光掩模、使用该光掩模的图案形成方法及光掩模数据制作方法

专利名称：光掩模、使用该光掩模的图案形成方法及光掩模数据制作方法
技术领域：
本发明涉及制造半导体集成电路装置时所用的用于形成微细图案的光掩模、使用该光掩模的图案形成方法以及光掩模图案的设计方法。
背景技术：
近年来，为实现用半导体制成的大规模集成电路装置(以下称其为LSI)的高集成化，就要求电路图案越来越微细化。其结果是，构成电路的布线图案的细线化也就变得非常重要了。
下面，以现有的利用光曝光装置且在正光阻工序下实现布线图案的细线化为例加以说明。在正光阻工序中，线图案为光阻膜中对曝光光不敏感的部分，也就是显像后残留下来的光阻部分(光阻图案)；沟槽图案为光阻膜中对曝光光敏感的部分，换句话说，显像后光阻被除去而形成的开口部分(光阻膜除去图案)。需提一下，在用负光阻工序来代替正光阻工序的情况下，将对上述线图案及沟槽图案的定义翻一下即可。
到目前为止，在利用光曝光装置形成图案的时候，是使用在由石英等制成的透明基板(透光基板)上将由Cr等制成的完全遮光图案描绘成与所希望的图案相对应的图案的光掩模。在这样的光掩模中，Cr图案所存在的区域成为根本不让某一波长的曝光光透过(实质透光率为0％)的遮光部分，同时，不存在Cr图案的区域(开口部分)则成为相对所述曝光光的透光率和透光基板对所述曝光光的透光率一样(实质上为100％)的透光部分。而且，在使用该光掩模进行曝光的时候，遮光部分和光阻膜的非感光部分相对应，而开口部分(透光部分)则与光阻膜的感光部分相对应。因此，这样的光掩模，即由相对某一波长的曝光光的遮光部分及透光部分构成的光掩模被称为二进制光掩模。
一般情况下，在光曝光装置中，用所述二元光掩模曝光时所形成的像(通过曝光而在被曝光材料上产生的能量强度分布)的对比度和λ/NA成反比。这里，λ为从光源射出的曝光光的波长，NA为曝光机的缩小投影光学系(具体而言为投影透镜)的开口数。因此，可能形成为光阻图案的尺寸便和λ/NA成正比。为实现图案的微细化，一个有效的方法就是使曝光光的波长λ变小的短波长化、和让开口数NA变大的高NA化。
另一方面，利用上述光曝光装置所形成的像，有由于形成构成LSI的元件时所形成的阶梯、或者是衬底表面不平坦等原因而偏离理想焦点的时候。因此，也必须使在散焦状态下形成的图案的尺寸在所规定的范围内。图案的尺寸保持在规定的范围内的散焦值，换句话说，图案的尺寸精度得到保证的散焦值的界限被称为焦点深度(DOF)。换句话说，为实现图案的微细化，一方面必须加强像的对比度，另一方面，还必须提高DOF的值。然而，因为DOF和λ/NA2成正比，所以在为提高对比度而进行短波长化及高NA化的时候，DOF的值会下降。
如上所述，这样的一种技术是越来越重要的，即不仅能用短波长化和高NA比以外的方法来提高对比度，同时又能不改变波长λ及开口数NA而提高DOF。
大幅度地提高对比度及DOF的方法中最具有代表性的方法，是对光掩模上的周期图案进行斜入射曝光这一方法。然而，某些斜入射曝光只对是按λ/NA以下(包括等于)的短周期布置的图案的那一种情况有很大的效果，并不是一种对任意的图案的微细化都有效的方法。一种弥补该斜入射曝光的缺点的方法，即为使用辅助图案的方法(以下称其为辅助图案法)。
下面，对在特开平5-165194号公报中所公开的辅助图案法(以下称其为第一个现有例)加以说明。图35为在第一个现有例中所使用的光掩模的平面图。图35所示的光掩模用在进行1/5的缩小投影曝光的步进机(stepper)中。如图35所示，在成为母基板的透明玻璃基板10的表面形成有由铬制成的遮光膜11，在遮光膜11上形成了为通过曝光而被转移(transfer)的主图案(电路图案)的第一开口部分12，在遮光膜11上第一开口部分12的两侧还形成有一对第二开口部分13，即通过曝光不被转移且能使主图案的转移精度提高的辅助图案。这里，将第一开口部分12的宽度例如设定为1.5μm，将每一个第二开口部分13的宽度例如设定为0.75μm。而且，还将第一开口部分12的中心和每一个第二开口部分13的中心之间的距离例如设定为4.5μm。换句话说，在第一个现有例中所用的光掩模中，形成了与为主图案的电路图案相邻且其尺寸比该电路图案的尺寸还小的的辅助图案。然而，虽然通过第一个现有例所涉及的辅助图案法能够使DOF提高一点，但得不到和在本来的周期图案的情况下同等程度的效果。
下面，说明将第一个现有例做了改良以后的方法、即特开平9-73166号公报中所公开的辅助图案法(以下称其为第二个现有例)。图36为在第二个现有例中所用的光掩模的平面图。如图36所示，在成为光掩模基板的透明玻璃基板20上形成主图案21，同时在玻璃基板20上遮光部分21的两侧按周期布置有辅助图案22。主图案21由由下层的低透光率膜和上层的遮光膜(铬膜)构成的叠层膜构成；辅助图案22由将所述叠层膜中的上层的遮光膜除去后而剩下的低透光率膜构成。这里，由低透光率膜形成的辅助图案22不是曝光时形成光阻的非感光部分(换句话说，光阻图案)的图案。因此，相对主图案21按周期布置该透光率较低的辅助图案22并进行斜入射曝光以后，就能使DOF提高。

发明内容
虽然使用移相膜以后，能够让对比度和DOF大大地提高，这也仅限于以下情况，即可在光掩模上微细的线图案的两侧，分别布置透光部分(开口部分)和以透光部分为基准让曝光光以180°的相位差透过的移相膜这样的情况。因此，即使使用移相膜，也不能在一般的LSI中的布线图案的所有的微细部分，得到对比度及DOF的提高效果。
利用斜入射曝光以后，对完全的周期图案来说，能收到大大地提高它的对比度及DOF的效果。但在一般的LSI中包括孤立图案等的布线图案的整个微细部分上述效果就收不到了。此时使用辅助图案，DOF等能有一些改善(第一个现有例)，但这一效果和完全周期图案相比就是微乎其微的了。另外，使用透光率低的图案作辅助图案以后，就能提高辅助图案布置的自由度，由此而提高图案布置的周期性(第二个现有例)，但在这种情况下，又存在着以下问题。换句话说，通过第二个现有例所得到的实质效果，仅仅是因为能够将辅助图案做得粗些，而使辅助图案的加工容易进行而已。换句话说，从对比度及DOF的提高效果来看，第二个现有例和第一个现有例(使用细辅助图案的情况)基本上是一样的。其理由为对比度及DOF的提高效果，并不是看由主图案及辅助图案构成的光掩模图案是否为周期图案来决定，而是看曝光时由光掩模图案形成的像(能量强度分布)的周期性是否高来决定。
鉴于以上所述，本发明的目的，在于提供一种在形成任意形状的图案时能够提高对比度及DOF的光掩模、图案形成方法及光掩模数据制作方法。
为达成上述目的，本发明所涉及的光掩模，为一种具有形成在透光基板上的光掩模图案和所述透光基板上未形成所述光掩模图案的透光部分的光掩模。具体而言，光掩模图案，具有通过曝光而被转移的主图案、让曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案。主图案，由具有让曝光光部分透过的第一透光率且让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的第一半遮光部分、让曝光光在以透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。辅助图案，由具有让曝光光部分地透过的第二透光率且让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的第二半遮光部分构成。
需提一下，在本申请案件中，同相位意味着相位差在大于等于(-30+360×n)度且小于等于(30+360×n)度(n为整数)这一范围；而反相位意味着相位差在大于等于(150+360×n)度且小于等于(210+360×n)度(n为整数)这一范围。
根据第一种光掩模，因主图案由半遮光部分和移相器构成，故可由透过移相器的光来将透过遮光部分及半遮光部分的光的一部分抵消掉。所以就能加强对应于主图案的暗影的光强度分布的对比度。还因除了主图案以外又形成了低透光率的辅助图案，故可通过将辅助图案布置在合适的位置来产生与透过主图案的移相器的光干涉的衍射光。结果是，可提高主图案转移像中的散焦特性，从而提高DOF特性。
根据第一种光掩模，因为辅助图案为半遮光部分，故辅助图案的布置自由度提高，由此而可提高包含主图案的图案布置的周期性。进而是DOF特性进一步提高。还有，因主图案为半遮光部分，故可在由于曝光而不被转移的条件下使辅助图案粗一些，加工也就变得容易了。
在第一种光掩模中，最好是，第一透光率小于等于15％。
这样做以后，就既能防止在形成图案时光阻膜变薄，同时还能使光阻膜的感光度最佳化。换句话说，这一效果和DOF提高效果及对比度提高效果可以两立。
在第一种光掩模中，最好是，第二透光率大于等于6％且小于等于50％。
这样做以后，就既能防止由于辅助图案的遮光性过高而形成光阻膜的非感光部分，同时还确实能实现由衍射光带来的DOF提高效果。
本发明所涉及的第二种光掩模，是一种具有形成在透光基板上的光掩模图案和透光基板上未形成光掩模图案的透光部分的光掩模。具体而言，光掩模图案，具有通过曝光而被转移的主图案、让曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案；在主图案和辅助图案之间夹有透光部分；辅助图案的中心，被布置在相对当设所规定的斜入射位置为SA(0.4≤SA≤0.8)时由sinA＝NA×SA定义的斜入射角A而言，离主图案的中心M×(λ/(2×sinA))远的位置或者是它附近(λ为曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
根据第二种光掩模，和主图案不同，辅助图案被布置在离主图案M×(λ/(2×sinA))远的位置上或者是其附近。因此主图案的转移像中的散焦特性由于由辅助图案产生的衍射光而提高，结果是，DOF特性提高。
在第二种光掩模中，主图案，或者由遮光部分构成，或者由让曝光光在以透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
在第二种光掩模中，最好是，主图案由具有让曝光光部分地透过的透光率且让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分、让曝光光在以透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
这样做以后，因主图案由半遮光部分和移相器构成，故可由透过该移相器的光抵消透过透光部分及半遮光部分的光的一部分。结果是，能够加强对应主图案的暗影的光强度分布的对比度。
当主图案由半遮光部分和移相器构成时，最好是，将移相器布置在主图案的中心部位并由半遮光部分包围起来。
这样做以后，因对应主图案的暗影的中心部位的光强度分布的对比度得到了加强，故可边保持良好的散焦特性，边例如形成微细的线图案。还有，最好是，半遮光部分中由移相器和透光部分所夹部分的尺寸，或者是大于等于20nm且小于等于(0.3×λ/NA)×M，或者是大于等于曝光光的波长的4分之1且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。需提一下，主图案可由代替半遮光部分的遮光部分和移相器构成。
在主图案由半遮光部分和移相器构成的情况下，最好是，将移相器布置在主图案的周缘部位并由半遮光部分包围起来。
这样做以后，透过透光部分的光的像在主图案附近的光强度分布的对比度就得以加强，由此而可边将散焦特性保持得良好，边形成例如微细的接触图案。
在主图案由半遮光部分和移相器构成的情况下，最好是，半遮光部分的透光率小于等于15％。
这样做以后，就既能防止在形成图案时光阻膜变薄，同时还能使光阻膜的感光度最佳化。换句话说，这一效果和DOF提高效果及对比度提高效果可以两立。
在第二种光掩模中，辅助图案，可由遮光部分构成，也可由具有让曝光光部分地透过的透光率且让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分构成，都可以。因为若辅助图案由半遮光部分构成，则辅助图案的布置自由度提高，由此可使含有主图案的图案布置的周期性提高，故可进一步提高DOF特性。因为若辅助图案为半遮光部分，就可在通过曝光却不转移这样的条件下使辅助图案粗一些，故加工变得更容易。需提一下，在辅助图案由半遮光部分构成的情况下，最好是，半遮光部分的透光率大于等于6％且小于等于50％。这样做以后，就既能防止由于辅助图案的遮光性过高而形成光阻膜的非感光部分，同时还确实能实现由衍射光带来的DOF提高效果。
本发明的第三种光掩模，为一种具有形成在透光基板上的光掩模图案和透光基板上未形成光掩模图案的透光部分的光掩模。具体而言，光掩模图案，具有通过曝光而被转移的主图案、让曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案；在主图案和辅助图案之间夹有透光部分；辅助图案的中心，被布置在相对当设所规定的斜入射位置为SB(0.4≤SB≤0.8)时由sinB＝NA×SB定义的斜入射角B而言，离主图案的中心M×((λ/(2×sinB))+(λ/(NA+sinB)))远的位置或者是它附近(λ为曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
根据第三种光掩模，和主图案不同，将辅助图案设在离主图案M×((λ/(2×sinB))+(λ/(NA+sinB)))远的位置上或者其附近。所以，因此主图案的转移像中的散焦特性由于由辅助图案产生的衍射光而提高，结果是，DOF特性提高。还有，若将第一辅助图案设在离主图案M×(λ/(2×sinB))远的位置或者其附近且将第二辅助图案布置在离主图案M×((λ/(2×sinB))+(λ/(NA+sinB)))远的位置或者其附近，就能收到以下效果。换句话说，因为除了让第一辅助图案起第一级衍射光产生图案的作用以外，还让第二辅助图案起第二级衍射光产生图案的作用，故DOF提高效果可进一步增大。
在第三种光掩模中，主图案可由遮光部分构成，也可由让曝光光在以透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
在第三种光掩模中，最好是，主图案由具有让曝光光部分地透过的透光率且让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分、让曝光光在以透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
这样做以后，因主图案由半遮光部分和移相器构成，故可由透过移相器的光来将透过透光部分及半遮光部分的光的一部分抵消掉。所以就能加强对应于主图案的暗影的光强度分布的对比度。
在主图案由半遮光部分和移相器构成的情况下，最好是，将移相器布置在主图案的中心部位并由半遮光部分包围起来。
这样做以后，因对应主图案的暗影的中心部位的光强度分布的对比度得到了加强，故可边保持良好的散焦特性，边例如形成微细的线图案。还有，最好是，半遮光部分中由移相器和透光部分所夹部分的尺寸，或者是大于等于20nm且小于等于(0.3×λ/NA)×M，或者是大于等于曝光光的波长的4分之1且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。需提一下，主图案可由代替半遮光部分的遮光部分和移相器构成。
在主图案由半遮光部分和移相器构成的情况下，最好是，将移相器布置在主图案的周缘部位并由半遮光部分包围起来。
这样做以后，透过透光部分的光的像在主图案附近的光强度分布的对比度就得以加强，由此而可边将散焦特性保持得良好，边形成例如微细的接触图案。
在主图案由半遮光部分和移相器构成的情况下，最好是，遮光部分的透光率小于等于15％。
这样做以后，就既能防止在形成图案时光阻膜变薄，同时还能使光阻膜的感光度最佳化。换句话说，这一效果和DOF提高效果及对比度提高效果可以两立。
在第三种光掩模中，辅助图案可由遮光部分构成，也可由具有让曝光光部分地透过的透光率且让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分构成。因为若辅助图案由半遮光部分构成，则辅助图案的布置自由度提高，由此可使含有主图案的图案布置的周期性提高，故DOF特性进一步提高。因为若辅助图案为半遮光部分，就可在通过曝光却不转移这样的条件下使辅助图案粗一些，故加工变得更容易。需提一下，在辅助图案由半遮光部分构成的情况下，最好是，半遮光部分的透光率大于等于6％且小于等于50％。这样做以后，就既能防止由于辅助图案的遮光性过高而形成光阻膜的非感光部分，同时还确实能实现由衍射光带来的DOF提高效果。
需提一下，在第二及第三种光掩模中，在将辅助图案布置在离移相器M×(λ/(2×sin))或者M×((λ/(2×sin))+(λ/(NA+sin)))远的位置上的情况下，最好是，或者是斜入射角大于等于1且小于等于2，或者是斜入射角为(1+2)/2，或者是斜入射角(ξ+2)/2(1及2为曝光机的斜入射曝照明系的最小斜入射角及最大斜入射角，ξ为满足sinξ＝0.4×NA(NA为曝光机的缩小投影光学系的开口数)的角度)。
本发明所涉及的第四种光掩模，为一种具有形成在透光基板上的光掩模图案和透光基板上未形成光掩模图案的透光部分的光掩模。具体而言，光掩模图案，具有通过曝光而被转移的主图案、让曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案。辅助图案，由被布置在离主图案的中心的距离为X的位置上或者它附近且在它和主图案之间夹着透光部分的第一辅助图案、和被布置在从主图案看去在第一辅助图案的外侧方向离第一辅助图案的中心的距离为Y的位置上或者是它附近且在它和第一辅助图案之间夹着透光部分的第二辅助图案构成。X比Y长。
需提一下，在该申请案件中，主图案和辅助图案之间的距离意味着从二者的中心到中心间的距离。例如，在平行于线状的主图案布置形状近似于该主图案的辅助图案的情况下，主图案和辅助图案之间的距离就意味主图案及辅助图案的各自的中心线之间的距离。
根据第四种光掩模，和主图案不同，第一辅助图案布置在离主图案的距离为X的位置或者其附近，同时第二辅助图案布置在离第一辅助图案的距离为比距离X短的距离Y的位置或者其附近。因此，主图案的转移像中的散焦特性由于由辅助图案产生的衍射光而提高，结果是，DOF特性提高。
在第四种光掩模中，最好是，当设所规定的斜入射位置为S(0.4≤SA≤0.8)时，X/Y＝(1+S)/(2×S)。这样做以后，就能使DOF特性的提高效果最大化。
在第四种光掩模中，相对当设所规定的斜入射位置为SA(0.4≤SA≤0.8)时由sinA＝NA×SA定义的斜入射角A而言，X＝M×(λ/(2×sinA))，这是可以的。
在第四种光掩模中，主图案，可由遮光部分构成，也可由让曝光光在以透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
在第四种光掩模中，最好是，主图案由具有让曝光光部分地透过的透光率且让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分、让曝光光在以透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
这样做以后，因主图案由半遮光部分和移相器构成，故可由透过该移相器的光抵消透过透光部分及半遮光部分的光的一部分。结果是，能够加强对应主图案的暗影的光强度分布的对比度。
在主图案由半遮光部分和移相器构成的情况下，最好是，将移相器布置在主图案的中心部位并由半遮光部分包围起来。
这样做以后，因对应主图案的暗影的中心部位的光强度分布的对比度得到了加强，故可边保持良好的散焦特性，边例如形成微细的线图案。还有，最好是，半遮光部分中由移相器和透光部分所夹部分的尺寸，或者是大于等于20nm且小于等于(0.3×λ/NA)×M，或者是大于等于曝光光的波长的4分之1且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。需提一下，主图案可由代替半遮光部分的遮光部分和移相器构成。
在主图案由半遮光部分和移相器构成的情况下，最好是，将移相器布置在主图案的周缘部位并由半遮光部分包围起来。
这样做以后，透过透光部分的光的像在主图案附近的光强度分布的对比度就得以加强，由此而可边将散焦特性保持得良好，边形成例如微细的接触图案。
在主图案由半遮光部分和移相器构成的情况下，最好是，半遮光部分的透光率小于等于15％。
这样做以后，就既能防止在形成图案时光阻膜变薄，同时还能使光阻膜的感光度最佳化。换句话说，这一效果和DOF提高效果及对比度提高效果可以两立。
在第四种光掩模中，第一及第二辅助图案，可由遮光部分构成，也可由具有让曝光光部分地透过的透光率且让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分构成，都可以。因为若各辅助图案由半遮光部分构成，则辅助图案的布置自由度提高，由此可使含有主图案的图案布置的周期性提高，故DOF特性进一步提高。因为若各辅助图案为半遮光部分，就可在通过曝光却不转移这样的条件下使各辅助图案粗一些，故加工变得更容易。需提一下，在各辅助图案由半遮光部分构成的情况下，最好是，半遮光部分的透光率大于等于6％且小于等于50％。这样做以后，就既能防止由于各辅助图案的遮光性过高而形成光阻膜的非感光部分，同时还确实能实现由衍射光带来的DOF提高效果。
本发明所涉及的第五种光掩模，为一种具有形成在透光基板上的光掩模图案和透光基板上未形成光掩模图案的透光部分的光掩模。具体而言，光掩模图案，具有通过曝光而被转移的主图案、让曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案；辅助图案，由在它和主图案之间夹着遮光部分那样设置的、宽度为D1的第一辅助图案、和从主图案看去在第一辅助图案的外侧方向在它和第一辅助图案之间夹着透光部分而设、宽度为D2的第二辅助图案构成；这里，D2比D1大。
根据第五种光掩模，因为和主图案不同，还设置了第一及第二辅助图案，故主图案的转移像中的散焦特性由于由各辅助图案产生的衍射光而提高，结果是，DOF特性提高。还有，因为离主图案远的第二辅助图案的宽度D2比离主图案近的第一辅助图案的宽度D1大，故可在将曝光容限保持得很高的同时，得到上述DOF特性的提高效果。
在第五种光掩模中，最好是，D2/D1大于等于1.2且小于等于2。这样做以后，既能防止由于辅助图案的存在而形成光阻的非感光部分，还能得到上述的DOF特性提高效果。
在第五种光掩模中，主图案可由遮光部分构成，也可由让曝光光在以透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
在第五种光掩模中，最好是，主图案由具有让曝光光部分地透过的透光率且让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分、让曝光光在以透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
