(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光に対して透過性を有する透過性基板上の遮光部に複数の孤立した透光部よりなる主パターンが形成されたフォトマスクであって、
前記主パターンは、所定の間隔で隣り合う第１の主パターンと第２の主パターンとを有し、
前記第１の主パターンと前記第２の主パターンとの間に、前記透光部を透過する前記露光光に対して反転位相で前記露光光を透過させる位相シフター部よりなる第１の補助パターンが形成されており、
前記第１の主パターン及び前記第２の主パターンの少なくとも一方における前記第１の補助パターンが配置されていない側方領域に、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を透過させる半遮光部よりなる第２の補助パターンが形成されている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の補助パターンとして単独の位相シフター部が前記第１の主パターン及び前記第２の主パターンのそれぞれとの間に前記遮光部の一部を挟んで設けられていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のフォトマスクにおいて、
前記主パターンは、前記第１の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔で隣り合う前記第２の主パターンと、前記第１の主パターンと前記第１の間隔よりも大きい第２の間隔で隣り合う第３の主パターンとを有し、
前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記位相シフター部よりなる補助パターンは形成されていないことを特徴とするフォトマスク。
【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の間隔は０．８×Ｍ×λ／ＮＡ以下であ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は露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で前記露光光を透過させる第３の補助パターンが形成されていることを特徴とするフォトマスク。
【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３の補助パターンは、前記第１の主パターン及び前記第３の主パターンのそれぞれとの間に前記遮光部の一部を挟んで単独で設けられていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のフォトマスクにおいて、
前記第２の間隔は１．０×Ｍ×λ／ＮＡ以上であ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は露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記第３の補助パターンは、前記透光部を基準として前記露光光を（−３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させることを特徴とするフォトマスク（但しｎは整数）。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記第３の補助パターンは、前記露光光を部分的に透過させる半遮光部よりなることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１０】
請求項９に記載のフォトマスクにおいて、
前記半遮光部は、厚さ３０ｎｍ以下の金属薄膜よりなることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１１】
請求項９に記載のフォトマスクにおいて、
前記第３の補助パターンは、前記第１の主パターンからの距離が０．３×Ｍ×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×Ｍ×λ／ＮＡ以下である領域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は露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
【請求項１２】
請求項９に記載のフォトマスクにおいて、
前記半遮光部を透過する前記露光光の透過率は２０％以下であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１３】
請求項１２に記載のフォトマスクにおいて、
前記第３の補助パターンは、０．４×Ｍ×λ／ＮＡ以上の幅を持つ領域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は露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
【請求項１４】
請求項５〜８のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記第３の補助パターンは他の透光部よりなることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記位相シフター部は、前記透光部を基準として前記露光光を（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させることを特徴とするフォトマスク（但しｎは整数）。
【請求項１６】
請求項１５に記載のフォトマスクにおいて、
前記位相シフター部は、前記透過性基板を掘り下げることにより形成されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の補助パターンの幅は０．４×Ｍ×λ／ＮＡ以下であ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は露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
【請求項１８】
請求項１又は２に記載のフォトマスクにおいて、
前記主パターンは、前記第１の主パターンと、前記第２の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔で隣り合う第３の主パターンと、前記第１の主パターンと前記第１の間隔よりも大きい第２の間隔で隣り合う第４の主パターンとを有し、
前記第１の主パターンと前記第４の主パターンとの間には、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を透過させる半遮光部よりなる第３の補助パターンが形成されており、
前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記半遮光部よりなる補助パターンは形成されていないことを特徴とするフォトマスク。
【請求項１９】
基板上の非反射部に露光光を反射する複数の孤立した反射部よりなる主パターンが形成されたフォトマスクであって、
前記主パターンは、所定の間隔で隣り合う第１の主パターンと第２の主パターンとを有し、
前記第１の主パターンと前記第２の主パターンとの間に、前記反射部で反射される前記露光光に対して反転位相で前記露光光を反射する位相シフター部よりなる第１の補助パターンが形成されており、
前記第１の主パターン及び前記第２の主パターンの少なくとも一方における前記第１の補助パターンが配置されていない側方領域に、前記反射部で反射される前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を反射する半反射部よりなる第２の補助パターンが形成されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２０】
請求項１９に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の補助パターンとして単独の位相シフター部が前記第１の主パターン及び前記第２の主パターンのそれぞれとの間に前記非反射部の一部を挟んで設けられていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載のフォトマスクにおいて、
前記主パターンは、前記第１の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔で隣り合う前記第２の主パターンと、前記第１の主パターンと前記第１の間隔よりも大きい第２の間隔で隣り合う第３の主パターンとを有し、
前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記位相シフター部よりなる補助パターンは形成されていないことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２２】
請求項２１に記載のフォトマスクにおいて、
前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記反射部で反射される前記露光光に対して同位相で前記露光光を反射する第３の補助パターンが形成されていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２３】
請求項２２に記載のフォトマスクにおいて、
前記第３の補助パターンは、前記露光光を部分的に反射する半反射部よりなることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２４】
請求項１９又は２０に記載のフォトマスクにおいて、
前記主パターンは、前記第１の主パターンと、前記第２の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔で隣り合う第３の主パターンと、前記第１の主パターンと前記第１の間隔よりも大きい第２の間隔で隣り合う第４の主パターンとを有し、
前記第１の主パターンと前記第４の主パターンとの間には、前記反射部で反射される前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を反射する半反射部よりなる第３の補助パターンが形成されており、
前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記半反射部よりなる補助パターンは形成されていないことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれか１項に記載のフォトマスクを用いたパターン形成方法であって、
基板上にレジスト膜を形成する工程（ａ）と、
前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して前記露光光を照射する工程（ｂ）と、
前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載のパターン形成方法において、
前記工程（ｂ）で斜入射照明法を用いることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２７】
露光用のフォトマスクにおいて、露光光を透過させ又は反射する露光領域と、前記露光光を透過も反射もさせない非露光領域とを設定するマスクデータ作成方法であって、
前記フォトマスクを介して前記露光光をレジストに照射することによって形成される前記レジストの所望の感光領域と対応する複数の領域を前記露光領域の主パターンとして設定する工程（ａ）と、
前記フォトマスクのバックグランドを前記非露光領域に設定する工程（ｂ）と、
前記主パターンに対して反対位相の関係にある領域を反対位相の補助パターンとして、前記主パターンを構成する前記複数の領域同士の間隔が第１の寸法以下である箇所に設定する工程（ｃ）と、
前記補助パターンの設定後に、前記主パターンの形状を変形することにより、所望のレジストパターンを実現できるマスクパターンを作成する工程（ｄ）とを備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載のマスクデータ作成方法において、
前記主パターンに対して同位相の関係にある領域を同位相の補助パターンとして、前記主パターンを構成する前記複数の領域同士の間隔が第２の寸法以上の箇所に設定する工程をさらに備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載のマスクデータ作成方法において、
前記同位相の補助パターンは、前記主パターンを基準として前記露光光に対して３％以上で且つ２０％以下の透過率又は反射率を持つパターンであることを特徴とするマスクデータ作成方法。
【請求項３０】
露光用のフォトマスクにおいて、露光光を透過させ又は反射する露光領域と、前記露光光を透過も反射もさせない非露光領域とを設定するマスクデータ作成方法であって、
前記フォトマスクを介して前記露光光をレジストに照射することによって形成される前記レジストの所望の感光領域と対応する複数の領域を前記露光領域の主パターンとして設定する工程（ａ）と、
前記フォトマスクのバックグランドを、前記主パターンを基準として前記露光光に対して３％以上で且つ２０％以下の透過率又は反射率を持ち且つ前記露光領域の一部となる半遮光パターン又は半反射パターンに設定する工程（ｂ）と、
前記主パターンを取り囲む前記非露光領域となる遮光パターン又は非反射パターンを設定する工程（ｃ）と、
前記主パターンに対して反対位相の関係にある領域を反対位相の補助パターンとして、前記主パターンを構成する前記複数の領域同士の間隔が第１の寸法以下である箇所に設定する工程（ｄ）と、
前記補助パターンの設定後に、前記主パターンの形状を変形することにより、所望のレジストパターンを実現できるマスクパターンを作成する工程（ｅ）とを備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載のマスクデータ作成方法において、
前記主パターンに対して同位相の関係にある領域を同位相の補助パターンとして、前記主パターンを構成する前記複数の領域同士の間隔が第２の寸法以上の箇所に設定する工程をさらに備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置等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、そのマスクを用いたパターン形成方法及びそのマスクデータ設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体を用いて実現する大規模集積回路装置（以下、ＬＳＩと称する）の高集積化のために、回路パターンの微細化がますます必要となってきている。その結果、回路を構成する配線パターンの細線化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る場合を例として説明する。ここで、ラインパターンとは、レジスト膜における露光光によって感光されない部分、つまり現像後に残存するレジスト部分（レジストパターン）である。また、スペースパターンとは、レジスト膜における露光光によって感光される部分、つまり現像によりレジストが除去されてなる開口部分（レジスト除去パターン）である。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】
従来、光露光システムを用いてパターン形成を行なう場合、石英等からなる透明な基板（透過性基板）上にＣｒ（クロム）等からなる遮光パターンが所望のパターンと対応するように描かれたフォトマスクを用いていた。このようなフォトマスクにおいては、Ｃｒパターンが存在する領域は、ある波長の露光光を透過させない（実質的に透過率０％の）遮光部となる一方、Ｃｒパターンが存在しない領域（開口部）は、前述の露光光に対して透過性基板と同等の透過率（実質的に１００％の透過率）を持つ透光部となる。ここで、全てのマスクパターンは透過性基板の上に描かれており、露光の際には、透過性基板におけるマスクパターンが設けられていない側から光を照射するので、露光光は透過性基板を透過した後にマスクパターンを透過することになる。よって、以下の説明においてマスクパターンの露光光に対する透過率としては、特に断らない限り、マスクパターン各部の絶対的な透過率ではなく、透過性基板の露光光に対する透過率を基準とした相対透過率を用いる。
【０００５】
上記フォトマスクを用いて、レジストが塗布されたウェハの露光を行った場合、マスクを透過した光の像がウェハ上に投影される。ここで、フォトマスクの遮光部はレジストの非感光部と対応すると共にフォトマスクの開口部（透光部）はレジストの感光部と対応し、それによりウェハ上に所望のレジストパターンを形成できる。従って、このようなフォトマスク、つまり、ある波長の露光光に対しての遮光部及び透光部から構成されるフォトマスクはバイナリーマスクと呼ばれる。しかしながら、前述のバイナリーマスク上に所望のパターンとほぼ同じ形状のマスクパターンを設けたとしても、当該バイナリーマスクを用いて露光波長（露光光の波長）以下の微細パターンを高い寸法精度で形成することは困難である。その理由は、微細パターン形成においては、光の回折現象が顕著となって、フォトマスクの遮光部と対応するレジスト領域にも光が回り込むため、レジスト上の光学像において十分なコントラストを実現できなくなり、その結果、レジスト上の非感光部及び感光部のそれぞれの感光強度の間で十分なコントラストを実現できなくなるからである。
【０００６】
そこで、露光光学系において変形照明法の一種である斜入射照明を導入し、それによって繰り返しパターン形成において光学像のコントラストを向上させる手法が導入されていきている。上記の斜入射照明は、繰り返しパターン形成での光学像のコントラスト向上に効果を発揮するものであり、特に、繰り返しパターンを形成する場合にデフォーカス状態でも高いコントラストを維持するものである。すなわち、繰り返しパターン形成において、コントラスト（露光マージン）及び焦点深度（ＤＯＦ）の向上を実現するものである。
【０００７】
しかしながら、上記の斜入射照明を用いても、全てのパターン形成においてコントラスト及びＤＯＦの向上を実現できるわけではない。特に、フォトマスクの遮光部中に孤立して存在する透光部と対応する波長以下の微細パターンの形成には何らの向上効果を奏するものではない。そこで、上記の所望のパターンとほぼ同じ形状のマスクパターンを用いるのではなく、所望のパターンに対応し且つ当該所望のパターンとほぼ同じ形状を有する主パターンと、光学像には影響を及ぼすもののレジストパターン形状には影響を及ぼさない補助パターンをマスク上に設ける方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
図２９（ａ）は、特許文献１に開示されたフォトマスクの平面構成を示す図である。図２９（ａ）に示すように、フォトマスクの遮光部９０１中に孤立した透光部よりなる主パターン９００が設けられている。また、主パターン９００の両側に、レジストパターンが形成されない程度の露光光のみを透過させるように寸法幅を限定した透光部よりなる補助パターン９０２が設けられている。このとき、主パターン９００を透過した露光光による光学像のコントラストを向上させるためには、主パターン９００の中心と補助パターン９０２の中心との間の距離をλ／ＮＡから１．４×λ／ＮＡまでの範囲に設定する必要がある。但し、λは露光光の波長であり、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である。図２９（ａ）に示すように、フォトマスク上に補助パターンを設けることにより、繰り返しパターンに似た光学像が形成されることになるので、このフォトマスクに対して斜入射照明によって露光を行うことにより、コントラスト及び焦点深度を向上させることが可能となる。
