(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記マスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクの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非感光領域と対応するパターンを作成する工程と、
前記パターンの内部に配置され且つ前記透光部を基準として前記露光光を反対位相で透過させる位相シフターの形状を決定する工程と、
前記パターンと前記透光部を挟んで近接する他のパターンから前記パターンまでの距離に基づいて、前記位相シフターの幅を調整する工程と、
前記パターンにおける前記透光部との境界となるエッジをＣＤ調整用エッジに設定する工程と、
シミュレーションを用いて、前記位相シフターが配置された前記パターンにより形成されるレジストパターンの寸法を予測する工程と、
前記予測されたレジストパターンの寸法が所望の寸法と一致しない場合、前記ＣＤ調整用エッジを移動させることにより前記パターンの変形を行なう工程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２】
請求項１において、
前記パターンは、前記透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部を有することを特徴とするマスクデータ作成方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記位相シフターの形状を決定する工程は、
前記位相シフターの幅として、少なくとも２つ以上の異なる幅を設定する工程と、
前記パターンが所定の幅以下の細い幅を持つ場合における前記位相シフターの幅を、前記パターンが前記所定の幅を越える幅を持つ場合における前記位相シフターの幅よりも大きく設定する工程とを含むことを特徴とするマスクデータ作成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記位相シフターの幅を調整する工程は、
前記位相シフターの幅として、少なくとも２つ以上の異なる幅を設定する工程と、
前記パターンと前記他のパターンとの間隔が所定の寸法以下である場合の前記位相シフターの幅を、前記パターンと前記他のパターンとの間隔が前記所定の寸法よりも大きい場合の前記位相シフターの幅よりも小さく設定する工程とを含むことを特徴とするマスクデータ作成方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
前記位相シフターの幅を調整する工程は、
前記位相シフターの幅として、少なくとも２つ以上の異なる幅を設定する工程と、
前記パターンが所定の寸法以下の間隔で前記他のパターンと近接すると共に前記他のパターンに他の位相シフターが配置される場合における前記位相シフターの幅を、前記パターンが前記所定の寸法以下の間隔で前記他のパターンと近接すると共に前記他のパターンに他の位相シフターが配置されない場合における前記位相シフターの幅よりも小さく設定する工程とを含むことを特徴とするマスクデータ作成方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、
前記他のパターンは、前記パターンの両側にそれぞれ近接する２つのパターンであり、
前記位相シフターの幅を調整する工程は、
前記位相シフターの幅として、少なくとも２つ以上の異なる幅を設定する工程と、
前記パターンの両側に近接する前記各他のパターンのそれぞれから前記パターンまでの距離Ｓ１及びＳ２を求める工程と、
（Ｓ１＋Ｓ２）／２が所定の値以下となる場合における前記位相シフターの幅を、（Ｓ１＋Ｓ２）／２が前記所定の値よりも大きくなる場合における前記位相シフターの幅よりも小さく設定する工程とを含む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及びその設計方法に関する。
【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）等からなる完全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全く透過させない（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。そして、この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なった場合、遮光部はレジストの非感光部と対応すると共に開口部（透光部）はレジストの感光部と対応する。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。
【０００５】
しかしながら、前述の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の形成を行なうことは、光の回折現象によって困難である。そこで、近年、光の位相を反転させる機能を有したマスクパターン、つまり位相シフターが設けられたフォトマスクが利用されるようになってきた。さらには、微細パターン形成におけるコントラスト及びＤＯＦ（depth of focus）を大幅に向上させるフォトマスクとして、本願発明者により見出されたマスクエンハンサー構造を持つマスク（イメージ強調マスク）を用いることによってパターン形成を行なう方法もある。マスクエンハンサー構造は、基本的には、位相シフターとＣｒパターン等の遮光性パターンとから構成される（例えば「特許協力条約に基づいて公開された国際出願PCT/JP00/07772（国際公開番号  WO 01/35166 A1）」（以下、文献１という）参照）。
【０００６】
図１９（ａ）はイメージ強調マスクの平面構成の一例を示しており、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示すマスクに対して露光を行なった際に被露光材料上における線分ＡＡ’と対応する位置に形成される光の振幅強度を示している。
【０００７】
図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、イメージ強調マスクにおいては、Ｃｒ膜等の遮光膜よりなるパターン（遮光部）の内部に、透光性の位相シフターが設けられており、それによって、露光時に形成される光強度分布のコントラストを強調することができる。
【０００８】
ところで、図１９（ａ）に示すイメージ強調マスクは、図１９（ｃ）に示す、遮光部（遮光パターン）が透光部に囲まれたマスクと、図１９（ｄ）に示す、位相シフターが遮光に囲まれたマスクとが組み合わされたものである。尚、図１９（ｅ）は、図１９（ｃ）及び図１９（ｄ）のそれぞれに示すマスクに対して露光を行なった際に被露光材料上における線分ＡＡ’と対応する位置に形成される光の振幅強度を示している。
【０００９】
図１９（ｃ）及び（ｅ）に示すように、ライン状の遮光部（具体的にはＣｒパターン）が単独に存在するマスクを用いた場合に形成される光強度分布においては、Ｃｒパターンの線幅が狭くなるに従って、Ｃｒパターン周辺からの光の回り込みによって、Ｃｒパターン中心（つまりマスクパターン中心）での光強度が増加する。すなわち、遮光パターンであるにも関わらず、光を十分に遮光できなくなる。よって、十分な遮光性を実現できないため、光強度分布のコントラストが低くなる。
【００１０】
一方、図１９（ｄ）及び（ｅ）に示すように、透光部を基準として反対位相の光を透過させる位相シフターを用いた場合、この位相シフターを透過する光と、透光部を透過する光とを干渉させることができれば、それらの光は互いに打ち消しあうことになる。よって、Ｃｒ膜によって十分に光を遮光することができない線幅のパターンについては、そのＣｒパターンの内部に透過性の位相シフターを形成することにより、位相シフターを透過した光と、Ｃｒパターン周辺の透光部を透過してＣｒパターンの裏側に回り込んだ光とを干渉させることが可能となる結果、非常に遮光性の高いマスクパターンを実現できる。このように、遮光性のマスクパターンの内部に、透光部を透過した光を打ち消すための位相シフターを設けた構造をマスクエンハンサー構造と呼ぶ。
【００１１】
尚、以上の説明において、マスクエンハンサー構造がＣｒ膜等の遮光膜と位相シフターとから構成されるものとして説明してきたが、マスクエンハンサー構造において遮光膜を半遮光膜に置き換えても同様の効果が得られる。半遮光膜は光を部分的に透過させるものであって、半遮光膜を透過する光と透光部を透過する光とは同位相の関係にある。
【００１２】
また、マスクエンハンサー構造を持つマスクを用いたパターン形成においては、Ｃｒ幅と位相シフター幅との組み合わせによって、光強度分布のコントラストが増加したり減少したりすると共にプロセスマージンも増加したり減少したりする。前述の文献１には、孤立パターン形成におけるプロセスマージンを増加させる方法として、太いＣｒパターン内に細い位相シフターを設け、且つ細いＣｒパターン内に太い位相シフターを設けることが開示されている。
【特許文献１】特許協力条約に基づいて公開された国際出願PCT/JP00/07772（国際公開番号  WO 01/35166 A1）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述のように、孤立パターンのみを有するフォトマスクにマスクエンハンサー構造を適用する場合、太いＣｒパターン内に細い位相シフターを設け、且つ細いＣｒパターン内に太い位相シフターを設けることによって、高いプロセスマージンを実現できる。しかしながら、孤立パターンのみではなく、任意のパターン配置が混在した複雑なパターンを有するフォトマスクにマスクエンハンサー構造を適用する場合、Ｃｒパターン幅に応じて位相シフター幅を変えるという単純な方法によって、プロセスマージンの向上効果を十分に得ることはできない。
【００１４】
前記に鑑み、本発明は、任意のパターン配置が混在した複雑なパターンを有するフォトマスクにマスクエンハンサー構造を適用する場合にも、プロセスマージンの向上効果が十分に得られ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】
【００１５】
ところで、マスクエンハンサー構造の適用対象となるパターンの周囲に該パターンに近接する他のパターンが存在する状況においては、プロセスマージンを増加させるための条件は複雑になる。なぜなら、通常のバイナリーマスクにおいても、着目するパターンに対して近接する他のパターンが存在する場合には、近接する他のパターンを考慮してマスク寸法やマスク形状を変化させなければならない。通常、このような操作を行なうことをＯＰＣ（optical proximity correction）と呼ばれる。従って、マスクエンハンサー構造を有するパターンの線幅のみに基づいて該パターンの構成を決定するという単純な方法によって、任意のパターン配置が混在した複雑なパターンを有するフォトマスクによる露光においてプロセスマージンを向上させることは困難である。
【００１６】
そこで、本願発明者は、マスクエンハンサー構造の適用対象となるパターンの周囲に該パターンに近接する他のパターンが存在する状況においてもプロセスマージンを増加させることができるマスク構成について種々の検討を行なった。その結果、近接する他のパターンとの間の距離が小さくなるに従って、マスクエンハンサー構造を有するパターンにおける位相シフター幅を小さくするというマスク構成によって、任意のパターン配置が混在した複雑なパターンの場合にもプロセスマージンが向上することが判明した。
【００１７】
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであって、具体的には、本発明に係る第１のフォトマスクは、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクであって、マスクパターンは、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターと該位相シフターを囲む遮光部とからなるマスクエンハンサー構造をそれぞれ持つ第１パターン及び第２パターンを有し、第１パターンは、透光部を挟んで所定の寸法以下の距離で、マスクパターンのうちの第３パターンと近接しており、第１パターンにおけるマスクエンハンサー構造の位相シフター幅は、第２パターンにおけるマスクエンハンサー構造の位相シフター幅よりも小さい。
【００１８】
第１のフォトマスクによると、所定の寸法以下の距離で他のパターン（第３パターン）と近接する第１パターンのマスクエンハンサー構造において、位相シフター幅を相対的に小さくする。このため、近接する他のパターンの存在によって、第１パターンの周辺の透光部から第１パターンの裏側に回り込んでくる光（透光部と同位相の光）が減少する程度に応じて、第１パターンの内部（位相シフター）を透過する光（透光部と反対位相の光）を減少させることができる。従って、第１パターンの遮光性を十分に向上させることができるため、露光マージンが向上すると共に、露光により形成される光強度分布のコントラストが向上する。すなわち、孤立パターンのみではなく、パターン同士が互いに近接するような複雑なパターンが存在するフォトマスクにおいても、マスクエンハンサー構造によりプロセスマージンの向上効果が十分に得られる。また、マスクエンハンサー構造における位相シフター幅を各パターン間の近接関係に応じて最適化することができるので、ランダムなパターン配置の微細パターンの形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【００１９】
尚、第１のフォトマスクにおいて、第１及び第２パターンはそれぞれ例えばラインパターンであり、該ラインパターンと同一の外形形状を有する遮光部と、該遮光部の内部に設けられた位相シフター（ライン状）とから構成されている。また、例えば第１パターンがラインパターンである場合には、第１パターンのライン方向に対して垂直な方向に第３パターンが存在していてもよい。
【００２０】
第１のフォトマスクにおいて、透光部における第２パターンの両側の領域は所定の寸法よりも大きい幅を有していてもよい。或いは、第２パターンは孤立していてもよい。すなわち、例えば第２パターンがラインパターンである場合には、第２パターンのライン方向に対して垂直な方向に他のパターンが存在していなくてもよい。ここで、第３パターンは、マスクエンハンサー構造を持つか又は遮光部よりなる。但し、第３パターンにおけるマスクエンハンサー構造の遮光部に代えて、透光部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が設けられていてもよい。
【００２１】
第１のフォトマスクにおいて、第２パターンは、透光部を挟んで所定の寸法以下の距離で、マスクパターンのうちの第４のパターンと近接しており、第２パターンと第４パターンとの間の距離は、第１パターンと第３パターンとの間の距離よりも大きくてもよい。ここで、第３パターン及び第４パターンは、マスクエンハンサー構造を持つか又は遮光部よりなる。但し、第３パターン及び第４パターンのそれぞれにおけるマスクエンハンサー構造の遮光部に代えて、透光部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が設けられていてもよい。
【００２２】
