JP5455438B2 - マスクパターンデータ作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体集積回路の形成に用いられるマスクパターンデータ作成方法に関する。

特にコンタクトホール形成用のパターンなど、比較的密に配置され周期性を有するパターンの露光転写に際しては、フォトマスクに対して斜入射する２重極照明や４重極照明などの変形照明を用いることで、垂直照明に比較してプロセスマージン（露光量裕度やフォーカス裕度）が向上することが知られている。このため、ウェーハ転写時の限界解像度を下回るサイズでマスク上に形成されウェーハには転写されないＳＲＡＦ（sub-resolution assist feature）などと称される補助パターンを、ウェーハに転写すべき実パターン（メインパターン）に隣接して配置し、パターン全体に擬似的に周期性を持たせることでマージンを向上させる技術が知られている（例えば特許文献１）。

しかし、メインパターン（転写すべき実パターン）がランダムピッチで配置されている場合、すべてのメインパターンに対して一律に同じ設計の補助パターンを付加してしまうと、ピッチによっては補助パターンによるマージン向上効果を最大限に得られない場合がある。

特開２００８−６６５８６号公報

本発明は、露光転写時のマージンを向上させ高精度のパターンを被転写体に形成することのできるマスクパターンデータ作成方法を提供する。

本発明の一態様によれば、マスクに形成され前記マスクを使った露光により被転写体に
転写される複数のメインパターンに対応して形成される、前記被転写体への転写対象では
ない補助パターンに対応する補助パターンデータを作成するマスクパターンデータ作成方
法であって、照明条件に基づいて決まる前記補助パターンデータの初期設定位置を表す初
期位置データと、前記被転写体上で結像しないサイズ条件を満足する前記補助パターンデ
ータの初期設定サイズを表す初期サイズデータとに基づいて、隣接する前記メインパター
ンに対してそれぞれ配置される補助パターンデータを、前記複数のメインパターン間のピ
ッチに応じて変更し、さらに前記補助パターンデータが所定の間隔以下で近接するか否か
又は互いに重なるか否かを判断する手順と、前記近接する補助パターンデータが、所定の
間隔以下で近接すると判断される場合は、前記近接する補助パターンデータの間隔を前記
所定の間隔よりも広げるように、前記近接する補助パターンデータの少なくとも一方のサ
イズを縮小し、この縮小でも所定の間隔以下と判断される場合には、前記近接する補助パ
ターンデータの少なくとも一方を前記メインパターンの中心に寄せるよう移動させ、前記
近接する補助パターンデータが、互いに重なると判断される場合は、前記近接する補助パ
ターンデータの少なくとも一方のサイズを縮小する手順と、を有することを特徴とするマ
スクパターンデータ作成方法が提供される。

本発明によれば、露光転写時のマージンを向上させ高精度のパターンを被転写体に形成することのできるマスクパターンデータ作成方法が提供される。

本発明の実施形態に係るマスク作成方法全体の流れを示す模式図。 本発明の実施形態に係るパターンデータ作成方法のフローチャート。 本発明の実施形態に係るマスクパターンデータ作成装置の機能ブロック図。 斜入射変形照明の一例として４重極照明を示す模式図。 本発明の実施形態に係るマスクパターンデータ作成方法におけるメインパターンのピッチ分類ステップを示す模式図。 マスクパターンレイアウトの一例を示す模式図。 マスクパターンレイアウトの他の例を示す模式図。 補助パターンサイズとマージンとの関係、および補助パターンサイズと転写指数との関係を示すグラフ。 狭ピッチメインパターンにおいて補助パターンが重なった不具合を示す模式図。 メインパターンのピッチに応じて、補助パターンの位置やサイズを異ならせた本発明実施形態におけるパターン配置例を示す模式図。 本発明の実施形態に係るマスク作成方法を示す工程断面図。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるマスクを用いたパターニング工程を示すフローチャート。 本発明の他の実施形態に係るパターンデータ作成方法のフローチャート。 本発明のさらに他の実施形態に係るパターンデータ作成方法のフローチャート。 （ａ）はピッチＰ１で隣接する２つのメインパターンａ１および各メインパターンａ１に対応して配置された補助パターンｂ１を示し、（ｂ）はピッチＰ２で隣接する２つのメインパターンａ２および各メインパターンａ２に対応して配置された補助パターンｂ２を示し、（ｃ）はピッチＰ３で隣接する２つのメインパターンａ３および各メインパターンａ３に対応して配置された補助パターンｂ３を示し、（ｄ）はピッチＰ４で隣接する２つのメインパターンａ４および各メインパターンａ４に対応して配置された補助パターンｂ４を示す模式図。 複数のメインパターンがランダムピッチで配置された領域の模式図。 重なってしまう２つの補助パターンを１つの補助パターンｂ１０に統合処理して配置した領域の模式図。 補助パターン配置領域および各補助パターン配置領域に配置される補助パターンの変形例を示す模式図。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るマスク作成方法全体の流れを示す模式図である。

本実施形態に係るマスク作成方法は、大きく分けて、マスク基板を作成する手順１３と、マスクパターンデータ１１を作成する手順と、マスクパターンデータ１１に基づいてマスク基板にパターンを形成する手順１４とを有する。

図２は、マスクパターンデータ作成方法のフローチャートであり、図３はこれを実行するマスクパターンデータ作成装置２０の機能ブロック図である。

マスクパターンデータ作成装置２０は、入力装置２１と、処理装置２２と、記憶装置２３と、出力装置２４とを備えている。

記憶装置２３には本発明の実施形態に係るマスクパターンデータ作成プログラムが格納され、マスクパターンデータ作成時には、処理装置２２はそのプログラムを読み込みその命令のもと、後述するマスクパターンデータ作成処理を実行する。

本実施形態では、非周期ピッチ（ランダムピッチ）の複数のメインパターンと、各メインパターンの周囲に配置された補助パターンとが形成されたマスクを作成する。メインパターンは、例えば半導体デバイスにおけるコンタクトホールに対応するパターンであり、そのメインパターンはマスクを使った露光により被転写体である半導体ウェーハに転写される実パターンである。

