(57)【要約】【目的】  配線シュリンクを軽減することを目的とし、さらには、デフォーカスの影響を軽減することを目的とする。【構成】  配線パターン１０２と、前記配線パターン１０２の長手方向の端部から所定の距離αを設けて配置されたダミーパターン１０４と、を備えたことを特徴とする。そして、前記ダミーパターン１０４が所定の距離αを設けて配置される前記配線パターン１０２の長手方向の端部の位置は、別の露光用マスクにおいてビアパターンが配置される位置であることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンと、
前記配線パターンの長手方向の端部から所定の距離を設けて配置されたダミーパターンと、
を備えたことを特徴とする露光用マスク。
【請求項２】
前記ダミーパターンが所定の距離を設けて配置される前記配線パターンの長手方向の端部の位置は、別の露光用マスクにおいてビアパターンが配置される位置であることを特徴とする請求項１記載の露光用マスク。
【請求項３】
前記ダミーパターンは、前記配線パターンを基板に露光転写する場合に、解像しない大きさに形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の露光用マスク。
【請求項４】
前記ダミーパターンは、矩形ホール状に形成され、各辺が、前記配線パターンの幅寸法以上の寸法になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の露光用マスク。
【請求項５】
前記各辺が、前記配線パターンの幅寸法の１．３倍以内の寸法になるように形成されたことを特徴とする請求項４記載の露光用マスク
【請求項６】
前記ダミーパターンは、前記ダミーパターンの端部と前記配線パターンの前記端部とが、前記配線パターンの幅寸法の±４０％以内の距離を設けて配置されたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の露光用マスク。
【請求項７】
前記配線パターンにおいて、前記端部が、長手方向に所望する位置よりも伸ばした位置に配置されるように形成することを特徴とする請求項１、３〜５いずれか記載の露光用マスク。
【請求項８】
配線パターンを配置する配線パターン配置工程と、
前記配線パターンに接続することになるビアパターンを前期配線パターン上に配置するビアパターン配置工程と、
前記ビアパターンを配線層のダミーパターンとして所定の距離移動させるビアパターン移動工程と、
を備えたことを特徴とする配線層マスクのパターン設計方法。
【請求項９】
前記マスクパターン設計方法は、さらに、前記ビアパターン配置工程の後、前記ビアパターンの大きさを変更する大きさ変更工程を備えたことを特徴とする請求項８記載の配線層マスクのパターン設計方法。
【請求項１０】
前記マスクパターン設計方法は、さらに、前記ビアパターン配置工程の後、前記ビアパターンの形状を変更する形状変更工程を備えたことを特徴とする請求項８記載の配線層マスクのパターン設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程において用いる露光用マスク及び配線層マスクのパターン設計方法に係り、特に、光リソグラフィによって、配線パターンを形成する際のフォトマスクおよびそのマスクデータの発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３０は、多層配線構造を説明するための半導体装置の断面図である。
ＡＳＩＣ、ロジックデバイス等の半導体装置の配線部分は、図３０に示すように、基体２１０上の第１の配線層には、配線５０１が形成され、その他の部分を絶縁膜５０２が覆っている。そして、第２の配線層には、同様に、配線５０５が形成され、その他の部分を絶縁膜５０８が覆っている。第１の配線層と第２の配線層との間には、ビア層が形成され、ビア層には、配線５０１と配線５０５とを接続するビア５０３が形成される。すなわち、半導体装置の配線部分は、かかる配線層とビアとの繰り返し積層より構成される。
【０００３】
かかる配線パターンとビアパターンは、露光用マスクを用いたリソグラフィ工程により形成される。
図３１は、配線パターンが形成された露光用マスクの一部を示す図である。
図３１において、露光用マスクは、ガラス基板上に、露光光が透過する配線パターン１１２を残して、クロム（Ｃｒ）等を遮光膜１０１として成膜することにより形成される。
図３２は、ビアパターンが形成された露光用マスクの一部を示す図である。
図３２において、露光用マスクは、ガラス基板上に、露光光が透過するビアパターン２０３を残して、クロム（Ｃｒ）等を遮光膜２０１として成膜することにより形成される。
そして、例えば、配線パターンの直上にビアパターンを形成する場合には、レジスト膜が塗布された基板に図３１に示す露光用マスクを用いて露光を行い、現像、エッチング等のリソグラフィ処理を行なうことで配線層を形成する。そして、配線層の上に、所定の膜を成膜し、その上に塗布されたレジスト膜に図３２に示す露光用マスクを用いて露光を行い、現像、エッチング等のリソグラフィ処理を行なうことでビア層を形成する。