第１のフォトマスクにおいて、第２パターンは、透光部を挟んで、第１パターンと第３パターンとの間の距離と同等（略同等を含む）の距離で、マスクパターンのうちの第５のパターンと近接しており、第３パターンはマスクエンハンサー構造を持ち、第５パターンは遮光部より構成されていてもよい。ここで、第３パターンにおけるマスクエンハンサー構造の遮光部に代えて、透光部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が設けられていてもよい。
【００２３】
第１のフォトマスクにおいて、第１パターンと第２パターンとは接続しており、それによって１つの連続パターンが構成されていてもよい。例えば第１及び第２パターンがラインパターンである場合、ライン方向に沿って第１及び第２パターンが接続してもよい。
【００２４】
第１のフォトマスクにおいて、所定の寸法が（λ／ＮＡ）×Ｍ（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）以下であると、前述の効果が確実に得られる。
【００２５】
第１のフォトマスクにおいて、第１パターン及び第２パターンのそれぞれの幅が（０．８×λ／ＮＡ）×Ｍ（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）以下であると、前述の効果が確実に得られる。ここで、第１パターン及び第２パターンのそれぞれを被露光材料に転写することによっ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）のそれぞれの幅が同じである場合でも、第１パターンの幅と第２パターンの幅とは必ずしも同じでなくてもよい。但し、第１パターンの幅と第２パターンの幅との差は（０．２×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることが好ましい。このようにすると、第１パターン及び第２パターンに同じ幅の位相シフターを設けた場合にも、各パターンに対する露光において十分なコントラストが得られる。この場合、第１パターンにおけるマスクエンハンサー構造の位相シフター幅の第１パターンの幅に対する比が、第２パターンにおけるマスクエンハンサー構造の位相シフター幅の第２パターンの幅に対する比よりも小さくてもよい。
【００２６】
第１のフォトマスクにおいて、第１パターン及び第２パターンのそれぞれにおけるマスクエンハンサー構造の遮光部に代えて、透光部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が設けられていてもよい。ここで、半遮光部は、透光部を基準として露光光を（−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。すなわち、本明細書において、同位相とは、（−３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下の位相差を意味する。また、半遮光部は、例えば厚さ３０ｎｍ以下の金属薄膜よりなる。
【００２７】
第１のフォトマスクにおいて、第１パターン及び第２パターンのそれぞれにおけるマスクエンハンサー構造の位相シフターは、透光部を基準として露光光を（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させる。すなわち、本明細書において、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。
【００２８】
第１のフォトマスクにおいて、第１パターン及び第２パターンのそれぞれにおけるマスクエンハンサー構造の位相シフターは、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が好ましい。
【００２９】
このようにすると、位相シフターの透過率として、透過性基板（透光部）と同等の透過率（実質的に１００％の透過率）を実現できる。
【００３０】
本発明に係る第２のフォトマスクは、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクであって、マスクパターンは、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターと該位相シフターを囲む遮光部とからなるマスクエンハンサー構造を持つ一のパターンと、透光部を挟んで一のパターンと隣り合う他のパターンとを有し、一のパターンにおけるマスクエンハンサー構造の位相シフター幅は、一のパターンと他のパターンとの間の距離が小さくなるに従って小さく設定される。
【００３１】
第２のフォトマスクによると、隣り合う他のパターンとの間の距離が小さくなるに従って、マスクエンハンサー構造を有する一のパターンにおける位相シフター幅を小さくする。このため、隣り合う他のパターンの存在によって、一のパターンの周辺の透光部から一のパターンの裏側に回り込んでくる光（透光部と同位相の光）が減少する程度に応じて、一のパターンの内部（位相シフター）を透過する光（透光部と反対位相の光）を減少させることができる。従って、一のパターンの遮光性を十分に向上させることができるため、露光マージンが向上すると共に、露光により形成される光強度分布のコントラストが向上する。すなわち、孤立パターンのみではなく、パターン同士が互いに近接するような複雑なパターンが存在するフォトマスクにおいても、マスクエンハンサー構造によりプロセスマージンの向上効果が十分に得られる。また、マスクエンハンサー構造における位相シフター幅を各パターン間の近接関係に応じて最適化することができるので、ランダムなパターン配置の微細パターンの形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【００３２】
本発明に係る第３のフォトマスクは、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクであって、マスクパターンは、透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターと該位相シフターを囲む遮光部とからなるマスクエンハンサー構造を持つ一のパターンと、透光部を挟んで一のパターンと隣り合う他のパターンとを有し、一のパターンにおけるマスクエンハンサー構造の位相シフター幅は、他のパターンが遮光部よりなる場合と比べて、他のパターンがマスクエンハンサー構造を持つ場合に、より小さく設定される。
【００３３】
第３のフォトマスクによると、隣り合う他のパターンが遮光部よりなる場合と比べて、該他のパターンがマスクエンハンサー構造を持つ場合に、マスクエンハンサー構造を有する一のパターンにおける位相シフター幅をより小さくする。すなわち、他のパターンの遮光性が高くなるに従って、一のパターンにおける位相シフター幅を小さくする。このため、隣り合う他のパターンの存在によって、一のパターンの周辺の透光部から一のパターンの裏側に回り込んでくる光（透光部と同位相の光）が減少する程度に応じて、一のパターンの内部（位相シフター）を透過する光（透光部と反対位相の光）を減少させることができる。従って、一のパターンの遮光性を十分に向上させることができるため、露光マージンが向上すると共に、露光により形成される光強度分布のコントラストが向上する。すなわち、孤立パターンのみではなく、パターン同士が互いに近接するような複雑なパターンが存在するフォトマスクにおいても、マスクエンハンサー構造によりプロセスマージンの向上効果が十分に得られる。また、マスクエンハンサー構造における位相シフター幅を、隣り合う他のパターンの遮光性に応じて最適化することができるので、ランダムなパターン配置の微細パターンの形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【００３４】
本発明に係るパターン形成方法は、本発明の各フォトマスクを用いたパターン形成方法を前提とし、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に本発明のフォトマスクを介して露光光を照射する工程と、露光光を照射されたレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程とを備えている。
【００３５】
本発明のパターン形成方法によると、本発明の各フォトマスクと同様の効果が得られる。また、本発明のパターン形成方法において、露光光を照射する工程で斜入射照明法を用いることが好ましい。このようにすると、フォトマスクを透過した光の光強度分布において、マスクパターン及び透光部のそれぞれと対応する部分の間でのコントラストが向上する。また、光強度分布のフォーカス特性も向上する。従って、パターン形成における露光マージン及びフォーカスマージンが向上する。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。さらには、フォトマスク上においてマスクエンハンサー構造を持つパターン同士が近接する場合にも、露光時における各パターンのコントラストが大きく向上する。
【００３６】
本発明に係るマスクデータ作成方法は、透過性基板上に形成されたマスクパターンと、透過性基板におけるマスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクのマスクデータ作成方法であって、フォトマスクを介して露光光をレジストに照射することによって形成されるレジストの所望の非感光領域と対応するパターンを作成する工程と、パターンの内部に配置され且つ透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相シフターの形状を決定する工程と、パターンと透光部を挟んで近接する他のパターンからパターンまでの距離に基づいて、位相シフターの幅を調整する工程と、パターンにおける透光部との境界となるエッジをＣＤ調整用エッジに設定する工程と、シミュレーションを用いて、位相シフターが配置されたパターンにより形成されるレジストパターンの寸法を予測する工程と、予測されたレジストパターンの寸法が所望の寸法と一致しない場合、ＣＤ調整用エッジを移動させることによりパターンの変形を行なう工程とを備えている。
【００３７】
本発明のマスクデータ作成方法によると、近接する他のパターンから、マスクエンハンサー構造を有するパターン（対象パターン）までの距離に基づいて、マスクエンハンサー構造の位相シフターの幅を調整する。このため、例えば、他のパターンとの間の距離が小さくなるに従って位相シフター幅を小さくすることにより、他のパターンの存在によって、対象パターンの周辺の透光部から対象パターンの裏側に回り込んでくる光（透光部と同位相の光）が減少する程度に応じて、対象パターンの内部（位相シフター）を透過する光（透光部と反対位相の光）を減少させることができる。従って、対象パターンの遮光性を十分に向上させることができるため、露光マージンが向上すると共に、露光により形成される光強度分布のコントラストが向上する。すなわち、孤立パターンのみではなく、パターン同士が互いに近接するような複雑なパターンが存在するフォトマスクにおいても、マスクエンハンサー構造によりプロセスマージンの向上効果が十分に得られる。また、マスクエンハンサー構造における位相シフター幅を各パターン間の近接関係に応じて最適化することができるので、ランダムなパターン配置の微細パターンの形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【００３８】
本発明のマスクデータ作成方法において、パターンは、透光部を基準として露光光を同位相で透過させる半遮光部を有していてもよい。
【００３９】
本発明のマスクデータ作成方法において、位相シフターの形状を決定する工程は、位相シフターの幅として、少なくとも２つ以上の異なる幅を設定する工程と、パターンが所定の幅以下の細い幅を持つ場合における位相シフターの幅を、パターンが所定の幅を越える幅を持つ場合における位相シフターの幅よりも大きく設定する工程とを含むことが好ましい。
【００４０】
このようにすると、孤立パターン形成におけるプロセスマージンを増加させることができる。
【００４１】
本発明のマスクデータ作成方法において、位相シフターの幅を調整する工程は、位相シフターの幅として、少なくとも２つ以上の異なる幅を設定する工程と、パターンと他のパターンとの間隔が所定の寸法以下である場合の位相シフターの幅を、パターンと他のパターンとの間隔が所定の寸法よりも大きい場合の位相シフターの幅よりも小さく設定する工程とを含むことが好ましい。
【００４２】
このようにすると、本発明のマスクデータ作成方法による前述の効果を確実に得ることができる。
【００４３】
本発明のマスクデータ作成方法において、位相シフターの幅を調整する工程は、位相シフターの幅として、少なくとも２つ以上の異なる幅を設定する工程と、パターンが所定の寸法以下の間隔で他のパターンと近接すると共に他のパターンに他の位相シフターが配置される場合における位相シフターの幅を、パターンが所定の寸法以下の間隔で他のパターンと近接すると共に他のパターンに他の位相シフターが配置されない場合における位相シフターの幅よりも小さく設定する工程とを含むことが好ましい。
【００４４】
このようにすると、他のパターンの遮光性が高くなるに従って、対象パターンにおける位相シフター幅を小さくするため、他のパターンの存在によって、対象パターンの裏側に回り込んでくる光（同位相の光）が減少する程度に応じて、対象パターンの内部（位相シフター）を透過する光（反対位相の光）を減少させることができる。従って、本発明のマスクデータ作成方法による前述の効果を確実に得ることができる。
【００４５】
本発明のマスクデータ作成方法において、他のパターンは、パターンの両側にそれぞれ近接する２つのパターンであり、位相シフターの幅を調整する工程は、位相シフターの幅として、少なくとも２つ以上の異なる幅を設定する工程と、パターンの両側に近接する各他のパターンのそれぞれからパターンまでの距離Ｓ１及びＳ２を求める工程と、（Ｓ１＋Ｓ２）／２が所定の値以下となる場合における位相シフターの幅を、（Ｓ１＋Ｓ２）／２が所定の値よりも大きくなる場合における位相シフターの幅よりも小さく設定する工程とを含んでいてもよい。この場合にも、本発明のマスクデータ作成方法による前述の効果を確実に得ることができる。
【発明の効果】
【００４６】
以上のように、本発明によると、孤立パターンのみではなく、パターン同士が互いに近接するような複雑なパターンが存在するフォトマスクにおいても、マスクエンハンサー構造を用いることによって、光強度分布のコントラストの強調効果やプロセスマージンの向上効果が十分に得られる。また、マスクエンハンサー構造における位相シフター幅を、各パターン間の近接関係や隣接パターンの遮光性に応じて最適化することができるので、ランダムなパターン配置の微細パターンの形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
（前提事項）
まず、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。
【００４８】
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により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。
【００４９】
