JP2000258892A - マスクパターン設計方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アラインメント誤差による連結配線部の寸法
変動を無くすこと及び、ゲート部の制御性を向上させる
こと。 【解決手段】 微細ゲート部と連結配線が近接する領域
では、連結配線を予め設定した基準値以上に遠ざける
（ステップ１０６〜１０８）ことにより、アラインメン
ト誤差による連結配線部の寸法変動を無くすことができ
る。又、ゲート部を挟む開口の幅に応じて第１のＯＰＣ
で補正を加え、更に、最も外側の開口の幅を内側の開口
の幅に揃えるように第２のＯＰＣで補正を加える（ステ
ップ１１４）ことにより、ゲート部の制御性を向上させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造工程のひとつであるフォトリソグラフィ工程に使用
されるフォトマスクの設計に係り、特にロジックデバイ
スのゲート電極の形成に使用されるマスクパターンの設
計方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の製造においては、回
路を構成する素子や配線などの高集積化、また微細化が
進められている。例えば、ＥＷＳ(Engineering Work St
ation)やＰＣ(Personal Computer）のＣＰＵとして用い
られるＲＩＳＣプロセッサの製造において、２００２年
にはトランジスタのゲート電極の寸法として１１０ｎｍ
が求められている。

【０００３】ＲＩＳＣプロセッサのゲート及び素子領域
のパターン例を図１９に示す。ここで、ゲート配線１１
のゲート長を与えるのは素子領域１２上に載った微細ゲ
ート部１６である。連結配線部１７はこのゲート部１６
とコンタクトパッド部１８を接続する。ゲート配線１１
は、エンドキャップ部１９により終端している。

【０００４】ところで、近年の回路パターンの微細化に
伴い、フォトマスク上のパターンを半導体ウェハ上に転
写するフォトリソグラフィ工程におけるパターン転写精
度の低下が深刻になっている。

【０００５】この転写精度を向上させる手法のひとつ
に、フォトマスクを通過する光の位相を変えることによ
って、半導体ウェハ上に投影される像のコントラストを
向上させる位相シフトマスク露光法がある。

【０００６】位相シフトマスクの中でレベンソン位相シ
フトマスクは、遮光領域を挟んで隣接する開口領域を通
過する露光光に１８０度の位相差を与えるように、一方
の開口に位相シフタを設けたものである。

【０００７】このレベンソン位相シフトマスクは上述し
た線幅１１０ｎｍのゲート部１６をフォトリソグラフィ
技術で達成するために必須のものである。

【０００８】図２０（ｄ）に示すようなゲートパターン
の形成にレベンソン位相シフトマスクを用いる場合を考
える。このようなゲートパターンを形成する方法とし
て、例えば特開平７−１０６２２７に示されるように、
レベンソン位相シフトマスクと通常のフォトマスクを多
重露光する方法がある。

【０００９】第１のフォトマスクとして、図２０（ａ）
に示すようにゲート部１６を挟む開口１４を設け、ゲー
ト部１６を挟んで交互に位相シフタ部１５を設けたレベ
ンソン位相シフトマスクを用いる。

【００１０】第２のフォトマスクとして、図２０（ｂ）
に示すように、連結配線部１７とコンタクトパッド部及
びゲート部１６を覆う遮光パターン部２０を含む遮光パ
ターン１３を設けた通常のフォトマスクを用い、これら
第１、第２のフォトマスクを多重露光する。

【００１１】図２０（ｃ）に示すように遮光部の重なる
領域に露光光が照射されない暗部が形成され、従って、
ポジレジストを用いた場合には、図２０（ｄ）に示すよ
うに暗部にレジスト２１の残ったパターンが形成され
る。ここで、第２の露光に使用したマスクはトリムマス
クと呼ばれる。

【００１２】これらレベンソンマスクとトリムマスクの
パターンデータを設計する方法として、例えば以下の工
程がある。これを図２１、図２２を用いて説明する。図
２１は従来の設計方法の工程を表すフローチャートであ
り、図２２は前記工程に対応するフォトマスクの設計を
説明する要部上面図である。但し、ゲート部１６はレベ
ンソンマスクにより、連結配線部１７、コンタクトパッ
ド部１８及びエンドキャップ部１９はトリムマスクによ
り形成される。

【００１３】図２１に示したステップ２１１にて、ま
ず、図２２（ａ）に示すようにゲート配線３１と素子領
域３２の元の設計パターンを入力する。次に、ステップ
２１２にて、図２２（ｂ）に示すように素子領域１２を
拡張して第０領域３３とする。ここで、素子領域３２を
拡張するのは、微細ゲート部を素子領域３２より少し張
り出した設計とするためである。これは、素子領域３２
に微細ゲート部より幅の広い連結配線部が載るとトラン
ジスタの性能が劣化するため、マージンをみて少し張り
出させる。

【００１４】次に、ステップ２１３にて、ゲート配線３
１と第０領域３３の重なる領域を算出して、第１領域３
４とする。ここで、最終的に第１領域３４の幅を減じた
領域が微細ゲート部になる。ステップ２１４にて、図２
２（ｃ）に示すように、第１領域３４をゲート部３１と
直交する方向に予め設定した値Ｐだけ伸ばして第２領域
３５とする。

【００１５】その後、ステップ２１５にて、図２２
（ｄ）に示すように、第２領域３５が隣接する第２領域
３５と重複するものについてはこれを合成し、ステップ
２１６にて、第２領域３５から第１領域３４を除いた領
域を演算により求め、図２２（ｅ）に示すように第３領
域３６とする。

【００１６】次に、ステップ２１７にて、図２２（ｆ）
に示すように第３領域３６の短辺方向の幅を狭めるよう
に、第３領域３６の辺の位置を距離Ｑだけ移動させる。
これにより、所望サイズの微細ゲート部の設計を行う。

【００１７】次に、ステップ２１８にて、第３領域３６
に対して、ＯＰＣ(Optical Proximity Correction)処理
を施す。ＯＰＣ処理を施さないと、図１９のゲート配線
１６のように、様々な間隔でパターンが存在する場合
に、ゲート部の幅が均一に仕上がらないという現象が生
じる。

