JP2012234057A - フォトマスクおよび半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン剥がれを防止したフォトマスクを提供する。
【解決手段】第１パターンと等間隔で配置された複数の第２パターンとを有し、第１パターンに最も近い第２パターンと第１パターンとのスペースの距離が、第２パターンの幅とその間隔の２倍との和よりも大きい場合、第２パターンと同等な形状および間隔で複数のダミーパターンが第１スペースに配置され、上記スペースの距離が、第２パターンの幅とその間隔の２倍との和以下、かつ、第２パターンの幅とその間隔との和より大きい場合、第２パターンと同等な形状のダミーパターンが第１パターンに最も近い第２パターンから上記間隔を空けて配置され、第１方向に延在して第１パターンに接触しており、上記スペースの距離が、第２パターンの幅とその間隔との和以下の場合、第２パターンと同等な形状のダミーパターンが第１パターンに最も近い第２パターンから上記間隔を空けて配置され、第１パターンと接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスクおよび半導体装置に関する。

半導体デバイスの製造方法において、半導体基板上に絶縁性膜および導電性膜等の被加工膜で所望のパターンを形成する方法として、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程が知られている。フォトリソグラフィ工程は露光処理および現像処理を有する。露光処理に使用される露光装置について簡単に説明する。

図１２は関連するフォトマスクを使用する露光装置の一構成例を示す断面模式図である。図１２に示すように、露光装置は、光源１と、集光レンズ２と、フォトマスク３と、縮小投影レンズ４と、ステージ６とを有する。光源１としてＡｒＦレーザなどが用いられる。なお、光源の波長はＡｒＦレーザのものに限るものではなく、ＡｒＦより長い波長、短い波長であってもよい。

フォトマスク３は、集光レンズ２と縮小投影レンズ４との間に配置され、被加工膜に形成するパターンに応じて変更される。フォトマスク３は、ガラス基板にクロム（Ｃｒ）などの遮光膜でパターンが形成されている。ここでは、フォトマスク３は、ウェハ５に投射されるパターンの実寸よりも寸法を拡大したマスクである拡大寸法マスクであるものとする。この拡大寸法マスクは「レチクル」と呼ばれている。レチクルの種類によっては、複数チップ分のパターンが１枚のレチクルのガラス基板に形成されているものもある。

ステージ６の上には、半導体基板の上に被加工膜およびレジスト膜が積層されたウェハ５が搭載される。ステージ６は、駆動部（不図示）によって、図の左右方向（Ｘ方向とする）および図の奥行き方向（Ｙ方向とする）のいずれの方向にもウェハ５を移動させることが可能である。

次に、図１２に示した露光装置を用いた露光処理について簡単に説明する。フォトマスク３が予め露光装置にセットされ、フォトレジストとして感光性ポリマーが表面に均一に塗布されたウェハ５がステージ６に搭載されているものとする。

図１２に示すように、光源１から発せられた光は、集光レンズ２の通過中にほぼ垂直な方向に調整されて、フォトマスク３に照射される。フォトマスク３を透過した光はフォトマスク３の明暗に応じた光強度となって縮小投影レンズ４で縮小された後、ウェハ５上に照射され、光強度に応じたパターンがフォトレジストに結像される。光をフォトマスク３および縮小投影レンズ４を介してフォトレジストに所定の時間、照射させる光照射処理を１回行う毎に、ウェハ５を支持しているステージ６をＸ方向およびＹ方向のいずれかに移動させ、光照射処理を繰り返す。光が照射される領域が重ならないように、フォトレジストに光照射処理を満遍なく行うことで、光強度に応じたパターンを複数、フォトレジスト全体に、結像させることが可能となる。

フォトレジストに結像した光強度の強弱によって、フォトレジスト中における感光成分の反応速度が異なるので、露光処理後の現像処理において、反応速度に応じて現像液に対するフォトレジストの溶解性が相違することを利用して、フォトレジストにフォトマスク３のパターンを転写させる。このようにして、フォトマスク３のパターンは、フォトマスク３の明暗に応じた光強度で露光され、ウェハ５上のフォトレジストに転写される。

次に、上記露光処理の具体例として、ラインパターンと複数のドット状パターンをフォトレジストに転写する方法を説明する。フォトマスク３のパターンのフォトレジストへの転写状況について、図１２に示したフォトマスク３の破線部７とウェハ５の破線部８を拡大した図を参照しながら、詳細に説明する。

図１３は関連するフォトマスクを用いたパターン形成方法を説明するための図である。

図１３（ａ）は、関連するフォトマスク５００の一部の構成を示し、上段はフォトマスク５００の平面図であり、下段は平面図に示すＡＡ部の断面図である。図１３（ｂ）は、光源からの光を図１３（ａ）に示したフォトマスク５００に透過させて、フォトレジストの表面で最適フォーカスとした場合の強度分布を示すグラフである。図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）に示した光強度で露光した場合の現像後のフォトレジストのパターン形状を示し、上段は平面図であり、下段は平面図に示すＢＢ部の断面図である。

図１３（ａ）に示すように、フォトマスク５００には、ラインパターン１０が基板９の裏面でＹ方向に延在するように配置されており、複数のドット状パターンが基板９の裏面でＸＹ方向に格子状に配置されている。複数のドット状パターンがＸＹ方向に格子状に配置された領域を符号１１で示す。ラインパターン１０および複数のドット状パターンは、クロムと酸化クロム（ＣｒＯ_X）を積層した遮光膜で形成されている。

以下では、説明を簡単にするために、フォトマスク５００に配置された複数のドット状パターンを、Ｙ方向に等間隔で配置される複数のパターンを１つのグループとして複数のグループに分け、それぞれのグループのパターンを「ドットパターン」と称する。図１３（ａ）には、ドットパターン１１ａとドットパターン１１ｂを示している。

ラインパターン１０に最も近いドットパターン１１ａは、ラインパターン１０とスペース１２の分離れて配置され、隣接するドットパターン１１ｂとスペース１３の分空けて配置されている。スペース１２のＸ方向の長さである幅をＸ１とし、スペース１３のＸ方向の長さである幅をＸ２とする。

ここでは、説明の都合上、ラインパターン１０とドットパターン１１ａ、１１ｂのそれぞれのＸ方向の長さである幅を同じ寸法としている。また、幅Ｘ１は幅Ｘ２よりも大きいものとし、隣接するドットパターン１１ａ、１１ｂ間のスペース１３よりも、ラインパターン１０とドットパターン１１ａとのスペース１２が大きくなるように、各パターンを配置している。また、図に示していないが、ラインパターン１０の左側には、幅がＸ２であるスペースを介してラインパターン１０と同じパターンが配置されており、ドットパターン１１ｂの右側には、幅がＸ２であるスペースを介してドットパターン１１ｂと同じパターンが配置されている。

図１３（ｂ）に示す光強度グラフ２００は、横軸にフォトマスク５００のパターンとスペースの位置を示し、縦軸に光強度を示し、パターンおよびスペースのそれぞれの位置に応じた、フォトレジスト表面における光強度をプロットしたものである。

図１３（ｂ）に示すように、パターンおよびスペースのそれぞれの位置によって光強度は大きく変動しており、フォトマスク５００におけるラインパターン１０、ドットパターン１１ａ、１１ｂのそれぞれの中心部で、極小値１４となっている。これらの位置で光強度が極小値１４になるが、ゼロにならないのは、フォトマスク５００のパターンによって光源からの光が遮られると共に、スペース１２、１３を透過した光の一部が回折現象によって回折光となり、各パターンの下面に回り込んでレジスト表面に到達するためである。

なお、垂直方向を基点とした回折角度θは、ｓｉｎθ＝ｎλ／ピッチという関係式で表される。ここで、λは光源から発せられる光の波長であり、ピッチはパターンとスペースの幅の総和であり、ｎは回折光の次元（１次回折、２次回折・・・）を示す指数（ｎ＝±１、±２・・・）である。例えば、ドットパターン１１ａの１ピッチは、「ドットパターン１１ａの幅＋スペース１３の幅Ｘ２」となる。

上記の関係式から、スペースが広いほど回折角度θが小さくなることがわかる。各パターンの幅を同じにしてパターンを形成したフォトマスク５００では、スペースが広いほど各パターンの下面に回り込む光量が増えて、露光に寄与する光量が増加する。そのため、図１３（ｂ）に示すように、スペース１３よりも広いスペース１２に面しているラインパターン１０の端部における光強度１５は、対峙する端部の光強度１６よりもΔ1だけ大きくなる。これと同様に、スペース１２に面したドットパターン１１ａの端部における光強度１７は、対峙する端部の光強度１８よりもΔ２だけ大き
くなっている。

