WO2007102338A1 - 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 - Google Patents

Abstract

　透過性基板１００上に、例えば遮光部１０１よりなるマスクパターンと、半遮光部１０２に取り囲まれた第１の透光部１０４Ａとが設けられている。マスクパターンは、半遮光部１０２及び第１の透光部１０４Ａを挟んで互いに対向する第１のパターン領域及び第２のパターン領域を有する。

Description

明 細 書

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

技術分野

[0001] 本発明は、半導体集積回路装置等の製造に用いられる微細パターン形成用のフォ トマスク及びそのマスクを用 、たパターン形成方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、半導体を用いて実現する大規模集積回路装置 (以下、 LSIと称する)の高集 積ィ匕のために、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ィ匕が非常に重要となってきた。

[0003] 以下、従来の光露光システムによる配線パターンの細線ィ匕にっ 、て、ポジ型レジス トプロセスを用いる場合を例として説明する。ここで、ラインパターンとは、レジスト膜に おける露光光によって感光されない部分、つまり現像後に残存するレジスト部分 (レ ジストパターン)である。また、スペースパターンとは、レジスト膜における露光光によ つて感光される部分、つまり現像によりレジストが除去されてなる開口部分 (レジスト除 去パターン）である。尚、ポジ型レジストプロセスに代えてネガ型レジストプロセスを用 V、る場合、前述のラインパターン及びスペースパターンのそれぞれの定義を入れ替 えればよい。

[0004] 従来、光露光システムを用いてパターン形成を行う場合、石英等力 なる透明な基 板 (透過性基板)上に Cr (クロム)等力もなる遮光パターンが所望のパターンと対応す るように描かれたフォトマスクを用いていた。このようなフォトマスクにおいては、 Crパ ターンが存在する領域は、ある波長の露光光を透過させない（実質的に透過率 0% の）遮光部となる一方、 Crパターンが存在しない領域（開口部）は、前述の露光光に 対して透過性基板と同等の透過率 (実質的に 100%の透過率)を持つ透光部となる 。また、当該フォトマスクにおいては、全てのマスクパターンが透過性基板の上に描 かれていると共に、露光時には透過性基板の裏面側（マスクパターンが設けられてい ない側)から照射された光が透過性基板を透過した後にマスクパターンに照射される ことになる。よって、本願においてマスクパターンの露光光に対する透過率を議論す る場合、マスクパターン各部の絶対的な透過率ではなぐ透過性基板の透過率（100

%)を基準とした相対透過率を用いる。

[0005] 前述のフォトマスクを用いて、レジストが塗布されたウェハの露光を行った場合、マ スクを透過した光の像がウェハ上に投影される。このとき、マスクの遮光部はレジスト の非感光部と対応すると共にマスクの開口部 (透光部）はレジストの感光部と対応し、 その結果、ウェハ上に所望のレジストパターンを形成できる。従って、このようなフォト マスク、つまり、ある波長の露光光に対する遮光部及び透光部から構成されるフォト マスクはバイナリーマスクと呼ばれる。

[0006] し力しながら、前述のバイナリーマスクを用いて露光波長（露光光の波長）以下の微 細パターンを高い寸法精度で形成することは、光の回折現象のために困難となる。そ の理由は以下の通りである。すなわち、マスクを透過してウェハ上に投影される光の 回折像の強度振幅が減少するため、非回折光となる 0次光の比率、つまり光学像に おけるノイズ成分の比率が大きくなるので、鮮明な像が得られなくなる。その結果、マ スク上のパターンの寸法誤差が光の投影像において強調されてしまうので、所望の 寸法精度でパターン形成を行うことも困難となってしまう。このような現象を MEF (マ スクエラーファクター）の増加と呼ぶ。高精度の寸法制御によるパターン形成が要求 される近年の LSIにお!/、ては、この MEFの低減が特に重要な課題となってきて!/、る。

[0007] また、光の回折現象が引き起こすその他の問題として、マスクパターンを矩形状に 形成したとしても、当該マスクパターンの露光によって形成されるレジストパターンの 角部が丸くなる現象がある。特に、線幅の細いライン状のレジストパターンの形成に おいては、当該レジストパターンの角部の丸みは当該レジストパターンのライン端部 の後退現象をもたらすことになる。このような現象は LSIの集積ィ匕において重大な欠 点となる。

[0008] 図 26 (a)及び (b)は、上記のレジストパターンの角部の丸み力 の集積ィ匕に及ぼ す悪影響を説明するための図である。具体的には、図 26 (a)は、トランジスタが配置 されたレイアウトパターンの一例を示すものである。図 26 (a)に示すように、活性領域 を表す活性層パターン 11の上に、トランジスタのゲート電極を表すゲート層パターン 12が配置されている。また、活性層パターン 11におけるゲート層パターン 12の両側 には、ソース領域又はドレイン領域と接続されるコンタクトを表すコンタクトパターン 13 が配置されている。ここで、 LSIの集積ィ匕を高め、高密度にトランジスタを配置するた めには、互いに隣接するトランジスタを表すゲート層パターン 12同士の間の領域 (以 下「対向領域」と称する）と、当該対向領域におけるゲート層パターン 12の活性層パ ターン 11からの突き出し量とを縮小する必要がある。そのため、図 26 (a)に示すよう に、前記対向領域におけるゲート層パターン 12の突き出し量 Aは、前記対向領域の 反対側の領域 (以下「非対向領域」と称する）におけるゲート層パターン 12の突き出 し量 Bと比べて小さくなる。

[0009] 図 26 (b)は、図 26 (a)に示すレイアウトパターンの各レイヤ毎のパターンをそれぞ れマスクパターンとして露光を行ったときに形成される各レイヤ毎のレジストパターン の形状を重ね合わせて示したものである。具体的には、図 26 (b)に示すように、活性 層パターン 11と対応するレジストパターン 21の形状と、ゲート層パターン 12と対応す るレジストパターン 22の形状と、コンタクトパターン 13と対応するレジストパターン 23 の形状とが重ね合わせられている。また、図 26 (b)に示すように、ゲート層パターン 1 2と対応するレジストパターン 22においては、ライン端部が丸くなり所定のマスク寸法 (つまりゲート層パターン 12の寸法）と比べて後退している。このとき、ゲート層パター ン 12において相対的に大きい突き出し量 Bを確保した非対向領域側では、レジスト ノ ターン 22における活性領域端部上でのゲート長方向の幅として、活性領域中央部 上での所望のゲート長 LgOが実現される。しかし、ゲート層パターン 12において突き 出し量 Aを十分に確保できていない対向領域側では、レジストパターン 22における 活性領域端部上でのゲート長方向の幅 Lglが所望のゲート長 LgOよりも小さくなつて しまう。このように活性領域端部上で十分なゲート長を確保できな ヽ箇所が存在する 場合、当該箇所においてソース'ドレイン間のリーク電流が増加する結果、 LSIとして 正常に動作しなくなる。

[0010] 以上のように、レジストパターンの角部が丸くなる現象は、複数のトランジスタが隣接 する回路レイアウトにおいてゲート層パターンの対向領域の縮小と当該対向領域に おけるゲート突き出し量の縮小とを困難とするので、レジストパターンの角部が丸くな る現象の防止は LSIの集積化における重要な課題となる。

[0011] それに対して、レジストパターンにおける角部の丸みを防止するために、マスクパタ 一ンの角部の周辺に光を遮光するパターンを設ける方法が提案されている（例えば 特許文献 1)。図 27 (a)及び (b)は、特許文献 1に開示された方法、具体的には、レジ ストパターンにおける角部の丸みを防止するために透過率調整膜を用いる方法を説 明するための図である。図 27 (a)は露光によって形成しょうとする所望のパターンを 表す図である。図 27 (a)に示すように、所望のパターンは、互いに隣接する複数の矩 形状パターン 30である。また、図 27 (b)は、図 27 (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構成を示す図である。尚、図 27 (b)において、透過性 基板については斜視図的に示している。図 27 (b)に示すように、透過性基板 50上に 、所望のパターンに対応する遮光部 51が設けられている。さらに、遮光部 51間の透 光部 54の配置領域のうち当該領域が互いに交差する箇所 (透光部交差箇所) 52に は透過率調整膜 53が設けられて ヽる。透過率調整膜 53は透光部 54を透過する光 の量を調整するためのものであり、透光部交差箇所 52に透過率調整膜 53を設ける ことにより、当該箇所 52を透過する光の量を減少させることができる。これにより、透 光部交差箇所 52を過剰に光が透過することを防止できるので、透光部交差箇所 52 及びその周辺と対応するレジストパターン角部が丸くなることを抑制できる。

特許文献 1 :特開平 7— 219207号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0012] 以上に述べた特許文献 1に開示された方法、つまり透光部交差箇所に透過率調整 膜を設ける方法によって、レジストパターンの角部の丸みを抑制することが可能にな るものの、当該従来技術によっては微細パターン形成時にレジストパターンの対向領 域の寸法における MEFの増加を抑制することはできない。そのため、ゲート層パター ンの対向領域を縮小することが困難になるので、高密度にトランジスタを配置して LS Iの集積ィ匕を実現することができなくなる。

[0013] 前記に鑑み、本発明は、レジストパターンの角部の丸みを抑制でき、且つパターン 対向領域において MEFの低減効果を得られるフォトマスク及びそのフォトマスクを用 V、たパターン形成方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0014] 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、露光光に対して透光 性を有する透過性基板上にマスクパターンが設けられたフォトマスクであって、前記 露光光を部分的に透過させる半遮光部と、前記半遮光部に取り囲まれ且つ前記露 光光に対して透光性を有する第 1の透光部と、前記マスクパターンを取り囲み且つ前 記露光光に対して透光性を有する第 2の透光部とを前記透過性基板上にさらに備え 、前記マスクパターンは、前記半遮光部の少なくとも一部分及び前記第 1の透光部を 挟んで互いに対向するように配置された第 1のパターン領域及び第 2のパターン領 域を有し、前記半遮光部と前記第 1の透光部と前記第 2の透光部とは、前記露光光 を互いに同位相で透過させる。

[0015] また、本発明に係るフォトマスクの作成方法は、前記本発明のフォトマスクを作成す る方法であって、前記本発明のフォトマスクにおいて、前記第 1のパターン領域及び 前記第 2のパターン領域が、前記透光部を透過する前記露光光に対して反転位相 で前記露光光を透過させる位相シフタ一部により構成されている場合において、前 記透過性基板上に半遮光膜を形成する工程 (a)と、前記第 1の透光部となる領域、 前記第 2の透光部となる領域、前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領 域のそれぞれに位置する前記半遮光膜を除去する工程 (b)と、前記工程 (b)の後に 、前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領域のそれぞれに位置する前記 透過性基板を所定の深さだけ掘り下げ、それにより前記位相シフタ一部を形成する 工程 (c)とを備えている。

[0016] また、本発明に係るパターン形成方法は、上記本発明のフォトマスクを用いたバタ ーン形成方法であって、基板上にレジスト膜を形成する工程 (a)と、前記レジスト膜に 前記フォトマスクを介して前記露光光を照射する工程 (b)と、前記露光光を照射され た前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程 (c)とを備えて!ヽる。 発明の効果

[0017] 本発明によると、マスクパターンの対向領域に存在する透光部と各パターン領域と の間に半遮光部を介在させるので、レジストパターンの角部の丸み及びそれに伴う 端部の後退を抑制できると共にパターン対向領域においても MEFを低減させること ができる。従って、例えば複数のトランジスタが隣接する回路レイアウトを有するバタ ーンの形成に本発明を適用した場合には、ゲート層パターンの対向領域の縮小と当 該対向領域におけるゲート突き出し量の縮小とが可能になるので、高密度にトランジ ストを配置して LSIの集積ィ匕を実現することができる。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1 (a)は本発明の第 1の実施形態に係るフォトマスクによって形成しょうとする 所望のレジストパターン形状を表す図であり、図 1 (b)は本発明の第 1の実施形態に 係るフォトマスクの平面図であり、図 1 (c)は図 1 (b)に示される線分 ABに対応する部 分の断面図である。

[図 2]図 2 (a)は、遮光部のみによって構成された比較例のフォトマスクの平面図であ り、図 2 (b)は、図 2 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行うことによって一対のレジ ストパターンを形成した様子をシミュレーションした結果を示す図である。

[図 3]図 3 (a)は、図 2 (a)に示すフォトマスクにおける遮光部の対向領域の周辺に半 遮光部がさらに設けられたフォトマスクの平面図であり、図 3 (b)は、図 3 (a)に示すフ オトマスクに対して露光を行うことによって一対のレジストパターンを形成した様子をシ ミュレーシヨンした結果を示す図である。

[図 4]図 4 (a)は、図 3 (a)に示すフォトマスクおける遮光部と対向領域内の透光部との 間に半遮光部がさらに設けられたフォトマスクの平面図であり、図 4 (b)は、図 4 (a)に 示すフォトマスクに対して露光を行うことによって一対のレジストパターンを形成した 様子をシミュレーションした結果を示す図である。

[図 5]図 5 (a)は、図 3 (a)に示すフォトマスクに対してパターン対向間隔 Sを変化させ ながら露光を行った場合におけるレジストパターンの対向間隔の CD値をシミュレ一 シヨンした結果を示す図であり、図 5 (b)は、図 4 (a)に示すフォトマスクに対してパタ ーン対向間隔 Sを変化させながら露光を行った場合におけるレジストパターンの対向 間隔の CD値をシミュレーションした結果を示す図であり、図 5 (c)は、図 3 (a)及び図 4 (a)のそれぞれに示すフォトマスクにより形成されるレジストパターンの対向間隔の CD値の MEFをシミュレーションにより求めた結果を示す図である。 [図 6]図 6 (a)及び (b)は、本発明の第 1の実施形態に係るフォトマスクの平面構成の バリエーションを示す図であり、図 6 (c)は、図 6 (a)及び (b)のそれぞれに示すフォト マスクにより形成されるレジストパターンの対向間隔の CD値の MEFをシミュレーショ ンにより求めた結果を示す図である。

圆 7]図 7 (a)〜 (c)は、本発明の第 1の実施形態に係るフォトマスクの平面構成のバリ エーシヨンを示す図である。

[図 8]図 8 (a)〜 (c)は、本発明の第 1の実施形態に係るフォトマスクの平面構成のノ リ エーシヨンを示す図である。

[図 9]図 9は、本発明の第 1の実施形態に係るフォトマスクの平面構成のノ リエーショ ンを示す図である。

圆 10]図 10 (a)は本発明の第 1の実施形態の第 1変形例に係るフォトマスクによって 形成しょうとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図 10 (b)は本発明の 第 1の実施形態の第 1変形例に係るフォトマスクの平面図であり、図 10 (c)は図 10 (b )に示される線分 ABに対応する部分の断面図である。

[図 11]図 11 (a)は、位相シフタ一部のみによって構成された比較例のフォトマスクの 平面図であり、図 11 (b)は、図 11 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行うことによ つて一対のレジストパターンを形成した様子をシミュレーションした結果を示す図であ る。

[図 12]図 12 (a)は、図 11 (a)に示すフォトマスクにおける位相シフタ一部の対向領域 の周辺に半遮光部がさらに設けられたフォトマスクの平面図であり、図 12 (b)は、図 1 2 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行うことによって一対のレジストパターンを形 成した様子をシミュレーションした結果を示す図である。

[図 13]図 13 (a)は、図 12 (a)に示すフォトマスクおける位相シフタ一部と対向領域内 の透光部との間に半遮光部がさらに設けられたフォトマスクの平面図であり、図 13 (b )は、図 13 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行うことによって一対のレジストパタ ーンを形成した様子をシミュレーションした結果を示す図である。

[図 14]図 14は、図 12 (a)及び図 13 (a)のそれぞれに示すフォトマスクにより形成され るレジストパターンの対向間隔の CD値の MEFをシミュレーションにより求めた結果を 示す図である。

[図 15]図 15は、本発明の第 1の実施形態の第 1変形例に係るフォトマスクの平面構 成のバリエーションを示す図である。

[図 16]図 16 (a)及び (b)は、図 15に示される線分 AB及び線分 CDのそれぞれに対 応する部分の断面図である。

圆 17]図 17 (a)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によって 形成しょうとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図 17 (b)は本発明の 第 1の実施形態の第 2変形例に係るフォトマスクの平面図であり、図 17 (c)は図 17 (b )に示される線分 ABに対応する部分の断面図である。

[図 18]図 18 (a)は、位相シフタ一部のみによって構成された比較例のフォトマスクの 平面図であり、図 18 (b)は、図 18 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行うことによ つて一対のレジストパターンを形成した様子をシミュレーションした結果を示す図であ る。

