(57)【要約】【課題】半導体装置の製造安定性に優れたフォトマスクを提供する。【解決手段】マスクパターン用のレイアウトデータを読み込む工程と、レイアウトデータのうち、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間する少なくとも二つのホールパターンＨＰ１を抽出する工程と、少なくとも二つのホールパターンＨＰ１のうちの少なくとも一つを第１方向に直交する第２方向に移動させることにより、少なくとも二つのホールパターンＨＰ１を、第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる工程と、を備える。【選択図】図１
2014149458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクパターン用のレイアウトデータを読み込む工程と、
前記レイアウトデータのうち、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間する少なくとも二つのホールパターンを抽出する工程と、
前記少なくとも二つのホールパターンのうちの少なくとも一つを前記第１方向に直交する第２方向に移動させることにより、前記少なくとも二つのホールパターンを、前記第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる工程と、
を備えるフォトマスクの設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスクの設計方法において、
前記ホールパターンを前記第２方向に移動させる前記工程の前において、前記ホールパターンに対応したホールを絶縁膜に形成する際に前記ホールの配置が許容される領域、を決定する工程をさらに備え、
前記ホールパターンを前記第２方向に移動させる前記工程は、前記ホールが前記領域内に形成されるよう、前記ホールパターンを移動させるフォトマスクの設計方法。
【請求項３】
請求項１に記載のフォトマスクの設計方法において、
前記ホールパターンを前記第２方向に移動させる前記工程において、移動後における隣接する二つの前記ホールパターンの前記第２方向におけるずれ量は、移動前における隣接する二つの前記ホールパターンの中心間距離の５％以上２０％以下であるフォトマスクの設計方法。
【請求項４】
請求項１に記載のフォトマスクの設計方法を用いて設計されたフォトマスクを準備する工程と、
前記フォトマスクを用いてレジスト膜をパターニングする工程と、
前記レジスト膜をマスクとして絶縁膜をエッチングすることにより、前記絶縁膜に前記ホールパターンに対応したホールを形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【請求項５】
マスクパターン用のレイアウトデータを読み込む工程と、
前記レイアウトデータのうち、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間する少なくとも二つのホールパターンを抽出する工程と、
前記少なくとも二つのホールパターンのうちの少なくとも一つを前記第１方向に直交する第２方向に移動させることにより、前記少なくとも二つのホールパターンを、前記第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる工程と、
前記レイアウトデータに基づいてフォトマスクを作製する工程と、
前記フォトマスクを用いてレジスト膜をパターニングする工程と、
前記レジスト膜をマスクとして絶縁膜をエッチングすることにより、前記絶縁膜に前記ホールパターンに対応したホールを形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクの設計方法および半導体装置の製造方法に関し、例えばホールパターンを有するフォトマスクの設計方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法に適用可能な技術である。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、たとえばフォトマスクを用いたリソグラフィ工程によるパターニングが行われる。このようなフォトマスクに関する技術としては、たとえば特許文献１〜４および非特許文献１に記載されるものが挙げられる。
【０００３】
特許文献１および非特許文献１では、ＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）に関する技術が提案されている。また、特許文献２〜４では、とくにホールパターンを形成するフォトマスクに関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５４３４７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−４４７２１号公報
