JP3727319B2 - Photomask and method for producing the same - Google Patents

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の製造に用いられる微細パターン形成用のフォトマスク、その作成方法及びそのフォトマスクを用いたパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体を用いて実現する大規模集積回路装置（以下、ＬＳＩと称する）の高集積化のために回路パターンの微細化がますます必要となってきている。その結果、回路を構成する配線パターンの細線化、又は絶縁層を介して多層化された配線同士をつなぐコンタクトホールパターン（以下、コンタクトパターンと称する）の微細化が非常に重要となってきた。
【０００３】
以下、近年の光露光システムによる配線パターンの細線化について、ポジ型レジストプロセスを用いて行なう場合を想定して説明する。ポジ型レジストプロセスにおいて、ラインパターンとは、フォトマスクを用いた露光及びその後の現像によって、レジストの非感光領域と対応して残存するライン状のレジスト膜（レジストパターン）である。また、スペースパターンとは、レジストの感光領域と対応するレジスト除去部（レジスト除去パターン）である。また、コンタクトパターンとは、ホール状のレジスト除去部であり、スペースパターンのうち特に微小なものと考えればよい。尚、ポジ型レジストプロセスに代えてネガ型レジストプロセスを用いる場合、前述のラインパターン及びスペースパターンのそれぞれの定義を入れ替えればよい。
【０００４】
一般に、配線パターンの微細化には、超解像露光と呼ばれる斜入射露光を用いた細線パターン形成方法が導入されてきた。この方法は、レジストの非感光領域と対応するレジストパターンの微細化方法として優れていると共に、周期的に配置された密パターンの焦点深度を向上させる効果も有している。但し、この斜入射露光方法は、孤立したレジスト除去部を微細化する方法としてはほとんど効果がなく、逆に、像（光学像）のコントラストや焦点深度を劣化させるものである。このため、斜入射露光方法は、レジスト除去部の寸法がレジストパターンの寸法よりも大きいという特徴を有するパターン形成、例えばゲートパターン形成等に積極的に用いられてきている。
【０００５】
一方、微小コンタクトパターンのような孤立した微細なレジスト除去部を形成するためには、斜入射部分を含まない低干渉度の小さな光源を用いることが効果的であることがわかっている。このとき、ハーフトーン位相シフトマスクを用いると、より効果的である（例えば特許文献１参照）。ハーフトーン位相シフトマスクにおいては、コンタクトパターンと対応する透光部（開口部）を囲むマスクパターンとして、完全遮光部に代えて、露光光に対して３〜６％程度の非常に低い透過率を有し且つ開口部を透過する光に対して１８０度の位相反転を生じる位相シフターが設けられている。
【０００６】
尚、本明細書において、特に断らない限り、透過率を、透過性基板の透過率を１００％としたときの実効透過率で表す。また、完全遮光膜（完全遮光部）とは、実効透過率が１％よりも小さい遮光膜（遮光部）を意味するものとする。
【０００７】
以下、ハーフトーン位相シフトマスクによるパターン形成方法の原理について図２７（ａ）〜（ｇ）を参照しながら説明する。
【０００８】
図２７（ａ）は、マスク表面に設けられた完全遮光部となるクロム膜にコンタクトパターンと対応する開口部が設けられてなるフォトマスクの平面図であり、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度を示している。図２７（ｃ）は、マスク表面に設けられた位相シフターにコンタクトパターンと対応するクロム膜が完全遮光部として設けられてなるフォトマスクの平面図であり、図２７（ｄ）は、図２７（ｃ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度を示している。図２７（ｅ）は、マスク表面に設けられた位相シフターにコンタクトパターンと対応する開口部が設けられてなるフォトマスク（つまりハーフトーン位相シフトマスク）の平面図であり、図２７（ｆ）及び（ｇ）はそれぞれ、図２７（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度及び光強度を示している。
【０００９】
ここで、図２７（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）に示すように、図２７（ｅ）に示すハーフトーン位相シフトマスクを透過した光の振幅強度は、図２７（ａ）及び（ｃ）のそれぞれに示すフォトマスクを透過した光の振幅強度の和になっている。すなわち、図２７（ｅ）に示すハーフトーン位相シフトマスクにおいては、遮光部となる位相シフターは、低い透過率で光を透過させるだけではなく、該位相シフターを透過する光に、開口部を通過する光に対して１８０度の光路差（位相差）を与えるように形成されている。このため、図２７（ｂ）、（ｄ）に示すように、位相シフターを透過する光は、開口部を透過する光に対して反対位相の振幅強度分布を有するので、図２７（ｂ）に示す振幅強度分布と図２７（ｄ）に示す振幅強度分布とを合成すると、図２７（ｆ）に示すように、位相変化により振幅強度が０となる位相境界が発生する。その結果、図２７（ｇ）に示すように、位相境界となる開口部の端（以下、位相端と称する）では、振幅強度の２乗で表される光強度も０となって強い暗部が形成される。従って、図２７（ｅ）に示すハーフトーン位相シフトマスクを透過した光の像においては、開口部周辺で非常に強いコントラストが実現される。但し、このコントラストの向上は、マスクに対して垂直に入射する光、具体的には低干渉度の小さな光源領域からマスクに入射する光に対して生じる一方、斜入射露光、例えば垂直入射成分（光源中心（マスクの法線方向）からの照明成分）を取り除いた輪帯照明と呼ばれるような露光に対しては、開口部周辺（位相変化が発生する位相境界付近）でもコントラストの向上は見られない。さらに、低干渉度の小さな光源により露光を行なう場合と比べて、斜入射露光を行なう場合の方が焦点深度も低くなるという欠点もある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−９０６０１号公報（第２頁〜第３頁及び第２図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、コンタクトパターンのような微細なレジスト除去パターンをポジ型レジストプロセスにより形成しようとした場合、垂直入射成分だけの照明となる干渉度０．５程度以下の小さな光源をハーフトーン位相シフトマスクと組み合わせて露光を行なう必要があった。この方法は、微細な孤立配置のコンタクトパターンの形成には非常に効果的であった。
【００１２】
ところで、近年の半導体装置の高集積化に伴って、配線パターンのみならずコンタクトパターンにおいても孤立配置されたパターンと共に密に配置されたパターンが必要とされるようになってきている。ここで、密に配置されたコンタクトパターンの形成において高い焦点深度を実現するためには、密に配置された配線パターンと同様に斜入射露光が効果的である。
【００１３】
また、近年、配線パターン形成においても、配線パターンとなるラインパターンの微細化に加えて、配線間のスペースパターンの微細化も必要となってきている。ここで、孤立した微小な配線間スペースパターンの形成に、低干渉度の光源をハーフトーン位相シフトマスクと組み合わせて使用することが効果的であることは孤立コンタクトパターンの場合と同様である。
【００１４】
すなわち、高密度の配線パターン及び高密度のコンタクトパターンの形成には斜入射露光が必須である一方、斜入射露光を行なうと、孤立のコンタクトパターン及び孤立の配線間スペースパターンのコントラスト及び焦点深度が著しく悪化する。このコントラスト及び焦点深度の悪化は、解像度向上のためにハーフトーン位相シフトマスクを用いた場合、より一層顕著になる。
【００１５】
逆に、孤立した微小コンタクトパターン及び孤立した微小配線間スペースパターンの形成のために、低干渉度の小さな光源を用いると、高密度パターン又は微小ラインパターンの形成が困難になるという問題がある。
【００１６】
従って、孤立配置された微小なスペースパターンに対する最適照明条件と、密に配置されたパターン又は微小なラインパターンに対する最適照明条件とは相反関係にある。このため、微小なレジストパターンの形成と微小な孤立レジスト除去パターンの形成とを同時に行なうために、光源からの垂直入射成分及び斜入射成分のそれぞれの効果に対してトレードオフが行なわれ、結果として干渉度が中程度（０．５〜０．６程度）の光源が用いられる。しかし、この場合、垂直入射及び斜入射の両方の効果が相殺されるので、孤立ラインパターン又は密集パターンと孤立スペースパターンとを同時に微細化して半導体装置のさらなる高集積化を実現していくことは困難になる。
【００１７】
前記に鑑み、本発明は、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化できるようにすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明に係るフォトマスクは、露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、半遮光部により囲まれ且つ露光光に対して透光性を有する透光部と、半遮光部により囲まれ且つ透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備え、半遮光部及び透光部は露光光を互いに同位相で透過させ、周辺部は、半遮光部及び透光部を基準として露光光を反対位相で透過させる。また、半遮光部形成領域の透過性基板上に、露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ周辺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ト膜が形成されている。
【００１９】
本発明のフォトマスクによると、透光部と、該透光部と同位相で露光光を透過させる遮光性の半遮光部とによって、透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部が挟まれる。その結果、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり透光部と対応する微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、本発明のフォトマスクと斜入射露光との組み合わせにより、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【００２０】
尚、本明細書において、露光光に対して透光性を有するとは、レジストを感光させる透過率を有することを意味し、露光光に対して遮光性を有するとは、レジストを感光させない透過率を有することを意味する。また、同位相とは、ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下の位相差（但しｎは整数）を意味し、反対位相とは、（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差を意味する。
【００２１】
本発明のフォトマスクにおいて、透光部形成領域の透過性基板は、周辺部を基準として露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げられていてもよい。言い換えると、透光部は、高透過率位相シフターとして機能する基板掘り下げ部であってもよい。
【００２２】
本発明のフォトマスクにおいて、周辺部形成領域の透過性基板の表面は露出していてもよい。
【００２３】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフト膜は金属含有酸化膜であってもよい。
【００２４】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフト膜は、露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜と、透過率調整膜上に形成され且つ周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜とを有することが好ましい。
【００２５】
このようにすると、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜の材料と位相調整膜の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【００２６】
位相シフト膜が透過率調整膜と位相調整膜とを有する場合、透過率調整膜は金属又は金属合金からなる薄膜であってもよい。このとき、透過率調整膜の膜厚は３０ｎｍ以下であってもよい。
【００２７】
また、位相シフト膜が透過率調整膜と位相調整膜とを有する場合、位相調整膜は酸化膜であってもよい。
【００２８】
さらに、位相シフト膜が透過率調整膜と位相調整膜とを有する場合、周辺部は、透光部から所定の寸法だけ離れた位置に配置されており、周辺部と透光部との間に、位相シフト膜のうちの透過率調整膜のみが形成されていることが好ましい。このようにすると、周辺部の透過率と、周辺部と透光部との間における透過率調整膜のみが形成されている部分（以下、位相調整膜除去部分と称する）の透過率との平均値が、周辺部の透過率よりも小さくなる。すなわち、位相調整膜除去部分を含めた周辺部の透過率（実効透過率）を１よりも小さくできるので、周辺部の寸法制御に対するマージンが大きくなる。尚、透過率調整膜が単層薄膜である場合、周辺部を透過する光と、位相調整膜除去部分を透過する光とはほぼ同位相である。また、この場合、多層構造の透過率調整膜を用いる場合と比べて、周辺部と透光部との間に微小幅の透過率調整膜を形成した際における該膜の剥離を抑制できる。
【００２９】
本発明のフォトマスクにおいて、周辺部は、透光部と接するように配置されていてもよいし又は透光部から所定の寸法だけ離して配置されていてもよい。
【００３０】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフト膜は、露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜と、透過率調整膜上に形成され且つ周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜とを有し、周辺部の透過性基板上にも透過率調整膜が形成されていることが好ましい。
【００３１】
このようにすると、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜の材料と位相調整膜の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。また、周辺部の透過性基板上に透過率調整膜のみが形成されているため、周辺部の透過率は透過性基板よりも低減され、周辺部は透過率調整部となる。すなわち、周辺部の透過率は透過率調整膜によって所望値に調整される。従って、周辺部の透過率がフォトマスク上で最も高くなることを回避できるので、周辺部に要求される微細化の程度を低減できる。言い換えると、輪郭強調マスクにおける周辺部つまり開口部の上限寸法が微小になってフォトマスク作成が困難になるという問題を防止することができる。
【００３２】
また、この場合、透過率調整膜は、金属又は金属合金からなり且つ周辺部を基準として露光光を同位相で透過させる薄膜であってもよい。このとき、透過率調整膜の膜厚は３０ｎｍ以下であってもよい。
【００３３】
また、この場合、位相調整膜は酸化膜であってもよい。
【００３４】
さらに、この場合、周辺部は、透光部と接するように配置されていてもよいし又は透光部から所定の寸法だけ離して配置されていてもよい。
【００３５】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフト膜は、周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜と、位相調整膜上に形成され且つ露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜とを有し、透光部の透過性基板上にも位相調整膜が形成されており、周辺部の透過性基板の表面は露出していることが好ましい。
【００３６】
このようにすると、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜の材料と位相調整膜の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【００３７】
また、この場合、透過率調整膜は、金属又は金属合金からなり且つ周辺部を基準として露光光を同位相で透過させる薄膜であってもよい。このとき、透過率調整膜の膜厚は３０ｎｍ以下であってもよい。
【００３８】
また、この場合、位相調整膜は酸化膜であってもよい。
【００３９】
さらに、この場合、周辺部は、透光部と接するように配置されていてもよいし又は透光部から所定の寸法だけ離して配置されていてもよい。
【００４０】
本発明のフォトマスクにおいて、位相シフト膜の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることが好ましい。
【００４１】
このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り等を防止しながら、本発明によるコントラスト強調効果を確実に得ることができる。
【００４２】
本発明に係るパターン形成方法は、本発明の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、レジスト膜をパターン化する工程とを備えている。
【００４３】
本発明のパターン形成方法によると、本発明のフォトマスクと同様の効果が得られる。また、前述の効果は、露光光を照射する工程において斜入射照明法（斜入射露光法）を用いることにより確実に得られる。
【００４４】
本発明に係る第１のフォトマスクの作成方法は、露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、半遮光部により囲まれ且つ露光光に対して透光性を有する透光部と、半遮光部により囲まれ且つ透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備えたフォトマスクの作成方法である。具体的には、半遮光部形成領域の透過性基板上に、露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ周辺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ト膜を形成する第１の工程と、第１の工程よりも後に、透光部形成領域の透過性基板を、周辺部を基準として露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げる第２の工程とを備えている。
【００４５】
第１のフォトマスクの作成方法によると、半遮光部形成領域の透過性基板上に、露光光を部分的に且つ反対位相で透過させる位相シフト膜を形成した後、透光部形成領域の透過性基板を、露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げる。このため、高透過率位相シフターとなる透光部と、透光部と同位相で露光光を透過させる低透過率位相シフターとなる半遮光部とによって、透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部を挟むことができる。従って、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり透光部と対応する微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、斜入射露光により、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【００４６】
第１のフォトマスクの作成方法において、第１の工程は、透過性基板の上に全面に亘って位相シフト膜を形成した後、透光部形成領域及び周辺部形成領域の位相シフト膜を除去する工程を含むことが好ましい。
【００４７】
このようにすると、透過性基板上に位相シフト膜を形成した後、位相シフト膜及び透過性基板に対してそれぞれ選択的にエッチングを行なうため、低透過率位相シフターとなる半遮光部と周辺部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。また、透光部と周辺部とが離間している場合、言い換えると、透光部と周辺部との間に位相シフト膜を残しておく場合、第１の工程でパターン化された位相シフト膜をマスクとして、第２の工程で透過性基板に対して自己整合的にエッチングを行なうことができるので、フォトマスク加工を正確に行なうことができる。
【００４８】
第１のフォトマスクの作成方法において、第１の工程は、透過性基板の上に全面に亘って位相シフト膜を形成した後、周辺部形成領域の位相シフト膜を除去する工程を含み、第２の工程は、透光部形成領域の透過性基板を掘り下げる前に、透光部形成領域の位相シフト膜を除去する工程を含むことが好ましい。
【００４９】
このようにすると、透過性基板上に位相シフト膜を形成した後、位相シフト膜及び透過性基板に対してそれぞれ選択的にエッチングを行なうため、低透過率位相シフターとなる半遮光部と周辺部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。また、周辺部形成領域の位相シフト膜を除去する工程と、透光部形成領域の位相シフト膜を除去する工程とを別々に行なうため、透光部形成領域と周辺部形成領域とが微小幅で離間している場合、つまり、透光部と周辺部との間に微小幅の位相シフト膜を残しておく場合、フォトマスク加工のマージンを大きくできる。
【００５０】
第１のフォトマスクの作成方法において、位相シフト膜は、露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜と、透過率調整膜上に形成され且つ周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜とを有することが好ましい。
【００５１】
このようにすると、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜の材料と位相調整膜の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【００５２】
第１のフォトマスクの作成方法において、第１の工程は、透過性基板の上に全面に亘って、露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜、及び周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜を順次形成した後、透光部形成領域及び周辺部形成領域の位相調整膜を除去することによって、半遮光部形成領域の透過性基板上に、透過率調整膜及び位相調整膜からなる位相シフト膜を形成する工程を含み、第２の工程は、透光部形成領域の透過性基板を掘り下げる前に、透光部形成領域の透過率調整膜を除去する工程を含むことが好ましい。
【００５３】
このようにすると、周辺部形成領域の透過性基板上に透過率調整膜が形成されるため、周辺部の透過率は透過性基板よりも低減され、周辺部は透過率調整部となる。すなわち、周辺部の透過率は透過率調整膜によって所望値に調整される。従って、周辺部の透過率がフォトマスク上で最も高くなることを回避できるので、周辺部に要求される微細化の程度を低減できる。言い換えると、輪郭強調マスクにおける開口部の上限寸法が微小になってフォトマスク作成が困難になるという問題を防止することができる。また、透過性基板上に透過率調整膜及び位相調整膜を順次形成した後、位相調整膜、透過率調整膜及び透過性基板に対してそれぞれエッチングを行なうことによって、低透過率位相シフターとなる半遮光部と透過率調整部となる周辺部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。さらに、透光部と周辺部とが離間している場合、言い換えると、透光部と周辺部との間に位相調整膜を残しておく場合、パターン化された位相調整膜をマスクとして、透過性基板に対して自己整合的にエッチングを行なうことができるので、フォトマスク加工を正確に行なうことができる。
【００５４】
第１のフォトマスクの作成方法において、第１の工程は、透過性基板の上に全面に亘って、露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜、及び周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜を順次形成した後、周辺部形成領域の位相調整膜を除去することによって、半遮光部形成領域の透過性基板上に、透過率調整膜及び位相調整膜からなる位相シフト膜を形成する工程を含み、第２の工程は、透光部形成領域の透過性基板を掘り下げる前に、透光部形成領域の位相調整膜及び透過率調整膜を順次除去する工程を含むことが好ましい。
【００５５】
このようにすると、周辺部形成領域の透過性基板上に透過率調整膜が形成されるため、周辺部の透過率は透過性基板よりも低減され、周辺部は透過率調整部となる。すなわち、周辺部の透過率は透過率調整膜によって所望値に調整される。従って、周辺部の透過率がフォトマスク上で最も高くなることを回避できるので、周辺部に要求される微細化の程度を低減できる。言い換えると、輪郭強調マスクにおける開口部の上限寸法が微小になってフォトマスク作成が困難になるという問題を防止することができる。また、透過性基板上に透過率調整膜及び位相調整膜を順次形成した後、位相調整膜、透過率調整膜及び透過性基板に対してそれぞれエッチングを行なうことによって、低透過率位相シフターとなる半遮光部と透過率調整部となる周辺部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。さらに、周辺部形成領域の位相調整膜を除去する工程と、透光部形成領域の位相調整膜を除去する工程とを別々に行なうため、透光部形成領域と周辺部形成領域とが微小幅で離間している場合、つまり透光部と開口部との間に微小幅の位相調整膜を残しておく場合、フォトマスク加工のマージンを大きくできる。
【００５６】
本発明に係る第２のフォトマスクの作成方法は、露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、半遮光部により囲まれ且つ露光光に対して透光性を有する透光部と、半遮光部により囲まれ且つ透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備えたフォトマスクの作成方法である。具体的には、透過性基板の上に全面に亘って、周辺部を基準として露光光を反対位相で透過させる位相調整膜、及び露光光に対する透過率が透過性基板よりも低い透過率調整膜を順次形成する第１の工程と、周辺部形成領域の位相調整膜及び透過率調整膜を除去する第２の工程と、第２の工程よりも後に、透光部形成領域の透過率調整膜を除去する第３の工程とを備え、半遮光部形成領域の透過性基板上に形成された位相調整膜及び透過率調整膜は、露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ周辺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ト膜を構成する。
【００５７】
第２のフォトマスクの作成方法によると、透過性基板上に位相調整膜及び透過率調整膜を形成した後、周辺部形成領域の位相調整膜及び透過率調整膜を除去し、その後、透光部形成領域の透過率調整膜を除去する。その結果、半遮光部形成領域の透過性基板上に、位相調整膜及び透過率調整膜からなる位相シフト膜、つまり露光光を部分的に且つ反対位相で透過させる位相シフト膜を形成できると共に、透光部形成領域の透過性基板上に位相調整膜の単層構造を形成できる。このため、高透過率位相シフターとなる透光部と、透光部と同位相で露光光を透過させる低透過率位相シフターとなる半遮光部とによって、透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部を挟むことができる。従って、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり透光部と対応する微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、斜入射露光により、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。さらに、透過性基板上に位相調整膜及び透過率調整を順次形成した後、透過率調整膜及び位相調整膜に対してそれぞれエッチングを行なうことによって、低透過率位相シフターとなる半遮光部と周辺部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。
【００５８】
第１又は第２のフォトマスクの作成方法において、所定の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることが好ましい。
【００５９】
このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り等を防止しながら、本発明によるコントラスト強調効果を確実に得ることができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明を実現する上で本願発明者が考案したフォトマスクによる解像度向上方法、具体的には、孤立スペースパターンの解像度を向上させるための「輪郭強調法」について説明する。
【００６１】
（輪郭強調法）
以下、ポジ型レジストプロセスによりコンタクトパターンを形成する場合を例として説明する。尚、「輪郭強調法」は、ポジ型レジストプロセスにおける微小スペースパターンであれば、その形状に関わらず全く同様に成り立つ原理である。また、「輪郭強調法」は、ネガ型レジストプロセスを用いる場合も、ポジ型レジストプロセスにおける微小スペースパターン（レジスト除去パターン）を微小パターン（レジストパターン）と置き換えて考えれば全く同様に適用できる。
【００６２】
図１（ａ）〜（ｇ）は、コンタクトパターンを形成するための露光において光の転写像のコントラストを強調するための原理を説明する図である。
【００６３】
図１（ａ）は、露光光に対して６％以上で且つ１５％以下の透過率を持つ半遮光部により、コンタクトパターンと対応する開口部（つまり透光部）が囲まれてなるフォトマスクの平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度を示している。
【００６４】
図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す開口部の周辺領域に位相シフターが配置され且つその他の領域に完全遮光部が配置されてなるフォトマスクの平面図であり、図１（ｄ）は、図１（ｃ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度を示している。ここで、図１（ｄ）に示す光の振幅強度は、該光が位相シフターを透過したものであるため、図１（ｂ）に示す光の振幅強度に対して反対位相の関係にある。
【００６５】
図１（ｅ）は、露光光に対して６％以上で且つ１５％以下の透過率を持つ半遮光部により、コンタクトパターンと対応する開口部及びその周辺領域に配置された位相シフターが囲まれてなるフォトマスクの平面図であり、図１（ｆ）及び（ｇ）は、図１（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光における線分ＡＡ’と対応する振幅強度及び光強度（光の振幅強度の２乗）を示している。図１（ｅ）に示すフォトマスクは、図１（ａ）に示すフォトマスクにおける開口部の周辺領域に位相シフターが配置されたフォトマスクである。ここで、図１（ｅ）に示すフォトマスクは、「輪郭強調法」を実現する本発明のフォトマスク（以下、輪郭強調マスクと称する）の一例である。
【００６６】
尚、図１（ａ）又は（ｅ）に示すフォトマスクにおいて、半遮光部を透過する光と、開口部を透過する光とは同位相（具体的には位相差が（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））である。また、図１（ｅ）に示すフォトマスクにおいて、位相シフターを透過する光と、開口部を透過する光とは反対位相（具体的には位相差が（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））である。
【００６７】
図１（ｅ）に示す輪郭強調マスクを透過した光の転写像が強調される原理は次の通りである。すなわち、図１（ｅ）に示すフォトマスクの構造は、図１（ａ）及び（ｃ）のそれぞれに示すフォトマスクを重ね合わせた構造になっている。従って、図１（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）に示すように、図１（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光の振幅強度は、図１（ａ）及び（ｃ）のそれぞれに示すフォトマスクを透過した光の振幅強度を重ね合わせたような分布になっている。ここで、図１（ｆ）から分かるように、図１（ｅ）に示すフォトマスクにおいて、開口部の周辺に配置された位相シフターを透過した光は、開口部及び半遮光部のそれぞれを透過した光の一部を打ち消すことができる。従って、図１（ｅ）に示すフォトマスクにおいて、位相シフターを透過する光の強度を、開口部周辺の光が打ち消されるように調整すれば、図１（ｇ）に示すように、開口部周辺と対応する光強度がほぼ０に近い値まで減少した光強度分布の形成が可能となる。
【００６８】
また、図１（ｅ）に示すフォトマスクにおいて、位相シフターを透過する光は、開口部周辺の光を強く打ち消す一方、開口部中央付近の光を弱く打ち消す。その結果、図１（ｇ）に示すように、図１（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光における、開口部中央から開口部周辺に向けて変化する光強度分布のプロファイルの傾きが増大するという効果も得られる。従って、図１（ｅ）に示すフォトマスクを透過した光の強度分布はシャープなプロファイルを有するようになるので、コントラストの高い像が形成される。
【００６９】
以上が本発明における光学像（光強度の像（イメージ））を強調する原理である。すなわち、低透過率の半遮光部で形成されたマスクにおける開口部の輪郭に沿って位相シフターを配置することにより、図１（ａ）に示すフォトマスクによって形成される光強度像の中に、開口部の輪郭線と対応する非常に強い暗部を形成することが可能となる。これによって、開口部の光強度と開口部周辺の光強度との間でコントラストが強調された光強度分布を形成できる。本明細書においては、このような原理によってイメージ強調を行なう方法を「輪郭強調法」と称すると共に、この原理を実現するフォトマスクを「輪郭強調マスク」と称する。
【００７０】
ここで、本発明の基本原理となる輪郭強調法と、従来のハーフトーン位相シフトマスクによる原理との違いについて説明する。輪郭強調法の原理において最も重要なことは、半遮光部及び開口部のそれぞれを透過する光の一部が位相シフターを透過する光に打ち消され、それによって光強度分布内に暗部を形成している点である。すなわち、位相シフターがあたかも不透明パターンのごとき振る舞いをするという点である。そのため、図１（ｆ）に見られるように、輪郭強調マスクを透過した光の振幅強度において、同じ位相側での強度変化によって暗部が形成されている。後で詳しく説明するが、この状態のときのみ斜入射露光によってコントラストを向上させることが可能になる。
【００７１】
一方、コンタクトパターンと対応する開口部を有する従来のハーフトーン位相シフトマスクを露光したときの光強度分布においても、図２７（ｇ）に示すように、開口部周辺に強い暗部が形成される。しかし、従来のハーフトーン位相シフトマスクを露光したときの光の振幅強度を表す図２７（ｆ）と、輪郭強調マスクを露光したときの光の振幅強度を表す図１（ｆ）とを比べると、次のような違いが明らかに存在する。すなわち、図２７（ｆ）に示すように、ハーフトーン位相シフトマスクを露光した場合の振幅強度分布においては、位相反転が生じる位相境界が存在する。また、図２７（ｇ）に示すように、この位相境界が、位相端による光強度分布の暗部となってイメージ強調が実現されている。但し、位相端による暗部が形成されてコントラストの強調効果を得るためには、フォトマスクに対して垂直に入射する光の成分が必要となる。逆に、斜入射露光によっては位相境界が発生しても位相端による暗部は形成されず、その結果、コントラスト強調効果は得られない。これが、ハーフトーン位相シフトマスクに対して斜入射露光を行なってもコントラスト強調効果が生じない理由である。言い換えると、ハーフトーン位相シフトマスクによりコントラスト強調効果を得るためには、低干渉度の小さな光源を用いて露光を行なう必要がある。
【００７２】
以上のように、コンタクトパターン形成において、ハーフトーン位相シフトマスクと輪郭強調マスクとはよく似た光強度分布を実現する一方、暗部形成原理の違い（輪郭強調マスクを透過した光の振幅強度分布には位相境界が生じない（図１（ｆ）参照））により、輪郭強調法の場合、斜入射露光によっても微小な孤立スペースパターンの形成に必要な光の転写像を高いコントラストで形成できる。
【００７３】
図２（ａ）は、コンタクトパターンと対応する開口部が位相シフターによって囲まれてなるハーフトーン位相シフトマスクの平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すハーフトーン位相シフトマスクに対して干渉度σ＝０．４の小さな光源を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示しており、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すハーフトーン位相シフトマスクに対して斜入射露光の１つである輪帯照明を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示している。ここで、輪帯照明としては、外径σ＝０．７５、内径σ＝０．５の２／３輪帯と呼ばれるものを用いた。また、露光条件としては、光源波長λ＝１９３ｎｍ（ＡｒＦ光源）、開口数ＮＡ＝０．６を用いた。さらに、コンタクト寸法は１８０ｎｍ四方であり、位相シフターの透過率は６％である。尚、以下の説明においては、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。
【００７４】
図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ハーフトーン位相シフトマスクを用いた場合、小さな光源による露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されてコントラストの高い像が形成される一方、斜入射露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されないために非常にコントラストの悪い像が形成される。
【００７５】
図２（ｄ）は、コンタクトパターンと対応する開口部と該開口部を囲む領域に位置する位相シフターとが、完全遮光部となるクロム膜により囲まれてなるエッジ強調型位相シフトマスクの平面図であり、図２（ｅ）は、図２（ｄ）に示すエッジ強調型位相シフトマスクに対して干渉度σ＝０．４の小さな光源を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示しており、図２（ｆ）は、図２（ｅ）に示すエッジ強調型位相シフトマスクに対して輪帯照明を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示している。ここで、エッジ強調型位相シフトマスクは、ハーフトーン位相シフトマスクと同様に、開口部と位相シフターとの間に位相端による暗部を形成してイメージ強調を実現するものである。また、輪帯照明の種類、露光条件及び位相シフターの透過率は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すハーフトーン位相シフトマスクの場合と同様である。さらに、コンタクト寸法は２２０ｎｍ四方であり、位相シフターの幅は８０ｎｍである。
【００７６】
図２（ｅ）及び（ｆ）に示すように、エッジ強調型位相シフトマスクを用いた場合、ハーフトーン位相シフトマスクと同様に、小さな光源による露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されてコントラストの高い像が形成される一方、斜入射露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されないために非常にコントラストの悪い像が形成される。
【００７７】
次に、輪郭強調法において、斜入射露光成分によって高いコントラストが得られることを詳細に示す前に、図１（ｅ）に示すような輪郭強調マスクの構造であっても、位相シフターの幅が過剰に大きくなると、輪郭強調法の効果が得られなくなることを説明しておく。
【００７８】
図３（ａ）は、露光光に対して６％以上で且つ１５％以下の透過率を持つ半遮光部により、コンタクトパターンと対応する開口部と該開口部を囲む領域に位置する小さい幅の位相シフターとが囲まれてなる輪郭強調マスクの平面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して干渉度σ＝０．４の小さな光源を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示しており、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して輪帯照明を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示している。
【００７９】
また、図３（ｄ）は、露光光に対して６％以上で且つ１５％以下の透過率を持つ半遮光部により、コンタクトパターンと対応する開口部と該開口部を囲む領域に位置する大きい幅の位相シフターとが設けられてなる輪郭強調マスクの平面図である。また、図３（ｅ）は、図３（ｄ）に示す輪郭強調マスクに対して干渉度σ＝０．４の小さな光源を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示しており、図３（ｆ）は、図３（ｄ）に示す輪郭強調マスクに対して輪帯照明を用いて露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布の計算結果を示している。
【００８０】
ここで、図３（ｄ）に示す輪郭強調マスクにおける位相シフターの幅は輪郭強調法の原理が成り立たないほど過剰に大きく設定されているものとする。具体的には、図３（ａ）及び図３（ｄ）に示す開口部の寸法は共に２２０ｎｍ四方であり、図３（ａ）に示す位相シフターの幅は６０ｎｍであり、図３（ｄ）に示す位相シフターの幅は１５０ｎｍである。また、輪帯照明の種類及び露光条件は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すハーフトーン位相シフトマスクの場合と同様である。
【００８１】
図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、輪郭強調法の原理が成り立つ図３（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いた場合、位相シフターの不透明化作用による暗部は光源の種類によらず現れていると共に光強度分布におけるコントラストは輪帯照明によってより高い値が得られている。
【００８２】
一方、位相シフターが過剰に大きい図３（ｄ）に示す輪郭強調マスクを用いた場合、位相シフターを透過する光が強くなりすぎるため、振幅強度分布において反対位相の強度分布が形成されてしまう。このような状況では、ハーフトーン位相シフトマスク又はエッジ強調型位相シフトマスクと同様の原理が作用する。すなわち、図３（ｅ）及び（ｆ）に示すように、小さな光源による露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されてコントラスト強調効果が現れる一方、斜入射露光を行なったときの光強度分布においては位相端による暗部が形成されないために非常にコントラストの悪い像が形成される。
【００８３】
すなわち、輪郭強調法を実現するためには、マスク構造において、半遮光部に囲まれた開口部の周辺に位相シフターが配置されているだけではなく、その位相シフター内を透過する光が制限されている必要がある。後者の方は、原理的なメカニズムによれば、位相シフターを透過する光が、半遮光部及び開口部のそれぞれを透過する光を打ち消す以上の強度を有し、且つその振幅強度分布において一定の大きさ以上の反対位相の強度分布が形成されないことを意味する。
【００８４】
実際に位相シフターを透過する光を制限するために、位相シフターの透過率に応じてその幅に条件（具体的には上限）を設ける方法を用いることができる。以下、この条件について、位相シフターを透過する光によって位相シフター周辺からの光を打ち消すための条件を考察した結果（図４（ａ）及び（ｂ）参照）を用いて説明する。
【００８５】
図４（ａ）に示すように、透過性基板上に透過率Ｔ、線幅Ｌの位相シフターが設けられたフォトマスク（位相シフターマスク）を用いた露光において、被露光材料上における位相シフターの中心と対応する位置に生じる光強度をＩｈ（Ｌ、Ｔ）とする。また、位相シフターマスクの位相シフターに代えて完全遮光部が設けられたフォトマスク（遮光マスク）を用いた露光において、被露光材料上における完全遮光部の中心と対応する位置に生じる光強度をＩｃ（Ｌ）とする。また、位相シフターマスクの位相シフターに代えて開口部（透光部）が設けられ、且つ位相シフターマスクの透光部に代えて完全遮光部が設けられたフォトマスク（透過マスク）を用いた露光において、被露光材料上における開口部の中心と対応する位置に生じる光強度をＩｏ（Ｌ）とする。
【００８６】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す位相シフターマスクを用いた露光において位相シフターの透過率Ｔ及び線幅Ｌを色々変化させた場合における光強度Ｉｈ（Ｌ、Ｔ）のシミュレーション結果を、透過率Ｔ及び線幅Ｌをそれぞれ縦軸及び横軸に取って光強度の等高線で表した様子を示している。ここで、Ｔ＝Ｉｃ（Ｌ）／Ｉｏ（Ｌ）の関係を表すグラフを重ね書きしている。また、シミュレーション条件は、露光光の波長λ＝０．１９３μｍ（ＡｒＦ光源）、露光機の投影光学系の開口数ＮＡ＝０．６、露光光源の干渉度σ＝０．８（通常光源）である。
【００８７】
図４（ｂ）に示すように、光強度Ｉｈ（Ｌ、Ｔ）が最小となる条件はＴ＝Ｉｃ（Ｌ）／Ｉｏ（Ｌ）の関係で表すことができる。これは、物理的には、位相シフター内を透過する光の光強度を表すＴ×Ｉｏ（Ｌ）と、位相シフター外を透過する光の光強度Ｉｃ（Ｌ）とが釣り合う関係を表している。従って、位相シフター内を透過する光が過剰となって振幅強度分布において反対位相の振幅強度が現れる位相シフターの幅Ｌは、Ｔ×Ｉｏ（Ｌ）がＩｃ（Ｌ）よりも大きくなる幅Ｌということになる。
【００８８】
また、光源の種類によって多少の違いはあるが、透過率１の位相シフター内を透過する光が位相シフター外を透過する光と釣り合うときの幅Ｌは０．３×λ（光源波長）／ＮＡ（開口数）程度（図４（ｂ）の場合で１００ｎｍ程度）であることが、種々のシミュレーション結果から経験的に得られた。さらに、図４（ｂ）から分かるように、６％（０．０６）以上の透過率を有する位相シフター内を光が過剰に透過することを防止するためには、透過率１００％（１．０）の位相シフターの場合と比べて幅Ｌを２倍以下にする必要がある。すなわち、６％以上の透過率を有する位相シフター内を光が過剰に透過することを防止するためには、位相シフターの幅Ｌの上限は０．６×λ／ＮＡ以下でなければならない。
【００８９】
以上の考察を輪郭強調マスクに当てはめると、輪郭強調マスクにおいては位相シフター外を透過する光としては、実質的に位相シフターの両側ではなく片側のみを考慮すればよいので、輪郭強調マスクにおける位相シフターの幅Ｌの上限は上記の考察による上限の半分と考えればよい。従って、輪郭強調マスクにおける位相シフターの幅Ｌの上限は、位相シフターの透過率が６％以上の場合で０．３×λ／ＮＡ以下である。但し、これは十分条件ではなく、位相シフターの透過率の高さに応じて、位相シフターの幅Ｌの上限を０．３×λ／ＮＡよりも小さくする必要がある。すなわち、位相シフターの透過率が１００％又は５０％以上の高透過率である場合、位相シフターの幅Ｌを０．２×λ／ＮＡ以下、好ましくは０．１５×λ／ＮＡ以下にする必要がある。また、微細なホールパターンの形成においては、位相シフターを透過する光と、ホールパターンと対応する透光部を透過する光との干渉によって光強度分布のプロファイルを強調する効果を得るためには、位相シフターは、透光部つまりホールの中心からの距離が０．５×λ／ＮＡ以下の領域に配置されることが好ましい。よって、位相シフターの幅Ｌを０．３×λ／ＮＡ以下にする場合、ホールパターン形成においては、ホールパターンと対応する透光部の中心からの距離が０．５×λ／ＮＡ〜０．８×λ／ＮＡ以下の範囲に、透光部を囲む位相シフターが存在することが好ましい。
【００９０】
尚、本明細書においては、特に断らない限り、位相シフター幅等の種々のマスク寸法を被露光材料上での寸法に換算して表すこととするが、マスク実寸法は換算寸法に露光機の縮小投影光学系の縮小倍率Ｍを乗ずることにより簡単に求めることができる。
【００９１】
次に、輪郭強調法において斜入射露光によってイメージ強調が実現されることを、輪郭強調マスクに対して様々な光源位置から露光を行なった場合における光強度分布のコントラストの変化に基づいて詳細に説明する。
【００９２】
図５（ａ）は輪郭強調マスクの一例の平面図である。ここで、半遮光部の透過率は７．５％であり、位相シフター及び開口部の透過率は１００％である。また、開口部の寸法は２００ｎｍ四方であり、位相シフターの幅は５０ｎｍである。
【００９３】
図５（ｃ）は、図５（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して、開口数ＮＡで規格化された様々な光源位置の点光源から露光を行なった場合における図５（ａ）の線分ＡＡ’と対応する光強度分布を光学シミュレーションにより計算して、該計算結果（例えば図５（ｂ）に示されるような光強度分布）における開口部中央に相当する位置の光強度Ｉｏを読み取り、該光強度Ｉｏを各光源位置に対してプロットした結果を示している。ここでは、光源波長λが１９３ｎｍ（ＡｒＦ光源）、開口数ＮＡが０．６として光学計算によるシミュレーションを行なった結果を示している。尚、以下の説明では特に断らない限り、光学シミュレーションにおいて波長λ＝１９３ｎｍ（ＡｒＦ光源）、開口数ＮＡ＝０．６の条件で計算を行なうものとする。
【００９４】
図５（ｃ）に示すように、開口部中央の光強度Ｉｏは外側の光源位置（図５（ｃ）の原点から遠い光源位置）の点光源で露光される程大きくなる。すなわち、斜入射成分の強い光源で露光される程、コントラストが強くなることが分かる。図面を参照しながら具体的に説明する。図５（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、図５（ｃ）に示す各点光源のサンプル点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれにおける、図５（ａ）の線分ＡＡ’と対応する光強度分布をプロットしたものである。図５（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、点光源の位置が外側になるに従って、言い換えると、大きい斜入射光源位置になるに従って、高いコントラストの像が形成されている。
【００９５】
次に、比較のために、ハーフトーン位相シフトマスクに対して様々な光源位置から露光を行なった場合における光強度分布のコントラストの変化について説明する。図６（ａ）はハーフトーン位相シフトマスクの一例の平面図である。ここで、位相シフターの透過率は６％であり、開口部の透過率は１００％である。また、開口部の寸法（被露光ウェハ上換算）は１８０ｎｍ四方である。
