JP4324220B2 - フォトマスク、その作成方法、そのフォトマスクを用いたパターン形成方法及びマスクデータ作成方法 - Google Patents

Description

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

近年、半導体を用いて実現する大規模集積回路装置（以下、ＬＳＩと称する）の高集積化のために、回路パターンの微細化がますます必要となってきている。その結果、回路を構成する配線パターンの細線化が非常に重要となってきた。

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

従来、光露光システムを用いてパターン形成を行なう場合、石英等からなる透明な基板（透過性基板）上にＣｒ（クロム）等からなる遮光パターンが所望のパターンと対応するように描かれたフォトマスクを用いていた。このようなフォトマスクにおいては、Ｃｒパターンが存在する領域は、ある波長の露光光を透過させない（実質的に透過率０％の）遮光部となる一方、Ｃｒパターンが存在しない領域（開口部）は、前述の露光光に対して透過性基板と同等の透過率（実質的に１００％の透過率）を持つ透光部となる。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く、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。

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。

しかしながら、前述のバイナリーマスクを用いて露光波長（露光光の波長）以下の微細パターン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振幅強度が減少するため、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なうことも困難となってしまう。このような現象はＭＥＦ（マスクエラーファクター）の増加と呼ばれている。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においては、このＭＥＦの低減が特に重要な課題となってきている。

そこで、近年、光の位相を反転させる機能を有したマスクパターンつまり位相シフターが設けられたフォトマスク（位相シフトマスク）が利用されるようになってきた。位相シフトマスクは、従来のマスクにおいて遮光部が用いられていたパターン領域に、透光部と反対位相で光を透過させる位相シフターを用いたものである。この構成により、位相シフターを透過する反転位相の光によって、透光部を透過する光のうち０次光を干渉効果により打ち消すことができ、それによりコントラストの高い光学像の形成が可能となる。その結果、ＭＥＦの増加を抑制することも可能となる。

位相シフターを細線パターンの形成に用いる場合には、当該位相シフターの透過率は高いほど望ましく、理想的には透光部と同じ透過率（１００％）が望ましい。しかし、高い透過率の位相シフターを太い線幅のパターンの形成に用いると、当該位相シフターの中央部を透過する反対位相の光がレジストに転写されてしまう。そのため、細線パターンから比較的太い線幅のパターンまでを同時に形成するために、反対位相の光を部分的に透過させるハーフトーン位相シフター（典型的には６％程度の透過率を有する）が用いられている。ハーフトーン位相シフターは、比較的太い線幅のパターンの形成においても光を部分的にしか透過させないため、当該位相シフターの中央部を透過する反対位相の光がレジストに転写されてしまう問題は発生しない。

さらに、細線パターンの形成には位相シフターを用いると共に比較的太い線幅のパターンの形成には遮光部を用いることによって、細線パターンから比較的太い線幅のパターンまでを同時に形成できるフォトマスクも提案されている（例えば特許文献１参照）。

図３６（ａ）は、特許文献１に開示された従来のフォトマスクによって形成しようとする所望のパターンを示す図であり、図３６（ｂ）は、当該従来のフォトマスクの平面図である。

図３６（ａ）に示すように、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のパターン２０は細線パターンと太いパターンとからなる。また、図３６（ｂ）に示すように、透過性基板１０上の十分に広い領域に透光部１４が設けられていると共に、透光部１４における所望のパターン２０と対応する位置には、遮光部１１と位相シフター部１３とからなるマスクパターンが設けられている。尚、図３６（ｂ）において、透過性基板１０については斜視図的に示している。ここで、露光波長以下の幅を持つ微細なパターン（パターンＡ）の形成には、露光光に対して高い透過率を持つ位相シフター部１３を用い、露光波長よりも十分に大きい幅を持つパターン（パターンＢ）の形成には、遮光部１１又は露光光に対して低い透過率を持つ位相シフター部を用いる。これにより、露光波長以下の幅を持つ微細なパターンＡの形成においても高いコントラストが得られるので、細線パターンを含む所望のパターン２０の解像が可能となる。すなわち、所望のパターン２０を高解像度で形成できる。また、露光波長よりも十分に大きい幅を持つパターンＢの形成においては、マスクパターンとして遮光部１１を用いているため、光がマスクパターン内を透過することの副作用に起因するコントラストの低下を防止しながらパターン形成を良好に行うことが可能となる。
特開平５−２９７５６５号公報 特開平７−２７１０１３号公報

以上に説明した、ハーフトーン位相シフターを用いた従来のフォトマスク、又は細線パターンの形成には位相シフターを用い且つ比較的太い線幅のパターンの形成には遮光部を用いた従来のフォトマスクによって、微細パターンを含む様々な寸法のパターンを同時に形成することが可能になった。

しかしながら、これらの従来のフォトマスクによって、遮光部を単純に用いたフォトマスクと比べて、任意の寸法のパターンの形成におけるＭＥＦの低減が可能となったわけではない。その理由は以下の通りである。

まず、ハーフトーン位相シフターを用いた従来のフォトマスクは、比較的太いパターンの形成の際に当該位相シフターの中央部を透過する光に起因するパターンの転写を防止するために、ハーフトーン位相シフターの露光光に対する透過率を低くしたものであるため、細線パターン形成における光学像のコントラストが犠牲になってしまう。すなわち、露光光に対して１００％の透過率を有する位相シフターと比べて、細線パターン形成でのＭＥＦ低減効果が低くなる。また、逆に、比較的太い線幅のパターンの形成においてはコントラストも低下してしまうので、遮光部を単純に用いた従来のフォトマスクと比べたＭＥＦの改善効果はほとんど得られない。

また、細線パターンの形成には１００％の透過率を有する位相シフターを用い且つ比較的太い線幅のパターンの形成には遮光部を用いた従来のフォトマスクは、非常に限定された範囲の寸法を有する細線パターンの形成におけるＭＥＦの低減には大きな効果を有するが、それ以外の寸法を有するパターンの形成においては、遮光部を単純に用いた従来のフォトマスクと比べたＭＥＦの改善効果は何ら得られない。

前記に鑑み、本発明は、細線パターンを含む様々な寸法を有するパターンを同時に形成する際に、任意の寸法のパターンの形成に対してＭＥＦの低減効果が得られ、且つそれによって所望の寸法のパターンを精度良く形成できるフォトマスク、そのフォトマスクを用いたパターン形成方法及びそのマスクデータ作成方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る第１のフォトマスクは、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、前記マスクパターンは遮光部と半遮光部とを有し、前記マスクパターンを囲み且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部が前記透過性基板上に設けられ、前記半遮光部は、前記マスクパターンの外形領域の少なくとも一部分に配置されており、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を透過させる。

本発明に係る第２のフォトマスクは、基板上にマスクパターンが反射部に囲まれるように設けられたフォトマスクであって、前記マスクパターンは非反射部と半反射部とを有し、前記半反射部は、前記マスクパターンの外形領域の少なくとも一部分に配置されており、前記反射部で反射される露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を反射する。

本発明に係るフォトマスクの作成方法は、本発明の第１のフォトマスクを作成する方法であって、当該本発明の第１のフォトマスクにおいて、前記マスクパターンが、少なくとも、第１の幅を持つ第１のパターン領域と、前記第１の幅よりも大きい第２の幅を持つ第２のパターン領域とから構成され、前記第１のパターン領域には、前記透光部を透過する前記露光光に対して反転位相で前記露光光を透過させる位相シフター部が設けられ、前記第２のパターン領域には前記遮光部が設けられ、少なくとも前記第２のパターン領域の外形領域に前記半遮光部が設けられている場合において、前記透過性基板上に半遮光膜及び遮光膜を順次形成する工程（ａ）と、前記透光部となる領域及び前記位相シフター部となる領域のそれぞれに位置する前記半遮光膜及び前記遮光膜を除去する工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後に、前記位相シフター部となる領域に位置する前記透過性基板を所定の深さだけ掘り下げる工程（ｃ）と、前記工程（ｂ）の後に、前記半遮光部となる領域に位置する前記遮光膜を除去する工程（ｄ）とを備えている。

本発明に係るパターン形成方法は、本発明の第１又は第２のフォトマスクを用いたパターン形成方法であって、基板上にレジスト膜を形成する工程（ａ）と、前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して前記露光光を照射する工程（ｂ）と、前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程（ｃ）とを備えている。

本発明に係るマスクデータ作成方法は、露光光に対して透光性を有する透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記マスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクのマスクデータ作成方法であって、前記フォトマスクを介して前記露光光をレジストに照射することによって形成される前記レジストの所望の非感光領域と対応するパターンを作成する工程（ａ）と、前記パターンを、所定値以下の幅を持つ第１の領域と、前記所定値よりも大きい幅を持つ第２の領域とに分類する工程（ｂ）と、前記第１の領域の内部に、前記透光部を透過する前記露光光に対して反転位相で前記露光光を透過させる位相シフター部を設ける工程（ｃ）と、前記第２の領域の内部に遮光部を設ける工程（ｄ）と、前記第２の領域の外形領域に、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を透過させる半遮光部を設ける工程（ｅ）とを備えている。

本発明によると、マスクパターンの外形領域又はその周辺に半遮光部を設けることにより、細線パターンを含む様々な寸法を有するパターンを同時に形成する際に、任意の寸法のパターンの形成に対してＭＥＦの低減が可能となるので、所望の寸法のパターンをウェハ上に精度良く形成することができる。

（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。

通常、フォトマスクは縮小投影型の露光機で使用されるため、マスク上のパターン寸法を議論する場合には縮小倍率を考慮しなければならない。しかし、以下の各実施形態を説明する際には、混乱を避けるため、形成しようとする所望のパターン（例えばレジストパターン）と対応させてマスク上のパターン寸法を説明する場合、特に断らない限り縮小倍率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×１００ｎｍのマスクパターンによって幅１００ｎｍのレジストパターンを形成した場合にも、マスクパターン幅及びレジストパターン幅は共に１００ｎｍであると表現する。

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。

また、本発明の各実施形態において、種々の光学特性に関す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×λ／ＮＡ×Ｍ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×λ／ＮＡ×Ｍ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、パターン寸法が０．８×λ／ＮＡ×Ｍ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×λ／ＮＡ×Ｍ以上で且つ０．８×λ／ＮＡ×Ｍ以下であること意味することになる。

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。

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、反射型マスクにおいては、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、位相シフター部とは、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。

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

（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。

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。

図１（ａ）に示すように、所望のパターンはレジストパターン１１０である。

図１（ｂ）に示すように、透過性基板１００上の十分に広い領域に亘って透光部１０４（透過性基板１００の露出領域）が設けられている。また、露光によりウェハ上に形成しようとするレジストパターン（所望のパターン）１１０と対応する位置の透過性基板１００上には、遮光部１０１と半遮光部１０２とから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、当該マスクパターンの周縁部（外形領域の全体）に半遮光部１０２を設けると共に、当該マスクパターンの中心部に遮光部１０１を設ける。すなわち、遮光部１０１は半遮光部１０２に取り囲まれている。尚、本実施形態のマスクパターンは、比較的太い線幅のパターンの形成におけるＭＥＦの低減を実現するためのものである。

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いてもよいが、その場合においても、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１０４よりも光を透過させない部分である。ここで、半遮光部１０２を透過する光と透光部１０４を透過する光とは同位相の関係（具体的には両者の位相差が（−３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）となる関係）にある。

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、透光部１０４は透過性基板１００の露出領域である。透過性基板１００としては例えば石英基板等を用いることができる。半遮光部１０２は、例えばＭｏよりなる金属薄膜１０７を半遮光膜として透過性基板１００上に堆積することによって形成されている。金属薄膜１０７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１０７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１０７の上に例えばＣｒ膜１０６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１０６を単独で例えば石英基板である透過性基板１００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１００ｎｍ程度のＣｒ膜１０６を単独で例えば石英基板である透過性基板１００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１０７の上にＣｒ膜１０６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。

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が、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、特にＭＥＦ低減効果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。まず、本実施形態に関するシミュレーション結果について説明する前に、ＭＥＦについてシミュレーション結果を用いて簡単に解説する。尚、以下の説明においては、特に断らない限り、シミュレーションにおける光学計算の露光条件は、露光波長λが１９３ｎｍ、開口数ＮＡが０．８５である。また、照明条件としては、外径の干渉度が０．８、内径の干渉度が０．５３となる２／３輪帯照明を用いる。

図２（ａ）は「ＭＥＦ」を説明するために用いるマスクパターンを示しており、図２（ａ）に示すマスクパターンは、例えばＣｒ等の遮光部よりなる幅Ｌのライン状パターンである。

図２（ｂ）のグラフは、図２（ａ）のマスクを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法をシミュレーションにより求めた結果を示しており、具体的には、マスクパターンの幅Ｌ（以下、マスク幅Ｌと称する）を変化させた場合におけるウェハ上に形成されるパターンの寸法（ＣＤ値）の変化をプロットしたものである。図２（ｂ）に示すように、マスク幅Ｌが小さくなると、ＣＤ値が急激に減少し、マスク幅Ｌが１００ｎｍよりも小さくなると、パターンが形成されなくなる。

上記の現象をわかりやすくするために、下記（式１）に示すように、「ＭＥＦ」を定義する。

ＭＥＦ＝ΔＣＤ／ΔＬ ・・・ （式１）
（式１）に示すように、ＭＥＦ（マスクエラーファクター）は、マスク幅Ｌの変化に対するＣＤ値の変化の割合を表す。

図２（ｃ）のグラフは、（式１）によるＭＥＦの計算結果をそれぞれのマスク幅Ｌに対してプロットしたものである。図２（ｃ）に示すように、マスク幅Ｌが小さくなるとＣＤ値が急激に減少するという前述の現象は、ＭＥＦの増加によってもたらされる現象であることが分かる。

ＭＥＦが増加すると、マスク幅における誤差が強調され、所望のＣＤ値とは異なるＣＤ値となってしまうため、ＣＤ値を高精度に制御することが困難となる。極端な場合、細線パターンを形成しようとしても、パターンが形成されない状況に陥る。よって、ＣＤ値を高精度に制御するためにはＭＥＦの値は小さいことが好ましいことが分かる。図２（ｃ）に示すように、遮光部を単純にマスクパターンとして用いる場合、比較的太いパターンの形成においてＭＥＦは１前後の値となり、所望の解像限界を実現できないほど大きな値となる。

次に、本実施形態のマスクパターンに関するシミュレーション結果について説明する。図３は当該シミュレーションに用いるマスクパターンを示しており、当該マスクパターンは幅Ｌのライン状パターンであり、幅Ｗの遮光部１０１と、遮光部１０１を囲む半遮光部１０２とから構成されている。また、半遮光部１０２における遮光部１０１の両側（幅方向の両側）に設けられた部分の幅はＤである。すなわち、マスクパターンは幅Ｌについて、Ｌ＝Ｗ＋２×Ｄの関係が成り立つ。ここで、ＭＥＦは、ウェハ上に形成されるパターンの寸法（ＣＤ）がＷ及びＤのそれぞれから受ける影響として、下記の（式２）及び（式３）のように定義される。