【特許文献３】特開平１１−１０２０６０号公報
【特許文献４】特開２００２−３１８８３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ニック・コブ（Nick Cobb）他、低複雑性高速マスク設計（Fast low complexity mask design）、エス・ピー・アイ・イー シンポジウム オン マイクロリソグラフィ（SPIE Symposium on Microlithography ）、米国、1995年、Vol.2440、p.313-327
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体装置の製造に使用されるフォトマスクには、一列に配置される複数のホールに対応した複数のホールパターンが形成される場合がある。これらのホールパターンの間隔は、半導体装置の微細化に伴い、短くなってきている。隣接するホールパターンが互いに近接する場合、ホールパターンの形状と比較して、ホールパターンに対応して形成されるホールの形状は隣接するホールへ向けて延びるように変形する傾向がある。このため、一列に配置されたホールパターンに対応した複数のホールを形成する際に、隣接するホール間において短絡が生じるおそれがあった。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態によれば、マスクパターン用のレイアウトデータから、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間する少なくとも二つのホールパターンが抽出される。そして、抽出されたホールパターンのうちの少なくとも一つを第１方向に直交する第２方向に移動させることにより、抽出されたホールパターンを第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる。
【発明の効果】
【０００８】
前記一実施の形態によれば、半導体装置の製造安定性に優れたフォトマスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るフォトマスクの構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すフォトマスクの設計方法を示す図である。
【図３】本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】ホールパターンの移動量とホールの移動量との関係を示すグラフである。
【図５】ホールパターンの移動量に対するホールの移動量の比を示すグラフである。
【図６】ホールパターンの移動量と、レジスト膜に形成された隣接する二つのホールの間隔と、の関係を示すグラフである。
【図７】ホールパターンの移動量と、露光量のマージンと、の関係を示すグラフである。
【図８】本実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るフォトマスクＰＭ１の構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示すフォトマスクＰＭ１の設計方法を示す図である。
本実施形態に係るフォトマスクＰＭ１の設計方法は、次のように行われる。まず、マスクパターン用のレイアウトデータを読み込む。次に、レイアウトデータのうち、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間する少なくとも二つのホールパターンＨＰ１を抽出する。次に、抽出された少なくとも二つのホールパターンＨＰ１のうちの少なくとも一つを第１方向に直交する第２方向に移動させることにより、抽出された少なくとも二つのホールパターンＨＰ１を、第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる。
【００１２】
本実施形態によれば、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間する少なくとも二つのホールパターンＨＰ１を、第１方向に直交する第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる。このため、一列に配置された少なくとも二つのホールパターンＨＰ１について、隣接する二つのホールパターンＨＰ１の間隔を長くすることができる。これにより、一列に配置されたホールパターンに対応した複数のホールを形成する際に、隣接するホール間において短絡が生じることを抑制できる。したがって、半導体装置の製造安定性に優れたフォトマスクを提供することが可能となる。