【０００９】
上記のような補助パターンを導入することにより、孤立した透光部よりなる単純なパターンの解像度は向上したが、複数の主パターンが存在する複雑なレイアウトのパターンに上記の補助パターンを設ける場合には次のような問題が存在する。すなわち、複数の主パターンが存在する場合に、単独に孤立して存在する主パターンに対してコントラストを向上させるような配置方法によって補助パターンを適用すると、逆にコントラストが低下してしまうことがある。また、複数の主パターンのそれぞれに対して補助パターンを設けようとすると、他の補助パターンと波長以下で近接する補助パターンが必要となり、単独ではレジストパターンを形成することがないように設けられた補助パターン同士が近接することによって、レジストを感光させる程度に露光光が透過してしまうことになる。
【００１０】
それに対して、複数の主パターンが存在するレイアウトに対応して複数の補助パターンを設けると共にそれらの複数の補助パターンにおいて互いに隣り合う補助パターンについては透過する露光光の位相が互いに反対になるように設定することによって、隣り合う補助パターンのそれぞれを透過する光同士が互いに打ち消しあうようにし、それにより主パターンの透過光によるコントラストを向上させると共に、補助パターンの転写を防止する方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
図２９（ｂ）は、特許文献２に開示されたフォトマスクの平面構成を示す図である。図２９（ｂ）に示すように、フォトマスクの遮光部９０１中に孤立した透光部よりなる主パターン９００が設けられている。また、主パターン９００の両側に、透光部よりなる補助パターン９０２が設けられていると共に、主パターン９００から見て補助パターン９０２の外側に、位相シフター部よりなる補助パターン９０３が設けられている。
【特許文献１】特開平５−１６５１９４号公報
【特許文献２】特開２０００−２０６６６７号公報
【特許文献３】特許第３７０８８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上に説明した特許文献２の技術、つまり、フォトマスクの遮光部中に設けられた孤立した透光部よりなる主パターンに対して補助パターンを設けることによって、転写すべき主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを大きくし、且つ、補助パターン自体の転写を抑制する従来方法においても、まだ下記の問題点が残っている。
【００１３】
すなわち、特許文献２の技術においては、主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調するために設けられる補助パターンは、主パターンからλ／ＮＡ程度離れた位置に設ける必要がある。従って、λ／ＮＡ以下の間隔、つまり露光波長以下で近接する主パターンのそれぞれを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを向上させることはできない。
【００１４】
また、特許文献２の技術においては、隣り合う主パターン間の間隔が２．８×λ／ＮＡよりも大きくなると、当該主パターン間に２本以上の補助パターン（互いに同位相の補助パターン）を設ける必要がある。そのような場合には、補助パターン同士が近接する結果、補助パターンが転写されてしまうような状況が発生する。これを防止するために、さらに追加の補助パターンを設け、隣り合う補助パターン同士が互いに反対位相の関係となるようにする方法もあるが、その場合には、補助パターンの数が増加してマスク加工の負荷が増大すると共に、補助パターンのレイアウトも複雑になって最適なマスクパターンを設計することが困難となる。
【００１５】
前記に鑑み、本発明は、遮光部中に設けられた透光部よりなる主パターン同士が露光波長以下の間隔で近接する任意のレイアウトにおいても主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調できる補助パターンが設けられたフォトマスクを提供することを目的とする。さらには、任意のレイアウトにおいても転写すべき主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを向上させつつ、補助パターン自体の転写を容易に抑制できるフォトマスク、そのフォトマスクを用いたパターン形成方法及びそのマスクデータ作成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る第１のフォトマスクは、露光光に対して透過性を有する透過性基板上の遮光部に複数の孤立した透光部よりなる主パターンが形成されたフォトマスクであって、前記主パターンは、所定の間隔で隣り合う第１の主パターンと第２の主パターンとを有し、前記第１の主パターンと前記第２の主パターンとの間に、前記透光部を透過する前記露光光に対して反転位相で前記露光光を透過させる位相シフター部よりなる第１の補助パターンが形成されている。
【００１７】
本発明の第１のフォトマスクによると、従来技術において補助パターンによってコントラストの向上を行えなかった、露光波長（λ／ＮＡ：以下同じ）以下の間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【００１８】
本発明の第１のフォトマスクにおいて、前記補助パターンとして単独の位相シフター部が前記第１の主パターン及び前記第２の主パターンのそれぞれとの間に前記遮光部の一部を挟んで設けられていることが好ましい。このようにすると、主パターンの大きさとは独立に補助パターンの大きさを調整できると共に、補助パターン同士の近接に起因する補助パターンの転写を防止できる。
【００１９】
本発明の第１のフォトマスクにおいて、前記第１の主パターン及び前記第２の主パターンの少なくとも一方における前記補助パターンが配置されていない側方領域に、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を透過させる半遮光部よりなる第２の補助パターンが形成されていることが好ましい。このようにすると、第１の主パターン又は前記第２の主パターンが露光波長よりも大きい間隔で他の主パターンと近接する場合（第１の主パターン又は前記第２の主パターンが他の主パターンと近接しない場合も含む）においても光強度分布のコントラスト向上効果が得られる。
【００２０】
本発明に係る第２のフォトマスクは、露光光に対して透過性を有する透過性基板上の遮光部に複数の孤立した透光部よりなる主パターンが形成されたフォトマスクであって、前記主パターンは、第１の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔で隣り合う第２の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔よりも大きい第２の間隔で隣り合う第３の主パターンとを有し、前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を透過させる半遮光部よりなる補助パターンが形成されており、前記第１の主パターンと前記第２の主パターンとの間には、前記半遮光部よりなる補助パターンは形成されていない。
【００２１】
本発明の第２のフォトマスクによると、露光波長よりも大きい間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【００２２】
本発明に係る第３のフォトマスクは、露光光に対して透過性を有する透過性基板上の遮光部に複数の孤立した透光部よりなる主パターンが形成されたフォトマスクであって、前記主パターンは、第１の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔で隣り合う第２の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔よりも大きい第２の間隔で隣り合う第３の主パターンとを有し、前記第１の主パターンと前記第２の主パターンとの間には、前記透光部を透過する前記露光光に対して反転位相で前記露光光を透過させる位相シフター部よりなる第１の補助パターンが形成されており、前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記位相シフター部よりなる補助パターンは形成されていない。
【００２３】
本発明の第３のフォトマスクによると、露光波長以下の間隔で第１の主パターンと第２の主パターンとが近接する任意のレイアウト、つまり従来技術において補助パターンによってコントラストの向上を行えなかったレイアウトにおいても、主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【００２４】
本発明の第３のフォトマスクにおいて、前記第１の補助パターンとして単独の位相シフター部が、前記第１の主パターンと前記第２の主パターンとの間の中央部に、前記第１の主パターン及び前記第２の主パターンのそれぞれとの間に前記遮光部の一部を挟んで設けられていることが好ましい。このようにすると、主パターンの大きさとは独立に補助パターンの大きさを調整できると共に、補助パターン同士の近接に起因する補助パターンの転写を防止できる。
【００２５】
本発明の第３のフォトマスクにおいて、前記第１の間隔は０．８×Ｍ×λ／ＮＡ以下である（但し、λは前記露光光の波長であり、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である）と、本発明による効果を確実に得ることができる。
【００２６】
本発明の第３のフォトマスクにおいて、前記第１の補助パターンの幅は０．４×Ｍ×λ／ＮＡ以下である（但し、λは前記露光光の波長であり、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である）と、本発明による効果を確実に得ることができる。
【００２７】
本発明の第３のフォトマスクにおいて、前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で前記露光光を透過させる第２の補助パターンが形成されていることが好ましい。このようにすると、第１の主パターンと第３の主パターンとが露光波長よりも大きい間隔で近接する場合においても光強度分布のコントラスト向上効果が得られる。
【００２８】
この場合、前記第２の補助パターンは、前記第１の主パターン及び前記第３の主パターンのそれぞれとの間に前記遮光部の一部を挟んで単独で設けられていることが好ましい。このようにすると、主パターンの大きさとは独立に補助パターンの大きさを調整できると共に、補助パターン同士の近接に起因する補助パターンの転写を防止できる。
【００２９】
また、この場合、前記第２の間隔は１．０×Ｍ×λ／ＮＡ以上である（但し、λは前記露光光の波長であり、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である）ことが好ましい。このようにすると、パターン形成特性を確実に向上させることができる。
【００３０】
また、この場合、前記第２の補助パターンは、前記透光部を基準として前記露光光を（−３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させてもよい。
【００３１】
また、この場合、前記第２の補助パターンは、前記露光光を部分的に透過させる半遮光部よりなることが好ましい。このようにすると、第１の主パターンと第３の主パターンとが露光波長の１．６倍（１．６×λ／ＮＡ）よりも大きい間隔で近接する場合においても光強度分布のコントラスト向上効果が得られる。ここで、前記半遮光部が厚さ３０ｎｍ以下の金属薄膜よりなると、マスク加工において微細加工が容易になる。また、前記第２の補助パターンが、前記第１の主パターンからの距離が０．３×Ｍ×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×Ｍ×λ／ＮＡ以下である領域を有する（但し、λは前記露光光の波長であり、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である）と、露光マージン、ＤＯＦ及びＭＥＦ等のパターン形成特性が向上する。また、前記半遮光部を透過する前記露光光の透過率が２０％以下であると、半遮光部よりなる第２の補助パターンを透過した露光光によるレジストの感光、つまり第２の補助パターンの転写を防止できる。さらに、前記半遮光部を透過する前記露光光の透過率が２０％以下である場合において、前記第２の補助パターンが、０．４×Ｍ×λ／ＮＡ以上の幅を持つ領域を有する（但し、λは前記露光光の波長であり、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である）と、露光マージン、ＤＯＦ及びＭＥＦ等のパターン形成特性を最大限に向上させることができる。
【００３２】
また、この場合、前記第２の補助パターンは他の透光部よりなることが好ましい。このようにすると、第１の主パターンと第３の主パターンとが露光波長の１．０倍（λ／ＮＡ）から１．６倍（１．６×λ／ＮＡ）までの間隔で近接する場合に、光強度分布における優れたコントラスト向上効果が得られる。
【００３３】
本発明の第３のフォトマスクにおいて、前記位相シフター部は、前記透光部を基準として前記露光光を（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させてもよい。この場合、前記位相シフター部は、前記透過性基板を掘り下げることにより形成されていてもよい。
【００３４】
本発明に係る第４のフォトマスクは、露光光に対して透過性を有する透過性基板上の遮光部に複数の孤立した透光部よりなる少なくとも２つ以上の主パターンが形成されたフォトマスクであって、前記遮光部は前記各主パターンを取り囲み、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を透過させる半遮光部が前記遮光部の外形を取り囲むように設けられており、前記各主パターンの間に、前記露光光に対して透過性を有する少なくとも１つの補助パターンが前記遮光部に取り囲まれるように設けられている。
【００３５】
本発明の第４のフォトマスクによると、補助パターン自体の転写を防止しつつ、主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調できる補助パターンが設けられたフォトマスクを実現することができる。
【００３６】
本発明の第４のフォトマスクにおいて、前記遮光部における前記各主パターンと前記半遮光部とに挟まれている部分が、０．３×Ｍ×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×Ｍ×λ／ＮＡ以下の幅を持つ領域を有する（但し、λは前記露光光の波長であり、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である）と、露光マージン、ＤＯＦ及びＭＥＦ等のパターン形成特性が向上する。
【００３７】
本発明の第４のフォトマスクにおいて、前記補助パターンは、前記透光部を透過する前記露光光に対して反転位相で前記露光光を透過させる位相シフター部よりなることが好ましい。このようにすると、特に、従来技術において補助パターンによってコントラストの向上を行えなかった、露光波長以下の間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。この場合、前記補助パターンは、前記各主パターン同士の間隔が０．８×Ｍ×λ／ＮＡ以下である箇所に設けられている（但し、λは前記露光光の波長であり、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である）と、前述の効果を確実に得ることができる。また、この場合、前記補助パターンの幅は０．４×Ｍ×λ／ＮＡ以下である（但し、λは前記露光光の波長であり、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である）と、前述の効果を確実に得ることができる。また、この場合、前記位相シフター部は、前記透光部を基準として前記露光光を（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させてもよい。さらに、この場合、前記位相シフター部は、前記透過性基板を掘り下げることにより形成されていてもよい。
【００３８】
本発明の第４のフォトマスクにおいて、前記補助パターンは他の透光部よりなることが好ましい。このようにすると、露光波長の１．０倍（λ／ＮＡ）から１．６倍（１．６×λ／ＮＡ）までの間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。この場合、前記補助パターンは、前記各主パターン同士の間隔が１．０×Ｍ×λ／ＮＡ以上である箇所に設けられている（但し、λは前記露光光の波長であり、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である）と、パターン形成特性を確実に向上させることができる。
【００３９】
本発明の第４のフォトマスクにおいて、前記半遮光部は、前記透光部を基準として前記露光光を（−３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させてもよい。
【００４０】
本発明の第４のフォトマスクにおいて、前記半遮光部は、厚さ３０ｎｍ以下の金属薄膜よりなることが好ましい。このようにすると、マスク加工において微細加工が容易になる。
【００４１】
本発明に係る第５のフォトマスクは、基板上の非反射部に露光光を反射する複数の孤立した反射部よりなる主パターンが形成されたフォトマスクであって、前記主パターンは、所定の間隔で隣り合う第１の主パターンと第２の主パターンとを有し、前記第１の主パターンと前記第２の主パターンとの間に、前記反射部で反射される前記露光光に対して反転位相で前記露光光を反射する位相シフター部よりなる第１の補助パターンが形成されている。
【００４２】
本発明の第５のフォトマスクによると、露光波長以下の間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンで反射された露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【００４３】
本発明の第５のフォトマスクにおいて、前記補助パターンとして単独の位相シフター部が前記第１の主パターン及び前記第２の主パターンのそれぞれとの間に前記非反射部の一部を挟んで設けられていることが好ましい。このようにすると、主パターンの大きさとは独立に補助パターンの大きさを調整できると共に、補助パターン同士の近接に起因する補助パターンの転写を防止できる。
【００４４】