[図 19]図 19 (a)は、図 18 (a)に示すフォトマスクにおける位相シフタ一部の対向領域 の周辺に半遮光部がさらに設けられたフォトマスクの平面図であり、図 19 (b)は、図 1 9 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行うことによって一対のレジストパターンを形 成した様子をシミュレーションした結果を示す図である。

[図 20]図 20 (a)は、図 19 (a)に示すフォトマスクおける位相シフタ一部と対向領域内 の透光部との間に半遮光部がさらに設けられたフォトマスクの平面図であり、図 20 (b )は、図 20 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行うことによって一対のレジストパタ ーンを形成した様子をシミュレーションした結果を示す図である。

[図 21]図 21は、図 19 (a)及び図 20 (a)のそれぞれに示すフォトマスクにより形成され るレジストパターンの対向間隔の CD値の MEFをシミュレーションにより求めた結果を 示す図である。

[図 22]図 22は、本発明の第 1の実施形態の第 2変形例に係るフォトマスクの平面構 成のバリエーションを示す図である。

[図 23]図 23 (a)〜（d)は、図 22に示される線分 AB及び線分 CDのそれぞれに対応 する部分の断面図である。 [図 24]図 24 (a)〜 (d)は、本発明の第 3の実施形態に係るパターン形成方法の各ェ 程を示す断面図である。

[図 25]図 25 (a)は通常露光用の光源の形状を示す図であり、図 25 (b)〜（d)は斜入 射露光用の光源の形状を示す図である。

[図 26]図 26 (a)及び (b)は、レジストパターンの角部の丸みが LSIの集積ィ匕に及ぼす 悪影響を説明するための図である。

[図 27]図 27 (a)及び (b)は、レジストパターンにおける角部の丸みを防止するために 透過率調整膜を用いる従来技術を説明するための図である。

圆 28]図 28 (a)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によって 形成しょうとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図 28 (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である。

[図 29]図 29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によって形成 しょうとするフォトマスクの平面図である。

[図 30]図 30 (a)〜 (j)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る。

圆 31]図 31 (a)〜(c)はそれぞれ図 30 (c)、（g)、（j)の断面図に対応する平面図で ある。

符号の説明

100 透過性基板

101 遮光部

102 半遮光部

103 位相シフタ一部

104 A 第 1の透光部

104B 第 2の透光部

105 対向領域

110 石英基板

111 遮光膜 (Cr膜）

112 半遮光膜 (金属薄膜） 113 位相シフト膜 (SiO 膜）

2

115 掘り下げ部

119 レジストパターン

121 レジスト膜

121A レジストパターン

122 レジスト膜

122A レジストパターン

123A レジストパターン

150 透過性基板

151 半遮光膜

152 位相シフト膜

153 遮光膜

154 位相シフト膜

160 透過性基板

160a 掘り下げ部

161 半遮光膜

162 遮光膜

163 位相シフト膜

164 位相シフト膜

200 所望のパターン

300 基板

301 被加工膜

302 レジスト膜

302a 潜像部分

303 露光光

304 フォトマスクを透過した露光光 305 レジストパターン

発明を実施するための最良の形態 [0020] (前提事項）

本発明の各実施形態を説明するに当たっての前提事項について説明する。

[0021] 通常、フォトマスクは縮小投影型の露光機で使用されるため、マスク上のパターン 寸法を議論する場合には縮小倍率を考慮しなければならない。しかし、以下の各実 施形態を説明する際には、混乱を避けるため、形成しょうとする所望のパターン (例え ばレジストパターン）と対応させてマスク上のパターン寸法を説明する場合、特に断ら ない限り縮小倍率で該寸法を換算した値を用いている。具体的には、 M分の 1縮小 投影システムにおいて、幅 M X lOOnmのマスクパターンによって幅 lOOnmのレジス トパターンを形成した場合にも、マスクパターン幅及びレジストパターン幅は共に 100 nmであると表現する。

[0022] また、本発明の各実施形態においては、特に断らない限り、 M及び NAは露光機の 縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数をそれぞれ表し、 λは露光光の波長を表す ものとする。

[0023] また、本発明の各実施形態において、種々の光学特性における効果が得られるパ ターン寸法を規定する場合において当該パターン寸法の上限のみを記載している場 合、当該パターン寸法の下限は 0. 02 Χ λ ΖΝΑΧ Μであるとする。その理由は、単 独で存在するパターンの寸法が 0. 02 Χ λ ΖΝΑ Χ Μ程度以下になると、当該パタ ーンが開口部であっても又は遮光部であっても、当該パターンによって有意な光学 特性的効果が得られることがないことは経験的上明らかなためである。例えば、バタ ーン寸法が 0. 8 Χ λ ΖΝΑΧ Μ以下で特定の効果が得られると記載している場合、 当該特定の効果が得られるパターン寸法の範囲は 0. 02 Χ λ ΖΝΑΧ Μ以上で且 つ 0. 8 Χ λ ΖΝΑΧ Μ以下であること意味することになる。

[0024] また、本発明の各実施形態において、パターン形成については、レジストの非感光 領域がレジストパターンとなるポジ型レジストプロセスを想定して説明する。尚、ポジ 型レジストプロセスに代えてネガ型レジストプロセスを用いる場合、ネガ型レジストプロ セスにおいては、レジストの非感光領域が除去されるので、ポジ型レジストプロセスに おけるレジストパターンをスペースパターンと読み替えればよい。

[0025] また、本発明の各実施形態において、フォトマスクとしては透過型マスクを前提とし て説明する。尚、透過型マスクに代えて反射型マスクを前提とする場合、反射型マス クにぉ 1ヽては、透過型マスクの透光領域及び遮光領域がそれぞれ反射領域及び非 反射領域となるので、透過型マスクの透過現象を反射現象と読み替えればよい。具 体的は、透過型マスクの透過性基板を、露光光を反射する反射性膜が表面に形成さ れた基板と読み替え、透光部又は透光領域を反射部又は反射領域と読み替え、遮 光部を非反射部と読み替えればよい。さらに、透過型マスクにおける光を部分的に透 過する領域を反射型マスクにおける光を部分的に反射する領域と読み替えればよく 、透過率を反射率と読み替えればよい。また、半遮光部を半反射部と読み替えれば よい。尚、反射型マスクにおいて、位相シフタ一部とは、反射部で反射される光に対 して位相差を生じるように光を反射する領域である。

[0026] また、以下の各実施形態にお!、てマスクパターンの透過率を議論する場合、マスク パターン各部の絶対的な透過率ではなぐ透過性基板の露光光に対する透過率を 基準（100%)とした相対透過率を用いる。従って、透過型マスクに代えて反射型マス クを対象として透過率を反射率に読み替える場合にぉ ヽても、マスクパターン各部の 絶対的な反射率ではなぐ反射性膜が表面に形成された基板の露光光に対する反 射率を基準（100%)とした相対反射率を用いる。

[0027] (第 1の実施形態）

以下、本発明の第 1の実施形態に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説 明する。

[0028] 図 1 (a)は所望のレジストパターン形状を表す図であり、図 1 (b)は第 1の実施形態 に係るフォトマスクの平面図である。尚、図 1 (b)において、透過性基板については斜 視図的に示している。

[0029] 図 1 (a)に示すように、所望のパターンは、互いに近接して対向する一対の矩形状 のレジストパターン 200である。

[0030] 図 1 (b)に示すように、本実施形態のフォトマスクにおいては、透過性基板 100上の 十分に広い領域に亘つて透光部 104 (第 2の透光部 104B)が設けられている。また、 露光によりウェハ上に形成しょうとするレジストパターン (所望のパターン） 200と対応 する位置の透過性基板 100上には、一対の矩形状の遮光部 101よりなるマスクパタ ーンが設けられている。本実施形態においては、レジストパターン 200と対応する当 該マスクパターンは、互いに近接して対向する一対のパターン領域 (一対の遮光部 1

01)を有する。また、本実施形態の特徴として、前記一対のパターン領域の間の領域 (パターン対向領域） 105に位置する第 1の透光部 104Aと各パターン領域 (つまり各 遮光部 101)との間には半遮光部 102が介在する。言い換えると、対向領域 105に おいては、各パターン領域である各遮光部 101から半遮光部 102を挟んで離れた位 置に第 1の透光部 104Aが設けられている。また、本実施形態においては、パターン 対向領域 105側の角部を含む各遮光部 101 (つまり各パターン領域)の角部の周辺 にも半遮光部 102が配置されている。尚、各遮光部 101の角部の周辺に形成されて いる半遮光部 102の幅は、各遮光部 101の角部以外の部分の周辺に形成されてい る半遮光部 102の幅よりも大きい。言い換えると、各遮光部 101の角部の周辺に形成 されている半遮光部 102は、各遮光部 101の角部以外の部分の周辺に形成されて V、る半遮光部 102から突出するように設けられて 、る。

[0031] 以上に説明した本実施形態のフォトマスクの構成によると、パターン対向領域にお いても MEFを低減させることができると共に、形成されるレジストパターンの角部の丸 み及びそれに伴う端部の後退を抑制できる。従って、例えば複数のトランジスタが隣 接する回路レイアウトを有するパターンの形成に本実施形態のフォトマスクを適用し た場合には、ゲート層パターンの対向領域の縮小と当該対向領域におけるゲート突 き出し量の縮小とが可能になるので、高密度にトランジストを配置して LSIの集積ィ匕を 実現することができる。

[0032] また、本実施形態においては、半遮光部 102はパターン対向領域 105の第 1の透 光部 104Aを取り囲むように配置されている。このような構成は、特にレジストパターン 間のスペース寸法が微細になる場合に望ましい構成である。

[0033] また、本実施形態においては、半遮光部 102はマスクパターンの周縁部（つまり各 パターン領域となる遮光部 101の周縁部）を取り囲むように配置されている。このよう な構成により、マスクパターン作成において近接効果補正 (OPC)の実施を容易に行 うことができる。

[0034] 尚、遮光部 101とは実質的に光を透過させない部分である。但し、実用上、遮光部 101が露光光に対して 1 %程度の透過率を有して 、てもよ 、が、その場合にぉ ヽても 、遮光部 101の効果は透過率が 0%の遮光部と実質的に同等であるものとする。また 、半遮光部 102は部分的に光を透過させる部分である。別の表現をするならば、半 遮光部 102は、同時に存在する遮光部 101よりも光を透過させ、且つ、同時に存在 する透光部 104A及び 104Bよりも光を透過させない部分である。ここで、半遮光部 1 02を透過する光と透光部 104A及び 104Bを透過する光とは同位相の関係（具体的 には両者の位相差が（— 30 + 360 X n)度以上で且つ（30 + 360 X n)度以下（但し nは整数）となる関係）にある。

[0035] 図 1 (c)は、図 1 (b)の平面図に示すフォトマスクの断面構成の一例を示している。

具体的には、図 1 (c)は、図 1 (b)に示される線分 ABに対応する部分の断面構造を 表している。図 1 (c)に示すように、本実施形態においては、透過性基板の一例とし て石英基板 110を用いており、透光部 104A及び 104Bは石英基板 110の露出領域 である。半遮光部 102は、例えば Moよりなる金属薄膜 112を半遮光膜として石英基 板 110上に堆積することによって形成されて 、る。金属薄膜 112の構成材料としては 、 Moの他に例えば Ta等を用いることができる。具体的には、厚さ 10〜30nm程度の 金属薄膜 112によって、波長 193nmの光に対して 5〜50%程度の透過率を実現す ることができる。遮光部 101は、金属薄膜 112の上に例えば Cr膜 111を遮光膜として さらに積層することによって形成されている。具体的には、厚さ 50nm程度の Cr膜 11 1を単独で例えば石英基板 110上に堆積した場合、波長 193nmの光に対して 1 % 程度の透過率を持つ遮光部 101を実現でき、厚さ lOOnm程度の Cr膜 112を単独で 例えば石英基板 110上に堆積した場合、波長 193nmの光に対して 0. 1%未満の透 過率を持つ遮光部 101を実現できる。よって、本実施形態のように、例えば Moよりな る金属薄膜 112の上に Cr膜 111を積層した場合には、実質的に光を透過させない 遮光部 101を実現できる。

[0036] 以下、上記のように構成された本実施形態のフォトマスク力 ウェハ上にパターンを 形成する上で優れたパターン形成特性、具体的には、 MEF低減効果と、レジストパ ターンの角部の丸みの抑制効果とを発揮することをシミュレーション結果に基づいて 説明する。尚、以下の説明においては、特に断らない限り、シミュレーションにおける 光学計算の露光条件は、露光波長えが 193nm、開口数 NAが 0. 85である。また、 照明条件としては、外径の干渉度が 0. 8、内径の干渉度が 0. 53となる 2Z3輪帯照 明を用いる。また、半遮光部の露光光に対する透過率は 15%である。

[0037] 図 2 (a)、（b)、図 3 (a)、 (b)及び図 4 (a)、 (b)は、本実施形態のフォトマスクによつ てレジストパターンの角部の丸みの抑制が可能なことを説明するための図である。尚 、図 2 (a)、（b)、図 3 (a)、（b)及び図 4 (a)、（b)において、パターン対向領域及びそ の周辺部をパターン対向方向に拡大して示して 、る。

[0038] まず、図 2 (a)は、遮光部のみによって構成された比較例のフォトマスクの平面構成 を表している。具体的には、図 2 (a)に示すフォトマスクにおいては、互いに近接して 対向する一対の矩形パターン (遮光部 101)がマスクパターンとして設けられている。 ここで、各矩形パターンのサイズは 600nmX 200nmであり、矩形パターンの間隔（ 対向間隔)、つまり矩形パターンの対向方向における対向領域の長さ (対向長）は S である。尚、図 2 (a)に示すフォトマスクにおいては、矩形パターンの対向方向と垂直 な方向における対向領域の幅（対向幅） 1S 各矩形パターンの 200nmの長さの辺に よって規定されるように、各矩形パターンが配置されている。以下、図 2 (a)に示すフ ォトマスクを「Type 1」と称する。

[0039] 図 2 (b)は、図 2 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行い、それによつて、対向間 隔の仕上がり寸法（CD値）が 80nmとなるように一対のレジストパターンを形成した様 子をシミュレーションした結果を示す。図 2 (b)に示すシミュレーション結果力 分かる ように、図 2 (a)に示すフォトマスクによって形成される一対のレジストパターン 119に おいては角部が丸くなる結果、対向間隔の CD値が 80nmとなるのは、丸くなつたライ ン端部の先端のみである。すなわち、各レジストパターン 119における対向間隔の C D値が 80nmとなる箇所の近傍ではパターン幅を十分に確保することができない。

[0040] 図 3 (a)は、図 2 (a)に示すフォトマスクに対して、矩形パターン (遮光部 101)の対 向領域の周辺（具体的には対向領域の上側領域及び下側領域）に 300nmX 100η mのサイズの半遮光部 102が設けられたフォトマスクの平面構成を表している。尚、 図 3 (a)に示すフォトマスクにおいては、各矩形パターンとオーバーラップするように 半遮光部 102が設けられている。ここで、各矩形パターン (遮光部 101)と半遮光部 1 02とのオーバーラップ幅は、（100nm—Snm)Z2となる。以下、図 3 (a)に示すフォ トマスクを「Type2」と称する。

[0041] 図 3 (b)は、図 3 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行い、それによつて、対向間 隔の仕上がり寸法（CD値）が 80nmとなるように一対のレジストパターンを形成した様 子をシミュレーションした結果を示す。図 3 (b)に示すシミュレーション結果力 分かる ように、図 3 (a)に示すフォトマスクによって形成される一対のレジストパターン 119に おいては角部が丸くなることが抑制されており、その結果、各レジストパターン 119に おける対向間隔の CD値が 80nmとなる箇所の近傍でもパターン幅を十分に確保す ることがでさる。

[0042] 図 4 (a)は、図 3 (a)に示すフォトマスクに対して、各矩形パターン (遮光部 101)と対 向領域内の第 1の透光部 104Aとの間にさらに半遮光部 102が設けられたフォトマス クの平面構成を表している。以下、図 4 (a)に示すフォトマスクを「Type3」と称する。 尚、「Type3」のフォトマスクは、図 3 (a)に示すフォトマスクの矩形パターン（遮光部 1 01)の一部 (対向領域の近傍部分)を半遮光部 102に置き換えたものであり、対向間 隔 Sは、対向領域のうち半遮光部 102を除いた部分 (つまり第 1の透光部 104A)の 対向方向の長さを意味するものとする。ここで、各矩形パターン (遮光部 101)と対向 領域内の第 1の透光部 104 Aとの間に位置する半遮光部 102の幅は、（ 1 OOnm S nm) Z2となる。