遮光部１０１の寸法Ｗの変化がＣＤに与える影響（Ｗに対するＣＤ値の変化率）
→ＭＥＦ（Ｗ）＝ΔＣＤ（Ｗ，Ｄ）／ΔＷ ・・・ （式２）
半遮光部１０２の寸法Ｄの変化がＣＤに与える影響（Ｄに対するＣＤ値の変化率）
→ＭＥＦ（Ｄ）＝ΔＣＤ（Ｗ，Ｄ）／ΔＤ ・・・ （式３）
図４のグラフは、図３のパターンにおいてＷをＷ＝２００ｎｍと固定した状態でＤを０から２００ｎｍまで変化させたとき、つまりＬを２００ｎｍから４００ｎｍまで変化させたときのＣＤ値のシミュレーション結果を示している。図４においては、半遮光部１０２の露光光に対する透過率をそれぞれ１０％、２５％、４０％としたときのＣＤ値のシミュレーション結果を示している。また、図４においては、参考のため、Ｃｒのみによって形成された遮光パターンの幅Ｌを２００ｎｍから４００ｎｍまで変化させたときのＣＤ値のシミュレーション結果を示している。図４に示すように、半遮光部１０２の透過率が高くなるに従って、ＣＤ値のＬへの依存性、つまりＣＤ値のＤへの依存性（グラフの傾き）が低くなる。このことから、半遮光部１０２の透過率を高く設定する程、（式３）に示すＭＥＦ（Ｄ）を減少させることができ、１以下のＭＥＦを実現できることがわかる。具体的には、半遮光部１０２の透過率を２５％に設定すると、ＭＥＦ（具体的にはＭＥＦ（Ｄ））を通常値（つまり図２（ｃ）に示すＣｒマスクの幅が比較的大きい場合のＭＥＦの値）のほぼ半分の０．５０程度まで低減できる。また、半遮光部１０２の透過率を１０％に設定した場合のＭＥＦ（具体的にはＭＥＦ（Ｄ））は０．７９程度であり、半遮光部１０２の透過率を４０％に設定した場合のＭＥＦ（具体的にはＭＥＦ（Ｄ））は０．２５程度である。すなわち、半遮光部１０２の透過率が１０％程度以上あれば、十分なＭＥＦ低減効果が得られる。

図４に示す結果から、本実施形態のフォトマスクを用いることにより、半遮光部１０２の幅Ｄを変化させることによって、１よりも小さいＭＥＦでＣＤ値を制御できることが分かる。

図５のグラフは、図３のパターンにおいてＬをＬ＝４００ｎｍと固定した状態でＷを４００から２００ｎｍまで変化させたときのＣＤ値のシミュレーション結果を示している。ここで、Ｌ＝４００ｎｍの状態でＷを４００ｎｍから２００ｎｍに減少させることは、半遮光部１０２が占める領域を０ｎｍから２００ｎｍに増加させることを意味している。図５においても、半遮光部１０２の露光光に対する透過率をそれぞれ１０％、２５％、４０％としたときのＣＤ値のシミュレーション結果を示している。また、図５においては、参考のため、Ｃｒのみによって形成された遮光パターンの幅Ｌを４００ｎｍから２００ｎｍまで変化させたときのＣＤ値のシミュレーション結果を示している（但し図５の横軸にはＷのみを示している）。図５に示すように、半遮光部１０２の透過率が低くなるに従って、ＣＤ値のＷへの依存性、つまりグラフの傾きが低くなる。このことから、半遮光部１０２の透過率を低く設定する程、（式４）に示すＭＥＦ（Ｗ）を減少させることができ、１以下のＭＥＦを実現できることがわかる。具体的には、半遮光部１０２の透過率を２５％に設定すると、ＭＥＦ（具体的にはＭＥＦ（Ｗ））を通常値（図２（ｃ）に示すＣｒマスクの幅が比較的大きい場合のＭＥＦの値）のほぼ半分の０．５７程度まで低減できる。また、半遮光部１０２の透過率を１０％に設定した場合のＭＥＦ（具体的にはＭＥＦ（Ｗ））は０．２８程度であり、半遮光部１０２の透過率を４０％に設定した場合のＭＥＦ（具体的にはＭＥＦ（Ｗ））は０．８２程度である。すなわち、半遮光部１０２の透過率が４０％程度以下あれば、十分なＭＥＦ低減効果が得られる。

図４及び図５に示す結果から、遮光部のみからなる従来のマスクパターンの外形領域に半遮光部を設けた本実施形態のフォトマスクによれば、遮光部の寸法及び半遮光部の寸法をそれぞれ変化させることにより、ウェハ上に形成されるパターンのＣＤ値を制御することが可能となる。このとき、半遮光部の透過率を２５％に設定すると、ウェハ上に形成されるパターンのＣＤ値における遮光部の寸法及び半遮光部の寸法のそれぞれに対するＭＥＦは共に通常値（図２（ｃ）に示すＣｒマスクの幅が比較的大きい場合のＭＥＦの値）の半分程度まで低減される。具体的には、本実施形態のフォトマスクにおける半遮光部の透過率としては２５％程度が最適であり、２５％の上下１０％程度までの範囲（１５％以上で且つ３５％以下の範囲）が好ましい。また、図４及び図５に示すように、透過率２５％の上下１５％程度までの範囲（１０％以上で且つ４０％以下の範囲）でも十分なＭＥＦ低減効果が得られる。

以上に説明した本実施形態の効果をもう少し原理的に説明する。半遮光部の露光光に対する透過率が２５％であるということは、半遮光部を透過する光のエネルギーが透光部を透過する光のエネルギーの２５％であるという意味である。また、光のエネルギーは光の振幅の二乗に比例するため、半遮光部を透過する光のエネルギーが透光部を透過する光のエネルギーの２５％であるということは、半遮光部を透過する光の振幅が透光部を透過する光の振幅の５０％であるという意味である。半遮光部を透過する光の振幅が透光部を透過する光の振幅の５０％であれば、半遮光部のマスク幅が変化することが光学像に与える影響は、当該変化分のマスク幅の遮光部が透光部に置き換わってしまうことが光学像に与える影響の半分となる。よって、露光の際に遮光部によって生じる遮光像が透光部によって生じる透光像に遷移する領域である遮光部の外形領域を本実施形態のように半遮光部に置き換えることによって、ＭＥＦを半減させることができると考えられる。

また、上記の原理より、露光光の振幅において２０％以上の変化があれば、露光において当該変化によって有意な差を生じると考えられる。よって、半遮光部を用いることによって、遮光部を用いた場合と比べて有意な差を生じさせるためには、言い換えると、遮光部と比べて半遮光部によって十分有利なＭＥＦ低減効果を得るためには、半遮光部を透過する光の振幅が透光部を透過する光の振幅の２０％以上であることが望ましい。また、半遮光部を用いることによって、透光部を用いた場合と比べて有意な差を生じさせるためには、半遮光部を透過する光の振幅が透光部を透過する光の振幅の８０％以下であることが望ましい。よって、半遮光部の露光光に対する透過率としては、原理的には、４％以上で且つ６４％以下であることが望ましい。

また、半遮光部は、遮光部により生じる遮光像と透光部により生じる透光像との中間的な光学像を生じるものであるから、本実施形態のマスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部の幅は、透光部により生じる透光像と遮光部により生じる遮光像との間の遷移領域の幅（具体的にはλ／ＮＡ）以下であることが好ましい。但し、「前提事項」で説明したように、有意な光学的効果を得るためには、半遮光部の幅は０．０２×λ／ＮＡ以上であることが望ましいことは言うまでもない。

また、図４及び図５に示すシミュレーション結果に基づいて、露光光に対する半遮光部の透過率が１０％以上で且つ４０％以下であれば十分なＭＥＦ低減効果が得られることを示してきたが、半遮光部の透過率はこの範囲に限定されるものではない。具体的には、前述のように、本発明の原理的には、４％以上で且つ６４％以下であれば有意なＭＥＦ低減効果が得られる。

尚、本実施形態において、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部１０２の輪郭と、マスクパターンの中心部に設けられる遮光部１０１の輪郭とが相似形であったが、本実施形態の効果を得るためには、前述のように、マスクパターンの外形領域（つまり遮光部１０１の周辺）にλ／ＮＡ以下の幅の半遮光部１０２を設けさえすればよい。よって、半遮光部１０２の輪郭と遮光部１０１の輪郭とが相似形でなくてもよい。

また、本実施形態において、マスクパターンの外形領域の全体に半遮光部１０２を設けたが、これに代えて、マスクパターンの外形領域のうち特にＭＥＦを低減させたい部分のみに半遮光部を設けてもよい。特にＭＥＦを低減させたい部分としては、例えば他のマスクパターンとの近接に起因してＭＥＦが増加する領域がある。一般的には、回折現象が顕著になる寸法（つまり０．４×λ／ＮＡ）までマスクパターン同士が近接すると、ＭＥＦの増加が顕著になる。

ところで、通常のＬＳＩ用のマスクパターンに対しては近接効果補正を行う必要がある。近接効果補正を行う際には、所望のパターン寸法を実現するためにマスクパターンの変形を行う必要がある。このとき、本実施形態のように、マスクパターンの外形領域の全体に半遮光部を配置している場合には、言い換えると、遮光部の全周囲を半遮光部によって取り囲んでいる場合には、半遮光部の幅のみを調整することによって近接効果補正を実施できるようになる。これにより、遮光部パターン及び半遮光部パターンという２種類の異なる特性のパターンを同時に変形することなく近接効果補正を実施できるようになるので、近接効果補正を容易に行うことができる。すなわち、本実施形態において、近接効果補正の観点からは、マスクパターンの外形領域である遮光部の全周囲を半遮光部によって取り囲むことが望ましい。

また、本実施形態において、マスクパターンの中心部には遮光部１０１のみを設けたが、ＭＥＦ低減効果を得るためには、マスクパターンの外形領域を構成する半遮光部の内部に遮光部が存在すれば良いのであって、例えばレジストを感光させない程度の微小な透光部や半遮光部がマスクパターンの中心部に存在していても良いことは言うまでもない。

（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。

図６（ａ）は所望のレジストパターン形状を表す図であり、図６（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６（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６（ａ）に示すように、露光によりウェハ上に形成しようとする所望のパターン１２０は細線パターンと太いパターンとからなる。また、図６（ｂ）に示すように、透過性基板１００上の十分に広い領域に透光部１０４が設けられていると共に、透過性基板１００上における所望のパターン１２０と対応する位置には、矩形状の遮光部１０１と矩形状の位相シフター部１０３とからなるマスクパターンが設けられている。ここで、細線パターン（例えば露光波長以下の幅を持つ微細なパターン）の形成には、露光光に対して高い透過率を持つ位相シフター部１０３を用い、太いパターン（例えば露光波長よりも十分に大きい幅を持つパターン）の形成には、遮光部１０１を用いる。また、太いパターンの形成に、遮光部１０１に代えて、露光光に対して低い透過率を持つ位相シフター部を用いてもよい。

本変形例の特徴は、マスクパターンのうち遮光部１０１の周縁部（外形領域）のみに半遮光部１０２を設けることである。言い換えると、位相シフター部１０３（遮光部１０１との接続部分を除く）の周縁部（外形領域）には半遮光部１０２を設けない。

本変形例によると、遮光部１０１による太いパターンの形成におけるＭＥＦの低減を実現することができる。

（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。

図７（ａ）は所望のレジストパターン形状を表す図であり、図７（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７（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７（ａ）に示すように、所望のパターンはレジストパターン１１０である。

図７（ｂ）に示すように、透過性基板１００上の十分に広い領域に亘って透光部１０４が形成されている。また、露光によりウェハ上に形成しようとするレジストパターン（所望のパターン）１１０と対応する位置の透過性基板１００上には、遮光部１０１と半遮光部１０２とからなるマスクパターンが設けられている。本変形例においても、第１の実施形態と同様に、当該マスクパターンの周縁部（外形領域の全体）に半遮光部１０２を設ける。

本変形例が第１の実施形態と異なっている点は、マスクパターン外形領域に配置された半遮光部１０２の内側に配置されている遮光部１０１の内部にさらに半遮光部１０２が設けられていることである。

以上に説明した本変形例の構成によって、第１の実施形態と同様の効果、つまり比較的太い線幅のパターンの形成におけるＭＥＦの低減を実現できるという効果に加えて、比較的太い線幅の複数のパターンを密集状態で形成する場合に焦点深度（ＤＯＦ）を向上させることができるという効果も得ることができる。

図７（ｃ）は、図７（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７（ｃ）は、図７（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７（ｃ）に示すように、透光部１０４は、透過性基板である例えば石英基板１０５の露出領域である。ここで、本変形例のフォトマスクの断面構成が、図１（ｃ）に示す第１の実施形態のフォトマスクの断面構成と異なっている点は、遮光部１０１となるＣｒ膜１０６の中心部を除去することによって当該箇所の金属薄膜（半遮光膜）１０７を露出させていることである。これにより、遮光部１０１の内部に半遮光部１０２を形成することが可能となる。

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、ウェハ上にパターンを形成する上で第１の実施形態よりも優れたパターン形成特性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、本変形例において、マスクパターンにおける遮光部の外側の外形領域に半遮光部を設けることによりＭＥＦの低減効果が得られることは第１の実施形態と同様であるので、以下、マスクパターンの外形領域に設けた半遮光部と同様の半遮光部を遮光部の内部にも設けることによって、本変形例の固有の効果であるＤＯＦの向上効果が得られることについて説明する。また、マスクパターンの外形領域に設ける半遮光部と、遮光部の内部に設ける半遮光部とは必ずしも同一材料から構成される必要はないが、当該両半遮光部を同一材料から構成することによって、フォトマスクの断面構成を簡単にすることができる。これにより、ＭＥＦの低減効果とＤＯＦの向上効果とを簡単な断面構成を有するマスクによって同時に実現することが可能になる。

図８は上記シミュレーションに用いるマスクパターンを表している。図８に示すように、透過性基板１００上には、間隔Ｓで隣り合う２つのライン状パターンからそれぞれ構成されるマスクパターンＡ、Ｂ、Ｃが設けられている。また、透過性基板１００上の十分に広い領域に亘って、透過性基板１００の露出領域である透光部１０４が設けられている。

具体的には、マスクパターンＡは、ライン状の遮光部１０１と、その両側に設けられた幅Ｄの半遮光部１０２とからなる。すなわち、マスクパターンＡは、基本的に第１の実施形態のマスクパターンと同じ構成を有しているので、第１の実施形態で説明したように、幅Ｄはλ／ＮＡ以下であることが望ましい。

また、マスクパターンＢはマスクパターンＡの構成に加えて、ライン状の遮光部１０１の中心部に設けられた半遮光部１０２を有している。すなわち、マスクパターンＢは、そ中心部と外形領域とにそれぞれ配置された半遮光部１０２の間に遮光部１０１が設けられ構成を有している。ここで、後述するように、ＤＯＦ向上効果を得るためには、マスクパターンの中心部及び外形領域のそれぞれに配置された半遮光部の間に、λ／ＮＡ以下の幅Ｑを持つ遮光部１０１を設けることが望ましい。

また、マスクパターンＣはマスクパターンＢの構成に加えて、遮光部１０１の内部に設けた半遮光部１０２の中心部に設けられた遮光部１０１をさらに有している。マスクパターンＣにおいても、ＤＯＦ向上効果を得るためには、その外形領域に設けられた半遮光部１０２と、遮光部１０１の内部に設けられた半遮光部１０２（幅：Ｒ）とは、λ／ＮＡ以下の幅Ｑを持つ遮光部１０１を挟んで配置されていることが望ましい。

図９（ａ）及び（ｂ）は、図８に示すマスクパターンＡ〜ＣにおいてＳ＝５０ｎｍ、Ｄ＝３０ｎｍ、Ｑ＝１５０ｎｍ、Ｒ＝２３０ｎｍとした場合における各種シミュレーションの結果を表す図である。ここで、当該シミュレーションにおいて半遮光部の露光光に対する透過率を１０％に設定した。

