝Ｗ43＝０．１μｍである。
【００９２】
帯状位相シフト部５３ａは、直線状遮光部５２ａに沿って延在している。位相シフト部５３ａの幅ＷP1’は、第２パターン領域Ｒ２の直線状位相シフト部２３ｂの幅ＷP2に等しい。この位相シフト部２３ｂの幅ＷP2は、回路／素子パターン１０のパターン要素１４ａ間のスペースＳ14に等しいので、ＷP1’＝ＷP2＝Ｐ14＝０．２μｍとなる。
【００９３】
帯状透光部５４ａは、直線状遮光部５２ａに沿って延在している。透光部５４ａの幅ＷO1’は、位相シフト部２３ａの幅ＷP2に等しい。つまり、ＷO1’＝ＷP2＝０．２μｍである。
【００９４】
透光性基板５１の表面の第１パターン領域Ｒ１’と第２パターン領域Ｒ２を除く領域は、残余遮光部５２ｃによって覆われている。
【００９５】
直線状遮光部５２ａは、いずれも同じ長さを持っており、位相シフト部５３ａと透光部５４ａの端部において残余遮光部２２ｃと接合されている。
【００９６】
本発明の第２実施形態の位相シフトマスク５０では、上述したように、透光性基板５１の表面において、６本の遮光部５２ａを含む第１パターン領域Ｒ１’と、その第１パターン領域Ｒ１’から離れて形成された、周期的に配置された６本の遮光部２２ｂを含む第２パターン領域Ｒ２とを有している。そして、第１パターン領域Ｒ１’の位相シフト部５３ａの幅ＷP1’は、第２パターン領域Ｒ２の位相シフト部２３ｂの幅ＷP2と等しく設定されている（ＷP1’＝ＷP2）。このため、第１パターン領域Ｒ１’の透過光強度を第２パターン領域Ｒ２の透過光強度とほぼ等しくできる。
【００９７】
よって、第１実施形態の場合と同様に、第１パターン領域Ｒ１’において０−π位相エッジの逆位相干渉が抑制されることになり、「光近接効果」が効果的に抑制される。これにより、位相シフトマスク５０を用いて形成可能な最小パターン要素寸法のバラツキを格段に低減でき、したがって解像度を改善できる。これは、良品率の向上に大きく寄与する。
【００９８】
図９は、本発明の第２実施形態のパターン形成方法に使用するマスク６０の構成を示す概略平面図、図１２はそのＤ−Ｄ線に沿った断面図である。このマスク６０は、通常のものであり、「レベンソン型」ではない。
【００９９】
マスク６０は、図８に示した位相シフトマスク５０の第１パターン領域Ｒ１’と重なる位置に６本の直線状の遮光部６２ａを持ち、同マスク５０の第２パターン領域Ｒ２と重なる位置に矩形の遮光部３２ｂを持っている。マスク６０の遮光部６２ａと３２ｂ以外の部分は透光部６４とされている。
【０１００】
仮に、マスク６０を位相シフトマスク５０に重ねたとすると、マスク６０の直線状遮光部６２ａの上端６２ａａは、位相シフトマスク５０の第１パターン領域Ｒ１’の直線状位相シフト部５３ａの上端５３ａａおよび直線状透光部５４ａの上端５４ａａにほぼ一致する。直線状遮光部６２ａの下端６２ａｂは、位相シフトマスク５０の直線状位相シフト部５３ａの下端５３ａｂおよび直線状透光部５４ａの下端５４ａｂにほぼ一致する。
【０１０１】
他方、マスク６０の直線状遮光部６２ａの一方の側縁６２ａｃは、位相シフトマスク５０の対応する直線状位相シフト部５３ａの側縁５３ａｃよりも内側に位置する、つまり位相シフト部５３ａの中にある。マスク６０の直線状遮光部６２ａの他方の側縁６２ａｄは、位相シフトマスク５０のの対応する直線状透光部５４ａの側縁５４ａｃよりも内側に位置する、つまり透光部５４ａの中にある。このようにするのは、マスク６０の遮光部６２ａがパターン要素４３ａに対して悪影響を与えるのを避けるためである。
【０１０２】
次に、上述した構成を持つ第２実施形態の位相シフトマスク５０と、上述した構成を持つ通常のマスク６０を用いたパターン形成方法について説明する。
【０１０３】
まず最初に、パターン形成対象１２の上に、フォトレジスト膜７０を所定厚さで形成する。
【０１０４】
次に、第１実施形態で使用したのと同じ露光光を、本発明の第２実施形態の位相シフトマスク５０（図８参照）を用いて、公知の方法により、フォトレジスト膜７０に投影・照射する。すると、位相シフトマスク５０の直線状透光部５３ａおよび直線状位相シフト部５４ａに対応する箇所において、フォトレジスト膜７０が露光せしめられる。その結果、フォトレジスト膜７０の中に潜像が形成される。この潜像は、位相シフトマスク５０の透光部５３ａと位相シフト部５４ａに対応してそれぞれ形成される直線状露光部を含む。これらの露光部を除く部分は、未露光である。
【０１０５】
こうして、１回目の露光ステップが完了する。次に、位相シフトマスク５０を通常のマスク６０に代えて同様の露光処理を行う。これが２回目の露光ステップである。
【０１０６】
すなわち、露光光の照射が完了したフォトレジスト膜７０に対して、マスク６０を用いて露光光を投影・照射する。マスク６０の遮光部６２ａは、フォトレジスト膜７０の露光部の全体を覆っているので、これらの露光部はマスク６０を用いる露光ステップの影響を受けない。しかし、これら露光部以外の部分、すなわちフォトレジスト膜７０の未露光部は、露光光の照射を受ける。その結果、フォトレジスト膜７０の未露光部に新たに露光部が形成される。
【０１０７】
こうして、第１および第２の露光ステップを経て、図１０に示す所望の回路／素子パターン４０と実質的に同じ形を持つ潜像がフォトレジスト膜７０の中に形成される。
【０１０８】
その後、従来より公知の現像液を用いてフォトレジスト膜７０を現像すれば、潜像が顕在化する、つまり、フォトレジスト膜７０がパターン化される。その結果、パターン形成対象１２の上に図１０に示す回路／素子パターン４０が形成される。
【０１０９】
こうして回路／素子パターン４０が得られると、その回路／素子パターン４０をマスクとして、パターン形成対象１２（例えばポリシリコン膜）のエッチングを行うと、回路／素子パターン４０がパターン形成対象１２に転写される。
【０１１０】