【００１８】即ち、フォトマスク上のサイズＡのパター
ンを転写する場合、被加工基板上のレジストを所望サイ
ズ（Ａ／露光倍率）に仕上げるように露光時の露光量を
設定したとすると、サイズＢのパターンが所望値（Ｂ／
露光倍率）からずれて形成される。従って、ゲート部の
幅を所望値に形成するように、フォトマスクの設計パタ
ーンサイズに開口幅に応じた補正をかける必要がある。

【００１９】例えば、予め実験よりフォトマスク上の第
３領域３６の幅（開口幅）に対して、レジストの仕上が
り寸法を測定し、補正テーブルを用意し、これにしたが
って補正を行う方法がある。若しくは、シミュレーショ
ンにより第３領域３６の幅に応じてレジストの仕上がり
寸法を予測する方法もある。

【００２０】しかしながら、実験的に補正をかけた方
が、レジストパターンを形成した後の、ゲート電極のＲ
ＩＥ（Reactive Ion Etching）の工程における寸法変換
差を含む補正ができ、より高精度の補正が可能である。
その後、ステップ２１８を経てステップ２１９にて、第
３領域３６をレベンソンマスクの開口部１４の設計パタ
ーンとする。

【００２１】次に、レベンソンマスク作製におけるシフ
タパターンの設計を図２２（ｇ）に示すようにステップ
２２０〜２２４で行う。まず、シフタパターンを開口部
１４に交互に配置するためにステップ２２０〜２２３の
工程を行う。ここでは、隣接する第３領域３６間の距離
を評価し、距離Ｒ以下になる第３領域３６のグループを
求める。

【００２２】更に、ステップ２２１〜２２３において、
このグループ毎に、例えば設計上の原点の位置から近い
側から０゜、次に１８０゜、０゜、１８０゜と交互にシ
フタ配置を決定する。そして、１８０゜の領域を第４領
域３７とする。その後、ステップ２２４に示すように、
レベンソンマスク作製時のシフタパターンの描画データ
を設計するために、寸法Ｓだけ全体に太らせる。

【００２３】次に、ステップ２２５、２２６にて、図２
２（ｈ）に示すようにトリムマスクの設計として、第３
領域３６を距離Ｔだけ僅かに縮小し、これとゲート配線
３１のパターンの両方を含むパターンデータを作成し、
これをトリムマスクの遮光部の設計パターンとする。第
３領域３６を縮小するのは、レベンソンマスクとトリム
マスクの露光時の合わせずれ（アライメント誤差）を考
慮した結果である。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のマスクパターンの設計方法には以下の問題があ
る。図２３（ａ）〜（ｃ）に示すように、開口部と連結
配線の間隔が狭い場合には、多重露光時のアライメント
誤差により連結配線の幅が細る、若しくは太る場合があ
る。図２３（ａ）にレベンソンマスクの設計パターン
を、図２３（ｂ）にトリムマスクの設計パターンを示
す。アライメント誤差がない場合には、図２３（ｃ）に
示すような多重露光のイメージになり、図２３（ｄ）に
示すように、所望のパターンが形成される。

【００２５】しかしながら、図２３（ｅ）に示すよう
に、レベンソンマスクに対してトリムマスクの位置が下
方向にずれて露光された場合、図２３（ｆ）に示すよう
に、連結配線部（図中円内の部分）の寸法が細る問題が
ある。一般にデバイスの性能に与える影響を考慮して、
寸法の制御性として求められるのは寸法設計値±１０％
である。これに対してアライメント誤差ははるかに大き
い。従って、図２３のような場合には、アライメント誤
差分の寸法誤差が生じるが、これは寸法の制御性として
許容できる値ではない。

【００２６】また、図２４（ａ）〜（ｅ）に示すよう
に、ゲート部に対して直交する方向に開口部１４と連結
配線の間隔が狭い場合も考えられる。図２４（ａ）はレ
ベンソンマスクの設計パターン、図２４（ｂ）はトリム
マスクの設計パターンである。この場合には、図２４
（ｂ）中の円内に示すように、トリムマスクに近接した
遮光パターンが生じる。図２４（ｃ）に所望のパターン
を示す。

【００２７】しかしながら、図２４（ｂ）の円内の近接
部分が解像限界以下の距離である場合には、近接部分が
繋がった遮光部となってしまう。そこで、多重露光後に
は図６（ｄ）に示すように、コンタクトパッド部の寸法
がレベンソンマスクの開口部の境界で決定されることに
なる。

【００２８】このため、コンタクトパッド部が意図した
寸法より大きく形成されることが考えられ、また両マス
クの露光間におけるアライメント誤差により寸法が変動
する。

【００２９】ＯＰＣ方法として開口幅を補正し、ゲート
部の寸法を均一にしている。しかしながら、図２５に示
したゲート部Ａ、Ｅのように、開口部１４を挟んで隣に
大面積の遮光領域１３が存在する場合には、開口幅の補
正が十分でない。

【００３０】図２６に図２５のレベンソンマスクの設計
パターンを被加工基板上に転写した時の投影像を示す。
ゲート部Ｂ、Ｃ、Ｄは投影像のプロファイルがほとんど
同じであり、解像線幅４４がほぼ等しくなる。しかしな
がら、外側のゲート部Ａ、Ｅについては内側のゲート部
Ｂ、Ｃ、Ｄと異なる（狭くなる）ことがわかる。

【００３１】このように、開口幅が全く同じでも周辺の
環境によって、転写後の寸法が異なってくる。しかしな
がら、従来方法では、開口幅の補正を更に外側の環境を
考えて補正していなかった。また、シミュレーションに
より周辺の環境まで考慮して補正をかける方法もある
が、上述のように精度に乏しく、更に計算時間が膨大で
あるという問題がある。

