(57)【要約】【課題】  従来よりも焦点深度が深い露光用マスクとその製造方法、及びその露光用マスクを使用した半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】  石英（透明）基板２０と、石英基板２０上に形成された膜２１と膜２１に形成された矩形状の主開口２１ａと、膜２１に主開口２１ａから間隔をおいて形成され、該主開口２１ａの一辺２１ｄと対向する長辺２１ｅを有する長方形状の解像されない大きさの第１補助開口２１ｂと、膜２１に形成され、主開口２１ａの対角線の仮想延長線L上に位置し、解像されない大きさの第２補助開口２１ｃと、  を有することを特徴とする露光用マスク２４による。【選択図】  図１０
2006337474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に形成された膜と
前記膜に形成された矩形状の主開口と、
前記膜に前記主開口から間隔をおいて形成され、該主開口の一辺と対向する長辺を有する長方形状のデバイスパターンとして解像されない大きさの第１補助開口と、
前記膜に形成され、前記主開口の対角線の仮想延長線上に位置し、デバイスパターンとして解像されない大きさの第２補助開口と、
を有することを特徴とする露光用マスク。
【請求項２】
前記第１補助開口は、前記主開口から離れる方向に間隔をおいて二つ形成されたことを特徴とする請求項１に記載の露光用マスク。
【請求項３】
前記主開口が複数形成され、該複数の主開口のうちの二つの投影像の間隔が、該投影像の幅の３倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の露光用マスク。
【請求項４】
前記透明基板の一部領域において、前記主開口が行方向及び列方向に繰り返して複数形成され、該複数の主開口の投影像同士の間隔が該投影像の幅の３倍未満であり、最外周の前記主開口のそれぞれに対向して前記第１補助開口が複数形成されると共に、前記一部領域のコーナ部の前記主開口の対角線の仮想延長線上に前記第２補助開口が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の露光用マスク。
【請求項５】
前記一部領域の外側における前記仮想延長線上に別の前記主開口が形成され、前記別の主開口と前記コーナ部における前記主開口との間の前記仮想延長線上に前記第１補助開口が形成されたことを特徴とする請求項４に記載の露光用マスク。
【請求項６】
矩形状のデバイスパターンの設計データに対し、該デバイスパターンの四つの辺が伸長されるような加工を施すことにより、主開口の設計データを得るステップと、
前記主開口の一辺と対向する位置に該一辺と平行で同じ長さの長辺を有する長方形状の第１補助開口の設計データを得るステップと、
前記主開口の対角線の仮想延長線上に位置する第２補助開口の設計データを得るステップと、
前記主開口、前記第１補助開口、及び前記第２補助開口のそれぞれの前記設計データを用いるリソグラフィにより、透明基板上の膜をパターニングして該膜に前記主開口、前記第１補助開口、及び前記第２補助開口のそれぞれを形成するステップと、
を有することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
【請求項７】
前記第２補助開口の設計データを得るステップは、
前記主開口を中心とする矩形枠を作成するステップと、
前記矩形枠の内部に、該矩形枠と一頂点を共有する小矩形を配し、該小矩形の位置データと形状データとを前記第２補助開口の設計データとするステップとを有することを特徴とする請求項６に記載の露光用マスクの製造方法。
【請求項８】
前記矩形枠の隅に前記小矩形を配するステップにおいて、該小矩形の大きさを変更可能とすることを特徴とする請求項７に記載の露光用マスクの製造方法。
【請求項９】
半導体基板の上にデバイスパターン用の膜を形成する工程と、
前記デバイスパターン用の膜の上にフォトレジストを塗布する工程と、
透明基板と、該透明基板上に形成された膜と、該膜に形成された矩形状の主開口と、該膜に前記主開口から間隔をおいて形成され、該主開口の一辺と対向する長辺を有する長方形状の解像されない大きさの第１補助開口と、前記膜に形成され、前記主開口の対角線の仮想延長線上に位置し、解像されない大きさの第２補助開口とを有する露光用マスクを用いて、前記フォトレジストを露光する工程と、
前記露光の後、前記フォトレジストを現像してレジストパターンにする工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記デバイスパターン用の膜をエッチングすることにより、該膜をパターニングしてデバイスパターンにする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記フォトレジストを露光する工程において変形照明を使用することを特徴とする請求項９に記載の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、露光用マスクとその製造方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
LSI等の半導体装置に対する微細化の要求は絶え間なく続いており、近年では、コンタクトホール等のデバイスパターンに対して、露光装置で使用される露光光の波長以下の線幅が要求されるに至っている。これに伴い、ステッパ等の露光装置では、解像力が高く微細なデバイスパターンに適した照明、例えば斜入射等の輪帯照明が採用されると共に、光近接効果補正(OPC: Optical Proximity Correction)が施された露光用マスクがその露光装置において使用される。
【０００３】
ところが、その輪帯照明は、上記のように解像力を高める作用を有する一方で、特定のパターンピッチに対して十分な焦点深度が稼げないという不都合がある。この不都合を解消する技術としてはいくつかあるが、その一例が特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１では、露光用マスクに形成されるパターンとして、デバイスパターンを投影するための主開口の他に、アシストパターン等と呼ばれる補助開口を形成することで、主開口において不足しがちな焦点深度を補うようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１２２９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来よりも焦点深度が深い露光用マスクとその製造方法、及びその露光用マスクを使用した半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、透明基板と、前記透明基板上に形成された膜と前記膜に形成された矩形状の主開口と、前記膜に前記主開口から間隔をおいて形成され、該主開口の一辺と対向する長辺を有する長方形状のデバイスパターンとして解像されない大きさの第１補助開口と、前記膜に形成され、前記主開口の対角線の仮想延長線上に位置し、デバイスパターンとして解像されない大きさの第２補助開口と、を有する露光用マスクが提供される。
【０００７】
本発明に係る露光用マスクによれば、透明基板上の膜に、デバイスパターンに対応する主開口の他に、その主開口の焦点深度を深めるための第１、第２補助開口が形成される。本願発明者が行った調査結果によれば、上記の第１補助開口の平面形状を、長辺が主開口の一辺と対向する長方形状にすることで、第１補助開口を正方形にする場合よりも露光用マスクの焦点深度が深くなることが明らかとなった。更に、上記の第２補助開口を、主開口から見て斜めの位置、すなわち主開口の対角線の仮想延長上に配することで、露光用マスクの焦点深度がより一層深くなることも明らかとなった。
【０００８】