这样做以后，因主图案由半遮光部分和移相器构成，故可由透过该移相器的光抵消透过透光部分及半遮光部分的光的一部分。结果是，能够加强对应主图案的暗影的光强度分布的对比度。
当主图案由半遮光部分和移相器构成时，最好是，将移相器布置在主图案的中心部位并由半遮光部分包围起来。
这样做以后，因对应主图案的暗影的中心部位的光强度分布的对比度得到了加强，故可边保持良好的散焦特性，边例如形成微细的线图案。还有，最好是，半遮光部分中由移相器和透光部分所夹部分的尺寸，或者是大于等于20nm且小于等于(0.3×λ/NA)×M，或者是大于等于曝光光的波长的4分之1且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。需提一下，主图案可由代替半遮光部分的遮光部分和移相器构成。
在主图案由半遮光部分和移相器构成的情况下，最好是，将移相器布置在主图案的周缘部位并由半遮光部分包围起来。
这样做以后，透过透光部分的光的像在主图案附近的光强度分布的对比度就得以加强，由此而可边将散焦特性保持得良好，边形成例如微细的接触图案。
在主图案由半遮光部分和移相器构成的情况下，最好是，半遮光部分的透光率小于等于15％。
这样做以后，就既能防止在形成图案时光阻膜变薄，同时还能使光阻膜的感光度最佳化。换句话说，这一效果和DOF提高效果及对比度提高效果可以两立。
在第五种光掩模中，第一及第二辅助图案，可由遮光部分构成，也可由具有让曝光光部分地透过的透光率且让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分构成，都可以。因为若各辅助图案由半遮光部分构成，则辅助图案的布置自由度提高，由此可使含有主图案的图案布置的周期性提高，故DOF特性进一步提高。因为若各辅助图案为半遮光部分，就可在通过曝光却不转移这样的条件下使各辅助图案粗一些，故加工变得更容易。需提一下，在各辅助图案由半遮光部分构成的情况下，最好是，半遮光部分的透光率大于等于6％且小于等于50％。这样做以后，就既能防止由于各辅助图案的遮光性过高而形成光阻膜的非感光部分，同时还确实能实现由衍射光带来的DOF提高效果。
需提一下，在第一光掩模到第五光掩模中，最好是，移相器是通过挖透光基板而形成的。这样做以后，在形成图案时就能发挥出非常优良的散焦特性。
还有，在第一光掩模到第五光掩模中，最好是，半遮光部分由形成在透光基板上的金属薄膜构成。这样做以后，很简单地就能形成半遮光部分，故可以很容易地将光掩模加工出来。
本发明所涉及的第一种图案形成方法，为使用本发明的各个光掩模的图案形成方法。包括在衬底上形成光阻膜的工序；隔着本发明的光掩模将曝光光照射在光阻膜上的工序；以及对将用曝光光照射了的光阻膜显像，而形成光阻图案的工序。
根据第一种图案形成方法，可得到和本发明的各光掩模相同的效果。在第一种图案形成方法中，最好是，在照射曝光光的工序中使用斜入射照明法。这样做以后，在透过光掩模的光的光强度分布中，对应于主图案及透光部分的各部分之间的对比度提高。光强度分布中的散焦特性也提高。因此，在形成图案时可提高曝光容限和散焦容限。换句话说，能够形成散焦特性极其优良的微细图案。
本发明所涉及的第二种图案形成方法，为使用本发明的第二到第三种光掩模的图案形成方法。包括在衬底上形成光阻膜的工序；隔着光掩模利用环状照明将曝光光照射在光阻膜上的工序；以及对将用曝光光照射了的光阻膜显像，而形成光阻图案的工序。
根据第二种图案形成方法，特别是在用于环状照明的照明形状中的外径和内径的平均值大于等于0.58且小于等于0.8的情况下(外径和内径的值是使用曝光机的开口数标准化了的值)，确实能得到由本发明的第二及第三种光掩模带来的DOF特性提高效果。
本发明所涉及的第三种图案形成方法，为使用本发明的第二或者第三种光掩模的图案形成方法，包括在衬底上形成光阻膜的工序；隔着光掩模利用四极照明将曝光光照射在光阻膜上的工序；以及对将用曝光光照射了的光阻膜显像，而形成光阻图案的工序。
根据第三种图案形成方法，特别是在用于四极照明的4个极的每一个照明形状的中心位置离光源中心的距离大于等于0.4/(0.5)0.5且小于等于0.6/(0.5)0.5的情况下(外径和内径的值，为使用曝光机的开口数标准化了的值)，确实能得到由本发明的第二及第三种光掩模带来的DOF特性提高效果。
本发明所涉及的第一种光掩模数据制作方法，为一种具有形成在透光基板上的光掩模图案和透光基板上未形成光掩模图案的透光部分的光掩模的光掩模数据制作方法。具体而言，包括制作对应于隔着光掩模将曝光光照射在光阻上而形成的光阻的所希望的非感光区域的主图案的步骤；决定被布置在主图案的内部且让曝光光在以透光部分为基准的反相位下透过移相器的形状的步骤；布置在透光基板上离移相器一定距离的位置上让曝光光衍射的辅助图案的步骤；将主图案中和透光部分的境界的边设定为CD调整用边的步骤；通过模拟，预测由布置了移相器的主图案和辅助图案形成的光阻图案的尺寸的步骤；在所预测的光阻图案的尺寸和我们所希望的尺寸不一致的情况下，让CD调整用边移动而使主图案变形的工序。
根据第一种光掩模数据制作方法，首先，决定主图案内的移相器的形状及辅助图案的布置位置而将图案形成特性最佳化以后，再以主图案的边作CD调整用边来让主图案变形，以便让通过模拟预测的光阻图案尺寸和所希望的尺寸一致。结果是，可实现具有优良的图案形成特性的光掩模图案。
在第一种光掩模数据制作方法下，主图案可具有让曝光光在以透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分。
若在主图案拥有半遮光部分的情况下，将移相器布置在主图案中尺寸在规定值以下的那一区域的中心部位且由半遮光部分将它围起来，就能实现可形成更微细的所希望的图案且具有优良的图案形成特性的光掩模图案。这里，最好是，将移相器布置成在它和透光部分之间夹着宽度在规定值以上的半遮光部分的样子。
还有，若在主图案拥有半遮光部分的情况下，将移相器布置在主图案的周缘部分，则能实现可形成具有任意形状的所希望的图案且具有优良的图案形成特性的光掩模图案。
在第一种光掩模数据制作方法下，最好是，主图案具有遮光部分；将移相器布置在主图案中尺寸在规定值以下的那一区域的中心部位且由遮光部分将它围起来。这样做以后，就能实现可形成更微细的所希望的图案且具有优良的图案形成特性的光掩模图案。这里，最好是，将移相器布置成在它和透光部分之间夹着宽度在规定值以上的遮光部分的样子。
本发明所涉及的第二种光掩模数据制作方法，为一种具有形成在透光基板上的光掩模图案和透光基板上未形成光掩模图案的透光部分的光掩模的光掩模数据制作方法。具体而言，包括制作对应于隔着光掩模将曝光光照射在光阻上而形成的光阻的所希望的非感光区域的主图案的步骤；将主图案分为第一区域和第二区域的步骤；将让曝光光衍射的第一辅助图案布置在离透光基板上第一区域的主图案有一定距离的位置上的步骤；以及将让曝光光衍射的第二辅助图案布置在离透光基板上第二区域的主图案有一定距离的位置上的步骤。
根据第二种光掩模数据制作方法，因为第一区域的主图案和第二区域的主图案相互靠近，故在不能同时布置对二者而言都是最佳位置的辅助图案(衍射光产生图案)的情况下，也能优先地将衍射光产生图案布置在相对一个区域的主图案而言为最佳的位置上，特别是优先地将衍射光产生图案布置在相对重要区域的主图案而言为最佳的位置上。这里，重要的区域(第一区域及第二区域中之一)可为晶体管区域。
发明的效果根据本发明，和主图案不同，还将让曝光光衍射的辅助图案设在光掩模上，故主图案的转移像中的散焦特性由于由辅助图案产生的衍射光而提高，结果是，DOF特性提高。


图1(a)为本发明的第一个实施例所涉及的光掩模的平面图；图1(b)及图1(c)为沿图1(a)中的I-I线剖开的剖面图。
图2(a)到图2(d)示出了本发明的第一个实施例所涉及的光掩模的剖面结构的多种变形。
图3(a)到图3(d)为用以说明通过在拥有辅助图案的主图案中采用光掩模加强结构，而使光掩模中的尺寸误差对形成图案时的影响很小的图。
图4为本发明的第一个实施例的第一个变形例所涉及的光掩模的光掩模图案的平面图。
图5(a)为用以说明在对图案周期性地布置的光掩模曝光的情况下所产生的衍射现象的图；图5(b)为用以说明在仅有0级衍射光及1级衍射光通过透镜且r0＝-r1的条件下，对图5(a)所示的图案的光掩模进行斜入射曝光时所产生的衍射现象的图；图5(c)为用以说明在仅有0级衍射光、+1级衍射光及一1级衍射光通过透镜的条件下，对图5(a)所示的光掩模进行斜入射曝光时所产生的衍射现象的图。
图6(a)为显示在一边改变间距图案的间距，一边对图5(a)所示的光掩模进行斜入射曝光的情况下用于模拟DOF特性的点光源的图；图6(b)为显示用于该模拟的间距图案的图；图6(c)为显示该模拟结果的图；图6(d)为用以说明在0级衍射光、+1级衍射光及2级衍射光通过透镜的条件下，对图5(a)所示的光掩模进行斜入射曝光时所产生的衍射现象的图。
图7(a)为显示在一边改变光掩模上的间距图案的间距一边进行斜入射曝光的情况下，用于模拟DOF特性的间距图案(实质上以无限周期布置着的光掩模加强结构)；图7(b)为显示该模拟结果的图。
图8(a)为为显示在一边改变光掩模上的间距图案的间距一边进行斜入射曝光的情况下，用于模拟DOF特性的间距图案(为并列地布置着的3个光掩模加强结构)；图8(b)为显示该模拟结果的图。
图9(a)～图9(c)分别示出了为使由光掩模加强结构构成的主图案的DOF特性大幅度地提高，布置了衍射光产生图案(辅助图案)而构成的本发明的光掩模图案的平面图。
图10(a)示出了在为证实通过在图9(a)～图9(c)所示的位置布置上衍射光产生图案而得到良好的DOF特性的模拟中所用的图案(光掩模图案)的图；图10(b)为显示该模拟结果的图。
图11(a)为示出了在为证实通过在图9(a)～图9(c)所示的位置布置上衍射光产生图案而得到良好的DOF特性的模拟中，使用了透镜开口数NA＝0.6、sin＝0.7×NA的光学条件下的结果的图；11(b)为在该模拟过程中在使用了透镜开口数NA＝0.6、sin＝0.6×NA的光学条件的情况下的结果的图；图11(c)为在该模拟过程中在使用了透镜开口数NA＝0.7、sin＝0.7×NA的光学条件的情况下的结果的图。
图12(a)到图12(c)分别为显示用以评价利用具有面积的光源的情况下本发明的由衍射光产生图案带来的DOF特性的提高效果的模拟中，所使用的图案(光掩模图案)的图；图12(d)为显示用于该模拟的光源的图；图12(e)为显示在一定的条件下对图12(a)～图12(c)所示的光掩模图案进行曝光时，对应于光掩模加强结构而产生的光强度分布的模拟结果的图；图12(f)为显示在一定的条件下对图12(a)～图12(c)所示的光掩模图案进行曝光，而形成对应于光掩模加强结构的宽度0.1μm的图案的情况下，模拟了该图案的CD的散焦特性的结果。
图13(a)为在图12(b)所示的光掩模图案中，第一级衍射光产生图案被布置离移相器的中心的距离为P1的位置上的情况的图；图13(b)为边改变距离P1边对图12所示的光掩模图案进行曝光的情况下DOF的变化的图；图13(c)为在图12(c)所示的光掩模图案中将第二级衍射光产生图案布置在离第一级衍射光产生图案的中心的距离为P2的位置上的情况的图；图12(d)为边改变距离P2边对图13(c)所示的光掩模图案进行曝光的情况下的DOF的变化的图。
图14(a)到图14(d)为用以说明对利用环状照明对图9(a)到图9(c)所示的光掩模图案进行斜入射曝光进行模拟的模拟结果的图。
图15(a)到图15(d)为用以说明对利用环状照明对图9(a)到图9(c)所示的光掩模图案进行斜入射曝光进行模拟的模拟结果的图。
图16(a)～图16(d)为用以说明对利用四极照明对图9(a)到图9(c)所示的光掩模图案进行斜入射曝光进行模拟的模拟结果的图。
图17(a)到图17(d)为用以说明利用本发明的第一个实施例的第3个变形例所涉及的辅助图案的布置产生更理想的效果的光掩模加强结构，能实现优良的图案形成特性的情况。
图18(a)到图18(d)为用以说明在对图4所示的光掩模图案进行曝光的情况下，对DOF、曝光容限等对辅助图案的宽度等依赖性模拟后的结果的图。
图19为本发明的第二个实施例所涉及的光掩模的平面图。
图20(a)为本发明的第三个实施例所涉及的光掩模的平面图；图20(b)为沿图20(a)中的XX-XX线剖开的剖面图。
图21(a)～图21(c)为沿图20(a)中的XX-XX线剖开的剖面图的几个例子。
图22为本发明的第三个实施例的变形例所涉及的光掩模的平面图。
图23(a)为本发明的第四个实施例所涉及的光掩模的平面图；图23(b)及图23(c)为沿图23(a)中的XXIII-XXIII线剖开的剖面图。
图24为本发明的第四个实施例的变形例所涉及的光掩模的平面图。
图25(a)为显示本发明的第四个实施例的变形例所涉及的简单化了的光掩模的一个例子的平面图；图25(b)及图25(c)为沿图25(a)中的XXV-XXV线剖开的剖面图。
图26为显示本发明的第四个实施例所涉及的已简单化了的光掩模的一个例子的平面图。
图27为显示本发明的第四个实施例所涉及的已简单化了的光掩模的一个例子的平面图。
图28(a)到图28(c)为显示本发明的第五个实施例所涉及的图案形成方法中的各个工序的剖面图。
图29(a)～图29(e)分别为显示本案发明人定义的、斜入射角的主要计算方法的图，在用具有面积的光源照射时也通过该方法计算出衍射光产生图案的适当的布置位置。
图30为本发明的第六个实施例所涉及的光掩模数据制作方法的流程图。
图31(a)～图31(g)为显示本发明的第六个实施例所涉及的光掩模数据制作方法的每一个步骤中的具体的光掩模图案作成例的图。
图32为显示本发明的第六个实施例所涉及的根据光掩模数据制作方法制成的衍射光产生图案的详细作成例的图。
图33为显示本发明的第六个实施例所涉及的光掩模数据制作方法中的已改良的处理流程的图。
图34为显示由本发明的第六个实施例所涉及的光掩模数据制作方法中被改良的处理流程制作衍射光产生图案的详细的例子。
图35为现有的光掩模的平面图。
图36为现有的光掩模的平面图。
符号说明100—透光基板；101—主图案；101A—半遮光部分或者遮光部分；101B—移相器；102—第一辅助图案(半遮光部分)；103—第二辅助图案103(半遮光部分)；106—半遮光膜；107—遮光膜；108—移相膜；109—遮光部分；110—光掩模加强结构；111—半遮光部分；112—移相器；11 3—第一级衍射光产生图案；114—第二级衍射光产生图案；140—光源；141—光；142—0级衍射光；143-1级衍射光；144——1级衍射光；145-2级衍射光；150—光掩模；151—间距图案；152—透镜；160—透光基板；161—移相器；170—透光基板；171—半遮光图案；200—透光基板；201—主图案；201A—半遮光部分；201B—移相器；202—第一辅助图案(半遮光部分)；203—第二辅助图案(半遮光部分)；300—透光基板；301—主图案；301A—遮光部分；301B—移相器；302—第一辅助图案(遮光部分)；303—第二辅助图案(遮光部分)；307—遮光膜；308—移相膜；400—透光基板；401—主图案(移相器)；402—第一辅助图案(半遮光部分)；403—第二辅助图案(半遮光部分)；406—半遮光膜；407—遮光膜；408—移相膜；411—主图案(遮光部分)；412—第一辅助图案(遮光部分)；413—第二辅助图案(遮光部分)；422—第一辅助图案(移相器)；423—第二辅助图案(移相器)；500—衬底；501—被加工膜；502—光阻膜；502a—潜像部分；503—曝光光；504—透过光；505—光阻图案；600—所希望的图案；601—主图案；602—移相器；603—第1级衍射光产生图案；604—第2级衍射光产生图案；605—CD调整用边缘；701—主图案；701A—遮光部分；701B—移相器；702—主图案；702A—半遮光部分；702B—移相器；703—主图案；703A—半遮光部分；703B—移相器；704—主图案；704A—半遮光部分；704B—移相器；705—主图案；705A—半遮光部分；705B—移相器；710—主图案；710A—遮光部分；710B—移相器；711—主图案；711A—遮光部分；711B—移相器；712—主图案；712A—遮光部分；712B—移相器；801—第1级衍射光产生图案；802—第1级衍射光产生图案；803—第1级衍射光产生图案；804—第1级衍射光产生图案；805—第2级衍射光产生图案；806—第1级衍射光产生图案；811—第1级衍射光产生图案；812—第1级衍射光产生图案；813—第1级衍射光产生图案；814—第1级衍射光产生图案；815—第1级衍射光产生图案；S—从通过透镜中心的法线到光源的距离(斜入射位置)；—斜入射角；NA—透镜开口数NA；P—间距；θ1-1级衍射光的绕射角；θ2-2级衍射光的绕射角；λ—光的波长；r0-0级衍射光在透镜上的到达位置；r1-1级衍射光在透镜上的到达位置；L—图案的宽度(线宽)；W—开口的宽度；R—图案间的距离；D—衍射光产生图案的宽度；D 1-1级衍射光产生图案的宽度；D2-2级衍射光产生图案的宽度；Ia—对应于移相器的中心的光强度；Ib—对应于半遮光图案的中心的光强度；X—从移相器到1级衍射光产生图案的距离；Y—从1级衍射光产生图案到2级衍射光产生图案的距离；P1—从移相器到1级衍射光产生图案的距离；P2—从1级衍射光产生图案到2级衍射光产生图案的距离；S1—环状光源的内径；S2—环状光源的外径；x1—四极光源中的每一个光源在X坐标上最接近原点的值；x2—四极光源中的每一个光源在X坐标上离原点最远的值。
具体实施例方式
(前提事项)在要说明本发明的每一个实施例之际，先对前提事项加以说明。
因为通常是在缩小投影机型曝光机中使用光掩模图案，故在讨论光掩模上的图案尺寸的时候，必须考虑缩小倍率这一问题。然而，在说明以下各实施例的时候，为避免混乱，在对应于我们所希望形成的图案(例如光阻图案)说明光掩模上的图案尺寸的时候，不做特别说明的话，指的是用该缩小倍率换算以后而得到的值。具体而言，在M分之一的缩小投影系统中，在通过宽度M×100nm的光掩模图案形成宽度100nm的光阻图案的情况下，设光掩模图案的宽度及光阻图案的宽度都是100nm。
还有，在本发明的每一个实施例中，在不做特别说明的情况下。M及NA分别表示曝光机的缩小投影光学系的缩小倍数及开口数，λ表示曝光光的波长，表示斜入射曝光下的斜入射角。
(第一个实施例)下面，参考附图，说明本发明的第一个实施例所涉及的光掩模。
图1(a)为第一个实施例所涉及的光掩模的平面图；图1(b)为图1(a)中的I-I线剖开的一个剖面图；图1(c)为图1(a)中的I-I线剖开的另一剖面图。
如图1(a)及图1(b)所示，在透光基板100上形成通过曝光而被转移的线状主图案101。主图案101，由拥有让曝光光部分地透过的第一透光率的第一半遮光部分101A和移相器101B组成。第一半遮光部分101A形成为将线状的移相膜101B包围起来的样子。换句话说，将移相膜101B布置在主图案101的中心部位。移相器101B例如是通过挖透光基板100而形成的。透光基板100上主图案101的两侧，布置了两个构成为一对的使曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案102，各个辅助图案102和主图案101之间夹着透光部分。辅助图案102由拥有让曝光光部分地透过的第二透光率的第二半遮光部分构成。这里，第一半遮光部分101A及第二半遮光部分，例如为形成在透光基板100上的半遮光膜106。需提一下，第一半遮光部分101A及辅助图案102也可为遮光部分。
在图1(a)及图1(b)所示的光掩模中，光掩模图案由主图案101及辅助图案102构成，透光基板100上未形成有该光掩模图案的部分为透光部分(开口部分)。
透过移相器101B的光和透过透光部分的光之间，有一个相位彼此相反的关系(具体而言，两者间的相位差具有大于等于(150+360×n)度且小于等于(210+360×n)度(n为整数)这样的关系)。
透过第一半遮光部分101A及第二半遮光部分(辅助图案102)的光和透过透光部分的光之间，具有一个相位彼此相同的关系(具体而言，两者间的相位差具有大于等于(-30+360×n)度且小于等于(30+360×n)度(n为整数)这样的关系)。
根据第一个实施例，因为主图案101由第一半遮光部分(或者第一遮光部分)101A和移相器101B构成，故可由透过移相器101B的光(反相位的光)来抵消透过透光部分及第一半遮光部分101A的光(同相位的光)的一部分，由此而实现很强的遮光性。该效果在主图案101成为微细图案，其遮光性下降的情况下尤其显著。另一方面，因为辅助图案102是由半遮光部分构成的，故它是一个遮光性比较低的图案。这样以来，就可使对应于主图案101的暗影的遮光程度比常规的遮光图案的高，且可削弱辅助图案102的遮光性，故光强度分布的对比度可由本实施例的光掩模结构得以加强。因为除主图案101以外，还形成了低透光率的辅助图案102，故通过将辅助图案102布置在适当的位置，就可产生与透过主图案101的移相器101B的光发生干涉的衍射光。这样以来，主图案101的转移像的散焦特性提高。结果是，DOF特性提高。
下面，对主图案由移相器和半遮光部分构成的情况进行说明。在不做特别说明的情况下，主图案由移相器和遮光部分构成也能够收到一样的效果。
换句话说，根据第一个实施例，因为辅助图案102为遮光性较弱的半遮光部分，故辅助图案102不易由于曝光而被转移，在辅助图案102不被转移这样的制约条件下辅助图案布置的自由度也就提高。于是，就因为能够提高含有主图案101的图案布置的周期性，故可进一步提高DOF特性。还因辅助图案102为半遮光部分，故可在辅助图案102通过曝光却不转移这样的条件下可使辅助图案102粗一些，故除了光掩模的加工变得更容易以外，还有即使在加工辅助图案时尺寸出现了差错，对主图案101的转移像造成的影响也很小。而且，根据本实施例还能收到以下效果，即在主图案101的周缘部分由半遮光部分构成的情况下，在加工光掩模的过程中所产生的主图案101的尺寸误差对图案形成造成的影响也变小。
根据第一个实施例，因为将移相器101B布置在主图案101的中心部位，故能够加强对应于主图案101的暗影的中心部位的光强度分布的对比度。结果是，能够一边良好地保持散焦特性，一边例如形成微细的线图案。
根据第一个实施例，移相器101B是通过在半遮光部分(半遮光膜106)上形成开口部分且将该开口部分内的透光基板100挖一下以后而形成的，由此而形成了高透过性移相器。还可通过调整半遮光部分的开口尺寸来调整透过主图案内部分(换句话说移相器101B)的反相位的光的强度，由此而很容易将透过主图案101的反相位的光最佳化，从而在形成图案的过程中发挥出非常优良的散焦特性。换句话说，因为既可通过调节包围移相器的半遮光部分的宽度来调整光掩模的尺寸，又可通过调整半遮光部分的开口尺寸来调整反相位的光的强度，故能够得到光掩模尺寸及反相位的光的强度可分别独立调整这样的特有效果。结果是，确实能够收到调整反相位的光而得到的效果，例如聚焦特性提高的效果及微细图案的对比度的提高效果，同时还很容易实现所希望的图案尺寸。