【００１３】
以下、本実施形態に係るフォトマスクＰＭ１の構成、フォトマスクＰＭ１の設計方法、半導体装置ＳＭ１の構成、および半導体装置ＳＭ１の製造方法について詳細に説明する。
【００１４】
まず、フォトマスクＰＭ１の構成について説明する。
図１に示すように、フォトマスクＰＭ１には、複数のホールパターンＨＰ１が形成されている。本実施形態においては、少なくとも二つのホールパターンＨＰ１が、フォトマスクＰＭ１に形成される。ホールパターンＨＰ１は、たとえば第１方向に配列されている。図１においては、図中Ｘ軸方向が第１方向となる。図１に示す例においては、図中Ｘ軸方向に複数のホールパターンＨＰ１が配列されている。
なお、フォトマスクＰＭ１には、たとえばホールパターンや配線パターン等を含む回路パターンが形成されている。複数のホールパターンＨＰ１は、たとえばこの回路パターンの一部として形成される。
【００１５】
フォトマスクＰＭ１は、感光性の膜を、露光・現像を含むリソグラフィ工程によりパターニングする際のマスクとして用いられる。
ホールパターンＨＰ１は、たとえば半導体装置ＳＭ１を構成するコンタクトホールまたはビアホールに対応するパターンである。この場合、フォトマスクＰＭ１を用いたフォトリソグラフィ工程によって感光性のレジスト膜をパターニングした後、このレジスト膜をマスクとして絶縁膜をエッチングすることにより、絶縁膜にホールパターンＨＰ１に対応したコンタクトホールまたはビアホールが形成されることとなる。コンタクトホールは、たとえばソース・ドレイン領域またはゲート配線に接続するコンタクトを埋め込むためのホールである。ビアホールは、たとえば配線層間を接続するビアを埋め込むためのホールである。
【００１６】
複数のホールパターンＨＰ１は、第１方向に直交する第２方向における位置が互い違いとなるように配置されている。ここでは、平板状に形成されたフォトマスクＰＭ１平面において、第１方向に直交する方向を第２方向としている。図１においては、図中Ｙ軸方向が第２方向となる。図１に示す例では、複数のホールパターンＨＰ１は、図中Ｙ軸方向における位置が互い違いとなるように配置される。
本実施形態では、少なくとも一つのホールパターンＨＰ１について、マスクパターン用のレイアウトデータに記憶されている初期位置（以下、単に初期位置ともよぶ）から第２方向に沿って移動させることにより、複数のホールパターンＨＰ１を第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる。図１では、点線により示した位置が、たとえばホールパターンＨＰ１の初期位置となる。このとき、初期位置に配置された複数のホールパターンＨＰ１は、たとえば第２方向においていずれも同じ位置に配置される。
【００１７】
図１では、第２方向における一方側への移動および他方側への移動を、複数のホールパターンＨＰ１に対し交互に与えることにより、複数のホールパターンＨＰ１を第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる場合が例示されている。また、第２方向における一方側への移動を、複数のホールパターンＨＰ１に対し一つおきに与えることにより、複数のホールパターンＨＰ１を第２方向における位置が互い違いとなるように配置させてもよい。
なお、図１において、第２方向における一方側とは図１中上方または下方のいずれか一方であり、第２方向における他方側とは図１中上方または下方のいずれか他方である。以下、本実施形態において同様である。
【００１８】
図１に示す例において、初期位置に配置された複数のホールパターンＨＰ１について、隣接する二つのホールパターンＨＰ１の中心間距離（パターンピッチ）をＰとする。また、初期位置からの各ホールパターンＨＰ１の移動量をＳ／２とする。この場合、初期位置からホールパターンＨＰ１を移動させた後の、隣接する二つのホールパターンＨＰ１の中心間距離は、√（Ｐ２＋Ｓ２）となる。このように、ホールパターンＨＰ１を第２方向における位置が互い違いとなるように配置することにより、初期位置に配置される場合と比較して、ホールパターンＨＰ１の中心間距離を長くすることができることが分かる。このため、本実施形態によれば、一列に配置されたホールパターンＨＰ１に対応した複数のホールを形成する際に、隣接するホール間において短絡が生じることを抑制できる。
【００１９】
次に、フォトマスクＰＭ１の設計方法について説明する。
まず、マスクパターン用のレイアウトデータを読み込む。マスクパターン用のレイアウトデータとは、フォトマスクＰＭ１に形成する回路パターンのレイアウトデータである。