図９（ａ）は、図８に示すマスクパターンＡ、Ｂ、Ｃにおける線分Ａ１−Ａ２、Ｂ１−Ｂ２、Ｃ１−Ｃ２と対応する結像位置での光強度分布をシミュレーションした結果を示している。図９（ａ）においては、各マスクパターンＡ〜Ｃのそれぞれについてシミュレーションした光強度分布曲線を示している。また、図９（ａ）においては、現像時にレジストを溶解させるのに必要なエネルギー値も合わせて示している。尚、図９（ａ）において、横軸の位置０は、各マスクパターンＡ〜Ｃを構成する一対のライン状パターンの間の中心位置であり、縦軸の光強度は、露光光の強度を１としたときの相対光強度である。図９（ａ）に示すように、マスクパターンＡ〜Ｃのいずれによっても、同じ寸法分のレジストを溶解させることができる。すなわち、マスクパターンＡ〜Ｃのいずれによっても、ウェハ上に同じ寸法のスペースパターンを形成することができる。

図９（ｂ）は、図８に示すマスクパターンＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれによってウェハ上にスペースパターンを形成する場合におけるフォーカス特性をシミュレーションした結果を表している。一般に、パターン形成においては、露光時にフォーカスが変動してもパターン寸法（ＣＤ）が変動しないことが望まれる。そこで、例えばベストフォーカスでパターン寸法が９０ｎｍとなる場合において、パターン寸法変動の許容範囲（寸法精度）が±１０％であるとして、９０ｎｍ±９ｎｍの範囲内のパターン寸法を実現できるフォーカス変動の最大幅を焦点深度（ＤＯＦ）と定義する。このＤＯＦの値が大きい程、フォーカス変動に伴うパターン寸法変動が少なく、高い寸法精度でのパターン形成が可能になることを意味する。図９（ｂ）には、マスクパターンＡについて上述の定義によるＤＯＦの範囲を示しているが、図９（ｂ）に示すように、マスクパターンＢ及びＣによるＤＯＦはマスクパターンＡと比べて向上している。その理由は、第１の実施形態のマスクパターン構成において遮光部の内部にも半遮光部を設けることにより、当該半遮光部（マスクパターン内部の半遮光部）を透過する光の回折現象によってＤＯＦ特性が向上するためである。

以上に説明したように、本変形例のように、遮光部を有するマスクパターンの外形領域に半遮光部を設ける構成に加えて、当該遮光部の内部にもさらに半遮光部を設けることにより、第１の実施形態と同様のＭＥＦの低減効果に加えてＤＯＦの向上効果も得られる。

尚、本変形例において、十分なＤＯＦの向上効果を得るためには、遮光部の内部に設けられた半遮光部を透過する光の回折波が、マスクパターン外側の透光部を透過する光の回折波と互いに影響し合う必要があるため、マスクパターンの外形領域及び内部領域のそれぞれに設けられた半遮光部の間に配置される遮光部の寸法（幅）はλ／ＮＡ以下であることが望ましい。

また、この場合、半遮光部の露光光に対する透過率が２０％程度になると、当該半遮光部を透過した光によってレジストが感光する可能性が高くなるので、レジストの感光を防止するためには、マージンを考慮して、半遮光部の露光光に対する透過率は１５％以下であることが望ましい。このようにすると、遮光部の内部に設けた半遮光部の寸法がλ／ＮＡよりも十分に大きい場合にも、当該半遮光部を透過する光がレジストを感光させることはない。よって、マスクパターン毎にレジストを感光させないためのマスク寸法の上限を考慮する必要がなくなるため、マスクレイアウトを構成する上での自由度が高くなるので、マスクレイアウトの構成を容易に行うことができる。極端なケースとしては、マスクパターン内部における外形領域から所定の寸法以上離れた領域を全て半遮光部に設定しても良い。すなわち、図７（ｂ）や図８のパターンＢのような構成を用いてもよい。

また、本変形例において、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部の露光光に対する透過率の好ましい範囲（ＭＥＦ低減効果を考慮した好ましい範囲）については第１の実施形態と同様である。また、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部の幅の好ましい範囲（ＭＥＦ低減効果を考慮した好ましい範囲）についても第１の実施形態と同様（具体的にはλ／ＮＡ以下）である。

また、本変形例においても、第１の実施形態と同様に、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部１０２の輪郭と、その内側に設けられる遮光部１０１の輪郭とは相似形でなくてもよい。

また、本変形例においても、第１の実施形態と同様に、マスクパターンの外形領域の全体に半遮光部１０２を設けたが、これに代えて、マスクパターンの外形領域のうち特にＭＥＦを低減させたい部分のみに半遮光部を設けてもよい。但し、近接効果補正の観点からは、マスクパターンの外形領域の全体に半遮光部を配置すれば、半遮光部の幅のみの調整によって近接効果補正を容易に行うことができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクについて図面を参照しながら説明する。

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２の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。尚、図１０（ｂ）において、透過性基板については斜視図的に示している。

図１０（ａ）に示すように、所望のパターンはレジストパターン１３０である。

図１０（ｂ）に示すように、透過性基板１００上の十分に広い領域に亘って透光部１０４が設けられている。また、露光によりウェハ上に形成しようとするレジストパターン（所望のパターン）１３０と対応する位置の透過性基板１００上には、遮光部１０１と半遮光部１０２と位相シフター部１０３とからなるマスクパターンが設けられている。ここで、本実施形態のマスクパターンは、第１の幅Ｌ１を持つ第１のパターン領域２０１と、第１の幅Ｌ１よりも大きい第２の幅Ｌ２を持つ第２のパターン領域２０２とから構成されている。第１のパターン領域２０１においては、外形領域に半遮光部１０２が配置されていると共に中心部に矩形状の位相シフター部１０３が配置されている。第２のパターン領域２０２においては、外形領域に半遮光部１０２が配置されていると共に中心部に矩形状の遮光部１０１が配置されている。尚、本実施形態のマスクパターンは、細線パターンから比較的太い線幅のパターンまでが混在する複数のパターンの形成において、任意の線幅のパターンの形成におけるＭＥＦの低減を実現するためのものである。

尚、本実施形態における遮光部１０１及び半遮光部１０２のそれぞれの定義は第１の実施形態と同様である。また、位相シフター部１０３は光を透過させるが、位相シフター部１０３を透過する光と、透光部１０４を透過する光とは反対位相の関係（具体的には両者の位相差が（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）となる関係）にある。

また、本実施形態を含め、後述する全ての実施形態では特に断らない限り、位相シフター部は露光光に対して透光部（透過性基板）と同程度の透過率を有するものとして取り扱うが、位相シフター部の透過率は特に限定されるものではない。但し、位相シフター部における反対位相で光を透過させるという特性を利用するためには、位相シフター部の透過率は少なくとも半遮光部の透過率よりも大きいことが好ましく、透過性基板の透過率と同等か又はその半分程度以上の透過率を有する材料によって半遮光部を構成することが好ましい。

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いる。具体的には、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）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いる。図１０（ｃ）に示すように、透光部１０４は、透過性基板である例えば石英基板１０５の露出領域である。半遮光部１０２は、第１の実施形態と同様に、例えばＭｏよりなる金属薄膜１０７を半遮光膜として石英基板１０５上に堆積することによって形成されている。また、遮光部１０１も、第１の実施形態と同様に、金属薄膜（半遮光膜）１０７の上に例えばＣｒ膜１０６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。さらに、半遮光部１０２の内部に設けられる位相シフター部１０３は、石英基板１０５上に堆積された金属薄膜（半遮光膜）１０７に開口部を設け、且つ当該開口部に位置する石英基板１０５を透過光の位相が反転する分だけ掘り下げることによって形成されている。このように位相シフター部１０３を形成した場合には、透過性基板である石英基板１０５の掘り下げ部１０５ａをそのまま位相シフター部１０３として利用できる。すなわち、透過性基板と同一材料を用いて位相シフター部１０３を形成することが可能となる。また、石英基板１０５上に積層された金属薄膜（半遮光膜）１０７とＣｒ膜（遮光膜）１０６との２層膜を加工することによって、半遮光部１０２、位相シフター部１０３及び遮光部１０１の３種類の領域を持つマスクパターンを形成することが可能となる。

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が、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を発揮すること、特にＭＥＦの低減効果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、本実施形態のマスクパターンにおいて、図１０（ｂ）に示す第２のパターン領域２０２については、第１の実施形態のマスクパターンと同様に、遮光部を有するマスクパターンの外形領域に半遮光部を設けることによってＭＥＦの低減効果が得られることは明らかであるので、以下の説明においては、図１０（ｂ）に示す第１のパターン領域２０１のマスクパターン構成によって、ＭＥＦの低減効果が得られることを示す。まず、本実施形態に関するシミュレーション結果について説明する前に、位相シフター部をマスクパターンに用いた場合におけるＭＥＦについてシミュレーション結果を用いて簡単に解説する。

図１１（ａ）は「ＭＥＦ」を説明するために用いるマスクパターンを示しており、図１１（ａ）に示すマスクパターンは、位相シフター部よりなる幅Ｌのライン状パターンである。ここで、当該位相シフター部の露光光に対する透過率は１００％であるとする。

図１１（ｂ）のグラフは、図１１（ａ）のマスクを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法をシミュレーションにより求めた結果を示しており、具体的には、マスクパターンの幅Ｌ（以下、マスク幅Ｌと称する）を変化させた場合におけるウェハ上に形成されるパターンの寸法（ＣＤ値）の変化をプロットしたものである。図１１（ｂ）に示すように、遮光部をマスクパターンに用いた場合（図２（ｂ）参照）と異なり、マスク幅Ｌが大きくなるに従ってＣＤ値が増加する領域と、マスク幅Ｌが大きくなるに従ってＣＤ値が減少する領域とが存在する。図１１（ｂ）に示すように、本シミュレーション例では、マスク幅Ｌが８０ｎｍ付近でＣＤ値が６０ｎｍ程度と最大になる一方、マスク幅Ｌが８０ｎｍから増加しても減少してもＣＤ値が減少している。

図１１（ｃ）のグラフは、ＭＥＦの計算結果（第１の実施形態と同様に（式１）によって計算される）をそれぞれのマスク幅Ｌに対してプロットしたものである。図１１（ｃ）に示すように、本シミュレーション例では、マスク幅Ｌが８０ｎｍ付近でＭＥＦ≒０となる。すなわち、マスク幅Ｌが８０ｎｍ付近では、マスクパターン寸法が変化しても、ウェハ上に形成されるパターンの寸法が変化しない。これは、高精度なパターン形成を行う上では理想的な状態である。

上述のように、マスクパターンに位相シフター部を用いた場合には、ＭＥＦ≒０となる現象が現れる。但し、これは非常に限定された条件下での現象であり、ＣＤ制御を容易に行えるのは、ＭＥＦが１以下で且つ０よりも大きい範囲である。その理由は、ＭＥＦは１よりも小さいことが望ましいが、ＭＥＦが負の値となる状態においては、マスク幅を増加させてもＣＤ値が減るために、ＣＤ制御を行う上では不都合であるからである。また、本シミュレーション例では、マスク幅Ｌをどんな値に設定したとしても、６０ｎｍよりも大きいＣＤ値を実現することはできない。すなわち、マスク幅Ｌの調整によっては任意のＣＤ値を実現できない。本シミュレーション例において、ＭＥＦが１よりも小さく且つ０よりも大きい範囲は、マスク幅Ｌが６３ｎｍから８０ｎｍまでの間だけであり、当該マスク幅Ｌによって実現できるＣＤ値は５５ｎｍから６０ｎｍまでの範囲に限定されている。

以上の説明は、位相シフター部の露光光に対する透過率が１００％であることを前提としたものであったが、以下、位相シフター部が露光光に対して１００％以外の透過率を有する場合について説明する。図１２（ａ）は「ＭＥＦ」を説明するために用いるマスクパターンを示しており、図１２（ａ）に示すマスクパターンは、位相シフター部よりなる幅Ｌのライン状パターンである。ここで、当該位相シフター部の露光光に対する透過率をＴとする。図１２（ｂ）のグラフは、図１２（ａ）のマスクを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法をシミュレーションにより求めた結果を示しており、具体的には、マスクパターンの幅Ｌ（以下、マスク幅Ｌと称する）を変化させた場合におけるウェハ上に形成されるパターンの寸法（ＣＤ値）の変化を様々な透過率Ｔを持つ位相シフター部についてプロットしたものである。尚、透過率Ｔが０％であるとは、遮光部であることを意味する。図１２（ｂ）に示すように、本シミュレーション例では、透過率Ｔが３６％以下になると、ＭＥＦ≒０（つまりＣＤ値の極大状態）にならない。すなわち、ＭＥＦの低減効果は、マスクパターン内に透過率の異なる位相シフター部を混在させたとしても、非常に限定されたＣＤ値についてのみ得られるものである。実際、本願発明者の経験によれば、ＭＥＦの低減は０．３×λ／ＮＡ以下のＣＤ値についてのみ実現できるものである。

次に、本実施形態のマスクパターンの第１のパターン領域２０１（図１０（ｂ）参照）に関するシミュレーション結果について説明する。図１３（ａ）は当該シミュレーションに用いるマスクパターンを示しており、当該マスクパターンは幅Ｌのライン状パターンであり、幅Ｕの位相シフター部と、当該位相シフター部を囲む半遮光部とから構成されている。また、半遮光部における位相シフター部の両側（幅方向の両側）に設けられた部分の幅はＤである。すなわち、マスクパターンは幅Ｌについて、Ｌ＝Ｕ＋２×Ｄの関係が成り立つ。ここで、位相シフター部の露光光に対する透過率は１００％であり、半遮光部の露光光に対する透過率は１６％である。

図１３（ｂ）のグラフは、図１３（ａ）のマスクパターンを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法（ＣＤ値）を様々なマスク幅Ｌについてシミュレーションした結果を示している。ここで、半遮光部の幅Ｄを０ｎｍから７２ｎｍまでの種々の値に固定した状態で位相シフターの幅Ｕを変化させることにより、マスク幅Ｌを変化させ、当該変化に対するＣＤ値の依存性を図１３（ｂ）に示している。図１３（ｂ）に示すように、半遮光部の幅Ｕを大きくするに従って、ＭＥＦ≒０となる現象（つまりＣＤ値が極大になる現象）がより大きなＣＤ値において現れることが分かる。すなわち、本実施形態の構成のマスクパターンを用いる場合には、目的とするＣＤ値に応じて半遮光部幅を変更することによって、比較的広い範囲のＣＤ値に対してＭＥＦ≒０を実現できることが分かる。実際、本願発明者が調べたところ、１００ｎｍ（０．１μｍ）以上のＣＤ値についてまでＭＥＦ≒０を実現できると共に、０．４×λ／ＮＡ以上のＣＤ値においてもＭＥＦの低減を実現できる。

以上に説明した、本実施形態のマスクパターンの第１のパターン領域２０１（図１０（ｂ）参照）の特性についてさらに詳しく説明するために、第１の実施形態と同様に、下記の（式４）及び（式５）のようにＭＥＦを定義する。

位相シフター部の寸法Ｕの変化がＣＤに与える影響（Ｕに対するＣＤ値の変化率）
→ＭＥＦ（Ｕ）＝ΔＣＤ（Ｕ，Ｄ）／ΔＷ ・・・ （式４）
半遮光部の寸法Ｄの変化がＣＤに与える影響（Ｄに対するＣＤ値の変化率）
→ＭＥＦ（Ｄ）＝ΔＣＤ（Ｕ，Ｄ）／ΔＤ ・・・ （式５）
尚、図１３（ｂ）のグラフでＭＥＦ≒０という場合、正確にはＭＥＦ（Ｕ）≒０を意味する。

図１４（ａ）は、本実施形態のマスクパターンの第１のパターン領域２０１（図１０（ｂ）参照）に関するシミュレーションに用いるマスクパターンを示しており、当該マスクパターンは幅Ｌのライン状パターンであり、幅Ｕの位相シフター部と、当該位相シフター部を囲む半遮光部とから構成されている。また、半遮光部における位相シフター部の両側（幅方向の両側）に設けられた部分の幅はＤである。すなわち、マスクパターンは幅Ｌについて、Ｌ＝Ｕ＋２×Ｄの関係が成り立つ。ここで、位相シフター部の露光光に対する透過率は１００％であり、半遮光部の露光光に対する透過率はＴ％である。