本発明の第５のフォトマスクにおいて、前記第１の主パターン及び前記第２の主パターンの少なくとも一方における前記補助パターンが配置されていない側方領域に、前記反射部で反射される前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を反射する半反射部よりなる第２の補助パターンが形成されていることが好ましい。このようにすると、第１の主パターン又は前記第２の主パターンが露光波長よりも大きい間隔で他の主パターンと近接する場合（第１の主パターン又は前記第２の主パターンが他の主パターンと近接しない場合も含む）においても光強度分布のコントラスト向上効果が得られる。
【００４５】
本発明に係る第６のフォトマスクは、基板上の非反射部に露光光を反射する複数の孤立した反射部よりなる主パターンが形成されたフォトマスクであって、前記主パターンは、第１の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔で隣り合う第２の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔よりも大きい第２の間隔で隣り合う第３の主パターンとを有し、前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記反射部で反射される前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を反射する半反射部よりなる補助パターンが形成されており、前記第１の主パターンと前記第２の主パターンとの間には、前記半反射部よりなる補助パターンは形成されていない。
【００４６】
本発明の第６のフォトマスクによると、露光波長よりも大きい間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンで反射された露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【００４７】
本発明に係る第７のフォトマスクは、基板上の非反射部に露光光を反射する複数の孤立した反射部よりなる主パターンが形成されたフォトマスクであって、前記主パターンは、第１の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔で隣り合う第２の主パターンと、前記第１の主パターンと第１の間隔よりも大きい第２の間隔で隣り合う第３の主パターンとを有し、前記第１の主パターンと前記第２の主パターンとの間には、前記反射部で反射される前記露光光に対して反転位相で前記露光光を反射する位相シフター部よりなる第１の補助パターンが形成されており、前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記位相シフター部よりなる補助パターンは形成されていない。
【００４８】
本発明の第７のフォトマスクによると、露光波長以下の間隔で第１の主パターンと第２の主パターンとが近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンで反射された露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【００４９】
本発明の第７のフォトマスクにおいて、前記第１の主パターンと前記第３の主パターンとの間には、前記反射部で反射される前記露光光に対して同位相で前記露光光を反射する第２の補助パターンが形成されていることが好ましい。このようにすると、第１の主パターンと第３の主パターンとが露光波長よりも大きい間隔で近接する場合においても光強度分布のコントラスト向上効果が得られる。
【００５０】
この場合、前記第２の補助パターンは、前記露光光を部分的に反射する半反射部よりなることが好ましい。このようにすると、第１の主パターンと第３の主パターンとが露光波長の１．６倍（１．６×λ／ＮＡ）よりも大きい間隔で近接する場合においても光強度分布のコントラスト向上効果が得られる。
【００５１】
本発明に係る第８のフォトマスクは、基板上の非反射部に前記露光光を反射する複数の孤立した反射部よりなる少なくとも２つ以上の主パターンが形成されたフォトマスクであって、前記非反射部は前記各主パターンを取り囲み、前記反射部で反射される前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を反射する半反射部が前記非反射部の外形を取り囲むように設けられており、前記各主パターンの間に、前記露光光に対して反射性を有する少なくとも１つの補助パターンが前記非反射部に取り囲まれるように設けられている。
【００５２】
本発明の第８のフォトマスクによると、補助パターン自体の転写を防止しつつ、主パターンで反射された露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調できる補助パターンが設けられたフォトマスクを実現することができる。
【００５３】
本発明の第８のフォトマスクにおいて、前記補助パターンは、前記反射部で反射される前記露光光に対して反転位相で前記露光光を反射する位相シフター部よりなることが好ましい。このようにすると、露光波長以下の間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンで反射された露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【００５４】
本発明の第８のフォトマスクにおいて、前記補助パターンは他の反射部よりなることが好ましい。このようにすると、露光波長の１．０倍（λ／ＮＡ）から１．６倍（１．６×λ／ＮＡ）までの間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンで反射された露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【００５５】
本発明に係るパターン形成方法は、本発明に係る第１〜第８のフォトマスクのいずれかを用いたパターン形成方法であって、基板上にレジスト膜を形成する工程（ａ）と、前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して前記露光光を照射する工程（ｂ）と、前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程（ｃ）とを備えている。
【００５６】
本発明のパターン形成方法によると、本発明に係る第１〜第８のフォトマスクと同様の効果が得られる。
【００５７】
本発明のパターン形成方法において、前記工程（ｂ）で斜入射照明法を用いることが好ましい。このようにすると、本発明に係る各フォトマスクを透過した露光光によって、よりコントラストが高い光強度分布が形成されるので、より微細なパターンの形成が可能となる。
【００５８】
本発明に係る第１のマスクデータ作成方法は、露光用のフォトマスクにおいて、露光光を透過させ又は反射する露光領域と、前記露光光を透過も反射もさせない非露光領域とを設定するマスクデータ作成方法であって、前記フォトマスクを介して前記露光光をレジストに照射することによって形成される前記レジストの所望の感光領域と対応する複数の領域を前記露光領域の主パターンとして設定する工程（ａ）と、前記フォトマスクのバックグランドを前記非露光領域に設定する工程（ｂ）と、前記主パターンに対して反対位相の関係にある領域を反対位相の補助パターンとして、前記主パターンを構成する前記複数の領域同士の間隔が第１の寸法以下である箇所に設定する工程（ｃ）とを備えている。
【００５９】
本発明の第１のマスクデータ作成方法によると、各主パターン間に、主パターンを透過した光又は主パターンで反射した光に対して反転位相で光を透過させ又は反射する位相シフター部よりなる補助パターンを設けることができる。このため、露光波長以下の間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンを透過した光又は主パターンで反射した光の結像面上での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、本発明の第１の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各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、主パターンを透過した光又は主パターンで反射した光のコントラストが向上する。従って、主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することができる。
【００６０】
本発明の第１のマスクデータ作成方法において、前記主パターンに対して同位相の関係にある領域を同位相の補助パターンとして、前記主パターンを構成する前記複数の領域同士の間隔が第２の寸法以上の箇所に設定する工程をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、露光波長よりも大きい間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンを透過した光又は主パターンで反射した光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。この場合、前記同位相の補助パターンは、前記主パターンを基準として前記露光光に対して３％以上で且つ２０％以下の透過率又は反射率を持つパターンであることが好ましい。このようにすると、同位相の補助パターンの転写を防止しつつ、パターン形成におけるマージンにおいて十分な向上効果を得ることができる。
【００６１】
本発明に係る第２のマスクデータ作成方法は、露光用のフォトマスクにおいて、露光光を透過させ又は反射する露光領域と、前記露光光を透過も反射もさせない非露光領域とを設定するマスクデータ作成方法であって、前記フォトマスクを介して前記露光光をレジストに照射することによって形成される前記レジストの所望の感光領域と対応する複数の領域を前記露光領域の主パターンとして設定する工程（ａ）と、前記フォトマスクのバックグランドを、前記主パターンを基準として前記露光光に対して３％以上で且つ２０％以下の透過率又は反射率を持ち且つ前記露光領域の一部となる半遮光パターン又は半反射パターンに設定する工程（ｂ）と、前記主パターンを取り囲む前記非露光領域となる遮光パターン又は非反射パターンを設定する工程（ｃ）と、前記主パターンに対して反対位相の関係にある領域を反対位相の補助パターンとして、前記主パターンを構成する前記複数の領域同士の間隔が第１の寸法以下である箇所に設定する工程（ｄ）とを備えている。
【００６２】
本発明の第２のマスクデータ作成方法によると、各主パターン間に、主パターンを透過した光又は主パターンで反射した光に対して反転位相で光を透過させ又は反射する位相シフター部よりなる補助パターンを設けることができる。このため、露光波長以下の間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンを透過した光又は主パターンで反射した光の結像面上での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、本発明の第２の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各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、主パターンを透過した光又は主パターンで反射した光のコントラストが向上する。従って、主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することができる。
【００６３】
本発明の第２のマスクデータ作成方法において、前記主パターンに対して同位相の関係にある領域を同位相の補助パターンとして、前記主パターンを構成する前記複数の領域同士の間隔が第２の寸法以上の箇所に設定する工程をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、露光波長よりも大きい間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンを透過した光又は主パターンで反射した光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【００６４】
本発明の第１又は第２のマスクデータ作成方法において、前記補助パターンの設定後に、前記主パターンの形状を変形することにより、所望のレジストパターンを実現できるマスクパターンを作成する工程をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、ＯＰＣ（optical proximity correction）処理を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００６５】
本発明によると、補助パターン自体の転写を防止しつつ、主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調できる補助パターンが設けられたフォトマスクを実現することができる。特に、従来技術において補助パターンによってコントラストの向上を行えなかった、露光波長以下の間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
（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。
【００６７】
通常、フォトマスクは縮小投影型の露光機において使用されるため、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、混乱を避けるため、以下の各実施形態において、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、縮小倍率によって該寸法を換算した値を用いる。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する場合にも、マスクパターン幅及びレジストパターン幅は共に１００ｎｍであると表記する。
【００６８】
また、本発明の各実施形態において、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。
【００６９】
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。
【００７０】
また、以下の各実施形態において、フォトマスクとしては透過型マスクを対象として説明する。尚、透過型マスクに代えて反射型マスクを対象とする場合、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、透過型マスクの透過性基板を、露光光を反射する反射性膜が表面に形成された基板と読み替え、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、透過率を反射率と読み替えればよい。また、半遮光部を半反射部と読み替えればよい。尚、反射型マスクにおいて、位相シフターとは、反射部で反射される光に対して位相差を生じるように光を反射する領域である。
【００７１】
また、以下の各実施形態においてマスクパターンの透過率を議論する場合、マスクパターン各部の絶対的な透過率ではなく、透過性基板の露光光に対する透過率を基準（１００％）とした相対透過率を用いる。従って、透過型マスクに代えて反射型マスクを対象として透過率を反射率に読み替える場合、マスクパターン各部の絶対的な反射率ではなく、反射性膜が表面に形成された基板の露光光に対する反射率を基準（１００％）とした相対反射率を用いる。
【００７２】
（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。
【００７３】
図１（ａ）は所望のレジストパターン形状を表す図であり、図１（ｂ）は第１の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。尚、図１（ｂ）において、透過性基板については斜視図的に示している。
【００７４】
図１（ａ）に示すように、所望のパターンは、レジスト除去部（スペースパターン）２１１〜２１５が設けられたレジストパターン２００である。
【００７５】
図１（ｂ）に示すように、透過性基板１００上の十分に広い領域に亘って遮光部１０１が形成されている。また、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２１１〜２１５と対応する遮光部１０１の各位置には複数の孤立した透光部よりなる第１〜第５の主パターン１１１〜１１５が設けられている。また、後述するように、遮光部１０１の所定位置には、上記の転写すべき各主パターン１１１〜１１５を透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを向上させる作用を有し且つそれ自体は対応する位置のレジストを感光させない補助パターンが設けられている。
【００７６】
本実施形態の第１の特徴は、図１（ｂ）に示すように、第１の主パターン１１１が第１の間隔Ｓ１１で第２の主パターン１１２と近接すると共に第１の間隔Ｓ１１よりも大きい第２の間隔Ｓ１２で第３の主パターン１１３と近接する状態において、第１の主パターン１１１と第２の主パターン１１２との間に、位相シフター部よりなる補助パターン１０３が設けられていることである。ここで、補助パターン１０３となる位相シフター部を透過する光と、各主パターン１１１〜１１５となる透光部を透過する光とは反対位相（反転位相）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。上記の補助パターン１０３を設けることにより、第１の主パターン１１１と第２の主パターン１１２とが露光波長以下の距離で近接する場合においても光強度分布のコントラスト向上効果が得られる。また、上記の補助パターン１０３は第１の主パターン１１１と第２の主パターン１１２との間の中心部のみに単独で設けられるので、補助パターン同士の近接に起因する補助パターンの転写も起こらない。
【００７７】
次に、上記のような「位相シフター部よりなる補助パターン」を設けることにより、転写すべき主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストが向上することをシミュレーション結果に基づいて説明する。尚、以下の説明においては、特に断らない限り、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０．８５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である２／３輪帯照明を用いる。また、特に断らない限り、位相シフター部及び透光部のそれぞれの透過率は同じ１００％であるとする。
【００７８】
図２（ａ）、（ｂ）及び図３（ａ）〜（ｃ）は、位相シフター部よりなる補助パターンの効果を示すシミュレーション結果を表す図である。ここで、図２（ａ）及び（ｂ）は当該シミュレーションで用いたマスクパターンを表している。図２（ａ）に示すマスクパターンにおいては、遮光部１０１中に幅Ｌのライン状の透光部からなる複数の主パターン１０２がピッチＰで並ぶように設けられている。以下、図２（ａ）に示すような、遮光部中にライン状の透光部からなる複数の主パターンが単純に並べられているマスクパターン構造をＡ構造と呼ぶ。図２（ｂ）に示すマスクパターンにおいては、遮光部１０１中に幅Ｌのライン状の透光部からなる複数の主パターン１０２がピッチＰで並ぶように設けられていると共に、それらの主パターン１０２間の中心部に幅Ｄ１の位相シフター部よりなる補助パターン１０３が設けられている。以下、図２（ｂ）に示すような、主パターン間に位相シフター部よりなる補助パターンが設けられている構造をＢ構造と呼ぶ。