補助パターンは、転写時の限界解像度を下回るサイズで形成され、自身は被転写体（半導体ウェーハ）には転写されず、露光時に所望の干渉効果を生じさせることでメインパターンの解像性能を向上させる役割を担う。

ランダムピッチで配置され孤立したメインパターンがあるような場合でも補助パターンを付加することにより、パターン全体に擬似的に周期性を与える。そして、そのような周期性パターンに対しては斜入射照明を行うことで、リソグラフィにおけるマージン（もしくはprocess window）を大きくすることができる。

斜入射照明の光源として、本実施形態では図４に示すような４重極照明３０を用いる。この４重極照明３０は４つの発光領域３１〜３４を有し、他の領域は遮光領域３５となっている。発光領域３１と発光領域３２とは照明の中心Ｏに対して対称であり、発光領域３３、３４は発光領域３１、３２に対して９０°ずれた位置にある。発光領域３３と発光領域３４とは中心Ｏに対して対称である。

以下、マスクパターンデータの作成について説明する。

まず、メインパターンのピッチ分類を行う（図２におけるステップ１０１）。

ランダムピッチで複数のメインパターンが配置された領域におけるある一部分の領域を、図５（ａ）に模式的に示す。この領域には、メインパターンａ１〜ａ６がランダムピッチで配置されている。なお、図５（ａ）〜（ｅ）中に一例として示したピッチ（数値）の単位はｎｍ（ナノメートル）である。

また、図５には、メインパターン間ピッチとして、隣接するパターンエッジ間の間隔を示しているが、隣接するパターンの中心間距離でもよい。

まず、図５（ａ）に示す各メインパターンａ１〜ａ６において、他のメインパターンとのピッチ（隣接する他のメインパターンが複数ある場合その中で最小のピッチ）が２５０ｎｍより大きいかどうかの判定がされる。

ここでの判定により、隣接する他のメインパターンとのピッチが２５０ｎｍより大きいメインパターンａ６（図５（ｂ））と、隣接する他のメインパターンとのピッチが２５０ｎｍ以下のメインパターンａ１〜ａ５（図５（ｃ））とが分けられる。

次に、図５（ｃ）に示す各メインパターンａ１〜ａ５において、他のメインパターンとのピッチ（隣接する他のメインパターンが複数ある場合その中で最小のピッチ）が２００ｎｍ以上かどうかの判定がされる。

ここでの判定により、隣接する他のメインパターンとのピッチが２００ｎｍ以上のメインパターンａ３〜ａ５（図５（ｄ））と、隣接する他のメインパターンとのピッチが２００ｎｍより小さいメインパターンａ１〜ａ２（図５（ｅ））とが分けられる。

以上のようにして、隣接する他のメインパターンとのピッチが比較的広く孤立傾向にあるメインパターンａ６（孤立パターングループ）と、比較的狭ピッチのメインパターンａ１、ａ２（狭ピッチグループ）と、孤立パターングループと狭ピッチグループとの中間のピッチのメインパターンａ３〜ａ５（中間ピッチグループ）との３グループに分類される。もちろん、この分類例は一例であって、さらにピッチを細かく分けて分類してもよい。

以上説明したメインパターンのピッチ分類は図３に示す処理装置２２が実行し、その処理の結果得られるピッチ分類データは記憶装置２３に格納される。

次に、補助パターンの初期設定データを作成する（図２におけるステップ１０２）。この初期設定データは、各メインパターンに対する補助パターンの初期設定位置を表す初期位置データと、補助パターンの初期設定サイズを表す初期サイズデータとを有する。

補助パターンの初期設定位置は、露光照明条件に基づいて以下のようにして設定される。

図６（ａ）は、複数のパターンｃが斜め格子状に配置されたパターンレイアウトを示す。すなわち、あるひとつのパターンｃに注目するとそのパターンｃの対角四隅に近接して他のパターンｃが４つ配置されている。この図６（ａ）に示すパターンｃを、図４に示した４重極照明３０を用いて露光する上で最適なマージン（露光量裕度やフォーカス裕度）が得られる照明条件は式１にて導出される。

Ｐｘはｘ方向（図６における横方向）のパターンｃ中心間ピッチであり、Ｐｙはｙ方向（図６における縦方向）のパターンｃ中心間ピッチである。λは４重極照明光の波長であり、ＮＡはその照明光が通過する投影レンズの開口数である。σｉｎ、σｏｕｔは、それぞれ、σ座標系における各発光領域３１〜３４の内側半径と外側半径を示す。σ座標系は、光軸を原点とし、投影光学系の入射側開口数（投影レンズ瞳の半径）を１に規格化した座標系である。

図６（ｂ）は、メインパターンａと、１つあたりのメインパターンａに対して付加された４つの補助パターンｂとが、図６（ａ）に示す斜め格子状の配置関係で配置されたパターン例を示す。すなわち、メインパターンａの対角四隅に近接して４つの補助パターンｂが配置されている。

図６（ｂ）において、メインパターンａの中心と補助パターンｂの中心とのｘ方向のピッチ及びｙ方向のピッチを同じＰとすると、式１においてＰｘ＝Ｐｙとなり式２−１が得られ、これをピッチＰについての式に変形すると式２−２が得られる。

また、図７（ａ）は、図６（ａ）に示すパターンｃを４５度傾けた格子状配置のパターン例を示す。同様に、図７（ｂ）は、メインパターンａに対する補助パターンｂの配置位置を図６（ｂ）に示す位置から４５度回転させた位置に配置した例を示す。

この場合における、メインパターンａの中心と補助パターンｂの中心とのｘ方向及びｙ方向のピッチＰ’と、上記Ｐとは、Ｐ’＝（√２）Ｐの関係となるため、Ｐ’は上記式２−２を利用して式３にて表せる。

以上のようにして、照明条件（λ、ＮＡ、σｓ）を関数として、メインパターンａに対する補助パターンｂの最適な配置位置（最適なマージンが得られる配置位置）を表すパラメータＰ、Ｐ’が決まる。

照明条件（λ、ＮＡ、σｓ）は、図３に示す入力装置２１により入力され、この入力データを使って処理装置２２は上記計算を行いＰ、Ｐ’を求め、このＰ、Ｐ’は補助パターンｂの初期位置データとして記憶装置２３に格納される。また、入力データや処理結果は、例えばディスプレイ、プリンター等の出力装置２４を介して表示やプリント可能である。