需提一下，在第一个实施例中，最好是，构成主图案101的第一半遮光部分101A的第一透光率在15％以下(包括15％)。这样做以后，就能防止在形成图案时，光阻膜由于透过半遮光部分的光增加过多而变薄，同时还能使光阻膜的感光度最佳化。换句话说，这些效果和DOF提高效果及对比度提高效果可以两立。
在第一个实施例中，最好是，辅助图案102(亦即第二半遮光部分)的第二透光率在6％以上(包括6％)且50％以上(包括50％)。这样做以后，就既能防止由于辅助图案102的遮光性过高而形成光阻膜的非感光部分，同时还确实能实现由衍射光带来的DOF提高效果。
在第一个实施例中，第一半遮光部分101A和成为辅助图案102的第二半遮光部分，可由同一个半遮光膜106，例如可由形成在透光基板100上的金属薄膜构成。因为在这种情况下很简单地就能形成每一个半遮光部分，因此也就很容易加工光掩模。上述金属薄膜，例如可为由例如Cr(铬)、Ta(钽)、Zr(锆)、Mo(钼)或者Ti(钛)等金属制成的薄膜或者由这些金属的合金制成的薄膜(例如厚度小于等于50nm)。具体的合金材料可为Ta-Cr合金、Zr-Si合金、Mo-Si合金或者Ti-Si合金等。还可使用含有ZiSiO、CrAlO、TaSiO、MoSiO或者TiSiO等硅氧化物的厚膜来代替金属薄膜。
在第一个实施例中，在仅将主图案101的第一半遮光部分101A置换为遮光部分的情况下，也能收到由主图案101和辅助图案102带来的对比度的提高效果。具体而言，例如如图1(c)所示，还可使用在构成第一半遮光部分101A的半遮光膜106上又沉积了遮光膜107的光掩模结构。
图2(a)～图2(d)示出了第一个实施例所涉及的光掩模的结构的多种变形。换句话说，可用图2(a)所示的光掩模结构来代替图1(b)所示的光掩模结构。图2(a)所示的结构是这样的，即在在透光基板100上依次叠层沉积由高透光率材料制成的移相膜108及半遮光膜106而构成的结构下，主图案101内的移相器101B的形成区域的移相膜108被除去且该移相器101B的形成区域及透光部分形成区域的半遮光膜106也被除去。在这种情况下，也是如图2(b)所示，可在构成主图案101的第一半遮光部101A的半遮光膜106上沉积遮光膜107。需提一下，在图2(a)及图2(b)所示的光掩模结构下，透光基板100上仅形成移相膜108的区域成为透光部分。根据这样的结构，就可根据移相膜108的膜厚来控制移相器101B的相位，故可高精度地控制移相器101B的相位。
还可用图2(c)所示的光掩模结构来代替图1(b)所示的光掩模结构。图2(c)所示的结构是这样的，即在在透光基板100上依次叠层半遮光膜106及由高透光率材料制成的移相膜108的结构下，透光部分形成区域的半遮光膜106被除去且主图案101内除移相器101B地形成区域以外的其他区域的移相膜108也被除去。在这种情况下，如图2(d)所示，可在构成主图案101的第一半遮光部分101A的半遮光膜106上，形成由移相膜108及遮光膜107的叠层结构。根据这一结构，就可根据移相膜108的膜厚来控制移相器101B的相位。
其次，说明由本案发明人新发现的、通过在线状的遮光图案(主图案101)的中心部位形成移相器(移相器101B)这样的结构(以下称其为光掩模加强结构)来加强光掩模图案的透光性，从而提高线图案的析像度的方法(以下称其为中心线加强法)。下面，以通过正型光阻工序来形成微小的线图案的情况为例来进行说明。若在使用负型光阻工艺的情况下，将正型光阻工艺中的微小线图案(光阻图案)换成微小沟槽图案(光阻除去图案)，该中心线加强法同样成立。而且，为方便说明，假设移相器部分以外的遮光图案是由遮光部分构成的。
在光掩模加强结构中，若通过调整图案的宽度和移相器的宽度，做到从遮光图案周围进到遮光图案背面的光的强度正好和透过移相器的光的强度相平衡，则透过光掩模加强结构的光的振幅强度的分布情况是在对应于光掩模加强结构的中心的那一位置为0。此时，光掩模加强结构的光的强度(振幅强度的乘方)的分布情况也是在对应于光掩模加强结构的中心的位置为0。换句话说，可由光掩模加强结构形成高对比度的像。这里，遮光部分即使为在和透光部分(透光基板)相同的相位下让光透过并具有有限的透光率的半遮光部分，也能收到同样的效果。换句话说，虽然本来若考虑遮光性较弱这一点的话，它就不是作为线状的光掩模图案很理想的半遮光部分，但通过在其内部分形成移相器，即通过采用光掩模加强结构，就能形成对比度很高的像。换句话说，可将半遮光部分用在形成微细图案上。
需提一下，如上所述，从其原理来看，中心线加强法在在光掩模上仅由完全的遮光部分形成图案(完全遮光图案)时很困难的情况下极其有效。换句话说，由于衍射现象的存在而很难由完全遮光图案来遮光的情况下的光掩模图案的宽度，即在0.8×λ/NA以下(包括等于)的光掩模图案宽度下中心线加强法能够发挥作用；在衍射现象的影响变大的0.5×λ/NA以下(包括等于)的光掩模图案宽度下，中心线加强法就能发挥出更大的效果。而且，在使用了完全遮光图案的图案形成极其困难的0.4×λ/NA以下(包括等于)的光掩模图案宽度的情况下，中心线加强法就能发挥出极其显著的效果。因此，主图案具有光掩模加强结构的本实施例，因为在主图案的光掩模宽度成为上述微细尺寸的情况下能发挥出那一效果，故在形成微细图案的时候具有极高的效果。只不过是，在本申请中，光掩模加强结构中的光掩模图案宽度意味着含有移相器的遮光部分或者是半遮光部分的整个外形形状的宽度。
下面，说明通过给含有辅助图案的主图案采用一个光掩模加强结构，就能减小光掩模中的尺寸误差对形成图案时带来的影响这一情况。
在主图案附近加上了辅助图案以后，就成为布置得很密的光掩模图案了。一般情况下，在布置得很密的光掩模图案中，光掩模中的尺寸误差对图案形成造成的影响就变大。但当在主图案中采用光掩模加强结构以后，就能使该影响变小。
图3(a)示出了由具有由移相器101B及半遮光部分101A构成的光掩模加强结构的主图案101、和由半遮光部分构成的辅助图案102构成的光掩模图案。具体而言，光掩模图案，由宽度140nm的主图案101、及中心在离主图案101的中心300nm远的那一位置上的宽度90nm的辅助图案102构成。在主图案101的光掩模加强结构下，移相器101B的宽度70nm。此时，如图3(b)所示，在辅助图案102的结构和图3(a)所示的光掩模图案一样且主图案101由单纯的遮光部分(遮光图案)109构成的情况下，为实现和图3(a)所示的光掩模加强结构同等程度的遮光性，就需要宽度180nm的遮光图案。
图3(c)及图3(d)，示出了模拟当图3(a)及图3(b)所示的光掩模图案的主图案的宽度及辅助图案的宽度同时分别变化10nm的时候，对图案形成造成的影响的模拟结果。具体而言，图3(c)示出了在图案曝光时对应于图3(a)的IIIA-IIIA线(主图案101的宽度方向)的那一位置上所形成的光强度分布的模拟结果；图3(d)示出了在图案曝光时对应于图3(b)的IIIB-IIIB线(主图案101的宽度方向)的那一位置上所形成的光强度分布的模拟结果。但是，模拟的时候，设光源的波长λ为193nm(ArF光源的波长)，透镜开口数NA为0.6，用在光掩模图案上的所有的半遮光部分的透光率都是6％。需提一下，在图3(c)及图3(d)中，用实线来表示每一个图案宽度(光掩模尺寸)增加10nm时(+10nm)的结果；用虚线来表示每一个图案宽度(光掩模尺寸)减小10nm时(-10nm)的结果。在图3(c)及图3(d)中，设对应于主图案101的中心位置的位置为0。
由图3(c)及图3(d)所示的模拟结果可知若在主图案中采用光掩模加强结构，主图案中心的光强度几乎不随光掩模尺寸的增减而变化。还有，在使用所形成的图案的尺寸进行评价的时候，若在使用图3(a)的光掩模结构形成宽度100nm的图案的条件下主图案的宽度及辅助图案的宽度即光掩模尺寸增加10nm，则所形成的图案的宽度就成为106nm。同样，若光掩模尺寸减小10nm，所形成的图案的尺寸就成为95nm。换句话说，即使光掩模尺寸增减10nm左右，对所形成的图案的尺寸的影响也只有5nm左右。
另一方面，若在使用图3(b)的光掩模结构形成宽度100nm的图案的条件下主图案及辅助图案的光掩模尺寸增加10nm，则所形成的图案的尺寸就成为116nm。同样，若光掩模尺寸减小10nm，所形成的图案的尺寸就成为86nm。换句话说，若光掩模尺寸增减10nm，则所形成的图案的尺寸就增减15nm左右。换句话说，若采用图3(b)所示的结构，则图案尺寸的变化就大于或者等于光掩模尺寸的变动量，形成图案时也就很容易出现由于光掩模尺寸误差所带来的影响。
这样以来，通过在接近辅助图案的主图案中采用光掩模加强结构以后，就能收到现有技术中所得不到的、形成图案时难以出现由于光掩模的尺寸变动带来的影响这样的效果。该效果在主图案是由移相器及半遮光部分构成的光掩模加强结构的情况下特别显著，在主图案为由移相器及遮光部分构成的光掩模加强结构的时候，也能收到同样的效果。
需提一下，在本实施例中，辅助图案并不一定要设在主图案的两侧。具体而言，在其他的主图案接近主图案的一侧的情况下，仅在与主图案中其他主图案接近的那一侧相反的一侧形成辅助图案即可。
(第一个实施例的第一个变形例)下面，参考附图，说明本发明的第一个实施例的第一个变形例所涉及的光掩模。
图4为第一个实施例的第一个变形例所涉及的光掩模的光掩模图案的平面图。在图4中，构成要素和图1(a)及图1(b)所示的第一个实施例所涉及的光掩模中的一样的，用同一个符号来表示，且省略说明。
本变形例的第一个特征为，对所规定的斜入射角而言，将辅助图案102(宽度D1)设在离主图案10 (宽度L)的移相器101B(宽度W)的中心(λ/(2×sin))的位置上。
该变形例的第二个特征为，在离主图案101的移相器101B的中心(λ/(2×sin))+(λ/(NA+sin))的位置上，换句话说，在离辅助图案(以下称其为第一辅助图案)102的中心(λ/(NA+sin))的位置上，形成了让曝光光衍射且通过曝光却不转移的第二辅助图案103(宽度D2)。需提一下，第一辅助图案102及第二辅助图案103之间存在着透光部分。此外，第二辅助图案103由和第一辅助图案102一样的半遮光部分构成。
根据该变形例，确实可通过设置辅助图案收到DOF提高的效果。
需提一下，在该变形例中，不布置第一辅助图案102及第二辅助图案103中的任一个辅助图案也是可以的。
在该变形例中，即使移相器101B的中心和第一辅助图案102的中心之间的距离为(λ/(2×sin))附近的值，也能收到一定的上述效果。
在该变形例中，即使移相器101B的中心和第二辅助图案103的中心之间的距离为(λ/(2×sin))+(λ/(NA+sin))附近的值，也能收到一定的上述效果。
在该变形例中，最好是，上述斜入射角为大于等于0.4×NA且小于等于0.8×NA的值。为大于等于0.58×NA且小于等于0.7×NA的值就更好了。在使用环状照明进行曝光的时候，最好是，上述斜入射角为大于等于0.6×NA且小于等于0.80×NA的值。在使用四极照明进行曝光的时候，最好是，上述斜入射角为大于等于0.4×NA且小于等于0.60×NA的值(详细情况参考第一个实施例的第二个变形例)。
在该变形例中，最好是，主图案101的宽度L至少比移相器101B的宽度W宽2×20nm(包括等于)(光掩模上的实际尺寸)，大于等于曝光波长(曝光光的波长)的1/4的2倍就更好。换句话说，最好是，在主图案的光掩模加强结构下，夹在移相器和透光部分之间的半遮光部分(或者是遮光部分)的宽度，至少大于等于20nm(光掩模上的实际尺寸)；大于等于曝光波长的1/4就更好了。但是，因为使用的是采用了光掩模加强结构的光掩模，故最好是主图案的宽度小于等于0.8×λ/NA。因此，最好是，夹在移相器和透光部分之间的半遮光部分(或者是遮光部分)的宽度不超过0.4×λ/NA(详细情况参考第一个实施例的第三个变形例)。
在该变形例中，最好是，第二辅助图案103的宽度D2大于第一辅助图案102的宽度D1，D2大于等于D1的1.2倍就更好了(详细情况参考第一个实施例的第四个变形例)。
下面，说明通过在上述特定位置给具有光掩模加强结构的主图案101布置一衍射光产生图案(辅助图案102)，产生和透过光掩模加强结构内的开口部分(移相器101B)的光干涉的衍射光，由此而能够提高形成图案时的散焦特性的理由。
图5(a)为说明对图案是周期地布置着的光掩模曝光时所产生的衍射现象的图。如图5(a)所示，来自光源140的光141照射由多个以一定的间距P且实质上无限周期地布置着的遮光图案(以下称其为间距图案)151构成的光掩模150。这里，实质上无限周期地布置，意味着可由光掩模中央部位的间距图案151收到和实际上无数的间距图案周期地布置着的情况下由每一个间距图案收到的效果一样的效果。换句话说，意味着布置间距图案151时，要保证从光掩模中央部位的间距图案151到光掩模端部分的间距图案151的距离大于等于4×λ/NA左右。
图5(a)示出了假想是斜入射曝光下的衍射现象。换句话说，光源140位于离通过透镜152的中心的法线(图中的点划线)的距离为S的位置。此时，来自光源140的光141与光掩模150所成的入射角(斜入射角)由sin＝S×NA来表示。这里，称规定斜入射角的S为斜入射位置。不过，光源140的坐标由开口数标准化了的值来表示。通过以间距P布置着的间距图案151的光141的n级衍射光(n为整数)的衍射角θn由sinθn＝n×λ/P来表示。在斜入射角下入射到光掩模150中的光140的0级衍射光142到达由透镜152上的坐标(以透镜中心为原点的一维坐标系上的坐标，以下同)r0＝-sin＝-S×NA表示的位置。还有，光140的一级衍射光(+1级衍射光)143到达由透镜152上的坐标r1＝r0+sinθ1＝r0+λ/P表示的位置。一般情况下，透镜152上的n级衍射光所到达的位置由坐标rn＝r0+sinθn＝r0+n×λ/P表示。但是，当rn的绝对值超过NA时，该n级衍射光就不会成为通过透镜152的衍射光，因而这时不在晶圆上成像。
理想的透镜，通过该透镜在晶圆上成像的衍射光的散焦时的相位变化，仅由透镜中的衍射光的通过位置离透镜中心的距离(半径)来决定。当光垂直于透镜入射的时候，0级衍射光总是通过透镜中心，1级以上(包括1级)的衍射光通过离透镜中心的位置。这样以来，就因为散焦时，在通过透镜中心的0级衍射光和通过离开透镜中心的位置的高级衍射光之间产生相位差，而使像模糊不清。
图5(b)为用以说明在仅有0级衍射光及1级衍射光透过透镜且r0＝-r1的条件下对图5(a)所示的光掩模进行斜入射曝光时所产生的衍射现象的图。如图5(b)所示，0级衍射光142及1级衍射光143都通过离透镜152中心的距离相等的那一位置。于是，散焦时所接收的相位变化，在0级衍射光142和1级衍射光143之间是一致的。换句话说，因为在这两个衍射光之间不产生相位差，故图像也不会由于散焦而模糊不清。这里，考虑到r0＝-r1这一条件，r1＝r0+sinθ1就变成了-2×r0＝sinθ1。再考虑到sinθ1＝λ/P及r0＝-sin的关系以后，就能得到2×sin＝λ/P。因此，通过进行由sin＝λ/(2×P)表示的斜入射角的斜入射曝光，就能形成散焦特性优良的图案。换句话说，对斜入射角的斜入射曝光而言，当周期图案以P＝λ/(2×sin)这样的一个间距设在光掩模上时能够得到良好的散焦特性。在斜入射曝光中，散焦特性由于实质上无限周期地布置着的间距图案的存在而提高的理由如上所述。
但是，仅在间距P为λ/(2×sin)时或者接近这一个值的时候才能得到上述良好的散焦特性。而且，也仅仅是在通过透镜的衍射光成为0级衍射光、+1级衍射光及-1级衍射光中之任何一种衍射光的条件下能够得到该散焦特性的提高效果。
图5(c)为用以说明在0级衍射光、+1级衍射光、-1级衍射光通过透镜的条件下对图5(a)所示的光掩模进行斜入射曝光时所产生的衍射现象的图。如图5(c)所示，即使在0级衍射光142通过透镜152上的由坐标r0＝-sin表示的位置且+1级衍射光143通过透镜152上的由坐标r1＝sin表示的位置的条件下，若-1级衍射光144通过透镜152的位置即r0-sinθ1进入透镜152中，也得不到良好的散焦特性。这里，-1级衍射光144通过透镜152之外的条件由r0-sinθ1＜-NA来表示。若考虑到r0＝-sin及sinθ1＝r1-r0＝2×sin这一关系，-1级衍射光144通过透镜152之外的条件就成了-sin-2×sin＜-NA，即3×sin＞NA。
换句话说，对斜入射角而言，+1级衍射光及-1级衍射光通过透镜的条件由3×sin＜NA来表示。在对应于这一条件的斜入射角下，+1级衍射光及-1级衍射光双方都通过透镜，同时又因+1级衍射光及-1级衍射光通过透镜的位置离透镜中心的距离不同，故像会由于在散焦时这两种衍射光之间的相位差而变得模糊不清。因此，能够提高散焦特性的斜入射角的下限由sin＞NA/3来定义。需提一下，考虑到若sin大于NA，0级衍射光就不再通过透镜这一事实，能够使散焦特性提高的斜入射角的条件就由NA＞sin＞NA/3来表示。
其次，说明边改变间距图案的间距边对图5(a)所示的光掩模进行斜入射曝光时，对DOF特性的模拟结果。图6(a)为显示用于模拟的点光源的图；图6(b)为显示用以模拟的间距图案的图；图6(c)为显示DOF特性的模拟结果的图。在DOF特性的模拟中使用了图6(a)所示的一对光源(点光源)140，具体而言，即分别位于垂直于通过透镜152的中心的法线的平面(二维坐标系)中坐标(光源坐标)(-0.8，0)及(0.8，0)的一对点光源140。这里，点光源140为ArF(波长λ＝193nm)光源。还有，在DOF特性的模拟中，使用了透镜开口数NA为0.6且斜入射角为sin＝0.48(即图5(a)中的距离S为0.8)的斜入射曝光。还有，图6(b)所示的间距图案151，即以间距P无限周期地布置着的每一个间距图案151，为宽度100nm的线状遮光图案，使用该间距图案151形成宽度100nm的图案时进行模拟。需提一下，图6(c)所示的DOF的值为在宽度100nm的图案在尺寸误差小于等于10nm的条形下形成的散焦的范围。如图6(c)所示，在间距图案151的间距P为λ/(2×sin)(换句话说，约0.20μm)的时候或者是为接近λ/(2×sin)的值的时候，能够得到很高的DOF。然而，不管间距P变得比λ/(2×sin)大还是变得比它小，DOF的值都急剧地下降。
这里，本案发明人的着眼点，为图6(c)所示的DOF对间距的依赖性中，拿间距P的变化而言，DOF局部分地提高的间距P的值等间距地存在。如下所述，本案发明人还发现了该DOF局部分提高的间距P的值为高级次的衍射光影响成像的λ/(NA+sin)(即0.18μm)的整数倍。
在光的衍射现象中，相邻级数的衍射光具有反相位的关系。图6(d)为用以说明在0级衍射光、1级衍射光、2级衍射光通过透镜的条件下对图5(a)所示的光掩模进行斜入射曝光时所产生的衍射现象的图。此时，2级衍射光145的相位为图6(d)所示的1级衍射光143的相位的反相位。若在斜入射曝光中，由相位相反的2级衍射光145形成的像干涉由0级衍射光142及1级衍射光143形成的像，就出现互相将对方的像的强度抵消的现象。然而，因散焦时双方的像的强度减少，另一方面，因1级衍射光143及2级衍射光145的相位相反，故每一个像由于散焦引起的恶化就相互抵消。换句话说，由反相位的2级衍射光145形成的像干涉由1级衍射光143形成的像而产生的像的散焦特性提高，结果是，DOF特性提高。
如图6(d)所示，产生这样的DOF特性提高的效果的条件为2级衍射光145通过透镜152的条件，它由sinθ2＜NA-r0来表示。这里，若考虑sinθ2＝2×λ/P及r0＝-sin，则上述条件由2×λ/P＜NA+sin来表示。因此，从1级衍射光143也通过透镜152的状态变化到2级衍射光145也通过透镜152的状态的间距P由2×λ/(NA+sin)来表示。一般情况是，n级绕射光通过透镜的条件由sinθ＝n×λ/P＜NA-r0＝NA+sin来表示。换句话说，若间距P大于等于n×λ/(NA+sin)，n级衍射光就通过透镜的边缘。因此，当间距P＝n×λ/(NA+sin)(n为大于等于2的整数)时，DOF特性局部分地提高。
如上所述，在斜入射曝光中相位相反的光和光干涉以后，就能实现散焦特性的提高。这里，本案发明人认为通过增加其相位与1级衍射光相反的2级衍射光的强度而引起相等的作用的操作，能够提高散焦特性。具体而言，通过将其相位与1级衍射光相反的0级衍射光的成分导入到通过周期性地布置遮光性图案而形成的衍射光中，就有可能提高散焦特性。这可利用上述光掩模加强结构来实现。换句话说，这是因为通过控制光掩模加强结构中设置在其内部分的移相器(开口部分)的尺寸，就能边调整由光掩模加强结构带来的遮光的程度，边在通过透镜内的衍射光的级数不发生变化的情况下控制反相位的光之故。本案发明人这样预测若采用光掩模加强结构，那么，间距P＝n×λ/(sin+NA)(n为大于等于2的整数)时局部分地仅提高了一点的DOF(参看图6(c))就能与光掩模加强结构的移相器的尺寸成正比地大幅度地提高。
其次，说明本案发明人用光掩模加强结构作间距图案，进行和图6(a)～图6(c)所示的模拟一样的模拟的模拟结果。图7(a)为显示在模拟中作间距图案用的光掩模加强结构的图。图7(b)为显示利用图7(a)所示的间距图案对DOF特性进行模拟的模拟结果的图。需提一下，用于模拟的点光源和图6(a)所示的点光源一样。其他模拟条件也和图6(a)～图6(c)所示的模拟条件一样。而且，在图7(b)中，还示出了改变光掩模加强结构的移相器的大小(开口宽度)时的结果。
如图7(a)所示，多个光掩模加强结构110以规定的间距P实质上无限周期地布置着。每一个光掩模加强结构110，由具有其外形形状的半遮光部分111及在光掩模加强结构110的中央部位由半遮光部分111包围起来的移相器112构成。这里，设光掩模加强结构110的宽度(图案宽度)为L，移相器112的宽度(开口宽度)为W。
与图6(c)所示的DOF特性一样，在图7(b)所示的DOF特性中，当间距P为n×λ/(sin+NA)(n为大于等于2的整数)时，DOF局部分地增大。再就是，随着开口宽度W与图案宽度L之比(W/L)变大，DOF的提高效果也变得非常大。换句话说，光掩模加强结构特有的效果如下若对光掩模加强结构周期地布置着的图案进行斜入射曝光，则不仅在间距P为λ/(2×sin)(模拟条件大约为0.20μm)或者其附近的值的时候，能够进行DOF特性极优的图案转移，而且在间距P为n×λ/(sin+NA)(模拟条件大约为(n×0.18)μm，n为大于等于2的整数)那样大的尺寸的时候，也能进行DOF特性极优的图案转移。
