JP2012053286A - フォトマスクと、それを用いた半導体装置の製造装置および方法と、フォトマスクのパターン配置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】４つのメインパターンが環状にランダムに配置されている場合でも大きな焦点深度を得ることが可能なフォトマスクを提供する。
【解決手段】このフォトマスクは、ウェハＳＢ上に形成すべき回路パターンの設計情報に基づいて、４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４を環状に配置し、４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の内側の４つの頂点によって形成される四角形Ｑの２本の対角線Ｌ１，Ｌ２の交点Ｏに、露光パターンの焦点深度を増大させるためのサブパターンＳＰを配置する。したがって、メインパターンＭＰが一定周期で配置されていない場合でも、焦点深度を増大できる。
【選択図】図９

Description

この発明はフォトマスクと、それを用いた半導体装置の製造装置および方法と、フォトマスクのパターン配置方法に関し、特に、露光パターンの焦点深度を増大させるためのサブパターンを備えたフォトマスクと、それを用いた半導体装置の製造装置および方法と、フォトマスクのパターン配置方法に関する。

半導体製造技術の進歩により、リソグラフィプロセスによって、基板上に形成される回路パターン寸法はますます微細化している。このようなリソグラフィプロセスでは、回路パターンに応じた形状および寸法のメインパターンをフォトマスクに形成する。また、基板の表面にフォトレジスト層を形成し、光源からフォトマスクを介してフォトレジスト層に光を照射し、フォトレジスト層に露光パターンを形成する。フォトレジスト層を現像して不要な部分を除去し、基板をエッチングして基板の表面に回路パターンを形成する。

より微細な回路パターンを形成するためには、十分な焦点深度（ＤＯＦ：Depth Of Focus）をもった、高解像度の露光パターンを形成する必要がある。しかしながら、特に、孤立的に配置されるメインパターンを通過して得られる光は、その波長の有限性から、十分な焦点深度を得ることができない。そのため、メインパターンに加えて、非解像ダミー（ＳＲＡＦ：Sub-Resolution Assist Feature）としてのサブパターンをメインパターンに近接配置して、解像度を向上させる方法が知られている。サブパターンは、基板の表面において解像限界よりも小さくなるような寸法に形成される。

たとえば特許文献１では、正方形または長方形状のメインパターンの各辺に沿って正方形または長方形状のサブパターンが配置される。また、特許文献２，３では、一定周期で配列された複数のメインパターンの周囲に、多数のサブパターンが一定周期で配列される。

特開２００９−２２９６６９号公報 特開２００５−５５８７８号公報 特開２００４−２７２２２８号公報

しかし、特許文献１では、メインパターンの辺に対向しない部分にはサブパターンが配置されないので、焦点深度の大きさは十分に満足の行くものではなかった。また、特許文献２，３では、複数のメインパターンがＸ方向およびＹ方向に一定周期で配置されていない場合にはサブパターンを配置できなかった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、４つのメインパターンが環状にランダムに配置されている場合でも大きな焦点深度を得ることが可能なフォトマスクと、それを用いた半導体装置の製造装置および方法と、フォトマスクのパターン配置方法を提供することである。

この発明に係るフォトマスクは、基板上に形成すべき回路パターンの設計情報に基づいて形成され、基板の表面に回路パターンに対応する露光パターンを形成するための４つのメインパターンを備えたものである。各メインパターンは、正方形または長方形状に形成され、第１の方向に延在する第１の辺と、第１の方向と直交する第２の方向に延在する第２の辺とを有する。４つのメインパターンは環状に配置され、４つのメインパターンの中心から見て４つのメインパターンの内側の４つの頂点によって四角形が形成される。このフォトマスクは、さらに、四角形の４つの頂点の位置に基づいて定められる四角形内の所定位置に配置され、露光パターンの焦点深度を増大させるための第１のサブパターンを備える。第１のサブパターンは、正方形または長方形状に形成され、第１の方向に延在する第３の辺と、第２の方向に延在する第４の辺とを有する。

この発明に係るフォトマスクでは、４つのメインパターンが環状に配置され、４つのメインパターンの内側の４つの頂点によって四角形が形成され、４つの頂点の位置に基づいて定められる四角形内の所定位置に第１のサブパターンが配置される。したがって、４つのメインパターンが環状にランダムに配置されている場合でも大きな焦点深度を得ることができる。