【００９６】
図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すハーフトーン位相シフトマスクに対して、開口数ＮＡで規格化された様々な光源位置の点光源から露光を行なった場合における図６（ａ）の線分ＡＡ’と対応する光強度分布を光学シミュレーションにより計算して、該計算結果（例えば図６（ｂ）に示されるような光強度分布）における開口部中央に相当する位置の光強度Ｉｏを読み取り、該光強度Ｉｏを各光源位置に対してプロットした結果を示している。
【００９７】
図６（ｃ）に示すように、開口部中央の光強度Ｉｏは内側の光源位置（図６（ｃ）の原点に近い光源位置）の点光源で露光される程大きくなる。すなわち、垂直入射成分の強い光源で露光される程、コントラストが強くなることが分かる。図面を参照しながら具体的に説明する。図６（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、図６（ｃ）に示す各点光源のサンプル点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれにおける、図６（ａ）の線分ＡＡ’と対応する光強度分布をプロットしたものである。図６（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、点光源の位置が内側になるに従って、言い換えると、垂直入射光源位置になるに従って、高いコントラストの像が形成されている。
【００９８】
以上に説明した、図５（ａ）〜（ｆ）に示す結果と図６（ａ）〜（ｆ）に示す結果とを見比べても分かるように、輪郭強調法は、コンタクトパターン等の微小な孤立スペースパターンの形成において、従来方法では実現できなかった、斜入射露光による光強度分布のコントラスト強調を可能とするものである。
【００９９】
ここまで輪郭強調マスクによってコントラストが向上することを説明してきたが、次に、輪郭強調マスクにおける半遮光部の透過率に対するコントラスト及びＤＯＦの依存性について説明する。ここでは、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いて、パターン形成における各種マージンをシミュレーションした結果に基づいた説明を行なう。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す輪郭強調マスク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示している。図７（ｂ）においては、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いて幅１００ｎｍのホールパターンを形成しようとした場合に定義される各種のマージンに関する値も図中に示している。具体的には、臨界強度Ｉｔｈはレジスト膜が感光する光強度であり、この値に対して各種のマージンが定義される。例えばＩｐを光強度分布のピーク値とすると、Ｉｐ／Ｉｔｈはレジスト膜を感光させる感度に比例する値となり、この値が高いほど好ましい。また、Ｉｂを半遮光部を透過する光のバックグラウンド強度とすると、Ｉｔｈ／Ｉｂが高いほどパターン形成時にレジスト膜の膜減り等が発生しないことを意味し、この値が高いほど好ましい。一般にＩｔｈ／Ｉｂの値は２以上あることが望まれている。以上のことを踏まえて各マージンについて説明する。
【０１００】
図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いたパターン形成時における半遮光部の透過率に対するＤＯＦの依存性について計算した結果を示している。ここで、ＤＯＦは、パターンの仕上がり寸法の変化が１０％以内に収まるフォーカス位置の幅として定義してある。図７（ｃ）に示すように、ＤＯＦの向上には半遮光部の透過率は高いほど好ましい。また、図７（ｄ）は、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いたパターン形成時における半遮光部の透過率に対するピーク値Ｉｐについて計算した結果を示している。図７（ｄ）に示すように、ピーク値Ｉｐ、つまりコントラストの向上にも半遮光部の透過率は高いほど好ましい。以上の結果から、輪郭強調マスクにおいては、半遮光部の透過率は高いほど好ましく、具体的には、図７（ｃ）及び（ｄ）に示すように、透過率が０％から６％程度まで上がる間に露光マージンの向上率が大きくなっており、透過率が６％以上の半遮光部を用いることが好ましいことが理解できる。
【０１０１】
図７（ｅ）は、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いたパターン形成時における半遮光部の透過率に対するＩｔｈ／Ｉｂについて計算した結果を示している。図７（ｅ）に示すように、Ｉｔｈ／Ｉｂは半遮光部の透過率が高くなるほど低くなっており、半遮光部の透過率が高くなりすぎるとＩｔｈ／Ｉｂの向上には好ましくない。具体的には、半遮光部の透過率が１５％程度でＩｔｈ／Ｉｂは２よりも小さくなってしまう。また、図７（ｆ）は、図７（ａ）に示す輪郭強調マスクを用いたパターン形成時における半遮光部の透過率に対するＩｐ／Ｉｔｈについて計算した結果を示している。図７（ｆ）に示すように、半遮光部の透過率が１５％程度のところにＩｐ／Ｉｔｈはピークを持っている。
【０１０２】
以上に説明したように、輪郭強調マスクにおいては、ＤＯＦ又はコントラストは半遮光部の透過率を高くするほど向上し、その効果は半遮光部の透過率が６％を越えるとより顕著になる。一方、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り防止、又はレジスト感度の最適化等の観点からは、半遮光部の透過率の最大値は１５％程度にしておくことが好ましい。従って、輪郭強調マスクにおける半遮光部の透過率の最適値は６％以上で且つ１５％以下であると言える。すなわち、半遮光部は、レジストを感光させない程度に露光光を部分的に透過させるものである。言い換えると、半遮光部は、全露光量のうちの一部分を透過させる。このような半遮光部の材料としては、ＺｒＳｉＯ、ＣｒＡｌＯ、ＴａＳｉＯ、ＭｏＳｉＯ又はＴｉＳｉＯ等の酸化物を用いることができる。
【０１０３】
図８（ａ）〜（ｆ）は、コンタクトパターンと対応する開口部が設けられた輪郭強調マスクにおける、半遮光部と位相シフターとによって構成される遮光性のマスクパターンのバリエーションを示す平面図である。
【０１０４】
図８（ａ）に示す輪郭強調マスク１ａは、図１（ｅ）に示す輪郭強調マスクと同じ構成を有している。すなわち、輪郭強調マスク１ａは透過性基板２ａを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ａと、半遮光部３ａにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ａと、開口部４ａの周辺に位置するリング状の位相シフター５ａとを備えている。
【０１０５】
図８（ｂ）に示す輪郭強調マスク１ｂは透過性基板２ｂを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ｂと、半遮光部３ｂにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ｂと、開口部４ｂの各辺と同一長さを有し且つ該各辺と接する矩形状の４つの位相シフター部からなる位相シフター５ｂとを備えている。この輪郭強調マスク１ｂは、孤立パターン形成において輪郭強調マスク１ａとほとんど同じ特性を有している。
【０１０６】
図８（ｃ）に示す輪郭強調マスク１ｃは透過性基板２ｃを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ｃと、半遮光部３ｃにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ｃと、開口部４ｃの各辺の長さよりも短い長さを有し且つ該各辺と接する矩形状の４つの位相シフター部からなる位相シフター５ｃとを備えている。位相シフター５ｃの各位相シフター部の中央と開口部４ｃの各辺の中央とは位置合わせされている。この輪郭強調マスク１ｃにおいては、開口部４ｃの幅（大きさ）を固定して位相シフター５ｃの各位相シフター部の長さを変更することによって、露光後に形成されるレジストパターンの寸法調整を行なうことができる。例えば、位相シフター５ｃの各位相シフター部の長さを短くするほど、レジストパターンの寸法は大きくなる。ここで、輪郭強調の作用を保つために位相シフター５ｃの各位相シフター部の長さを変更できる下限は、光源（露光光）波長の半分程度までに限定される一方、マスク寸法の変更量の半分程度しかパターン寸法が変化しないので、位相シフター部の長さを調整することは、パターン寸法調整方法として非常に優れた方法となる。
【０１０７】
図８（ｄ）に示す輪郭強調マスク１ｄは透過性基板２ｄを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ｄと、半遮光部３ｄにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ｄと、半遮光部３ｄと開口部４ｄとの境界から所定の寸法だけ半遮光部３ｄ側に入った所に位置するリング状の位相シフター５ｄとを備えている。すなわち、位相シフター５ｄと開口部４ｄとの間にはリング状の半遮光部３ｄが介在している。
【０１０８】
図８（ｅ）に示す輪郭強調マスク１ｅは透過性基板２ｅを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ｅと、半遮光部３ｅにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ｅと、半遮光部３ｅと開口部４ｅとの境界から所定の寸法だけ半遮光部３ｅ側に入った所に位置する位相シフター５ｅとを備えている。位相シフター５ｅは、開口部４ｅの各辺の長さよりも長い矩形状をそれぞれ有し且つ開口部４ｅの対角線上で互いの角部が接する４つの位相シフター部からなる。ここで、位相シフター５ｅと開口部４ｅとの間には、リング状の半遮光部３ｅが介在している。輪郭強調マスク１ｅにおいては、位相シフター５ｅの大きさ及び配置を固定して開口部４ｅの幅（大きさ）のみを変更することによって、露光後に形成されるレジストパターンの寸法調整を行なうことができる。例えば、開口部４ｅの幅を大きくするに従ってレジストパターンの寸法も大きくなる。この開口部の幅のみを変更するパターン寸法調整方法によれば、開口部及び位相シフターの両方を同時にスケーリングしてパターン寸法の調整を行なう方法と比べて、ＭＥＥＦ（Mask Error Enhancement Factor ：マスク寸法変化量に対するパターン寸法変化量の比）を半分程度まで低減することができる。
【０１０９】
図８（ｆ）に示す輪郭強調マスク１ｆは透過性基板２ｆを用いたフォトマスクであって、露光光の一部を透過させる透過率を持つ半遮光部３ｆと、半遮光部３ｆにより囲まれ且つ孤立コンタクトパターンと対応する開口部４ｆと、半遮光部３ｆと開口部４ｆとの境界から所定の寸法だけ半遮光部３ｆ側に入った所に位置する位相シフター５ｆとを備えている。位相シフター５ｆは、開口部４ｆの各辺の長さと同一長さの矩形状をそれぞれ有し且つ開口部４ｆの各辺と対向する４つの位相シフター部からなる。ここで、位相シフター５ｆの各位相シフター部の長さは、開口部４ｆの各辺の長さよりも長くても短くても良い。輪郭強調マスク１ｆによれば、図８（ｃ）に示す輪郭強調マスク１ｃと同様にレジストパターンの寸法調整を行なうことができる。
【０１１０】
尚、図８（ｄ）〜（ｆ）に示す輪郭強調マスクにおいて、ＭＥＥＦの低減効果を大きくするためには、開口部と位相シフターとの間の半遮光部の幅は、λ／ＮＡ（λは露光光の波長、ＮＡは開口数）の５分の１程度以下であることが望ましい。また、ＤＯＦの向上効果を得るためには、前述の半遮光部の幅は、位相シフターによる光の干渉効果を及ぼすことができる寸法、つまりλ／ＮＡの１０分の１程度以下であることが望ましい。また、図８（ａ）〜（ｆ）に示す輪郭強調マスクにおいて、開口部の形状として正方形を用いたが、例えば８角形のような多角形又は円形等であってもよい。また、位相シフターの形状も、連続したリング形状又は複数個の長方形に限られない。例えば、複数個の正方形の位相シフター部を並べることによって位相シフターを形成してもよい。
【０１１１】
また、ここまで、ポジ型レジストプロセスを前提として、輪郭強調マスクにおけるレジスト除去部と対応する部分を開口部と定義して全ての説明を行なってきた。しかし、十分に高い透過率を有する位相シフターを利用できる場合、以上の説明に用いてきた輪郭強調マスクにおいて、開口部と定義してきた部分を透過率の高い位相シフターに置き換え、位相シフターと定義してきた部分を開口部に置き換え、半遮光部と定義してきた部分を透過率の低い位相シフター（例えばハーフトーン位相シフトマスクの位相シフター）に置き換えても、各構成要素間の相対位相差の関係は同じなので、同様の効果を有する輪郭強調マスクを実現できる。図９（ａ）〜（ｆ）は、コンタクトパターンと対応する高透過率位相シフターが設けられた輪郭強調マスクにおける、低透過率位相シフターと開口部とによって構成される遮光性のマスクパターンのバリエーションを示す平面図である。図９（ａ）〜（ｆ）に示すマスクは、図８（ａ）〜（ｆ）に示すマスクにおける開口部、位相シフター及び半遮光部をそれぞれ高透過率位相シフター、開口部及び低透過率位相シフターに置き換えた構成を有している。ここで、高透過率位相シフターは、６０％以上の透過率を持つことが好ましい。すなわち、低透過率位相シフターによって高透過率位相シフターが囲まれたマスク構造において、低透過率位相シフターがレジスト膜の非感光部と対応すると共に高透過率位相シフターがレジスト膜の感光部と対応するためには、高透過率位相シフターの透過率としては、低透過率位相シフターの透過率の最低でも３倍程度の値、好ましくは１０倍程度の値が必要である。従って、低透過率位相シフターの透過率が６〜１５％であるのに対して、高透過率位相シフターの透過率は６０％以上であることが望まれる。以下の各実施形態では、図９（ａ）〜（ｆ）に示すような輪郭強調マスクを対象とする。
【０１１２】
（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、その作成方法、及びそ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。尚、第１の実施形態に係るフォトマスクは、前述の輪郭強調法を実現するための縮小投影露光システムのフォトマスクである。
【０１１３】
図１０（ａ）は、第１の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示している。
【０１１４】
ところで、露光機の縮小投影光学系の縮小倍率をＭとすると、通常のフォトマスクにおいては、露光光に対して完全遮光膜となるクロム等の材料を用いて、所望のパターン（一般にはウェハ上での設計値を持つ）のＭ倍の大きさのパターンが、露光光に対して高い透過率を有する材料からなる基板（透過性基板）の上に描かれている。しかしながら、本明細書においては、特に断らない限り、簡単のため、フォトマスクについて説明する場合にも、ウェハ上の寸法をＭ倍したマスク上の寸法は使わずに、ウェハ上の寸法を用いて説明する。また、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を使用する場合を想定して説明する。すなわち、レジスト膜の感光部分が除去されるということを想定して説明する。一方、ネガ型レジストプロセスの使用を想定する場合、レジスト膜の感光部分がレジストパターンとなることを除いて、ポジ型レジストプロセスの使用を想定した説明と全く同じことになる。また、本実施形態においては、特に断らない限り、透過率を、透過性基板の透過率を１００％としたときの実効透過率で表す。
【０１１５】
図１０（ｂ）は、第１の実施形態に係るフォトマスク、具体的には、図１０（ａ）に示す所望のパターンを形成するためのフォトマスクの平面図である。図１０（ｂ）に示すように、所望のパターンにおけるレジスト除去部に対応するように高透過率位相シフター（透光部）が設けられている。また、高透過率位相シフターを囲む遮光性のマスクパターンとして、露光光を完全に遮光する完全遮光部に代えて、レジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を有する低透過率位相シフター（半遮光部）を用いている。さらに、高透過率位相シフターの近傍には、低透過率位相シフターのない微小幅の開口部（周辺部）が設けられている。高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターは露光光を互いに同位相で透過させる一方、開口部は、高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターを基準として露光光を反対位相で透過させる。
【０１１６】
尚、第１の実施形態においては、開口部の配置方法として、例えば図９（ｂ）に示すような、矩形状の高透過率位相シフターの各辺から所定の寸法以下の領域に該各辺と接するように開口部を配置する形式を採用している。
【０１１７】
図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図、つまり第１の実施形態に係るフォトマスクの断面図である。図１０（ｃ）に示すように、図１０（ｂ）に示すフォトマスクは以下のようにして実現されている。すなわち、透過性基板１０における低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域の上に、レジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を持つと共に透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して１８０度（実際には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相差を生じる位相シフト膜１１を形成し、それによって低透過率位相シフターを形成する。また、透過性基板１０における透光部形成領域を、透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して１８０度（実際には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相差を生じる厚さだけ掘り下げる。これにより、透過性基板１０の掘り下げ部１０ａによって、高透過率位相シフターとなる透光部が形成される。従って、高透過率位相シフター（透光部）と、位相シフト膜１１からなる低透過率位相シフター（半遮光部）とによって、位相シフト膜１１のない（透過性基板１０の表面が露出した）周辺部つまり開口部が挟まれる構造となって輪郭強調マスクが実現されている。位相シフト膜１１としては、ＺｒＳｉＯ、ＣｒＡｌＯ、ＴａＳｉＯ、ＭｏＳｉＯ又はＴｉＳｉＯ等からなる金属含有酸化膜を用いることができる。但し、輪郭強調法によるコントラスト強調を得るためには、開口部幅を所定の寸法以下に制限する必要がある。
【０１１８】
ところで、以上の説明においては、図１１（ａ）に示すように、低透過率位相シフターとなる位相シフト膜１１が単層膜であることを前提としてきた。この場合、位相シフト膜１１の光学定数は膜材料によって決まるので、位相シフト膜１１の膜厚は位相シフト量によって決まってしまう。一方、透過率は光学定数のみならず膜厚にも依存するので、位相シフト膜１１の材料として、適切な光学定数を持つ材料、具体的には、透過性基板１０（開口部）を基準として反対位相で露光光を透過させる膜厚において所定の透過率をちょうど実現できる材料が必ずしも存在するとは限らない。従って、第１の実施形態に係るフォトマスクにおいて、図１１（ｂ）に示すように、位相シフト膜１１が、低透過率の透過率調整膜１１Ａと高透過率の位相調整膜１１Ｂとが順次積層された２層構造を有する方が、位相シフト膜１１において任意の透過率を実現する上では好ましい。具体的には、透過率調整膜１１Ａにおける露光光に対する透過率は透過性基板１０よりも低い。また、位相調整膜１１Ｂは、透過性基板１０（開口部）を基準として反対位相で露光光を透過させる。透過率調整膜１１Ａとしては、例えばＺｒ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ若しくはＴｉ等の金属からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）又は例えばＴａーＣｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金若しくはＴｉ−Ｓｉ合金等の金属合金からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）を用いることができる。また、位相調整膜１１Ｂとしては、例えばＳｉＯ2 膜等の酸化膜を用いることができる。
【０１１９】
尚、本明細書において、透過率調整膜とは、露光光に対する単位厚さ当たりの透過率が相対的に低く、且つ露光光に対する位相変化に影響を与えることなく厚さの調節により露光光に対する透過率を所望値に設定できる膜を意味する。また、位相調整膜とは、露光光に対する単位厚さ当たりの透過率が相対的に高く、且つ露光光に対する透過率変化に影響を与えることなく厚さの調節により透過性基板（開口部）との間での露光光に対する位相差を所望値に設定できる膜を意味する。
【０１２０】
次に、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について説明する。ここで、露光機を用いてマスクパターンの縮小転写を行なうときに、輪郭強調法の原理において説明したように、輪郭強調マスクによってコントラストの高い像を形成するために斜入射露光光源を用いるのがよい。ここで、斜入射露光光源とは、図１２（ａ）に示すような通常露光光源に対して、垂直入射成分が取り除かれた、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すような光源のことを意味する。代表的な斜入射露光光源としては、図１２（ｂ）に示す輪帯露光光源、及び図１２（ｃ）に示す四重極露光光源がある。目的のパターンに若干依存するが、一般に、輪帯露光光源よりも四重極露光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１２（ｄ）に示す輪帯−四重極混成型露光光源を用いることが望ましい。この輪帯−四重極混成型露光光源の特徴は、光源中心（通常露光光源の中心）を原点としてＸＹ座標で考えたときに、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の特徴をも有する点とである。
【０１２１】
図１３（ａ）〜（ｄ）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の各工程を示す断面図である。
【０１２２】
まず、図１３（ａ）に示すように、基板１００上に、金属膜又は絶縁膜等の被加工膜１０１を形成した後、図１３（ｂ）に示すように、被加工膜１０１の上に、ポジ型のレジスト膜１０２を形成する。
【０１２３】
次に、図１３（ｃ）に示すように、位相シフト膜１１よりなる低透過率位相シフターと、掘り下げ部１０ａにより高透過率位相シフターとして機能する透光部とを備えた、第１の実施形態に係るフォトマスクに対して、斜入射露光光源を用いて露光光１０３を照射し、該フォトマスクを透過した透過光１０４によってレジスト膜１０２を露光する。このとき、マスクパターンとして、低透過率位相シフター（半遮光部）を用いているため、レジスト膜１０２の全体が弱いエネルギーで露光される。しかし、図１３（ｃ）に示すように、現像工程でレジスト膜１０２が溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、レジスト膜１０２におけるフォトマスクの透光部（掘り下げ部１０ａ）と対応する潜像部分１０２ａのみである。
【０１２４】
次に、レジスト膜１０２に対して現像を行なって潜像部分１０２ａを除去することにより、図１３（ｄ）に示すように、レジストパターン１０５を形成する。このとき、図１３（ｃ）に示す露光工程において、透光部周辺の光が打ち消される結果、レジスト膜１０２における開口部（周辺部）と対応する部分にはほとんど露光エネルギーが照射されないので、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との間の光強度分布のコントラスト、言い換えると、潜像部分１０２ａに照射される光と潜像部分１０２ａの周辺に照射される光との間の光強度分布のコントラストを強調できる。従って、潜像部分１０２ａにおけるエネルギー分布も急激に変化するので、シャープな形状を有するレジストパターン１０５が形成される。
【０１２５】
次に、第１の実施形態に係るフォトマスクの作成方法について図面を参照しながら説明する。
【０１２６】
図１４（ａ）〜（ｅ）は第１の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図１４（ｆ）は図１４（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図１４（ｇ）は図１４（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１２７】
まず、図１４（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板１０の上に、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ位相シフト膜１１を形成する。位相シフト膜１１としては、ＺｒＳｉＯ、ＣｒＡｌＯ、ＴａＳｉＯ、ＭｏＳｉＯ又はＴｉＳｉＯ等からなる金属含有酸化膜を用いることができる。また、位相シフト膜１１は、透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して（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。ここで、位相シフト膜１１が、前述のような、透過率調整膜と位相調整膜との２層構造を有していてもよい。
【０１２８】
次に、図１４（ｂ）に示すように、透過性基板１０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン１２、つまり、高透過率位相シフター（透光部）形成領域及び開口部（周辺部）形成領域のそれぞれに除去部を有する第１のレジストパターン１２を形成する。その後、第１のレジストパターン１２をマスクとして、位相シフト膜１１に対してエッチングを行なって位相シフト膜１１をパターン化した後、第１のレジストパターン１２を除去する。これにより、図１４（ｃ）及び図１４（ｆ）に示すように、位相シフト膜１１における高透過率位相シフター形成領域及び開口部形成領域のそれぞれと対応する部分が除去される。
【０１２９】
次に、図１４（ｄ）に示すように、透過性基板１０の上に、低透過率位相シフター形成領域及び開口部形成領域を覆う第２のレジストパターン１３、つまり高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン１３を形成する。その後、第２のレジストパターン１３をマスクとして、透過性基板１０に対してエッチングを行なった後、第２のレジストパターン１３を除去する。これにより、図１４（ｅ）及び図１４（ｇ）に示すように、透過性基板１０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部１０ａが形成されて、第１の実施形態に係るフォトマスクが完成する。すなわち、輪郭強調マスクの平面構造を有する第１の実施形態に係るフォトマスクは、マスクブランクとして、位相シフト膜を堆積させた透過性基板、つまり従来のハーフトーン位相シフトマスクと同様の基板を用意し、その後、位相シフト膜及び透過性基板に対して順次エッチングを行なうことによって容易に形成できる。
【０１３０】
以上に説明したように、第１の実施形態によると、透過性基板１０における低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域の上に、露光光を低透過率で位相反転させて透過させる位相シフト膜１１が形成されている。また、透過性基板１０における透光部形成領域が露光光に位相反転が生じる厚さだけ掘り下げられて透光部が形成されている。このため、掘り下げ部１０ａにより高透過率位相シフターとして機能する透光部と、該透光部と同位相で露光光を透過させ且つ位相シフト膜１１からなる低透過率位相シフターとによって、位相シフト膜１１のない開口部、つまり透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部が挟まれる。その結果、周辺部を透過する光と透光部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、本実施形態のフォトマスクと斜入射露光との組み合わせにより、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【０１３１】
また、第１の実施形態によると、透過性基板１０上に位相シフト膜１１を形成した後、位相シフト膜１１及び透過性基板１０に対してそれぞれ選択的にエッチングを行なうため、低透過率位相シフターと開口部とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。
【０１３２】
また、第１の実施形態によると、低透過率位相シフターを構成する位相シフト膜１１を加工することによって任意の形状の開口部を形成できるので、輪郭強調マスクのパターンレイアウトとして、図１０（ｂ）及び（ｃ）に示すタイプ、つまり図９（ｂ）に示すタイプに限られず、例えば図９（ａ）〜（ｆ）に示すタイプのいずれをも実現することが可能である。
【０１３３】
尚、第１の実施形態において、位相シフト膜１１つまり低透過率位相シフターの透過率は６％以上で且つ１５％以下であることが好ましい。このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り等を防止しながら、本実施形態によるコントラスト強調効果を確実に得ることができる。
【０１３４】
また、第１の実施形態において、位相シフト膜１１は、低透過率の透過率調整膜１１Ａと高透過率の位相調整膜１１Ｂとが順次積層された２層構造を有することが好ましい。このようにすると、位相シフト膜１１において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜１１Ａの材料と位相調整膜１１Ｂの材料との組み合わせによって、位相シフト膜１１を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【０１３５】
また、第１の実施形態において、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ったが、言うまでもなく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てもよい。ここで、いずれのプロセスを用いる場合にも、露光光源として、例えば、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）又はＦ2 エキシマレーザ光（波長１５７ｎｍ）等が利用できる。
【０１３６】
（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及びその作成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１３７】
第１の実施形態の第１変形例が第１の実施形態と異なっている点は次の通りである。すなわち、第１の実施形態においては、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフターと開口部とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、第１の実施形態の第１変形例においては、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフター（透光部）と開口部（周辺部）とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象とする。
【０１３８】
図１５（ａ）〜（ｅ）は第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図１５（ｆ）は図１５（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図１５（ｇ）は図１５（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１３９】
まず、図１５（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板１０の上に、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ位相シフト膜１１を形成する。位相シフト膜１１は、透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して（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。ここで、位相シフト膜１１が、透過率調整膜と位相調整膜との２層構造を有していてもよい（第１の実施形態参照）。
【０１４０】
次に、図１５（ｂ）に示すように、透過性基板１０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン１２、つまり、高透過率位相シフター（透光部）形成領域及び開口部（周辺部）形成領域のそれぞれに除去部を有する第１のレジストパターン１２を形成する。ここで、本変形例においては、開口部形成領域と高透過率位相シフター形成領域とが離間している。言い換えると、開口部形成領域と高透過率位相シフター形成領域との間に第１のレジストパターン１２が介在する。その後、第１のレジストパターン１２をマスクとして、位相シフト膜１１に対してエッチングを行なって位相シフト膜１１をパターン化した後、第１のレジストパターン１２を除去する。これにより、図１５（ｃ）及び図１５（ｆ）に示すように、位相シフト膜１１における高透過率位相シフター形成領域及び開口部形成領域のそれぞれと対応する部分が除去される。
【０１４１】
次に、図１５（ｄ）に示すように、透過性基板１０の上に、開口部形成領域を含む低透過率位相シフター形成領域を覆い且つ高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン１３を形成する。その後、第２のレジストパターン１３、及びパターン化された位相シフト膜１１をマスクとして、透過性基板１０に対してエッチングを行なった後、第２のレジストパターン１３を除去する。これにより、図１５（ｅ）及び図１５（ｇ）に示すように、透過性基板１０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部１０ａが形成されて、第１の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクが完成する。
【０１４２】
第１の実施形態の第１変形例によると、第１の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、パターン化された位相シフト膜１１をマスクとして、透過性基板１０に対して自己整合的にエッチングを行なうことができるので、フォトマスク加工を正確に行なえる。
【０１４３】
（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及びその作成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１４４】
第１の実施形態の第２変形例が第１の実施形態と異なっている点は次の通りである。すなわち、第１の実施形態においては、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフター（透光部）と開口部（周辺部）とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、第１の実施形態の第２変形例においては、第１の実施形態の第１変形例と同様に、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフターと開口部とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象とする。
【０１４５】
図１６（ａ）〜（ｅ）は第１の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図１６（ｆ）は図１６（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図１６（ｇ）は図１６（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１４６】
まず、図１６（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板１０の上に、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ位相シフト膜１１を形成する。位相シフト膜１１は、透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して（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。ここで、位相シフト膜１１が、透過率調整膜と位相調整膜との２層構造を有していてもよい（第１の実施形態参照）。
【０１４７】
次に、図１６（ｂ）に示すように、透過性基板１０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域及び高透過率位相シフター（透光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン１２、つまり、開口部（周辺部）形成領域に除去部を有する第１のレジストパターン１２を形成する。その後、第１のレジストパターン１２をマスクとして、位相シフト膜１１に対してエッチングを行なって位相シフト膜１１をパターン化した後、第１のレジストパターン１２を除去する。これにより、図１６（ｃ）及び図１６（ｆ）に示すように、位相シフト膜１１における開口部形成領域と対応する部分が除去される。
【０１４８】
次に、図１６（ｄ）に示すように、透過性基板１０の上に、低透過率位相シフター形成領域及び開口部形成領域を覆う第２のレジストパターン１３、つまり、高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン１３を形成する。その後、第２のレジストパターン１３をマスクとして、位相シフト膜１１及び透過性基板１０に対して順次エッチングを行なった後、第２のレジストパターン１３を除去する。これにより、図１６（ｅ）及び図１６（ｇ）に示すように、位相シフト膜１１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分が除去される。また、透過性基板１０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部１０ａが形成される。すなわち、第１の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクが完成する。
【０１４９】
第１の実施形態の第２変形例によると、第１の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、本変形例においては、位相シフト膜１１における開口部形成領域と対応する部分を除去する工程（図１６（ｃ）参照）と、位相シフト膜１１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分を除去する工程（図１６（ｅ）参照）とを別々に行なう。このため、開口部と高透過率位相シフターとが微小幅で離間している場合、言い換えると、開口部と高透過率位相シフターとの間に、微小幅の位相シフト膜１１を残しておく場合、フォトマスク加工のマージンが大きくなる。
【０１５０】
尚、第１の実施形態の第２変形例において、位相シフト膜１１における開口部形成領域と対応する部分を除去する工程を行なう前に、位相シフト膜１１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分を除去する工程（透過性基板１０に掘り下げ部１０ａを形成する工程を含む）を行なってもよい。
【０１５１】
（第１の実施形態の第３変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第３変形例に係るフォトマスク及びその作成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１５２】
第１の実施形態の第３変形例が第１の実施形態と異なっている点は次の通りである。すなわち、第１の実施形態においては、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフター（透光部）と開口部（周辺部）とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、第１の実施形態の第３変形例においては、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフターと開口部とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象とする。また、第１の実施形態においては、例えば図１１（ａ）に示されるような、低透過率位相シフター（半遮光部）となる位相シフト膜１１が単層膜であることを前提としてきたが、第１の実施形態の第３変形例においては、例えば図１１（ｂ）に示されるような、位相シフト膜１１が、低透過率の透過率調整膜１１Ａと高透過率の位相調整膜１１Ｂとが順次積層された２層構造を有することを前提とする。
【０１５３】
図１７（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の第３変形例に係るフォトマスクの平面図及び断面図である。図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、透過性基板１０の掘り下げ部１０ａにより高透過率位相シフターとなる透光部と、位相シフト膜１１のない開口部つまり周辺部とは離間している。また、低透過率位相シフターとなる位相シフト膜１１は、下層となる低透過率の透過率調整膜１１Ａと、上層となる高透過率の位相調整膜１１Ｂとを有する。ここで、透過率調整膜１１Ａは、例えば、透過性基板１０（開口部）との間で露光光に対して（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる単層薄膜よりなる。すなわち、透過率調整膜１１Ａは透過する光に僅かな位相変化しか発生させない。透過率調整膜１１Ａとしては、例えばＺｒ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ若しくはＴｉ等の金属からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）又は例えばＴａーＣｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金若しくはＴｉ−Ｓｉ合金等の金属合金からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）を用いることができる。また、位相調整膜１１Ｂとしては、例えばＳｉＯ2 膜等の酸化膜を用いることができる。
【０１５４】
ところで、本変形例を含む第１の実施形態においては、透過性基板１０の掘り下げ部１０ａによって、十分に高い透過率（例えば９０〜１００％程度）を有する高透過率位相シフターを形成することができる。しかしながら、透過性基板１０のエッチング面における光散乱等に起因して、高透過率位相シフターの実効透過率は開口部（つまり透過性基板１０）よりも僅かに低下してしまう。このため、開口部の透過率がフォトマスク上で最も高くなるので、開口部の微細化に対する要求が厳しくなる。
【０１５５】
ここで、図１７（ｃ）の平面図及び図１７（ｄ）の断面図に示すように、位相シフト膜１１における開口部と高透過率位相シフター（掘り下げ部１０ａ）との間に形成されている部分から位相調整膜１１Ｂを除去することによって、言い換えると、周辺部と透光部との間に透過率調整膜１１Ａのみを残しておくことによって、次のような効果が得られる。
【０１５６】
まず、透過率調整膜１１Ａの膜厚が十分に小さい場合、開口部を透過する光と、位相調整膜１１Ｂの除去部分（つまり透過性基板１０における透過率調整膜１１Ａのみが形成されている部分）を透過する光とはほぼ同位相となる。この状況においては、開口部と位相調整膜１１Ｂの除去部分とを合わせた領域は、それぞれの面積に応じて平均化された透過率を有する領域とほぼ等価である。ここで、開口部の透過率と、位相調整膜１１Ｂの除去部分の透過率との平均値は開口部の透過率よりも小さいので、図１７（ｄ）に示す構造は、図１７（ｃ）に示す構造（高透過率位相シフターの近傍に、開口部よりも実効透過率が低い擬似的な開口部が形成された構造）と等価になる。すなわち、位相調整膜１１Ｂの除去部分を含めた開口部の透過率（実効透過率）を１よりも小さくできるので、開口部の寸法制御に対するマージンが大きくなる。
【０１５７】
さらに、透過率調整膜１１Ａが単層薄膜よりなる場合、多層構造の透過率調整膜を用いる場合と比べて、開口部と高透過率位相シフターとの間に微小幅の透過率調整膜１１Ａを形成した際における透過率調整膜１１Ａの剥離を抑制できる。
【０１５８】
（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、その作成方法、及びそ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。尚、第２の実施形態に係るフォトマスクは、輪郭強調法を実現するための縮小投影露光システムのフォトマスクである。
【０１５９】
図１８（ａ）は、第２の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示している。
【０１６０】
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を使用する場合を想定して説明する。すなわち、レジスト膜の感光部分が除去されるということを想定して説明する。一方、ネガ型レジストプロセスの使用を想定する場合、レジスト膜の感光部分がレジストパターンとなることを除いて、ポジ型レジストプロセスの使用を想定した説明と全く同じことになる。また、本実施形態においては、特に断らない限り、透過率を、透過性基板の透過率を１００％としたときの実効透過率で表す。
【０１６１】
図１８（ｂ）は、第２の実施形態に係るフォトマスク、具体的には、図１８（ａ）に示す所望のパターンを形成するためのフォトマスクの平面図である。図１８（ｂ）に示すように、所望のパターンにおけるレジスト除去部に対応するように高透過率位相シフター（透光部）が設けられている。また、高透過率位相シフターを囲む遮光性のマスクパターンとして、露光光を完全に遮光する完全遮光部に代えて、レジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を有する低透過率位相シフター（半遮光部）を用いている。さらに、高透過率位相シフターの近傍には、低透過率位相シフターのない微小幅の開口部（周辺部）が設けられている。ここで、第２の実施形態においては、開口部に、透過性基板よりも露光光に対する透過率が低い透過率調整膜が形成されており、それによって開口部の透過率が、透過性基板の透過率よりも小さい値に調整されている。以下、この開口部を、本実施形態では透過率調整部と称するものとする。また、高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターは露光光を互いに同位相で透過させる一方、透過率調整部は、高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターを基準として露光光を反対位相で透過させる。
【０１６２】
尚、第２の実施形態においては、透過率調整部（開口部）の配置方法として、例えば図９（ｂ）に示すような、方形状の高透過率位相シフターの各辺から所定の寸法以下の領域に該各辺と接するように透過率調整部を配置する形式を採用している。
【０１６３】
図１８（ｃ）は、図１８（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図、つまり第２の実施形態に係るフォトマスクの断面図である。図１８（ｃ）に示すように、図１８（ｂ）に示すフォトマスクは以下のようにして実現されている。すなわち、透過性基板２０における透光部形成領域以外の他の領域の上に、透過性基板２０よりも露光光に対する透過率が低い半遮光膜（透過率調整膜）２１と位相調整膜２２とを順次形成する。位相調整膜２２は、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部（周辺部））との間で露光光に対して１８０度（実際には（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。これによって、透過率調整膜２１と位相調整膜２２との積層構造よりなり且つレジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を持つ位相シフト膜が形成され、それによって低透過率位相シフターとなる半遮光部が形成される。尚、位相調整膜２２は、透過率調整部には形成されていない。また、透過率調整膜２１は薄膜であることが好ましいが、任意の厚さを有する厚膜であってもよい。さらに、透過性基板２０における透光部形成領域を、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で露光光に対して１８０度（実際には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相差を生じる厚さだけ掘り下げる。これにより、透過性基板２０の掘り下げ部２０ａによって、高透過率位相シフターとなる透光部が形成される。従って、高透過率位相シフター（透光部）と、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造（位相シフト膜）よりなる低透過率位相シフター（半遮光部）とによって、位相調整膜２２のない（つまり透過率調整膜２１の単層構造を有する）透過率調整部が挟まれる構造となって輪郭強調マスクが実現されている。透過率調整膜２１としては、例えばＺｒ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ若しくはＴｉ等の金属からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）又は例えばＴａーＣｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金若しくはＴｉ−Ｓｉ合金等の金属合金からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）を用いることができる。また、位相調整膜２２としては、例えばＳｉＯ2 膜等の酸化膜を用いることができる。但し、輪郭強調法によるコントラスト強調を得るためには、透過率調整部の幅を所定の寸法以下に制限する必要がある。
【０１６４】
次に、第２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について説明する。
【０１６５】
図１９（ａ）〜（ｄ）は第２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の各工程を示す断面図である。
【０１６６】
まず、図１９（ａ）に示すように、基板２００上に、金属膜又は絶縁膜等の被加工膜２０１を形成した後、図１９（ｂ）に示すように、被加工膜２０１の上に、ポジ型のレジスト膜２０２を形成する。
【０１６７】