これにより、本発明では、露光装置におけるフォーカスマージンを広くすることができるので、その露光装置において焦点ずれが発生しても、レジストパターンの寸法が設計値から大きくはずれるのが防止されて、最終的な半導体装置が不良となるのが防がれ、ひいては半導体装置の歩留まりを向上させることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の別の観点によれば、矩形状のデバイスパターンの設計データに対し、該デバイスパターンの四つの辺が伸長されるような加工を施すことにより、主開口の設計データを得るステップと、前記主開口の一辺と対向する位置に該一辺と平行で同じ長さの長辺を有する長方形状の第１補助開口の設計データを得るステップと、前記主開口の対角線の仮想延長線上に位置する第２補助開口の設計データを得るステップと、前記主開口、前記第１補助開口、及び前記第２補助開口のそれぞれの前記設計データを用いるリソグラフィにより、透明基板上の膜をパターニングして該膜に前記主開口、前記第１補助開口、及び前記第２補助開口のそれぞれを形成するステップと、を有する露光用マスクの製造方法が提供される。
【００１０】
本発明では、デバイスパターンの四つの辺を伸長するで、その辺を基準にして第１補助開口の長辺を生成することができ、露光用マスクの焦点深度を深めるのに効果的な長方形状の第１補助開口の設計データを容易に得ることができる。
【００１１】
また、第２補助開口の設計データを得るステップは、上記主開口を中心とする矩形枠を作成するステップと、上記矩形枠の内部に、該矩形枠と一頂点を共有する小矩形を配し、該小矩形の位置データと形状データとを上記第２補助開口の設計データとするステップとを有するのが好ましい。
【００１２】
このように矩形枠を作成し、それを利用して第２補助開口の設計データを得ることで、主開口の対角線の仮想延長上に第２補助開口を容易に配置することが可能となる。
【００１３】
更に、上記した矩形枠の隅に小矩形を配するステップにおいて、第２補助開口となる小矩形の大きさを可変とするのが好ましい。
【００１４】
これによれば、様々な大きさの小矩形の中で、露光用マスクの焦点深度が最も深くなる小矩形を第２補助開口として形成することが可能となり、第２補助開口による焦点深度の拡大の効果を最大限に得ることが可能となる。
【００１５】
更に、本発明の更に他の観点によれば、半導体基板の上にデバイスパターン用の膜を形成する工程と、前記デバイスパターン用の膜の上にフォトレジストを塗布する工程と、透明基板と、該透明基板上に形成された膜と、該膜に形成された矩形状の主開口と、該膜に前記主開口から間隔をおいて形成され、該主開口の一辺と対向する長辺を有する長方形状の解像されない大きさの第１補助開口と、前記膜に形成され、前記主開口の対角線の仮想延長線上に位置し、解像されない大きさの第２補助開口とを有する露光用マスクを用いて、前記フォトレジストを露光する工程と、前記露光の後、前記フォトレジストを現像してレジストパターンにする工程と、前記レジストパターンをマスクにして前記デバイスパターン用の膜をエッチングすることにより、該膜をパターニングしてデバイスパターンにする工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１６】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、第１補助開口と第２補助開口とによって焦点深度が深められた露光用マスクを使用してフォトレジストを露光する。そのため、フォトレジストを露光する工程において、露光装置の誤差や半導体基板の反りで焦点ずれが発生しても、露光用マスクの主開口の投影像が大きく変動することが無い。これにより、レジストパターンをエッチングのマスクにして形成されるデバイスパターンの寸法が設計値から大きく外れるのを防ぐことができ、最終的に得られる半導体装置が不良となるのを防止できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、露光用マスクの主開口の横に長方形状の第１補助開口を形成すると共に、主開口から見て斜めの位置に第２補助開口を形成するので、従来よりも焦点深度が深められた露光用マスクを提供することが可能となる。
【００１８】
更に、そのような露光用マスクを使用して半導体装置を製造することで、デバイスパターンの寸法が設計値から大きく外れるのを防止することができ、半導体装置が不良となるのを未然に防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（１）予備的事項の説明
本発明の実施の形態について説明する前に、本発明の予備的事項について説明する。
【００２０】
ロジックLSI等の半導体装置では、配線等のデバイスパターンが一チップ内に均等に配されるのは稀であり、通常は、デバイスパターンの粗密が一チップ内で様々に変化する。パターンの粗密を表す指標の一つとして、一部領域におけるデバイスパターンの面積をその領域の面積で割ったパターン占有率がある。その占有率は、ステッパ等の露光装置の焦点深度に影響を及ぼし、特に斜入射照明では、パターン占有率が小さい部分、すなわち疎パターンにおいて焦点深度が低下する傾向がある。
【００２１】
図１は、疎パターンと密パターンのCD-FOCUS曲線A、Bを示す図であり、図２は、図１の曲線を得るのに使用した露光用マスクの拡大平面図である。
【００２２】
図１の横軸は、露光時のフォーカス（焦点）ずれを示しており、その値が０のところがフォーカスずれの無いベストフォーカスとなる。また、図１の縦軸は、露光されたレジストを現像して得られたレジストパターンの寸法であり、ベストフォーカスの値で規格化してある。
【００２３】
また、露光用マスクは、図２に示されるように、石英基板１の上に遮光膜２を形成し、その遮光膜２に密な開口２ａと疎な開口２ｂとを形成してなる。同図において点線で示される窓３ａ、３ｂは、これらの開口２ａ、２ｂの像をレジストに投影し、そのレジストを現像して得られたレジストパターンの窓を模式的に示したものである。そして、図１におけるレジストパターンの寸法とは、このような各窓３ａ、３ｂの直径を表す。
【００２４】
図１から明らかなように、密な開口２ａのCD-FOCUS曲線Bと比較して、疎な開口２ｂの曲線Aでは、フォーカスずれが大きくなるにつれてレジストパターンの寸法（窓の直径）が急激に細くなり、焦点深度Δ1が浅くなることが理解される。なお、本明細書における焦点深度とは、レジストパターンの寸法が特定の値以上、例えば９０％以上に収まるフォーカスずれの幅を言い、曲線Bから理解されるように、密な開口２ａの焦点深度Δ2は疎な開口２ｂのそれよりも大きくなる。
【００２５】
図３及び図４は、上記した各開口２ａ、２ｂのシリコン基板（不図示）上での投影像の光強度分布を示す図であり、図３はベストフォーカス時、図４はデフォーカス時の分布を示す。また、図３と図４の横軸はシリコン基板上での位置を示し、縦軸は露光光の強度を示す。そして、これらの図において、Iaで示される曲線が密な開口２ａの光強度分布であり、Ibで示される曲線が疎な開口２ｂの光強度分布である。
【００２６】
シリコン基板に塗布されたフォトレジストを露光、現像した後に、フォトレジスト内の潜像が解像されるには、臨界値I0を超える強度の露光光が必要である。そのため、図３のような光強度で露光されたフォトレジストを現像してレジストパターンを形成すると、各開口２ａ、２ｂに対応する潜像がそれぞれWa、Wbの幅を持つ窓となってレジストパターンに形成される。
【００２７】
図３のようなベストフォーカス時では、各開口２ａ、２ｂの焦点深度の違いが上記の幅Wa、Wbに与える影響は少なく、凡そWa＝Wbとなる。
【００２８】
これに対し、図４のようなデフォーカス（焦点ずれ）時では、疎な開口２ｂの焦点深度が密な開口２ａのそれよりも浅いことに起因して、疎な開口２ｂの光強度Ibが密な開口２ａのそれよりも大きく下がる。その結果、疎な開口２ｂに対応するレジストパターンの窓の幅Wbが、密な開口２ａに対応する窓の幅Waよりも狭くなり、そのレジストパターンをエッチングマスクにして形成されたデバイスパターンの寸法が設計値から外れてしまい、半導体装置が不良になる恐れがある。
【００２９】