この発明の実施の形態１による半導体装置の製造装置の要部を示す図である。 図１に示したフォトマスクのサブパターンの効果を説明するための図である。 図１に示した半導体製造装置に含まれるパターンデータ生成装置の構成を示す図である。 図３に示したパターンデータ生成装置の構成を示すブロック図である。 図１〜図４に示した製造装置を用いて半導体装置を製造する方法を示すフローチャートである。 図５に示したステップＳ２を詳細に示すフローチャートである。 図６に示したステップＳ１１を説明するための図である。 図６に示したステップＳ１２，Ｓ１５を説明するための図である。 図６に示したステップＳ１６，Ｓ１７を説明するための図である。 図６に示したステップＳ１６，Ｓ１７を説明するための他の図である。 図１０に示したサブパターンの効果を説明するための図である。 実施の形態１の変更例を示す図である。 実施の形態１の他の変更例を示す図である。 この発明の実施の形態２によるパターン配置方法を示す図である。 実施の形態２の変更例を示す図である。 この発明の実施の形態３によるパターン配置方法を示す図である。 実施の形態３の変更例を示す図である。 この発明の実施の形態４によるパターン配置方法を示すフローチャートである。 図１８に示したパターン配置方法を示す図である。 実施の形態４の変更例を示す図である。

［実施の形態１］
＜装置構成＞
この発明の実施の形態１による半導体装置の製造装置ＳＹＳは、図１に示すように、フォトマスクＭＳＫによって生成される露光パターンをウェハＳＢ表面のフォトレジスト層に転写する。この製造装置ＳＹＳは、露光パターンを発生するための光を発生する光源２と、レンズ系６と、ウェハＳＢ上に転写すべき露光パターンに対応するメインパターンを有するフォトマスクＭＳＫと、投影レンズ系８と、ウェハＳＢが載置される試料台４とを備える。光源２は、たとえば１９３ｎｍの波長をもつ単一光を出射する。

製造装置ＳＹＳは、ステッパまたはスキャナと称される露光装置を含み、光源２からの光がフォトマスクＭＳＫを通過することで生成される露光パターンを投影レンズ系８で縮小して、ウェハＳＢ表面のフォトレジスト層に転写する。そのため、フォトマスクＭＳＫ上に形成されたメインパターンに比較してより微細な露光パターンをウェハＳＢ上に転写することができる。フォトレジスト層を現像すると、不要な部分のフォトレジスト層が除去され、ウェハＳＢの表面にリソグラフィー後狙い目パターンが形成される。次に、ウェハＳＢをエッチングすると、ウェハＳＢの表面に回路パターンが形成される。

なお、エッチングによってＣＤ（Critical Dimension：微小寸法）シフトが発生するので、狙い目パターンの寸法は回路パターン（設計パターン）の寸法にＣＤシフトを加味して設定される。メインパターンの寸法は、狙い目パターンの寸法に基づいて設定される。上述したように、メインパターンを投影レンズ系８で縮小してウェハＳＢ表面に転写するので、以下では、パターンは全てウェハＳＢ表面を基準として説明する。

＜フォトマスク＞
フォトマスクＭＳＫは、露光パターンを形成するためのメインパターンと、露光パターンの焦点深度を増大させるためのサブパターンとを含む。サブパターンは、非解像ダミー、あるいはＳＲＡＦと呼ばれるものである。次に、このサブパターンの効果について説明する。

図２（ａ）〜（ｅ）は、サブパターンによる光学特性の改善を説明するための図である。図２（ａ）〜（ｅ）では、マスク中心部に正方形のメインパターンＭＰのみを形成したフォトマスクと、当該メインパターンＭＰの各辺に対応付けて、各辺から所定距離だけ離れた位置に４つのサブパターンＳＰをさらに配置したフォトマスクとの比較を示す。なお、各フォトマスクはハーフトーン型位相シフトマスクであるとし、メインパターンＭＰを透光部とするダークフィールドマスクを一例として説明しているが、サブパターンＳＰによる光学特性改善は通常のバイナリマスクでもメインパターンＭＰを遮光部とするクリアフィールドマスクでも有効であることは既知である。