【００７９】
図３（ａ）〜（ｃ）は、上記Ａ構造を有するフォトマスク及び上記Ｂ構造を有するフォトマスクのそれぞれを用いて、主パターン１０２のピッチＰを色々変化させながら光強度シミュレーションを行った結果を表している。ここで、各ピッチＰについて主パターン１０２の幅Ｌを、形成されるスペースパターンの幅が９０ｎｍになるように調整している。尚、主パターン１０２の幅ＬはピッチＰによって異なるが、６０〜９０ｎｍ程度である。また、位相シフター部よりなる補助パターン１０３の幅Ｄ１を４０ｎｍに設定している。
【００８０】
図３（ａ）は、主パターン１０２のみによって構成されたフォトマスク（Ａ構造）により得られる露光マージンと、位相シフター部よりなる補助パターン１０３が設けられたフォトマスク（Ｂ構造）により得られる露光マージンとの比較結果を表している。図３（ａ）において、「Ａ」で表記されている曲線がＡ構造による結果であり、「Ｂ」で表記されている曲線がＢ構造による結果である。また、各ピッチＰについてはλ／ＮＡにより規格化した値を用いて表している。尚、以下の説明においては、特に断らない限り、露光マージンとは、「形成されるスペースパターンの転写寸法（ＣＤ値）が目的値（ここでは９０ｎｍ）となる露光量に対する、ＣＤ値が目的値の±１０％以内で変動する露光量の変動幅の比率」であり、露光マージンの値が大きい程、パターン形成特性が優れていることを意味する。
【００８１】
図３（ｂ）は、Ａ構造のフォトマスクにより得られる焦点深度（ＤＯＦ）とＢ構造のフォトマスクにより得られるＤＯＦとの比較結果を表している。図３（ｂ）において、「Ａ」で表記されている曲線がＡ構造による結果であり、「Ｂ」で表記されている曲線がＢ構造による結果である。また、各ピッチＰについてはλ／ＮＡにより規格化した値を用いて表している。尚、以下の説明においては、特に断らない限り、ＤＯＦとは、「形成されるスペースパターンのＣＤ値が目的値（ここでは９０ｎｍ）の±１０％以内に収まるフォーカス位置の許容範囲」であり、ＤＯＦの値が大きい程、パターン形成特性が優れていることを意味する。
【００８２】
図３（ｃ）は、Ａ構造のフォトマスクにより得られるマスクエラーファクター（ＭＥＦ）とＢ構造のフォトマスクにより得られるＭＥＦとの比較結果を表している。図３（ｃ）において、「Ａ」で表記されている曲線がＡ構造による結果であり、「Ｂ」で表記されている曲線がＢ構造による結果である。また、各ピッチＰについてはλ／ＮＡにより規格化した値を用いて表している。尚、以下の説明においては、特に断らない限り、ＭＥＦとは、「マスク寸法において誤差が発生した場合に、その誤差がレジスト寸法において何倍になって現れるかを表す量」であり、ＭＥＦの値が小さい程、パターン形成特性が優れていることを意味する。
【００８３】
ここで、光強度分布において十分なコントラストが実現されている場合には、露光マージンが高くなり、ＭＥＦは低くなる。すなわち、高い露光マージン、大きなＤＯＦ、低いＭＥＦが同時に達成される条件が、パターン形成において最も優れた条件である。
【００８４】
図３（ａ）に示すように、主パターン１０２のピッチＰが１．２×λ／ＮＡ以下である場合には、位相シフター部よりなる補助パターン１０３を設けることによって、露光マージンを向上させることができる。図３（ｃ）に示すように、ＭＥＦについても同様である。また、図３（ｂ）に示すように、主パターン１０２のピッチＰが１．２×λ／ＮＡ以下である場合、ＤＯＦについては、位相シフター部よりなる補助パターン１０３を設けても設けなくても同様の効果が得られる。すなわち、主パターン１０２のピッチＰが１．２×λ／ＮＡ以下である場合には、位相シフター部よりなる補助パターン１０３を設けることにより、パターン形成に優れたマスクパターンを実現できる。尚、図３（ａ）〜（ｃ）に示すシミュレーション結果は、斜入射照明を用いたシミュレーション結果であるが、上記の効果は斜入射照明を用いた場合に限定して得られるものではない。すなわち、位相シフター部よりなる補助パターンによるコントラストの向上効果は斜入射照明によってより強調されるものであるが、通常照明を用いた場合にも同様の効果が得られる。
【００８５】
以上の結果についてもう少し原理的に説明する。フォトマスクの透光部よりなる主パターン同士が互いに近接すると、主パターン間の中心付近と対応する結像位置では、その両側の各主パターンを透過した光が回折現象によって互いに干渉するようになる。このとき、互いに隣り合う主パターンのそれぞれを透過する光は同じ位相であるので、主パターン間の中心付近と対応する結像位置では、各主パターンを透過した光が互いに強め合う干渉を起こす。その結果、本来は光強度が低くなる程好ましい主パターン間の中心付近と対応する結像位置の光強度が逆に高くなってしまう。よって、この現象を抑制するためには、主パターン間の中心付近と対応する結像位置において、主パターンを透過した露光光に対して反対位相の光をさらに干渉させればよいことが分かる。そのためには、主パターン間の中心付近に位相シフター部からなる補助パターンを設ければよい。ここで、図３（ａ）は、主パターン間の中心付近に位相シフター部からなる補助パターンを設けることによる効果を示している。尚、位相シフター部からなる補助パターンは、主パターン間の中心付近と対応する結像位置の光強度を打ち消すように設けられているので、レジストを感光させないことは言うまでもない。
【００８６】
ところで、隣り合う主パターンのそれぞれを透過した光が互いに干渉するのは、主パターン間の間隔、つまり主パターン間の遮光部の幅が０．８×λ／ＮＡ以下のときであることを本願発明者は経験的に得ている（例えば特許文献３参照）。すなわち、上記の位相シフター部からなる補助パターンは、近接する主パターンのそれぞれを透過した光が回折して互いに干渉して強調し合う状況となる領域である、主パターン間における間隔が０．８×λ／ＮＡ以下の領域に設けられることが好ましい。
【００８７】
また、近接する主パターンのそれぞれを透過した光のうち、主パターン間領域の裏側に回折によって回り込む光をちょうど打ち消すだけの反対位相の光を透過させるように補助パターンの大きさを調整することが最適である。よって、主パターンの大きさとは独立に補助パターンの大きさを調整できるように、補助パターンは主パターンから遮光部を挟んで離れた位置に設けられることが好ましい。さらに、補助パターンは主パターン間の中心部に設けられることが好ましい。
【００８８】
また、上記の原理によれば、主パターン間の距離がＳ１（Ｓ１＜０．８×λ／ＮＡ）のときに当該主パターン間に設けられる補助パターンの幅をＤ１とすると、主パターン間の距離がＳ２（Ｓ２＜Ｓ１）のときに当該主パターン間に設けられる補助パターンの幅Ｄ２はＤ２＞Ｄ１であることが好ましい。なぜなら、主パターン間の距離がＳ２のときに当該各主パターンを透過して主パターン間領域の裏側に回り込む回折光は、主パターン間の距離がＳ１のときに当該各主パターンを透過して主パターン間領域の裏側に回り込む回折光よりも多くなるからである。よって、主パターン間の距離がＳ２のときに当該主パターン間に設けられる補助パターン（位相シフター部からなる補助パターン）の幅Ｄ２は、主パターン間の距離がＳ１のときに当該主パターン間に設けられる補助パターン（位相シフター部からなる補助パターン）の幅Ｄ１よりも大きいことが好ましい。
【００８９】
尚、本願発明者は、Ｓ２≒０．４×λ／ＮＡのときに、近接する主パターンのそれぞれを透過して主パターン間領域の裏側に回り込む回折光をちょうど打ち消す補助パターン幅Ｄ２についてＤ２≒０．４×λ／ＮＡとなり、主パターン間隔と補助パターン幅とが一致することを経験的に得ている（例えば特許文献３参照）。一方、透光部と同じ透過率を有する位相シフター部よりなる補助パターンが有効に作用する最大幅は０．４×λ／ＮＡであるので、位相シフター部よりなる補助パターンの幅は０．４×λ／ＮＡ以下であることが好ましい（例えば特許文献３参照）。
【００９０】
図４（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すシミュレーション結果を、グラフの横軸を主パターン間隔（Ｐ−Ｌ）に換算し直して示したものである。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、主パターン間隔（Ｐ−Ｌ）が０．８×λ／ＮＡ以下である場合には、位相シフター部よりなる補助パターンを主パターン間に設けることにより、露光マージン及びＭＥＦを向上させることができる。逆に、主パターン間隔（Ｐ−Ｌ）が０．８×λ／ＮＡよりも大きい場合には、位相シフター部よりなる補助パターンを主パターン間に設けないことが好ましい。
【００９１】
また、主パターンがライン状である場合、主パターンのライン端では主パターンの裏側に回り込む回折光が減少するので、位相シフター部よりなる補助パターンの長さは、ライン状の主パターンの長さよりも短いことが好ましい。但し、パターン形成に悪影響を及ぼさない範囲内で補助パターンの長さの方が長くなっても良い。
【００９２】
次に、本実施形態の第２の特徴は、図１（ｂ）に示すように、第１の主パターン１１１が第１の間隔Ｓ１１よりも大きい第３の間隔Ｓ１３で第４の主パターン１１４と近接する状態において、第１の主パターン１１１と第４の主パターン１１４との間に、透光部よりなる補助パターン１０４が設けられていることである。また、第１の主パターン１１１が第１の間隔Ｓ１１よりも大きい第４の間隔Ｓ１４で第５の主パターン１１５と近接する状態において、第１の主パターン１１１と第５の主パターン１１５との間に、透光部を透過する露光光に対して同位相で且つ部分的に露光光を透過させる半遮光部よりなる補助パターン１０５が設けられていることである。ここで、２つの補助パターン１０４及び１０５はともに、透光部を透過する光と同位相の関係（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。すなわち、透光部よりなる補助パターン１０４も半遮光部よりなる補助パターン１０５も、透光部つまり主パターン１１１〜１１５を基準として同位相で光を透過させる補助パターンであることが第２の特徴である。
【００９３】
前述した第１の特徴である「主パターン１１１〜１１５を基準として反対位相で光を透過させる位相シフター部よりなる補助パターン１０３」に加え、第２の特徴である「主パターンを基準として同位相で光を透過させる補助パターン１０４及び１０５」を設けることにより、露光波長よりも大きい間隔で主パターン同士が近接する場合においても光強度分布のコントラスト向上効果が得られる。また、補助パターン１０４及び１０５はそれぞれ、対応する主パターン間の中心部のみに単独で設けられるので、補助パターン同士の近接に起因する補助パターンの転写も起こらない。
【００９４】
以下、上記のような「透光部と同位相の光を透過させる補助パターン」を設けることにより、転写すべき主パターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストが向上することをシミュレーション結果に基づいて説明する。
【００９５】
図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）〜（ｃ）は、透光部と同位相の光を透過させる補助パターンの効果を示すシミュレーション結果を表す図である。ここで、図５（ａ）及び（ｂ）は当該シミュレーションで用いたマスクパターンを表している。
【００９６】
図５（ａ）に示すマスクパターンにおいては、遮光部１０１中に幅Ｌのライン状の透光部からなる複数の主パターン１０２がピッチＰで並ぶように設けられていると共に、それらの主パターン１０２間の中心部に幅Ｄ２の透光部よりなる補助パターン１０４が設けられている。以下、図５（ａ）に示すような、主パターン間に透光部よりなる補助パターンが設けられている構造をＣ構造と呼ぶ。尚、透光部よりなる補助パターン１０４がレジストを感光させないための条件に基づいて、補助パターン１０４の幅Ｄ２を４０ｎｍに設定している。また、補助パターン１０４は常に主パターン間の中心部に設けている。
【００９７】
図５（ｂ）に示すマスクパターンにおいては、遮光部１０１中に幅Ｌのライン状の透光部からなる複数の主パターン１０２がピッチＰで並ぶように設けられていると共に、それらの主パターン１０２間に幅Ｄ３の半遮光部よりなる補助パターン１０５が設けられている。以下、図５（ｂ）に示すような、主パターン間に半遮光部よりなる補助パターンが設けられている構造をＤ構造と呼ぶ。尚、半遮光部よりなる補助パターン１０５の幅Ｄ３については、補助パターン１０５がその両側の主パターン１０２のそれぞれから１１０ｎｍの距離に位置するように（つまり補助パターン１０５と主パターン１０２との間隔が１１０ｎｍになるように）、各ピッチＰ毎に変化させている。すなわち、補助パターン１０５は、常に主パターン１０２間の中心部に位置し且つ主パターン１０２からの距離が１１０ｎｍとなるように設けられている。また、補助パターン１０５となる半遮光部の透過率については９％に設定する。これにより、補助パターン１０５の寸法がどのように拡大した場合にも、レジストを感光させるのに十分な光を補助パターン１０５が透過することはない。
【００９８】
図６（ａ）〜（ｃ）は、上記Ｃ構造を有するフォトマスク及び上記Ｄ構造を有するフォトマスクのそれぞれを用いて、主パターン１０２のピッチＰを色々変化させながら光強度シミュレーションを行った結果を表している。ここで、各ピッチＰについて主パターン１０２の幅Ｌを、形成されるスペースパターンの幅が９０ｎｍになるように調整している。尚、主パターン１０２の幅ＬはピッチＰによって異なるが、６０〜９０ｎｍ程度である。
【００９９】
図６（ａ）は、各ピッチＰについて、Ｃ構造のフォトマスクにより得られる露光マージンと、Ｄ構造のフォトマスクにより得られる露光マージンとを比較した結果を示している。図６（ａ）において、参考のため、図２（ａ）に示すＡ構造のフォトマスクにより得られる露光マージンも合わせて示している。
【０１００】
図６（ｂ）は、各ピッチＰについて、Ｃ構造のフォトマスクにより得られるＤＯＦと、Ｄ構造のフォトマスクにより得られるＤＯＦとを比較した結果を表している。図６（ｂ）において、参考のため、図２（ａ）に示すＡ構造のフォトマスクにより得られるＤＯＦも合わせて示している。
【０１０１】
図６（ｃ）は、各ピッチＰについて、Ｃ構造のフォトマスクにより得られるＭＥＦと、Ｄ構造のフォトマスクにより得られるＭＥＦとを比較した結果を表している。図６（ｃ）において、参考のため、図２（ａ）に示すＡ構造のフォトマスクにより得られるＭＥＦも合わせて示している。
【０１０２】
尚、図６（ａ）〜（ｃ）において、「Ａ」で表記されている曲線がＡ構造による結果であり、「Ｃ」で表記されている曲線がＣ構造による結果であり、「Ｄ」で表記されている曲線がＤ構造による結果である。また、各ピッチＰについてはλ／ＮＡにより規格化した値を用いて表している。
【０１０３】
図６（ａ）に示すように、主パターン１０２のピッチＰが１．２×λ／ＮＡよりも大きい場合には、補助パターン１０４又は１０５を設けることによって、主パターンのみからなるフォトマスクを用いた場合と比べて、露光マージンを向上させることができる。図６（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ＭＥＦ及びＤＯＦについても同様である。但し、透光部よりなる補助パターン１０４を設けた場合、主パターン１０２のピッチＰが２．０×λ／ＮＡよりも大きくなると、露光マージン及びＭＥＦの両方が、主パターンのみからなるフォトマスクを用いた場合と比べて悪化する。しかし、半遮光部よりなる補助パターン１０５を設けた場合、主パターン１０２のピッチＰが２．０×λ／ＮＡよりも大きくなっても、露光マージン及びＭＥＦの両方が、主パターンのみからなるフォトマスクを用いた場合と比べて向上する。ＤＯＦについても同様である。
【０１０４】
以上のことより、主パターンのピッチＰが１．２×λ／ＮＡよりも大きく且つ２．０×λ／ＮＡ以下である場合には、透光部と同じ位相で光を透過させる補助パターン（つまり透光部又は半遮光部よりなる補助パターン）を主パターン間の中心部に設けることによって、パターン形成特性を向上させることができる。また、主パターンのピッチＰが２．０×λ／ＮＡよりも大きい場合には、透光部と同じ位相で光を部分的に透過させる半遮光部を補助パターンとして主パターン間の中心部に設けることによって、パターン形成特性を向上させることができる。
【０１０５】
以上の結果についてもう少し原理的に説明する。孤立した透光部よりなる主パターンによって良好なパターン形成特性が得らないことは従来から知られた事実である。そのため、主パターン同士が近接する状態で良好なパターン形成特性が得られているとしても、同じ主パターンが孤立して設けられている状態ではパターン形成特性が劣化する。尚、本願において、光学的に孤立したパターンとは、他のパターンからλ／ＮＡ以上の距離を隔てているものを意味する。すなわち、主パターン間の距離がλ／ＮＡ以上である場合には、主パターンに代替する補助パターンを当該主パターン間に設けることによってパターン形成特性が向上する。言い換えると、λ／ＮＡ以上離れた主パターン同士の間には、主パターン（透光部）と同じ位相で光を透過させる補助パターンを設けることが好ましい。
【０１０６】
但し、補助パターンはレジストを感光させない程度の光を透過させるものである必要があるので、透光部からなる補助パターンの幅は０．４×λ／ＮＡよりも小さくなければならないことを本願発明者は経験的に得ている。なぜなら、レジストが感光するのは、光強度分布において露光光の強度を１．０としたときに０．２程度の閾値以上の光強度を有する領域であり、０．４×λ／ＮＡの幅の透光部を透過する光の光強度が０．２となるからである。一方、半遮光部からなる補助パターンの幅については当該半遮光部の透過率が２０％以下であれば、当該パターン幅が０．４×λ／ＮＡ以上になってもレジストを感光させることはない。言い換えると、２０％以下の透過率の半遮光部よりなる補助パターンを設ける場合、その幅は０．４×λ／ＮＡよりも大きくてもよい。従って、半遮光部よりなる補助パターンの透過率は２０％以下であることが好ましい。
【０１０７】
以上のように、主パターン間の中心部に透光部よりなる補助パターンを設ける場合、当該補助パターンの幅を０．４×λ／ＮＡよりも小さくする必要があるため、主パターン間の距離が大きくなると、補助パターンが主パターンから離れ過ぎることになり、パターン形成特性が向上しなくなる。それに対して、半遮光部よりなる補助パターンを設ける場合には、当該補助パターンの幅を０．４×λ／ＮＡ以上にすることができるので、主パターンから見てパターン形成特性の向上効果を実現できる距離に補助パターンを配置することが可能になる。
【０１０８】
図７（ａ）〜（ｃ）は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すシミュレーション結果を、グラフの横軸を主パターン間隔（Ｐ−Ｌ）に換算し直して示したものである。図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、主パターン間隔（Ｐ−Ｌ）がλ／ＮＡ程度以上になると、露光マージン、ＤＯＦ、ＭＥＦの全てについて、主パターン間の中心部に補助パターンを設けたＣ構造及びＤ構造の方が、主パターンのみからなるＡ構造と比べて改善されている。但し、透光部よりなる補助パターンを設けたＣ構造については、主パターン間隔（Ｐ−Ｌ）が１．６×λ／ＮＡ程度以上になると、逆に、Ａ構造と比べてパターン形成特性が悪化する。しかし、半遮光部よりなる補助パターンを設けたＤ構造については、主パターン間隔（Ｐ−Ｌ）が１．６×λ／ＮＡ程度以上になっても、Ａ構造と比べてパターン形成特性が向上する。