このようなデフォーカスは、半導体装置の製造工程において、様々な要因で発生し得る。図５〜図７は、デフォーカスが発生する要因を説明するための図である。
【００３０】
図５の例では、露光装置５における誤差、例えば大気圧の変動に伴う投影レンズ７の焦点距離の変化により、焦点がシリコン基板６からずれてデフォーカスΔZが発生する。
【００３１】
また、図６に示すように、半導体装置の製造工程では応力の異なる様々な膜をシリコン基板６上に積層するため、そのシリコン基板６が反る場合がある。この場合、例えばシリコン基板６の中央付近でベストフォーカスとなっていても、周辺付近ではデフォーカスとなる。
【００３２】
更にまた、図７に示すように、シリコン基板６上のゲート電極８や配線９等によって、その上の下地絶縁膜１０の表面に凹凸が発生する場合がある。この場合は、露光の対象となるフォトレジスト１１の表面にも凹凸が形成されるので、その凹凸によって局所的なデフォーカスが発生する。
【００３３】
露光用マスクの焦点深度が浅いと、図５〜図７のような理由で焦点ずれが発生した場合に、レジストパターンが設計値と異なる寸法に仕上がってしまい、最終的な半導体装置が不良となり、ひいては半導体装置の歩留まりを低下させる要因となる。更に、デザインルールが今後より一層縮小されれば、僅かなフォーカスずれでも半導体装置が不良になり易くなる。
【００３４】
そのため、図５〜図７で説明した要因や、デザインルールの微細化に起因してフォーカスずれが発生しても半導体装置が不良にならず、半導体装置を安定的に量産するためには、露光工程における焦点深度をなるべく深くする必要がある。
【００３５】
図８は、焦点深度を深くするために特許文献１が提案する露光用マスクの拡大平面図である。その露光用マスク１４は、石英基板１５の上に遮光膜１６を形成し、その遮光膜１６に疎な主開口１６ａと補助開口１６ｂとを形成してなる。これらの開口１６ａ、１６ｂのうち、主開口１６ａは、その投影像がデバイスパターンに対応する。一方、補助開口１６ｂは、主開口１６ａの周囲に形成されると共に、縦の長さαと横の長さβが等しい矩形状の平面形状を有し、シリコン基板（不図示）上で解像されない程度の大きさに形成される。
【００３６】
図９は、このような主開口１６ａのCD-FOCUS曲線Cを示す図である。なお、同図では、比較のために、既述の図１のCD-FOCUS曲線A、Bも併記してある。
【００３７】
図９に示されるように、補助開口１６ｂを設けることで、CD-FOCUS曲線Cの勾配が曲線Aよりも僅かに緩やかとなり、補助パターン１６ｂを設けない場合の焦点深度Δ1と比較して、主開口１６ａの焦点深度Δ3を約１５％程度深くすることができる。しかし、曲線Bで示される密パターンと比較すれば、その焦点深度Δ3は十分に深くなったとは言えず、特許文献１の技術は安定量産を視野に入れたものとは言い難い。
【００３８】
本願発明者は上記の点に鑑み、以下に説明するような本発明の実施の形態に想到した。
【００３９】
（２）第１実施形態
図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る露光用マスクの拡大平面図である。
【００４０】
その露光用マスク２４は、縮小率が例えば１／４倍の露光装置において使用されるものであり、石英基板（透明基板）２０の上に膜２１を形成し、その膜２１に主開口２１ａと第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃとを互いに間隔をおいて形成してなる。膜２１は特に限定されないが、露光用マスク２４をバイナリーマスクとする場合にはクロム層等の遮光層が膜２１として形成され、露光用マスク２４をハーフトーンマスクとする場合にはモリブデンシリサイド層等の半透明層が膜２１として形成される。本実施形態では、そのような膜２１を約７０nmの厚さに形成する。
【００４１】
上記の開口のうち、主開口２１ａは、ホールやゲート電極等のデバイスパターンに対応する平面形状を有すると共に、ステッパやスキャナ等の露光装置によって解像される程度の大きさ、例えば約０．１３μm×０．１３μmの大きさを有し、その像がフォトレジスト（不図示）に投影される。これに対し、第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃは、露光装置で解像されない大きさに形成され、主開口２１ａの焦点深度を深める役割を担う。
【００４２】
図１０の例では、主開口２１ａは疎に形成されている。但し、本明細書では、開口の粗密を図１２のように定義する。すなわち、主開口２１ａが複数存在する場合に、図１２に示されるように、シリコン基板２２上での主開口２１ａの投影像２３同士の間隔Dが、該投影像２３の幅Wの３倍以上である場合に、主開口２１ａは疎であると言い、そうでない場合に主開口２１ａは密であると言う。
【００４３】
また、図１０に示すように、第１補助開口２１ｂの平面形状は長辺２１ｅと短辺２１ｆとを有する長方形であり、そのうちの長辺２１ｅが、主開口２１ａの辺２１ｄと対向する位置に配される。なお、各辺２１ｅ、２１ｆの辺の長さは特に限定されないが、本実施形態では、長辺２１ｅの長さを約０．１２μmにし、短辺２１ｆの長さを約０．１０μmにする。更に、図８の例では、このような第１補助開口２１ｂが、主開口２１ａの四辺のそれぞれの横に、主開口２１ａから離れる方向に間隔をおいて二つずつ設けられる。
【００４４】
一方、第２補助開口２１ｃは、主開口２１ａの対角線の仮想延長線L上に位置し、その平面形状は、例えば大きさが約０．１１μm×０．１１μmの正方形である。
【００４５】
このように、本実施形態では、主開口２１ａの横に配される第１補助開口２１ｂの形状を、主開口２１ａの辺２１ｄの延在方向に長い長方形にすると共に、主開口２１ａから見て斜めの位置、すなわちその対角線の仮想延長線Lに第２補助開口２１ｃを配するようにした。
【００４６】
図１１は、本実施形態に係る露光用マスク２４のCD-FOCUS曲線Dを示す図である。なお、同図では、比較のために、予備的事項で説明した図１のCD-FOCUS曲線A、B、及び図９のCD-FOCUS曲線Cも併記してある。
【００４７】
図１１に示されるように、●で示される本実施形態のCD-FOCUS曲線Dは、第２補助開口２１ｂを設けない露光用マスク１４（図８参照）のCD-FOCUS曲線Cと比較して、勾配が緩やかとなる。その結果、補助開口を全く設けない場合のCD-FOCUS曲線Aよりも約４２％、そして上記の曲線Cよりも約２７％程度も深い焦点深度Δ4を得ることが可能となる。
【００４８】
このように深い焦点深度が得られたのは、主開口２１ａの周りの補助開口２１ｂ、２１ｃの個数を図８の場合よりも単に増やしたからではなく、第１補助開口２１ｂの平面形状を、主開口２１ａに対向する辺が長辺となる長方形したことにもよる。
【００４９】
図１３は、第１補助開口２１ｂの個数と形状が焦点深度にどのように影響するのかを調査するために作成した比較例に係る露光用マスクの拡大平面図である。
【００５０】
図１３に示されるように、この露光用マスク２５では、第１補助開口２１ｂの平面形状を正方形にすると共に、本実施形態に係る露光用マスク２４（図１０参照）よりも多い個数の第１補助開口２１ｂを主開口２１ａの周りに格子状に配列してなる。
【００５１】
図１４は、この比較例に係る露光用マスク２５のCD-FOCUS曲線Eを示す図である。同図では、比較のために、既述のCD-FOCUS曲線A〜Dも併記してある。
【００５２】
図１４から明らかなように、比較例の露光用マスク２５では、そのCD-FOCUS曲線Eの傾斜が本実施形態の曲線Dよりもが急となり、焦点深度が浅くなる。この結果から、正方形の第１補助開口２１ａの個数を主開口２１ａの周りで増やすだけでは焦点深度が効果的には深くならず、本実施形態のように主開口２１ａに対向する辺が長い長方形を第１補助開口２１ｂとすることが焦点深度を深めるのに有効であることが理解される。
【００５３】
図１５（ａ）、（ｂ）は、この第１補助開口２１ｂの形状が焦点深度に与える影響を調べるために作成された露光用マスク３１、３２の拡大平面図である。