メインパターンＭＰおよびサブパターンＳＰは、他の領域の透過率より高い透過率をもつ領域であり、入射光に対する位相も制御している。

メインパターンＭＰは、十分な量の光が通過するようなサイズに形成されており、フォトマスクに対して光源からの光が照射されると、その光強度プロフィールにおいて、メインパターンＭＰに相当する領域に高い光強度をもつ露光パターンが生成される。

一方、サブパターンＳＰは、メインパターンＭＰによって生成された露光パターンの焦点深度を大きくするように、より高い次数をもつ光を補助的に発生させるものである。これは、孤立的に形成されたメインパターンＭＰを通過する光のみでは、十分な解像度を得ることができないためである。なお、サブパターンＳＰは、メインパターンＭＰと同様の透過率を有しているため、メインパターンＭＰに相当する露光パターンの形成を補助する一方で、サブパターンＳＰを通過した光がウェハ上に解像しないような大きさ（解像限界以下）に設定される。

なお、ウェハ上に解像する／解像しないという現象は、投影レンズ系８の開口数および光源２から照射される光の波長に応じて定まる。一般的には、光源２からの光の波長をλ、レンズの開口数をＮＡ、プロセスなどによって決まる比例係数をｋ１とすると、解像度はｋ１×λ／ＮＡとして表わすことができる。そのため、この解像度を示す式に従って、照射される光の波長λとレンズの開口数ＮＡに応じて、メインパターンおよびサブパターンの開口面積（高い透過率の領域の面積）を定めることができる。

このようなサブパターンＳＰをメインパターンＭＰに近接して形成することで、ウェハ上の露光パターンのプロフィールがより急峻に変化していることがわかる（図２（ｅ）参照）。

＜パターンデータ生成装置＞
上述したようなフォトマスクＭＳＫのレイアウトは、代表的に、コンピュータベースのパターンデータ生成装置によって決定される。図３は、パターンデータ生成装置を実現するための代表的なハードウェア構成であるコンピュータ１００を示す斜視図である。図４は、コンピュータ１００のハードウェア構成を示す概略構成図である。

図３を参照して、コンピュータ１００は、ＦＤ（Flexible Disk）駆動装置１１１およびＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory)駆動装置１１３を搭載したコンピュータ本体１０１と、モニタ１０２と、キーボード１０３と、マウス１０４とを含む。

図４を参照して、コンピュータ本体１０１は、図３に示すＦＤ駆動装置１１１およびＣＤ−ＲＯＭ駆動装置１１３に加えて、相互にバスで接続された、演算装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５と、メモリ１０６と、記憶装置である固定ディスク１０７と、通信インターフェース１０９とを含む。

パターンデータ生成装置は、ＣＰＵ１０５がメモリ１０６などのコンピュータハードウェアを用いて、プログラムを実行することで実現される。一般的に、このようなプログラムは、ＦＤ１１２やＣＤ−ＲＯＭ１１４などの記録媒体に格納されて、またはネットワークなどを介して流通する。そして、このようなプログラムは、ＦＤ駆動装置１１１やＣＤ−ＲＯＭ駆動装置１１３などにより記録媒体から読取られて、または通信インターフェース１０９にて受信されて、固定ディスク１０７に格納される。さらに、このようなプログラムは、固定ディスク１０７からメモリ１０６に読出されて、ＣＰＵ１０５により実行される。

ＣＰＵ１０５は、各種の数値論理演算を行なう演算処理部であり、プログラムされた命令を順次実行することで、本実施の形態に従うフォトマスクＭＳＫのレイアウトを決定する。メモリ１０６は、ＣＰＵ１０５のプログラム実行に応じて、各種の情報を記憶する。

モニタ１０２は、ＣＰＵ１０５が出力する情報を表示するための表示部であって、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などから構成される。すなわち、モニタ１０２には、作成中または作成完了後のフォトマスクＭＳＫのレイアウトが表示される。

マウス１０４は、クリックやスライドなどの動作に応じたユーザからの指令を受付ける。キーボード１０３は、入力されるキーに応じたユーザからの指令を受付ける。

通信インターフェース１０９は、コンピュータ１００と他の装置との間の通信を確立するための装置であり、ウェハＳＢ上に形成すべき回路パターンの設計情報を受付けるとともに、決定したフォトマスクＭＳＫのレイアウトを示すパターンデータを外部へ出力する。