[0043] 図 4 (b)は、図 4 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行い、それによつて、対向間 隔の仕上がり寸法（CD値）が 80nmとなるように一対のレジストパターンを形成した様 子をシミュレーションした結果を示す。図 4 (b)に示すシミュレーション結果力 分かる ように、図 3 (b)に示す「Type2」のシミュレーション結果と同様に、図 4 (a)に示すフォ トマスクによって形成される一対のレジストパターン 119においても角部が丸くなるこ とが抑制されており、その結果、各レジストパターン 119における対向間隔の CD値が 80nmとなる箇所の近傍でもパターン幅を十分に確保することができる。

[0044] 図 5 (a)〜（c)は、「Type2」及び「Type3」のそれぞれのフォトマスクを用いて露光 を行った場合における対向間隔の CD値の MEFを比較した結果を示す。具体的に は、図 5 (a)は、図 3 (a)の「Type2」のフォトマスクに対してパターン対向間隔 Sを変 化させながら露光を行った場合におけるレジストパターンの対向間隔の CD値をシミ ユレーシヨンした結果を示す。また、図 5 (b)は、図 4 (a)の「Type3」のフォトマスクに 対してパターン対向間隔 Sを変化させながら露光を行った場合におけるレジストバタ ーンの対向間隔の CD値をシミュレーションした結果を示す。さらに、図 5 (c)は、 ME F= A CDZ A Sで定義される計算式に図 5 (a)及び (b)に示す結果を代入すること によって求めた、「Type2」及び「Type3」のそれぞれのフォトマスクにより形成される レジストパターンの対向間隔の CD値の MEFを示す。

[0045] 一般に、レジストパターンであってもスペースパターンであっても、 λ ΖΝΑよりも大 き 、パターンであれば 1程度の MEFを実現できる一方、 λ ΖΝΑよりも小さ!/、パター ンの場合には MEFの増大は避けられず、特に 0. 5 Χ λ ΖΝΑ以下のパターンにお いては MEFの増大が顕著である。これは、マスクパターンの対向間隔が λ ΖΝΑ以 下になると、 MEFを低減するための対策を実施することが好ま 、ことを意味する。

[0046] 図 5 (c)に示すように、「Type2」のフォトマスクによると、対向間隔の CD値が 160η mであるときは 1程度の MEFでレジストパターンを形成できる力 対向間隔の CD値 力 S80nmまで縮小すると MEFは 4程度まで増加する。 MEFが 4程度になると、マスク 寸法が lnm程度変動するだけで、レジスト寸法力 nmも変動することになる。このよう な状況では、レジストパターンを安定して形成することが困難となる。尚、「Type2」の フォトマスクによって対向間隔の CD値を 80nmにする場合のマスクパターンの対向 間隔 Sは 49nmである。

[0047] また、図 5 (c)に示すように、「Type3」のフォトマスクによると、対向間隔の CD値が 1 60nmであるときは 1以下の MEFでレジストパターンを形成でき、対向間隔の CD値 力 S80nmまで縮小しても MEFを 3以下に抑制することができる。尚、「Type3」のフォ トマスクによって対向間隔の CD値を 80nmにする場合、マスクパターンの対向間隔 S は 22nmであり、対向領域内に配置される半遮光部 102の幅 (対向方向の長さ）は 3 9nmである。また、「Type3」のフォトマスクによって対向間隔の CD値の MEF力 以 上に増大するのは、当該 CD値が 60nm程度まで縮小したときである。このとき、マス クパターンの対向間隔 Sは 18nmであり、対向領域内に配置される半遮光部 102の 幅（対向方向の長さ）は 41nmである。 [0048] 以上に説明したように、「Type3」のフォトマスクつまり本実施形態のフォトマスクによ ると、「Type2」のフォトマスクと比べて、微小寸法の CDを実現するときの MEFの増 大を抑制することができる。具体的には、 MEFの増大を抑制してレジストパターンを 安定して形成するためには、「Type2」のフォトマスクにおいてはレジストパターンの 対向間隔の CD値を 80nm程度までしか縮小できないが、「Type3」のフォトマスクに おいては当該 CD値を 60nm程度近くまで縮小することができる。

[0049] 従って、対向間隔が λ ΖΝΑ (上記シミュレーションの場合、 λ ΖΝΑの値は 227η mである）よりも小さいパターンの形成においては、「Type3」つまり本実施形態のフ オトマスクの構成、具体的にはパターン対向領域に位置する透光部と各パターン領 域 (本実施形態では遮光部）との間に半遮光部が介在する構成によって、レジストパ ターンにおける対向間隔の MEFを改善することができる。この MEF改善効果は、対 向間隔が 0. 5 X λ ΖΝΑ以下のパターンの形成において特に顕著に発揮される。伹 し、フォトマスク上において分離したパターン領域の対向間隔として光学的に有意で あるためには、 0. 02 Χ λ ΖΝΑ以上の寸法が必要である。

[0050] 以下、本実施形態による MEF改善効果について原理的に説明する。レジストパタ 一ンの角部が丸くなる原因は、対応するマスクパターンの角部において遮光部が透 光部に取り囲まれているために透光部を透過して遮光部の裏側に回り込む光が過剰 になること、つまり、マスクパターンの角部の遮光効果が十分ではないことである。

[0051] それに対して、「Type2」のフォトマスクのように、パターン対向領域側のマスクパタ 一ンの角部の周辺に半遮光部を設けると、当該対向領域に孤立した透光部が存在 することになる。この状況において、マスクパターンとなる遮光部を拡大することによつ て孤立透光部を縮小すれば、当該透光部を透過する光は大幅に減少することになる 。これが、「Type2」のフォトマスクにおいてパターン対向領域の MEFが増大してしま う原因と考えられる。

[0052] 一方、「Type3」のフォトマスクつまり本実施形態のフォトマスクのように、パターン対 向領域の透光部を半遮光部によって取り囲み、当該半遮光部を拡大することよって 透光部を縮小すれば、当該透光部の減少量に伴うパターン対向領域の透過光の減 少量も抑制される。なぜなら、半遮光部は透光部としての性質も有するので、半遮光 部を拡大して透光部を縮小した場合、遮光部を拡大して透光部を縮小した場合と比 ベて、透光部の縮小量を実質的に半分程度に抑制できるからである。但し、半遮光 部を透過する際に露光光の振幅が 50%減少すること、つまり半遮光部の露光光に 対する透過率が 25%であることを前提とする。

[0053] すなわち、本実施形態による MEF改善効果 (低減効果）は、半遮光部の露光光に 対する透過率が高くなるに従って高くなる。具体的には、上記シミュレーションでは半 遮光部の透過率を 15%とした力 遮光部に対して半遮光部の露光光を透過させる 効果 (つまり半遮光部の配置に伴う透光部の実質的な縮小量を抑制できる効果)を 得るためには、半遮光部の透過率を少なくとも 5%以上に、好ましくは 10%以上にす ることが望ましい。

[0054] また、本実施形態のフォトマスクによってレジストパターンの角部の丸みを抑制する ためには、半遮光部に対して、過剰な露光光を遮光する効果が要求される。このよう な遮光効果を実現するためには、半遮光部の透過率を大きくても 30%以下に、好ま しくは 20%以下にすることが望まし 、。

[0055] 従って、本実施形態のフォトマスクによって MEF低減効果とレジストパターン角部 の丸みの抑制効果とを同時に得るためには、半遮光部の透過率を 5%以上で且つ 3 0%以下にすることが望ましぐ特に両効果を十分に得るためには、半遮光部の透過 率を 10%以上で且つ 20%以下にすることが好ましい。

[0056] ところで、ここまで、パターン対向領域に設けられた透光部におけるパターン対向方 向と垂直な方向の幅が、各矩形パターン (一対の遮光部）における当該垂直な方向 に延びる辺の長さ（200nm)と一致する場合を例として説明を行ってきた力 本実施 形態はこれに限定されるものではな 、。

[0057] 図 6 (a)及び (b)は、図 4 (a)に示す「Type3」のフォトマスク、つまり本実施形態のフ オトマスクの平面構成のノリエーシヨンを示している。図 6 (a)及び（b)に示すフォトマ スクが図 4 (a)に示す「Type3」のフォトマスクと異なっている点は、パターン対向領域 に設けられた透光部におけるパターン対向方向と垂直な方向の幅が、各矩形パター ン（一対の遮光部）における当該垂直な方向に延びる辺の長さと異なっていることで ある。尚、図 6 (a)及び (b)において、パターン対向領域及びその周辺部をパターン 対向方向に拡大して示して 、る。

[0058] 具体的には、図 6 (a)及び (b)に示すフォトマスクにおいては、図 4 (a)に示す「Typ e3」のフォトマスクと同様に、 lOOnm離れて対向する一対の矩形パターン (遮光部 1 01)がマスクパターンとして設けられている。ここで、図 6 (a)に示すフォトマスクのパタ ーン対向領域には、パターン対向方向の長さが S、パターン対向方向と垂直な方向 の幅 Rが 240nmの第 1の透光部 104Aが配置されている。また、図 6 (b)に示すフォト マスクのパターン対向領域には、パターン対向方向の長さが S、パターン対向方向と 垂直な方向の幅 Rが 140nmの第 1の透光部 104Aが配置されている。さらに、図 6 (a )及び (b)に示すフォトマスクのパターン対向領域及びその周辺には第 1の透光部 10 4Aを取り囲むように半遮光部 102が配置されている。尚、半遮光部 102のうちパター ン対向領域の上側領域及び下側領域のそれぞれに配置されている部分のサイズは 300nm X lOOnmである。

[0059] 図 6 (c)は、図 6 (a)及び (b)に示すフォトマスクを用いて形成したレジストパターン の対向間隔の CD値の MEFをシミュレーションにより求めた結果を示す図である。図 6 (c)に示すように、図 6 (a)に示すフォトマスク（幅 Rが 240nmの透光部 104Aがパタ ーン対向領域に配置されている）によると、対向間隔の CD値が 80nmであるときの M EFは 3程度であり、「丁 63」のフォトマスク（図4 (&)に示すフォトマスク（幅 Rが 200η mの透光部 104Aがパターン対向領域に配置されている））と同程度である。また、図 6 (c)に示すように、図 6 (b)に示すフォトマスク（幅 Rが 140nmの透光部 104Aがパタ ーン対向領域に配置されている）によると、対向間隔の CD値が 80nmであるときの M EFは 2. 5程度であり、「Type3」のフォトマスクと比べて MEFがさらに減少している。

[0060] 以上に説明したように、本実施形態において、レジストパターンの対向間隔の CD 値を縮小した場合にもレジストパターンを安定して形成できるようにするためには、パ ターン対向領域の透光部を半遮光部によって取り囲み、且つ当該透光部のパターン 対向方向と垂直な方向の幅を各矩形パターン (遮光部）の当該垂直な方向に延びる 辺の長さ（つまり対向幅)よりも小さくする。

[0061] また、本実施形態においては、パターン対向領域に設ける半遮光部を、マスクバタ ーンの周縁部（つまり各パターン領域となる遮光部の周縁部）を取り囲むように配置し ているため、対向領域近傍の寸法を含むレジストパターンの寸法を調整するための 近接効果補正を容易に実施することができる。すなわち、対向領域近傍以外の他の 領域に形成されるレジストパターンの寸法の調整についても、半遮光部の形状を変 えることによって実施することができる。従って、マスクパターンの周縁部を取り囲むよ うに半遮光部を配置することによって、レジストパターンの寸法の補正を行うために遮 光部の寸法と半遮光部の寸法とを同時に調整する必要がなくなるので、近接効果補 正の実施が容易になる。

[0062] 尚、上記のシミュレーションにおいて用いた「Type3」のフォトマスク（本実施形態の フォトマスク）において、パターン対向領域の周辺に設けられる半遮光部におけるパ ターン対向方向の寸法 (長さ）を、遮光部よりなるパターン領域の対向間隔と同じに 設定した。し力しながら、本実施形態のフォトマスクにおいて MEFを低減させるため には、パターン対向領域の透光部と各パターン領域を構成する遮光部との間に半遮 光部が介在すれば良いのであって、ノターン対向領域周辺の半遮光部におけるパ ターン対向方向の寸法は、パターン領域の対向間隔よりも長くても短くても良い。伹 し、レジストパターンの角部の丸みを防止するためには、パターン対向領域及びその 周辺に配置された半遮光部におけるパターン対向方向と垂直な方向の寸法 (幅）は 、遮光部よりなるパターン領域の当該垂直な方向の寸法 (対向幅)よりも大きくするこ とが好ましい。言い換えると、半遮光部がパターン対向領域内だけではなくその外側 (周辺）にも配置されていることが好ましい。

[0063] 以下、上記のパターン対向領域の寸法と半遮光部及び透光部のそれぞれの外形 形状の寸法との関係について図 7 (a)〜 (c)を参照しながら説明する。ここで、図 7 (a )〜（c)は、本実施形態のフォトマスクの平面構成のノ リエーシヨンを示している。

[0064] 図 7 (a)〜（c)に示すフォトマスクにおいては、対向間隔 Tで互いに近接する一対の 矩形パターン (遮光部 101)がマスクパターンとして設けられている。ここで、各遮光 部 101におけるパターン対向方向と垂直な方向の寸法 (幅）は Hである。但し、図 7 (c )に示すフォトマスクにおいては、一方の矩形パターンを構成する遮光部 101におけ るパターン対向方向と垂直な方向の寸法 (幅）は Hよりも大きく設定されている。また、 図 7 (a)〜（c)に示すフォトマスクにおいては、パターン対向領域及びその周辺には 半遮光部 102が設けられている。ここで、半遮光部 102の外形形状におけるパター ン対向方向の寸法は Vであり、当該外形形状におけるパターン対向方向と垂直な方 向の寸法は Uである。但し、寸法 Vは、半遮光部 102のうちパターン対向領域の周辺 に配置されている部分について規定する。また、パターン対向領域に位置する半遮 光部 102の内部には、パターン対向方向と垂直な方向の寸法が Rの第 1の透光部 1 04Aが設けられている。

[0065] 尚、半遮光部 102の外形形状におけるパターン対向方向の寸法 Vについては、図 7 (a)に示すように、遮光部 101よりなる矩形パターンの対向間隔 Tよりも長くてもよい し、又は、図 7 (b)に示すように、対向間隔 Tよりも短くてもよい。尚、図 7 (c)に示すよ うに、互いに近接して対向する矩形パターン (遮光部 101)のそれぞれの寸法が異な る場合には、パターン対向方向と垂直な方向の寸法が短い方の矩形パターンにおけ る当該垂直な方向の寸法によって、対向幅 (パターン対向領域の幅）が規定されるも のとする。すなわち、図 7 (a)〜（c)に示すフォトマスクにおいては対向幅は Hである。

[0066] また、本実施形態においては、図 7 (a)〜（c)に示す各フォトマスクのように、第 1の 透光部 104Aにおけるパターン対向方向と垂直な方向の寸法 Rは対向幅 Hよりも小 さいことが望ましい。但し、第 1の透光部 104Aが光学的に有意であるためには、寸法 Rは 0. 02 X λ ΖΝΑ以上であることが好ましい。また、半遮光部 102の外形形状に おけるパターン対向方向と垂直な方向の寸法 Uは対向幅 Ηよりも大きくすることが好 ましい。但し、寸法 Uが λ ΖΝΑ以上になると、半遮光部 102による効果が十分に得 られるので、寸法 Uが λ ΖΝΑ程度あれば、寸法 Uをそれよりも大きくする格別の意 義はない。

[0067] また、本実施形態において、パターン対向領域に設けられる半遮光部 102は必ず しも遮光部 101よりなる矩形パターンと接触する必要はなぐ例えば図 8 (a)に示すよ うに、半遮光部 102と遮光部 101との間に、フォトマスクにより形成される光学像に影 響を及ぼさない程度の寸法を持つ透光部が介在することにより、半遮光部 102と遮 光部 101とが離隔していてもよい。ここで、本実施形態のフォトマスクと同様に、遮光 部 101から見て半遮光部 102を挟んで離れた位置に第 1の透光部 104Aが設けられ ている必要がある。尚、半遮光膜の上に遮光膜が積層された本実施形態のマスク構 造においては、半遮光部 102が遮光部 101に接触して設けられている方力 マスク 加工が容易になる。