しかし、狭いスペース１３に面したドットパターン１１ｂの端部における光強度１９、２０は、光強度１８とほぼ同じ値で安定している。また、光強度は、スペースの中央で極大値となるが、上記の回折現象によって、狭いスペース１３では光が大きく散乱して、フォトレジストに到達する光量が減少することになる。したがって、ドットパターン１１ａとドットパターン１１ｂの間における極大値２１は、ラインパターン１０とドットパターン１１ａの間における極大値２２よりも小さくなっている。なお、図１３（ｂ）には、現像処理時における光強度の閾値２３を破線で示しており、閾値２３より大きい光強度の領域では、ポジ型のフォトレジストが現像時に溶解する。

このように、パターンとスペースの配置によって光強度が異なる。特に、複数の同一パターンが配置された領域のうち、パターン密度が大きく異なる周辺部で、光強度に著しい変動が生じることなる。

図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）に示した光強度で露光した場合の現像後のフォトレジストのパターン形状を示す。フォトレジストはポジ型である。図１３（ｃ）に示すように、ウェハの一部となる半導体基板２４上には被加工膜２５が形成され、被加工膜２５上には、被加工膜２５の加工マスクとなるフォトレジストが形成されている。そして、フォトレジストには、フォトマスク５００のパターンが転写されている。以下では、ラインパターンがフォトレジストに転写されたものをラインレジストと称し、ドットパターンがフォトレジストに転写されたものをドットレジストと称する。

加工マスクとなるフォトレジストにおけるパターンを大別すると、ラインレジスト２６とドットレジスト２７となっている。さらに、ドットレジスト２７は、スペース２８を介してラインレジスト２６に隣接するドットレジスト２７ａと、スペース２９を介してドットレジスト２７ａに隣接するドットレジスト２７ｂに区分される。

ここでは、フォトレジストがポジ型なので、露光箇所のフォトレジストが現像処理によって除去され、スペース２８、２９が設けられている。ラインレジスト２６は、スペース２８に面した端部の光強度が回折光で大きくなるため、回折光が無い場合の仮想端部３０よりも幅Ｘ３だけ小さく形成されている。これと同様に、スペース２８に面したドットレジスト２７ａは、仮想端部３１よりも幅Ｘ４だけ小さく形成されている。それに対して、ドットレジスト２７ｂのＸ方向の最長部は、図１３（ａ）に示したドットパターン１１ｂとほぼ同じ幅で形成されている。

このように、複数の同一パターンが形成される領域の周辺部のパターンが所望の大きさよりも小さく形成されると、そのパターンが被加工膜に転写されるパターンも所望の形状よりも小さく形成される。その結果、小さく形成されたパターンが製造過程で剥がれ易くなり、パターンの剥がれが生じると、製品歩留が低下してしまうという問題がある。

図１３を参照して最適フォーカスで露光処理を行った場合を説明したが、デフォーカスが起きた場合を、図１４を参照して説明する。デフォーカスとは、フォーカスがずれて、結像がぼけた状態である。

図１４（ａ）は、関連するフォトマスク５００の一部の構成を示し、上段はフォトマスク５００の平面図であり、下段は平面図に示すＣＣ部の断面図である。図１４（ｂ）は、光源からの光を図１４（ａ）に示したフォトマスク５００に透過させて、フォトレジストの表面でデフォーカスとした場合の強度分布を示すグラフである。図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）に示した光強度で露光した場合におけるフォトレジストのパターン形状を示し、上段は平面図であり、下段は平面図に示すＤＤ部の断面図である。

図１４（ａ）に示すフォトマスク５００は、図１３（ａ）に示したフォトマスク５００と同様な構成である。説明の重複を避けるため、図１３を参照して説明した構成と同様な構成の説明を省略する。

図１４（ｂ）に示す光強度グラフ２１０は、横軸にフォトマスク５００のパターンとスペースの位置を示し、縦軸に光強度を示し、パターンおよびスペースのそれぞれの位置に応じた、フォトレジスト表面における光強度をプロットしたものである。比較のために、図１３（ｂ）に示した、最適フォーカス時の光強度グラフ２００を破線で示し、閾値２３と等しい閾値３３を破線で示している。

光強度グラフ２１０を見ると、デフォーカス時における光強度は、最適フォーカス時よりも振幅（極大値と極小値の差）が小さくなっているが、パターンとスペースの位置によって大きく変動しており、フォトマスク５００におけるラインパターン１０、ドットパターン１１ａ、１１ｂのそれぞれの中心部で、極小値３２となっている。広いスペース１２に最も近い極小値３２ａ、３２ｂは、最適フォーカス時の極小値１４ａ、１４ｂよりも値が大きく、各パターンの内側方向へシフトしているので、閾値３３における光強度３４は、最適フォーカス時の光強度３５よりも各パターンの内側方向へシフトしている。しかし、極小値３２ｃは、最適フォーカス時の極小値１４ｃよりも大きくなっているが、その位置は変動していない。

また、上述した回折光の影響により、広いスペース１２に面しているラインパターン１０の端部における光強度３６は、対峙する端部の光強度３７よりもΔ３だけ大きくなっており、スペース１２に面したドットパターン１１ａの端部における光強度３８も、対峙する端部の光強度３９よりΔ４だけ大きくなっている。しかし、狭いスペース１３に面したドットパターン１１ｂの端部における光強度４０、４１は、光強度３９とほぼ同じ値で安定している。また、光強度は各スペースの中央で極大値となるが、上述の回折現象にしたがって、スペース１３における極大値４２は、スペース１２における極大値４３よりも小さくなっている。

露光処理がデフォーカスの場合の光強度は、最適フォーカスの場合と比べて、大きく変動する。特に、複数の同一パターンのうち、パターン密度が大きく変化するパターンの配置された領域の周辺部で、光強度のシフトが生じることなる。

図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）に示した光強度で露光した場合におけるフォトレジストのパターン形状を示す。フォトレジストはポジ型である。図１４（ｃ）に示すように、ウェハの一部となっている半導体基板４４上には被加工膜４５が形成され、被加工膜４５上には、被加工膜４５の加工マスクとなるフォトレジストが形成されている。そして、フォトレジストには、フォトマスク５００のパターンが転写されている。

加工マスクとなるフォトレジストにおけるパターンを大別すると、ラインレジスト４６とドットレジスト４７となっている。さらに、ドットレジスト４７は、スペース４８を介してラインレジスト４６に隣接するドットレジスト４７ａと、スペース４９を介してドットレジスト４７ａに隣接するドットレジスト４７ｂに区分される。

フォトレジストはポジ型なので、露光箇所のフォトレジストが現像処理によって除去され、スペース４８、４９が設けられている。ラインレジスト４６は、スペース４８に面した端部の光強度が回折光で大きくなるため、回折光がない場合の仮想端部５０よりも幅Ｘ５だけ小さく形成されている。また、光強度３４がシフトした影響で、ラインレジスト４６はさらにＸ６だけ小さくなる。そのため、ラインレジスト４６は、ラインパターン１０よりも（Ｘ５＋Ｘ６）だけ小さく形成されている。これと同様に、スペース４８に面したドットレジスト４７ａは、仮想端部５１よりも（Ｘ７＋Ｘ８）だけ小さく形成されている。これに対して、ドットレジスト４７ｂのＸ方向の最長部は、図１４（ａ）に示したドットパターン１１ｂとほぼ同じ幅で形成されている。

上述したように、デフォーカスの場合、複数の同一パターンが形成される領域の周辺部のパターンが、最適フォーカスの場合よりもさらに小さく形成されるおそれがある。そのため、最適フォーカスの場合よりも、そのパターンが被加工膜に転写されて形成されたパターンもより剥がれ易くなる。パターンが剥がれてしまうと、製品歩留がさらに低下してしまうことになる。

パターンが所望の形状よりも小さくなるのを防ぐために、ダミーパターンを配置する方法が公開されている。特許文献１には、メインパターンと対称となるような補助パターンを設けることが開示されている。特許文献２には、主パターンの先端に近い補助パターンに突起が形成されることが開示されている。特許文献３には、繰り返しパターン（メモリセルアレイ）の外延部に突起のあるダミーパターンを配置することが開示されている。特許文献４には、解像限界以下の突起を持つマスクパターンが開示されている。