このようなパターンデータ生成装置から出力されるパターンデータに基づいて、フォトマスクＭＳＫが作成される。なお、実際のフォトマスクＭＳＫの作成処理については、公知の技術を用いることができる。

＜全体処理＞
図５は、半導体装置の製造方法に係る処理手順を示すフローチャートである。図５を参照して、まず、上述のパターンデータ生成装置によりフォトマスクＭＳＫのレイアウトが決定される。具体的には、パターンデータ生成装置はステップＳ１において、ウェハＳＢ上に形成すべき回路パターンの設計情報を受付ける。

次にステップＳ２において、パターンデータ生成装置は、ステップＳ１で受付けた設計情報に基づいて、フォトマスクＭＳＫにおけるメインパターンＭＰおよびサブパターンＳＰのレイアウトを決定する。次いでステップＳ３において、パターンデータ生成装置は、決定したフォトマスクＭＳＫのレイアウトを示すパターンデータを出力する。ここで、メインパターンＭＰに対して、光近接効果補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）を行なってもよい。ＯＰＣを行なう際には、ステップＳ２で決定したサブパターンＳＰの形状を変更せずに行なってもよいし、サブパターンＳＰの形状／位置の微調整を同時に行なってもよい。

次にステップＳ４において、パターンデータ生成装置により生成されたパターンデータに従って、フォトマスクＭＳＫが作成される。次いでステップＳ５において、ステップＳ４で作成されたフォトマスクＭＳＫを用いて、ウェハＳＢ上に対する露光処理が行なわれる。さらにステップＳ６において、ウェハＳＢに各種の後処理が実行されることで、半導体装置が製造される。

＜パターン配置方法＞
図６は、図５のステップＳ２を詳細に示すフローチャートである。図６において、ステップＳ１で受付けた設計情報に基づいて、ウェハＳＢ上に形成すべきリソグラフィー後狙い目パターンを生成する。設計情報は、ウェハＳＢ上に形成すべき回路パターン（設計パターン）の寸法、形状、位置などを含む。狙い目パターンは、エッチングによるＣＤシフトを回路パターンに加味することにより生成される。また、ここでは、投影レンズ系８の倍率を１倍としているので、狙い目パターンはメインパターンＭＰとなる。

図７（ａ）は、フォトマスクＭＳＫの表面に対応する仮想平面ＶＦに配置された複数の回路パターンＰを示す図である。回路パターンＰは、たとえば、半導体装置のコンタクトホールであり、正方形に形成されている。複数の回路パターンＰは、所定のピッチで複数行複数列に配置されている。図７（ｂ）は、仮想平面ＶＦに配置された複数のメインパターンＭＰを示す図である。各メインパターンＭＰは、エッチングによるＣＤシフトを加味して回路パターンＰを拡大することにより形成される。

図６に戻って、ステップＳ１２においてメインパターンＭＰのピッチを計測し、ステップＳ１３においてメインパターンＭＰのピッチが従来のサブパターンＳＰの配置条件に該当するか否かを判別する。ステップＳ１３において従来のサブパターンＳＰの配置条件に該当する場合は、ステップＳ１４において従来のサブパターン配置を行ない、ステップＳ１３において従来のサブパターンＳＰの配置条件に該当しない場合は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、ステップＳ１２で計測した各ピッチが所定の条件に該当するか否かを判別する。具体的には図８に示すように、環状に配置され、かつ隣接する４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４を代表的に抽出し、横方向のピッチ（メインパターンＭＰ１，ＭＰ４の中心点間の距離）ｄ１と、縦方向のピッチ（メインパターンＭＰ１，ＭＰ２の中心点間の距離）ｄ２と、斜め方向のピッチ（メインパターンＭＰ１，ＭＰ３の中心点間の距離）ｄ３とを計測する。

比例定数ｋ１を０．３７とし、光源２の光の波長λを１９３ｎｍとし、投影レンズ系８の開口数ＮＡを１．３とすると、限界解像度（ｋ１×λ／ＮＡ）は５５ｎｍとなる。したがって、メインパターンＭＰの寸法は５５ｎｍ以上となり、サブパターンＳＰの寸法は５５ｎｍよりも小さくなる。サブパターンＳＰを挿入可能なメインパターンＭＰ間のピッチは、限界解像度の４倍以上、すなわち５５×４＝２２０ｎｍ以上となる。