【００５４】
図１５（ａ）に示される露光用マスク３１では、第１補助開口２１ｂの平面形状が解像されない程度の大きさの正方形である。これに対し、図１５（ｂ）に示される露光用マスク３２では、本実施形態と同様に、主開口２１ａに対向する辺を解像しない範囲で伸長して得られた長方形をその第１補助開口２１ｂとしている。
【００５５】
図１６は、上記した露光用マスク３１のCD-FOCUS曲線Fと、露光用マスク３２のCD-FOCUS曲線Gを示す図である。なお、同図では、比較のために図１のCD-FOCUS曲線Aも併記してある。
【００５６】
これより明らかなように、第１補助開口２１ｂの平面形状を長方形として得られたCD-FOCUS曲線Gは、上記の形状を正方形とした場合のCD-FOCUS曲線Fよりも緩やかとなる。このことから、第１補助開口２１ｂの平面形状としては、主開口２１ａに対向する辺が長辺となる長方形を採用するのが焦点深度を深めるのに有用であることが明らかとなった。
【００５７】
次に、このように深い焦点深度により得られる利点について説明する。
【００５８】
図１７は、本実施形態に係る露光用マスク２４（図１０参照）と、予備的事項で説明した露光用マスク１４（図８参照）のそれぞれを用いて、ベストフォーカスで露光されたレジストパターン２７のホール２７ａ、２７ｂを模式的に示す平面図である。なお、以下では、これらの露光用マスク１４、２４を構成する主開口１６ａ、２１ａの大きさは同じであるとしている。
【００５９】
図１７に示されるように、ベストフォーカス時では、各ホール２７ａ、２７ｂの直径W1、W2は略等しい。
【００６０】
これに対し、図１８は、デフォーカスの状態で形成された上記の各ホール２７ａ、２７ｂを模式的に示す平面図である。
【００６１】
図１８に示されるように、予備的事項で説明した露光用マスク１４では、デフォーカスに起因する露光光の強度変化が大きく、それによりホール２７ａの直径W1がベストフォーカス時（図１７）よりも小さくなってしまう。
【００６２】
一方、本実施形態に係る露光用マスク２４では、デフォーカスの状態でも露光光の強度変化を小さくすることができ、ベストフォーカス時と略同じ大きさのホール２７ｂを形成することが可能となる。
【００６３】
これにより、本実施形態では、図５〜図７で説明したような要因でデフォーカスとなっても、ホールの直径等のレジストパターンの寸法が設計値から大きくはずれるのを防止することができるので、最終的な半導体装置が不良となるのが防がれ、ひいては半導体装置の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００６４】
（３）第２実施形態
上記した第１実施形態では、図１０に示したように、疎な主開口２１ａの周りに、第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃを形成した。これに対し、本実施形態では、密に形成された主開口２１ａの外周に、上記の第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃを形成する。
【００６５】
（i）第１例
図１９は、本実施形態の第１例に係る露光用マスクの拡大平面図である。
【００６６】
この露光用マスク３４では、石英基板２０の一部領域Rに、主開口２０ａが行方向及び列方向に繰り返して密に形成される。なお、開口が密であるとは、図１２で定義したように、主開口２１ａの投影像２３同士の間隔Dが、その投影像の幅Wの３倍未満であることを言う。
【００６７】
そして、図１９に示すように、最外周の主開口２１ａのそれぞれに対向して第１補助開口２１ｂが複数形成されると共に、上記の一部領域Rのコーナ部Cの主開口２１ａの対角線の仮想延長線L上に第２補助開口２１ｃが形成される。これら第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃの平面形状は第１実施形態と同じであり、第１補助開口２１ｂは正方形、第２補助開口２１ｃは主開口２１ａに対向する辺が長辺となる長方形である。
【００６８】
このような露光用マスク３４では、領域Rの外側に主開口２１ａが形成されていないので、領域Rの最外周の主開口２１ａは、疎な開口に類似の挙動を示し、その焦点深度が浅くなりがちである。そこで、本実施形態では、上記のように領域Rの周りに第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃを配し、領域Rの境界付近で不足しがちな焦点深度を深めるようにした。その結果、焦点深度の不足に伴って最外周の主開口２１ａの投影像が小さくなるのが防止され、設計値に近いレジストパターンの寸法を維持することが可能となる。
【００６９】
（ii）第２例
図２０は、本実施形態の第２例に係る露光用マスクの拡大平面図である。
【００７０】
図２０に示されるように、この露光用マスク３５では、図１９で説明した一部領域Rの外側における仮想延長線L上に、疎な主開口２１ａが形成される。そして、この疎な主開口２１ａと、領域Rのコーナ部Cの主開口２１ａとの間の仮想延長線L上に、上記の第２補助開口２１ｃが形成される。
【００７１】
これによれば、領域Rの外側で疎となっている主開口２１ａと、領域Rの最外周に形成されて疎な開口に似た挙動を示す主開口２１ａのそれぞれにおいて狭くなりがちな焦点深度が、上記の第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃによって深くされる。そのため、露光工程において多少の焦点ずれが発生しても、これらの主開口２１ａの投影像が設計値よりも小さくなるのを防止できるので、レジストパターンの寸法を設計値に近い値に仕上げることが可能となる。
【００７２】
（４）第３実施形態
本実施形態では、第１実施形態で説明した露光用マスク２４（図１０参照）の製造方法について説明する。
【００７３】
図２１は、本実施形態に係る露光用マスクを設計するのに使用される設計システムの構成図である。その設計システム１００は、デバイスパターンの設計データD0等をオペレータが入力するためのキーボード等の入力部１０１を有すると共に、露光用マスク上の各開口２１ａ〜２１ｃを擬似的に表示するモニター等の表示部１０４とを有する。これら入力部１０１と表示部１０４には、バス１０２が接続されており、そのバス１０２を介して各部へのデータの授受が行われる。更に、そのバス１０２には、CPU等の制御部１０３が接続される。制御部１０３は、上記したデバイスパターンの設計データD0に対してOPC処理等の様々な処理を施して主開口２１ａの設計データD1を作成する機能を有すると共に、既述の第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃの設計データD2、D3を作成する機能も有する。
【００７４】
図２２は、上記の設計システム１００を用いて行われる露光用マスクの製造方法を示すフローチャートであり、図２３は、そのフローチャートにおけるステップＳ３の詳細を示すフローチャートである。また、以下の説明では、露光用マスクの製造途中の断面図である図２４（ａ）〜（ｄ）も適宜参照する。
【００７５】
図２２に示すように、最初のステップＳ１では、シリコンウエハ上に作成すべきデバイスパターンの設計データD0を入力部１０１から制御部１０３に入力する。その設計データD0とは、例えば、コンタクトホール等のデバイスパターンの位置や大きさを含むデータである。
【００７６】
そして、制御部１０３において、そのデバイスパターンの平面形状を所定の倍率、例えば露光装置における縮小率の逆数だけ相似拡大し、それにより得られたパターンの位置データと形状データとを、主開口２１ａ（図１０参照）の設計データD1として取得する。
【００７７】
次いで、ステップＳ２に移行して、上記の設計データD1が設計ルール通りに作成されているか否かを判断する。ここで、設計ルールとは、露光用マスク２４（図１０参照）に主開口２１ａを形成するうえでの制限事項であり、例えば、主開口２１ａの最小幅、主開口２１ａ同士の最小間隔等が含まれる。