特開２０１０−１９１４０３号公報 特開２００８−１１６８６２号公報 特開２００７−１９４４９２号公報 特開２０００−１２２２６３号公報

特許文献１から４のいずれかに開示されている方法では、繰り返し配置されるドット状パターンにフォーカスずれが起きた場合、ダミーパターンを配置しても、ドット状パターンが変形し、剥がれてしまうおそれがある。パターンが剥がれてしまうと、製品歩留が低下してしまうという問題がある。

本発明のフォトマスクは、第１パターンと、等間隔で配置された複数の第２パターンとを有するフォトマスクであって、
前記第１パターンと前記複数の第２パターンのうち前記第１パターンに最も近い第２パターンとの第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔の２倍との和よりも大きい場合、前記第２パターンと同等な形状および間隔で複数のダミーパターンが前記第１スペースに配置され、
前記第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔の２倍との和以下、かつ、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和より大きい場合、前記第２パターンと同等な形状のダミーパターンが前記第１パターンに最も近い第２パターンから前記間隔を空けて配置され、前記ダミーパターンが前記第１パターンの方向に延在して前記第１パターンに接触しており、
前記第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和以下の場合、前記第２パターンと同等な形状のダミーパターンが前記第１パターンに最も近い第２パターンから前記間隔を空けて配置され、該ダミーパターンが前記第１パターンと接続されている、いずれかひとつの方法により配置された構成である。

また、本発明の半導体装置は、第１パターンと、等間隔で配置された複数の第２パターンとを有する半導体装置であって、
前記第１パターンと前記複数の第２パターンのうち前記第１パターンに最も近い第２パターンとの第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔の２倍との和よりも大きい場合、前記第２パターンと同等な形状および間隔で複数のダミーパターンが前記第１スペースに配置され、
前記第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔の２倍との和以下、かつ、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和より大きい場合、前記第２パターンと同等な形状のダミーパターンが前記第１パターンに最も近い第２パターンから前記間隔を空けて配置され、前記ダミーパターンが前記第１パターンの方向に延在して前記第１パターンに接触しており、
前記第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和以下の場合、前記第２パターンと同等な形状のダミーパターンが前記第１パターンに最も近い第２パターンから前記間隔を空けて配置され、該ダミーパターンが前記第１パターンと接続されている、いずれかひとつの方法により配置された構成である。

本発明によれば、繰り返し配置された第２パターンと第１パターンとの間のスペースに、複数の第２パターンの連続性に合わせてダミーパターンが配置されているため、露光処理時の回折光の影響が抑制され、第１パターンに最も近い第２パターンが所望の寸法よりも小さく形成されることを防げる。

一方、本発明のフォトマスクは、第１の方向に延在するラインパターンと、前記第１の方向に交差し第２の方向に延在する線上に、かつ、等間隔で設けられたドットパターンとを有するフォトマスクであって、
前記ラインパターンの端部から前記ラインパターンに最も近くに設けられている前記ドットパターンに向かって突き出した突出部を有する構成である。

また、本発明の半導体装置は、第１の方向に延在するラインパターンと、前記第１の方向に交差し第２の方向に延在する線上に、かつ、等間隔で設けられたドットパターンとを有する半導体装置であって、
前記ラインパターンの端部から前記ラインパターンに最も近くに設けられている前記ドットパターンに向かって突き出した突出部を有する構成である。

本発明によれば、ラインパターンの端部からラインパターンに最も近くに設けられているドットパターンに向かって突き出した突出部を有するため、露光処理時の回折光の影響が抑制され、ラインパターンに最も近いドットパターンが所望の寸法よりも小さく形成されることを防げる。

本発明によれば、パターン剥がれを防止し、製品歩留を向上させることができる。

本実施形態のフォトマスクおよびレジストパターンを説明するための図である。 本実施形態のフォトマスクを用いた露光処理でデフォーカスが起きた場合を説明するための図である。 本実施形態の半導体デバイスのレイアウト設計方法、フォトマスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法を示すフローである。 第１のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。 第２のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。 本実施形態の半導体デバイスの一例を示す平面図と断面図である。 第３のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。 第４のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。 第５のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。 第６のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。 第２のダミーパターン配置方法で配置した各パターンの明暗を反転させた場合のレイアウト図である。 露光装置の一構成例を示す断面模式図である。 関連するフォトマスクを用いた露光処理を説明するための図である。 関連するフォトマスクを用いた露光処理でデフォーカスが起きた場合を説明するための図である。

本実施形態のフォトマスクおよびレジストパターンについて説明する。図１は本実施形態のフォトマスクおよびレジストパターンを説明するための図である。

図１（ａ）は、後述するパターン配置方法で作製されるフォトマスク１２０の一部の構成を示し、上段はフォトマスク１２０の平面図であり、下段は平面図に示すＥＥ部の断面図である。図１（ｂ）は、光源からの光を図１（ａ）に示したフォトマスク１２０に透過させて、フォトレジストの表面で最適フォーカスとした場合の強度分布を示すグラフである。図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示した光強度で露光した場合におけるフォトレジストのパターン形状を示しており、上段は平面図であり、下段は平面図に示すＦＦ部の断面図である。なお、背景技術で説明したのと同様に、Ｙ方向に等間隔に配置された複数のドット状パターンのグループを「ドットパターン」と称する。

図１（ａ）に示すように、フォトマスク１２０には、ラインパターンとドットパターンを一体化させた多角形パターン５９が、基板９の裏面でＹ方向に延在するように配置されており、複数のドット状パターンが基板９の裏面でＸＹ方向に格子状に配置されている。本実施形態では、破線で示す領域１１０に、ドットパターン１１ａ、１１ｂの他に、ドットパターン１１ｃが設けられている。

詳細な説明は後で行うが、多角形パターン５９は、図１３に示したラインパターン１０とＹ方向にドット状パターンを延在させたドットパターンとを接触させた構成の輪郭を外形としたパターンに相当する。「ラインパターン１０とドットパターンとを接触させた構成」は、ラインパターン１０にドットパターンが重なる構成も含むものとする。

ラインパターン１０に最も近いドットパターン１１ｃは、多角形パターン５９とスペース６０の分離れて配置され、隣接するドットパターン１１ａとスペース６１の分空けて配置されている。スペース６０のＸ方向の長さである幅をＸ２とすると、スペース６１のＸ方向の長さである幅もＸ２になっている。また、ドットパターン１１ａとそのＸ方向に隣接するドットパターン１１ｂとの間に存在するスペース１３の幅もＸ２になっている。

ドットパターン１１ｃは、フォトマスク５００におけるスペース１２に、複数のドット状パターンをＹ方向に等間隔で配置させたものであり、ドットパターン１１ａと同様なパターンである。ドットパターン１１ｃは、被加工膜にパターンを形成するためではなく、ラインパターン１０とドットパターン１１ａにおける光強度の変動を防ぐために配置されたものである。光強度の変動を防ぐ役目を果たすパターンのうち、リソグラフィ工程で現像後にも残るパターンを、「解像ダミーパターン」と称する。

説明の都合上、Ｘ方向における多角形パターン５９の最小幅とドットパターン１１ａ、１１ｂ、１１ｃのそれぞれの幅を同じ寸法としている。また、多角形パターン５９とドットパターン１１ｃの間のスペース６０の幅が、スペース１３およびスペース６１の幅Ｘ２と同じになるようにしている。また、図に示していないが、多角形パターン５９の左側には、幅がＸ２であるスペースを介してラインパターン１０と同じパターンが配置されており、ドットパターン１１ｂの右側には、幅がＸ２であるスペースを介してドットパターン１１ｂと同じパターンが配置されている。

図１（ｂ）に示す光強度グラフ２２０は、横軸にフォトマスク１２０のパターンとスペースの位置を示し、縦軸に光強度を示し、パターンおよびスペースのそれぞれの位置に応じた、フォトレジスト表面における光強度をプロットしたものである。図１（ｂ）には、現像処理時における光強度の閾値７４を示しており、閾値７４より大きい光強度の領域では、ポジ型のフォトレジストが現像時に溶解する。

図１（ｂ）に示すように、スペース１３およびスペース６１と同じ幅のスペース６０に面している多角形パターン５９の端部における光強度６３は、対峙する端部の光強度６４と同じである。これと同様に、スペース６０に面したドットパターン１１ｃの端部における光強度６５も、対峙する端部の光強度６６と同じになっている。さらに、スペース６１に面したドットパターン１１ａの端部における光強度６７、６８は、光強度６６とほぼ同じ値で安定しており、スペース１３に面したドットパターン１１ｂの端部における光強度６９、７０もほぼ同じ値である。

