图案形成方法

专利名称：图案形成方法
技术领域：
本发明涉及制造半导体集成电路装置时使用的一种细微图案形成用光掩模、使用该光掩模的图案形成方法及该光掩模的掩模数据编制方法。
背景技术：
近几年，由于使用半导体实现大规模集成电路装置(以下简称“LSI”)的高集成化，电路图案的细微化越来越需要。其结果，构成电路的布线图案的细微化，或将通过绝缘层而多层化的布线彼此连接的接触孔图案(以下简称“接触图案”)的细微化，成为当务之急。
下面，以使用正片型保护膜工艺为例，对通过现有技术的曝光系统进行布线图案的细线化的情况做一介绍。在正片型保护膜工艺中，所谓“线图案”，是指经过使用光掩模的曝光及其后的显影，与保护膜的非感光区域对应残存的线状保护膜(保护膜图案)。另外，所谓“空白图案”，是指与保护膜的感光区域对应的保护膜除去部(保护膜除去图案)。所谓“接触图案”，是指孔状的保护膜除去部，可以认为是空白图案特别细小的情况。此外，取代正片型保护膜工艺，使用负片型保护膜工艺时，上述线图案及空白图案各自的定义，互换即可。
一般来说，为了布线图案的细微化，引进了被称作“超析像曝光”的使用斜入射曝光的细线图案形成方法。该方法，作为与保护膜的非感光区域对应的保护膜图案的细微化方法，十分优异，同时还具有提高周期性地而且稠密配置的密图案的焦点深度的效果。但该斜入射曝光方法，作为将孤立的保护膜除去部细微化的方法，却几乎毫无效果，相反，它还使像(光学像)的对比度及焦点深度下降。因此，斜入射曝光方法，在形成具有保护膜除去部位的尺寸大于保护膜图案的尺寸这一特点的图案、例如栅极图案等中得到积极地采用。
另一方面，众所周知，在形成微小接触图案之类孤立的细微保护膜除去部时，使用不含斜入射成分的低干涉度的小光源，效果不错。这时，如果使用中间色调移相掩模，效果就更好。在中间色调移相掩模中，作为包围与接触图案对应的透光部(开口部)的遮光图案，取代完全遮光部，设置了移相器。移相器，对于曝光光具有3～6％左右的、非常低的透过率，同时还能使曝光光对透过开口部的光产生180度的倒相。
此外，在本说明书中，除非特别指出，都用将透过性基板的透过率作为100％时的实效透过率，表示透过率。另外，所谓“完全遮光膜(完全遮光部)”，是指实效透过率小于1％的遮光膜(遮光部)。
下面，参阅图32(a)～(g)，讲述采用现有技术的中间色调移相掩模的图案形成方法的原理。
图32(a)是在掩模表面设置的成为完全遮光部的铬膜上，设置与接触图案对应的开口部后形成的光掩模的平面图；图32(b)表示透过图32(a)所示的光掩模的光中，与线段AA’对应的振幅强度。图32(c)是在掩模表面设置的移相器上，作为完全遮光部设置与接触图案对应的铬膜后形成的光掩模的平面图；图32(d)表示透过图32(c)所示的光掩模的光中，与线段AA’对应的振幅强度。图32(e)是在掩模表面设置的移相器上，设置与接触图案对应的开口部后形成的光掩模(即中间色调移相掩模)的平面图；图32(f)及(g)分别表示透过图32(e)所示的光掩模的光中，与线段AA’对应的振幅强度。
在这里，如图32(b)、(d)、(f)所示，透过图32(e)所示的中间色调移相掩模的光的振幅强度，成为透过图32(a)及(c)分别所示的光掩模的光的振幅强度之和。就是说，在图32(e)所示的中间色调移相掩模中，成为遮光部的移相器，不仅用低透过率使光通过，而且还使透过该移相器的光，与通过开口部的光产生180度的光路差(相位差)。因此，如图32(b)及(d)所示，透过移相器的光，与通过开口部的光具有相位相反的振幅强度分布。这样，将图32(b)所示的振幅强度分布和图32(d)所示的振幅强度分布合成后，就如图32(f)所示，在相位变化的作用下，出现振幅强度成为0的相位界面。其结果，如图32(g)所示，在与相位界面对应的开口部的一端(以下称作“相位端”)，用振幅强度的平方表示的光强度也成为0，形成强暗部。这样一来，在透过图32(e)所示的中间色调移相掩模的光的光象中，在开口部的周边实现了非常强的对比度。但是该对比度的提高，是与垂直射入掩模的光，具体地说，是与从低干涉度的较小的光源区域射入掩模的光对比形成的。另一方面，对斜入射曝光，例如除了垂直入射成分(来自光源中心(掩模的法线方向)的照明成分)之外的被称作“环形照明”的那种曝光，即使在开口部周边(产生相位变化的相位界面附近)，也看不到对比度的提高。进而，与利用低干涉度的较小的光源进行曝光时相比，进行斜入射曝光后还存在焦点深度低的缺点。
另外，为了弥补如上所述的环形照明等斜入射曝光中的中间色调移相掩模的缺点，有人提出了在中间色调移相掩模中的开口部(与孤立接触图案对应)的周边，形成不能析象的微小尺寸的开口部，即形成辅助图案的方法(可参阅日本国专利文献特开平5——165194号公报)。这样，能够在光强度分布中形成周期分布，从而能提高焦点深度。
综上所述，采用正片型保护膜工艺形成接触图案之类细微的保护膜除去图案时，需要将成为只有垂直入射成分的照明的干涉度在0.5左右以下的小光源，与中间色调移相掩模组合后曝光。该方法，在形成细微的孤立配置的接触图案上曾经非常有效。
可是，伴随着这几年的半导体装置的高集成化，不仅在布线图案中，而且在接触图案中，也需要和孤立配置的图案一起，用相当于波长的间距，形成稠密配置的图案。因此，在形成稠密配置的接触图案时，为了实现较高的焦点深度，斜入射曝光和稠密配置的布线图案一样有效。
就是说，一方面，为了形成高密度的布线图案及高密度的接触图案，需要斜入射曝光；但另一方面，进行斜入射曝光后，孤立的接触图案及孤立的布线间空白图案的对比度及焦点深度却大大下降。为了提高析象度而使用中间色调移相掩模时，该对比度及焦点深度的下降更加显著。
反之，为了形成孤立的微小接触图案及孤立的微小布线间空白图案，而采用低干涉度的小光源后，又存在难以形成高密度图案或微小线图案的问题。
所以，最适合孤立配置的微小的空白图案的照明条件，和最适合稠密配置的图案或微小的线图案的照明条件，存在着相反的关系。因此，为了同时形成微小的保护膜图案和微小的孤立保护膜除去图案，对来自光源的垂直入射成分及斜入射成分的各自的利弊，进行权衡，结果采用干涉度为居中程度(0.5～0.6左右)的光源。可是，这时，由于垂直入射及斜入射两者的效果相互抵消，所以难以将孤立线图案或密集图案和孤立空白图案同时细微化后，实现半导体装置的进一步高集成化。
此外，所述的辅助图案，需要配置在与接触图案对应的开口部相距光源(曝光光)的波长以上的距离的位置上。因此，在开口部以1个波长到几个波长的间距配置时，就无法配置辅助图案。就是说，利用上述的辅助图案的方法，并不能与从开口部以波长的间距配置到开口部孤立时的所有的配置状况都一一对应。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是要能使孤立空白图案和孤立线图案或密集图案同时细微化。
为了达到上述目的，本发明涉及的光掩模，在透过性基板上具有对曝光光有遮光性的半遮光部，被半遮光部包围、而且对曝光光有透光性的透光部，被半遮光部包围、且位于透光部周边的辅助图案。所述辅助图案，配置在与透过所述透光部的光能形成干涉的距离，另外，半遮光部及透光部以彼此相同的相位使曝光光透过。另外，辅助图案，以半遮光部及透光部为基准，用相反的相位使曝光光透过，但不被曝光光复制。
在本发明的光掩模中，透光部最好具有1边小于(0.8×λ×M)/NA的方形状(式中，λ是曝光光的波长，M及NA是投影曝光系统的微小投影光学系的缩小倍率及数值孔径)。这时，辅助图案是线状图案，其中心线最好位于距透光部的中心(0.3×λ×M)/NA以上且(0.5×λ×M)/NA以下的距离处。进而，这时，辅助图案的宽度最好在(0.05×λ×M)/(NA×T0.5)以上且(0.2×λ×M)/(NA×T0.5)以下(式中，T是辅助图案对透光部的相对透过率)。另外，辅助图案是线状图案，其中心线最好位于距透光部的中心(0.365×λ×M)/NA以上且(0.435×λ×M)/NA以下的距离处。进而，这时，辅助图案的宽度最好在(0.1×λ×M)/(NA×T0.5)以上且(0.15×λ×M)/(NA×T0.5)以下(式中，T是辅助图案对透光部的相对透过率)。
在本发明的光掩模中，透光部最好具有宽度小于(0.65×λ×M)/NA的线状(式中，λ是曝光光的波长，M及NA是投影曝光系统的微小投影光学系的缩小被率及数值孔径)。这时，辅助图案是线状图案，其中心线最好位于距透光部的中心(0.25×λ×M)/NA以上且(0.45×λ×M)/NA以下的距离处。进而，这时，辅助图案的宽度最好在(0.05×λ×M)/(NA×T0.5)以上且(0.2×λ×M)/(NA×T0.5)以下(式中，T是辅助图案对透光部的相对透过率)。另外，辅助图案是线状图案，其中心线最好位于距透光部的中心(0.275×λ×M)/NA以上且(0.425×λ×M)/NA以下的距离处。进而，这时，辅助图案的宽度最好在(0.1×λ×M)/(NA×T0.5)以上且(0.15×λ×M)/(NA×T0.5)以下(式中，T是辅助图案对透光部的相对透过率)。
在本发明的光掩模中，辅助图案包括以所定尺寸以下的间隔，隔着半遮光部与其它辅助图案相邻的第1辅助图案，和以所定尺寸以下的间隔，隔着半遮光部不与其它辅助图案相邻的第2辅助图案；第1辅助图案的宽度最好小于第2辅助图案的宽度。这时，第1辅助图案，由到以所定尺寸以下的间隔相邻的其它辅助图案的距离为G1的第1图案和由到以所定尺寸以下的间隔相邻的其它辅助图案的距离为G2的第2图案构成，在(0.5×λ×M)/NA＞G1＞G2时，第2图案的宽度最好小于第1图案的宽度(式中，λ是曝光光的波长，M及NA是投影曝光系统的微小投影光学系的缩小倍率及数值孔径)。进而，这时，第1图案的宽度与第1图案的宽度之差，最好与距离G1和距离G2之差成正比。
在本发明的光掩模中，透光部具有1边小于(0.8×λ×M)/NA的方形状时，在透过性基板上还具有以所定尺寸以下的间隔与透光部相邻的其它透光部，辅助图案由位于被透光部和其它透光部夹持的区域的第1辅助图案和位于该区域以外的其它区域的第2辅助图案构成，第1辅助图案的面积最好小于第2辅助图案的面积。在这里，所定尺寸最好是(1.3×λ×M)/NA。
在本发明的光掩模中，透光部具有宽度小于(0.65×λ×M)/NA的线状时，在透过性基板上还具有以所定尺寸以下的间隔与透光部相邻的其它透光部，辅助图案由位于被透光部和其它透光部夹持的区域的第1辅助图案和位于该区域以外的其它区域的第2辅助图案构成，第1辅助图案的面积最好小于第2辅助图案的面积。在这里，所定尺寸最好是(1.15×λ×M)/NA。
在本发明的光掩模中，透光部具有宽度小于(0.65×λ×M)/NA的线状时，在透过性基板上还具有以所定尺寸以下的间隔与透光部相邻的其它透光部，辅助图案由位于被透光部和其它透光部夹持的区域的第1辅助图案和位于该区域以外的其它区域的第2辅助图案构成，第1辅助图案的面积最好小于第2辅助图案的面积。在这里，所定尺寸最好是(1.15×λ×M)/NA。
在本发明的光掩模中，透光部具有1边小于(0.8×λ×M)/NA的方形状时，透光部至少在一个方向上以所定范围内的间隔和其它透光部邻近，而至少在其它方向上不以所定范围内的间隔和其它透光部邻近；辅助图案由配置在一个方向上的透光部周边的第1辅助图案和配置在其它方向上的透光部周边的的第2辅助图案构成，第1辅助图案最好比第2辅助图案远离透光部。在这里，所定范围最好在(1.15×λ×M)/NA以上且在(1.45×λ×M)/NA以下。
在本发明的光掩模中，透光部具有1边小于(0.8×λ×M)/NA的方形状时，透光部至少在一个方向上以所定范围内的间隔和其它透光部邻近，而至少在其它方向上不以所定范围内的间隔和其它透光部邻近；辅助图案由配置在一个方向上的透光部周边的第1辅助图案和配置在其它方向上的透光部周边的的第2辅助图案构成，第1辅助图案最好比第2辅助图案靠近透光部。在这里，所定范围最好在(0.85×λ×M)/NA以上且在(1.15×λ×M)/NA以下。
在本发明的光掩模中，透光部具有宽度小于(0.65×λ×M)/NA的线形时，透光部至少在一个方向上以所定范围内的间隔和其它透光部邻近，而至少在其它方向上不以所定范围内的间隔和其它透光部邻近；辅助图案由配置在一个方向上的透光部周边的第1辅助图案和配置在其它方向上的透光部周边的的第2辅助图案构成，第1辅助图案最好比第2辅助图案远离透光部。在这里，所定范围最好在(1.0×λ×M)/NA以上且在(1.3×λ×M)/NA以下。
在本发明的光掩模中，透光部具有宽度小于(0.8×λ×M)/NA的线形时，透光部至少在一个方向上以所定范围内的间隔和其它透光部邻近，而至少在其它方向上不以所定范围内的间隔和其它透光部邻近；辅助图案由配置在一个方向上的透光部周边的第1辅助图案和配置在其它方向上的透光部周边的的第2辅助图案构成，第1辅助图案最好比第2辅助图案靠近透光部。在这里，所定范围最好在(0.7×λ×M)/NA以上且在(1.0×λ×M)/NA以下。
在本发明的光掩模中，透光部具有线状，辅助图案由一对沿透光部的线方向与透光部平行配置、就象夹住透光部的线中央部的第1辅助图案和一对由沿透光部的线方向与透光部平行配置、就象夹住透光部的线端部的第2辅助图案构成，一对第2辅助图案彼此的间隔，最好比一对第1辅助图案彼此的间隔大所定尺寸以上。在这里，一对第2辅助图案的线方向的长度最好在(0.03×λ×M)/NA以上(式中，λ是曝光光的波长，M及NA是投影曝光系统的微小投影光学系的缩小倍率及数值孔径)。另外，所定尺寸最好是(0.03×λ×M)/NA(式中，λ是曝光光的波长，M及NA是投影曝光系统的微小投影光学系的缩小倍率及数值孔径)。
在本发明的光掩模中，透光部最好使透光性基板露出后形成，辅助图案最好通过在透光性基板上堆积与透光部之间对曝光光产生相反相位的相位差的第1移相膜后形成，半遮光部最好通过在第1移相膜上堆积与第1移相膜之间对曝光光产生相反相位的相位差的第2移相膜后形成。
在本发明的光掩模中，透光部最好使透光性基板露出后形成，辅助图案最好通过将透光性基板挖成与透光部之间对曝光光产生相反相位的相位差的厚度后形成，半遮光部最好以透光部为基准、通过在透光性基板上堆积用相同的相位使曝光光透过的半遮光膜后形成。
在本发明的光掩模中，透光部最好使透光性基板露出后形成，辅助图案最好通过将透光性基板挖成与透光部之间对曝光光产生相反相位的相位差的厚度后形成，半遮光部最好以透光部为基准、通过在透光性基板上堆积用相同的相位使曝光光透过的金属薄膜后形成。
在本发明的光掩模中，辅助图案最好使透光性基板露出后形成，透光部最好通过将透光性基板挖成与辅助图案之间对曝光光产生相反相位的相位差的厚度后形成，半遮光部最好通过在透光性基板上堆积与辅助图案之间对曝光光产生相反相位的相位差的移相膜后形成。
本发明涉及的图案形成方法，以使用本发明的光掩模的图案形成方法为前提，包括在基板上形成保护膜的工序；通过光掩模，对保护膜照射曝光光的工序；将被曝光光照射过的保护膜显影，形成保护膜图案工序。这时，在照射曝光光的工序中，最好使用斜入射照明法。
本发明涉及的掩模数据编制方法，以具有在透过性基板上形成掩模图案和在透过性基板上不形成掩模图案的透光部的光掩模的掩模数据编制方法为前提。具体地说，包括根据通过光掩模向保护膜照射曝光光后形成的、保护膜所需要的感光区域，决定轮廓移相器的内径及宽度的工序；在轮廓移相器的内侧，配置透光部的工序；在透光部中设定CD(CriticalDimension曝光后形成的图案的尺寸)调整图案的工序；以透光部为基准，配置用相同的相位使曝光光透过的半遮光部，以便包围透光部及轮廓移相器的工序；在轮廓移相器中，以透光部为基准，配置用相反的相位使曝光光透过的移相器的工序；用模拟方法，予测由移相器和半遮光部构成的掩模图案所形成的保护膜图案的尺寸的工序；予测的保护膜图案的尺寸与所需的尺寸不一致时，使CD调整图案变形，从而使掩模图案变形的工序。在这里，决定轮廓移相器的内径及宽度的工序，最好包括按照轮廓移相器彼此的间隔，改变轮廓移相器宽度的工序。另外，决定轮廓移相器的内径及宽度的工序，最好包括根据所需要的感光区域彼此之间的邻近关系，使轮廓移相器的内径变化的工序。