図２（ａ）に示すように、マスクパターン用のレイアウトデータに含まれる回路パターンは、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間した少なくとも二つのホールパターンＨＰ１を含んでいる。
【００２０】
次に、マスクパターン用のレイアウトデータのうち、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間した少なくとも二つのホールパターンＨＰ１を抽出する。なお、ホールパターンＨＰ１の数は特に限定されず、三つ以上の任意の数のホールパターンＨＰ１がこの工程において抽出されてもよい。この場合においても、複数のホールパターンＨＰ１は、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間して設けられる。
抽出されたホールパターンＨＰ１は、レイアウトデータに記憶されている初期位置に配置されている。レイアウトデータの初期位置において、複数のホールパターンＨＰ１は、たとえば第１方向に配列され、かつ第２方向においていずれも同じ位置に配置される。
また、レイアウトデータには、ホールパターンＨＰ１以外のホールパターンが含まれていてもよい。この場合、複数のホールパターンのうち、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間している一部が、ホールパターンＨＰ１として抽出されることとなる。
【００２１】
本実施形態において、上記基準値は、たとえば露光光の波長λおよびレンズの開口数ＮＡを用いて、０．５×λ／ＮＡ以上２×λ／ＮＡ以下とすることができる。
隣接するホールパターンＨＰ１間の近接に起因したホールの変形は、隣接するホールパターンＨＰ１の間隔が解像限界付近となる場合において特に顕著に生じうる。上記範囲内において定められる基準値以下の間隔を有するホールパターンＨＰ１に対し本実施形態に係るフォトマスクＰＭ１の設計方法を適用することにより、解像限界付近の間隔で配列されたホールパターンＨＰ１を効率的に抽出し、これに対し移動補正をかけることができる。したがって、隣接するホールパターンＨＰ１間の近接に起因したホールの変形を、効率的に、かつ確実に抑制できる。なお、上記基準値は、特に限定されず、リソグラフィ装置の分解能等によって適宜選択することができる。
【００２２】
図２（ａ）に示す例においては、第１方向に配列されたホールパターンＨＰ１を挟むように、二つのホールパターンＨＰ２が設けられている。この場合、第１方向に配列された複数のホールパターンのうち、両端に位置する二つをホールパターンＨＰ２として抽出し、二つのホールパターンＨＰ２に挟まれたものをホールパターンＨＰ１として抽出することとなる。図２（ａ）においては、第１方向に配列された複数のホールパターンのうち、破線により囲まれた領域内に位置するものがホールパターンＨＰ１となる。また、ホールパターンＨＰ１を挟むように破線により囲まれた領域外に位置するものが、ホールパターンＨＰ２となる。
【００２３】
次に、抽出された複数のホールパターンＨＰ１について、データの分割を行う。ここでは、複数のホールパターンＨＰ１を、ホールパターンＨＰ１１と、ホールパターンＨＰ１２と、に分割する。このとき、ホールパターンＨＰ１１とホールパターンＨＰ１２が交互に配置されるように、ホールパターンＨＰ１のデータが分割される。
図２（ｂ）に示す例においては、複数のホールパターンＨＰ１を、たとえば第２方向における一方側へ移動させるホールパターンＨＰ１１と、他方側へ移動させるホールパターンＨＰ１２と、に分割する。なお、図２において、第２方向における一方側とは図２中上方または下方のいずれか一方であり、第２方向における他方側とは図２中上方または下方のいずれか他方である。以下、本実施形態において同様である。
【００２４】
次に、少なくとも二つのホールパターンＨＰ１のうちの少なくとも一つを第２方向に移動させることにより、当該少なくとも二つのホールパターンＨＰ１を、第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる。この場合、任意に選択される一のホールパターンＨＰ１に隣接する全てのホールパターンＨＰ１が、上記一のホールパターンＨＰ１からみて第２方向における同一側にずれて位置することとなる。
【００２５】
本実施形態においては、たとえばホールパターンＨＰ１１およびホールパターンＨＰ１２のうちの少なくとも一方を移動させる。これにより、複数のホールパターンＨＰ１を、第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる。