【００３２】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的は、容易にアライン
メント誤差による連結配線部の寸法変動を無くすことが
でき、又、容易にゲート部の制御性を向上させることが
できるマスクパターンの設計方法及びこの設計方法によ
り設計したマスクパターンを用いて製造した半導体装置
を提供することである。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明の特徴は、素子領域と配線のパター
ンデータを用いて論理演算を行うことにより複数のパタ
ーンデータを発生させることによりマスクパターンを設
計するマスクパターン設計方法において、前記素子領域
に予め設定した距離以下に近接する配線の一部又は全部
を前記設定距離以上になるように遠ざける処理を含むこ
とにある。

【００３４】この請求項１の発明によれば、例えば微細
ゲート部と連結配線が近接する領域では連結配線を予め
設定した距離以上に遠ざけるため、露光時、前記連結配
線部の寸法が細るという問題を回避でき、所望のパター
ンを得ることができる。

【００３５】請求項２の発明の特徴は、前記遠ざける処
理を施した配線の一部又は全部に前記設定距離以下に近
接するデバイスの構成要素があるかどうかを検出し、検
出された場合は遠ざける処理を施した前記配線の一部又
は全部から該当のデバイスの構成要素を前記設定距離以
上遠ざける処理を行い、その後、前記遠ざける処理を施
したデバイスの構成要素に前記設定距離以下に近接する
デバイスの他の構成要素があるかどうかを検出し、検出
された場合は該当のデバイスの構成要素を先に遠ざけた
デバイスの構成要素から前記設定距離以上遠ざける処理
を行うことを、前記設定距離以下に他のデバイスの構成
要素が検出されなくなるまで、繰り返し行う処理を含む
ことにある。

【００３６】請求項３の発明の特徴は、前記素子領域に
配線の一部又は全部が前記設定距離以下近づいている場
合にこれを遠ざける処理を、前記素子領域いずれかの領
域に近接する線分を求め、該線分上に位置する図形の角
のポイントを含み該近接する線分から予め設定した距離
以下に位置する図形の角のポイントを抽出し、これを近
接する方向に平行に移動させるアルゴリズムにより行う
ことにある。

【００３７】請求項４の発明の特徴は、素子領域と配線
のパターンデータを用いて論理演算を行うことにより複
数のパターンデータを発生させることによりマスクパタ
ーンを設計するマスクパターン設計方法において、予め
設定した距離以下に素子領域と配線の一部又は全部が近
づいている場合には、該配線の少なくとも一部に対に近
接している開口を拡張するか、該配線に近接して新たな
開口を設けるパターンデータを発生させる処理を含むこ
とにある。

【００３８】請求項５の発明の特徴は、前記設定距離以
下に素子領域と配線の一部又は全部が近づいている場合
には、該配線の少なくとも一部に近接している開口を拡
張するか、該配線に近接して新たな開口をレベンソンマ
スクとして形成するパターンデータを発生させる処理を
含むことにある。

【００３９】請求項６の発明の特徴は、素子領域と配線
のパターンデータを用いて論理演算を行うことによりレ
ベンソンマスクとして複数のパターンデータを発生し、
その際、前記レベンソンマスクの連続して位置する複数
の開口部に対して、各開口部の幅に応じて補正を加えて
マスクパターンを設計するマスクパターン設計方法にお
いて、前記開口部の最も外側の開口部に対して、露光後
の配線のパターン形状が意図した形状と同一となるよう
に、その幅に応じて前記補正とは別の補正を加えること
にある。

【００４０】この請求項６の発明によれば、前記最も外
側の開口部の幅を、隣接する内側の開口部の幅に例えば
合わせるようにＯＰＣを用いて前記別の補正を加えるこ
とにより、前記全ての開口部の幅を揃えることができ、
これにより例えばゲート部の寸法制御性が向上する。

【００４１】請求項７の発明の特徴は、素子領域と配線
のパターンデータを用いて論理演算を行うことによりレ
ベンソンマスクとして複数のパターンデータを発生し、
前記レベンソンマスクの連続して位置する複数の開口部
を有するようにマスクパターンを設計するマスクパター
ン設計方法において、前記レベンソンマスク上の連続し
て位置する前記複数の開口部の中の最も外側の開口部の
幅を、この開口部に隣接するひとつ内側の開口部の幅と
同一にし、更に、前記複数の開口部の中の全ての開口部
に対して、露光後の配線のパターン形状が意図した形状
と同一となるように各開口部の幅に応じた補正を加える
ことにある。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のマスクパターンの
設計方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。但
し、以降説明する各パターン等の寸法値は被加工基板上
の寸法値を示しており、フォトマスク上ではその４倍の
値である。

【００４３】実施例１ 図１は本発明の実施例１のマスクパターンの設計方法の
工程を説明するフローチャートである。このフローチャ
ートでは、レベンソンマスクとトリムマスクの設計方法
を説明している。図２は上記設計方法を説明するフォト
マスクの要部上面図である。

【００４４】図１のステップ１０１にて、まず、ゲート
配線と素子領域の元の設計パターンを入力した。ここ
で、ゲート配線の元の設計寸法は２４０ｎｍであり、以
下の工程で、被加工基板上で所望値１１０ｎｍのゲート
部寸法を得るようフォトマスクの設計を行った。

【００４５】ステップ１０２にて、素子領域を拡張し第
０領域とし、次に、ステップ１０３にて、ゲー卜配線と
第０領域の重なる領域を算出し、第１領域とした。ここ
で、最終的に第１領域の幅を減じた領域が微細ゲート部
になる。

【００４６】ステップ１０４にて、第１領域をゲート部
と直交する方向に予め設定した値Ｐだけ伸ばして第２領
域とした。ここで、Ｐは１５０ｎｍとした。次に、ステ
ップ１０５に示すように、第２領域が隣接する第２領域
と重複するものについてはこれを合成した。

【００４７】その後、ステップ１０６〜１０８にて、ゲ
ート部と距離ＡＬ以下に近接する連結配線を抽出し、こ
れをゲート部から遠ざけるよう設計を変更する処理を行
った。ここで、距離ＡＬは予め設定された基準値であ
る。