采用本发明后，可以利用透过透光部的光，和透过辅助图案的光的相互干涉，强调透光部和辅助图案之间的光强度分布的对比度。另外，该对比度强调效果，例如在正片型保护膜工艺中使用斜入射曝光，形成与透光部对应的细微的孤立空白图案时也能得到。所以，采用斜入射曝光后，可以将孤立空白图案和孤立线图案或密集图案同时细微化。进而，即使在复杂且细微的空白图案彼此邻近的状态下，也能很好地形成具有所需尺寸的图案。
此外，在本说明书中，所谓“对曝光光具有透光性”，是指具有使保护膜感光的透过率；“对曝光光具有遮光性”，是指具有不使保护膜感光的透过率。另外，所谓“相同的相位”，是指相位差在(-30+360×n)度以上且在(30+360×n)度以下(式中，n为整数)；所谓“相反的相位”，是指相位差在(150+360×n)度以上且在(210+360×n)度以下。


图1是为了讲述本发明的轮廓强调法的原理而绘制的图形。
图2(a)是本发明第1实施方式涉及的光掩模的平面图，(b)是表示对(a)所示的光掩模进行曝光时，在晶片上形成的光强度分布的图形。
图3(a)示出通过模拟计算求出的图2(a)所示的光掩模中的峰值强度Io为0.25的W、PW、d的组合的结果；(b)是表示使用具有(a)的曲线所示的PW、W、d的组合的掩模图案，形成尺寸为100nm的接触孔时的焦深的模拟结果的图形；(c)是表示使用具有(a)的曲线所示的PW、W、d的组合的掩模图案，形成尺寸为100nm的接触孔时的曝光冗余的模拟结果的图形。
图4(a)、(c)及(e)是表示使用本发明第1实施方式涉及的光掩模，形成宽度为100nm的接触孔图案时的焦深的模拟结果的图形；(b)、(d)及(f)是表示使用本发明第1实施方式涉及的光掩模，形成宽度为100nm的接触孔图案时的曝光冗余的模拟结果的图形。
图5(a)～(d)是分别表示本发明第1实施方式涉及的光掩模中的剖面结构的变动的图形。
图6(a)～(d)是分别表示本发明第1实施方式涉及的光掩模中的剖面结构的变动的图形。
图7(a)是本发明第1实施方式的变形例涉及的光掩模的平面图，(b)是表示对(a)所示的光掩模进行曝光时，在晶片上形成的光强度分布的图形。
图8(a)是表示通过模拟计算求出的本发明第1实施方式的变形例涉及的光掩模中的峰值强度Io为0.25的掩模结构的结果的图形；(b)是表示使用具有(a)的曲线所示的掩模结构的光掩模，形成宽度为100nm的空白图案时的焦深的模拟结果的图形；(c)是表示使用具有(a)的曲线所示的掩模结构的光掩模，形成尺寸为100nm的空白图案时的曝光冗余的模拟结果的图形。
图9是第2实施方式涉及的光掩模的平面图。
图10(a)是为了确认本发明的第2及第3实施方式涉及的光掩模的效果而进行模拟所用的光掩模的平面图；(b)是表示对(a)所示的光掩模进行曝光后形成的光强度分布的轮廓的图形。
图11(a)～(c)是为了确认本发明的第2实施方式涉及的光掩模的效果而进行模拟的结果的图形。
图12(a)及(b)是为了讲述透光部彼此的中心间距离为1.3×λ/NA以下的密集孔时，最好减少本发明第2实施方式涉及的光掩模中的透光部间的移相器的宽度的理由而绘制的图形。
图13(a)～(c)是分别表示本发明第2实施方式涉及的光掩模中的平面结构的变动的图形。
图14(a)及(b)是分别表示本发明第1实施方式涉及的光掩模中的平面结构的变动的图形。
图15是本发明第2实施方式的变形例涉及的光掩模的平面图。
图16(a)～(c)是分别表示本发明第2实施方式涉及的光掩模中的平面结构的变动的图形。
图17是本发明第3实施方式涉及的光掩模的平面图。
图18(a)～(d)是为了确认本发明的第3实施方式涉及的光掩模的效果而进行模拟的结果的图形。
图19是本发明第3实施方式的变形例涉及的光掩模的平面图。
图20(a)及(b)是为了确认本发明的第2实施方式的变形例涉及的光掩模的效果而进行模拟的结果的图形。
图21(a)是本发明第4实施方式涉及的光掩模的平面图，(b)是表示使用(a)所示的光掩模模拟形成图案的结果的图形。
图22(a)～(c)是为了确认本发明的第4实施方式涉及的光掩模的效果而进行模拟的结果的图形。
图23(a)是本发明第4实施方式的变形例涉及的光掩模的平面图，(b)是表示使用(a)所示的光掩模模拟形成图案的结果的图形。
图24(a)～(c)是为了确认本发明的第4实施方式的变形例涉及的光掩模的效果而进行模拟的结果的图形。
图25(a)～(d)是表示第5实施方式涉及的图案形成方法的各工序的剖面图。
图26(a)表示的普通曝光光源的形状，(b)～(d)表示斜入射曝光光源的形状。
图27(a)～(e)是为了讲述通过模拟试验求出的使用本发明的光掩模的曝光特性对环形照明的直径的依赖性的结果而绘制的图形。
图28是为了讲述本发明第6实施方式涉及的掩模数据编制方法而使用的光掩模的平面图。
图29是本发明第6实施方式的掩模数据编制方法的基本流程的图形。图30(a)～(c)是分别表示本发明第6实施方式的掩模数据编制方法的各工序的具体的掩模数据编制示例的图形。
图31(a)及(b)是分别表示本发明第6实施方式的掩模数据编制方法的各工序的具体的掩模数据编制示例的图形。
图32(a)～(g)是为了讲述采用现有技术的中间色调移相掩模的图案形成方法的原理而绘制的图形。
图中；100-透过性基板；100a-挖入部；101-半遮光部；102-透光部；103-移相器；104-第1移相膜；105-第2移相膜；106-半遮光膜；107-薄膜；108-移相膜；200-透过性基板；201-半遮光部；202～206-透光部；207～211-移相器；250-透过性基板；251-半遮光部；252-透光部；253-移相器；270-透过性基板；271-半遮光部；272～276-透光部；277～281-移相器；290-透过性基板；291-半遮光部；292-透光部；293-移相器；300-透过性基板；301-半遮光部；302～306-透光部；307～311-移相器；350-透过性基板；351-半遮光部；352～356-透光部；357～361-移相器；400-透过性基板；401-半遮光部；402-透光部；403、404-移相器；500-基板；501-被加工膜；502-保护膜；502a-潜象部分；503-曝光光；504-保护膜图案；510-透过性基板；511-半遮光部；512-透光部；513-移相器；600-透过性基板；601-半遮光部；602-透光部；603-移相器；701～703-所需的图案；711～714-轮廓移相器；721～723-开口图案；750-半遮光部。
具体实施例方式
(前提事项)在讲述本发明的各实施方式之前，先谈谈前提事项。
由于光掩模通常在缩小投影型的曝光机中使用，所以在讨论掩模上的图案尺寸时，必须考虑缩小倍率。可是在讲述以下的各实施方式时，为了避免混乱，在与要形成的所需图案(例如保护膜图案)对应，讲述掩模上的图案尺寸时，除了特别说明的外，使用的都是以所需缩小倍率将该尺寸换算后的值。具体地说，在M分之一的缩小投影系统中，通过宽度为M×100nm的掩模图案形成宽度为100nm的保护膜时，掩模图案宽度和保护膜宽度都用100nm表示。
另外，在本发明的各实施方式中，除了特别说明的外，M及NA分别表示曝光机的缩小投影光学系的缩小倍率及数值孔径，λ表示曝光光的波长。
另外，关于图案的形成，是对假设使用使保护膜的非感光区域成为保护膜图案的正片型保护膜工艺时的情况进行讲述。此外，取代正片型保护膜工艺，使用负片型保护膜工艺时，由于在负片型保护膜工艺中，保护膜的非感光区域被除去，所以只要将正片型保护膜工艺中的“保护膜图案”改读为“空白图案”即可。
另外，作为光掩模，以透过型光掩模为前提进行讲述。此外，取代透过型光掩模，以反射型光掩模为前提时，由于在反射型光掩模中，透过型光掩模的透过区域及遮光区域分别成为反射区域及非反射区域，所以只要将透过型光掩模的“透过现象”改读作“反射现象”即可。具体地说，只要将透过型光掩模的“透光部”或“透过性区域”，改读为“反射部”或“反射区域”，将“遮光部”改读为“非反射部”即可。进而可将透过型光掩模的“透过部分光的区域”改读为“反射部分光的区域”、“透过率”改读作“反射率”即可。
(轮廓强调法)首先，讲述在实现本发明上本专利发明人想出的利用光掩模提高析象度的方法，具体地说就是旨在提高孤立空白图案的析象度的“轮廓强调法”。
下面，以使用正片型保护膜工艺形成空白图案为例进行讲述。此外，如果是正片型保护膜工艺中的微小空白图案，“轮廓强调法”也是与其形状无关，完全同样成立的原理。另外，在负片型保护膜工艺中使用“轮廓强调法”时，只要将正片型保护膜工艺中的微小空白图案(保护膜除去图案)置换成微小图案(保护膜图案)后，就能完全同样适用。
图1(a)～(g)是为了讲述在形成空白图案而进行的曝光中，旨在强调光的复制像的对比度的原理而绘制的图形。
图1(a)是与空白图案对应的开口部(即透光部)被对曝光光具有所定的透过率的半遮光部包围而成的光掩模的平面图，图1(b)表示透过图1(a)所示的光掩模的光中与线段AB对应的振幅强度。
图1(c)是在图1(a)所示的开口部的周边区域配置移相器，且在其它区域配置完全遮光部的光掩模的平面图；图1(d)表示透过图1(c)所示的光掩模的光中与线段AB对应的振幅强度。在这里，图1(d)所示的光的振幅强度，因为该光是透过移相器的光，所以与图1(b)所示的光的振幅强度存在着相反相位的关系。
图1(e)是在与空白图案对应的开口部及其周边区域配置的移相器被对曝光光具有所定的透过率的半遮光部包围而成的光掩模的平面图，图1(f)及(g)表示透过图1(e)所示的光掩模的光中与线段AB对应的振幅强度及光强度(光的振幅强度的平方)图1(e)所示的光掩模，是在图1(a)所示的光掩模中的开口部的周边区域配置移相器的光掩模。在这里，图1(e)所示的光掩模，是实现“轮廓强调法”的本发明的光掩模(以下称作“轮廓强调掩模”)的一个例子。
此外，在图1(a)或(e)所示的光掩模中，透过半遮光部的光，和透过开口部的光，是相同的相位(具体地说，相位差在(-30+360×n)度以上，而且在(30+360×n)度以下(式中，n是整数))。另外，在图1(e)所示的光掩模中，透过移相器的光，和透过开口部的光，是相反的相位(具体地说，相位差在(150+360×n度)以上，而且在(210+360×n)度以下(式中，n是整数))。
强调透过图1(e)所示的轮廓强调掩模的光的复制像的原理如下。即图1(e)所示的光掩模的结构，成为将图1(a)及(c)各自所示的光掩模重叠而成的结构。所以，如图1(b)、(d)、(f)所示，透过图1(e)所示的光掩模的光的振幅强度，成为将透过图1(a)及(c)各自所示的光的振幅强度重叠起来的分布。在这里，由图1(f)可知在图1(e)所示的光掩模中，透过配置在开口部周边的移相器的光，可以消除透过开口部及半遮光部的光的一部分。所以，在图1(e)所示的光掩模中，只要将透过移相器的光的强度，调整成能消除开口部周边的光，就能如图1(g)所示，在光强度分布中，能够形成与开口部周边对应的光强度减少到几乎近似于0的值的暗部。分别所示的光掩模图1(e)所示的光掩模的另外，在图1(e)所示的光掩模中，透过移相器的光，一方面极力消除开口部周边的光，另一方面却对开口部中央附近的光手下留情。其结果，如图1(g)所示，在透过图1(e)所示的光掩模的光中，从开口部中央向开口部周边变化的光的强度分布的轮廓的倾向增大还能获得这种效果。这样，因为透过图1(e)所示的光掩模的光的强度分布成为具有锐利的轮廓，所以能够形成对比度高的象。
以上是本发明的强调光学象(光强度的象(形象))的原理。就是说，沿着用低透过率的半遮光部形成的掩模中的开口部的轮廓，配置移相器后，从而能在由图1(a)所示的光掩模形成的光强度象中，形成与开口部的轮廓线对应的非常强的暗部。这样，可以形成在开口部的光强度和开口部周边的光强度之间，形成强调对比度的光强度分布。在本说明书中，将利用这种原理强调形象的方法，称作“轮廓强调法”，并将实现该原理的光掩模，称作“轮廓强调掩模”。
然而，与现在技术的中间色调移相器的原理(参阅图32(a)～(g))相比，轮廓强调法在光强度分布中，在开口部周边产生暗部的机理，这一点上与其不同。比较图1(f)和图32(f)后可知，在现在技术的中间色调移相器中，振幅强度分布中的暗部，由相位界面形成。可是在轮廓强调法中，振幅强度分布中的暗部，则是利用同一相位中的振幅强度的大小的周期变化来实现的。另外，现在技术的中间色调移相器中的由相位界面形成的暗部，采用斜入射曝光时，得不到充分的强调，所以现在技术的中间色调移相器，需要与使用低干涉度的小光源的曝光组合。可是，在轮廓强调法中利用同一相位的振幅强度的周期变化实现的暗部，与利用由通常的透光部和遮光部周期性地配置而成的通常的图案生成的暗部是同等的，所以通过轮廓强调法和斜入射曝光的组合，能够强调光强度分布的对比度。就是说，轮廓强调法的效果，通过与斜入射曝光的组合后，得到更加显著的发挥。
此外，在轮廓强调掩模中，从防止图案形成时的保护膜的薄膜减少，或保护膜灵敏度的最佳化等观点上看，最好将半遮光部的透过率的最大值定为15％左右。就是说，在轮廓强调掩模中，半遮光部的透过率最好在15％左右以下。另外，半遮光部需要具有使光部分透过的性质，要想充分获得使光实质上透过的效果，半遮光部的透过率至少应该在3％以上，如果能行的话，最好在6％以上。所以，可以说在轮廓强调掩模中的半遮光部的透过率最佳范围，在6％以上且在15％以下。
另外，上述的轮廓强调法，是以采用在被半遮光部包围的透光部(开口部)和半遮光部的界面上配置移相器的结构为前提进行讲述的。但移相器未必非要设置在该界面。就是说，根据轮廓强调法的原理，只要在能够与透过透光部的光产生干涉的距离配置移相器，就能消除透过透光部周边的光。所以，对设置在半遮光部中的开口部来说，可以在离开例如矩形开口部的各边的位置，作为与该各边平行的图案，配置移相器。但是，为了有效地利用轮廓强调法，移相器最好配置在距开口部的距离为产生光的干涉的距离——0.5×λ/NA以下的位置上。另外，如果在包围透光部的移相器的外侧，设置具有足够宽度(λ/NA以上的宽度)的半遮光部，还可以在该半遮光部的外侧，设置完全遮光部。
下面，对利用根据上述轮廓强调法的原理形成的掩模，实现所需的图案的各实施方式进行讲述。
(第1实施方式)
下面，参阅附图，讲述本发明第1实施方式涉及的光掩模。
图2(a)是第1实施方式涉及的光掩模的平面图(但透过性基板用立体图表示(以下同样))。本实施方式的光掩模，是为了形成细微的接触图案的光掩模。
正如图2(a)所示，在透过性基板100上，覆盖足够宽广的区域，形成半遮光部101。另外，在半遮光部101中，在将要通过曝光在晶片上形成所需的接触图案对应的位置上，设置着成为透光部102的开口部图案。另外，在透光部102的周边，隔着半遮光部101，与例如方状的透光部102的各边平行设置着成为移相器103的辅助图案。就是说，移相器103被设置成为包围着透光部102。
在这里，半遮光部101使光部分性地透过，但透过半遮光部101的光，和透过透光部102的光成为相同相位的关系(具体地说，二者的相位差成为在(-30+360×n)度以上且在(30+360×n)度以下的关系(式中，n为整数)。另外，半遮光部101的透过率，最好是不使保护膜感光的低透过率。具体地说，半遮光部101的透过率在15％以下。另一方面，为了使半遮光部101具有与遮光部103不同的特性，半遮光部101的透过率最好最少也在3％以上，在6％以上则更好。特别是在形成接触孔时，半遮光部101的最佳透过率是9％左右。