次に、補助パターンｂの初期設定サイズは、補助パターンｂが被転写体上で結像しない非解像サイズ条件等を考慮して設定される。

図８は、補助パターンサイズとマージン（露光量裕度、フォーカス裕度）との関係（実線の曲線）、および補助パターンサイズと転写指数（これが大きいと転写危険性が増す）との関係（破線の曲線）を示す。

補助パターンのサイズが大きくなればなるほどマージンは大きくなるが、同時に転写指数も大きくなり、転写対象ではない補助パターンの転写危険性が増してしまう。したがって、必要マージンを確保しつつ、且つ転写してしまわないために、補助パターンのサイズは適切な範囲（図８の例ではサイズｓ１とサイズｓ２との間）に設定する必要がある。その他マスクスペックや欠陥検査なども考慮して、補助パターンの適切なサイズ条件が決まる。このサイズ条件は、補助パターンの初期サイズデータとして、記憶装置２３に格納される。

上記で得られた補助パターンの初期設定データは、コンタクトホールパターンに対応するメインパターンのリソグラフィマージンの確保に最も適した、補助パターンの位置・サイズを示す。以上のようにして設定される補助パターンの初期設定データは、メインパターンピッチがある程度のピッチ以上で一定ピッチな場合にはすべてのパターンに共通に用いることが可能である。しかし、メインパターンがランダムピッチで配置されている場合、すべてのメインパターンに対して一律に同じ設計の補助パターンを付加してしまうと、ピッチによっては補助パターンによるマージン向上効果を最大限に得られない場合が出てくる。

したがって、ランダムピッチでメインパターンが配置されている場合には、隣接する他のメインパターンとのピッチに応じて、各メインパターンに対応して配置する補助パターンの位置やサイズを上記初期設定に対して適宜変更する必要がある。

そこで、本発明の実施形態では、隣接するメインパターン間ピッチの違いに応じて、各メインパターンの周囲に配置する補助パターンの初期位置データと初期サイズデータに変更を加え、補助パターンの初期設定位置や初期設定サイズを適宜調整する（図２におけるステップ１０３）。これは、図３に示す処理装置２２が、記憶装置２３に格納された上記初期設定データ及びピッチ分類データを読み込んで、これらデータを利用して、本発明の実施形態に係るパターンデータ作成プログラムにしたがって処理を実行する。

例えば、狭ピッチのメインパターンａ１、ａ２に対して、前述した初期設定位置で補助パターンｂを配置した場合、図９に示すように、隣り合う補助パターンｂどうしが重なってしまい、最適マージンを得るために必要とされる干渉効果を得られなくなる。

そこで、この場合、各補助パターンｂを、それぞれ対応するメインパターンａ１、ａ２の中心に寄せるように位置を移動させることで、補助パターンｂどうしの重なりを回避することができる。しかし、補助パターンｂを上記初期設定位置からずらすということはマージンを低下させることになる。

そこで、本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、補助パターンｂを、対応するメインパターンａ１（またはａ２）の中心に寄せるように移動させて補助パターンｂの重なりを回避した上で、補助パターンｂのサイズを上記初期設定サイズより大きくすることで、最適位置（初期設定位置）からの位置移動に伴うマージンの低下を補って、必要マージンを確保する。補助パターンｂのサイズを大きくするにあたっては、図８を参照して前述したように、補助パターンｂが転写されてしまわないサイズ条件（ｓ２以下）を満足するように設定する。

なお、補助パターンを初期設定位置から移動させるとマージンは移動前よりも低下するが、それでも大抵の場合は確保すべきマージンは保持していることが多い。

一方で、補助パターンを上記初期位置データに基づいて各メインパターンに対して配置した場合、補助パターンが重ならなくても、隣り合う補助パターンどうしの間隔が狭く、マスク側で要求されるマスク制約条件に違反する場合が起こり得る。これを回避するため、必要なリソグラフィマージンを確保できる範囲内で、補助パターンのサイズを小さくすることもある。

隣のメインパターンとの間のピッチが比較的広く孤立したメインパターンａ６については、補助パターンｂが他のメインパターンについての補助パターンｂと重なることがないため、補助パターンｂの位置を上記初期設定位置から移動させずに済み、マージンの低下を防げる。さらに、メインパターンａ６の周囲に比較的広くスペースが確保できることから、図１０（ｃ）に示すように、補助パターンｂのサイズを初期設定サイズより大きくして、よりいっそうのマージンの向上を図ることができる。この場合も、補助パターンｂのサイズを大きくするにあたっては、補助パターンｂが転写されてしまわないサイズ条件（ｓ２以下）を満足するように設定する。

中間ピッチのメインパターンａ３（またはａ４、ａ５）については、図１０（ｂ）に示すように、補助パターンｂの位置及びサイズは初期設定のままとして初期設定で決まるマージンを維持できる。あるいは周囲のスペースに余裕があれば補助パターンｂのサイズを大きくして、よりマージンを向上させることができる。なお、中間ピッチの場合でも、位置及びサイズが初期設定のままであると補助パターンｂどうしが重なったり接近しすぎることがある。この場合には、補助パターンｂの位置を初期設定位置から移動させ、且つ必要なマージンが確保されるようにサイズを初期設定サイズから変更する。

なお、初期設定位置・サイズから上記のように適宜移動・変更させた補助パターンの位置・サイズを、メインパターンのピッチ分類データごとに予めテーブル化しておけば、補助パターン設計に際して、そのテーブルを参照することにより、補助パターンを簡易な方法で適切な位置・サイズに設計することも可能である。

以上のようにして作成されたマスクパターンデータを基に、マスク基板に対してパターン形成が行われる。

図１１（ａ）に示すように、マスク基板は、露光照明波長に対して透明な基板（例えばガラス基板）１上に遮光膜２が形成された構造を有する。遮光膜２上には、図１１（ｂ）に示すようにレジスト（例えば電子線レジスト）３が形成され、このレジスト３に対して前述したマスクパターン（メインパターン及び補助パターン）が図１１（ｃ）に示すように電子線描画される。