メインパターンＭＰ間のピッチが２２０ｎｍよりも小さい場合、隣接する２つのメインパターンＭＰ間にサブパターンＳＰを挿入しても露光パターンの焦点深度を大きくすると言う効果がないか、あるいは逆にコントラストを劣化させてしまう。

そこで、この実施の形態１では、メインパターンＭＰの斜め方向のピッチｄ１が限界解像度の４倍である２２０ｎｍ以上であり、横方向のピッチｄ１および縦方向のピッチｄ２の各々が限界解像度の５倍よりも小さい場合に、ステップＳ１５の条件に該当すると判別する。

図６に戻って、ステップＳ１５においてメインパターンＭＰのピッチが条件に該当しない場合は、サブパターンＳＰを作成せずに図５のステップＳ３に進む。ステップＳ１５において、メインパターンＭＰのピッチが条件に該当する場合は、ステップＳ１６においてサブパターンＳＰの起点を決定し、ステップＳ１７においてサブパターンＳＰの大きさを決定してサブパターンＳＰを配置し、図５のステップＳ３に進む。

具体的には図９に示すように、ステップＳ１２で抽出した４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の中心から見て４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の内側の４つの頂点によって四角形Ｑを形成する。次に、その四角形Ｑの２本の対角線Ｌ１，Ｌ２の交点ＯをサブパターンＳＰの起点とする。換言すると、サブパターンＳＰは、２本の対角線Ｌ１，Ｌ２の交点Ｏに配置される。サブパターンＳＰは、たとえば、交点Ｏを重心とする正方形状に形成される。

また、メインパターンＭＰは、図中のＸ方向（横方向）に延在する辺とＹ方向（縦方向）に延在する辺とを有し、四角形ＱもＸ方向に延在する辺とＹ方向に延在する辺とを有し、サブパターンＳＰもＸ方向に延在する辺とＹ方向に延在する辺とを有する。

サブパターンＳＰの一辺の長さは、メインパターンＭＰの一辺の長さの７５％以下、たとえば６０％に設定され、具体的には２５〜５０ｎｍに設定される。サブパターンＳＰは、図１０に示すように、各隣接する４つのメインパターンＭＰの間の所定位置に配置される。

図１１は、ウェハＳＢの表面に照射された露光パターンの光強度分布を示す図であって、サブパターンＳＰが有る場合と無い場合を比較する図である。メインパターンＭＰの幅は、約６０ｎｍに設定されている。メインパターンＭＰに隣接してサブパターンＳＰを設けた場合、露光パターン内の光強度は０．１８〜０．２６であった。一方、メインパターンＭＰに隣接してサブパターンＳＰを設けない場合、露光パターン内の光強度は０．１８〜０．２３であった。したがって、サブパターンＳＰを設けることにより、露光パターンの光強度を大きくすることができ、焦点深度を大きくすることができる。

以上のように、この実施の形態１では、４つのメインパターンＭＰの内側の頂点を結んで形成される四角形Ｑの２本の対角線Ｌ１，Ｌ２の交点ＯにサブパターンＳＰを配置するので、メインパターンＭＰのＸ方向およびＹ方向にサブパターンＳＰを配置できない場合でも、露光パターンの焦点深度を大きくすることができる。

また、メインパターンＭＰおよびサブパターンＳＰの各々をＸ方向に延在する辺とＹ方向に延在する辺とで構成し、他の方向に延在する辺を使用しないので、フォトマスクＭＳＫにおけるパターンＭＰ，ＳＰの描画時間を短縮し、フォトマスクＭＳＫの寸法精度の向上を図ることができる。

図１２は、実施の形態１の変更例を示す図であって、図１０と対比される図である。図１２において、この変更例では、環状に配列され、かつ隣接する４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４（またはＭＰ３〜ＭＰ６）のうちの１つのメインパターンＭＰ４が正方形ではなく、Ｙ軸方向に長い長方形状に形成されている。この場合は、そのメインパターンＭＰ４のＹ軸方向の長さを隣接する他のメインパターンＭＰ２（またはＭＰ６）の長さＬに仮想的に修正する。メインパターンＭＰ４のＹ軸方向の長さを他のメインパターンＭＰ２（またはＭＰ６）に合せると、メインパターンＭＰ１〜ＭＰ６の配置は、図１０で示したものと同じになる。後は、実施の形態１で示した方法でサブパターンＳＰを配置する。具体的には、図１２に示すように、メインパターンＭＰ１〜ＭＰ４（およびＭＰ３〜ＭＰ６）の内側の頂点を結んで形成される四角形の２本の対角線Ｌ１，Ｌ２の交点にサブパターンＳＰを配置する。この変更例でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