次に、図１９（ｃ）に示すように、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造（位相シフト膜）よりなる低透過率位相シフターと、透過率調整膜２１の単層構造を有する透過率調整部と、掘り下げ部２０ａにより高透過率位相シフターとして機能する透光部とを備えた、第２の実施形態に係るフォトマスクに対して、斜入射露光光源を用いて露光光２０３を照射し、該フォトマスクを透過した透過光２０４によってレジスト膜２０２を露光する。このとき、マスクパターンとして、低透過率位相シフター（半遮光部）を用いているため、レジスト膜２０２の全体が弱いエネルギーで露光される。しかし、図１９（ｃ）に示すように、現像工程でレジスト膜２０２が溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、レジスト膜２０２におけるフォトマスクの透光部（掘り下げ部２０ａ）と対応する潜像部分２０２ａのみである。
【０１６８】
次に、レジスト膜２０２に対して現像を行なって潜像部分２０２ａを除去することにより、図１９（ｄ）に示すように、レジストパターン２０５を形成する。このとき、図１９（ｃ）に示す露光工程において、透光部周辺の光が打ち消される結果、レジスト膜２０２における透光部周辺（透過率調整部）と対応する部分にはほとんど露光エネルギーが照射されないので、透光部を透過する光と透過率調整部を透過する光との間の光強度分布のコントラスト、言い換えると、潜像部分２０２ａに照射される光と潜像部分２０２ａの周辺に照射される光との間の光強度分布のコントラストを強調できる。従って、潜像部分２０２ａにおけるエネルギー分布も急激に変化するので、シャープな形状を有するレジストパターン２０５が形成される。
【０１６９】
次に、第２の実施形態に係るフォトマスクの作成方法について図面を参照しながら説明する。
【０１７０】
図２０（ａ）〜（ｅ）は第２の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図２０（ｆ）は図２０（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図２０（ｇ）は図２０（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１７１】
まず、図２０（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板２０の上に、透過性基板２０よりも露光光に対する透過率が低い透過率調整膜２１と位相調整膜２２とを順次形成する。位相調整膜２２は、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造との間で露光光に対して（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。また、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造からなる位相シフト膜は、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ半遮光部を構成する。
【０１７２】
次に、図２０（ｂ）に示すように、透過性基板２０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン２３、つまり、高透過率位相シフター（透光部）形成領域及び透過率調整部（周辺部）形成領域のそれぞれに除去部を有する第１のレジストパターン２３を形成する。その後、第１のレジストパターン２３をマスクとして、位相調整膜２２に対してエッチングを行なって位相調整膜２２をパターン化した後、第１のレジストパターン２３を除去する。これにより、図２０（ｃ）及び図２０（ｆ）に示すように、位相調整膜２２における高透過率位相シフター形成領域及び開口部形成領域のそれぞれと対応する部分が除去される。
【０１７３】
次に、図２０（ｄ）に示すように、透過性基板２０の上に、低透過率位相シフター形成領域及び透過率調整部形成領域を覆う第２のレジストパターン２４、つまり高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン２４を形成する。その後、第２のレジストパターン２４をマスクとして、透過率調整膜２１及び透過性基板２０に対して順次エッチングを行なった後、第２のレジストパターン２４を除去する。これにより、図２０（ｅ）及び図２０（ｇ）に示すように、透過率調整膜２１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分が除去される。また、透過性基板２０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部２０ａが形成される。すなわち、第２の実施形態に係るフォトマスクが完成する。ここで、輪郭強調マスクの平面構造を有する第２の実施形態に係るフォトマスクは、マスクブランクとして、透過率調整膜及び位相調整膜からなる位相シフト膜を堆積させた透過性基板を用意し、その後、位相調整膜、透過率調整膜及び透過性基板に対して順次エッチングを行なうことにより容易に形成できる。
【０１７４】
以上に説明したように、第２の実施形態によると、透過性基板２０における低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域の上に、露光光を低透過率で位相反転させて透過させる位相シフト膜（透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造）が形成されている。また、透過性基板２０における透光部形成領域が露光光に位相反転が生じる厚さだけ掘り下げられて透光部が形成されている。さらに、透過性基板２０における透過率調整部形成領域の上に、透過率調整膜２１の単層構造が形成されている。このため、掘り下げ部２０ａにより高透過率位相シフターとして機能する透光部と、該透光部と同位相で露光光を透過させ且つ位相シフト膜よりなる低透過率位相シフターとによって、透過率調整膜２１の単層構造を持つ透過率調整部、つまり透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部が挟まれる。その結果、周辺部を透過する光と透光部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、本実施形態のフォトマスクと斜入射露光との組み合わせにより、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【０１７５】
また、第２の実施形態によると、低透過率位相シフターとなる位相シフト膜が、低透過率の透過率調整膜２１と高透過率の位相調整膜２２との積層構造を有する。このため、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、透過率調整膜２１の材料と位相調整膜２２の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【０１７６】
また、第２の実施形態によると、透過性基板２０における周辺部形成領域の上に、透過率調整膜２１の単層構造が形成されているため、周辺部の透過率は透過性基板２０よりも低減され、周辺部は透過率調整部となる。すなわち、周辺部の透過率は透過率調整膜２１によって所望値に調整される。従って、周辺部の透過率がフォトマスク上で最も高くなることを回避できるので、周辺部に要求される微細化の程度を低減できる。言い換えると、輪郭強調マスクにおける周辺部つまり開口部の上限寸法が微小になってフォトマスク作成が困難になるという問題を防止することができる。
【０１７７】
また、第２の実施形態によると、透過性基板２０上に透過率調整膜２１及び位相調整膜２２を順次形成した後、位相調整膜２２、透過率調整膜２１及び透過性基板２０に対してそれぞれ選択的にエッチングを行なう。このため、低透過率位相シフター（半遮光部）と透過率調整部（周辺部）とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。
【０１７８】
また、第２の実施形態によると、低透過率位相シフターを構成する位相調整膜２２を加工することによって任意の形状の開口部（透過率調整部）を形成できるので、輪郭強調マスクのパターンレイアウトとして、図１８（ｂ）及び（ｃ）に示すタイプ、つまり図９（ｂ）に示すタイプに限られず、例えば図９（ａ）〜（ｆ）に示すタイプのいずれをも実現することが可能である。
【０１７９】
尚、第２の実施形態において、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造よりなる位相シフト膜の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることが好ましい。このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り等を防止しながら、本実施形態によるコントラスト強調効果を確実に得ることができる。
【０１８０】
また、第２の実施形態において、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ったが、言うまでもなく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てもよい。ここで、いずれのプロセスを用いる場合にも、露光光源として、例えば、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）又はＦ2 エキシマレーザ光（波長１５７ｎｍ）等が利用できる。
【０１８１】
また、第２の実施形態において、透過率調整膜２１は、透過性基板２０との間で露光光に対して（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる単層薄膜よりなることが好ましい。このようにすると、透過性基板上に、単層薄膜よりなる透過率調整膜と位相調整膜とからなる位相シフト膜が形成された、通常のハーフトーン位相シフトマスク用のマスクブランクを用意して、位相調整膜、透過率調整膜及び透過性基板のそれぞれに対してエッチングを行なうだけで、フォトマスク加工を容易に行なえる。このとき、透過率調整膜２１として例えば金属薄膜を用いると、透過性基板２０に掘り下げ部２０ａを形成するための基板エッチングにおいて、石英等よりなる透過性基板２０に対して高い選択比を持ったエッチングマスクとして透過率調整膜２１を利用できるという効果が得られる。
【０１８２】
（第２の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第１変形例に係るフォトマスク及びその作成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１８３】
第２の実施形態の第１変形例が第２の実施形態と異なっている点は次の通りである。すなわち、第２の実施形態においては、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフター（透光部）と開口部（透過率調整部）とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、第２の実施形態の第１変形例においては、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフターと透過率調整部とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象とする。
【０１８４】
図２１（ａ）〜（ｅ）は第２の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図２１（ｆ）は図２１（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図２１（ｇ）は図２１（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１８５】
まず、図２１（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板２０の上に、透過性基板２０よりも露光光に対する透過率が低い透過率調整膜２１と位相調整膜２２とを順次形成する。位相調整膜２２は、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で露光光に対して（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。また、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造からなる位相シフト膜は、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ半遮光部となる。
【０１８６】
次に、図２１（ｂ）に示すように、透過性基板２０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン２３、つまり、高透過率位相シフター（透光部）形成領域及び透過率調整部（周辺部）形成領域のそれぞれに除去部を有する第１のレジストパターン２３を形成する。ここで、本変形例においては、透過率調整部形成領域と高透過率位相シフター形成領域とが離間している。言い換えると、透過率調整部形成領域と高透過率位相シフター形成領域との間に第１のレジストパターン２３が介在する。その後、第１のレジストパターン２３をマスクとして、位相調整膜２２に対してエッチングを行なって位相調整膜２２をパターン化した後、第１のレジストパターン２３を除去する。これにより、図２１（ｃ）及び図２１（ｆ）に示すように、位相調整膜２２における高透過率位相シフター形成領域及び透過率調整部形成領域のそれぞれと対応する部分が除去される。
【０１８７】
次に、図２１（ｄ）に示すように、透過性基板２０の上に、透過率調整部形成領域を含む低透過率位相シフター形成領域を覆い且つ高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン２４を形成する。その後、第２のレジストパターン２４、及びパターン化された位相調整膜２２をマスクとして、透過率調整膜２１及び透過性基板２０に対して順次エッチングを行なった後、第２のレジストパターン２４を除去する。これにより、図２１（ｅ）及び図２１（ｇ）に示すように、透過率調整膜２１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分が除去される。また、透過性基板２０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部２０ａが形成される。すなわち、第２の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクが完成する。
【０１８８】
第２の実施形態の第１変形例によると、第２の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、パターン化された位相調整膜２２をマスクとして、透過性基板２０に対して自己整合的にエッチングを行なうことができるので、フォトマスク加工を正確に行なえる。
【０１８９】
（第２の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第２変形例に係るフォトマスク及びその作成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１９０】
第２の実施形態の第２変形例が第２の実施形態と異なっている点は次の通りである。すなわち、第２の実施形態においては、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフター（透光部）と開口部（透過率調整部）とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、第２の実施形態の第２変形例においては、第２の実施形態の第１変形例と同様に、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフターと透過率調整部とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象とする。
【０１９１】
図２２（ａ）〜（ｅ）は第２の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図２２（ｆ）は図２２（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図２２（ｇ）は図２２（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０１９２】
まず、図２２（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板２０の上に、透過性基板２０よりも露光光に対する透過率が低い透過率調整膜２１と位相調整膜２２とを順次形成する。位相調整膜２２は、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で露光光に対して（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。また、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２の積層構造からなる位相シフト膜は、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ半遮光部となる。
【０１９３】
次に、図２２（ｂ）に示すように、透過性基板２０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域及び高透過率位相シフター（透光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン２３、つまり、透過率調整部（周辺部）形成領域に除去部を有する第１のレジストパターン２３を形成する。その後、第１のレジストパターン２３をマスクとして、位相調整膜２２に対してエッチングを行なって位相調整膜２２をパターン化した後、第１のレジストパターン２３を除去する。これにより、図２２（ｃ）及び図２２（ｆ）に示すように、位相調整膜２２における透過率調整部形成領域のと対応する部分が除去される。
【０１９４】
次に、図２２（ｄ）に示すように、透過性基板２０の上に、低透過率位相シフター形成領域及び透過率調整部形成領域を覆う第２のレジストパターン２４、つまり、高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン２４を形成する。その後、第２のレジストパターン２４をマスクとして、位相調整膜２２、透過率調整膜２１及び透過性基板２０に対して順次エッチングを行なった後、第２のレジストパターン２４を除去する。これにより、図２２（ｅ）及び図２２（ｇ）に示すように、透過率調整膜２１及び位相調整膜２２のそれぞれにおける高透過率位相シフター形成領域と対応する部分が除去される。また、透過性基板２０における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分に、透過性基板２０及び透過率調整膜２１の積層構造（つまり透過率調整部）との間で１８０度（具体的には（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数））の位相反転が生じる掘り下げ部２０ａが形成される。すなわち、第２の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクが完成する。
【０１９５】
第２の実施形態の第２変形例によると、第２の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、本変形例においては、位相調整膜２２における透過率調整部形成領域と対応する部分を除去する工程（図２２（ｃ）参照）と、位相調整膜２２における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分を除去する工程（図２２（ｅ）参照）とを別々に行なう。このため、透過率調整部と高透過率位相シフターとが微小幅で離間している場合、言い換えると、透過率調整部と高透過率位相シフターとの間に、微小幅の位相調整膜２２を残しておく場合、フォトマスク加工のマージンが大きくなる。
【０１９６】
尚、第２の実施形態の第２変形例において、位相調整膜２２における透過率調整部形成領域と対応する部分を除去する工程を行なう前に、位相調整膜２２における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分を除去する工程（透過率調整膜２１における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分を除去すると共に透過性基板２０に掘り下げ部２０ａを形成する工程を含む）を行なってもよい。
【０１９７】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスク、その作成方法、及びそ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。尚、第３の実施形態に係るフォトマスクは、輪郭強調法を実現するための縮小投影露光システムのフォトマスクである。
【０１９８】
図２３（ａ）は、第３の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示している。
【０１９９】
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を使用する場合を想定して説明する。すなわち、レジスト膜の感光部分が除去されるということを想定して説明する。一方、ネガ型レジストプロセスの使用を想定する場合、レジスト膜の感光部分がレジストパターンとなることを除いて、ポジ型レジストプロセスの使用を想定した説明と全く同じことになる。また、本実施形態においては、特に断らない限り、透過率を、透過性基板の透過率を１００％としたときの実効透過率で表す。
【０２００】
図２３（ｂ）は、第３の実施形態に係るフォトマスク、具体的には、図２３（ａ）に示す所望のパターンを形成するためのフォトマスクの平面図である。図２３（ｂ）に示すように、所望のパターンにおけるレジスト除去部に対応するように高透過率位相シフター（透光部）が設けられている。また、高透過率位相シフターを囲む遮光性のマスクパターンとして、露光光を完全に遮光する完全遮光部に代えて、レジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を有する低透過率位相シフター（半遮光部）を用いている。さらに、高透過率位相シフターの近傍には、低透過率位相シフターのない微小幅の開口部（周辺部）が設けられている。高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターは露光光を互いに同位相で透過させる一方、開口部は、高透過率位相シフター及び低透過率位相シフターを基準として露光光を反対位相で透過させる。
【０２０１】
尚、第３の実施形態においては、開口部の配置方法として、例えば図９（ｂ）に示すような、矩形状の高透過率位相シフターの各辺から所定の寸法以下の領域に該各辺と接するように開口部を配置する形式を採用している。
【０２０２】
図２３（ｃ）は、図２３（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図、つまり第３の実施形態に係るフォトマスクの断面図である。図２３（ｃ）に示すように、図２３（ｂ）に示すフォトマスクは以下のようにして実現されている。すなわち、透過性基板３０における低透過率位相シフター形成領域の上に、位相調整膜３１と、透過性基板３０よりも露光光に対する透過率が低い半遮光膜（透過率調整膜）３２とを順次形成する。位相調整膜３１は、透過性基板３０（開口部）との間で露光光に対して１８０度（実際には（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。これによって、位相調整膜３１と透過率調整膜３２との積層構造よりなり且つレジスト膜を感光させない程度の低透過率（６〜１５％程度）を持つ位相シフト膜が形成され、それにより低透過率位相シフターとなる半遮光部が形成される。ここで、透過率調整膜３２は低い透過率で光を透過させる一方、透過率調整膜３２の厚さによる光の位相変化は僅少であるものとする。また、透過性基板３０における透光部形成領域の上に、位相調整膜３１の単層構造が形成されており、それによって高透過率位相シフターとなる透光部が形成される。従って、高透過率位相シフター（透光部）と、位相調整膜３１及び透過率調整膜３２の積層構造（位相シフト膜）よりなる低透過率位相シフター（半遮光部）とによって、位相調整膜３１のない（透過性基板３０の表面が露出した）周辺部つまり開口部が挟まれる構造となって輪郭強調マスクが実現されている。位相調整膜３１としては、例えばＳｉＯ2 膜等の酸化膜を用いることができる。また、透過率調整膜３２としては、例えばＺｒ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ若しくはＴｉ等の金属からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）又は例えばＴａーＣｒ合金、Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｍｏ−Ｓｉ合金若しくはＴｉ−Ｓｉ合金等の金属合金からなる薄膜（厚さ３０ｎｍ以下）を用いることができる。但し、輪郭強調法によるコントラスト強調を得るためには、開口部幅を所定の寸法以下に制限する必要がある。
【０２０３】
次に、第３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について説明する。
【０２０４】
図２４（ａ）〜（ｄ）は第３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の各工程を示す断面図である。
【０２０５】
まず、図２４（ａ）に示すように、基板３００上に、金属膜又は絶縁膜等の被加工膜３０１を形成した後、図２４（ｂ）に示すように、被加工膜３０１の上に、ポジ型のレジスト膜３０２を形成する。
【０２０６】
次に、図２４（ｃ）に示すように、位相調整膜３１と透過率調整膜３２との積層構造（位相シフト膜）よりなる低透過率位相シフターと、位相調整膜３１の単層構造により高透過率位相シフターとして機能する透光部とを備えた、第３の実施形態に係るフォトマスクに対して、斜入射露光光源を用いて露光光３０３を照射し、該フォトマスクを透過した透過光３０４によってレジスト膜３０２を露光する。このとき、マスクパターンとして低透過率位相シフター（半遮光部）を用いているため、レジスト膜３０２の全体が弱いエネルギーで露光される。しかし、図２４（ｃ）に示すように、現像工程でレジスト膜３０２が溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、レジスト膜３０２におけるフォトマスクの透光部と対応する潜像部分３０２ａのみである。
【０２０７】
次に、レジスト膜３０２に対して現像を行なって潜像部分３０２ａを除去することにより、図２４（ｄ）に示すように、レジストパターン３０５を形成する。このとき、図２４（ｃ）に示す露光工程において、透光部周辺の光が打ち消される結果、レジスト膜３０２における開口部（周辺部）と対応する部分にはほとんど露光エネルギーが照射されないので、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との間の光強度分布のコントラスト、言い換えると、潜像部分３０２ａに照射される光と潜像部分３０２ａの周辺に照射される光との間の光強度分布のコントラストを強調できる。従って、潜像部分３０２ａにおけるエネルギー分布も急激に変化するので、シャープな形状を有するレジストパターン３０５が形成される。
【０２０８】
次に、第３の実施形態に係るフォトマスクの作成方法について図面を参照しながら説明する。
【０２０９】
図２５（ａ）〜（ｅ）は第３の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、図２５（ｆ）は図２５（ｃ）の断面図と対応する平面図を示しており、図２５（ｇ）は図２５（ｅ）の断面図と対応する平面図を示している。
【０２１０】
まず、図２５（ａ）に示すように、露光光に対して透過性を持つ材料、例えば石英等よりなる透過性基板３０の上に、位相調整膜３１と、透過性基板３０よりも露光光に対する透過率が低い透過率調整膜３２とを順次形成する。位相調整膜３１は、透過性基板３０（開口部）との間で露光光に対して（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。また、位相調整膜３１及び透過率調整膜３２の積層構造からなる位相シフト膜は、露光光に対して所定の透過率（例えば６〜１５％）を持つ半遮光部となる。本実施形態においては、透過率調整膜３２として、例えば、薄膜化されて低い透過率を有するようになった遮光膜（通常のフォトマスクの遮光膜として用いられるクロム膜等）を用いる。
【０２１１】
次に、図２５（ｂ）に示すように、透過性基板３０の上に、低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域及び高透過率位相シフター（透光部）形成領域を覆う第１のレジストパターン３３、つまり、開口部（周辺部）形成領域に除去部を有する第１のレジストパターン３３を形成する。その後、第１のレジストパターン３３をマスクとして、透過率調整膜３２及び位相調整膜３１に対してエッチングを行なった後、第１のレジストパターン３３を除去する。これにより、図２５（ｃ）及び図２５（ｆ）に示すように、位相調整膜３１及び透過率調整膜３２の積層構造（位相シフト膜）における開口部形成領域と対応する部分が除去される。
【０２１２】
次に、図２５（ｄ）に示すように、透過性基板３０の上に、少なくとも低透過率位相シフター形成領域を覆い且つ高透過率位相シフター形成領域に除去部を有する第２のレジストパターン３４を形成する。その後、第２のレジストパターン３４をマスクとして、透過率調整膜３２に対してエッチングを行なった後、第２のレジストパターン３４を除去する。これにより、図２５（ｅ）及び図２５（ｇ）に示すように、透過率調整膜３２における高透過率位相シフター形成領域と対応する部分が除去されて、第３の実施形態に係るフォトマスクが完成する。すなわち、輪郭強調マスクの平面構造を有する第３の実施形態に係るフォトマスクは、マスクブランクとして、１８０度の位相反転を生じる厚さの位相調整膜と、薄膜化された遮光膜（透過率調整膜）とを順次堆積させた透過性基板を用意し、その後、該遮光膜及び位相調整膜に対して順次エッチングを行なうことによって容易に形成できる。
【０２１３】
以上に説明したように、第３の実施形態によると、透過性基板３０における低透過率位相シフター（半遮光部）形成領域の上に、露光光を低透過率で位相反転させて透過させる位相シフト膜（位相調整膜３１と透過率調整膜３２との積層構造）が形成されている。また、透過性基板３０における透光部形成領域の上に位相調整膜３１の単層構造が形成されて透光部が形成されている。このため、位相調整膜３１の単層構造により高透過率位相シフターとして機能する透光部と、該透光部と同位相で露光光を透過させ且つ位相シフト膜よりなる低透過率位相シフターとによって、位相シフト膜のない開口部、つまり透光部と反対位相で露光光を透過させる周辺部が挟まれる。その結果、周辺部を透過する光と透光部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、本実施形態のフォトマスクと斜入射露光との組み合わせにより、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【０２１４】
また、第３の実施形態によると、低透過率位相シフターとなる位相シフト膜が、高透過率の位相調整膜３１と低透過率の透過率調整膜３２との積層構造を有する。このため、位相シフト膜において所望の位相変化と所望の透過率との組み合わせを任意に選べる。また、位相調整膜３１の材料と透過率調整膜３２の材料との組み合わせによって、位相シフト膜を加工するためのエッチング時の選択比を向上させることができる。
【０２１５】
また、第３の実施形態によると、透過性基板３０上に位相調整膜３１及び透過率調整膜３２を順次形成した後、透過率調整膜３２及び位相調整膜３１に対してそれぞれ選択的にエッチングを行なう。このため、低透過率位相シフター（半遮光部）と開口部（周辺部）とを有する任意形状のマスクパターン、及び高透過率位相シフターとなる任意形状の透光部をそれぞれ容易に実現できる。
【０２１６】
また、第３の実施形態によると、低透過率位相シフターを構成する、位相調整膜３１及び透過率調整膜３２の積層構造（位相シフト膜）を加工することによって任意の形状の開口部を形成できるので、輪郭強調マスクのパターンレイアウトとして、図２３（ｂ）及び（ｃ）に示すタイプ、つまり図９（ｂ）に示すタイプに限られず、例えば図９（ａ）〜（ｆ）に示すタイプのいずれをも実現することが可能である。
【０２１７】
また、第３の実施形態によると、透過率調整膜３２として、薄膜化された遮光膜、具体的には、透過性基板３０及び位相調整膜３１の積層構造との間で露光光に対して（ー３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じる単層薄膜を用いるため、次のような効果が得られる。すなわち、透過性基板上に、下層となる位相調整膜と上層となる透過率調整膜とからなる位相シフト膜が形成された、ハーフトーン位相シフトマスク用のマスクブランクを用意して、透過率調整膜及び位相調整膜のそれぞれに対してエッチングを行なうだけで、フォトマスク加工を容易に行なえる。言い換えると、フォトマスク製造において従来技術の流用が可能になるというメリットがある。また、透過率調整膜が、薄膜化された遮光膜であるため、用意しなければならないマスクブランク構造が非常に単純になる。
【０２１８】
ここで、薄膜化された遮光膜を透過率調整膜３２として使用したことに起因する位相変化（高透過率位相シフターと低透過率位相シフターとの間に生じる位相差）がパターン形成に及ぼす影響をシミュレーションにより検討した結果について、図２６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。シミュレーション条件は、露光光の波長λ＝０．１９３μｍ（ＡｒＦ光源）、露光機の投影光学系の開口数ＮＡ＝０．６、輪帯照明である。
【０２１９】
図２６（ａ）は、シミュレーションに用いた輪郭強調マスクの平面図を示している。図２６（ａ）に示すように、高透過率位相シフター（透光部）及び開口部（周辺部）のそれぞれの幅は２００ｎｍ及び５０ｎｍであり、高透過率位相シフター、開口部及び低透過率位相シフター（半遮光部）のそれぞれの透過率は１００％、１００％及び７．５％である。また、高透過率位相シフターは、開口部との間で１８０度の位相差を生じ、低透過率位相シフターは、開口部との間で１８０〜１５０度の位相差を生じる。
【０２２０】
図２６（ｂ）は、低透過率位相シフターが開口部との間で１８０度、１７０度、１６０度及び１５０度の位相差を生じるような、図２６（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して露光を行なった場合における線分ＡＡ’と対応する光強度分布のシミュレーション結果を示している。図２６（ｂ）に示すように、低透過率位相シフターと高透過率位相シフターとの間の位相差が３０度程度までであれば、光強度分布におけるコントラストはほとんど影響を受けないことが分かる。
【０２２１】
図２６（ｃ）は、低透過率位相シフターが開口部との間で１８０度、１７０度、１６０度及び１５０度の位相差を生じるような、図２６（ａ）に示す輪郭強調マスクに対して露光を行なった場合におけるパターン仕上がり寸法（ＣＤ：Critical Dimension）のフォーカス依存性のシミュレーション結果を示している。図２６（ｃ）に示すように、低透過率位相シフターと高透過率位相シフターとの間の位相差が変化すると、ＣＤがピークとなるベストフォーカス位置が変化する。しかし、前述の位相差が変化しても、フォーカス変動に対するＣＤの変化しにくさ、つまり焦点深度はほとんど変化していない。ところで、フォトマスク上の全ての部分に対応して、同様のベストフォーカス位置の変動が発生することは、パターン形成において全く問題を生じない。パターン形成で問題となるのは焦点深度の値のみである。すなわち、低透過率位相シフターと高透過率位相シフターとの間の位相差が３０度程度までであれば、フォーカス特性上、特に問題がないと言える。
【０２２２】
従って、本実施形態において、透過率調整膜３２として、薄膜化された遮光膜を用いた場合、厳密な意味での輪郭強調マスク（低透過率位相シフターと高透過率位相シフターとの間の位相差が０度）を実現することはできないが、薄膜によって生じる位相差が３０度程度以下であれば、輪郭強調法による効果が失われないことが分かる。具体的には、遮光膜の材料としてＴａ、Ｃｒ又はそれらを含む合金等を用いた場合、ＡｒＦ光源からの光に対して高透過率位相シフター（透光部）との間で３０度程度の位相差を発生する遮光膜の厚さは概算で３０ｎｍ以上ある。そして、この厚さは、１０％程度以下の透過率を実現するために十分な厚さである。
【０２２３】
尚、第３の実施形態において、位相調整膜３１及び透過率調整膜３２の積層構造よりなる位相シフト膜の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることが好ましい。このようにすると、パターン形成時におけるレジスト膜の膜減り等を防止しながら、本実施形態によるコントラスト強調効果を確実に得ることができる。
【０２２４】
また、第３の実施形態において、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ったが、言うまでもなく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てもよい。ここで、いずれのプロセスを用いる場合にも、露光光源として、例えば、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）又はＦ2 エキシマレーザ光（波長１５７ｎｍ）等が利用できる。
【０２２５】
また、第３の実施形態において、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示されるような、高透過率位相シフターと開口部とが隣接するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としたが、これに代えて、例えば図９（ｄ）〜（ｆ）に示されるような、高透過率位相シフターと開口部とが離間するレイアウトの輪郭強調マスクを対象としてもよい。
【０２２６】
また、第３の実施形態において、透過率調整膜３２の上にさらに位相調整膜を堆積することによって、高透過率位相シフターと低透過率位相シフターとの間の位相差を実質的に０度としてもよいことは言うまでもない。
【０２２７】
また、第１〜第３の実施形態において、フォトマスクにおける開口部（周辺部：透過率調整部であってもよい）及び高透過率位相シフター（透光部）以外の部分が全て低透過率位相シフター（半遮光部）であることを前提としてきた。しかし、フォトマスクにおける開口部及び高透過率位相シフターのそれぞれから十分離れた部分、つまり、フォトマスクにおける、開口部及び高透過率位相シフターのそれぞれから光学的な干渉効果の影響がほとんど無視できる距離（＝２×λ／ＮＡ（λは露光光の波長であり、ＮＡは露光機の縮小投影光学系の開口数である））以上離れた部分は完全遮光部であってもよい。
【０２２８】
【発明の効果】
本発明によると、透光部を透過する光と周辺部を透過する光との相互干渉により、透光部と周辺部との間の光強度分布のコントラストを強調できる。また、このコントラスト強調効果は、例えばポジ型レジストプロセスにおいて斜入射露光を用いて微細な孤立レジスト除去部（つまり透光部と対応する微細な孤立スペースパターン）を形成する場合にも得られる。すなわち、本発明と斜入射露光との組み合わせにより、孤立スペースパターンと孤立ラインパターン又は密集パターンとを同時に微細化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｇ）は本発明の輪郭強調法の原理を説明する図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は従来の位相端を利用したイメージ強調効果における光源形状に対する依存性を説明する図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は本発明の輪郭強調法における位相シフターの寸法限界を説明する図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の輪郭強調法における位相シフターの寸法限界を説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は本発明の輪郭強調マスクによる孤立パターン形成における様々な光源位置からの露光光入射によって生じる光強度分布を説明する図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は従来のハーフトーン位相シフトマスクによる孤立パターン形成における様々な光源位置からの露光光入射によって生じる光強度分布を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は本発明の輪郭強調マスクにおける半遮光部の透過率に対するコントラスト及びＤＯＦの依存性を説明する図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）はコンタクトパターンと対応する開口部が設けられた輪郭強調マスクにおける、半遮光部と位相シフターとによって構成される遮光性のマスクパターンのレイアウトのバリエーションを示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）はコンタクトパターンと対応する高透過率位相シフターが設けられた輪郭強調マスクにおける、低透過率位相シフターと開口部とによって構成される遮光性のマスクパターンのレイアウトのバリエーションを示す図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示す図であり、（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り、（ｃ）は（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおいて位相シフト膜が単層膜である場合の断面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクにおいて位相シフト膜が透過率調整膜と位相調整膜との積層膜である場合の断面図である。
【図１２】（ａ）は通常の露光光源の形状を示す図であり、（ｂ）は輪帯露光光源の形状を示す図であり、（ｃ）は四重極露光光源の形状を示す図であり、（ｄ）は輪帯−四重極混成型露光光源の形状を示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第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の各工程を示す断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｅ）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作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｅ）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作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態の第３変形例に係るフォトマスクの平面図及び断面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、開口部と高透過率位相シフターとの間の位相調整膜が除去された、本発明の第１の実施形態の第３変形例に係るフォトマスクの平面図及び断面図である。
【図１８】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示す図であり、（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り、（ｃ）は（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図である。
【図１９】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２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の各工程を示す断面図である。
【図２０】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図２１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態の第１変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図２２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施形態の第２変形例に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図２３】（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクを用いて形成しようとする所望のパターンの一例を示す図であり、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの平面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるＡＡ’線の断面図である。
【図２４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３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の各工程を示す断面図である。
【図２５】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの作成方法の各工程を示す断面図であり、（ｆ）は（ｃ）の断面図と対応する平面図であり、（ｇ）は（ｅ）の断面図と対応する平面図である。
【図２６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの透過率調整膜として、薄膜化された遮光膜を使用したことに起因する位相変化がパターン形成に及ぼす影響を説明する図である。
【図２７】（ａ）〜（ｇ）は従来のハーフトーン位相シフトマスクによるイメージ強調原理を説明する図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ 輪郭強調マスク
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ 透過性基板
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ 半遮光部
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ 開口部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ 位相シフター
１０ 透過性基板
１０ａ 掘り下げ部
１１ 位相シフト膜
１１Ａ 透過率調整膜
１１Ｂ 位相調整膜
１２ 第１のレジストパターン
１３ 第２のレジストパターン
２０ 透過性基板
２０ａ 掘り下げ部
２１ 透過率調整膜
２２ 位相シフト膜
２３ 第１のレジストパターン
２４ 第２のレジストパターン
３０ 透過性基板
３１ 位相シフト膜
３２ 透過率調整膜
３３ 第１のレジストパターン
３４ 第２のレジストパターン
１００ 基板
１０１ 被加工膜
１０２ レジスト膜
１０２ａ 潜像部分
１０３ 露光光
１０４ 透過光
１０５ レジストパターン
２００ 基板
２０１ 被加工膜
２０２ レジスト膜
２０２ａ 潜像部分
２０３ 露光光
２０４ 透過光
２０５ レジストパターン
３００ 基板
３０１ 被加工膜
３０２ レジスト膜
３０２ａ 潜像部分
３０３ 露光光
３０４ 透過光
３０５ レジストパターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photomask for forming a fine pattern used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, a method for producing the photomask, and a pattern forming method using the photomask.
[0002]
[Prior art]
In recent years, miniaturization of circuit patterns has become increasingly necessary for high integration of large-scale integrated circuit devices (hereinafter referred to as LSIs) realized using semiconductors. As a result, it has become very important to make a wiring pattern constituting a circuit finer or to make a contact hole pattern (hereinafter referred to as a contact pattern) finely connecting wirings that are multilayered via an insulating layer.
[0003]
Hereinafter, thinning of a wiring pattern by a recent light exposure system will be described assuming that it is performed using a positive resist process. In the positive resist process, the line pattern is a linear resist film (resist pattern) remaining corresponding to the non-photosensitive region of the resist by exposure using a photomask and subsequent development. The space pattern is a resist removal portion (resist removal pattern) corresponding to the photosensitive region of the resist. Further, the contact pattern is a hole-shaped resist removing portion, and may be considered as a particularly minute space pattern. In addition, when using a negative resist process instead of a positive resist process, the definitions of the above-described line pattern and space pattern may be interchanged.
[0004]