図１において、マスクパターンデータ１１は描画装置１２にて読み取り可能なデータ形式に変換された上で描画装置１２に入力され、描画装置１２はそのマスクパターンデータに基づいてパターンをレジスト３に電子線描画する。

この電子線描画の後、レジスト３は現像され、マスクパターンに応じた開口が形成される（図１１（ｄ））。この後、そのレジスト３をマスクとして遮光膜２のエッチングを行う（図１１（ｅ））。

そして、レジスト３を剥離し、図１１（ｆ）に示すように、遮光膜２が上記パターンにパターニングされたマスクが得られる。遮光膜２に形成された開口が上記メインパターンおよび補助パターンに対応する。もしくは、ガラス基板１上に残された遮光膜２部分が上記メインパターンおよび補助パターンに対応する。

以上のようにして、所望のパターン（メインパターン及び補助パターン）が形成されたマスクが得られる。そして、このマスクを用いてメインパターンのみが、例えば半導体ウェーハ、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板などの被転写体に露光転写される。

以上説明した本発明の実施形態によれば、ランダムピッチで配置されたメインパターン（実パターン）に補助パターンを付加するにあたって、照明条件に基づいて決まる補助パターンの位置や、転写危険性等を考慮して決まる補助パターンのサイズを固定せず、メインパターンのピッチの違いに応じて適宜変更し、各メインパターンのそれぞれに対して、露光転写時のマージンを向上させるべく適切に設計された補助パターンが付加される。そして、このパターン（メインパターン及び補助パターン）が形成されたマスクを用いることで、被転写体に対して高精度でメインパターンの形成を行うことができ、歩留まりの向上が図れる。

なお、狭ピッチの場合に問題となるのは、補助パターンどうしが重なることはもちろん、補助パターンどうしが接近しすぎてもマスク制約条件に違反してしまう。すなわち、補助パターン間ピッチが狭すぎるとマスク上での所望の補助パターン形状を保証できなくなる。また、補助パターンどうしが接近しすぎて重なると、干渉効果が得られなくなるという問題もあるが、もともとの個々の補助パターンよりもサイズの大きなパターンとなってしまうので転写の危険性が高まる。

そこで、本発明の実施形態では、図１３のフローに示すように、補助パターンの初期設定（ステップ１１１）の後、その初期設定データに基づいて配置される補助パターンどうしが所定の間隔以下で近接するか否か又は互いに重なるか否かを判断し、隣り合う位置関係にある補助パターンどうしが所定の間隔（マスク制約に違反する間隔）以下で近接すると判断された場合又は互いに重なると判断された場合（ステップ１１２）には、補助パターンの間隔を所定の間隔よりも広げるように、近接する補助パターンの少なくとも一方を移動させる、又は近接する補助パターンデータの少なくとも一方のサイズを縮小する（ステップ１１３）。

狭ピッチの場合に、補助パターンをメインパターンの中心に向けて寄せるように移動させることに限らず、補助パターンの位置はそのままでサイズをやや小さくすることによってマスク制約違反せず且つ必要なリソグラフィマージンを確保できるのなら、そのように対処することもできる。ピッチが狭すぎて、補助パターンのサイズをかなり小さくしないとマスク制約違反を回避できないような場合には、補助パターンをメインパターンの中心に寄せるように移動させる。

前述した設計方法にて作成されたマスクの一例としては、複数のメインパターンと、メインパターンに対応する補助パターンとを有するマスクであって、複数のメインパターンは第１のメインパターン及び第２のメインパターンを有し、第１のメインパターンの隣接するメインパターンまでの距離は、第２のメインパターンの隣接するメインパターンまでの距離よりも大きく、第１のメインパターンに対応する補助パターンのサイズは、第２のメインパターンに対応する補助パターンのサイズよりも大きいことを特徴とするマスクである。

また、従来、周期パターンと非周期（ランダム）パターンとを同じ半導体ウェーハ上に転写する場合、周期パターンに対してはこれに適した斜入射照明を用いて露光転写し、ランダムパターンについては垂直照明を用いて露光転写するというように、別々の工程で行っていた。これに対して、本発明の実施形態によれば、同じ半導体ウェーハ上に転写すべき周期パターンとランダムパターンとで照明を変えてそれぞれ別工程で露光を行わなくてもよく、すなわち斜入射照明を用いた露光にて周期パターンもランダムパターンも露光転写でき、製造効率の向上が図れる。

前述した実施形態では、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示すように、一つのメインパターンａにつき、その周辺に複数（例えば４つ）の補助パターンｂからなる補助パターングループ（以下、単にグループという）を対応させて配置した例を示した。しかし、１つのメインパターンａあたりに付加する補助パターンｂの個数は４つに限ることはなく、また複数に限らず単数であってもよい。

また、前述した実施形態では、１つのメインパターンａに付加される同じグループに属するすべての補助パターンｂの位置及びサイズを同じに設定した。具体的には、補助パターンを付加する対象メインパターンと、これに最も近い他のメインパターンとの間隔に応じて定められる位置及びサイズに、同じグループに属する各補助パターンの位置及びサイズが揃えられていた。

例えば、前述した図５（ａ）に示すメインパターンａ１は、メインパターンａ２とメインパターンａ４のそれぞれに対して異なる間隔で隣接する。メインパターンａ１とメインパターンａ２との間隔は、メインパターンａ１とメインパターンａ４との間隔よりも小さい。そして、メインパターンａ１の周辺に配置する同じグループに属する例えば４つの補助パターンの位置及びサイズは、メインパターンａ１とこれが隣接する他のメインパターンとの間隔の中で最も小さいもの（この場合メインパターンａ１とメインパターンａ２との間隔）で決まる位置及びサイズに揃えられていた。

すなわち、メインパターンａ１に付加される補助パターンは、メインパターンａ１とメインパターンａ２との間隔に応じて決められる位置及びサイズを有する。そのメインパターンａ１に付加される補助パターンは、メインパターンａ１とは異なる他のメインパターンａ２に付加される補助パターンと、メインパターンａ１とメインパターンａ２との間で重なることなく、あるいはマスク制約条件違反となる所定間隔以下で近接することなく、メインパターンａ１の横に配置することができる。