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。
【００５０】
また、パターン形成においては遮光領域にレジストパターンが形成されるポジレジストプロセスを仮定して説明する。ネガレジストプロセスにおいては、遮光領域のレジストが除去されるプロセスとなるので、ポジ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。
【００５１】
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。反射型マスクにおいては、透過領域が反射領域となり、遮光領域が非反射領域となるので、透過現象を反射現象と読み替えればよい。具体的は、透光部及び透過性領域をそれぞれ反射部及び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、部分的に光を透過する領域は部分的に光を反射する領域と読み替えると共に、透過率は反射率と読み替える。
【００５２】
（マスクエンハンサー）
次に、本発明の各実施形態の説明において登場するマスクエンハンサーについて簡単に説明する（詳しくは前述の文献１等を参照）。
【００５３】
図１（ａ）はマスクエンハンサーを説明するための図（マスクエンハンサー構造を持つマスクパターンが設けられたフォトマスクの平面図）であり、図１（ｂ）及び（ｃ）は図１（ａ）におけるＩーＩ線の断面図のバリエーションである。尚、図１（ａ）において、透過性基板１００については斜視図的に表している。
【００５４】
図１（ａ）に示すように、透過性基板１００の上には、露光によりウェハ上に所望のライン状のパターンを形成するためのマスクパターン（パターン１１１及び１１２）が描かれている。ここで、マスクパターンは、フォトマスクに対して露光を行なうことによってウェハ上におけるマスクパターンと対応する位置に遮光領域を形成するための遮光性パターンである。また、透過性基板１００におけるマスクパターンが形成されていない部分が透光部（開口部）である。
【００５５】
尚、本願において、ライン状のパターンとは、露光波長（例えば露光光がＡｒＦエキシマレーザであれば１９３ｎｍ）の２倍以上の長さ（ウェハ上寸法）を有する矩形領域を意味するものとし、パターン全体としてライン状であるパターンに限定されるものではない。すなわち、前述のような矩形領域を含有する任意のパターンに対しては、当該矩形領域のみをライン状のパターンとして取り扱えばよい。ここで、ライン状のパターンからなる遮光パターンに対して露光を行なったときに形成される光強度分布を考えた場合、有限の長さを持つライン状のパターンの中央部付近の光強度分布が、無限の長さを持つライン状のパターンの光強度分布と同等になるためには、有限の長さを持つライン状のパターンは露光波長の２倍以上の長さを持つ必要がある。言い換えると、露光波長の２倍以上の長さを持つライン状のパターンは、無限の長さを持つライン状のパターンとして取り扱うことができる。
【００５６】
図２は、露光波長の２倍以上の長さを持つ矩形領域を含有するパターンの一例を示している。尚、図２において、図１（ａ）に示すフォトマスクと同一の部材には同一の符号を付すことにより、説明を省略する。図２に示すように、透光部１０４（正確にはその一部分）を取り囲むような中抜きのパターン１１３において、露光波長の２倍以上の長さを有する矩形領域となる部分パターン１１３Ａ（一対の透光部１０４によって挟まれた部分パターン）が存在すれば、当該部分パターン１１３Ａをライン状のパターンと呼ぶものとする。
【００５７】
マスクパターンとなるパターン１１１及び１１２は、遮光部１０１のみから構成されているか又は遮光部１０１と位相シフター１０２との組み合わせから構成されている。遮光部１０１つまり遮光膜は、例えばＣｒ等の、光を殆ど透過させない遮光性材料から構成されている。一方、位相シフター１０２は光を透過させるが、位相シフター１０２を透過する光と透光部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。以下の説明においては、特に断らない限り、単に位相シフターと呼ぶ場合、その透過率は透光部と同等であるものとする。但し、位相シフター１０２の透過率は１００％に限られるものではないが、位相シフター１０２は、最低でも２０％以上、好ましくは５０％以上の高い透過率を有することが好ましい。
【００５８】
図１（ａ）に示すように、パターン１１１及び１１２はそれぞれ透過性基板１００上に孤立して存在するパターンである。ここで、孤立して存在するとは、露光において他のパターンの影響を受けないという意味であり、具体的には、光学的に干渉の影響が無視できる距離である２×λ／ＮＡの距離以内に他のパターンが存在しないこと、つまりは他のパターンが近接していないことを意味する。
【００５９】
尚、本願において、パターンが孤立しているかどうかは、着目するライン状の矩形領域のみを対象として定めるものとする。すなわち、あるパターンが他のパターンから完全に分離されていなくても孤立する場合がありうる。具体的には、例えば図２に示すパターン１１３において、ライン状の部分パターン１１３Ａの両側に、光学的に干渉の影響が無視できる寸法（つまり２×λ／ＮＡ）よりも大きい幅を有する透光部１０４が存在すれば、ライン状の部分パターン１１３Ａは孤立しているものとみなす。
【００６０】
また、図１（ａ）に示すように、パターン１１１は、所定寸法Ｗ０に対して、Ｗｗ＞Ｗ０となる線幅Ｗｗの部分パターン１１１Ａと、Ｗ０≧Ｌ１となる線幅Ｌ１の部分パターン１１１Ｂとからなる。また、部分パターン１１１Ｂの中心部には、線幅Ｆ１の位相シフター１０２が設けられている。すなわち、パターン１１１は、その外形を持つ遮光部１０１の領域と、遮光部１０１内の開口部に設けられた位相シフター１０２の領域とを持つ。さらに、図１（ｂ）に示すように、遮光部１０１は遮光膜から構成されており、位相シフター１０２は、透過性基板１００における該遮光膜の開口部の下側を掘り込むことによって形成できる。これは、透光部と同等の透過率を有する位相シフターを実現するための最も好ましい構造である。このような透過率が十分に高い位相シフターにより、パターン形成特性の良否を表す指標、つまり露光マージンや焦点深度等を大きく向上させることが可能になる。但し、遮光部１０１の中心部に位相シフター１０２を配置するための断面構成は、図１（ｂ）に示す構成に限定されるものではない。以下、特に断らない限り、マスクパターンとなる各パターンにおける最も外側の領域（最外領域）は遮光部から構成されているものとし、各パターンの線幅とは、最外領域の遮光部の一端と透光部との境界から、最外領域の遮光部の他端と透光部との境界までの幅、つまりパターン全体の幅で定義されるものとする。
【００６１】
ところで、一般に、回折現象によってマスクパターンを回り込む光を無視できなくなる寸法が０．８×λ／ＮＡ程度であることが経験的に知られている。よって、０．８×λ／ＮＡ以上の幅を有するマスクパターンを遮光部のみで形成したとしても十分な遮光性が実現されるので、露光により形成される光強度分布において高いコントラストを得られる。しかし、０．８×λ／ＮＡ以下の幅を有するマスクパターンを遮光部のみで形成した場合には、マスクパターンの外側の透光部からマスクパターンの下側に回り込む回折光のために、十分な遮光性が得られなくなり、その結果、露光により形成される光強度分布におけるコントラストが低くなる。
【００６２】
このとき、透光部から回り込む回折光と反対位相の関係にある光がマスクパターンの中心部を透過するように設定できれば、これらの光が互いに干渉し合って、互いに打ち消し合うことになる。よって、０．８×λ／ＮＡ以下の幅を有するマスクパターン（つまり遮光パターン）の中心部に位相シフターを設けることにより、その遮光性を向上させることができ、その結果、微細線幅のパターン形成においても高いコントラストを実現できるようになる。これが、マスクエンハンサーの原理であり、０．８×λ／ＮＡ以下の幅を有する遮光パターンの中心部に位相シフターが設けられた構造をマスクエンハンサー構造と称する。但し、０．８×λ／ＮＡを越える幅の遮光部として形成されたマスクパターンの中心部に位相シフターを設けると、逆にその遮光性は低下する。なぜなら、マスクパターン周辺から回り込んでくる回折光が殆ど存在しない状況において、該回折光と反対位相の関係にある光がマスクパターン内部を透過すると、結果的に反対位相の光が過剰となるからである。
【００６３】
また、遮光パターンの中心部に位相シフターを設けることにより遮光パターンの遮光性を向上させることができる寸法の上限は０．８×λ／ＮＡであるが、位相シフターを設けることにより遮光パターンの遮光性を顕著に向上させることができる寸法は０．６×λ／ＮＡ以下の寸法である。
【００６４】
以上に説明したように、マスクエンハンサー構造によって微細パターン形成を可能とするフォトマスクを実現するためには、前述の所定寸法Ｗ０は０．８×λ／ＮＡ以下である必要があり、０．６×λ／ＮＡ以下であることがより好ましい。また、遮光パターンを用いたパターン形成を行なうことが回折現象によって極めて困難になる寸法が０．３×λ／ＮＡであるので、所定寸法Ｗ０は０．３×λ／ＮＡ以上であることが好ましい。
【００６５】
また、図１（ａ）に示すように、パターン１１２は、Ｗ０≧Ｌ２となる線幅Ｌ２の部分パターン１１２Ａと、Ｗ０≧Ｌ３となる線幅Ｌ３の部分パターン１１２Ｂとからなる。また、パターン１１１と同様に、パターン１１２も、その外形を持つ遮光部（遮光膜）１０１の領域と、遮光部１０１内の開口部に設けられた位相シフター１０２の領域とを持つ。また、部分パターン１１２Ａの中心部には線幅Ｆ２の位相シフター１０２Ａが設けられていると共に、部分パターン１１２Ｂの中心部には線幅Ｆ３の位相シフター１０２Ｂが設けられている。すなわち、部分パターン１１２Ａ及び１１２Ｂは共にマスクエンハンサー構造を有している。ここで、部分パターン１１２Ａ及び１１２Ｂのそれぞれのパターン幅Ｌ２及びＬ３は、所定寸法Ｗ１に対して、Ｗ０≧Ｌ２＞Ｗ１≧Ｌ３の関係にある。位相シフター１０２Ａ及び１０２Ｂのそれぞれの線幅Ｆ２及びＦ３は、Ｆ３＞Ｆ２の関係にある。
【００６６】
通常、回折現象によってマスクパターン周辺の透光部からマスクパターンの裏側に回り込む回折光は、マスクパターンの線幅が細くなる程増加する。よって、マスクエンハンサー構造においは、マスクパターンの線幅が細くなる程、回折現象によりマスクパターンの裏側に回り込む光を打ち消すための位相シフターの幅を太くすることが好ましい。このようにすると、異なる線幅の複数の部分パターンからなるマスクパターンにおいても全ての部分パターンによって高い遮光性が実現され、その結果、露光により形成される光強度分布おけるコントラストが高くなるフォトマスクを実現できる。ここで、同一のパターンにおける線幅の異なる複数の部分パターンを例として説明したが、同一の透過性基板上における互いに独立した異なる複数のパターン同士の間についても同様の構成（パターン線幅が細くなるに従って位相シフター幅を太くする構成）を用いることが好ましい。すなわち、図１（ａ）の構成において、パターン１１１における部分パターン１１１Ｂの線幅Ｌ１と、パターン１１２における部分パターン１１２Ｂの線幅Ｌ３との間でＷ０≧Ｌ１＞Ｗ１≧Ｌ３の関係が成り立つ場合、部分パターン１１１Ｂの位相シフター１０２の線幅Ｆ１と、部分パターン１１２Ｂの位相シフター１０２Ｂの線幅Ｆ３との間でＦ３＞Ｆ１となる。
【００６７】
尚、各パターンの線幅の差が、各パターン周辺から回り込む回折光の強度の差を無視できる程度に小さい場合、各パターンの中心部に設けられる位相シフターの幅を同じにしてもよい。すなわち、図１（ａ）の構成において、パターン１１１における部分パターン部１１１Ｂの線幅Ｌ１と、パターン１１２における部分パターン１１２Ａの線幅Ｌ２との間で、Ｗ０≧Ｌ１＞Ｗ１且つＷ０≧Ｌ２＞Ｗ１の関係が成り立つ場合、部分パターン１１１Ｂの位相シフター１０２の線幅Ｆ１と、部分パターン１１２Ａの位相シフター１０２Ａの線幅Ｆ２との間でＦ２＝Ｆ１としてよい。
【００６８】
以上のように、孤立して存在するマスクパターンに対してマスクエンハンサー構造を適用することによって、全ての孤立マスクパターンによって高い遮光性を実現でき、それにより、コントラストの高い光強度分布を達成できるフォトマスクを実現できる。すなわち、微細パターン形成に優れたフォトマスクを実現できる。
【００６９】
尚、以上の説明においては、マスクエンハンサー構造がＣｒ膜等の遮光膜と位相シフターとから構成されるものとして説明を行なってきたが、図１（ｃ）に示すように、遮光膜よりなる遮光部１０１を、半遮光膜よりなる半遮光部１０３に置き換えても同様の効果が得られる。図１（ｂ）と図１（ｃ）との違いは、まさに、遮光部（遮光膜）１０１が半遮光部（半遮光膜）１０３に置き換わっていることだけである。ここで、半遮光部１０３は、透光部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。すなわち、半遮光部１０３を透過する光と透光部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。但し、半遮光部１０３の透過率は１５％以下であることが好ましい。このようにすれば、マスクパターンを透過した光が過剰となって、レジストを感光させることを防止できる。このような半遮光部１０３となる半遮光膜としては、例えば厚さ３０ｎｍ以下の金属薄膜を用いることができる。金属薄膜としては、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を薄膜化（厚さ３０ｎｍ以下）したものを用いることができる。具体的な合金としては、ＴａーＣｒ合金、ＺｒーＳｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金又はＴｉ−Ｓｉ合金等がある。
【００７０】
また、前述のように遮光部１０１に代えて半遮光部１０３を用いると、０．８×λ／ＮＡを越える線幅のマスクパターンにマスクエンハンサー構造を適用することによっても、マスクパターンの遮光性を向上させることが可能となる。なぜなら、０．８×λ／ＮＡを越える線幅のマスクパターンにおいても、その内部を、透光部と同じ位相の光が透過するので、パターン内部に位相シフターを設けることに起因して反対位相の光が過剰になる事態を阻止できるからである。但し、０．８×λ／ＮＡ以下の線幅のマスクパターンにおいて半遮光部１０３を用いた場合の効果は、遮光部１０１を用いた場合の効果と全く同様である。
【００７１】
以下の各実施形態では、主として、マスクエンハンサー構造の適用対象となるマスクパターンに他のパターンが近接する場合における該マスクエンハンサー構造の構成について説明する。
【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３（ａ）は第１の実施形態に係るフォトマスクの平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるII−II線の断面図である。尚、図３（ａ）において、透過性基板１００については斜視図的に表している。
【００７４】