図１４（ｂ）のグラフは、図１４（ａ）のパターンにおいてＣＤ値＝６５ｎｍとなる種々のＵとＤとの組み合わせについてＭＥＦ（Ｕ）とＭＥＦ（Ｄ）とを計算してＭＥＦ（Ｕ）とＭＥＦ（Ｄ）との相関関係をプロットした結果を示している。尚、図１４（ｂ）においては、半遮光部の露光光に対する透過率Ｔを０％、１０％、２５％、４０％のそれぞれに設定した場合の上記プロット結果を示している。また、透過率Ｔが０％であるとは、遮光部であることを意味する。図１４（ｂ）に示すように、ＭＥＦ（Ｕ）＝０のときにＭＥＦ（Ｄ）＝０となるわけではないが、半遮光部の露光光に対する透過率Ｔが高くなるに従って、ＭＥＦ（Ｕ）＝０のときのＭＥＦ（Ｄ）の値が小さくなることが分かる。

以上に説明したように、本実施形態によると、位相シフター部１０３を有するマスクパターン（正確には図１０（ｂ）に示す第１のパターン領域２０１）の外形領域に半遮光部１０２を設けているため、位相シフター部１０３及び半遮光部１０２のそれぞれの寸法を変化させることによって、ウェハ上に形成されるパターンのＣＤ値を制御することが可能となる。さらには、目的とするＣＤ値に応じた適切な半遮光部の幅及び位相シフター部の幅を選ぶことにより、ＭＥＦを大幅に低減できる。具体的には、図１４（ｂ）に示すように、半遮光部１０２の露光光に対する透過率Ｔを２５％に設定した場合には、位相シフター部１０３の幅Ｕに対してＭＥＦ（Ｕ）≒０となり、半遮光部１０２の幅Ｄに対してＭＥＦ（Ｄ）≒０．１５となる。

上記の本実施形態の効果をもう少し原理的に説明する。位相シフター部と半遮光部とをマスクパターンとして用いた場合の光学像は、マスクパターンの外側を回折する光とマスクパターンの内部を透過する光との干渉によって形成される。すなわち、マスクパターンの外側を回折する光とマスクパターンの内部を透過する光とがそれぞれマスクパターンの中心部と対応するウェハ位置に投影されたときに干渉効果によってこれらの光が互いに最も打ち消し合う状態が、コントラストが最大となる状態である。従って、当該状態を実現する位相シフター部の幅がそれより大きくなっても小さくなっても投影像（光学像）のコントラストは低下するので、言い換えると、ウェハ上に形成されるパターンの寸法（ＣＤ値）が減少するので、このコントラストが最大となる状態において位相シフター部のマスク寸法に対してＭＥＦ≒０（正確にはＭＥＦ（Ｕ）≒０）となる。

よって、目的とするＣＤ値をＣＤ１としたときに当該ＣＤ値に対してＭＥＦ≒０を実現する位相シフター部の幅をＵ１、その外側の半遮光部の幅をＤ１とすると共に、目的とするＣＤ値をＣＤ２（ＣＤ２＞ＣＤ１）としたときに当該ＣＤ値に対してＭＥＦ≒０を実現する位相シフター部の幅をＵ２、その外側の半遮光部の幅をＤ２とすると、Ｕ２＜Ｕ１、Ｄ１＜Ｄ２の関係が成り立つ。すなわち、より大きいＣＤ値を実現するためには、より細い位相シフター部を用いればよい。

尚、マスクパターンの外側を回折する光とマスクパターンの内部を透過する光との干渉効果を十分に得るためには、位相シフター部とマスクパターン周辺の透光部との間の距離は０．４×λ／ＮＡ以下であることが望ましい。すなわち、前記幅Ｄは、回折現象が顕著になる０．４×λ／ＮＡ以下の寸法であることが望ましい。しかしながら、本実施形態においては、位相シフター部とマスクパターン周辺の透光部との間の半遮光部も光を部分的に透過させるので、前記幅Ｄは０．４×λ／ＮＡ以下の寸法に限定されるものではない。但し、「前提事項」で説明したように、有意な光学的効果を得るためには、マスク幅Ｌは０．０２×λ／ＮＡ以上であることが望ましいことは言うまでもない。

以上に説明したように、本実施形態のマスクパターンにおいて、λ／ＮＡ以下の第１の幅Ｌ１を持つ第１のパターン領域２０１を位相シフター部１０３と半遮光部１０２とによって構成し、λ／ＮＡよりも大きい第２の幅Ｌ２を持つ第２のパターン領域２０２を遮光部１０１と半遮光部１０２とによって構成することにより、両方の領域においてＭＥＦを低減できる。

尚、本実施形態のマスクパターンの構成においては、位相シフター部１０３の周辺に設ける半遮光部１０２の露光光に対する透過率が高くなるに従って、ＭＥＦ低減効果が高くなる一方、半遮光部１０２の露光光に対する透過率が比較的低い（例えば下限の４％である）場合にも十分なＭＥＦ低減効果が得られる。よって、第１のパターン領域２０１の半遮光部１０２と第２のパターン領域２０２の半遮光部１０２とを同一材料によって構成する場合には、当該半遮光部１０２の最適な透過率を第２のパターン領域２０２のマスクパターンのＭＥＦ低減効果を最適化できるように決めればよい。すなわち、本実施形態のフォトマスクにおいても、第１の実施形態のフォトマスクと同様に、半遮光部の露光光に対する透過率としては２５％程度が最適であり、２５％の上下１０％程度までの範囲（１５％以上で且つ３５％以下の範囲）が好ましい。また、透過率２５％の上下１５％程度までの範囲（１０％以上で且つ４０％以下の範囲）でも十分なＭＥＦ低減効果が得られる。さらに、半遮光部の透過率はこの範囲に限定されるものではなく、第１の実施形態と同様に、原理的には、４％以上で且つ６４％以下であれば有意なＭＥＦ低減効果が得られる。

また、本実施形態において、遮光部１０１と半遮光部１０２とから構成される第２のパターン領域２０２のマスクパターンの中心部には遮光部１０１のみを設けたが、ＭＥＦ低減効果を得るためには、マスクパターンの外形領域を構成する半遮光部の内部に遮光部が存在すれば良いのであって、例えばレジストを感光させない程度の微小な透光部や半遮光部がマスクパターンの中心部に存在していても良いことは言うまでもない。

さらに、本実施形態において、第１の実施形態の第２変形例と同様に、第２のパターン領域２０２のマスクパターンの外形領域（遮光部１０１の周囲）に設けられた半遮光部１０２に加えて、当該遮光部１０１の内部に半遮光部を設けることによって、ＭＥＦ低減効果とＤＯＦ向上効果とを同時に得ることができる。この場合、当該半遮光部の露光光に対する透過率は１５％以下であることが望ましい。但し、半遮光部による有効な効果を得るためには、透過率は４％以上であることが望ましい。このようにすると、遮光部の内部に設けた半遮光部の寸法がλ／ＮＡよりも十分に大きい場合にも、当該半遮光部を透過する光がレジストを感光させることはない。よって、マスクパターン毎にレジストを感光させないためのマスク寸法の上限を考慮する必要がなくなるため、マスクレイアウトを構成する上での自由度が高くなるので、マスクレイアウトの構成を容易に行うことができる。

また、本実施形態においては、例えば図１５（ａ）に示すような、位相シフター部１０３と遮光部１０１とがそれぞれ個別に半遮光部１０２によって取り囲まれたマスクパターン構成を前提としてきた。しかし、これに代えて、図１５（ｂ）に示すような、位相シフター部１０３と遮光部１０１とが接した状態で両方の部分が半遮光部１０２によって取り囲まれたマスクパターン構成を採用した場合にも、本実施形態と同様の効果が得られる。また、図１５（ｃ）に示すように、位相シフター部１０３と遮光部１０１とが接した状態で両方の部分が半遮光部１０２によって取り囲まれたマスクパターンにおいて、位相シフター部１０３と遮光部１０１との境界が例えば０．１×λ／ＮＡ程度移動して、位相シフター部領域が遮光部領域内部に入り込んだとしても、当該マスクパターンにより形成される投影像には殆ど影響を及ぼさない。また、図１５（ｄ）に示すように、位相シフター部１０３と遮光部１０１とが接した状態で両方の部分が半遮光部１０２によって取り囲まれたマスクパターンにおいて、位相シフター部１０３と遮光部１０１との境界が例えば０．１×λ／ＮＡ程度移動して、位相シフター部１０３となるべき領域が遮光部１０１になったとしても、当該マスクパターンにより形成される投影像には殆ど影響を及ぼさない。しかしながら、マスク検査上の観点からは、図１５（ｃ）の遮光部１０１に見られる微小な凹パターン３０１や、図１５（ｄ）の遮光部１０１に見られる微小な凸パターン３０２は好ましいものではない。また、位相シフター部１０３と遮光部１０１とが接していると、位相シフター部１０３や遮光部１０１の加工において、両者の境界形成における位置ずれに起因して遮光部１０１に微小な凹凸パターンが発生しやすくなる。一方、図１５（ａ）に示すように、遮光部１０１と位相シフター部１０３との間に半遮光部１０２の一部分が介在すると、当該半遮光部１０２の一部分は位相シフター部１０３や遮光部１０１を加工する場合におけるマージン領域となる。すなわち、図１５（ａ）〜（ｄ）に示す各マスクパターンによってウェハ上に投影される光学像は殆ど同等であるが、マスク加工上は、図１５（ａ）に示すような、位相シフター部１０３と遮光部１０１とがそれぞれ別個に半遮光部１０２に取り囲まれているマスクパターン構成が好ましい。

また、本実施形態において、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部１０２の輪郭と、マスクパターンの中心部に設けられる遮光部１０１又は位相シフター部１０３の輪郭とが相似形であったが、これに代えて、半遮光部１０２の輪郭と遮光部１０１又は位相シフター部１０３の輪郭とが相似形でなくてもよい。

また、本実施形態において、マスクパターンの外形領域の全体に半遮光部１０２を設けたが、これに代えて、マスクパターンの外形領域のうち特にＭＥＦを低減させたい部分のみに半遮光部を設けてもよい。但し、マスクパターンの外形領域の全体に半遮光部１０２を配置している場合には、言い換えると、遮光部１０１及び位相シフター部１０３の全周囲を半遮光部１０２によって取り囲んでいる場合には、半遮光部１０２の幅のみを調整することによって近接効果補正を容易に実施できるようになる。

以下、近接効果補正（ＯＰＣ）について簡単に説明する。一般に、ＬＳＩ形成用のマスクパターンに対してはＯＰＣ処理が施される。通常のフォトリソグラフィでは、同じマスク寸法のマスクパターンによって形成されるパターンであっても、そのパターン形状やその周辺の他のパターンに依存して、ウェハ上でのパターン寸法（ＣＤ値）や形状が異なってしまうという現象が発生する。この現象が近接効果と呼ばれており、この近接効果によって発生するＣＤ値や形状の変動を、マスクパターンの寸法や形状の補正により補償する処理をＯＰＣ処理と呼んでいる。

本実施形態のマスクパターンに対してＯＰＣ処理を行う場合、マスクパターンの外形領域に配置される半遮光部のマスク寸法を補正してもよいし、又はマスクパターンの中心部に配置される位相シフター部若しくは遮光部のマスク寸法を補正してもよい。しかし、位相シフター部が設けられたマスクパターンにおいては、マスクパターンの周辺を透過した回折光とマスクパターン内の位相シフター部を透過した光との干渉効果を利用して、ＭＥＦ≒０となる位相シフター部の寸法を設定するので、ＭＥＦ≒０の状態を維持しながらＯＰＣ処理を行うためには、ＭＥＦ≒０となる位相シフター部の寸法を変更することなくＯＰＣ処理を実施することが望ましい。すなわち、本実施形態のマスクパターンに対しては、半遮光部のマスク寸法の補正のみによってＯＰＣ処理を行うことが望ましい。

図１６（ａ）は、図１０（ａ）に示す本実施形態のマスクパターンに対して半遮光部１０２のマスク寸法の補正によるＯＰＣ処理を行った結果を示している。

図１６（ａ）に示すように、位相シフター部１０３が設けられたラインパターン（図１０（ａ）の第１のパターン領域２０１）の外形領域には、位相シフター部１０３の輪郭形状とほぼ相似形状の輪郭を有する半遮光部１０２が設けられていると共に、当該ラインパターンの端部にはライン幅よりも大きい幅を持つハンマー形状の半遮光部１０２が設けられている。このハンマー形状の半遮光部１０２は次の目的のために設けられる。すなわち、孤立した細線パターン（図１０（ａ）の第１のパターン領域２０１）の端部が透光部に囲まれているために、当該端部周辺の透光部から当該端部の裏側に回り込む回折光が過剰となり、それにより転写パターン（ウェハ上に転写されるパターン）の当該ライン端部に対応する部分が後退して形成されてしまうことを防止するためである。

また、図１６（ａ）に示すように、遮光部１０１が設けられたパターン（図１０（ａ）の第２のパターン領域２０２）の外形領域には、遮光部１０１の輪郭形状とほぼ相似形状の輪郭を有する半遮光部１０２が設けられていると共に、直角又は鋭角となる角部にはセリフ（serif ）パターンとなる半遮光部１０２が設けられている。このセリフパターンとなる半遮光部１０２は、前述のハンマー形状の半遮光部１０２と同様の目的のために設けられる。すなわち、遮光部１０１が設けられたパターン（図１０（ａ）の第２のパターン領域２０２）の角部が透光部に囲まれているために、当該角部周辺の透光部から当該角部の裏側に回り込む回折光が過剰となり、それにより転写パターン（ウェハ上に転写されるパターン）の当該ライン角部に対応する部分が後退して形成されてしまうことを防止するためである。

以上のように、本実施形態のマスクパターンにおける半遮光部１０２に、ライン端部に位置するハンマー形状のパターンや角部に位置するセリフ（serif ）パターンを設けることにより、位相シフター部１０３や遮光部１０１を変形することなく、ＯＰＣ処理を実施できるようになる。尚、周辺パターンとの近接関係を考慮して、本実施形態のマスクパターンの外形領域に配置される半遮光部１０２の幅を補正することによって、ＯＰＣ処理を実施してもよい。

図１６（ｂ）は、本実施形態と同様のマスクパターン構成（遮光部１０１と半遮光部１０２と位相シフター部１０３とからなる構成）をゲートコンタクトパターンに適用した場合において半遮光部１０２のマスク寸法の補正によるＯＰＣ処理を行った結果を示している。尚、図１６（ｂ）に示すマスクパターンにおいては、コンタクト部分と対応する領域を遮光部１０１のみによって構成し、ゲート部分と対応する領域を位相シフター部１０３と半遮光部１０２とによって構成している。具体的には、位相シフター部１０３が設けられたライン状のゲート部分の外形領域には、位相シフター部１０３の輪郭形状とほぼ相似形状の輪郭を有する半遮光部１０２が設けられていると共に、当該ラインパターンの端部にはライン幅よりも大きい幅を持つハンマー形状の半遮光部１０２が設けられている。

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。

図３７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ようとするフォトマスクの平面図である。図３７に示すフォトマスクの基本構成は、図１０（ｂ）に示す第２の実施形態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３７に示すフォトマスクに設けられているマスクパターンは、第１の幅Ｌ１を持つ第１のパターン領域２０１と、第１の幅Ｌ１よりも大きい第２の幅Ｌ２を持つ第２のパターン領域２０２とから構成されている。第１のパターン領域２０１においては、外形領域に半遮光部１０２が配置されていると共に中心部に矩形状の位相シフター部１０３が配置されている。第２のパターン領域２０２においては、外形領域に半遮光部１０２が配置されていると共に中心部に矩形状の遮光部１０１が配置されている。尚、図３７において、透過性基板１００（透光部１０４）の図示を省略している。