したがって、メインパターンａ１とメインパターンａ２との間隔よりも広い間隔を有するメインパターンａ１とメインパターンａ４との間（メインパターンａ１の下）にも、上記メインパターンａ１とメインパターンａ２との間隔に応じて決められた位置及びサイズの補助パターン（メインパターンａ１に付加される補助パターン）を、メインパターンａ４に付加される補助パターンと重なったり所定間隔以下に近接することなく配置可能である。

逆に、メインパターンａ１に付加される補助パターンの位置及びサイズをメインパターンａ１とメインパターンａ４との間の間隔に応じて設定した場合、その補助パターンを、メインパターンａ１とメインパターンａ２との間に配置すると、メインパターンａ２に付加される補助パターンと重なったり所定間隔以下に近接してしまうことが起こり得る。

上記ではメインパターンａ１に付加される補助パターンについて説明したが、他のメインパターンについても同様な観点から補助パターンの位置及びサイズが設定される。例えば、メインパターンａ２に付加される複数（例えば４つ）の補助パターンについても、メインパターンａ２とメインパターンａ３との間隔に応じて決まる位置及びサイズではなく、よりメインパターン間間隔が小さいメインパターンａ２とメインパターンａ１との間隔に応じて決まる位置及びサイズを適用する。この位置及びサイズは、メインパターンａ２の周辺に配置する同じグループ（メインパターンａ２に対応するグループ）に属するすべての補助パターンに適用する。

前述したように、１つのメインパターンに対応して配置され同じグループに属する各補助パターンの位置及びサイズを一律に等しく設定する方法は、補助パターン配置処理の短時間化に有効である。

次に、図１４は、本発明の他の実施形態に係るパターンデータ作成方法のフローチャートを示す。本実施形態では、同じメインパターンに対応して付加される同じグループに属する個々の補助パターンデータの位置及びサイズを、その同じグループに属する他の補助パターンデータの位置及びサイズとは無関係に、個々の補助パターンデータごとに、隣接するメインパターンデータの間隔に応じて設定する。

まず、メインパターンのピッチ分類を行い、分類されたピッチごとに補助パターン配置領域を設定すると共に、その設定された領域に配置される補助パターンの位置及びサイズを補助パターン配置領域に対応付ける（ステップ３０１）。

図１５（ａ）は、ピッチＰ１で隣接する２つのメインパターンａ１を示す。なお、これらメインパターンａ１は、互いにピッチＰ１で隣接すると共に、直交する２方向（図１５（ａ）において横方向及び縦方向）にもピッチＰ１で図示しないメインパターンと隣接しているとする。

各メインパターンａ１の周辺には補助パターン配置領域Ｂ１が設定される。図１５（ａ）に示す例では、中心が各メインパターンａ１の中心と一致し、１辺がＰ１の、破線で示す正方形がまず設定される。そして、その正方形を垂直２等分する線及び水平２等分する線で４分割し、４分割された各々の領域が、ピッチＰ１に対応した補助パターン配置領域Ｂ１として設定される。ピッチＰ１は、例えば１００ｎｍ以上１４０ｎｍ未満であり、補助パターン配置領域Ｂ１は、１辺が（Ｐ１／２）の正方形である。

補助パターン配置領域Ｂ１が設定されると、その補助パターン配置領域Ｂ１に配置される補助パターンｂ１の位置及びサイズが設定される。ここでは、前述した実施形態と同様に、露光照明条件、マージン、補助パターンが転写してしまわない非解像サイズ条件、マスクスペックなどを考慮しつつ、隣り合う補助パターンどうしが重ならないもしくは所定間隔以下で近接しないように、なおかつ必要なマージンが得られるように、補助パターンｂ１の位置及びサイズが設定される。

図１５（ｂ）は、ピッチＰ１より大きなピッチＰ２で隣接する２つのメインパターンａ２を示す。なお、これらメインパターンａ２は、互いにピッチＰ２で隣接すると共に、直交する２方向（図１５（ｂ）において横方向及び縦方向）にもピッチＰ２で図示しないメインパターンと隣接しているとする。

各メインパターンａ２の周辺には補助パターン配置領域Ｂ２が設定される。図１５（ｂ）に示す例では、中心が各メインパターンａ２の中心と一致し、１辺がＰ２の、破線で示す正方形がまず設定される。そして、その正方形を垂直２等分する線及び水平２等分する線で４分割し、４分割された各々の領域が、ピッチＰ２に対応した補助パターン配置領域Ｂ２として設定される。ピッチＰ２は、例えば１４０ｎｍ以上１８０ｎｍ未満であり、補助パターン配置領域Ｂ２は、１辺が（Ｐ２／２）の正方形である。

補助パターン配置領域Ｂ２が設定されると、その補助パターン配置領域Ｂ２に配置される補助パターンｂ２の位置及びサイズが設定される。ここでも、前述した実施形態と同様に、露光照明条件、マージン、補助パターンが転写してしまわない非解像サイズ条件、マスクスペックなどを考慮しつつ、隣り合う補助パターンどうしが重ならないもしくは所定間隔以下で近接しないように、なおかつ必要なマージンが得られるように、補助パターンｂ２の位置及びサイズが設定される。

図１５（ｃ）は、ピッチＰ２より大きなピッチＰ３で隣接する２つのメインパターンａ３を示す。なお、これらメインパターンａ３は、互いにピッチＰ３で隣接すると共に、直交する２方向（図１５（ｃ）において横方向及び縦方向）にもピッチＰ３で図示しないメインパターンと隣接しているとする。

各メインパターンａ３の周辺には補助パターン配置領域Ｂ３が設定される。図１５（ｃ）に示す例では、中心が各メインパターンａ３の中心と一致し、１辺がＰ３の、破線で示す正方形がまず設定される。そして、その正方形を垂直２等分する線及び水平２等分する線で４分割し、４分割された各々の領域が、ピッチＰ３に対応した補助パターン配置領域Ｂ３として設定される。ピッチＰ３は、例えば１８０ｎｍ以上２５０ｎｍ未満であり、補助パターン配置領域Ｂ３は、１辺が（Ｐ３／２）の正方形である。