In general, a fine line pattern forming method using oblique incidence exposure called super-resolution exposure has been introduced for miniaturization of wiring patterns. This method is excellent as a method for miniaturizing a resist pattern corresponding to a non-photosensitive region of a resist, and also has an effect of improving the depth of focus of a dense pattern arranged periodically. However, this oblique incidence exposure method is almost ineffective as a method for miniaturizing an isolated resist removal portion, and conversely degrades the contrast and depth of focus of an image (optical image). For this reason, the oblique incidence exposure method has been actively used for pattern formation having a feature that the dimension of the resist removal portion is larger than the dimension of the resist pattern, for example, gate pattern formation.
[0005]
On the other hand, in order to form an isolated fine resist removal portion such as a fine contact pattern, it has been found that it is effective to use a light source with a small low interference degree that does not include an oblique incidence portion. At this time, it is more effective to use a halftone phase shift mask (see, for example, Patent Document 1). In the halftone phase shift mask, a very low transmittance of about 3 to 6% with respect to the exposure light is used as a mask pattern surrounding the translucent part (opening) corresponding to the contact pattern, instead of the complete light-shielding part. A phase shifter is provided that causes phase inversion of 180 degrees with respect to the light that is transmitted through the opening.
[0006]
In the present specification, unless otherwise specified, the transmittance is expressed as an effective transmittance when the transmittance of the transmissive substrate is 100%. Further, the complete light shielding film (complete light shielding portion) means a light shielding film (light shielding portion) having an effective transmittance smaller than 1%.
[0007]
Hereinafter, the principle of the pattern forming method using the halftone phase shift mask will be described with reference to FIGS.
[0008]
FIG. 27A is a plan view of a photomask in which an opening corresponding to a contact pattern is provided in a chromium film serving as a complete light-shielding portion provided on the mask surface, and FIG. The amplitude intensity corresponding to the line segment AA ′ in the light transmitted through the photomask shown in FIG. FIG. 27C is a plan view of a photomask in which a chromium film corresponding to the contact pattern is provided as a complete light-shielding portion on a phase shifter provided on the mask surface, and FIG. 27D is a plan view of FIG. The amplitude intensity corresponding to the line segment AA ′ in the light transmitted through the photomask shown in c) is shown. FIG. 27E is a plan view of a photomask (that is, a halftone phase shift mask) in which an opening corresponding to the contact pattern is provided in the phase shifter provided on the mask surface. (G) shows the amplitude intensity and the light intensity corresponding to the line segment AA ′ in the light transmitted through the photomask shown in FIG.
[0009]
Here, as shown in FIGS. 27 (b), (d), and (f), the amplitude intensity of the light transmitted through the halftone phase shift mask shown in FIG. 27 (e) is shown in FIGS. ), The sum of the amplitude intensities of the light transmitted through the photomask. That is, in the halftone phase shift mask shown in FIG. 27 (e), the phase shifter serving as the light-shielding portion not only transmits light with a low transmittance, but also passes through the opening for light that passes through the phase shifter. It is formed so as to give an optical path difference (phase difference) of 180 degrees to the light to be transmitted. For this reason, as shown in FIGS. 27B and 27D, the light transmitted through the phase shifter has an amplitude intensity distribution having an opposite phase to the light transmitted through the opening. When the amplitude intensity distribution shown in FIG. 27D and the amplitude intensity distribution shown in FIG. 27D are combined, a phase boundary where the amplitude intensity becomes 0 is generated due to the phase change as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 27 (g), at the end of the opening serving as the phase boundary (hereinafter referred to as the phase end), the light intensity expressed by the square of the amplitude intensity becomes 0 and a strong dark portion is present. It is formed. Therefore, in the light image transmitted through the halftone phase shift mask shown in FIG. 27E, a very strong contrast is realized around the opening. However, this improvement in contrast occurs with respect to light that is incident on the mask perpendicularly, specifically, light that is incident on the mask from a light source region with a low degree of interference. For exposure such as annular illumination that removes the light source center (illumination component from the mask normal direction), the contrast can be improved around the aperture (near the phase boundary where the phase change occurs). Absent. Furthermore, there is a drawback that the depth of focus is lower in the case of performing oblique incidence exposure than in the case of performing exposure with a light source having a low degree of interference.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-90601 (pages 2 to 3 and FIG. 2)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when a fine resist removal pattern such as a contact pattern is to be formed by a positive resist process, a small light source with an interference degree of about 0.5 or less that provides illumination only for a normal incidence component is halftone phase shifted. It was necessary to perform exposure in combination with a mask. This method is very effective for forming a contact pattern with a fine isolated arrangement.
[0012]
By the way, with the recent high integration of semiconductor devices, not only wiring patterns but also contact patterns are required to have a densely arranged pattern together with isolated patterns. Here, in order to realize a high depth of focus in the formation of densely arranged contact patterns, oblique incidence exposure is effective as in the case of densely arranged wiring patterns.
[0013]
In recent years, in the formation of a wiring pattern, in addition to the miniaturization of a line pattern serving as a wiring pattern, it is also necessary to miniaturize a space pattern between wirings. Here, as in the case of the isolated contact pattern, it is effective to use a light source having a low interference degree in combination with a halftone phase shift mask for forming an isolated minute inter-wiring space pattern.
[0014]
That is, oblique incidence exposure is essential for the formation of a high-density wiring pattern and a high-density contact pattern. On the other hand, when oblique incidence exposure is performed, the contrast and depth of focus of isolated contact patterns and isolated inter-wiring space patterns are reduced. Remarkably worse. This deterioration in contrast and depth of focus becomes even more pronounced when a halftone phase shift mask is used to improve resolution.
[0015]
On the contrary, when a light source with a low interference degree is used for forming isolated minute contact patterns and isolated inter-wiring space patterns, there is a problem that it is difficult to form a high-density pattern or a minute line pattern.
[0016]
Therefore, the optimum illumination condition for the minute space pattern arranged in isolation and the optimum illumination condition for the densely arranged pattern or minute line pattern are in a reciprocal relationship. For this reason, in order to perform the formation of a minute resist pattern and the formation of a minute isolated resist removal pattern at the same time, a trade-off is made with respect to the respective effects of the normal incidence component and the oblique incidence component from the light source. A light source with a medium degree of interference (about 0.5 to 0.6) is used. However, in this case, since the effects of both normal incidence and oblique incidence are offset, it is possible to achieve further high integration of semiconductor devices by simultaneously miniaturizing isolated line patterns or dense patterns and isolated space patterns. It becomes difficult.
[0017]
In view of the above, an object of the present invention is to make it possible to simultaneously refine an isolated space pattern and an isolated line pattern or dense pattern.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a photomask according to the present invention includes a semi-light-shielding portion having a light-shielding property with respect to exposure light, and a light-transmitting property surrounded by the semi-light-shielding portion and having a light-transmitting property with respect to exposure light. And a peripheral part surrounded by the semi-light-shielding part and located around the translucent part on the transparent substrate, the semi-light-shielding part and the translucent part transmit the exposure light in the same phase, and the peripheral part is The exposure light is transmitted in the opposite phase with the semi-light-shielding part and the light-transmitting part as a reference. In addition, a phase shift film is formed on the transmissive substrate in the semi-light-shielding portion forming region. The phase shift film has a transmittance that partially transmits the exposure light and transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the peripheral portion.
[0019]
According to the photomask of the present invention, the peripheral portion that transmits the exposure light in the opposite phase to the light-transmitting portion is formed by the light-transmitting portion and the light-shielding semi-light-shielding portion that transmits the exposure light in the same phase as the light-transmitting portion. Sandwiched. As a result, the contrast of the light intensity distribution between the translucent part and the peripheral part can be enhanced by the mutual interference between the light transmitted through the translucent part and the light transmitted through the peripheral part. This contrast enhancement effect can also be obtained when, for example, a fine isolated resist removal portion (that is, a fine isolated space pattern corresponding to a light transmitting portion) is formed using oblique incidence exposure in a positive resist process. That is, the isolated space pattern and the isolated line pattern or dense pattern can be simultaneously miniaturized by the combination of the photomask of the present invention and the oblique incidence exposure.
[0020]
In this specification, having transparency to the exposure light means having a transmittance for exposing the resist, and having a light-shielding property to the exposure light means transmitting without exposing the resist. Means having a rate. Further, the same phase means a phase difference (-30 + 360 × n) degrees or more and (30 + 360 × n) degrees or more (where n is an integer), and the opposite phase means (150 + 360 × n) degrees or more and It means a phase difference of (210 + 360 × n) degrees or less.
[0021]
In the photomask of the present invention, the transmissive substrate in the translucent portion forming region may be dug down to have a thickness that allows the exposure light to transmit in the opposite phase with respect to the peripheral portion. In other words, the translucent part may be a substrate digging part that functions as a high transmittance phase shifter.
[0022]
In the photomask of the present invention, the surface of the transmissive substrate in the peripheral portion forming region may be exposed.
[0023]
In the photomask of the present invention, the phase shift film may be a metal-containing oxide film.
[0024]
In the photomask of the present invention, the phase shift film is formed on the transmittance adjusting film, which has a transmittance for exposure light lower than that of the transmissive substrate, and the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion. It is preferable to have a phase adjusting film to be transmitted.
[0025]
In this way, a combination of desired phase change and desired transmittance can be arbitrarily selected in the phase shift film. In addition, the combination of the material for the transmittance adjusting film and the material for the phase adjusting film can improve the selectivity during etching for processing the phase shift film.
[0026]
When the phase shift film has a transmittance adjusting film and a phase adjusting film, the transmittance adjusting film may be a thin film made of a metal or a metal alloy. At this time, the film thickness of the transmittance adjusting film may be 30 nm or less.
[0027]
When the phase shift film includes a transmittance adjustment film and a phase adjustment film, the phase adjustment film may be an oxide film.
[0028]
Further, when the phase shift film has a transmittance adjusting film and a phase adjusting film, the peripheral portion is disposed at a position away from the light transmitting portion by a predetermined dimension, and between the peripheral portion and the light transmitting portion. It is preferable that only the transmittance adjusting film of the phase shift film is formed. In this way, the average of the transmittance of the peripheral portion and the transmittance of the portion where only the transmittance adjusting film is formed between the peripheral portion and the light transmitting portion (hereinafter referred to as the phase adjusting film removing portion). The value is smaller than the transmittance of the peripheral part. That is, since the transmittance (effective transmittance) of the peripheral portion including the phase adjustment film removal portion can be made smaller than 1, the margin for the dimensional control of the peripheral portion is increased. When the transmittance adjusting film is a single-layer thin film, the light transmitted through the peripheral portion and the light transmitted through the phase adjusting film removed portion have substantially the same phase. Further, in this case, as compared with the case where a multilayer structure transmittance adjusting film is used, it is possible to suppress peeling of the film when a minute width transmittance adjusting film is formed between the peripheral portion and the light transmitting portion.
[0029]
In the photomask of the present invention, the peripheral portion may be disposed so as to be in contact with the light transmitting portion, or may be disposed apart from the light transmitting portion by a predetermined dimension.
[0030]
In the photomask of the present invention, the phase shift film is formed on the transmittance adjusting film, which has a transmittance for exposure light lower than that of the transmissive substrate, and the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion. It is preferable that a transmittance adjusting film is formed on a peripheral transparent substrate.
[0031]
In this way, a combination of desired phase change and desired transmittance can be arbitrarily selected in the phase shift film. In addition, the combination of the material for the transmittance adjusting film and the material for the phase adjusting film can improve the selectivity during etching for processing the phase shift film. Further, since only the transmittance adjusting film is formed on the peripheral transmissive substrate, the peripheral transmittance is lower than that of the transmissive substrate, and the peripheral portion becomes the transmittance adjusting portion. That is, the transmittance of the peripheral portion is adjusted to a desired value by the transmittance adjusting film. Accordingly, it is possible to prevent the peripheral portion from having the highest transmittance on the photomask, so that the degree of miniaturization required for the peripheral portion can be reduced. In other words, it is possible to prevent a problem that it is difficult to create a photomask because the upper limit dimension of the peripheral portion, that is, the opening portion in the contour emphasis mask becomes small.
[0032]
In this case, the transmittance adjusting film may be a thin film made of a metal or a metal alloy and transmitting the exposure light in the same phase with respect to the peripheral portion. At this time, the film thickness of the transmittance adjusting film may be 30 nm or less.
[0033]
In this case, the phase adjustment film may be an oxide film.
[0034]
Further, in this case, the peripheral portion may be disposed so as to be in contact with the light transmitting portion, or may be disposed apart from the light transmitting portion by a predetermined dimension.
[0035]
In the photomask of the present invention, the phase shift film is formed on the phase adjustment film and transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the peripheral portion, and the transmittance for the exposure light is lower than that of the transmissive substrate. It is preferable that the phase adjustment film is formed also on the transparent substrate of the light transmitting portion, and the surface of the peripheral transparent substrate is exposed.
[0036]
In this way, a combination of desired phase change and desired transmittance can be arbitrarily selected in the phase shift film. In addition, the combination of the material for the transmittance adjusting film and the material for the phase adjusting film can improve the selectivity during etching for processing the phase shift film.
[0037]
In this case, the transmittance adjusting film may be a thin film made of a metal or a metal alloy and transmitting the exposure light in the same phase with respect to the peripheral portion. At this time, the film thickness of the transmittance adjusting film may be 30 nm or less.
[0038]
In this case, the phase adjustment film may be an oxide film.
[0039]
Further, in this case, the peripheral portion may be disposed so as to be in contact with the light transmitting portion, or may be disposed apart from the light transmitting portion by a predetermined dimension.
[0040]
In the photomask of the present invention, the transmittance of the phase shift film is preferably 6% or more and 15% or less.
[0041]
In this way, the contrast enhancement effect according to the present invention can be reliably obtained while preventing the resist film from being reduced during pattern formation.
[0042]
The pattern forming method according to the present invention is based on the pattern forming method using the photomask of the present invention, and a step of forming a resist film on the substrate, and a step of irradiating the resist film with exposure light through the photomask, And a step of developing the resist film irradiated with the exposure light to pattern the resist film.
[0043]
According to the pattern forming method of the present invention, the same effect as the photomask of the present invention can be obtained. In addition, the above-described effects can be reliably obtained by using the oblique incidence illumination method (oblique incidence exposure method) in the step of irradiating the exposure light.
[0044]
A first photomask producing method according to the present invention includes a semi-light-shielding part having a light-shielding property for exposure light, a light-transmitting part surrounded by the semi-light-shielding part and having a light-transmissive property to exposure light, In this method, a peripheral portion surrounded by a semi-light-shielding portion and located around the light-transmitting portion is provided on a transparent substrate. Specifically, a phase shift film is formed on the transparent substrate in the semi-light-shielding portion forming region, which has a transmittance that partially transmits the exposure light and that transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the peripheral portion. A first step and, after the first step, a second step of digging up the transparent substrate in the light transmitting portion forming region so that the exposure light is transmitted in an opposite phase with respect to the peripheral portion; It has.
[0045]
According to the first photomask manufacturing method, after forming a phase shift film that transmits the exposure light partially and in the opposite phase on the transparent substrate in the semi-light-shielding portion forming region, the light is transmitted through the light-transmitting portion forming region. The substrate is dug so that the exposure light has a thickness that allows the exposure light to pass in the opposite phase. For this reason, the exposure light is transmitted in the opposite phase to the translucent part by the translucent part that becomes the high transmissivity phase shifter and the semi-shielding part that becomes the low transmissivity phase shifter that transmits the exposure light in the same phase as the translucent part. Permeable peripheral portions can be sandwiched. Therefore, the contrast of the light intensity distribution between the translucent part and the peripheral part can be enhanced by the mutual interference between the light transmitted through the translucent part and the light transmitted through the peripheral part. This contrast enhancement effect can also be obtained when, for example, a fine isolated resist removal portion (that is, a fine isolated space pattern corresponding to a light transmitting portion) is formed using oblique incidence exposure in a positive resist process. In other words, the isolated space pattern and the isolated line pattern or dense pattern can be miniaturized simultaneously by oblique incidence exposure.
[0046]
In the first photomask manufacturing method, the first step is to form a phase shift film over the entire surface of the transparent substrate, and then remove the phase shift film in the light transmitting portion forming region and the peripheral portion forming region. It is preferable that the process to include is included.
[0047]
In this case, after the phase shift film is formed on the transmissive substrate, the phase shift film and the transmissive substrate are selectively etched, so that the semi-light-shielding portion and the peripheral portion that become the low transmittance phase shifter An arbitrarily shaped mask pattern having the above and an arbitrarily shaped light-transmitting portion that becomes a high transmittance phase shifter can be easily realized. Further, when the translucent part and the peripheral part are separated from each other, in other words, when the phase shift film is left between the translucent part and the peripheral part, the phase shift film patterned in the first step As a mask, the transmissive substrate can be etched in a self-aligning manner in the second step, so that photomask processing can be performed accurately.
[0048]
In the first photomask manufacturing method, the first step includes a step of forming a phase shift film over the entire surface of the transmissive substrate and then removing the phase shift film in the peripheral portion formation region. The step 2 preferably includes a step of removing the phase shift film in the light transmitting portion forming region before digging up the transparent substrate in the light transmitting portion forming region.