図２（ｃ）に示す例においては、ホールパターンＨＰ１のうちホールパターンＨＰ１１を第２方向における一方側へ移動させ、ホールパターンＨＰ１２を第２方向における他方側へ移動させる。この場合、隣接するホールパターンＨＰ１は、第２方向において互いに反対側へ移動することとなる。なお、図２（ｃ）では、マスクパターン用のレイアウトデータに記憶されていたホールパターンＨＰ１の初期位置、すなわち移動前のホールパターンＨＰ１の位置を点線で示している。
【００２６】
図２（ｃ）に示す例において、初期位置に配置された複数のホールパターンＨＰ１について、隣接する二つのホールパターンＨＰ１の中心間距離（パターンピッチ）をＰとする。また、初期位置からのホールパターンＨＰ１の移動量をＳ／２とする。この場合、初期位置からホールパターンＨＰ１を移動させた後の、隣接する二つのホールパターンＨＰ１の中心間距離は、√（Ｐ２＋Ｓ２）となる。したがって、ホールパターンＨＰ１を第２方向における位置が互い違いとなるように配置することにより、初期位置に配置される場合と比較して、ホールパターンＨＰ１の中心間距離を長くすることができることが分かる。
【００２７】
また、ホールパターンＨＰ１は互いに近接して配列されている。この場合、ホールパターンＨＰ１に対応して形成されるホールの形状は、ホールパターンＨＰ１の形状と比較して、隣接する他のホールへ向けて延びるように変形する。すなわち、フォトマスクＰＭ１を用いたリソグラフィにより感光膜に形成されるホールの形状は、ホールパターンＨＰ１の形状と比較して、隣接するホールが位置する側へ延びるように変形することとなる。
上記感光膜がレジスト膜である場合、たとえばこのレジスト膜をマスクとしたエッチングにより絶縁膜等にホールが形成される。このとき、絶縁膜に形成されるホールの第２方向における位置は、ホールパターンＨＰ１と比較して、隣接するホールへ向けて近づくこととなる。すなわち、隣接する二つのホール間の第２方向における位置ずれは、隣接する二つのホールパターンＨＰ１間の第２方向における位置ずれと比較して小さくなる。
したがって、ホールパターンＨＰ１に対応して形成されるホールの位置ずれを抑え、一列に配置されたホールを形成するという設計意図に適う構成を実現することができる。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、ホールパターンＨＰ１を第２方向における位置が互い違いとなるように配置することにより、隣接するホール間において短絡が生じることを抑制しつつ、設計意図に基づくホールの配置を実現することが可能となる。また、これにより、半導体装置の製造安定性を向上させることができる。
【００２９】
ここで、ホールパターンＨＰ１を第２方向へ移動させる上記工程の後における、隣接する二つのホールパターンＨＰ１の第２方向におけるずれ量は、Ｓとなる。この場合、ずれ量Ｓは、移動前の二つのホールパターンＨＰ１の中心間距離Ｐの５％以上２０％以下であることが好ましい。これにより、隣接するホール間において短絡が生じることを確実に抑制しつつ、設計思想に基づくホールの構成を容易に実現することが可能となる。
【００３０】
本実施形態においては、ホールパターンＨＰ１を第２方向へ移動させる上記工程の前において、ホールパターンＨＰ１に対応したホールを絶縁膜に形成する際にホールの配置が許容される領域（以下、許容領域ともよぶ）、を決定する工程をさらに備えていてもよい。ホールの配置が許容される領域とは、たとえば半導体装置の動作への影響を考慮して許容されるホールの位置ずれ量に基づいて決定される。
この場合、ホールが絶縁膜中の上記許容領域内に形成されるよう、ホールパターンＨＰ１を第２方向へ移動させることができる。すなわち、許容されるホールの位置ずれ量に基づき、ホールパターンＨＰ１の移動量を決定することができる。したがって、設計意図に基づくホールの配置の実現をさらに容易にすることが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態においては、ホールパターンＨＰ１を第２方向へ移動させる上記工程において、ホールパターンＨＰ１を移動させるとともに、ホールパターンＨＰ２を移動させることもできる。この場合、二つのホールパターンＨＰ２は、たとえばそれぞれ隣接するホールパターンＨＰ１から離間するよう第１方向に移動する。これにより、ホールパターンＨＰ１とホールパターンＨＰ２との中心間距離を長くすることができる。したがって、ホール間において短絡が生じることをさらに抑制することが可能となる。
本実施形態においては、たとえばこのようにしてフォトマスクＰＭ１の設計が行われる。
【００３２】
次に、本実施形態に係る半導体装置ＳＭ１の構成について詳細に説明する。図８は、本実施形態に係る半導体装置ＳＭ１の構成を示す断面図である。
