(57)【要約】【課題】フォトマスクにおいて、密集部と孤立部との適正露光量の差に起因した問題を解消して、密集部と孤立部との両方を同時に露光する方法において高精度なパターンを形成できるようにする。【解決手段】フォトマスクは、露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡより小さい密集部とパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい孤立部とを有し、前記密集部は、密集部内透過部と密集部内遮光部とを含み、前記孤立部は、孤立部内透過部と孤立部内遮光部とを含み、前記密集部内透過部の透過率が前記孤立部内透過部の透過率よりも小さくなっている。【選択図】図１４
2007199201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、
平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡより小さい密集部とパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい孤立部とを有し、
前記密集部は、密集部内透過部と密集部内遮光部とを含み、
前記孤立部は、孤立部内透過部と孤立部内遮光部とを含み、
前記密集部内透過部の透過率が前記孤立部内透過部の透過率よりも小さくなっている、フォトマスク。
【請求項２】
前記密集部内透過部の透過率は、１０％以上５０％以下である、請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記密集部内透過部は半透過膜に覆われている、請求項１または２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記フォトマスクは、位相シフタと遮光膜とを含むレベンソン型位相シフトマスクである、請求項１または２に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記フォトマスクは、位相シフタと遮光膜とを含むレベンソン型位相シフトマスクであり、
前記位相シフタとして主表面から掘り下げられた掘下げ部を表面に有する透明基板を備え、
前記密集部においては、全域が前記半透過膜に覆われ、前記掘下げ部の外縁である段差部のみがさらに前記遮光膜に覆われており、
前記孤立部においては、前記掘下げ部の外縁である段差部のみが前記半透過膜と前記遮光膜とを積層したものに覆われている、請求項３に記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記フォトマスクは、位相シフタと遮光膜とを含むレベンソン型位相シフトマスクであり、
主表面から掘り下げられた掘下げ部と主表面のまま残る非掘下げ部とを表面に有する透明基板を備え、
前記密集部においては、全域が前記半透過膜に覆われ、前記位相シフタとして設けられた透明膜が前記半透過膜を部分的に覆っており、前記遮光膜が前記透明膜を部分的に覆っており、
前記孤立部においては、前記非掘下げ部のうち前記掘下げ部に接する外縁において前記半透過膜、前記透明膜および前記遮光膜を順に積層したものが前記非掘下げ部を覆っている、請求項３に記載のフォトマスク。
【請求項７】
前記半透過膜がモリブデン酸窒化膜である、請求項３，５，６のいずれかに記載のフォトマスク。
【請求項８】
前記フォトマスクは、ハーフトーン位相シフト膜と遮光膜とを含む、請求項１または２に記載のフォトマスク。
【請求項９】
前記密集部においては、全域が前記ハーフトーン位相シフト膜に覆われ、前記遮光膜が前記ハーフトーン位相シフト膜を部分的に覆っている、請求項８に記載のフォトマスク。
【請求項１０】
露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、
平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡより小さい密集部とパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい孤立部とを有するフォトマスクの製造方法であって、
透明基板の表面に前記透明基板のエッチング時にエッチングマスクとなりうる金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を覆うように第１の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、
電子ビーム露光および現像によって前記第１の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして前記金属膜をエッチングして金属膜パターンを形成する工程と、
前記金属膜パターンをマスクとして前記透明基板をエッチングして掘下げ部を形成する工程と、
前記第１のレジストパターンを除去する工程と、
前記金属膜パターンを除去する工程と、
前記掘下げ部を含めて前記透明基板の表面を覆うように半透過膜を形成する工程と、
前記半透過膜を覆うように遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜を覆うように第２の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、
電子ビーム露光および現像によって前記第２の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜および前記半透過膜をエッチングして前記孤立部の遮光パターンを形成する工程と、
前記遮光パターンを含めて前記透明基板の表面を覆うように第３の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、
電子ビーム露光および現像によって前記第３の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第３のレジストパターンを形成する工程と、
前記第３のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして前記密集部の遮光パターンを形成する工程とを含む、フォトマスクの製造方法。
【請求項１１】
露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、
平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡより小さい密集部とパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい孤立部とを有するフォトマスクの製造方法であって、
透明基板の表面を覆うように半透過膜を形成する工程と、
前記半透過膜を覆うように透明膜を形成する工程と、
前記透明膜を覆うように遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜を覆うように第１の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、
電子ビーム露光および現像によって前記第１の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成する工程と、
前記遮光膜パターンを含めて前記透明基板の表面を覆うように第２の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、
電子ビーム露光および現像によって前記第２の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして前記透明膜をエッチングして位相シフタとして作用可能な透明膜パターンを前記密集部に形成する工程と、
前記透明膜パターンを含めて前記透明基板の表面を覆うように第３の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、
電子ビーム露光および現像によって前記第３の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して前記密集部を覆うが前記孤立部は覆わない第３のレジストパターンを形成する工程と、
前記孤立部の前記遮光膜パターンをマスクとして前記透明膜および前記半透過膜をエッチングして前記孤立部の遮光パターンを形成する工程と、
前記孤立部の前記遮光パターンを含めて前記透明基板の表面を覆うように第４の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、
電子ビーム露光および現像によって前記第４の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して前記孤立部の前記遮光パターンを部分的に覆う第４のレジストパターンを形成する工程と、
前記第４のレジストパターンをマスクとして前記透明基板をエッチングして位相シフタとして作用可能な掘下げ部を前記孤立部に形成する工程とを含む、フォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、
平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡより小さい密集部とパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい孤立部とを有するフォトマスクの製造方法であって、
透明基板の表面を覆うように半透過膜を形成する工程と、
前記半透過膜を覆うように遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜を覆うように第１の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、
電子ビーム露光および現像によって前記第１の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成する工程と、
前記遮光膜パターンを含めて前記透明基板の表面を覆うように第２の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、
電子ビーム露光および現像によって前記第２の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して前記密集部を覆うが前記孤立部は覆わない第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記密集部は前記第２のレジストパターンによって保護しつつ前記孤立部において前記遮光膜を除去して半透過膜パターンを形成する工程とを含む、フォトマスクの製造方法。