また、光強度は、各スペースの中央で極大値となるが、上述した回折現象が生じても、ドットパターン１１ａと１１ｂの間における極大値７１と、ドットパターン１１ａとドットパターン１１ｃの間における極大値７２は、多角形パターン５９とドットパターン１１ｃの間における極大値７３と同じ値になっている。

上述したように、パターンとスペースの配置によって光強度が異なるが、本実施形態では、スペース幅を一定にして、パターン密度を安定させることで、複数の同一パターンが配置された領域の周辺部でも、光強度の過大な変動を抑えて安定させることができる。

図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示した光強度で露光した場合におけるフォトレジストのパターン形状を示す。フォトレジストはポジ型である。図１（ｃ）に示すように、ウェハの一部となっている半導体基板７５上には、被加工膜７６が形成され、さらに被加工膜７６上には、被加工膜７６の加工マスクとなるフォトレジストが形成されている。そして、フォトレジストには、フォトマスク１２０のパターンが転写されている。

加工マスクとなるフォトレジストにおけるパターンを大別すると、多角形レジスト７７とドットレジスト７８となっている。さらに、ドットレジスト７８は、スペース７９を介して多角形レジスト７７に隣接するドットレジスト７８ｃと、スペース８０を介してドットレジスト７８ｃに隣接するドットレジスト７８ａと、スペース８１を介してドットレジスト７８ａに隣接するドットレジスト７８ｂに区分される。フォトレジストがポジ型なので、露光箇所のフォトレジストが現像処理によって除去され、スペース７９、８０、８１が設けられている。図１（ｃ）に示すドットレジスト７８ｃは、図１３（ｃ）に示したスペース２８に、Ｙ方向に複数のドット状パターンのフォトレジストが形成されたものである。その後、図１（ｃ）に示すレジストパターンをマスクにして被加工膜７６をエッチングすることで、レジストパターンに対応するパターンが被加工膜７６で形成される。

本実施形態では、多角形レジスト７７のフォトマスクとなる多角形パターン５９と、ドットレジスト７８ｃのフォトマスクとなるドットパターン１１ｃによって、多角形パターン５９とドットパターン１１ａにおける光の回折角度が、ドットパターン１１ｂにおける回折角度とほぼ同じに安定する。そのため、多角形レジスト７７の最小幅は多角形パターン５９の最小幅とほぼ同じ値となり、ドットレジスト７８ａのＸ方向の最長部はドットパターン１１ａとほぼ同じ幅で形成される。

本実施形態では、フォトマスクにおけるスペースの幅を同じにして、パターン密度が均一になるように解像ダミーパターンを配置することによって、回折光による光強度の変動を抑えることができる。そのため、複数のドット状パターンのうち、ラインパターンに最も近いパターンのレジストパターンが所望の寸法よりも縮小するのを阻止し、レジスト剥がれによる歩留低下を防止することができる。

本実施形態のフォトマスクを用いた露光処理において、デフォーカスした場合を説明する。

図２（ａ）は、本実施形態のフォトマスク１２０の一部の構成を示し、上段はフォトマスク１２０の平面図であり、下段は平面図に示すＧＧ部の断面図である。図２（ｂ）は、光源からの光を図２（ａ）で示したフォトマスク１２０に透過させて、フォトレジストの表面でデフォーカスとした場合の強度分布を示すグラフである。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示した光強度で露光した場合におけるフォトレジストのパターン形状を示し、上段は平面図であり、下段は平面図に示すＨＨ部の断面図である。

図２（ａ）に示すフォトマスク１２０は、図１（ａ）に示したフォトマスク１２０と同様な構成である。説明の重複を避けるため、図１を参照して説明した構成と同様な構成の説明を省略する。

図２（ｂ）に示す光強度グラフ２３０は、横軸にフォトマスク１２０のパターンとスペースの位置を示し、縦軸に光強度を示し、パターンおよびスペースのそれぞれの位置に応じた、フォトレジスト表面における光強度をプロットしたものである。比較のために、図１（ｂ）に示した、最適フォーカス時の光強度グラフ２２０を図２（ｂ）に破線で示し、現像処理時における光強度の閾値７４と等しい閾値８３を図２（ｂ）に破線で示している。閾値８３より大きい光強度の領域では、ポジ型のフォトレジストが現像時に溶解する。

光強度グラフ２３０を見ると、デフォーカス時における光強度は、最適フォーカス時よりも振幅（極大値と極小値の差）が小さくなっており、パターンとスペースの位置によって規則正しく変動している。光強度は、フォトマスク１２０における多角形パターン５９とドットパターン１１ａ、１１ｂ、１１ｃのそれぞれの中心部で、極小値８２となっている。極小値８２は、スペース１３、６０、６１のそれぞれを全て同じ幅にしているので、最適フォーカス時の極小値６２よりも大きくなっているが、その位置は変動していない。

また、回折光の影響があっても、ドットパターン１１ａ、１１ｂ、１１ｃの端部の光強度８８〜９３は、最適フォーカス時の光強度６５〜７０と同じ値で安定しており、多角形パターン５９の端部の光強度８６、８７も同様に、同じ値で安定している。また、光強度は、各スペースの中央で極大値となるが、これもスペース１３、６０、６１のそれぞれを全て同じ幅としているので、夫々のスペースの極大値９４〜９６は、最適フォーカス時における極大値７１〜７３より小さくなっているが、位置は変動しない。

露光処理がデフォーカスの場合の光強度は、最適フォーカスの場合と比べて、その振幅が小さくなる。本実施形態では、スペースの幅を一定にして、パターン密度を安定させることで、デフォーカスの場合でも、光強度の過大な変動を抑えて安定させることができる。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示した光強度で露光した場合におけるフォトレジストのパターン形状を示す。フォトレジストはポジ型である。図２（ｃ）に示すように、ウェハの一部となっている半導体基板９７上には、被加工膜９８が形成され、被加工膜９８上には、被加工膜９８の加工マスクとなるフォトレジストが形成されている。そして、フォトレジストには、フォトマスク１２０のパターンが転写されている。

加工マスクとなるフォトレジストにおけるパターンを大別すると、多角形レジスト９９とドットレジスト１００となっている。さらに、ドットレジスト１００は、スペース１０１を介して多角形レジスト９９に隣接するドットレジスト１００ｃと、スペース１０２を介してドットレジスト１００ｃに隣接するドットレジスト１００ａと、スペース１０３を介してドットレジスト１００ａに隣接するドットレジスト１００ｂに区分される。フォトレジストはポジ型なので、露光箇所のフォトレジストが現像処理によって除去され、スペース１０１、１０２、１０３が設けられている。

多角形レジスト９９およびドットレジスト１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、フォトマスクにおける多角形パターン５９とドットパターン１１ａ、１１ｂ、１１ｃの端部における光強度が、デフォーカス状態となっても変動しないので、多角形パターン５９の最小幅とドットパターン１１ａ、１１ｂ、１１ｃはほぼ同じ幅で形成されている。

本実施形態では、デフォーカス時においても、フォトマスクにおけるスペース幅が同じになるように解像ダミーパターンを配置することで、回折光による光強度の変動を抑えてプロセスマージンが拡大する。そのため、レジストパターンの縮小を阻止し、レジスト剥がれによる歩留低下を防止することができる。

次に、本実施形態のフォトマスクの製造方法およびレジストパターンの形成方法を説明する。

図３は、本実施形態の半導体デバイスのレイアウト設計方法、フォトマスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法を示すフローである。

図３に示すように、回路設計を行った後（ステップ１００１）、レイアウト設計（ステップ１００２）へ移行して、半導体デバイスを構成する要素の配置を決定する。次に、それらの設計仕様に基づいてフォトマスクを作製し（ステップ１００３）、そのフォトマスクを用いて半導体デバイスを製造する（ステップ１００４）。

ステップ１００２のレイアウト設計では、例えば、回路パターンを配置した後（ステップ１２０１）、半導体デバイスを製造するフォトリソグラフィ工程で用いる位置合わせパターンを配置する（ステップ１２０２）。その後、フォトリソグラフィ工程の光近接効果で生じる疎密パターンの寸法差が緩和されるように、ダミーパターンを配置する（ステップ１２０３）。続いて、配置した各パターンに対してＯＰＣ（Optical Proximity Effect Correction）処理を行って（ステップ１２０４）、回路パターンの寸法を補正する。