【００４８】まず、ステップ１０６、１０７にて、距離
ＡＬ以下で第２領域と近接する連結配線部を抽出し、こ
れを含むポイントを移動させるポイントとして設定す
る。

【００４９】これについては図２を用いて説明する。即
ち、図２（ａ）に示すように第２領域３５とゲート配線
３１の設計パターンとの近接距離（第１領域の長辺方
向）を評価して、その時、距離ＡＬ以下に近接するゲー
ト配線の図形の辺（線分）４１を抽出した。図２（ｂ）
はゲート配線３１の設計パターンの図形を示している。
この図２（ｂ）に示すように、上記近接する辺を含む図
形のコーナーのポイントの内、第１領域の長辺方向の距
離がＢＬ以下となるポイント４２を抽出した。ステップ
１０８にて、図２（ｃ）に示すように上記辺の近接距離
が距離ＡＬとなるようにポイント４２を移動させた。こ
れには、ステップ１０６の処理時点での近接距離と距離
ＡＬとの差を算出しておき、差の距離ＢＬを移動させれ
ばよい。尚、エンドキャップ部１９については、その
幅、長さの変動がデバイスの性能にほとんど影響しない
ため、処理の対象から除外している。

【００５０】次に、ステップ１０９に示すように、第２
領域から第１領域を除いた領域を演算により求め、第３
領域とした。

【００５１】その後、ステップ１１０に示すように、第
３領域の短辺方向の幅を狭めるように、第３領域の辺の
位置を距離Ｑだけ移動させる。これにより、所望サイズ
１１０ｎｍの微細ゲート部の設計とした。ここで、距離
Ｑは元のゲート配線の寸法２４０ｎｍからゲート部の寸
法１１０ｎｍを引いた差である１３０ｎｍの半分６５ｎ
ｍである。

【００５２】次に、ステップ１１１にて、上記第３領域
（開口幅）に対して、１度目のＯＰＣ(Optical Proximi
ty Correction)処理を施して開口幅の補正を行う。

【００５３】予め実験よりフォトマスク上の第３領域の
幅（開口幅）に対して、ゲート配線のＲＩＥ後の仕上が
り寸法を測定し、図１７の表図に示した補正テーブルを
用意した。ゲート配線の形成工程については後述する。

【００５４】ここで、図１７の表図の補正値は開口幅の
片側の辺に対して与える補正値である。例えば、開口幅
４５０ｎｍの開口では開口幅を片側で３０ｎｍに補正す
る。即ち、４５０ｎｍから３０ｎｍ×２を太らせて５１
０ｎｍとする。

【００５５】次に、２度目のＯＰＣ処理及びレベンソン
マスク作製におけるシフタパターンの設計をステップ１
１２〜１１６で行う。

【００５６】まず、隣接する第３領域間の距離を評価
し、距離Ｒ以下になる第３領域のグループを求めた。こ
こで、距離Ｒは４００ｎｍとした。

【００５７】次に、ステップ１１４に示すように、第３
領域のグループにおいて、開口部の両側の遮光部の寸法
を評価し、グループの中で最も外側にある開口部を抽出
した。そして、上記開口について２度目の補正を施し
た。

【００５８】ここで、最も外側の開口幅は、Ｐ（１５０
ｎｍ）からステップ１１０の工程を経て２８０ｎｍに、
更にステップ１１１の補正を経て３００ｎｍになってい
る。更に図１８の表図に示す補正値を与え、結果的に内
部の開口幅が５１０ｎｍの場合には、最も外側の開口幅
を片側で１０ｎｍ細らせて結果的に２８０ｎｍとした。

【００５９】図１８の表図に示す補正値はグループの最
も外側の開口幅が３００ｎｍの時の値であり、図１７の
表図と同じく実験結果より求めたものである。外側の開
口幅を変化させると、補正値も変更する必要がある。

【００６０】その後、ステップ１１５に示すように、シ
フタパターンをグループ内の開口に対して交互に配置し
た。例えば設計上の原点の位置から近い側から偶数番目
をシフタとし、第４領域とした。

【００６１】次に、ステップ１１７を経て第３領域をレ
ベンソンマスクの開口部の設計パターンとした。

【００６２】更に、ステップ１１８に示すように、レベ
ンソンマスク作製時のシフタパターンの描画データを設
計するために、第４領域を寸法Ｓだけ全体に太らせた。
ここでは、前記Ｓを所望のゲート部の寸法１１０ｎｍの
約半分の５０ｎｍとした。

【００６３】更に、ステップ１１９、１２０に示すよう
に、トリムマスクの設計として、第３領域を距離Ｔだけ
僅かに縮小し、これとゲート配線３１のパターンの両方
を含むパターンデータを作成して、これをトリムマスク
の遮光部の設計パターンとした。ここで、前記Ｔはアラ
イメント誤差を考慮し、３０ｎｍとした。以上のよう
に、レベンソンマスクとトリムマスクの設計を行った。

【００６４】次に、上記した設計方法により設計したフ
ォトマスクを用いた半導体装置の製造方法について図３
を参照して説明する。

【００６５】図３は（ａ）〜（ｈ）はゲート配線の形成
工程を示す半導体基板の要部断面図である。図３（ａ）
に示すように、Ｓｉウェハ（半導体シリコン基板）２２
上に厚さ３ｎｍのゲート酸化膜２３を形成し、更にその
上に厚さ１６０ｎｍのポリシリコン膜２４を積層して形
成した。

【００６６】次に、図３（ｂ）に示すように、ポジレジ
スト２１を厚さ２４０ｎｍに調整して基板全面に塗布
し、塗布後、ベーク（Bake）を９０℃、１２０ｓｅｃの
条件で行った。

【００６７】更に、図３（ｇ）に示した上述の方法で設
計したレベンソン位相シフトマスク２７を用いて、図３
（ｃ）に示すように、第１の露光を行い、レジストに潜
像を形成した。ここで、潜像とは、露光光を照射される
ことによりマスクの投影像に応じてレジストの化学反応
が引き起こされた領域のことである。