【請求項１３】
請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスクを使用して露光する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路などの微細構造を実現するために用いられるフォトマスクおよびその製造方法に関する。さらに、半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
本発明は、極微細孤立線パターンの形成が必要となる、ＳｏＣ（System On a Chip）のロジックＬＳＩ（Large Scale Integration）におけるＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）ゲート電極パターンの形成に対して有効であると考えられる。なかでも、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などのメモリを混載したものでは、極微細孤立線パターンのみならず、高密集の微細パターンの形成が必要であり、本発明の適用によって高性能化・高集積化が可能になると考えられる。
【背景技術】
【０００３】
微細なパターンを高精度に露光させるための技術として、レベンソン型位相シフトマスクや２本組明線法がある。これらの技術による孤立線パターン形成は、光学像質から理論的に予測される形成可能な最小レジスト線幅に比べて、大きい線幅で適用されているのが一般的であると思われる。
【０００４】
これは、適用対象であるＳｏＣチップのゲートパターンにおいては、孤立したパターンの部分（以下「孤立部」という。）が大部分を占めるが、メモリ部などにおいて密集配置されたパターンの部分（以下「密集部」という。）が存在し、これらの孤立部と密集部とを同時に形成する必要があるからであると考えられる。すなわち、孤立部にあるような孤立線を小さい線幅で形成するためには、通常使われるポジレジストにおいては、大きい抜きパターンのレジストを溶解させる露光量の１０〜３０倍の露光量が必要となるが、同じ露光量で密集部を通常の寸法で形成するには、大きな「マスクバイアス」が必要となる。ここでいう「マスクバイアス」とは仕上がり寸法とマスク寸法の差である。
【０００５】
極めて大きいマスクバイアスを採用して密集部のマスクを作製した場合、マスクの抜き部分の寸法が小さくなり、マスク寸法のわずかの変化で、レジストの仕上がり寸法が大きく変化するようになる。その結果、現実的なマスクの製造寸法誤差によれば、レジストの仕上がり寸法のチップ内ばらつきが大きくなり、デバイス動作に必要な要求精度が満たされなくなる。このため、孤立線だけに限れば技術的に形成可能である微細寸法線パターンを、密集部と同時に形成することができず、密集部と同時に形成する場合には、孤立線幅は比較的大きいものになってしまっていた。たとえばＡｒＦエキシマレーザで５０ｎｍ程度になってしまっていた。
【０００６】
学会などでは、通常考えられる簡単なマスク構成で、密集部と孤立部とを同時に形成することに関する議論はあまり行われていない。
【０００７】
上述したように密集部と極微細孤立部との同時形成が困難であることは、光学像シミュレーションより容易にわかることである。しかし、マスク構造の改良により、密集部と極微細孤立部との同時形成を可能とする先行技術はない。上記したように、密集部が形成可能な条件で露光を行ない、孤立部はこの露光条件で出来る寸法とされていた。たとえば、Proc of SPIE vol.4691(2002) p.491（非特許文献１）は、２本組明線法で孤立部を作りながら、密集部の形成は非解像補助パターン法を適用したバイナリマスクで行なうことを提案しており、この場合、密集部が必要な精度で形成される露光量で露光されるので、孤立部の線幅は上記２本組み明線法で形成可能な最小寸法に比べ大きいものとなる。
【０００８】
密集部と孤立部とが混在するパターンを有する位相シフトマスクの構造およびその製造方法が、特許第３２５７８９３号（特許文献１）に記載されている。
【０００９】
しかし、この従来の構造の位相シフトマスクによる露光では、上記したように、密集部を形成する露光量では、孤立部は形成可能な最小寸法に比べて大きい寸法で形成される。
【特許文献１】特許第３２５７８９３号
【非特許文献１】Proc of SPIE vol.4691(2002) p.491
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
孤立部で極微細線を正確に露光するために必要な露光量で、マスクバイアスの小さいマスクにより密集パターンを形成すると、過露光になる。そこで、過露光になることを回避するためにマスクバイアスを大きくせざるを得なくなる。マスクバイアスが大きいときには、フォトマスクの寸法がわずかに変化するだけで、そのフォトマスクを用いて露光したときに得られるレジストパターンの寸法は大きく変化する。このため、露光結果として得られるレジストパターンの寸法精度を確保するためには、フォトマスク自体の寸法精度への要求が厳しくなり、フォトマスクの製造コストが上昇する。あるいは、場合によっては、要求を満たすフォトマスクの製作が不可能となる。そこで、結局、孤立部にある極微細線の形成を諦め、密集部でのパターン形成と両立する程度の寸法にまでデザインを緩和することとなっていた。また、孤立部だけであれば長波長の露光装置によっても形成できるにもかかわらず、密集部を同時に形成するために短波長の露光装置を使用せざるを得なくなっていた。一般に、短波長の露光装置は、長波長の露光装置に比べて高価であるので、短波長の露光装置を使用することで、製造コストの上昇を招いていた。
【００１１】
そこで、本発明は、密集部と孤立部との適正露光量の差に起因した上記問題を解消して、密集部と孤立部との両方を同時に露光しながら、極微細寸法の孤立部パターンと高精度の密集部パターンの形成を可能とする、フォトマスクおよびその製造方法を提供することを目的とする。さらに、密集部と孤立部とが混在する半導体装置のパターンを、１回の露光で高精度に形成する、半導体装置の製造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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に基づくフォトマスクは、露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡより小さい密集部とパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい孤立部とを有し、前記密集部は、密集部内透過部と密集部内遮光部とを含み、前記孤立部は、孤立部内透過部と孤立部内遮光部とを含み、前記密集部内透過部の透過率が前記孤立部内透過部の透過率よりも小さくなっている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、密集部内透過部の透過率が低くなっているので、孤立部形成のために最適な露光量で露光することとしても、密集部が過露光となることを抑制することができ、密集部と孤立部とが混在していても同時露光によって高精度にパターンを形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本明細書においては、「密集部」とは、露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡ以下の領域を意味するものとし、「孤立部」とは、同じくパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい領域を意味するものとする。
【００１５】
通常のマスクバイアスの条件下では密集部に照射される光強度が十分大きく得られてしまうので、露光量は少なくて済む。その結果、密集部での適正露光量は、孤立部において極微細孤立線を形成するために照射すべき適正露光量と比べて、小さくなる。本発明はこの適正露光量の差をなくすために行われたものであり、密集部にのみ付加的に光減衰膜を形成するようなマスク構造をとることで、この役割を果たさせるものである。ここで、付加的な光減衰膜が透過光に引き起こす位相変化が関心事となるが、光減衰膜による位相変化はあったとしても、この減衰膜は密集部全体に形成されるため、光の位相変化も全体に均一に生じることとなり、局所的な領域内では何の作用も及ぼさない。
【００１６】
ただし、上記の位相変化が約１８０°であるときには、密集部と孤立部との領域同士の境界では電界が相殺され、意図しない暗像が形成される。この暗像の形成がデバイスパターン設計上で障害となるときには、上記の位相変化が約３６０°となる減衰膜を使うか、別のマスクによる２重露光を行なうことで、意図しない暗像の部分がレジストパターンに反映されないようにすればよい。
【００１７】
（実施の形態１）
（構成）
図１、図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクについて説明する。このフォトマスクは、レベンソン型位相シフトマスクであり、上記特許文献１に記載された先行技術の改良として構成されたものである。このフォトマスクの部分断面図を図１、図２に示す。図１は密集部、図２は孤立部の部分断面図である。
【００１８】
本実施の形態におけるフォトマスクは、溝状の位相シフタ部１０（ＫｒＦエキシマレーザー波長に対して位相差１８０°）を備えた石英基板１の表面上に、モリブデン酸窒化膜からなりＫｒＦエキシマレーザー波長の透過率が２０％である半透過膜２、クロム膜およびクロム酸化膜の積層膜からなる遮光膜３が順に積層された構造となっている。ただし、密集部の透過部（明部）（以下「密集部内透過部」ともいう。）においては、最上層の遮光膜３のみが選択除去されており、孤立部の透過部（明部）（以下「孤立部内透過部」ともいう。）においては、最上層の遮光膜３と、その下に形成された半透過膜２とがともに選択除去された構造となっている。
【００１９】
すなわち、本実施の形態におけるフォトマスクは、露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡより小さい密集部とパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい孤立部とを有し、前記密集部は、密集部内透過部と密集部内遮光部とを含み、前記孤立部は、孤立部内透過部と孤立部内遮光部とを含み、前記密集部内透過部の透過率が前記孤立部内透過部の透過率よりも小さくなっている、フォトマスクである。また、このフォトマスクは好ましいことに、密集部内透過部が半透過膜に覆われている。