ステップ１００３のフォトマスクの作製では、ステップ１００２で行われたレイアウト設計で寸法および配置が決められたパターンに対応して、ガラス基板に遮光膜を形成する。また、反射型の基板にフォトマスクを作成することもできる。

ステップ１００４の半導体デバイスの製造では、半導体基板上に被加工膜を形成する成膜工程の後（ステップ１４０１）、ステップ１００３で作製したフォトマスクのパターンを被加工膜の上に塗布したフォトレジストに転写するフォトリソグラフィ工程を行う（ステップ１４０２）。続いて、ステップ１４０２で形成したフォトレジストパターンをマスクに被加工膜に対してエッチングするエッチング工程を行うことで（ステップ１４０３）、被加工膜で所望のパターンを形成する。

本実施形態では、レイアウト設計におけるダミーパターンの配置に関して、フォトリソグラフィ工程におけるパターンの加工精度を向上させて、半導体デバイスの歩留低下を防止する効果を奏する。以下に、図３に示すステップ１２０３における、ダミーパターンの配置方法を詳細に説明する。

（第１のダミーパターン配置方法）
第１のダミーパターン配置方法を説明する。図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第１のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。説明には、図１に示した符号も使用し、図１に示した構成と対応させて説明する。

図４（ａ）に示すように、レイアウト３００のレイアウト領域１４９は、ラインパターン１０がＹ方向に延在するように配置された四角形１５０の領域と、ドットパターン１１ａが配置された四角形１５１ａおよびドットパターン１１ｂが配置された四角形１５１ｂを含む四角形１５１の領域とを有する。四角形１５１には、複数のドット状パターンがＸＹ方向に格子状に配置されている。

四角形１５０に隣接する四角形１５１ａは、四角形１５０とスペース１５２の分離れて配置され、隣接する四角形１５１ｂとスペース１５３の分空けて配置されている。ここでは、四角形１５０と四角形１５１ａ、１５１ｂのそれぞれのＸ方向の長さである幅を同じ寸法にしている。スペース１５２のＸ方向の長さである幅をＸ１５とし、スペース１５３のＸ方向の長さである幅をＸ１６とすると、Ｘ１５はＸ１６よりも大きい。大きさの関係は、（四角形１５１ａの幅＋２×Ｘ１６）＜Ｘ１５となっている。

図４（ａ）に示したレイアウト３００に対して、図４（ｂ）のレイアウト３１０に示すように、スペース１５２に、解像ダミーパターンとなる複数のドット状パターンをＹ方向に等間隔で配置した四角形１５４をＹ方向に延在するように配置する。

四角形１５４は、四角形１５１ａ、１５１ｂと同じ大きさであり、四角形１５１ａとの間に、幅Ｘ１６のスペース１５５を設けて配置される。このとき、四角形１５０と四角形１５４との間のスペース１５６の幅はＸ１７となり、スペース１５２の幅Ｘ１５よりも小さくなる。このようにして、解像ダミーパターンを含む四角形１５４は、既存の四角形１５１ａ、１５１ｂとの連続性を保つように、スペース１５３と同じ幅のスペース１５５が四角形１５１ａとの間に設けられる。

ここで、スペース１５６の幅Ｘ１７がＸ１６と同値になるとは限らない。これは、スペース１５２が、回路などの必須パターンである四角形１５０、１５１ａ、１５１ｂを優先的に配置した後の残留スペースであり、その後に四角形１５４を配置しても、新たに生じたスペース１５６の幅がスペース１５３、１５４と同じ周期で連続性を保つスペース幅となるのは稀であることに起因している。

幅Ｘ１７がＸ１６より広い場合、図４（ｃ）のレイアウト３２０に示すように、スペース１５６へ解像ダミーパターンを含む四角形１５７をＹ方向に延在するように配置する。四角形１５７は、四角形１５４と同じ大きさであり、四角形１５４との間に幅Ｘ１６のスペース１５８を設けて配置される。このとき、四角形１５０と四角形１５７との間にスペースはなくなって、四角形１５０と四角形１５７が接触している。このように、解像ダミーパターンを含む四角形１５７は、既存の四角形１５１ａ、１５１ｂとの連続性を保つように、スペース１５３と同じ幅のスペース１５８を設ける。このため、四角形１５８を配置する際、四角形１５０との接触量（重なり量）を調整することによって、スペース１５８の幅をスペース１５３の幅と同じ値にすると共に、四角形１５０と四角形１５８の間に余剰なスペースが生じることを防止している。

次に、図４（ｄ）のレイアウト３３０に示すように、四角形１５０と四角形１５７を一体化した多角形１５９を、四角形１５０と四角形１５７が存在していた位置に配置する。多角形１５９によって、半導体デバイスの製造時に解像ダミーパターンを含んだラインパターンを形成することができる。このとき、スペース１５８の幅は、変動せずにＸ１６のままとなっている。

以上のように、解像ダミーパターンを含む四角形１５７を四角形１５０と接触させた状態で配置することで、新たに生じたスペース１５８の幅を既存の四角形１５１ａ、１５１ｂのスペース１５３と同じ幅にすることができ、既存の四角形１５１ａによるフォトレジストパターンの縮小を防止することができる。

なお、ラインパターン１０を含む四角形１５０は、最終的に多角形１５９になってしまうが、ラインパターン１０で絶縁性膜のパターンを形成するのであれば、多角形１５９の絶縁パターンになっても、絶縁性能が劣ることはない。また、導電性膜の配線パターンを形成するのであれば、多角形１５９の配線パターンになると、配線幅が増大して配線抵抗を低減させる効果がある。

上述の第１のダミーパターン配置方法では、２列のダミーパターンを配置したが、四角形１５０と四角形１５１ａとの間にさらにスペースがあれば、３列以上のダミーパターンを配置することができる。

（第２のダミーパターン配置方法）
第２のダミーパターン配置方法を説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第２のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。説明には、図１に示した符号も使用し、図１に示した構成と対応させて説明する。

図５（ａ）に示すように、レイアウト３４０のレイアウト領域１４９は、ラインパターン１０がＹ方向に延在するように配置された四角形１５０の領域と、ドットパターン１１ａが配置された四角形１５１ａおよびドットパターン１１ｂが配置された四角形１５１ｂを含む四角形１５１の領域とを有する。四角形１５１には、複数のドット状パターンがＸＹ方向に格子状に配置されている。

四角形１５０に隣接する四角形１５１ａは、四角形１５０とスペース１６０の分離れて配置され、隣接する四角形１５１ｂとスペース１５３の分空けて配置されている。ここでは、四角形１５０と四角形１５１ａ、１５１ｂのそれぞれのＸ方向の長さである幅を同じ寸法にしている。スペース１６０のＸ方向の長さである幅をＸ１８とし、スペース１５３のＸ方向の長さである幅をＸ１６とする。スペース１６０の幅Ｘ１８は、スペース１５３の幅Ｘ１６以上であるが、スペース１５３の幅Ｘ１６と四角形１５１ａの幅との和以下の場合とする。つまり、Ｘ１６≦Ｘ１８≦（四角形１５１ａの幅＋Ｘ１６）となっている。なお、スペース１６０の幅Ｘ１８が、スペース１５３の幅Ｘ１６と四角形１５１ａの幅との和よりも小さい場合、レイアウト領域１４９の寸法を小さくなり、半導体デバイスの占有面積を縮小させることが可能となる。

図５（ａ）に示したレイアウト３４０に対して、図５（ｂ）のレイアウト３５０に示すように、スペース１６０に、解像ダミーパターンとなる複数のドット状パターンをＹ方向に等間隔で配置した四角形１６１を四角形１５０に接触させて、Ｙ方向に延在するように配置する。

四角形１６１は、四角形１５１ａ、１５１ｂと同じ大きさであり、四角形１５１ａとの間に、幅Ｘ１６のスペース１６２を設けて配置される。このとき、スペース１６０には、スペース１６２以外の新たなスペースは生じていない。このようにして、解像ダミーパターンを含む四角形１６１を四角形１５０と接触した状態で配置することによって、既存の四角形１５１ａ、１５１ｂとの連続性を保つように、スペース１５３の幅Ｘ１６と同じ幅のスペース１６２を四角形１６１と四角形１５１ａとの間に設けることができる。