図３８（ａ）〜（ｉ）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３７のＡＢ線の断面構成を示す）であり、図３９（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ図３８（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｉ）の断面図に対応する平面図である。

まず、図３８（ａ）に示すように、透過性基板である例えば石英基板１０５上に半遮光膜として例えばＭｏよりなる金属薄膜１０７及び遮光膜として例えばＣｒ膜１０６を順次形成した後、Ｃｒ膜１０６の上にレジスト膜１５１を形成する。

次に、図３８（ｂ）及び図３９（ａ）に示すように、リソグラフィによりレジスト膜１５１をパターン化して、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１５１Ａを形成する。

次に、レジストパターン１５１ＡをマスクとしてＣｒ膜１０６及び金属薄膜１０７に対して順次エッチングを行って、図３８（ｃ）及び図３９（ｂ）に示すように、透光部１０４となる領域及び位相シフター部１０３となる領域のそれぞれに位置するＣｒ膜１０６及び金属薄膜１０７を除去した後、レジストパターン１５１Ａを除去する。すなわち、透光部１０４となる領域及び位相シフター部１０３となる領域のそれぞれにおいては石英基板１０５の表面が露出する。

次に、図３８（ｄ）に示すように、パターニングされたＣｒ膜１０６の上及び石英基板１０５の上にレジスト膜１５２を形成した後、図３８（ｅ）及び図３９（ｃ）に示すように、リソグラフィによりレジスト膜１５２をパターン化して、透光部１０４となる領域を覆うレジストパターン１５２Ａを形成する。ここで、位相シフター部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１０６（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１５２Ａによって覆われていてもよい。

次に、レジストパターン１５２Ａ及びＣｒ膜１０６の一部分をマスクとして石英基板１０５に対してエッチングを行って、位相シフター部１０３となる領域に位置する石英基板１０５を透過光の位相が反転する分だけ掘り下げ、それによって、図３８（ｆ）及び図３９（ｄ）に示すように、位相シフター部１０３となる掘り下げ部１０５ａを形成した後、レジストパターン１５２Ａを除去する。このとき、掘り下げ部１０５ａの開口幅は、Ｃｒ膜１０６の開口幅と実質的に同じになる。

次に、図３８（ｇ）に示すように、パターニングされたＣｒ膜１０６の上及び掘り下げ部１０５ａを含む石英基板１０５の上にレジスト膜１５３を形成した後、図３８（ｈ）及び図３９（ｅ）に示すように、リソグラフィによりレジスト膜１５３をパターン化して、遮光部１０１となる領域を覆うレジストパターン１５３Ａを形成する。

次に、レジストパターン１５３ＡをマスクとしてＣｒ膜１０６（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、図３８（ｉ）及び図３９（ｆ）に示すように、半遮光部１０２となる領域に位置するＣｒ膜１０６を除去した後、レジストパターン１５３Ａを除去する。これにより、遮光部１０１となる領域のみにＣｒ膜１０６が残り、半遮光部１０２となる領域において金属薄膜１０７が露出し、図３７に示すフォトマスクが完成する。

（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について図面を参照しながら説明する。

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３の実施形態に係るフォトマスクの平面図である。尚、図１７（ｂ）において、透過性基板については斜視図的に示している。

図１７（ａ）に示すように、所望のパターンはレジストパターン１１０である。

図１７（ｂ）に示すように、透過性基板１００上の十分に広い領域に亘って透光部１０４が設けられている。また、露光によりウェハ上に形成しようとするレジストパターン（所望のパターン）１１０と対応する位置の透過性基板１００上には、第１の実施形態と同様に、遮光部１０１と半遮光部１０２とから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、第１の実施形態と同様に、当該マスクパターンの周縁部（外形領域の全体）に半遮光部１０２を設けると共に、当該マスクパターンの中心部に遮光部１０１を設ける。すなわち、遮光部１０１は半遮光部１０２に取り囲まれている。尚、遮光部１０１及び半遮光部１０２のそれぞれの定義は第１の実施形態と同様である。

本実施形態が第１の実施形態と異なっている点は、レジストパターン（所望のパターン）１１０と対応するマスクパターンの周辺に、つまり当該マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部１０２の周辺に、透光部１０４の一部分を介して半遮光部１０２が設けられていることである。尚、マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部１０２と、その周辺に配置された半遮光部１０２との間に位置する透光部１０４の幅は、後述するように、λ／ＮＡ以下であることが望ましい。

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ＡＢ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、透光部１０４は、透過性基板である例えば石英基板１０５の露出領域である。マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部１０２、及びその周辺に配置された半遮光部１０２はいずれも、第１の実施形態と同様に、例えばＭｏよりなる金属薄膜１０７を半遮光膜として透過性基板１００上に堆積することによって形成されている。遮光部１０１も、第１の実施形態と同様に、金属薄膜１０７の上に例えばＣｒ膜１０６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。すなわち、本実施形態のフォトマスクの断面構成が第１の実施形態と異なっている点は、第１の実施形態のマスクパターンの周辺に追加的に設けられた半遮光部１０２が、マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部１０２と同様に、金属薄膜（半遮光膜）１０７から構成されていることである。

尚、本実施形態において、マスクパターンの外形領域に配置される半遮光部１０２と、マスクパターンの周辺に設けられる半遮光部１０２とを必ずしも同一材料から構成する必要はないが、両方の半遮光部１０２を同一材料から構成することによって、マスクの断面構成を簡単にすることができる。

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によって、第１の実施形態と比べてさらに小さいＭＥＦでＣＤ値の調整が可能になることをシミュレーション結果を参照しながら説明する。

図１８（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態のマスクパターンに関するシミュレーション結果を説明するための図である。具体的には、図１８（ａ）は当該シミュレーションに用いるマスクパターンを示しており、当該マスクパターンはライン状パターンであり、幅Ｌの遮光部（例えばＣｒ膜から構成される）と、当該遮光部を囲む半遮光部とから構成されている。ここで、当該半遮光部における遮光部の両側（幅方向の両側）に設けられた部分の幅はＤである。さらに、マスクパターンの周辺、つまりマスクパターンの外形領域に配置された半遮光部の周辺には、幅Ｓの透光部を介して幅Ｈの半遮光部が設けられている。尚、図１８（ａ）に示すマスクパターンにおいては、半遮光部の露光光に対する透過率を１６％に、遮光部の幅Ｌを２００ｎｍに、半遮光部の幅Ｄを４０ｎｍにそれぞれ設定した。また、マスクパターンの周辺に設けられた半遮光部の幅Ｈについては、その透過率（つまり１６％）に起因してレジストパターンが形成されないように１５０ｎｍに設定した。

図１８（ｂ）のグラフは、図１８（ａ）のマスクパターンを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法（ＣＤ値）をシミュレーションにより求めた結果であり、具体的には、上記透光部の幅Ｓを１００ｎｍから３４０ｎｍまで変化させながらウェハ上にパターンを形成した場合における当該パターンの寸法（ＣＤ値）をプロットした様子を示している。

図１８（ｂ）に示すように、透光部の幅Ｓが１００ｎｍから２００ｎｍ程度まで増加する間にＣＤ値が１０ｎｍ程度減少している。また、透光部の幅Ｓが２００ｎｍを超えると、ＣＤ値はほとんど変化しない。すなわち、透光部の幅Ｓが１００ｎｍから２００ｎｍまでの範囲においては、透光部の幅Ｓに依存したＭＥＦ（Ｓ）は−０．１程度である。従って、遮光部と半遮光部とからなるライン状のマスクパターンの周辺にさらに半遮光部を設け、当該半遮光部とライン状のマスクパターンとの間の透光部の幅Ｓを変化させることによりＣＤ値を調整する場合には、非常に小さいＭＥＦでＣＤ値の制御が可能となる。

上記の効果は、マスクパターンのマスク幅が固定されている場合にも、マスクパターン周辺の透光部を透過する光の強度を増加させることによって、ＣＤ値を変化させることが可能となることを意味している。一方、透光部の幅がλ／ＮＡ（上記シミュレーション例ではλ／ＮＡ＝２２７ｎｍ）を超えると、透光部を透過する光が飽和してＣＤ値が変化しなくなる。言い換えると、外形領域に半遮光部が配置されたマスクパターンの端部からλ／ＮＡ以下の位置に他の半遮光部（少なくとも一部分）を設けることによって、小さいＭＥＦでＣＤ値の調整が可能となる。

尚、本実施形態において、マスクパターンの外形領域に設けられた半遮光部と、マスクパターンの周辺に設けられた半遮光部との間に位置する透光部の幅はλ／ＮＡ以下であればよいのであって、マスクパターンを取り囲む透光部における全ての部分の幅が同じである必要はなく、λ／ＮＡ以下の範囲内で透光部の各部分の幅が異なっていてもよい。

また、本実施形態において、マスクパターンの周辺に設けられる半遮光部の露光光に対する透過率が高くなるに従って、当該半遮光部の寸法が変化したときの光学像に与える影響が小さくなるので、ＭＥＦ低減効果は向上する。但し、マスクパターンの周辺に設けられる半遮光部の露光光に対する透過率が低透過率（例えば半遮光部の透過率の下限４％）である場合にも、十分なＭＥＦ低減効果が得られる。よって、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部と、マスクパターンの周辺に設けられる半遮光部とを同一材料によって構成する場合には、両半遮光部の露光光に対する透過率の最適条件を、第１の実施形態と同様に、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部によるＭＥＦ低減効果を最適化できるように決めればよい。

また、本実施形態において、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部１０２の輪郭と、マスクパターンの中心部に設けられる遮光部１０１の輪郭とが相似形であったが、本実施形態の効果を得るためには、前述のように、マスクパターンの外形領域（つまり遮光部１０１の周辺）にλ／ＮＡ以下の幅の半遮光部１０２を設けさえすればよい。よって、半遮光部１０２の輪郭と遮光部１０１の輪郭とが相似形でなくてもよい。

また、本実施形態において、マスクパターンの外形領域の全体に半遮光部１０２を設けたが、これに代えて、マスクパターンの外形領域のうち特にＭＥＦを低減させたい部分のみに半遮光部を設けてもよい。但し、マスクパターンの外形領域の全体に半遮光部１０２を配置している場合には、言い換えると、遮光部１０１の全周囲を半遮光部１０２によって取り囲んでいる場合には、半遮光部１０２の幅のみを調整することによって近接効果補正を容易に実施できるようになる。

さらに、本実施形態において、第１の実施形態の第２変形例と同様に、マスクパターンの外形領域（遮光部１０１の周囲）に設けられた半遮光部１０２に加えて、当該遮光部１０１の内部に半遮光部を設けることによって、ＭＥＦ低減効果とＤＯＦ向上効果とを同時に得ることができる。この場合、当該半遮光部の露光光に対する透過率は１５％以下であることが望ましい（但し、半遮光部による有効な効果を得るためには透過率は４％以上であることが望ましい）。このようにすると、遮光部の内部に設けた半遮光部の寸法がλ／ＮＡよりも十分に大きい場合にも、当該半遮光部を透過する光がレジストを感光させることはない。よって、マスクパターン毎にレジストを感光させないためのマスク寸法の上限を考慮する必要がなくなるため、マスクレイアウトを構成する上での自由度が高くなるので、マスクレイアウトの構成を容易に行うことができる。

また、本実施形態においては、半遮光部（具体的にはマスクパターン周辺に設けられる半遮光部）の露光光に対する透過率として２５％以上の値を用いることによって、下記のような効果が得られる。一般に、半遮光部の露光光に対する透過率が２０％程度になると、当該半遮光部を透過した光によってレジストが感光する可能性が高くなるので、半遮光部の露光光に対する透過率を２５％にすれば、マージンを十分に確保した状態で当該半遮光部を透過した光によってレジストを感光させることができる。すなわち、マスクパターンの周辺部に設けられる半遮光部については、レジストパターンを形成しない程度の幅（つまりレジストが感光される程度の幅）で設ける必要があるが、当該半遮光部の露光光に対する透過率として２５％以上の値を用いれば、λ／ＮＡ以上の十分に大きい寸法の半遮光部を用いることができる。これにより、レジストパターンを形成しないための（つまりレジストを感光させないための）マスク寸法の上限をマスクパターン毎に考慮する必要がなくなるため、マスクレイアウトを構成する上での自由度が高くなるので、マスクレイアウトの構成を容易に行うことができる。極端なケースとしては、例えば図１９に示すように、マスクパターン及びそれを囲む透光部を除くその他の領域を覆うマスクのバックグランドとして半遮光部１０２を設けても良い。但し、半遮光部による有効な効果を得るためには、半遮光部の露光光に対する透過率は６４％以下であることが望ましい。

また、本実施形態においては、所望のパターンに対応するマスクパターンの各辺と平行に１．０×λ／ＮＡ以下の幅を持つ透光部１０４を設ければよいのであって、例えば図２０に示すように、マスクパターンの角部の近傍において透光部１０４のない領域（当該領域の幅は解像限界の半分以下つまり０．２×λ／ＮＡ以下である）を設けても良い。なぜなら、解像限界の半分以下の寸法であれば、レジストパターン形成に影響を及ぼさないからである。言い換えると、本実施形態においては、マスクパターンの各辺を複数の矩形状の透光部によって囲むと共に、マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部と、マスクパターンの周辺に配置された半遮光部（図２０の場合はマスクのバックグランドとなる半遮光部）とがマスクパターンの角部の近傍において接続されていてもよい。このようにすると、所望のパターンに対応するマスクパターンにおけるライン端部や角部が透光部によって囲まれることがないので、マスクパターン周辺におけるこれらの部分の近傍を透過する光が過剰となる事態を回避できる。

（第３の実施形態の変形例）
以下、本発明の第３の実施形態の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。

図２１（ａ）は所望のレジストパターン形状を表す図であり、図２１（ｂ）は第３の実施形態の変形例に係るフォトマスクの平面図である。尚、図２１（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２１（ａ）に示すように、所望のパターンはレジストパターン１３０である。

図２１（ｂ）に示すように、透過性基板１００上の十分に広い領域に亘って透光部１０４が形成されている。また、露光によりウェハ上に形成しようとするレジストパターン（所望のパターン）１３０と対応する位置の透過性基板１００上には、遮光部１０１と半遮光部１０２と位相シフター部１０３とからなるマスクパターンが設けられている。ここで、本変形例のマスクパターンは、第２の実施形態と同様に、第１の幅Ｌ１を持つ第１のパターン領域２０１と、第１の幅Ｌ１よりも大きい第２の幅Ｌ２を持つ第２のパターン領域２０２とから構成されている。第１のパターン領域２０１においては、外形領域に半遮光部１０２が配置されていると共に中心部に位相シフター部１０３が配置されている。第２のパターン領域２０２においては、外形領域に半遮光部１０２が配置されていると共に中心部に遮光部１０１が配置されている。尚、本変形例における遮光部１０１、半遮光部１０２及び位相シフター部１０３のそれぞれの定義は第２の実施形態と同様である。

本変形例が第２の実施形態と異なっている点は、レジストパターン（所望のパターン）１３０と対応するマスクパターンの周辺に、つまり当該マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部１０２の周辺に、透光部１０４の一部分を介して半遮光部１０２が設けられていることである。尚、マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部１０２と、その周辺に配置された半遮光部１０２との間に位置する透光部１０４の幅は、第３の実施形態と同様に、λ／ＮＡ以下であることが望ましい。