【００２０】
言い換えれば、本実施の形態におけるフォトマスクは、位相シフタと遮光膜とを含むレベンソン型位相シフトマスクであり、前記位相シフタとして主表面から掘り下げられた掘下げ部を表面に有する透明基板を備え、前記密集部においては、全域が前記半透過膜に覆われ、前記掘下げ部の外縁である段差部のみがさらに前記遮光膜に覆われており、前記孤立部においては、前記掘下げ部の外縁である段差部のみが前記半透過膜と前記遮光膜とを積層したものに覆われている。
【００２１】
（製造方法）
本実施の形態におけるフォトマスクの製造方法について、図３〜図１４を参照して、説明する。図３〜図１４は、製造方法の各工程における部分断面図であり、各図において（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部をそれぞれ示す。
【００２２】
図３（ａ），（ｂ）は、本実施の形態におけるフォトマスクの製造方法に用いられるマスクブランクを示している。ここでいうマスクブランクとは、石英基板１の表面にエッチングマスク膜としてのＣｒ薄膜４が形成され、電子ビームレジスト（以下「ＥＢレジスト」という。）の塗布によりレジスト膜５ａが形成されたものである。図３（ａ），（ｂ）の段階では、密集部、孤立部ともまだ同じ状態である。
【００２３】
このレジスト膜５ａに対して、レベンソン型マスクに必要な位相シフタ部１０（図１、図２参照）のパターンを形成するため、電子ビーム露光、現像がこの順に行われて、図４（ａ），（ｂ）に示すようなレジストパターン５が形成される。次に、このレジストパターン５をマスクとして、石英基板１のエッチングのためのマスクとなるＣｒ薄膜４が塩素／酸素混合ガスによるプラズマによりドライエッチングされ、図５（ａ），（ｂ）に示すようにＣｒ薄膜パターン４ａが形成される。次に、このＣｒ薄膜パターン４ａをマスクに希釈フッ化水素水（フッ酸）で石英基板１のエッチングが行なわれ、図６（ａ），（ｂ）に示すように溝状の位相シフタ部１０が形成される。次に、酸素プラズマによりレジストパターン５が除去され、続いて、ウエットエッチングにより、エッチングマスクであったＣｒ薄膜パターン４ａが取り除かれる。ここまでの工程によって、図７（ａ），（ｂ）に示すように石英基板１の表面に溝状の位相シフタ部１０が形成された構造が得られる。
【００２４】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、石英基板１上に積層膜９を形成する。この積層膜９は、まずＫｒＦエキシマレーザー波長の透過率が２０％となる半透過膜２（図１、図２参照）の材料であるモリブデン酸窒化膜（ＭｏＳｉＯＮ膜）６がスパッタリングで形成され、さらにその上側に遮光膜３（図１、図２参照）の材料であるクロム膜とクロム酸化膜との積層膜（以下「Ｃｒ／ＣｒＯ積層膜」という。）７が同じくスパッタリングで形成されたものである。なお、最上層のクロム酸化膜は、マスク表面の反射を防止するために従来より広く使われているものである。
【００２５】
次に、孤立部の遮光パターンすなわち孤立部内遮光部を形成するために、上述の積層膜９の全面を覆うようにＥＢレジストが塗布され、必要な部分に電子ビームが照射され、さらに現像工程を経ることで、図９（ａ），（ｂ）に示すように、必要な部分のみを覆うようにレジストパターン１５が形成される。このとき、密集部の積層膜９は後の工程で加工されるので、この工程ではエッチングにより密集部の積層膜９が消失しないように、密集部全体にレジストを残すように露光される。レジストが残る部分に電子ビームが照射されるかどうかは、使用するレジストのトーンによるが、本実施の形態ではネガ型レジストを使っており、レジストを残す部分に電子ビームが照射される。次に、塩素を含むガスによる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、Ｃｒ／ＣｒＯ積層膜７が、続いて、ＣＦ系ガスによるＲＩＥにより、ＭｏＳｉＯＮ膜６が、いずれもレジストパターン１５をマスクに選択除去される。こうして、図１０（ａ），（ｂ）に示す構造となる。その後、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、レジストパターン１５が酸素プラズマにより除去される。こうして、孤立部においては、半透過膜２および遮光膜３が積層された孤立部遮光パターンが完成する。
【００２６】
次に、密集部の遮光パターンの形成工程が行われる。上述した孤立部の遮光パターン形成の場合と同じように、まず、ＥＢレジストが塗布され、露光・現像を経て、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、必要な部分のみを覆うようにレジストパターン２５が形成される。このとき、先ほどの場合とは逆に孤立部では形成済のパターンがエッチングされないように、孤立部全体にレジストパターン２５が残るようにされる。次に、塩素を含むガスによる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、Ｃｒ／ＣｒＯ積層膜７がエッチングされる。こうして図１３（ａ），（ｂ）に示す構造が得られる。この密集部の形成工程では、下層のＭｏＳｉＯＮ膜６はエッチングされず、そのまま残される。さらに、レジスト除去工程を経ることで、図１４（ａ），（ｂ）に示す構造が得られ、密集部、孤立部の両方にわたるフォトマスクのパターン形成が完了する。こうして製造することができる本実施の形態におけるフォトマスクは、図１４（ａ），（ｂ）に明らかに示されるように、孤立部の光透過部には半透過膜がなく、密集部の光透過部には半透過膜が存在する。本実施の形態におけるフォトマスクはこのように構成されるので、密集部の光強度は半透過膜がない場合に比べて半透過膜の透過率倍だけ小さくなる。
【００２７】
すなわち、本実施の形態におけるフォトマスクの製造方法は、露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡより小さい密集部とパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい孤立部とを有するフォトマスクの製造方法であって、透明基板の表面に前記透明基板のエッチング時にエッチングマスクとなりうる金属膜を形成する工程と、前記金属膜を覆うように第１の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、電子ビーム露光および現像によって前記第１の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記金属膜をエッチングして金属膜パターンを形成する工程と、前記金属膜パターンをマスクとして前記透明基板をエッチングして掘下げ部を形成する工程と、前記第１のレジストパターンを除去する工程と、前記金属膜パターンを除去する工程と、前記掘下げ部を含めて前記透明基板の表面を覆うように半透過膜を形成する工程と、前記半透過膜を覆うように遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜を覆うように第２の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、電子ビーム露光および現像によって前記第２の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜および前記半透過膜をエッチングして前記孤立部の遮光パターンを形成する工程と、前記遮光パターンを含めて前記透明基板の表面を覆うように第３の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、電子ビーム露光および現像によって前記第３の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第３のレジストパターンを形成する工程と、前記第３のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして前記密集部の遮光パターンを形成する工程とを含む、フォトマスクの製造方法である。
【００２８】
（光学像の計算）
以下に上述のフォトマスクによる光学像を計算により求めたものを示す。これにより、本発明に基づくフォトマスクを用いることによる、技術的な価値が予測される。光学条件は以下の通りである。波長は２４８ｎｍ、投影結像光学系の開口数ＮＡは０．７０、照明はσ＝０．３の円形照明である。図１５〜図１７には、以下の像計算を行なったマスクパターンを示す。図１５は、孤立線のマスクパターンを示す。遮光部の幅が６０ｎｍで透過部（位相シフタ部）の幅は８００ｎｍである。図１５に示すように１本の孤立線に対応する遮光部に対して両側から挟み込むように０°透過部と１８０°透過部とが配置されている。０°透過部と１８０°透過部とはいずれも光を透過する部分であるが、１８０°透過部は０°透過部に対して位相が１８０°ずれるように設計された位相シフタ部である。
【００２９】
図１６は、従来の１００％透過の透過パターンによる密集線（ピッチ２４０ｎｍ）のマスクパターンである。このフォトマスクでは、遮光部幅１７０ｎｍ、透過部幅７０ｎｍの周りでマスク寸法を変化させている。図１７には、本発明に基づくフォトマスクを用いた場合の、密集線のマスクパターンである。このフォトマスクでは、透過部の透過率は２１％とした。遮光部幅６０ｎｍ、透過部幅１８０ｎｍの周りでマスク寸法を変化させている。図１６、図１７のフォトマスクは共にレベンソン型位相シフトマスクであり、図中に異なるハッチングで示したように、隣り合う透過部同士では透過光の位相が互いに反位相となるように、透過部は１つおきに位相シフタ部となっている。
【００３０】
図１８には、本実施の形態におけるフォトマスクにより形成される光学像のシミュレーション結果を示す。
【００３１】
図１８、図１９は、本発明に基づくフォトマスクによるパターン形成において重要度が高い孤立線パターンの計算光学像をプロットしたものである。このレベンソン型位相シフトマスクをＭＯＳ集積回路のゲートパターン形成に適用する第一の動機は、微細な孤立線パターンが大きなフォーカス裕度で形成できることにある。図１８には、光学像強度の空間分布が示されている。変化させたパラメータはフォーカスで、０〜０．２５μｍの範囲で変化させている。空間位置±３５ｎｍ付近で曲線が一点に集まっていることから、空間位置±３５ｎｍ付近では光学像強度がフォーカスによらずほぼ一定値となっていることが分かる。