図８に示すように、半導体装置ＳＭ１は、たとえば半導体基板ＳＢ１と、半導体基板ＳＢ１に設けられたトランジスタＴＲ１と、トランジスタＴＲ１上に設けられた多層配線層と、を備えている。多層配線層は、たとえば配線ＩＣ１を含む。半導体基板ＳＢ１には、たとえば素子分離膜ＥＬ１が設けられている。素子分離膜ＥＬ１は、トランジスタＴＲ１を他の半導体素子から分離する機能を有する。また、素子分離膜ＥＬ１は、たとえばＳｉＯ２により構成される。
【００３３】
トランジスタＴＲ１は、たとえばゲート絶縁膜ＧＩ１と、ゲート電極ＧＥ１と、サイドウォールＳＷ１と、ソース・ドレイン領域ＳＤ１と、を有する。ゲート絶縁膜ＧＩ１は、半導体基板ＳＢ１上に設けられている。また、ゲート絶縁膜ＧＩ１は、たとえばＳｉＯ２等の絶縁膜により構成される。ゲート電極ＧＥ１は、ゲート絶縁膜ＧＩ１上に設けられている。ゲート電極ＧＥ１は、たとえば多結晶シリコン膜または金属膜により構成される。サイドウォールＳＷ１は、ゲート電極ＧＥ１の側面上に設けられている。ソース・ドレイン領域ＳＤ１は、ゲート電極ＧＥ１を挟むよう半導体基板ＳＢ１に設けられている。
【００３４】
半導体基板ＳＢ１上には、トランジスタＴＲ１を覆うよう層間絶縁膜ＩＩ１が設けられている。層間絶縁膜ＩＩ１には、ソース・ドレイン領域ＳＤ１に接続するコンタクトプラグＣＯ１が埋め込まれている。コンタクトプラグＣＯ１は、たとえばＷにより構成される。
層間絶縁膜ＩＩ１上には、エッチングストッパ膜ＥＳ１および層間絶縁膜ＩＩ２が順に積層されている。エッチングストッパ膜ＥＳ１および層間絶縁膜ＩＩ２には、配線ＩＣ１が埋め込まれている。配線ＩＣ１は、たとえばコンタクトプラグＣＯ１と接続する。また、配線ＩＣ１は、たとえばＣｕを主成分とした金属材料により構成される。
層間絶縁膜ＩＩ２上には、配線ＩＣ１を含む配線層とともに多層配線層を構成する複数の他の配線層がさらに設けられていてもよい。
【００３５】
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【００３６】
本実施形態において半導体装置ＳＭ１は以下のように製造される。まず、上述したフォトマスクＰＭ１の設計方法を用いて設計されたフォトマスクＰＭ１を準備する。ここで、フォトマスクＰＭ１を準備するとは、フォトマスクＰＭ１を作製する場合を含む。次に、フォトマスクＰＭ１を用いてレジスト膜ＲＦ１をパターニングする。次に、レジスト膜ＲＦ１をマスクとして絶縁膜ＩＦ１をエッチングすることにより、絶縁膜ＩＦ１にホールパターンＨＰ１に対応したホールＨＬ２を形成する。
【００３７】
絶縁膜ＩＦ１は、たとえば半導体装置ＳＭ１を構成する層間絶縁膜である。
図８に示す例においては、たとえば層間絶縁膜ＩＩ１が絶縁膜ＩＦ１により構成される。この場合、ホールＨＬ２は、たとえばコンタクトプラグＣＯ１を埋め込むためのコンタクトホールの少なくとも一部を構成する。なお、図８に示す例において、層間絶縁膜ＩＩ２上に形成される他の層間絶縁膜（図示せず）が、絶縁膜ＩＦ１により構成されてもよい。この場合、ホールＨＬ２は、配線ＩＣ１を含む配線層間を接続するビアプラグを埋め込むためのビアホールの少なくとも一部を構成することとなる。
以下、本実施形態に係る半導体装置ＳＭ１の製造方法について詳細に説明する。
【００３８】
まず、フォトマスクＰＭ１を準備する。
フォトマスクＰＭ１は、マスクパターン用のレイアウトデータに基づいて作製される。図３（ａ）では、一列に配置されたホールＨＬ２を絶縁膜ＩＦ１に形成するため、ホールＨＬ２に対応するホールパターンＨＰ１を有するレイアウトデータが例示されている。
本実施形態では、このマスクパターン用のレイアウトデータに対し、上述のフォトマスクＰＭ１の設計方法に基づく移動補正を行う。これにより、複数のホールパターンＨＰ１を、第２方向における位置が互い違いになるように配置する。そして、補正が行われたレイアウトデータを基にフォトマスクＰＭ１が作製されることとなる。なお、マスクパターン用のレイアウトデータに対しＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を行ってもよい。
【００３９】
図３（ｂ）は、作製されるフォトマスクＰＭ１の構成の一例を示している。図３（ｂ）に示すように、作製されたフォトマスクＰＭ１において、複数のホールパターンＨＰ１は、第２方向における位置が互い違いになるように配置されている。なお、図３（ｂ）から（ｄ）においては、移動補正前のレイアウトデータにおけるホールパターンＨＰ１の初期位置、すなわち移動前のホールパターンＨＰ１の位置が点線によって示されている。
【００４０】