另一方面，移相器103使光透过，但透过移相器103的光，和透过透光部102的光成为相反相位的关系(具体地说，二者的相位差成为在(150+360×n)度以上且在(210+360×n)度以下的关系(式中，n为整数)。此外，包括本实施方式在内，在后述的所有的实施方式中，只要没有特别说明，都将移相器视为与透光部(透过性基板)具有同等程度的透过率，对移相器的透过率没有特别的限定。但为了利用移相器能使相位相反的光透过的特性，移相器的透过率最好至少大于半遮光部的透过率。另外，为了有效实现轮廓强调法的原理，移相器的透过率最好在50％以上。
另外，假设使用图2(a)所示的光掩模的光学系统中的曝光波长及数值孔径分别为λ及NA，在形成微小接触孔上的最好的结构，如后文所述，是隔着透光部102成为一对的移相器103彼此的中心线间的距离为0.8×λ/NA的结构。换言之，将移相器103配置在移相器103的中心线距透光部102的中心的距离为0.4×λ/NA的位置上最适当。另外，将移相器103的透过率设定为和透光部102的透过率相同时，将移相器103的宽度设定为0.15×λ/NA最适当。
此外，以上所述的内容，对在后述的所有的实施方式中的半遮光部、透光部、移相器(辅助图案)的每一个，都适用。
下面，根据模拟结果，讲述采用上述结构的光掩模，在形成细微接触孔、尤其是在形成具有0.4×λ/NA以下的尺寸的图案中，表现出来的优异的图案形成特性。
在模拟中，将图2(a)所示的光掩模中的透光部102的形状定为一边为W的正方形，移相器103定为宽度为d的矩形图案，进而将移相器103的中心线配置在到透光部102的中心的距离为PW的位置上。就是说，隔着透光部102成为一对的移相器103，彼此的中心线间的距离为2×PW。另外，将背景——半遮光部101的透过率定为9％，对各种W、PW、d的组合，进行了光强度模拟。在这里，模拟中的光学计算的曝光条件是曝光波长λ为193nm、数值孔径NA为0.7。另外，作为照明条件，采用外径的干涉度为0.8、内径的干涉度为0.53的2/3环形照明。
图2(b)示出对图2(a)所示的光掩模进行曝光时，在晶片上(与图2(a)的线段AB对应的位置)形成的光强度分布。图2(b)所示的光强度分布，具有在与透光部102的中心对应的位置上形成峰值的轮廓。这时，为了使与透光部102的中心对应的保护膜感光，峰值强度Io必须在所定值以上。虽然为使保护膜感光而所需的峰值强度Io，取决于保护膜材料，但根据经验知道形成尺寸在0.4×λ/NA以下的微小接触孔所需的峰值强度Io是0.25左右。此外，在本说明书中，除非特别注明，都将光强度用将曝光光的光强度作为1时的相对光强度表示。
图3(a)示出通过模拟计算求出的图2(a)所示的光掩模中的峰值强度Io为0.25的W、PW、d的组合的结果。具体地说，在图3(a)中，表示出峰值强度Io成为0.25的透光部102的尺寸W，与隔着透光部102成为一对的移相器103彼此的中心线间的距离(以下简称“移相器中心线间距离”)2×PW的关系。另外，在图3(a)中，示出移相器的宽度d分别为20nm、30nm、40nm、50nm、60nm时，与2×PW和W的关系。就是说，通过图3(a)的曲线所示的PW、W、d的所有的组合，形成峰值强度Io为0.25光强度分布。另外，在这些组合中，焦深及曝光冗余成为最大的结构，就是具有优异的图案形成特性的掩模结构。
图3(b)示出使用具有图3(a)的曲线所示的PW、W、d的组合的掩模图案，形成尺寸为100nm的接触孔时的焦深的模拟结果。在图3(b)中，将d作为参数，横轴表示2×PW的值，纵轴表示焦深的值。正如图3(b)所示，对于所有的d值，在2×PW成为0.8×λ/NA(＝约220nm)附近的值时，焦深最大。在这里，所谓“焦深”，是表示将形成目标尺寸为100nm的接触孔时的尺寸变动控制在目标尺寸的10％以内的焦点位置的范围的宽度。
同样，图3(c)示出使用具有图3(a)的曲线所示的PW、W、d的组合的掩模图案，形成尺寸为100nm的接触孔时的曝光冗余的模拟结果。在图3(c)中，将d作为参数，横轴表示2×PW的值，纵轴表示曝光冗余的值。正如图3(c)所示，与d值无关，在2×PW成为0.8×λ/NA(＝约220nm)附近的值时，曝光冗余最大。在这里，所谓“曝光冗余”，是用百分数表示将形成目标尺寸为100nm的接触孔时的尺寸变动控制在目标尺寸的10％以内的曝光量的范围的宽度，与实现尺寸100nm的接触孔时的曝光量的值之比。
就是说，在图2(a)所示的光掩模中，无论移象器的宽度d具有什么样的值，要使形成细微接触孔的焦深最佳化，移象器中心线间距离2×PW，就应当成为0.8×λ/NA左右。另外，即使进行曝光冗余的最佳化，移象器中心线间距离2×PW，也应当成为0.8×λ/NA左右。在这里，移象器中心线间距离2×PW的最佳值，不取决于移象器宽度d，就意味着该最佳值，也不取决于移象器的透过率。
此外，在中心线间距离2×PW成为0.8×λ/NA的移象器中，焦深及曝光冗余都成为较大的值，是在移象器宽度d成为0.15×λ/NA左右(40nm)时。由以上结果可知隔着透光部102，配置一对移象器103，将该移象器103的宽度定为0.15×λ/NA，而且将移象器中心线间距离定为0.8×λ/NA的掩模结构，有利于形成细微接触孔。
另外，最佳的结构虽然是上述结构，但仔细分析图3(b)及(c)的曲线，却可以知道移象器宽度d在0.05×λ/NA以上且在0.2×λ/NA以下时，可以获得高焦深和高曝光冗余。另外，移象器中心线间距离在0.6×λ/NA以上且在λ/NA以下(移象器的中心线与透光部的中心之间的距离在0.3×λ/NA且在0.5×λ/NA以下)时，可以获得高焦深和高曝光冗余。另外，作为焦深和曝光冗余，要想使它们各自具有特别接近极大值的值，就最好采用移象器宽度在0.1×λ/NA以上且在0.15×λ/NA以下的结构。另外，最好采用移象器中心线间距离在0.73×λ/NA以上且在0.87×λ/NA以下(移象器的中心线与透光部的中心之间的距离在0.365×λ/NA以上且在0.435×λ/NA以下)的结构。
可是，图3(b)及(c)所示的结果，只不过是数值孔径NA为0.7时的一例而已。将数值孔径NA分别定为0.6及0.8时，进行同样的模拟后的结果，如图4(a)～(d)所示。在这里，图4(a)及(b)是NA＝0.6时的结果，正如两图所示，在2×PW成为0.8×λ/NA(约250nm)附近时，焦深和曝光冗余都成为最大值。另外，图4(c)及(d)是NA＝0.8时的结果，正如两图所示，在2×PW成为0.8×λ/NA(约190nm)附近时，焦深和曝光冗余也都成为最大值。就是说，上述最佳掩模结构，不取决于数值孔径NA的值。
另外，图3(b)及(c)所示的结果，是半遮光部的透过率为9％时的情况。对半遮光部的透过率为6％时的情况，也进行了同样的模拟。结果如图4(e)及(f)所示。正如图4(e)及(f)所示，和半遮光部的透过率为9％时一样，在2×PW成为0.8×λ/NA(约250nm)附近时，焦深和曝光冗余也都成为最大值。就是说，上述最佳掩模结构，不取决于半遮光部的透过率。
综上所述，设曝光波长为λ，曝光系统中的数值孔径为NA时，在半遮光部设置成为透光部的开口部，将包围该开口部的移相器的宽度d定为0.15×λ/NA，而且将该移相器设置在其中心线到透光部的中心的距离为0.4×λ/NA处，采用这种结构后，就能实现可以形成使焦深及曝光冗余都成为最大值的细微接触图案的光掩模。但在本实施方式中，以移相器的透过率与透光部的透过率相同为前提，将移相器宽度d的最佳值定为0.15×λ/NA。但在移相器的透过率与透光部的透过率不同时，即移相器(辅助图案)与透光部相对而言的实效性的相对透过率不是1时，只要按照相对透过率，改变移相器的宽度，以便实现同等的透过性即可。就是说，假如设相对透过率为T，那么将移相器宽度d设定成(0.15×λ)/(NA×T0.5)就最适当。不过，从透光部的中心，到移相器的中心线距离的最佳值，与移相器的透过率及宽度无关，是0.4×λ/NA。
另外，移相器宽度d最好设定成(0.05×λ)/(NA×T0.5)以上且在(0.2×λ)/(NA×T0.5)以下，更希望设定成(0.1×λ)/(NA×T0.5)以上且在(0.15×λ)/(NA×T0.5)以下。
这样，在本实施方式中，根据轮廓强调法，作为辅助图案设置的移相器的最佳位置(中心线的最佳位置)，从透光部的中心看，就成为曝光光的波长λ以下的值。所以可知与现有技术的示例——需要在离开透光部中心的距离为波长λ以上的位置制作辅助图案——不同，利用轮廓强调法后，即使在稠密配置的透光部(与接触图案对应)的彼此之间，也能配置辅助图案。
就是说，采用本实施方式后，通过使透过透光部102的光，与透过移相器103即辅助图案的光互相干涉，从而能够强调透光部102与辅助图案之间的光强度分布的对比度。另外，该对比度强调效果，例如在正片型保护膜工艺中，使用斜入射曝光形成与透光部102对应的细微的孤立空白图案时，也能获得。所以，能够通过斜入射曝光，同时使孤立空白图案和孤立线图案或密集图案细微化。进而，即使在复杂而细微的空白图案彼此邻近的状态中，也能很好地形成具有所需尺寸的图案。
此外，在本实施方式中，如图2(a)所示，将透光部102作为方形，在透光部102的周边，与透光部102的各边平行形成矩形状(线状图案)的移相器103。可是，作为移相器103的形状，如图5(a)所示，也可以采用围住整个透光部102的闭环形。这时，隔着透光部102成为一对的移相器部分彼此的中心线间距离(以下将“移相器部分彼此的中心线间距离”也称作“移相器中心线间距离”)2×PW和移相器宽度d，也可以是上述图案形成特性的结构。
另外，在本实施方式中，透光部102未必非要成为方形。例如也可以象图5(b)或(c)所示，采用多边形或圆形的透光部102。另外，包围透光部102的移相器103，也不必非得是透光部102的相似形，只要移相器中心线间距离是上述结构就行。另外，将移相器103分作多个配置时，也可以不必象图5(c)所示，将各移相器103与透光部102的各边平行配置，这时也只要使移相器中心线间距离成为上述结构，各移相器103包围透光部102就行。此外，在透光部102和移相器103之间，最好插入半遮光部101。但如图5(d)所示，使透光部102与移相器103相接也行。但以上讲述的任何一种形式的掩模结构，都是使成为移相器103的辅助图案的中心线到透光部102的距离为0.4×λ/NA位置的结构最适当，所以，形成微小接触图案的理想的透光部102，总是成为小于一边为0.8×λ/NA的方形。
接着，对本实施方式的光掩模的剖面结构进行讲述。图6(a)～(d)分别示出图2(a)中AB线的剖面结构的变化。就是说，正如图6(a)～(d)所示，作为具有由透光部102、遮光图案——半遮光部101、辅助图案——移相器103构成平面结构的光掩模的剖面结构，有4种基本类型。下面，对图6(a)～(d)所示的基本类型的光掩模的结构进行讲述。
首先，在图6(a)所示类型的光掩模中，在例如由石英构成的透过性基板100上，形成在与透光部102之间对曝光光产生相反相位的相位差(即在(150+360×n)度以上且在(210+360×n)度以下(式中，n为整数)的相位差)的第1移相膜104。以后，所谓“相反相位的相位差”，就是指产生(150+360×n)度以上且在(210+360×n)度以下(式中，n为整数)的相位差。另外，在第1移相膜104上，形成在和第1移相膜104之间产生相反相位的相位差的第2移相膜105。在这里，在第1及第2移相膜104、105中的透光部形成区域，分别设置开口部，同时还在第2移相膜105中的移相器形成区域设置开口部。这样，就在形成由第2移相膜105和第1移相膜104的叠层结构构成的半遮光部101的同时，还形成由第1移相膜104的单层结构构成的移相器103。另外，由透过性基板100的露出部分，形成透光部102。
其次，在图6(b)所示类型的光掩模中，在例如由石英构成的透过性基板100上，形成在与透光部102之间对曝光光产生相同相位的相位差(即在(-30+360×n)度以上且在(30+360×n)度以下(式中，n为整数)的相位差)的半遮光膜106。以后，所谓“相同相位的相位差”，就是指产生(-30+360×n)度以上且在(30+360×n)度以下(式中，n为整数)的相位差。在这里，在半遮光膜106的透光部形成区域及移相器形成区域，分别设置开口部。另外，在透过性基板100的移相器形成区域，挖成能使在与透光部102之间对曝光光产生相反相位的相位差的厚度。这样，就形成由透过性基板100的挖入部100a构成的移相器103。就是说，在图6(b)所示类型的光掩模中，通过加工在石英上形成、且在与透光部102之间几乎不产生相位差的半遮光膜106，从而由该半遮光膜106的形成区域形成半遮光部101，由设置半遮光膜106的开口部、且设置透过性基板100的挖入部100a的区域形成移相器103，由半遮光膜106的其它开口部(即透过性基板100的露出部分)形成透光部102。
再其次，在图6(c)所示类型的光掩模中，在例如由石英构成的透过性基板100上，以透光部102为基准，形成几乎不使曝光光的相位变化的薄膜107。就是说，在图6(c)所示类型的光掩模，是图6(b)所示类型的光掩模中的特例。具体地说，通过使用例如厚度为30nm以下的金属薄膜，就可以实现产生对透光部102来说是(-30+360×n)度以上且在(30+360×n)度以下(式中，n为整数)的相位差、且具有15％以下透过率的薄膜107。在这里，在薄膜107中的透光部形成区域及移相器形成区域，分别设置开口部。另外，在透过性基板100中的移相器形成区域，挖成在与透光部102之间对曝光光产生相反相位的相位差的厚度。这样，就与图6(c)所示类型的光掩模一样，形成由透过性基板100的挖入部100a构成的移相器103。
在图6(a)或(b)所示类型的光掩模中，产生相反相位的相位差的移相膜的膜厚，以及产生相同相位的相位差的半遮光膜的膜厚，为了调整相位，需要数百nm左右。与此相反，在图6(c)所示类型的光掩模中，由于使用最多数十nm厚度的薄膜1 07，所以使旨在掩模加工的布图中的细微加工变得非常容易。在这里，作为能用作薄膜107的金属材料，例如有Cy(铬)、Ta(钽)、Zr(锆)、Mo(钼)及Ti(钛)等金属以及它们的组合。另外，作为具体的合金，有Ta-Cr合金、Zr-Si合金、Mo-Si合金及Ti-Si合金等。采用图6(c)所示类型的光掩模后，由于成为加工对象的膜，是薄膜107，所以掩模加工中的细微加工变得非常容易，在需要为了实现轮廓强调法而在透光部102和移相器103之间设置非常细微的图案时，图6(c)所示类型的光掩模，就成为特别优异的掩模。半遮光膜106最后，在图6(d)所示类型的光掩模中，在例如由石英构成的透过性基板100上，形成在与移相器103之间对曝光光产生相反相位的相位差的。在这里，在移相膜108中的透光部形成区域及移相器形成区域，分别设置开口部。另外，为了使透过透光部102的光与透过半遮光部101的光的相位相同，在透过性基板100的透光部形成区域，挖成能使在与移相器103之间产生相反相位的相位差的厚度。就是说，在图6(d)所示类型的光掩模中，通过分别加工成为透过性基板100的石英，和产生相反相位的相位差的移相膜108，从而由移相膜108的形成区域形成半遮光部101，由设置移相膜108的开口部、且设置透过性基板100的挖入部100a的区域形成透光部102，由单纯设置移相膜108的开口部(即透过性基板100的露出部分)的区域形成移相器103。采用图6(d)所示类型的光掩模后，在掩模上成为微小图案的移相器103，是移相膜108的单纯的开口部，比较宽广的开口部——透光部102则是石英的蚀刻区域。这样，由于石英蚀刻中的深度控制变得非常容易，所以图6(d)所示类型的光掩模，作为实现轮廓强调法的掩模结构，也就特别优秀。
此外，在图6(a)～(d)中，将半遮光膜及移相膜等，作为单层膜示出。但毫无疑问，各个膜都可以采用多层膜的结构。
(第1实施方式的变形例)下面，参阅附图，讲述本发明第1实施方式的变形例涉及的光掩模。