次に、図５（ｃ）のレイアウト３６０に示すように、四角形１５０と四角形１６１を一体化した多角形１６３を、四角形１５０と四角形１６１が存在していた位置に配置する。多角形１６３によって、半導体デバイスの製造時に解像ダミーパターンを含んだラインパターンを形成することができる。このとき、スペース１６２の幅は、変動せずにＸ１６のままとなっている。

以上のように、幅Ｘ１８のスペースに、１列の解像ダミーパターンを含む四角形１６１を四角形１５０と接触させた状態で配置することで、新たに生じたスペース１６２の幅を既存の四角形１５１ａ、１５１ｂのスペース１５３と同じ幅にすることができ、既存の四角形１５１ａによるフォトレジストパターンの縮小を防止することができる。

なお、ラインパターン１０を含む四角形１５０は、最終的に多角形１６３になってしまうが、ラインパターン１０で絶縁性膜のパターンを形成するのであれば、多角形１６３の絶縁パターンになっても、絶縁性能が劣ることはない。また、導電性膜の配線パターンを形成するのであれば、多角形１６３の配線パターンになると、配線幅が増大して配線抵抗を低減させる効果がある。

図６（ａ）は本配置方法によるフォトマスクを用いて形成された半導体デバイスの一例を示す平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す半導体デバイスのＩＩ部に対する一例の断面図である。Ｙ方向を第１の方向とし、Ｘ方向を第２の方向とする。

図６に示すように、基板６００上に絶縁膜６０１が形成され、絶縁膜６０１上にラインパターンである配線パターン６０３と、ドットパターン６０４ａ、６０４ｂとが形成される。配線パターン６０３はドットパターン６０４ａに向かって突き出ている突出部６０５を有している。

突出部６０５の第１の方向における幅は、ドットパターン６０４ａ、６０５ｂの第１の方向における幅Ｙ２と実質同一である。フォトマスクにおける突出部６０５は、図６に示すように現像後に基板上にパターンとして残る寸法である。互いに隣接するドットパターン６０４ａ、６０４ｂの第２の方向における間隔の距離がＸ１６であり、突出部６０５と突出部６０５に最も近くに設けられているドットパターン６０４ａとの第２の方向における間隔の距離もＸ１６であり、これらの間隔は実質的に同一である。

図６に示す半導体デバイスによれば、配線パターン６０３の端部からドットパターン６０４ａに向かって突き出した突出部６０５を有するため、露光処理時の回折光の影響が抑制され、配線パターン６０３に最も近いドットパターン６０４ａのパターンが所望の寸法よりも小さく形成されることを防げる。

（第３のダミーパターン配置方法）
第３のダミーパターン配置方法を説明する。図７（ａ）〜図７（ｄ）は、第３のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。

説明には、図１に示した符号も使用し、図１に示した構成と対応させて説明する。また、図７（ａ）に示すレイアウト３７０と図４（ａ）に示したレイアウト３００は同様な構成であり、図７（ｂ）に示すレイアウト３８０と図４（ａ）に示したレイアウト３１０は同様な構成であるため、その詳細な説明を省略する。

図７（ｃ）に示すレイアウト３９０では、図７（ｂ）のレイアウト３８０に示した四角形１５４をＸ方向に拡大して、四角形１５０と接触させるように配置する。「四角形１５４をＸ方向に拡大する」とは、図７（ｃ）に示すように、四角形１５４内でＹ方向に等間隔で配置された複数のドット状パターンのそれぞれをＸ軸の負の方向（図の左方向）に面積を拡大することを意味する。四角形１６４は、四角形１５４よりも大きくなっており、Ｙ方向に延在していたスペース１５６の一部を覆うことで、四角形１５０と四角形１５４との間のスペースをなくしている。

このようにして、解像ダミーパターンを含む四角形１６４を、既存の四角形１５１ａ、１５１ｂとの連続性を保つように設けている。このため、四角形１６４の配置は、四角形１５４をＸ方向へ拡大することによって、スペース１５５の幅をスペース１５３の幅と同じ値に保ちながら、四角形１５０と四角形１６４の間に余剰なスペースが生じることを防止している。

次に、図７（ｄ）のレイアウト４００に示すように、四角形１５０と四角形１６４を一体化した多角形１６５を四角形１５０と四角形１６４が存在していた位置に配置する。多角形１６５によって、半導体デバイスの製造時に解像ダミーパターンを含んだラインパターンを形成することができる。このとき、スペース１５５の幅は、変動せずにＸ１６のままとなっている。

以上のように、解像ダミーパターンを含む四角形１６４を四角形１５０と接触させた状態で配置することで、新たに生じたスペース１５５の幅を既存の四角形１５１ａ、１５１ｂのスペース１５３と同じ幅にすることができ、既存の四角形１５１ａによるフォトレジストパターンの縮小を防止することができる。特に、スペース１５２の幅Ｘ１５が、（四角形１５１ａの幅＋Ｘ１６）＜Ｘ１５≦（四角形１５１ａの幅＋２×Ｘ１６）の関係にあるとき、余分なダミーパターンを配置する必要がないので、本ダミーパターン配置方法は有効である。

なお、ラインパターン１０を含む四角形１５０は、最終的に多角形１６５になってしまうが、ラインパターン１０で絶縁性膜のパターンを形成するのであれば、多角形１６５の絶縁パターンになっても、絶縁性能が劣ることはない。また、導電性膜の配線パターンを形成するのであれば、多角形１６５の配線パターンになると、配線幅が増大して配線抵抗を低減させる効果がある。

（第４のダミーパターン配置方法）
第４のダミーパターン配置方法を説明する。図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第４のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。

説明には、図１に示した符号も使用し、図１に示した構成と対応させて説明する。また、図８（ａ）に示すレイアウト４１０と図４（ａ）に示したレイアウト３００は同様な構成であり、図８（ｂ）に示すレイアウト４２０と図４（ａ）に示したレイアウト３１０は同様な構成であるため、その詳細な説明を省略する。

図８（ｃ）のレイアウト４３０に示すように、図８（ｂ）に示す四角形１５０をＸ軸の正の方向（図の右方向）に移動させて、四角形１５４と接触させるように配置する。移動後の四角形１５０の幅は移動前と同じであり、四角形１５０は、Ｙ方向に延在していたスペース１５６を完全に覆って、四角形１５０と四角形１５４との間のスペースをなくしている。

このようにして、解像ダミーパターンを含む四角形１５４は、既存の四角形１５１ａ、１５１ｂとの連続性を保つように設けられることになる。四角形１５０を四角形１５４に近づけることによって、スペース１５５の幅をスペース１５３の幅と同じ値に保ちながら、四角形１５０と四角形１５４との間に余剰なスペースが生じることを防止することが可能となる。

次に、図８（ｄ）のレイアウト４４０に示すように、四角形１５０と四角形１５４を一体化した多角形１６６を四角形１５０と四角形１５４が存在していた位置に配置する。多角形１６６によって、半導体デバイスの製造時に解像ダミーパターンを含んだラインパターンを形成することができる。このとき、スペース１５５の幅は、変動せずにＸ１６のままとなっている。次に、多角形１６６にＯＰＣ処理を行って、多角形１６６の寸法を補正する。

以上のように、解像ダミーパターンを含む四角形１５４を四角形１５０と接触させた状態で配置することで、新たに生じたスペース１５５の幅を既存の四角形１５１ａ、１５１ｂのスペース１５３と同じ幅にすることができ、既存の四角形１５１ａによるフォトレジストパターンの縮小を防止することができる。

なお、ラインパターン１０を含む四角形１５０は、最終的に多角形１６６になってしまうが、ラインパターン１０で絶縁性膜のパターンを形成するのであれば、多角形１６６の絶縁パターンになっても、絶縁性能が劣ることは無い。また、導電性膜の配線パターンを形成するのであれば、多角形１６６の配線パターンになると、配線幅が増大して配線抵抗を低減させる効果がある。

（第５のダミーパターン配置方法）
第５のダミーパターン配置方法を説明する。

図９（ａ）は第５のダミーパターン配置方法を説明するためのレイアウト図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示したダミーパターン配置方法によるフォトマスクを用いて形成したレジストパターンを示す平面図である。

なお、図９（ａ）は図５（ａ）に示したレイアウト３４０に、第５のダミーパターン配置方法により解像ダミーパターンを配置した後のレイアウト図である。よって、図９（ａ）は、第２のダミーパターン配置方法の図５（ｂ）に相当し、図５（ｃ）のような最終レイアウト図ではない。説明には、図１および図５に示した符号も使用し、図１および図５に示した構成と対応させて説明する。