【００７８】
そして、設計データD1が設計ルールを満たしていない（NO）と判断された場合には、ステップＳ８に移行して設計データD1を修正する。
【００７９】
一方、設計データD1が設計ルールを満たしている（YES）と判断された場合には、ステップＳ３に移行する。
【００８０】
一般に、露光マスク２４上に形成された主開口２１ａ（図１０参照）の寸法が露光光の波長に近づくと、その主開口２１ａをシリコンウエハ上に投影しても、光近接効果によってその投影像は元の主開口２１ａの相似形とはならない。そのため、デバイスパターンを単に相似拡大して得られたパターンを主開口２１ａとしたのでは、デバイスパターンと同じ形状の投影像を得ることができない。
【００８１】
そこで、ステップＳ３では、このような光近接効果を考慮して、上記の主開口２１ａの設計データD1に対して補正を行い、主開口２１ａの投影像がデバイスパターンと同じになるようにする。このような処理は光近接効果補正とも呼ばれる。
【００８２】
更に、このステップＳ３では、第１実施形態で説明した第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃの設計データD2、D3も取得する。その設計データD2、D3には、例えば、上記の第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃのそれぞれの形状データと位置データとが含まれる。
【００８３】
なお、ステップＳ３の詳細については後で図２３を参照して説明する。
【００８４】
上記のようにして光近接効果補正を行った後は、ステップＳ４に移行し、主開口２１ａの設計データD1の補正が、デバイスパターンに対応する投影像を得るのに適切であるか否かが判断される。
【００８５】
そして、このステップＳ４において補正が適切でない（NO）と判断された場合には、ステップＳ９に移行して、光近接効果補正の補正パラメータを修正する。
【００８６】
一方、ステップＳ４において補正が適切である（YES）であると判断された場合には、ステップＳ５に移行する。
【００８７】
そのステップＳ５では、図２４（ａ）に示すように、石英基板２０の上に形成された膜２１の上に電子線レジスト２６を塗布した後、石英基板２０を電子ビーム露光装置（不図示）内に入れ、その電子ビーム露光装置の制御系に上記の各設計データD1〜D3を入力する。電子ビーム露光装置では、各設計データD1〜D3に基づいて、光軸Aからの電子ビームEBの偏向量Δが算出され、偏向された電子ビームEBによって電子線レジスト２６が露光される。
【００８８】
なお、上記の膜２１は特に限定されないが、露光用マスクとしてバイナリーマスクを製造する場合にはクロム層等の遮光膜が膜２１としてスパッタ法により形成され、ハーフトーンマスクを製造する場合にはモリブデンシリサイド層等の半透明膜が膜２１として形成される。
【００８９】
そして、図２４（ｂ）に示すように、電子ビームEBによる露光が終了した後に電子線レジスト２６を現像することにより、レジストパターン２６ａを形成する。
【００９０】
このようにしてレジストパターン２６ａを形成した後は、図２２のステップＳ６に移行する。
【００９１】
そのステップＳ６では、例えばCD-SEM等の測長器を用いて上記のレジストパターン２６ａの線幅が測定され、その測定値が規格値以内であるか否かが判断される。
【００９２】
ここで、測定値が規格値以内ではない（NO）と判断された場合には、ステップＳ１０に移行し、レジストパターン２６ａの線幅が規格値になるように、電子ビーム露光装置の露光条件を変更する。
【００９３】
但し、露光条件の変更のみでは線幅を規格値に収めることができないと判断される場合には、ステップＳ９に移行し、光近接効果補正の補正パラメータを修正することで、レジストパターン２６ａの線幅を規格値に収めるようにする。
【００９４】
一方、露光条件を変更するだけでそれが可能であると判断される場合には、再びステップＳ５に移行して、新たな石英基板２０と膜２１の上のレジストパターン２６ａを形成する。
【００９５】
これに対し、ステップＳ６でレジストパターン２６ａが規格値内に収まる（YES）と判断された場合には次のステップＳ７に移行する。
【００９６】
そのステップＳ７では、図２４（ｃ）に示すように、レジストパターン２６ａをマスクにして膜２１をエッチングすることにより、主開口２１ａと第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃとを形成する。
【００９７】
その後に、図２４（ｄ）に示すように、レジストパターン２６ａを除去して、第１実施形態で説明した露光用マスク２４の基本構造を完成させる。
【００９８】
次に、上で説明したステップＳ３の詳細について、図２３を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、図２５と図２６も併せて参照する。図２５と図２６は、ステップＳ３における主要ステップを模式的に示す平面図である。なお、これらの図２５と図２６では、説明を行い易くするために、既述の露光用マスクの各開口２１ａ〜２１ｃとそれらの設計データD1〜D3とを同一視する。
【００９９】
まず、図２３の最初のステップＳ１１において、デバイスパターンの設計データD0の初期処理を行った後、ステップＳ１２に移行し、対象となる矩形状のデバイスパターンの設計データD0を抽出する（図２５参照）。
【０１００】
続いて、ステップＳ１３に移行する。そのステップＳ１３では、図２５に模式的に示すように、矩形状のデバイスパターンの設計データD0に対し、該デバイスパターンの四つの辺が伸長されるような加工を施すことにより、主開口２１ａの設計データD1を得る。このような処理のことを、以下ではプレバイアス処理とも言う。
【０１０１】
次に、図２５のステップＳ１４に模式的に示すように、ステップＳ１３において伸長された主開口２１ａの一辺２１ｄと対向する位置に該一辺２１ｄと平行で同じ長さの長辺２１ｅを有する第１補助開口２１ｂの設計データD2を得る。本実施形態では、そのような第１補助開口２１ｂを、主開口２１ａの四辺のそれぞれの横に、該主開口２１ａから離れる方向に間隔をおいて二つずつ形成する。
【０１０２】
次いで、図２３のステップＳ１５に移行し、主開口２１ａと第１補助開口２１ｂのそれぞれの投影像の中に互いに接触するものがあるか否かを確認する。
【０１０３】
そして、接触する投影像がある（YES）と判断された場合には、既述のステップＳ１４に戻り、各開口２１ａ、２１ｂ同士の間隔を広める等して、投影像同士が接触しないような第１補助開口２１ｂの設計データD2を得る。
【０１０４】
一方、ステップＳ１５において投影像同士が接触しない（NO）と判断された場合にはステップＳ１６に移行する。
【０１０５】
そのステップＳ１６では、図２５に模式的に示すように、主開口２１ａを中心とする大きさが可変な矩形枠３０を作成する。
【０１０６】
その後、図２６のステップＳ１７に移行して、矩形枠３０の内部に、該矩形枠３０と一頂点を共有する小矩形を配し、該小矩形の位置データと形状データとを第２補助開口２１ｃの設計データD3とする。このようにして配置された第２補助開口２１ｃは、第１実施形態で説明したように、主開口２１ａの対角線の仮想延長線L上に位置することになる。
【０１０７】
また、このステップＳ１７では、矩形枠３０の一頂点からの距離ｄを任意に指定することにより、小矩形の大きさを変更可能にできるが、様々な大きさの小矩形の中から、解像されない範囲で最も大きく、露光用マスクの焦点深度を最も深くすることができるものを第２補助開口２１ｃとして選択するのが好ましい。
【０１０８】
また、その第２補助開口２１ｃの位置は、ステップＳ１６で作成した矩形枠３０の頂点によって定まる。本実施形態では、その矩形枠３０の大きさを可変としたので、第２補助開口２１ｃの位置を任意に指定することができ、主開口２１ａの焦点深度を最も深めることが可能な位置にその第２開口２１ｃを配することが可能となる。
【０１０９】