【０１０９】
また、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、主パターン間隔（Ｐ−Ｌ）がλ／ＮＡ以上で且つ１．６×λ／ＮＡ以下の範囲では、主パターン間の中心部に設ける補助パターンが半遮光部よりなる場合と比べて、透光部よりなる場合の方がパターン形成特性が向上する。これは、主パターン間隔（Ｐ−Ｌ）がλ／ＮＡ以上で且つ１．６×λ／ＮＡ以下の範囲においては、透光部及び半遮光部のそれぞれからなる２種類の補助パターンのいずれもが共に適切な位置に設けられていることになるので、より多くの光が透過する透光部を用いる方が半遮光部を用いるよりも好ましいからである。
【０１１０】
以上のことより、第１の主パターン１１１が第１の間隔Ｓ１１よりも大きい第３の間隔Ｓ１３で第４の主パターン１１４と近接すると共に第１の主パターン１１１が第３の間隔Ｓ１３よりも大きい第４の間隔Ｓ１４で第５の主パターン１１５と近接する状態においては、第１の主パターン１１１と第４の主パターン１１４との間に、透光部よりなる補助パターン１０４が設けられ、且つ第１の主パターン１１１と第５の主パターン１１５との間に、透光部を透過する露光光に対して同位相で且つ部分的に露光光を透過させる半遮光部よりなる補助パターン１０５が設けられていることが好ましい。尚、コントラストの向上効果は若干劣るものの、第１の主パターン１１１と第４の主パターン１１４との間に、透光部よりなる補助パターン１０４に代えて、半遮光部よりなる補助パターン１０５を設けてもよいことは言うまでもない。
【０１１１】
図８（ａ）〜（ｃ）は、Ｄ構造により得られる露光マージン、ＤＯＦ及びＭＥＦのそれぞれの、Ａ構造により得られる露光マージン、ＤＯＦ及びＭＥＦのそれぞれに対する向上率を示している。ここで、露光マージンの向上率は、（（Ｄ構造により得られる露光マージン）−（Ａ構造により得られる露光マージン））／（Ｄ構造により得られる露光マージン）として定義する。ＤＯＦ及びＭＥＦについても同様に定義する。尚、図８（ａ）〜（ｃ）において、各グラフの横軸は、Ｄ構造における補助パターンの幅Ｄ３を表している。図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｄ構造において半遮光部よりなる補助パターンの幅Ｄ３が０．４×λ／ＮＡ以上になると、露光マージン、ＤＯＦ及びＭＥＦのそれぞれの向上率がほぼ上限に達していることが分かる。よって、半遮光部よりなる補助パターンの幅Ｄ３は０．４×λ／ＮＡ以上であることが好ましい。
【０１１２】
次に、半遮光部よりなる補助パターンが主パターンにどの程度の距離で近接することが好ましいのかをシミュレーションにより調べた結果について説明する。図９は、図５（ｂ）に示すＤ構造と同様の、主パターン１０２間に半遮光部よりなる補助パターン１０５を設けたマスクパターンを示している。図１０（ａ）〜（ｃ）は、図９に示すマスクパターンにおいて主パターン１０２間のピッチＰを２μｍに固定した状態で主パターン１０２と補助パターン１０５との距離Ｇを色々変化させた場合における露光マージン、ＤＯＦ及びＭＥＦをそれぞれ示す。ここで、各距離Ｇについて主パターン１０２の幅Ｌを、形成されるスペースパターンの幅（ＣＤ値）が９０ｎｍになるように調整している。
【０１１３】
図１０（ａ）に示すように、露光マージンは、主パターン１０２と補助パターン１０５との距離Ｇが０．８×λ／ＮＡ以下である場合に、主パターン１０２と補助パターン１０５とが十分に離れている場合と比べて向上している。図１０（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ＤＯＦ及びＭＥＦについても同様であり、主パターン１０２と補助パターン１０５との距離Ｇが０．８×λ／ＮＡ以下である条件でパターン形成特性が向上する。よって、半遮光部よりなる補助パターン１０５を、主パターン１０２からの距離Ｇが０．８×λ／ＮＡ以下の領域に主パターン１０２との間に遮光部１０１を挟むように設けることが好ましい。
【０１１４】
また、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、主パターン１０２と補助パターン１０５との距離Ｇが０．３×λ／ＮＡよりも小さくなると、露光マージン及びＭＥＦが劣化を始める。よって、半遮光部よりなる補助パターン１０５を、主パターン１０２からの距離Ｇが０．３×λ／ＮＡ以上の領域に主パターン１０２との間に遮光部１０１を挟むように設けることが好ましい。
【０１１５】
また、図８（ａ）〜（ｃ）に示す結果より、半遮光部よりなる補助パターン１０５の幅が０．４×λ／ＮＡ以上になると、パターン形成特性の向上について十分な効果が得られるので、０．４×λ／ＮＡ以上の幅を持つ半遮光部よりなる補助パターン１０５を、主パターン１０２からの距離Ｇが０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×λ／ＮＡ以下の領域に設けることが最適である。すなわち、孤立した主パターンに対しては、当該主パターンからの距離Ｇが０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×λ／ＮＡ以下の領域に、０．４×λ／ＮＡ以上の幅を持つ半遮光部よりなる補助パターンを設けることが好ましい。従って、例えば、図１（ｂ）に示す本実施形態のフォトマスクの平面構成においては、主パターン１１２における主パターン１１１との近接側の反対側（孤立側）に、半遮光部よりなる補助パターン１０５を設けている。
【０１１６】
尚、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すシミュレーション結果は、斜入射照明を用いたシミュレーション結果であるが、上記の効果は斜入射照明を用いた場合に限定して得られるものではない。すなわち、半遮光部よりなる補助パターンによるコントラストの向上効果は斜入射照明によってより強調されるものであるが、通常照明を用いた場合にも同様の効果が得られる。
【０１１７】
また、透光部と同位相で光を透過させる補助パターンの配置によって、周期的特性が得られる効果が向上することから、当該補助パターンの長さは主パターンの長さよりも長いことが好ましい。但し、パターン形成に悪影響を及ぼさない範囲内で補助パターンの長さの方が短くなっても良い。
【０１１８】
また、透光部と同位相で光を透過させる補助パターンは、主パターン間における間隔が比較的広い領域に設けられるものである。よって、主パターン間隔よりも主パターン幅が微細になることによってパターン形成が困難になる場合に、透光部と同位相で光を透過させる補助パターンを適用すれば大きなメリットが得られる。すなわち、透光部と同位相で光を透過させる補助パターンは、主パターンが解像困難となる条件、つまり主パターン幅が１．０×λ／ＮＡ以下の条件で特に有効である。
【０１１９】
以下、補助パターン１０５となる半遮光部の適切な透過率の範囲について、図１１（ａ）に示すフォトマスクを用いたパターン形成におけるマージンをシミュレーションした結果に基づいて説明する。尚、当該シミュレーションにおける光学条件は前述の他のシミュレーションと同じであるものとする。
【０１２０】
図１１（ａ）に示すフォトマスクにおいては、フォトマスクの遮光部１０１中に透光部からなる主パターン１０２が設けられていると共に、主パターン１０２の両側に半遮光部からなる補助パターン１０５が設けられている。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すフォトマスクを透過した露光光の線分ＡＡ’と対応する結像位置における光強度分布を示している。尚、図１１（ａ）に示すフォトマスクにおける主パターン１０２のマスク寸法については、ウェハ上に形成されるパターンの幅が９０ｎｍになるように調整している。
【０１２１】
また、図１１（ｂ）に示すように、光強度のピーク強度をＩｐとし、パターン形成の臨界強度となる閾値をＩｔｈとする。ここで、Ｉｔｈは０．２としたが、良好なパターン形成を得るためには、Ｉｔｈの値が０．２以下であることが好ましいことを本願発明者は経験的に得ている。また、パターン形成におけるマージンは、ＩｐがＩｔｈよりも大きくなるに従って高くなる。このことを定量的に表すために、図１１（ｃ）に（Ｉｐ−Ｉｔｈ）／Ｉｔｈの値を種々の半遮光部の透過率に対して計算した結果を示す。
【０１２２】
図１１（ｃ）から分かるように、（Ｉｐ−Ｉｔｈ）／Ｉｔｈの値は、半遮光部の透過率を０％（このときは遮光部となる：以下同じ）から２０％まで増加させるに従って、０．４５程度から０．５５程度まで向上する。一方、半遮光部の透過率が２０％を超えると、Ｉｐ−Ｉｔｈ）／Ｉｔｈの値はほとんど向上していない。ここで、半遮光部の透過率が２０％を超えると、半遮光部を透過する光の強度が臨界強度を超えてしまうので、補助パターン１０５となる半遮光部の透過率は２０％以下であることが望ましい。また、半遮光部の透過率が０％から３％まで増加する間における（Ｉｐ−Ｉｔｈ）／Ｉｔｈの値の向上効果が高く、具体的には、この間に、半遮光部の透過率が０％から２０％まで増加する間の向上分の約半分程度まで向上する。すなわち、半遮光部の透過率が３％以上であると、パターン形成におけるマージンにおいて十分な向上効果が得られることになる。
【０１２３】
以上のことより、補助パターン１０５となる半遮光部の透過率は２０％以下であることが望ましく、パターン形成におけるマージンにおいて十分な向上効果を得るためには、３％以上であることが好ましい。
【０１２４】
次に、図１（ｂ）に示す本実施形態のフォトマスクの平面構造を実現するための断面構造について説明する。図１２（ａ）〜（ｄ）は、図１（ｂ）に示す本実施形態のフォトマスクにおける線分ＡＢに対応する部分の断面構成のバリエーションを示している。
【０１２５】
まず、図１２（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の上に、透光部との間で露光光に対して同位相の位相差（つまり（−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）を生じる半透明の半遮光膜１５５が形成されている。尚、以下の説明において、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。半遮光膜１５５の一例としては、上記ｎがゼロとなる厚さの金属薄膜がある。また、主パターン１１１、１１２、１１４及び補助パターン１０４のそれぞれとなる透光部は、透過性基板１００の露出領域（掘り下げ部分を除く）からなり、補助パターン１０５となる半遮光部は、透過性基板１００上に形成された半遮光膜１５５の露出領域からなる。また、補助パターン１０３となる位相シフター部は、透過性基板１００の露出領域を、透光部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）を生じる厚さだけ掘り下げることによって設けられている。尚、以下の説明において、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。すなわち、図１２（ａ）に示すフォトマスクにおいては、透過性基板１００の掘り下げ部は位相シフター部を構成する。さらに、透過性基板１００上に形成された半遮光膜１５５の上に露光光を実質的に透過させない遮光膜１５１をさらに積層することによって遮光部（図１（ｂ）の遮光部１０１：以下同じ）が構成されている。
【０１２６】
尚、図１２（ａ）に示すフォトマスクにおいては、半遮光膜１５５として、例えばＭｏからなる金属薄膜を用いることができる。金属薄膜材料として、Ｍｏに代えてＴａ等を用いてもよい。具体的には、例えば１０〜３０ｎｍの厚さの金属膜によって、波長１９３ｎｍの光に対して５〜５０％程度の透過率を実現できる。また、遮光部については、例えばＭｏ薄膜からなる半遮光膜１５５の上に例えばＣｒからなる遮光膜１５１をさらに積層することによって実現できる。尚、Ｃｒ膜の透過率は、例えば石英基板よりなる透過性基板１００上に厚さ５０ｎｍ程度のＣｒ膜を単独で堆積した場合には波長１９３ｎｍの光に対して１％程度となり、同基板１００上に厚さ１００ｎｍ程度のＣｒ膜を単独で堆積した場合には０．１％未満の透過率となる。よって、本実施形態の上記例示のように、半遮光膜１５５となるＭｏ金属薄膜の上に遮光膜１５１となるＣｒ膜を積層することによって、実質的に光を透過させない遮光部を実現できる。
【０１２７】
以上に説明した、図１２（ａ）に示すフォトマスクの構成によると、半遮光膜１５５及び遮光膜１５１が順次積層された透過性基板１００を用意し、半遮光膜１５５及び遮光膜１５１のそれぞれを適宜パターニングすると共に透過性基板１００の所定部分を掘り下げることによって、透光部、遮光部、半遮光部及び位相シフター部からなる任意のレイアウトのフォトマスクを形成することが可能となる。特に、半遮光膜１５５として金属薄膜を用いた場合には、半遮光膜１５５と遮光膜１５１との積層構造の厚さを通常の遮光膜の厚さと同程度に設定することができるので、当該積層構造を加工してなるパターンの加工精度が向上する。
【０１２８】
次に、図１２（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上に、透過性基板１００の露出領域（掘り下げ部分を除く）との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる透明な位相シフト膜１５３が形成されている。主パターン１１１、１１２、１１４及び補助パターン１０４のそれぞれとなる透光部は、透過性基板１００上に形成された位相シフト膜１５３の露出領域からなる。また、補助パターン１０３となる位相シフター部は、位相シフト膜１５３が選択的に除去された透過性基板１００の露出領域からなる。また、図１２（ｂ）に示すフォトマスクにおいては、上記の位相シフト膜１５３の上には、上記透光部との間で露光光に対して同位相の位相差を生じる半透明の半遮光膜１５５がさらに積層されている。ここで、補助パターン１０５となる半遮光部は、位相シフト膜１５３の上に形成された半遮光膜１５５の露出領域からなる。さらに、位相シフト膜１５３の上に形成された半遮光膜１５５の上に露光光を実質的に透過させない遮光膜１５１をさらに積層することによって遮光部が構成されている。
【０１２９】
尚、図１２（ｂ）に示すフォトマスクにおいて、半遮光膜１５５及び遮光膜１５１のそれぞれの構成材料等の具体例については図１２（ａ）に示すフォトマスクと同様である。また、位相シフト膜１５３の構成材料としては、例えばＳＯＧ（spin on glass ）膜等のシリコン酸化膜を使用できる。
【０１３０】
以上に説明した、図１２（ｂ）に示すフォトマスクの構成によると、位相シフト膜１５３を用いることにより、当該位相シフト膜１５３の膜厚によって位相シフター部の位相制御を行うことができるので、透過性基板１００の掘り下げ深さによって位相シフター部を形成する図１２（ａ）に示すフォトマスクの構成と比べて、位相シフター部の位相制御を高精度で行うことができる。
【０１３１】
次に、図１２（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上に、透過性基板１００の露出領域（掘り下げ部分を除く）との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる半透明の位相シフト膜１５６が形成されている。主パターン１１１、１１２、１１４及び補助パターン１０４のそれぞれとなる透光部は、位相シフト膜１５６が除去された透過性基板１００をその露出領域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ることによって設けられている。また、補助パターン１０３となる位相シフター部は、位相シフト膜１５６が除去された透過性基板１００の露出領域からなり、補助パターン１０５となる半遮光部は、透過性基板１００上に形成された位相シフト膜１５６の露出領域からなる。さらに、透過性基板１００上に形成された位相シフト膜１５６の上に露光光を実質的に透過させない遮光膜１５１をさらに積層することによって遮光部が構成されている。
【０１３２】
尚、図１２（ｃ）に示すフォトマスクにおいて、遮光膜１５１の構成材料等の具体例については図１２（ａ）に示すフォトマスクと同様である。また、位相シフト膜１５６の構成材料としては、例えばモリブデンシリコン酸化膜等を使用できる。
【０１３３】
ところで、本実施形態のフォトマスクの平面構成においては、前述の本発明の原理より、透光部について位相シフター部よりも微細なパターンが必要になることはない。また、一般に、透過性基板の掘り下げ部はエッチング工程によって形成されるが、エッチング工程においては、加工パターンが微細になると、そのパターン寸法に依存して掘り下げ深さが所望値からずれてしまうマイクロローディング効果が発生する。それに対して、以上に説明した、図１２（ｃ）に示すフォトマスクの構成によれば、透光部について位相シフター部よりも微細なパターンが必要にならない状況で、透過性基板１００の掘り下げ領域が位相シフター部ではなく透光部となるので、パターン寸法に依存して掘り下げ深さが変動する事態を回避でき、それによりマスク加工を容易に行うことができる。
【０１３４】
次に、図１２（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上に、透過性基板１００の露出領域との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる透明な第１の位相シフト膜１５３が形成されている。このとき、主パターン１１１、１１２、１１４及び補助パターン１０４のそれぞれとなる透光部は、透過性基板１００の露出領域からなる。また、補助パターン１０３となる位相シフター部は、透過性基板１００上に形成された第１の位相シフト膜１５３の露出領域からなる。図１２（ｄ）に示すフォトマスクにおいては、第１の位相シフト膜１５３の上に、透過性基板１００の露出領域との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる半透明の第２の位相シフト膜１５６がさらに積層されている。ここで、補助パターン１０５となる半遮光部は、第１の位相シフト膜１５３上に形成された第２の位相シフト膜１５６の露出領域からなる。さらに、第１の位相シフト膜１５３上に形成された第２の位相シフト膜１５６の上に露光光を実質的に透過させない遮光膜１５１をさらに積層することによって遮光部が構成されている。
【０１３５】
尚、図１２（ｄ）に示すフォトマスクにおいて、遮光膜１５１の構成材料等の具体例については図１２（ａ）に示すフォトマスクと同様であり、第１の位相シフト膜１５３の構成材料等の具体例については図１２（ｂ）に示すフォトマスクと同様であり、第２の位相シフト膜１５６の構成材料等の具体例については図１２（ｃ）に示すフォトマスクと同様である。
【０１３６】
以上に説明した、図１２（ｄ）に示すフォトマスクの構成によると、位相シフト膜１５３及び１５６を用いることにより、当該位相シフト膜１５３及び１５６の膜厚によって位相シフター部の位相制御を行うことができるので、透過性基板１００の掘り下げ深さによって位相シフター部を形成する図１２（ａ）に示すフォトマスクの構成と比べて、位相シフター部の位相制御を高精度で行うことができる。
【０１３７】