補助パターン配置領域Ｂ３が設定されると、その補助パターン配置領域Ｂ３に配置される補助パターンｂ３の位置及びサイズが設定される。ここでも、前述した実施形態と同様に、露光照明条件、マージン、補助パターンが転写してしまわない非解像サイズ条件、マスクスペックなどを考慮しつつ、隣り合う補助パターンどうしが重ならないもしくは所定間隔以下で近接しないように、なおかつ必要なマージンが得られるように、補助パターンｂ３の位置及びサイズが設定される。

図１５（ｄ）は、ピッチＰ３より大きなピッチＰ４で隣接する２つのメインパターンａ４を示す。なお、これらメインパターンａ４は、互いにピッチＰ４で隣接すると共に、直交する２方向（図１５（ｄ）において横方向及び縦方向）にもピッチＰ４で図示しないメインパターンと隣接しているとする。

各メインパターンａ４の周辺には補助パターン配置領域Ｂ４が設定される。図１５（ｄ）に示す例では、中心が各メインパターンａ４の中心と一致し、１辺がＰ４の、破線で示す正方形がまず設定される。そして、その正方形を垂直２等分する線及び水平２等分する線で４分割し、４分割された各々の領域が、ピッチＰ４に対応した補助パターン配置領域Ｂ４として設定される。ピッチＰ４は例えば２５０ｎｍ以上であり、補助パターン配置領域Ｂ４は、１辺が（Ｐ４／２）の正方形である。

補助パターン配置領域Ｂ４が設定されると、その補助パターン配置領域Ｂ４に配置される補助パターンｂ４の位置及びサイズが設定される。ここでも、前述した実施形態と同様に、露光照明条件、マージン、補助パターンが転写してしまわない非解像サイズ条件、マスクスペックなどを考慮しつつ、隣り合う補助パターンどうしが重ならないもしくは所定間隔以下で近接しないように、なおかつ必要なマージンが得られるように、補助パターンｂ４の位置及びサイズが設定される。

以上説明したように、本実施形態では隣接するメインパターン間ピッチＰ１〜Ｐ４ごとに、補助パターン配置領域Ｂ１〜Ｂ４が設定され、さらに各補助パターン配置領域Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれに、配置するべき補助パターンの位置及びサイズが対応付けられる。

このような処理は、図３に示す処理装置２２が実行し、その処理の結果得られるピッチ分類ごとの補助パターン配置領域Ｂ１〜Ｂ４、および各補助パターン配置領域Ｂ１〜Ｂ４に対応付けられた補助パターンの位置及びサイズデータは記憶装置２３に格納され、後述する補助パターン配置処理の際に参照される。

なお、ピッチ分類は４分類に限らず、さらに細分化してもよい。また、前述した例では、１００ｎｍ以上のピッチについて分類したが、１００ｎｍ未満のピッチを含む分類を作成してもよい。

次に、補助パターンを各メインパターンの周辺に配置するにあたっては、まず、メインパターンの周辺にどのくらいの広さのスペース（他のメインパターンが存在しない領域）があるかをチェックする（図１４におけるステップ３０２）。

そして、次のステップ３０３にて、最も小さいピッチ分類に対応する補助パターン配置領域（前述した分類例では、図１５（ａ）に示すピッチＰ１に対応する補助パターン配置領域Ｂ１）を、対象としているメインパターン周辺領域に確保可能かどうかを判定する。

このステップ３０３の判定にて“Yes”の場合には、次のステップ３０４にて、今対象としている領域に確保可能な最大サイズの補助パターン配置領域を選択すると共に、その選択された補助パターン配置領域に対応付けられた位置及びサイズの補助パターンをメインパターンの周辺に配置する。この処理について、具体的に図１６を参照して説明する。

図１６（ａ）は、例えば６個のメインパターンａ１１〜ａ１６がランダムピッチで配置された領域（データ処理上の領域）を示す。図１６（ａ）において、太線で囲まれた領域は、各メインパターンａ１１〜ａ１６の周辺に設定された補助パターン配置領域Ｂ１〜Ｂ４を表す。また、図１６（ａ）において破線で表され、その中心を各メインパターンａ１１〜ａ１６の中心に一致させている正方形は、前述した分類における最小ピッチＰ１（図１５（ａ））を１辺とする正方形である。

図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示す各補助パターン配置領域Ｂ１〜Ｂ４に、それぞれ対応する補助パターンｂ１〜ｂ４を配置した状態を示す。

例えば、メインパターンａ１１の周辺に補助パターンを配置する場合について考える。図１６（ａ）におけるメインパターンａ１１の下方にはメインパターンａ１２が存在する。ここで、メインパターンａ１１とメインパターンａ１２との間のピッチがＰ１（例えば１００ｎｍ以上１４０ｎｍ未満）であるとすると、メインパターンａ１１の下方にピッチＰ１に対応した補助パターン領域Ｂ１が設定される。

補助パターン配置領域Ｂ１には、この補助パターン配置領域Ｂ１に対応付けられた位置及びサイズを有する補助パターンｂ１が、図１６（ｂ）に示すように配置される。

図１６（ａ）においてメインパターンａ１１の上方の領域のスペースチェックを行った結果、その領域側ではメインパターンａ１１と他のメインパターンとのピッチがＰ４（例えば２５０ｎｍ以上）であったとした場合、そのメインパターンａ１１の上方の領域には、ピッチＰ４に対応した補助パターン配置領域Ｂ４が設定される。

補助パターン配置領域Ｂ４には、この補助パターン配置領域Ｂ４に対応付けられた位置及びサイズを有する補助パターンｂ４が、図１６（ｂ）に示すように配置される。

このようにして、メインパターンａ１１の周辺に、メインパターンａ１１に対応する同じグループに属する４つの補助パターン（２つの補助パターンｂ１と２つの補助パターンｂ４）が配置される。

本実施形態によれば、同じメインパターンａ１１に付加され同じグループに属する４つの補助パターンの位置及びサイズを、各補助パターンが配置される個々の領域の広さに応じて設定している。

図１５に例示した４分類において、図１５（ｄ）に示す最もサイズの大きな補助パターン配置領域Ｂ４に対応付けられた補助パターンｂ４の位置（付加対象であるメインパターンａ４に対する相対的位置）は、前述した露光照明条件に基づいて決まる初期設定位置に相当し、必要マージンを確保する上で最適な位置と言える。しかし、ピッチＰ４よりも狭いピッチにも補助パターンｂ４を適用してしまうと、隣り合う補助パターンどうしが重なったり所定間隔以下で近接しマスク制約条件違反となることが懸念される。