図２１（ｃ）は、図２１（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２１（ｃ）は、図２１（ｂ）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いる。図２１（ｃ）に示すように、透光部１０４は、透過性基板である例えば石英基板１０５の露出領域である。マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部１０２、及びその周辺に配置された半遮光部１０２はいずれも、第２の実施形態と同様に、例えばＭｏよりなる金属薄膜１０７を半遮光膜として透過性基板１００上に堆積することによって形成されている。また、遮光部１０１も、第２の実施形態と同様に、金属薄膜（半遮光膜）１０７の上に例えばＣｒ膜１０６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。さらに、半遮光部１０２の内部に設けられる位相シフター部１０３は、石英基板１０５上に堆積された金属薄膜（半遮光膜）１０７に開口部を設け、且つ当該開口部に位置する石英基板１０５を透過光の位相が反転する分だけ掘り下げることによって形成されている。すなわち、位相シフター部１０３は石英基板１０５の掘り下げ部１０５ａである。

以上のように、本変形例のフォトマスクの断面構成が第２の実施形態と異なっている点は、第２の実施形態のマスクパターンの周辺に追加的に設けられた半遮光部１０２が、マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部１０２と同様に、金属薄膜（半遮光膜）１０７から構成されていることである。

尚、本変形例において、マスクパターンの外形領域に配置される半遮光部１０２と、マスクパターンの周辺に設けられる半遮光部１０２とを必ずしも同一材料から構成する必要はないが、両方の半遮光部１０２を同一材料から構成することによって、第３の実施形態と同様に、マスクの断面構成を簡単にすることができる。

以下、上記のように構成された本変形例のフォトマスクによって、第２の実施形態と比べてさらに小さいＭＥＦでＣＤ値の調整が可能になることをシミュレーション結果を参照しながら説明する。尚、本変形例のマスクパターンにおいて、図２１（ｂ）に示す第２のパターン領域２０２については、第３の実施形態のマスクパターンと同様に、遮光部を有するマスクパターンの外形領域に半遮光部を設けることによってＭＥＦの低減効果が得られることは明らかであるので、以下の説明においては、図２１（ｂ）に示す第１のパターン領域２０１のマスクパターン構成によって、上記効果が得られることを示す。

図２２（ａ）及び（ｂ）は、本変形例のマスクパターン（第１のパターン領域２０１）に関するシミュレーション結果を説明するための図である。具体的には、図２２（ａ）は当該シミュレーションに用いるマスクパターンを示しており、当該マスクパターンはライン状パターンであり、幅Ｕの位相シフター部と、当該位相シフター部を囲む半遮光部とから構成されている。ここで、当該半遮光部における位相シフター部の両側（幅方向の両側）に設けられた部分の幅はＤである。さらに、マスクパターンの周辺、つまりマスクパターンの外形領域に配置された半遮光部の周辺には、幅Ｓの透光部を介して幅Ｈの半遮光部が設けられている。尚、図２２（ａ）に示すマスクパターンにおいては、半遮光部の露光光に対する透過率を１６％に、位相シフター部の幅Ｕを５０ｎｍに、半遮光部の幅Ｄを３０ｎｍにそれぞれ設定した。また、マスクパターンの周辺に設けられた半遮光部の幅Ｈについては、その透過率（つまり１６％）に起因してレジストパターンが形成されないように１５０ｎｍに設定した。

図２２（ｂ）のグラフは、図２２（ａ）のマスクパターンを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法（ＣＤ値）をシミュレーションにより求めた結果であり、具体的には、上記透光部の幅Ｓを１００ｎｍから３４０ｎｍまで変化させながらウェハ上にパターンを形成した場合における当該パターンの寸法（ＣＤ値）をプロットした様子を示している。

図２２（ｂ）に示すように、透光部の幅Ｓが１００ｎｍから２００ｎｍ程度まで増加する間にＣＤ値が５ｎｍ程度減少している。また、透光部の幅Ｓが２００ｎｍを超えると、ＣＤ値はほとんど変化しない。すなわち、透光部の幅Ｓが１００ｎｍから２００ｎｍまでの範囲においては、透光部の幅Ｓに依存したＭＥＦ（Ｓ）は−０．０５程度である。従って、位相シフター部と半遮光部とからなるライン状のマスクパターンの周辺にさらに半遮光部を設け、当該半遮光部とライン状のマスクパターンとの間の透光部の幅Ｓを変化させることによりＣＤ値を調整する場合には、非常に小さいＭＥＦでＣＤ値の制御が可能となる。

尚、本変形例においても、第３の実施形態と同様に、外形領域に半遮光部が配置されたマスクパターンの端部からλ／ＮＡ以下の位置に他の半遮光部（少なくとも一部分）を設けることによって、小さいＭＥＦでＣＤ値の調整が可能となる。

また、本変形例においても、第３の実施形態と同様に、マスクパターンの外形領域に設けられた半遮光部と、マスクパターンの周辺に設けられた半遮光部との間に位置する透光部の幅はλ／ＮＡ以下であればよいのであって、マスクパターンを取り囲む透光部における全ての部分の幅が同じである必要はなく、λ／ＮＡ以下の範囲内において透光部の各部分の幅が異なっていてもよい。

また、本変形例において、マスクパターンの周辺に設けられる半遮光部の露光光に対する透過率が高くなるに従って、当該半遮光部の寸法が変化したときの光学像に与える影響が小さくなるので、ＭＥＦ低減効果は向上する。但し、マスクパターンの周辺に設けられる半遮光部の露光光に対する透過率が低透過率（例えば半遮光部の透過率の下限４％）である場合にも、十分なＭＥＦ低減効果が得られる。よって、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部と、マスクパターンの周辺に設けられる半遮光部とを同一材料によって構成する場合には、両半遮光部の露光光に対する透過率の最適条件を、第２の実施形態と同様に、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部によるＭＥＦ低減効果を最適化できるように決めればよい。

また、本変形例において、マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部１０２の輪郭と、マスクパターンの中心部に設けられる遮光部１０１又は位相シフター部１０３の輪郭とが相似形であったが、これに代えて、半遮光部１０２の輪郭と遮光部１０１又は位相シフター部１０３の輪郭とが相似形でなくてもよい。

また、本変形例において、マスクパターンの外形領域の全体に半遮光部１０２を設けたが、これに代えて、マスクパターンの外形領域のうち特にＭＥＦを低減させたい部分のみに半遮光部を設けてもよい。但し、マスクパターンの外形領域の全体に半遮光部１０２を配置している場合には、言い換えると、遮光部１０１及び位相シフター部１０３の全周囲を半遮光部１０２によって取り囲んでいる場合には、半遮光部１０２の幅のみを調整することによって近接効果補正を容易に実施できるようになる。

さらに、本変形例において、第２の実施形態の変形例と同様に、マスクパターンの外形領域（遮光部１０１及び位相シフター部１０３の周囲）に設けられた半遮光部１０２に加えて、当該遮光部１０１の内部に半遮光部を設けることによって、ＭＥＦ低減効果とＤＯＦ向上効果とを同時に得ることができる。ここで、当該半遮光部をマスクパターン外形領域の半遮光部１０２と同一材料から構成する場合には、第２の実施形態の変形例と同様に、当該半遮光部の露光光に対する透過率は４％以上で且つ１５％以下であることが望ましい。

また、本変形例において、半遮光部（具体的にはマスクパターン周辺に設けられる半遮光部）の露光光に対する透過率として２５％以上の値（但し６４％以下であることが望ましい）を用いることによって、下記のような効果が得られることは第３の実施形態と同様である。すなわち、マスクパターンの周辺部に設けられる半遮光部については、レジストパターンを形成しない程度の幅（つまりレジストが感光されない程度の幅）で設ける必要があるが、当該半遮光部の露光光に対する透過率として２５％以上の値を用いれば、λ／ＮＡ以上の十分に大きい寸法の半遮光部を用いることができる。これにより、レジストパターンを形成しないための（つまりレジストを感光させないための）マスク寸法の上限をマスクパターン毎に考慮する必要がなくなるため、マスクレイアウトを構成する上での自由度が高くなるので、マスクレイアウトの構成を容易に行うことができる。極端なケースとしては、例えば図２３に示すように、マスクパターン及びそれを囲む透光部を除くその他の領域を覆うマスクのバックグランドとして半遮光部１０２を設けても良い。

マスクのバックグランドとして半遮光部１０２を設ける場合において複数のマスクパターンが配置される場合、各マスクパターンの外形領域に設けられる半遮光部と、各マスクパターンの周辺に設けられる半遮光部との間に位置する透光部の幅がλ／ＮＡ以下であればよいことから、例えば図２４に示すように、マスクパターン間距離が２×λ／ＮＡ以上である領域の中心部には半遮光部１０２を設ける一方、マスクパターン間距離が２×λ／ＮＡよりも小さい領域には半遮光部を設けなくてもよい。

また、本変形例においては、所望のパターンに対応するマスクパターンの各辺と平行に１．０×λ／ＮＡ以下の幅を持つ透光部１０４を設ければよいのであって、例えば図２５に示すように、マスクパターンの角部の近傍において透光部１０４のない領域（当該領域の幅は解像限界の半分以下つまり０．２×λ／ＮＡ以下である）を設けても良いことは第３の実施形態と同様である。言い換えると、マスクパターンの各辺を複数の矩形状の透光部によって囲むと共に、マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部と、マスクパターンの周辺に配置された半遮光部（図２５の場合はマスクのバックグランドとなる半遮光部）とがマスクパターンの角部の近傍において接続されていてもよい。このようにすると、所望のパターンに対応するマスクパターンにおけるライン端部や角部が透光部によって囲まれることがないので、マスクパターン周辺におけるこれらの部分の近傍を透過する光が過剰となる事態を回避できる。

以上、主に本変形例のフォトマスクの平面構成について説明してきたが、以下、本変形例のフォトマスクの断面構成についても詳細に説明する。図２６（ａ）〜（ｄ）及び図２７（ａ）、（ｂ）は、図２１（ｂ）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成のバリエーションを示している。

尚、第１〜第３の各実施形態においても、各実施形態のフォトマスクを実現する典型的な断面構成について説明してきたが、以下に説明する断面構成のバリエーションは全ての実施形態において共通のバリエーションとみなすことができる。すなわち、図２６（ａ）〜（ｄ）及び図２７（ａ）、（ｂ）に示す断面構成は本変形例（第３の実施形態の変形例）の平面図である図２１（ｂ）に対応したものであるが、他の実施形態の断面構成のバリエーションとみなす場合には、図２６（ａ）〜（ｄ）及び図２７（ａ）、（ｂ）に示す断面構成から他の実施形態において不要な構成要素を省略すればよい。

まず、図２６（ａ）に示すフォトマスクの断面構成（図２１（ｃ）に示した本変形例のフォトマスクの断面構成）は、第１〜第３の各実施形態においても典型的な断面構成例として説明してきたものである。図２６（ａ）に示すように、透過性基板である例えば石英基板１０５の上には、透光部との間で露光光に対して同位相の位相差（つまり（−３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差）を生じる半透明の半遮光膜（金属薄膜）１０７が形成されている。以下、同位相の位相差を生じるとは、（−３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じることを意味するものとする。第１〜第３の各実施形態では、この「同位相」の定義に合致する半遮光膜の典型例として、ｎが０となる金属薄膜を用いている。ここで、透光部１０４は石英基板１０５の露出領域であり、半遮光部１０２は、石英基板１０５上に堆積された半遮光膜（金属薄膜）１０７の露出領域である。また、石英基板（透過性基板）１０５における位相シフター部１０３の形成領域は、透光部との間で露光光に対して反対位相の位相差（つまり（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差）を生じる厚さだけ掘り下げられている。これにより、位相シフター部１０３が石英基板１０５の掘り下げ部１０５ａ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×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下（但しｎは整数）の位相差を生じることを意味するものとする。また、遮光部１０１は、上記半遮光膜（金属薄膜）１０７の上に露光光を実質的に透過させない遮光膜（Ｃｒ膜）１０６をさらに積層することによって形成されている。

以上の図２６（ａ）に示す構成によると、半遮光膜の上に遮光膜を積層した基板を用意し、適宜これらの膜を除去し、さらには透過性基板を掘り下げることによって、透光部１０４、遮光部１０１、半遮光部１０２及び位相シフター部１０３からなる任意のレイアウトが形成可能となる。特に半遮光膜として金属薄膜を用いれば、半遮光膜の加工精度が向上する。よって、図２６（ａ）に示す構成によれば、マスクパターンの外形領域に配置される半遮光部の加工精度を向上させることができる。

次に、図２６（ｂ）に示すフォトマスクの断面構成においては、透過性基板である例えば石英基板１０５の上に、当該石英基板１０５の露出領域との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる位相シフト膜１０８（露光光に対する透過率は石英基板１０５と同等）が形成されている。ここで、透光部１０４は、石英基板１０５上に堆積された位相シフト膜１０８の露出領域であり、位相シフト部１０３は、位相シフト膜１０３が選択的に除去された石英基板１０５の露出領域である。また、位相シフト膜１０８の上には、透光部との間で露光光に対して同位相の位相差を生じる半透明の半遮光膜１０７がさらに積層されている。ここで、半遮光部１０２は、位相シフト膜１０８上に形成された半遮光膜１０７の露出領域である。さらに、遮光部１０１は、上記半遮光膜１０７の上に露光光を実質的に透過させない遮光膜１０６をさらに積層することによって形成されている。

以上の図２６（ｂ）に示す構成によると、位相シフト膜１０８を用いることにより、位相シフター部１０３の位相が位相シフト膜１０８の膜厚によって決定される。よって、石英基板１０５等の透過性基板の掘り下げ深さによって位相シフター部１０３の位相を制御する場合と比べて、位相シフター部１０３の位相制御の精度が向上する。

次に、図２６（ｃ）に示すフォトマスクの断面構成においては、透過性基板である例えば石英基板１０５の上に、当該石英基板１０５の露出領域との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる半透明の位相シフト膜１０９が形成されている。ここで、透光部１０４は、位相シフト膜１０９が選択的に除去された箇所に位置する石英基板１０５が反対位相の位相差を生じる深さだけ掘り下げられた領域である。また、位相シフター部１０３は、位相シフト膜１０９が除去された石英基板１０５の露出領域であり、半遮光部１０２は、石英基板１０５上に堆積された位相シフト膜１０９の露出領域である。さらに、遮光部１０１は、上記位相シフト膜１０９の上に露光光を実質的に透過させない遮光膜１０６をさらに積層することによって形成されている。

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、位相シフター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加工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ィング効果が発生する。それに対して、図２６（ｃ）に示す構成によると、石英基板１０５等の透過性基板の掘り下げ部が位相シフター部ではなく透光部となると共に、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。このため、透過性基板を掘り下げる際にマイクロローディング効果を回避できるので、マスク加工が容易になる。

次に、図２６（ｄ）に示すフォトマスクの断面構成においては、透過性基板である例えば石英基板１０５の上に、当該石英基板１０５の露出領域との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる位相シフト膜１０８（露光光に対する透過率は石英基板１０５と同等）が形成されている。ここで、透光部１０４は石英基板１０５の露出領域であり、位相シフター部１０３は、石英基板１０５上に堆積された位相シフト膜１０８の露出領域である。また、位相シフト膜１０８の上には、透光部１０４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１０９がさらに積層されている。ここで、半遮光部１０２は、位相シフト膜１０８の上に形成された位相シフト膜１０９の露出領域である。さらに、遮光部１０１は、上記位相シフト膜１０９の上に露光光を実質的に透過させない遮光膜１０６をさらに積層することによって形成されている。

以上の図２６（ｄ）に示す構成によると、半遮光部１０２及び位相シフター部１０３のそれぞれの位相が透過性基板上に堆積される膜の膜厚によって制御されるので、高精度な位相制御が可能となる。