[0049]
In this case, after the phase shift film is formed on the transmissive substrate, the phase shift film and the transmissive substrate are selectively etched, so that the semi-light-shielding portion and the peripheral portion that become the low transmittance phase shifter An arbitrarily shaped mask pattern having the above and an arbitrarily shaped light-transmitting portion that becomes a high transmittance phase shifter can be easily realized. In addition, since the step of removing the phase shift film in the peripheral portion forming region and the step of removing the phase shift film in the light transmitting portion forming region are performed separately, the light transmitting portion forming region and the peripheral portion forming region have a very small width. In other words, when a phase shift film having a very small width is left between the light transmitting portion and the peripheral portion, the margin for photomask processing can be increased.
[0050]
In the first method for producing a photomask, the phase shift film includes a transmittance adjusting film having a transmittance with respect to the exposure light lower than that of the transmissive substrate, and the exposure light based on the peripheral portion formed on the transmittance adjusting film. It is preferable to have a phase adjusting film that transmits light in the opposite phase.
[0051]
In this way, a combination of desired phase change and desired transmittance can be arbitrarily selected in the phase shift film. In addition, the combination of the material for the transmittance adjusting film and the material for the phase adjusting film can improve the selectivity during etching for processing the phase shift film.
[0052]
In the first method for producing a photomask, the first step is based on a transmittance adjusting film having a transmittance for exposure light lower than that of the transmissive substrate over the entire surface of the transmissive substrate and a peripheral portion. After sequentially forming the phase adjustment film that transmits the exposure light in the opposite phase, the phase adjustment film in the translucent portion forming region and the peripheral portion forming region is removed, thereby transmitting the semi-light-shielding portion forming region onto the transparent substrate. Including a step of forming a phase shift film comprising a rate adjusting film and a phase adjusting film, and the second step includes forming the transmittance adjusting film in the light transmitting portion forming region before digging up the light transmitting substrate in the light transmitting portion forming region. It is preferable to include the process of removing.
[0053]
In this case, since the transmittance adjusting film is formed on the transmissive substrate in the peripheral portion forming region, the transmittance in the peripheral portion is reduced as compared with the transmissive substrate, and the peripheral portion becomes the transmittance adjusting portion. That is, the transmittance of the peripheral portion is adjusted to a desired value by the transmittance adjusting film. Accordingly, it is possible to prevent the peripheral portion from having the highest transmittance on the photomask, so that the degree of miniaturization required for the peripheral portion can be reduced. In other words, it is possible to prevent a problem that it is difficult to create a photomask because the upper limit size of the opening in the contour emphasis mask is small. Further, after sequentially forming the transmittance adjusting film and the phase adjusting film on the transmissive substrate, the phase adjusting film, the transmittance adjusting film, and the transmissive substrate are each etched to be a low transmittance phase shifter. An arbitrarily shaped mask pattern having a semi-light-shielding portion and a peripheral portion serving as a transmittance adjusting portion and an arbitrarily shaped light transmitting portion serving as a high transmittance phase shifter can be easily realized. Furthermore, when the translucent part and the peripheral part are separated from each other, in other words, when the phase adjusting film is left between the translucent part and the peripheral part, the patterned phase adjusting film is used as a mask to transmit light. Since etching can be performed in a self-aligned manner on a conductive substrate, photomask processing can be performed accurately.
[0054]
In the first method for producing a photomask, the first step is based on a transmittance adjusting film having a transmittance for exposure light lower than that of the transmissive substrate over the entire surface of the transmissive substrate and a peripheral portion. After sequentially forming the phase adjustment film that transmits the exposure light in the opposite phase, the transmittance adjustment film and the phase adjustment are formed on the transparent substrate in the semi-light-shielding part formation region by removing the phase adjustment film in the peripheral part formation region. Including a step of forming a phase shift film made of a film, and the second step sequentially removes the phase adjusting film and the transmittance adjusting film in the light transmitting part forming region before digging the transparent substrate in the light transmitting part forming region. It is preferable that the process to include is included.
[0055]
In this case, since the transmittance adjusting film is formed on the transmissive substrate in the peripheral portion forming region, the transmittance in the peripheral portion is reduced as compared with the transmissive substrate, and the peripheral portion becomes the transmittance adjusting portion. That is, the transmittance of the peripheral portion is adjusted to a desired value by the transmittance adjusting film. Accordingly, it is possible to prevent the peripheral portion from having the highest transmittance on the photomask, so that the degree of miniaturization required for the peripheral portion can be reduced. In other words, it is possible to prevent a problem that it is difficult to create a photomask because the upper limit size of the opening in the contour emphasis mask is small. Further, after sequentially forming the transmittance adjusting film and the phase adjusting film on the transmissive substrate, the phase adjusting film, the transmittance adjusting film, and the transmissive substrate are each etched to be a low transmittance phase shifter. An arbitrarily shaped mask pattern having a semi-light-shielding portion and a peripheral portion serving as a transmittance adjusting portion and an arbitrarily shaped light transmitting portion serving as a high transmittance phase shifter can be easily realized. Furthermore, since the step of removing the phase adjusting film in the peripheral portion forming region and the step of removing the phase adjusting film in the light transmitting portion forming region are performed separately, the light transmitting portion forming region and the peripheral portion forming region have a very small width. In other words, when the phase adjustment film having a very small width is left between the light transmitting portion and the opening, the margin for photomask processing can be increased.
[0056]
A second photomask producing method according to the present invention includes a semi-light-shielding part having a light-shielding property for exposure light, a light-transmitting part surrounded by the semi-light-shielding part and having a light-transmissive property to exposure light, In this method, a peripheral portion surrounded by a semi-light-shielding portion and located around the light-transmitting portion is provided on a transparent substrate. Specifically, a phase adjusting film that transmits exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion over the entire surface of the transparent substrate, and a transmittance adjusting film having a lower transmittance with respect to the exposure light than the transparent substrate A step of removing the phase adjusting film and the transmittance adjusting film in the peripheral portion forming region, and a transmittance adjusting film in the light transmitting portion forming region after the second step. The phase adjusting film and the transmittance adjusting film formed on the transparent substrate in the semi-light-shielding portion forming region have a transmittance that partially transmits the exposure light, and the peripheral step. The phase shift film is configured to transmit the exposure light in the opposite phase with respect to the portion.
[0057]
According to the second photomask manufacturing method, after the phase adjustment film and the transmittance adjustment film are formed on the transparent substrate, the phase adjustment film and the transmittance adjustment film in the peripheral portion forming region are removed, and then the light transmission The transmittance adjusting film in the part forming region is removed. As a result, a phase shift film composed of a phase adjustment film and a transmittance adjustment film, that is, a phase shift film that partially transmits exposure light in an opposite phase can be formed on the transparent substrate in the semi-light-shielding portion formation region, A single layer structure of the phase adjusting film can be formed on the transparent substrate in the light transmitting portion forming region. For this reason, the exposure light is transmitted in the opposite phase to the translucent part by the translucent part that becomes the high transmissivity phase shifter and the semi-shielding part that becomes the low transmissivity phase shifter that transmits the exposure light in the same phase as the translucent part. Permeable peripheral portions can be sandwiched. Therefore, the contrast of the light intensity distribution between the translucent part and the peripheral part can be enhanced by the mutual interference between the light transmitted through the translucent part and the light transmitted through the peripheral part. This contrast enhancement effect can also be obtained when, for example, a fine isolated resist removal portion (that is, a fine isolated space pattern corresponding to a light transmitting portion) is formed using oblique incidence exposure in a positive resist process. In other words, the isolated space pattern and the isolated line pattern or dense pattern can be miniaturized simultaneously by oblique incidence exposure. Further, after sequentially forming the phase adjustment film and the transmittance adjustment on the transparent substrate, the transmittance adjustment film and the phase adjustment film are etched, respectively, so that the semi-light-shielding portion and the periphery that become the low transmittance phase shifter A mask pattern having an arbitrary shape and a light-transmitting portion having an arbitrary shape to be a high transmittance phase shifter can be easily realized.
[0058]
In the first or second photomask manufacturing method, the predetermined transmittance is preferably 6% or more and 15% or less.
[0059]
In this way, the contrast enhancement effect according to the present invention can be reliably obtained while preventing the resist film from being reduced during pattern formation.
[0060]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, a resolution improving method using a photomask devised by the inventors of the present invention for realizing the present invention, specifically, a “contour enhancement method” for improving the resolution of an isolated space pattern will be described.
[0061]
(Outline enhancement method)
Hereinafter, a case where a contact pattern is formed by a positive resist process will be described as an example. The “contour emphasis method” is a principle that holds true regardless of the shape of a fine space pattern in a positive resist process. In addition, the “contour emphasis method” can be applied in the same manner even when a negative resist process is used if a minute space pattern (resist removal pattern) in the positive resist process is replaced with a minute pattern (resist pattern).
[0062]
FIGS. 1A to 1G are diagrams for explaining the principle for enhancing the contrast of a light transfer image in exposure for forming a contact pattern.
[0063]
FIG. 1A shows a photomask in which an opening (that is, a translucent portion) corresponding to a contact pattern is surrounded by a semi-shielding portion having a transmittance of 6% or more and 15% or less with respect to exposure light. FIG. 1B shows the amplitude intensity corresponding to the line segment AA ′ in the light transmitted through the photomask shown in FIG.
[0064]
FIG. 1C is a plan view of a photomask in which a phase shifter is arranged in a peripheral region of the opening shown in FIG. 1A and a complete light-shielding portion is arranged in another region. ) Shows the amplitude intensity corresponding to the line segment AA ′ in the light transmitted through the photomask shown in FIG. Here, the amplitude intensity of the light shown in FIG. 1 (d) has an opposite phase relationship to the amplitude intensity of the light shown in FIG. 1 (b) because the light is transmitted through the phase shifter.
[0065]
In FIG. 1 (e), the opening corresponding to the contact pattern and the phase shifter disposed in the peripheral region are surrounded by a semi-shielding portion having a transmittance of 6% or more and 15% or less with respect to the exposure light. 1 (f) and 1 (g) show the amplitude intensity and light intensity (light intensity corresponding to the line segment AA ′ in the light transmitted through the photomask shown in FIG. 1 (e). Amplitude intensity squared). The photomask illustrated in FIG. 1E is a photomask in which a phase shifter is disposed in the peripheral region of the opening in the photomask illustrated in FIG. Here, the photomask shown in FIG. 1E is an example of the photomask of the present invention (hereinafter referred to as the contour enhancement mask) that implements the “contour enhancement method”.
[0066]
In the photomask shown in FIG. 1A or 1E, the light transmitted through the semi-light-shielding portion and the light transmitted through the opening have the same phase (specifically, the phase difference is (−30 + 360 × n)). Greater than and equal to (30 + 360 × n) degrees (where n is an integer)). In the photomask shown in FIG. 1E, the light transmitted through the phase shifter and the light transmitted through the opening have opposite phases (specifically, the phase difference is (150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360). Xn) degrees or less (where n is an integer)).
[0067]
The principle of emphasizing the transferred image of the light transmitted through the contour emphasis mask shown in FIG. 1 (e) is as follows. That is, the structure of the photomask shown in FIG. 1E is a structure in which the photomasks shown in FIGS. 1A and 1C are overlapped. Therefore, as shown in FIGS. 1B, 1D, and 1F, the amplitude intensity of the light transmitted through the photomask shown in FIG. 1E is shown in FIGS. 1A and 1C, respectively. The distribution is such that the amplitude intensities of light transmitted through the photomask shown are superimposed. Here, as can be seen from FIG. 1 (f), in the photomask shown in FIG. 1 (e), the light transmitted through the phase shifter arranged around the opening is transmitted through each of the opening and the semi-shielding portion. You can cancel out part of the light. Therefore, in the photomask shown in FIG. 1 (e), if the intensity of the light transmitted through the phase shifter is adjusted so that the light around the opening is canceled out, as shown in FIG. It is possible to form a light intensity distribution in which the corresponding light intensity is decreased to a value close to zero.
[0068]
In the photomask shown in FIG. 1E, the light transmitted through the phase shifter strongly cancels the light around the opening, while weakly cancels the light near the center of the opening. As a result, as shown in FIG. 1G, the inclination of the profile of the light intensity distribution that changes from the center of the opening toward the periphery of the opening in the light transmitted through the photomask shown in FIG. The effect is also obtained. Accordingly, since the intensity distribution of the light transmitted through the photomask shown in FIG. 1E has a sharp profile, an image with high contrast is formed.
[0069]
The above is the principle of enhancing the optical image (image of light intensity (image)) in the present invention. That is, by arranging the phase shifter along the contour of the opening in the mask formed of the low-transmittance semi-light-shielding portion, in the light intensity image formed by the photomask shown in FIG. It becomes possible to form a very strong dark part corresponding to the outline of the opening. As a result, a light intensity distribution with enhanced contrast can be formed between the light intensity at the opening and the light intensity around the opening. In this specification, a method of performing image enhancement based on such a principle is referred to as “contour enhancement method”, and a photomask that realizes this principle is referred to as “contour enhancement mask”.
[0070]
Here, the difference between the outline emphasis method which is the basic principle of the present invention and the principle of the conventional halftone phase shift mask will be described. The most important thing in the principle of the contour enhancement method is that a part of the light transmitted through each of the semi-light-shielding part and the opening part is canceled by the light transmitted through the phase shifter, thereby forming a dark part in the light intensity distribution. It is a point. That is, the phase shifter behaves like an opaque pattern. Therefore, as shown in FIG. 1 (f), in the amplitude intensity of the light transmitted through the contour emphasis mask, a dark part is formed by the intensity change on the same phase side. As will be described in detail later, contrast can be improved by oblique incidence exposure only in this state.
[0071]
On the other hand, also in the light intensity distribution when a conventional halftone phase shift mask having an opening corresponding to the contact pattern is exposed, a strong dark portion is formed around the opening as shown in FIG. However, when FIG. 27 (f) showing the amplitude intensity of light when the conventional halftone phase shift mask is exposed is compared with FIG. 1 (f) showing the amplitude intensity of light when the edge emphasis mask is exposed, FIG. The following differences are clearly present. That is, as shown in FIG. 27F, in the amplitude intensity distribution when the halftone phase shift mask is exposed, there is a phase boundary where phase inversion occurs. Further, as shown in FIG. 27 (g), this phase boundary becomes a dark part of the light intensity distribution by the phase edge, and image enhancement is realized. However, in order to form a dark part due to the phase edge and obtain a contrast enhancement effect, a component of light incident perpendicularly to the photomask is required. On the other hand, even if a phase boundary occurs due to oblique incidence exposure, a dark portion due to the phase edge is not formed, and as a result, a contrast enhancement effect cannot be obtained. This is the reason why the contrast enhancement effect does not occur even when oblique incidence exposure is performed on the halftone phase shift mask. In other words, in order to obtain a contrast enhancement effect with the halftone phase shift mask, it is necessary to perform exposure using a light source with a low degree of interference.
[0072]
As described above, in the contact pattern formation, the halftone phase shift mask and the contour enhancement mask achieve a light intensity distribution that is very similar, while the difference in the dark portion formation principle (the amplitude intensity distribution of the light transmitted through the contour enhancement mask) Therefore, in the case of the contour enhancement method, a transfer image of light necessary for forming a minute isolated space pattern can be formed with high contrast even by oblique incidence exposure.
[0073]
2A is a plan view of a halftone phase shift mask in which an opening corresponding to a contact pattern is surrounded by a phase shifter, and FIG. 2B is a halftone phase shown in FIG. FIG. 2C shows the calculation result of the light intensity distribution corresponding to the line segment AA ′ when the shift mask is exposed using a light source having a small interference degree σ = 0.4. The calculation result of the light intensity distribution corresponding to the line segment AA ′ in the case where the halftone phase shift mask shown in FIG. 2 (a) is exposed using annular illumination which is one of oblique incidence exposures is shown. Yes. Here, as the annular illumination, what is called a 2/3 annular zone having an outer diameter σ = 0.75 and an inner diameter σ = 0.5 was used. As the exposure conditions, a light source wavelength λ = 193 nm (ArF light source) and a numerical aperture NA = 0.6 were used. Further, the contact size is 180 nm square, and the transmittance of the phase shifter is 6%. In the following description, unless otherwise specified, the light intensity is expressed as relative light intensity when the light intensity of exposure light is 1.
[0074]
As shown in FIGS. 2B and 2C, when a halftone phase shift mask is used, a dark portion due to a phase edge is formed in the light intensity distribution when exposure is performed with a small light source, and an image with high contrast is formed. On the other hand, in the light intensity distribution when the oblique incidence exposure is performed, a dark portion due to the phase edge is not formed, so that an image with very poor contrast is formed.
[0075]
FIG. 2D is a plan view of an edge-enhanced phase shift mask in which an opening corresponding to a contact pattern and a phase shifter located in a region surrounding the opening are surrounded by a chromium film serving as a complete light-shielding portion. FIG. 2E shows a line segment AA ′ when the edge-enhanced phase shift mask shown in FIG. 2D is exposed using a light source having a small interference degree σ = 0.4. FIG. 2 (f) shows the calculation result of the corresponding light intensity distribution. FIG. 2 (f) shows a line segment when the edge-enhanced phase shift mask shown in FIG. 2 (e) is exposed using annular illumination. The calculation result of the light intensity distribution corresponding to AA ′ is shown. Here, the edge-enhanced phase shift mask, like the halftone phase shift mask, realizes image enhancement by forming a dark part due to the phase end between the opening and the phase shifter. Further, the type of annular illumination, the exposure conditions, and the transmittance of the phase shifter are the same as those in the case of the halftone phase shift mask shown in FIGS. Further, the contact size is 220 nm square, and the width of the phase shifter is 80 nm.
[0076]
As shown in FIGS. 2E and 2F, when the edge-enhanced phase shift mask is used, in the light intensity distribution when exposure is performed with a small light source, as in the halftone phase shift mask, the phase edge As a result, a dark portion is formed and a high contrast image is formed. On the other hand, in the light intensity distribution when oblique incidence exposure is performed, a dark portion due to the phase edge is not formed, so an image with very poor contrast is formed.
[0077]
Next, in the contour emphasis method, before showing in detail that high contrast is obtained by the obliquely incident exposure component, even if the structure of the contour emphasis mask as shown in FIG. It will be explained that the effect of the contour emphasis method cannot be obtained if it becomes excessively large.
[0078]
FIG. 3A shows a small width of the opening corresponding to the contact pattern and the area surrounding the opening by the semi-shielding portion having a transmittance of 6% or more and 15% or less with respect to the exposure light. It is a top view of the outline emphasis mask formed by surrounding a phase shifter. FIG. 3B shows the light intensity corresponding to the line segment AA ′ when the contour enhancement mask shown in FIG. 3A is exposed using a light source having a small interference degree σ = 0.4. FIG. 3C shows the distribution calculation result, and FIG. 3C shows the light intensity corresponding to the line segment AA ′ when the contour enhancement mask shown in FIG. 3A is exposed using the annular illumination. The distribution calculation results are shown.
[0079]
Further, FIG. 3D shows a large portion located in an opening corresponding to the contact pattern and a region surrounding the opening by a semi-shielding portion having a transmittance of 6% or more and 15% or less with respect to the exposure light. It is a top view of the outline emphasis mask provided with the phase shifter of width. FIG. 3E shows the light intensity corresponding to the line segment AA ′ when the contour enhancement mask shown in FIG. 3D is exposed using a light source having a small interference degree σ = 0.4. FIG. 3F shows the distribution calculation result, and FIG. 3F shows the light intensity corresponding to the line segment AA ′ when the contour enhancement mask shown in FIG. 3D is exposed using the annular illumination. The distribution calculation results are shown.
[0080]
Here, it is assumed that the width of the phase shifter in the contour enhancement mask shown in FIG. 3D is set excessively large so that the principle of the contour enhancement method does not hold. Specifically, the dimensions of the openings shown in FIGS. 3 (a) and 3 (d) are both 220 nm square, the width of the phase shifter shown in FIG. 3 (a) is 60 nm, and FIG. The width of the phase shifter shown in FIG. Further, the type of annular illumination and the exposure conditions are the same as in the case of the halftone phase shift mask shown in FIGS.
[0081]
As shown in FIGS. 3B and 3C, when the contour emphasis mask shown in FIG. 3A where the principle of the contour emphasis method is established is used, the dark part due to the opacifying action of the phase shifter depends on the type of the light source. As a result, the contrast in the light intensity distribution is higher due to the annular illumination.
[0082]
On the other hand, when the contour emphasis mask shown in FIG. 3D having an excessively large phase shifter is used, the light transmitted through the phase shifter becomes too strong, so that an intensity distribution having an opposite phase is formed in the amplitude intensity distribution. In such a situation, a principle similar to that of the halftone phase shift mask or the edge-enhanced phase shift mask works. That is, as shown in FIGS. 3E and 3F, in the light intensity distribution when exposure is performed with a small light source, a dark portion due to the phase edge is formed and a contrast enhancement effect appears, while oblique incidence exposure is performed. In the light intensity distribution at this time, since a dark portion due to the phase edge is not formed, an image with very poor contrast is formed.
[0083]
In other words, in order to realize the contour enhancement method, not only the phase shifter is arranged around the opening surrounded by the semi-light-shielding portion, but also the light transmitted through the phase shifter is limited. Need to be. In the latter case, according to the principle mechanism, the light transmitted through the phase shifter has an intensity higher than the light transmitted through each of the semi-light-shielding portion and the aperture, and has a constant amplitude intensity distribution. It means that the intensity distribution of the opposite phase more than the size is not formed.
[0084]
In order to limit the light that actually passes through the phase shifter, it is possible to use a method in which a condition (specifically, an upper limit) is set for the width according to the transmittance of the phase shifter. Hereinafter, this condition will be described with reference to results (see FIGS. 4A and 4B) of considering conditions for canceling light from the periphery of the phase shifter by light transmitted through the phase shifter.
[0085]
As shown in FIG. 4A, in exposure using a photomask (phase shifter mask) in which a phase shifter having a transmittance T and a line width L is provided on a transparent substrate, the phase shifter on the material to be exposed is exposed. The light intensity generated at the position corresponding to the center is defined as Ih (L, T). Further, in exposure using a photomask (light-shielding mask) provided with a complete light-shielding portion instead of the phase shifter of the phase shifter mask, the light intensity generated at a position corresponding to the center of the complete light-shielding portion on the exposed material is Ic (L). Further, exposure using a photomask (transmission mask) provided with an opening (translucent portion) instead of the phase shifter of the phase shifter mask and provided with a complete light-shielding portion instead of the translucent portion of the phase shifter mask. The light intensity generated at a position corresponding to the center of the opening on the material to be exposed is Io (L).
[0086]
FIG. 4B shows a simulation result of the light intensity Ih (L, T) when the transmittance T and the line width L of the phase shifter are changed variously in the exposure using the phase shifter mask shown in FIG. Is shown by contour lines of light intensity with the transmittance T and the line width L taken on the vertical axis and the horizontal axis, respectively. Here, a graph representing the relationship of T = Ic (L) / Io (L) is overwritten. The simulation conditions are as follows: exposure light wavelength λ = 0.193 μm (ArF light source), numerical aperture NA = 0.6 of the exposure optical system of the exposure machine, exposure light source interference degree σ = 0.8 (normal light source) is there.
[0087]
As shown in FIG. 4B, the condition under which the light intensity Ih (L, T) is minimized can be represented by the relationship T = Ic (L) / Io (L). This physically represents a relationship in which T × Io (L) indicating the light intensity of light transmitted through the phase shifter and the light intensity Ic (L) of light transmitted outside the phase shifter are balanced. . Therefore, the width L of the phase shifter in which the amplitude intensity of the opposite phase appears in the amplitude intensity distribution due to excessive light passing through the phase shifter is called the width L that makes T × Io (L) larger than Ic (L). It will be.
[0088]
Although there is a slight difference depending on the type of the light source, the width L when the light transmitted through the phase shifter having the transmittance of 1 is balanced with the light transmitted through the outside of the phase shifter is 0.3 × λ (light source wavelength) / NA. It was empirically obtained from various simulation results that the numerical aperture was about (in the case of FIG. 4B, about 100 nm). Further, as can be seen from FIG. 4B, in order to prevent light from being excessively transmitted through the phase shifter having a transmittance of 6% (0.06) or more, the transmittance is 100% (1. Compared with the case of the phase shifter 0), it is necessary to make the width L 2 times or less. That is, in order to prevent light from being excessively transmitted through the phase shifter having a transmittance of 6% or more, the upper limit of the width L of the phase shifter must be 0.6 × λ / NA or less.
[0089]
When the above consideration is applied to the contour emphasis mask, in the contour emphasis mask, it is only necessary to consider only one side, not both sides of the phase shifter, as the light transmitted outside the phase shifter. The upper limit of the width L may be considered as half the upper limit based on the above consideration. Therefore, the upper limit of the phase shifter width L in the contour enhancement mask is 0.3 × λ / NA or less when the transmittance of the phase shifter is 6% or more. However, this is not a sufficient condition, and the upper limit of the width L of the phase shifter needs to be smaller than 0.3 × λ / NA according to the high transmittance of the phase shifter. That is, when the transmittance of the phase shifter is 100% or 50% or higher, the width L of the phase shifter must be 0.2 × λ / NA or less, preferably 0.15 × λ / NA or less. There is. In addition, in the formation of a fine hole pattern, in order to obtain the effect of enhancing the profile of the light intensity distribution by the interference between the light transmitted through the phase shifter and the light transmitted through the light transmitting portion corresponding to the hole pattern, The phase shifter is preferably arranged in a region where the distance from the light transmitting portion, that is, the center of the hole is 0.5 × λ / NA or less. Therefore, when the width L of the phase shifter is set to 0.3 × λ / NA or less, in the formation of the hole pattern, the distance from the center of the light transmitting portion corresponding to the hole pattern is 0.5 × λ / NA˜0. It is preferable that a phase shifter surrounding the light transmitting portion exists in a range of 8 × λ / NA or less.
[0090]
In this specification, unless otherwise specified, various mask dimensions such as the phase shifter width are converted into dimensions on the material to be exposed, but the actual mask dimensions are converted into the conversion dimensions of the exposure machine. It can be easily obtained by multiplying the reduction magnification M of the reduction projection optical system.
[0091]
Next, the fact that image enhancement is realized by oblique incidence exposure in the contour enhancement method will be described in detail based on the change in contrast of the light intensity distribution when the contour enhancement mask is exposed from various light source positions. To do.
[0092]
FIG. 5A is a plan view of an example of the contour enhancement mask. Here, the transmittance of the semi-light-shielding portion is 7.5%, and the transmittance of the phase shifter and the opening is 100%. The size of the opening is 200 nm square, and the width of the phase shifter is 50 nm.
[0093]
FIG. 5C shows the line in FIG. 5A when the edge enhancement mask shown in FIG. 5A is exposed from point light sources at various light source positions normalized by the numerical aperture NA. The light intensity distribution corresponding to the minute AA ′ is calculated by optical simulation, and the light intensity Io at the position corresponding to the center of the opening in the calculation result (for example, the light intensity distribution as shown in FIG. 5B) is read. The result of plotting the light intensity Io with respect to each light source position is shown. Here, a result of performing a simulation by optical calculation with a light source wavelength λ of 193 nm (ArF light source) and a numerical aperture NA of 0.6 is shown. In the following description, unless otherwise specified, the calculation is performed under the conditions of wavelength λ = 193 nm (ArF light source) and numerical aperture NA = 0.6 in the optical simulation.
[0094]
As shown in FIG. 5C, the light intensity Io at the center of the opening becomes larger as exposure is performed with a point light source at an outer light source position (a light source position far from the origin of FIG. 5C). That is, it can be seen that the contrast increases as exposure is performed with a light source having a strong oblique incidence component. This will be specifically described with reference to the drawings. 5D, 5E, and 5F correspond to the line segment AA ′ in FIG. 5A at each of the sample points P1, P2, and P3 of each point light source shown in FIG. The light intensity distribution is plotted. As shown in FIGS. 5D, 5E, and 5F, an image with a high contrast is formed as the position of the point light source moves outward, in other words, as the position of the oblique incident light source increases.
[0095]
Next, for comparison, a change in contrast of the light intensity distribution when the halftone phase shift mask is exposed from various light source positions will be described. FIG. 6A is a plan view of an example of a halftone phase shift mask. Here, the transmittance of the phase shifter is 6%, and the transmittance of the opening is 100%. Further, the dimension of the opening (in terms of exposed wafer) is 180 nm square.
[0096]
FIG. 6C shows the case where the halftone phase shift mask shown in FIG. 6A is exposed from point light sources at various light source positions normalized by the numerical aperture NA. The light intensity distribution corresponding to the line segment AA ′ is calculated by optical simulation, and the light intensity Io at the position corresponding to the center of the opening in the calculation result (for example, the light intensity distribution as shown in FIG. 6B) is calculated. The light intensity Io is plotted against each light source position.
[0097]
As shown in FIG. 6C, the light intensity Io at the center of the opening increases as exposure is performed with a point light source at the inner light source position (light source position close to the origin of FIG. 6C). That is, it can be seen that the contrast increases as exposure is performed with a light source having a high normal incidence component. This will be specifically described with reference to the drawings. 6D, 6E, and 6F correspond to the line segment AA ′ in FIG. 6A at each of the sample points P1, P2, and P3 of each point light source shown in FIG. 6C. The light intensity distribution is plotted. As shown in FIGS. 6D, 6E, and 6F, a high-contrast image is formed as the position of the point light source becomes inward, in other words, as the position of the normal incidence light source is reached.
[0098]
As can be seen from the above-described results shown in FIGS. 5A to 5F and the results shown in FIGS. 6A to 6F, the edge emphasis method uses a minute pattern such as a contact pattern. In forming an isolated space pattern, contrast enhancement of light intensity distribution by oblique incidence exposure, which could not be realized by a conventional method, is enabled.
[0099]
Up to now, it has been explained that the contrast is improved by the contour enhancement mask. Next, the dependency of contrast and DOF on the transmittance of the semi-light-shielding portion in the contour enhancement mask will be described. Here, description will be made based on the result of simulating various margins in pattern formation using the contour enhancement mask shown in FIG. FIG. 7B shows a light intensity distribution formed when the contour enhancement mask shown in FIG. 7A is exposed. In FIG. 7B, values relating to various margins defined when an attempt is made to form a hole pattern having a width of 100 nm using the contour enhancement mask shown in FIG. 7A is also shown in the drawing. Specifically, the critical intensity Ith is the light intensity to which the resist film is exposed, and various margins are defined for this value. For example, when Ip is the peak value of the light intensity distribution, Ip / Ith is a value proportional to the sensitivity with which the resist film is exposed, and a higher value is more preferable. Further, assuming that Ib is the background intensity of light transmitted through the semi-light-shielding portion, the higher Ith / Ib means that the resist film does not decrease during pattern formation, and the higher this value, the better. Generally, it is desired that the value of Ith / Ib is 2 or more. Based on the above, each margin will be described.
[0100]
FIG. 7C shows the calculation result of the dependence of the DOF on the transmittance of the semi-light-shielding portion at the time of pattern formation using the contour enhancement mask shown in FIG. Here, DOF is defined as the width of the focus position where the change in the finished dimension of the pattern falls within 10%. As shown in FIG. 7C, the higher the transmittance of the semi-light-shielding portion, the better for improving the DOF. FIG. 7D shows the calculation result of the peak value Ip with respect to the transmissivity of the semi-light-shielding portion at the time of pattern formation using the contour enhancement mask shown in FIG. As shown in FIG. 7D, it is preferable that the transmissivity of the semi-light-shielding portion is higher in order to improve the peak value Ip, that is, contrast. From the above results, in the contour emphasis mask, it is preferable that the transmittance of the semi-light-shielding portion is as high as possible. Specifically, as shown in FIGS. 7C and 7D, the transmittance is about 0% to 6%. It can be understood that the improvement rate of the exposure margin is increased while it is increased, and it is preferable to use a semi-light-shielding portion having a transmittance of 6% or more.
[0101]
FIG. 7E shows the result of calculation for Ith / Ib with respect to the transmissivity of the semi-light-shielding portion at the time of pattern formation using the contour enhancement mask shown in FIG. As shown in FIG. 7 (e), Ith / Ib decreases as the transmissivity of the semi-light-shielding portion becomes higher. If the transmissivity of the semi-light-shielding portion becomes too high, it is not preferable for improving Ith / Ib. Specifically, when the transmissivity of the semi-light-shielding portion is about 15%, Ith / Ib is smaller than 2. FIG. 7F shows the calculation result of Ip / Ith with respect to the transmissivity of the semi-light-shielding portion at the time of pattern formation using the contour enhancement mask shown in FIG. As shown in FIG. 7F, Ip / Ith has a peak when the transmissivity of the semi-light-shielding portion is about 15%.
[0102]
As described above, in the edge enhancement mask, the DOF or contrast increases as the transmittance of the semi-light-shielding portion increases, and the effect becomes more prominent when the transmittance of the semi-light-shielding portion exceeds 6%. On the other hand, from the standpoint of preventing the reduction of the resist film at the time of pattern formation or optimizing the resist sensitivity, the maximum value of the transmissivity of the semi-light-shielding portion is preferably about 15%. Therefore, it can be said that the optimum value of the transmittance of the semi-light-shielding portion in the contour enhancement mask is 6% or more and 15% or less. In other words, the semi-light-shielding portion partially transmits the exposure light to such an extent that the resist is not exposed. In other words, the semi-light-shielding part transmits a part of the total exposure amount. As a material for such a semi-light-shielding portion, an oxide such as ZrSiO, CrAlO, TaSiO, MoSiO, or TiSiO can be used.