図３（ａ）に示すように、透過性基板１００の上には、露光によりウェハ上に所望のライン状のパターンを形成するためのマスクパターン（ラインパターン１２１〜１２３）が描かれている。ここで、各ラインパターン１２１〜１２３は基本的に遮光部１０１から構成されている。また、所定寸法Ｗ０に対して、各ラインパターン１２１〜１２３における線幅がＷ０以下となるパターン領域の中心部では、遮光部１０１が開口されており、該開口領域に位相シフター１０２が設けられている。すなわち、各ラインパターン１２１〜１２３はマスクエンハンサー構造を持つ。例えばパターン１２１は、Ｗ０≧Ｗ２＞Ｗ３の関係を満たす所定寸法Ｗ２及びＷ３に対して、Ｗ２≧Ｌ４＞Ｗ３の関係を満たす線幅Ｌ４のパターンであり、そのパターン１２１の中心部に位相シフター１０２が設けられている。
【００７５】
また、図３（ａ）に示すように、パターン１２１は、そのライン方向に対して垂直な方向において透光部を挟んで所定寸法Ｓ０以下の距離で他のパターン１２２及び１２３と近接する部分パターン１２１Ａと、前記の垂直な方向において所定寸法Ｓ０以下の距離では他のパターンと近接しない（つまり孤立した）部分パターン１２１Ｂとからなる。尚、ここで、部分パターン１２１Ａと、それを挟む他のパターン１２２及び１２３とは密集パターン１５１を構成している。また、部分パターン１２１Ａの中心部には、線幅Ｆ４Ａの位相シフター１０２Ａが設けられていると共に、部分パターン１２１Ｂの中心部には、線幅Ｆ４Ｂの位相シフター１０２Ｂが設けられている。すなわち、部分パターン１２１Ａ及び１２１Ｂはマスクエンハンサー構造を持つ。ここで、密集パターン１５１を構成する部分パターン１２１Ａの位相シフター１０２Ａは、孤立した部分パターン１２１Ｂの位相シフター１０２Ｂよりも細い。すなわち、Ｆ４Ｂ＞Ｆ４Ａである。
【００７６】
尚、以上の密集パターンの説明においては、着目するライン状のパターンと近接する他のパターンは、当該着目するライン状のパターンから分離された別のパターンであるとしてきた。しかし、密集パターンは必ずしも互いに分離された異なるパターンのみから構成されていなくてもよい。具体的には、例えば同一のパターンに属する複数のライン状の矩形領域が互いに透光部を挟んで並んでいるならば、当該複数のライン状の矩形領域のみに着目して、これらをライン状の密集パターンと呼ぶことができる場合がある。図４は、そのような複数のライン状の矩形領域を有するパターンの一例を示している。尚、図４において、図３（ａ）に示すフォトマスクと同一の部材には同一の符号を付すことにより、説明を省略する。図４に示すように、複数のライン状の矩形領域を有するパターン１２０において、所定の寸法Ｓ０以下の幅を持つ透光部を挟んで互いに近接する複数のライン状の矩形領域は密集パターン１２０Ｃを構成する。すなわち、密集パターン１２０Ｃを構成する複数の矩形領域のうちそれらの中心部に位置する矩形領域である部分パターン１２０Ａに設けられた位相シフター１０２の寸法Ｆ４Ａは、孤立した矩形領域である部分パターン１２０Ｂに設けられた位相シフター１０２の寸法Ｆ４Ｂよりも小さい。また、部分パターン１２０Ａの両隣の矩形領域に設けられた位相シフター１０２の寸法はＦ４Ａよりも大きく且つＦ４Ｂ以下である。また、前述の透光部（複数のライン状の矩形領域に挟まれる透光部）は、例えば図２に示す中抜きのパターン１１３内の透光部のような、遮光部１０１に取り囲まれた透光部であってもよい。
【００７７】
また、図３（ｂ）に示すように、遮光部１０１は遮光膜から構成されており、位相シフター１０２は、透過性基板１００における該遮光膜の開口部の下側を掘り込むことによって形成できる。
【００７８】
第１の実施形態によると、所定の寸法以下の距離で他のパターン１２２及び１２３と近接する部分パターン１２１Ａのマスクエンハンサー構造において、位相シフター１０２（位相シフター１０２Ａ）の幅を相対的に小さくする。このため、近接する他のパターン１２２及び１２３の存在によって、部分パターン１２１Ａの周辺の透光部から部分パターン１２１Ａの裏側に回り込んでくる光（透光部と同位相の光）が減少する程度に応じて、部分パターン１２１Ａの内部（位相シフター１０２Ａ）を透過する光（透光部と反対位相の光）を減少させることができる。従って、部分パターン１２１Ａの遮光性を十分に向上させることができるため、露光マージンが向上すると共に、露光により形成される光強度分布のコントラストが向上する。すなわち、孤立パターンのみではなく、パターン同士が互いに近接するような複雑なパターンが存在するフォトマスクにおいても、マスクエンハンサー構造によりプロセスマージンの向上効果が十分に得られる。また、マスクエンハンサー構造における位相シフター幅を各パターン間の近接関係に応じて最適化することができるので、ランダムなパターン配置の微細パターンの形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【００７９】
また、第１の実施形態によると、任意の間隔で複数のパターンが配置された密集パターンにおけるマスクエンハンサー構造のパターンについても、露光マージンを最大化できるフォトマスクの実現が可能となる。従って、微細なマスクパターンにおけるマスクエンハンサー構造による優れたパターン形成特性が、マスクパターンとなる各パターンが任意の近接関係を持つ場合にも発揮されるので、微細パターン形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【００８０】
尚、本実施形態において、図３（ａ）に示すように、マスクエンハンサー構造を持つパターン１２１に近接するパターン１２２及び１２３も、マスクエンハンサー構造をパターンとして表している。しかし、部分パターン１２１Ａと共に密集パターン１５１を構成するパターン１２２及び１２３はマスクエンハンサー構造のパターンに限られるものではなく、遮光部のみから形成されたパターンであってもよい。
【００８１】
また、本実施形態において、マスクエンハンサー構造は、遮光部と位相シフターとから構成される構造として説明してきたが、前記の遮光部を半遮光部と置き換えてもよい。すなわち、図５に示すように、各パターン１２１〜１２３のマスクエンハンサー構造が、位相シフター１０２と半遮光部１０３とから構成されていてもよい。図５において明らかなように、図３（ａ）に示す遮光部１０１が半遮光部１０３に置き換えられている。
【００８２】
また、本実施形態において、パターン１２１を構成する部分パターン１２１Ａ及び部分パターン１２１Ｂの線幅を共にＬ４とした。しかし、部分パターン１２１Ａ及び１２１Ｂのそれぞれの線幅は、Ｗ３よりも大きく且つＷ２以下の範囲内のパターン幅であれば互いに異なっていてもよい。すなわち、部分パターン１２１Ａの線幅をＬ４Ａとし、部分パターン１２１Ｂの線幅をＬ４Ｂとすると、Ｗ２≧Ｌ４Ａ＞Ｗ３且つＷ２≧Ｌ４Ｂ＞Ｗ３である限り、Ｌ４Ａ≠Ｌ４Ｂであってもよい。また、所定寸法Ｗ２及びＷ３は、（Ｗ２−Ｗ３）≦０．２×λ／ＮＡの関係を満たすことが好ましい。すなわち、部分パターン１２１Ａの線幅Ｌ４Ａと、部分パターン１２１Ｂの線幅Ｌ４Ｂとの差は（０．２×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることが好ましい。
【００８３】
また、本実施形態において、密集パターン１５１を形成する部分パターン１２１Ａと、孤立パターンである（ライン方向に対して垂直な方向において）部分パターン部１２１Ｂとが、１つの連続パターンであるパターン１２１を構成する場合を例として説明した。しかし、前述の各線幅についての関係を満足する限りにおいて、密集パターンを構成するパターンと、孤立パターンとが、同一の透過性基板上における互いに異なるパターンであってもよい。
【００８４】
また、本実施形態において、前記のＷ０は０．８×λ／ＮＡ以下であることが好ましく、０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．６×λ／ＮＡ以下であることがより好ましい。
【００８５】
また、本実施形態において、前記のＳ０はλ／ＮＡ以下であることが好ましい。
【００８６】
以下、前述の本実施形態のフォトマスクが、マスクエンハンサー構造によって孤立パターン領域のみだけではなく密集パターン領域においても微細パターン形成特性に優れたフォトマスクとなることを、シミュレーション結果に基づいて詳しく説明する。
【００８７】
まず、マスクエンハンサー構造において、同一の位相シフター幅に対して十分なコントラストが得られるマスクパターン線幅の許容範囲について説明する。すなわち、本実施形態における所定寸法Ｗ２と所定寸法Ｗ３との差（Ｗ２−Ｗ３）は０．２×λ／ＮＡ以下であることが好ましいということである。以下、この内容について図面を参照しながら説明する。
【００８８】
図６（ａ）は、マスクエンハンサー構造を持つパターンの一例を表す図である。図６（ａ）に示すパターンは、線幅Ｆの位相シフター１０２が遮光部１０１により囲まれてなる、パターン幅Ｌのラインパターンである。本願発明者は、ＬとＦとの種々の組み合わせにおいて図６（ａ）に示すマスクパターンを用いて、幅７０ｎｍのラインパターン（レジストパターン）形成の光学シミュレーションを行なった。シミュレーションおいては、露光波長λ＝１９３ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．７５に設定すると共に、照明条件として、干渉度における外径及び内径がそれぞれ０．８及び０．６となる３／４輪帯照明を用いた。
【００８９】
図６（ｂ）は、前記のシミュレーションによって、図６（ａ）に示すパターンおけるＬとＦとの種々の組み合わせに対する露光マージンをプロットした等高線グラフである。図６（ｂ）に示す等高線グラフでは、ＬとＦとの組み合わせにおける最大露光マージンＥｍａｘに対しての、ＬとＦとの各組み合わせにおける露光マージンＥ（Ｌ，Ｆ）の比率を表している。すなわち、Ｅ（Ｌ，Ｆ）／Ｅｍａｘの等高線グラフを表している。ここで、縦軸はＦであり、横軸は（Ｌ−Ｆ）をλ／ＮＡで規格化した値で示してある。尚、露光マージンとは、パターン寸法を１０％変化させるために必要な露光量変化の割合（単位：％）を意味する。すなわち、露光マージンが大きいほど、露光量変化に対してパターン寸法が安定するので、実際のパターン形成工程における露光量変動に対してパターン寸法が変動しにくくなるという好ましい状況になる。
【００９０】
図６（ｂ）に示す等高線グラフから、例えばＦ＝６０ｎｍの場合、（Ｌ−Ｆ）が０．１×λ／ＮＡから０．３×λ／ＮＡまでの範囲において、最大露光マージンの９０％以上の露光マージンが実現されていることが分かる。すなわち、最大露光マージンの９０％の露光マージンを実現できる範囲を、十分な露光マージンが得られる範囲とするなら、Ｆ＝６０ｎｍの位相シフターに対して十分な露光マージンが得られるパターン幅Ｌの許容範囲は、Ｆ＋０．１×λ／ＮＡからＦ＋０．３×λ／ＮＡまでとなる。
【００９１】
また、図６（ｂ）のグラフから、Ｆ＝４０〜８０ｎｍのどの値においても、十分な露光マージンが得られるパターン幅Ｌには０．２×λ／ＮＡ程度のレンジがあることも分かる。言い換えると、パターン幅Ｌの差が０．２×λ／ＮＡ以下である各パターンに対して、同じ線幅Ｆの位相シフターを設けたとしても、十分な露光マージンが得られるということである。
【００９２】
次に、密集パターンを構成する、マスクエンハンサー構造を持つパターンの中心付近に配置される位相シフターの幅を、孤立パターンとなる、マスクエンハンサー構造を持つパターンの中心付近に配置される位相シフターの幅よりも細くすることのメリットについて図面を参照しながら説明する。
【００９３】
図７（ａ）は、マスクエンハンサー構造を持つパターンが密集パターンを構成している様子を示す図である。図７（ａ）に示すように、マスクエンハンサー構造を有する線幅Ｌのライン状パターン３１０の両側に、間隔Ｓ（透光部領域）を置いて、遮光部からなる線幅Ｌｗのライン状パターン３１１及び３１２が近接して配置されている。ライン状パターン３１０のマスクエンハンサー構造は、線幅がＦの位相シフター３１０Ｂを遮光部３１０Ａによって囲むことにより構成されている。
【００９４】
図７（ｂ）は、露光時にウェハ上における図７（ａ）の線分ＢＢ‘と対応する位置に形成される光強度分布を示す図である。図７（ｂ）において、線幅Ｌのパターン３１０の中心と対応する光強度をＩｃ（間隔Ｓによって変化する）とすると、この値が小さいほどパターン３１０の遮光性が高いことを意味する。逆に、この値が大きいと、パターン３１０によって十分に光を遮光できていないことを意味する。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。
【００９５】
図８（ａ）及び（ｂ）は、前記のＩｃの位相シフター幅Ｆに対する依存性をシミュレーションした結果を示している。シミュレーションおいては、露光波長λ＝１９３ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．７５に設定すると共に、照明条件として、干渉度における外径及び内径がそれぞれ０．８及び０．６となる３／４輪帯照明を用いた。また、シミュレーションにおいては、幅Ｌ＝１００ｎｍ、幅Ｌｗ＝３００ｎｍに設定した。すなわち、単純な遮光パターンでは十分に光を遮光できないＬ＝１００ｎｍ（Ｌ＝１００ｎｍは０．８×λ／ＮＡ≒２０６ｎｍよりも小さい）のパターン３１０はマスクエンハンサー構造を持ち、単純な遮光パターンでも十分に光を遮光できるＬｗ＝３００ｎｍのパターン３１１及び３１２は遮光部のみから構成されている。
【００９６】
図８（ａ）は、Ｓが実質的に無限大である場合、つまり、マスクエンハンサー構造のパターン３１０が孤立して存在する場合における、光強度Ｉｃの位相シフター幅Ｆに対する依存性をシミュレーションした結果を表すグラフである。また、図８（ｂ）は、Ｓ＝１００ｎｍである場合、つまり、マスクエンハンサー構造のパターン３１０の近傍に他の遮光パターン（パターン３１１及び３１２）が近接する場合における、光強度Ｉｃの位相シフター幅Ｆに対する依存性をシミュレーションした結果を表すグラフである。
【００９７】
図８（ａ）のグラフでは、Ｆ＝６５ｎｍにおいて光強度Ｉｃが最小値となっている。すなわち、マスクエンハンサー構造を持つ孤立パターンにおいて遮光性が最大となるのは位相シフター幅Ｆが６５ｎｍのときであることが分かる。一方、図８（ｂ）のグラフでは、Ｆ＝４０ｎｍにおいて光強度Ｉｃが最小値となっている。すなわち、他の遮光パターンが近傍に存在する、マスクエンハンサー構造を持つパターンにおいて遮光性が最大となるのがＦ＝４０ｎｍのときであることが分かる。
【００９８】
以上のように、マスクエンハンサー構造を持つ同じ線幅（Ｌ＝１００ｎｍ）のパターンにおいても、そのパターンが孤立したパターンであるか又は密集パターンを構成しているかに応じて、遮光性が最大となる位相シフター幅、つまり露光マージンが最大となる位相シフター幅は異なる。具体的には、密集パターンを構成するパターンにおける露光マージンが最大となる位相シフター幅４０ｎｍは、孤立したパターンにおける露光マージンが最大となる位相シフター幅６５ｎｍよりも細くなる。以下、この理由について説明する。
【００９９】
マスクエンハンサー構造においては、パターン周辺からパターンの裏側に回り込んでくる回折光を、パターン内部を透過する反対位相の光によって打ち消すことにより遮光性を向上させている。そのため、パターン周辺から回り込んでくる光が増加する程、パターン内部を透過する反対位相の光を増加させることが好ましい。しかし、パターン周辺から回り込んでくる光が減少すれば、パターン内部を透過する反対位相の光も減少させることが好ましい。なぜならば、もし、マスクパターン内部を透過する反対位相の光が過剰になると、マスクパターンの遮光性は劣化し、その結果、パターン形成に好ましくない状態となるからである。