そこで、ピッチＰ４よりも狭いピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３については、ピッチＰ４に対応する補助パターン配置領域Ｂ４よりも小さな補助パターン配置領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を設定すると共に、各補助パターン配置領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に配置する補助パターンｂ１、ｂ２、ｂ３の位置を、他の補助パターンとの間隔が拡がるように対象メインパターンの中心に寄せるようにずらす。

補助パターンの位置が最適位置からずれることでマージンの低下が生じるが、これを補うように各補助パターンｂ１、ｂ２、ｂ３の位置に応じて各補助パターンｂ１、ｂ２、ｂ３のサイズを適切に設定する。

補助パターンの位置だけに注目すれば、補助パターンｂ４の位置が最適と言え、補助パターンｂ３、ｂ２、ｂ１となるにしたがって、他の補助パターンとの干渉を回避するべく、最適位置からの位置ずれ量が大きくなっていく。

したがって、メインパターンの周辺に補助パターン配置領域Ｂ４が確保可能であればその領域に補助パターンｂ４を配置する。補助パターン配置領域Ｂ４の確保ができない場合、すなわち補助パターン配置領域Ｂ４が他のメインパターンについての補助パターン配置領域と重なってしまう場合には、残りの補助パターン配置領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の中で確保可能な最も大きなサイズの補助パターン配置領域を選択し、その選択された補助パターン配置領域に、これに対応付けられた補助パターンを配置する。なお、図１５に示した４分類は一例であって、さらに細かく区分けしてもよい。

すなわち、メインパターン間ピッチに応じていずれかの補助パターン配置領域Ｂ１〜Ｂ４が確保可能であれば、各補助パターン配置領域Ｂ１〜Ｂ４に対応付けられた位置及びサイズを有する補助パターンを配置することで、他の補助パターンと重なったり所定間隔以下に近接することなく、また補助パターンが転写してしまうこともなく、必要マージンを得ることができる。

図１６（ａ）において例えばメインパターンａ１３とメインパターンａ１４との間の領域では、前述した分類における最小ピッチＰ１（図１５（ａ））を１辺とする破線で示す正方形どうしが重なっている。これら正方形が重なるということは、図１５に示す分類上最小サイズの補助パターン配置領域Ｂ１どうしが重なることになる。最小サイズの補助パターン配置領域Ｂ１どうしが重なるということは、補助パターン配置領域Ｂ１に対応付けられた補助パターンｂ１どうしが重なるもしくはマスクスペックで許容されない所定間隔以下で近接することになり、マスク制約条件違反となる。すなわち、上記正方形が重なる領域は、最小ピッチに対応付けられた補助パターンですら配置できない領域であることを意味する。

この場合図１４におけるステップ３０３で“No”となり、ステップ３０５に進み、図１６（ｂ）に示すように、メインパターンａ１３とメインパターンａ１４との間には補助パターンを配置しない。なお、より微細ピッチに対応したよりサイズの小さな補助パターン配置領域を作成すれば、その補助パターン配置領域に対応付けられたよりサイズの小さな補助パターンを適切な位置に配置することで、メインパターンａ１３とメインパターンａ１４との間にもそれぞれのメインパターンに対応する２つの補助パターンを重なったり接近しすぎることなく配置することが可能となる。

あるいは、図１７に示すように、重なってしまう２つの補助パターンを統合処理した１つの補助パターンｂ１０を、メインパターンａ１３とメインパターンａ１４とに兼用させて配置することも可能である。ここでの処理は、重なるもしくは所定間隔以下で近接する２つの補助パターンの一方のサイズをゼロに縮小する処理とも言える。

前述した処理はすべてのメインパターンについて行い、図１６（ａ）に示すように各メインパターンａ１１〜ａ１６の周辺に、他のメインパターンとのピッチに応じた補助パターン配置領域Ｂ１〜Ｂ４が設定され、且つ図１６（ｂ）に示すように、各補助パターン配置領域Ｂ１〜Ｂ４には、対応する補助パターンｂ１〜ｂ４が配置される。

また、例えば、図１６（ａ）に示すメインパターンａ１２とメインパターンａ１３との間で、メインパターンａ１２に対応する補助パターン配置領域Ｂ２とメインパターンａ１３に対応する補助パターン配置領域Ｂ２とが向き合う部分では、互いに同じ補助パターン配置領域Ｂ２を設定しているが、互いに異なる補助パターン配置領域を設定してもよい。
例えば、メインパターンａ１２とメインパターンａ１３との間に、補助パターン配置領域Ｂ１と補助パターン配置領域Ｂ３とが互いに重ならずに確保可能であるならば、それらメインパターンａ１２、ａ１３間に、補助パターン配置領域Ｂ１と補助パターン配置領域Ｂ３を設定してもよい。補助パターン配置領域Ｂ１と補助パターン配置領域Ｂ３とが重ならずに確保可能であるならば、それぞれの領域に配置される補助パターンｂ１と補助パターンｂ３も重なったり、接近しすぎることがない。

図１６（ａ）に示すように、異なるメインパターンに対応する補助パターン配置領域どうしが向き合う部分で、それら向き合う補助パターン配置領域を同じものに設定した場合には、補助パターン配置処理をより短時間で迅速に行える。また、補助パターン配置領域は隣接するメインパターン間のピッチに応じて適切なものに設定されるので、その設定とは異なる補助パターン配置領域を配置するよりは、ピッチに応じた設定通りの補助パターン配置領域を配置する方が、マージン確保、補助パターンの転写危険性回避、マスク制約条件違反回避などの点から望ましい。

すべてのメインパターンについての処理が終了し、図１４におけるステップ３０６で“Yes”となると、補助パターンの配置処理が終了する（ステップ３０７）。

以上説明した本実施形態によれば、１つのメインパターンについて付加される同じグループに属する複数の補助パターンの位置及びサイズを同グループ内で均一にするのではなく、各補助パターンが配置される領域の広さに応じて個々の補助パターンごとに適切な位置及びサイズを設定している。これにより、特に、他のメインパターンで周囲を囲まれていない端に位置するメインパターンについて、他のメインパターンが存在しない領域側に配置される補助パターンによるマージン向上効果を改善できる。