次に、図２７（ａ）に示すフォトマスクの断面構成においては、透過性基板である例えば石英基板１０５の上に、透光部１０４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１０７が形成されている。ここで、透光部１０４は石英基板１０５の露出領域であり、半遮光部１０２は、石英基板１０５上に堆積された半遮光膜１０７の露出領域である。また、半遮光膜１０７の上には、透光部１０４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１０８（露光光に対する透過率は石英基板１０５と同等）が形成されている。ここで、位相シフター部１０３は、半遮光膜１０７上に堆積された位相シフト膜１０８の露出領域である。また、遮光部１０１は、上記位相シフト膜１０８の上に露光光を実質的に透過させない遮光膜１０６をさらに積層することによって形成されている。

以上の図２７（ａ）に示す構成によると、透光部１０４、位相シフター部１０３及び半遮光部１０２のそれぞれの位相を独立に制御できるので、各部分の間の位相差が正確に設定されたフォトマスクを実現することができる。

次に、図２７（ｂ）に示すフォトマスクの断面構成においては、透過性基板である例えば石英基板１０５の上に、当該石英基板１０５の露出領域との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる半透明の位相シフト膜１０９が形成されている。ここで、透光部１０４は、位相シフト膜１０９が選択的に除去された箇所に位置する石英基板１０５が反対位相の位相差を生じる厚さだけ掘り下げられている領域である。また、上記位相シフト膜１０９の上には、石英基板１０５の露出領域との間で露光光に対して反対位相の位相差を生じる位相シフト膜１０８（露光光に対する透過率は石英基板１０５と同等）が積層されている。ここで、半遮光部１０２は、石英基板１０５上に形成された位相シフト膜１０９の露出領域であり、位相シフター部１０３は、位相シフト膜１０９の上にさらに積層された位相シフト膜１０８の露出領域である。また、遮光部１０１は、上記位相シフト膜１０８の上に露光光を実質的に透過させない遮光膜１０６をさらに積層することによって形成されている。

ところで、図２６（ｂ）〜（ｄ）及び図２７（ａ）、（ｂ）に示す断面構成を有するフォトマスクにおいては、反対位相の位相差を生じる位相シフター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２６（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ニ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（ジルコニュウム）、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合金がある。また、金属とシリコンとの化合物であるＺｒ−Ｓｉ、Ｍｏ−Ｓｉ及びＴｉ−Ｓｉ等を用いてもよい。

以上のように、図２６（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１０７であるため、マスク加工における微細加工が容易となる。従って、本発明の効果を得るために、透光部１０４と位相シフター部１０３との間に半遮光部となる非常に微細なパターンを設ける必要がある場合、図２６（ａ）に示す断面構成を有するフォトマスクは特に優れたマスクとなる。

尚、図２６（ａ）〜（ｄ）及び図２７（ａ）、（ｂ）の各フォトマスクにおいて、半遮光膜及び位相シフト膜等を単層膜として説明してきたが、これらの膜が多層膜として構成されていてもよいことは言うまでもない。

以下、本発明を反射型マスクに適用した実施例について説明する。「前提事項」で説明したように、透過型マスクに代えて反射型マスクを対象とする場合、図１（ｂ）等に示す各実施形態のフォトマスクの平面構成について透過型マスクを前提として説明した内容において、透光部又は透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、半遮光部を半反射部と読み換え、透過率を反射率と読み替えればよい。但し、位相シフター部はそのまま位相シフター部である。

次に、図２１（ｂ）に示す本変形例（第３の実施形態の変形例）のフォトマスクの平面構造を上記のように「反射型マスク」とみなした場合における当該平面構造を実現するための断面構造について説明する。図２８は、図２１（ｂ）に示す本変形例のフォトマスク（反射型マスク）における線分ＡＢ及び線分ＣＤのそれぞれに対応する部分の断面構成の一例を示している。尚、図２８に示す断面構成は本変形例の平面図である図２１（ｂ）に対応したものであるが、他の実施形態の断面構成のバリエーションとみなす場合には、図２８に示す断面構成から他の実施形態において不要な構成要素を省略すればよい。

図２８に示すフォトマスクの断面構成においては、基板５００の上に、露光光を反射する第１の反射層５０１が形成されていると共に、第１の反射層５０１の上に、第１の反射層５０１で反射される光に対して反対位相で光を反射する第２の反射層５０２が形成されている。尚、基板５００の露出領域は、遮光部１０１に代わる非反射部１０１’である。また、基板５００の構成材料としては、例えば酸化シリコン系の化合物等を使用できる。さらに、第１の反射層５０１及び第２の反射層５０２のそれぞれの反射面の高さは、位相にして（１８０度±３０度＋３６０度×ｎ（ｎは整数））だけ互いに異なっていればよい。ここで、透光部１０４に代わる反射部１０４’は、基板５００上に形成された第１の反射層５０１の露出領域であり、位相シフター部１０３に代わる位相シフター部１０３’は、第１の反射層５０１上に形成された第２の反射層５０２の露出領域である。さらに、第２の反射層５０２の上に光を部分的に吸収する吸収層５０３を選択的に積層することによって、半遮光部１０２に代わる半反射部１０２’が形成されている。

以上のように、本発明を反射型マスクに適用した場合にも、透過型マスクに適用した場合と同様の効果が得られる。すなわち、マスクパターンの外形領域又はその周辺に半反射部を設けることにより、細線パターンを含む様々な寸法を有するパターンを同時に形成する際に、任意の寸法のパターンの形成に対してＭＥＦの低減が可能となるので、所望の寸法のパターンをウェハ上に精度良く形成することができる。

尚、図２８に示す構成において、非反射部１０１’として基板５００の露出領域を用いたが、これは一例であって、非反射部１０１’は基板５００における反射層５０１及び５０２が存在しない領域であればよい。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法、具体的には第１〜第３の実施形態又はそれらの変形例のいずれかに係るフォトマスク（以下、本発明のフォトマスクと称する）を用いたパターン形成方法について図面を参照しながら説明する。

図２９（ａ）〜（ｄ）は、第４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。

まず、図２９（ａ）に示すように、基板６００上に、例えば金属膜又は絶縁膜等の被加工膜６０１を形成した後、図２９（ｂ）に示すように、被加工膜６０１の上に、例えばポジ型のレジスト膜６０２を形成する。

次に、図２９（ｃ）に示すように、本発明のフォトマスク、例えば図１（ｃ）に示す断面構成を有する第１の実施形態に係るフォトマスクを介して露光光６０３をレジスト膜６０２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６０４によってレジスト膜６０２が露光される。このとき、前記フォトマスクにおけるマスクパターンは、透過性基板である石英基板１０５上に形成された半遮光膜１０７の露出領域よりなる半遮光部と、半遮光膜１０７上に形成された遮光膜１０６の露出領域よりなる遮光部とから構成されている。すなわち、前記マスクパターンの外形領域には半遮光部が配置されていると共に前記マスクパターンの中心部には遮光部が配置されている。

尚、図２９（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６０２に対して露光を行なう。このとき、図２９（ｃ）に示すように、現像工程でレジストが溶解するに足りる露光エネルギーが照射されるのは、前記フォトマスクにおける前記マスクパターン以外の領域と対応するレジスト膜６０２の潜像部分６０２ａのみである。

次に、レジスト膜６０２に対して現像を行なって潜像部分６０２ａを除去することにより、図２９（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６０５を形成する。

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〜第３の実施形態又はそれらの変形例に係るフォトマスク）を用いたパターン形成方法であるため、第１〜第３の実施形態又はそれらの変形例と同様の効果が得られる。

また、本実施形態において、レジストが塗布された基板（ウェハ）に対して本発明のフォトマスクを介して露光を行う際に斜入射露光用の光源を用いると、特に位相シフター部を有する第２の実施形態及び第３の実施形態の変形例のフォトマスクによって、微細パターン形成においても高いコントラストの遮光像が得られるので、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３０（ａ）に示すような通常露光用の光源に対して、垂直入射成分（光源からフォトマスクに対して垂直に入射する露光光の成分）が取り除かれた、例えば図３０（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３０（ｂ）に示す輪帯露光用の光源、並びに図３０（ｃ）及び（ｄ）に示す四重極露光用の光源がある。尚、目的のパターンに若干依存するが、一般に、輪帯露光用の光源よりも四重極露光用の光源の方がコントラストの強調又はＤＯＦの拡大において効果的である。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法について図面を参照しながら説明する。本実施形態は、第１〜第３の実施形態又はそれらの変形例に係るフォトマスク（以下、本発明のフォトマスクと称する）のマスクデータ作成を行うものでもある。

図３１は、本実施形態のマスクデータ作成方法の基本フローを示す図である。また、図３２（ａ）は、本発明のフォトマスクによって形成しようとする所望のパターン、具体的には、本発明のフォトマスクのマスクパターンと対応する設計パターンの一例を示している。すなわち、図３２（ａ）に示すパターン７０１〜７０３が、本発明のフォトマスクを用いた露光においてレジストを感光させたくない領域に相当するパターン、つまりレジストパターンである。さらに、図３２（ｂ）、図３３（ａ）、（ｂ）、図３４（ａ）、（ｂ）及び図３５はそれぞれ、本実施形態のマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。

尚、本実施形態でパターン形成について説明する場合、特に断らない限り、ポジ型レジストプロセスの使用を前提として説明を行う。すなわち、現像によりレジスト感光領域が除去され且つレジスト非感光領域がレジストパターンとして残存することを想定して説明を行う。従って、ポジ型レジストプロセスに代えてネガ型レジストプロセスを使用する場合には、レジスト感光領域がレジストパターンとして残存し且つレジスト非感光領域が除去されること以外は同様に考えればよい。

まず、ステップＳ１において、所望のパターン、例えば図３２（ａ）に示すパターン７０１〜７０３を、マスクデータ作成に用いるコンピュータに入力する。このとき、マスクパターンを構成する位相シフター部及び半遮光部のそれぞれの透過率を設定しておく。また、必要に応じて、事前に所望のパターンの変形、つまりパターン各部の拡大又は縮小を行ってもよい。

次に、ステップＳ２において、露光条件、並びに上記の位相シフター部及び半遮光部のそれぞれの透過率等のマスクパラメータに基づき、パターン７０１〜７０３のそれぞれを、図３２（ｂ）に示すように、位相シフター部を設ける第１のパターン領域７１１と、遮光部を設ける第２のパターン領域７１２とに分類する。このとき、パターンを分類する方法としては、例えばパターン７０１〜７０３に対して所定の線幅Ｌ０を設定し、Ｌ０以下の細い線幅を持つ領域を第１のパターン領域７１１とし、Ｌ０よりも大きい線幅を持つ領域を第２のパターン領域７１２としてもよい。

次に、ステップＳ３において、図３３（ａ）に示すように、第１のパターン領域７１１の内部に、透光部を透過する露光光に対して反転位相で露光光を透過させる位相シフター部７２１を設けると共に、第２のパターン領域７１２の内部に遮光部７２２を設ける。ここで、第１のパターン領域７１１の内部に設ける位相シフター部７２１については、第１のパターン領域７１１が、Ｌ１（Ｌ１≦Ｌ０）の線幅を持つ第１シフター領域と、Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２≦Ｌ０）の線幅を持つ第２シフター領域とを有する場合、第１シフター領域の内部に設ける位相シフター部７２１の幅Ｕ１は、第２シフター領域の内部に設ける位相シフター部７２１の幅Ｕ２よりも大きいことが好ましい（第２の実施形態参照）。

次に、ステップＳ４において、図３３（ｂ）に示すように、第１のパターン領域７１１及び第２のパターン領域７１２のそれぞれの外形領域に、透光部を透過する露光光に対して同位相で且つ部分的に露光光を透過させる半遮光部７２３を設ける。すなわち、ステップＳ３で設定した位相シフター部７２１及び遮光部７２２のそれぞれを取り囲むように半遮光部７２３を設定する。このとき、半遮光部７２３の寸法を所望のレジストパターンを形成できるように設定することが望ましいが、本実施形態では後のステップで近接効果補正（ＯＰＣ）を行うので、ステップＳ４では半遮光部７２３を暫定的な寸法に設定してもよい。

次に、必要に応じて、ステップＳ５において、図３４（ａ）に示すように、遮光部７２１の内部に半遮光部７２４を設けてもよい。

次に、必要に応じて、ステップＳ６において、図３４（ａ）に示すように、第１のパターン領域７１１及び第２のパターン領域７１２のそれぞれの外形領域に配置された半遮光部７２３の周辺に透光部を介して他の半遮光部７２５を設けてもよい。

尚、上記ステップＳ５及びＳ６は適宜省略可能である。

次に、ステップＳ７において、本発明のフォトマスクを用いて露光を行ったときに、フォトマスクのマスクパターンと対応して、所望の寸法を持つレジストパターンが形成されるように、マスクパターンの寸法調整を行う処理（つまりＯＰＣ処理）の準備を行う。本実施形態では、既にステップＳ４までに位相シフター部７２１及び遮光部７２２の寸法を決定しているので、ＯＰＣ処理では、半遮光部７２３の寸法のみを調整することにより、所望のＣＤを実現できるフォトマスクデータの作成を行う。そのため、例えば図３４（ｂ）に示すように、ステップＳ４で第１のパターン領域７１１及び第２のパターン領域７１２のそれぞれの外形領域に配置した半遮光部７２３の輪郭をＣＤ調整エッジ７３１〜７３３に設定する。すなわち、ＣＤ調整エッジ７３１〜７３３の分割及び／又は移動によって、マスクパターンの外形形状を変形してＯＰＣ処理を行う。尚、マスクパターンの各辺上に位置するＣＤ調整エッジ７３１〜７３３を分割し、分割によって細分化されたエッジをその単位で移動させてもよい。

次に、ステップＳ８、ステップＳ９及びステップＳ１０において、ＯＰＣ処理（例えばモデルベースＯＰＣ処理）を行う。具体的には、ステップＳ８において、光学原理及びレジスト現像特性並びに必要であればエッチング特性等を考慮したシミュレーションによって、本発明のフォトマスクにより形成されるレジストパターンの寸法（正確にはレジスト非感光領域の寸法）を予測する。続いて、ステップＳ９において、予測されたパターンの寸法が所望のターゲットパターンの寸法と一致しているかどうかを調べる。一致しない場合、ステップＳ１０において、パターンの予測寸法と所望の寸法との差に基づきＣＤ調整エッジ７３１〜７３３を移動させることによって、マスクパターンの外形領域に配置された半遮光部７２３の外形形状を変形させ、それによりマスクパターンの変形を行う。

ここで、本実施形態の特徴は、マスクパターン内部に設ける位相シフター部及び遮光部のそれぞれの形状をステップＳ３で所望のパターン寸法に応じて決定し、マスクパターン外形領域を構成する半遮光部の形状のみをステップＳ８〜Ｓ１０で変化させることにより、所望の寸法を持つパターンを形成できるマスクパターンを実現することである。すなわち、ステップＳ８〜Ｓ１０を、パターンの予測寸法と所望の寸法とが一致するまで繰り返すことにより、最終的にステップＳ１１において、所望の寸法を持つパターンを形成できるマスクパターンを出力する。図３５は、ステップＳ１１で出力されたマスクパターンの一例を示している。図３５に示すように、位相シフター部８２１、遮光部８２２、半遮光部８２３〜８２５のそれぞれとなる領域を表すパターンデータの作成が行われている。

以上に説明した、本実施形態に係るマスクデータ作成方法により作成されたマスクパターンを備えた本発明のフォトマスクを用いて、レジストが塗布されたウェハに対して露光を行うと、次のような効果が得られる。すなわち、マスクパターンの外形領域又はその周辺に半遮光部を設けることにより、細線パターンを含む様々な寸法を有するパターンを同時に形成する際に、任意の寸法のパターンの形成に対してＭＥＦの低減が可能となるので、所望の寸法のパターンをウェハ上に精度良く形成することができる。