[0068] また、本実施形態において、パターン対向領域に設けられる半遮光部 102は必ず しも第 1の透光部 104Aを完全に取り囲んでいる必要はなぐ例えば図 8 (b)に示すよ うに、半遮光部 102を分断するように、フォトマスクにより形成される光学像に影響を 及ぼさな!/、程度の寸法を持つ透光部が配置されて 、ても良 、。

[0069] また、本実施形態において、例えば図 8 (c)に示すように、図 8 (a)に示すマスク構 成と図 8 (b)に示すマスク構成とを組み合わせたマスク構成を用いても良い。

[0070] さらに、図 9に示すように、例えば図 1 (a)に示す本実施形態のマスクパターン (一対 の遮光部 101)をパターン対向方向と垂直な方向に複数配列する場合には、言い換 えると、パターン対向領域同士を当該垂直な方向に隣接させる場合には、各パター ン対向領域の周辺に設けられる半遮光部 102が互いに接続されて 、てもよ 、。言 ヽ 換えると、一対の遮光部 101からそれぞれ構成される各マスクパターンに対して半遮 光部 102が連続的に設けられて 、ても良 ヽ。

[0071] (第 1の実施形態の第 1変形例）

以下、本発明の第 1の実施形態の第 1変形例に係るフォトマスクについて図面を参 照しながら説明する。

[0072] 図 10 (a)は所望のレジストパターン形状を表す図であり、図 10 (b)は第 1の実施形 態の第 1変形例に係るフォトマスクの平面図である。尚、図 10 (b)において、透過性 基板につ ヽては斜視図的に示して ヽる。

[0073] 図 10 (a)に示すように、所望のパターンは、互いに近接して対向する一対の矩形状 のレジストパターン 200である。

[0074] 図 10 (b)に示すように、本変形例のフォトマスクにおいては、透過性基板 100上の 十分に広い領域に亘つて透光部 104 (第 2の透光部 104B)が設けられている。また、 露光によりウェハ上に形成しょうとするレジストパターン (所望のパターン） 200と対応 する位置の透過性基板 100上には、互いに近接して対向する一対の矩形状の位相 シフタ一部 103よりなるマスクパターンが設けられている。すなわち、本変形例が第 1 の実施形態と異なっている点は、マスクパターンが遮光部ではなく位相シフタ一部 1 03によって構成されている点である。尚、本変形例においても、第 1の実施形態と同 様に、レジストパターン 200と対応する当該マスクパターンは、互いに近接して対向 する一対のパターン領域 (一対の位相シフタ一部 103)を有する。また、本変形例の 特徴として、前記一対のパターン領域の間の領域 (パターン対向領域） 105に位置す る第 1の透光部 104Aと各パターン領域 (つまり各位相シフタ一部 103)との間には半 遮光部 102が介在する。言い換えると、対向領域 105においては、各パターン領域 である各位相シフタ一部 103から半遮光部 102を挟んで離れた位置に第 1の透光部 104Aが設けられている。また、本変形例においては、パターン対向領域 105側の角 部を含む各位相シフタ一部 103 (つまり各パターン領域)の角部の周辺にも半遮光部 102が配置されている。

[0075] 以上に説明した本変形例のフォトマスクの構成によると、マスクパターンとして遮光 部に代えて位相シフタ一部を用いた場合にも、パターン対向領域において MEFを 低減させることができると共に、形成されるレジストパターンの角部の丸み及びそれに 伴う端部の後退を抑制できる。従って、例えば複数のトランジスタが隣接する回路レイ アウトを有するパターンの形成に本変形例のフォトマスクを適用した場合には、ゲート 層パターンの対向領域の縮小と当該対向領域におけるゲート突き出し量の縮小とが 可能になるので、高密度にトランジストを配置して LSIの集積ィ匕を実現することができ る。

[0076] また、本変形例においては、第 1の実施形態と同様に、半遮光部 102はパターン対 向領域 105の第 1の透光部 104Aを取り囲むように配置されている。このような構成は 、特にレジストパターン間のスペース寸法が微細になる場合に望ましい構成である。

[0077] また、本変形例においては、第 1の実施形態と同様に、半遮光部 102はマスクパタ ーンの周縁部（つまり各パターン領域となる位相シフタ一部 103の周縁部）を取り囲 むように配置されている。このような構成により、マスクパターン作成において近接効 果補正 (OPC)の実施を容易に行うことができる。

[0078] 尚、本変形例において、半遮光部 102は第 1の実施形態と同様に定義されるもの である。また、位相シフタ一部 103は光を透過させる力 位相シフタ一部 103を透過 する光と、透光部 104A及び 104Bを透過する光とは反対位相の関係（具体的には 両者の位相差が（ 150 + 360 X n)度以上で且つ（210 + 360 X n)度以下（但し nは 整数）となる関係）にある。但し、本変形例においては、遮光部に代えて用いる位相シ フタ一部 103としては、低透過率の位相シフタ一部を想定している。一般に、マスク パターンとして遮光部に代えて位相シフタ一部を用いると、微細パターンの解像性が 向上する。尚、低透過率の位相シフタ一部とは、当該位相シフタ一部の幅を大きくし た場合にも当該位相シフタ一部の中心と対応するレジストが感光されないものを意味 し、具体的な透過率は大きくても 15%未満であり、好ましくは 9%以下である。

[0079] 図 10 (c)は、図 10 (b)の平面図に示すフォトマスクの断面構成の一例を示して！/、る 。具体的には、図 10 (c)は、図 10 (b)に示される線分 ABに対応する部分の断面構 造を表している。図 10 (c)に示すように、本変形例においては、透過性基板の一例と して石英基板 110を用いており、透光部 104A及び 104Bは石英基板 110の露出領 域である。半遮光部 102は、例えば Moよりなる金属薄膜 112を半遮光膜として石英 基板 110上に堆積することによって形成されている。金属薄膜 112の構成材料として は、 Moの他に例えば Ta等を用いることができる。具体的には、厚さ 10〜30nm程度 の金属薄膜 112によって、波長 193nmの光に対して 5〜50%程度の透過率を実現 することができる。位相シフタ一部 103は、金属薄膜 112の上に例えば SiO 膜 113

2 等の露光光を透過する膜を当該露光光の位相が反転する厚さ（SiO

2膜の場合には 約 180nm)だけ位相シフト膜としてさらに積層することによって形成されて！ヽる。

[0080] 以下、上記のように構成された本変形例のフォトマスク力 第 1の実施形態と同様に 、ウェハ上にパターンを形成する上で優れたパターン形成特性、具体的には、 MEF 低減効果と、レジストパターンの角部の丸みの抑制効果とを発揮することをシミュレ一 シヨン結果に基づいて説明する。尚、シミュレーションにおける光学計算の露光条件 は、露光波長 λ力^ 93nm、開口数 NAが 0. 85である。また、照明条件としては、外 径の干渉度が 0. 8、内径の干渉度が 0. 53となる 2Z3輪帯照明を用いる。また、半 遮光部の露光光に対する透過率は 15%であり、位相シフタ一部の露光光に対する 透過率は 6%である。

[0081] 尚、幅が十分に広い（具体的には幅が λ ΖΝΑよりも大きい）マスクパターンとして 位相シフタ一部を用いる場合には、当該位相シフタ一部の露光光に対する透過率は 9%よりも低いことが望ましい。それに対して、本変形例のように、半遮光膜の上に露 光光の位相を反転させる位相シフト膜を積層したマスク構造を用いた場合には、半 遮光部の透過率よりも低!ヽ透過率を有する位相シフタ一部を容易に形成できるので 、上記 9%よりも低 ヽ透過率を有する位相シフタ一部を容易に形成することができる。 但し、マスクパターンとなる位相シフタ一部としての有意な効果を得るためには、当該 位相シフタ一部の露光光に対する透過率は少なくとも 3%以上であることが望ましい

[0082] 図 11 (a)、（b)、図 12 (a)、 (b)及び図 13 (a) , (b)は、本変形例のフォトマスクによ つてレジストパターンの角部の丸みの抑制が可能なことを説明するための図である。 尚、図 11 (a)、（b)、図 12 (a)、（b)及び図 13 (a)、（b)において、パターン対向領域 及びその周辺部をパターン対向方向に拡大して示して 、る。

[0083] まず、図 11 (a)は、位相シフタ一部のみによって構成された比較例のフォトマスクの 平面構成を表している。具体的には、図 11 (a)に示すフォトマスクにおいては、互い に近接して対向する一対の矩形パターン (位相シフタ一部 103)がマスクパターンとし て設けられている。ここで、各矩形パターンのサイズは 600nmX 200nmであり、矩 形パターンの間隔 (対向間隔）、つまり矩形パターンの対向方向における対向領域の 長さ（対向長）は Sである。尚、図 11 (a)に示すフォトマスクにおいては、矩形パターン の対向方向と垂直な方向における対向領域の幅 (対向幅）力 各矩形パターンの 20 Onmの長さの辺によって規定されるように、各矩形パターンが配置されている。すな わち、図 11 (a)に示すフォトマスクは、図 2 (a)に示すフォトマスクにおける遮光部 10 1を位相シフタ一部 103に置き換えた構成を有しており、その他の構成は図 2 (a)に 示すフォトマスクと同様である。以下、図 11 (a)に示すフォトマスクを「Typel」と称す る。

[0084] 図 11 (b)は、図 11 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行い、それによつて、対向 間隔の仕上がり寸法（CD値）が 80nmとなるように一対のレジストパターンを形成した 様子をシミュレーションした結果を示す。図 11 (b)に示すシミュレーション結果力 分 かるように、図 11 (a)に示すフォトマスクによって形成される一対のレジストパターン 1 19においては角部が丸くなる結果、対向間隔の CD値が 80nmとなるのは、丸くなつ たライン端部の先端のみである。すなわち、各レジストパターン 119における対向間 隔の CD値が 80nmとなる箇所の近傍ではパターン幅を十分に確保することができな い。

[0085] 図 12 (a)は、図 11 (a)に示すフォトマスクに対して、矩形パターン (位相シフタ一部 103)の対向領域の周辺（具体的には対向領域の上側領域及び下側領域）に 300η m X lOOnmのサイズの半遮光部 102が設けられたフォトマスクの平面構成を表して いる。尚、図 12 (a)に示すフォトマスクにおいては、各矩形パターンとオーバーラップ するように半遮光部 102が設けられている。ここで、各矩形パターン (位相シフタ一部 103)と半遮光部 102とのオーバーラップ幅は、（100nm—Snm) Z2となる。すなわ ち、図 12 (a)に示すフォトマスクは、図 3 (a)に示すフォトマスクにおける遮光部 101を 位相シフタ一部 103に置き換えた構成を有しており、その他の構成は図 3 (a)に示す フォトマスクと同様である。以下、図 12 (a)に示すフォトマスクを「Type 2」と称する。

[0086] 図 12 (b)は、図 12 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行い、それによつて、対向 間隔の仕上がり寸法（CD値）が 80nmとなるように一対のレジストパターンを形成した 様子をシミュレーションした結果を示す。図 12 (b)に示すシミュレーション結果力 分 かるように、図 12 (a)に示すフォトマスクによって形成される一対のレジストパターン 1 19においては角部が丸くなることが抑制されており、その結果、各レジストパターン 1 19における対向間隔の CD値が 80nmとなる箇所の近傍でもパターン幅を十分に確 保することができる。

[0087] 図 13 (a)は、図 12 (a)に示すフォトマスクに対して、各矩形パターン (位相シフター 部 103)と対向領域内の第 1の透光部 104Aとの間にさらに半遮光部 102が設けられ たフォトマスクの平面構成を表している。すなわち、図 13 (a)に示すフォトマスクは、 図 4 (a)に示すフォトマスクにおける遮光部 101を位相シフタ一部 103に置き換えた 構成を有しており、その他の構成は図 4 (a)に示すフォトマスクと同様である。以下、 図 13 (&)に示すフォトマスクを「丁 63」と称する。尚、「Type3」のフォトマスクは、図 12 (a)に示すフォトマスクの矩形パターン (位相シフタ一部 103)の一部（対向領域の 近傍部分)を半遮光部 102に置き換えたものであり、対向間隔 Sは、対向領域のうち 半遮光部 102を除いた部分 (つまり透光部 104A)の対向方向の長さを意味するもの とする。ここで、各矩形パターン (位相シフタ一部 103)と対向領域内の第 1の透光部 104Aとの間に位置する半遮光部 102の幅は、（lOOnm— Snm) Z2となる。

[0088] 図 13 (b)は、図 13 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行い、それによつて、対向 間隔の仕上がり寸法（CD値）が 80nmとなるように一対のレジストパターンを形成した 様子をシミュレーションした結果を示す。図 13 (b)に示すシミュレーション結果力 分 かるように、図 12 (b)に示す「Type2」のシミュレーション結果と同様に、図 13 (a)に 示す「Type3」のフォトマスク、つまり本変形例のフォトマスクによって形成される一対 のレジストパターン 119においても角部が丸くなることが抑制されており、その結果、 各レジストパターン 119における対向間隔の CD値が 80nmとなる箇所の近傍でもパ ターン幅を十分に確保することができる。

[0089] 図 14は、「Type2」及び「Type3」のそれぞれのフォトマスクを用いた露光により形 成されるレジストパターンの対向間隔の CD値の MEFをシミュレーションにより求めた 結果を比較して示す図である。

[0090] 図 14に示すように、「Type2」のフォトマスクによると、対向間隔の CD値が 160nm であるときは 1程度の MEFでレジストパターンを形成できる力 対向間隔の CD値が 8 Onmまで縮小すると MEFは 5程度まで増加しており、マスクパターンとして遮光部を 用いた場合（図 5 (a)参照）と比較して、 MEFがさらに劣化している。尚、「Type2」の フォトマスクによって対向間隔の CD値を 80nmにする場合のマスクパターンの対向 間隔 Sは 68nmである。

[0091] 一般に、位相シフタ一部をマスクパターンに用いると、細線パターンの形成には有 利になるものの、図 14に示す「Type2」のフォトマスクの結果によれば、位相シフター 部をマスクパターンに用いると、パターン対向領域の微小化には逆に不利になること が分かる。

[0092] また、図 14に示すように、「Type3」のフォトマスクによると、対向間隔の CD値が 16 Onmであるときは 1以下の MEFでレジストパターンを形成でき、対向間隔の CD値が 80nmまで縮小しても MEFを 3程度に抑制することができる。すなわち、対向間隔の CD値が 80nmまで縮小した場合の MEFを、マスクパターンとして遮光部を用いた場 合（図 5 (a)参照）と同程度に抑制することができる。尚、「Type3」のフォトマスクによ つて対向間隔の CD値を 80nmにする場合、マスクパターンの対向間隔 Sは 42nmで あり、対向領域内に配置される半遮光部 102の幅 (対向方向の長さ）は 29nmである 。また、「Type3」のフォトマスクによって対向間隔の CD値の MEF力 以上に増大す るのは、当該 CD値が 64nm程度まで縮小したときである。このとき、マスクパターンの 対向間隔 Sは 36nmであり、対向領域内に配置される半遮光部 102の幅 (対向方向 の長さ）は 32nmである。

[0093] 以上に説明したように、「Type3」のフォトマスクつまり本変形例のフォトマスクによる と、「Type2」のフォトマスクと比べて、微小寸法の CDを実現するときの MEFの増大 を抑制することができる。具体的には、 MEFの増大を抑制してレジストパターンを安 定して形成するためには、「Type2」のフォトマスクにおいてはレジストパターンの対 向間隔の CD値を 90nm程度までしか縮小できないが、「Type3」のフォトマスクにお いては当該 CD値を 60nm程度近くまで縮小することができる。

[0094] 従って、対向間隔が λ ΖΝΑ (上記シミュレーションの場合、 λ ΖΝΑの値は 227η mである）よりも小さいパターンの形成においては、「Type3」つまり本変形例のフォト マスクの構成、具体的にはパターン対向領域に位置する透光部と各パターン領域（ 本変形例では位相シフタ一部）との間に半遮光部が介在する構成によって、レジスト パターンにおける対向間隔の MEFを改善することができる。この MEF改善効果は、 対向間隔が 0. 5 X λ ΖΝΑ以下のパターンの形成において特に顕著に発揮される。 但し、フォトマスク上において分離したパターン領域の対向間隔として光学的に有意 であるためには、 0. 02 Χ λ ΖΝΑ以上の寸法が必要である。