【００６８】露光条件は、スキャナー型の露光装置（波
長２４８ｎｍ）を用いて、ＮＡ（開口数）を０．５、σ
（コヒーレンシー）を０．３の照明条件とした。

【００６９】その後、図３（ｈ）に示した上述の方法で
設計したトリムマスク２８を用いて、図３（ｄ）に示す
ように第２の露光を行った。露光条件は、露光装置とし
て第１の露光と同じものを使用して、照明条件をＮＡ
０．５５、σを外形が０．８で、内径０．５３が遮蔽さ
れた２／３の輪帯照明で行った。

【００７０】次に、図３（ｅ）に示すように、基板を露
光装置より搬出し、露光後ベーク（ＰＥＢ：Post Expos
ure Bake）を１１０℃、１２０ｓｅｃの条件で行った
後、アルカリ現像液を用いて現像し、感光部のレジスト
を溶解させてレジストパターン２９を形成した。

【００７１】更に、図３（ｆ）に示すように、レジスト
パターン２９をマスクに弗素を含むガスを用いたＲＩＥ
(Reactive Ion Etching)を行い、ポリシリコン膜２４と
ゲート酸化膜２３のパターンを形成した。

【００７２】その後、図示しない窒化シリコン膜を成膜
する等の工程を経て、半導体装置を製造した。

【００７３】ここで、実施例１で用いた露光装置のアラ
イメント誤差は最大６０ｎｍである。寸法の制御性とし
て求められるのは、ゲート部の寸法が所望値１１０ｎｍ
に対して±１１ｎｍ、また、連結配線部は所望値２４０
ｎｍに対して±２４ｎｍである。従って、連結配線部と
ゲート部が近接している場合には、アライメント誤差に
より寸法制御性の要求値以上に連結配線部の寸法が変動
する可能性がある。

【００７４】本実施例によれば、図１のステップ１０６
〜１０８の処理により、近接する連結配線部を遠ざける
ように設計パターンを変更し、これによりアライメント
誤差による連結配線部の寸法変動をなくすことができ
る。

【００７５】また、元の開口幅に応じて開口幅の補正を
加えるＯＰＣを行い、更に、開口を挟んで隣に大面積の
遮光領域が存在する上記グループの最も外側の開口幅に
対して図１のステップ１１４の処理により第２のＯＰＣ
を行うことによって、更なる補正を加えているため、図
４の第２のＯＰＣ後のレベンソンマスクの設計パターン
の投影像プロファイルに示されるように、ゲート部Ａ〜
Ｅまでの幅を揃えることができる。

【００７６】このように、第２のＯＰＣ工程を付加する
ことにより、ゲート部の制御性をより向上させることが
可能となった。また、ＲＩＥ後の寸法値を実験により測
定して補正値を決定しているため、精度を高くすること
ができる。更にシミュレーションを用いる補正に比べ、
はるかに短い時間で容易に設計を完了することができ
る。

【００７７】実施例２ 図５は本発明の実施例２の設計工程の要部を示したフロ
ーチャートである。この実施例２は実施例１で説明した
図１の設計工程のステップ１０８とステップ１０９の間
に図５に示した工程を挿入して、全体の工程が構成され
ている。ところで、上記実施例１の図１に示したステッ
プ１０６〜１０８においてゲート部と近接するゲート配
線のパターン設計を変更し、近接図形を移動させた。

【００７８】しかしながら、デバイスの設計パターンに
よっては、設計変更により不都合を生じる場合がある。
例えば、連結配線やコンタクトパッド部の移動先に極め
て近接した位置に他のレイヤのパターン、例えば素子領
域やコンタクトがある場合には、ショート等の問題が生
じることが懸念される。また、コンタクトパッド部を移
動させるとコンタクトとの位置ずれが生じたり、コンタ
クト抵抗が増加することが懸念される。このようなこと
を回避するために、本例では図５に示した設計工程を加
えている。

【００７９】まず、ステップ５０１では、図１のステッ
プ１０８にて移動したポイントに近接するゲート以外の
レイヤの図形を抽出する。この時、近接距離はおよそＡ
Ｌ以上に設定すればよい。次にステップ５０２にて、前
記抽出した図形と前記ポイントとの隣接距離がＡＬ以上
かどうかを調べて、ステップ５０３にて、他のレイヤの
図形と整合性がとれているかを判断する。他のレイヤの
図形が近接距離内に存在しない場合には、他のレイヤと
の整合性がとれていると判断して、ステップ５０５に進
む。

【００８０】他のレイヤの図形が存在する場合には、ス
テップ５０４にて、前記ポイントとの隣接距離がＡＬ以
下の図形も距離ＢＬ移動させる。この状態は図６（ａ）
〜（ｄ）に示されている。

【００８１】図６（ａ）は所望のパターンを示してい
る。図６（ｂ）に示すように、元々の設計データにおい
て素子領域４３がゲート配線３１と近接している場合
に、近接するポイント４２を抽出し、図６（ｃ）に示す
ようにポイント４２を移動させる。この時、移動させた
図形のポイント４２と近接する素子領域４３についても
抽出して、これを図６（ｄ）に示すように移動する工程
が加えられている。

【００８２】上記のように移動させた図形に対して近接
距離内に他のレイヤの図形がないかを更に調べ、存在す
る場合には該当の図形を移動させる。このような図形の
移動処理を繰り返し、最終的に、移動した図形の近接距
離以内に他のレイヤの図形がないと確認され、ステップ
５０３で他のレイヤの図形と整合性がとれたと判断され
るまで行う。

【００８３】次にステップ５０５にて、抽出したポイン
トを含む連結配線に接続されるコンタクトパッドとコン
タクトの位置関係を確認する。その結果、図７（ａ）に
示すように、移動したポイント４２がコンタクトパッド
部のポイントを含む場合、ステップ５０６にて、コンタ
クトパッド部とコンタクト３０との位置の整合性がとれ
ているかどうかを判断する。整合性がとれている場合は
図１のステップ１０９へ進み、図７（ｂ）に示すように
整合性がとれていない場合は、ステップ５０７にて、図
７（ｃ）に示すようにコンタクト３０を距離ＢＬ移動さ
せる。