図１３の変更例では、Ｘ方向に隣接するメインパターンＭＰ１，ＭＰ４（またはＭＰ２，ＭＰ３）間のピッチが、Ｙ方向に隣接するメインパターンＭＰ１，ＭＰ２（またはＭＰ３，ＭＰ４）間のピッチよりも短く設定されている。この場合、サブパターンＳＰは、Ｘ軸方向の辺よりもＹ軸方向の辺の方が長い長方形状に形成される。サブパターンＳＰの短辺の長さは２０〜５０ｎｍに設定され、その長辺の長さは２５〜６０ｎｍに設定される。この変更例でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

［実施の形態２］
図１４は、この発明の実施の形態２によるパターン配置方法を示す図であって、図１３と対比される図である。図１４において、この実施の形態２では、４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４が環状に配列され、かつ隣接して配置されている。Ｘ方向に隣接するメインパターンＭＰ１，ＭＰ４のピッチは、Ｘ方向に隣接するメインパターンＭＰ２，ＭＰ３のピッチよりも大きい。このため、４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の内側の４つの頂点によって形成される四角形Ｑの４辺のうちメインパターンＭＰ３，ＭＰ４間の辺は、Ｘ方向およびＹ方向のうちのいずれの方向とも異なる方向に延在している。

この実施の形態２では、図６のステップＳ１１〜Ｓ１７に従ってサブパターンＳＰが配置されるが、ステップＳ１６の内容が実施の形態１と異なる。この実施の形態２では、ステップＳ１６において、４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の内側の４つの頂点によって形成される四角形Ｑの重心ＧにサブパターンＳＰが配置される。他のステップは実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態２でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

図１５は、実施の形態２の変更例を示す図であって、図１４と対比される図である。図１５において、この変更例では、メインパターンＭＰ４が正方形ではなく、Ｙ軸方向に長い長方形に形成されている。この場合は、そのメインパターンＭＰ４のＹ軸方向の長さを隣接する他のメインパターンＭＰ１の長さＬに仮想的に修正する。メインパターンＭＰ４のＹ軸方向の長さを他のメインパターンＭＰ１に合せると、メインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の配置は、図１４で示したものと同じになる。後は、実施の形態２の方法でサブパターンＳＰを配置する。具体的には、図１５に示すように、メインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の内側の４つの頂点を結んで形成される四角形Ｑの重心ＧにサブパターンＳＰを配置する。この変更例でも、実施の形態２と同じ効果が得られる。

［実施の形態３］
図１６は、この発明の実施の形態３によるパターン配置方法を示す図であって、図１０と対比される図である。図１６において、この実施の形態３では、４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４が環状に配列され、かつ隣接して配置されている。

この実施の形態３では、図６のステップＳ１１〜Ｓ１７に従ってサブパターンＳＰが配置されるが、ステップＳ１５，Ｓ１６の内容が実施の形態１と異なる。この実施の形態３では、ステップＳ１２においてメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４のピッチを計測し、ステップＳ１５において、計測した各ピッチが所定の条件に該当するか否かを判別する。

具体的には、横方向（Ｘ方向）のピッチ（メインパターンＭＰ１，ＭＰ４の中心点間の距離）ｄ１と、縦方向（Ｙ方向）のピッチ（メインパターンＭＰ１，ＭＰ２の中心点間の距離）ｄ２と、斜め方向のピッチ（メインパターンＭＰ１，ＭＰ３の中心点間の距離）ｄ３とを計測する。

限界解像度（ｋ１×λ／ＮＡ）を５５ｎｍとすると、サブパターンＳＰを挿入可能なメインパターンＭＰ間のピッチは、限界解像度の４倍以上、すなわち５５×４＝２２０ｎｍ以上となる。この実施の形態３では、計測した３つのピッチｄ１〜ｄ３の各々が限界解像度の４倍である２２０ｎｍ以上である場合に、ステップＳ１５の条件に該当すると判別する。