次いで、図２３のステップＳ１８に移行し、主開口２１ａと第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃのそれぞれの投影像の中に互いに接触するものがあるか否かを確認する。
【０１１０】
そして、互いに接触する投影像がある（NO）と判断された場合には、ステップＳ１６に戻り、矩形枠３０のサイズを変更する等して、接触する投影像が発生しないようにする。
【０１１１】
一方、ステップＳ１８において接触する投影像が無い（YES）と判断された場合には、ステップＳ１９に移行する。
【０１１２】
そのステップＳ１９は、図２６に模式的に示すように、主開口２１ａに対してOPC処理を施し、主開口２１ａの投影像が目標とするデバイスパターンの平面形状と一致するようにする。なお、図２６の例では、そのOPC処理によって主開口２１ａの四辺が拡大されている。このOPC処理は、主開口２１ａに対してのみ行われ、第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃにはそのOPC処理を行わない。
【０１１３】
次いで、図２３のステップＳ２０に移行し、上記の各開口２１ａ〜２１ｃの設計データD1〜D3が、露光用マスクの実際の製造工程（図２２のステップＳ７）で寸法保証できるデータであり、且つ、露光によって所望のレジスト寸法を得ることができるデータであるか否かが判断される。
【０１１４】
そして、このステップＳ２０においてNOと判断された場合にはステップＳ１９に戻り、主開口２１ａに対するOPC処理をやり直す。
【０１１５】
これに対し、ステップＳ２０においてYESと判断された場合には、ステップＳ２１に移行し、主開口２１ａと第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃのそれぞれの設計データD1〜D3を抽出し、上記した一連の処理を終了する。
【０１１６】
以上説明した本実施形態によれば、図２５のステップＳ１３（プレバイアス処理）のようにデバイスパターンの四辺が伸長されるように該デバイスパターンの設計データD0を加工する。そのため、次のステップＳ１４において、伸長された辺を基準にして第１補助開口２１ｂの長辺２１ｅを生成することができ、露光用マスクの焦点深度を深めるのに効果的な長方形状の第１補助開口２１ｂの設計データD2を容易に得ることができる。
【０１１７】
更に、ステップＳ１７において、第２補助開口２１ｃとなる小矩形の大きさを変更可能としたので、様々な大きさの小矩形の中から、露光用マスクの焦点深度を最も深くすることができるものを第２補助開口２１ｃとして選択することが可能となる。
【０１１８】
しかも、上記では、図２６のステップＳ１７で説明したように、大きさが可変な矩形枠３０を作成し、その矩形枠の四隅に小矩形３１を配するようにした。これにより、その小矩形３１を元にして、主開口２１ａの対角線の仮想延長線L上の任意の位置に第２補助開口２１ｃを配することが可能となる。そのため、仮想延長線L上の様々な位置の中で、主開口２１ａの焦点深度を最も深くすることができる位置に第２補助開口２１ｃを形成することができ、第２補助開口２１ｃによる焦点深度の拡大の効果を最大限に得ることが可能となる。
【０１１９】
このような本実施形態に対し、例えば、露光用マスク上の予め定められた格子点上にのみ第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃを配する方法を採用したのでは、第２補助開口２１ｃの位置の自由度が本実施形態よりも小さくなるので、上記のように焦点深度が最も深くなる位置に第２補助開口２１ｃを配置するこが困難となり、好ましくない。
【０１２０】
（５）第４実施形態
本実施形態では、第１実施形態で説明した露光用マスク２４（図１０参照）を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
【０１２１】
図２７は、この半導体装置の製造工程において使用される露光装置の構成図である。
【０１２２】
その露光装置４０は、シリコン（半導体）基板５０を載置するための基板載置台４１の上方に、投影レンズ４２、露光用マスク２４、及び照明系４６をこの順に形成してなる。このうち、照明系４６は、絞り４４と光源４５とで構成され、その光源４５としては例えばKrFエキシマレーザ源が採用される。そして、絞り４４としては、光軸を中心とする円形のスリット４４ａを備えた輪帯照明用の絞りが採用され、それにより照明系４６は変形照明系となる。
【０１２３】
なお、焦点深度の拡大を効果的に得るには、照明系４６として上記のような変形照明系を採用するのが好ましいが、本発明はこれに限定されず、照明系４６として通常照明系を採用してもよい。
【０１２４】
更に、光源４５もKrFエキシマレーザ源に限定されず、KrFよりも短波長のArF光を発生するArFエキシマレーザ源を採用してもよい。更にまた、シリコン基板５０と投影レンズ４２との間に水等の液体を満たすことで、投影レンズ４２のNA（開口数）を高めた液浸型のArF露光装置を上記の露光装置４０として採用してもよい。その場合、露光用マスク２４としてハーフトーンマスクを使用することで、露光装置４０の解像度を更に向上させることができる。
【０１２５】
上記のような露光装置４０を使用して、本実施形態では次のようにして半導体装置を製造する。
【０１２６】
図２８、図２９は、本実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図である。
【０１２７】
最初に、図２８（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【０１２８】
まず、シリコン基板５０にSTI(Shallow Trench Isolation)用の溝を形成し、その溝の中に酸化シリコン膜を埋め込んで素子分離絶縁膜５１とする。次いで、その素子分離絶縁膜５１によって画定されるシリコン基板５０の活性領域に、例えばボロン等のp型不純物をイオン注入してpウェル５２を形成する。
【０１２９】
その後、活性領域のシリコン基板５０の表面を熱酸化してゲート絶縁膜５３を形成し、更にその上にポリシリコンよりなるゲート電極５４を形成した後、そのゲート電極をマスクにしてリン等のn型不純物をシリコン基板５０の表層部分にイオン注入し、n型ソース／ドレインエクステンション５５を形成する。
【０１３０】
そして、シリコン基板５０の上側全面に酸化シリコン膜等の絶縁膜をCVD法により形成し、それをエッチバックしてゲート電極５４の横に絶縁性サイドウォール５７として残す。続いて、この絶縁性サイドウォール５７とゲート電極５４とをマスクにしてリン等のn型不純物を再びシリコン基板５０にイオン注入することにより、ゲート電極５４の側方のシリコン基板５０にn型ソース／ドレイン領域５６を形成する。
【０１３１】
その後に、シリコン基板５０の上側全面にコバルト層等の高融点金属層をスパッタ法で形成し、熱処理によりその高融点金属層とシリコンとを反応させて高融点金属シリサイド層５８を形成した後、素子分離絶縁膜５１の上等で未反応となっている高融点金属層をウエットエッチングして除去する。
【０１３２】
ここまでの工程により、ゲート絶縁膜５３、ゲート電極５４、及びn型ソース／ドレイン領域５６等で構成されるn型MOSトランジスタTRの基本構造が完成する。
【０１３３】
その後に、シリコン基板５０の上側全面に、CVD法により窒化シリコン膜５９と酸化シリコン膜６０とをこの順に形成し、これらの積層膜を層間絶縁膜６１とする。
【０１３４】
そして、この層間絶縁膜６１の上に、スピンコート法によりポジ型化学増幅型フォトレジスト６２を塗布する。なお、このフォトレジスト６２を塗布する前に、露光光の反射を防止する反射防止膜として、TARC(Top Side Antireflective Coating)を層間絶縁膜６１の上に予め塗布してもよい。
【０１３５】
次に、図２８（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【０１３６】