图7(a)是第1实施方式的变形例涉及的光掩模的平面图。本变形例的光掩模，是为了形成细微的接触图案的光掩模。就是说，本变形例与第1实施方式的不同之处在于所需要的图案不是按触孔图案，而是线状的细微的空白图案。此外，在本说明书中，所谓“线状图案”，是指图案长边方向是光学性的十分长的图案，具体地说，是指图案长边方向的长度为2×λ/NA以上的图案。
正如图7(a)所示，在透过性基板100上，和图2(a)所示的第1实施方式涉及的光掩模一样，覆盖足够宽广的区域，形成半遮光部101。另外，在半遮光部101中，在将要通过曝光在晶片上形成所需的接触图案对应的位置上，设置着成为透光部102的开口图案。另外，在透光部102的周边，隔着半遮光部101，与例如线状的透光部102的各长边平行设置着成为移相器103的辅助图案。就是说，移相器103被设置成为夹着透光部102。在这里，将本变形例的半遮光部101的透过率定为6％。即形成线状空白图案时，由于透过透光部102的光，比形成接触孔图案时的多，所以半遮光部101的理想的透过率，就比形成接触孔图案时的值低，6％左右的透过率就成为最适当的透过率。
假设使用图7(a)所示的光掩模的光学系统中的曝光波长及数值孔径分别为λ及NA，在形成微小接触孔上的最好的结构，如后文所述，是隔着透光部102成为一对的移相器103彼此的中心线间的距离为0.65×λ/NA的结构。换言之，将移相器103配置在移相器103的中心线距透光部102的中心的距离为0.325×λ/NA的位置上最适当。另外，将移相器103的透过率设定为和透光部102的透过率相同时，将移相器103的宽度设定为0.10×λ/NA最适当。
下面，和第1实施方式一样，根据模拟结果，讲述采用上述结构的光掩模，在形成细微空白图案、尤其是在形成具有0.4×λ/NA以下的宽度的线状空白图案中，表现出来的优异的图案形成特性。
在模拟中，将图7(a)所示的光掩模中的透光部102的形状定为宽度为W的线状图案，与透光部102各长边平行的移相器103定为宽度为d的矩形图案(线状图案)，进而将移相器103的中心线配置在到透光部102的中心的距离为PW的位置上。就是说，隔着透光部102成为一对的移相器103，彼此的中心线间的距离为2×PW。另外，将背景——半遮光部101的透过率定为6％，对各种W、PW、d的组合，进行了光强度模拟。在这里，模拟中的光学计算的曝光条件是曝光波长λ为193nm、数值孔径NA为0.7。另外，作为照明条件，采用外径的干涉度为0.8、内径的干涉度为0.53的2/3环形照明。
图7(b)示出对图7(a)所示的光掩模进行曝光时，在晶片上(与图7(a)的线段AB对应的位置)形成的光强度分布。图7(b)所示的光强度分布，具有在与透光部102的中心对应的位置上形成峰值的轮廓。这时，为了使与透光部102的中心对应的保护膜感光，峰值强度Io必须在所定值以上。虽然为使保护膜感光而所需的峰值强度Io，取决于保护膜材料，但根据经验知道形成尺寸在0.4×λ/NA以下的微小空白图案所需的峰值强度Io是0.25左右。
对本变形例的光掩模进行和第1实施方式中的图3(a)～(c)一样的分析，结果如图8(a)～(c)所示。
即图8(a)示出通过模拟计算求出的图7(a)所示的光掩模中的峰值强度Io为0.25的W、PW、d的组合的结果。具体地说，在图8(a)中，表示出峰值强度Io成为0.25的透光部102的尺寸W，与移相器中心线间距离2×PW的关系。另外，在图8(a)中，示出移相器103的宽度d分别为20nm、30nm、40nm、50nm时2×PW和W的关系。就是说，通过图8(a)的曲线所示的PW、W、d的所有的组合，形成峰值强度Io为0.25光强度分布。另外，在这些组合中，焦深及曝光冗余成为最大的结构，就是具有优异的图案形成特性的掩模结构。
图8(b)示出使用具有图8(a)的曲线所示的PW、W、d的组合的掩模图案，形成尺寸为100nm的空白图案时的焦深的模拟结果。在图8(b)中，将d作为参数，横轴表示2×PW的值，纵轴表示焦深的值。
同样，图8(c)示出使用具有图8(a)的曲线所示的PW、W、d的组合的掩模图案，形成尺寸为100nm的空白图案时的曝光冗余的模拟结果。在图8(c)中，将d作为参数，横轴表示2×PW的值，纵轴表示曝光冗余的值。
正如图8(b)及(c)，与移象器的宽度d的值无关，移象器中心线间距离2×PW成为0.65×λ/NA左右(＝约180nm)附近的值时，焦深和曝光冗余都基本成为最大值。在这里，移象器中心线间距离2×PW的最佳值，不取决于移象器宽度d，就意味着该最佳值，也不取决于移象器的透过率。
另外，在中心线间距离2×PW成为0.65×λ/NA的移象器中，焦深及曝光冗余都成为非常高的值，是在移象器宽度d成为0.10×λ/NA左右(30nm)时。
由以上结果可知隔着透光部102，配置一对移象器103，将该移象器103的宽度定为0.10×λ/NA，而且将移象器中心线间距离定为0.65×λ/NA的掩模结构，有利于形成细微空间图案。此外，本变形例与第1实施方式的不同之处是在本变形例中，透光部102的形状成为线形，所以光的干涉效果增大，从而使移象器103的最佳位置，靠近透光部102的中心。
另外，最佳的结构虽然是上述结构，但仔细分析图8(b)及(c)的曲线，却可以知道和第1实施方式一样，移象器宽度d在0.05×λ/NA以上且在0.2×λ/NA以下时，可以获得高焦深和高曝光冗余。另外，移象器中心线间距离在0.5×λ/NA以上且在0.9λ/NA以下(移象器的中心线与透光部的中心之间的距离在0.25×λ/NA且在0.45×λ/NA以下)时，可以获得高焦深和高曝光冗余。另外，作为焦深和曝光冗余，要想使它们各自具有特别接近极大值的值，就最好采用移象器宽度在0.1×λ/NA以上且在0.15×λ/NA以下的结构。另外，移象器中心线间距离最好采用在0.55×λ/NA且在0.85×λ/NA以下(移象器的中心线与透光部的中心之间的距离在0.275×λ/NA以上且在0.425×λ/NA以下)的结构。
此外，图8(b)及(c)所示的结果，只不过是数值孔径NA为0.7时的一例而已。将数值孔径NA分别定为0.6及0.8时，进行同样的模拟后的结果，证实上述最佳的掩模结构，不取决于数值孔径NA的值。
另外，在变形例中，以移相器的透过率与透光部的透过率相同为前提，将移相器宽度d的最佳值定为0.10×λ/NA。但在移相器的透过率与透光部的透过率不同时，即移相器(辅助图案)与透光部相对而言的实效性的相对透过率不是1时，只要按照相对透过率，改变移相器的宽度，以便实现同等的透过性即可。就是说，假如设相对透过率为T，那么最好将移相器宽度d设定成(0.10×λ)/(NA×T0.5)。不过，从透光部的中心，到移相器的中心线的距离的最佳值，与移相器的透过率及宽度无关，是0.325×λ/NA。
另外，移相器宽度d最好设定成(0.05×λ)/(NA×T0.5)以上且在(0.2×λ)/(NA×T0.5)以下，更希望设定成(0.1×λ)/(NA×T0.5)以上且在(0.15×λ)/(NA×T0.5)以下。
这样，在本变形例中，根据轮廓强调法，作为辅助图案设置的移相器的最佳位置(中心线的最佳位置)，从透光部的中心看，就成为曝光光的波长λ以下的值。所以可知与现有技术的示例——需要在离开透光部中心的距离为波长λ以上的位置制作辅助图案——不同，利用轮廓强调法后，即使在稠密配置的透光部(与接触图案对应)的彼此之间，也能配置辅助图案。
就是说，采用本变形例后，通过使透过透光部102的光，与透过移相器103即辅助图案的光互相干涉，从而能够强调透光部102与辅助图案之间的光强度分布的对比度。另外，该对比度强调效果，例如在正片型保护膜工艺中，使用斜入射曝光，形成与透光部102对应的细微的孤立空白图案时，也能获得。所以，能够通过斜入射曝光，同时使孤立空白图案和孤立线图案或密集图案细微化。进而，即使在复杂而细微的空白图案彼此邻近的状态中，也能很好地形成具有所需尺寸的图案。
此外，在本实施方式中，将移相器103与透光部102的各边平行配置。可是未必非得将移相器103与透光部102的各边完全平行配置。
就是说，即使所需的图案例如是单纯的矩形图案，在光掩模上，也往往以微小的长度单位，使为获得该所需的图案的透光部的图案宽度变化。这时，不需要设置完全跟踪透光部的轮廓变化的移相器。就是说，只要将移相器103与透光部102的各边大致平行配置就行。可是，由于移相器中心线间距离，即隔着透光部102成为一对的移相器103彼此的中心线间距离的最佳值是0.65×λ/NA，所以形成微小空白图案的理想的透光部102，就总成为宽度比0.65×λ/NA小的线图案。
(第2实施方式)下面，参阅附图，讲述本发明第2实施方式涉及的光掩模。
图9是第2实施方式涉及的光掩模的平面图。本实施方式的光掩模，是为了同时形成多个细微的接触图案的光掩模。
正如图9所示，在透过性基板200上，覆盖足够宽广的区域，形成半遮光部201。另外，在半遮光部201中，在将要通过曝光在晶片上形成所需的接触图案(多个)对应的位置上，设置着分别成为透光部202、透光部对203及204、以及透光部对205、206的开口图案。在这里，透光部202是与孤立配置的接触图案对应的开口图案，透光部对203及205是与分别与存在邻近的其它接触图案的接触图案对应的开口图案。另外，在透光部202的周边，隔着半遮光部201，设置着成为移相器207的辅助图案。该辅助图案，设置成为与例如方形的透光部202的各边平行且包围着该透光部202。同样，在各透光部203～206的周边，隔着半遮光部201，分别设置着成为移相器208～211的辅助图案。这些辅助图案，设置成为与例如方形的各透光部203～206的各边平行且包围着该各透光部203～206。
此外，为了将透光部202的周边的移相器207配置成有利于形成孤立配置的接触图案的掩模结构，将其宽度定为d0。
另外，其它透光部204与透光部203邻近。这时，将透光部203周边的移相器208及透光部204周边的移相器209中各自存在于被透光部203和透光部204夹住的区域中的移相器，作为移相器208a及移相器209a。另外，其它透光部206与透光部205邻近。这时，将透光部205周边的移相器210及透光部206周边的移相器211中各自存在于被透光部205和透光部206夹住的区域中的移相器，作为移相器210a及移相器211a。
本实施方式的特点是将移相器208a及209a的宽度分别定为d1及d2，将移相器208a及209a的各自中心线间彼此的距离定为G1时，在G1成为0.5×λ/NA以下的条件时，具有(d1+d2)＜2×d0的掩模结构。就是说，设d1＝d2，则d1＜d0、d2＜d0。在这里，包围透光部203的移相器208中，在不存在邻近的其它透光部204的一侧配置的移相器208b的宽度被设定为d0。
另外，本实施方式的特点是将移相器210a及211a的宽度分别定为d3及d4，将移相器210a及211a的各自中心线间彼此的距离定为G2时，在G2＜G1＜0.5×λ/NA的条件下，具有(d3+d4)＜(d1+d2)＜2×d0的掩模结构。就是说，设d3＝d4、d1＝d2，则d3＝d4＜d1＝d2＜d0。在这里，包围透光部205的移相器210中，在不存在邻近的其它透光部206的一侧配置的移相器210b的宽度被设定为d0。
就是说，在本实施方式中，在包围某个透光部的周边的移相器，和包围其它透光部的周边的移相器之间的关系中，两透光部的移相器彼此以所定尺寸以下的间隔互相邻近时，使这些移相器的宽度，小于不存在以所定尺寸以下的间隔互相邻近的移相器的移相器的宽度。这时，以所定尺寸以下的间隔互相邻近的移相器各自的宽度，最好与移相器彼此间的距离(邻近距离)成正比。或者，在图9中，使移相器208a的宽度d1(或移相器209a的宽度d2)和移相器210a的宽度d3(或移相器211a的宽度d4)之差，与距离G1和距离G2之差成正比。
采用本实施方式后，可以利用透过各透光部的光，与透过其周边的移相器即辅助图案的光的相互干涉，强调透光部和辅助图案之间的光强度分布的对比度。另外，该对比度强调效果，在例如正片型保护膜工艺中使用斜入射曝光，形成与透光部对应的细微的孤立空白图案时也能获得。所以，利用斜入射曝光，可以使孤立空白图案和孤立线图案或密集图案同时细微化。进而，即使在复杂而细微的空白图案彼此邻近的状态下，也能很好地形成具有所需尺寸的图案。
下面，根据模拟结果，详述采用本实施方式的光掩模后，可以良好地形成孤立配置的接触孔和密集配置的接触孔。
图10(a)是为了确认本实施方式的效果而进行模拟所用的光掩模的平面图。正如图10(a)所示，在透过性基板250上，形成半遮光部251，覆盖着足够大的区域。在半遮光部251中，在与要通过曝光在晶片上形成所需要的接触图案(多个)对应的位置上，互邻设置着多个具有一边为W的正方形的透光部252。另外，对各透光部252，配置移相器(辅助图案)253，使其中心线位于到各透光部252的中心距离为PW0处。在这里，各移相器253，具有宽度为d、长度为t的矩形状。另外，在互邻的透光部252彼此之间互相邻接的移相器253各自的中心线间的距离(以下称作“邻接移相器间距离”)为G。
图10(b)是表示图10(a)所示的光掩模进行曝光后形成的光强度分布的轮廓。此外，在图10(b)中，将透光部252的中心的光强度用Ip表示，相邻的透光部252彼此间的中间位置的光强度用Is表示，在透光部252的周边光强度成为最小的位置的光强度用Ib表示。在这里，相邻的透光部252彼此间的中间位置，是相邻的移相器253彼此间的中间位置。另外，光强度模拟的条件是曝光波长λ为193nm，数值孔径NA是0.65。另外，作为照明条件，使用外径的干涉度为0.8、内径的干涉度为0.53的2/3环行照明。另外，半遮光部201的透过率为6％。
另外，在图10(a)所示的光掩模中，将移相器253的宽度d设定为0.15×λ/NA左右(约44nm)，将移相器253与透光部252的相对位置PW0设定为0.4×λ/NA左右(约120nm)，以便即使各接触图案是孤立状态时也能良好地形成。另外，为了将接触孔尺寸调整成所需要的尺寸——100nm，将透光部252的尺寸W和移相器253的长度t，分别设定成160nm。图11(a)的曲线示出对在以上讲述的以孤立状态良好地形成图案的掩模结构中，所述光强度Ib及Is与邻接移相器间距离G之间关系的计算结果。不过，在图11(a)中，G的值通过λ/NA标准化。
正如图11(a)所示，G大于0.5×λ/NA时，Ib就成为非常低的值。就是说，实现了对比度高的光强度分布，从而实现了可以形成良好的图案的光掩模。可是G小于0.5×λ/NA后，Ib的值就变得非常大。就是说，在形成接触图案时，由于相邻的2个接触图案彼此之间，实现了足够大的遮光性，从而导致对比度下降。这时，不能形成良好的图案。
上述现象，起因于在所需的密集接触孔中，接触孔彼此的间隔狭小，在掩模上的移相器彼此之间的半遮光部的宽度变窄，致使足够的光不能透过该半遮光部而产生的。下面，对该现象进行详细分析。
开口图案(透光部)和半遮光部是分别使正的相位的光透过的区域，而移相器是使负的相位的光透过的区域。另外，暗部(透光部周边)的光强度Ib，是透过开口图案及半遮光部的正相位的光，消去透过移相器的负相位的光后形成的。该暗部的光强度Ib，由于正负各自的相位的光保持平衡，而成为非常小的值。具体地说，如果邻接移相器间距离G非常大，透过半遮光部的量就非常大，所以光强度Is，成为与半遮光部的透过率对应的强度。可是，邻接移相器间距离G成为λ/NA以下后，移相器彼此间的半遮光部的区域随之减少，所以透过半遮光部的光量也减少。这种情况可以从图11(a)的曲线中Is的值，在G成为λ/NA以下处减少的现象中明白。就是说，在相邻的移相器彼此之间，存在非常大的半遮光部时，在保持平衡的、正负各自的相位的光彼此的关系中，随着半遮光部的区域的减少，负的相位的光就要过剩。随着该负的相位的光的过剩，光强度Ib也要增加，其结果，光强度分布中的对比度就要降低。