【００３２】
図１９に、この近傍の光学像強度の分布を拡大して示す。図１９からはフォーカスが異なっても、空間位置±３５ｎｍ付近では同じ光学像強度となることが明瞭に分かる。
【００３３】
露光量を調整して、この空間位置±３５ｎｍの点への露光エネルギーをレジストパターンのエッジとなるようにすると、フォーカスの変化に対してレジスト寸法がほとんど変化しないようにパターンを形成することができる。図２０には、スライスレベル法でスライスレベル０．１４で求めた像寸法（像強度が一定値より低い部分の寸法）ＣＤをフォーカスの関数として示している。図２０に示すように、幅０．５μｍのフォーカスレンジで像寸法の変化が１ｎｍ以内になっている。こうして極めて優れたフォーカス特性で、線幅約７０ｎｍの孤立線が形成されていることが読み取れる。
【００３４】
フォーカスによらず同じ寸法となるように形成される孤立線の線幅（以下「特定孤立線幅」という。）は、遮光幅によって変化するが、特定孤立線幅の最小値は遮光幅ゼロのときに得られるが、波長に比べて十分に遮光幅が小さくなると、特定孤立線幅は遮光幅にほぼ依存しなくなる。一方、遮光幅を大きくすると、特定孤立線幅は大きくなり、このときの露光量は小さく（スライスレベルは大きく）なる。
【００３５】
（従来構造のフォトマスクによる密集線パターンの形成）
次に上記孤立線と同時に形成される密集線パターンの形成について説明する。図２１には、遮光幅１２０ｎｍ、透過部幅１２０ｎｍで、ピッチが２４０ｎｍの従来構造の密集線マスクパターンの、すなわち密集部透過部の透過率が孤立部透過部の透過率と同じ（ここではこの状態を「１００％」とする。）である構造のマスクの密集線マスクパターンの、光学像を示す。ここで、レジストパターンとして１２０ｎｍライン／１２０ｎｍスペースの密集パターンを形成しようとすると、スライスレベルは約０．３８となる。孤立線形成でのスライスレベルが上記したように約０．１４であり、スライスレベルは露光量に反比例する量であるので、密集線パターンにおいては孤立線形成に比べて露光量を小さくしないと、ライン幅とスペース幅との比（以下「Ｌ／Ｓ比」という。）が１：１のパターンは形成できない。図２１に示したように、孤立線形成のための露光量では、約６０ｎｍラインの極めて細い線が形成される。この場合、形成されるパターンは約６０ｎｍライン／約１８０ｎｍスペースである。孤立線の最適露光量でこの密集線（２４０ｎｍピッチのＬ／Ｓ比が１：１のパターン）を形成するためには、図１６に示したようにマスクの遮光幅を大きくするマスクバイアスが必要となる。
【００３６】
図２２には、従来構造のフォトマスク（透過部の透過率が１００％）での遮光幅１７０ｎｍ、透過部幅７０ｎｍで、ピッチが２４０ｎｍの密集線マスクパターンの計算光学像を示す。図２２中に破線で示した孤立線パターン形成へのスライスレベルによってＬ／Ｓ比がほぼ１：１の密集線パターンが形成されることがわかる。密集パターンに一般的なことであるが、この像は本質的に同じ横方法波長をもつ２つの進行波が干渉することで形成されており、Ｌ／Ｓ比を１：１として形成すると寸法がフォーカスで変化しない優れた特性となる。
【００３７】
この従来構造のフォトマスクによる密集線パターン形成における問題点を、説明する。
図２３、図２４は、それぞれ、図２２でのマスクからマスクの遮光部寸法が＋または−の側に１０ｎｍ変動したときの光学像を示している。密集線パターンピッチは同じなので、このとき透過部寸法は遮光部寸法の変動と逆の向きに変化する。この従来構造のフォトマスクでは寸法が最適となるマスクのマスクバイアスが大きく、わずかなマスク寸法の変化で、マスクの開口率が大きく変化する。したがって、マスク寸法のわずかな変動により光学像の振幅が大きく変わり、その結果、像寸法も大きく変わることになる。図２５では、像のＣＤ−フォーカス特性を、３通りのマスク寸法について示している。図２５では遮光幅が１６０ｎｍと１８０ｎｍとで最大２０ｎｍ変化していることになるが、このマスク寸法の変化に対して、像寸法はグラフの中で曲線同士が最も接近しているベストフォーカス（フォーカス＝０）でも約４０ｎｍの差がひらいている。すなわち、マスク寸法の２０ｎｍの変動は像寸法の約４０ｎｍの変動をもたらすことが分かる。マスク寸法変化に対するレジスト寸法（像寸法とほぼ同じ）の変化の割合は、マスク誤差拡大因子（Mask Error Enhancement Factor：ＭＥＥＦ）と呼ばれる。上述した従来構造のフォトマスクによる密集線パターン形成では、マスク寸法の２０ｎｍの変化でレジスト寸法が４０ｎｍ変化しているので、ＭＥＥＦが２ということになる。この値が大きいときには、マスク寸法はより正確に作らなければならなくなる。言い換えれば、マスク寸法誤差の許容値が小さくなる。その結果、マスク製造コストが高くなる。あるいは場合によっては、製造可能な範囲の精度のフォトマスクではレジストパターンの寸法精度の要求を満たせない、などの問題が発生する。
【００３８】
（本実施の形態におけるフォトマスクによる密集線パターンの形成）
次に、本実施の形態におけるフォトマスクによる密集線パターンの形成について説明する。図１７に示されるフォトマスク、すなわち、透過部の透過率が２１％であるフォトマスクによる密集線パターンの光学像プロファイルを図２６〜図２８に示す。図２６〜図２８では、フォトマスクの遮光部寸法が、それぞれ６０ｎｍ、７０ｎｍ、５０ｎｍと違えてある。孤立部形成と同じ露光量でＬ／Ｓ比が１：１となるように像が形成されるのは図２６の条件のとき、すなわち遮光幅が約６０ｎｍのときである。
【００３９】
ここで、重要な事柄について記述する。レベンソン型位相シフトマスクによる暗線（密集、孤立とも）パターン形成においては、隣り合う透過部間の透過光の位相反転により暗線像が形成されるので、透過部間に形成される遮光部の幅が０に近づくときに、遮光部の働きの影響がほぼなくなってきて光学像は一定の状況に漸近するので、スライスレベルで決定されるＣＤも一定値に漸近する。すなわち、遮光幅が０近傍ではマスク寸法変化によるレジスト寸法変化は全くなくなることになる。この遮光幅が０近傍の状況下ではＭＥＥＦが０となる。
【００４０】
マスク作製精度を緩和するという観点では、この遮光幅が０近傍のパターンは有用であるが、こうなるとレジストパターン幅は露光量でしか変えることができないので、寸法の異なるパターンを同時に形成することができない。このため、通常はマスクとして形成可能な一定幅以上の遮光部が、互いに位相が異なる透過部同士の間に形成される。
【００４１】
本実施の形態では、上述したように、遮光幅を現行技術で作製可能な６０ｎｍとした。マスク寸法がそれぞれわずかに異なる図２６〜図２８を見比べると、従来構造で遮光幅が±１０ｎｍ変化した場合（図２１〜図２３）に比べて像の変化が小さいことがわかる。図２９は、孤立線パターンを基準に最適化した露光量でこのフォトマスクを使用したときの密集線パターンでのＣＤ−フォーカス特性を示したものである。図２９では、遮光部幅を３通りに変えてＣＤ−フォーカス特性を示している。図２９から分かるように、遮光幅が２０ｎｍの幅で変化したときの像寸法（レジスト寸法とほぼ同じ）の変動幅は約９ｎｍとなり、従来構造のフォトマスクにおける約４０ｎｍという変動幅に比べて極めて小さくなっている。このときのＭＥＥＦは約０．４５となる。従来構造のフォトマスクではＭＥＥＦは２であったので、ＭＥＥＦは１／４になったことになる。これにより、レジストパターン寸法の要求精度が同じであれば、フォトマスクのパターン寸法精度は約４倍に緩和されることになる。
【００４２】
（作用・効果）
上述したように、密集線パターンでの透過部の透過率を操作することで、ＭＥＥＦを小さくすることができる。従来構造では、孤立線パターンを小さな寸法に形成する露光量では、ＭＥＥＦが大きくなってしまい、その結果、製作可能な精度のマスクでは密集パターンを必要な精度で形成できないので、孤立線の寸法を大きく設定することが必要となっていた。このため、小さい幅の孤立線パターンと密集線パターンとが同時に必要なデバイスのパターン形成では、露光波長を小さくすることで、これに対応していた。たとえば、その幅の孤立線パターンだけであればＫｒＦ露光でできるものを、同時に密集線パターンを形成するために、ＡｒＦ露光で行なった。
【００４３】
見方を変えると、本実施の形態におけるフォトマスクを用いれば、従来はＡｒＦ露光でしかできなかったパターン形成をＫｒＦ露光で行なうことができる。このため、パターン形成に必要なコストが大幅に低減できる。
【００４４】
さらに見方を変えると、同じ露光波長の条件下では、本実施の形態におけるフォトマスクを用いることによって、より微細な孤立線パターンを密集パターンと同時に形成できるようになる。
【００４５】
なお、密集部内透過部の透過率は、１０％以上５０％以下であることが好ましい。なぜなら、５０％より高い透過率の膜を形成することは膜欠陥の観点から困難であるからである。また、透過率を１０％以上としたのは、１０％より小さいと孤立線形成のスライスレベルが０．０３以下となるような高露光にせざるを得ず、迷光などのために露光条件が実現不可能であって本発明の効果を得るのに不都合だからである。
【００４６】
（実施の形態２）
（構成）
図３０、図３１を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクについて説明する。本実施の形態におけるフォトマスクはレベンソン型位相シフトマスクである。図３０は密集部、図３１は孤立部での部分断面図である。このフォトマスクは、石英基板１上に半透過膜２、透明膜１２、遮光膜３をこの順に積層した基板をもとに、これらの膜、および、石英基板１の表層部、の一部もしくは全部を必要なパターンに応じて除去したものである。半透過膜２は、透過率が２１％となる膜である。本実施の形態では、通常の膜厚に形成すると６％の透過率となるＭｏＳｉＯＮからなるハーフトーン位相シフト膜を通常よりも薄く形成することで、透過率を２１％とした。透明膜１２は同じ厚さの空気層での位相変化に比べて位相が１８０°変化するような位相シフト膜として作用する。この例では、プラズマＣＶＤ法で形成したシリコン酸化膜を採用した。上層の遮光膜３は実施の形態１と同様にＣｒ／ＣｒＯ積層膜である。
【００４７】
図３０に示すように密集部では、全ての構造が半透過膜２より上側だけを加工することで形成されている。すなわち、全ての透過部の下には半透過膜２が存在する。実施の形態１と同様に、密集部では光学像強度が、透過部の透過率が１００％であった従来構造に比べて、２１％に減衰する。
【００４８】