[0103]
FIGS. 8A to 8F are plan views showing variations of a light-shielding mask pattern constituted by a semi-light-shielding portion and a phase shifter in an outline enhancement mask provided with an opening corresponding to a contact pattern. is there.
[0104]
The contour enhancement mask 1a shown in FIG. 8A has the same configuration as the contour enhancement mask shown in FIG. That is, the contour emphasis mask 1a is a photomask using a transmissive substrate 2a, and has a semi-light-shielding portion 3a having a transmittance for transmitting a part of the exposure light, an isolated contact pattern surrounded by the semi-light-shielding portion 3a A corresponding opening 4a and a ring-shaped phase shifter 5a located around the opening 4a are provided.
[0105]
An outline enhancement mask 1b shown in FIG. 8B is a photomask using a transmissive substrate 2b, and is surrounded by a semi-light-shielding portion 3b having a transmittance for transmitting a part of the exposure light and the semi-light-shielding portion 3b. In addition, an opening 4b corresponding to the isolated contact pattern and a phase shifter 5b having four rectangular phase shifters having the same length as each side of the opening 4b and in contact with each side are provided. The contour enhancement mask 1b has almost the same characteristics as the contour enhancement mask 1a in forming an isolated pattern.
[0106]
An outline enhancement mask 1c shown in FIG. 8C is a photomask using a transmissive substrate 2c, and is surrounded by a semi-light-shielding portion 3c having a transmissivity that transmits a part of exposure light and the semi-light-shielding portion 3c. And an opening 4c corresponding to the isolated contact pattern, and a phase shifter 5c having four rectangular phase shifters having a length shorter than each side of the opening 4c and in contact with each side. ing. The center of each phase shifter portion of the phase shifter 5c and the center of each side of the opening 4c are aligned. In the contour emphasis mask 1c, the width (size) of the opening 4c is fixed and the length of each phase shifter of the phase shifter 5c is changed to adjust the dimension of the resist pattern formed after exposure. be able to. For example, as the length of each phase shifter portion of the phase shifter 5c is shortened, the dimension of the resist pattern is increased. Here, the lower limit for changing the length of each phase shifter portion of the phase shifter 5c in order to maintain the effect of contour emphasis is limited to about half of the light source (exposure light) wavelength, while the change amount of the mask dimension is Since the pattern dimension changes only about half, adjusting the length of the phase shifter is a very excellent method for pattern dimension adjustment.
[0107]
An edge enhancement mask 1d shown in FIG. 8D is a photomask using a transmissive substrate 2d, and is surrounded by a semi-light-shielding portion 3d having a transmittance for transmitting a part of exposure light and the semi-light-shielding portion 3d. In addition, an opening 4d corresponding to the isolated contact pattern, and a ring-shaped phase shifter 5d located at a position entering the semi-light-shielding portion 3d side by a predetermined dimension from the boundary between the semi-light-shielding portion 3d and the opening 4d are provided. Yes. That is, the ring-shaped semi-light-shielding portion 3d is interposed between the phase shifter 5d and the opening 4d.
[0108]
An outline emphasis mask 1e shown in FIG. 8E is a photomask using a transmissive substrate 2e, and is surrounded by a semi-light-shielding portion 3e having a transmittance for transmitting a part of exposure light, and the semi-light-shielding portion 3e. In addition, an opening 4e corresponding to the isolated contact pattern, and a phase shifter 5e located at a position entering the semi-light-shielding portion 3e side by a predetermined dimension from the boundary between the semi-light-shielding portion 3e and the opening 4e are provided. The phase shifter 5e includes four phase shifters each having a rectangular shape longer than the length of each side of the opening 4e and in contact with each other on the diagonal of the opening 4e. Here, a ring-shaped semi-light-shielding portion 3e is interposed between the phase shifter 5e and the opening 4e. In the contour emphasis mask 1e, the size and arrangement of the phase shifter 5e are fixed, and only the width (size) of the opening 4e is changed to adjust the size of the resist pattern formed after exposure. . For example, the dimension of the resist pattern increases as the width of the opening 4e is increased. According to the pattern dimension adjustment method that changes only the width of the opening, the MEEF (Mask Error Enhancement Factor: mask dimension change) is compared with the method of adjusting the pattern dimension by simultaneously scaling both the opening and the phase shifter. The ratio of the pattern dimension change amount to the amount) can be reduced to about half.
[0109]
The contour enhancement mask 1f shown in FIG. 8F is a photomask using a transmissive substrate 2f, and is surrounded by a semi-light-shielding portion 3f having a transmittance that transmits part of exposure light and the semi-light-shielding portion 3f. In addition, an opening 4f corresponding to the isolated contact pattern, and a phase shifter 5f located at a position of a predetermined dimension from the boundary between the semi-light-shielding portion 3f and the opening 4f and entering the semi-light-shielding portion 3f side are provided. The phase shifter 5f includes four phase shifters each having a rectangular shape having the same length as each side of the opening 4f and facing each side of the opening 4f. Here, the length of each phase shifter portion of the phase shifter 5f may be longer or shorter than the length of each side of the opening 4f. According to the contour emphasis mask 1f, the dimension adjustment of the resist pattern can be performed similarly to the contour emphasis mask 1c shown in FIG.
[0110]
In the contour emphasis mask shown in FIGS. 8D to 8F, in order to increase the MEEF reduction effect, the width of the semi-light-shielding portion between the opening and the phase shifter is λ / NA (λ Is preferably about 1/5 or less of the wavelength of exposure light and NA is the numerical aperture). Further, in order to obtain the DOF improvement effect, the width of the semi-light-shielding portion described above should be less than about one-tenth of λ / NA, which is a dimension capable of exerting the light interference effect by the phase shifter. desirable. In the contour emphasizing masks shown in FIGS. 8A to 8F, a square is used as the shape of the opening, but it may be a polygon such as an octagon or a circle. Further, the shape of the phase shifter is not limited to a continuous ring shape or a plurality of rectangles. For example, the phase shifter may be formed by arranging a plurality of square phase shifters.
[0111]
In addition, so far, on the premise of a positive resist process, the description corresponding to the resist removal portion in the contour emphasis mask is defined as an opening. However, when a phase shifter having a sufficiently high transmittance can be used, the portion defined as an opening in the edge enhancement mask used in the above description is replaced with a phase shifter having a high transmittance and defined as a phase shifter. Even if the part that has been defined as a semi-light-shielding part is replaced with a phase shifter with low transmittance (for example, a phase shifter of a halftone phase shift mask), the relationship of the relative phase difference between each component is Since they are the same, it is possible to realize an edge enhancement mask having the same effect. FIGS. 9A to 9F show variations of the light-shielding mask pattern constituted by the low-transmittance phase shifter and the opening in the contour enhancement mask provided with the high-transmittance phase shifter corresponding to the contact pattern. FIG. The masks shown in FIGS. 9A to 9F have high transmittance phase shifters, openings, and low transmittances in the openings, phase shifters, and semi-light-shielding portions in the masks shown in FIGS. 8A to 8F, respectively. The configuration is replaced with a phase shifter. Here, the high transmittance phase shifter preferably has a transmittance of 60% or more. That is, in the mask structure in which the high transmittance phase shifter is surrounded by the low transmittance phase shifter, the low transmittance phase shifter corresponds to the non-photosensitive portion of the resist film and the high transmittance phase shifter corresponds to the photosensitive portion of the resist film. In order to achieve this, the transmittance of the high transmittance phase shifter needs to be at least about 3 times, preferably about 10 times the transmittance of the low transmittance phase shifter. Therefore, the transmittance of the low transmittance phase shifter is 6 to 15%, whereas the transmittance of the high transmittance phase shifter is desirably 60% or more. In each of the following embodiments, a contour emphasis mask as shown in FIGS. 9A to 9F is targeted.
[0112]
(First embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a first embodiment of the present invention, a method for producing the photomask, and a pattern forming method using the photomask will be described with reference to the drawings. Note that the photomask according to the first embodiment is a photomask of a reduced projection exposure system for realizing the above-described edge enhancement method.
[0113]
FIG. 10A shows an example of a desired pattern to be formed using the photomask according to the first embodiment.
[0114]
By the way, assuming that the reduction magnification of the reduction projection optical system of the exposure apparatus is M, in a normal photomask, a desired pattern (generally on a wafer) is used by using a material such as chrome which becomes a complete light-shielding film for exposure light. A pattern having a size M times larger than the design value in (1) is drawn on a substrate (transparent substrate) made of a material having a high transmittance with respect to exposure light. However, unless otherwise specified, in this specification, for the sake of simplicity, even when a photomask is described, the dimension on the wafer is used without using the dimension on the mask that is M times the dimension on the wafer. explain. Further, in the case where pattern formation is described in the present embodiment, a case where a positive resist process is used will be described unless otherwise specified. That is, the description will be made assuming that the photosensitive portion of the resist film is removed. On the other hand, when it is assumed that a negative resist process is used, the description is assumed to be the same as that of the positive resist process except that the photosensitive portion of the resist film becomes a resist pattern. In the present embodiment, unless otherwise specified, the transmittance is expressed as an effective transmittance when the transmittance of the transmissive substrate is 100%.
[0115]
FIG. 10B is a plan view of the photomask according to the first embodiment, specifically, the photomask for forming the desired pattern shown in FIG. As shown in FIG. 10B, a high transmittance phase shifter (translucent portion) is provided so as to correspond to the resist removal portion in a desired pattern. Moreover, as a light-shielding mask pattern surrounding the high-transmittance phase shifter, a low transmittance having a low transmittance (about 6 to 15%) that does not expose the resist film in place of the complete light-shielding portion that completely shields the exposure light. A transmittance phase shifter (semi-shading part) is used. Further, in the vicinity of the high transmittance phase shifter, an opening (peripheral portion) having a very small width without the low transmittance phase shifter is provided. The high transmittance phase shifter and the low transmittance phase shifter transmit the exposure light in the same phase, while the opening transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the high transmittance phase shifter and the low transmittance phase shifter.
[0116]
In the first embodiment, as an arrangement method of the opening, for example, as shown in FIG. 9B, each side is placed in a region having a predetermined dimension or less from each side of the rectangular high transmittance phase shifter. The form which arrange | positions an opening part so that it may contact is adopted.
[0117]
FIG. 10C is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 10B, that is, a cross-sectional view of the photomask according to the first embodiment. As shown in FIG. 10C, the photomask shown in FIG. 10B is realized as follows. That is, the low-transmittance phase shifter (semi-shielding portion) forming region of the transparent substrate 10 has a low transmittance (about 6 to 15%) that does not expose the resist film, and the transparent substrate 10 (opening portion). ) With a phase difference of 180 degrees (actually (150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer)) with respect to the exposure light. Thereby forming a low transmittance phase shifter. Further, the light-transmitting portion forming region in the transmissive substrate 10 is 180 degrees (actually (150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360 × n) with respect to the exposure light with the transmissive substrate 10 (opening). ) Or less (where n is an integer)). As a result, a light-transmitting portion that becomes a high-transmittance phase shifter is formed by the dug-down portion 10 a of the transparent substrate 10. Therefore, the phase shift film 11 is not present (the surface of the transmissive substrate 10 is exposed) by the high transmittance phase shifter (translucent portion) and the low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) made of the phase shift film 11. The contour emphasis mask is realized by a structure in which the peripheral portion, that is, the opening portion is sandwiched. As the phase shift film 11, a metal-containing oxide film made of ZrSiO, CrAlO, TaSiO, MoSiO, TiSiO, or the like can be used. However, in order to obtain contrast enhancement by the contour enhancement method, it is necessary to limit the opening width to a predetermined dimension or less.
[0118]
By the way, in the above description, as shown in FIG. 11A, it has been assumed that the phase shift film 11 serving as a low transmittance phase shifter is a single layer film. In this case, since the optical constant of the phase shift film 11 is determined by the film material, the film thickness of the phase shift film 11 is determined by the phase shift amount. On the other hand, since the transmittance depends on not only the optical constant but also the film thickness, the material of the phase shift film 11 is a material having an appropriate optical constant, specifically, based on the transmissive substrate 10 (opening). There is not always a material that can achieve a predetermined transmittance just at the film thickness that allows the exposure light to transmit in the opposite phase. Therefore, in the photomask according to the first embodiment, as shown in FIG. 11B, the phase shift film 11 includes a low transmittance transmittance adjustment film 11A and a high transmittance phase adjustment film 11B sequentially. A layered two-layer structure is preferable for realizing an arbitrary transmittance in the phase shift film 11. Specifically, the transmittance for exposure light in the transmittance adjustment film 11 </ b> A is lower than that of the transmissive substrate 10. The phase adjustment film 11B transmits the exposure light in the opposite phase with the transmissive substrate 10 (opening) as a reference. As the transmittance adjusting film 11A, for example, a thin film (thickness of 30 nm or less) made of a metal such as Zr, Cr, Ta, Mo or Ti, or a Ta-Cr alloy, a Zr-Si alloy, a Mo-Si alloy or Ti-Si, for example. A thin film (thickness of 30 nm or less) made of a metal alloy such as an alloy can be used. Further, as the phase adjustment film 11B, for example, SiO 2 An oxide film such as a film can be used.
[0119]
In the present specification, the transmittance adjusting film means that the transmittance per unit thickness with respect to the exposure light is relatively low, and the thickness of the exposure adjustment film is adjusted without affecting the phase change with respect to the exposure light. It means a membrane whose transmittance can be set to a desired value. Further, the phase adjusting film has a relatively high transmittance per unit thickness with respect to the exposure light, and a transmissive substrate (opening) by adjusting the thickness without affecting the transmittance change with respect to the exposure light. Means a film in which the phase difference with respect to the exposure light can be set to a desired value.
[0120]
Next, a pattern forming method using the photomask according to the first embodiment will be described. Here, when performing reduction transfer of a mask pattern using an exposure machine, an oblique incidence exposure light source is used to form a high-contrast image using an edge enhancement mask, as described in the outline enhancement principle. Good. Here, the oblique incident exposure light source is a light source as shown in FIGS. 12B to 12D in which a normal incident component is removed from a normal exposure light source as shown in FIG. Means. Typical oblique incidence exposure light sources include an annular exposure light source shown in FIG. 12B and a quadrupole exposure light source shown in FIG. In general, the quadrupole exposure light source is more effective in enhancing contrast or expanding DOF than the annular exposure light source, although it depends slightly on the target pattern. However, in quadrupole exposure, there are side effects such as the pattern shape being distorted with respect to the mask shape. In such a case, an annular-quadrupole mixed exposure light source shown in FIG. It is desirable. The feature of this annular-quadrupole mixed exposure light source is that the center of the light source and the light source on the XY axis are removed when the XY coordinates are considered with the light source center (the center of the normal exposure light source) as the origin. Therefore, it has a feature of a quadrupole and a feature of an annular shape by adopting a circle as the outer shape of the light source.
[0121]
FIGS. 13A to 13D are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method using the photomask according to the first embodiment.
[0122]
First, as shown in FIG. 13A, a film 101 to be processed such as a metal film or an insulating film is formed on the substrate 100, and then, on the film 101 to be processed as shown in FIG. 13B. Then, a positive resist film 102 is formed.
[0123]
Next, as shown in FIG. 13C, the first embodiment includes a low transmittance phase shifter made of the phase shift film 11 and a translucent portion functioning as a high transmittance phase shifter by the dug-down portion 10a. The photomask according to the embodiment is irradiated with exposure light 103 using a grazing incidence exposure light source, and the resist film 102 is exposed with transmitted light 104 transmitted through the photomask. At this time, since the low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) is used as the mask pattern, the entire resist film 102 is exposed with weak energy. However, as shown in FIG. 13C, the exposure energy sufficient to dissolve the resist film 102 in the development process corresponds to the light-transmitting portion (digging portion 10a) of the photomask in the resist film 102. Only the latent image portion 102a is present.
[0124]
Next, the resist film 102 is developed to remove the latent image portion 102a, thereby forming a resist pattern 105 as shown in FIG. At this time, in the exposure process shown in FIG. 13C, the light around the translucent portion is canceled out, so that the portion of the resist film 102 corresponding to the opening (peripheral portion) is hardly irradiated with exposure energy. The contrast of the light intensity distribution between the light transmitted through the light part and the light transmitted through the peripheral part, in other words, between the light applied to the latent image part 102a and the light applied to the periphery of the latent image part 102a. The contrast of the light intensity distribution can be enhanced. Accordingly, the energy distribution in the latent image portion 102a also changes abruptly, so that a resist pattern 105 having a sharp shape is formed.
[0125]
Next, a method for creating a photomask according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
[0126]
FIGS. 14A to 14E are cross-sectional views showing respective steps of the photomask manufacturing method according to the first embodiment, and FIG. 14F is a plane corresponding to the cross-sectional view of FIG. FIG. 14 (g) shows a plan view corresponding to the cross-sectional view of FIG. 14 (e).
[0127]
First, as shown in FIG. 14A, a predetermined transmittance (for example, 6 to 15) for exposure light is formed on a transparent substrate 10 made of a material that is transparent to exposure light, such as quartz. %) Is formed. As the phase shift film 11, a metal-containing oxide film made of ZrSiO, CrAlO, TaSiO, MoSiO, TiSiO, or the like can be used. The phase shift film 11 has a phase difference of not less than (150 + 360 × n) degrees and not more than (210 + 360 × n) degrees (where n is an integer) with respect to the exposure light with respect to the transmissive substrate 10 (opening). Produce. Here, the phase shift film 11 may have a two-layer structure of a transmittance adjusting film and a phase adjusting film as described above.
[0128]
Next, as shown in FIG. 14B, the first resist pattern 12 covering the low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) forming region on the transparent substrate 10, that is, the high transmittance phase shifter ( A first resist pattern 12 having a removal portion is formed in each of the (translucent portion) formation region and the opening (peripheral portion) formation region. Thereafter, the phase shift film 11 is etched by using the first resist pattern 12 as a mask to pattern the phase shift film 11, and then the first resist pattern 12 is removed. Thereby, as shown in FIGS. 14C and 14F, portions corresponding to the high transmittance phase shifter formation region and the opening formation region in the phase shift film 11 are removed.
[0129]
Next, as shown in FIG. 14D, the second resist pattern 13 covering the low transmittance phase shifter formation region and the opening formation region on the transparent substrate 10, that is, the high transmittance phase shifter formation region. A second resist pattern 13 having a removal portion is formed. Thereafter, the second resist pattern 13 is used as a mask to etch the transmissive substrate 10, and then the second resist pattern 13 is removed. As a result, as shown in FIGS. 14E and 14G, the portion corresponding to the high transmittance phase shifter formation region in the transmissive substrate 10 is 180 degrees (specifically, (150 + 360 × n) degrees. The dug-down portion 10a in which the phase inversion is (210 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer) is formed, and the photomask according to the first embodiment is completed. That is, the photomask according to the first embodiment having the planar structure of the contour emphasis mask is prepared as a mask blank with a transparent substrate on which a phase shift film is deposited, that is, a substrate similar to a conventional halftone phase shift mask. Thereafter, the phase shift film and the transmissive substrate can be easily formed by sequentially etching.
[0130]
As described above, according to the first embodiment, the phase in which the exposure light is phase-inverted and transmitted at a low transmittance on the low transmittance phase shifter (semi-light-shielding portion) forming region of the transmissive substrate 10. A shift film 11 is formed. Further, the light-transmitting portion is formed by digging the light-transmitting portion forming region in the transmissive substrate 10 by a thickness that causes phase inversion in the exposure light. Therefore, a phase shift is achieved by a translucent part that functions as a high transmittance phase shifter by the dug down part 10a, and a low transmissivity phase shifter that transmits exposure light in the same phase as the translucent part and is made of the phase shift film 11. An opening without the film 11, that is, a peripheral part that transmits the exposure light in the opposite phase to the light transmitting part is sandwiched. As a result, the contrast of the light intensity distribution between the light transmitting portion and the peripheral portion can be enhanced by the mutual interference between the light transmitted through the peripheral portion and the light transmitted through the light transmitting portion. This contrast enhancement effect can also be obtained when, for example, a fine isolated resist removal portion (that is, a fine isolated space pattern) is formed using oblique incidence exposure in a positive resist process. In other words, the isolated space pattern and the isolated line pattern or dense pattern can be simultaneously miniaturized by the combination of the photomask and the oblique incidence exposure of the present embodiment.
[0131]
Further, according to the first embodiment, after the phase shift film 11 is formed on the transmissive substrate 10, the phase shift film 11 and the transmissive substrate 10 are selectively etched, so that the low transmittance phase is obtained. A mask pattern having an arbitrary shape having a shifter and an opening, and a light transmitting portion having an arbitrary shape to be a high transmittance phase shifter can be easily realized.
[0132]
Further, according to the first embodiment, an opening having an arbitrary shape can be formed by processing the phase shift film 11 constituting the low transmittance phase shifter. ) And (c), that is, not limited to the type shown in FIG. 9B, for example, any of the types shown in FIGS. 9A to 9F can be realized.
[0133]
In the first embodiment, the transmittance of the phase shift film 11, that is, the low transmittance phase shifter is preferably 6% or more and 15% or less. In this way, the contrast enhancement effect according to the present embodiment can be reliably obtained while preventing the resist film from being reduced during pattern formation.
[0134]
In the first embodiment, the phase shift film 11 preferably has a two-layer structure in which a low transmittance transmittance adjustment film 11A and a high transmittance phase adjustment film 11B are sequentially laminated. In this way, a combination of a desired phase change and a desired transmittance can be arbitrarily selected in the phase shift film 11. Moreover, the selection ratio at the time of etching for processing the phase shift film 11 can be improved by the combination of the material of the transmittance adjusting film 11A and the material of the phase adjusting film 11B.
[0135]
In the first embodiment, the description has been made on the premise that the positive resist process is used. Needless to say, a negative resist process may be used instead of the positive resist process. Here, in any of the processes, as an exposure light source, for example, i-line (wavelength 365 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) or F 2 Excimer laser light (wavelength 157 nm) can be used.
[0136]
(First modification of the first embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a first modification of the first embodiment of the present invention and a method for producing the photomask will be described with reference to the drawings.
[0137]
The first modification of the first embodiment is different from the first embodiment as follows. That is, in the first embodiment, for example, an outline emphasis mask having a layout in which a high transmittance phase shifter and an opening are adjacent to each other as shown in FIGS. In the first modification of the first embodiment, for example, as shown in FIGS. 9D to 9F, a layout in which a high transmittance phase shifter (translucent portion) and an opening (peripheral portion) are separated from each other. The contour emphasis mask is targeted.
[0138]
FIGS. 15A to 15E are cross-sectional views showing respective steps of a photomask manufacturing method according to a first modification of the first embodiment, and FIG. 15F is a cross-sectional view of FIG. The top view corresponding to a figure is shown, and Drawing 15 (g) shows the top view corresponding to the sectional view of Drawing 15 (e).
[0139]
First, as shown in FIG. 15A, a predetermined transmittance (for example, 6 to 15) with respect to exposure light is formed on a transparent substrate 10 made of a material having transparency to exposure light, for example, quartz or the like. %) Is formed. The phase shift film 11 causes a phase difference of not less than (150 + 360 × n) degrees and not more than (210 + 360 × n) degrees (where n is an integer) with respect to the exposure light with respect to the transmissive substrate 10 (opening). . Here, the phase shift film 11 may have a two-layer structure of a transmittance adjusting film and a phase adjusting film (see the first embodiment).
[0140]
Next, as shown in FIG. 15B, the first resist pattern 12 covering the low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) forming region on the transparent substrate 10, that is, the high transmittance phase shifter ( A first resist pattern 12 having a removal portion is formed in each of the (translucent portion) formation region and the opening (peripheral portion) formation region. Here, in this modification, the opening forming region and the high transmittance phase shifter forming region are separated from each other. In other words, the first resist pattern 12 is interposed between the opening forming region and the high transmittance phase shifter forming region. Thereafter, the phase shift film 11 is etched by using the first resist pattern 12 as a mask to pattern the phase shift film 11, and then the first resist pattern 12 is removed. Thereby, as shown in FIG. 15C and FIG. 15F, portions corresponding to the high transmittance phase shifter formation region and the opening formation region in the phase shift film 11 are removed.
[0141]
Next, as shown in FIG. 15 (d), on the transmissive substrate 10, a low transmittance phase shifter formation region including the opening formation region is covered and a removal portion is provided in the high transmittance phase shifter formation region. Second resist pattern 13 is formed. Thereafter, etching is performed on the transmissive substrate 10 using the second resist pattern 13 and the patterned phase shift film 11 as a mask, and then the second resist pattern 13 is removed. Accordingly, as shown in FIGS. 15E and 15G, the portion corresponding to the high transmittance phase shifter formation region in the transmissive substrate 10 is 180 degrees (specifically, (150 + 360 × n) degrees. The dug-down portion 10a in which the phase inversion of (210 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer) is formed is completed, and the photomask according to the first modification of the first embodiment is completed.
[0142]
According to the first modification of the first embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment. In other words, since the patterned phase shift film 11 can be used as a mask, the transmissive substrate 10 can be etched in a self-aligned manner, so that photomask processing can be performed accurately.
[0143]
(Second modification of the first embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a second modification of the first embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.
[0144]
The second modification of the first embodiment is different from the first embodiment as follows. That is, in the first embodiment, for example, as shown in FIGS. 9A to 9C, the outline of a layout in which a high transmittance phase shifter (translucent portion) and an opening (peripheral portion) are adjacent to each other. Although the enhancement mask is targeted, in the second modification of the first embodiment, as shown in FIGS. 9D to 9F, for example, as in the first modification of the first embodiment. The object is an outline emphasis mask having a layout in which the high transmittance phase shifter and the opening are separated from each other.
[0145]
FIGS. 16A to 16E are cross-sectional views showing steps of a photomask manufacturing method according to a second modification of the first embodiment, and FIG. 16F is a cross-sectional view of FIG. The top view corresponding to a figure is shown, and Drawing 16 (g) shows the top view corresponding to the sectional view of Drawing 16 (e).
[0146]
First, as shown in FIG. 16A, a predetermined transmittance (for example, 6 to 15) with respect to exposure light is formed on a transparent substrate 10 made of a material having transparency to exposure light, for example, quartz or the like. %) Is formed. The phase shift film 11 causes a phase difference of not less than (150 + 360 × n) degrees and not more than (210 + 360 × n) degrees (where n is an integer) with respect to the exposure light with respect to the transmissive substrate 10 (opening). . Here, the phase shift film 11 may have a two-layer structure of a transmittance adjusting film and a phase adjusting film (see the first embodiment).
[0147]
Next, as shown in FIG. 16B, the first layer covering the low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) forming region and the high transmittance phase shifter (translucent portion) forming region on the transparent substrate 10. The first resist pattern 12 having a removed portion in the opening (peripheral portion) formation region is formed. Thereafter, the phase shift film 11 is etched by using the first resist pattern 12 as a mask to pattern the phase shift film 11, and then the first resist pattern 12 is removed. Thereby, as shown in FIG. 16C and FIG. 16F, the portion corresponding to the opening forming region in the phase shift film 11 is removed.
[0148]
Next, as shown in FIG. 16D, the second resist pattern 13 covering the low transmittance phase shifter formation region and the opening formation region, that is, the high transmittance phase shifter is formed on the transparent substrate 10. A second resist pattern 13 having a removal portion in the region is formed. Thereafter, the phase shift film 11 and the transmissive substrate 10 are sequentially etched using the second resist pattern 13 as a mask, and then the second resist pattern 13 is removed. Thereby, as shown in FIGS. 16E and 16G, the portion corresponding to the high transmittance phase shifter formation region in the phase shift film 11 is removed. Further, the portion corresponding to the high transmittance phase shifter forming region in the transmissive substrate 10 is 180 degrees (specifically, (150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer)). The dug-down portion 10a in which the phase inversion occurs is formed. That is, the photomask according to the second modification of the first embodiment is completed.
[0149]
According to the second modification of the first embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects of the first embodiment. That is, in this modification, the step corresponding to the opening forming region in the phase shift film 11 is removed (see FIG. 16C), and the high transmittance phase shifter forming region in the phase shift film 11 is corresponded. The step of removing the portion (see FIG. 16E) is performed separately. Therefore, when the opening and the high transmittance phase shifter are separated by a minute width, in other words, when the phase shift film 11 having a minute width is left between the opening and the high transmittance phase shifter. The margin for photomask processing is increased.
[0150]
In the second modification of the first embodiment, before performing the step of removing the portion corresponding to the opening formation region in the phase shift film 11, it corresponds to the high transmittance phase shifter formation region in the phase shift film 11. A step of removing a portion to be performed (including a step of forming the dug portion 10a in the transparent substrate 10) may be performed.
[0151]
(Third Modification of First Embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a third modification of the first embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.
[0152]
The third modification of the first embodiment is different from the first embodiment as follows. That is, in the first embodiment, for example, as shown in FIGS. 9A to 9C, the outline of a layout in which a high transmittance phase shifter (translucent portion) and an opening (peripheral portion) are adjacent to each other. Although the enhancement mask is targeted, in the third modification of the first embodiment, for example, a layout in which the high transmittance phase shifter and the opening are separated as shown in FIGS. The contour emphasis mask is targeted. In the first embodiment, it is assumed that the phase shift film 11 serving as a low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) as shown in FIG. 11A is a single layer film. In the third modification of the first embodiment, for example, as shown in FIG. 11B, the phase shift film 11 includes a low transmittance transmittance adjusting film 11A and a high transmittance phase adjusting film 11B. Is assumed to have a two-layer structure in which are sequentially stacked.
[0153]
FIGS. 17A and 17B are a plan view and a cross-sectional view of a photomask according to a third modification of the first embodiment. As shown in FIGS. 17A and 17B, the translucent portion that becomes a high transmittance phase shifter by the dug-down portion 10a of the transmissive substrate 10 is separated from the opening without the phase shift film 11, that is, the peripheral portion. ing. The phase shift film 11 serving as a low transmittance phase shifter includes a low transmittance transmittance adjusting film 11A as a lower layer and a high transmittance phase adjusting film 11B as an upper layer. Here, the transmittance adjusting film 11A is, for example, not less than (-30 + 360 × n) degrees and not more than (30 + 360 × n) degrees with respect to the exposure light with respect to the transmissive substrate 10 (opening) (where n is It consists of a single-layer thin film that produces an integer) phase difference. That is, the transmittance adjusting film 11A generates only a slight phase change in the transmitted light. As the transmittance adjusting film 11A, for example, a thin film (thickness of 30 nm or less) made of a metal such as Zr, Cr, Ta, Mo or Ti, or a Ta-Cr alloy, a Zr-Si alloy, a Mo-Si alloy or Ti-Si, for example. A thin film (thickness of 30 nm or less) made of a metal alloy such as an alloy can be used. Further, as the phase adjustment film 11B, for example, SiO 2 An oxide film such as a film can be used.
[0154]
By the way, in 1st Embodiment including this modification, the high transmittance phase shifter which has a sufficiently high transmittance (for example, about 90 to 100%) is formed by the dug-down portion 10a of the transmissive substrate 10. it can. However, due to light scattering on the etching surface of the transmissive substrate 10, the effective transmittance of the high transmittance phase shifter is slightly lower than that of the opening (that is, the transmissive substrate 10). For this reason, since the transmittance of the opening is the highest on the photomask, the requirement for miniaturization of the opening becomes severe.
[0155]
Here, as shown in the plan view of FIG. 17C and the cross-sectional view of FIG. 17D, it is formed between the opening in the phase shift film 11 and the high transmittance phase shifter (digging portion 10a). By removing the phase adjusting film 11B from the existing portion, in other words, by leaving only the transmittance adjusting film 11A between the peripheral portion and the light transmitting portion, the following effects can be obtained.
[0156]
First, when the film thickness of the transmittance adjusting film 11A is sufficiently small, the light transmitted through the opening and the removed portion of the phase adjusting film 11B (that is, the portion where only the transmittance adjusting film 11A in the transmissive substrate 10 is formed). ) Is substantially in phase with the light passing through. In this situation, the combined region of the opening and the removed portion of the phase adjustment film 11B is substantially equivalent to a region having transmittance averaged according to each area. Here, since the average value of the transmittance of the opening and the transmittance of the removed portion of the phase adjustment film 11B is smaller than the transmittance of the opening, the structure shown in FIG. (A structure in which a pseudo opening having an effective transmittance lower than that of the opening is formed in the vicinity of the high transmittance phase shifter). That is, since the transmittance (effective transmittance) of the opening including the removed portion of the phase adjusting film 11B can be made smaller than 1, the margin for controlling the size of the opening is increased.