因此，为了防止上述现象，只要使透过移相器的光随着移相器间的半遮光部的区域的减少而减少就行。实现它的方法之一，就是使移相器的宽度减少。
本专利发明人通过对模拟结果的详细分析，得到如下的认识。即设邻接移相器间距离G足够大时，能够实现形成良好的图案的移相器的宽度为d0，在G成为0.5×λ/NA以下时，设置成d＝d0×(0.5+G)/(λ/NA)后，对于密集接触孔也能形成良好的图案。
图11(b)是与图10(b)对应的模拟结果，示出在与图10(a)所示的光掩模中与线段AB对应的位置上形成的光强度分布。此外，在图11(b)中，分别示出在G＝0.3×(λ/NA)时，将移相器的宽度d设定为在形成孤立状态的接触图案中最适当的尺寸d0(0.15×λ/NA左右(约44nm))时的光强度分布的模拟结果，和随着d＝0.8×d0使移相器的宽度d减少时的光强度分布的模拟结果。如图11(b)所示，可以通过使移相器的宽度d减少的方法，得到对比度高的光强度分布。
另外，图11(c)也是与图10(b)对应的模拟结果，示出在与图10(a)所示的光掩模中与线段AB对应的位置上形成的光强度分布。此外，在图11(c)中，分别示出在邻接移相器间距离G进一步变窄的G＝0.2×(λ/NA)时，将移相器的宽度d设定为d0时的光强度分布的模拟结果，和随着d＝0.7×d0使移相器的宽度d减少时的光强度分布的模拟结果。如图11(b)所示，可以通过按照邻接移相器间距离G的减少而使移相器的宽度d减少的方法，得到能够实现对比度高的光强度分布的光掩模。
由此可知根据轮廓强调法，配置移相器(辅助图案)时，在相邻的透光部彼此之间，与各透光部对应的移相器互相平行，夹住半遮光部，邻接移相器间距离成为0.5×λ/NA以下配置时，最好使各移相器的宽度与邻接移相器间距离成正比地减小。
可是，如图12(a)所示，从旨在形成细微接触图案的开口图案(透光部252)的中心到移相器253的中心线的典型性的距离(最佳值)PW0是0.4×λ/NA(参阅第1实施方式)。所以，邻接移相器间距离G成为0.5×λ/NA以下，换言之，最好使配置在邻接移相器间的移相器253的的宽度d变细，是如图12(b)所示，在与相邻的接触孔彼此对应的透光部252彼此的中心间的所需距离P(＝2×PW0+G)成为1.3×λ/NA以下的密集孔时。
因此，在上述这种掩模结构中，如图13(a)所示，在相邻的透光部252(开口图案)各自的中心间的距离P在1.3×λ/NA以下时，设配置在被该各透光部252夹住的区域中的移相器253的宽度为d、配置在该区域以外的其它区域(距离P不在1.3×λ/NA以下的区域)的移相器253的宽度为d0时，设定d＜d0。但移相器253的长度，与配置位置无关，是t。
可是，在图13(a)中，之所以要使被邻近透光部(开口图案)252彼此夹持的区域的移相器253的宽度减少，是为了使由该移相器253产生的负的相位的光减少。因此，对于开口图案间的移相器253，其宽度d1如果满足d1＜2×d0，那么就不是图13(a)的那种2个移相器253，而可以是汇合成图13(b)的那种1个移相器253。
另外，在图13(a)中，使被相邻的开口图案夹持的区域的移相器253的宽度减少。但也可以如图13(c)所示，采用使移相器253的长度减少的方法取而代之。就是说，设开口图案间的2个移相器253各自的宽度及长度为d2及t2时，只要设定成t2×d2＜t×d0即可。
进而，如图14(a)所示，将被相邻的开口图案夹住的移相器汇合成1个，并且设该移相器253的宽度及长度分别为d3及t3时，只要将该移相器253的面积——d3×t3，设定成小于2×t×d0即可。
另外，如图14(b)所示，只要将开口图案间的移相器253的面积设定成小于2×t×d0时，作为移相器253的形状，可以使用任意的图案形状。在图14(b)中，表示出作为移相器253，将2个矩形图案，分别朝开口图案(透光部252)排列的方向延伸配置的样子。这时，如果设各移相器253的宽度及长度为d4及t4时，只要设定成t4×d4＜t×d0即可。此外，在图14(b)中，作为移相器253，并列了2个矩形图案。但也可以取代它，只要将开口图案间的移相器253的总面积设定成小于2×t×d0时，并列3个或4个以上的矩形图案。另外，在图13(b)、图14(a)及(b)中，如果将开口图案间的移相器253的面积(图14(b)中是合计面积)2等份，被2等份的面积设定成小于位于开口图案间以外的移相器253的面积t×d0。
综上所述，在本实施方式中，通过使移相器变形，以便减少透过位于与形成密集接触图案对应的透光部彼此之间的移相器的相反相位的光，从而能实现可以形成良好的图案的光掩模。
此外，在本实施方式中，作为光掩模的剖面结构，可以使用例如第1实施方式中的图6(a)～(d)所示的剖面结构。
(第2实施方式的变形例)下面，参阅附图，讲述本发明第2实施方式的变形例涉及的光掩模。
图15是第2实施方式的变形例涉及的光掩模的平面图。本变形例的光掩模，是为了同时形成多个细微的线状空白图案的光掩模。就是说，本变形例与第2实施方式的不同之处在于所需要的图案不是按触孔图案，而是线状的细微的空白图案。
正如图15所示，在透过性基板270上，覆盖足够宽广的区域，形成半遮光部271。另外，在半遮光部201中，在将要通过曝光在晶片上形成所需的空白图案(多个)对应的位置上，设置着分别成为透光部272、透光部对273及274、以及透光部对275、276的开口图案。在这里，透光部272是与孤立配置的空白图案对应的开口图案，透光部对273及275是与分别与存在邻近的其它空白图案的空白图案对应的开口图案。另外，在透光部272的周边，隔着半遮光部271，设置着成为移相器277的辅助图案。该辅助图案，设置成与线状的透光部272的各长边平行。同样，在各透光部273～276的周边，隔着半遮光部271，分别设置着成为移相器278～281的辅助图案。这些辅助图案，设置成为与线状的各透光部273～276的各长边平行。
此外，为了将透光部272的周边的移相器277配置成有利于形成孤立配置的空白图案的掩模结构，将其宽度定为d0。
另外，其它透光部274与透光部273邻近。这时，将透光部273周边的移相器278及透光部274周边的移相器279中各自存在于被透光部273和透光部274夹住的区域中的移相器，作为移相器278a及移相器279a。另外，其它透光部276与透光部275邻近。这时，将透光部275周边的移相器280及透光部276周边的移相器281中各自存在于被透光部275和透光部276夹住的区域中的移相器，作为移相器280a及移相器281a。
本实施方式的特点是将移相器278a及279a的宽度分别定为d1及d2，将移相器278a及279a的各自中心线间彼此的距离定为G1时，与第2实施方式一样，在G1成为0.5×λ/NA以下的条件时，具有(d1+d2)＜2×d0的掩模结构。就是说，设d1＝d2，则d1＜d0、d2＜d0。在这里，包围透光部273的移相器278中，在不存在邻近的其它透光部274的一侧配置的移相器278b的宽度，与第2实施方式一样，被设定为d0。
另外，本实施方式的特点是将移相器280a及281a的宽度分别定为d3及d4，将移相器280a及281a的各自中心线间彼此的距离定为G2时，与第2实施方式一样，在G2＜G1＜0.5×λ/NA的条件下，具有成为(d3+d4)＜(d1+d2)＜2×d0的掩模结构。就是说，设d3＝d4、d1＝d2，则d3＝d4＜d1＝d2＜d0。在这里，包围透光部275的移相器280中，在不存在邻近的其它透光部276的一侧配置的移相器280b的宽度被设定为d0。
就是说，在本变形例中，与第2实施方式一样，在包围某个透光部的周边的移相器，和包围其它透光部的周边的移相器之间的关系中，两透光部的移相器彼此以所定尺寸以下的间隔互相邻近时，使这些移相器的宽度，小于不存在以所定尺寸以下的间隔互相邻近的移相器的移相器的宽度。这时，以所定尺寸以下的间隔互相邻近的移相器各自的宽度，最好与移相器彼此间的距离(邻近距离)成正比。或者，在图15中，使移相器278a的宽度d1(或移相器279a的宽度d2)和移相器280a的宽度d3(或移相器281a的宽度d4)之差，与距离G1和距离G2之差成正比。
采用本变形例后，与第2实施方式一样，可以利用透过各透光部的光，与透过其周边的移相器即辅助图案的光的相互干涉，强调透光部和辅助图案之间的光强度分布的对比度。另外，该对比度强调效果，在例如正片型保护膜工艺中使用斜入射曝光，形成与透光部对应的细微的孤立空白图案时也能获得。所以，利用斜入射曝光，可以使孤立空白图案和孤立线图案或密集图案同时细微化。进而，即使在复杂而细微的空白图案彼此邻近的状态下，也能很好地形成具有所需尺寸的图案。
因此，本变形例中，被相邻的开口图案(透光部)夹住的一对移相器邻近配置，邻接移相器间距离G小于0.5×λ/NA时，也和第2实施方式一样，通过使移相器的宽度与G成正比地减少，从而在形成密集的空白图案时，也能实现可以形成高对比度的光强度分布的掩模。
此外，在以上的讲述中，以线状的各透光部是分别独立的图案为前提进行讲述。可是，在本变形例中，只要能在着眼的区域实现上述结构，线状的各透光部不是独立图案也行。换言之，各透光部也可以在着眼的区域以外的其它区域，构成相互连接的相同的图案。
可是，从旨在形成细微空白图案的开口图案(透光部)的中心到移相器253的中心线的典型性的距离(最佳值)PW0是0.325×λ/NA(参阅第1实施方式的变形例)。所以，邻接移相器间距离G成为0.5×λ/NA以下，换言之，最好使配置在邻接移相器间的移相器的宽度d变细，是在与相邻的空白图案彼此对应的透光部彼此的中心间的所需距离P(＝2×PW0+G)成为1.15×λ/NA以下的密集图案时。
因此，在上述这种掩模结构中，如图16(a)所示，在相邻的透光部292(开口图案)各自的中心间的距离P在1.15×λ/NA以下时，设配置在被该各透光部292夹住的区域中的移相器293的宽度为d、配置在该区域以外的其它区域(距离P不在1.15×λ/NA以下的区域)的移相器293的宽度为d0时，设定d＜d0。
可是，在图16(a)中，之所以要使被邻近透光部(开口图案)292彼此夹持的区域的移相器293的宽度减少，是为了使由该移相器293产生的负的相位的光减少。因此，对于开口图案间的移相器293，如果其宽度d1满足d1＜2×d0，那么就不是图16(a)的那种2个移相器293，而可以是汇合成图16(b)的那种1个移相器293。
另外，在图16(a)中，使被相邻的开口图案夹持的区域的移相器293的宽度减少。但也可以如图16(c)所示，采用将被相邻的开口图案夹住的移相器293分离成多个图案，从而使移相器293的面积(在成为透光部292的开口图案的延伸方向的单位长度的面积)减少即可。就是说，将被开口图案间夹住的移相器293分割成宽度为d2、长度为t的多个图案，并且将该多个图案沿开口图案的延伸方向，以配置周期TT配置后，只要将d2×t/TT设定成小于2×d0即可。但TT最好在(λ/NA)/2以下。因为用曝光系统中的析象极限((λ/NA)/2)以下的周期TT分割移相器293时，一方面移相器293的透过光，与该移相器293的减少量成正比地减少；另一方面在光强度分布中，还不会出现移相器293的分割形状的影响。
此外，在图16(a)～(c)中，在透过性基板290上，形成半遮光部291，覆盖足够大的区域，在该半遮光部291中，在要通过曝光在晶片上形成所需空白图案(多个)对应的位置上，一对具有线状的透光部292相邻设置。
另外，在图16(b)及图16(c)中，如果将开口图案间的移相器293的面积(图16(c)中是合计面积)，分作与一对透光部292的每一个对应的2等份，被2等份的面积，就成为小于位于开口图案间以外的移相器293的面积(在成为透光部292的开口图案的延伸方向的单位长度的面积)。
综上所述，在本变形例中，在形成密集的空白图案时，通过使移相器变形，以便减少透过位于与形成密集空白图案对应的透光部彼此之间的移相器的相反相位的光，从而能实现可以形成良好的图案的光掩模。
(第3实施方式)下面，参阅附图，讲述本发明第3实施方式涉及的光掩模。
图17是第3实施方式涉及的光掩模的平面图。本实施方式的光掩模，是为了同时形成多个细微的接触图案的光掩模。
正如图17所示，在透过性基板300上，覆盖足够宽广的区域，形成半遮光部301。另外，在半遮光部301中，在将要通过曝光在晶片上形成所需的接触图案(多个)对应的位置上，设置着分别成为透光部302、透光部对303及304、以及透光部对305、306的开口图案。在这里，透光部302是与孤立配置的接触图案对应的开口图案，透光部303及305是分别与存在邻近的其它接触图案的接触图案对应的开口图案。另外，在透光部302的周边，隔着半遮光部301，设置着成为移相器307的辅助图案。该辅助图案，设置成为与例如方形的透光部302的各边平行且包围着该透光部302。同样，在各透光部303～306的周边，隔着半遮光部301，分别设置着成为移相器308～311的辅助图案。这些辅助图案，设置成为与例如方形的各透光部303～306的各边平行且包围着该各透光部303～306。
此外，透光部302周边的移相器307，被配置成有利于形成孤立配置的接触图案的掩模结构。这时，将移相器307的宽度定为d0，将移相器307的中心线和透光部302的中心间的距离定为PW0。
另外，透光部303，在一个方向上与其它透光部304邻近，在其它方向上不与其它透光部邻近。在这里，将一个方向上的透光部303周边的移相器308作为移相器308a，将其它方向上的透光部303周边的移相器308作为移相器308b。另外，透光部305，在一个方向上与其它透光部306邻近，在其它方向上不与其它透光部邻近。这时，将一个方向上的透光部305周边的移相器310作为移相器310a，将其它方向上的透光部305周边的移相器310作为移相器310b。
本实施方式的特点是透光部303的中心和透光部304的中心之间的距离P1是1.3×λ/NA左右时，从移相器308a的中心到透光部303的中心的距离PW1，设定为PW1＞PW0。在这里，将从移相器308b的中心到透光部303的中心的距离，设定为上述PW0。
另外，本实施方式的特点是透光部305的中心和透光部306的中心之间的距离P2是1.0×λ/NA左右时，从移相器310a的中心到透光部305的中心的距离PW2，设定为PW2＜PW0。在这里，将从移相器310b的中心到透光部305的中心的距离，设定为上述PW0。
就是说，在本实施方式中，在从开口图案(透光部)的中心看的移相器(辅助图案)的配置中，存在与该开口图案邻近的其它开口图案时，按照开口图案彼此的距离(邻近距离)，使移相器的位置变化成对形成孤立的细微接触孔来说是最理想的位置。
采用本实施方式后，可以利用透过各透光部的光，与透过其周边的移相器即辅助图案的光的相互干涉，强调透光部和辅助图案之间的光强度分布的对比度。另外，该对比度强调效果，在例如正片型保护膜工艺中使用斜入射曝光，形成与透光部对应的细微的孤立空白图案时也能获得。所以，利用斜入射曝光，可以使孤立空白图案和孤立线图案或密集图案同时细微化。进而，即使在复杂而细微的空白图案彼此邻近的状态下，也能很好地形成具有所需尺寸的图案。
下面，根据模拟结果，详述采用本实施方式的光掩模后，可以良好地形成孤立配置的接触孔和密集配置的接触孔的情况。
此外，为了确认本实施方式的效果而进行模拟所用的光掩模的平面图，是与图10(a)所示的光掩模(参阅第2实施方式)一样。即正如图10(a)所示，在透过性基板250上，形成半遮光部251，覆盖着足够大的区域。另外，在半遮光部251中，在与要通过曝光在晶片上形成所需要的接触图案(多个)对应的位置上，互邻设置着多个具有一边为W的正方形的透光部252。另外，对各透光部252，配置移相器(辅助图案)253，使其中心线位于到各透光部252的中心距离为PW0处。在这里，各移相器253，具有宽度为d、长度为t的矩形状。另外，在互邻的透光部252彼此之间互相邻接的移相器253各自的中心线间的距离(以下称作“邻接移相器间距离”)为G。