[0095] 以下、本変形例による MEF改善効果について原理的に説明する。レジストパター ンの角部が丸くなる原因は、対応するマスクパターンの角部にお 、て位相シフタ一部 が透光部に取り囲まれているために透光部を透過して位相シフタ一部の裏側に回り 込む光が過剰になること、つまり、マスクパターンの角部の遮光効果が十分ではない ことである。

[0096] それに対して、「Type2」のフォトマスクのように、パターン対向領域側のマスクパタ 一ンの角部の周辺に半遮光部を設けると、当該対向領域に孤立した透光部が存在 することになる。この状況において、マスクパターンとなる位相シフタ一部を拡大する ことによって孤立透光部を縮小すれば、当該透光部を透過する光は大幅に減少する ことになる。ここで、位相シフタ一部は光を部分的に遮光する性質のみならず、透光 部を透過する光を打ち消す作用も有している。そのため、マスクパターンとして遮光 部を用いた場合と比べて、同じ大きさの透光部を透過する光はさらに大幅に減少す ることになる。これが、「Type2」のフォトマスクにおいてパターン対向領域の MEFが 増大してしまう原因と考えられる。

[0097] 一方、「Type3」のフォトマスクつまり本変形例のフォトマスクのように、パターン対向 領域の透光部とマスクパターンとなる位相シフタ一部との間に半遮光部を介在させて おけば、マスクパターンが位相シフタ一部から構成されていたとしても、第 1の実施形 態と同様に、半遮光部を拡大することよって透光部を縮小でき、それによつて当該透 光部の減少量に伴うパターン対向領域の透過光の減少量を抑制することができる。

[0098] すなわち、本変形例による MEF改善効果 (低減効果）は、マスクパターンが位相シ フタ一部力 構成される場合に特に顕著に発揮されるものである。

[0099] 尚、本変形例のフォトマスクによって MEF低減効果とレジストパターン角部の丸み の抑制効果とを同時に得るためには、第 1の実施形態と同様に、半遮光部の透過率 を 5%以上で且つ 30%以下にすることが望ましぐ特に両効果を十分に得るために は、半遮光部の透過率を 10%以上で且つ 20%以下にすることが好ましい。

[0100] また、本変形例において、レジストパターンの対向間隔の CD値を縮小した場合に もレジストパターンを安定して形成できるようにするためには、第 1の実施形態と同様 に、パターン対向領域の透光部を半遮光部によって取り囲み、且つ当該透光部のパ ターン対向方向と垂直な方向の幅を各矩形パターン (位相シフタ一部）の当該垂直 な方向に延びる辺の長さ（つまり対向幅)よりも小さくする。

[0101] また、本変形例においても、第 1の実施形態と同様に、パターン対向領域に設ける 半遮光部を、マスクパターンの周縁部（つまり各パターン領域となる位相シフタ一部 の周縁部）を取り囲むように配置しているため、対向領域近傍の寸法を含むレジスト ノターンの寸法を調整するための近接効果補正を容易に実施することができる。

[0102] また、本変形例においても、第 1の実施形態と同様に、パターン対向領域周辺の半 遮光部におけるパターン対向方向の寸法は、パターン領域の対向間隔よりも長くても 短くても良い。但し、レジストパターンの角部の丸みを防止するためには、パターン対 向領域及びその周辺に配置された半遮光部におけるパターン対向方向と垂直な方 向の寸法 (幅）は、位相シフタ一部よりなるパターン領域の当該垂直な方向の寸法（ 対向幅)よりも大きくすることが好まし 、こと (つまり、半遮光部がパターン対向領域内 だけではなくその外側 (周辺）にも配置されていることが好ましいこと）は、第 1の実施 形態と同様である。

[0103] また、本変形例において、パターン対向領域に設けられる半遮光部 102は必ずしも 位相シフタ一部 103よりなる矩形パターンと接触する必要はなぐ半遮光部 102と位 相シフタ一部 103との間に、フォトマスクにより形成される光学像に影響を及ぼさない 程度の寸法を持つ透光部が介在することにより、半遮光部 102と位相シフタ一部 10 3とが離隔していてもよい。

[0104] また、本変形例において、パターン対向領域に設けられる半遮光部 102は必ずしも 第 1の透光部 104Aを完全に取り囲んでいる必要はなぐ半遮光部 102を分断するよ うに、フォトマスクにより形成される光学像に影響を及ぼさない程度の寸法を持つ透 光部が配置されて 、ても良 、。

[0105] さらに、例えば図 10 (a)に示す本変形例のマスクパターン（一対の位相シフタ一部 103)をパターン対向方向と垂直な方向に複数配列する場合には、言い換えると、パ ターン対向領域同士を当該垂直な方向に隣接させる場合には、各パターン対向領 域の周辺に設けられる半遮光部 102が互いに接続されて 、てもよ 、。言 、換えると、 一対の位相シフタ一部 103からそれぞれ構成される各マスクパターンに対して半遮 光部 102が連続的に設けられて 、ても良 ヽ。

[0106] また、上記シミュレーションでは半遮光部の透過率を 15%とした力 位相シフター 部に対して半遮光部の露光光を透過させる効果 (つまり、半遮光部の配置に伴う透 光部の実質的な縮小量を抑制できる効果)を得るためには、第 1の実施形態と同様 に、半遮光部の透過率を少なくとも 5%以上に、好ましくは 10%以上にすることが望 ましい。また、本変形例のフォトマスクによってレジストパターンの角部の丸みを抑制 するためには、半遮光部に対して、過剰な露光光を遮光する効果が要求されるが、 そのためには、第 1の実施形態と同様に、半遮光部の透過率を大きくても 30%以下 に、好ましくは 20%以下にすることが望ましい。

[0107] ところで、ここまで、本変形例のフォトマスクにおいては、互いに対向する一対のパ ターン領域がいずれも位相シフタ一部であると説明してきたが、これに代えて、例え ば図 15に示すように、互いに対向する一対のパターン領域の一方が位相シフタ一部 103であり、他方が遮光部 101であってもよい。尚、図 15に示すフォトマスクにおいて も、パターン対向領域に位置する第 1の透光部 104Aと各パターン領域 (つまり位相 シフタ一部 103及び遮光部 101のそれぞれ)との間には半遮光部 102が介在する。 言い換えると、パターン対向領域においては、各パターン領域となる位相シフタ一部 103及び遮光部 101のそれぞれから半遮光部 102を挟んで離れた位置に第 1の透 光部 104Aが設けられている。また、パターン対向領域側の角部を含む位相シフター 部 103及び遮光部 101のそれぞれの角部の周辺にも半遮光部 102が配置されてい る。

[0108] 図 16 (a)及び（b)は、図 15の平面図に示すフォトマスクの断面構成のバリエーショ ンを示している。具体的には、図 16 (a)及び (b)は、図 15に示される線分 AB及び線 分 CDのそれぞれに対応する部分の断面構造を表して ヽる。

[0109] まず、図 16 (a)に示すフォトマスクにおいては、例えば石英よりなる透過性基板 150 の上に、透光部 104A及び 104Bとの間で露光光に対して同位相の位相差（つまり（ - 30 + 360 X n)度以上で且つ（30 + 360 X n)度以下（但し nは整数）の位相差）を 生じる半透明の半遮光膜 151が形成されている。以下、同位相の位相差を生じると は、（一 30 + 360 X n)度以上で且つ（30 + 360 X n)度以下（但し nは整数）の位相 差を生じることを意味するものとする。このような半遮光膜 151の一例として、前記 nを 0とする（つまり、 30度以上で且つ 30度以下の位相差を生じる)金属薄膜を用いる ことができる。ここで、透光部 104A及び 104Bは、透過性基板 150の露出領域であり 、半遮光部 102は、透過性基板 150上に堆積された半遮光膜 151の露出領域であ る。また、半遮光膜 151の上には、透光部 104A及び 104Bとの間で露光光に対して 反対位相の位相差（つまり（150 + 360 X n)度以上で且つ（210 + 360 X n)度以下 (但し nは整数)の位相差)を生じる位相シフト膜 152が形成されている。位相シフト膜 152の材料としては、例えば SiO を主成分とする透明なガラス材料を用いることが できる。以下、反対位相の位相差を生じるとは、（150 + 360 X n)度以上で且つ（21 0 + 360 X n)度以下 (但し nは整数)の位相差を生じることを意味するものとする。ここ で、位相シフタ一部 103は、半遮光膜 151上に堆積された位相シフト膜 152の露出 領域である。さらに、遮光部 101は、位相シフト膜 152の上に、露光光を実質的に透 過させな!/、遮光膜 153をさらに積層することによって形成されて 、る。

[0110] 以上に説明した、図 16 (a)に示すマスク構成によると、半遮光膜 151、位相シフト膜 152及び遮光膜 153が順次積層された透過性基板 150を用意し、遮光膜 153、位 相シフト膜 152及び半遮光膜 151のそれぞれを選択的に除去することにより、透光部 104A及び 104B、遮光部 101、半遮光部 102並びに位相シフタ一部 103からなる 任意のマスクレイアウトを形成することができる。特に、半遮光膜 151として金属薄膜 を用いた場合には、半遮光膜 151の加工精度が向上するので、マスクパターンとなる 遮光部 101又は位相シフタ一部 103の周囲に配置される半遮光部 102の加工精度 が向上する。

[0111] 次に、図 16 (b)に示すフォトマスクにおいては、例えば石英よりなる透過性基板 15 0の上に、透過性基板 150 (掘り下げられていない部分）との間で露光光に対して反 対位相の位相差を生じる半透明の第 1の位相シフト膜 154が形成されている。第 1の 位相シフト膜 154の材料としては、例えば酸ィ匕シリコンと金属との化合物（MoSiO

2 等）を用いることができる。ここで、透光部 104A及び 104Bは、第 1の位相シフト膜 15 4が除去され且つ当該除去箇所に位置する透過性基板 150が露光光に反対位相の 位相差を生じさせる厚さだけ掘り下げられている領域である。また、第 1の位相シフト 膜 154の上には、透過性基板 150 (掘り下げられていない部分）との間で露光光に対 して反対位相の位相差を生じる第 2の位相シフト膜 152 (図 16 (a)に示すフォトマスク の位相シフト膜 152と同じ）が積層されている。ここで、半遮光部 102は、透過性基板 150上に堆積された第 1の位相シフト膜 154の露出領域であり、位相シフタ一部 103 は、第 1の位相シフト膜 154上に堆積された第 2の位相シフト膜 152の露出領域であ る。さらに、遮光部 101は、第 2の位相シフト膜 152の上に、露光光を実質的に透過 させな 、遮光膜 153をさらに積層することによって形成されて 、る。

[0112] 以上に説明した、図 16 (b)に示すマスク構成によると、各部分の間の位相差を位相 シフト膜の形成及び加工によってそれぞれ独立して制御できるので、各部分の間の 位相差を正確に制御することができる。

[0113] 尚、図 16 (a)及び (b)のそれぞれに示すフォトマスクにおいて、半遮光膜 151並び に位相シフト膜 152及び 154等を単層膜として扱ったが、これらの膜のそれぞれが多 層膜として構成されて 、てもよ 、ことは言うまでもな 、。

[0114] (第 1の実施形態の第 2変形例）

以下、本発明の第 1の実施形態の第 2変形例に係るフォトマスクについて図面を参 照しながら説明する。

[0115] 図 17 (a)は所望のレジストパターン形状を表す図であり、図 17 (b)は第 1の実施形 態の第 2変形例に係るフォトマスクの平面図である。尚、図 17 (b)において、透過性 基板につ ヽては斜視図的に示して ヽる。

[0116] 図 17 (a)に示すように、所望のパターンは、互いに近接して対向する一対の矩形状 のレジストパターン 200である。

[0117] 図 17 (b)に示すように、本変形例のフォトマスクにおいては、透過性基板 100上の 十分に広い領域に亘つて透光部 104 (第 2の透光部 104B)が設けられている。また、 露光によりウェハ上に形成しょうとするレジストパターン (所望のパターン） 200と対応 する位置の透過性基板 100上には、互いに近接して対向する一対の矩形状の位相 シフタ一部 103よりなるマスクパターンが設けられている。すなわち、本変形例におい ては、第 1の実施形態の第 1変形例と同様に、マスクパターンが遮光部ではなく位相 シフタ一部 103によって構成されている。尚、本変形例においても、第 1の実施形態 の第 1変形例と同様に、レジストパターン 200と対応する当該マスクパターンは、互い に近接して対向する一対のパターン領域 (一対の位相シフタ一部 103)を有する。ま た、本変形例の特徴として、前記一対のパターン領域の間の領域 (パターン対向領 域） 105に位置する第 1の透光部 104Aと各パターン領域 (つまり各位相シフタ一部 1 03)との間には半遮光部 102が介在する。言い換えると、対向領域 105においては、 各パターン領域である各位相シフタ一部 103から半遮光部 102を挟んで離れた位置 に第 1の透光部 104Aが設けられている。また、本変形例においては、パターン対向 領域 105側の角部を含む各位相シフタ一部 103 (つまり各パターン領域)の角部の 周辺にも半遮光部 102が配置されている。

[0118] 以上に説明した本変形例のフォトマスクの構成によると、マスクパターンとして遮光 部に代えて位相シフタ一部を用いた場合にも、パターン対向領域において MEFを 低減させることができると共に、形成されるレジストパターンの角部の丸み及びそれに 伴う端部の後退を抑制できる。従って、例えば複数のトランジスタが隣接する回路レイ アウトを有するパターンの形成に本変形例のフォトマスクを適用した場合には、ゲート 層パターンの対向領域の縮小と当該対向領域におけるゲート突き出し量の縮小とが 可能になるので、高密度にトランジストを配置して LSIの集積ィ匕を実現することができ る。

[0119] また、本変形例においては、第 1の実施形態と同様に、半遮光部 102はパターン対 向領域 105の第 1の透光部 104Aを取り囲むように配置されている。このような構成は 、特にレジストパターン間のスペース寸法が微細になる場合に望ましい構成である。

[0120] また、本変形例においては、第 1の実施形態と同様に、半遮光部 102はマスクパタ ーンの周縁部（つまり各パターン領域となる位相シフタ一部 103の周縁部）を取り囲 むように配置されている。このような構成により、マスクパターン作成において近接効 果補正 (OPC)の実施を容易に行うことができる。

[0121] また、本変形例において、半遮光部 102は第 1の実施形態と同様に定義されるもの である。また、位相シフタ一部 103は光を透過させる力 位相シフタ一部 103を透過 する光と、透光部 104A及び 104Bを透過する光とは反対位相の関係（具体的には 両者の位相差が（ 150 + 360 X n)度以上で且つ（210 + 360 X n)度以下（但し nは 整数)となる関係）にある。

[0122] 尚、第 1の実施形態の第 1変形例においては、遮光部に代えて用いる位相シフター 部 103として、低透過率の位相シフタ一部を想定した力 本変形例においては、当 該位相シフタ一部 103として、高透過率の位相シフタ一部を想定している。すなわち 、第 1の実施形態の第 1変形例においては、半遮光膜の上に位相シフター膜を積層 することによって位相シフタ一部 103を形成していたため、構造上、位相シフタ一部 1 03の透過率は前記半遮光膜の透過率よりも低くならざるをえな力つた。それに対して 、本変形例では、後述するように、位相シフタ一部 103の透過率を前記半遮光膜の 透過率よりも高くすることができる。尚、低透過率の位相シフタ一部とは、当該位相シ フタ一部の幅を大きくした場合にも当該位相シフタ一部の中心と対応するレジストが 感光されないものを意味し、具体的な透過率は大きくても 15%未満であり、好ましく は 9%以下である。また、高透過率の位相シフタ一部とは、当該位相シフタ一部の幅 を大きくした場合に当該位相シフタ一部の中心と対応するレジストが感光されるもの を意味し、具体的な透過率は少なくとも 15%以上であり、好ましくは 25%以上である

[0123] また、本変形例では、形成するレジストパターンが λ ΖΝΑの半分以下の線幅を持 つ細線パターンである場合を対象として、高透過率の位相シフタ一部 103を用いて いる。 λ ΖΝΑの半分以下の線幅を持つ細線パターンの形成においては、レジストパ ターンの形状において角部の丸みとして現れていた問題の現象は、ライン端部の先 細り現象やライン端部の後退現象として顕著に現れる。