図９（ａ）に示すように、レイアウト４５０のレイアウト領域１４９は、ラインパターン１０がＹ方向に延在するように配置された四角形１５０の領域と、ドットパターン１１ａが配置された四角形１５１ａおよびドットパターン１１ｂが配置された四角形１５１ｂを含む四角形１５１の領域とを有する。四角形１５１には、複数のドット状パターンがＸＹ方向に格子状に配置されている。

四角形１５０に隣接する四角形１５１ａは、Ｘ方向に隣接する四角形１５１ｂと、幅Ｘ１６のスペース１５３を介して配置されている。解像ダミーパターンを含む四角形１７０を、四角形１５０に接触させた状態で、Ｙ方向に延在するように配置する。四角形１７０は四角形１５１ａ、１５１ｂと同じ大きさであり、四角形１７０と四角形１５１ａとの間に幅Ｘ１６のスペース１７１を設けている。四角形１７０に含まれる複数のドット状パターンが解像ダミーパターンに相当する。

本ダミーパターン配置方法では、四角形１７０に含まれる複数のドット状パターンを、四角形１５１ａ内の複数のドット状パターンと同じピッチだが、四角形１５１ａ内の複数のドット状パターンに対して、Ｙ方向に半ピッチずらして配置している。半ピッチとは、Ｙ方向において隣接するドット状パターンの中心間の距離の半値である。

図９（ｂ）に示したレイアウト４５０を最終レイアウトにしたフォトマスクを用いて露光処理および現像処理を行ってレジストパターンを形成すると、図９（ｂ）のようになる。図９（ａ）に示した四角形１５０および四角形１７０の領域のパターンがフォトレジストに転写されると、図９（ｂ）に示すラインレジスト１７３が形成される。また、図９（ａ）に示した四角形１５１ａ、１５１ｂのそれぞれの領域のパターンがフォトレジストに転写されると、図９（ｂ）に示すドットレジスト１７２ａ、１７２ｂのそれぞれが形成される。

図９（ｂ）に示すように、ドットレジスト１７２ａとラインレジスト１７３との間の距離Ｘ１９が、ドットレジスト１７２ａ内の各ドット状パターンの円周方向で略一定となる。これは、レイアウト４５０に示したように解像ダミーパターンをＹ方向に半ピッチずらしたことによって、回折光による光強度の変動が抑えられ、その結果、ドットレジスト１７２ａの幅をドットレジスト１７２ｂと同じ値にすることができたことに起因している。

なお、本ダミーパターン配置方法を、第２のダミーパターン配置方法の場合をベースにして説明したが、第１から第４のダミーパターン配置方法のいずれに適用してもよい。

（第６のダミーパターン配置方法）
第６のダミーパターン配置方法を説明する。図１０は第６のダミーパターン配置方法を説明するためのレイアウト図である。

図１０（ａ）は、複数のドット状パターンがＸＹ方向に格子状に配置される領域のコーナー部分におけるダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。図１０（ｂ）は、別のダミーパターン配置方法を示すレイアウト図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、最終レイアウト図ではなく、第４のダミーパターン配置方法で言うと、図８（ｂ）のレイアウト図に相当する。

図１０（ａ）に示すレイアウト領域１７４は、複数のドット状パターンがＸＹ方向に格子状に配置された領域のコーナー部分に相当する。図１０（ａ）を参照すると、レイアウト領域１７４には、ＸＹ方向に格子状に配置された複数のドット状パターンを含む四角形１７５の２辺に沿って、四角形１７５の外側にＬ字形状のラインパターンで構成される多角形１７６が配置されている。四角形１７５の領域には、複数のドット状パターンを含む四角形１７５ｂの２辺に沿って、複数のドット状パターンを含む多角形１７５ａが配置されている。多角形１７５ａは四角形１７５の領域の最外周部に相当し、多角形１７５ａ内でＸ方向に等間隔にドット状パターンが配置された列を最外列と称する。

このような回路パターンの配置に対して、本ダミーパターン配置方法では、四角形１７５内のドット状パターンの配置の連続性を保つように、多角形１７６にＸＹ方向で接触させた解像ダミーパターンを含む多角形１７７を配置している。

このように、Ｌ字形状に沿ってラインパターンに解像ダミーパターンを接触させるように、多角形１７７を配置することで、図９で説明したように、多角形１７６に隣接する多角形１７５ａで形成されるドットレジストの幅を減少させることなく、四角形１７５ｂで形成されるドットレジストと同じ値にすることができる。

なお、本ダミーパターン配置方法は、第２のダミーパターン配置方法を、複数のドット状パターンのＸ方向の配置だけでなく、Ｙ方向の配置にも適用したものに相当するが、第１、第３および第４のダミーパターン配置方法のいずれかを、複数のドット状パターンのＸ方向の配置だけでなく、Ｙ方向の配置にも適用してもよい。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）とは異なる回路パターンに、ダミーパターンを配置する方法を示すレイアウト図である。図１０（ｂ）に示すレイアウトでは、複数のドット状パターン１７８がＸ方向に等間隔で配置された列が複数設けられ、各列が隣接する列とＸ方向に半ピッチずれて配置されている。そして、複数のドット状パターン１７８がＸＹ方向に千鳥格子状に配置された領域の外側に、ラインパターンで構成される多角形１７９が配置されている。多角形１７９の複数のドット状パターン１７８に対する位置は、図１０（ａ）に示した多角形１７６と四角形１７５に類似している。

このような回路パターンの配置に対して、図１０（ｂ）に示すように、千鳥格子状に配置したドット状パターン１７８のＸＹ方向の連続性を保つように、多角形１７９にＸＹ方向に解像ダミーパターン１８０を接触させて配置している。複数のドット状パターンの配置が千鳥格子状であっても、図１０（ｂ）に示したように、ラインパターンとなる多角形１７９に解像ダミーパターン１８０を接触させて配置することで、図１０（ａ）に示した場合と同様な効果を得ることができる。

上述の第１から第６のダミーパターン配置方法では、ドットパターン、ラインパターン、解像ダミーパターンのいずれもがフォトレジストのパターンとなる場合を一例に説明したが、それぞれのパターンがフォトレジストの開口部となる場合でも、同様の効果を得ることができる。

図１１は、第２のダミーパターン配置方法で配置した各パターンを反転させた場合のレイアウト図である。反転とは、フォトマスクの明暗領域を逆にして、入れ換える処理である。図１１は、解像ダミーパターンをラインパターンと一体化した後のレイアウト（図５（ｂ）参照）を反転させたものに相当する。

この処理によって、現像後にレジストパターンとなる、フォトマスクでの領域を開口部にすることができる。第２のダミーパターン配置方法では、図５（ｂ）に示した四角形１５０と四角形１６１を一体化して、図５（ｃ）に示した多角形１６３を四角形１５０と四角形１６１が存在していた位置に配置していた。ここでは、四角形１５０と四角形１６１を一体化して反転し、四角形１５１ａ、１５１ｂをそれぞれ反転することで、図１１に示すレイアウト４６０のように、それぞれのパターンが開口部１８９となる。

また、ネガ型フォトレジストを用いてドットパターン、ラインパターン、解像ダミーパターンを形成することもできる。

なお、上述の実施形態では、ドット状パターンの形状が正方形の場合で説明したが、円でも、他の正多角形であってもよい。

１２０ フォトマスク
１０ ラインパターン
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ ドットパターン
１２、１３ スペース
７５ 半導体基板
７６ 被加工膜

Claims (23)