图10(b)是表示对图10(a)所示的光掩模进行曝光后形成的光强度分布的轮廓。此外，在图10(b)中，将透光部252的中心的光强度用Ip表示，相邻的透光部252彼此间的中间位置的光强度用Is表示，在透光部252的周边光强度成为最小的位置的光强度用Ib表示。在这里，相邻的透光部252彼此间的中间位置，是相邻的移相器253彼此间的中间位置。另外，光强度模拟的条件是曝光波长λ为193nm，数值孔径NA是0.65。另外，作为照明条件，使用外径的干涉度为0.8、内径的干涉度为0.53的2/3环形照明。另外，半遮光部201的透过率为6％。
另外，在图10(a)所示的光掩模中，将移相器253的宽度d设定为0.15×λ/NA左右(约44nm)，将移相器253与透光部252的相对位置PW0设定为0.4×λ/NA左右(约120nm)，以便即使各接触图案是孤立状态时也能良好地形成。另外，为了将接触孔尺寸调整成所需要的尺寸——100nm，将透光部252的尺寸W和移相器253的长度t，分别设定成160nm。在以上讲述的掩模结构中，在开口图案(透光部252)各自的中心间的距离P(＝G+2×P W0)变化时，计算图10(b)所示的光强度Ip(透光部252的中心的光强度)，怎样变化的结果，如图18(a)的曲线所示。不过，在图18(a)中，P的值通过λ/NA被标准化。
正如图18(a)所示，开口中心间的距离P小于1.5×λ/NA后，光强度Ib的值就急剧下降，在P＝1.3×λ/NA附近，Ip成为极小值。另外，当P小于1.3×λ/NA后，光强度Ib的值开始急剧上升，在P＝λ/NA附近，光强度Ip成为比透光部252为孤立状态(即P无穷大)时的值高的值。
可是，正如在第2实施方式中已经讲述过的那样，开口图案(透光部)彼此邻近后，由于在开口图案间的区域中相邻的移相器间的半遮光部的区域减少，所以透过光掩模的正相位的光就要减少。另外，由于形成开口图案的中心的光强度峰值(Ip)的光，是正相位的光，所以，如前所述，正相位的光减少后，光强度Ip的值就要减少。进而，由于这种现象变得非常显著的情况，是在邻接移相器间距离G＝0.5×λ/NA时(参阅第2实施方式)，所以互相邻近的开口图案各自的中心间的距离(以下称作“邻近开口中心间距离”)P＝G+2×PW0＝0.5×λ/NA+2×0.4×λ/NA＝1.3×λ/NA时，上述现象就变得非常显著。
另外，其它透光部接近一个透光部时，在透过其它透光部的正相位的光作用下，透过光掩模的正相位的光就再次增加，在这里，来自其它透光部的影响变得非常显著的情况，是在一个透光部的中心和其它透光部的中心间的距离(即邻近开口中心间距离)P，成为λ/NA时。
综上所述，在开口中心间距离P在1.3×λ/NA附近时，透光部中心的光强度Ip减少，而在P在λ/NA附近时，透光部中心的光强度Ip增加。此外，Ip的减少带来对比度的降低，因而妨碍形成良好的图案。另外，Ip的增加则带来接触孔尺寸的增加，因而妨碍形成细微接触图案。
图18(b)是与图10(b)对应的模拟结果，示出在与图10(a)所示的光掩模中与线段AB对应的位置上形成的光强度分布。此外，在图18(b)中，分别示出在开口中心间距离P分别为450nm(1.5×λ/NA左右)、390nm(1.3×λ/NA左右)、300nm(1.0×λ/NA左右)时的光强度分布的轮廓的模拟结果。正如图18(b)所示，开口中心间距离P不同后，即开口图案彼此的邻近状态不同后，与各开口图案的中心部对应的光强度分布的轮廓变得不一致，所以不能形成一样的细微的接触图案。
对此，本专利发明人进行了详细的模拟试验，结果发现按照开口中心间距离P，改变从开口图案的中心看的移相器的位置，可以使与开口图案中心部对应的光强度的轮廓，与开口中心间距离P无关，保持一样。具体地说，对各开口中心间距离P来说，如果用PW(P)表示使与开口图案中心部对应的光强度的轮廓保持一样的移相器的配置位置，那么用ΔPW(P)＝(PW(P)-PW0)/PW0(PW(P)＝PW0+ΔPW(P)×PW0)定义的ΔPW(P)，就如图18(c)的曲线所示。就是说，对各开口中心间距离P来说，最适当的移相器配置位置PW(P)，最好在P＝1.3×λ/NA附近，设定为比接触图案以孤立的状态良好形成的移相器配置位置PW0增大10％左右。另外，PW(P)，最好在P＝λ/NA附近，设定为比PW0小10％左右。
图18(d)也是与图10(b)对应的模拟结果，示出在与图10(a)所示的光掩模中与线段AB对应的位置上形成的光强度分布。此外，在图18(d)中，示出使用在开口中心间距离P分别为450nm(1.5×λ/NA左右)、390nm(1.3×λ/NA左右)、300nm(1.0×λ/NA左右)时，将移相器配置在图18(c)的曲线所示位置的光掩模时的光强度分布的轮廓的模拟结果。正如图18(d)所示，通过将移相器配置在图18(c)的曲线所示位置上，对上述所有的P值，能够使与开口图案中心部对应的光强度分布的轮廓一致。
根据以上讲述的研究结果，在存在多个相互邻近的开口图案时，从配置在开口图案(透光部)的周边的移相器中的透光部的中心看的配置位置PW，最好按照开口中心间距离P，进行如下设定。
首先，开口中心间距离P在1.3×λ/NA的附近时，具体地说，是在1.15×λ/NA＜P＜1.45×λ/NA时，如果将从被配置在一个开口图案的周边中的其它开口图案邻近的一侧的移相器的开口图案中心看的配置位置作为PW1，将从被配置在一个开口图案的周边中的其它开口图案不邻近的一侧的移相器的开口图案中心看的配置位置作为PW0，那么PW1最好比PW0大，PW1比PW0大5％以上则更好。
其次，开口中心间距离P在λ/NA的附近时，具体地说，是在0.85×λ/NA＜P＜1.15×λ/NA时，如果将从被配置在一个开口图案的周边中的其它开口图案邻近的一侧的移相器的开口图案中心看的配置位置作为PW2，将从被配置在一个开口图案的周边中的其它开口图案不邻近的一侧的移相器的开口图案中心看的配置位置作为PW0，那么PW2最好比PW0小，PW2比PW0小5％以上则更好。
综上所述，采用本实施方式后，在形成密集接触图案时，按照接触图案的邻近距离(即开口中心间距离P)，改变与密集接触孔间的位置对应的移相器的配置位置(即到移相器中的透光部的距离)。因此，在形成任意密集度的接触图案时，也能实现可以形成一样的光强度分布的轮廓的光掩模。所以可以良好地形成任意配置的细微的接触孔图案。
此外，在本实施方式中，作为光掩模的剖面结构，也可以使用例如第1实施方式中的图6(a)～(d)所示的剖面结构。
(第3实施方式的变形例)下面，参阅附图，讲述本发明第3实施方式的变形例涉及的光掩模。
图19是第3实施方式的变形例涉及的光掩模的平面图。本变形例的光掩模，是为了同时形成多个细微的线状空白图案的光掩模。就是说，本变形例与第3实施方式的不同之处在于所需要的图案不是按触孔图案，而是线状的细微的空白图案。
正如图19所示，在透过性基板350上，覆盖足够宽广的区域，形成半遮光部351。另外，在半遮光部351中，在将要通过曝光在晶片上形成所需的空白图案(多个)对应的位置上，设置着分别成为透光部352、透光部对353及354、以及透光部对355、356的开口图案。在这里，透光部352是与孤立配置的空白图案对应的开口图案，透光部353及355是与分别与存在邻近的其它空白图案的空白图案对应的开口图案。另外，在透光部352的周边，隔着半遮光部351，设置着成为移相器357的辅助图案。该辅助图案，设置成与线状的透光部352的各长边平行。同样，在各透光部353～356的周边，隔着半遮光部351，分别设置着成为移相器358～361的辅助图案。这些辅助图案，设置成为与线状的各透光部353～356的各长边平行。
此外，透光部352的周边的移相器357，配置成有利于形成孤立配置的空白图案的掩模结构。这时，移相器357的宽度定为d0，移相器357的中心线与透光部352的中心之间的距离定为PG0。
另外，透光部353，在一个方向上与其它透光部354邻近，而在其它方向上则不与其它透光部邻近。在这里，将一个方向上的透光部353的周边的移相器358，作为移相器358a；将其它方向上的透光部353的周边的移相器358，作为移相器358b。另外，透光部355，在一个方向上与其它透光部356邻近，而在其它方向上则不与其它透光部邻近。这时，将一个方向上的透光部355的周边的移相器360，作为移相器360a；将其它方向上的透光部355的周边的移相器360，作为移相器360b。
本变形例的特点是透光部353的中心和透光部354的中心之间的距离P1是1.15×λ/NA左右时，从移相器358a的中心到透光部353的中心之间的距离PG1，设定成PG1＞PG0。在这里，将从移相器358b的中心到透光部353的中心之间的距离，设定成上述PG0。
另外，本变形例的特点是透光部355的中心和透光部356的中心之间的距离P2是0.85×λ/NA左右时，从移相器360a的中心到透光部355的中心之间的距离PG2，设定成PG2＜PG0。在这里，将从移相器360b的中心到透光部355的中心之间的距离，设定成上述PG0。
就是说，在本变形例中，在从开口图案(透光部)的中心看的移相器(辅助图案)的配置中，存在与该开口图案邻近的其它开口图案时，与第3实施方式一样，按照开口图案彼此的距离(邻近开口中心间距离)，使移相器的位置变化成对形成孤立的细微空白图案来说是最理想的位置。
采用本变形例后，可以利用透过各透光部的光，与透过其周边的移相器即辅助图案的光的相互干涉，强调透光部和辅助图案之间的光强度分布的对比度。另外，该对比度强调效果，在例如正片型保护膜工艺中使用斜入射曝光，形成与透光部对应的细微的孤立空白图案时也能获得。所以，利用斜入射曝光，可以使孤立空白图案和孤立线图案或密集图案同时细微化。进而，即使在复杂而细微的空白图案彼此邻近的状态下，也能很好地形成具有所需尺寸的图案。
此外，在本变形例中，也和第3实施方式一样，与开口图案(透光部)的中心部对应的光强度分布的轮廓，接受与该开口图案邻近的其它开口图案的影响，按照邻近开口中心间距离变化。但是，在本变形例中，由于开口图案不是接触图案，而是线状的空白图案，所以邻近开口中心间距离和光强度分布的轮廓之间的关系，与第3实施方式不同。
图20(a)示出通过和第3实施方式的图18(a)一样的计算求出的开口图案(透光部)的中心处的光强度(Ip)与开口中心间距离(P)的关系。但在图20(a)中，P的值被λ/NA标准化。
正如图20(a)所示，与第3实施方式的不同之处在于在开口中心间距离P是1.15×λ/NA附近时，光强度Ip成为极小值。另外，在P＝0.85×λ/NA附近时，光强度Ip成为比透光部为孤立状态(即P为无穷大)时的值还要高的值。就是说，开口中心间距离P不同，即开口图案彼此邻近状态不同后，与各开口图案的中心部对应的光强度分布的轮廓就不一致，所以也就无法形成一样的细微的接触图案。
对此，本专利发明人发现按照开口中心间距离P，改变从开口图案的中心看的移相器的位置，可以使与开口图案中心部对应的光强度的轮廓，与开口中心间距离P无关，保持一样。具体地说，对各开口中心间距离P来说，如果用PW(P)表示使与开口图案中心部对应的光强度的轮廓保持一样的移相器的配置位置，那么用ΔPW(P)＝(PW(P)-PW0)/PW0(PW(P)＝PW0+ΔPW(P)×PW0)定义的ΔPW(P)，就如图20(b)的曲线所示。就是说，对各开口中心间距离P来说，最适当的移相器配置位置PW(P)，最好在P＝1.15×λ/NA附近，设定为比空白图案以孤立的状态良好形成的移相器配置位置PW0增大10％左右。另外，PW(P)，最好在P＝0.85×λ/NA附近，设定为比PW0小10％左右。
根据以上讲述的研究结果，在存在多个相互邻近的开口图案时，从配置在开口图案(透光部)的周边的移相器中的透光部的中心看的配置位置PW，最好按照开口中心间距离P，进行如下设定。
首先，开口中心间距离P在1.15×λ/NA的附近时，具体地说，是在1.0×λ/NA＜P＜1.3×λ/NA时，如果将从被配置在一个开口图案的周边中的其它开口图案邻近的一侧的移相器的开口图案中心看的配置位置作为PG1，将从被配置在一个开口图案的周边中的其它开口图案不邻近的一侧的移相器的开口图案中心看的配置位置作为PG0，那么PG1最好比PG0大，PG1比PG0大5％以上则更好。
其次，开口中心间距离P在0.85×λ/NA的附近时，具体地说，是在0.7×λ/NA＜P＜1.0×λ/NA时，如果将从被配置在一个开口图案的周边中的其它开口图案邻近的一侧的移相器的开口图案中心看的配置位置作为PG2，将从被配置在一个开口图案的周边中的其它开口图案不邻近的一侧的移相器的开口图案中心看的配置位置作为PG0，那么PG2最好比PG0小，PG2比PG0小5％以上则更好。
综上所述，采用本实施方式后，在形成密集的空白图案时，按照空白图案的邻近距离(即开口中心间距离P)，改变与密集空白图案间的位置对应的移相器的配置位置(即到移相器中的透光部的距离)。因此，在形成任意密集度的空白图案时，也能实现可以形成一样的光强度分布的轮廓的光掩模。所以可以良好地形成任意配置的细微的空白图案。
(第4实施方式)下面，参阅附图，讲述本发明第4实施方式涉及的光掩模。
图21(a)是第4实施方式涉及的光掩模的平面图。本实施方式的光掩模，是为了形成细微的线状空白图案的光掩模。
正如图21(a)所示，在透过性基板400上，覆盖足够宽广的区域，形成半遮光部401。另外，在半遮光部401中，在将要通过曝光在晶片上形成所需的空白图案对应的位置上，设置着成为透光部402的线状的开口图案。另外，在透光部402的周边，隔着半遮光部401，设置着成为移相器403及404的辅助图案。该辅助图案，设置成为包围着该透光部402的状态。具体地说，一对移相器403隔着透光部402，沿着透光部402的长边方向(线方向)，与透光部402平行配置；同时，一对移相器404隔着透光部402，沿着透光部402的短边方向，与透光部402平行配置。
在这里，隔着透光部402的一对移相器403，彼此的间隔(正确地说，是移相器403的中心线彼此的间隔)配置成PW0×2，以便成为有利于形成孤立配置的空间图案的掩模结构。
本实施方式的特点是，在透光部402的线方向，移相器403比透光部402短，换之言，透光部402的长边方向的端部(线端部)，比移相器403的线端部突出。此外，与透光部402的线端部相对的移相器404的长度，既可以比透光部402的宽度(线宽度)长，也可以比它短。
采用第4实施方式后，除了获得上述第1～第3实施方式的效果之外，还能获得如下效果。即一般来说，在利用开口图案(透光部)形成线状图案中，由于线端部的光透过量降低，所以曝光后的形成的图案中的线端部后退，其结果就产生线长度减少的问题。与此不同，在本实施方式中，通过去掉包围开口图案的线端部的移相器，从而能增加透过开口图案的光的量，所以能够防止曝光后的形成的图案(以下称作“复制图案”)中的线端部后退。
图21(b)示出将图21(a)所示的光掩模中的透光部的尺寸作为Z，在Z＝0及Z＝100nm时，模拟形成图案的结果。此外，在图21(b)的横轴中，刻度为0的位置，与透光部402(开口图案)对应。另外，在图21(b)中，将Z＝100nm时的图案形状用实线表示，将Z＝0nm时的图案形状用虚线表示。正如图21(b)所示，通过去掉与开口图案平行配置的移相器中的配置在开口图案的线端部附近的部分，从而能够防止复制图案(保护膜图案)中的线端部的后退。
下面，讲述通过模拟，将为了防止复制图案中的线端部的后退而去掉开口图案的线端部附近的移相器的区域定量化的结果。
图22(a)示出上述模拟使用的光掩模的平面结构。此外，在图22(a)中，对与图21(a)相同的构成要素，赋予相同的符号，并且不再赘述。