次に、フォトマスクＰＭ１を用いてレジスト膜ＲＦ１をパターニングする。レジスト膜ＲＦ１は、絶縁膜ＩＦ１上に形成されている。また、レジスト膜ＲＦ１は、たとえばフォトマスクＰＭ１をマスクとした露光、および現像によりパターニングされる。これにより、フォトマスクＰＭ１に形成されたホールパターンＨＰ１を含む回路パターンがレジスト膜ＲＦ１へ転写される。図３（ｃ）に示すように、レジスト膜ＲＦ１には、ホールパターンＨＰ１に対応してホールＨＬ１が形成される。
【００４１】
ここで、複数のホールパターンＨＰ１は互いに近接して配列されている。この場合、ホールパターンＨＰ１に対応して形成されるホールＨＬ１は、ホールパターンＨＰ１と比較して隣接するホールＨＬ１が位置する側へ向けて延びるように変形する。
図３（ｃ）に示す例においては、ホールＨＬ１は、第２方向において隣接する他のホールＨＬ１が位置する側へ延びるように形成される。このため、ホールＨＬ１は、たとえば隣接する他のホールＨＬ１が位置する側においてテーパ状の形状を有することとなる。図３（ｃ）においては、ホールＨＬ１の上端ＴＥ１が下端ＬＥ１よりも、第２方向において隣接する他のホールＨＬ１に近接して位置する例が示されている。このとき、ホールＨＬ１の上端ＴＥ１は、ホールＨＬ１の下端ＬＥ１よりも面積が大きくなる。
【００４２】
次に、レジスト膜ＲＦ１をマスクとして絶縁膜ＩＦ１をエッチングすることにより、絶縁膜ＩＦ１にホールパターンＨＰ１に対応したホールＨＬ２を形成する。このとき、絶縁膜ＩＦ１には、たとえばホールパターンＨＰ１と同時に、他の回路パターンが形成される。
ホールＨＬ２は、たとえば絶縁膜ＩＦ１をドライエッチングすることにより形成される。
【００４３】
上述のように、レジスト膜ＲＦ１に形成されるホールＨＬ１の形状は、ホールパターンＨＰ１の形状と比較して、隣接するホールＨＬ１が位置する側へ延びるよう変形している。このため、レジスト膜ＲＦ１をマスクとしたエッチングにより形成されるホールＨＬ２の第２方向における位置は、ホールパターンＨＰ１と比較して、隣接する他のホールＨＬ２へ向けて近づくこととなる。これにより、隣接する二つのホールＨＬ２間の第２方向における位置ずれは、隣接する二つのホールパターンＨＰ１間の第２方向における位置ずれと比較して小さくなる。
図３（ｄ）においては、ホールＨＬ２が、ホールパターンＨＰ１の初期位置内に配置されている例が示されている。このように、一列に配置されたホールＨＬ２を形成するという設計意図に適う構成を実現できることがわかる。
【００４４】
絶縁膜ＩＦ１に形成されたホールＨＬ２には、たとえば導電膜が埋め込まれる。これにより、コンタクトプラグまたはビアプラグ等が形成されることとなる。
本実施形態においては、たとえばこのようにして半導体装置ＳＭ１が製造される。
【００４５】
図４〜７においては、フォトマスクＰＭ１に形成されるホールパターンＨＰ１を第２方向における位置が互い違いとなるように配置した場合における、ホールＨＬ１およびホールＨＬ２の構成を実験結果にて示している。
ここでは、膜厚１５０ｎｍのレジスト膜に対し、波長１９３ｎｍ（ＡｒＦ）、開口数ＮＡ＝１．２の通常照明を用いたリソグラフィ工程によって、ホールパターンＨＰ１に対応するホールを形成した。また、移動前のホールパターンＨＰ１について、隣接するホールパターンＨＰ１の中心間距離（パターンピッチ）を、１２０ｎｍとした。このとき、レジスト閾値２０％、すなわちレジスト底から３０ｎｍの部分における上記ホールの構成を、レジスト膜ＲＦ１に形成されるホールＨＬ１の構成としてシミュレーションした。また、レジスト閾値８０％、すなわちレジスト底から１２０ｎｍの部分における上記ホールの構成を、絶縁膜ＩＦ１に形成されるホールＨＬ２の構成としてシミュレーションした。
【００４６】
図４は、ホールパターンＨＰ１の移動量とホールＨＬ１の移動量との関係、およびホールパターンＨＰ１の移動量とホールＨＬ２の移動量との関係、を示すグラフである。図５は、ホールパターンＨＰ１の移動量に対するホールＨＬ１の移動量の比、およびホールパターンＨＰ１の移動量に対するホールＨＬ２の移動量の比、を示すグラフである。
なお、図４〜７において、ホールパターンＨＰ１の移動量とは、マスクパターン用のレイアウトデータに記憶されたホールパターンＨＰ１の初期位置からの移動量である。また、ホールＨＬ１の移動量とは、初期位置に配置されたホールパターンＨＰ１に対応してホールＨＬ１が形成される場合の位置を基準位置として、移動後のホールパターンＨＰ１に対応して形成されるホールＨＬ１の上記基準位置からの距離である。ホールＨＬ２の移動量とは、初期位置に配置されたホールパターンＨＰ１に対応してホールＨＬ２が形成される場合の位置を基準位置として、移動後のホールパターンＨＰ１に対応して形成されるホールＨＬ２の上記基準位置からの距離である。