下面，说明本案发明人用并列布置着的3个光掩模加强结构来代替图7(a)所示的实质上无限周期地布置着的光掩模作间距图案，进行和图6(a)～图6(c)所示的模拟一样的模拟而得到的结果。图8(a)为显示在模拟中所使用的光掩模加强结构的图；图8(b)为显示由图8(a)所示的光掩模加强结构带来的DOF特性的模拟结果的图。需提一下，用于模拟的点光源和图6(a)所示的点光源一样。其他模拟条件也和图6(a)～图6(c)所示的情况下的模拟条件一样。换句话说，使用的是透镜开口数NA为0.6、距离S(参考图5(a))为0.8、斜入射角为sin＝S×NA＝0.48的斜入射曝光。
如图8(a)所示，3个光掩模加强结构110等间距地(图案间距离R)并列布置着。每一个光掩模加强结构110，由具有其外形形状的半遮光部分111及在光掩模加强结构110的中央部位由半遮光部分111包围起来的移相器112构成。这里，设光掩模加强结构110的宽度(图案宽度)为L，移相器112的宽度(开口宽度)为W，则W/L＝0.4。
在图8(b)中，示出了改变图案间距离R时，由3个光掩模加强结构110中位于中央的光掩模加强结构110得到的DOF特性。和图7(b)所示的DOF特性一样，在图8(b)所示的DOF特性中，也是当间距P即图案间的距离(正确地讲，每一个光掩模加强结构110的移相器111B和移相器111B之间的距离)R为λ/(n×sin)(模拟条件大约为0.20μm)或者其附近的值时，DOF特性局部分地变好。而且，如图8(b)所示，当图案间的距离R为在λ/(2×sin)(约0.20μm)中加上了λ/(NA+sin)(约为0.18μm)的倍数的值的情况下，DOF的极大值出现。
换句话说，在对布置了3个光掩模加强结构110而形成的图案进行斜入射曝光的情况下，若图案间距离R为λ/(2×sin)(约0.20μm)，DOF的极大值出现。而且，在图案间距离R为λ/(2×sin)+n×λ/(sin+NA)(n为自然数)的情况下，也能得到DOF的极大值。认为出现DOF的极大值的原因是在对由无限周期地布置着的光掩模加强结构构成的图案进行斜入射曝光的情况下，由于散焦引起的0级衍射光及1级衍射光所产生的相位偏离(相位变化)一致的衍射现象、和在由0级衍射光及1级衍射光所成的像中反相位的高级衍射光干涉进来的现象。因此，可以推测出表示能够得到上述DOF的极大值的图案间距离R的关系式在一般情况下都成立。
如上所述，本案发明人做出了以下的发现，即在用象光掩模加强结构110那样的拥有移相器的图案作图1(a)所示的本实施例中的光掩模的主图案101的情况下，通过将作为辅助图案102的、既通过曝光却不转移又使其产生衍射光的图案(衍射光产生图案)布置在规定的位置上，便可大幅度地提高主图案101由于曝光而被转移时的DOF特性。这里的规定位置，为离主图案101的移相器101B(光掩模加强结构110的移相器111B)的中心λ/(2×sin)远的位置和λ/(2×sin)+n×λ/(sin+NA)(n为正整数)远的位置。
图9(a)～图9(c)分别示出了为使由光掩模加强结构110构成的主图案的DOF特性大幅度地提高，布置衍射光产生图案(辅助图案)而构成的本发明的光掩模图案的平面图。
如图9(a)所示，通过在离在半遮光部分111的内部分形成移相器112(宽度W)而构成的光掩模加强结构110(宽度L)中的移相器112的中心例如λ/(2×sin)的位置上布置由可保证不会由于曝光而被转移的那么大的尺寸的半遮光部分构成的第一级衍射光产生图案(第一辅助图案)113(宽度D)，就提高了光掩模加强结构110的DOF特性。
如图9(b)所示，通过在离半遮光部分111的内部分形成移相器112而构成的光掩模加强结构110中的移相器112的中心例如λ/(2×sin)+n×λ/(sin+NA)的位置上，布置由可保证不会由于曝光而被转移的那么大的尺寸的半遮光部分构成的第二级衍射光产生图案(第二辅助图案)114(宽度D)，就提高了光掩模加强结构110的DOF特性。
本案发明人还从DOF提高效果是由衍射光产生的这一理由出发，发现了以下现象即如图9(c)所示，通过合成图9(a)所示的辅助图案及图9(b)所示的辅助图案，即可大幅度地提高光掩模加强结构110的DOF特性。换句话说，通过将第一级衍射光产生图案113布置在离光掩模加强结构110中的移相器112的中心λ/(2×sin)的位置上，同时将第二级衍射光产生图案114布置在离的移相器112的中心λ/(2×sin)+n×λ/(sin+NA)的位置上，DOF特性的提高效果就更大了。
换句话说，与从主图案到第一辅助图案的距离(X)和从第一辅助图案到第二辅助图案的距离(Y)相等的周期布置相比，所述的从主图案到第一辅助图案的距离X比从第一辅助图案到第二辅助图案的距离Y长的非周期布置，在提高DOF特性这一点上更优秀。这里，X和Y的最佳比率由X/Y＝(sin+NA)/(2×sin)来表示。若用对斜入射角而言具有sin＝NA×S这一关系的斜入射位置S来表示它的话，X/Y＝(sin+NA)/(2×sin)＝(1+S)/(2×S)，成为一不依赖NA的值。
需提一下，虽然没有图示出来，理想情况是，在离第二辅助图案114的中心(远离光掩模加强结构110的那一方向)λ/(sin+NA)远的位置上，布置由可保证通过曝光却不转移的那么大的尺寸的半遮光部分构成的第三级衍射光产生图案(第三辅助图案)。同样，在离第3辅助图案的中心的距离为λ/(sin+NA)的倍数的每一个位置上，布置可保证通过曝光却不转移的那么大的尺寸的半遮光部分构成的第4、第5、第6…衍射光产生图案作辅助图案，也是很理想的。
下面，确认一下通过模拟而得到的将衍射光产生图案布置在所述规定位置上所带来的效果。
首先，对本案发明人通过模拟所证实的通过将衍射光产生图案布置在图9(a)～图9(c)所示的位置上，由光掩模加强结构构成的主图案就能够得到良好的DOF特性这一结果加以说明。图10(a)为显示模拟时所使用的图案(光掩模图案)的图。具体而言，如图10(a)所示，在离在半遮光部分111的内部分形成移相器112而构成的光掩模加强结构110中的移相器112的中心的距离为X的位置上，布置由具有一不会由于曝光而被转移那么大的尺寸的半遮光部分构成的第一级衍射光产生图案(第一辅助图案)113；在离第一级衍射光产生图案113的中心(远离光掩模加强结构110的那一方向)的距离为Y的位置上，布置了由具有一不会由于曝光而被转移那么大的尺寸的半遮光部分构成的第二级衍射光产生图案(第二辅助图案)114。这里，设光掩模加强结构110的宽度为L，移相器112的宽度为W，第一级衍射光产生图案113及二级衍射光产生图案114的宽度为D。图10(b)为显示由图10(a)所示的图案得到的DOF特性的模拟结果的图。具体而言，图10(b)是这样得到的，即一边改变距离X及距离Y，一边对图10(a)所示的图案进行曝光时，通过模拟而得到的对应于光掩模加强结构110而形成的图案的DOF，将那一结果用距离X及距离Y描绘出来以后，就得到了图10(b)。需提一下，模拟条件为L＝100nm、W＝60nm、D＝70nm、光源(ArF光源)的波长λ＝193nm、透镜开口数NA＝0.6、sin(斜入射角)＝0.8×NA。还设构成第一级衍射光产生图案113及第二级衍射光产生图案114的半遮光部分的透光率为6％，同时设对应于光掩模加强结构110而形成的图案的尺寸(宽度)为100nm。再就是，在图10(b)中，等高线表示DOF，A点表示距离X＝λ/(2×sin)(约为0.20μm)、距离Y＝λ/(sin+NA)(约0.18μm)的点。由图10(b)可知，在A点能得到DOF的近似最大值。换句话说，证实了通过图4所示的该变形例的光掩模能得到良好的DOF特性。
还有，通过将衍射光产生图案布置在图4所示的位置上就可使DOF最大，为证明在任意的光学条件下都成立，对本案发明人利用图10(a)所示的图案在不同的光学条件下进行同样的模拟所得到的结果。
图11(a)为显示在透镜开口数NA＝0.6、sin＝0.7×NA的光学条件下(其他条件和图10(b)一样)DOF特性的模拟结果的图。在图11(a)中，A点表示距离X＝λ/(2×sin)(约为0.23μm)、距离Y＝λ/(sin+NA)(约0.19μm)的点。由图11(a)可知，在A点能得到DOF的近似最大值。
图11(b)为显示在透镜开口数NA＝0.6、sin＝0.6×NA的光学条件下(其他条件和图10(b)的一样)DOF特性的模拟结果的图。在图11(b)中，A点表示距离X＝λ/(2×sin)(约为0.268μm)、距离Y＝λ/(sin+NA)(约0.20μm)的点。由图11(b)可知，在A点能得到DOF的近似最大值。
图11(c)为显示在透镜开口数NA＝0.7、sin＝0.7×NA的光学条件下(其他条件和图10(b)的一样)DOF特性的模拟结果的图。在图11(c)中，A点表示距离X＝λ/(2×sin)(约为0.196μm)、距离Y＝λ/(sin+NA)(约0.162μm)的点。由图11(c)可知，在A点能得到DOF的近似最大值。
在以上的说明中，是以使用点光源为前提的，下面，说明在使用具有面积的光源的情况下，通过模拟评价由衍射光产生图案带来的DOF特性的提高效果的结果。图12(a)～图12(c)分别为示出了在模拟中所使用的图案(光掩模图案)的图。
具体而言，图12(a)所示的光掩模图案仅由宽L的光掩模加强结构110构成。这里，光掩模加强结构110，由拥有其外形形状的半遮光部分111、设在光掩模加强结构110的中央部位且由半遮光部分111包围起来的移相器112(宽度W)构成。图12(b)所示的光掩模图案，为在图12(a)所示的光掩模加强结构110上增加了使之产生在由sinθ＝2×sin(斜入射角)表示的角度下衍射的衍射光的第一级衍射光产生图案113。这里，第一级衍射光产生图案113为半遮光图案，其宽度为D。图12(c)所示的光掩模图案，为在图12(b)所示的光掩模加强结构110及第一级衍射光产生图案113上增加了使之产生在由sinη＝2×(NA+sin)(斜入射角、NA透镜开口数NA)表示的角度η下衍射的衍射光的第二级衍射光产生图案114。这里，第二级衍射光产生图案114为半遮光图案，其宽度为D。
图12(d)为示出了用于模拟的光源具体而言环状光源的图。如图12(d)所示，环状光源的外径及内径分别为0.8及0.6(由透镜开口数NA标准化的)。在这种情况下，对斜入射角而言，存在0.6×NA＜sin＜0.8×NA的斜入射光。一般认为在这种情况下，第一级衍射光产生图案113及第二级衍射光产生图案114的最佳布置位置，可由成为上述光源的主要成分的斜入射角来决定。换句话说，因为可以认为若是上述光源，斜入射角的平均值就是光源的主要成分，故成为该主要成分的斜入射角就由sin＝NA×(0.6+0.8)/2＝0.7×NA来表示。下面，继续说明包含该内容的通过模拟得到的确认结果。
图12(e)为显示在规定的条件下对图12(a)～图12(c)所示的光掩模图案曝光的情况下，对应于每一个光掩模加强结构110而产生的光强度分布的模拟结果的图。图12(f)为显示在规定的条件下对图12(a)～图12(c)所示的光掩模图案曝光，形成对应于每一个光掩模加强结构110的宽度0.1μm的图案的情况下，对该图案的CD的散焦特性进行模拟的模拟结果的图。这里，CD指的是决定尺寸，用图案的最终尺寸来表示。需提一下，模拟时，设L＝180nm、W＝60nm、D＝90nm，衍射光产生图案的位置是根据为sin＝0.7×NA＝0.42的斜入射角来决定的。再就是，设光源(ArF光源)的波长λ为193nm，透镜开口数NA为0.6。再就是，构成第一级衍射光产生图案113及第二级衍射光产生图案114的半遮光部分的透光率为6％。需提一下，在图12(e)及图12(f)中，表示线的种类的(a)，(b)及(c)分别与图12(a)、图12(b)及图12(c)所示的光掩模图案相对应。
如图12(e)所示，由图12(a)～图12(c)所示的所有的光掩模图案，亦即带光掩模加强结构110的光掩模图案形成了对比度非常高的像(光强度分布)。还有，每一个光强度分布中和形成的0.1m的图案有关的部分，几乎不受第一级衍射光产生图案113及第二级衍射光产生图案114的影响。可知因为此时形成0.1μm(100nm)的图案的临界光强度在0.2左右，所以不会出现第一级衍射光产生图案113及第二级衍射光产生图案114被析像而转移到光阻上这样的现象。
如图12(f)所示，通过将第一级衍射光产生图案113及第二级衍射光产生图案114加到光掩模图案上，光掩模加强结构110的散焦特性就有飞跃的提高。换句话说，通过把设有移相器112的光掩模加强结构110和第一级衍射光产生图案113及第二级衍射光产生图案114一起使用，就能形成散焦特性极优的图案。
其次，对本案发明人通过模拟证实的如上所述理论上推导出的、对将散焦特性最佳化的衍射光产生图案的布置位置的计算方法是正确的这一情况进行说明。具体而言，在图12(b)及图12(c)所示的光掩模图案中，改变衍射光产生图案113及114的位置的情况下，对应于光掩模加强结构110而形成的宽度0.1μm的线图案的DOF的值通过模拟来求得。这里，DOF为线图案的宽度从0.1μm变到0.09μm的散焦范围。还有，模拟条件和图12(e)及图12(f)的时候一样。
图13(a)，为显示在图12(b)所示的光掩模图案中，将第一级衍射光产生图案113布置在离移相器112的中心的距离为P1的位置上的情况的图。图13(b)为显示在边改变距离P1边将图13(a)所示的光掩模图案曝光的情况下，所述DOF的变化情况的图。如图13(b)所示，当距离P1由理论式λ/(2×sin)求得的、约为230nm的时候，DOF的值近似峰值。
图13(c)，为显示在图12(c)所示的光掩模图案中，将第二级衍射光产生图案114布置在离第一级衍射光产生图案113的中心的距离为P2的位置上的情况的图。这里，移相器112和第一级衍射光产生图案113之间的距离为λ/(2×sin)(约230nm)。图13(d)为显示在边改变距离P2边将图13(c)所示的光掩模图案曝光的情况下，所述DOF的变化情况的图。如图13(d)所示，当距离P2由理论式λ/(sin+NA)求得、约为190nm的时候，DOF的值近似峰值。
如上所述，在用光源(离通过透镜中心的法线的距离为S的光源)的波长为λ，透镜开口数为NA的曝光机将移相器或者光掩模加强结构曝光的情况下，这样布置衍射光产生图案以后，就能将对应于移相器或者光掩模加强结构形成的图案的DOF特性最佳化。换句话说，在离移相器或者光掩模加强结构的中心(都是移相器的中心)λ/(2×sin)那么远的位置上布置第一级衍射光产生图案，同时在离第一级衍射光产生图案的中心的距离为λ/(sin+NA)的位置，即在离移相器的中心的距离为(λ/(2×sin))+(λ/(sin+NA))的位置上布置第二级衍射光产生图案。
在以上的说明中，示出了衍射光产生图案相对由照明形状决定的斜入射角这一主要成分而言最佳的最佳布置位置。接下来，说明对衍射光产生图案的布置位置的容许范围。如图8(b)所示，在衍射光产生图案的最佳布置位置和最佳布置位置之间，存在着DOF最低的位置(以下称其最坏布置位置)。这里，若将最佳布置位置和最坏布置位置的中间位置定义为能够得到平均DOF提高效果的位置(以下称其为平均布置位置)，则最好是衍射光产生图案位于一对将最佳布置位置夹起来的平均布置位置之间。或者是，若衍射光产生图案的中心位于最佳布置位置和将最佳布置位置夹起来的一对平均布置位置中的每一个平均布置位置的中间位置之间，就是更好的了。
具体说明的话，第二级衍射光产生图案的最佳布置位置为离移相器的中心的距离为λ/(2×sin)+λ/(sin+NA)的位置。若称该位置为点OP，则点OP两侧的最坏布置位置就是从点OP向两侧移动(λ/(sin+NA))/2那么远的位置。而且，点OP两侧的平均布置位置就是从点OP向两侧移动(λ/(sin+NA))/4那么远的位置。假设第二级衍射光产生图案位于由这一对平均布置位置所夹的区域中是最理想的情况，则最好就是第二级衍射光产生图案在离移相器的中心的距离为λ/(2×sin)+(λ/(sin+NA)×(3/4)～λ/(2×sin)+(λ/(sin+NA))×(5/4)的那一范围内。最好是，在和图13(c)一样的条件下进行数值换算的时候，就最好是将第二级衍射光产生图案布置在离第一级衍射光产生图案的中心的距离为143～238nm的那一范围内。
第二级衍射光产生图案的最佳布置位置和一对夹着该最佳布置位置的平均布置位置中的每一个平均布置位置之间的中间位置，为从点OP向两侧移动(λ/(sin+NA))/8那么远的位置。这里，最好是，第二级衍射光产生图案为不形成光阻图案的辅助图案，且第二级衍射光产生图案的中心位于所述一对夹着最佳布置位置的中间位置和中间位置之间。换句话说，则最好就是第二级衍射光产生图案的中心在离移相器的中心的距离为λ/(2×sin)+(λ/(sin+NA))×(7/8)～λ/(2×sin)+(λ/(sin+NA))×(9/8)的那一范围内。最好是，在和图13(c)一样的条件下进行数值换算的情况下，第二级衍射光产生图案的中心位于离第一级衍射光产生图案的中心的距离为166～214nm的那一范围内。
第一级衍射光产生图案也和第二级衍射光产生图案一样，最好是，第一级衍射光产生图案，位于由在第一级衍射光产生图案的最佳布置位置的两侧且离最佳布置位置的距离为(λ/(sin+NA))/4的一对平均布置位置所夹的区域中。换句话说，第一级衍射光产生图案的中心，位于第一级衍射光产生图案的最佳布置位置和一对夹着该最佳布置位置的平均布置位置中的每一个平均布置位置之间的中间位置所夹的区域中，亦即位于由在第一级衍射光产生图案的最佳布置位置的两侧且离最佳布置位置的距离为(λ/(sin+NA))/8的一对中间位置所夹的区域中。
具体而言，最好是，第一级衍射光产生图案在离移相器的中心的距离为λ/(2×sin)-(λ/(sin+NA))/4到λ/(2×sin)+(λ/(sin+NA))/4的那一范围内。最好是，在和图13(c)一样的条件下进行数值换算的情况下，第一级衍射光产生图案位于离移相器的中心的距离为183～278nm的那一范围内。或者是，最好是，第一级衍射光产生图案的中心在离移相器的中心的距离为λ/(2×sin)-(λ/(sin+NA))/8到λ/(2×sin)+(λ/(sin+NA))/8的那一范围内。最好是，在和图13(c)一样的条件下进行数值换算的情况下，第一级衍射光产生图案的中心位于离移相器的中心的距离为206～254nm的那一范围内。
需提一下，如上所述，对第二级衍射光产生图案的布置位置的容许范围的想法，并不限于图4所示的第二级衍射光产生图案也存在的那一种情况。换句话说，在存在着第三级衍射光产生图案、第四级衍射光产生图案等的情况下，最好是，将第三级衍射光产生图案、第四级衍射光产生图案等布置在和第二级衍射光产生图案的时候一样被定义出来的布置位置的容许范围内。
(第一个实施例的第二个变形例)下面，在本发明的第一个实施例的第二个变形例中，将说明对第一个实施例(或者第一个变形例)所涉及的光掩模而言最好的斜入射角的范围。到这里为止，对对用在曝光的斜入射角而言最好辅助图案的布置位置做了说明。在该变形例中，将显示实际存在最佳斜入射角这一情况。换句话说，将辅助图案布置在对那一最佳斜入射角而言为最佳之位置而构成的光掩模，将成为形成图案时最佳的光掩模。
用于实际曝光的照明不仅有点光源，还有具有一定面积的光源。因此，曝光时同时存在多个斜入射角。这里，在考虑最佳的斜入射角的时候，将斜入射照明分为环状照明、双极照明及四极照明一类等来考虑。因为，拿环状照明而言，所有的照明成分相对光掩模面而言成为斜入射成分，而对光掩模上的每一个线图案而言却存在着实质上不能成为斜入射成分的照明成分。与此相对，双极照明及四极照明中，却不存在斜入射成分以外的照明成分。
具体而言，在环状照明中，垂直于线图案的延伸方向(以下称其为线方向)入射的光对那一线图案而言成为斜入射光；而从平行于线方向的方向入射的光对那一线图案而言实质上成为垂直入射光。因此，存在着这样的垂直入射成分的照明，不管它的形状如何，都可将它分在环状照明这一类中。
另一方面，在极开在垂直于线方向的那一方向上的双极照明中，对那一线图案实质上为垂直入射成分的光就不存在了。因此，这样的仅存在斜入射成分的照明，不管其形状如何，都可将它分在双极照明这一类中。
在四极照明中，也和双极照明一样，不存在从平行于线方向的那一方向入射的成分(换句话说，实质的垂直入射光)。在四极照明中，存在的仅是从线方向的对角方向(和线方向成45度的角度的方向)入射的斜入射光。例如，在从与线方向成45度角的对角方向射入由相对开口数NA由sinmax＝NA定义的最大斜入射角max的光的情况下，将这一光投影到垂直于线方向的那一方向以后，实质上就与sin＝NA×0.50.5的斜入射成分等价。从这一特殊性来看，四极照明具有和双极照明不一样的特性。
下面，利用模拟结果，说明在以衍射光产生图案作辅助图案布置给主图案的情况下，DOF对斜入射角的依赖性。这里，使用图9(a)～图9(c)所示的光掩模图案进行模拟。需提一下，在图9(a)中，仅布置了第一辅助图案113，该第一辅助图案113由半遮光部分构成，其宽度为D；在图9(b)中，仅布置了第二辅助图案114，该第二辅助图案114由半遮光部分构成，其宽度为D；在图9(c)中，布置了所述第一辅助图案113和所述第二辅助图案114。图9(a)～图9(c)中的光掩模加强结构110由半遮光部分111和移相器112构成，该光掩模的宽度为L，移相器的宽度为W。
用环状照明对图9(a)～图9(c)中所示的光掩模图案进行斜入射曝光所得到的模拟结果示于图14(a)～图14(d)。图14(a)为显示用于模拟的环状照明的图。在图14(a)中，照明形状的内径用S1来表示，外径用S2来表示。而且，在图14(a)中，还示出了XY坐标系。需提一下，设图9(a)～图9(c)中的每一个线图案(光掩模加强结构110、第一及第二辅助图案113及114)是平行于XY坐标系的Y轴布置着的。还有，在模拟DOF对斜入射角的依赖性之际，当在用图14(a)所示的照明进行曝光的情况下，定义S＝(S1+S2)/2，同时根据sin＝S×NA来布置图9(a)～图9(c)中的每一个辅助图案113及114，进行那时的图案形成特性的模拟。这里，在模拟过程中，设L＝100nm、W＝60nm、D＝60nm，λ＝193nm，NA＝0.7。确定环状照明的形状时，要让S2-S1＝0.02。对在这些条件下用图9(a)～图9(c)中的每一个图所示的光掩模图案形成宽度80nm的图案的时候，DOF对斜入射角的依赖性(正确地讲为对斜入射位置S＝sin/NA的依赖性)的模拟结果示于图14(a)～图14(d)中。需提一下，在图14(b)～图14(d)中，为了比较，还示出了用宽度100nm的遮光图案作主图案的情况下的结果。换句话说，在图14(a)～图14(d)中，用实线表示主图案为光掩模加强结构的情况下的结果，用虚线表示主图案为遮光图案的情况下的结果。