ステップＳ１５において、メインパターンＭＰのピッチｄ１〜ｄ３が条件に該当する場合は、ステップＳ１６においてサブパターンＳＰの起点を決定し、ステップＳ１７においてサブパターンＳＰの大きさを決定してサブパターンＳＰを配置しする。

具体的には図１６に示すように、４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の内側の４つの頂点を結ぶ四角形の２本の対角線Ｌ１，Ｌ２の交点をサブパターンＳＰの起点とする。換言すると、サブパターンＳＰは、２本の対角線Ｌ１，Ｌ２の交点に配置される。サブパターンＳＰは、たとえば、交点を重心とする正方形に形成される。

また、各メインパターンＭＰの中心点からＸ方向のピッチｄ１の１／２の距離だけＸ方向に離れた位置をサブパターンＳＰ１の起点とする。サブパターンＳＰ１は、Ｙ方向に長い長方形状に形成される。サブパターンＳＰ１は、各メインパターンＭＰの左右に配置される。

また、各メインパターンＭＰの中心点からＹ方向のピッチｄ２の１／２の距離だけ離れた位置をサブパターンＳＰ２の起点とする。サブパターンＳＰ２は、Ｘ方向に長い長方形状に形成される。サブパターンＳＰ２は、各メインパターンＭＰの上下に配置される。他のステップは実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態３でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

図１７は、実施の形態３の変更例を示す図であって、図１６と対比される図である。図１７において、この変更例では、メインパターンＭＰ４が正方形ではなく、Ｘ軸方向に長い長方形に形成されている。この場合は、そのメインパターンＭＰ４のＸ軸方向の長さを隣接する他のメインパターンＭＰ３の長さＬに仮想的に修正する。メインパターンＭＰ４のＸ軸方向の長さを他のメインパターンＭＰ１に合せると、メインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の配置は、図１６で示したものと同じになる。後は、実施の形態３の方法でサブパターンＳＰを配置する。具体的には、図１７に示すように、メインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の内側の４つの頂点を結んで形成される四角形の２本の対角線Ｌ１，Ｌ２の交点にサブパターンＳＰを配置する。サブパターンＳＰ１，ＳＰ２は、図１７の状態で配置する。この変更例でも、実施の形態３と同じ効果が得られる。

［実施の形態４］
図１８は、この発明の実施の形態４によるパターン配置方法を示すフローチャートであって、図６と対比される図である。図１８において、このパターン配置方法では、実施の形態１と同様にステップＳ１１〜Ｓ１７が行なわれる。ただし、この実施の形態４では図１９に示すように、環状に配置され、かつ隣接して配置された４つのメインパターンＭＰ１〜ＭＰ４はランダムに配置されている。このため、２本の対角線Ｌ１，Ｌ２の交点に配置したサブパターンＳＰがメインパターン（たとえばＭＰ４）に近付き過ぎる場合がある。この場合は、メインパターンＭＰ４に対応する露光パターンの形状が劣化してしまう。

そこで、本実施の形態４では、ステップＳ１８においてサブパターンＳＰとメインパターンＭＰの間の距離が所定条件を満たすかどうかを判別する。具体的には、サブパターンＳＰとメインパターンＭＰの間の距離が限界解像度の６０％の距離（ここでは３３ｎｍ）以下であるか否かを判別する。ステップＳ１８において所定条件が満たされていない場合は、サブパターンＳＰとメインパターンＭＰが十分に離れているので、パターン配置を終了する。

ステップＳ１８において所定条件が満たされている場合は、サブパターンＳＰとメインパターンＭＰが近すぎるので、ステップＳ１９においてサブパターンＳＰを対角線Ｌ１に沿ってメインパターンＭＰ２の方向に移動させる。このとき、移動後のサブパターンＳＰＡとメインパターンＭＰ１〜ＭＰ３の各々と距離が所定条件を満たすようにサブパターンＳＰを移動させる。また、サブパターンＳＰを対角線Ｌ１の中心点に移動させてもよい。この実施の形態４でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