【０１００】
ところで、微細な遮光パターンが孤立して存在する場合、パターンの線幅が細いことに加え、パターン周辺には十分に広い透光領域が存在することになる。よって、多くの回折光がパターンの裏側に回りこむことになる。そのため、その回折光を十分に打ち消すためには、幅の広い位相シフターを設けたマスクエンハンサー構造が好ましい。
【０１０１】
一方、同じ微細な遮光パターンでも、その近傍に他の遮光パターンが存在し、それによりパターン周辺の透光領域の面積が減少すると、パターンの裏側に回りこむ回折光は孤立パターンの場合と比べて減少する。よって、そのような状況では、孤立パターンのときよりも幅の細い位相シフターを設けたマスクエンハンサー構造が好ましいものとなる。
【０１０２】
一般に、遮光性と露光マージンやコントラスト等との間には相関性があるため、マスクエンハンサー構造を持つ同じ線幅のパターンにおいて、該パターンが他のパターンと密集パターンを構成する場合には該パターンに細い位相シフターを設ける一方、該パターンが孤立して存在する場合には該パターンに太い位相シフターを設けることが好ましい。これにより、優れたパターン形成特性が得られる。以下、この効果をシミュレーションによって直接確認した結果について説明する。ここで、パターン形成特性の優劣を露光マージンによって評価している。
【０１０３】
まず、本願発明者は、図７（ａ）に示すマスクパターンを用いて、幅７０ｎｍのパターンの形成を行なう際の露光マージンをシミュレーションにより求めた。シミュレーションにおいては、露光波長λ＝１９３ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．７５に設定すると共に、照明条件として、干渉度における外径及び内径が０．８及び０．６となる３／４輪帯照明を用いた。また、図７（ａ）におけるパターン３１０の幅Ｌを１００ｎｍとし、パターン３１０に近接する遮光パターン３１１及び３１２の幅Ｌｗを３００ｎｍとした。
【０１０４】
図９は、前述の条件において、パターン間の近接間隔Ｓを変化させた場合における、露光マージンが最大となるときの位相シフターの幅Ｆopt をプロットしたグラフである。尚、図９において、間隔Ｓをλ／ＮＡにより規格化した寸法で示している。
【０１０５】
図９から分かるように、間隔Ｓがλ／ＮＡ以下になると（規格化されたＳが１以下になると）、露光マージンが最大となるときの位相シフターの幅Ｆopt が減少する。特に、間隔Ｓが０．５×λ／ＮＡ以下になると、最適な位相シフター幅Ｆopt は、間隔Ｓがλ／ＮＡを越える場合（パターン３１０が実質的に孤立している場合）と比べて半分程度まで下がってしまう。よって、良好な露光マージンを実現するためには、λ／ＮＡ以下となる間隔Ｓで密集パターンを構成する、マスクエンハンサー構造を持つパターンの中心部に設けられた位相シフターを、孤立パターンに設けられた位相シフターよりも細くすることが好ましいことが分かる。また、この好ましい構成の本質は、密集パターン領域におけるマスクパターン線幅に対する位相シフター幅の割合を相対的に減少させることである。
【０１０６】
ところで、一般に近接効果と呼ばれる現象により、ウェハ上に形成される所望のパターンの幅が同じであっても、マスクパターンの線幅はそのパターンに近接する他のパターンとの距離に応じて変えなければならないことがある。このように、ウェハ上に形成される所望のパターンの幅が同じであるのに、密集パターン領域と孤立パターン領域との間でマスクパターンの線幅が異なる場合、密集パターン領域におけるマスクパターン幅に対する位相シフター幅の割合を相対的に減少させるという構成を採用することが適切である。
【０１０７】
すなわち、密集パターン領域におけるマスクエンハンサー構造のパターンの線幅Ｌｄとその中央付近に設けられた位相シフターの幅Ｆｄとの比Ｆｄ／Ｌｄが、孤立パターン領域におけるマスクエンハンサー構造のパターンの線幅Ｌｉとその中央付近に設けられた位相シフターの幅Ｆｉとの比Ｆｉ／Ｌｉよりも小さいことが好ましい。
【０１０８】
また、図９のグラフを詳細に見ると、間隔Ｓがλ／ＮＡ以下の場合、間隔Ｓの減少の度合いに比例して、露光マージンが最大となる位相シフター幅Ｆopt も減少していることが分かる。尚、この結果より得られる、密集パターンを構成するマスクエンハンサー構造のパターンにおける好ましい構成については、後記の第１変形例で詳しく説明する。
【０１０９】
尚、図９に示す、露光マージンを最大とする位相シフター幅Ｆopt の算出においては、マスクエンハンサー構造のパターン（図７（ａ）のパターン３１０）に近接する他のパターン（図７（ａ）のパターン３１１及び３１２）を、遮光部のみからなる単純な遮光パターンとしてＦopt の算出を行なったが、近接する他のパターンがマスクエンハンサー構造を持つ場合におけるＦopt の算出結果を以下に示す。
【０１１０】
図１０（ａ）は、マスクエンハンサー構造を持つパターンが、マスクエンハンサー構造を持つ他のパターンと共に密集パターンを構成している様子を示す図である。図１０（ａ）に示すように、マスクエンハンサー構造を有する線幅Ｌのライン状パターン３２０の両側に、間隔Ｓ（透光部領域）を置いて、マスクエンハンサー構造を有する線幅Ｌのライン状パターン３２１及び３２２が近接して配置されている。ここで、パターン３２０〜３２２のマスクエンハンサー構造はそれぞれ、線幅がＦの位相シフター３２０Ｂ〜３２２Ｂを遮光部３２０Ａ〜３２０Ａによって囲むことにより構成されている。
【０１１１】
本願発明者は、図１０（ａ）に示すマスクパターンを用いて、幅７０ｎｍのパターンの形成を行なう際の露光マージンをシミュレーションにより求めた。シミュレーションにおいては、露光波長λ＝１９３ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．７５に設定すると共に、照明条件として、干渉度における外径及び内径が０．８及び０．６となる３／４輪帯照明を用いた。また、図１０（ａ）におけるパターン３２０〜３２２の幅Ｌを１００ｎｍとした。
【０１１２】
図１０（ｂ）は、前述の条件において、パターン間の近接間隔Ｓを変化させた場合における、露光マージンが最大となるときの位相シフターの幅Ｆopt をプロットしたグラフである。尚、図１０（ｂ）において、間隔Ｓをλ／ＮＡにより規格化した寸法で示している。
【０１１３】
図１０（ｂ）のグラフから分かるように、図１０（ａ）に示すマスクパターンを用いた場合にも、図９とほぼ同様の結果が得られた。すなわち、間隔Ｓがλ／ＮＡ以下になると、露光マージンが最大となるときの位相シフターの幅Ｆopt が減少する。但し、図１０（ｂ）のグラフが図９のグラフと僅かに異なっている点は、同じ間隔Ｓにおいて、露光マージンが最大となるときの位相シフターの幅Ｆopt が５ｎｍ程度小さいことである。これは、近接する他のパターン３２１及び３２２における位相シフター３２１Ｂ及び３２２Ｂを透過する反対位相の光の影響によって、反対位相の光が全体として過剰になってしまったことに起因する。よって、マスクエンハンサー構造における位相シフター幅の決定においては、同じ間隔でパターン同士が密集する場合でも、対象とするパターンに近接する他のパターンがマスクエンハンサー構造を持つのか又は単純な遮光パターンであるのかを区別することが好ましい（この好ましい構成については、後記の第２変形例で詳しく説明する）。
【０１１４】
（第１の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
【０１１５】
図１１は第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスク、具体的には、密集パターンを構成するマスクエンハンサー構造のマスクパターンが設けられたフォトマスクの平面図である。尚、図１１において、透過性基板１００については斜視図的に表している。
【０１１６】
図１１に示すように、透過性基板１００の上には、露光によりウェハ上に所望のライン状のパターンを形成するためのマスクパターン（ラインパターン１２４〜１２８）が描かれている。ここで、各ラインパターン１２４〜１２８は基本的に遮光部１０１から構成されている。また、所定寸法Ｗ０に対して、各ラインパターン１２４〜１２８における線幅がＷ０以下となるパターン領域の中心部には位相シフター１０２が設けられている。すなわち、各ラインパターン１２４〜１２８はマスクエンハンサー構造を持つ。例えばパターン１２４は、Ｗ０≧Ｗ２＞Ｗ３の関係を満たす所定寸法Ｗ２及びＷ３に対して、Ｗ２≧Ｌ５＞Ｗ３の関係を満たす線幅Ｌ５のパターンであって、そのパターン１２４の中心部に位相シフター１０２が設けられている。
【０１１７】
また、図１１に示すように、パターン１２４は、そのライン方向に対して垂直な方向において透光部を挟んで間隔Ｇ１（Ｓ０＞Ｇ１）で他のパターン１２５及び１２６と近接する部分パターン１２４Ａを持つ。部分パターン１２４Ａと、それを挟む他のパターン１２５及び１２６とは密集パターン１５２を構成している。また、部分パターン１２４Ａの中心部には、線幅Ｆ５Ａの位相シフター１０２Ａが設けられている。
【０１１８】
また、パターン１２４は、前記の垂直な方向において透光部を挟んで間隔Ｇ２（Ｓ０＞Ｇ２＞Ｇ１）で他のパターン１２７及び１２８と近接する部分パターン１２４Ｂを持つ。部分パターン１２４Ｂと、それを挟む他のパターン１２７及び１２８とは密集パターン１５３を構成している。また、部分パターン１２４Ｂの中心部には、線幅Ｆ５Ｂの位相シフター１０２Ｂが設けられている。
【０１１９】
本変形例の特徴は、Ｆ５Ｂ＞Ｆ５Ａとなる構成を持つことである。すなわち、密集パターンを構成するマスクエンハンサー構造のパターンにおいて、密集度の高い密集パターンを構成するパターンの中心部における位相シフター幅は、密集度の低い密集パターンを構成するパターンの中心部における位相シフター幅よりも細い。
【０１２０】
また、マスクエハンサー構造の位相シフター幅は、それが属する密集パターンの密集度に比例して細くすることが好ましい。すなわち、図１１に示すマスク構成では、（Ｆ５Ｂ−Ｆ５Ａ）が（Ｇ２−Ｇ１）に比例することが好ましい。
【０１２１】
尚、以上の説明においては、個々のライン状のパターンが互いに分離された別々のパターンであるとしてきた。しかし、本変形例においても、第１の実施形態と同様に、複雑な多角形図形パターンに属する複数のライン状の矩形領域を対象とする場合には、個々のライン状の矩形領域のみについて上記の関係が満たされていてもよい。また、ライン状の矩形領域同士の間の透光部は、例えば図２に示す中抜きのパターン１１３内の透光部のような、遮光部１０１に取り囲まれた透光部であってもよい。
【０１２２】
本変形例によると、近接する他のパターンとの間の距離が小さくなるに従って、マスクエンハンサー構造を有するパターン（パターン１２４）における位相シフター幅を小さくする。このため、他のパターンの存在によって、パターン１２４の周辺の透光部からパターンの裏１２４側に回り込んでくる光（透光部と同位相の光）が減少する程度に応じて、パターン１２４の内部（位相シフター１０２）を透過する光（透光部と反対位相の光）を減少させることができる。従って、パターン１２４の遮光性を十分に向上させることができるため、露光マージンが向上すると共に、露光により形成される光強度分布のコントラストが向上する。すなわち、孤立パターンのみではなく、パターン同士が互いに近接するような複雑なパターンが存在するフォトマスクにおいても、マスクエンハンサー構造によりプロセスマージンの向上効果が十分に得られる。また、マスクエンハンサー構造における位相シフター幅を各パターン間の近接関係に応じて最適化することができるので、ランダムなパターン配置の微細パターンの形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【０１２３】
また、本変形例によると、任意の間隔で複数のパターンが配置された密集パターンにおけるマスクエンハンサー構造のパターンについても、露光マージンを最大化できるフォトマスクの実現が可能となる。従って、微細なマスクパターンにおけるマスクエンハンサー構造による優れたパターン形成特性が、マスクパターンとなる各パターンが任意の近接関係を持つ場合にも発揮されるので、微細パターン形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【０１２４】
尚、本変形例において、図１１に示すように、マスクエンハンサー構造を持つパターン１２４に近接するパターン１２５〜１２８も、マスクエンハンサー構造をパターンとして表している。しかし、パターン１２５〜１２８はマスクエンハンサー構造のパターンに限られるものではなく、遮光部のみから形成されたパターンであってもよい。
【０１２５】
また、本変形例において、マスクエンハンサー構造は、遮光部と位相シフターとから構成される構造として説明してきたが、前記の遮光部を半遮光部と置き換えてもよい。すなわち、図１２に示すように、各パターン１２４〜１２８のマスクエンハンサー構造が、位相シフター１０２と半遮光部１０３とから構成されていてもよい。図１２において明らかなように、図１１に示す遮光部１０１が半遮光部１０３に置き換えられている。
【０１２６】
また、本変形例において、パターン１２４を構成する部分パターン１２４Ａ及び部分パターン１２４Ｂの線幅を共にＬ５とした。しかし、部分パターン１２４Ａ及び１２４Ｂのそれぞれの線幅は、Ｗ３よりも大きく且つＷ２以下の範囲内のパターン幅であれば互いに異なっていてもよい。すなわち、部分パターン１２４Ａの線幅をＬ５Ａとし、部分パターン１２４Ｂの線幅をＬ５Ｂとすると、Ｗ２≧Ｌ５Ａ＞Ｗ３且つＷ２≧Ｌ５Ｂ＞Ｗ３である限り、Ｌ５Ａ≠Ｌ５Ｂであってもよい。また、前記の所定寸法Ｗ２及びＷ３は、第１の実施形態と同様に、（Ｗ２−Ｗ３）≦０．２×λ／ＮＡの関係を満たすことが好ましい。すなわち、部分パターン１２４Ａの線幅Ｌ５Ａと、部分パターン１２４Ｂの線幅Ｌ５Ｂとの差は（０．２×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることが好ましい。ここで、ウェハ上に形成される所望のパターンの幅が同じであるのに、高密集度の密集パターン領域と低密集度の密集パターン領域との間でマスクパターンの線幅が異なる場合、具体的には、部分パターン１２４Ａの線幅Ｌ５Ａと、部分パターン１２４Ｂの線幅Ｌ５Ｂとが異なる場合、次の様な構成を採用することが好ましい。すなわち、高密集度の密集パターン領域のマスクパターン線幅Ｌ５Ａと該パターンの中央付近に設けられた位相シフター（位相シフター１０２Ａ）の幅Ｆ５Ａとの比Ｆ５Ａ／Ｌ５Ａが、低密集度の密集パターン領域のマスクパターン線幅Ｌ５Ｂと該パターンの中央付近に設けられた位相シフター（位相シフター１０２Ｂ）の幅Ｆ５Ｂとの比Ｆ５Ｂ／Ｌ５Ｂよりも小さい構成である。
【０１２７】
また、本変形例において、密集度の高い密集パターン１５２を構成する部分パターン１２４Ａと、密集度の低い密集パターン１５２を構成する部分パターン部１２４Ｂとが、１つの連続パターンであるパターン１２４を構成する場合を例として説明した。しかし、前述の各線幅についての関係を満足する限りにおいて、密集度の高い密集パターンを構成するパターンと、密集度の低い密集パターンを構成するパターンとが、同一の透過性基板上における互いに異なるパターンであってもよい。