図３１に示すように孤立部では、遮光膜３の下にのみ透明膜１２、半透過膜２が残っている。遮光膜３、透明膜１２、半透過膜２の積層体は全体として遮光パターンとして作用する。位相シフタ部２０は石英基板１の表層部が選択的に適当な深さまで除去されたものとして構成される。
【００４９】
すなわち、本実施の形態におけるフォトマスクは、位相シフタと遮光膜とを含むレベンソン型位相シフトマスクであり、主表面から掘り下げられた掘下げ部と主表面のまま残る非掘下げ部とを表面に有する透明基板を備え、前記密集部においては、全域が前記半透過膜に覆われ、前記位相シフタとして設けられた透明膜が前記半透過膜を部分的に覆っており、前記遮光膜が前記透明膜を部分的に覆っており、前記孤立部においては、前記非掘下げ部のうち前記掘下げ部に接する外縁において前記半透過膜、前記透明膜および前記遮光膜を順に積層したものが前記非掘下げ部を覆っている。また、このフォトマスクでは好ましいことに、半透過膜がモリブデン酸窒化膜である。
【００５０】
（製造方法）
図３２（ａ），（ｂ）〜図３９（ａ），（ｂ）を参照して、本実施の形態におけるフォトマスクの製造方法について説明する。図３２〜図３９は、製造方法の各工程における部分断面図であり、各図において（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部をそれぞれ示す。
【００５１】
図３２（ａ），（ｂ）は、本実施の形態におけるフォトマスクの製造方法に用いられるマスクブランクを示している。ここでいうマスクブランクとは、石英基板１の表面に半透過膜２（図３０、図３１参照）の材料であるモリブデン酸窒化膜（ＭｏＳｉＯＮ膜）６を形成し、さらにその上側を覆うように透明膜１２（図３０、図３１参照）の材料であるＳｉＯ膜１２ａを形成し、さらにその上側を覆うように遮光膜３（図３０、図３１参照）の材料であるＣｒ／ＣｒＯ積層膜７が形成され、さらに電子ビーム（ＥＢ）レジストの塗布によりレジスト膜５ａが形成されたものである。
【００５２】
まず、密集部と孤立部との両方においてＣｒ／ＣｒＯ積層膜７から遮光膜３のパターンを形成するために、電子ビーム露光および現像が行われる。こうして、図３３（ａ），（ｂ）に示すように、遮光膜３を残す領域のみを覆うように、レジストパターン５が形成される。塩素系のドライエッチングが行なわれ、レジストパターン５が被っていない部分のＣｒ／ＣｒＯ積層膜７が選択的に除去される。こうして、図３４（ａ），（ｂ）に示すように遮光膜３が形成される。
【００５３】
次に、密集部の位相シフタ部の形成が行われる。そのために再びＥＢレジストの塗布が行なわれ、電子ビーム露光、現像を経て、図３５（ａ），（ｂ）に示す状態となる。このとき、密集部においてはレジストパターン１５が残り、孤立部においては全域にＥＢレジストが残る状態となる。続いて、密集部の位相シフタ部を形成すべく、レジストパターン１５および遮光膜３をマスクとして、塩素系ガスによる反応性イオンエッチングによりＳｉＯ膜１２ａが異方的にエッチングされる。このエッチングは、ガス系を適当に選ぶことで、ＳｉＯ膜１２ａの下にあるＭｏＳｉＯＮ膜６はエッチングストッパとして働き、実質的にエッチングされないように行なう。このエッチング工程が完了した状態を、図３６（ａ），（ｂ）に示す。
【００５４】
次に、孤立部の構造の形成工程が行われる。まず、密集部のマスク構造が破壊されないように、ＥＢレジストの塗布、電子ビームの露光、現像を行ない、図３７（ａ）に示すように、密集部は続く工程であるエッチングに対して保護されるように全域がレジスト膜２５ａによって覆われるようにする。また図３７（ｂ）に示すように孤立部は全域のレジスト膜が除去されるようにする。次に、遮光膜３をマスクとして、孤立部の透過部の石英基板１上の積層膜がエッチングにより除去される。このエッチングは、ガス系を工程途中で切り替える２ステップのＲＩＥで行なわれる。エッチング後の状態を図３７（ｂ）に示す。
【００５５】
一旦、レジスト膜２５ａを除去した後、孤立部の位相シフタ部を石英基板掘込み構造で形成すべく、孤立部の位相シフタ部が開口された電子ビームレジストパターンを、ＥＢレジスト塗布、電子ビーム露光、現像を行ない、形成する。このレジストパターン２５および遮光パターン３をマスクとして、ＣＦ系のガスによるＲＩＥで、石英基板１に掘込み部が形成され、孤立部は図３８（ｂ）に示す構造となる。さらに、レジストパターン２５を除去すると、図３９（ａ），（ｂ）に示すように所望のフォトマスクが完成する。
【００５６】
すなわち、本実施の形態におけるフォトマスクの製造方法は、露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡより小さい密集部とパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい孤立部とを有するフォトマスクの製造方法であって、透明基板の表面を覆うように半透過膜を形成する工程と、前記半透過膜を覆うように透明膜を形成する工程と、前記透明膜を覆うように遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜を覆うように第１の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、電子ビーム露光および現像によって前記第１の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成する工程と、前記遮光膜パターンを含めて前記透明基板の表面を覆うように第２の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、電子ビーム露光および現像によって前記第２の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをマスクとして前記透明膜をエッチングして位相シフタとして作用可能な透明膜パターンを前記密集部に形成する工程と、前記透明膜パターンを含めて前記透明基板の表面を覆うように第３の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、電子ビーム露光および現像によって前記第３の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して前記密集部を覆うが前記孤立部は覆わない第３のレジストパターンを形成する工程と、前記孤立部の前記遮光膜パターンをマスクとして前記透明膜および前記半透過膜をエッチングして前記孤立部の遮光パターンを形成する工程と、前記孤立部の前記遮光パターンを含めて前記透明基板の表面を覆うように第４の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、電子ビーム露光および現像によって前記第４の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して前記孤立部の前記遮光パターンを部分的に覆う第４のレジストパターンを形成する工程と、前記第４のレジストパターンをマスクとして前記透明基板をエッチングして位相シフタとして作用可能な掘下げ部を前記孤立部に形成する工程とを含む、フォトマスクの製造方法である。
【００５７】
（作用・効果）
このフォトマスクは、実施の形態１において図１、図２に示したフォトマスクと同様、密集部の透過部にのみ全面に半透過膜がある構造となっており、このフォトマスクにより形成される光学像は、実施の形態１で説明したものと全く同じものとなる。
【００５８】
本実施の形態におけるフォトマスクおよびその製造方法を採用することによって、実施の形態１のフォトマスクおよびその製造方法の場合であれば必要であった、高度な技術が要求されるマスクパターン形成工程中の膜形成が不要となり、必要な膜が予め全て形成されたマスクブランクから膜を順次除去する工程のみでフォトマスクの構造を形成できるようになる。通常、マスクブランクの製造とフォトマスクのマスクパターン形成とは、ほとんど共通の工程がなく、別の専用工場で行われるものである。マスクパターン形成工程中に新たな膜形成が不要な本実施の形態のフォトマスクおよびその製造方法は、実施の形態１に比べて工程数は多くなるが、既に技術が確立されている工程のみで所望のフォトマスクが製造できるという点で優れている。
【００５９】
（実施の形態３）
（構成）
図４０〜図４２を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクについて説明する。本実施の形態では、２本組明線パターン間に形成される微細暗線像による微細孤立線パターン形成およびこれと同時に行なう密集線パターン形成に関する、フォトマスクおよびその製造方法について説明する。微細孤立線パターンは孤立部にあり、密集線パターンは密集部にあるものとする。
【００６０】
本実施の形態におけるフォトマスクの断面図を図４０（ａ），（ｂ）に示す。図４０（ａ）が密集部を、図４０（ｂ）が孤立部をそれぞれ表している。図４０（ｂ）において孤立部として示されているものは微細孤立線パターン形成用のマスクパターンであり、この微細孤立線パターン形成用のマスクパターンは全体が透過率１５％のハーフトーン位相シフト膜（以下「ＨＴ位相シフト膜」という。）１３で構成されている。図４０（ａ）の密集部では、パターンの下地として透過率１５％のＨＴ位相シフト膜１３が形成され、その上側を部分的に覆うようにＣｒ膜とＣｒＯ膜とを積層した遮光膜３の密集線パターンが形成されている。すなわち、密集部においては、全域がＨＴ位相シフト膜に覆われ、前記遮光膜がＨＴ位相シフト膜を部分的に覆っている。
【００６１】
図４０（ａ），（ｂ）に示したフォトマスクの密集部、孤立部におけるマスクパターンの平面図を図４１、図４２にそれぞれ示す。図４１に示すように密集部では、遮光膜３によって規定される遮光部とＨＴ位相シフト膜１３が露出する透過部とが所望のパターンに沿って配置されており、透過部の透過率は１５％である。図４２に示すように、孤立部のマスクパターンは、中央に幅１８０ｎｍの暗線パターン３０１を含む。その両側には幅１００ｎｍの明線パターン３０２が隣接する。さらにその外側には、露光光学系では解像不可能な微細なピッチのパッドアレイパターン３０３が幅６００ｎｍで配置されている。図４２に示すパッドアレイパターン３０３は透過率２０％となっている。孤立部においては、このような組合せのマスクパターンにより後述するように、微細孤立線パターンの形成が可能となる。
【００６２】
（参考技術）
次に、参考技術によるフォトマスクの断面図を図４３（ａ），（ｂ）に示す。図４３（ａ）が密集部を、図４３（ｂ）が孤立部をそれぞれ表している。孤立部のマスクパターンは図４０（ｂ）に示したものと同じであるので説明を繰り返さない。一方、密集部では、図４３（ａ）に示すように、密集したラインパターンの明線部をそのまま反映した形状に遮光膜３とＨＴ位相シフト膜１３がまとめて除去されて透過部となったマスクパターンとなっている。密集部の平面図を図４４に示す。密集部における透過部は透過率１００％となっている。