なお、一般に、コンタクトホールのデザインルールでは、配置可能な最小スペースは直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向とする）で同じである。そのため、前述した補助パターン配置領域の設定に際しては、Ｘ方向及びＹ方向の辺の長さが等しい正方形を４等分した領域を補助パターン配置領域とした。しかし、Ｘ方向とＹ方向とで配置可能な最小スペースが異なるコンタクトホールパターンや、配置ピッチがＸ方向とＹ方向とで異なる場合には、それに応じた長方形を作成の上、それを４分割して補助パターン配置領域としてもよい。

例えば、図１８（ａ）に示す例では、Ｘ方向のメインパターンａ間ピッチＰＸよりも、Ｙ方向のメインパターンａ間ピッチＰＹの方が大きく、Ｘ方向に対してＹ方向に長い長方形を作成し、それを４等分して得られる長方形の領域を補助パターン配置領域Ｂとしている。

また、図１８（ｂ）に示すように、四角形のメインパターンａの各辺に対向する部分に補助パターンｂが配置されるレイアウトにおいては、破線で示す補助パターン配置領域Ｂどうしが重なる場合もある。同じメインパターンａに付加され同じグループに属する補助パターン配置領域Ｂどうしは重なってもかまわない。他グループに属する補助パターン配置領域どうしが重なると、前述したようにデザインルール違反となる。

また、図１８（ｃ）に示すようにメインパターンａの横だけに、もしくは図１８（ｄ）に示すようにメインパターンａの上下だけに補助パターンｂが配置されるレイアウトの場合には、ピッチに応じて辺の長さが決まる正方形もしくは長方形（破線で表される）を２等分することで補助パターン配置領域Ｂが設定される。

次に、前述した本発明の実施形態に係るマスクを用いた半導体装置の製造方法について説明する。半導体装置として例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）の製造工程を例示する。

ＭＯＳＦＥＴの製造に際しては、まず、例えばシリコン基板やシリコン層（以下、まとめてウェーハと称する）の上にゲート絶縁膜を形成する。そして、そのゲート絶縁膜の上にゲート電極となる導体層を形成する。その後に、導体層とゲート絶縁膜をパターニングする。このパターニングの工程において、前述した本実施形態に係るマスクを用いることができる。

すなわち、前述したようにマスクを作成（図１２においてステップ２０１）した後、ウェーハにおける被加工膜上に形成したレジストに対して、上記マスクを用いてパターンを露光転写する（図１２においてステップ２０２）。このとき、メインパターンのみが転写され、限界解像度を下回るサイズの補助パターンは転写されない。

次に、レジストを現像（図１２においてステップ２０３）した後、そのレジストをマスクにして被加工膜をエッチングする（図１２においてステップ２０４）ことで、被加工膜にメインパターンが形成される。

その後、パターニングしたゲートをマスクとしてウェーハに不純物を導入することにより、ソース・ドレイン領域を形成する。そして、ウェーハ上に層間絶縁膜を形成し、さらに配線層を形成することにより、ＭＯＳＦＥＴの要部が完成する。ここで、配線層とソース・ドレイン領域とのコンタクトのために層間絶縁膜にビアを形成する工程においても、上記マスクを用いたパターンの露光転写を利用することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

前述した実施形態で示したメインパターン及び補助パターンのレイアウトやサイズ、形状、ピッチ分類の区切りなどは一例であって、本発明はそれらに限定されるものではない。前述した実施形態では、補助パターンｂの中心が直交する２直線上に位置するようにメインパターンａの上下左右に補助パターンｂを配置した具体例（図７（ｂ））や、その直交２直線の間の斜め方向（メインパターンａの対角位置）に補助パターンｂを配置した具体例（図６（ｂ））を示したが、これらは一例であって補助パターンｂの配置位置はこれらに限るものではない。例えば、上記直交２直線と対角位置との間に補助パターンの中心が位置するような配置であってもよい。

また、斜入射変形照明として２重極照明を用いた場合にも本発明は適用可能である。２重極照明は、図４に示す４重極照明における２つの発光領域３１及び３２、または発光領域３３及び３４のみを発光領域として有し、σｉｎ、σｏｕｔの考え方は４重極照明の場合と同じである。

また、本発明のマスクを用いたパターン転写は、半導体ウェーハプロセスに限らず、ディスプレイ用のガラス基板、プリント配線板、インターポーザ等へのパターン転写にも適用可能である。

１…マスク基板、２…遮光膜、３…レジスト、２０…マスクパターンデータ作成装置

Claims (1)

1. マスクに形成され前記マスクを使った露光により被転写体に転写される複数のメインパ
   ターンに対応して形成される、前記被転写体への転写対象ではない補助パターンに対応す
   る補助パターンデータを作成するマスクパターンデータ作成方法であって、
   照明条件に基づいて決まる前記補助パターンデータの初期設定位置を表す初期位置デー
   タと、前記被転写体上で結像しないサイズ条件を満足する前記補助パターンデータの初期
   設定サイズを表す初期サイズデータとに基づいて、隣接する前記メインパターンに対して
   それぞれ配置される補助パターンデータを、前記複数のメインパターン間のピッチに応じ
   て変更し、さらに前記補助パターンデータが所定の間隔以下で近接するか否か又は互いに
   重なるか否かを判断する手順と、
   前記近接する補助パターンデータが、所定の間隔以下で近接すると判断される場合は、
   前記近接する補助パターンデータの間隔を前記所定の間隔よりも広げるように、前記近接
   する補助パターンデータの少なくとも一方のサイズを縮小し、この縮小でも所定の間隔以
   下と判断される場合には、前記近接する補助パターンデータの少なくとも一方を前記メイ
   ンパターンの中心に寄せるよう移動させ、前記近接する補助パターンデータが、互いに重
   なると判断される場合は、前記近接する補助パターンデータの少なくとも一方のサイズを
   縮小する手順と、
   を有することを特徴とするマスクパターンデータ作成方法。
   

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