【０１２８】
また、本変形例において、第１の実施形態と同様に、前記のＷ０は０．８×λ／ＮＡ以下であることが好ましく、０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．６×λ／ＮＡ以下であることがより好ましい。
【０１２９】
また、本変形例において、第１の実施形態と同様に、前記のＳ０はλ／ＮＡ以下であることが好ましい。
【０１３０】
ところで、本変形例の構成において、Ｇ２＞Ｓ０で且つＳ０＞Ｇ１であるとすると、間隔がＳ０以上の密集パターンにおける位相シフター幅については孤立パターンの場合と同じ値に設定すればよいので、（Ｆ５Ｂ−Ｆ５Ａ）が（Ｓ０−Ｇ１）に比例するようにマスク構成を設定すればよい。
【０１３１】
尚、本変形例では、密集パターンにおいて各パターンが等間隔に並んでいる場合を例として説明してきたが、各パターンが不規則な間隔で並んだ密集パターンについても本変形例の構成を適用することができる。
【０１３２】
図１３（ａ）〜（ｄ）は、各パターンが不規則な間隔で並んだ密集パターンを、それと等価な、各パターンが等間隔に並んだ密集パターンに換算する方法を説明するための図である。
【０１３３】
まず、図１３（ａ）に示す密集パターン１６１においては、着目するパターン３３１と、その両側に近接する他のパターン３３２及び３３３との間隔がそれぞれｇ１及びｇ２であるとする。このとき、ｇ１及びｇ２が共にＳ０以下の値であれば、密集パターン１６１は、図１３（ｂ）に示す密集パターン１６２と等価であると考えればよい。すなわち、密集パターン１６２においては、着目するパターン３４１と、その両側に近接する他のパターン３４２及び３４３との間隔が、ｇ０＝（ｇ１＋ｇ２）／２の等間隔である。密集パターン１６１と密集パターン１６２とが等価であると考えることができる理由は次の通りである。それは、本変形例のマスク構成は回折現象を考慮したものであるところ、周期配置のピッチに依存する物理現象には相加平均の法則が成り立つからである。尚、密集パターン１６１を構成する各パターン３３１〜３３３、及び密集パターン１６２を構成する各パターン３４１〜３４３は、いずれもライン状の遮光部１０１の中心部に位相シフター１０２が配置されてなるマスクエンハンサー構造を持つ。
【０１３４】
次に、図１３（ｃ）に示す密集パターン１６３においては、着目するパターン３５１と、その両側に近接する他のパターン３５２及び３５３との間隔がそれぞれｇ３及びｇ４であるとする。このとき、ｇ４＞Ｓ０で且つＳ０＞ｇ３であれば、密集パターン１６３は、図１３（ｄ）に示す密集パターン１６４と等価であると考えればよい。すなわち、密集パターン１６４においては、着目するパターン３６１と、その両側に近接する他のパターン３６２及び３６３との間隔がそれぞれｇ３及びＳ０である。密集パターン１６３と密集パターン１６４とが等価であると考えることができる理由は次の通りである。それは、パターン同士の間隔がＳ０よりも大きくなれば、パターン同士の間隔がＳ０である場合と光学的に等価となるので、位相シフター幅を決定するための計算において、Ｓ０よりも大きなパターン同士の間隔を直接考慮する必要はないからである。さらに、図１３（ｄ）に示す密集パターン１６４については、図１３（ａ）に示す密集パターン１６１から図１３（ｂ）に示す密集パターン１６２への変換と同様に、各パターンが等間隔（具体的には（ｇ３＋Ｓ０）／２の間隔）で並んだ密集パターンに変換することが可能である。尚、密集パターン１６３を構成する各パターン３５１〜３５３、及び密集パターン１６４を構成する各パターン３６１〜３６３は、いずれもライン状の遮光部１０１の中心部に位相シフター１０２が配置されてなるマスクエンハンサー構造を持つ。
【０１３５】
（第１の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。
【０１３６】
図１４は第１の実施形態の第２変形例に係るフォトマスク、具体的には、密集パターンを構成するマスクエンハンサー構造のマスクパターンが設けられたフォトマスクの平面図である。尚、図１４において、透過性基板１００については斜視図的に表している。
【０１３７】
図１４に示すように、透過性基板１００の上には、露光によりウェハ上に所望のライン状のパターンを形成するためのマスクパターン（ラインパターン１３１〜１３５）が描かれている。ここで、各ラインパターン１３１〜１３５は基本的に遮光部１０１から構成されている。また、所定寸法Ｗ０に対して、各ラインパターン１３１〜１３３における線幅がＷ０以下となるパターン領域の中心部には位相シフター１０２が設けられている。すなわち、各ラインパターン１３１〜１３３はマスクエンハンサー構造を持つ。例えばパターン１３１は、Ｗ０≧Ｗ２＞Ｗ３の関係を満たす所定寸法Ｗ２及びＷ３に対して、Ｗ２≧Ｌ６＞Ｗ３の関係を満たす線幅Ｌ６のパターンであって、そのパターン１３１の中心部に位相シフター１０２が設けられている。
【０１３８】
また、図１４に示すように、パターン１３１は、そのライン方向に対して垂直な方向において透光部を挟んで間隔Ｇ（Ｓ０＞Ｇ）で他のパターン１３２及び１３３（マスクエンハンサー構造を持つ）と近接する部分パターン（マスクエンハンサー近接部）１３１Ａを持つ。また、部分パターン１３１Ａの中心部には、線幅Ｆ６Ａの位相シフター１０２Ａが設けられている。
【０１３９】
また、パターン１２４は、前記の垂直な方向において透光部を挟んで間隔Ｇ（Ｓ０＞Ｇ）で他のパターン１３４及び１３５（遮光部１０１のみから構成される）と近接する部分パターン（遮光パターン近接部）１３１Ｂを持つ。すなわち、部分パターン１３１Ａ及び１３１Ｂから構成されるパターン１３１は、他のパターン１３２〜１３５のそれぞれと全て等距離で近接している。また、部分パターン１３１Ｂの中心部には、線幅Ｆ６Ｂの位相シフター１０２Ｂが設けられている。
【０１４０】
本変形例の特徴は、Ｆ５Ｂ＞Ｆ５Ａとなる構成を持つことである。すなわち、マスクエンハンサー構造のパターン同士が密集パターンを構成している場合におけるパターン内部の位相シフター幅は、マスクエンハンサー構造のパターンが単純な遮光パターンと共に密集パターンを構成している場合におけるパターン内部の位相シフター幅よりも細い。
【０１４１】
尚、以上の説明においては、個々のライン状のパターンが互いに分離された別々のパターンであるとしてきた。しかし、本変形例においても、第１の実施形態の第１変形例と同様に、複雑な多角形図形パターンに属する複数のライン状の矩形領域を対象とする場合には、個々のライン状の矩形領域のみについて上記の関係が満たされていればよい。また、ライン状の矩形領域同士の間の透光部は、例えば図２に示す中抜きのパターン１１３内の透光部のような、遮光部１０１に取り囲まれた透光部であってもよい。
【０１４２】
本変形例によると、近接する他のパターンが遮光部よりなる場合と比べて、該他のパターンがマスクエンハンサー構造を持つ場合に、マスクエンハンサー構造を有するパターン（パターン１３１）における位相シフター幅をより小さくする。すなわち、他のパターンの遮光性が高くなるに従って、パターン１３１における位相シフター幅を小さくする。このため、他のパターンの存在によって、パターン１３１の周辺の透光部からパターン１３１の裏側に回り込んでくる光（透光部と同位相の光）が減少する程度に応じて、パターン１３１の内部（位相シフター１０２）を透過する光（透光部と反対位相の光）を減少させることができる。従って、パターン１３１の遮光性を十分に向上させることができるため、露光マージンが向上すると共に、露光により形成される光強度分布のコントラストが向上する。すなわち、孤立パターンのみではなく、パターン同士が互いに近接するような複雑なパターンが存在するフォトマスクにおいても、マスクエンハンサー構造によりプロセスマージンの向上効果が十分に得られる。また、マスクエンハンサー構造における位相シフター幅を、隣り合う他のパターンの遮光性に応じて最適化することができるので、ランダムなパターン配置の微細パターンの形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【０１４３】
また、本変形例によると、任意の間隔で複数のパターンが配置された密集パターンにおけるマスクエンハンサー構造のパターンについても、露光マージンを最大化できるフォトマスクの実現が可能となる。従って、微細なマスクパターンにおけるマスクエンハンサー構造による優れたパターン形成特性が、マスクパターンとなる各パターンが任意の近接関係を持つ場合にも発揮されるので、微細パターン形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【０１４４】
尚、本変形例において、マスクエンハンサー構造は、遮光部と位相シフターとから構成される構造として説明してきたが、該遮光部を半遮光部と置き換えてもよい。
【０１４５】
また、本変形例において、パターン１３１を構成する部分パターン１３１Ａ及び部分パターン１３１Ｂの線幅を共にＬ６とした。しかし、部分パターン１３１Ａ及び１３１Ｂのそれぞれの線幅は、Ｗ３よりも大きく且つＷ２以下の範囲内のパターン幅であれば互いに異なっていてもよい。すなわち、部分パターン１３１Ａの線幅をＬ６Ａとし、部分パターン１３１Ｂの線幅をＬ６Ｂとすると、Ｗ２≧Ｌ６Ａ＞Ｗ３且つＷ２≧Ｌ６Ｂ＞Ｗ３である限り、Ｌ６Ａ≠Ｌ６Ｂであってもよい。また、前記の所定寸法Ｗ２及びＷ３は、第１の実施形態と同様に、（Ｗ２−Ｗ３）≦０．２×λ／ＮＡの関係を満たすことが好ましい。すなわち、部分パターン１３１Ａの線幅Ｌ６Ａと、部分パターン１３１Ｂの線幅Ｌ６Ｂとの差は（０．２×λ／ＮＡ）×Ｍ以下であることが好ましい。ここで、ウェハ上に形成される所望のパターンの幅が同じであるのに、部分パターン１３１Ａ（マスクエンハンサー近接部）の線幅Ｌ６Ａと、部分パターン１３１Ｂ（遮光パターン近接部）の線幅Ｌ６Ｂとが異なる場合、次の様な構成を採用することが好ましい。すなわち、マスクエンハンサー近接部である部分パターン１３１Ａの線幅Ｌ６Ａと該パターンの中央付近に設けられた位相シフター（位相シフター１０２Ａ）の幅Ｆ６Ａとの比Ｆ６Ａ／Ｌ６Ａが、遮光パターン近接部である部分パターン１３１Ｂの線幅Ｌ６Ｂと該パターンの中央付近に設けられた位相シフター（位相シフター１０２Ｂ）の幅Ｆ６Ｂとの比Ｆ６Ｂ／Ｌ６Ｂよりも小さい構成である。
【０１４６】
また、本変形例において、マスクエンハンサー近接部である部分パターン１３１Ａと、遮光パターン近接部である部分パターン１３１Ｂとが、１つの連続パターンであるパターン１３１を構成する場合を例として説明してきた。しかし、前述の各線幅についての関係を満足する限りにおいて、マスクエンハンサー近接部であるパターンと、遮光パターン近接部であるパターンとが、同一の透過性基板上における互いに異なるパターンであってもよい。
【０１４７】
また、本変形例において、第１の実施形態と同様に、前記のＷ０は０．８×λ／ＮＡ以下であることが好ましく、０．３×λ／ＮＡ以上で且つ０．６×λ／ＮＡ以下であることがより好ましい。第１の実施形態と同様に、前記のＳ０はλ／ＮＡ以下であることが好ましい。
【０１４８】
また、本変形例において、第１の実施形態と同様に、前記のＳ０はλ／ＮＡ以下であることが好ましい。
【０１４９】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法、具体的には第１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）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。
【０１５０】
図１５（ａ）〜（ｄ）は第２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。
【０１５１】
まず、図１５（ａ）に示すように、基板５００上に、金属膜又は絶縁膜等の被加工膜５０１を形成した後、図１５（ｂ）に示すように、被加工膜５０１の上に、ポジ型のレジスト膜５０２を形成する。
【０１５２】
次に、図１５（ｃ）に示すように、本発明のフォトマスク、例えば図３（ｂ）に示す第１の実施形態に係るフォトマスクに対して露光光５０３を照射し、該フォトマスクを透過した透過光５０４によってレジスト膜５０２に対して露光を行なう。
【０１５３】
尚、図１５（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、露光により転写されるライン状のマスクパターンが設けられている。マスクパターンは、遮光部１０１のみから又は遮光部１０１と位相シフター１０２とから構成されている。また、位相シフター１０２は遮光部１０１に取り囲まれるように形成されている。すなわち、マスクパターンは、遮光部１０１と位相シフター１０２とからなるマスクエンハンサー構造を持つ。また、位相シフター１０２は、例えば透過性基板１００を掘り下げることによって形成されている。
【０１５４】
また、図１５（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１５（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、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。
【０１５５】
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１５（ｄ）に示すように、マスクパターンと対応するレジストパターン５０５を形成する。
【０１５６】
第２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。また、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ときに、位相シフター（開口部）１０２を有するマスクエンハンサーは非常に強い遮光性を有するので、マスクエンハンサー以外の他の領域と対応するレジストのみに対して、現像工程で溶解するのに十分な露光エネルギーが照射される。さらに、マスクエンハンサーにより形成される遮光像のコントラストは非常に高いと共に該遮光像のデフォーカス特性は優れているため、ＤＯＦの高い微細パターン形成が可能となる。
【０１５７】
尚、第２の実施形態において、遮光部１０１と位相シフター１０２とからなるマスクエンハンサー構造のフォトマスクを用いたが、これに代えて、半遮光部と位相シフターとからなるマスクエンハンサー構造のフォトマスクを用いてもよい。
【０１５８】
また、第２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。
【０１５９】
また、第２の実施形態において、図１５（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、本発明のフォトマスクを透過した光の光強度分布において、マスクパターン及び透光部のそれぞれと対応する部分の間でのコントラストが向上する。また、光強度分布のフォーカス特性も向上する。従って、パターン形成における露光マージン及びフォーカスマージンが向上する。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。さらには、フォトマスク上においてマスクエンハンサー構造を持つパターン同士が近接する場合にも、露光時における各パターンのコントラストが大きく向上する。