【００８４】本発明によれば、実施例１と同様に、近接
する連結配線部を遠ざけるように設計パターンを変更
し、これにより、アライメント誤差による連結配線部の
寸法変動をなくすことができる。

【００８５】又、連結配線部に接続されるコンタクトパ
ッド部１８を移動するように設計変更を行った際に、こ
れと接続されるコンタクト３０のパターンを同様に移動
させることにより、コンタクトパッド部とコンタクト３
０の位置ずれにより生じるコンタクト抵抗の増加による
デバイス性能の劣化を防止することができる。

【００８６】更に、連結配線部或いはコンタクトパッド
部が移動したために、これらが素子領域等に近接して、
ショートなどのデバイス性能の劣化が懸念されるが、こ
れに対して、移動した配線図形の周辺にあるゲート以外
のレイヤの図形を抽出し、これを同様に移動させること
を繰り返して行って、異常接近した素子領域等を無くす
ことができ、前記配線図形の移動によるデバイス性能の
劣化を防止することができる。

【００８７】実施例３ 図８は本発明の実施例３の要部を示した平面図ある。上
記した実施例１、２によれば、連結配線部及びコンタク
トパッド部の位置を移動させることにより、アライメン
ト誤差による連結配線部の寸法変動を防止し、又、前記
移動によるデバイス性能の劣化を防止している。

【００８８】しかし、デバイス性能の許す範囲で第３領
域の設計パターンの辺の位置を移動させ、延いては本例
の図８のようにレベンソンマスクの開口部の設計パター
ンの辺の位置を変更してもよい。図８（ａ）は、変更前
の開口部１４とシフタ開口部１５の辺の位置を示してお
り、図８（ｂ）に変更後の開口部１４とシフタ開口部１
５の辺の位置を示している。この場合には、ゲート部の
長さが短くなるため、これに合わせて素子領域の設計パ
ターンの辺の位置も移動させることが望ましい。

【００８９】本実施例によれば、近接するゲート部を遠
ざけるように設計パターンを変更することにより、実施
例１、２と同様に、アライメント誤差による連結配線部
の寸法変動をなくすことができる。

【００９０】実施例４ 図９は本発明の実施例４の要部を示したフローチャート
である。上記実施例１では、開口部のグループの最も外
側の開口幅を図１に示したステップ１１４の第２のＯＰ
Ｃ工程を行うことによって補正したが、本例のように前
記第２のＯＰＣ工程を図９のフローチャートに示すよう
な工程で行っても良い。

【００９１】図９のステップ９０１にて、まず、図１０
（ａ）に示す第３領域３６のパターンに対してグループ
の最も外側（Ａ、Ｂ）の第３領域３６の幅を、図１０
（ｂ）に示すようにゲート部を挟んで隣に位置（Ｃ、
Ｄ）する第３領域３６の幅と同じに補正する。

【００９２】次にステップ９０２にて、図１０（ｃ）に
示すように最も外側の第３領域３６の幅を更に実験的に
求めた距離Ｕだけ外側に広げて補正する。但し、本例で
は距離Ｕは５０ｎｍとした。

【００９３】本実施例によれば、グループの最も外側に
位置する開口Ａ、Ｂ間のゲート部を開口Ｃ、Ｄ間等の内
側のゲート部の寸法と揃えるように、実験的に求めた距
離Ｕ広げて補正することにより、実施例１と同様に、ゲ
ート部の寸法を揃えることができるばかりではなく、ゲ
ート部の制御性をより向上させることができる。

【００９４】実施例５ 図１１、図１２は本発明の実施例５を示したフローチャ
ートである。本例はレベンソンマスクとトリムマスクの
設計方法の別の例を示したものであり、図１１はその設
計方法の工程を示したものである。図１３は前記設計方
法を説明するフォトマスクの要部上面図であり、図１４
は設計後のフォトマスクの要部断面図である。

【００９５】以下に本実施例を説明する。実施例１の図
１に示したステップ１０６〜１０８にて、ゲート部と近
接するゲート配線のパターン設計を変更して、近接図形
を移動させが、本例では、近接する連結配線部をレベン
ソンマスクで形成するようにパターン設計するものであ
る。これに伴い、図１のステップ１０７、１０８を図１
１に示す設計工程に変更する。

【００９６】図１のステップ１０６にて、距離ＡＬ以下
で第２領域３５と近接するゲート配線３１の線分を抽出
した。その後、本例のステップ１３１にて、図１３
（ａ）に示すようにその線分から距離ＤＬにある上記近
接するゲート配線３１を構成する図形を抽出し、同図
（ａ）の円で示した部分を第６領域３９とした。ここ
で、距離ＤＬの位置に跨がってゲート配線を構成するあ
る図形が存在する場合には、その図形を距離ＤＬの位置
で分割した。但し、ＤＬは６００ｎｍとした。

【００９７】次のステップ１３２にて、距離ＤＬ以内の
図形を寸法Ｐだけ全体に拡張した。ここで、寸法Ｐは実
施例１と同様に１５０ｎｍとした。この状況を図１３
（ｂ）の矢印で示す。その後、ステップ１３３にて、図
１３（ｃ）に示すように、上記図形からゲート配線を除
いた領域を演算により求め、第７領域４０とした。

【００９８】更に、次のステップ１３４にて、図１のス
テップ１１１においてゲート部の寸法にＯＰＣ処理を加
えたと同様に、ゲート部に対してもＯＰＣ処理を加え
る。実施例１のステップ１１１では図１７の表図に示す
補正値にしたがって補正を加えたが、ここでは、新たな
補正テーブルを用意し、これにしたがって補正を行っ
た。

【００９９】更に、図１に示すステップ１１４とステッ
プ１１５間に、図１２に示すステップを挿入した。すな
わち、第３領域と上記の設計工程により新たに生成した
第７領域を合成し、新たな第３領域とした。その後、図
１に示す諸々の工程を経た後、第３領域を第１のフォト
マスクの開口部の設計データとした。