正如图22(a)所示，对线端部中互相相对的、宽度为L的一对线状透光部(开口图案)402的每一个，沿透光部402的线方向，夹着透光部402，配置一对宽度为d的移相器403。这时，夹着透光部402的移相器403的中心线彼此之间的距离作为2×PW。另外，将透光部402线端部周边的移相器403被除去部分的尺寸作为Z。
图22(b)示出对图22(a)所示的光掩模曝光时形成的图案形状。在图22(b)中，将与一对透光部402对应的一对复制图案(保护膜图案)的线端部彼此的间隔作为V。
图22(c)示出通过光强度模拟计算求出的对于图22(a)所示的光掩模中L＝110nm、2×PW＝180nm、d＝30nm时的各种Z(以下称作“移相器除去尺寸”)而言的复制图案中的线端部间的尺寸(以下称作“图案尺寸”)V的结果。在这里，光强度模拟中的曝光条件是曝光波长λ为193nm，数值孔径NA为0.7。另外，作为照明条件，使用外径的干涉度为0.8、内径的干涉度为0.53的的2/3环形照明。另外，将半遮光部401的透过率定为6％。此外，在图22(c)中，横轴表示移相器除去尺寸，并被λ/NA标准化。另外，在图22(c)中，纵轴表示图案尺寸V。
如图22(c)所示，在Z＝0时，图案尺寸V是160nm。伴随着Z的增加，图案尺寸V减少。即在复制图案中，线端部的后退量减少。这时，Z的值超过0.1×λ/NA后，图案尺寸V大致成为120nm，以后就不再减少。另外，由于Z的值为0.03×λ/NA时，图案尺寸V减少到140nm左右，所以可知在Z的值为0.03×λ/NA左右时，也能够得到本实施方式的效果。
所以，在本实施方式中，为了防止复制图案中的线端部后退，最好采用线状的开口图案的线端部，比与开口图案平行配置的移相器突出所定尺寸以上的光掩模。具体地说，所定尺寸最好是0.1×λ/NA左右。所定尺寸为0.03×λ/NA左右时，也有效。
就是说，线状开口图案的线端部，最好比移相器突出0.03×λ/NA左右以上。但为了有效利用轮廓强调法的原理，开口图案的线端部的突出所定尺寸(Z)，最好是0.5×λ/NA左右以下。这是因为为了得到轮廓强调法的原理，最好将移相器配置在距开口图案的距离在成为光的干涉距离——0.5×λ/NA左右以下，所以开口图案的线端部的突出所定尺寸、即移相器不与开口图案平行配置的区域的尺寸最好在0.5×λ/NA左右以下的缘故。
综上所述，采用本发明后，通过采用在形成线状空白图案之际，在线状的开口图案与配置在其周边的移相器的关系中，使开口图案的线端部比沿着线方向与开口图案平行配置的移相器的线端部突出的结构，从而可以防止在线状的空白图案中的线端部的后退。
此外，在本实施方式中，作为光掩模的剖面结构，例如也可以采用第1实施方式中的图6(a)～(d)所示的剖面结构。
(第4实施方式的变形例)下面，参阅附图，讲述本发明第4实施方式的变形例涉及的光掩模。
图23(a)是第4实施方式的变形例涉及的光掩模的平面图。本变形例的光掩模，是为了形成细微的线状空白图案的光掩模。
正如图23(a)所示，在透过性基板400上，覆盖足够宽广的区域，形成半遮光部401。另外，在半遮光部401中，在将要通过曝光在晶片上形成所需的空白图案对应的位置上，设置着成为透光部402的线状的开口图案。另外，在透光部402的周边，隔着半遮光部401，设置着成为移相器403及404的辅助图案。该辅助图案，设置成为包围着该透光部402的状态。具体地说，一对移相器403隔着透光部402，沿着透光部402的长边方向(线方向)，与透光部402平行配置；同时，一对移相器404隔着透光部402，沿着透光部402的短边方向，与透光部402平行配置。
本变形例的特点是朝着线方向延伸的移相器403，由与透光部402的线中央部(正确地说，是后文讲述的线端部以外的部分)平行配置的移相器403a和与透光部402的线端部(正确地说，是到线端的距离Z在0.1×λ/NA以内的部分)平行配置的移相器403b构成。在这里，隔着透光部402的线中央部的一对移相器403a，被配置成有利于形成孤立配置的空白图案的掩模结构，隔着透光部402，移相器403a彼此的间隔(正确地说，是移相器403a的中心线彼此的间隔)配置成PW0×2。另一方面，隔着透光部402的线端部的一对移相器403b，被配置隔着透光部402，移相器403b彼此的间隔(正确地说，是移相器403b的中心线彼此的间隔)配置成PWZ×2。此外，PWZ×2＞PW0×2。另外，与透光部402的线端部相对的移相器404的长度，既可以比透光部402的宽度(线宽度)长，也可以比它短。
在第4实施方式中，通过除去移相器403中包围透光部402的线端部的部分，从而增加透过透光部402的光的量(参阅图21(a))。与此不同，在本变形例中，通过将移相器403中包围透光部402的线端部的部分即移相器403b远离透光部402(开口图案)，从而增加透过开口图案的光的量，防止复制图案中的线端部的后退。
就是说，采用本变形例后，可以获得和第4实施方式同样的效果。
图23(b)示出通过模拟求出的对图23(a)所示的光掩模进行曝光后形成的保护膜图案的形状。此外，在图23(b)的横轴中，刻度为0的位置，与透光部402(开口图案)的端部对应。另外，在图23(b)中，用虚线示出PWZ＝PW0时的(即不使移相器403b远离透光部402时的)图案形状，还用实线示出PWZ＝1.2×PW0时的(即使移相器403b远离透光部402时的)图案形状。此外，移相器403b的长度Z是0.1×λ/NA(约270nm)。正如图23(b)所示，与开口图案平行配置的移相器中，将配置在开口图案的线端部附近的部分，远离开口图案，从而能防止复制图案(保护膜图案)中的线端部的后退。
下面，讲述通过模拟，将为了防止复制图案中的线端部的后退而将开口图案的线端部周边的移相器远离开口图案的区域定量化的结果。
图24(a)示出上述模拟使用的光掩模的平面结构。此外，在图24(a)中，对与图23(a)相同的构成要素，赋予相同的符号，并且不再赘述。另外，图24(a)所示的光掩模，除了与开口图案(透光部)402中从线端部到尺寸Z的部分平行配置移相器403b这一点外，与第4实施方式中的图22(a)所示的光掩模，具有相同的结构。
在这里，将隔着透光部402的线端部的一对移相器403b的中心线彼此的间隔，作为2×PWZ。另外，将隔着透光部402的线中央部的一对移相器403a的中心线彼此的间隔，作为2×PW。
图24(b)示出对图24(a)所示的光掩模进行曝光后形成的图案形状。在图24(b)中，将与一对透光部402对应的一对复制图案(保护膜图案)的线端部彼此的间隔作为V。
图24(c)示出通过光强度模拟计算求出的对于图24(a)所示的光掩模中L＝110nm、2×PW＝180nm、d＝30nm、Z＝270nm时的各种2×PWZ(以下称作“移相器间隔”)而言的复制图案中的线端部间的尺寸(图案尺寸)V的结果。在这里，光强度模拟中的曝光条件是曝光波长λ为193nm，数值孔径NA为0.7。另外，作为照明条件，使用外径的干涉度为0.8、内径的干涉度为0.53的的2/3环形照明。另外，将半遮光部401的透过率定为6％。此外，在图24(c)中，横轴表示被λ/NA标准化的移相器间隔2×PWZ的增量——2×(PWZ-PW)，纵轴表示图案尺寸V。
如图24(c)所示，在2×(PWZ-PW)＝0时，图案尺寸V是160nm。伴随着2×(PWZ-PW)的增加，图案尺寸V减少。即在复制图案中，线端部的后退量减少。这时，2×(PWZ-PW)的值超过0.1×λ/NA后，图案尺寸V大致成为120nm，以后就不再减少。另外，由于2×(PWZ-PW)的值为0.03×λ/NA时，图案尺寸V减少到140nm左右，所以可知在2×(PWZ-PW)的值为0.03×λ/NA左右时，也能够得到本实施方式的效果。
所以，在本变形例中，为了防止复制图案中的线端部后退，最好采用与线状的开口图案的线端部平行配置的一对移相器彼此的间隔(2×PWZ)，比与开口图案的中央部平行配置的一对移相器彼此的间隔(2×PW)大所定尺寸以上的掩模结构。具体地说，所定尺寸最好是0.1×λ/NA左右。所定尺寸为0.03×λ/NA左右时，也有效。
就是说，2×(PWZ-PW)，最好是0.03×λ/NA左右以上。但为了有效利用轮廓强调法的原理，PWZ-L/2最好是0.5×λ/NA左右以下。这是因为为了得到轮廓强调法的原理，最好将移相器配置在距开口图案的距离在成为光的干涉距离——0.5×λ/NA左右以下，所以PWZ-L/2、即将移相器离开开口图案的距离最好在0.5×λ/NA左右以下的缘故。
此外，在本变形例中，尺寸Z(移相器403b的长度)，与第4实施方式的尺寸Z一样，最好在0.03×λ/NA左右以上且在0.5×λ/NA左右以下(第5实施方式)以下，参照附图，讲述采用本发明的第5实施方式涉及的图案形成方法，具体地说，就是使用第1～第4实施方式(或各实施方式的变形例)中的某一个涉及的光掩模(以下称作“本发明的光掩模”)形成图案的方法，图25(a)～(d)是表示第5实施方式涉及的图案形成方法的各工序的剖面图。
首先，如图25(a)所示，在基板500上形成例如金属膜或绝缘膜等被加工膜501，然后如图25(b)所示，在被加工膜501上，形成例如正片型的保护膜502。
接着，如图25(c)所示，通过本发明的光掩模，例如图2(a)所示的第1实施方式涉及的光掩模(更详细地说，是具有图6(c)所示的剖面结构的光掩模)，对保护膜502照射曝光光503。这样，保护膜502就被透过该光掩模的曝光光503曝光。
此外，在图25(c)所示的工序中使用的光掩模的透过性基板100上，形成由半遮光部构成的半遮光膜(薄膜)107，在该半遮光膜107上，设置着与被曝光复制的接触图案对应的开口部。进而，在该开口部的周边的半遮光膜107上，设置着与移相器形成区域对应的其它开口部，并且通过在该其它开口部的下侧(在图中是上侧)的透过性基板100处往下挖的方式，设置成为辅助图案的移相器。
在本实施方式中，用图25(c)所示的曝光工序，使用斜入射曝光用光源，对保护膜502进行曝光。这时，由于将具有低透过率的半遮光部作为遮光图案使用，所以整个保护膜502均被低能量曝光。可是，如图25(c)所示，在以后的显影工序中，被足以溶解保护膜的曝光能量照射的，却只是与接触图案即与光掩模的开口部(透光部)对应的保护膜502的潜象部分502a。
再接着，如图25(d)所示，对保护膜502进行显影，去掉潜象部分502a，从而形成具有细微接触图案的保护膜图案504。
采用第5实施方式后，由于是使用本发明的光掩模(具体地说，是第1实施方式涉及的光掩模)的图案形成方法，所以可以获得和第1实施方式同样的效果。具体地说，由于在光掩模上配置通过本发明的光掩模，对涂敷了保护膜的基板(晶片)进行斜入射曝光之际，使焦深及曝光冗余最大化的移相器，所以能形成焦深及曝光冗余高的细微接触图案。
此外，在第5实施方式中，使用的是第1实施方式涉及的光掩模，但使用第2～第4实施方式中的某一个时，也能获得和各实施方式相同的效果。
另外，在第5实施方式中，使用的是正片型保护膜工艺，但使用使用负片型保护膜工艺时，也能获得相同的效果。
另外，在第5实施方式中，在照射图25(c)所示的曝光光的工序中，最好采用斜入射照明法(斜入射曝光法)。这样，可以提高图案形成中的曝光冗余及聚焦边缘。换言之，能形成聚焦特性优异的细微图案。
另外，在本说明书中，所谓斜入射曝光光源，是如图26(b)～(d)所示，去掉图26(a)所示的普通曝光光源的垂直入射成分后的光源。作为代表性的斜入射曝光光源，有图26(b)所示的环形曝光光源及图26(c)所示的四重极曝光光源。在这里，形成接触图案时，最好使用四重极曝光光源。另外，形成线状的空白图案时，最好使用四重极曝光光源。进而，形成接触图案及线状的空白图案两者时，最好使用图26(d)所示的环形一四重极混合型曝光光源。该环形一四重极混合型曝光光源的特点是假设以光源中心(普通曝光光源的中心)为原点，建立XY座标时，在通过去掉光源中心和XY轴上的光源部分，从而具有环形曝光光源的特点的同时，还作为光源的外形，通过采用圆形，具有四重极曝光光源的特点。
另外，使用环形曝光光源即环形照明时，最好使用其外径比0.7大的光源。在这里，将缩小投影曝光系统中的照明半径，采用经过数值孔径NA标准化的单位表示。它相当于普通照明(普通曝光光源)中的干涉度的值。下面，详述前文所说的使用外径比0.7大的光源理由。
图27(a)～(e)，是为了讲述通过模拟试验求出的使用本发明的光掩模的曝光特性对环形照明的直径的依赖性的结果而绘制的图形。
图27(a)示出上述模拟使用的掩模的平面结构，正如图27(a)所示，在透过性基板510上形成半遮光部511，以覆盖足够大的区域。另外，在半遮光部511中，在与将要通过曝光在晶片上形成所需的接触图案对应的位置上，设置成为透光部512的开口图案。另外，在透光部512的周边，隔着半遮光部511，设置成为移相器513的辅助图案，该辅助图案与例如方形的透光部512的各边平行。
在这里，将透光部512的尺寸W定为130nm，将移相器513的宽度定为40nm，将隔着透光部512的一对移相器513彼此的间距PG定为220nm。另外，模拟中的曝光条件最曝光波长λ为193nm，数值孔径NA为0.70。就是说，进行各种设定，以便构成照明系统中最佳的光掩模。
图27(b)示出利用图27(a)所示的光掩模进行曝光时使用的环形照明(环形曝光光源)。正如图27(b)所示，用S1表示环形照明的内径，用S2表示其外径。但SI及S2，都使用由NA标准化的值表示。
图27(c)表示出使用图27(b)所示的环形照明，对图27(a)所示的光掩模进行曝光时，在晶片上(与图27(a)的线段AA’对应的位置)形成的光强度分布。如图27(c)所示，将与图27(a)所示的光掩模的开口部(透光部512)对应的位置中的光强度的峰值作为Io。该Io越大，越能形成对比度高的光学象。
图27(d)是描绘模拟求出将图27(b)所示的环形照明中的(S2-S1)固定为0.01，且使(S1+S2)/2在0.4～0.95之间变化时的Io的值的结果的曲线。由图27(d)可知在本发明的光掩模中，环形照明中的照明区域(光源区域)越是分布在远离照明系(光源)的中心的位置，对比度就越高。
图27(e)是描绘模拟求出一面将图27(b)所示的环形照明中的(S2-S1)固定为0.01，且使(S1+S2)/2在0.4～0.95之间变化，一面使用图27(a)所示的光掩模，形成尺寸为100nm的接触孔图案时的焦深(DOF)的值的结果的曲线。由图27(e)可知在本发明的光掩模中，环形照明中的照明区域分布在离照明系的中心0.7以上的位置时，焦深最大。
就是说，由图27(d)及(e)的2个曲线图所示的结果可知为了同时获得高对比度和高焦深，在环形照明中的照明区域，最好含有离照明系的中心0.7以上的区域。
(第6实施方式)下面，参阅附图，讲述本发明的第6实施方式涉及的掩模数据编制方法。本实施方式还可以对第1～第4实施方式涉及的光掩模(以下称作“本发明的光掩模”)进行掩模数据编制。
在这里，在讲述具体的掩模数据编制方法的流程之前，先讲述利用本发明的光掩模实现高精度的图案尺寸法控制的条件。
在本发明的光掩模中，曝光后形成的图案尺寸即CD(CriticalDimension)，取决于移相器(辅助图案)及透光部两者。可是，透光部或移相器中的某一个被固定后，可以实现的图案尺寸就被限定。
下面，以图28所示的光掩模为例进行讲述。正如图28所示，在透过性基板600上，覆盖足够宽广的区域，形成半遮光部601。另外，在半遮光部601上的、对应将要通过曝光在晶片上形成所需的接触图案的位置上，设有成为透光部602的开口图案。另外，在透光部602的周边，隔着半遮光部601，设置着成为移相器603的辅助图案。该辅助图案，设置成与例如方形的透光部602的各边平行。在这里，将透光部602的宽度设为W。另外，在本实施方式中，将包围透光部602的移相器603中，隔着透光部602成为一对的移相器603，称作“轮廓移相器”，并将轮廓移相器彼此的间隔(内宽)定义为“轮廓移相器内径PG”。