[0124] 図 17 (c)は、図 17 (b)の平面図に示すフォトマスクの断面構成の一例を示している 。具体的には、図 17 (c)は、図 17 (b)に示される線分 ΑΒに対応する部分の断面構 造を表している。図 17 (c)に示すように、本変形例においては、透過性基板の一例と して石英基板 110を用いており、透光部 104A及び 104Bは石英基板 110の露出領 域である。半遮光部 102は、例えば Moよりなる金属薄膜 112を半遮光膜として石英 基板 110上に堆積することによって形成されている。金属薄膜 112の構成材料として は、 Moの他に例えば Ta等を用いることができる。具体的には、厚さ 10〜30nm程度 の金属薄膜 112によって、波長 193nmの光に対して 5〜50%程度の透過率を実現 することができる。位相シフタ一部 103は、半遮光部 102となる金属薄膜 (半遮光膜） 112に開口部を設け、且つ当該開口部に位置する石英基板 110を露光光の位相が 反転する厚さだけ掘り下げることによって形成されている。すなわち、位相シフタ一部 103は石英基板 110の掘り下げ部 115として形成されている。このような構成により、 位相シフタ一部 103が、透過性基板と同等の透過率を持つ材料によって形成される ので、本変形例のフォトマスクを、非常に高い透過率を持つ位相シフタ一部 103を用 いて実現することができる。

[0125] 以下、上記のように構成された本変形例のフォトマスクが、第 1の実施形態と同様に 、ウェハ上にパターンを形成する上で優れたパターン形成特性、具体的には、 MEF 低減効果と、レジストパターンの角部の丸みの抑制効果 (特にライン端部の先細りの 抑制効果)とを発揮することをシミュレーション結果に基づいて説明する。尚、シミュレ ーシヨンにおける光学計算の露光条件は、露光波長えが 193nm、開口数 NAが 0. 85である。また、照明条件としては、外径の干渉度が 0. 8、内径の干渉度が 0. 53と なる 2Z3輪帯照明を用いる。また、半遮光部の露光光に対する透過率は 15%であり 、位相シフタ一部の露光光に対する透過率は 100%である。

[0126] 尚、解像限界近い寸法つまり 0. 4 X λ ΖΝΑ以下の寸法を持つ細線パターンの形 成においてマスクパターンとして位相シフタ一部を用いる場合には、当該位相シフタ 一部の露光光に対する透過率は高い程望ましぐ理想的には 100%の透過率が最も 望ましい。それに対して、本変形例のように、半遮光膜の内部に開口部を設け、当該 開口部領域に位相シフタ一部を設けるマスク構造を用いた場合には、半遮光部の透 過率よりも高い透過率を有する位相シフタ一部を容易に形成できる。また、第 1の実 施形態で述べたように、半遮光部の透過率は 30%以下であることが望ま 、ので、 半遮光部となる半遮光膜の内部に開口部を設けることによって 30%を超える透過率 を持つ位相シフタ一部を容易に実現できる本変形例のマスク構成は、特に細線バタ ーンの形成にとって好ましいものである。

[0127] 図 18 (a)ゝ (b)、図 19 (a)ゝ (b)及び図 20 (a)、 (b)は、本変形例のフォトマスクによ つてレジストパターンのライン端部の先細りの抑制が可能なことを説明するための図 である。尚、図 18 (a)、 （b)、図 19 (a)、 (b)及び図 20 (a)、 (b)において、パターン対 向領域及びその周辺部をパターン対向方向に拡大して示して 、る。

[0128] まず、図 18 (a)は、位相シフタ一部のみによって構成された比較例のフォトマスクの 平面構成を表している。具体的には、図 18 (a)に示すフォトマスクにおいては、互い に近接して対向する一対の矩形パターン (位相シフタ一部 103)がマスクパターンとし て設けられている。ここで、各矩形パターンのサイズは 600nmX 75nmであり、矩形 パターンの間隔 (対向間隔）、つまり矩形パターンの対向方向における対向領域の長 さ（対向長）は Sである。尚、図 18 (a)に示すフォトマスクにおいては、矩形パターンの 対向方向と垂直な方向における対向領域の幅 (対向幅）が、各矩形パターンの 75η mの長さの辺によって規定されるように、各矩形パターンが配置されている。以下、図 18 (a)に示すフォトマスクを「Typel」と称する。

[0129] 図 18 (b)は、図 18 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行い、それによつて、対向 間隔の仕上がり寸法（CD値）が 66nmとなるように一対のレジストパターンを形成した 様子をシミュレーションした結果を示す。図 18 (b)に示すシミュレーション結果力 分 かるように、図 18 (a)に示すフォトマスクによって形成される一対のレジストパターン 1 19においてはライン端部が先細りする結果、対向間隔の CD値が 66nmとなるのは、 先細りしたライン端部の先端のみである。すなわち、各レジストパターン 119における 対向間隔の CD値が 66nmとなる箇所の近傍ではパターン幅を十分に確保すること ができない。

[0130] 図 19 (a)は、図 18 (a)に示すフォトマスクに対して、矩形パターン (位相シフタ一部 103)の対向領域の周辺（具体的には対向領域の上側領域及び下側領域）に 300η m X lOOnmのサイズの半遮光部 102が設けられたフォトマスクの平面構成を表して いる。尚、図 19 (a)に示すフォトマスクにおいては、各矩形パターンとオーバーラップ するように半遮光部 102が設けられている。ここで、各矩形パターン (位相シフタ一部 103)と半遮光部 102とのオーバーラップ幅は、（100nm—Snm) Z2となる。以下、 図 19 (a)に示すフォトマスクを「Type2」と称する。

[0131] 図 19 (b)は、図 19 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行い、それによつて、対向 間隔の仕上がり寸法（CD値）が 66nmとなるように一対のレジストパターンを形成した 様子をシミュレーションした結果を示す。図 19 (b)に示すシミュレーション結果力 分 かるように、図 19 (a)に示すフォトマスクによって形成される一対のレジストパターン 1 19においてはライン端部の先細りが抑制されており、その結果、各レジストパターン 1 19における対向間隔の CD値が 66nmとなる箇所の近傍でもパターン幅を十分に確 保することができる。

[0132] 図 20 (a)は、図 19 (a)に示すフォトマスクに対して、各矩形パターン (位相シフター 部 103)と対向領域内の第 1の透光部 104Aとの間にさらに半遮光部 102が設けられ たフォトマスクの平面構成を表している。以下、図 20 (a)に示すフォトマスクを「Type 3」と称する。尚、「Type3」のフォトマスクは、図 19 (a)に示すフォトマスクの矩形パタ ーン (位相シフタ一部 103)の一部（対向領域の近傍部分)を半遮光部 102に置き換 えたものであり、対向間隔 Sは、対向領域のうち半遮光部 102を除いた部分 (つまり 透光部 104A)の対向方向の長さを意味するものとする。ここで、各矩形パターン (位 相シフタ一部 103)と対向領域内の第 1の透光部 104Aとの間に位置する半遮光部 1 02の幅は、（100nm—Snm) Z2となる。

[0133] 図 20 (b)は、図 20 (a)に示すフォトマスクに対して露光を行 、、それによつて、対向 間隔の仕上がり寸法（CD値）が 66nmとなるように一対のレジストパターンを形成した 様子をシミュレーションした結果を示す。図 20 (b)に示すシミュレーション結果力 分 かるように、図 19 (b)に示す「Type2」のシミュレーション結果と同様に、図 20 (a)に 示す「Type3」のフォトマスク、つまり本変形例のフォトマスクによって形成される一対 のレジストパターン 119においてもライン端部の先細りが抑制されており、その結果、 各レジストパターン 119における対向間隔の CD値が 66nmとなる箇所の近傍でもパ ターン幅を十分に確保することができる。

[0134] 図 21は、「Type2」及び「Type3」のそれぞれのフォトマスクを用いた露光により形 成されるレジストパターンの対向間隔の CD値の MEFをシミュレーションにより求めた 結果を比較して示す図である。

[0135] 図 21に示すように、「Type2」のフォトマスクによると、対向間隔の CD値が lOOnm である場合にも 1程度の MEFでレジストパターンを形成することが困難である。さらに 、対向間隔の CD値が 66nmまで縮小すると MEFは 4程度まで増加する。尚、「Type 2」のフォトマスクによって対向間隔の CD値を 66nmにする場合のマスクパターンの 対向間隔 Sは 72nmである。

[0136] また、図 21に示すように、「Type3」のフォトマスクによると、対向間隔の CD値が 10 Onmであるときは 1以下の MEFでレジストパターンを形成でき、対向間隔の CD値が 66nmまで縮小しても MEFを 2以下に抑制することができる。すなわち、「Type3」の フォトマスクによって非常に優れた MEFの改善効果が得られる。尚、「Type3」のフォ トマスクによって対向間隔の CD値を 66nmにする場合、マスクパターンの対向間隔 S は 24nmであり、対向領域内に配置される半遮光部 102の幅 (対向方向の長さ）は 3 8nmである。また、「Type3」のフォトマスクによって対向間隔の CD値の MEF力 以 上に増大するのは、当該 CD値力 S40nm程度まで縮小したときである。このとき、マス クパターンの対向間隔 Sは 32nmであり、対向領域内に配置される半遮光部 102の 幅（対向方向の長さ）は 34nmである。

[0137] 以上に説明したように、「Type3」のフォトマスクつまり本変形例のフォトマスクによる と、「Type2」のフォトマスクと比べて、微小寸法の CDを実現するときの MEFの増大 を抑制することができる。具体的には、 MEFの増大を抑制してレジストパターンを安 定して形成するためには、「Type2」のフォトマスクにおいてはレジストパターンの対 向間隔の CD値を 66nm程度までしか縮小できないが、「Type3」のフォトマスクにお いては当該 CD値を 40nm程度近くまで縮小することができる。

[0138] 従って、対向間隔が λ ΖΝΑ (上記シミュレーションの場合、 λ ΖΝΑの値は 227η mである）よりも小さいパターンの形成においては、「Type3」つまり本変形例のフォト マスクの構成、具体的にはパターン対向領域に位置する透光部と各パターン領域（ 本変形例では位相シフタ一部）との間に半遮光部が介在する構成によって、レジスト パターンにおける対向間隔の MEFを改善することができる。この MEF改善効果は、 対向間隔が 0. 5 X λ ΖΝΑ以下のパターンの形成において特に顕著に発揮される。 但し、フォトマスク上において分離したパターン領域の対向間隔として光学的に有意 であるためには、 0. 02 Χ λ ΖΝΑ以上の寸法が必要である。

[0139] 本変形例による MEF改善効果の原理は第 1の実施形態の第 1変形例と同様であ る。すなわち、本変形例による MEF改善効果 (低減効果）は、細線パターンを形成す るためにマスクパターンが非常に高 、透過率を持つ位相シフタ一部から構成される 場合に特に顕著に発揮されるものである。尚、高い透過率を持つ位相シフタ一部と は、当該位相シフタ一部の幅を大きくした場合に当該位相シフタ一部の中心と対応 するレジストが感光されるものを意味し、具体的な透過率は少なくとも 15%以上であ り、好ましくは 25%以上である。すなわち、非常に高い透過率を持つ位相シフタ一部 とは、 25%以上の透過率を持つ位相シフタ一部を意味する。

[0140] 尚、本変形例のフォトマスクによって MEF低減効果とレジストパターン角部の丸み の抑制効果とを同時に得るためには、第 1の実施形態と同様に、半遮光部の透過率 を 5%以上で且つ 30%以下にすることが望ましぐ特に両効果を十分に得るために は、半遮光部の透過率を 10%以上で且つ 20%以下にすることが好ましい。

[0141] また、本変形例において、レジストパターンの対向間隔の CD値を縮小した場合に もレジストパターンを安定して形成できるようにするためには、第 1の実施形態と同様 に、パターン対向領域の透光部を半遮光部によって取り囲み、且つ当該透光部のパ ターン対向方向と垂直な方向の幅を各矩形パターン (位相シフタ一部）の当該垂直 な方向に延びる辺の長さ（つまり対向幅)よりも小さくする。

[0142] また、本変形例においても、第 1の実施形態と同様に、パターン対向領域に設ける 半遮光部を、マスクパターンの周縁部（つまり各パターン領域となる位相シフタ一部 の周縁部）を取り囲むように配置しているため、対向領域近傍の寸法を含むレジスト ノターンの寸法を調整するための近接効果補正を容易に実施することができる。

[0143] また、本変形例においても、第 1の実施形態と同様に、パターン対向領域周辺の半 遮光部におけるパターン対向方向の寸法は、パターン領域の対向間隔よりも長くても 短くても良い。但し、レジストパターンの角部の丸みを防止するためには、パターン対 向領域及びその周辺に配置された半遮光部におけるパターン対向方向と垂直な方 向の寸法 (幅）は、位相シフタ一部よりなるパターン領域の当該垂直な方向の寸法（ 対向幅)よりも大きくすることが好まし 、こと (つまり、半遮光部がパターン対向領域内 だけではなくその外側 (周辺）にも配置されていることが好ましいこと）は、第 1の実施 形態と同様である。

[0144] また、本変形例において、パターン対向領域に設けられる半遮光部 102は必ずしも 位相シフタ一部 103よりなる矩形パターンと接触する必要はなぐ半遮光部 102と位 相シフタ一部 103との間に、フォトマスクにより形成される光学像に影響を及ぼさない 程度の寸法を持つ透光部が介在することにより、半遮光部 102と位相シフタ一部 10 3とが離隔していてもよい。

[0145] また、本変形例において、パターン対向領域に設けられる半遮光部 102は必ずしも 第 1の透光部 104Aを完全に取り囲んでいる必要はなぐ半遮光部 102を分断するよ うに、フォトマスクにより形成される光学像に影響を及ぼさない程度の寸法を持つ透 光部が配置されて 、ても良 、。

[0146] さらに、例えば図 17 (a)に示す本変形例のマスクパターン（一対の位相シフタ一部 103)をパターン対向方向と垂直な方向に複数配列する場合には、言い換えると、パ ターン対向領域同士を当該垂直な方向に隣接させる場合には、各パターン対向領 域の周辺に設けられる半遮光部 102が互いに接続されて 、てもよ 、。言 、換えると、 一対の位相シフタ一部 103からそれぞれ構成される各マスクパターンに対して半遮 光部 102が連続的に設けられて 、ても良 ヽ。

[0147] ところで、ここまで、本変形例のフォトマスクにおいては、互いに対向する一対のパ ターン領域がいずれも位相シフタ一部であると説明してきたが、これに代えて、例え ば図 22に示すように、互いに対向する一対のパターン領域の一方が位相シフタ一部 103であり、他方が遮光部 101であってもよい。尚、図 22に示すフォトマスクにおいて も、パターン対向領域に位置する第 1の透光部 104Aと各パターン領域 (つまり位相 シフタ一部 103及び遮光部 101のそれぞれ)との間には半遮光部 102が介在する。 言い換えると、パターン対向領域においては、各パターン領域となる位相シフタ一部 103及び遮光部 101のそれぞれから半遮光部 102を挟んで離れた位置に第 1の透 光部 104Aが設けられている。また、パターン対向領域側の角部を含む位相シフター 部 103及び遮光部 101のそれぞれの角部の周辺にも半遮光部 102が配置されてい る。

[0148] 図 23 (a)〜（d)は、図 22の平面図に示すフォトマスクの断面構成のバリエーション を示している。具体的には、図 23 (a)〜（d)は、図 22に示される線分 AB及び線分 C Dのそれぞれに対応する部分の断面構造を表している。尚、図 23 (a)〜（d)に示す 本変形例のフォトマスクの断面構成が第 1の実施形態の第 1変形例と異なっている点 は、半遮光部の透過率よりも高 ヽ透過率を有する位相シフタ一部を形成できることで ある。

[0149] まず、図 23 (a)に示すフォトマスクにおいては、例えば石英よりなる透過性基板 160 の上に、透光部 104A及び 104Bとの間で露光光に対して同位相の位相差（つまり（ - 30 + 360 X n)度以上で且つ（30 + 360 X n)度以下（但し nは整数）の位相差）を 生じる半透明の半遮光膜 161が形成されている。以下、同位相の位相差を生じると は、（一 30 + 360 X n)度以上で且つ（30 + 360 X n)度以下（但し nは整数）の位相 差を生じることを意味するものとする。このような半遮光膜 161の一例として、前記 nを 0とする（つまり、 30度以上で且つ 30度以下の位相差を生じる)金属薄膜を用いる ことができる。ここで、透光部 104A及び 104Bは、透過性基板 160の露出領域であり 、半遮光部 102は、透過性基板 160上に堆積された半遮光膜 161の露出領域であ る。また、透過性基板 160における位相シフタ一部 103の形成領域は、透光部 104 A及び 104Bとの間で露光光に対して反対位相の位相差（つまり（150 + 360 X n)度 以上で且つ（210 + 360 X n)度以下 (但し nは整数)の位相差)を生じる厚さだけ掘り 下げられている。これにより、位相シフタ一部 103が透過性基板 160の掘り下げ部 16 Oaとして形成される。以下、反対位相の位相差を生じるとは、（150 + 360 X n)度以 上で且つ（210 + 360 X n)度以下 (但し nは整数)の位相差を生じることを意味するも のとする。さらに、遮光部 101は、半遮光膜 161の上に、露光光を実質的に透過させ な 、遮光膜 162をさらに積層することによって形成されて 、る。