【００６３】
（製造方法）
図４５〜図５０を参照して、本実施の形態におけるフォトマスクの製造方法について説明する。この製造方法は、図４５（ａ），（ｂ）に示すように、石英基板１上に、透過率１５％のＨＴ位相シフト膜１３（図４０（ａ），（ｂ）参照）の材料であるＭｏＳｉＯＮ膜６、遮光膜３（図４０（ａ）参照）の材料であるＣｒ／ＣｒＯ積層膜７、ＥＢレジスト膜５ａがこの順に積層形成されたマスクブランクを用いて行なわれる。
【００６４】
まず、遮光膜３のパターンを形成するため、電子ビーム露光が行なわれ、現像によりレジストパターン５が形成される。続いて、塩素系ガスによるＲＩＥによりＣｒ／ＣｒＯ積層膜７が選択的にエッチングされ、図４６（ａ），（ｂ）に示すように、遮光膜３となる。続いて図４７（ａ），（ｂ）に示すように、レジストパターン５が除去され、遮光膜パターンの形成が完了する。
【００６５】
次に、孤立部の半透過膜（本実施の形態では透過率１５％のＨＴ位相シフト膜６）の加工が行なわれる。このとき、密集部では半透過膜を残す必要があるので、工程のはじめに、電子ビームレジスト塗布、電子ビーム露光、現像を行ない、図４８（ａ）に示すように密集部全体がレジストパターン１５で覆われるようにする。続いて、先に形成した遮光膜３のパターンをエッチングマスクとして、ＣＦ系ガスによるＲＩＥを施し、孤立部のＨＴ位相シフト膜６が選択的にエッチングされ、孤立部は図４８（ｂ）に示す状態となる。この後、不要である孤立部の遮光膜３がウエットエッチングで除去され、図４９（ａ），（ｂ）に示す状態となる。さらに、密集部を保護していたレジストパターン１５を除去する。こうして、図５０（ａ），（ｂ）に示すように本実施の形態におけるフォトマスクが完成する。
【００６６】
すなわち、本実施の形態におけるフォトマスクの製造方法は、露光に用いる光の波長をλ、投影結像光学系の開口数をＮＡと表現したときに、平面的に見て、パターンのピッチがλ／ＮＡより小さい密集部とパターンのピッチがλ／ＮＡより大きい孤立部とを有するフォトマスクの製造方法であって、透明基板の表面を覆うように半透過膜を形成する工程と、前記半透過膜を覆うように遮光膜を形成する工程と、前記遮光膜を覆うように第１の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、電子ビーム露光および現像によって前記第１の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成する工程と、前記遮光膜パターンを含めて前記透明基板の表面を覆うように第２の電子ビームレジスト膜を形成する工程と、電子ビーム露光および現像によって前記第２の電子ビームレジスト膜を部分的に除去して前記密集部を覆うが前記孤立部は覆わない第２のレジストパターンを形成する工程と、前記密集部は前記第２のレジストパターンによって保護しつつ前記孤立部において前記遮光膜を除去して半透過膜パターンを形成する工程とを含む、フォトマスクの製造方法である。
【００６７】
（光学像の計算）
以下に、本実施の形態におけるフォトマスクを使用したときのパターン形成特性を、上記参考技術によるフォトマスクを使用したときのパターン形成特性と比較しつつ、光学像計算により示す。光学像計算に使用したマスクパターンは、図４１、図４２、図４４に示すものである。
図４１に示すものは本発明によるフォトマスクの密集部であり、透過部の透過率は１５％である。遮光部寸法は１１７ｎｍ、透過部寸法は１２３ｎｍである。
【００６８】
図４２は、孤立部における孤立線パターンの部分拡大図であり、本実施の形態と参考技術とで共通に用いられるマスクパターンである。この孤立線パターンには透過率１５％のＨＴ位相シフトマスクが用いられている。中央の暗部（いわゆる「残し線」）は幅１８０ｎｍ、その両脇の明部（いわゆる「抜き線」）は幅１００ｎｍ、さらにその両外側に非解像ピッチのパッドパターンで形成された透過率２０％の同相ＨＴ部は幅６００ｎｍである。
【００６９】
図４４は、参考技術による密集部のマスクパターンを示しており、遮光部寸法１９８ｎｍ、透過部寸法３８ｎｍである。
【００７０】
図４２の孤立線パターンによる光学像強度分布を、図５１に示す。図５１ではフォーカスを何通りか変え、各空間位置における相対強度を示している。採用した光学条件は、波長２４８ｎｍ（ＫｒＦ）、ＮＡ０．８２、４重極照明である。暗線のある中央付近ではフォーカスの変更によってほとんど変化しない像が形成される。
【００７１】
図５１の最暗点近傍を拡大したところを図５２に示す。この図においてスライスレベルを０．０４とすると、約４５ｎｍの暗線像が優れたフォーカス特性で形成されることがわかる。本実施の形態では、スライスレベルを０．０５とした。スライスレベル法で求めた像寸法（ほぼレジスト寸法となる。）をフォーカスの関数としてグラフ化したものを図５３に示す。図５３からは、−０．２５μｍから＋０．２５μｍまでの合計０．５μｍのフォーカスレンジで像寸法の変動が２ｎｍ以下の極めて優れた孤立線を形成できていることがわかる。
【００７２】
次に、本発明にとって重要なことである、孤立線と同時に形成する密集線の特性について示す。実施の形態１と同様に、微細な孤立線を形成するためにはスライスレベルを小さく、すなわち露光量を大きくすることが必要であるが、密集線パターンを目的として設計されたレジスト寸法とほぼ同じ寸法のマスクで露光すると、露光量が適正露光量に比べて大きくなりすぎて、目的のレジストパターンは形成できない。
【００７３】
図５４は、１２０ｎｍＬ／１２０ｎｍＳのバイナリマスクにより形成される光学像の強度分布を示している。最暗部強度が約０．１で最明部強度が約０．５という十分大きいコントラストの像が形成されるが、この像により１２０ｎｍ幅の１：１ＬＳパターンを形成するためには、スライスレベルを約０．３とする必要がある。このためには、孤立線形成のための露光量の約１／６の露光量に下げることが必要となる。孤立線形成のための露光量でそのまま露光すると、像の全ての部分の強度がスライス強度（０．０５）の２倍以上となり、全ての部分のレジストが溶解されてしまい、パターンが形成できなくなる。
【００７４】
目的のパターンを正しく形成するためには、像の強度を小さくする必要がある。参考技術では、図４４に示したように、マスクの遮光部の幅を大きくすることで、これを達成していた。図５５〜図５７は、参考技術においてマスク寸法をわずかずつ変化させた場合の光学像の強度分布を示している。
【００７５】
図５５は参考技術による最適マスク寸法（遮光幅１９８ｎｍ／透過幅４２ｎｍ）の光学像を示しており、図５６、図５７は参考技術による遮光幅を最適値からそれぞれ±４ｎｍ変化させたマスクによる光学像を示している。図中には、孤立線形成のためのスライスレベルを示した。図５５からは最適寸法のマスクでは、１２０ｎｍの１：１でのラインおよびスペースが形成されることが予測される。しかし、図５６、図５７からは、マスク寸法のわずかな変動で光学像強度が大きく変わり、形成されるパターンの寸法も大きく変わることがわかる。
【００７６】
図５８は、図５５〜図５７に示した参考技術による光学像すなわち遮光幅が１９８ｎｍ，１９４ｎｍ，２０２ｎｍの各マスクによって生じる光学像における、フォーカスとスライスレベル寸法ＣＤとの関係を示すグラフである。図５８からは、遮光幅が最適値の１９８ｎｍとなっているときには、目的の寸法１２０ｎｍで優れたフォーカス特性を示すが、マスク寸法が８ｎｍのレンジすなわち±４ｎｍで変動したとき、像寸法は約３６ｎｍ変化することがわかる。したがって、このときＭＥＥＦは約３６／８＝約４．５となる。ＭＥＥＦが約４．５と大きくなっては、マスク寸法の製造誤差によるレジストパターン寸法変化が許容できないものとなる。
【００７７】
図５９〜図６１には、本発明に基づく本実施の形態におけるフォトマスクによる光学像を、マスク寸法を最適値近傍で変化させて、示す。マスク構造、寸法は図４１に示したものであり、透過率１５％の膜を下地として、その上に遮光膜のパターンが形成されたものである。実施の形態１におけるフォトマスクと同様、この下地膜により透過光が減衰されるので、目的とするパターンとほぼ同じ寸法のマスクパターンでのパターン形成が可能となる。このため、図５９〜図６１の比較でわかるように、マスク寸法の変化に対する光学像の変化は参考技術の場合に比べて極めて小さくなっている。
【００７８】
図６２は、フォーカスを横軸にとって図５９〜図６１の光学像の像寸法ＣＤの変化を示すグラフである。マスク寸法のレンジ８ｎｍの変動に対して、像寸法ＣＤの変動は約１２ｎｍとなり、ＭＥＥＦは約１２／８＝約１．５である。参考技術では、ＭＥＥＦは約４．５であったことを鑑みると、同じレジストパターン精度に対して要求されるマスク寸法誤差は、約３倍まで緩和できることになる。
【００７９】
（実施の形態４）
（半導体装置の製造方法）
これまでに各実施の形態で述べたいずれかのフォトマスクを使用して露光する工程を含む半導体装置の製造方法も本発明の対象である。
【００８０】
図６３〜図６９（ａ），（ｂ）を参照して、本発明に基づく実施の形態４における半導体装置の製造方法について説明する。この半導体装置の製造方法は、実施の形態１に示したフォトマスクを用いて行なうものである。
【００８１】
図６３は、本実施の形態における半導体装置の製造方法によって作製しようとするＤＲＡＭのゲート電極の設計パターンである。実際には設計パターンはより複雑な形状であることが多いが、図６３では説明の便宜のためにパターンを単純化して示している。図６３では、デバイスの外形を示す大きな長方形の中に密集した線状パターンと孤立した線状パターンとを描くことで、１つのデバイスの中に密集部と孤立部とが混在することを模式的に示している。すなわち、図６３の大きな長方形の内部の上半分が孤立部であり、下半分が密集部である。孤立部は周辺回路部であり、密集部はメモリセル部である。
【００８２】
図６４は、本実施の形態における半導体装置の製造方法に用いられるマスクパターンである。これは、図６３に示した設計パターンを作製するために本発明に基づく実施の形態１に従って用意されたレベンソン型位相シフトマスクのマスクパターンである。したがって、孤立部の孤立線の両側には、０°透過部と１８０°透過部とが配置されている。密集部においては、透過部としては０°透過部と１８０°透過部とが交互に配置されており、いずれも光を一定の透過率で減衰させつつ透過させるようになっている。
【００８３】