ところで、図１２（ｂ）〜（ｄ）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１５３及び１５６の膜厚、並びに同位相の位相差を生じる半遮光膜１５５の膜厚のそれぞれについては、位相調整のために数百ｎｍ程度必要となる。それに対して、図１２（ａ）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（半遮光膜１５５）を用いるため、マスク加工のためのパターニングにおいて微細加工が容易になる。ここで、薄膜（半遮光膜１５５）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）若しくはＴｉ（チタン）等の金属又はそれらの合金がある。また、当該合金の具体例としては、Ｔａ−Ｃｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金又はＴｉ−Ｓｉ合金等がある。以上のように、図１２（ａ）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（半遮光膜１５５）であるため、例えば当該薄膜を厚さ１００ｎｍ程度未満の遮光膜（例えばＣｒ膜）と積層した場合にも、マスク加工において微細加工が容易となるので、当該フォトマスクは特に優れたマスクとなる。
【０１３８】
尚、図１２（ａ）〜（ｄ）に示すフォトマスクにおいて、半遮光膜及び位相シフト膜等をそれぞれ単層膜として図示しているが、これら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。
【０１３９】
以下、本発明を反射型マスクに適用した本実施形態のフォトマスクの変形例について説明する。「前提事項」で説明したように、透過型マスクに代えて反射型マスクを対象とする場合、図１（ｂ）等に示す本実施形態のフォトマスクの平面構成について透過型マスクを前提として説明した内容において、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、半遮光部を半反射部と読み換え、透過率を反射率と読み替えればよい。但し、位相シフター部はそのまま位相シフター部である。
【０１４０】
次に、図１（ｂ）に示す本実施形態のフォトマスクの平面構造を上記のように「反射型マスク」とみなした場合における当該平面構造を実現するための断面構造について説明する。図１２（ｅ）は、図１（ｂ）に示す本実施形態のフォトマスク（反射型マスク）における線分ＡＢに対応する部分の断面構成の一例を示している。
【０１４１】
図１２（ｅ）に示すタイプのフォトマスクにおいては、基板４００の上に、露光光を反射する第１の反射層４０２が形成されていると共に、第１の反射層４０２の上に、第１の反射層４０２で反射される光に対して反対位相で光を反射する第２の反射層４０３が形成されている。尚、基板４００の露出領域は非反射部である。また、基板４００の構成材料としては、例えば酸化シリコン系の化合物等を使用できる。さらに、第１の反射層４０２及び第２の反射層４０３のそれぞれの反射面の高さは、位相にして（１８０度±３０度＋３６０度×ｎ（ｎは整数））分だけ互いに異なっていればよい。ここで、主パターン１１１、１１２、１１４及び補助パターン１０４のそれぞれとなる反射部は、第１の反射層４０２上に形成された第２の反射層４０３の露出領域からなる。また、補助パターン１０３となる位相シフター部は、第２の反射層４０３が選択的に除去された第１の反射層４０２の露出領域からなる。さらに、第２の反射層４０３の上に選択的に光を吸収する吸収層４０５をさらに積層することによって、補助パターン１０５となる半反射部が形成されている。尚、図１２（ｅ）に示すフォトマスクにおいては、非反射部（図１（ｂ）の遮光部１０１に相当）は、基板４００における反射層４０２及び４０３が存在しない領域、つまり基板４００の露出領域からなる。
【０１４２】
以上のように、本発明を反射型マスクに適用した場合にも、透過型マスクに適用した場合と同様に、補助パターン自体の転写を防止しつつ、主パターンで反射された露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調できる補助パターンが設けられたフォトマスクを実現することができる。特に、露光波長以下の間隔で主パターン同士が近接する任意のレイアウトにおいても、主パターンで反射した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを強調することができる。
【０１４３】
尚、本実施形態においては、第１の主パターン１１１に対して、第１の主パターン１１１とは異なる他の４つの主パターン（第２〜第５の主パターン）１１２〜１１５が存在し、第１の主パターン１１１と他の４つの主パターン１１２〜１１５のそれぞれとの間に補助パターンを１つずつ設けた場合を例として説明してきた。しかし、２つの主パターン間に２つ以上の異なる間隔が存在する場合には、２つの主パターン間に２つ以上の補助パターンを設けても良い。具体的には、図１３（ａ）に示す所望のパターン（レジスト除去部（スペースパターン）２７０及び２７１が設けられたレジストパターン２００）を形成するためのフォトマスク（マスクパターン）の平面図である図１３（ｂ）に例示するように、第１〜第４の間隔Ｓ２１〜Ｓ２４で隣り合う第１の主パターン１７０と第２の主パターン１７１との間には、各間隔に対応させて、異なる補助パターン１０３、１０４及び１０５を同時に設けてもよい。具体的には、第１の間隔Ｓ２１を有する主パターン間には、位相シフター部よりなる補助パターン１０３を設け、第１の間隔Ｓ２１よりも大きい第３の間隔Ｓ２３を有する主パターン間には、透光部よりなる補助パターン１０４を設け、第３の間隔Ｓ２３よりも大きい第４の間隔Ｓ２４を有する主パターン間には、半遮光部よりなる補助パターン１０５を設けている。このとき、コントラストの向上効果は若干劣るものの、第１の間隔Ｓ２１よりも大きい第３の間隔Ｓ２３を有する主パターン間に、透光部よりなる補助パターン１０４に代えて、半遮光部よりなる補助パターン１０５を設けてもよいことは言うまでもない。尚、図１３（ｂ）においては、図１（ｂ）に示すフォトマスク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。
【０１４４】
図１３（ｂ）に示すフォトマスクにおいては、第４の間隔Ｓ２４に設けられる半遮光部よりなる補助パターン１０５は、その透過率が２０％以下であれば、他の補助パターンとどのように近接していたとしても転写されることはない。また、補助パターン１０５が主パターン間の中心部に設けられていない場合でも、補助パターン１０５が０．４×λ／ＮＡ以上の幅を有すると共に各主パターンからの距離が０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×λ／ＮＡ以下の領域に設けられていれば、補助パターン１０５によるコントラストの向上効果が得られる。さらに、当該条件を満たしているのであれば、第４の間隔Ｓ２４に半遮光部よりなる補助パターン１０５を例えば２本に分割して設けてもよい。或いは、図１３（ｂ）に示すフォトマスクにおいて第４の間隔Ｓ２４に設けられた補助パターン１０５のような、多角形（５角形以上）の補助パターン１０５を設けてもよい。尚、前述のように、透過率が２０％以下の半遮光部よりなる補助パターン同士がどのような位置関係で配置されていたとしても、また、当該補助パターンがどのような形状を有していたとしても、レジストを感光することはない。また、半遮光部よりなる補助パターン１０５の形状だけではなく、位相シフター部よりなる補助パターン１０３及び透光部よりなる補助パターン１０４のそれぞれの形状も矩形（方形）に限定されるものではなく、任意の多角形状を有していても良い。さらに、主パターンと反対位相の光を透過させる補助パターン（補助パターン１０３)と、主パターンと同位相の光を透過させる補助パターン（補助パターン１０４又は１０５）とが近接したとしても、それぞれの補助パターンを透過する光同士は互いに干渉して打ち消し合うことになるので、上記２種類の補助パターンをフォトマスク上に混在させることに伴う各補助パターンの転写は生じない。
【０１４５】
また、本実施形態については、主パターンが主にラインパターンである場合について説明を行ってきたが、これに代えて、主パターンが例えばホールパターンであっても本実施形態と同様の効果が得られる。具体的には、図１４（ａ）に示す所望のパターン（レジスト除去部（スペースパターン）２１１〜２１５が設けられたレジストパターン２００）を形成するためのフォトマスク（マスクパターン）の平面図である図１４（ｂ）に例示するように、スペースパターン２１１〜２１５と対応する第１〜第５の主パターン１１１〜１１５がホールパターンであってもよい。ここで、第１の主パターン１１１と第２の主パターン１１２とが第１の間隔Ｓ３１で隣り合っており、第１の主パターン１１１と第３の主パターン１１３とが第２の間隔Ｓ３２で隣り合っており、第１の主パターン１１１と第４の主パターン１１４とが第３の間隔Ｓ３３で隣り合っており、第１の主パターン１１１と第５の主パターン１１５とが第４の間隔Ｓ３４で隣り合っており、各間隔Ｓ３１〜Ｓ３４に応じた補助パターン１０３、１０４及び１０５が設けられている。具体的には、第１の間隔Ｓ３１で隣り合う第１の主パターン１１１と第２の主パターン１１２との間に、位相シフター部よりなる補助パターン１０３を設け、第１の間隔Ｓ３１よりも大きい第３の間隔Ｓ３３で隣り合う第１の主パターン１１１と第４の主パターン１１４との間に、透光部よりなる補助パターン１０４を設け、第３の間隔Ｓ３３よりも大きい第４の間隔Ｓ３４で隣り合う第１の主パターン１１１と第５の主パターン１１５との間に、半遮光部よりなる補助パターン１０５を設けている。このとき、コントラストの向上効果は若干劣るものの、第１の間隔Ｓ３１よりも大きい第３の間隔Ｓ３３で隣り合う第１の主パターン１１１と第４の主パターン１１４との間に、透光部よりなる補助パターン１０４に代えて、半遮光部よりなる補助パターン１０５を設けてもよいことは言うまでもない。尚、図１４（ｂ）においては、図１（ｂ）に示すフォトマスク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。
【０１４６】
図１４（ｂ）に示すフォトマスクにおいては、図１３（ｂ）に示すフォトマスクと同様に、第４の間隔Ｓ３４に設けられる半遮光部よりなる補助パターン１０５は、その透過率が２０％以下であれば、他の補助パターンとどのように近接していたとしても転写されることはない。また、補助パターン１０５が主パターン間の中心部に設けられていない場合でも、補助パターン１０５が０．４×λ／ＮＡ以上の幅を有すると共に各主パターンからの距離が０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×λ／ＮＡ以下の領域に設けられていれば、主パターンがラインパターンであるときと同様に、補助パターン１０５によるコントラストの向上効果が得られる。さらに、当該条件を満たしているのであれば、第４の間隔Ｓ３４に半遮光部よりなる補助パターン１０５を例えば２本に分割して設けてもよいし、又は多角形（５角形以上）の補助パターン１０５を設けてもよい。尚、前述のように、透過率が２０％以下の半遮光部よりなる補助パターン同士がどのような位置関係で配置されていたとしても、また、当該補助パターンがどのような形状を有していたとしても、レジストを感光することはない。また、半遮光部よりなる補助パターン１０５の形状だけではなく、位相シフター部よりなる補助パターン１０３及び透光部よりなる補助パターン１０４のそれぞれの形状も矩形（方形）に限定されるものではなく、任意の多角形状を有していても良いことは、主パターンがラインパターンであるときと同様である。さらに、主パターンと反対位相の光を透過させる補助パターン（補助パターン１０３)と、主パターンと同位相の光を透過させる補助パターン（補助パターン１０４又は１０５）とが近接したとしても、それぞれの補助パターンを透過する光同士は互いに干渉して打ち消し合うことになるので、上記２種類の補助パターンをフォトマスク上に混在させることに伴う各補助パターンの転写は生じない。
【０１４７】
（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。
【０１４８】
図１５（ａ）は所望のレジストパターン形状を表す図であり、図１５（ｂ）は第２の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。尚、図１５（ｂ）において、透過性基板については斜視図的に示している。
【０１４９】
図１５（ａ）に示すように、所望のパターンは、レジスト除去部（スペースパターン）２１１〜２１５が設けられたレジストパターン２００である。
【０１５０】
図１５（ｂ）に示すように、透過性基板１００上の十分に広い領域に亘って半遮光部３０５が形成されていると共に、半遮光部３０５中に、複数の孤立した透光部よりなる第１〜第５の主パターン１１１〜１１５を取り囲む遮光部３０１が設けられている。第１〜第５の主パターン１１１〜１１５は、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２１１〜２１５と対応する遮光部３０１の各位置に設けられている。
【０１５１】
本実施形態においては、転写すべき各主パターン１１１〜１１５を透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを向上させるために、各主パターン１１１〜１１５を取り囲む遮光部３０１の外形を取り囲むように半遮光部３０５が形成されていると共に、第１の主パターン１１１が第１の間隔Ｓ４１で第２の主パターン１１２と近接する状態において、第１の主パターン１１１と第２の主パターン１１２との間に、位相シフター部よりなる補助パターン１０３が設けられている。ここで、補助パターン１０３となる位相シフター部を透過する光と、各主パターン１１１〜１１５となる透光部を透過する光とは反対位相（反転位相）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。また、半遮光部３０５を透過する光は、各主パターン１１１〜１１５となる透光部を透過する光と同位相の関係（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。さらに、半遮光部３０５の透過率は、レジストを感光させないために２０％以下であることが好ましく、パターン形成におけるマージンにおいて十分な向上効果を得るためには、３％以上であることが好ましい（第１の実施形態参照）。
【０１５２】
上記のように、第１の主パターン１１１と第２の主パターン１１２との間に、位相シフター部よりなる補助パターン１０３を設けることにより、第１の主パターン１１１と第２の主パターン１１２とが露光波長以下の距離で近接する場合においても、主パターン１１１及び１１２を透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストが向上する。
【０１５３】
尚、第１の実施形態において主パターン間に位相シフター部よりなる補助パターンを設けることによってパターン形成特性を向上させた場合と同様に、位相シフター部よりなる補助パターン１０３は、第１の間隔Ｓ４１が０．８×λ／ＮＡ以下の領域に設けられることが好ましく、位相シフター部よりなる補助パターン１０３の幅は０．４×λ／ＮＡ以下であることが好ましい。
【０１５４】
一方、本実施形態において、主パターン間隔が０．８×λ／ＮＡよりも大きい領域には、位相シフター部よりなる補助パターンを設けていないことが好ましい。例えば、図１５（ｂ）に示すように、第１の間隔Ｓ４１よりも大きい第２の間隔Ｓ４２で近接する第１の主パターン１１１と第３の主パターン１１３との間には、位相シフター部よりなる補助パターンは設けられていない。
【０１５５】
また、第１の実施形態と同様に、主パターンがライン状である場合、主パターンのライン端では主パターンの裏側に回り込む回折光が減少するので、位相シフター部よりなる補助パターン１０３の長さは、ライン状の主パターンの長さよりも短いことが好ましいが、パターン形成に悪影響を及ぼさない範囲内で補助パターン１０３の長さの方が長くなっても良い。
【０１５６】
また、第１の実施形態において半遮光部よりなる補助パターンを透光部よりなる主パターンからの距離が０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×λ／ＮＡ以下の領域に設けることが最適であったことと同様に、遮光部３０１の外形を取り囲む半遮光部３０５は、透光部よりなる主パターン１１１〜１１５からの距離が０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×λ／ＮＡ以下の領域に設けられていることが好ましい。従って、本実施形態においては、透光部よりなる主パターン１１１〜１１５を取り囲む遮光部３０１において、各主パターン１１１〜１１５と半遮光部３０５とに挟まれている領域の幅は、０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×λ／ＮＡ以下あることが好ましい。
【０１５７】
また、第１の実施形態と同様に、本実施形態においても、半遮光部３０５の幅は０．４×λ／ＮＡ以上であることが好ましい。すなわち、半遮光部３０５の幅が０．４×λ／ＮＡ以上であれば前述の効果を得ることができる。従って、図１５（ｂ）に示すフォトマスクの変形例の平面図である例えば図１６に示すフォトマスクのように、主パターン１１１〜１１５を取り囲む遮光部１０１の外形を取り囲む半遮光部１０５のさらにその外側に遮光部１０１が設けられていてもよい。このとき、半遮光部１０５の幅は０．４××λ／ＮＡ以上であることが好ましい。
【０１５８】
また、本実施形態においては、図１５（ｂ）に示すマスクパターンを透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを向上させるために、主パターン１１１〜１１５となる透光部を取り囲む遮光部３０１中に、当該透光部と同位相で光を透過させる補助パターンを設けている。すなわち、第１の主パターン１１１が第１の間隔Ｓ４１よりも大きい第３の間隔Ｓ４３で第４の主パターン１１４とも近接する状態において、第１の主パターン１１１と第４の主パターン１１４との間に、透光部よりなる補助パターン１０４が設けられている。ここで、主パターン１１１〜１１５と同位相で光を透過させる補助パターン１０４に代えて、半遮光部よりなる補助パターンを設けても良い。但し、第１の実施形態において述べたように、透光部又は半遮光部よりなる補助パターンは、主パターン間隔がλ／ＮＡ以上である箇所に設けられていることが好ましいが、主パターン間隔がλ／ＮＡ以上で且つ１．６×λ／ＮＡ以下の範囲では、主パターン間の中心部に設ける補助パターンが半遮光部よりなる場合と比べて、透光部よりなる場合の方がパターン形成特性が向上する。
【０１５９】
また、第１の実施形態と同様に、透光部と同位相で光を透過させる補助パターンの配置によって、周期的特性が得られる効果が向上することから、当該補助パターンの長さは主パターンの長さよりも長いことが好ましいが、パターン形成に悪影響を及ぼさない範囲内で補助パターンの長さの方が短くなっても良い。
【０１６０】