以上説明したところから明らかなように、第１実施形態のパターン形成方法で述べたのと同じ理由により、第２実施形態のパターン形成方法においても第１実施形態と同じ効果が得られる。
【０１１１】
図１３は、発明者の行った実験結果を示す。
【０１１２】
図１３より明らかなように、周期的に配置された遮光部５２ａと位相シフト部５３ａと透光部５４ａを含む第１パターン領域Ｒ１’の光強度（実線のカーブ）は、遮光部５２ａの中心から離れるにつれて増加しているが、その増加の度合いは、周期的に配置された遮光部２２ｂと位相シフト部２３ｂを含む第２パターン領域Ｒ２の光強度（破線のカーブ）の増加度合いとほぼ同じになっている。このため、フォトレジスト膜７０に対して形成可能な最小パターン要素寸法は、パターン要素間の距離が０．５μｍより大きくなっても（つまり、孤立状態になっても）ほとんど変わらないことが分かる。
【０１１３】
上述した第１および第２の実施形態では、Ｌ字形のパターン要素と直線状のパターン要素について説明しているが、本発明はこれらに限定されないことは言うまでもない。他の任意の形状のパターン要素についても、本発明は適用が可能である。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の位相シフトマスクおよびそれを用いたパターン形成方法によれば、形成可能な最小パターン要素寸法が「光近接効果」に起因して増大するのを効果的に抑制できる。また、解像度をいっそう改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の位相シフトマスクの構成を示す概略平面図であり、本発明の第１実施形態のパターン形成方法で使用される。
【図２】本発明の第１実施形態のパターン形成方法で使用される通常マスクの構成を示す概略平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のパターン形成方法により形成されるべき回路／素子パターンを示す概略平面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の位相シフトマスクを用いて得た、透過光の光強度と位置との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第１実施形態の位相シフトマスクの変形例を用いて得た、透過光の光強度と位置との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態の位相シフトマスクの構成を示す概略平面図であり、本発明の第２実施形態のパターン形成方法で使用される。
【図９】本発明の第２実施形態のパターン形成方法で使用される通常マスクの構成を示す概略平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態のパターン形成方法により形成されるべき回路／素子パターンを示す概略平面図である。
【図１１】図８のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１２】図９のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態の位相シフトマスクを用いて得た、透過光の光強度と位置との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の第１実施形態のパターン形成方法において、図１に示す第１実施形態の位相シフトマスクを用いてフォトレジスト膜の中に形成された潜像を示す概略平面図である。
【図１５】本発明の第１実施形態のパターン形成方法において、図１に示す第１実施形態の位相シフトマスクと図２に示す通常マスクを用いてフォトレジスト膜の中に形成された潜像を示す概略平面図である。
【図１６】従来の位相シフトマスクの構成の一例を示す概略平面図であり、従来のパターン形成方法で使用される。
【図１７】従来のパターン形成方法で使用される通常マスクの構成の一例を示す概略平面図である。
【図１８】従来のパターン形成方法により形成されるべき回路／素子パターンを示す概略平面図である。
【図１９】従来の位相シフトマスクを用いて得た、透過光の光強度と位置との関係を示すグラフである。
【図２０】従来のパターン形成方法においてフォトレジスト膜に対して形成可能な最小パターン要素寸法とパターン要素間距離との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  回路／素子パターン
１３  孤立パターン部
１３ａ  Ｌ字形パターン要素
１４  Ｌ／Ｓ周期パターン部
１４ａ  直線状パターン要素
２０  位相シフトマスク
Ｒ１  第１パターン領域
Ｒ２  第２パターン領域
２１  透光性基板
２２  遮光層
２２ａ  Ｌ字形遮光部
２２ｂ  直線状遮光部
２２ｃ  残余遮光部
２３  位相シフト層
２３ａ  Ｌ字形位相シフト部
２３ｂ  直線状位相シフト部
２４ａ  Ｌ字形透光部
２４ｂ  直線状透光部
３０  通常マスク
３２ａ  Ｌ字形遮光部
３２ｂ  矩形遮光部
３４  透光部
４０  回路／素子パターン
４３  Ｌ／Ｓ周期パターン部
４３ａ  直線状パターン要素
Ｒ１’  第１パターン領域
５０  位相シフトマスク
５１  透光性基板
５２  遮光層
５２ａ  直線状遮光部
５２ｃ  残余遮光部
５３  位相シフト層
５３ａ  直線状位相シフト部
５４ａ  直線状透光部
６０  通常マスク
６２ａ  直線状遮光部
６４  透光部
７０  フォトレジスト膜
７３ａ、７３ｂ  Ｌ字形露光部
７３ｃ、７３ｄ  直線状露光部
７３ｅ  残余露光部
【図１】
0004679732.tif 000002
【図２】
0004679732.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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