【００４７】
図４では、ホールパターンＨＰ１の移動量を横軸とし、ホールＨＬ１およびホールＨＬ２の移動量を縦軸としている。図４に示すように、ホールパターンＨＰ１の移動量と比較して、ホールＨＬ１の移動量は小さくなっている。また、ホールＨＬ２の移動量は、ホールＨＬ１の移動量と比較して小さくなっている。
このように、隣接するホールＨＬ１間の第２方向における位置ずれは、隣接するホールパターンＨＰ１間の第２方向における位置ずれと比較して減少していくことが分かる。また、隣接するホールＨＬ２間の第２方向における位置ずれは、隣接するホールＨＬ１間の第２方向における位置ずれと比較して減少していくことがわかる。
【００４８】
図５では、ホールパターンＨＰ１の移動量を横軸とし、ホールパターンＨＰ１の移動量に対するホールＨＬ１およびホールＨＬ２の移動量の比を縦軸としている。図５に示すように、ホールパターンＨＰ１の移動量に対するホールＨＬ２の移動量の比は、ホールパターンＨＰ１の移動量に対するホールＨＬ１の移動量の比よりも小さくなっている。
このため、図５からも、隣接するホールＨＬ２間の第２方向における位置ずれが、隣接するホールＨＬ１間の第２方向における位置ずれと比較して減少していくことがわかる。
【００４９】
このように、図４および図５に示す結果によれば、ホールパターンＨＰ１を第２方向における位置が互い違いとなるように配置した場合において、一列に配置されたホールＨＬ２を形成するという設計意図に適う構成を実現できることがわかる。
【００５０】
図６は、ホールパターンＨＰ１の移動量と、隣接する二つのホールＨＬ１の間隔と、の関係を示すグラフである。図６では、ホールパターンＨＰ１の移動量を横軸とし、隣接する二つのホールＨＬ１の間隔を縦軸としている。
図６に示すように、ホールパターンＨＰ１の移動量が大きくなるにつれ、隣接する二つのホールＨＬ１の間隔が増大していくことがわかる。このように、ホールパターンＨＰ１を上述の設計方法にしたがって移動させることにより、隣接するホールＨＬ１の間隔を増大させ、ホールＨＬ１間に短絡が生じることを抑制できることがわかる。
【００５１】
図７は、ホールパターンＨＰ１の移動量と、露光量のマージンと、の関係を示すグラフである。露光量マージンは、許容される露光量変動の範囲を意味する。図７では、ホールパターンＨＰ１の移動量を横軸とし、露光量マージンを縦軸としている。
図７においては、露光量マージンの指標の一つとして、ホールＨＬ１について５ｎｍ未満の寸法変動を与える露光量変動の範囲を使用している（図７中の左縦軸）。また、露光量マージンの指標の一つとして、ホールＨＬ１について４５ｎｍ以上のスペース寸法を与える露光量変動の範囲を使用している（図７中の右縦軸）。なお、ホールＨＬ１のスペース寸法とは、隣接する二つのホールＨＬ１の最小間隔である。
図７に示すように、いずれの指標を用いても、ホールパターンＨＰ１の移動量が大きくなるにつれ、露光量マージンが増大していくことがわかる。
【００５２】
次に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態によれば、第１方向に配列され、かつ基準値以下の間隔を有するよう互いに離間する少なくとも二つのホールパターンＨＰ１を、第１方向に直交する第２方向における位置が互い違いとなるように配置させる。このため、一列に配置された少なくとも二つのホールパターンＨＰ１について、隣接する二つのホールパターンＨＰ１の間隔を長くすることができる。これにより、一列に配置されたホールパターンに対応した複数のホールを形成する際に、隣接するホール間において短絡が生じることを抑制できる。したがって、半導体装置の製造安定性に優れたフォトマスクを提供することが可能となる。また、これにより、半導体装置を安定的に製造することが可能となる。
【００５３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
ＰＭ１  フォトマスク
ＨＰ１、ＨＰ２、ＨＰ１１、ＨＰ１２  ホールパターン
ＲＦ１  レジスト膜
ＩＦ１  絶縁膜
ＨＬ１、ＨＬ２  ホール
ＴＥ１  上端
ＬＥ１  下端
ＳＭ１  半導体装置
ＴＲ１  トランジスタ
ＧＩ１  ゲート絶縁膜
ＧＥ１  ゲート電極
ＳＷ１  サイドウォール
ＳＤ１  ソース・ドレイン領域
ＳＢ１  基板
ＣＯ１  コンタクトホール
ＥＳ１、ＥＳ２  エッチングストッパ膜
ＩＩ１、ＩＩ２  層間絶縁膜
ＩＣ１  配線
ＥＬ１  素子分離膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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