【０１６０】
ここで、斜入射露光用の光源とは、図１６（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、図１６（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用の光源としては、図１６（ｂ）に示す輪帯露光用の光源、及び図１６（ｃ）に示す四重極露光用の光源がある。目的のパターンに若干依存するが、一般に、輪帯露光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。しかし、四重極露光においてはパターン形状がマスク形状に対して歪むなどの副作用もあるので、そのような場合には、図１６（ｄ）に示す輪帯−四重極混成型露光用の光源を用いることが望ましい。この輪帯−四重極混成型露光用の光源の特徴は、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軸上の光源とが取り除かれていることによって四重極露光用の光源の特徴を有する点と、光源の外形として円形が採用されていることにより輪帯露光用の光源の特徴を有する点とである。
【０１６１】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法、具体的には、第１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）のマスクデータ作成方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、フォトマスクの各構成要素の機能及び性質等は、特に断らない限り、既述の本発明のフォトマスクにおける対応する構成要素と同じである。
【０１６２】
具体的な処理内容を説明する前に、本発明のフォトマスクのマスクデータ作成方法において重要なポイントについて説明する。マスクエンハンサー構造を有するマスクパターンを用いてパターン形成を行なう場合、１つの孤立パターンを形成するにあたっても、マスクエンハンサー構造における位相シフターの幅とそれを囲む遮光部又は半遮光部の幅とが関係してくる。そのため、形成されるパターンの寸法つまりＣＤ（Critical Dimension）を所望の値にするために、前記の位相シフターの幅、及び遮光部又は半遮光部の幅等の複数の要素の値を決定する必要がある。また、多くの場合、所望のＣＤを実現する前記の要素の値の組み合わせは１つではなく複数存在する。そこで、本実施形態では、パターン形成におけるマージンを最大化するために重要となる要素を優先的に決定し、その後、パターン形成におけるマージンに与える影響が低い要素によりパターン寸法を調整する方法を採用する。
【０１６３】
すなわち、パターン形成におけるマージンに対する影響度の高い要素として、第１に、位相シフターの配置位置及び幅を決定し、その後、位相シフターを囲む遮光部又は半遮光部の幅、つまり位相シフターと透光部とに挟まれた領域の幅を調整することによって所望のＣＤを実現するマスクデータの作成を行なうことが好ましい。このようなマスクデータの作成を実施することによって、高精度なパターン寸法制御を達成しつつ、パターン形成におけるマージンの高いフォトマスクを実現できるマスクデータの作成が可能となる。以下、具体的な処理内容について説明する。
【０１６４】
図１７は、第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法、具体的には、微細な所望のパターンに基づき、マスク上で遮光パターンとなるＬＳＩ用マスクパターンを作成する方法のフロー図である。また、図１８（ａ）〜（ｆ）は、第３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。
【０１６５】
図１８（ａ）は、マスクパターンによって形成しようとする所望のパターンを示している。すなわち、図１８（ａ）に示すパターン６００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くない領域（所望の非感光領域）に相当するパターンである。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、レジストの感光部が除去され且つレジストの非感光部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、ネガ型レジストプロセスを使用する場合には、レジストの感光部がレジストパターンとして残存し且つレジストの非感光部が除去されると考えれば、基本的に本実施形態と同様である。
【０１６６】
まず、ステップＳ１において、図１８（ａ）に示す所望のパターン６００を、マスクデータ作成に用いるコンピュータに入力する。
【０１６７】
次に、ステップＳ２において、作成したフォトマスクを露光するときにオーバー露光にするか又はアンダー露光にするかに応じて、図１８（ａ）に示す所望のパターンを拡大し又は縮小するリサイズを行なう。或いは、パターン形成以降における種々の工程、例えばドライエッチングやＣＭＰ等の工程で生じる寸法変化を考慮して、リソグラフィ工程段階での寸法を意図的に調整するためのリサイズを行なってもよい。図１８（ｂ）は、リサイズ後のパターン（遮光パターン）６０１を示している。
【０１６８】
次に、ステップＳ３において、図１８（ｃ）に示すように、パターン６０１における寸法（幅）が所定値以下である領域の中心部に位相シフトパターン６０２を生成する。すなわち、マスクエンハンサー構造における位相シフターの形状（配置位置及び幅等：以下同じ）を決定する。このとき、位相シフトパターン６０２がパターン６０１の内部つまり遮光パターンの内部に完全に含有されるようにする。尚、本実施形態では、簡単のため、パターン６０１は、複数の独立したライン状パターンから構成されているものとし、パターン６０１の幅とは線幅を意味するものとする（位相シフトパターン６０２の幅についても同様である）。但し、ここで、ライン状パターンとは、ライン状の外形を有するパターンのみならず、任意のパターンに含有され且つ露光波長の２倍以上の長さを有する矩形領域をも意味するものとする。また、パターン同士の間隔とは、互いに分離されたパターン同士の間隔のみを意味するものではなく、例えば図２に示す中抜きのパターン１１３のようなパターン（中抜き図形）においてライン状の矩形領域によって挟まれた透光部の幅も、ライン状のパターン同士の間隔として定義する。
【０１６９】
位相シフトパターン６０２の幅については例えば次のように設定することができる。すなわち、少なくとも１つの所定寸法Ｗ０を定め、パターン６０１における幅がＷ０以下である領域には所定寸法Ｆ０（Ｗ０＞Ｆ０）の幅を有する位相シフトパターン６０２を配置する。また、好ましくは、少なくとも２つの所定寸法Ｗ０及びＷ１（Ｗ０＞Ｗ１）を定め、パターン６０１における幅がＷ１よりも大きく且つＷ０以下である領域には所定寸法Ｆ０の幅を有する位相シフトパターン６０２を配置すると共に、パターン６０１における幅がＷ１以下である領域には所定寸法Ｆ１（Ｆ１＞Ｆ０）の幅を有する位相シフトパターン６０２を配置する。さらに、３つ以上の所定寸法（Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２・・・：Ｗ０＞Ｗ１＞Ｗ２・・・）を定め、パターン６０１における幅がＷ０以下である領域においては、その幅が細くなるほど太い位相シフトパターンを設ける方法（言い換えると、マスクパターン幅が太くなるほど細い位相シフトパターンを設ける方法）がより好ましいことはマスクエンハンサーの原理から言うまでもない。
【０１７０】
次に、ステップＳ４において、図１８（ｄ）に示すように、パターン６０１を構成する各ライン状パターンの近接関係に基づいて、位相シフトパターン６０２の幅を調整する。具体的には、一のライン状パターンと透光部（本実施形態ではパターン６０１の存在しない領域）を挟んで近接する他のライン状パターンから一のライン状パターンまでの距離に基づき、一のライン状パターンに配置される位相シフトパターン６０２の幅を調整する。尚、図１８（ｄ）において、位相シフトパターン６０３は、寸法調整された位相シフトパターンである。
【０１７１】
位相シフトパターン幅の具体的な調整方法例は次の通りである。少なくとも１つの所定寸法Ｓ０を定め、調整対象の位相シフトパターンが配置されるライン状パターン（対象パターン）がＳ０以下の距離で他のライン状パターン（他のパターン）と近接していない場合における位相シフトパターン幅をＦ０Ａとすると共に、対象パターンがＳ０以下の距離で他のパターンと近接する場合における位相シフトパターン幅をＦ０Ｂ（Ｆ０Ａ＞Ｆ０Ｂ）とする。また、好ましくは、少なくとも２つ所定寸法Ｓ０及びＳ１（Ｓ０＞Ｓ１）を定め、対象パターンがＳ０以下の距離で他のパターンと近接していない場合における位相シフトパターン幅をＦ０Ａとし、対象パターンがＳ１よりも大きく且つＳ０以下の距離で他のパターンと近接する場合における位相シフトパターン幅をＦ０Ｂとし、対象パターンがＳ１以下の距離で他のパターンと近接する場合における位相シフトパターン幅をＦ０Ｃ（Ｆ０Ｂ＞Ｆ０Ｃ）とする。さらに、３つ以上の所定寸法（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２・・・：Ｓ０＞Ｓ１＞Ｓ２・・・）を定め、対象パターンと他のパターンとの間隔が小さくなるに従って、位相シフトパターン幅を小さくする方法がより好ましいことは第１の実施形態の説明から言うまでもない。
【０１７２】
また、前述の位相シフトパターン幅の調整方法に加えて、対象パターンに近接する他のパターンが単純な遮光パターンであるか又は位相シフトパターンが配置されるマスクエンハンサー構造のパターンであるかに応じて、以下のような位相シフトパターン幅の調整を行なうことが好ましい。すなわち、位相シフトパターンが配置される対象パターン、つまり着目しているパターンに近接している他のパターンにも位相シフトパターンが配置されるか否かは、該他のパターンの幅に基づいて判断することができる。よって、近接する他のパターンの幅が所定寸法Ｗ０よりも大きい場合（つまり他のパターンに位相シフトパターンを配置しない場合）における対象パターンに配置する位相シフトパターンの幅をＦ０Ｂとし、近接する他のパターンの幅が所定寸法Ｗ０以下の場合（つまり他のパターンに位相シフトパターンを配置する場合）における対象パターンに配置する位相シフトパターンの幅をＦ０Ｍ（Ｆ０Ｂ＞Ｆ０Ｍ）とする。
【０１７３】
さらに、対象パターンの両側にそれぞれ他のパターンが近接する場合には、次のように位相シフトパターン幅の調整を行なうことが好ましい。すなわち、対象パターンの両側に近接する各他のパターンのそれぞれから対象パターンまでの距離Ｓ１及びＳ２を求め、（Ｓ１＋Ｓ２）／２が所定の値以下となる場合における位相シフトパターン幅を、（Ｓ１＋Ｓ２）／２が前記の所定の値よりも大きくなる場合における位相シフトパターン幅よりも小さく設定する。或いは、位相シフトパターン幅の調整における対象パターンと各他のパターンとの間隔の評価において、対象パターンの両側における各他のパターンとの間隔を平均化することが好ましいことを考慮して、前述の調整方法に代えて、次のような調整方法を用いてもよい。すなわち、例えば、対象パターンの左側における他のパターンとの間隔がＳ１であり、対象パターンの右側における他のパターンとの間隔がＳ２である場合における、対象パターンに設ける位相シフトパターンの幅をＦとする。また、対象パターンの左右両側における各他のパターンとの間隔が共にＳ１である場合における、対象パターンに設ける位相シフトパターンの幅Ｆ１とし、対象パターンの左右両側における各他のパターンとの間隔が共にＳ２である場合における、対象パターンに設ける位相シフトパターンの幅Ｆ２とする。このとき、Ｆ＝（Ｆ１＋Ｆ２）／２となるように位相シフトパターン幅を調整することが好ましい。さらに、前述の平均化においてＳ１又はＳ２が所定寸法Ｓ０以上である場合には、当該Ｓ１又はＳ２をＳ０とみなして前述の平均化を行なうことが好ましい。
【０１７４】
以上に説明したステップＳ３及びＳ４の処理により、パターン形成におけるマージンに対する影響の大きい位相シフターの配置位置及び幅が最適なものとなるように決定されることになる。
【０１７５】
次に、ステップＳ５において、ステップＳ４までに決定された位相シフトパターン６０３の形状に基づいて、図１８（ｅ）に示すように、パターン（遮光パターン）６０１における位相シフトパターン６０３を除く部分である遮光部パターン６０４を定義する。続いて、本実施形態のマスクデータ作成方法を用いて作製されるフォトマスク（本発明のフォトマスク）に対して露光を行なうときに、マスクパターン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の準備を行なう。すなわち、通常ＯＰＣ（Optical Proximity Correction）処理と呼ばれる処理の準備を行なう。本実施形態では、パターン形成時の寸法（レジストパターンの寸法）つまりＣＤを予測して該結果に基づきマスクパターンの寸法調整を行なう際に、遮光部と透光部との境界のみを移動させる。そのため、ステップＳ５において、遮光部パターン６０４における透光部との境界となるエッジをＣＤ調整用エッジ６０５に設定する。これにより、位相シフトパターン６０３が配置されたパターン領域においては、位相シフトパターン６０３と透光部とに挟まれた遮光部パターン６０４の幅によってＣＤを調整することが可能となる。よって、パターン間の近接関係に応じて幅を調整された位相シフトパターン６０３を変形することなく、所望のＣＤを実現できるマスクパターンの作成が可能となる。尚、遮光部パターン６０４に代えて半遮光部パターンを配置してもよいことは言うまでもない。
【０１７６】
次に、ステップＳ６において、マスクパターンに配置される位相シフトパターン６０３の透過率つまり位相シフターの透過率を設定する。
【０１７７】
次に、ステップＳ７、ステップＳ８及びステップＳ９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Ｓ７において、光学原理及びレジスト現像特性を考慮したシミュレーションによって、遮光部パターン６０４と位相シフトパターン６０３とが配置されたパターンによって露光時に形成されるレジストパターンの寸法を予測する。このとき、シミュレーションにおいて、リソグラフィ工程のみではなく、パターン形成に係わる他の工程、例えばドライエッチング等を考慮してもよい。続いて、ステップＳ８において、予測されたレジストパターンの寸法が所望の寸法と一致しているかどうかを調べる。所望の寸法と一致していない場合、ステップＳ９において、レジストパターンの予測寸法と所望の寸法との差に基づきＣＤ調整用エッジ６０５を移動させ、それによって遮光部パターン６０４の変形つまりマスクパターンの変形を行なう。
【０１７８】