[0157]
Further, when the transmittance adjusting film 11A is formed of a single layer thin film, the transmittance adjusting film 11A having a minute width is formed between the opening and the high transmittance phase shifter, compared to the case where the transmittance adjusting film having a multilayer structure is used. The peeling of the transmittance adjusting film 11A when formed can be suppressed.
[0158]
(Second Embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a second embodiment of the present invention, a method for producing the photomask, and a pattern forming method using the photomask will be described with reference to the drawings. Note that the photomask according to the second embodiment is a photomask of a reduction projection exposure system for realizing the contour enhancement method.
[0159]
FIG. 18A shows an example of a desired pattern to be formed using the photomask according to the second embodiment.
[0160]
Note that when pattern formation is described in the present embodiment, it is assumed that a positive resist process is used unless otherwise specified. That is, the description will be made assuming that the photosensitive portion of the resist film is removed. On the other hand, when it is assumed that a negative resist process is used, the description is assumed to be the same as that of the positive resist process except that the photosensitive portion of the resist film becomes a resist pattern. In the present embodiment, unless otherwise specified, the transmittance is expressed as an effective transmittance when the transmittance of the transmissive substrate is 100%.
[0161]
FIG. 18B is a plan view of the photomask according to the second embodiment, specifically, the photomask for forming the desired pattern shown in FIG. As shown in FIG. 18B, a high transmittance phase shifter (translucent portion) is provided so as to correspond to the resist removal portion in a desired pattern. Moreover, as a light-shielding mask pattern surrounding the high-transmittance phase shifter, a low transmittance having a low transmittance (about 6 to 15%) that does not expose the resist film in place of the complete light-shielding portion that completely shields the exposure light. A transmittance phase shifter (semi-shading part) is used. Further, in the vicinity of the high transmittance phase shifter, an opening (peripheral portion) having a very small width without the low transmittance phase shifter is provided. Here, in the second embodiment, a transmittance adjusting film having a transmittance with respect to exposure light lower than that of the transmissive substrate is formed in the opening, whereby the transmittance of the opening is reduced to that of the transmissive substrate. It is adjusted to a value smaller than the transmittance. Hereinafter, this opening is referred to as a transmittance adjusting unit in the present embodiment. The high-transmittance phase shifter and the low-transmittance phase shifter transmit the exposure light in the same phase, while the transmittance adjustment unit reverses the exposure light based on the high-transmittance phase shifter and the low-transmittance phase shifter. Make it transparent.
[0162]
In the second embodiment, as a method for arranging the transmittance adjusting portion (opening), for example, as shown in FIG. 9B, a predetermined dimension or less from each side of a rectangular high transmittance phase shifter is used. In this region, a transmittance adjusting unit is arranged so as to be in contact with each side.
[0163]
FIG. 18C is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 18B, that is, a cross-sectional view of the photomask according to the second embodiment. As shown in FIG. 18C, the photomask shown in FIG. 18B is realized as follows. That is, a semi-light-shielding film (transmittance adjusting film) 21 and a phase adjusting film 22 having a lower transmittance for exposure light than the transmissive substrate 20 are formed on regions other than the light transmitting portion forming region in the transmissive substrate 20. Are sequentially formed. The phase adjusting film 22 is 180 degrees with respect to the exposure light (actually (150 + 360 × n)) between the laminated structure of the transmissive substrate 20 and the transmittance adjusting film 21 (that is, the transmittance adjusting portion (peripheral portion)). And a phase difference of not less than (210 + 360 × n) degrees (where n is an integer). Thereby, a phase shift film having a laminated structure of the transmittance adjusting film 21 and the phase adjusting film 22 and having a low transmittance (about 6 to 15%) that does not expose the resist film is formed. A semi-light-shielding portion serving as a rate phase shifter is formed. The phase adjusting film 22 is not formed on the transmittance adjusting unit. The transmittance adjusting film 21 is preferably a thin film, but may be a thick film having an arbitrary thickness. Further, the light-transmitting portion forming region in the transmissive substrate 20 is 180 degrees with respect to the exposure light between the transmissive substrate 20 and the laminated structure of the transmittance adjusting film 21 (that is, the transmittance adjusting portion) (actually ( 150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer)). As a result, a light-transmitting portion that becomes a high-transmittance phase shifter is formed by the dug-down portion 20 a of the transparent substrate 20. Therefore, the phase adjustment film is composed of a high transmittance phase shifter (translucent portion) and a low transmittance phase shifter (semi-light-shielding portion) composed of a laminated structure (phase shift film) of the transmittance adjustment film 21 and the phase adjustment film 22. The contour emphasis mask is realized with a structure in which a transmittance adjusting portion without 22 (that is, having a single layer structure of the transmittance adjusting film 21) is sandwiched. As the transmittance adjusting film 21, for example, a thin film (thickness of 30 nm or less) made of a metal such as Zr, Cr, Ta, Mo, or Ti, or a Ta-Cr alloy, a Zr-Si alloy, a Mo-Si alloy, or Ti-Si, for example. A thin film (thickness of 30 nm or less) made of a metal alloy such as an alloy can be used. As the phase adjustment film 22, for example, SiO 2 An oxide film such as a film can be used. However, in order to obtain contrast enhancement by the contour enhancement method, it is necessary to limit the width of the transmittance adjustment unit to a predetermined dimension or less.
[0164]
Next, a pattern forming method using the photomask according to the second embodiment will be described.
[0165]
19A to 19D are cross-sectional views showing respective steps of a pattern forming method using a photomask according to the second embodiment.
[0166]
First, as shown in FIG. 19A, a film to be processed 201 such as a metal film or an insulating film is formed on a substrate 200, and then, as shown in FIG. Then, a positive resist film 202 is formed.
[0167]
Next, as shown in FIG. 19C, a low transmittance phase shifter composed of a laminated structure (phase shift film) of the transmittance adjusting film 21 and the phase adjusting film 22 and a single layer structure of the transmittance adjusting film 21 are formed. The photomask according to the second embodiment includes a transmittance adjusting unit having a transmissivity adjusting unit and a translucent unit functioning as a high transmittance phase shifter by the dug-down unit 20a. , And the resist film 202 is exposed by the transmitted light 204 transmitted through the photomask. At this time, since the low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) is used as the mask pattern, the entire resist film 202 is exposed with weak energy. However, as shown in FIG. 19C, the exposure energy sufficient to dissolve the resist film 202 in the development process corresponds to the light-transmitting portion (digging portion 20a) of the photomask in the resist film 202. Only the latent image portion 202a is present.
[0168]
Next, the resist film 202 is developed to remove the latent image portion 202a, thereby forming a resist pattern 205 as shown in FIG. At this time, in the exposure process shown in FIG. 19C, the light around the translucent part is canceled out, and as a result, the part of the resist film 202 corresponding to the periphery of the translucent part (transmittance adjusting part) is irradiated with the exposure energy. Therefore, the contrast of the light intensity distribution between the light transmitted through the light transmitting portion and the light transmitted through the transmittance adjusting portion, in other words, the light irradiated to the latent image portion 202a and the periphery of the latent image portion 202a is irradiated. It is possible to enhance the contrast of the light intensity distribution with the emitted light. Accordingly, since the energy distribution in the latent image portion 202a also changes abruptly, a resist pattern 205 having a sharp shape is formed.
[0169]
Next, a photomask producing method according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.
[0170]
20A to 20E are cross-sectional views showing respective steps of the photomask manufacturing method according to the second embodiment, and FIG. 20F is a plane corresponding to the cross-sectional view of FIG. FIG. 20 (g) shows a plan view corresponding to the cross-sectional view of FIG. 20 (e).
[0171]
First, as shown in FIG. 20 (a), on a transmissive substrate 20 made of a material that is transmissive to exposure light, for example, quartz or the like, transmission having lower transmittance for exposure light than the transmissive substrate 20 is performed. A rate adjusting film 21 and a phase adjusting film 22 are sequentially formed. The phase adjusting film 22 is not less than (150 + 360 × n) degrees and not more than (210 + 360 × n) degrees with respect to the exposure light between the laminated structure of the transmissive substrate 20 and the transmittance adjusting film 21 (where n is an integer). The phase difference is generated. Further, the phase shift film having a laminated structure of the transmittance adjusting film 21 and the phase adjusting film 22 constitutes a semi-light-shielding portion having a predetermined transmittance (for example, 6 to 15%) with respect to the exposure light.
[0172]
Next, as shown in FIG. 20B, a first resist pattern 23 covering a low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) formation region on the transparent substrate 20, that is, a high transmittance phase shifter ( A first resist pattern 23 having a removal portion is formed in each of the light transmission portion) formation region and the transmittance adjustment portion (peripheral portion) formation region. Thereafter, using the first resist pattern 23 as a mask, the phase adjustment film 22 is etched to pattern the phase adjustment film 22, and then the first resist pattern 23 is removed. As a result, as shown in FIGS. 20C and 20F, portions corresponding to the high transmittance phase shifter formation region and the opening formation region in the phase adjustment film 22 are removed.
[0173]
Next, as shown in FIG. 20 (d), the second resist pattern 24 covering the low transmittance phase shifter forming region and the transmittance adjusting portion forming region on the transparent substrate 20, that is, the high transmittance phase shifter. A second resist pattern 24 having a removal portion in the formation region is formed. Thereafter, the transmittance adjusting film 21 and the transmissive substrate 20 are sequentially etched using the second resist pattern 24 as a mask, and then the second resist pattern 24 is removed. As a result, as shown in FIGS. 20E and 20G, the portion corresponding to the high transmittance phase shifter forming region in the transmittance adjusting film 21 is removed. Further, in the portion corresponding to the high transmittance phase shifter forming region in the transmissive substrate 20, 180 degrees (specifically, between the laminated structure of the transmissive substrate 20 and the transmittance adjusting film 21 (that is, the transmittance adjusting portion)) A dug-down portion 20a in which a phase inversion of (150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer) is formed. That is, the photomask according to the second embodiment is completed. Here, the photomask according to the second embodiment having the planar structure of the contour emphasis mask prepares a transmissive substrate on which a phase shift film composed of a transmittance adjustment film and a phase adjustment film is deposited as a mask blank, Thereafter, the phase adjustment film, the transmittance adjustment film, and the transmissive substrate can be easily formed by sequentially etching.
[0174]
As described above, according to the second embodiment, the phase in which the exposure light is transmitted with the phase being inverted at a low transmittance on the low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) forming region of the transmissive substrate 20. A shift film (a laminated structure of the transmittance adjusting film 21 and the phase adjusting film 22) is formed. Further, the light-transmitting portion is formed by digging the light-transmitting portion forming region of the transparent substrate 20 to a thickness that causes a phase inversion to the exposure light. Further, a single layer structure of the transmittance adjusting film 21 is formed on the transmittance adjusting portion forming region of the transmissive substrate 20. Therefore, the transmittance adjustment is performed by the translucent portion that functions as a high transmittance phase shifter by the dug-down portion 20a, and the low transmittance phase shifter that transmits the exposure light in the same phase as the translucent portion and is made of a phase shift film. A transmittance adjusting portion having a single layer structure of the film 21, that is, a peripheral portion that transmits the exposure light in the opposite phase to the light transmitting portion is sandwiched. As a result, the contrast of the light intensity distribution between the translucent part and the peripheral part can be enhanced by the mutual interference between the light transmitted through the peripheral part and the light transmitted through the translucent part. This contrast enhancement effect can also be obtained when, for example, a fine isolated resist removal portion (that is, a fine isolated space pattern) is formed using oblique incidence exposure in a positive resist process. In other words, the isolated space pattern and the isolated line pattern or dense pattern can be simultaneously miniaturized by the combination of the photomask and the oblique incidence exposure of the present embodiment.
[0175]
According to the second embodiment, the phase shift film serving as the low transmittance phase shifter has a laminated structure of the low transmittance transmittance adjusting film 21 and the high transmittance phase adjusting film 22. For this reason, in the phase shift film, a combination of a desired phase change and a desired transmittance can be arbitrarily selected. In addition, the combination of the material of the transmittance adjusting film 21 and the material of the phase adjusting film 22 can improve the selectivity during etching for processing the phase shift film.
[0176]
Further, according to the second embodiment, since the single-layer structure of the transmittance adjustment film 21 is formed on the peripheral portion forming region of the transmissive substrate 20, the transmittance at the peripheral portion is higher than that of the transmissive substrate 20. The peripheral portion becomes a transmittance adjusting portion. That is, the transmittance of the peripheral portion is adjusted to a desired value by the transmittance adjusting film 21. Accordingly, it is possible to prevent the peripheral portion from having the highest transmittance on the photomask, so that the degree of miniaturization required for the peripheral portion can be reduced. In other words, it is possible to prevent a problem that it is difficult to create a photomask because the upper limit dimension of the peripheral portion, that is, the opening portion in the contour emphasis mask becomes small.
[0177]
In addition, according to the second embodiment, after the transmittance adjustment film 21 and the phase adjustment film 22 are sequentially formed on the transparent substrate 20, the phase adjustment film 22, the transmittance adjustment film 21, and the transparent substrate 20 are formed. Each is selectively etched. For this reason, it is possible to easily realize an arbitrarily shaped mask pattern having a low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) and a transmittance adjustment portion (peripheral portion) and an arbitrarily shaped light transmitting portion to be a high transmittance phase shifter. it can.
[0178]
In addition, according to the second embodiment, an opening (transmittance adjusting portion) having an arbitrary shape can be formed by processing the phase adjusting film 22 constituting the low transmittance phase shifter. 18B and 18C, that is, not limited to the type shown in FIG. 9B, for example, any of the types shown in FIGS. 9A to 9F can be realized. It is.
[0179]
In the second embodiment, the transmittance of the phase shift film having a laminated structure of the transmittance adjusting film 21 and the phase adjusting film 22 is preferably 6% or more and 15% or less. In this way, the contrast enhancement effect according to the present embodiment can be reliably obtained while preventing the resist film from being reduced during pattern formation.
[0180]
In the second embodiment, the description has been made on the premise that the positive resist process is used. Needless to say, a negative resist process may be used instead of the positive resist process. Here, in any of the processes, as an exposure light source, for example, i-line (wavelength 365 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) or F 2 Excimer laser light (wavelength 157 nm) can be used.
[0181]
In the second embodiment, the transmittance adjusting film 21 is not less than (−30 + 360 × n) degrees and not more than (30 + 360 × n) degrees with respect to the exposure light with respect to the transmissive substrate 20 (where n is It is preferably made of a single-layer thin film that produces an integer) phase difference. In this way, a mask blank for a normal halftone phase shift mask is prepared in which a phase shift film composed of a transmittance adjustment film made of a single layer thin film and a phase adjustment film is formed on a transparent substrate. In addition, the photomask processing can be easily performed only by etching each of the phase adjusting film, the transmittance adjusting film, and the transmissive substrate. At this time, when, for example, a metal thin film is used as the transmittance adjusting film 21, the substrate etching for forming the dug-down portion 20a in the transparent substrate 20 has a high selection ratio with respect to the transparent substrate 20 made of quartz or the like. The effect that the transmittance adjusting film 21 can be used as an etching mask is obtained.
[0182]
(First Modification of Second Embodiment)
Hereinafter, a photomask and a manufacturing method thereof according to a first modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0183]
The first modification of the second embodiment is different from the second embodiment as follows. That is, in the second embodiment, for example, as shown in FIGS. 9A to 9C, a layout in which a high transmittance phase shifter (translucent portion) and an opening (transmittance adjusting portion) are adjacent to each other. In the first modified example of the second embodiment, a high transmittance phase shifter and a transmittance adjusting unit as shown in FIGS. 9D to 9F, for example, The object is a contour emphasis mask having a layout in which are spaced apart.
[0184]
FIGS. 21A to 21E are cross-sectional views showing respective steps of a photomask manufacturing method according to a first modification of the second embodiment, and FIG. 21F is a cross-sectional view of FIG. The top view corresponding to a figure is shown, and Drawing 21 (g) shows the top view corresponding to the sectional view of Drawing 21 (e).
[0185]
First, as shown in FIG. 21 (a), on a transmissive substrate 20 made of a material that is transmissive to exposure light, for example, quartz or the like, transmission having lower transmittance for exposure light than the transmissive substrate 20 is performed. A rate adjusting film 21 and a phase adjusting film 22 are sequentially formed. The phase adjusting film 22 is not less than (150 + 360 × n) degrees and (210 + 360 × n) degrees with respect to the exposure light between the laminated structure of the transmissive substrate 20 and the transmittance adjusting film 21 (that is, the transmittance adjusting unit). The following phase difference (where n is an integer) is generated. Further, the phase shift film having a laminated structure of the transmittance adjusting film 21 and the phase adjusting film 22 becomes a semi-light-shielding portion having a predetermined transmittance (for example, 6 to 15%) with respect to the exposure light.
[0186]
Next, as shown in FIG. 21B, the first resist pattern 23 covering the low transmittance phase shifter (semi-light-shielding portion) forming region on the transparent substrate 20, that is, the high transmittance phase shifter ( A first resist pattern 23 having a removal portion is formed in each of the light transmission portion) formation region and the transmittance adjustment portion (peripheral portion) formation region. Here, in this modification, the transmittance adjusting portion forming region and the high transmittance phase shifter forming region are separated from each other. In other words, the first resist pattern 23 is interposed between the transmittance adjusting portion forming region and the high transmittance phase shifter forming region. Thereafter, using the first resist pattern 23 as a mask, the phase adjustment film 22 is etched to pattern the phase adjustment film 22, and then the first resist pattern 23 is removed. Thereby, as shown in FIG. 21C and FIG. 21F, the portions corresponding to the high transmittance phase shifter formation region and the transmittance adjustment portion formation region in the phase adjustment film 22 are removed.
[0187]
Next, as shown in FIG. 21 (d), on the transparent substrate 20, a low transmittance phase shifter formation region including the transmittance adjustment portion formation region is covered, and a removal portion is provided in the high transmittance phase shifter formation region. A second resist pattern 24 is formed. After that, the second resist pattern 24 and the patterned phase adjusting film 22 are used as a mask to sequentially etch the transmittance adjusting film 21 and the transmissive substrate 20, and then the second resist pattern 24 is removed. To do. Thereby, as shown in FIG. 21E and FIG. 21G, the portion corresponding to the high transmittance phase shifter formation region in the transmittance adjusting film 21 is removed. Further, in the portion corresponding to the high transmittance phase shifter forming region in the transmissive substrate 20, 180 degrees (specifically, between the laminated structure of the transmissive substrate 20 and the transmittance adjusting film 21 (that is, the transmittance adjusting portion)) A dug-down portion 20a in which a phase inversion of (150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer) is formed. That is, the photomask according to the first modification of the second embodiment is completed.
[0188]
According to the first modification of the second embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects of the second embodiment. That is, since the patterned phase adjustment film 22 can be used as a mask, the transmissive substrate 20 can be etched in a self-aligned manner, so that photomask processing can be performed accurately.
[0189]
(Second modification of the second embodiment)
Hereinafter, a photomask and a manufacturing method thereof according to a second modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0190]
The second modification of the second embodiment is different from the second embodiment as follows. That is, in the second embodiment, for example, as shown in FIGS. 9A to 9C, a layout in which a high transmittance phase shifter (translucent portion) and an opening (transmittance adjusting portion) are adjacent to each other. In the second modified example of the second embodiment, as shown in FIGS. 9D to 9F, for example, as in the first modified example of the second embodiment. Such an outline emphasis mask having a layout in which the high transmittance phase shifter and the transmittance adjusting unit are separated from each other is an object.
[0191]
FIGS. 22A to 22E are cross-sectional views showing respective steps of a photomask producing method according to a second modification of the second embodiment, and FIG. 22F is a cross-sectional view of FIG. The top view corresponding to a figure is shown, and Drawing 22 (g) shows the top view corresponding to the sectional view of Drawing 22 (e).
[0192]
First, as shown in FIG. 22 (a), on a transmissive substrate 20 made of a material that is transmissive to exposure light, for example, quartz or the like, transmission having lower transmittance for exposure light than the transmissive substrate 20 is performed. A rate adjusting film 21 and a phase adjusting film 22 are sequentially formed. The phase adjusting film 22 is not less than (150 + 360 × n) degrees and (210 + 360 × n) degrees with respect to the exposure light between the laminated structure of the transmissive substrate 20 and the transmittance adjusting film 21 (that is, the transmittance adjusting unit). The following phase difference (where n is an integer) is generated. Further, the phase shift film having a laminated structure of the transmittance adjusting film 21 and the phase adjusting film 22 becomes a semi-light-shielding portion having a predetermined transmittance (for example, 6 to 15%) with respect to the exposure light.
[0193]
Next, as shown in FIG. 22B, the first layer covering the low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) forming region and the high transmittance phase shifter (translucent portion) forming region on the transparent substrate 20. That is, the first resist pattern 23 having a removal portion in the transmittance adjusting portion (peripheral portion) forming region is formed. Thereafter, using the first resist pattern 23 as a mask, the phase adjustment film 22 is etched to pattern the phase adjustment film 22, and then the first resist pattern 23 is removed. Thereby, as shown in FIG. 22C and FIG. 22F, the portion corresponding to the transmittance adjusting portion forming region in the phase adjusting film 22 is removed.
[0194]
Next, as shown in FIG. 22D, the second resist pattern 24 covering the low transmittance phase shifter forming region and the transmittance adjusting portion forming region on the transparent substrate 20, that is, the high transmittance phase. A second resist pattern 24 having a removal portion in the shifter formation region is formed. Thereafter, the phase adjustment film 22, the transmittance adjustment film 21, and the transmissive substrate 20 are sequentially etched using the second resist pattern 24 as a mask, and then the second resist pattern 24 is removed. As a result, as shown in FIGS. 22E and 22G, portions of the transmittance adjusting film 21 and the phase adjusting film 22 corresponding to the high transmittance phase shifter forming regions are removed. Further, in the portion corresponding to the high transmittance phase shifter forming region in the transmissive substrate 20, 180 degrees (specifically, between the laminated structure of the transmissive substrate 20 and the transmittance adjusting film 21 (that is, the transmittance adjusting portion)) A dug-down portion 20a in which a phase inversion of (150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer) is formed. That is, the photomask according to the second modification of the second embodiment is completed.
[0195]
According to the second modification of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the second embodiment. That is, in this modification, a step (see FIG. 22C) of removing a portion corresponding to the transmittance adjusting portion forming region in the phase adjusting film 22 and a high transmittance phase shifter forming region in the phase adjusting film 22 The step of removing the corresponding portion (see FIG. 22E) is performed separately. Therefore, when the transmittance adjusting unit and the high transmittance phase shifter are separated by a minute width, in other words, the minute width phase adjusting film 22 is interposed between the transmittance adjusting unit and the high transmittance phase shifter. If left untouched, the margin for photomask processing will increase.
[0196]
In the second modification of the second embodiment, the high transmittance phase shifter formation region in the phase adjustment film 22 is performed before the step of removing the portion corresponding to the transmittance adjustment portion formation region in the phase adjustment film 22 is performed. And a step of removing a portion corresponding to (including a step of removing a portion corresponding to the high transmittance phase shifter forming region in the transmittance adjusting film 21 and forming a dug portion 20a in the transparent substrate 20). .
[0197]
(Third embodiment)
Hereinafter, a photomask according to a third embodiment of the present invention, a method for producing the photomask, and a pattern forming method using the photomask will be described with reference to the drawings. Note that the photomask according to the third embodiment is a photomask of a reduction projection exposure system for realizing the contour enhancement method.
[0198]
FIG. 23A shows an example of a desired pattern to be formed using the photomask according to the third embodiment.
[0199]
Note that when pattern formation is described in the present embodiment, it is assumed that a positive resist process is used unless otherwise specified. That is, the description will be made assuming that the photosensitive portion of the resist film is removed. On the other hand, when it is assumed that a negative resist process is used, the description is assumed to be the same as that of the positive resist process except that the photosensitive portion of the resist film becomes a resist pattern. In the present embodiment, unless otherwise specified, the transmittance is expressed as an effective transmittance when the transmittance of the transmissive substrate is 100%.
[0200]
FIG. 23B is a plan view of the photomask according to the third embodiment, specifically, the photomask for forming the desired pattern shown in FIG. As shown in FIG. 23B, a high transmittance phase shifter (translucent portion) is provided so as to correspond to the resist removal portion in a desired pattern. Moreover, as a light-shielding mask pattern surrounding the high-transmittance phase shifter, a low transmittance having a low transmittance (about 6 to 15%) that does not expose the resist film in place of the complete light-shielding portion that completely shields the exposure light. A transmittance phase shifter (semi-shading part) is used. Further, in the vicinity of the high transmittance phase shifter, an opening (peripheral portion) having a very small width without the low transmittance phase shifter is provided. The high transmittance phase shifter and the low transmittance phase shifter transmit the exposure light in the same phase, while the opening transmits the exposure light in the opposite phase with respect to the high transmittance phase shifter and the low transmittance phase shifter.
[0201]
In the third embodiment, as an arrangement method of the openings, for example, as shown in FIG. 9B, each side of the rectangular high-transmittance phase shifter is placed in a region having a predetermined dimension or less from each side. The form which arrange | positions an opening part so that it may contact is adopted.
[0202]
FIG. 23C is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 23B, that is, a cross-sectional view of the photomask according to the third embodiment. As shown in FIG. 23C, the photomask shown in FIG. 23B is realized as follows. That is, a phase adjustment film 31 and a semi-light-shielding film (transmittance adjustment film) 32 having a lower transmittance for exposure light than the transparent substrate 30 are sequentially formed on the low transmittance phase shifter forming region of the transparent substrate 30. Form. The phase adjustment film 31 is 180 degrees (actually (150 + 360 × n) degrees or more and (210 + 360 × n) degrees or less with respect to the exposure light between the transparent substrate 30 (opening) and n is an integer )) Phase difference. As a result, a phase shift film having a laminated structure of the phase adjustment film 31 and the transmittance adjustment film 32 and having a low transmittance (about 6 to 15%) that does not expose the resist film is formed. A semi-light-shielding portion serving as a rate phase shifter is formed. Here, it is assumed that the transmittance adjusting film 32 transmits light with a low transmittance, while the phase change of light due to the thickness of the transmittance adjusting film 32 is small. In addition, a single layer structure of the phase adjustment film 31 is formed on the light transmitting portion forming region of the transparent substrate 30, thereby forming a light transmitting portion that becomes a high transmittance phase shifter. Therefore, the phase adjustment film is composed of a high transmittance phase shifter (translucent portion) and a low transmittance phase shifter (semi-light-shielding portion) composed of a laminated structure (phase shift film) of the phase adjustment film 31 and the transmittance adjustment film 32. A contour emphasis mask is realized with a structure in which a peripheral portion, that is, an opening portion, without 31 (the surface of the transmissive substrate 30 is exposed) is sandwiched. As the phase adjustment film 31, for example, SiO 2 An oxide film such as a film can be used. Further, as the transmittance adjusting film 32, a thin film (thickness of 30 nm or less) made of a metal such as Zr, Cr, Ta, Mo or Ti, or a Ta-Cr alloy, Zr-Si alloy, Mo-Si alloy or Ti, for example. A thin film (thickness of 30 nm or less) made of a metal alloy such as a Si alloy can be used. However, in order to obtain contrast enhancement by the contour enhancement method, it is necessary to limit the opening width to a predetermined dimension or less.
[0203]
Next, a pattern forming method using the photomask according to the third embodiment will be described.
[0204]
24A to 24D are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method using the photomask according to the third embodiment.
[0205]
First, as shown in FIG. 24A, a film to be processed 301 such as a metal film or an insulating film is formed on a substrate 300, and then, on the film to be processed 301 as shown in FIG. A positive resist film 302 is formed.
[0206]
Next, as shown in FIG. 24C, the low transmittance phase shifter composed of a laminated structure (phase shift film) of the phase adjustment film 31 and the transmittance adjustment film 32 and the single layer structure of the phase adjustment film 31. A photomask according to the third embodiment having a translucent part functioning as a high transmittance phase shifter is irradiated with exposure light 303 using an oblique incident exposure light source, and transmitted through the photomask. The resist film 302 is exposed with light 304. At this time, since the low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) is used as the mask pattern, the entire resist film 302 is exposed with weak energy. However, as shown in FIG. 24C, the exposure energy sufficient to dissolve the resist film 302 is irradiated in the developing process only in the latent image portion 302a corresponding to the light transmitting portion of the photomask in the resist film 302. It is.
[0207]
Next, the resist film 302 is developed to remove the latent image portion 302a, thereby forming a resist pattern 305 as shown in FIG. At this time, in the exposure step shown in FIG. 24C, the light around the light-transmitting portion is canceled out. As a result, the portion corresponding to the opening (peripheral portion) in the resist film 302 is hardly irradiated with exposure energy. The contrast of the light intensity distribution between the light transmitted through the light part and the light transmitted through the peripheral part, in other words, between the light applied to the latent image part 302a and the light applied to the periphery of the latent image part 302a. The contrast of the light intensity distribution can be enhanced. Accordingly, the energy distribution in the latent image portion 302a also changes abruptly, so that a resist pattern 305 having a sharp shape is formed.
[0208]
Next, a photomask producing method according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.
[0209]
FIGS. 25A to 25E are cross-sectional views showing respective steps of the photomask manufacturing method according to the third embodiment, and FIG. 25F is a plane corresponding to the cross-sectional view of FIG. FIG. 25 (g) is a plan view corresponding to the cross-sectional view of FIG. 25 (e).
[0210]
First, as shown in FIG. 25A, a phase adjustment film 31 and exposure light more than the transmissive substrate 30 are formed on a transmissive substrate 30 made of a material that is transmissive to exposure light, such as quartz. And a transmittance adjusting film 32 having a low transmittance with respect to each other. The phase adjustment film 31 generates a phase difference of not less than (150 + 360 × n) degrees and not more than (210 + 360 × n) degrees (where n is an integer) with respect to the exposure light with respect to the transmissive substrate 30 (opening). . Further, the phase shift film having a laminated structure of the phase adjustment film 31 and the transmittance adjustment film 32 becomes a semi-shielding portion having a predetermined transmittance (for example, 6 to 15%) with respect to the exposure light. In the present embodiment, as the transmittance adjusting film 32, for example, a light shielding film (such as a chromium film used as a light shielding film of a normal photomask) that has been thinned to have a low transmittance is used.
[0211]
Next, as shown in FIG. 25 (b), the first layer covering the low transmittance phase shifter (semi-shielding portion) forming region and the high transmittance phase shifter (light transmitting portion) forming region on the transparent substrate 30. The resist pattern 33, that is, the first resist pattern 33 having a removal portion in the opening (peripheral portion) formation region is formed. Thereafter, the transmittance adjusting film 32 and the phase adjusting film 31 are etched using the first resist pattern 33 as a mask, and then the first resist pattern 33 is removed. As a result, as shown in FIGS. 25C and 25F, the portion corresponding to the opening forming region in the laminated structure (phase shift film) of the phase adjusting film 31 and the transmittance adjusting film 32 is removed. .
[0212]
Next, as shown in FIG. 25 (d), on the transparent substrate 30, a second resist pattern 34 that covers at least the low-transmittance phase shifter formation region and has a removal portion in the high-transmittance phase shifter formation region. Form. Thereafter, the transmittance adjusting film 32 is etched using the second resist pattern 34 as a mask, and then the second resist pattern 34 is removed. As a result, as shown in FIGS. 25E and 25G, the portion corresponding to the high transmittance phase shifter formation region in the transmittance adjusting film 32 is removed, and the photomask according to the third embodiment is removed. Is completed. That is, the photomask according to the third embodiment having the planar structure of the contour emphasis mask is used as a mask blank, a phase adjustment film having a thickness that causes a phase inversion of 180 degrees, and a light-shielding film (transmittance adjustment) having a reduced thickness. The film can be easily formed by preparing a transmissive substrate on which a film is sequentially deposited and then sequentially etching the light shielding film and the phase adjusting film.
[0213]
As described above, according to the third embodiment, the phase in which the exposure light is phase-inverted and transmitted at a low transmittance on the low-transmittance phase shifter (semi-shielding portion) forming region of the transmissive substrate 30. A shift film (a laminated structure of the phase adjustment film 31 and the transmittance adjustment film 32) is formed. In addition, the single layer structure of the phase adjustment film 31 is formed on the light transmitting portion forming region of the transparent substrate 30 to form the light transmitting portion. For this reason, a translucent portion that functions as a high transmittance phase shifter due to the single layer structure of the phase adjustment film 31, and a low transmittance phase shifter that transmits exposure light in the same phase as the translucent portion and is made of a phase shift film, As a result, an opening having no phase shift film, that is, a peripheral portion that transmits exposure light in a phase opposite to that of the light transmitting portion is sandwiched. As a result, the contrast of the light intensity distribution between the translucent part and the peripheral part can be enhanced by the mutual interference between the light transmitted through the peripheral part and the light transmitted through the translucent part. This contrast enhancement effect can also be obtained when, for example, a fine isolated resist removal portion (that is, a fine isolated space pattern) is formed using oblique incidence exposure in a positive resist process. In other words, the isolated space pattern and the isolated line pattern or dense pattern can be simultaneously miniaturized by the combination of the photomask and the oblique incidence exposure of the present embodiment.