在图14(a)～图14(d)所示的所有结果中，在S≈0.7的照明条件下的DOF最大。在S大于等于0.58且小于等于0.8的照明条件下，和用遮光图案作主图案的情况相比，用光掩模加强结构作主图案时DOF提高了。换句话说，若使用满足sin＝0.7×NA的斜入射角作曝光条件，由sin及NA定义的位置给由光掩模加强结构构成的主图案布置了辅助图案而构成的图9(a)～图9(c)所示的光掩模图案，就成为图案形成特性最优良的光掩模图案。需提一下，是按上述决定最佳照明条件的，不仅如此，将光掩模加强结构引入到主图案中以后，同时使用sin大于等于0.6且小于等于0.8×NA的照明条件的话，和主图案由遮光图案构成的情况相比，这时可使DOF提高。
若以所述模拟条件为例进行说明的话，情况如下。换句话说，因最佳照明条件为sin＝0.7×NA且NA＝0.7，故通过在离构成主图案的移相器的中心的距离为λ/(2×sin)＝0.193/(2×0.7×0.7)＝197nm的位置上布置第一辅助图案(正确地讲为其中心)，就能得到最佳的光掩模。同样，通过在离构成主图案的移相器的中心的距离为λ/(2×sin)+λ/(NA+sin)＝0.193/(2×0.7×0.7)+0.193/(0.7+0.7×0.7)＝359nm的位置上布置第二辅助图案(正确地讲为其中心)，就能得到最佳的光掩模。
将光掩模加强结构引入到主图案中，同时将第一辅助图案(正确地讲为其中心)布置在离主图案的移相器的中心的距离大于等于0.193/(2×0.8×0.7)＝172nm且小于等于0.193/(2×0.58×0.7)＝238nm的范围内，就能产生DOF的提高效果。同样，将第二辅助图案(正确地讲为其中心)布置在离主图案的移相器的中心的距离大于等于0.193/(2×0.8×0.7)+0.193/(0.7+0.8×0.7)＝325nm且小于等于0.193/(2×0.58×0.7)+0.193/(0.7+0.58×0.7)＝412nm的范围内，就能产生DOF的提高效果。
用双极照明对图9(a)～图9(c)中所示的光掩模图案进行斜入射曝光的模拟结果示于图15(a)～图15(d)中。图15(a)为显示用于模拟的双极照明的图。在图15(a)中还示出了XY坐标系。在图15(a)中，分极了的照明形状的内径坐标用x1来表示，外侧坐标用x2来表示。这里，设双极照明的分极的方向为垂直于光掩模加强结构110等的线方向的方向。换句话说，双极照明的分极的方向为平行于XY坐标系的X轴的方向，设图9(a)～图9(c)中的每一个线图案是平行于XY坐标系的Y轴布置着的。还有，在模拟DOF对斜入射角的依赖性之际，在用图15(a)所示的照明进行曝光的情况下，定义S＝(x1+x2)/2，同时根据sin＝S×NA来布置图9(a)～图9(c)中的每一个辅助图案113及114，进行那时的图案形成特性的模拟。这里，在模拟过程中，设L＝100nm、W＝60nm、D＝60nm、λ＝193nm、NA＝0.7。确定双极照明的形状时，要让x2-x1＝0.02。和图14(a)～图14(d)所示的环状照明的情况一样，对在这些条件下用图9(a)～图9(c)中的每一个图所示的光掩模图案形成宽度80nm的图案的时候，DOF对斜入射角的依赖性(正确地讲，为对斜入射位置S＝sin/NA的依赖性)的模拟结果示于图15(a)～图15(d)中。需提一下，在图15(b)～图15(d)中，为了比较，还示出了用宽度100nm的遮光图案作主图案的情况下的结果。换句话说，在图15(a)～图15(d)中，用实线表示主图案为光掩模加强结构的情况下的结果，用虚线表示主图案为遮光图案的情况下的结果。
在图15(b)～图15(d)所示的所有结果中，在S≈0.58的照明条件下的DOF最大。在S大于等于0.5且小于等于0.7的照明条件下，和用遮光图案作主图案的情况相比，用光掩模加强结构作主图案时DOF提高了。换句话说，若用满足sin＝0.58×NA的斜入射角作曝光条件，由sin及NA定义的位置给由光掩模加强结构构成的主图案布置辅助图案而构成的图9(a)～图9(c)所示的光掩模图案，就成为图案形成特性最优良的光掩模图案。需提一下，是按上述决定最佳照明条件的，不仅如此，将光掩模加强结构引入到主图案中，同时使用sin大于等于0.5×NA且小于等于0.7×NA的照明条件的话，和主图案由遮光图案构成的情况相比，这时可使DOF提高。
其次，用四极照明对图9(a)～图9(c)中所示的光掩模图案进行斜入射曝光的模拟结果示于图16(a)～图16(d)中。图16(a)为显示用于模拟的四极照明的图。在图16(a)中，XY坐标轴也显示出来了。需提一下，设图9(a)～图9(c)中的每一个线图案(光掩模加强结构110、第一及第二辅助图案113及114)是平行于XY坐标系的Y轴布置着的。在图16(a)中，四极照明为极分在所述线图案的方向(线方向)的对角方向的位置上的照明，极分在垂直于线方向(Y轴方向)的那一个方向(X轴方向)上的照明形状的内侧坐标用x1来表示，外侧坐标用x2来表示。还有，在模拟DOF对斜入射角的依赖性之际，与图15(a)所示的双极照明一样，在用图16(a)所示的照明进行曝光的情况下，定义S＝(x1+x2)/2，同时根据sin＝S×NA来布置图9(a)～图9(c)中的每一个辅助图案113及114，进行那时的图案形成特性的模拟。这里，在模拟过程中，设L＝100nm、W＝60nm、D＝60nm、λ＝193nm、NA＝0.7。确定四极照明的形状时，要让x2-x1＝0.02。和图15(b)～图15(d)所示的双极照明的情况一样，对在这些条件下用图9(a)～图9(c)中的每一个图所示的光掩模图案形成宽度80nm的图案的时候，DOF对斜入射角的依赖性(正确地讲，为对斜入射位置S＝sin/NA的依赖性)的模拟结果示于图16(b)～图16(d)中。需提一下，在图16(b)～图16(d)中，为了比较，还示出了用宽度100nm的遮光图案作主图案的情况下的结果。换句话说，在图16(b)～图16(d)中，用实线表示主图案为光掩模加强构的情况下的结果，用虚线表示主图案为遮光图案的情况下的结果。
在图16(b)～图16(d)所示的所有结果中，即在四极照明中，在S≈0.50的照明条件下，DOF最大。换句话说，在四极照明中，最佳的斜入射角由sin＝0.50×NA来决定。这是因为投影在四极照明中的X轴上的位置为将本来的斜入射位置0.50.5倍以后而得到的，因此就对应于将环状照明中的最佳条件即sin＝0.7这一值0.50.5倍以后所得到的值了。最理想的斜入射角由0.4×NA≤sin≤0.6×NA来决定。此时，离开了四个极的每一个照明区域的光源中心(XY坐标系的原点)的距离大于等于0.4/(0.50.5)×NA且小于等于0.6/(0.50.5)×NA。
如上所述，使用环状照明时，最理想的斜入射位置S大于等于0.6且小于等于0.8，S＝0.7亦即sin＝0.7×NA这一条件为最佳值。使用双极照明时，最理想的斜入射位置S大于等于0.5且小于等于0.7，S＝0.58亦即sin＝0.58×NA这一条件为最佳值。使用四极照明时，最理想的斜入射位置S大于等于0.4且小于等于0.6，S＝0.5亦即sin＝0.5×NA这一条件为最佳值。换句话说，在环状照明及双极照明的情况下，最理想的斜入射位置S的范围有共同的部分，由斜入射位置S大于等于0.58且小于等于0.7的值定义的、图9(a)～图9(c)所示的光掩模图案，无论对属于环状照明之类的照明还是对属于双极照明之类的照明，都能成为DOF特性极优的光掩模图案。不是图16(a)所示的理想的四极照明，而是在照明区域分布在不限于与线方向成45度角的很广的角度方向上的变形四极照明，实质上属于环状照明一类及双极照明一类，对应于该环状照明及双极照明的同一个理想的斜入射角而形成的光掩模，是实用上最理想的光掩模。
若给对应于大于等于0.4且小于等于0.8的斜入射位置S而构成的光掩模选择一个适当的照明条件，该光掩模就成为DOF特性极优的光掩模。
需提一下，实用上最理想的照明为环状照明。这是由于因双极照明几乎对平行于照明形状的极的方向的线图案没有什么效果，成为双极照明的适用对象的图案受到限制之故。再就是，四极照明，在形成由于一个线弯曲而构成的T型、L型等图案时，会产生该图案的形状相对光掩模形状产生很大的变形等不理想的现象。
(第一个实施例的第三个变形例)下面，在本发明的第一个实施例的第三个变形例中，对第一个实施例(或者是第一个变形例或者是第二个变形例)所涉及的光掩模的光掩模加强结构会产更理想的效果的辅助图案的布置情况加以说明。
到这里为止，说明了通过在主图案中引入光掩模加强结构，即可获得各种效果的情况。换句话说，在光掩模加强结构中，通过调整主图案的光掩模宽度和其内部分的移相器的宽度，即可使DOF、对比度等图案形成特性提高。
但是，无论使用图1(b)、图1(c)还是图2(a)～图2(d)所示的哪一种结构，都最好是包围移相器的半遮光部分或者遮光部分具有一定大小的宽度。因为如果包围移相器的半遮光部分或者遮光部分过于微细，加工光掩模时，这一微细部分就很难加工，同时还会在加工后所进行的清洗等后处理中，出现图案剥离等问题。若移相器的透光率和透光部分的透光率大致相等，就不能通过利用了光的透过性的光掩模检查将移相器和透光部分区别开来。与此相对，若在移相器和透光部分的交界处存在着光掩模检查装置所能够确认的、低透光率的半遮光部分或者遮光部分，就很容易对光掩模进行检查。
需提一下，从光掩模加工的观点来看，最好是，在光掩模加强结构中，包围移相器的半遮光部分或者遮光部分的宽度最小也要在大于等于20nm(光掩模上的实际尺寸)。这是因为一般认为用以加工光掩模的电子束曝光装置中，使用2级曝光等技术所能够实现的析像界限在20nm左右之故。
因为使用波长和曝光波长一样的光来检查光掩模是理想的，故最好是光掩模检查装置能够确认的尺寸大于等于曝光波长的1/4倍(光掩模上的实际尺寸)。因为小于等于这一个尺寸的尺寸是不能由光来确认的。这里，光掩模上的实际尺寸指的是，尚未用光掩模倍数将晶圆上的尺寸进行换算的尺寸、即光掩模上的实际尺寸。
但是，因为为得到作为光掩模加强结构的效果，就要求透过移相器的光和透过透光部分的光相互干涉，所以最好是由移相器和透光部分所夹的半遮光部分(或者遮光部分)的尺寸，小于等于所述两个光强烈地相互干涉的那一距离即0.3×λ/NA。但因为这是晶圆上的转移像的距离，故在光掩模上的尺寸要小于等于光掩模倍数M乘上这一尺寸所得到的距离即(0.3×λ/NA)×M。
下面，根据模拟结果，对采用了借助本变形例所涉及的辅助图案的设置方案而产生了更好的效果的光掩模加强结构来实现极优的图案形成特性这一情况加以说明。
图17(a)为显示用于模拟的光掩模图案的图。需提一下，在图17(a)中，用同一个符号来表示和图1(a)所示的第一个实施例所涉及的光掩模的构成部分一样的构成部分，详细说明省略。
如图17(a)所示，在由遮光部分101A(第一个实施例中的第一半遮光部分101A)和移相器101B构成的光掩模加强结构的主图案101中，设主图案101的宽度为L，移相器101B的宽度为W。还有，在主图案101的两侧，布置了一对使曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案102。从该移相器101B的中心到辅助图案102的中心的距离为G。辅助图案102由宽度为D的半遮光部分构成。
图17(b)～图17(d)，示出了通过模拟评价的在L＝90nm、D＝70nm固定不变，不断地改变W及G而形成宽度90nm的图案的情况下的DOF及曝光容限。这里，曝光容限意味着为让图案尺寸改变10％所必需的曝光量的变化量(单位％)。换句话说，因为曝光容限越大，当曝光量变化时，图案尺寸就越稳定。故在实际的图案形成工序中，曝光容限越大，当曝光量变化时，图案尺寸却很难变化。这是一个很理想的状况。模拟时，使用了波长λ＝193nm、NA＝0.7，图16(a)所示的四极照明。只不过是，在图16(a)所示的结构中，x1＝0.45×NA，x2＝0.6×NA。
具体而言，图17(b)示出了在G＝240nm及G＝500nm这两种情况下，DOF对W(移相器的宽度)的依赖性；图17(c)示出了在G＝240nm及G＝500nm这两种情况下，曝光容限对W(移相器的宽度)的依赖性。
从图17(b)及图17(c)可知在G＝500nm的模拟结果中，当W≈90nm的时候，亦即移相器的宽度W变得近似等于光掩模图案的宽度(主图案101的宽度)L的时候，DOF、曝光容限都变成最大。还因DOF仅与移相器的宽度W成正比地平缓地增加，故若使移相器的宽度W相对光掩模图案的宽度L而言很细，就得不到充分大的容限。
为在形成图案时得到充分大的容限，有必要将移相器的宽度W设定成和光掩模图案的宽度L近似相等的尺寸，但是在这种情况下，包围移相器的遮光部分的宽度变得非常微细，作为光掩模加强结构是不理想的。
另一方面，由图17(b)及图17(c)可知，在G＝240nm的模拟结果中，当W≈60nm的时候，曝光容限最大，同时DOF也比W＝0时的单纯的遮光图案提高了很多。因此，通过使移相器的宽度W比90nm的光掩模图案的宽度L窄30nm左右，在形成图案时就能得到充分大的容限。在这种情况下，包围移相器的遮光部分的宽度为15nm。这是因为缩小倍数M为4被，换算成光掩模上的实际尺寸后，就成为60nm，故确保了曝光波长(193nm)的1/4倍以上(包括1/4)的尺寸。需提一下，在图17(b)及图17(c)中，W＝90nm意味着主图案101仅由移相器构成。
从以上说明的结果可知，在主图案的光掩模宽度相等的情况下，与让主图案使用单纯的移相器的情况相比，让主图案使用光掩模加强结构，再布置上辅助图案的话，能够提高光掩模的曝光容限。需提一下，若设NA×sin＝(x1+x2)/2，G＝240nm就相当于为第一辅助图案(辅助图案102)的最佳布置位置即λ/(2×sin)。虽然省略不提，本案发明人已经确认好了第二辅助图案(相当于为最佳布置位置即λ/(2×sin)+(λ/NA+sin)G＝440nm的时候)也有同样的结果。
由图17(b)及图17(c)可知，在曝光容限达到其最大值之前，它是与移相器的宽度W成正比地急剧增加。另一方面，若能确保充分大的曝光容限，移相器的宽度W也就不必是使曝光容限最大化的值了。因此，能否边充分地确保包围移相器的半遮光部分或者遮光部分的宽度，边在形成图案时确保充分大的容限，是依赖于DOF是否随光掩模加强结构中的移相器的宽度W的增加而大大地提高来决定。
图17(d)示出了所描绘出来的DOF是如何随移相器的宽度W与从移相器的中心到辅助图案的中心的距离G构成的矩阵而变化的结果。从这一结果可知，当G＝240nm(0.24μm)及G＝440nm(0.44μm)时，DOF与W值成正比地急速地增加。如上所述，这些是分别对应于本变形例中的第一辅助图案的最佳布置位置及第二辅助图案的最佳布置位置的位置。因此，通过在这些位置上布置辅助图案，就既能充分地确保光掩模加强结构中包围移相器的半遮光部分及遮光部分的宽度，又能在形成图案时确保充分大的容限。
(第一个实施例的第四个变形例)下面，作为本发明的第一个实施例的第四个变形例，对第一个实施例(或者第一个实施例的第一个变形例到第三个变形例)所涉及的光掩模产生更理想的效果的辅助图案的宽度进行说明。
首先，说明对在将图4所示的光掩模图案曝光的情况下，DOF、曝光容限等对辅助图案的宽度的依赖性进行模拟所得到的结果。模拟时，使用了λ＝193nm、NA＝0.7的环状照明(内径0.65，外径0.75)。还设透光部分及移相器的透光率为1，移相器以外的光掩模图案部分全部由半遮光部分(透光率6％)构成。而且，每一个辅助图案根据sin＝0.7×NA被设置在图4所示的最佳位置上。
一般情况下，若使辅助图案很粗，则主图案的DOF就增大，而曝光容限却减少。这里，通过对主图案转移中的DOF及曝光容限进行模拟来评价这一现象实际上是如何依赖第一及第二辅助图案的宽度的。具体而言，求出了第一及第二辅助图案102及103的宽度D1及D2分别从40nm变化到100nm时，L＝140nm、W＝80nm的主图案101的DOF及曝光容限。
图18(a)及图18(b)示出了将D2固定在70nm，让D1从40nm变化到100nm的情况下对DOF及曝光容限的模拟结果；图18(c)及图18(d)示出了将D1固定在70nm，让D2从40nm变化到100nm的情况下对DOF及曝光容限的模拟结果。需提一下，图18(a)到图18(d)所示的DOF及曝光容限，都是形成宽90nm的图案的时候的DOF及曝光容限。
从图18(a)及图18(b)所示的结果可知，第一辅助图案102的宽度D1增加时，主图案转移中的DOF也与其成正比地大幅度地增加；还知道，随着宽度D1的增加，主图案转移中的曝光容限却大大地减少。换句话说，若第一辅助图案102较粗，DOF增加，曝光容限却减少。因此，只有折中考虑这二者的关系来提高容限，别无它法。
从图18(c)及图18(d)所示的结果可知，第二辅助图案103的宽度D2增加时，主图案转移中的DOF也与其成正比地大幅度地增加，这和第一辅助图案102的时候是一样的。但即使宽度D2增加，主图案转移中的曝光容限却仅减少一点点。因此，可通过增加宽度D2，而在不使曝光容限下降的情况下，让DOF提高。
如上所述，让第二辅助图案的宽度D2大于第一辅助图案的宽度D1以后，就既能将曝光容限维持在一个较高的状态，又能使DOF提高。本案发明人由经验得知，即使第二辅助图案为在未形成光阻的非感光部分的范围内的第一辅助图案的最大宽度的1.2倍左右，第二辅助图案也不会形成光阻的非感光部分。因此，即使让第二辅助图案的宽度为第一辅助图案的1.2倍，也不会发生形成光阻的非感光部分这样的现象。这样以来，让第二辅助图案的宽度D2大于等于第一辅助图案的宽度D1的1.2倍以后，就既能避免出现第二辅助图案形成光阻的非感光部分的现象，又确实能得到上述效果。只不过是，为能够得到由辅助图案带来的DOF提高效果，最好是，辅助图案的宽度大于等于辅助图案析像的最小尺寸的一半。换句话说，在第一辅助图案的宽度D1为产生DOF提高效果那么大的情况下，为使第二辅助图案不析像，最好是是第二辅助图案的宽度D2小于等于第一辅助图案的宽度D1的2倍。
需提一下，在本变形例中，是以在主图案的两侧设一对成为衍射光产生图案的辅助图案为前提来进行说明的。但是，在主图案的一侧紧挨着的是另外一个主图案的情况下，即使仅在和主图案中的这另外一个主图案接近的那一侧相反的一侧形成辅助图案，也能收到和本变形例一样的效果。
(第二个实施例)下面，参考附图，说明本发明的第二个实施例所涉及的光掩模图案。
图19为第二个实施例所涉及的光掩模图案的平面图。
如图19所示，在透光基板200上形成通过曝光而被转移的主图案201。主图案201，由拥有让曝光光部分地透过的第一透光率的第一半遮光部分201A和移相膜201B组成。第一半遮光部分201A拥有主图案201的外形形状。移相器201B形成在主图案201的周缘部位且由第一半遮光部分201A包围着。移相膜201B例如是通过挖透光基板200而形成的。在离透光基板200上的主图案201的移相器201B的中心的距离为λ/(2×sin)的位置上形成了让曝光光衍射且通过曝光却不转移的第一辅助图案202(宽度D1)，在该第一辅助图案202和主图案201之间夹的是透光部分。还有，在离透光基板200上的第一辅助图案202的中心(远离主图案201的那一方向)的距离为λ/(NA+sin)的位置上形成了让曝光光衍射且通过曝光却不转移的第二辅助图案203(宽度D2)，在该第二辅助图案203和第一辅助图案202之间夹的是透光部分。这里，第一辅助图案202和第二辅助图案203都是由拥有让曝光光部分地透过的第二透光率的第二半遮光部分构成。
需提一下，在本实施例中，移相器201B和第一辅助图案202之间的距离可为(λ/(2×sin))附近的值(参考第一个实施例的第一个变形例)。
在本实施例中，移相器201B和第二辅助图案203之间的距离可为(λ/(2×sin))+(λ/(NA+sin))附近的值(参考第一个实施例的第一个变形例)。
在本实施例中，最好是，上述sin(斜入射角)大于等于0.4×NA且小于等于0.8×NA，大于等于0.58×NA且小于等于0.7×NA就更好了。在使用环状照明进行曝光的时候，最好是，上述sin大于等于0.6×NA且小于等于0.80×NA。在使用四极照明进行曝光的时候，最好是，上述sin大于等于0.4×NA且小于等于0.60×NA(参考第一个实施例的第二个变形例)。
在本实施例中，最好是，第二辅助图案203的宽度D2大于第一辅助图案202的宽度D1，D2大于等于D1的1.2倍就更好了(参考第一个实施例的第四个变形例)。
下面，说明本实施例中的移相器的布置的特征。首先，当想要形成的图案的尺寸在0.3×λ/NA以下(包括等于)的时候，最好是将移相器布置在对应于该图案的半遮光部分(半遮光图案)的中心；当想要形成的图案的尺寸在λ/NA以上(包括等于)的时候，最好是将移相器布置在对应于该图案的半遮光图案的周缘部位；当想要形成的图案的尺寸大于0.3×λ/NA且小于λ/NA的时候，既可将移相器布置在对应于该图案的半遮光图案的中心，又可将移相器布置在对应于该图案的半遮光图案的周缘部位。
将移相器布置在为形成尺寸大于等于λ/NA的图案的光掩模图案部分中的周缘部位的理由有两个，一是为了通过后述的“轮廓加强法”得到图案形成特性的提高效果，二是为了将衍射光产生图案布置在最佳的位置上。具体而言，最好是将移相器布置在离半遮光图案的外周的距离小于等于λ/(2×sin)的那一范围内。换句话说，为布置第一级衍射光产生图案，有必要将移相器布置在半遮光图案(主图案)中离外周的距离小于等于λ/(2×sin)的那一位置上。还有，考虑到sin的最大值为NA这一点，在尺寸大于等于λ/NA的半遮光图案的情况下，则最好是将移相器布置在其周缘部位。
在图19所示的光掩模中，光掩模图案由主图案201、第一辅助图案202及第二辅助图案203构成。透光基板200上未形成该光掩模图案的部分未透光部分(开口部分)。
透过移相膜201B的光和透过透光部分的光之间，有一个相位彼此相反的关系(具体而言，两者间的相位差具有大于等于(150+360×n)度且小于等于(210+360×n)度(n为整数)这样的关系)。
透过第一半遮光部分201A及第二半遮光部分(第一辅助图案202及第二辅助图案203)的光和透过透光部分的光之间，分别具有一个相位彼此相同的关系(具体而言，两者间的相位差具有大于等于(-30+360×n)度且小于等于(30+360×n)度(n为整数)这样的关系)。
根据第二个实施例，因为主图案201由第一半遮光部分201A和移相器201B构成，故可由透过移相器201B的光来抵消透过透光部分及第一半遮光部分201A的光的一部分。结果是，能够将对应于主图案201的暗影的光强度分布的对比度提高。
还有，根据第二个实施例，除了主图案201以外，还形成了低透光率的第一及第二辅助图案202及203。具体而言，在离主图案201的移相器201B的中心的距离为λ/(2×sin)的位置上形成了第一辅助图案(第一级衍射光产生图案)202；在离第一辅助图案202的中心的距离为λ/(NA+sin)的位置上形成了第二辅助图案(第二级衍射光产生图案)203。于是，就确实能产生和透过主图案201的移相器201B的光干涉的衍射光。结果是，主图案201的转移像中的散焦特性提高，DOF特性也就提高。