[0150] 以上に説明した、図 23 (a)に示すマスク構成によると、半遮光膜 161及び遮光膜 1 62が順次積層された透過性基板 160を用意し、遮光膜 162及び半遮光膜 161のそ れぞれを選択的に除去すると共に透過性基板 160を掘り下げることにより、透光部 1 04A及び 104B、遮光部 101、半遮光部 102並びに位相シフタ一部 103からなる任 意のマスクレイアウトを形成することができる。特に、半遮光膜 161として金属薄膜を 用いた場合には、半遮光膜 161の加工精度が向上するので、マスクパターンとなる 遮光部 101又は位相シフタ一部 103の周囲に配置される半遮光部 102の加工精度 が向上する。

[0151] 次に、図 23 (b)に示すフォトマスクにおいては、例えば石英よりなる透過性基板 16 0の上に、透過性基板 160の露出領域 (本マスクでは位相シフタ一部 103となる）との 間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる位相シフト膜 163が形成されている 。位相シフト膜 163の材料としては、例えば SiO を主成分とする透明なガラス材料を

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用いることができる。ここで、透光部 104A及び 104Bは、透過性基板 160上に堆積さ れた位相シフト膜 163の露出領域であり、位相シフタ一部 103は、位相シフト膜 163 が除去された箇所に位置する透過性基板 160の露出領域である。また、位相シフト 膜 163の上には、透光部 104A及び 104Bとの間で露光光に対して同位相の位相差 を生じる半透明の半遮光膜 161が積層されている。ここで、半遮光部 102は、位相シ フト膜 163上に堆積された半遮光膜 161の露出領域である。さらに、遮光部 101は、 半遮光膜 161の上に、露光光を実質的に透過させない遮光膜 162を積層することに よって形成されている。

[0152] 以上に説明した、図 23 (b)に示すマスク構成によると、位相シフト膜 163を用いるこ とにより、当該位相シフト膜 163の膜厚によって位相シフタ一部 103の位相を調整す ることができる。よって、透過性基板 160の掘り下げ深さによって位相シフタ一部 103 の位相を調整する場合と比べて、位相シフタ一部 103の位相制御の精度が向上する

[0153] 次に、図 23 (c)に示すフォトマスクにおいては、例えば石英よりなる透過性基板 16 0の上に、透過性基板 160の露出領域 (但し掘り下げられていない部分）との間で露 光光に対して反対位相の位相差を生じる半透明の位相シフト膜 164が形成されてい る。位相シフト膜 164の材料としては、例えば酸ィ匕シリコンと金属との化合物（MoSiO 等）を用いることができる。ここで、透光部 104A及び 104Bは、位相シフト膜 164が

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除去され且つ当該除去箇所に位置する透過性基板 160が露光光に反対位相の位 相差を生じさせる厚さだけ掘り下げられている領域である。また、位相シフタ一部 103 は、位相シフト膜 164が除去された箇所に位置する透過性基板 160の露出領域であ る。また、半遮光部 102は、透過性基板 160上に堆積された位相シフト膜 164の露出 領域である。さらに、遮光部 101は、位相シフト膜 164の上に、露光光を実質的に透 過させな!/、遮光膜 162を積層することによって形成されて 、る。

[0154] ところで、本発明のフォトマスクの平面構成においては、本発明の原理より、透光部 について位相シフター部よりも微細なパターンが必要となることはない。また、一般に 、位相シフタ一部となる透過性基板の掘り下げ部はエッチング工程によって形成され る。しかし、エッチング工程においてカ卩ェパターンが微細になると、当該パターンの 寸法に依存して掘り下げ深さが変化するマイクロローデイング効果が発生する。それ に対して、図 23 (c)に示す構成によると、透過性基板 160の掘り下げ部が位相シフタ 一部 103ではなく透光部 104A及び 104Bとなると共に、前述のように、本発明のフォ トマスクの構成おいては、透光部 104A及び 104Bについて位相シフタ一部 103より も微細なパターンが必要となることはない。このため、透過性基板 160を掘り下げる際 にマイクロローデイング効果を回避できるので、マスク加工が容易になる。

[0155] 次に、図 23 (d)に示すフォトマスクにおいては、例えば石英よりなる透過性基板 16 0の上に、透過性基板 160の露出領域 (本マスクでは透光部 104A及び 104Bとなる )との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる第 1の位相シフト膜 163 (図 23 (b)に示すフォトマスクの位相シフト膜 163と同じ）が形成されている。ここで、透光部 104A及び 104Bは、透過性基板 160の露出領域であり、位相シフタ一部 103は、透 過性基板 160上に堆積された第 1の位相シフト膜 163の露出領域である。また、第 1 の位相シフト膜 163の上には、透光部 104A及び 104Bとの間で露光光に対して反 対位相の位相差を生じる半透明の第 2の位相シフト膜 164 (図 23 (c)に示すフォトマ スクの位相シフト膜 164と同じ）が積層されている。ここで、半遮光部 102は、第 1の位 相シフト膜 163上に堆積された第 2の位相シフト膜 164の露出領域である。さらに、遮 光部 101は、第 2の位相シフト膜 164の上に、露光光を実質的に透過させない遮光 膜 162を積層することによって形成されている。

[0156] 以上に説明した、図 23 (d)に示すマスク構成によると、位相シフト膜 163を用いるこ とにより、当該位相シフト膜 163の膜厚によって位相シフタ一部 103の位相を調整す ることができる。よって、透過性基板 160の掘り下げ深さによって位相シフタ一部 103 の位相を調整する場合と比べて、位相シフタ一部 103の位相制御の精度が向上する

[0157] ところで、図 23 (b)〜（d)に示す断面構成を有するフォトマスクにぉ 、ては、反対位 相の位相差を生じる位相シフタ一部となる膜の膜厚や、同位相の位相差を生じる半 遮光部となる膜の膜厚として、位相調整のために数百 nm程度必要である。それに対 して、図 23 (a)に示す断面構成を有するフォトマスクにおいては、半遮光部 102とし て、高々数十 nm程度の厚さの薄膜を用いるため、マスク加工のためのパターユング において微細加工が容易となる。ここで、当該薄膜として使用できる金属材料として は、例えば、 Cr (クロム）、 Ta (タンタル）、 Zr (ジルコ-ユウム）、 Mo (モリブデン）及び Ti (チタン)等の金属並びにそれらの合金がある。具体的な合金としては、 Ta— Cr合 金、及び Zr、 Mo又は Tiと Siとの化合物等がある。

[0158] 以上のように、図 23 (a)に示す断面構成を有するフォトマスクによると、加工対象と なる膜が金属薄膜よりなる半遮光膜 161であるため、マスク加工における微細加工が 容易となる。すなわち、図 23 (a)に示すフォトマスクは、マスク加工が容易な点で優れ ている。

[0159] 尚、図 23 (a)〜（d)のそれぞれに示すフォトマスクにおいて、半遮光膜 161並びに 位相シフト膜 163及び 164等を単層膜として扱ったが、これらの膜のそれぞれが多層 膜として構成されて 、てもよ 、ことは言うまでもな 、。

[0160] (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について図面を参 照しながら説明する。

[0161] 図 28 (a)は所望のレジストパターン形状を表す図であり、図 28 (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である。尚、図 28 (b)において、透過性 基板につ ヽては図示を省略して 、る。

[0162] 図 28 (a)に示すように、所望のパターンは、マトリックス状に互いに近接して配置さ れた複数の矩形状のレジストパターン 200である。各レジストパターン 200は短辺同 士及び長辺同士がそれぞれ対向するように隣接している。

[0163] 図 28 (b)に示すように、本変形例のフォトマスクにおいては、透過性基板（図示省 略)上の十分に広い領域に亘つて透光部 104 (第 2の透光部 104B)が設けられてい る。また、露光によりウェハ上に形成しょうとするレジストパターン (所望のパターン） 2 00と対応する位置の透過性基板 1上には、複数の矩形状の位相シフタ一部 103より なるマスクパターンが設けられている。すなわち、本変形例においては、第 1の実施 形態の第 1変形例と同様に、マスクパターンが遮光部ではなく位相シフタ一部 103に よって構成されている。尚、本変形例においては、レジストパターン 200と対応する当 該マスクパターンは、マトリックス状に互いに近接して配置された複数のパターン領域 (複数の位相シフタ一部 103)を有する。また、本変形例の特徴として、複数のパター ン領域のうち短辺同士が互いに対向するパターン領域同士の間の領域 (対向間隔が 最小であるパターン対向領域 105)〖こ位置する第 1の透光部 104Aと各パターン領域 (つまり各位相シフタ一部 103)との間には半遮光部 102が介在する。言い換えると、 パターン対向領域 105においては、各パターン領域である各位相シフタ一部 103か ら半遮光部 102を挟んで離れた位置に第 1の透光部 104Aが設けられている。また、 本変形例においては、パターン対向領域 105側の角部を含む各位相シフタ一部 10 3 (つまり各パターン領域)の角部の周辺にも半遮光部 102が配置されている。さらに 、本変形例においては、複数のパターン領域のうち長辺同士が互いに対向するパタ ーン領域同士 (両者の対向間隔はパターン対向領域 105の間隔と比較して大きい） の間には第 2の透光部 104Bが介在する。

[0164] 以上に説明した本変形例のフォトマスクの構成によると、マスクパターンとして遮光 部に代えて位相シフタ一部を用いた場合にも、パターン対向領域において MEFを 低減させることができると共に、形成されるレジストパターンの角部の丸み及びそれに 伴う端部の後退を抑制できる。従って、例えば複数のトランジスタが隣接する回路レイ アウトを有するパターンの形成に本変形例のフォトマスクを適用した場合には、ゲート 層パターンの対向領域の縮小と当該対向領域におけるゲート突き出し量の縮小とが 可能になるので、高密度にトランジストを配置して LSIの集積ィ匕を実現することができ る。

[0165] また、本変形例においては、第 1の実施形態と同様に、半遮光部 102はパターン対 向領域 105の第 1の透光部 104Aを取り囲むように配置されている。このような構成は 、特にレジストパターン間のスペース寸法が微細になる場合に望ましい構成である。

[0166] また、本変形例においては、第 1の実施形態と同様に、半遮光部 102はマスクパタ ーンの周縁部（つまり各パターン領域となる位相シフタ一部 103の周縁部）を取り囲 むように配置されている。このような構成により、マスクパターン作成において近接効 果補正 (OPC)の実施を容易に行うことができる。

[0167] また、本変形例において、半遮光部 102は第 1の実施形態と同様に定義されるもの である。また、位相シフタ一部 103は光を透過させる力 位相シフタ一部 103を透過 する光と、透光部 104A及び 104Bを透過する光とは反対位相の関係（具体的には 両者の位相差が（ 150 + 360 X n)度以上で且つ（210 + 360 X n)度以下（但し nは 整数)となる関係）にある。

[0168] 尚、第 1の実施形態の第 1変形例においては、遮光部に代えて用いる位相シフター 部 103として、低透過率の位相シフタ一部を想定した力 本変形例においては、当 該位相シフタ一部 103として、第 1の実施形態の第 2変形例と同様に、高透過率の位 相シフタ一部を想定している。すなわち、本変形例のフォトマスクは、図 17 (c)に示す 第 1の実施形態の第 2変形例のフォトマスクと同様の断面構成を有する。

[0169] また、本変形例では、形成するレジストパターンが λ ΖΝΑの半分以下の線幅を持 つ細線パターンである場合を対象として、高透過率の位相シフタ一部 103を用いて いる。 λ ΖΝΑの半分以下の線幅を持つ細線パターンの形成においては、レジストパ ターンの形状において角部の丸みとして現れていた問題の現象は、ライン端部の先 細り現象やライン端部の後退現象として顕著に現れる。

[0170] 上記のように構成された本変形例のフォトマスクは、第 1の実施形態の第 2変形例と 同様に、ウェハ上にパターンを形成する上で優れたパターン形成特性、具体的には 、 MEF低減効果と、レジストパターンの角部の丸みの抑制効果 (特にライン端部の先 細りの抑制効果)とを発揮する。

[0171] 尚、本変形例のフォトマスクによって MEF低減効果とレジストパターン角部の丸み の抑制効果とを同時に得るためには、第 1の実施形態の第 2変形例と同様に、半遮 光部の透過率を 5%以上で且つ 30%以下にすることが望ましぐ特に両効果を十分 に得るためには、半遮光部の透過率を 10%以上で且つ 20%以下にすることが好ま しい。

[0172] また、本変形例において、レジストパターンの対向間隔の CD値を縮小した場合に もレジストパターンを安定して形成できるようにするためには、第 1の実施形態の第 2 変形例と同様に、パターン対向領域の透光部を半遮光部によって取り囲み、且つ当 該透光部のパターン対向方向と垂直な方向の幅を各矩形パターン (位相シフタ一部 )の当該垂直な方向に延びる辺の長さ（つまり対向幅)よりも小さくする。

[0173] また、本変形例においても、第 1の実施形態の第 2変形例と同様に、パターン対向 領域に設ける半遮光部を、マスクパターンの周縁部（つまり各パターン領域となる位 相シフタ一部の周縁部）を取り囲むように配置しているため、対向領域近傍の寸法を 含むレジストパターンの寸法を調整するための近接効果補正を容易に実施すること ができる。

[0174] また、本変形例においても、第 1の実施形態の第 2変形例と同様に、パターン対向 領域周辺の半遮光部におけるパターン対向方向の寸法は、パターン領域の対向間 隔よりも長くても短くても良い。但し、レジストパターンの角部の丸みを防止するため には、ノターン対向領域及びその周辺に配置された半遮光部におけるパターン対向 方向と垂直な方向の寸法 (幅）は、位相シフタ一部よりなるパターン領域の当該垂直 な方向の寸法 (対向幅)よりも大きくすることが好ましいこと（つまり、半遮光部がバタ ーン対向領域内だけではなくその外側 (周辺）にも配置されていることが好ましいこと

)は、第 1の実施形態と同様である。

[0175] また、本変形例において、パターン対向領域に設けられる半遮光部 102は必ずしも 位相シフタ一部 103よりなる矩形パターンと接触する必要はなぐ半遮光部 102と位 相シフタ一部 103との間に、フォトマスクにより形成される光学像に影響を及ぼさない 程度の寸法を持つ透光部が介在することにより、半遮光部 102と位相シフタ一部 10

3とが離隔していてもよい。

[0176] また、本変形例において、パターン対向領域に設けられる半遮光部 102は必ずしも 第 1の透光部 104Aを完全に取り囲んでいる必要はなぐ半遮光部 102を分断するよ うに、フォトマスクにより形成される光学像に影響を及ぼさない程度の寸法を持つ透 光部が配置されて 、ても良 、。

[0177] また、本変形例において、各パターン対向領域 105の周辺に設けられる半遮光部

102力 複数のパターン領域の長辺同士が対向する方向にぉ 、て互いに接続され ていてもよい。言い換えると、複数の位相シフタ一部 103から構成されるマスクパター ンに対して半遮光部 102が連続的に設けられて ヽても良 、。

[0178] また、本変形例において、パターン対向領域 105を挟む一対のパターン領域の一 方が位相シフタ一部 103であり、他方が遮光部であってもよ!/、。

[0179] (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の作成方法について図面を参照 しながら説明する。

[0180] 図 29は本実施形態に係るフォトマスクの作成方法によって形成しょうとするフォトマ スクの平面図である。図 29に示すフォトマスクの基本構成は、図 17 (b)に示す第 1の 実施形態の第 2変形例に係るフォトマスクの基本構成と同様である。すなわち、図 29 に示すフォトマスクに設けられて 、るマスクパターンは、互いに近接して対向する一 対の矩形状の位相シフタ一部 103 (—対のパターン領域)よりなる。また、当該一対 のパターン領域の間の領域 (パターン対向領域）に位置する第 1の透光部 104Aと各 パターン領域 (つまり各位相シフタ一部 103)との間には半遮光部 102が介在する。 また、前記パターン対向領域側の角部を含む各位相シフタ一部 103 (つまり各パター ン領域)の角部の周辺にも半遮光部 102が配置されている。具体的には、半遮光部 102は前記パターン対向領域の第 1の透光部 104Aを取り囲むと共に前記マスクパ ターンの周縁部（つまり各パターン領域となる位相シフタ一部 103の周縁部）を取り囲 むように配置されている。