以上に説明したように、本実施形態におけるコントラストの強調効果の原理は第１の実施形態と同様であるが、本実施形態のように、主パターンとなる透光部を取り囲む遮光部を孤立したパターンとして取り扱い、フォトマスクのバックグランドとして補助パターンと同様の効果を持つ半遮光部を設けることにより、主パターンが複雑に配置されている場合における補助パターン配置の複雑さを排除できる。すなわち、半遮光部よりなる補助パターンを配置しなくても良いからである。また、第１の実施形態と比較して、同様の所望のパターンを形成するためのフォトマスクにおける補助パターンの数を減らすことができるので、フォトマスク作成において描画パターン数を削減でき、それによってフォトマスク作成の負荷を軽減できる。
【０１６１】
また、本実施形態においては、フォトマスクのバックグランド全体が半遮光部であるとして説明を行ってきた。しかし、遮光部の外形を取り囲む半遮光部の幅が０．４×λ／ＮＡ以上であれば、コントラストの向上効果が得られるので、前述のように、図１５（ｂ）に示すフォトマスクに代えて、図１６に示すフォトマスク（主パターン１１１〜１１５を取り囲む遮光部１０１の外形を取り囲む半遮光部１０５（幅０．４×λ／ＮＡ以上）のさらにその外側に遮光部１０１が設けられたフォトマスク）を用いても良いことは言うまでもない。
【０１６２】
以上に説明したように、本実施形態によると、主パターン１１１〜１１５を囲む遮光部３０１に、露光光に対して透過性を有する補助パターン１０３及び１０４を設けることによって、主パターン１１１〜１１５を透過した露光光の結像面上での光強度分布のコントラストを向上させ、それによってパターン形成特性を向上させることができる。また、遮光部３０１の外形を取り囲むように半遮光部３０５を設けることによって、第１の実施形態における半遮光部よりなる補助パターンと同様の効果が得られる。従って、バックグランドとなる半遮光部３０５に加えて、上記の補助パターン１０３及び１０４のそれぞれを各主パターン間に単独に設けるだけで十分なコントラスト向上効果が得られるようになるので、補助パターン同士の近接に起因する補助パターンの転写を防止することができる。
【０１６３】
また、主パターン１１１〜１１５を囲む遮光部３０１には、本実施形態のように、主パターン１１１〜１１５となる透光部と反対位相で光を透過させる補助パターン、及び当該透光部と同位相で光を透過させる補助パターンの両方を設けることが最も好ましいが、いずれか一方の補助パターンを設けなくても良い。
【０１６４】
また、本実施形態のフォトマスクの断面構造としては、例えば図１２（ａ）〜（ｄ）に示す第１の実施形態と同様の断面構造を用いることができる。また、第１の実施形態と同様に、本発明を反射型マスクに適用した本実施形態のフォトマスクの変形例も可能である。当該変形例のフォトマスクの断面構造としては、例えば図１２（ｅ）に示す第１の実施形態の変形例と同様の断面構造を用いることができる。
【０１６５】
また、本実施形態において、半遮光部３０５は、例えば透過性基板１００上に形成された厚さ３０ｎｍ以下の金属薄膜（半遮光膜）よりなる。
【０１６６】
また、本実施形態において、主パターンがライン状のパターンである場合について説明を行ってきたが、これに代えて、主パターンが例えばコンタクトホール状（方形状）のパターンであっても本実施形態と同様の効果が得られる。また、補助パターン及び主パターンのそれぞれの形状は矩形（方形）に限定されるものではなく、任意の多角形状を有していても良い。
【０１６７】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法、具体的には第１若しくは第２の実施形態又はそれら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。
【０１６８】
図１７（ａ）〜（ｄ）は、第３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。
【０１６９】
まず、図１７（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１７（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。
【０１７０】
次に、図１７（ｃ）に示すように、本発明のフォトマスク、例えば図１２（ａ）に示す断面構成を有する第１の実施形態に係るフォトマスクを介して露光光５１１をレジスト膜５０２に対して照射する。これにより、当該フォトマスクを透過した露光光５１２によってレジスト膜５０２が露光される。このとき、前記フォトマスクにおけるマスクパターンは、透過性基板１００上に形成された半遮光膜１５５の露出領域よりなる半遮光部と、透過性基板１００の掘り下げ部よりなる位相シフターとから構成されている。また、当該位相シフターは、半遮光膜１５５の上に形成された遮光膜１５１よりなる遮光部に取り囲まれるように形成されている。
【０１７１】
尚、図１７（ｃ）に示す露光工程では、例えば斜入射露光用の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、図１７（ｃ）に示すように、現像工程でレジストが溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、前記フォトマスクにおける前記マスクパターン以外の領域と対応するレジスト膜５０２の潜像部分５０２ａのみである。
【０１７２】
次に、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、図１７（ｄ）に示すように、前記フォトマスクにおける前記マスクパターンと対応するレジストパターン５０３を形成する。
【０１７３】
以上に説明した本実施形態によると、本発明のフォトマスク（具体的には第１若しくは第２の実施形態又はそれらの変形例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若しくは第２の実施形態又はそれらの変形例と同様の効果が得られる。
【０１７４】
また、本実施形態において、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露光を行う際に斜入射露光用の光源を用いると、第１若しくは第２の実施形態又はそれらの変形例に係るフォトマスク（補助パターンを有するフォトマスク）によって高コントラストの光強度分布が形成されるので、より微細なパターンの形成が可能となる。ここで、斜入射露光用の光源とは、図１８（ａ）に示すような通常露光用の光源に対して、垂直入射成分（光源からフォトマスクに対して垂直に入射する露光光の成分）が取り除かれた、例えば図１８（ｂ）〜（ｄ）に示すような光源を意味する。代表的な斜入射露光用の光源としては、図１８（ｂ）に示す輪帯露光用の光源、並びに図１８（ｃ）及び（ｄ）に示す四重極露光用の光源がある。尚、目的のパターンに若干依存するが、一般に、輪帯露光用の光源よりも四重極露光用の光源の方がコントラストの強調又はＤＯＦの拡大において効果的である。
【０１７５】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４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の実施形態又はその変形例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うものでもある。ここで、マスクデータの作成とは、設定されたマスクのバックグランドに対して、露光光を透過させる露光領域（反射型マスクの場合は露光光を反射させる露光領域）を表すパターンと、露光光を透過させない非露光領域（反射型マスクの場合は露光光を反射させない非露光領域）を表すパターンとを作成することである。例えば、マスクのバックグランドが露光光を透過させない遮光領域として設定された場合には、露光光が透過する露光領域を表すパターンを作成することである。一方、マスクのバックグランドが露光光を透過させる領域（反射型マスクの場合は露光光を反射する領域）として設定された場合には、バックグランドと異なる位相で露光光を透過させる露光領域（反射型マスクの場合はバックグランドと異なる位相で露光光を反射する露光領域）を表すパターンと、遮光領域（反射型マスクの場合は非反射領域）等の非露光領域を表すパターンとを作成することである。尚、透過型マスクにおいて露光光が透過する露光領域とは、具体的には透光部、半遮光部及び位相シフター部に相当し、反射型マスクにおいて露光光を反射させる露光領域とは、具体的には反射部、半反射部及び位相シフター部に相当する。
【０１７６】
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。図１９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２０（ａ）、（ｂ）、図２１（ａ）、（ｂ）、図２２（ａ）、（ｂ）及び図２３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。
【０１７７】
図２０（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における透光部よりなる主パターン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２０（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り、レジストパターン形成後においてスペースパターンとなるものである。
【０１７８】
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本実施形態と同様に考えればよい。
【０１７９】
まず、ステップＳ１０１において、所望のパターン、例えば図２０（ａ）に示すパターン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。また、必要に応じて、事前に所望のパターンの変形、つまりパターン各部の拡大又は縮小を行ってもよい。
【０１８０】
次に、ステップＳ１０２において、所望のパターンに基づいて、透光部よりなる主パターンを設定する。ここで、「主パターンの設定」と呼んでいるのは、主パターンは後のステップでＯＰＣ処理によって変形されるものであり、この時点では後述する補助パターンを作成するための仮の主パターンにすぎないからである。図２０（ｂ）は、所望のパターン７０１〜７０３に対応してステップＳ１０２で設定された主パターン７１１〜７１３を示している。尚、本実施形態においては、ステップＳ１０２でマスクのバックグランドを遮光部（非露光領域）に設定する。
【０１８１】
次に、ステップＳ１０３において、露光条件及び上記の位相シフターの透過率等のマスクパラメータに基づき、図２１（ａ）に示すように、主パターン７１１及び７１２間に、位相シフター部よりなる補助パターン７２１を設ける。このとき、第１の実施形態で説明したように、パターン形成特性を向上させるためには、０．８×λ／ＮＡ以下の所定寸法Ｇ１を設定し、主パターン間隔がＧ１以下となる領域に位相シフター部よりなる補助パターン７２１を設けることが好ましい。また、同じ理由により、補助パターン７２１の幅は０．４×λ／ＮＡ以下であることが好ましい。また、同じ理由により、間隔Ｓ１（Ｓ１＜Ｇ１）の主パターン間領域に設けられる位相シフター部（補助パターン）の幅Ｄ１は、間隔Ｓ２（Ｓ１＜Ｓ２＜Ｇ１）の主パターン間領域に設けられる位相シフター部（補助パターン）の幅Ｄ２よりも大きいことが好ましい。
【０１８２】
次に、ステップＳ１０４において、露光条件（例えば露光波長λや開口数ＮＡ）及び上記の半遮光部の透過率等のマスクパラメータに基づき、図２１（ｂ）に示すように、主パターン７１２及び７１３間に、透光部よりなる補助パターン７３１を設ける。このとき、第１の実施形態で説明したように、パターン形成特性を向上させるためには、１．０×λ／ＮＡ以上の所定寸法Ｇ２と、１．６×λ／ＮＡ以下の所定寸法Ｇ３とを設定し、主パターン間隔がＧ２以上で且つＧ３以下となる領域に、透光部よりなる補助パターン７３１を設けることが好ましい。
【０１８３】
尚、ステップＳ１０４は、マスクパターンを透過した露光光により得られる光強度分布のコントラストをより向上させるために行うステップであるが、本実施形態において、ステップＳ１０４を省略してもよい。
【０１８４】
次に、ステップＳ１０５において、露光条件及び上記の半遮光部の透過率等のマスクパラメータに基づき、図２２（ａ）に示すように、主パターン７１１及び７１３間に、半遮光部よりなる補助パターン７４１を設ける。このとき、第１の実施形態で説明したように、パターン形成特性を向上させるためには、１．０×λ／ＮＡ以上の所定寸法Ｇ４を設定し、主パターン間隔がＧ４以上となる領域に半遮光部よりなる補助パターン７４１を設けることが好ましい。尚、上記のステップＳ１０４が省略されていない場合には、Ｇ４≧Ｇ３且つＧ４≧１．０×λ／ＮＡに設定することが好ましい。さらに、図２２（ａ）に示すように、主パターン間領域のみならず、主パターンが光学的に孤立して存在している領域（主パターン７１１及び７１３のそれぞれにおける他の主パターンと近接しない側の側方領域）にも、半遮光部よりなる補助パターン７４２を設けることが好ましい。ここで、第１の実施形態で説明したように、主パターン間領域に設けられる補助パターン７４１についても、主パターンが光学的に孤立して存在している領域に設けられる補助パターン７４２についても、各主パターン７１１〜７１３からの距離が０．８×λ／ＮＡ以下である領域に設けられていることが好ましい。また、これらの半遮光部よりなる補助パターン７４１及び７４２のそれぞれは、各主パターン７１１〜７１３からの距離が０．３×λ／ＮＡ以上である領域に設けられていることが好ましい。さらに、半遮光部よりなる補助パターン７４１及び７４２のそれぞれの幅は０．４×λ／ＮＡ以上であることが好ましい。
【０１８５】
尚、ステップＳ１０５は、マスクパターンを透過した露光光により得られる光強度分布のコントラストをより向上させるために行うステップであるが、本実施形態において、ステップＳ１０５を省略してもよい。
【０１８６】
次に、ステップＳ１０６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Ｓ１０５までに補助パターンの生成を終えているので、ＯＰＣ処理では、主パターンとなる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２２（ｂ）に示すように、透光部よりなる主パターン７１１〜７１３のそれぞれの外形を構成する輪郭線上にＣＤ調整エッジ７５１〜７５３を設ける。すなわち、主パターン７１１〜７１３のそれぞれと遮光部（バックグランド）との境界にＣＤ調整エッジ７５１〜７５３を設ける。本実施形態においては、当該ＣＤ調整エッジ７５１〜７５３を分割したり又は移動させたりすることによって、主パターン７１１〜７１３の外形形状を変形してＯＰＣ処理を行う。尚、主パターンの各辺上に位置するＣＤ調整エッジを分割し、分割によって細分化されたエッジをその単位で移動させてもよい。本実施形態では、補助パターンとして、透光部よりなる補助パターン、位相シフター部よりなる補助パターン、及び半遮光部よりなる補助パターンという互いに異なる特性を持つパターンが同時に存在する。ここで、これらの補助パターンの寸法を変形してＣＤ調整を行うことも可能であるが、本実施形態のように、互いに異なる特性を持つ各補助パターンの寸法を固定した状態で、単一の特性を持つ各主パターンの変形のみによってＣＤ調整を行えば、ＯＰＣ処理が容易になる。
【０１８７】
次に、ステップＳ１０７、ステップＳ１０８及びステップＳ１０９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Ｓ１０７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Ｓ１０８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Ｓ１０９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調整エッジを移動させ、それによって主パターンの外形形状つまり透光部の外形形状を変形させる。これにより、マスクパターンの変形を行うことができる。
【０１８８】
ここで、本実施形態の特徴は、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５においてコントラストを向上させるための補助パターンを生成し、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９において主パターンの外形形状を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Ｓ１０７〜Ｓ１０９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Ｓ１１０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２３は、ステップＳ１１０で出力されたマスクパターンの一例を示している。図２３に示すように、バックグランドとして遮光部よりなる非露光領域が設定されたマスクに対するパターンデータとして、透光部８０１、位相シフター部８０３及び半遮光部８０５のそれぞれとなる領域を表すパターンデータの作成が行われている。
【０１８９】
以上に説明した、本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フォトマスク、つまり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（透光部よりなる主パターン）を透過した光のコントラストが向上する。このため、当該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することができる。
【０１９０】
尚、本実施形態において、ステップＳ１０５で補助パターンとして設定される半遮光部は、露光光に対して３％以上で且つ２０％以下の透過率を持つことが好ましい。このようにすると、当該半遮光部よりなる補助パターンの転写を防止しつつ、パターン形成におけるマージンにおいて十分な向上効果を得ることができる。
【０１９１】
また、本実施形態において、透過型のフォトマスクを対象として説明を行ってきたが、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、反射型マスクを対象とした場合にも、本実施形態と同様のマスクデータ作成を行うことができることは言うまでもない。
【０１９２】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５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２の実施形態又はその変形例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。ここで、マスクデータの作成とは、設定されたマスクのバックグランドに対して、露光光を透過させる露光領域（反射型マスクの場合は露光光を反射させる露光領域）を表すパターンと、露光光を透過させない非露光領域（反射型マスクの場合は露光光を反射させない非露光領域）を表すパターンとを作成することである。例えば、マスクのバックグランドが露光光を透過させない遮光領域として設定された場合には、露光光が透過する露光領域を表すパターンを作成することである。一方、マスクのバックグランドが露光光を透過させる領域（反射型マスクの場合は露光光を反射する領域）として設定された場合には、バックグランドと異なる位相で露光光を透過させる露光領域（反射型マスクの場合はバックグランドと異なる位相で露光光を反射する露光領域）を表すパターンと、遮光領域（反射型マスクの場合は非反射領域）等の非露光領域を表すパターンとを作成することである。尚、透過型マスクにおいて露光光が透過する露光領域とは、具体的には透光部、半遮光部及び位相シフター部に相当し、反射型マスクにおいて露光光を反射させる露光領域とは、具体的には反射部、半反射部及び位相シフター部に相当する。