但是，在本实施例中，即使移相器201B和第一辅助图案202之间的距离为(λ/(2×sin))附近的值，也能收到一定的上述效果。同样，即使移相器201B和第二辅助图案203之间的距离为(λ/(2×sin))+(λ/(NA+sin))附近的值，也能收到一定的上述效果(参考第一个实施例的第一个变形例)。最好是，上述sin(斜入射角)大于等于0.4×NA且小于等于0.8×NA，大于等于0.6×NA且小于等于0.7×NA就更好了(参考第一个实施例的第二个变形例)。
还有，在本实施例中，由主图案201的移相器201B和透光部分所夹的半遮光部分(第一半遮光部分201A)的宽度至少大于等于20nm(光掩模上的实际尺寸)；大于等于曝光波长的1/4就更好了(参考第一个实施例的第三个变形例)。
还有，在本实施例中，第二辅助图案203的宽度D2大于第一辅助图案202的宽度D1，D2大于等于D1的1.2倍就更好了(详细情况参考第一个实施例的第四个变形例)。
还有，根据第二个实施例，因第一辅助图案202及第二辅助图案203为半遮光部分，故可提高辅助图案布置的自由度，由此而提高含有主图案201的图案布置的周期性，这样以来DOF可就进一步提高了。还有，因第一辅助图案202及第二辅助图案203为半遮光部分，故可在通过曝光却不转移的条件下使每一个辅助图案粗一些，所以容易加工。
还有，根据第二个实施例，因将移相器201B布置在主图案201的周缘部位，故能够加强透过透光部分的光的像的主图案201附近的光强度分布的对比度，由此而可边将散焦特性保持得良好，边形成图案。
还有，根据第二个实施例，因为是通过挖透光基板200以后来形成移相器201B的，故形成图案时能够发挥出优良的散焦特性。
需提一下，在第二个实施例中，可仅布置第一辅助图案202及第二辅助图案203中之一个图案。
还有，在第二个实施例中，最好是，构成主图案201的第一半遮光部分201A的第一透光率在15％以下(包括15％)。这样做以后，就既能防止在形成图案时光阻膜变薄，同时还能使光阻膜的感光度最佳化。但是，要想使这些效果与DOF提高效果、对比度提高效果两立，最好是第一透光率大于等于3％。
还有，在第二个实施例中，最好是，第一辅助图案202及第二辅助图案203(亦即第二半遮光部分)的第二透光率在6％以上(包括6％)且50％以上(包括50％)。这样以来，既能防止由于每一个辅助图案的遮光性过高而形成光阻的非感光部分，又确实能实现由衍射光带来的DOF提高效果。
还有，在第二个实施例中，第一半遮光部分201A和成为第一辅助图案202及第二辅助图案203的第二半遮光部分，可由同一个半遮光膜例如形成在透光基板200上的金属薄膜构成。因为在这种情况下很简单地就能形成每一个半遮光部分，因此也就很容易加工光掩模。上述金属薄膜，例如可为由例如Cr(铬)、Ta(钽)、Zr(锆)、Mo(钼)或者Ti(钛)等金属制成的薄膜或者由这些金属的合金制成的薄膜(例如厚度小于等于50nm)。具体的合金材料可为Ta-Cr合金、Zr-Si合金、Mo-Si合金或者Ti-Si合金等。还可使用含有ZiSiO、CrAlO、TaSiO、MoSiO或者TiSiO等硅氧化物的厚膜来代替金属薄膜。
还有，在第二个实施例中，可以通过在透光基板100上形成由高透光率材料构成的移相膜来形成移相器201B。
下面，对由本案发明人发现的、借助在遮光图案(主图案201)的周缘部位形成移相器(移相器201B)这样的结构，而提高孤立沟槽图案的析像度的方法(下面，称其为轮廓加强法)进行说明。这里，“轮廓加强法”是一只要是正光阻工序下的微小沟槽图案全能成立的原理，而与它的形状无关。下面，以由正光阻工序形成连接图案的情况为例进行说明。而且，“轮廓加强法”同样适用于负光阻工序，只是这时要将正光阻工序的微小沟槽图案(光阻除去图案)和微小图案(光阻图案)置换一下。还有，在以下说明中，不特别指出的话，假定移相器部分以外的遮光图案由半遮光部分构成。
在例如形成有包围开口部分的遮光图案且在遮光图案的周缘部位布置有移相器的光掩模中(以下称其为轮廓加强光掩模)，透过布置在遮光图案的周缘部位的移相器的光，换句话说，透过布置在开口部分(透光部分)的周围的移相器的光，能将透光开口部分及半遮光部分的光的一部分抵消。因此，若通过调整而用透过移相器的光的强度去抵消透过包围开口部分的区域(轮廓部分)的光，就能形成轮廓部分的光强度减少到近似接近0的那个值的光强度分布。透过移相器的光强烈地抵消轮廓部分的光，却微弱地抵消开口部分中央附近的光。结果是，能收到透过轮廓加强光掩模的光的强度分布中分布的倾斜度从开口部分朝着周围增大的效果。于是，因为透过轮廓加强光掩模的光的强度分布拥有很陡的分布曲线，故形成的是对比度很高的光强度的像(图像)。这就是轮廓加强法中能够加强光强度的图像的原理。换句话说，通过将移相器布置在由低透光率的半遮光部分构成的光掩模图案的开口部分附近，就能在由光掩模形成的光强度的像中形成对应于开口部分的轮廓的非常强的暗部。这样以来，就能在开口部分的光强度及其周边部分的光强度之间形成对比度得以加强的光强度分布。
需提一下，用于轮廓加强法中的半遮光部分的透光率高一些好，但由于半遮光部分的存在会在本来成为遮光部分的区域存在透过光，因此，从形成图案时防止光阻膜(对应于半遮光部分的光阻图案)的膜减少或者是从使光阻的感光度最佳化等的观点来看，最好是将半遮光部分的透光率的最大值定在15％左右。另一方面，为收到由轮廓加强法带来的效果，最好是将半遮光部分的透光率的最小值定在3％左右。于是，可以说轮廓加强光掩模中的半遮光部分的透光率的最佳值要大于等于3％且小于等于15％。而且，在轮廓加强光掩模中，将移相器设置成与开口部分相接的样子也行，将移相器设置成在它和开口部分之间夹着半遮光部分的样子也行。沿着开口部分的整个轮廓布置移相器也行，仅沿着该轮廓的一部分布置移相器也行。
使用让光在和透光部分相同的相位下透过的半遮光图案做遮光图案以后，就可能形成中心线加强法(参看第一个实施例)和轮廓加强法同时使用的光掩模图案。换句话说，将移相器布置在用以形成微细的线图案的半遮光图案的中心部位。另一方面，将移相器布置在用以形成大的图案的半遮光图案的周缘部位。这样以来，因为对应于大图案的端部的光强度的像的对比度就由于轮廓加强法而提高，所以想要形成的所有图案中的所有部分光强度的像的对比度都能加强。这样，就能借助到现在为止形成图案时作为光掩模图案用不太理想的半遮光图案(让光在和透光部分一样的相位下透过的半遮光部分)，来形成任意形状的图案了。还有，使用半遮光图案亦即半遮光膜还有以下好处。换句话说，在现有的光掩模中，为确保遮光性而必须使用厚金属膜作光掩模图案。与此相对，因为这里可用具有半遮光性的薄金属膜形成半遮光图案，换句话说，因为用以形成光掩模图案的金属膜变薄，故光掩模的加工就容易了。具体而言，在使用Cr膜的情况下，到现在为止，要求光掩模图案的厚度在100nm左右，半遮光图案的厚度却在10nm左右就足够了。因此，在通过蚀刻形成微细的光掩模图案的情况下、在形成光掩模图案之后进行清洗等的情况下，都难以出现剥离等不良现象。
需提一下，在第二个实施例中，使用衍射光产生图案(第一辅助图案202及第二辅助图案203)，使其产生与让透过光掩模加强结构(主图案201)内的开口部分(移相器201B)的光干涉的衍射光，由此而使形成图案时的散焦特性(DOF特性)提高的理由和第一个实施例一样。
换句话说，在将移相器(移相器201B)布置在半遮光部分(第一半遮光部分201A)的周缘部位的轮廓加强法的光掩模加强结构(参考图19)中，由移相器包围起来的半遮光部分只让光阻不感光那么大的光透过，光学上来看它和透光部分一样。于是，因为轮廓加强法的移相器也产生和中心线加强法的移相器一样的作用，故和中心线加强法一样，在离移相器的中心的距离为λ/(2×sin)的位置上布置了第一级第一辅助图案，并且(或者)在离第一辅助图案的中心的距离为λ/(NA+sin)的位置上布置了第二辅助图案，而可使散焦特性提高。但轮廓加强法中以移相器的位置为基准的衍射光产生图案的布置位置的容许范围，与在第一个实施例中所说明的中心线加强法中的衍射光产生图案的布置位置的容许范围一样。
(第三个实施例)下面，参考附图，说明本发明的第三个实施例所涉及的光掩模。
图20(a)为第三个实施例所涉及的光掩模的平面图，图20(b)为沿图20(a)中的XX-XX线剖开的剖面图。图21(a)～图21(c)为沿图20(a)中的XX-XX线剖开的剖面图的几个例子。
如图20(a)及图20(b)所示，在透光基板300上形成通过曝光而被转移的线状主图案301。主图案301由第一半遮光部分301A和移相器301B组成。第一半遮光部分301A形成为将线状的移相器301B包围起来的样子。换句话说，将移相器301B布置在主图案301的中心部位。移相器301B例如是通过挖透光基板300而形成的。透光基板300上主图案301的两侧，布置了两个构成为一对的使曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案302，各个辅助图案302和主图案301之间夹着透光部分。辅助图案302由第二半遮光部分构成。
需提一下，在本实施例中，第一半遮光部分301A及成为辅助图案302的第二遮光部分由同一个遮光膜307例如为形成在透光基板300上的Cr(铬)膜等金属膜形成。
换句话说，第三个实施例和第一个实施例的不同之处为，在第三个实施例中，使用由遮光部分及移相器构成的光掩模加强结构，同时还使用仅由遮光部分构成的辅助图案(衍射光产生图案)。需提一下，在图20(a)及图20(b)所示的光掩模中，由主图案301和辅助图案302构成光掩模图案。透光基板300上未形成该光掩模图案的部分为透光部分(开口部分)。透过移相器301B的光和透过透光部分的光之间有一个相位彼此相反的关系(具体而言，两者间的相位差具有大于等于(150+360×n)度且小于等于(210+360×n)度(n为整数)这样的关系)。
根据第三个实施例，因为主图案301拥有移相器301B，故可由透过移相器301B的光抵消透过透光部分的光的一部分。因此，对应于主图案301的暗影的光强度分布的对比度就得以加强。还因除了主图案301以外，还设置了辅助图案302，故通过将辅助图案302布置在合适的位置，就可产生与透过主图案301的移相器301B的光干涉的衍射光。这样，主图案301的转移像的散焦特性就提高，DOF也就提高。
还有，根据第三个实施例，因为将移相器301B布置在具有主图案301的外形形状的第一半遮光部分301A的中心部位，故对应于主图案301的暗影的中心部位的光强度分布的对比度就得以加强，结果是，既能将散焦特性维持得良好，又能形成例如微细的线图案。
根据第三个实施例，因为是通过挖透光基板300来形成移相器301B的，故形成图案时会发挥出极其优良的散焦特性。具体而言，因为是通过在遮光膜307(遮光部分)上开上开口部分，并同时挖开口部分内的透光基板300而形成移相器301B的，故移相器301B成为透过性很高的移相器。还因为可通过调整遮光部分的开口尺寸来调整透过主图案301内部的反相位的光的强度，而很容易实现透过主图案301的反相位的光的最佳化，故在形成图案时能发挥出极其优良的散焦特性。换句话说，因为可通过调整包围移相器的遮光部分的宽度来调整光掩模尺寸(主图案尺寸)，还可通过调整遮光部分的开口尺寸来调整透过主图案的反相位的光的强度，故能够收到可独立地调整光掩模尺寸和反相位的光的强度那样的特有效果。因此，和第一个实施例一样，确实能够收到调整反相位的光而得到的效果，例如聚焦特性的提高效果及微细图案的对比度的提高效果，同时还很容易实现所希望的图案尺寸。
需提一下，在第三个实施例中，例如如图21(a)所示，拿透光基板300及遮光膜307的叠层结构而言，除去移相器形成区域和透光部分形成区域所对应的遮光膜307，同时挖对应于透光部分形成区域的透光基板300，也可实现产生和图20(b)所示的光掩模一样的效果的光掩模。
还有，在第三个实施例中，如图21(b)及图21(c)所示，可利用在透光基板300上夹着由透光率很高的材料制成的移相膜308形成遮光膜307的结构，形成拥有移相器301B的主图案301和辅助图案302。具体而言，如图21(b)所示，在在透光基板300上沉积高透光率的移相膜308且在其上沉积遮光膜307而构成的光掩模结构中，除去移相器形成区域和透光部分形成区域所对应的遮光膜307，并同时除去移相器形成区域所对应的移相膜308，这样也可实现产生和图20(b)所示的光掩模一样的效果的光掩模。而且，根据图21(b)所示的光掩模，还能高精度地控制移相器301B的相位。另一方面，如图21(c)所示，在和图21(b)一样的叠层光掩模结构中，除去移相器形成区域和透光部分形成区域所对应的遮光膜307，并同时除去透光部分形成区域所对应的移相膜308，也能实现产生和图20(b)所示的光掩模一样的效果的光掩模。
这里，如该实施例所示，简单地说明一下在在透光基板上形成由金属膜制成的遮光部分同时挖透光基板而形成移相器，这样来形成光掩模的情况下，实现容易检查光掩模的光掩模图案这一情况。因对光具有透过性的材料的透光率随光的波长而变，故若在检查光掩模时，不使用波长和曝光光的波长一样的光，就不能检查光掩模，这种情况时有发生。换句话说，在用波长大于曝光光的光检查对曝光光的透光率较低的材料的情况下，有时候，该材料相对检查光的波长具有非常高的透光率，结果而不能检查光掩模图案的遮光性。然而，如该实施例所述，在用能够完全遮光且膜厚充分厚的金属膜作遮光部分的情况下，该金属膜就成为相对X线区域的波长以外的所有光几乎完全遮光的遮光膜。因此，在曝光光的波长和光掩模检查装置的光的波长不一样的情况下，很容易对本实施例那样的光掩模进行光掩模检查。
(第三个实施例的变形例)下面，参考附图，说明本发明的第三个实施例的变形例所涉及的光掩模。
图22为第三个实施例的变形例所涉及的光掩模下的光掩模图案的平面图。需提一下，在图22中，用相同的符号来表示和图20(a)及图20(b)所示的第三个实施例所涉及的光掩模相同的构成要素，说明省略。
本变形例的第一个特征为，将辅助图案302(宽度D1)设在离主图案301(宽度L)的移相器301B的中心的距离为(λ/(2×sin))的位置上。
该变形例的第二个特征为，在离主图案301的移相器301B的中心的距离为(λ/(2×sin))+(λ/(NA+sin))的位置上，换句话说，在离辅助图案(以下称其为第一辅助图案)302的中心(λ/(NA+sin))的位置上，形成了让曝光光衍射且通过曝光却不转移的第二辅助图案303(宽度D2)，第一辅助图案302及第二辅助图案303之间要有透光部分。第二辅助图案303由和第一辅助图案302一样的遮光部分构成。
根据该变形例，确实可实现由第三个实施例的衍射光带来的DOF提高效果。
需提一下，在该变形例中，不布置第一辅助图案302及第二辅助图案303中的任一个辅助图案也是可以的。
在该变形例中，即使移相器301B和第一辅助图案302之间的距离为(λ/(2×sin))附近的值，也能收到一定的上述效果。
在该变形例中，即使移相器301B和第二辅助图案303之间的距离为(λ/(2×sin))+(λ/(NA+sin))附近的值，也能收到一定的上述效果。
这里，产生所述一定效果的，与第一辅助图案302或者第二辅助图案303的布置位置有关的所述“附近的值”，指的是在第一个实施例的第一个变形例中所说明的、衍射光产生图案的布置位置的容许范围。
在该变形例中，最好是，上述斜入射角为大于等于0.4×NA且小于等于0.8×NA的值。为大于等于0.58×NA且小于等于0.7×NA的值就更好了。在使用环状照明进行曝光的时候，最好是，上述斜入射角为大于等于0.6×NA且小于等于0.80×NA的值。在使用四极照明进行曝光的时候，最好是，上述斜入射角为大于等于0.4×NA且小于等于0.60×NA的值(参考第一个实施例的第二个变形例)。
在该变形例中，最好是，主图案301的宽度L至少比移相器301B的宽度W宽2×20nm(包括等于)(光掩模上的实际尺寸)，大于等于曝光波长(曝光光的波长)的1/4的2倍就更好了。换句话说，最好是，在主图案的光掩模加强结构下，夹在移相器和透光部分之间的半遮光部分(或者是遮光部分)的宽度，至少大于等于20nm(光掩模上的实际尺寸)；大于等于曝光波长的1/4就更好了。但是，因为使用的是采用了光掩模加强结构的光掩模，故最好是主图案的宽度小于等于0.8×λ/NA。因此，最好是，夹在移相器和透光部分之间的半遮光部分(或者是遮光部分)的宽度不超过0.4×λ/NA(详细情况参考第一个实施例的第三个变形例)。
在该变形例中，最好是，第二辅助图案303的宽度D2大于第一辅助图案302的宽度D1，D2大于等于D1的1.2倍就更好了(详细情况参考第一个实施例的第四个变形例)。
(第四个实施例)下面，参考附图，说明本发明的第四个实施例所涉及的光掩模。
图23(a)为第四个实施例所涉及的光掩模的平面图，图23(b)为沿图23(a)中的XXIII-XXIII线剖开的剖面图。
如图23(a)及图23(b)所示，在透光基板400上形成通过曝光而被转移的线状主图案401。主图案401由移相器构成。该移相器例如是通过挖透光基板400而形成的。在透光基板400上主图案401的两侧，布置了两个构成为一对的使曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案402，辅助图案402和主图案401之间夹着透光部分。辅助图案402由具有让曝光光部分地透过的透光率的半遮光部分构成。
换句话说，第四个实施例和第一个实施例的不同之处为，在第四个实施例中，主图案401仅由移相器来构成，而不是由光掩模加强结构来构成。需提一下，在图23(a)及图23(b)所示的光掩模中，由主图案401和辅助图案402构成光掩模图案。透光基板400上未形成该光掩模图案的部分为透光部分(开口部分)。
透过成为主图案401的移相器的光和透过透光部分的光之间有一个相位彼此相反的关系(具体而言，两者间的相位差具有大于等于(150+360×n)度且小于等于(210+360×n)度(n为整数)这样的关系)。
透过成为辅助图案402的半遮光部分的光和透过透光部分的光之间具有一个相位彼此相同的关系(具体而言，两者间的相位差具有大于等于(-30+360×n)度且小于等于(30+360×n)度(n为整数)这样的关系)。
根据第四个实施例，因为主图案401由移相器构成，故可由透过该移相器的光抵消透过透光部分的光的一部分。因此，对应于主图案401的暗影的光强度分布的对比度就得以加强。还因除了主图案401以外，还设置了低透光率的辅助图案402，故通过将辅助图案402布置在合适的位置，就可产生与透过为主图案401的移相器的光干涉的衍射光。这样，主图案401的转移像的散焦特性就提高，DOF也就提高。
还有，根据第四个实施例，因辅助图案402为半遮光部分，故辅助图案的布置自由度提高，而能够提高含有主图案401的图案布置的周期性，故可进一步提高DOF特性。还因辅助图案402为半遮光部分，故可在通过曝光却不转移的条件下使辅助图案402粗一些，这样加工就变得更容易。
还有，根据第四个实施例，因为是通过挖透光基板400来形成成为主图案401的移相器的，故形成图案时会发挥出极其优良的散焦特性。
需提一下，在第四个实施例中，因主图案401仅由移相器构成，故收不到在第一个实施例到第三个实施例中使用光掩模加强结构而带来的效果，换句话说，通过调整光掩模加强结构的尺寸、设在光掩模加强结构中的移相器(开口部分)的尺寸，而收到的边控制对比度及散焦特性，边在形成图案时很容易地实现我们所希望的尺寸这一特有效果。然而，若只想提高散焦特性，可用单纯的移相器来替换光掩模加强结构。
还有，在第四个实施例中，最好是，成为辅助图案402的半遮光部分的透光率在6％以上(包括6％)且50％以上(包括50％)。这样做以后，就既能防止由于辅助图案402的遮光性过高而形成光阻膜的非感光部分，同时还确实能实现由衍射光带来的DOF提高效果。
还有，在第四个实施例中，可用图23(c)所示的光掩模剖面结构来代替图23(b)所示的光掩模剖面结构。换句话说，如图23(c)所示，在在透光基板400上依次叠层了半遮光膜406及由高透光率材料制成的移相膜408的结构中，可采用除去移相器形成区域(主图案形成区域)以外的移相膜408且除去透光部分形成区域的半遮光膜406的结构。根据图23(c)所示的结构，很容易使成为主图案401的移相器的透光率小于成为辅助图案402的半遮光部分的透光率。在这种情况下，若设移相器的透光率小于等于15％，就不仅可由移相器构成微细的图案，任意尺寸的整个主图案都可由移相器构成，故很容易形成任意尺寸的图案混合在一起布置着作为主图案用的光掩模。
(第四个实施例的变形例)下面，参考附图，说明本发明的第四个实施例的变形例所涉及的光掩模。
图24为第四个实施例的变形例所涉及的光掩模下的光掩模图案的平面图。需提一下，在图24中，用相同的符号来表示和图23(a)及图23(b)所示的第四个实施例所涉及的光掩模相同的构成要素，说明省略。
本变形例的第一个特征为，将辅助图案402(宽度D1)设在离主图案401(宽度W)即移相器的中心的距离为(λ/(2×sin))的位置上。
该变形例的第二个特征为，在离成为主图案401的移相器的中心的距离为(λ/(2×sin))+(λ/(NA+sin))的位置上，换句话说，在离辅助图案(以下称其为第一辅助图案)402的中心(λ/(NA+sin))远的位置上，形成了让曝光光衍射且通过曝光却不转移的第二辅助图案403(宽度D2)，第一辅助图案402及第二辅助图案403之间要夹着透光部分。第二辅助图案403由和第一辅助图案402一样的遮光部分构成。
根据该变形例，确实可实现由第四个实施例的衍射光带来的DOF提高效果。
需提一下，在该变形例中，不布置第一辅助图案402及第二辅助图案403中的任一个辅助图案也是可以的。
在该变形例中，即使成为主图案401的移相器和第一辅助图案402之间的距离为(λ/(2×sin))附近的值，也能收到一定的上述效果。
在该变形例中，即使成为主图案401的移相器和第二辅助图案403之间的距离为(λ/(2×sin))+(λ/(NA+sin))附近的值，也能收到一定的上述效果。
这里，产生所述一定效果的，与第一辅助图案402或者第二辅助图案403的布置位置有关的所述“附近的值”，指的是在第一个实施例的第一个变形例中所说明的、衍射光产生图案的布置位置的容许范围。
在该变形例中，最好是，上述斜入射角为大于等于0.4×NA且小于等于0.80×NA的值。为大于等于0.58×NA且小于等于0.7×NA的值就更好了。在使用环状照明进行曝光的时候，最好是，上述斜入射角为大于等于0.6×NA且小于等于0.80×NA的值。在使用四极照明进行曝光的时候，最好是，上述斜入射角为大于等于0.4×NA且小于等于0.60×NA的值(参考第一个实施例的第二个变形例)。
在该变形例中，最好是，第二辅助图案403的宽度D2大于第一辅助图案402的宽度D1，D2大于等于D1的1.2倍就更好了(详细情况参考第一个实施例的第四个变形例)。
还有，在本变形例中，用半遮光部分作每一个辅助图案402及403用，不仅如此，还可使用遮光部分来作第一辅助图案402及第二辅助图案403用。和用半遮光部分作辅助图案相比，用遮光部分作辅助图案时，主图案和辅助图案之间的对比度下降，另一方面，在本变形例中所说明的位置上布置辅助图案以后，就能得到实现了很大的DOF的光掩模，这是不言而喻的。