【０１００】以上の設計工程を終了した段階でのフォト
マスクは図１４のようになる。ここで、図１４（ａ）は
レベンソンマスクの、図１４（ｂ）はトリムマスクの、
図１４（ｃ）はこれらマスクを多重露光して得られる露
光イメージの要部上面図である。図１４（ｃ）は露光後
に得られるゲート部を示した上面図である。図１４
（ａ）に示すとおり、レベンソンマスクの開口部が微細
ゲート部のみならず、連結配線部に伸びていることがわ
かる。

【０１０１】本実施例によれば、近接する連結配線部を
レベンソンマスクで形成するように設計パターンを変更
して、アライメント誤差による連結配線部の寸法変動を
なくすことができる。アライメント誤差によりレベンソ
ンマスクとトリムマスクの連結部分で配線の位置ずれが
生じるが、これは性能上問題にならないので、無視して
良い。

【０１０２】（追記１）一般に、プロセッサの設計にお
いてＳＲＡＭ等のメモリが設計パターンに存在する場
合、メモリ部分に関してはあるセルパターンが数メガ個
といった繰り返しで設計される。このように同一セルパ
ターンの繰り返しパターン部分については別の条件（例
えば、距離Ｐ、Ｒ等）を用いてパターンの設計変更を行
ってもよいし、実施例１〜実施例５の設計工程によら
ず、手動でセルパターンを変更するといった操作を行っ
てもよい。

【０１０３】（追記２）図２（ｄ）に示すように、第２
領域と近接する辺を含み、第２領域から離れる方向に存
在する図形全てを、第２領域と上記辺の近接距離がＡＬ
になるだけ、移動させることにより、図２（ｅ）に示す
ようにパターンを変更してもよい。この時、当然ながら
図２（ｄ）に示す図形に接続されない他の図形は処理し
ないことになる。

【０１０４】（追記３）上記実施例１〜実施例５で説明
したパターン設計方法では、微細ゲート部を所望値に形
成するために、ＯＰＣを施すことにしている。連結配線
部はトリムマスクを用いて形成されるが、連結配線部の
寸法制御性を向上させるために、トリムマスクのパター
ン、上述の設計方法ではゲート配線の領域に対してＯＰ
Ｃをかける工程を加えてもよい。これにより、連結配線
部の寸法制御性をも向上させることができる。

【０１０５】（追記４）図１５に示すような工程を実施
例１のステップ１１６とステップ１１７の間に挿入して
もよい。第３領域からレベンソンマスクの開口部の設計
パターン及びトリムマスクのゲート部を覆う領域のパタ
ーンを作成する。ステップ１５１にて、隣接する第３領
域のグループの各々の最も外側の第３領域の間の距離を
算出する。

【０１０６】その結果、例えば、図１６（ａ）に示すよ
うに、レベンソンマスクの開口部のグループ間の距離４
５がＶ以下に近接している場合には、次の問題が生じる
可能性がある。

【０１０７】例えば、Ｖを１００ｎｍとすると、フォト
マスク上の寸法はその４倍の４００ｎｍである。フォト
マスク上４００ｎｍ以下のような微細なパターンを作製
する場合、フォトマスク作製に使用するＥＢ(Electron
Beam）描画装置の性能によってはパターンが解像されな
い場合がある。

【０１０８】このような描画装置の解像限界以下のパタ
ーンをフォトマスク上の設計データとして存在させるべ
きではない。

【０１０９】そこで、ステップ１５２にて、距離Ｖ以下
で隣接するグループの最も外側の第３領域を抽出し、ス
テップ１５３にて、隣接するグループの最も外側の第３
領域を第１領域から直交する方向で外側にＶ／２伸ば
し、上記第３領域を合成する。その結果は図１６（ｂ）
に示され、グループの最も外側の第３領域を外側に、即
ち、ゲート部と直交する方向に広げて両グループの外側
の第３領域を合成する。これにより、レベンソンマスク
の開ロパターン及びトリムマスクの遮光パターンの近接
するグループを拡張して合成させることになり、描画装
置の解像限界以下のパターンがフォトマスク上に存在し
なくなる。

【０１１０】（追記５）上記実施例１〜実施例５におい
て、第１のフォトマスクであるレベンソン位相シフトマ
スクのパターンと第２のフォトマスクであるトリムマス
クのパターン設計方法について述べた。ところで、第１
のフォトマスクのパターンと第２のフォトマスクのパタ
ーンを１枚のフォトマスク内の異なる領域に配置しても
よい。

【０１１１】１枚のマスクに両パターンを形成すること
により、多重露光時のアライメント誤差を低減すること
ができる。

【０１１２】その他、本発明のパターン設計方法に関し
て、本発明の主旨を逸脱しない限り、含まれる工程の順
序を入れ替えても、同様の効果を得ることができる。

【０１１３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、アラインメント誤差による連結配線部の寸法変動
を無くすことができ、又、ゲート部の制御性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のマスクパターンの設計方法
の工程を説明するフローチャートである。