まず、上記のようにフォトレジスト６２が塗布された状態のシリコン基板５０を、図２７で説明した露光装置４０の基板載置台４１の上に置く。そして、光源４５で発生られた露光光４７を露光用マスク２４に通し、投影レンズ４２でその露光光４７をシリコン基板５０上に集光して、上記のフォトレジスト６２を露光する。
【０１３７】
これにより、図２８（ｂ）に示すように、露光光４７が照射された部分のフォトレジスト６２が、露光用マスク２４の主開口２１ａに対応した平面形状の感光部６２ａになると共に、露光光４７が照射されなかった部分のフォトレジスト６２が非感光部６２ｂになる。
【０１３８】
その後に、上記のフォトレジスト６２をベークする。このベークは、PEB(Post Exposure Baking)とも呼ばれ、感光部６２ａにおける酸の生成を加速させるために行われる。
【０１３９】
次に、図２８（ｃ）に示すように、フォトレジスト６２を現像することにより、酸が存在する部分の感光部６２ａを除去してホール形状の窓６２ｃを形成すると共に、残存する非感光部６２ｂをレジストパターン６２ｄとする。
【０１４０】
次いで、図２９（ａ）に示すように、レジストパターン６２ｄをマスクにして層間絶縁膜６１をドライエッチングし、高融点シリサイド層５８に至る深さのコンタクトホール（デバイスパターン）６１ａを層間絶縁膜６１に形成する。
【０１４１】
そのエッチングの後に、レジストパターン６２ｄは除去される。
【０１４２】
次に、図２９（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【０１４３】
まず、コンタクトホール６１ａの内面と層間絶縁膜６１の上面に、スパッタ法によりグルー膜としての役割をする膜を形成する。その膜としては、一般的には窒化チタン（TiN）膜等が採用される。そして、そのグルー膜の上に、CVD法によりタングステン膜を形成し、このタングステン膜でコンタクトホール６１ａを完全に埋め込む。その後、層間絶縁膜６１の上に形成された余分なタングステン膜とグルー膜とをCMP(Chemical Mechanical Polishing)法により研磨して除去し、これらの膜をコンタクトホール６１ａ内に導電性プラグ６３として残す。
【０１４４】
次いで、この導電性プラグ６３と層間絶縁膜６１のそれぞれの上に、アルミニウム膜を含む金属積層膜をスパッタ法により形成し、フォトリソグラフィでその金属積層膜をパターニングして金属配線パターン６４とする。
【０１４５】
以上により、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の主要工程が終了したことになる。
【０１４６】
上記した本実施形態によれば、図２８（ｂ）で説明した工程において、第１実施形態で説明した露光用マスク２４（図１０参照）を用いてフォトレジスト６２を露光した。その露光用マスク２４は、図１０に示したように、主開口２１ａの周りに第１、第２補助開口２１ｂ、２１ｃを配置してなり、これにより疎な主開口２１ａの焦点深度が深められている。
【０１４７】
そのため、例えば、図２７に示した露光装置４０の誤差によりデフォーカスが発生したり、シリコン基板５０に反りが発生している場合に、図２８（ｃ）のレジストパターン６２ｄの窓６２ｃの大きさがデフォーカスによって変動したりするのを抑えることができる。これにより、図２９（ａ）に示したエッチング工程において、コンタクトホール６１ａの直径が設計値から大きく外れるのを防ぐことができ、最終的に得られる半導体装置が不良となるのを防止できる。
【０１４８】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【０１４９】
（付記１）  透明基板と、
前記透明基板上に形成された膜と
前記膜に形成された矩形状の主開口と、
前記膜に前記主開口から間隔をおいて形成され、該主開口の一辺と対向する長辺を有する長方形状のデバイスパターンとして解像されない大きさの第１補助開口と、
前記膜に形成され、前記主開口の対角線の仮想延長線上に位置し、デバイスパターンとして解像されない大きさの第２補助開口と、
を有することを特徴とする露光用マスク。
【０１５０】
（付記２）  前記第１補助開口は、前記主開口から離れる方向に間隔をおいて二つ形成されたことを特徴とする付記１に記載の露光用マスク。
【０１５１】
（付記３）  前記主開口が複数形成され、該複数の主開口のうちの二つの投影像の間隔が、該投影像の幅の３倍以上であることを特徴とする付記１に記載の露光用マスク。
【０１５２】
（付記４）  前記透明基板の一部領域において、前記主開口が行方向及び列方向に繰り返して複数形成され、該複数の主開口の投影像同士の間隔が該投影像の幅の３倍未満であり、最外周の前記主開口のそれぞれに対向して前記第１補助開口が複数形成されると共に、前記一部領域のコーナ部の前記主開口の対角線の仮想延長線上に前記第２補助開口が形成されたことを特徴とする付記１に記載の露光用マスク。
【０１５３】
（付記５）  前記一部領域の外側における前記仮想延長線上に別の前記主開口が形成され、前記別の主開口と前記コーナ部における前記主開口との間の前記仮想延長線上に前記第１補助開口が形成されたことを特徴とする付記４に記載の露光用マスク。
【０１５４】
（付記６）  前記膜は、遮光膜又は半透明膜であることを特徴とする付記１に記載の露光用マスク。
【０１５５】
（付記７）  矩形状のデバイスパターンの設計データに対し、該デバイスパターンの四つの辺が伸長されるような加工を施すことにより、主開口の設計データを得るステップと、
前記主開口の一辺と対向する位置に該一辺と平行で同じ長さの長辺を有する長方形状の第１補助開口の設計データを得るステップと、
前記主開口の対角線の仮想延長線上に位置する第２補助開口の設計データを得るステップと、
前記主開口、前記第１補助開口、及び前記第２補助開口のそれぞれの前記設計データを用いるリソグラフィにより、透明基板上の膜をパターニングして該膜に前記主開口、前記第１補助開口、及び前記第２補助開口のそれぞれを形成するステップと、
を有することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
【０１５６】
（付記８）  前記第２補助開口の設計データを得るステップは、
前記主開口を中心とする矩形枠を作成するステップと、
前記矩形枠の内部に、該矩形枠と一頂点を共有する小矩形を配し、該小矩形の位置データと形状データとを前記第２補助開口の設計データとするステップとを有することを特徴とする付記７に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１５７】
（付記９）  前記矩形枠の隅に前記小矩形を配するステップにおいて、該小矩形の大きさを変更可能とすることを特徴とする付記８に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１５８】
（付記１０）  前記第１補助開口と前記第２補助開口のそれぞれの前記設計データを得た後に、前記主開口、前記第１補助開口、及び前記第２補助開口のそれぞれの投影像の中に互いに接触するものがあるか否かを確認するステップを行うことを特徴とする付記９に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１５９】
（付記１１）  前記膜として、遮光又は半透明膜を採用することを特徴とする付記７に記載の露光用マスクの製造方法。
【０１６０】
（付記１２）  半導体基板の上にデバイスパターン用の膜を形成する工程と、
前記デバイスパターン用の膜の上にフォトレジストを塗布する工程と、
透明基板と、該透明基板上に形成された膜と、該膜に形成された矩形状の主開口と、該膜に前記主開口から間隔をおいて形成され、該主開口の一辺と対向する長辺を有する長方形状の解像されない大きさの第１補助開口と、前記膜に形成され、前記主開口の対角線の仮想延長線上に位置し、解像されない大きさの第２補助開口とを有する露光用マスクを用いて、前記フォトレジストを露光する工程と、