还有，在利用以下说明的简单化了的光掩模结构代替本变形例中的光掩模结构的情况下，和本变形例相比，虽然形成图案时的对比度、DOF的加强效果下降了，但确可使该加强效果比现有技术下的高。
具体而言，在用图25(a)所示的由遮光部分形成的辅助图案412及413来代替该变形例中的由半遮光部分构成的辅助图案402及403(参看图24)的情况下，因辅助图案的遮光性变高了，故辅助图案的布置自由度下降了。但是，因为在25(a)所示的光掩模结构下，也是主图案401由移相器构成，故在布置该变形例中的辅助图案402及403的位置上布置上辅助图案412及413以后，就能收到DOF提高效果。还有，若用遮光部分来替换半遮光部分，形成图案时的精度下降了，但能收到对光掩模进行了确确实实的检查这样的效果(参考第三个实施例)。
图25(b)～图25(c)示出了沿图25(a)中的XXV-XXV线剖开的剖面图的几个例子。
在图25(b)所示的结构中，成为主图案401的移相器例如是通过挖透光基板400而形成的。每一个辅助图案(第二辅助图案413未图示)由形成在透光基板400上的遮光膜407构成。因为根据图25(b)所示的结构，能得到透光率充分高的移相器，故可得到充分大的DOF提高效果。
还有，图25(c)所示的结构，可通过对依次叠层形成在透光基板400上的移相膜408及遮光膜407的结构，除去辅助图案形成区域以外的遮光膜407并除去透光部分形成区域的移相膜408来实现。换句话说，主图案401由移相膜408这一单层结构构成；每一个辅助图案412及413(省略示意第二辅助图案413)由移相膜408和遮光膜407的叠层结构构成。在图25(c)所示的结构中，若使移相器的透光率小于等于15％，就不仅能由移相器形成微细图案，还能由移相器形成大图案，故很容易形成从微细图案到大尺寸的任意尺寸的图案混合布置着作为主图案的光掩模。
还有，在用图26所示的由移相器形成的辅助图案422及423来代替该变形例中的由半遮光部分构成的辅助图案402及403(参看图24)的情况下，使辅助图案的遮光性比主图案的遮光性低的效果下降了，却能得到充分大的DOF提高效果。因为图26所示的结构通过将透光基板上的移相膜图案化即可实现，故光掩模的加工就变得很容易。
还有，可用图27所示的由遮光部分构成的主图案411及由遮光部分构成的辅助图案412及413来代替本变形例中的由移相器构成的主图案及由半遮光部分构成的辅助图案402及403(参看图24)。在这种情况下，和该变形例相比，由主图案411带来的遮光性加强效果及DOF提高效果下降了，但DOF却有一定的提高。根据图27所示的光掩模结构，因为仅由遮光部分形成光掩模图案，故光掩模的加工和检查等都非常容易。
(第五个实施例)下面，参考附图，说明本发明的第五个实施例所涉及的图案的形成方法，具体而言，为利用了第一个实施例到第四个实施例中任一个实施例所涉及的光掩模(以下称其为本发明的光掩模)的图案形成方法。
图28(a)～图28(d)为显示第五个实施例所涉及的图案形成方法的每一个工序的剖面图。
首先，如图28(a)所示，在衬底500上形成金属膜或者绝缘膜等被加工膜501以后，如图28(b)所示，在被加工膜501上形成正型光阻膜502。
接着，如图28(c)所示，用曝光光503去照射本发明的光掩模、例如图1(b)所示的第一个实施例所涉及的光掩模，由透过该光掩模的透过光504对光阻膜502曝光。
需提一下，在在图28(c)所示的工序中所使用的光掩模的透光基板100上，设有由于曝光而被转移的线状主图案101。主图案101由拥有让曝光光部分地透过的第一透光率的第一半遮光部分101A和移相器101B组成。第一半遮光部分101A形成为将线状的移相膜101B包围起来的样子。移相器101B例如是通过挖透光基板100而形成的。透光基板100上主图案101的两侧，布置了两个构成为一对的使曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案102，各个辅助图案102和主图案101之间夹着透光部分。辅助图案102由拥有让曝光光部分地透过的第二透光率的第二半遮光部分构成。
在图28(c)所示的曝光工序中，使用斜入射曝光光源对光阻膜502曝光。因为此时透光率低的半遮光部分用作光掩模图案，故整个光阻膜502在较弱的能量下曝光。但是，如图28(c)所示，仅有对应于主图案101以外的区域的光阻膜502的潜像部分502a，是用在显象工序中光阻膜足以溶解的曝光能来照射。
接着，如图28(d)所示，对光阻膜502进行显象处理而将潜像部分502a除去，由此而形成对应于主图案101的光阻图案505。
根据第五个实施例，因为是使用了本发明的光掩模(具体而言，为第一个实施例所涉及的光掩模)的图案形成方法，故能收到和第一个实施例一样的效果。具体而言，通过本发明的光掩模对涂敷了光阻的衬底(晶圆)进行斜入射曝光。此时，因为拥有移相器(开口部分)的光掩模加强结构(主图案101)具有非常强的遮光性，故用在显象工序中足以溶解的曝光能来照射对应于光掩模加强结构以外的其他区域的光阻。而且，由光掩模加强结构形成的暗影的对比度非常高，同时该暗影的散焦特性也非常优良，故可形成DOF高的微细图案。
需提一下，在第五个实施例中，使用了第一个实施例所涉及的光掩模，不仅如此，还可使用第二个实施例到第四个实施例中的每一个实施例所涉及的光掩模，每一个实施例都能收到同样的效果。
还有，在第五个实施例中，使用的是正型光阻工序，不仅如此，还可代替它，使用负型光阻工序，这时也能收到同样的效果。
还有，在第五个实施例中，最好是，在用图28(c)所示的曝光光503进行照射的工序中，使用斜入射照明法(斜入射曝光法)。这样以来，在透过本发明的光掩模的光的光强度分布中，在对应于主图案及透光部分的部分之间的对比度就提高。而且，光强度分布的散焦特性也提高。因此，在形成图案时，曝光容限和散焦容限就提高。换句话说，能形成散焦特性极其优良的微细图案。
其次，对在使用了有辅助图案(衍射光产生图案)的本发明的光掩模进行斜入射曝光的过程中，起着重要作用的斜入射角的计算方法进行说明。
在使用点光源作斜入射曝光光源的情况下，对斜入射角有一个明确的定义(参看图5)。但是，在使用具有一定面积的通常的光源进行照明的情况下，存在着多个斜入射角。
图29(a)～图29(e)为显示本案发明人定义的、斜入射角的主要计算方法的图，在用具有面积的光源照射时也通过该方法计算出衍射光产生图案的适当的布置位置。
图29(a)示出了进行环状照明时的斜入射角的计算方法，如图29(a)所示，环状照明时，环状光源的内径S1对应于最小斜入射角为1的光源，环状光源的外径S2对应于最大斜入射角为2的光源。因此，用于计算衍射光产生图案的布置位置的斜入射角就根据从由内径S1及外径S2计算出的S＝(S1+S2)/2的位置照射的光的光源来定义。换句话说，斜入射角＝(1+2)/2。而且，若S1及S2为由NA定义的标准值，则第一个实施例到第四个实施例中的光掩模的斜入射角，就可根据sin＝S×NA＝(S1+S2)×NA/2来设定。但是，在使用环状照明的情况下，最好是，在图案形成方法中，使用斜入射位置S为大于等于0.6且小于等于0.8的照明及光掩模。使用斜入射位置S为0.7附近的值的照明及光掩模就更好了(参看第一个实施例的第二个变形例)。
需提一下，可将斜入射角设定为大于等于1且小于等于2的任意值，是不言而喻的。换句话说，可将斜入射角设定在满足S1×NA≤sin≤S2×NA这一关系的任意值上，这是不言而喻的。
在象第一个实施例中所说明的那样，进行斜入射曝光时，斜入射角为sin＜NA/3的情况下，就得不到散焦特性的提高效果了。因此，在由具有面积的光源作照明的情况下，最好是斜入射角由能够得到充分大的散焦特性提高效果的值来构成。还有，在用于曝光的光源含有sin＜NA/3这样的斜入射角的情况下，不去理会来自那一部分的斜入射光，用设有最佳的衍射光产生图案的光掩模进行曝光的话，和顾及来自所述部分的斜入射光而设置衍射光产生图案的情况相比，前者在形成图案时能发挥出极其优良的散焦特性。所以，最好是，斜入射角的最小角ξ为由sinξ＝0.4×NA所定义的值。换句话说，用于计算衍射光产生图案的布置位置的斜入射角为(ξ+2)/2。换句话说，斜入射角由sin＝(0.4+S2)×NA/2来定义。
图29(b)～图29(e)分别示出了进行四极照明时斜入射角的计算方法。在四极照明的情况下，如各图所示，利用四极光源(4眼光源)的中心(以下称其为光源中心)为原点的XY坐标系计算斜入射角。具体而言，在四极照明的情况下，对平行于该XY坐标系中的X轴、Y轴的每一个图案进行斜入射角的最佳化。具体而言，斜入射角不是由从光源中心到每一个光源的距离来定义，而是由X轴上或者Y轴上每一个光源的坐标值来定义。下面，说明对与Y轴平行的图案而言将斜入射角最佳化的情况，对与X轴平行的图案而言将斜入射角最佳化的情况是一样的。首先，最小斜入射角由四极光源的每一个光源中X坐标的绝对值中离原点最近的值来定义，换句话说，由图29(b)～图29(e)所示的x1来定义最小斜入射角。同样，最大斜入射角由四极光源的每一个光源中X坐标的绝对值中离原点最远的的值来定义，换句话说，由图29(b)～图29(e)所示的x2来定义最大斜入射角。因此，在四极照明的情况下，用于计算衍射光产生图案的布置位置的斜入射角可根据sin＝S×NA＝(x1+x2)×NA/2来设定。但是，最好是，在使用四极照明的情况下，在图案形成方法中，使用斜入射位置S大于等于0.4且小于等于0.4的照明及光掩模。使用斜入射位置S为0.5附近的值的照明及光掩模就更好了(参看第一个实施例的第二个变形例)。
需提一下，可将斜入射角设定在满足x1×NA≤sin≤x2×NA这一关系的任意一个值上，这是不言而喻的。
还有，在图29(b)～图29(e)所示的四极照明的情况下，也和图29(a)所示的环状照明一样，最好是，斜入射角的最小角ξ为由sinξ＝0.4×NA所定义的值。换句话说，用于计算衍射光产生图案的布置位置的斜斜入射角由sin＝(0.4+x2)×NA/2来定义。
(第六个实施例)下面，参考附图，对本发明的第六个实施例所涉及的光掩模数据制作方法，具体而言，使用了中心线加强法、轮廓加强法及衍射光产生图案的、第一个实施例到第四个实施例中的任一个实施例所涉及的光掩模(以下称其为本发明的光掩模)的光掩模数据制作方法。需提一下，在本实施例中，若不另做说明，光掩模的各个构成要素的功能及性质等和所述本发明的光掩模所对应的构成要素一样。
在说明具体的处理内容之前，先对本发明的光掩模的光掩模数据制作方法中的要点进行说明。在本发明的光掩模中，在形成一个孤立图案的时候，移相器及包围移相器的遮光部分或者是半遮光部分、以及布置在其周围的衍射光产生图案(辅助图案)都有关。因此，为使形成图案时的图案尺寸换句话说CD(Critical Dimension)成为我们所希望的值，就需要决定上述移相器的宽度、遮光部分或者半遮光部分的宽度、衍射光产生图案的位置以及其宽度等多个要素的值。而且，大多数情况下，为实现我们所希望的CD的上述各个要素的值的组合并不限于一个，而是多个。于是，在本实施例中的光掩模数据制作方法中，优先决定使形成图案时的容限最大的重要要素的值，然后再根据形成图案时对容限的影响很小的要素调整图案尺寸。
具体而言，在本实施例中，最好是，先决定移相器的位置及宽度，再决定辅助图案的位置及宽度，最后决定包围移相器的遮光部分或者是半遮光部分的宽度(这些都是形成图案时对容限的影响度极高的要素)，换句话说，最好是，通过调整由移相器和透光部分所夹的区域的宽度来制作实现了我们所希望的CD的光掩模数据。下面，对具体的处理内容进行说明。
图30为第六个实施例所涉及的光掩模数据制作方法的流程图，具体而言，是根据微细的我们所希望的图案作成在光掩模上成为遮光图案的LSI用光掩模图案的方法的流程图。还有，图31(a)～图31(g)示出了第六个实施例所涉及的光掩模数据制作方法中的每一个工序中所制作的具体的光掩模图案。
图31(a)示出了要根据光掩模图案形成的我们所希望的图案。换句话说，图31(a)所示的图案600为相当于在使用本发明的光掩模的曝光过程中不让光阻感光的区域的图案。需提一下，在本实施例中说明图案形成的时候，不做特别说明的话，是以使用正型光阻工序为前提的。换句话说，说明的是假定通过显像光阻的感光部分被除去且光阻的非感光部分作为光阻图案残留下来的情况。因此，在使用负型光阻工序的情况下，除了光阻的感光部分作为光阻图案残留下来且光阻的非感光部分被除去这一点不一样以外，其他地方都一样。
首先，在步骤S1，将图31(a)所示的我们所希望的图案600输入到用于制作光掩模数据的电脑中。
接着，在步骤S2，根据在对根据本实施例而制作的光掩模进行曝光时，是使用较强的曝光还是使用较弱的曝光，来进行将图31(a)所示的我们所希望的图案放大或者缩小的尺寸再设定(resize)。或者是，为根据形成图案时每一个步骤下所产生的尺寸变化，有意识地调整尺寸进行我们所希望的图案的尺寸再设定也是可以的。如图31(b)所示，进行了尺寸再设定以后的图案为由半遮光部分构成的主图案601。
接着，在步骤S3，如图31(c)所示，决定布置在主图案601中尺寸为规定值以下的那一区域的中心部位的移相器602的形状(宽度等，以下同)。此时，让移相器602完全包含在主图案601即半遮光图案的内部。换句话说，让主图案601的最外边为半遮光图案的边。
这里，最好是按下述来调整所生成的移相器的宽度。换句话说，包围移相器的半遮光部分中的移相器和透光部分所夹的区域的宽度，由于之后要进行的CD调整而被改变，结果是，为使该区域的宽度不成为所规定的宽度以下，而事先对移相器的宽度进行调整。需提一下，上述所规定的宽度，最好是在光掩模上的实际尺寸为20nm或者是曝光波长的4分之1以上。因此，设定移相器的宽度，为的是在这一时刻将由移相器和透光部分所夹的区域的宽度确保在所述规定尺寸以上，且在那一状态所预测的CD不会比我们所希望的值粗。具体而言，将在上述状态下实现我们所希望的CD的移相器的宽度定义为最大移相器宽度，同时布置移相器以便能够使每一个图案的对比度及DOF在该最大移相器宽度以下的移相器的宽度范围内最佳化。这样以来，就没有必要在以后的工序中改变移相器的宽度从而调整图案的尺寸了。需提一下，到这里为止，是以主图案为光掩模加强结构为前提来进行说明的，不仅如此，在制作光掩模数据以便主图案仅由移相器构成的情况下，可省略上述处理内容。
接着，在步骤S4，如图31(d)所示，决定被布置在主图案601中尺寸大于规定值的那一区域的周缘部位的移相器602的形状。此时，让移相器602完全包含在主图案601即半遮光图案的内部，由此而让主图案601的最外边为半遮光图案的边。
接着，在步骤S5，如图31(e)所示，在离在步骤S3及步骤S4布置的移相器602有一定距离(根据曝光时所用的光源的照明的斜入射角等决定的距离)的位置，布置上由半遮光部分构成的第一级衍射光产生图案603及第二级衍射光产生图案604作让曝光光衍射的辅助图案用。例如，在移相器602为线状的图案的情况下，将线状的衍射光产生图案布置在离移相器602有一定距离的位置上且与移相器602平行。但是，当在衍射光产生图案的布置位置存在其他图案的情况下，就不在该其他图案存在的区域布置衍射光产生图案。
通过以上处理，就将形成图案时对容限的影响很大的移相器的位置及宽度、以及衍射光产生图案的位置及宽度设定在最佳值上了。
接着，在步骤S6，为进行调整光掩模图案的尺寸的处理做准备，通过该处理要做到在用本发明的光掩模曝光时具有我们所希望的尺寸的图案对应于光掩模图案而形成。换句话说，为通常被称为OPC(OpticalProximity Correction)处理的处理做准备。在本实施例中，将形成图案时的尺寸换句话说预测CD根据该结果尺寸被调整的光掩模图案区域，仅限定为主图案601的边换句话说半遮光图案的边。换句话说，如图31(f)所示，将主图案601的最外边设定为CD调整用边605。换句话说，对应该形成的图案的尺寸的调整即CD的调整，仅用构成主图案的半遮光部分的最外边来调整。这样以来，对布置了移相器的主图案而言，可通过调整由移相器和透光部分所夹的半遮光部分的宽度来调整CD。结果是，可在移相器602及相对移相器602布置在最佳位置的衍射光产生图案603及604不变形的情况下，制成能够实现我们所希望的CD的光掩模图案。
接着，在步骤S7，设定用于光掩模图案的半遮光部分及移相器的透光率。
接着，在步骤S8、步骤S9及步骤S10，进行OPC处理(例如以模型为基础的OPC处理)。具体而言，在步骤S8，通过考虑了光学原理及光阻显象特性的模拟，预测由布置了移相器602的主图案601、衍射光产生图案603及604形成的光阻图案的尺寸。此时，在模拟过程中，不仅要考虑光刻工序，还要考虑和干刻等其他的和图案形成有关的工序。接着，在步骤S9，查一查所预测的光阻图案的尺寸是否和我们所希望的尺寸一致。当和所希望的尺寸不一致的时候，在步骤S10，根据对光阻图案的预测尺寸和我们所希望的尺寸之差移动CD调整用边605，由此而进行主图案601的变形。
该实施例的特征为，仅通过改变在步骤S6所设定的CD调整用边605，就能实现可形成具有我们所希望的尺寸的光阻图案的光掩模图案。换句话说，重复进行步骤S8～S10直到光阻图案的预测尺寸和我们所希望的尺寸一致，最后在步骤S11，输出能够形成具有我们所希望的尺寸的光阻图案的光掩模图案。图31(g)示出了在步骤S11输出的光掩模图案的一例。
然而，本来，影响本发明的光掩模中的图案(光阻图案)尺寸的参数很多，有移相器的宽度、光掩模图案(主图案)的宽度以及辅助图案的宽度及位置等。
与此相对，根据第六个实施例，为实现对比度及散焦特性等(重要的图案形成特性)极其优良的光掩模，首先，决定为重要参数的移相器602的宽度及衍射光产生图案603及604的布置位置。之后，仅让作为CD调整用边605设定的、主图案601的最外边移动来进行图案尺寸控制，就能实现具有优良的图案形成特性的光掩模图案。
因此，根据按照本实施例的方法作成的光掩模数据制作光掩模，然后再使用该光掩模进行斜入射曝光的话，就不管是形成微细的图案还是形成微细沟槽，都能得到很高的对比度和极其优良的DOF特性。
还有，根据第六个实施例，因为将移相器602布置在它在主图案601的尺寸在所规定的值以下的区域的中心部位，故能够实现能够形成更微细的我们所希望的图案且图案形成特性极优的光掩模图案。
到这里为止，说明的是将衍射光产生图案布置在它能够产生最佳的衍射光的位置上的光掩模数据制作方法，接下来，对其他的主图案接近主图案的情况下光掩模数据制作方法(特别是上述步骤S5的处理)进行详细的说明。需提一下，在以下的说明中，用图32所示的光掩模图案制作例来代替图31(g)所示的光掩模图案制作例。在图32中，701为引人注目的主图案，702、703、704及705分别为接近主图案701的其他主图案。而且，在以下说明中，设第一级衍射光产生图案的中心的最佳位置为离移相器的中心G0远的位置，同时第一级衍射光产生图案的中心的容许位置范围从G1到G2(G1＜G0＜G2)。此时，最好是，让G1及G2和在第一个实施例中所说明的第一级衍射光产生图案的布置位置的容许范围一致。还有，设第二级衍射光产生图案的中心的最佳位置为离移相器的中心H0远的位置，同时第二级衍射光产生图案的中心的容许位置范围从H1到H2(H1＜H0＜H2)。此时，最好是，让H1及H2和在第一个实施例中所说明的第二级衍射光产生图案的布置位置的容许范围一致。
下面，边考虑着引人注目的主图案701和与它接近的其他主图案702～705的关系，边对产生衍射光产生图案的方法进行详细的说明。需提一下，各个主图案701～705分别具有光掩模加强结构。换句话说，主图案701由移相器701B和包围它的半遮光部分701A构成；主图案702由移相器702B和包围它的半遮光部分702A构成；主图案703由移相器703B和包围它的半遮光部分703A构成；主图案704由移相器704B和包围它的半遮光部分704A构成；主图案705由移相器705B和包围它的半遮光部分705A构成。
如图32所示，主图案701和主图案702接近的程度，要满足二者的中心间的距离P1为P1＜2×G1。此时，主图案701和主图案702之间不布置衍射光产生图案。
主图案701和主图案703接近的程度，要满足二者的中心间的距离P2为2×G1 P2＜2×G2。此时，在主图案701和主图案703之间的中央布置第一级衍射光产生图案801。
主图案701和主图案704接近的程度，要满足二者的中心间的距离P3为2×G2 P3＜2×H1。此时，在主图案701和主图案704之间，离主图案701的中心G0远的位置上布置具有中心的第一级衍射光产生图案802，同时在离主图案704的中心G0远的位置上布置具有中心的第一级衍射光产生图案803。
主图案701和主图案705接近的程度，要满足二者的中心间的距离P4为2×H1 P4＜2×H2。此时，在主图案701和主图案705之间，离主图案701的中心G0远的位置上布置具有中心的第一级衍射光产生图案804，在主图案701和主图案705之间的中央布置第二级衍射光产生图案805，在离主图案705的中心G0远的位置上布置具有中心的第一级衍射光产生图案806。
需提一下，在引人注目的主图案的中心和与其相邻的其他主图案的中心相距2×H2以上(包括等于)远的情况下，可在每一个主图案之间离每一个主图案的中心G0远的位置上设置分别拥有中心的一对第一级衍射光产生图案，再在离每一个主图案的中心H0远的位置上设置分别拥有中心的一对第二级衍射光产生图案。
根据上述的衍射光产生图案产生方法，在主图案以任意尺寸接近其他主图案的情况下，也确实能产生理想的衍射光产生图案。
需提一下，在第六个实施例中，是以具有使用了半遮光部分的光掩模加强结构的光掩模图案为对象进行说明的，不仅如此，还可代替它，以具有使用了遮光部分的光掩模加强结构的光掩模图案为对象。具体而言，可以将在本实施例中作为半遮光部分说明的地方全都用遮光部分来替换。还有，在这种情况下，可以省略在步骤S4的在主图案601的周缘部位布置移相器602的步骤。需提一下，在用遮光部分来替代半遮光部分的情况下，在由根据本实施例的方法制作的光掩模图案来形成规定尺寸以下的图案时，能收到对比度或者DOF的很大的提高效果。具体而言，在形成微小沟槽时，对比度或者DOF的提高效果很小。但是，在形成例如以高速操作为目的的LSI回路的栅极层的图案时，上述效果却极高。亦即，在形成只有晶体管图案的尺寸极其微细且不包含微小的沟槽图案的图案等时，上述效果极高。