尚、本実施形態では、予め位相シフトパターンを生成しているため、ステップＳ３及びＳ４で位相シフトパターンの幅を不適切に設定してしまっている場合、ステップＳ７〜Ｓ９で所望のＣＤを得ることができない。このような場合、その不適切な位相シフトパターン幅を修正してもよい。尚、不適切な位相シフターとは、位相シフターを囲む遮光部の幅が０となっても、予測されるＣＤが所望のＣＤよりも太くなってしまうような位相シフターのことである。このため、不適切な位相シフターを生成している場合、所望のＣＤを得るためには位相シフター幅を細くする以外に方法がない。よって、ステップＳ３及びＳ４で生成する位相シフトパターンについては、その周辺に遮光部が存在しない場合でも、予測されるＣＤが所望のＣＤを超えないような線幅に設定しておくことが好ましい。このように位相シフトパターンを生成しておけば、ステップＳ７〜Ｓ９を行なう段階で位相シフトパターンの修正を行なう必要がなくなる。ここで、マスクパターンを位相シフターのみから構成した場合において予測されるＣＤが所望ＣＤを超えない最大の位相シフター幅を、ＣＤ値に対する最大位相シフター幅と呼ぶことにする。すなわち、ステップＳ３及びＳ４で生成する位相シフトパターンの幅は、ＣＤ値に対する最大位相シフター幅を越えないように設定されていることが好ましい。尚、ＣＤ値に対する最大位相シフター幅は、位相シフターの透過率及び露光条件が決まればシミュレーション等により容易に求めることができる。
【０１７９】
以上のように、本実施形態の特徴は、ステップＳ４までに決定された位相シフトパターン６０３に対して、ステップＳ５で設定されたＣＤ調整用エッジ６０５のみを変化させることにより、所望の寸法を持つレジスト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Ｓ７〜Ｓ９を、レジスト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Ｓ１０において、所望の寸法を持つレジストパターンを形成できるマスクパターンを出力する。図１８（ｆ）は、ステップＳ１０で出力されたマスクパターンの一例を示している。図１８（ｆ）に示すように、透過性基板１００上における遮光部パターン６０４に対応する領域には、Ｃｒ膜等よりなる遮光部１０１が形成されている。また、透過性基板１００上における位相シフトパターン６０３に対応する領域には、例えば透過性基板１００が掘り下げられてなる位相シフター１０２が形成されている。
【０１８０】
尚、図１８（ｆ）において、遮光部１０１と位相シフター１０２とからなるマスクエンハンサー構造を持つライン状パターンの端部６１０が、幅太のハンマー形状を有しているが、これは、該ライン端部６１０と対応するレジストパターンの後退を防止するためのものである。また、このようなハンマー形状のライン端部においては、その線幅が所定値を超えるような場合であっても、その中央部に、遮光性を向上させるための位相シフターが配置されていてもよい。なぜなら、通常のラインパターンにおいては、その両側２方向（ライン方向に対して垂直な方向）の透光部から光が回り込んでくるのに対して、ライン端部においては、前述の２方向の透光部に加えてライン端側の透光部からも、つまり３方向から光が回り込んでくるため、所定値を超える幅を持つ場合にも位相シフターを配置することが可能になるからである。
【０１８１】
以上に説明したように、第３の実施形態によると、コントラスト等の重要なパターン形成特性が優れたマスクを実現するために、まず、重要なパラメータである位相シフトパターンの幅及び配置位置を決定する。その後、ＣＤ調整用エッジ６０５として設定された、パターン６０１の最外エッジのみを移動させてパターン寸法制御を行なう。このため、一旦決定した位相シフトパターン幅等を変更することなく、言い換えると、優れたパターン形成特性が発揮される条件を保ちながら、微細な所望のパターンを形成できるマスクパターンを実現できる。すなわち、微細な所望のパターンを形成でき且つ優れたパターン形成特性を持つマスクパターンを実現できる。
【０１８２】
また、第３の実施形態によると、近接する他のパターンから、マスクエンハンサー構造を有するパターン（対象パターン）までの距離に基づいて、マスクエンハンサー構造の位相シフターの幅を調整する。具体的には、他のパターンとの間の距離が小さくなるに従って位相シフター幅を小さくする。このため、他のパターンの存在によって、対象パターンの周辺の透光部から対象パターンの裏側に回り込んでくる光（透光部と同位相の光）が減少する程度に応じて、対象パターンの内部（位相シフター）を透過する光（透光部と反対位相の光）を減少させることができる。従って、対象パターンの遮光性を十分に向上させることができるため、露光マージンが向上すると共に、露光により形成される光強度分布のコントラストが向上する。すなわち、孤立パターンのみではなく、パターン同士が互いに近接するような複雑なパターンが存在するフォトマスクにおいても、優れたパターン形成特性を実現することができる。また、マスクエンハンサー構造における位相シフター幅を各パターン間の近接関係に応じて最適化することができるので、ランダムなパターン配置の微細パターンの形成を可能とするフォトマスクを実現できる。
【０１８３】
尚、第３の実施形態において、遮光部を用いたマスクエンハンサー構造を持つマスクパターンを対象として説明を行なったが、これに代えて、半遮光部を用いたマスクエンハンサー構造を持つマスクパターンを対象としてもよい。具体的には、本実施形態でマスクエンハンサー構造の遮光部として説明をしている箇所を全て半遮光部に置き換えてもよい。
【０１８４】
また、第１〜第３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してきた。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】
【０１８５】
以上に説明したように、本発明は、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する場合等に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】図１（ａ）は本発明のマスクエンハンサーを用いたフォトマスクの平面図であり、図１（ｂ）及び図１（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）におけるＩーＩ線の断面図である。
【図２】図２は本発明のマスクエンハンサーを用いたフォトマスクの他例の平面図である。
【図３】図３（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、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるII−II線の断面図である。
【図４】図４は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの他例の平面図である。
【図５】図５はマスクエンハンサー構造において半遮光部を用いた、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６】図６（ａ）は本発明のマスクエンハンサー構造を持つパターンの一例を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すパターンおけるパターン幅Ｌと位相シフター幅Ｆとの種々の組み合わせに対する露光マージンをシミュレーションし、その結果をプロットした等高線グラフである。
【図７】図７（ａ）は本発明のマスクエンハンサー構造を持ち且つ密集パターンを構成するパターンの一例を示す図であり、図７（ｂ）は、露光時にウェハ上における図７（ａ）の線分ＢＢ‘と対応する位置に形成される光強度分布を示す図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、図７（ｂ）の光強度Ｉｃの位相シフター幅Ｆに対する依存性をシミュレーションした結果を示す図である。
【図９】図９は、図７（ａ）に示すマスクパターンを用いて、幅７０ｎｍのパターンの形成を行なう際の露光マージンをシミュレーションし、その結果に基づいて、パターン間の近接間隔Ｓを変化させた場合における露光マージンが最大となるときの位相シフターの幅Ｆopt をプロットしたグラフである。
【図１０】図１０（ａ）は本発明のマスクエンハンサー構造を持ち、且つマスクエンハンサー構造を持つ他のパターンと共に密集パターンを構成するパターンの一例を示す図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すマスクパターンを用いて、幅７０ｎｍのパターンの形成を行なう際の露光マージンをシミュレーションし、その結果に基づいて、パターン間の近接間隔Ｓを変化させた場合における露光マージンが最大となるときの位相シフターの幅Ｆopt をプロットしたグラフである。
【図１１】図１１は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクの平面図である。
【図１２】図１２は、マスクエンハンサー構造において半遮光部を用いた、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクの平面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクにおける各パターンが不規則な間隔で並んだ密集パターンを、それと等価な、各パターンが等間隔に並んだ密集パターンに換算する方法を説明するための図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクの平面図である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２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１６】図１６（ａ）は通常露光用の光源を示す図であり、図１６（ｂ）は輪帯露光用の光源を示す図であり、図１６（ｃ）は四重極露光用の光源を示す図であり、図１６（ｄ）は輪帯−四重極混成型露光用の光源を示す図である。
【図１７】図１７は本発明の第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法のフロー図である。
【図１８】図１８（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第３の実施形態に係るマスクデータ作成方法の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１９】図１９（ａ）〜（ｅ）は、本願発明者により見出されたマスクエンハンサー構造によるコントラスト強調効果を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１８７】
１００                                    透過性基板
１０１                                    遮光部
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ                位相シフター
１０３                                    半遮光部
１０４                                    透光部
１１１、１１２、１１３、１２０            パターン
１１１Ａ、１１１Ｂ、１１２Ａ、１１２Ｂ    部分パターン
１１３Ａ、１２０Ａ、１２０Ｂ              部分パターン
１２０Ｃ                                  密集パターン
１２１〜１２８                            ラインパターン
１２１Ａ、１２１Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂ    部分パターン
１３１〜１３５                            ラインパターン
１３１Ａ、１３１Ｂ                        部分パターン
１５１〜１５３、１６１〜１６４            密集パターン
３１０                                    マスクエンハンサー構造のパターン
３１０Ａ                                  遮光部
３１０Ｂ                                  位相シフター
３１１、３１２                            遮光パターン
３２０〜３２２                            マスクエンハンサー構造のパターン
３２０Ａ、３２１Ａ、３２２Ａ              遮光部
３２０Ｂ、３２１Ｂ、３２２Ｂ              位相シフター
３３１〜３３３、３４１〜３４３            マスクエンハンサー構造のパターン
３５１〜３５３、３６１〜３６３            マスクエンハンサー構造のパターン
５００                                    基板
５０１                                    被加工膜
５０２                                    レジスト膜
５０２ａ                                  潜像部分
５０３                                    露光光
５０４                                    透過光
５０５                                    レジストパターン
６００                                    所望のパターン
６０１                                    リサイズ後のパターン
６０２                                    位相シフトパターン
６０３                                    寸法調整された位相シフトパターン
６０４                                    遮光部パターン
６０５                                    ＣＤ調整用エッジ
６１０                                    ライン端部
【図１】
0004754636.tif 000002
【図２】
0004754636.tif 000003
【図３】
0004754636.tif 000004
【図４】
0004754636.tif 000005
【図５】
0004754636.tif 000006
【図６】
0004754636.tif 000007
【図７】
0004754636.tif 000008
【図８】
0004754636.tif 000009
【図９】
0004754636.tif 000010
【図１０】
0004754636.tif 000011
【図１１】
0004754636.tif 000012
【図１２】
0004754636.tif 000013
【図１３】
0004754636.tif 000014
【図１４】
0004754636.tif 000015
【図１５】
0004754636.tif 000016
【図１６】
0004754636.tif 000017
【図１７】
0004754636.tif 000018
【図１８】
0004754636.tif 000019
【図１９】
0004754636.tif 000020