また、本実施形態によると、本発明のフォトマスクにおいてはマスクパターン外形領域に対するＭＥＦが低減されているため、ＯＰＣ処理におけるマスク寸法の補正誤差に起因して発生するウェハ上のＣＤ値の形成誤差を低減することができる。

尚、本実施形態において、透過型のフォトマスクを対象として説明を行ってきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば透過率を反射率と読み替える等して、露光光の透過現象を全て反射現象に置き換えて考えれば、反射型マスクを対象とした場合にも、本実施形態と同様のマスクデータ作成を行うことができることは言うまでもない。

以上に説明したように、本発明はフォトマスク、そのフォトマスクを用いたパターン形成方法及びマスクデータ作成方法に関し、半導体集積回路装置等の製造に用いられる微細パターン形成に適用した場合に非常に有用である。

図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクによって形成しようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図１（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクの平面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の線分ＡＢに対応する部分の断面図である。 図２（ａ）はＭＥＦを説明するためのマスクパターンを表す図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のマスクパターンを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法をシミュレーションにより求めた結果を示す図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のマスクパターンを露光したときの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３は本発明の第１の実施形態のマスクパターンに関するシミュレーションに用いるマスクパターンを示す図である。 図４は本発明の第１の実施形態のマスク構成によるＣＤ値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５は本発明の第１の実施形態のマスク構成によるＣＤ値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（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ようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図６（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る。 図７（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ようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図７（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７（ｃ）は図７（ｂ）の線分ＡＢに対応する部分の断面図である。 図８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効果の確認に用いるマスクパターンを表す図である。 図９（ａ）は図８に示すマスクパターンによる光強度分布をシミュレーションにより求めた結果を示す図であり、図９（ｂ）は図８に示すマスクパターンによるフォーカス特性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１０（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクによって形成しようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図１０（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、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）の線分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１１（ａ）はＭＥＦを説明するためのマスクパターンを示す図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のマスクパターンを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法をシミュレーションにより求めた結果を示す図であり、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のマスクパターンを露光したときの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１２（ａ）はＭＥＦを説明するためのマスクパターンを示す図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のマスクパターンを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法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１３（ａ）は本発明の第２の実施形態のマスクパターンに関するシミュレーションに用いるマスクパターンを示す図であり、図１３（ｂ）は本発明の第２の実施形態のマスクパターンにおけるマスク構成がＣＤ値及びＭＥＦに及ぼす影響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１４（ａ）は本発明の第２の実施形態のマスクパターンに関するシミュレーションに用いるマスクパターンを示す図であり、図１４（ｂ）は本発明の第２の実施形態のマスクパターンにおける半遮光部の透過率がＭＥＦに及ぼす影響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（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係るマスクパターンの平面構成のバリエーションを示す図である。 図１６（ａ）は本発明の第２の実施形態のマスクパターンに対して半遮光部のマスク寸法の補正によるＯＰＣ処理を行った結果を示す図であり、図１６（ｂ）は、本発明の第２の実施形態と同様のマスクパターン構成をゲートコンタクトパターンに適用した場合において半遮光部のマスク寸法の補正によるＯＰＣ処理を行った結果を示す図である。 図１７（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクによって形成しようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図１７（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、図１７（ｃ）は図１７（ｂ）の線分ＡＢに対応する部分の断面図である。 図１８（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクの効果の確認に用いるマスクパターンを表す図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のマスクパターンを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法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１９は本発明の第３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る。 図２０は本発明の第３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る。 図２１（ａ）は本発明の第３の実施形態の変形例に係るフォトマスクによって形成しようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図２１（ｂ）は本発明の第３の実施形態の変形例に係るフォトマスクの平面図であり、図２１（ｃ）は図２１（ｂ）の線分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２２（ａ）は本発明の第３の実施形態の変形例に係るフォトマスクの効果の確認に用いるマスクパターンを表す図であり、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のマスクパターンを露光したときにウェハ上に形成されるパターンの寸法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２３は本発明の第３の実施形態の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２４は本発明の第３の実施形態の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２５は本発明の第３の実施形態の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２６（ａ）〜（ｄ）は図２１（ｂ）の線分ＡＢ及び線分ＣＤのそれぞれに対応する部分の断面構成のバリエーションを示す図である。 図２７（ａ）及び（ｂ）は図２１（ｂ）の線分ＡＢ及び線分ＣＤのそれぞれに対応する部分の断面構成のバリエーションを示す図である。 図２８は図２１（ｂ）の線分ＡＢ及び線分ＣＤのそれぞれに対応する部分の断面構成のバリエーションを示す図である。 図２９（ａ）〜（ｄ）は本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 図３０（ａ）は通常露光用の光源を模式的に示す図であり、図３０（ｂ）〜（ｄ）は斜入射露光用の光源を模式的に示す図である。 図３１は本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法の基本フローを示す図である。 図３２（ａ）は本発明のフォトマスクによって形成しようとする所望のパターンの一例を示す図であり、図３２（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法の一工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。 図３３（ａ）及び（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。 図３４（ａ）及び（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法の各工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。 図３５は本発明の第５の実施形態に係るマスクデータ作成方法の一工程における具体的なマスクパターン作成例を示す図である。 図３６（ａ）は従来のフォトマスクによって形成しようとする所望のレジストパターン形状を表す図であり、図３６（ｂ）は従来のフォトマスクの平面図である。 図３７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ようとするフォトマスクの平面図である。 図３８（ａ）〜（ｉ）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（図３７のＡＢ線の断面構成を示す）である。 図３９（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ図３８（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｉ）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
１０１’ 非反射部
１０２ 半遮光部
１０２’ 半反射部
１０３ 位相シフター部
１０３’ 位相シフター部
１０４ 透光部
１０４’ 反射部
１０５ 石英基板
１０５ａ 掘り下げ部
１０６ 遮光膜（Ｃｒ膜）
１０７ 半遮光膜（金属薄膜）
１０８ 位相シフト膜
１０９ 位相シフト膜
１１０ レジストパターン
１２０ 所望のパターン
１３０ レジストパターン
１５１ レジスト膜
１５１Ａ レジストパターン
１５２ レジスト膜
１５２Ａ レジストパターン
１５３ レジスト膜
１５３Ａ レジストパターン
２０１ 第１の領域
２０２ 第２の領域
３０１ 凹パターン
３０２ 凸パターン
５００ 基板
５０１ 第１の反射層
５０２ 第２の反射層
５０３ 吸収層
６００ 基板
６０１ 被加工膜
６０２ レジスト膜
６０２ａ 潜像部分
６０３ 露光光
６０４ フォトマスクを透過した露光光
６０５ レジストパターン
７０１〜７０３ 所望のパターン
７１１ 第１のパターン領域
７１２ 第２のパターン領域
７２１ 位相シフター部
７２２ 遮光部
７２３〜７２５ 半遮光部
７３１〜７３３ ＣＤ調整エッジ
８２１ 位相シフター部
８２２ 遮光部
８２３〜８２５ 半遮光部

Claims (36)

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、
   前記マスクパターンは遮光部と半遮光部とを有し、
   前記マスクパターンを囲み且つ前記露光光に対して透光性を有する透光部が前記透過性基板上に設けられ、
   前記半遮光部は、前記マスクパターンの外形領域の少なくとも一部分に配置されており、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を透過させる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、
   前記マスクパターンは、少なくとも、第１の幅を持つ第１のパターン領域と、前記第１の幅よりも大きい第２の幅を持つ第２のパターン領域とから構成され、
   前記第１のパターン領域には、前記透光部を透過する前記露光光に対して反転位相で前記露光光を透過させる位相シフター部が設けられ、
   前記第２のパターン領域には前記遮光部が設けられ、
   少なくとも前記第２のパターン領域の外形領域に前記半遮光部が設けられていることを特徴とするフォトマスク。
3. 請求項２に記載のフォトマスクにおいて、
   前記第１のパターン領域の外形領域にも前記半遮光部が設けられていることを特徴とするフォトマスク。
4. 請求項２又は３に記載のフォトマスクにおいて、
   前記位相シフター部は、前記遮光部の所定の部分に接するように設けられており、
   前記半遮光部は、前記遮光部における前記所定の部分以外の他の部分に接するように設けられていることを特徴とするフォトマスク。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
   前記第１のパターン領域の外形領域の少なくとも一部分には前記半遮光部が設けられていないことを特徴とするフォトマスク。
6. 請求項２〜４のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
   前記位相シフター部と前記遮光部とが接している状態で当該両部分が前記半遮光部によって囲まれていることを特徴とするフォトマスク。
7. 請求項２又は３に記載のフォトマスクにおいて、
   前記位相シフター部と前記遮光部との間に前記半遮光部の一部分が設けられていることを特徴とするフォトマスク。
8. 請求項２、３又は７のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
   前記位相シフター部と前記遮光部とがそれぞれ個別に前記半遮光部によって取り囲まれていることを特徴とするフォトマスク。
9. 請求項８に記載のフォトマスクにおいて、
   前記半遮光部は、前記位相シフター部の端部に設けられたハンマー形状のパターン及び前記遮光部の角部に設けられたセリフパターンのうち少なくとも一方のパターンを有することを特徴とするフォトマスク。
10. 請求項２〜９のいずれか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から構成され、
    前記位相シフター部は前記半遮光膜に設けられた開口部から構成されていることを特徴とするフォトマスク。
11. 請求項１０に記載のフォトマスクにおいて、
    前記位相シフター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いることを特徴とするフォトマスク。
12. 請求項２〜１１のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
    前記位相シフター部は、前記透光部を基準として前記露光光を（１５０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（２１０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させることを特徴とするフォトマスク（但しｎは整数）。
13. 請求項２〜１２のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
    前記第１の幅はＭ×λ／ＮＡ以下であることを特徴とするフォトマスク（但し、λは前記露光光の波長であり、Ｍ及びＮＡは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
    前記半遮光部は、前記透光部を基準として前記露光光を（−３０＋３６０×ｎ）度以上で且つ（３０＋３６０×ｎ）度以下の位相差で透過させることを特徴とするフォトマスク（但しｎは整数）。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
    前記露光光に対する前記半遮光部の透過率は４％以上で且つ６４％以下であることを特徴とするフォトマスク。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項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１０％以上で且つ４０％以下であることを特徴とするフォトマスク。
17. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
    前記半遮光部は、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。
18. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
    前記マスクパターンの前記外形領域に設けられた前記半遮光部の幅はＭ×λ／ＮＡ以下であることを特徴とするフォトマスク（但し、λは前記露光光の波長であり、Ｍ及びＮＡは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
19. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載のフォトマスクにおいて、
    前記マスクパターンの周辺に前記透光部を介して他の半遮光部が設けられていることを特徴とするフォトマスク。
20. 請求項１９に記載のフォトマスクにおいて、
    前記マスクパターンの前記外形領域に設けられた前記半遮光部と前記他の半遮光部との間に位置する前記透光部の幅はＭ×λ／ＮＡ以下であることを特徴とするフォトマスク（但し、λは前記露光光の波長であり、Ｍ及びＮＡは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
21. 請求項１９又は２０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他の半遮光部の透過率は２５％以上であることを特徴とするフォトマスク。
22. 請求項２１に記載のフォトマスクにおいて、
    前記他の半遮光部の幅はＭ×λ／ＮＡ以上であることを特徴とするフォトマスク（但し、λは前記露光光の波長であり、Ｍ及びＮＡは露光機の縮小投影光学系の縮小倍率及び開口数である）。
23. 請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
    前記マスクパターンにおける前記外形領域の全体に前記半遮光部が設けられており、
    前記遮光部は前記半遮光部に取り囲まれていることを特徴とするフォトマスク。
24. 請求項２３に記載のフォトマスクにおいて、
    前記マスクパターンは、前記遮光部に取り囲まれた他の半遮光部をさらに有することを特徴とするフォトマスク。
25. 請求項２３に記載のフォトマスクにおいて、
    前記マスクパターンにおける前記半遮光部の周縁は前記透光部に取り囲まれており、
    前記透光部の周縁は、前記透過性基板上に設けられた他の半遮光部に取り囲まれていることを特徴とするフォトマスク。
26. 請求項２３に記載のフォトマスクにおいて、
    前記マスクパターンは多角形状を有し、
    前記マスクパターンの各辺は、当該各辺と対向し且つ前記透光部を構成する複数の矩形状パターンによって囲まれていることを特徴とするフォトマスク。
27. 基板上にマスクパターンが反射部に囲まれるように設けられたフォトマスクであって、
    前記マスクパターンは非反射部と半反射部とを有し、
    前記半反射部は、前記マスクパターンの外形領域の少なくとも一部分に配置されており、前記反射部で反射される露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を反射することを特徴とするフォトマスク。
28. 請求項２７に記載のフォトマスクにおいて、
    前記マスクパターンは、少なくとも、第１の幅を持つ第１のパターン領域と、前記第１の幅よりも大きい第２の幅を持つ第２のパターン領域とから構成され、
    前記第１のパターン領域には、前記反射部で反射される前記露光光に対して反転位相で前記露光光を反射する位相シフター部が設けられ、
    前記第２のパターン領域には前記非反射部が設けられ、
    少なくとも前記第２のパターン領域の外形領域に前記半反射部が設けられていることを特徴とするフォトマスク。
29. 請求項２８に記載のフォトマスクにおいて、
    前記第１のパターン領域の外形領域にも前記半反射部が設けられていることを特徴とするフォトマスク。
30. 請求項２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及び遮光膜を順次形成する工程（ａ）と、
    前記透光部となる領域及び前記位相シフター部となる領域のそれぞれに位置する前記半遮光膜及び前記遮光膜を除去する工程（ｂ）と、
    前記工程（ｂ）の後に、前記位相シフター部となる領域に位置する前記透過性基板を所定の深さだけ掘り下げる工程（ｃ）と、
    前記工程（ｂ）の後に、前記半遮光部となる領域に位置する前記遮光膜を除去する工程（ｄ）とを備えていることを特徴とするフォトマスクの作成方法。
31. 請求項１〜２９のいずれか１項に記載のフォトマスクを用いたパターン形成方法であって、
    基板上にレジスト膜を形成する工程（ａ）と、
    前記レジスト膜に前記フォトマスクを介して前記露光光を照射する工程（ｂ）と、
    前記露光光を照射された前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
32. 請求項３１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。
33. 露光光に対して透光性を有する透過性基板上に形成されたマスクパターンと、前記透過性基板における前記マスクパターンが形成されていない透光部とを有するフォトマスクのマスクデータ作成方法であって、
    前記フォトマスクを介して前記露光光をレジストに照射することによって形成される前記レジストの所望の非感光領域と対応するパターンを作成する工程（ａ）と、
    前記パターンを、所定値以下の幅を持つ第１の領域と、前記所定値よりも大きい幅を持つ第２の領域とに分類する工程（ｂ）と、
    前記第１の領域の内部に、前記透光部を透過する前記露光光に対して反転位相で前記露光光を透過させる位相シフター部を設ける工程（ｃ）と、
    前記第２の領域の内部に遮光部を設ける工程（ｄ）と、
    前記第２の領域の外形領域に、前記透光部を透過する前記露光光に対して同位相で且つ部分的に前記露光光を透過させる半遮光部を設ける工程（ｅ）とを備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。
34. 請求項３３に記載のマスクデータ作成方法において、
    前記第１の領域の外形領域に前記半遮光部を設ける工程をさらに備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。
35. 請求項３３又は３４に記載のマスクデータ作成方法において、
    前記半遮光部の設定後に、前記半遮光部の輪郭の分割及び／又は移動によって、所望のレジストパターンを実現できるマスクパターンを作成する工程をさらに備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。
36. 請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のマスクデータ作成方法において、
    前記パターンの周辺に前記透光部を介して他の半遮光部を設ける工程をさらに備えていることを特徴とするマスクデータ作成方法。

Images