図２０は、実施の形態４の変更例を示す図であって、図１９と対比される図である。図２０において、この変更例では、メインパターンＭＰ４が正方形ではなく、Ｙ軸方向に長い長方形に形成されている。この場合は、そのメインパターンＭＰ４のＹ軸方向の長さを隣接する他のメインパターンＭＰ１の長さＬに仮想的に修正する。メインパターンＭＰ４のＹ軸方向の長さを他のメインパターンＭＰ１に合せると、メインパターンＭＰ１〜ＭＰ４の配置は、図１９で示したものと同じになる。後は、実施の形態４の方法でサブパターンＳＰを配置する。この変更例でも、実施の形態２と同じ効果が得られる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ 光源、４ 試料台、６ レンズ系、８ 投影レンズ系、１００ コンピュータ、１０１ コンピュータ本体、１０２ モニタ、１０３ キーボード、１０４ マウス、１０６ メモリ、１０７ 固定ディスク、１０９ 通信インターフェース、１１１ ＦＤ駆動装置、１１３ ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置、ＳＹＳ 製造装置、ＳＢ ウェハ、ＭＳＫ フォトマスク、ＶＦ 仮想平面、Ｐ 回路パターン、ＭＰ メインパターン、ＳＰ サブパターン。

Claims (10)

1. 基板上に形成すべき回路パターンの設計情報に基づいて形成され、前記基板の表面に前記回路パターンに対応する露光パターンを形成するための４つのメインパターンを備え、
   各メインパターンは、正方形または長方形状に形成され、第１の方向に延在する第１の辺と、前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する第２の辺とを有し、
   前記４つのメインパターンは環状に配置され、前記４つのメインパターンの中心から見て前記４つのメインパターンの内側の４つの頂点によって四角形が形成され、
   さらに、前記四角形の４つの頂点の位置に基づいて定められる前記四角形内の所定位置に配置され、前記露光パターンの焦点深度を増大させるための第１のサブパターンを備え、
   前記第１のサブパターンは、正方形または長方形状に形成され、前記第１の方向に延在する第３の辺と、前記第２の方向に延在する第４の辺とを有する、フォトマスク。
2. 前記所定位置は前記四角形の２本の対角線の交点である、請求項１に記載のフォトマスク。
3. 前記所定位置は、前記第１のサブパターンと各メインパターンとの間の距離が予め定められた距離よりも大きくなるように、前記交点から前記対角線に沿って移動した位置である、請求項２に記載のフォトマスク。
4. 前記所定位置は前記四角形の重心である、請求項１に記載のフォトマスク。
5. さらに、各メインパターンの各辺に対応して設けられて対応の辺に平行に配置され、前記露光パターンの焦点深度を大きくするための第２のサブパターンを備え、
   前記第２のサブパターンは、正方形状または長方形状に形成され、前記第１の方向に延在する第４の辺と、前記第２の方向に延在する第５の辺とを有する、請求項１から請求項４までのいずれかに記載のフォトマスク。
6. 前記四角形の各辺は、前記第１および第２の方向のうちのいずれかの方向に延在している、請求項１から請求項５までのいずれかに記載のフォトマスク。
7. 前記四角形の４つの辺のうちの少なくとも１つの辺は、前記第１および第２の方向のうちのいずれの方向とも異なる方向に延在している、請求項１から請求項５までのいずれかに記載のフォトマスク。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載のフォトマスクを用いて前記基板上に前記露光パターンを形成する露光装置を備える、半導体装置の製造装置。
9. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載のフォトマスクを用いて前記基板上に前記露光パターンを形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。
10. 基板上に形成すべき回路パターンの設計情報に基づいて、前記基板の表面に前記回路パターンに対応する露光パターンを形成するための４つのメインパターンを配置し、
    各メインパターンは、正方形または長方形状に形成され、第１の方向に延在する第１の辺と、前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する第２の辺とを有し、
    前記４つのメインパターンは環状に配置され、前記４つのメインパターンの中心から見て前記４つのメインパターンの内側の４つの頂点によって四角形が形成され、
    さらに、前記四角形の４つの頂点の位置に基づいて定められる前記四角形内の所定位置に、前記露光パターンの焦点深度を増大させるためのサブパターンを配置し、
    前記サブパターンは、正方形または長方形状に形成され、前記第１の方向に延在する第３の辺と、前記第２の方向に延在する第４の辺とを有する、フォトマスクのパターン配置方法。

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