【０１９３】
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。図２４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２５（ａ）、（ｂ）、図２６（ａ）、（ｂ）、図２７（ａ）、（ｂ）及び図２８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。
【０１９４】
本実施形態においても、第４の実施形態と同様に、図２０（ａ）に示すパターンを、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とする。すなわち、図２０（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り、レジストパターン形成後においてスペースパターンとなるものである。
【０１９５】
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本実施形態と同様に考えればよい。
【０１９６】
まず、ステップＳ２０１において、所望のパターン、例えば図２０（ａ）に示すパターン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。また、必要に応じて、事前に所望のパターンの変形、つまりパターン各部の拡大又は縮小を行ってもよい。
【０１９７】
次に、ステップＳ２０２において、所望のパターンに基づいて、透光部よりなる主パターンを設定する。ここで、「主パターンの設定」と呼んでいるのは、主パターンは後のステップでＯＰＣ処理によって変形されるものであり、この時点では後述する補助パターンを作成するための仮の主パターンにすぎないからである。図２５（ａ）は、所望のパターン７０１〜７０３に対応してステップＳ２０２で設定された主パターン７１１〜７１３を示している。尚、本実施形態においては、ステップＳ２０２でマスクのバックグランドを半遮光部（露光領域）に設定する。ここで、第２の実施形態で説明したように、半遮光部の透過率は３％以上で且つ２０％以下であることが好ましい。
【０１９８】
次に、ステップＳ２０３において、露光条件に基づき、図２５（ｂ）に示すように、主パターン７１１〜７１３を取り囲む遮光部７６１を設ける。このとき、第２の実施形態で説明したように、遮光部７６１における各主パターン７１１〜７１３とバックグランドである半遮光部とに挟まれている部分の幅は０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．８×λ／ＮＡ以下であることが好ましい。但し、主パターン間領域に位置する部分の遮光部７６１の幅は１．６×λ／ＮＡ以下であればよい。
【０１９９】
次に、ステップＳ２０４において、露光条件及び上記の位相シフターの透過率等のマスクパラメータに基づき、図２６（ａ）に示すように、主パターン７１１及び７１２間に、位相シフター部よりなる補助パターン７２１を設ける。このとき、第２の実施形態で説明したように、パターン形成特性を向上させるためには、０．８×λ／ＮＡ以下の所定寸法Ｇ１を設定し、主パターン間隔がＧ１以下となる領域に位相シフター部よりなる補助パターン７２１を設けることが好ましい。また、同じ理由により、補助パターン７２１の幅は０．４×λ／ＮＡ以下であることが好ましい。また、同じ理由により、間隔Ｓ１（Ｓ１＜Ｇ１）の主パターン間領域に設けられる位相シフター部（補助パターン）の幅Ｄ１は、間隔Ｓ２（Ｓ１＜Ｓ２＜Ｇ１）の主パターン間領域に設けられる位相シフター部（補助パターン）の幅Ｄ２よりも大きいことが好ましい。
【０２００】
次に、ステップＳ２０５において、露光条件（露光波長λや開口数ＮＡ）及び上記の半遮光部の透過率等のマスクパラメータに基づき、図２６（ｂ）に示すように、主パターン７１２及び７１３間に、透光部よりなる補助パターン７３１を設ける。このとき、第２の実施形態で説明したように、パターン形成特性を向上させるためには、１．０×λ／ＮＡ以上の所定寸法Ｇ２と、１．６×λ／ＮＡ以下の所定寸法Ｇ３とを設定し、主パターン間隔がＧ２以上で且つＧ３以下となる領域に、透光部よりなる補助パターン７３１を設けることが好ましい。ここで、透光部よりなる補助パターン７３１に代えて、半遮光部よりなる補助パターンを設定しても良い。
【０２０１】
次に、ステップＳ２０６において、図２７（ａ）に示すように、遮光部７６１の外形を取り囲む半遮光部を設ける。このとき、第２の実施形態で説明したように、当該半遮光部の幅は０．４×λ／ＮＡ以上であることが好ましい。尚、本実施形態では、ステップＳ２０２でバックグランド全体が既に半遮光部に設定されているので、本ステップＳ２０６を省略することができる。
【０２０２】
次に、ステップＳ２０７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Ｓ２０６までに補助パターンの生成を終えているので、ＯＰＣ処理では、主パターンとなる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２７（ｂ）に示すように、透光部よりなる主パターン７１１〜７１３のそれぞれの外形を構成する輪郭線上にＣＤ調整エッジ７５１〜７５３を設ける。すなわち、主パターン７１１〜７１３のそれぞれと遮光部７６１との境界にＣＤ調整エッジ７５１〜７５３を設ける。本実施形態においては、当該ＣＤ調整エッジ７５１〜７５３を分割したり又は移動させたりすることによって、主パターン７１１〜７１３の外形形状を変形してＯＰＣ処理を行う。尚、主パターンの各辺上に位置するＣＤ調整エッジを分割し、分割によって細分化されたエッジをその単位で移動させてもよい。本実施形態では、透光部よりなる補助パターン、位相シフター部よりなる補助パターン、及び主パターンを取り囲む遮光部という互いに異なる特性を持つパターンが同時に存在する。ここで、これらのパターンの寸法を変形してＣＤ調整を行うことも可能であるが、本実施形態のように、互いに異なる特性を持つこれらのパターンの寸法を固定した状態で、単一の特性を持つ各主パターンの変形のみによってＣＤ調整を行えば、ＯＰＣ処理が容易になる。
【０２０３】
次に、ステップＳ２０８、ステップＳ２０９及びステップＳ２１０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Ｓ２０８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Ｓ２０９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Ｓ２１０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調整エッジを移動させ、それによって主パターンの外形形状つまり透光部の外形形状を変形させる。これにより、マスクパターンの変形を行うことができる。
【０２０４】
ここで、本実施形態の特徴は、ステップＳ２０３〜Ｓ２０６においてコントラストを向上させるための補助パターン、遮光部パターン及び半遮光部パターンを生成し、ステップＳ２０８〜Ｓ２１０において主パターンの外形形状を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Ｓ２０８〜Ｓ２１０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Ｓ２１１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２８は、ステップＳ２１１で出力されたマスクパターンの一例を示している。図２８に示すように、バックグランドとして半遮光部よりなる露光領域が設定されたマスクに対するパターンデータとして、透光部８０１、位相シフター部８０３及び遮光部８０２のそれぞれとなる領域を表すパターンデータの作成が行われている。
【０２０５】
以上に説明した、本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フォトマスク、つまり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（透光部よりなる主パターン）を透過した光のコントラストが向上する。このため、当該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することができる。
【０２０６】
尚、本実施形態において、主パターンと反対位相で光を透過させる補助パターン、及び主パターンと同位相で光を透過させる補助パターンの両方を設けるフォトマスクのマスクデータ作成方法について説明したが、これに代えて、いずれか一方の補助パターンの設定を省略してもよい。具体的には、ステップＳ２０４又はステップＳ２０５のいずれか一方を省略してもよい。
【０２０７】
また、本実施形態において、透過型のフォトマスクを対象として説明を行ってきたが、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、反射型マスクを対象とした場合にも、本実施形態と同様のマスクデータ作成を行うことができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０２０８】
以上に説明したように、本発明はフォトマスク、そのフォトマスクを用いたパターン形成方法及びマスクデータ作成方法に関し、半導体集積回路装置等の製造に用いられる微細パターン形成に適用した場合に非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２０９】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクによって形成しようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図１（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける位相シフター部よりなる補助パターンの効果を示すシミュレーションに用いたマスクパターンを表す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける位相シフター部よりなる補助パターンの効果を示すシミュレーション結果を表す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すシミュレーション結果を、グラフの横軸を主パターン間隔に換算し直して示した図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける透光部と同位相の光を透過させる補助パターンの効果を示すシミュレーションに用いたマスクパターンを表す図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける透光部と同位相の光を透過させる補助パターンの効果を示すシミュレーション結果を表す図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すシミュレーション結果を、グラフの横軸を主パターン間隔に換算し直して示した図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける半遮光部よりなる補助パターンの効果を示すシミュレーション結果を表す図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける半遮光部よりなる補助パターンの効果を示すシミュレーションに用いたマスクパターンを表す図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける半遮光部よりなる補助パターンの効果を示すシミュレーション結果を表す図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける補助パターンとなる半遮光部の適切な透過率の範囲について説明するための図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｄ）は、図１（ｂ）に示す本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおける線分ＡＢに対応する部分の断面構成のバリエーションを示す図であり、図１２（ｅ）は、図１（ｂ）に示す本発明の第１の実施形態の変形例に係る反射型マスクにおける線分ＡＢに対応する部分の断面構成の一例を示す図である。
【図１３】図１３（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よって形成しようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図１３（ｂ）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る。
【図１４】図１４（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よって形成しようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図１４（ｂ）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る。
【図１５】図１５（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクによって形成しようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図１５（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。
【図１６】図１６は、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１７】図１７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３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１８】図１８（ａ）は通常露光用の光源を模式的に示す図であり、図１８（ｂ）〜（ｄ）は斜入射露光用の光源を模式的に示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の第４の実施形態に係るマスクデータ作成方法の基本フローを示す図である。
【図２０】図２０（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４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２１】図２１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４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２２】図２２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４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２３】図２３は、本発明の第４の実施形態に係るマスクデータ作成方法による具体的なマスクパターン作成例を示す図である。
【図２４】図２４は、本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法の基本フローを示す図である。
【図２５】図２５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５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２６】図２６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５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２７】図２７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５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２８】図２８は、本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法による具体的なマスクパターン作成例を示す図である。
【図２９】図２９（ａ）及び（ｂ）は従来のフォトマスクの平面構成を示す図である。
【符号の説明】
【０２１０】
１００    透過性基板
１０２    主パターン（透光部）
１０１    遮光部
１０３    位相シフター部よりなる補助パターン
１０４    透光部よりなる補助パターン
１０５    半遮光部よりなる補助パターン
１１１〜１１５    主パターン（透光部）
１５１    遮光膜
１５３    位相シフト膜
１５５    半遮光膜
１５６    位相シフト膜
１７０、１７１    主パターン（透光部）
２００    レジストパターン
２１１〜２１５    レジスト除去部（スペースパターン）
２７０、２７１    レジスト除去部（スペースパターン）
３０１    遮光部
３０５    半遮光部
４００    基板
４０２    第１の反射層
４０３    第２の反射層
４０５    吸収層
５００    基板
５０１    被加工膜
５０２    レジスト膜
５０２ａ  潜像部分
５０３    レジストパターン
５１１    露光光
５１２    フォトマスクを透過した露光光
７０１〜７０３    所望のパターン
７１１〜７１３    主パターン
７２１    位相シフター部よりなる補助パターン
７３１    透光部よりなる補助パターン
７４１、７４２    半遮光部よりなる補助パターン
７５１〜７５３    ＣＤ調整エッジ
７６１    遮光部
８０１    透光部
８０２    遮光部
８０３    位相シフター部
８０５    半遮光部
Ｓ１１〜Ｓ１４    主パターン間隔
Ｓ２１〜Ｓ２４    主パターン間隔
Ｓ３１〜Ｓ３４    主パターン間隔
Ｓ４１〜Ｓ４３    主パターン間隔
【図１】
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【図２】
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【図５】
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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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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