1. 第１パターンと、等間隔で配置された複数の第２パターンとを有するフォトマスクであって、
   前記第１パターンと前記複数の第２パターンのうち前記第１パターンに最も近い第２パターンとの第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔の２倍との和よりも大きい場合、前記第２パターンと同等な形状および間隔で複数のダミーパターンが前記第１スペースに配置され、
   前記第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔の２倍との和以下、かつ、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和より大きい場合、前記第２パターンと同等な形状のダミーパターンが前記第１パターンに最も近い第２パターンから前記間隔を空けて配置され、前記ダミーパターンが前記第１パターンの方向に延在して前記第１パターンに接触しており、
   前記第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和以下の場合、前記第２パターンと同等な形状のダミーパターンが前記第１パターンに最も近い第２パターンから前記間隔を空けて配置され、該ダミーパターンが前記第１パターンと接続されている、いずれかひとつの方法により配置されたフォトマスク。
2. 請求項１記載のフォトマスクにおいて、
   前記第１スペースの距離が前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔の２倍との和よりも大きい場合、前記複数のダミーパターンの一部が前記第１パターンと重なっている、フォトマスク。
3. 請求項１または２記載のフォトマスクにおいて、
   前記複数の第２パターンが第１方向に配置された列が、該第１方向と交差する第２方向に等間隔で複数配置され、
   複数の前記列は、隣接する列の前記第２パターンの位置が一致しており、
   前記ダミーパターンが、前記第２方向に前記列の間隔と同じ間隔で前記第１パターンに沿って複数配置されている、フォトマスク。
4. 請求項３記載のフォトマスクにおいて、
   前記第２方向に配置される前記ダミーパターンの間隔の中心が、前記列の間隔の中心と一致していない、フォトマスク。
5. 請求項１または２記載のフォトマスクにおいて、
   前記複数の第２パターンが第１方向に配置された列が、該第１方向と交差する第２方向に等間隔で複数配置され、
   複数の前記列は、隣接する列の前記第２パターンの位置が一致してなく、
   前記ダミーパターンが、前記第２方向に前記列の間隔と同じ間隔で複数配置されている、フォトマスク。
6. 請求項３または５記載のフォトマスクにおいて、
   複数の前記列が配置される領域の最外周部に位置する列である最外列の外側に、該最外列に平行に配置された第３パターンが設けられ、
   前記第３パターンと前記最外列における前記第２パターンとの第２スペースについて、前記第１スペースに対する前記ダミーパターンの配置にしたがって、前記ダミーパターンが配置された、フォトマスク。
7. 第１パターンと、等間隔で配置された複数の第２パターンとを有するフォトマスクであって、
   前記第１パターンと前記複数の第２パターンのうち前記第１パターンに最も近い第２パターンとの間に、前記第２パターンと同等な形状および間隔で前記第１パターンに最も近い第２パターンから該第１パターンの方向に第１ダミーパターンが配置され、
   前記第１パターンと前記第１ダミーパターンとのスペースの距離が、
   前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和より小さく、かつ、前記複数の第２パターンの間隔よりも大きい場合、前記スペースに前記第１ダミーパターンから前記複数の第２パターンと同等な形状および間隔で第２ダミーパターンが前記第１パターンに重ねて配置され、
   前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和に等しい場合、前記スペースに前記第１ダミーパターンから前記複数の第２パターンと同等な形状および間隔で第２ダミーパターンが前記第１パターンに接触するように配置され、
   前記複数の第２パターンの間隔以下の場合、前記第１ダミーパターンが延在して前記第１パターンに接触している、いずれかひとつの方法により配置されたフォトマスク。
8. 第１パターンと、等間隔で配置された複数の第２パターンとを有する半導体装置であって、
   前記第１パターンと前記複数の第２パターンのうち前記第１パターンに最も近い第２パターンとの第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔の２倍との和よりも大きい場合、前記第２パターンと同等な形状および間隔で複数のダミーパターンが前記第１スペースに配置され、
   前記第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔の２倍との和以下、かつ、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和より大きい場合、前記第２パターンと同等な形状のダミーパターンが前記第１パターンに最も近い第２パターンから前記間隔を空けて配置され、前記ダミーパターンが前記第１パターンの方向に延在して前記第１パターンに接触しており、
   前記第１スペースの距離が、前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和以下の場合、前記第２パターンと同等な形状のダミーパターンが前記第１パターンに最も近い第２パターンから前記間隔を空けて配置され、該ダミーパターンが前記第１パターンと接続されている、いずれかひとつの方法により配置された半導体装置。
9. 請求項８記載の半導体装置において、
   前記第１スペースの距離が前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔の２倍との和よりも大きい場合、前記複数のダミーパターンの一部が前記第１パターンと重なっている、半導体装置。
10. 請求項８または９記載の半導体装置において、
    前記複数の第２パターンが第１方向に配置された列が、該第１方向と交差する第２方向に等間隔で複数配置され、
    複数の前記列は、隣接する列の前記第２パターンの位置が一致しており、
    前記ダミーパターンが、前記第２方向に前記列の間隔と同じ間隔で前記第１パターンに沿って複数配置されている、半導体装置。
11. 請求項１０記載の半導体装置において、
    前記第２方向に配置される前記ダミーパターンの間隔の中心が、前記列の間隔の中心と一致していない、半導体装置。
12. 請求項８または９記載の半導体装置において、
    前記複数の第２パターンが第１方向に配置された列が、該第１方向と交差する第２方向に等間隔で複数配置され、
    複数の前記列は、隣接する列の前記第２パターンの位置が一致してなく、
    前記ダミーパターンが、前記第２方向に前記列の間隔と同じ間隔で複数配置されている、半導体装置。
13. 請求項１０または１２記載の半導体装置において、
    複数の前記列が配置される領域の最外周部に位置する列である最外列の外側に、該最外列に平行に配置された第３パターンが設けられ、
    前記第３パターンと前記最外列における前記第２パターンとの第２スペースについて、前記第１スペースに対する前記ダミーパターンの配置にしたがって、前記ダミーパターンが配置された、半導体装置。
14. 第１パターンと、等間隔で配置された複数の第２パターンとを有する半導体装置であって、
    前記第１パターンと前記複数の第２パターンのうち前記第１パターンに最も近い第２パターンとの間に、前記第２パターンと同等な形状および間隔で前記第１パターンに最も近い第２パターンから該第１パターンの方向に第１ダミーパターンが配置され、
    前記第１パターンと前記第１ダミーパターンとのスペースの距離が、
    前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和より小さく、かつ、前記複数の第２パターンの間隔よりも大きい場合、場合、前記スペースに前記第１ダミーパターンから前記複数の第２パターンと同等な形状および間隔で第２ダミーパターンが前記第１パターンに重ねて配置され、
    前記第２パターンの幅と前記複数の第２パターンの間隔との和に等しい場合、前記スペースに前記第１ダミーパターンから前記複数の第２パターンと同等な形状および間隔で第２ダミーパターンが前記第１パターンに接触するように配置され、
    前記複数の第２パターンの間隔以下の場合、前記第１ダミーパターンが延在して前記第１パターンに接触している、いずれかひとつの方法により配置された半導体装置。
15. 第１の方向に延在するラインパターンと、前記第１の方向に交差し第２の方向に延在する線上に、かつ、等間隔で設けられたドットパターンとを有するフォトマスクであって、
    前記ラインパターンの端部から前記ラインパターンに最も近くに設けられている前記ドットパターンに向かって突き出した突出部を有するフォトマスク。
16. 請求項１５記載のフォトマスクにおいて、
    前記突出部の前記第１の方向における幅は、前記ドットパターンの前記第１の方向における幅と実質同一である、フォトマスク。
17. 請求項１５記載のフォトマスクにおいて、
    前記突出部は現像後に基板上に残る寸法である、フォトマスク。
18. 請求項１５記載のフォトマスクにおいて、
    互いに隣接する前記ドットパターンの前記第２の方向における間隔と、前記突出部と前記突出部に最も近くに設けられている前記ドットパターンとの前記第２の方向における間隔とが実質同一である、フォトマスク。
19. 請求項１５記載の半導体装置において、
    前記突出部と前記突出部に最も近くに設けられている前記ドットパターンとの前記第２の方向における間隔が、デフォーカス時に前記ドットパターンが影響されない間隔である、フォトマスク。
20. 第１の方向に延在するラインパターンと、前記第１の方向に交差し第２の方向に延在する線上に、かつ、等間隔で設けられたドットパターンとを有する半導体装置であって、
    前記ラインパターンの端部から前記ラインパターンに最も近くに設けられている前記ドットパターンに向かって突き出した突出部を有する半導体装置。
21. 請求項２０記載の半導体装置において、
    前記突出部の前記第１の方向における幅は、前記ドットパターンの前記第１の方向における幅と実質同一である、半導体装置。
22. 請求項２０記載の半導体装置において、
    互いに隣接する前記ドットパターンの前記第２の方向における間隔と、前記突出部と前記突出部に最も近くに設けられている前記ドットパターンとの前記第２の方向における間隔とが実質同一である、半導体装置。
23. 請求項２０記載の半導体装置において、
    前記突出部と前記突出部に最も近くに設けられている前記ドットパターンとの前記第２の方向における間隔が、デフォーカス時に前記ドットパターンが影響されない間隔である、半導体装置。

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