前記露光の後、前記フォトレジストを現像してレジストパターンにする工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記デバイスパターン用の膜をエッチングすることにより、該膜をパターニングしてデバイスパターンにする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１６１】
（付記１３）  前記フォトレジストを露光する工程において変形照明を使用することを特徴とする付記１２に記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】図１は、疎パターンと密パターンのCD-FOCUS曲線を示す図である。
【図２】図２は、図１のCD-FOCUS曲線を得るのに使用した露光用マスクの拡大断面図である。
【図３】図３は、ベストフォーカス時における、密な開口と疎な開口のそれぞれの光強度分布を示す図である。
【図４】図４は、デフォーカス時における、密な開口と疎な開口のそれぞれの光強度分布を示す図である。
【図５】図５は、露光装置における誤差でデフォーカスが発生することを説明するための図である。
【図６】図６は、半導体基板の反りによってデフォーカスが発生することを説明するための図である。
【図７】図７は、フォトレジストの表面の凹凸によってデフォーカスが発生することを説明するための図である。
【図８】図８は、焦点深度を深くするために特許文献１が提案する露光用マスクの拡大平面図である。
【図９】図９は、特許文献１の露光用マスクのCD-FOCUS曲線である。
【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態に係る露光用マスクの拡大平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１実施形態に係る露光用マスクのCD-FOCUS曲線を示す図である。
【図１２】図１２は、開口の粗密を定義するための平面図である。
【図１３】図１３は、第１補助開口の個数と形状が焦点深度にどのように影響するのかを調査するために作成した比較例に係る露光用マスクの拡大平面図である。
【図１４】図１４は、図１３の比較例に係る露光用マスクのCD-FOCUS曲線を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）、（ｂ）は、第１補助開口の形状が焦点深度に与える影響を調べるために作成された露光用マスクの拡大平面図である
【図１６】図１６は、図１５（ａ）と図１５（ｂ）のそれぞれのCD-FOCUS曲線を示す図である。
【図１７】図１７は、本実施形態に係る露光用マスクと、予備的事項で説明した露光用マスクのそれぞれを用いて、ベストフォーカスで露光されたレジストパターンのホールを模式的に示す平面図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係る露光用マスクと、予備的事項で説明した露光用マスクのそれぞれを用いて、デフォーカスで露光されたレジストパターンのホールを模式的に示す平面図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２実施形態の第１例に係る露光用マスクの拡大平面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第２実施形態の第２例に係る露光用マスクの拡大平面図である。
【図２１】図２１は、本発明の第３実施形態に係る露光用マスクの製造方法において使用される設計システムの構成図である。
【図２２】図２２は、本発明の第３実施形態に係る露光用マスクの製造方法を示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、図２２のフローチャートにおけるステップＳ３の詳細なフローチャートである。
【図２４】図２４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３実施形態に係る露光用マスクの製造途中の断面図である。
【図２５】図２５は、図２２のフローチャートにおけるステップＳ３を模式的に示す平面図（その１）である。
【図２６】図２６は、図２２のフローチャートにおけるステップＳ３を模式的に示す平面図（その２）である。
【図２７】図２７は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造方法において使用される露光装置の構成図である。
【図２８】図２８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その１）である。
【図２９】図２９（ａ）、（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その２）である。
【符号の説明】
【０１６３】
１…石英基板、２…遮光膜、２ａ…密な開口、２ｂ…疎な開口、３ａ、３ｂ…窓、５…露光装置、６…シリコン基板、７…投影レンズ、８…ゲート電極、９…配線、１０…下地絶縁膜、１１…フォトレジスト、１４…露光用マスク、１５…石英基板、１６ａ…主開口、１６ｂ…補助開口、２０…石英基板、２１…膜、２１ａ…主開口、２１ｂ、２１ｃ…第１、第２補助開口、２２…シリコン基板、２３…投影像、２５…露光用マスク、２６…電子線レジスト、２７…レジストパターン、２７ａ、２７ｂ…ホール、３０…矩形枠、３１、３２、３４、３５…露光用マスク、４０…露光装置、４１…基板載置台、４２…投影レンズ、４４…絞り、４４ａ…スリット、４５…光源、４６…照明系、５０…シリコン基板、５１…素子分離絶縁膜、５２…pウェル、５３…ゲート絶縁膜、５４…ゲート電極、５５…n型ソース／ドレインエクステンション、５６…n型ソース／ドレイン領域、５７…絶縁性サイドウォール、５８…高融点金属シリサイド層、５９…窒化シリコン膜、６０…酸化シリコン膜、６１…層間絶縁膜、６１ａ…コンタクトホール、６２…フォトレジスト、６２ａ…感光部、６２ｂ…非感光部、６２ｃ…窓、６２ｄ…レジストパターン、６３…導電性プラグ、６４…金属配線パターン、１００…設計システム、１０１…入力部、１０２…バス、１０３…制御部、１０４…表示部。
【図１】
2006337474.tif 000003
【図２】
2006337474.tif 000004
【図３】
2006337474.tif 000005
【図４】
2006337474.tif 000006
【図５】
2006337474.tif 000007
【図６】
2006337474.tif 000008
【図７】
2006337474.tif 000009
【図８】
2006337474.tif 000010
【図９】
2006337474.tif 000011
【図１０】
2006337474.tif 000012
【図１１】
2006337474.tif 000013
【図１２】
2006337474.tif 000014
【図１３】
2006337474.tif 000015
【図１４】
2006337474.tif 000016
【図１５】
2006337474.tif 000017
【図１６】
2006337474.tif 000018
【図１７】
2006337474.tif 000019
【図１８】
2006337474.tif 000020
【図１９】
2006337474.tif 000021
【図２０】
2006337474.tif 000022
【図２１】
2006337474.tif 000023
【図２２】
2006337474.tif 000024
【図２３】
2006337474.tif 000025
【図２４】
2006337474.tif 000026
【図２５】
2006337474.tif 000027
【図２６】
2006337474.tif 000028
【図２７】
2006337474.tif 000029
【図２８】
2006337474.tif 000030
【図２９】
2006337474.tif 000031