在制作通常的LSI用光掩模图案数据的时候，重要的是增加形成晶体管图案时的容限。正因为如此，在主图案和主图案接近而导致不能将衍射光产生图案布置在对这两个主图案来讲都是最佳的位置上的情况下，可对成为晶体管部分的主图案在最佳位置产生衍射光产生图案，而对成为布线部分的主图案不管是不是最佳位置，产生衍射光产生图案即可。下面，参考图33所示的流程图作具体说明。图33所示的改良处理流程和图30所示的处理流程的不同之处，在于根据主图案的移相器的布置位置布置衍射光产生图案的处理是分两个步骤来进行的。换句话说，具体而言，图30的处理流程中的步骤S5下的处理，分成图33的处理流程中的步骤S51和S52这两个步骤来进行。具体而言，首先，在步骤S51，产生并布置相对晶体管区域的主图案的移相器为最佳的衍射光产生图案。接着，在步骤S52，产生相对晶体管区域以外的区域的主图案的移相器为最佳的衍射光产生图案。根据该方法，即使出现因为晶体管区域的主图案和其他区域(布线区域)的主图案相互接近而不能布置同时对这两个主图案来讲都是最佳的衍射光产生图案的情况，也能布置相对晶体管区域的主图案为最佳的衍射光产生图案。需提一下，晶体管区域的主图案的抽出，例如很容易借助根据LSI设计数据抽出栅极层和活性层的重叠等的处理来进行。
图34示出了光掩模图案制作例(根据图33所示的处理流程而得到的具体的处理结果)。如图34所示，主图案710～712分别由移相器710B～712B及遮光部分710A～712A构成，而且，对这些主图案710～712布置了第一级衍射光产生图案811～815。这里，移相器710B为布置在晶体管区域的移相器，其他的移相器711B及712B为布置在晶体管区域以外的区域的移相器。还有，对移相器而言最佳的第一级衍射光产生图案的布置位置，为离移相器的中心G0远的位置，第一级衍射光产生图案所能容许的位置范围从G1到G2。还有，主图案710和主图案711相互接近、主图案711和主图案712相互接近。相互接近的每一个主图案的中心和中心间的距离为p。这里，设p为大于等于2×G1小于2×G2的值。而且，衍射光产生图案812及815为被布置在相互接近的主图案和主图案之间的区域的衍射光产生图案。其他的衍射光产生图案811、813及814是对为接近其他主图案的主图案而布置的衍射光产生图案。如图34所示，布置在布置在晶体管区域以外的区域的主图案711及712之间的衍射光产生图案815，被布置在这两个主图案间的中央。另一方面，布置在晶体管区域的主图案710和主图案711之间的衍射光产生图案812，被布置在离主图案710的移相器710B的中心G0远的位置上且具有中心。换句话说，衍射光产生图案优先布置在对布置在晶体管区域的移相器而言为最佳的位置上。
在图33所示的改良处理流程中，通过将图30的处理流程中的步骤S5下的处理分两个步骤来进行，很容易地就实现了衍射光产生图案优先布置在对晶体管区域的移相器而言为最佳的位置上这一件事。但是，不用说，在同一个步骤下同时布置对晶体管区域及其以外的区域的衍射光产生图案也是可以的。还有，以上说明的是，在形成图案时，假设重要的区域为晶体管区域的情况，不仅如此，在形成图案时，重要的区域为晶体管区域以外的其他区域的情况下，用其他区域来替换上述改良处理流程中的晶体管区域即可。
还有，在第六个实施例中，以主图案为光掩模加强结构的光掩模的光掩模数据制作方法为主做了说明。但是，通过上述各个处理，也能作成主图案不是光掩模加强结构的光掩模的光掩模数据。换句话说，例如在主图案仅由移相器构成的情况下，因为移相器边成为主图案的边，故可通过调整移相器的宽度来调整CD。还有，例如在主图案仅由遮光图案构成的情况下，因为遮光图案的边成为主图案的边，故可通过调整遮光图案的宽度来调整CD。在这种情况下，可省略图30的处理流程中的步骤S3及S4中之一方或者双方。
还有，在第一个实施例到第六个实施例中，说明的是透过型光掩模的情况。不过，本发明并不限于此，例如将透光率读成反射率等，曝光光的透过现象全部置换为反射现象以后，本发明就是对反射型光掩模也成立。
如上所述，本发明涉及用于制造半导体集成电路装置的光掩模，非常适用于形成微细图案等。
权利要求
1.一种光掩模，它具有形成在透光基板上的光掩模图案和所述透光基板上未形成所述光掩模图案的透光部分，其特征为所述光掩模图案，具有通过曝光而被转移的主图案、让曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案；所述主图案，由具有让所述曝光光部分地透过的第一透光率且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的第一半遮光部分、让所述曝光光在以所述透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成；所述辅助图案，由具有让所述曝光光部分地透过的第二透光率且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的第二半遮光部分构成。
2.根据权利要求1所述的光掩模，其特征为所述第一透光率小于等于15％。
3.根据权利要求1所述的光掩模，其特征为所述第二透光率大于等于6％且小于等于50％。
4.一种光掩模，它具有形成在透光基板上的光掩模图案和所述透光基板上未形成所述光掩模图案的透光部分，其特征为所述光掩模图案，具有通过曝光而被转移的主图案、让曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案；在所述主图案和所述辅助图案之间夹有所述透光部分；所述辅助图案的中心，被布置在相对当设所规定的斜入射位置为SA(0.4≤SA≤0.8)时由sinφA＝NA×SA定义的斜入射角φA而言，离所述主图案的中心M×(λ/(2×sinφA))远的位置或者是它附近(λ为所述曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
5.根据权利要求4所述的光掩模，其特征为所述主图案，或者由遮光部分构成，或者由让所述曝光光在以所述透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
6.根据权利要求4所述的光掩模，其特征为所述主图案，由具有让所述曝光光部分地透过的透光率且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分、让所述曝光光在以所述透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
7.根据权利要求6所述的光掩模，其特征为将所述移相器布置在所述主图案的中心部位并由所述半遮光部分包围起来。
8.根据权利要求7所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分中由所述移相器和所述透过部分所夹部分的尺寸大于等于20nm且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为所述曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
9.根据权利要求7所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分中由所述移相器和所述透过部分所夹的部分的尺寸大于等于所述曝光光的波长的4分之1且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为所述曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
10.根据权利要求7所述的光掩模，其特征为所述主图案，由代替所述半遮光部分的遮光部分和所述移相器构成。
11.根据权利要求6所述的光掩模，其特征为将所述移相器布置在所述主图案的周缘部位并由所述半遮光部分包围起来。
12.根据权利要求6所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分的透光率小于等于15％。
13.根据权利要求4所述的光掩模，其特征为所述辅助图案，或者由遮光部分构成，或者由具有让所述曝光光部分地透过的透光率且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分构成。
14.根据权利要求13所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分的透光率大于等于6％且小于等于50％。
15.一种光掩模，它具有形成在透光基板上的光掩模图案和所述透光基板上未形成所述光掩模图案的透光部分，其特征为所述光掩模图案，具有通过曝光而被转移的主图案、让曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案；在所述主图案和所述辅助图案之间夹有所述透光部分；所述辅助图案的中心，被布置在相对当设所规定的斜入射位置为SB(0.4≤SB≤0.8)时由sinφB＝NA×SB定义的斜入射角φB而言，离所述主图案的中心M×((λ/(2×sinφB))+(λ/(NA+sinφB)))远的位置或者是它附近(λ为所述曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
16.根据权利要求15所述的光掩模，其特征为所述主图案，或者由遮光部分构成，或者由让所述曝光光在以所述透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成；
17.根据权利要求15所述的光掩模，其特征为所述主图案，由具有让所述曝光光部分地透过的透光率且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分、让所述曝光光在以所述透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
18.根据权利要求17所述的光掩模，其特征为将所述移相器布置在所述主图案的中心部位并由所述半遮光部分包围起来。
19.根据权利要求18所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分中由所述移相器和所述透过部分所夹的部分的尺寸大于等于20nm且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为所述曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
20.根据权利要求18所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分中由所述移相器和所述透过部分所夹的部分的尺寸大于等于所述曝光光的波长的4分之1且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为所述曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
21.根据权利要求18所述的光掩模，其特征为所述主图案，由代替所述遮光部分的遮光部分和所述移相器构成。
22.根据权利要求17所述的光掩模，其特征为将所述移相器布置在所述主图案的周缘部位并由所述半遮光部分包围起来。
23.根据权利要求17所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分的透光率小于等于15％。
24.根据权利要求15所述的光掩模，其特征为所述辅助图案，或者由遮光部分构成，或者由具有让所述曝光光部分地透过的透光率且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分构成。
25.根据权利要求24所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分的透光率大于等于6％且小于等于50％。
26.一种光掩模，它具有形成在透光基板上的光掩模图案和所述透光基板上未形成所述光掩模图案的透光部分，其特征为所述光掩模图案，具有通过曝光而被转移的主图案、让曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案；所述辅助图案，由被布置在离所述主图案的中心的距离为X的位置上或者它附近且在它和所述主图案之间夹着所述透光部分的第一辅助图案、和被布置在从所述主图案看去，在所述第一辅助图案的外侧方向离所述第一辅助图案的中心的距离为Y的位置上或者是它附近且在它和所述第一辅助图案之间夹着所述透光部分的第二辅助图案构成；X比Y长。
27.根据权利要求26所述的光掩模，其特征为当设所规定的斜入射位置为S(0.4≤S≤0.8)时，X/Y＝(1+S)/(2×S)。
28.根据权利要求26所述的光掩模，其特征为相对当设所规定的斜入射位置为SA(0.4≤SA≤0.8)时由sinφA＝NA×SA定义的斜入射角φA而言，X＝M×(λ/(2×sinφA))。
29.根据权利要求26所述的光掩模，其特征为所述主图案，或者由遮光部分构成，或者由让所述曝光光在以所述透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
30.根据权利要求26所述的光掩模，其特征为所述主图案，由具有让所述曝光光部分地透过的透光率且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分、让所述曝光光在以所述透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
31.根据权利要求30所述的光掩模，其特征为将所述移相器布置在所述主图案的中心部位并由所述半遮光部分包围起来。
32.根据权利要求31所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分中由所述移相器和所述透过部分所夹的部分的尺寸大于等于20nm且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为所述曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
33.根据权利要求31所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分中由所述移相器和所述透过部分所夹的部分的尺寸大于等于所述曝光光的波长的4分之1且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为所述曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
34.根据权利要求31所述的光掩模，其特征为所述主图案，由代替所述半遮光部分的遮光部分和所述移相器构成。
35.根据权利要求30所述的光掩模，其特征为将所述移相器布置在所述主图案的周缘部位并由所述半遮光部分包围起来。
36.根据权利要求30所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分的透光率小于等于15％。
37.根据权利要求26所述的光掩模，其特征为所述第一辅助图案及第二辅助图案，或者由遮光部分构成，或者由具有让所述曝光光部分地透过的透光率且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分构成。
38.根据权利要求37所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分的透光率大于等于6％且小于等于50％。
39.一种光掩模，它具有形成在透光基板上的光掩模图案和所述透光基板上未形成所述光掩模图案的透光部分，其特征为所述光掩模图案，具有通过曝光而被转移的主图案、让曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案；所述辅助图案，由在它和所述主图案之间夹着所述遮光部分那样设置的宽度为D1的第一辅助图案、和从所述主图案看去在所述第一辅助图案的外侧方向在它和所述第一辅助图案之间夹着所述透光部分而设宽度为D2的第二辅助图案构成；D2比D1大。
40.根据权利要求39所述的光掩模，其特征为D2/D1大于等于1.2且小于等于2。
41.根据权利要求39所述的光掩模，其特征为所述主图案，或者由遮光部分构成，或者由让所述曝光光在以所述透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
42.根据权利要求39所述的光掩模，其特征为所述主图案，由具有让所述曝光光部分地透过的透光率且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分、让所述曝光光在以所述透光部分为基准的反相位下透过的移相器构成。
43.根据权利要求42所述的光掩模，其特征为将所述移相器布置在所述主图案的中心部位并由所述半遮光部分包围起来。
44.根据权利要求43所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分中由所述移相器和所述透过部分所夹的部分的尺寸大于等于20nm且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为所述曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
45.根据权利要求43所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分中由所述移相器和所述透过部分所夹的部分的尺寸大于等于所述曝光光的波长的4分之1且小于等于(0.3×λ/NA)×M(λ为所述曝光光的波长，M及NA为曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及开口数)。
46.根据权利要求43所述的光掩模，其特征为所述主图案，由代替所述半遮光部分的遮光部分和所述移相器构成。
47.根据权利要求42所述的光掩模，其特征为将所述移相器布置在所述主图案的周缘部位并由所述半遮光部分包围起来。
48.根据权利要求42所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分的透光率小于等于15％。
49.根据权利要求39所述的光掩模，其特征为所述第一辅助图案及第二辅助图案，或者由遮光部分构成，或者由具有让所述曝光光部分地透过的透光率且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分构成。
50.根据权利要求49所述的光掩模，其特征为所述半遮光部分的透光率大于等于6％且小于等于50％。
51.一种图案形成方法，其为使用权利要求1所述的光掩模的图案形成方法，其特征为包括在衬底上形成光阻膜的工序；隔着所述光掩模将所述曝光光照射在所述光阻膜上的工序；以及对将用所述曝光光照射了的所述光阻膜显像，而形成光阻图案的工序。
52.根据权利要求51所述的图案形成方法，其特征为在照射所述曝光光的工序中使用的是斜入射照明法。
53.一种图案形成方法，其为使用权利要求4所述的光掩模的图案形成方法，其特征为包括在衬底上形成光阻膜的工序；隔着所述光掩模利用环状照明将所述曝光光照射在所述光阻膜上的工序；以及对将用所述曝光光照射了的所述光阻膜显像，而形成光阻图案的工序。
54.根据权利要求53所述的图案形成方法，其特征为用于所述环状照明的照明形状中的外径和内径的平均值大于等于0.58且小于等于0.8(所述外径和所述内径的值是使用曝光机的开口数标准化了的值)。
55.一种图案形成方法，其为使用权利要求4所述的光掩模的图案形成方法，其特征为包括在衬底上形成光阻膜的工序；隔着所述光掩模利用四眼照明将所述曝光光照射在所述光阻膜上的工序；以及对将用所述曝光光照射了的所述光阻膜显像，而形成光阻图案的工序。
56.根据权利要求55所述的图案形成方法，其特征为用于所述四眼照明的4个眼的每一个照明形状的中心位置离光源中心的距离大于等于0.4/(0.5)0.5且小于等于0.6/(0.5)0.5(所述距离的值，为使用曝光机的开口数标准化了的值)。
57.一种光掩模数据制作方法，该光掩模具有形成在透光基板上的光掩模图案和所述透光基板上未形成所述光掩模图案的透光部分，其特征为包括制作对应于隔着所述光掩模将曝光光照射在光阻上而形成的所述光阻的所希望的非感光区域的主图案的步骤；决定被布置在所述主图案的内部且让所述曝光光在以所述透光部分为基准的反相位下透过移相器的形状的步骤；布置在所述透光基板上离所述移相器一定距离的位置上让所述曝光光衍射的辅助图案的步骤；将所述主图案中和所述透光部分的境界的边设定为CD调整用边的步骤；通过模拟，预测由布置了所述移相器的所述主图案和所述辅助图案形成的光阻图案的尺寸的步骤；在所述所预测的光阻图案的尺寸和我们所希望的尺寸不一致的情况下，让所述CD调整用边移动而使所述主图案变形的工序。
58.根据权利要求57所述的光掩模数据制作方法，其特征为所述主图案，具有让曝光光在以所述透光部分为基准的相同相位下透过的半遮光部分。
59.根据权利要求58所述的光掩模数据制作方法，其特征为将所述移相器布置在所述主图案中尺寸在规定值以下的那一区域的中心部位且由所述半遮光部分将它围起来。
60.根据权利要求59所述的光掩模数据制作方法，其特征为将所述移相器布置成在它和所述透光部分之间夹着宽度在规定值以上的所述半遮光部分的样子。
61.根据权利要求58所述的光掩模数据制作方法，其特征为将所述移相器布置在所述主图案的周缘部分。
62.根据权利要求57所述的光掩模数据制作方法，其特征为所述主图案具有遮光部分；将所述移相器布置在所述主图案中尺寸在规定值以下的那一区域的中心部位且由所述半遮光部分将它围起来。
63.根据权利要求62所述的光掩模数据制作方法，其特征为将所述移相器布置成在它和所述透光部分之间夹着宽度在规定值以上的所述半遮光部分的样子。
64.一种光掩模数据制作方法，该光掩模具有形成在透光基板上的光掩模图案和所述透光基板上未形成所述光掩模图案的透光部分，其特征为包括制作对应于隔着所述光掩模将曝光光照射在光阻上而形成的所述光阻的所希望的非感光区域的主图案的步骤；将所述主图案分为第一区域和第二区域的步骤；将让所述曝光光衍射的第一辅助图案布置在离所述透光基板中所述第一区域的所述主图案有一定距离的位置上的步骤；以及将让所述曝光光衍射的第二辅助图案布置在离所述透光基板中所述第二区域的所述主图案有一定距离的位置上的步骤。
65.根据权利要求64所述的光掩模数据制作方法，其特征为所述第一区域及所述第二区域中有一个区域为晶体管区域。
全文摘要
本发明公开了一种光掩模、使用了该光掩模的图案形成方法及光掩模数据制作方法。所要解决的课题为在形成任意形状的图案时，让对比度和DOF提高。在透光基板100上形成通过曝光而被转移的线状主图案101。主图案101，由拥有让曝光光部分地透过的第一透光率的第一半遮光部分101A和移相器101B组成。透光基板100上主图案101的两侧，布置了构成一对的使曝光光衍射且通过曝光却不转移的辅助图案102。
文档编号G03F1/00GK1523639SQ200310118798
公开日2004年8月25日 申请日期2003年12月3日 优先权日2003年2月17日
发明者三坂章夫 申请人:松下电器产业株式会社