在这种光掩模中，固定为PG＝PGC后，由该光掩模所能实现的最大CD就被确定。在该光掩模中，CD与W成正比地变化，而且W不会比PGC大。所以，W＝PGC时的CD，就是可以实现的最大CD。在这里，将在决定轮廓移相器内径PG的阶段决定的CD的最大值，称作“容许最大CD值”。
另外，反之，在所述的光掩模中，固定为W＝WC后，由该光掩模所能实现的最小CD就被确定。在该光掩模中，CD与PG成正比地变化，而且PG不会比WC小。所以，PG＝WC时的CD，就是可以实现的最小CD。在这里，将在决定W的阶段决定的CD的最小值，称作“容许最小CD值”。
然后，在本实施方式中，作为第1阶段，决定PG，使对所需的CD而言，最大容许CD大于所需的CD，接着，考虑图案彼此之间的正确的邻近关系等，高精度地算出实现所需的CD的W。这样就能实施可以实现高精度的图案尺寸控制的掩模数据编制方法。
下面，详述本实施方式的掩模数据编制方法的流程。
图29是表示本实施方式的掩模数据编制方法的基本流程的图形。另外，图30(a)～(c)及图31(a)、(b)，是分别表示本实施方式的掩模数据编制方法的各工序的具体的掩模数据编制示例的图形。
图30(a)示出利用本发明的光掩模形成所需图案，具体地说，与本发明的光掩模的透光部(开口部)对应的设计图案的示例。就是说，图30(a)所示的图案701～703，是相当于在使用本发明的光掩模的曝光中，想使保护膜感光区域的图案。
此外，在讲述用本实施方式形成图案时，只要没有特别指出，就是以使用正片型保护膜工艺为前提进行讲述。就是说，假定通过显影去掉保护膜感光区域而保护膜非感光区域则作为保护膜图案保留下来的情况进行讲述。所以，如果取代正片型保护膜工艺而使用负片型保护膜工艺时，除了保护膜感光区域作为保护膜图案保留下来而保护膜非感光区域则被去掉之外，都可以认为完全相同。
首先，在步骤S1中，将图30(a)所示的所需的图案701～703，输入掩模数据编制用计算机。这时，设定构成掩模图案的移相器及半遮光部各自的透过率。
接着，在步骤S2中，根据曝光条件以及上述的移相器及半遮光部各自的透过率等掩模数据，估计对于各图案701～703来说必要的轮廓移相器的内径。在这里，各轮廓移相器的内径，最好考虑各图案(即保护膜中所需的感光区域)彼此的邻近关系(以下称作“图案邻近关系”)后，给各图案逐一设定。可是，由于必要条件是与轮廓移相器的内径对应决定的容许最大CD值，必须大于所需的CD，所以作为一个例子，也可以采取将所需的CD值一律扩大的方法，设定轮廓移相器的内径。但是，作为所述的扩大量，必须是随着图案邻近关系而变化的CD值以上的值。
再接着，在工步骤S3中，生成轮廓移相器。在这里，轮廓移相器的内径PG，是在步骤S2中确定的。另外，这时，最好使各轮廓移相器的宽度，按照图案邻近关系变化。但是，如果图案形成特性中的边缘成为容许范围，也可以将该宽度设定成完全一样的尺寸。不过，与相邻的图案一一对应的轮廓移相器(即移相器)彼此的间隔，小到掩模加工特性的容许值以下时，也可以将这些轮廓移相器结合起来，形成一个移相器。就是说，例如，如图30(b)所示，与所需的图案701～703对应，生成轮廓移相器711～714。在这里，轮廓移相器711～714，分别是与所需的图案701～703对应的固有的轮廓移相器。另外，轮廓移相器714，是将分别与所需的图案702及703对应的轮廓移相器。换言之，轮廓移相器714是所需的图案702及703两者共有的轮廓移相器。
然后，在步骤S4中，进行掩模图案的尺寸调整处理(即OPC处理)的准备，以便在使用本发明的光掩模进行曝光时，与光掩模的开口图案(透光部)对应，形成具有所需尺寸的图案。在本实施方式中，已在步骤3之前决定了移相器(轮廓移相器)，所以在OPC处理中，只对透光部的尺寸进行调整，从而编制能实现所需CD的光掩模数据。因此，例如图30(c)所示，在步骤S3编制的轮廓移相器711～714的内侧，设定成为透光部的开口图案721～723，并且将该开口图案721～723设定成CD调整图案。在这里，将所需的图案701～703，预先作为成为目的的目标图案进行设定。另外，轮廓移相器711～714，不会因CD调整而被变形，但作为在掩模上存在的图案，进而被作为在CD预测时进行参照的参照图案而被定义。
再然后，在步骤S5中，如图31(a)所示，在光掩模的背景，即在开口图案721～723及轮廓移相器711～714的外侧，设置以与开口图案721～723相同的相位而且是部分地使曝光光透过的半遮光部750。此外，轮廓移相器711～714，是作为以与开口图案721～723相反的相位使曝光光透过的的移相器设置的。
接着，在步骤S6、步骤S7及步骤S8中，进行OPC处理(例如模型库OPC处理)。具体地说，在步骤S6中，通过考虑到光学原理、保护膜显影特性以及如果需要时还包括蚀刻特性等的模拟，预测利用本发明的光掩模形成的保护膜图案的尺寸(正确地说是保护膜感光区域的)。接着，在步骤S7中，检查预测的图案尺寸与所需的目标图案尺寸是否一致。不一致时，在步骤S8中，根据图案预测的尺寸与所需的目标图案尺寸之差，使CD调整图案变形，从而使掩模图案变形。
在这里，本实施方式的特点是通过在步骤S3预先决定能够实现所需CD的轮廓移相器，在步骤S6～S8，只使在步骤S4中设定的CD调整图案变化，从而实现可以形成具有所需尺寸的图案的掩模数据。就是说，通过反复进行步骤S6～S8，直到图案的预测尺寸与所需尺寸一致为止，从而在最终的步骤S9中，输出可以形成具有所需尺寸的图案的掩模数据。图31(b)示出步骤S9输出的掩模图案的一个示例。
使用本发明的具有采用上述第6实施方式涉及的掩模数据编制方法编制的掩模图案的光掩模，对涂敷了保护膜的晶片曝光后，透过开口图案的光的对比度，被配置在开口图案的周边的轮廓移相器强调。因此，能够在与开口图案对应的保护膜区域形成微小的空白图案。
另外，采用第6实施方式后，能够编制可以切实实现所需的CD的轮廓强调掩模，所以能够按照所需的尺寸，高精度地形成微小的空白图案。
在本实施方式的步骤S2中，以将所需的CD一律扩大的方式设定轮廓移相器的内径为例进行了讲述。可是，就象在第3实施方式讲述过的那样，为了得到良好的图案形成特性，最好按照图案邻近关系，改变从开口图案的中心到移相器的距离。具体地说，在第3实施方式中，将理想的移相器的配置位置，定义为从开口图案的中心到移相器的中心线的距离。所以，在本实施方式中，根据该距离求出轮廓移相器的内径后，就能够进行更有利于细微图案形成特性的光掩模的掩模图案数据编制。
另外，在本实施方式的步骤S3中，将与各所需的图案对应的轮廓移相器的宽度设定成完全一样的尺寸。可是，就象在第2实施方式讲述过的那样，最好按照图案邻近关系，改变轮廓移相器的宽度。具体地说，在本实施方式中，也能象第2实施方式那样，按照互邻的轮廓移相器彼此的间隔，改变轮廓移相器即移相器的宽度，从而能够进行更有利于细微图案形成特性的光掩模的掩模图案数据编制。
此外，在第6实施方式中，是在决定轮廓移相器的内径之后，再决定轮廓移相器的宽度。但也可以先决定轮廓移相器的宽度之后，再决定轮廓移相器的内径。
另外，在第6实施方式中，是在想定透过型的光掩模之后进行讲述。但本发明并不限于此。例如，如果将“透过率”改读为“反射率”等，将曝光光的透过现象，全部替换成反射现象，那么本发明对于反射型光掩模也照样适用。
采用本发明后，利用透过透光部的光和透过周边部的光的相互干涉，可以强调透光部和周边部之间的光强度分布的对比度。另外，该对比度强调效果，例如在正片型保护膜工艺中使用斜入射曝光，形成与透光部对应的细微的孤立空白图案时，也能获得。所以，通过斜入射曝光。可以同时使孤立空白图案和孤立线图案或密集图案细微化。进而，在所需的细微空白图案错综复杂地相互邻近的状态中，也能实现可以良好地形成所需图案尺寸的光掩模。
权利要求
1.一种图案形成方法，是使用光掩模的图案形成方法，其特征在于，包括在基板上形成保护膜的工序a；通过所述光掩模，对所述保护膜照射所述曝光光的工序b；以及将被所述曝光光照射过的所述保护膜显影，形成保护膜图案的工序c，所述光掩模，在透过性基板上具有对曝光光有遮光性的半遮光部；被所述半遮光部包围、而且对所述曝光光有透光性的透光部；以及被所述半遮光部包围、且位于所述透光部周边的辅助图案，所述辅助图案，配置在与透过所述透光部的光能形成干涉的距离，所述半遮光部及所述透光部以彼此相同的相位使所述曝光光透过，所述辅助图案，以所述半遮光部及所述透光部为基准，用相反的相位使所述曝光光透过，且不被所述曝光光复制。
2.如权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部具有1边小于(0.8×λ×M)/NA的方形状，式中，λ是所述曝光光的波长，M及NA是投影曝光系统的微小投影光学系的缩小倍率及数值孔径。
3.如权利要求2所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述辅助图案是线状图案，其中心线位于距透光部的中心(0.3×λ×M)/NA以上且(0.5×λ×M)/NA以下的距离处。
4.如权利要求2所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述辅助图案是线状图案，其中心线位于距所述透光部的中心(0.365×λ×M)/NA以上且(0.435×λ×M)/NA以下的距离处。
5.如权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部具有宽度小于(0.65×λ×M)/NA的线状，式中，λ是所述曝光光的波长，M及NA是投影曝光系统的微小投影光学系的缩小被率及数值孔径。
6.如权利要求5所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述辅助图案是线状图案，其中心线位于距所述透光部的中心(0.25×λ×M)/NA以上且(0.45×λ×M)/NA以下的距离处。
7.如权利要求5所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述辅助图案是线状图案，其中心线位于距所述透光部的中心(0.275×λ×M)/NA以上且(0.425×λ×M)/NA以下的距离处。
8.如权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述辅助图案包括以所定尺寸以下的间隔，隔着所述半遮光部与其它辅助图案相邻的第1辅助图案，和以所定尺寸以下的间隔，隔着所述半遮光部不与其它辅助图案相邻的第2辅助图案，所述第1辅助图案的宽度，小于所述第2辅助图案的宽度。
9.如权利要求2所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，在所述透过性基板上还具有以所定尺寸以下的间隔与所述透光部相邻的其它透光部；所述辅助图案由位于被所述透光部和所述其它透光部夹持的区域的第1辅助图案，和位于所述区域以外的其它区域的第2辅助图案构成；所述第1辅助图案的面积小于所述第2辅助图案的面积。
10.如权利要求5所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，在所述透过性基板上还具有以所定尺寸以下的间隔与所述透光部相邻的其它透光部；所述辅助图案由位于被所述透光部和所述其它透光部夹持的区域的第1辅助图案和位于所述区域以外的其它区域的第2辅助图案构成；所述第1辅助图案的宽度，小于所述第2辅助图案的宽度。
11.如权利要求5所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，在所述透过性基板上还具有以所定尺寸以下的间隔与所述透光部相邻的其它透光部；所述辅助图案由位于被所述透光部和所述其它透光部夹持的区域的第1辅助图案和位于所述区域以外的其它区域的第2辅助图案构成；所述第1辅助图案的面积，小于所述第2辅助图案的面积。
12.如权利要求2所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部至少在一个方向上，以所定范围内的间隔和其它透光部邻近，而至少在其它方向上以所述所定范围内的间隔不和其它透光部邻近；所述辅助图案由配置在所述一个方向上的所述透光部周边的第1辅助图案，和配置在所述其它方向上的所述透光部周边的的第2辅助图案构成；所述第1辅助图案比第2辅助图案远离所述透光部。
13.如权利要求2所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部至少在一个方向上以所定范围内的间隔和其它透光部邻近，而至少在其它方向上以所述所定范围内的间隔不和其它透光部邻近；所述辅助图案由配置在所述一个方向上的所述透光部周边的第1辅助图案，和配置在所述其它方向上的所述透光部周边的的第2辅助图案构成；所述第1辅助图案比所述第2辅助图案靠近所述透光部。
14.如权利要求5所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部至少在一个方向上以所定范围内的间隔和其它透光部邻近，而至少在其它方向上不以所述所定范围内的间隔和其它透光部邻近；所述辅助图案由配置在所述一个方向上的所述透光部周边的第1辅助图案，和配置在所述其它方向上的所述透光部周边的的第2辅助图案构成；所述第1辅助图案比所述第2辅助图案远离所述透光部。
15.如权利要求5所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部至少在一个方向上以所定范围内的间隔和其它透光部邻近，而至少在其它方向上不以所述所定范围内的间隔和其它透光部邻近；所述辅助图案由配置在所述一个方向上的所述透光部周边的第1辅助图案，和配置在所述其它方向上的所述透光部周边的的第2辅助图案构成；所述第1辅助图案比所述第2辅助图案靠近所述透光部。
16.如权利要求1所述的图案形成方法，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部具有线状；所述辅助图案，沿所述透光部的线方向与所述透光部平行配置；所述透光部的线端部，在所述线方向中，与所述辅助图案相比，突出所定尺寸以上。
17.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于在所述光掩模中，所述透光部具有线状；所述辅助图案，由一对沿所述透光部的线方向与所述透光部平行配置、并夹住所述透光部的线中央部的第1辅助图案，和一对沿所述线方向与所述透光部平行配置、并夹住所述透光部的线端部的第2辅助图案构成；所述一对第2辅助图案彼此的间隔，比所述一对第1辅助图案彼此的间隔大所定尺寸以上。
18.如权利要求1～17任一项所述的图案形成方法，其特征在于在照射所述曝光光的工序中，使用斜入射照明法。
全文摘要
本发明涉及使用光掩模的图案形成方法，其包括在基板上形成保护膜的工序；通过光掩模，对保护膜照射曝光光的工序；以及将被曝光光照射过的保护膜显影，形成保护膜图案的工序。光掩模，在透过性基板上具有对曝光光有遮光性的半遮光部；被半遮光部包围、而且对曝光光有透光性的透光部；以及被半遮光部包围、且位于透光部周边的辅助图案。辅助图案，配置在与透过透光部的光能形成干涉的距离，半遮光部及透光部以彼此相同的相位使曝光光透过，辅助图案，以半遮光部及透光部为基准，用相反的相位使曝光光透过，且不被曝光光复制。
文档编号G03F1/36GK101025577SQ20071008785
公开日2007年8月29日 申请日期2004年6月24日 优先权日2003年6月24日
发明者三坂章夫 申请人:松下电器产业株式会社