[0181] 尚、図 29において、透過性基板 100 (第 2の透光部 104B)の図示を省略している。

また、図 29に示すように、透過性基板上におけるマスクパターン形成領域と異なる他 の領域上には、例えばァライメントマークとして用いられる遮光部 101が設けられてい る。

[0182] 図 30 (a)〜 (j)は本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

(図 29の AB線の断面構成を示す)であり、図 31 (a)〜（c)はそれぞれ図 30 (c)、（g)

、（j)の断面図に対応する平面図である。但し、図 31 (a)〜（c)においては、マスクパ ターン形成領域のみを図示して 、る。

[0183] まず、図 30 (a)に示すように、透過性基板である例えば石英基板 110上に半遮光 膜として例えば Moよりなる金属薄膜 112及び遮光膜として例えば Cr膜 111を順次 形成した後、 Cr膜 111の上にレジスト膜 121を形成する。

[0184] 次に、図 30 (b)に示すように、リソグラフィによりレジスト膜 121をパターンィ匕して、遮 光部 101となる領域及び半遮光部 102となる領域をそれぞれ覆うレジストパターン 12

1Aを形成する。

[0185] 次に、レジストパターン 121Aをマスクとして Cr膜 111及び金属薄膜 112に対して 順次エッチングを行って、図 30 (c)及び図 31 (a)に示すように、透光部 104A及び 1 04Bとなる領域並びに位相シフタ一部 103となる領域 (マスクパターンを構成する一 対のパターン領域)のそれぞれに位置する Cr膜 111及び金属薄膜 112を除去した 後、図 30 (d)に示すように、レジストパターン 121Aを除去する。これにより、透光部 1 04A及び 104Bとなる領域並びに位相シフタ一部 103となる領域のそれぞれにおい ては石英基板 110の表面が露出する。

[0186] 次に、図 30 (e)に示すように、パターユングされた Cr膜 111の上及び石英基板 110 の上にレジスト膜 122を形成した後、図 30 (f)に示すように、リソグラフィによりレジスト 膜 122をパターン化して、第 2の透光部 104Bとなる領域を覆うレジストパターン 122 Aを形成する。ここで、位相シフタ一部 103となる領域の近傍 (マスク合わせマージン 程度)を除く Cr膜 111 (遮光部 101となる領域及び半遮光部 102となる領域をそれぞ れ覆う）がレジストパターン 122Aによって覆われて!/、てもよ!/ヽ。

[0187] 次に、レジストパターン 122A及び Cr膜 111の一部分をマスクとして石英基板 110 に対してエッチングを行って、位相シフタ一部 103となる領域 (マスクパターンを構成 する一対のパターン領域）に位置する石英基板 110を透過光の位相が反転する分 だけ掘り下げ、それにより、図 30 (g)及び図 31 (b)に示すように、位相シフタ一部 10 3となる掘り下げ部 115を形成した後、図 30 (h)に示すように、レジストパターン 122A を除去する。このとき、掘り下げ部 115の開口幅は、 Cr膜 111の開口幅と実質的に同 じになる。

[0188] 次に、図 30 (i)に示すように、遮光部 101となる領域を覆うレジストパターン 123Aを 形成した後、レジストパターン 123Aをマスクとして Cr膜 111 (遮光部 101となる領域 及び半遮光部 102となる領域をそれぞれ覆う）に対してエッチングを行って、半遮光 部 102となる領域に位置する Cr膜 111を除去する。その後、レジストパターン 123A を除去する。これにより、図 30 (j)及び図 31 (c)に示すように、遮光部 101となる領域 のみに Cr膜 111が残り、半遮光部 102となる領域において金属薄膜 112が露出する 。すなわち、図 29に示すフォトマスクが完成する。

[0189] 尚、本実施形態では、図 17 (b)及び (c)に示す第 1の実施形態の第 2変形例に係 るフォトマスクを形成する場合を例として説明したが、マスクパターンを構成する一対 のパターン領域が共に遮光部 101よりなる場合 (つまり図 1 (b)及び (c)に示す第 1の 実施形態に係るフォトマスクを形成する場合）には、図 30 (c)及び図 31 (a)に示すェ 程で、マスクパターンを構成する一対のパターン領域に位置する Cr膜 111及び金属 薄膜 112を残存させ、図 30 (e)に示す工程、図 30 (f)に示す工程、図 30 (g)及び図 31 (b)に示す工程、並びに図 30 (h)に示す工程を省略し、 030 (1)に示す工程で、 マスクパターンを構成する一対のパターン領域に位置する Cr膜 111及び金属薄膜 1 12を残存させればよい。或いは、マスクパターンを構成する一対のパターン領域のう ちの一方のパターン領域が位相シフタ一部 103よりなると共に他方のパターン領域 が遮光部 101よりなる場合には、図 30 (c)及び図 31 (a)に示す工程で、前記一方の ノターン領域に位置する Cr膜 111及び金属薄膜 112につ ヽては除去すると共に前 記他方のパターン領域に位置する Cr膜 111及び金属薄膜 112につ ヽては残存させ 、図 30 (g)及び図 31 (b)に示す工程で、前記一方のパターン領域に位置する石英 基板 110を透過光の位相が反転する分だけ掘り下げ、それにより、位相シフタ一部 1 03となる掘り下げ部 115を形成し、図 30 (i)に示す工程で、前記他方のパターン領 域に位置する Cr膜 111及び金属薄膜 112を残存させればょ 、。

[0190] (第 3の実施形態）

以下、本発明の第 3の実施形態に係るパターン形成方法、具体的には第 1の実施 形態又はその変形例のいずれかに係るフォトマスク（以下、本発明のフォトマスクと称 する）を用いたパターン形成方法について図面を参照しながら説明する。

[0191] 図 24 (a)〜（d)は、第 3の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面 図である。

[0192] まず、図 24 (a)に示すように、基板 300上に、例えば金属膜又は絶縁膜等の被カロ 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、例えばポジ 型のレジスト膜 302を形成する。

[0193] 次に、図 24 (c)に示すように、本発明のフォトマスク、例えば図 17 (a)〜（c)に示す 構成を有する第 1の実施形態の第 2変形例に係るフォトマスクを介して露光光 303を レジスト膜 302に対して照射する。これにより、当該フォトマスクを透過した露光光 30 4によってレジスト膜 302が露光される。このとき、前記フォトマスクにおけるマスクパタ ーンは一対の位相シフタ一部 103から構成されていると共に、当該一対の位相シフ ター部 103は半遮光部 102によって取り囲まれている。また、一対の位相シフタ一部 103同士の間には第 1の透光部 104Aが半遮光部 102によって取り囲まれるように配 置されている。尚、半遮光部 102は、石英基板 110上に堆積された金属薄膜 (半遮 光膜） 112の露出領域であり、位相シフタ一部 103は、金属薄膜 112の除去箇所に 位置する石英基板 110の掘り下げ部 115である。

[0194] 尚、図 24 (c)に示す露光工程では、例えば斜入射露光 (斜入射照明）用の光源を 用いてレジスト膜 302に対して露光を行なう。このとき、図 24 (c)に示すように、現像 工程でレジストが溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、前記フォトマ スクにおける前記マスクパターン以外の領域（つまり透光部 104A及び 104B並びに 半遮光部 102)と対応するレジスト膜 302の潜像部分 302aのみである。

[0195] 次に、レジスト膜 302に対して現像を行って潜像部分 302aを除去することにより、 図 24 (d)に示すように、前記フォトマスクにおける前記マスクパターンと対応するレジ ストパターン（つまり一対の位相シフタ一部 103と対応する一対のレジストパターン） 3 05を形成する。

[0196] 以上に説明した本実施形態によると、本発明のフォトマスク (具体的には第 1の実施 形態又はその変形例に係るフォトマスク）を用いたパターン形成方法であるため、第 1 の実施形態又はその変形例と同様の効果が得られる。

[0197] また、本実施形態にお!ヽて、レジストが塗布された基板 (ウェハ）に対して本発明の フォトマスクを介して露光を行う際に斜入射露光用の光源を用いると、本発明の効果 (つまりレジストパターンの角部の丸み及びそれに伴う端部の後退の抑制効果並びに ノターン対向領域における MEFの低減効果)が特に顕著に発揮されるので、より微 細なパターンの形成が可能となる。ここで、斜入射露光用の光源とは、図 25 (a)に示 すような通常露光用の光源に対して、垂直入射成分 (光源力 フォトマスクに対して 垂直に入射する露光光の成分）が取り除かれた、例えば図 25 (b)〜（d)に示すような 光源を意味する。代表的な斜入射露光用の光源としては、図 25 (b)に示す輪帯露光 用の光源、並びに図 25 (c)及び (d)に示す四重極露光用の光源がある。尚、目的の ノターンに若干依存するが、一般に、輪帯露光用の光源よりも四重極露光用の光源 の方がコントラストの強調又は DOFの拡大において効果的である。

産業上の利用可能性

[0198] 以上に説明したように、本発明はフォトマスク及びパターン形成方法に関し、半導 体集積回路装置等の製造に用いられる微細パターン形成に適用した場合に非常に 有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 露光光に対して透光性を有する透過性基板上にマスクパターンが設けられたフォト マスクであって、

前記露光光を部分的に透過させる半遮光部と、前記半遮光部に取り囲まれ且つ前 記露光光に対して透光性を有する第 1の透光部と、前記マスクパターンを取り囲み且 つ前記露光光に対して透光性を有する第 2の透光部とを前記透過性基板上にさらに 備え、

前記マスクパターンは、前記半遮光部の少なくとも一部分及び前記第 1の透光部を 挟んで互いに対向するように配置された第 1のパターン領域及び第 2のパターン領 域を有し、

前記半遮光部と前記第 1の透光部と前記第 2の透光部とは、前記露光光を互いに 同位相で透過させることを特徴とするフォトマスク。

[2] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記半遮光部は、前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領域のうちの 少なくとも一方のパターン領域における前記第 1の透光部側に位置する角部の周辺 にも配置されて 、ることを特徴とするフォトマスク。

[3] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 2の透光部は、前記半遮光部と前記第 1のパターン領域と前記第 2のパター ン領域とからなる領域の周縁部を取り囲むように配置されて 、ることを特徴とするフォ 卜マスク。

[4] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 2の透光部は、前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領域のそ れぞれの周縁部を取り囲むように配置されており、それによつて前記第 1のパターン 領域及び前記第 2のパターン領域のそれぞれは前記半遮光部力 離間していること を特徴とするフォトマスク。

[5] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記半遮光部は、前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領域のそれぞ れの周縁部を取り囲むように配置されて 、ることを特徴とするフォトマスク。

[6] 請求項 5に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領域のそれぞれの角部の周辺に 位置する前記半遮光部の幅は、当該各角部以外の前記第 1のパターン領域及び前 記第 2のパターン領域のそれぞれの周辺に位置する前記半遮光部の幅よりも大きい ことを特徴とするフォトマスク。

[7] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記半遮光部は、前記透光部を基準として前記露光光を（一 30 + 360 X n)度以 上で且つ（30 + 360 X n)度以下の位相差で透過させることを特徴とするフォトマスク (但し nは整数)。

[8] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記露光光に対する前記半遮光部の透過率は 5%以上で且つ 30%以下であるこ とを特徴とするフォトマスク。

[9] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 1のパターン領域と前記第 2のパターン領域との間隔は M X λ ΖΝΑ以下で あることを特徴とするフォトマスク（但し、 λは前記露光光の波長であり、 Μ及び ΝΑは 露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である)。

[10] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 1のパターン領域と前記第 2のパターン領域との対向方向と垂直な方向に おける前記第 1の透光部の寸法は、当該垂直な方向における前記第 1のパターン領 域及び前記第 2のパターン領域のそれぞれの寸法よりも小さいことを特徴とするフォト マスク。

[11] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領域はそれぞれ矩形状を有する ことを特徴とするフォトマスク。

[12] 請求項 11に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 1のパターン領域の短辺と前記第 2のパターン領域の短辺とが対向している ことを特徴とするフォトマスク。

[13] 請求項 12に記載のフォトマスクにおいて、 前記第 1のパターン領域の短辺の寸法と前記第 2のパターン領域の短辺の寸法と は同じであることを特徴とするフォトマスク。

[14] 請求項 12に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 1のパターン領域の短辺の寸法は、前記第 2のパターン領域の短辺の寸法 と比べて小さ 、ことを特徴とするフォトマスク。

[15] 請求項 11に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 1のパターン領域の短辺と前記第 2のパターン領域の長辺とが対向している ことを特徴とするフォトマスク。

[16] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記半遮光部は、厚さ 30nm以下の金属薄膜よりなることを特徴とするフォトマスク

[17] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領域はそれぞれ、前記露光光を 実質的に透過させない遮光部により構成されていることを特徴とするフォトマスク。

[18] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領域はそれぞれ、前記透光部を 透過する前記露光光に対して反転位相で前記露光光を透過させる位相シフタ一部 により構成されて 、ることを特徴とするフォトマスク。

[19] 請求項 1に記載のフォトマスクにおいて、

前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領域のうちの一方のパターン領 域は、前記露光光を実質的に透過させない遮光部により構成されており、他方のパ ターン領域は、前記透光部を透過する前記露光光に対して反転位相で前記露光光 を透過させる位相シフタ一部により構成されていることを特徴とするフォトマスク。

[20] 請求項 17又は 19に記載のフォトマスクにおいて、

前記遮光部は、前記露光光に対して 1 %以下の透過率を持つことを特徴とするフォ 卜マスク。

[21] 請求項 17又は 19のいずれ力 1項に記載のフォトマスクにおいて、

前記半遮光部は、前記透過性基板上に形成された半遮光膜より構成され、 前記遮光部は、前記半遮光膜上にさらに積層された遮光膜より構成されていること をフォトマスク。

[22] 請求項 18又は 19に記載のフォトマスクにおいて、

前記位相シフタ一部は、前記透光部を基準として前記露光光を（ 150 + 360 X n) 度以上で且つ（210 + 360 X n)度以下の位相差で透過させることを特徴とするフォト マスク（但し nは整数)。

[23] 請求項 18又は 19に記載のフォトマスクにおいて、

前記半遮光部は、前記透過性基板上に形成された半遮光膜より構成され、 前記位相シフタ一部は、前記半遮光膜上にさらに積層された位相シフト膜より構成 されて 、ることを特徴とするフォトマスク。

[24] 請求項 18又は 19に記載のフォトマスクにおいて、

前記半遮光部は、前記透過性基板上に形成された半遮光膜より構成され、 前記位相シフタ一部は、前記半遮光膜に形成された開口部より構成されていること を特徴とするフォトマスク。

[25] 請求項 24に記載のフォトマスクにおいて、

前記位相シフタ一部となる前記開口部に位置する前記透過性基板は掘り下げられ て 、ることを特徴とするフォトマスク。

[26] 請求項 18に記載のフォトマスクの作成方法であって、

前記透過性基板上に半遮光膜を形成する工程 (a)と、

前記第 1の透光部となる領域、前記第 2の透光部となる領域、前記第 1のパターン 領域及び前記第 2のパターン領域のそれぞれに位置する前記半遮光膜を除去する 工程 (b)と、

前記工程 (b)の後に、前記第 1のパターン領域及び前記第 2のパターン領域のそ れぞれに位置する前記透過性基板を所定の深さだけ掘り下げ、それにより前記位相 シフタ一部を形成する工程 (c)とを備えて!ヽることを特徴とするフォトマスクの作成方 法。

[27] 請求項 1に記載のフォトマスクを用いたパターン形成方法であって、

基板上にレジスト膜を形成する工程 (a)と、 前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して前記露光光を照射する工程 (b)と、 前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成するェ 程 (c)とを備えて！/ヽることを特徴とするパターン形成方法。

[28] 請求項 27に記載のパターン形成方法において、

前記工程 (b)で斜入射照明法を用いることを特徴とするパターン形成方法。

[29] 請求項 27又は 28に記載のパターン形成方法において、

前記レジスト膜はポジ型レジストからなり、

前記工程 (c)において、前記レジストパターンとして、前記第 1のパターン領域と対 応する第 1のレジストパターンと、前記第 2のパターン領域と対応する第 2のレジストパ ターンとが形成されることを特徴とするパターン形成方法。