本実施の形態における半導体装置の製造方法では、まず、図６５（ａ），（ｂ）に示すように、半導体基板１０１の表面を覆うように多結晶Ｓｉ膜１０２を形成し、その表面を全域にわたって覆うようにフォトレジスト膜１０３を形成する。図６５、図６７、図６９においては、それぞれ（ａ）が孤立部としての周辺回路部における断面図であり、（ｂ）が密集部としてのメモリセル部における断面図である。
【００８４】
次に、このフォトレジスト膜１０３に対して、図６４に示したようなマスクパターンを有するマスクを介して露光を行ない、さらにここでは図示していないが、不要なレジストパターンとなる広い遮光部により形成された暗像部のレジストを感光させるためのマスクによる２回目の露光を行ない、引き続いて現像を行なう。その結果、図６６に平面図を示すようなレジストパターン１０４を得ることができる。この段階での断面図は図６７（ａ），（ｂ）に示すようになる。このレジストパターン１０４をマスクとして、多結晶Ｓｉ膜１０２の異方性エッチングを行ない、その後、レジストパターンを除去する。こうすることで、図６８に平面図を示すような導電層パターンを得ることができる。この段階での断面図は図６９（ａ），（ｂ）に示すようになる。この導電層パターンが、作製しようとするＤＲＡＭのゲート電極となる。以下は、公知技術によって必要な工程を続けて行なうことによって所望の半導体装置を得ることができる。
【００８５】
（作用・効果）
ここで示したように、ＤＲＡＭのゲート電極形成工程のパターンは、メモリセル部では密集線パターンが多く、周辺回路部では孤立線パターンが多く存在する。すなわち、それぞれ密集部、孤立部とみなすことができる。したがって、孤立部と密集部とを同時に形成することが望まれる。これらを同時に高裕度で形成するためには、図６４に示したように、実施の形態１で説明したレベンソン型位相シフトマスクが適用可能である。このフォトマスクでは密集部内透過部の透過率を低くしているので、密集部の透過光は減衰することとなる。したがって、孤立部形成のために最適な露光量で露光することによって、所望のほぼ１：１のＬＳパターンを形成しようとするときに、透過部のマスク幅を大きくすることができる。したがって、マスク寸法の誤差によるレジストパターン寸法の変動を小さくすることができる。
【００８６】
（実施の形態５）
（半導体装置の製造方法）
図６３、図６５（ａ），（ｂ）〜図６９（ａ），（ｂ）、図７０を参照して、本発明に基づく実施の形態５における半導体装置の製造方法について説明する。この半導体装置の製造方法は、実施の形態３に示したフォトマスクを用いて行なうものである。
【００８７】
本実施の形態における半導体装置の製造方法によって作製しようとするＤＲＡＭのゲート電極の設計パターンは、実施の形態４と同じく図６３に示したものである。
【００８８】
図７０は、本実施の形態における半導体装置の製造方法に用いられるマスクパターンである。これは、図６３に示した設計パターンを作製するために本発明に基づく実施の形態３に従って用意されたフォトマスクのマスクパターンである。したがって、このフォトマスクは主にＨＴ位相シフト膜で構成されている。孤立部においては、孤立線を挟むように孤立部内透過部として平行な２本の明線パターンが配置されている。孤立部内透過部ではＨＴ位相シフト膜が開口している。また、図示していないが、前記孤立部領域の前記孤立部内透過部の外側には、前記ＨＴ位相シフト膜の解像限界より小さいピッチを持つ微細パッドパターンが形成されている（図４２を参照）。密集部では全域に広がるＨＴ位相シフト膜の上を部分的に覆うように暗線部としての遮光膜が配置されている。密集部内透過部はＨＴ位相シフト膜によって透過光が減衰されるようになっている。
【００８９】
本実施の形態における半導体装置の製造方法は、実施の形態４における半導体装置の製造方法に比べて、使用するマスクが異なるのみで、各工程の流れは、実施の形態４において図６５（ａ），（ｂ）〜図６９（ａ），（ｂ）を参照して説明したものと同様である。こうして所望の半導体装置を得ることができる。
【００９０】
（作用・効果）
本実施の形態における半導体装置の製造方法では、使用するフォトマスクが密集部内透過部の透過率を低くしたものであるので、密集部の透過光は減衰することとなる。したがって、孤立部形成のために最適な露光量で露光することによって、所望のほぼ１：１のＬＳパターンを形成しようとするときに、透過部のマスク幅を大きくすることができる。したがって、マスク寸法の誤差によるレジストパターン寸法の変動を小さくすることができる。
【００９１】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの密集部の断面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの孤立部の断面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第１の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図４】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第２の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図５】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第３の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図６】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第４の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図７】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第５の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図８】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第６の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図９】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第７の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図１０】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第８の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図１１】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第９の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図１２】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第１０の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図１３】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第１１の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図１４】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクの製造方法のうちの第１２の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図１５】本発明に基づく実施の形態１において像計算を行なった孤立線のマスクパターンを示す部分平面図である。
【図１６】実施の形態１において像計算を行なった従来技術に基づくフォトマスクの密集線のマスクパターンを示す部分平面図である。
【図１７】実施の形態１において像計算を行なった本発明に基づくフォトマスクの密集線のマスクパターンを示す部分平面図である。
【図１８】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクにより形成される光学像のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１９】図１８の中央部を拡大した図である。
【図２０】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクにおいてスライスレベル法でスライスレベル０．１４で求めた像寸法ＣＤの変化を示すグラフである。
【図２１】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクにより形成される密集線マスクパターンの光学像のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２２】従来技術に基づくフォトマスクの密集線のマスクパターンにより形成される光学像の第１のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２３】従来技術に基づくフォトマスクの密集線のマスクパターンにより形成される光学像の第２のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２４】従来技術に基づくフォトマスクの密集線のマスクパターンにより形成される光学像の第３のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２５】従来技術に基づくフォトマスクにおいてスライスレベル法でスライスレベル０．１４で求めた像寸法ＣＤの変化を示すグラフである。
【図２６】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクにより形成される密集線マスクパターンの光学像の第１のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２７】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクにより形成される密集線マスクパターンの光学像の第２のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２８】本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクにより形成される密集線マスクパターンの光学像の第３のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２９】孤立線パターンを基準に最適化した露光量で本発明に基づく実施の形態１におけるフォトマスクを使用したときの密集線パターンでの像寸法ＣＤの変化を示すグラフである。