【図２】上記実施例１のフォトマスクの設計を説明する
要部上面図である。

【図３】上記実施例１のゲート配線の形成工程を説明す
る半導体基板の要部断面図である。

【図４】上記実施例１のフォトマスクの投影像のプロフ
ァイルを示す図である。

【図５】本発明の実施例２のフォトマスクの設計工程の
要部を説明するフローチャートである。

【図６】上記実施例２のフォトマスクの設計を説明する
要部上面図である。

【図７】上記実施例２のフォトマスクの設計を説明する
他の要部上面図である。

【図８】本発明の実施例３のフォトマスクの設計工程を
説明する上面図である。

【図９】本発明の実施例４のフォトマスクの設計工程を
説明するフローチャートである。

【図１０】上記実施例４のフォトマスクの設計を説明す
る図である。

【図１１】本発明の実施例５のフォトマスクの設計工程
を説明するフローチャートである。

【図１２】上記実施例５を説明するフローチャートであ
る。

【図１３】上記実施例５のフォトマスクの設計工程を説
明する要部上面図である。

【図１４】上記実施例５のフォトマスクの設計を説明す
る要部上面図である。

【図１５】本発明のその他のフォトマスクの設計工程を
説明するフローチャートである。

【図１６】本発明のその他のフォトマスクの設計工程を
説明する要部上面図である。

【図１７】実施例１のフォトマスクの設計工程における
第１の寸法補正値を示す表図である。

【図１８】実施例１のフォトマスクの設計工程における
第２の寸法補正値を示す表図である。

【図１９】従来のＲＩＳＣプロセッサのゲート配線のパ
ターン例を示す要部上面図である。

【図２０】従来のゲート配線の形成用に用いられる多重
露光用のフォトマスクを説明する要部上面図である。

【図２１】多重露光用のフォトマスクの従来の設計工程
を説明するフローチャートである。

【図２２】多重露光用のフォトマスクの従来の設計によ
る製造工程を説明する要部上面図である。

【図２３】多重露光用のフォトマスクの従来の設計の問
題点を説明する図である。

【図２４】多重露光用のフォトマスクの従来の設計の問
題点を説明する図である。

【図２５】多重露光用の従来のフォトマスクの設計パタ
ーンを示した図である。

【図２６】図２５に示した設計パターンのプロファイル
を示した投影図である。

【符号の説明】

１１、３１ ゲート配線 １２、３２、４３ 素子領域 １３ 遮光部 １４ 開口部 １５ シフタ開口部 １６ ゲート部 １７ 連結配線部 １８ コンタクトパッド部 １９ エンドキャップ部 ２０ ゲート部を覆う遮光パターン部 ２１ レジスト ２２ 半導体シリコン基板 ２３ ゲート酸化膜 ２４ ポリシリコン膜 ２５ 潜像領域 ２６ 露光光 ２７ レベンソンマスク ２８ トリムマスク ２９ レジストパターン ３０ コンタクト ３３ 第０領域 ３４ 第１領域 ３５ 第２領域 ３６ 第３領域 ３７ 第４領域 ３８ 第５領域 ３９ 第６領域 ４０ 第７領域 ４１ 近接する線分 ４２ 抽出した図形の角のポイント ４４ 解像線幅 ４５ 距離

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素子領域と配線のパターンデータを用い
   て論理演算を行うことにより複数のパターンデータを発
   生させることによりマスクパターンを設計するマスクパ
   ターン設計方法において、 前記素子領域に予め設定した距離以下に近接する配線の
   一部又は全部を前記設定距離以上になるように遠ざける
   処理を含むことを特徴とするマスクパターン設計方法。
2. 【請求項２】 前記遠ざける処理を施した配線の一部又
   は全部に前記設定距離以下に近接するデバイスの構成要
   素があるかどうかを検出し、 検出された場合は遠ざける処理を施した前記配線の一部
   又は全部から該当のデバイスの構成要素を前記設定距離
   以上遠ざける処理を行い、 その後、前記遠ざける処理を施したデバイスの構成要素
   に前記設定距離以下に近接するデバイスの他の構成要素
   があるかどうかを検出し、検出された場合は該当のデバ
   イスの構成要素を先に遠ざけたデバイスの構成要素から
   前記設定距離以上遠ざける処理を行うことを、前記設定
   距離以下に他のデバイスの構成要素が検出されなくなる
   まで、繰り返し行う処理を含むことを特徴とする請求項
   １記載のマスクパターン設計方法。
3. 【請求項３】 前記素子領域に配線の一部又は全部が前
   記設定距離以下近づいている場合にこれを遠ざける処理
   を、 前記素子領域いずれかの領域に近接する線分を求め、 該線分上に位置する図形の角のポイントを含み該近接す
   る線分から予め設定した距離以下に位置する図形の角の
   ポイントを抽出し、 これを近接する方向に平行に移動させるアルゴリズムに
   より行うことを特徴とする請求項１又は２記載のマスク
   パターン設計方法。
4. 【請求項４】 素子領域と配線のパターンデータを用い
   て論理演算を行うことにより複数のパターンデータを発
   生させることによりマスクパターンを設計するマスクパ
   ターン設計方法において、 予め設定した距離以下に素子領域と配線の一部又は全部
   が近づいている場合には、該配線の少なくとも一部に対
   に近接している開口を拡張するか、該配線に近接して新
   たな開口を設けるパターンデータを発生させる処理を含
   むことを特徴とするマスクパターン設計方法。
5. 【請求項５】 前記設定距離以下に素子領域と配線の一
   部又は全部が近づいている場合には、該配線の少なくと
   も一部に近接している開口を拡張するか、該配線に近接
   して新たな開口をレベンソンマスクとして形成するパタ
   ーンデータを発生させる処理を含むことを特徴とする請
   求項４記載のマスクパターン設計方法。
6. 【請求項６】 素子領域と配線のパターンデータを用い
   て論理演算を行うことによりレベンソンマスクとして複
   数のパターンデータを発生し、その際、前記レベンソン
   マスクの連続して位置する複数の開口部に対して、各開
   口部の幅に応じて補正を加えてマスクパターンを設計す
   るマスクパターン設計方法において、 前記開口部の最も外側の開口部に対して、露光後の配線
   のパターン形状が意図した形状と同一となるように、そ
   の幅に応じて前記補正とは別の補正を加えることを特徴
   とするマスクパターン設計方法。
7. 【請求項７】 素子領域と配線のパターンデータを用い
   て論理演算を行うことによりレベンソンマスクとして複
   数のパターンデータを発生し、前記レベンソンマスクの
   連続して位置する複数の開口部を有するようにマスクパ
   ターンを設計するマスクパターン設計方法において、 前記レベンソンマスク上の連続して位置する前記複数の
   開口部の中の最も外側の開口部の幅を、この開口部に隣
   接するひとつ内側の開口部の幅と同一にし、 更に、前記複数の開口部の中の全ての開口部に対して、
   露光後の配線のパターン形状が意図した形状と同一とな
   るように各開口部の幅に応じた補正を加えることを特徴
   とするマスクパターン設計方法。