[0214]
Further, according to the third embodiment, the phase shift film serving as the low transmittance phase shifter has a laminated structure of the high transmittance phase adjustment film 31 and the low transmittance transmittance adjustment film 32. For this reason, in the phase shift film, a combination of a desired phase change and a desired transmittance can be arbitrarily selected. In addition, the combination of the material of the phase adjustment film 31 and the material of the transmittance adjustment film 32 can improve the selection ratio during etching for processing the phase shift film.
[0215]
Further, according to the third embodiment, after the phase adjustment film 31 and the transmittance adjustment film 32 are sequentially formed on the transmissive substrate 30, the etching is selectively performed on the transmittance adjustment film 32 and the phase adjustment film 31, respectively. To do. For this reason, it is possible to easily realize an arbitrary-shaped mask pattern having a low-transmittance phase shifter (semi-shielding portion) and an opening (peripheral portion) and an arbitrarily-shaped translucent portion that becomes a high-transmittance phase shifter.
[0216]
In addition, according to the third embodiment, an opening having an arbitrary shape is formed by processing the laminated structure (phase shift film) of the phase adjusting film 31 and the transmittance adjusting film 32 constituting the low transmittance phase shifter. Therefore, the pattern layout of the contour emphasis mask is not limited to the type shown in FIGS. 23B and 23C, that is, the type shown in FIG. 9B, for example, the types shown in FIGS. 9A to 9F. Either of these can be realized.
[0217]
Further, according to the third embodiment, as the transmittance adjusting film 32, it is possible to reduce the exposure light between the thinned light shielding film, specifically, the laminated structure of the transmissive substrate 30 and the phase adjusting film 31. Since a single-layer thin film that produces a phase difference of (−30 + 360 × n) degrees or more and (30 + 360 × n) degrees or less (where n is an integer) is used, the following effects are obtained. That is, a mask blank for a halftone phase shift mask in which a phase shift film composed of a phase adjustment film as a lower layer and a transmittance adjustment film as an upper layer is formed on a transmissive substrate is prepared to adjust the transmittance. Photomask processing can be easily performed only by etching each of the film and the phase adjusting film. In other words, there is a merit that the conventional technique can be used in the photomask manufacturing. Further, since the transmittance adjusting film is a thinned light shielding film, the mask blank structure that needs to be prepared becomes very simple.
[0218]
Here, the influence of the phase change (phase difference generated between the high transmittance phase shifter and the low transmittance phase shifter) resulting from the use of the thinned light-shielding film as the transmittance adjusting film 32 on the pattern formation. The result of examining the above by simulation will be described with reference to FIGS. The simulation conditions are the exposure light wavelength λ = 0.193 μm (ArF light source), the numerical aperture NA of the projection optical system of the exposure machine, and annular illumination.
[0219]
FIG. 26A shows a plan view of the contour enhancement mask used in the simulation. As shown in FIG. 26A, the widths of the high transmittance phase shifter (translucent portion) and the opening portion (peripheral portion) are 200 nm and 50 nm, respectively, and the high transmittance phase shifter, the opening portion, and the low transmittance. The respective transmittances of the phase shifter (semi-shielding portion) are 100%, 100%, and 7.5%. Further, the high transmittance phase shifter generates a phase difference of 180 degrees with the opening, and the low transmittance phase shifter generates a phase difference of 180 to 150 degrees with the opening.
[0220]
FIG. 26 (b) shows an outline enhancement mask shown in FIG. 26 (a) in which the low-transmittance phase shifter produces a phase difference of 180, 170, 160, and 150 degrees with the opening. 8 shows the simulation result of the light intensity distribution corresponding to the line segment AA ′ when the exposure is performed. As shown in FIG. 26B, if the phase difference between the low transmittance phase shifter and the high transmittance phase shifter is about 30 degrees, the contrast in the light intensity distribution is hardly affected. .
[0221]
FIG. 26 (c) shows an outline enhancement mask shown in FIG. 26 (a) in which the low-transmittance phase shifter produces a phase difference of 180, 170, 160, and 150 degrees with the opening. 8 shows a simulation result of the focus dependency of a pattern finished dimension (CD: Critical Dimension) when exposure is performed. As shown in FIG. 26C, when the phase difference between the low transmittance phase shifter and the high transmittance phase shifter changes, the best focus position at which the CD reaches a peak changes. However, even if the above-described phase difference changes, the CD hardly changes with respect to the focus fluctuation, that is, the depth of focus hardly changes. By the way, the occurrence of the same variation in the best focus position corresponding to all the parts on the photomask causes no problem in pattern formation. The only problem in pattern formation is the value of the depth of focus. That is, if the phase difference between the low transmittance phase shifter and the high transmittance phase shifter is up to about 30 degrees, it can be said that there is no particular problem in terms of focus characteristics.
[0222]
Therefore, in the present embodiment, when a thinned light-shielding film is used as the transmittance adjusting film 32, a contour enhancement mask in a strict sense (a position between a low transmittance phase shifter and a high transmittance phase shifter is used. It is understood that the effect of the edge enhancement method is not lost if the phase difference caused by the thin film is about 30 degrees or less. Specifically, when Ta, Cr, or an alloy containing them is used as the material of the light-shielding film, about 30 degrees with respect to the light from the ArF light source with respect to the high transmittance phase shifter (translucent portion). The thickness of the light shielding film that generates the phase difference is approximately 30 nm or more. This thickness is sufficient to realize a transmittance of about 10% or less.
[0223]
In the third embodiment, the transmittance of the phase shift film having a laminated structure of the phase adjusting film 31 and the transmittance adjusting film 32 is preferably 6% or more and 15% or less. In this way, the contrast enhancement effect according to the present embodiment can be reliably obtained while preventing the resist film from being reduced during pattern formation.
[0224]
In the third embodiment, the description has been made on the assumption that the positive resist process is used. Needless to say, a negative resist process may be used instead of the positive resist process. Here, in any of the processes, as an exposure light source, for example, i-line (wavelength 365 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) or F 2 Excimer laser light (wavelength 157 nm) can be used.
[0225]
In the third embodiment, for example, an edge enhancement mask having a layout in which a high transmittance phase shifter and an opening are adjacent to each other as shown in FIGS. 9A to 9C is used. Instead, for example, an edge emphasis mask having a layout in which the high transmittance phase shifter and the opening are separated as shown in FIGS. 9D to 9F may be used.
[0226]
In the third embodiment, the phase difference between the high transmittance phase shifter and the low transmittance phase shifter is substantially 0 degree by further depositing the phase adjustment film on the transmittance adjustment film 32. It goes without saying.
[0227]
In the first to third embodiments, the portions other than the opening (peripheral portion: may be a transmittance adjusting portion) and the high transmittance phase shifter (translucent portion) in the photomask are all low in transmittance. It has been assumed that it is a phase shifter (semi-shading part). However, the part of the photomask that is sufficiently distant from the opening and the high transmittance phase shifter, that is, the distance at which the influence of the optical interference effect is almost negligible from the opening and the high transmittance phase shifter in the photomask. (= 2 × λ / NA (λ is the wavelength of the exposure light, and NA is the numerical aperture of the reduction projection optical system of the exposure machine)) The part farther away may be a complete light-shielding part.
[0228]
【The invention's effect】
According to the present invention, the contrast of the light intensity distribution between the translucent part and the peripheral part can be enhanced by the mutual interference between the light transmitted through the translucent part and the light transmitted through the peripheral part. This contrast enhancement effect can also be obtained when, for example, a fine isolated resist removal portion (that is, a fine isolated space pattern corresponding to a light transmitting portion) is formed using oblique incidence exposure in a positive resist process. In other words, the isolated space pattern and the isolated line pattern or dense pattern can be simultaneously miniaturized by the combination of the present invention and the oblique incidence exposure.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1G are diagrams for explaining the principle of an edge emphasis method according to the present invention.
FIGS. 2A to 2F are diagrams for explaining the dependence on a light source shape in an image enhancement effect using a conventional phase edge; FIGS.
FIGS. 3A to 3F are diagrams for explaining the size limit of a phase shifter in the contour emphasizing method of the present invention. FIG.
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining a size limit of a phase shifter in the edge enhancement method of the present invention. FIG.
FIGS. 5A to 5F are views for explaining light intensity distributions caused by exposure light incident from various light source positions in forming an isolated pattern using the contour enhancement mask according to the present invention.
FIGS. 6A to 6F are diagrams illustrating light intensity distributions generated by exposure light incident from various light source positions in forming an isolated pattern using a conventional halftone phase shift mask. FIGS.
FIGS. 7A to 7F are views for explaining the dependency of contrast and DOF on the transmissivity of the semi-light-shielding portion in the contour enhancement mask of the present invention.
FIGS. 8A to 8F show variations in the layout of a light-shielding mask pattern composed of a semi-light-shielding portion and a phase shifter in an outline enhancement mask provided with an opening corresponding to a contact pattern. FIG.
FIGS. 9A to 9F show a light-shielding mask pattern constituted by a low transmittance phase shifter and an opening in an outline emphasis mask provided with a high transmittance phase shifter corresponding to the contact pattern. It is a figure which shows the variation of layout.
10A is a diagram showing an example of a desired pattern to be formed using the photomask according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a diagram illustrating the first pattern of the present invention. It is a top view of the photomask which concerns on embodiment, (c) is sectional drawing of the AA 'line in (b).
11A is a cross-sectional view when the phase shift film is a single layer film in the photomask according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a first embodiment of the present invention. It is sectional drawing in the case where the phase shift film is a laminated film of a transmittance adjusting film and a phase adjusting film in the photomask according to the embodiment.
12A is a diagram showing the shape of a normal exposure light source, FIG. 12B is a diagram showing the shape of an annular exposure light source, and FIG. 12C is a diagram showing the shape of a quadrupole exposure light source. (D) is a figure which shows the shape of a ring zone-quadrupole mixed exposure light source.
FIGS. 13A to 13D are cross-sectional views showing respective steps of a pattern forming method using a photomask according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 14A to 14E are cross-sectional views showing respective steps of the photomask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 14F corresponds to the cross-sectional view of FIG. It is a top view, (g) is a top view corresponding to sectional drawing of (e).
FIGS. 15A to 15E are cross-sectional views showing respective steps of a photomask manufacturing method according to a first modification of the first embodiment of the present invention, and FIG. It is a top view corresponding to a sectional view, and (g) is a top view corresponding to the sectional view of (e).
FIGS. 16A to 16E are cross-sectional views showing respective steps of a photomask manufacturing method according to a second modification of the first embodiment of the present invention, and FIG. It is a top view corresponding to a sectional view, and (g) is a top view corresponding to the sectional view of (e).
FIGS. 17A and 17B are a plan view and a cross-sectional view of a photomask according to a third modification of the first embodiment of the present invention, and FIGS. It is the top view and sectional drawing of the photomask which concern on the 3rd modification of the 1st Embodiment of this invention from which the phase adjustment film | membrane between high transmittance phase shifters was removed.
18A is a diagram showing an example of a desired pattern to be formed using a photomask according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 18B is a diagram showing a second pattern of the present invention. It is a top view of the photomask which concerns on embodiment, (c) is sectional drawing of the AA 'line in (b).
FIGS. 19A to 19D are cross-sectional views showing respective steps of a pattern forming method using a photomask according to a second embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 20A to 20E are cross-sectional views showing respective steps of a photomask manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 20F corresponds to the cross-sectional view of FIG. It is a top view, (g) is a top view corresponding to sectional drawing of (e).
FIGS. 21A to 21E are cross-sectional views showing respective steps of a photomask manufacturing method according to a first modification of the second embodiment of the present invention, and FIG. It is a top view corresponding to a sectional view, and (g) is a top view corresponding to the sectional view of (e).
FIGS. 22A to 22E are cross-sectional views showing respective steps of a method for producing a photomask according to a second modification of the second embodiment of the present invention, and FIG. It is a top view corresponding to a sectional view, and (g) is a top view corresponding to the sectional view of (e).
FIG. 23A is a diagram showing an example of a desired pattern to be formed using a photomask according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 23B is a diagram showing a third pattern of the present invention. It is a top view of the photomask which concerns on embodiment, (c) is sectional drawing of the AA 'line in (b).
FIGS. 24A to 24D are cross-sectional views showing respective steps of a pattern forming method using a photomask according to a third embodiment of the present invention.
FIGS. 25A to 25E are cross-sectional views showing respective steps of a photomask manufacturing method according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 25F corresponds to the cross-sectional view of FIG. It is a top view, (g) is a top view corresponding to sectional drawing of (e).
FIGS. 26A to 26C show pattern changes caused by the use of a thinned light-shielding film as the transmittance adjustment film of the photomask according to the third embodiment of the present invention. It is a figure explaining the influence which acts.
FIGS. 27A to 27G are views for explaining the principle of image enhancement using a conventional halftone phase shift mask. FIGS.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f Outline enhancement mask
2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f Transparent substrate
3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f Semi-light-shielding part
4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f opening
5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f Phase shifter
10 Transparent substrate
10a Drilling section
11 Phase shift film
11A transmittance adjustment membrane
11B phase adjustment film
12 First resist pattern
13 Second resist pattern
20 Transparent substrate
20a Drilling part
21 Permeability adjusting membrane
22 Phase shift film
23 First resist pattern
24 Second resist pattern
30 Transparent substrate
31 Phase shift film
32 Permeability adjusting membrane
33 First resist pattern
34 Second resist pattern
100 substrates
101 Film to be processed
102 resist film
102a Latent image part
103 Exposure light
104 Transmitted light
105 resist pattern
200 substrates
201 Processed film
202 resist film
202a Latent image part
203 Exposure light
204 Transmitted light
205 resist pattern
300 substrates
301 Film to be processed
302 resist film
302a Latent image part
303 Exposure light
304 Transmitted light
305 resist pattern

Claims (37)

露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、
前記半遮光部により囲まれ且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部と、
前記半遮光部により囲まれ且つ前記透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備え、
前記半遮光部及び前記透光部は前記露光光を互いに同位相で透過させ、
前記周辺部は、前記半遮光部及び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、
前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ前記周辺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ト膜が形成されており、
前記周辺部形成領域の前記透過性基板の表面は露出していることを特徴とするフォトマスク。A semi-light-shielding part having a light-shielding property for exposure light;
A translucent part surrounded by the semi-light-shielding part and having translucency with respect to the exposure light;
A peripheral part surrounded by the semi-light-shielding part and located around the light-transmitting part is provided on the transparent substrate,
The semi-light-shielding part and the light-transmitting part transmit the exposure light in the same phase,
The peripheral portion transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the semi-light-shielding portion and the light transmitting portion,
A phase shift film having a transmittance that partially transmits the exposure light and that transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion is formed on the transparent substrate in the semi-light-shielding portion forming region. and,
The photomask according to claim 1 , wherein a surface of the transparent substrate in the peripheral portion forming region is exposed . 前記透光部形成領域の前記透過性基板は、前記周辺部を基準として前記露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げられていることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。  2. The photo according to claim 1, wherein the transparent substrate in the light transmitting portion forming region is dug down to have a thickness that allows the exposure light to transmit in an opposite phase with respect to the peripheral portion. mask. 前記位相シフト膜は金属含有酸化膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 1, wherein the phase shift film is a metal-containing oxide film. 前記位相シフト膜は、
前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜と、
前記透過率調整膜上に形成され且つ前記周辺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調整膜とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスク。The phase shift film is
A transmittance adjusting film whose transmittance for the exposure light is lower than that of the transparent substrate;
3. The photomask according to claim 1 , further comprising a phase adjustment film formed on the transmittance adjustment film and transmitting the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion. 前記周辺部は、前記透光部から所定の寸法だけ離れた位置に配置されており、
前記周辺部と前記透光部との間に、前記位相シフト膜のうちの前記透過率調整膜のみが形成されていることを特徴とする請求項４に記載のフォトマスク。The peripheral portion is disposed at a position away from the translucent portion by a predetermined dimension,
5. The photomask according to claim 4 , wherein only the transmittance adjusting film of the phase shift film is formed between the peripheral portion and the light transmitting portion. 前記位相シフト膜は、
前記周辺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調整膜と、
前記位相調整膜上に形成され且つ前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜とを有し、
前記透光部形成領域の前記透過性基板上にも前記位相調整膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。The phase shift film is
A phase adjusting film that transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion;
A transmittance adjusting film formed on the phase adjusting film and having a transmittance for the exposure light lower than that of the transmissive substrate;
The photomask of claim 1, wherein the said well on a transparent substrate a phase adjustment film of the transparent portion forming region is formed. 前記透過率調整膜は金属又は金属合金からなる薄膜であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 4, wherein the transmittance adjusting film is a thin film made of a metal or a metal alloy. 前記透過率調整膜の膜厚は３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 7 , wherein a film thickness of the transmittance adjusting film is 30 nm or less. 前記位相調整膜は酸化膜であることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 4 , wherein the phase adjustment film is an oxide film. 前記周辺部は前記透光部と接するように配置されていることを特徴する請求項１〜９のいずれか１項に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 1 , wherein the peripheral portion is disposed so as to be in contact with the light transmitting portion. 前記周辺部は、前記透光部の周辺に接するリング状の領域からなることを特徴する請求項１０に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 10, wherein the peripheral portion includes a ring-shaped region in contact with a periphery of the light transmitting portion. 前記透光部の形状は多角形であり、The shape of the translucent part is a polygon,
前記周辺部は、前記透光部の各辺と接する複数個の矩形状の領域からなることを特徴する請求項１０に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 10, wherein the peripheral portion includes a plurality of rectangular regions in contact with each side of the light transmitting portion. 前記周辺部は、前記透光部から所定の寸法だけ離して配置されていることを特徴する請求項１〜９のいずれか１項に記載のフォトマスク。The photomask according to any one of claims 1 to 9 , wherein the peripheral portion is disposed away from the light transmitting portion by a predetermined dimension. 前記周辺部はリング状の領域からなり、The peripheral part consists of a ring-shaped region,
前記周辺部と前記透光部との間にはリング状の前記半遮光部が介在していることを特徴する請求項１３に記載のフォトマスク。14. The photomask according to claim 13, wherein the ring-shaped semi-light-shielding portion is interposed between the peripheral portion and the translucent portion. 前記透光部の形状は多角形であり、The shape of the translucent part is a polygon,
前記周辺部は、前記透光部の各辺と対向する複数個の矩形状の領域からなり、The peripheral portion is composed of a plurality of rectangular regions facing each side of the translucent portion,
前記周辺部と前記透光部との間には前記半遮光部が介在していることを特徴する請求項１３に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 13, wherein the semi-light-shielding portion is interposed between the peripheral portion and the translucent portion. 露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、A semi-light-shielding part having a light-shielding property for exposure light;
前記半遮光部により囲まれ且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部と、A translucent part surrounded by the semi-light-shielding part and having translucency with respect to the exposure light;
前記半遮光部により囲まれ且つ前記透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備え、A peripheral part surrounded by the semi-light-shielding part and located around the translucent part on a transparent substrate;
前記半遮光部及び前記透光部は前記露光光を互いに同位相で透過させ、The semi-light-shielding part and the light-transmitting part transmit the exposure light in the same phase,
前記周辺部は、前記半遮光部及び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、The peripheral portion transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the semi-light-shielding portion and the light transmitting portion,
前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ前記周辺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ト膜が形成されており、A phase shift film having a transmittance that partially transmits the exposure light and that transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion is formed on the transparent substrate in the semi-light-shielding portion forming region. And
前記周辺部は、前記透光部から所定の寸法だけ離して配置されていることを特徴とするフォトマスク。The photomask according to claim 1, wherein the peripheral portion is arranged with a predetermined dimension away from the translucent portion. 前記透光部形成領域の前記透過性基板は、前記周辺部を基準として前記露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げられていることを特徴とする請求項１６に記載のフォトマスク。17. The photo according to claim 16, wherein the transparent substrate in the light transmitting part forming region is dug down to have a thickness that allows the exposure light to transmit in an opposite phase with respect to the peripheral part. mask. 前記位相シフト膜は、
前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜と、
前記透過率調整膜上に形成され且つ前記周辺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調整膜とを有し、
前記周辺部形成領域の前記透過性基板上にも前記透過率調整膜が形成されていることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のフォトマスク。The phase shift film is
A transmittance adjusting film whose transmittance for the exposure light is lower than that of the transparent substrate;
A phase adjusting film formed on the transmittance adjusting film and transmitting the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion;
The photomask according to claim 16, wherein the transmittance adjusting film is also formed on the transparent substrate in the peripheral portion forming region. 前記透過率調整膜は、金属又は金属合金からなり且つ前記周辺部を基準として前記露光光を同位相で透過させる薄膜であることを特徴とする請求項１８に記載のフォトマスク。19. The photomask according to claim 18 , wherein the transmittance adjusting film is a thin film made of a metal or a metal alloy and transmitting the exposure light in the same phase with respect to the peripheral portion. 前記透過率調整膜の膜厚は３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１９に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 19 , wherein the transmittance adjusting film has a thickness of 30 nm or less. 前記位相調整膜は酸化膜であることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載のフォトマスク。The photomask according to claim 18 , wherein the phase adjustment film is an oxide film. 前記周辺部はリング状の領域からなり、The peripheral part consists of a ring-shaped region,
前記周辺部と前記透光部との間にはリング状の前記半遮光部が介在していることを特徴する請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のフォトマスク。The photomask according to any one of claims 16 to 21, wherein the ring-shaped semi-light-shielding portion is interposed between the peripheral portion and the translucent portion. 前記透光部の形状は多角形であり、The shape of the translucent part is a polygon,
前記周辺部は、前記透光部の各辺と対向する複数個の矩形状の領域からなり、The peripheral portion is composed of a plurality of rectangular regions facing each side of the translucent portion,
前記周辺部と前記透光部との間には前記半遮光部が介在していることを特徴する請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のフォトマスク。The photomask according to any one of claims 16 to 21, wherein the semi-light-shielding portion is interposed between the peripheral portion and the translucent portion. 露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、A semi-light-shielding part having a light-shielding property for exposure light;
前記半遮光部により囲まれ且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部と、A translucent part surrounded by the semi-light-shielding part and having translucency with respect to the exposure light;
前記半遮光部により囲まれ且つ前記透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備え、A peripheral part surrounded by the semi-light-shielding part and located around the translucent part on a transparent substrate;
前記透光部の形状は多角形であり、The shape of the translucent part is a polygon,
前記周辺部は、前記透光部の各辺と対向する複数個の矩形状の領域からなり、The peripheral portion is composed of a plurality of rectangular regions facing each side of the translucent portion,
前記半遮光部及び前記透光部は前記露光光を互いに同位相で透過させ、The semi-light-shielding part and the light-transmitting part transmit the exposure light in the same phase,
前記周辺部は、前記半遮光部及び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、The peripheral portion transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the semi-light-shielding portion and the light transmitting portion,
前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ前記周辺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ト膜が形成されており、A phase shift film having a transmittance that partially transmits the exposure light and that transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion is formed on the transparent substrate in the semi-light-shielding portion forming region. And
前記位相シフト膜は、The phase shift film is
前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜と、A transmittance adjusting film whose transmittance for the exposure light is lower than that of the transparent substrate;
前記透過率調整膜上に形成され且つ前記周辺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調整膜とを有し、A phase adjusting film formed on the transmittance adjusting film and transmitting the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion;
前記周辺部形成領域の前記透過性基板上にも前記透過率調整膜が形成されていることを特徴とするフォトマスク。The photomask according to claim 1, wherein the transmittance adjusting film is also formed on the transparent substrate in the peripheral portion forming region. 前記透光部形成領域の前記透過性基板は、前記周辺部を基準として前記露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げられていることを特徴とする請求項２４に記載のフォトマスク。25. The photo according to claim 24, wherein the transmissive substrate in the translucent portion forming region is dug down to have a thickness that allows the exposure light to transmit in an opposite phase with respect to the peripheral portion. mask. 前記周辺部は前記透光部と接するように配置されていることを特徴する請求項２４又は２５に記載のフォトマスク。 26. The photomask according to claim 24, wherein the peripheral portion is disposed so as to be in contact with the light transmitting portion. 前記露光光に対する前記位相シフト膜の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載のフォトマスク。27. The photomask according to claim 1, wherein the transmittance of the phase shift film with respect to the exposure light is 6% or more and 15% or less. 露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、前記半遮光部により囲まれ且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部と、前記半遮光部により囲まれ且つ前記透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備えたフォトマスクの作成方法であって、
前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ前記周辺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ト膜を形成する第１の工程と、
前記第１の工程よりも後に、前記透光部形成領域の前記透過性基板を、前記周辺部を基準として前記露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げる第２の工程とを備え、
前記第１の工程は、前記透過性基板の上に全面に亘って前記位相シフト膜を形成した後 、前記周辺部形成領域の前記位相シフト膜を除去する工程を含むことを特徴とするフォトマスクの作成方法。A semi-light-shielding part having a light-shielding property with respect to exposure light; a translucent part surrounded by the semi-light-shielding part and having a light-transmissive property with respect to the exposure light; and A method for producing a photomask having a peripheral part located on the periphery of a transparent substrate,
A phase shift film having a transmittance for partially transmitting the exposure light and transmitting the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion is formed on the transparent substrate in the semi-light-shielding portion forming region. A first step;
After the first step, a second step of digging the transparent substrate in the light transmitting portion forming region so as to have a thickness that allows the exposure light to transmit in the opposite phase with respect to the peripheral portion. Prepared ,
The first step includes a step of removing the phase shift film in the peripheral portion formation region after forming the phase shift film over the entire surface of the transmissive substrate. How to create 前記第１の工程は、前記周辺部形成領域の前記位相シフト膜を除去すると共に、前記透光部形成領域の前記位相シフト膜を除去する工程を含むことを特徴とする請求項２８に記載のフォトマスクの作成方法。The first step is to remove the said phase shift film of the peripheral portion forming region, according to claim 28, characterized in that it comprises a step of removing the phase shift film of the transparent portion formation area To create a photomask. 前記第２の工程は、前記透光部形成領域の前記透過性基板を掘り下げる前に、前記透光部形成領域の前記位相シフト膜を除去する工程を含むことを特徴とする請求項２８に記載のフォトマスクの作成方法。 Before Stories second step, before delving into the transparent substrate of the transparent portion forming region, to claim 28, characterized in that it comprises a step of removing the phase shift film of the transparent portion formation region A method for producing the described photomask. 前記周辺部と前記透光部とが離間していることを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項に記載のフォトマスクの作成方法。31. The method for producing a photomask according to claim 28, wherein the peripheral portion and the light transmitting portion are separated from each other. 前記位相シフト膜は、
前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜と、
前記透過率調整膜上に形成され且つ前記周辺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調整膜とを有することを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか１項に記載のフォトマスクの作成方法。The phase shift film is
A transmittance adjusting film whose transmittance for the exposure light is lower than that of the transparent substrate;
32. The photo according to claim 28 , further comprising a phase adjusting film formed on the transmittance adjusting film and transmitting the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion. How to create a mask. 露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、前記半遮光部により囲まれ且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部と、前記半遮光部により囲まれ且つ前記透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備えたフォトマスクの作成方法であって、A semi-light-shielding part having a light-shielding property with respect to exposure light; a translucent part surrounded by the semi-light-shielding part and having a light-transmissive property with respect to the exposure light; and A method for producing a photomask having a peripheral part located on the periphery of a transparent substrate,
前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ前記周辺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ト膜を形成する第１の工程と、A phase shift film having a transmittance for partially transmitting the exposure light and transmitting the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion is formed on the transparent substrate in the semi-light-shielding portion forming region. A first step;
前記第１の工程よりも後に、前記透光部形成領域の前記透過性基板を、前記周辺部を基準として前記露光光が反対位相で透過する厚さを持つように掘り下げる第２の工程とを備え、After the first step, a second step of digging the transmissive substrate in the light transmitting portion forming region so as to have a thickness that allows the exposure light to transmit in the opposite phase with respect to the peripheral portion. Prepared,
前記周辺部と前記透光部とが離間していることを特徴とするフォトマスクの作成方法。The method for producing a photomask, wherein the peripheral portion and the light transmitting portion are separated from each other. 前記第１の工程は、前記透過性基板の上に全面に亘って、前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜、及び前記周辺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調整膜を順次形成した後、前記透光部形成領域及び前記周辺部形成領域の前記位相調整膜を除去することによって、前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に、前記透過率調整膜及び前記位相調整膜からなる前記位相シフト膜を形成する工程を含み、
前記第２の工程は、前記透光部形成領域の前記透過性基板を掘り下げる前に、前記透光部形成領域の前記透過率調整膜を除去する工程を含むことを特徴と請求項３３に記載のフォトマスクの作成方法。In the first step, on the entire surface of the transmissive substrate, the exposure light is opposite with respect to the transmittance adjusting film having a lower transmittance to the exposure light than the transmissive substrate and the peripheral portion. After sequentially forming a phase adjusting film that transmits in phase, by removing the phase adjusting film in the light transmitting portion forming region and the peripheral portion forming region, on the transparent substrate in the semi-light-shielding portion forming region, Forming the phase shift film comprising the transmittance adjustment film and the phase adjustment film,
34. The step of claim 33 , wherein the second step includes a step of removing the transmittance adjusting film in the light transmitting portion forming region before digging down the transparent substrate in the light transmitting portion forming region. To create a photomask. 前記第１の工程は、前記透過性基板の上に全面に亘って、前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜、及び前記周辺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調整膜を順次形成した後、前記周辺部形成領域の前記位相調整膜を除去することによって、前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に、前記透過率調整膜及び前記位相調整膜からなる前記位相シフト膜を形成する工程を含み、
前記第２の工程は、前記透光部形成領域の前記透過性基板を掘り下げる前に、前記透光部形成領域の前記位相調整膜及び前記透過率調整膜を順次除去する工程を含むことを特徴とする請求項３３に記載のフォトマスクの作成方法。In the first step, on the entire surface of the transmissive substrate, the exposure light is opposite with respect to the transmittance adjusting film having a lower transmittance to the exposure light than the transmissive substrate and the peripheral portion. After sequentially forming a phase adjustment film that transmits in phase, the transmittance adjustment film and the transmissivity film on the translucent substrate in the semi-light-shielding part formation region by removing the phase adjustment film in the peripheral part formation region Including the step of forming the phase shift film comprising a phase adjustment film,
The second step includes a step of sequentially removing the phase adjusting film and the transmittance adjusting film in the light transmitting part forming region before digging down the transparent substrate in the light transmitting part forming region. 34. The method for producing a photomask according to claim 33 . 露光光に対して遮光性を有する半遮光部と、前記半遮光部により囲まれ且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部と、前記半遮光部により囲まれ且つ前記透光部の周辺に位置する周辺部とを透過性基板上に備えたフォトマスクの作成方法であって、
前記透過性基板の上に全面に亘って、前記周辺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調整膜、及び前記露光光に対する透過率が前記透過性基板よりも低い透過率調整膜を順次形成する第１の工程と、
前記周辺部形成領域の前記位相調整膜及び前記透過率調整膜を除去する第２の工程と、
前記第２の工程よりも後に、前記透光部形成領域の前記透過率調整膜を除去する第３の工程とを備え、
前記半遮光部形成領域の前記透過性基板上に形成された前記位相調整膜及び前記透過率調整膜は、前記露光光を部分的に透過させる透過率を有し且つ前記周辺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ト膜を構成することを特徴とするフォトマスクの作成方法。A semi-light-shielding part having a light-shielding property with respect to exposure light; a translucent part surrounded by the semi-light-shielding part and having a light-transmissive property with respect to the exposure light; and A method for producing a photomask having a peripheral part located on the periphery of a transparent substrate,
A phase adjusting film that transmits the exposure light in an opposite phase with respect to the peripheral portion over the entire surface of the transparent substrate, and a transmittance adjusting film having a lower transmittance with respect to the exposure light than the transparent substrate A first step of sequentially forming
A second step of removing the phase adjusting film and the transmittance adjusting film in the peripheral portion forming region;
After the second step, a third step of removing the transmittance adjustment film in the light transmitting portion formation region,
The phase adjusting film and the transmittance adjusting film formed on the transmissive substrate in the semi-light-shielding portion forming region have a transmittance that partially transmits the exposure light, and the peripheral portion is used as a reference. A method for producing a photomask, comprising: forming a phase shift film that transmits exposure light in an opposite phase. 前記露光光に対する前記位相シフト膜の透過率は６％以上で且つ１５％以下であることを特徴とする請求項２８〜３６のいずれか１項に記載のフォトマスクの作成方法。37. The method for producing a photomask according to claim 28 , wherein a transmittance of the phase shift film with respect to the exposure light is 6% or more and 15% or less.
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