【図３０】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの密集部の断面図である。
【図３１】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの孤立部の断面図である。
【図３２】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの製造方法のうちの第１の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図３３】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの製造方法のうちの第２の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図３４】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの製造方法のうちの第３の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図３５】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの製造方法のうちの第４の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図３６】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの製造方法のうちの第５の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図３７】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの製造方法のうちの第６の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図３８】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの製造方法のうちの第７の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図３９】本発明に基づく実施の形態２におけるフォトマスクの製造方法のうちの第８の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図４０】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクの断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図４１】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクの密集部におけるマスクパターンの平面図である。
【図４２】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクの孤立部におけるマスクパターンの平面図である。
【図４３】参考技術によるフォトマスクの断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図４４】参考技術によるフォトマスクの密集部の平面図である。
【図４５】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクの製造方法のうちの第１の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図４６】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクの製造方法のうちの第２の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図４７】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクの製造方法のうちの第３の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図４８】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクの製造方法のうちの第４の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図４９】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクの製造方法のうちの第５の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図５０】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクの製造方法のうちの第６の工程における状態の部分断面図であり、（ａ）は密集部、（ｂ）は孤立部を表す。
【図５１】図４２に示した孤立線パターンによる光学像強度分布を示すグラフである。
【図５２】図５１の中央部の拡大図である。
【図５３】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクを使用したときの孤立線パターンでの像寸法ＣＤの変化を示すグラフである。
【図５４】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクにより形成される密集線マスクパターンの光学像のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５５】参考技術においてマスク寸法をわずかずつ変化させた場合の光学像の強度分布を示す第１のグラフである。
【図５６】参考技術においてマスク寸法をわずかずつ変化させた場合の光学像の強度分布を示す第２のグラフである。
【図５７】参考技術においてマスク寸法をわずかずつ変化させた場合の光学像の強度分布を示す第３のグラフである。
【図５８】図５５〜図５７に示した参考技術による光学像において現れる、フォーカスとスライスレベル寸法ＣＤとの関係を示すグラフである。
【図５９】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクによる光学像の第１のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６０】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクによる光学像の第２のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６１】本発明に基づく実施の形態３におけるフォトマスクによる光学像の第３のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６２】図５９〜図６１の光学像の像寸法ＣＤの変化を示すグラフである。
【図６３】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置の製造方法によって作製しようとするＤＲＡＭのゲート電極の設計パターンの平面図である。
【図６４】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置の製造方法に用いるレベンソン型位相シフトマスクのマスクパターンである。
【図６５】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置の製造方法の第１の工程での状態の断面図である。
【図６６】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置の製造方法の第２の工程での状態のレジストパターンの平面図である。
【図６７】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置の製造方法の第２の工程での状態の断面図である。
【図６８】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置の製造方法の第３の工程での状態のレジストパターンの平面図である。
【図６９】本発明に基づく実施の形態４における半導体装置の製造方法の第３の工程での状態の断面図である。
【図７０】本発明に基づく実施の形態５における半導体装置の製造方法に用いるフォトマスクのマスクパターンである。
【符号の説明】
【００９３】
１  石英基板、２  半透過膜、３  遮光膜、４  Ｃｒ薄膜、５ａ，２５ａ  電子ビーム（ＥＢ）レジスト膜、５，１５，２５  レジストパターン、６  モリブデン酸窒化膜（ＭｏＳｉＯＮ膜）、７  クロム／クロム酸化膜（Ｃｒ／ＣｒＯ積層膜）、９  積層膜、１０，２０  位相シフタ部、１２  透明膜、１２ａ  ＳｉＯ膜、１３  ＨＴ位相シフト膜、１０１  半導体基板、１０２  多結晶Ｓｉ膜、１０３  フォトレジスト膜、１０４  レジストパターン、１０５  導電層パターン、３０１  暗線パターン、３０２  明線パターン、３０３  パッドアレイパターン。
【図１】
2007199201.tif 000003
【図２】
2007199201.tif 000004
【図３】
2007199201.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007199201.tif 000007
【図６】
2007199201.tif 000008
【図７】
2007199201.tif 000009
【図８】
2007199201.tif 000010
【図９】
2007199201.tif 000011
【図１０】
2007199201.tif 000012
【図１１】
2007199201.tif 000013
【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３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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