【０００４】
かかる配線とこれに対応するビアは一定以下の電気抵抗で、即ち或る程度の接触面積を保った状態で積層されている必要がある。
近年のデザインルール微細化にともない、ウェハ上レジストパターンがマスクパターン通りに形成されないことは最早広く知られている。
図３３は、ウェハ上に転写された配線パターンを示す図である。
図３３に示すように、例えば、図３１に示すマスクを用いて、レジスト３０１が塗布されたウェハ上に配線パターンを露光転写すると、配線層レジストパターン３１２の端部において、必要な長さが得られず、配線長が短くなってしまう配線層レジストパターンの長手方向シュリンク（以下、配線シュリンク）３１４が生じてしまう。かかる配線層レジストパターン３１２により形成された配線上にビアを形成していくことになる。
【０００５】
図３４は、ウェハ上に転写されたビアパターンを示す図である。
図３４に示すように、例えば、図３２に示すマスクを用いて、レジスト４０１が塗布されたウェハ上にビアパターンを露光転写することにより、ビア層レジストパターン４０３が、点線で示す本来必要な配線パターン４０４の端部に合うように形成される。
【０００６】
図３５は、配線とビアとの接続を説明するための半導体装置の断面図である。
配線シュリンク３１４によって、図３５に示すように、絶縁膜５０２上に形成される配線５１１と、配線５１１と絶縁膜５１４上に形成されるビア５０３とが、Ｈ０の距離において接触せず、配線５１１とこれに対応するビア５０３の接触面積が減少し、電気抵抗が増大ないし絶縁状態となり、配線性能に重大な影響が生じてしまう。実際の配線シュリンク量については後述するが、何ら対策をしない場合には、接触面積ゼロとなってしまう程のものとなる。
【０００７】
かかる配線シュリンクの原因としては光近接効果、デフォーカス、アライメント誤差、マスク作製誤差、等が挙げられる。このうち光近接効果対策としてＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：光近接効果補正）が盛んに検討されている。
図３６は、光近接効果補正した露光用マスクの一例の一部を示す図である。
図３６に示す露光用マスクでは、配線パターン６０２となるマスクパターンを延長するエクステンション法によりかかる配線シュリンクの解決を図ろうとする。
図３７は、光近接効果補正した露光用マスクの他の一例の一部を示す図である。
図３７に示す露光用マスクでは、配線パターン７０２となるマスクパターンのエッジ７０４を太らせるハンマーヘッド法によりかかる配線シュリンクの解決を図ろうとする。その他、セリフ、ハット等により解決を図ろうとする例もある。
【０００８】
その他、配線パターンにおける配線シュリンクの解決ではないが、ホールパターンについて、その近くにダミーパターンを配置する技術が文献に開示されている（例えば、特許文献１、２参照）
【特許文献１】特開２００２−１２２９７６号公報
【特許文献２】特開２００４−２２８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これら従来法によるＯＰＣの難点としては、配線シュリンク量は一般に、自身および周囲の配線幅、配線長に強く依存するため、補正量の計算が非常に複雑になること、また、マスク作製コストが高騰することが挙げられる。また、配線シュリンクは多くの場合においてフォーカスマージンを制約するが、従来法によりＯＰＣではデフォーカスの影響を軽減するものではない。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を克服し、配線シュリンクを軽減することを目的とし、さらには、デフォーカスの影響を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の露光用マスクは、
配線パターンと、
前記配線パターンの長手方向の端部から所定の距離を設けて配置されたダミーパターンと、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記配線パターンの長手方向の端部から所定の距離を設けてダミーパターンを配置することにより、前記配線パターンの長手方向の端部におけるパターン面積密度を向上させることができる。パターン面積密度を向上させることにより近接効果補正を行なうことができる。パターン面積密度を向上させることにより近接効果補正を行なうことができるので、配線シュリンク量を軽減することができる。
【００１３】
そして、前記ダミーパターンが所定の距離を設けて配置される前記配線パターンの長手方向の端部の位置は、別の露光用マスクにおいてビアパターンが配置される位置であることを特徴とする。
【００１４】
配線パターンの長手方向の端部が、ビアパターンが配置される位置であることから、配線パターンとビアとの接触面積を向上させることができる。配線パターンとビアとの接触面積を向上させることので、電気抵抗の増大を抑制することができる。さらには、絶縁状態を回避することができる。
【００１５】
さらに、本発明における前記ダミーパターンは、前記配線パターンを基板に露光転写する場合に、解像しない大きさに形成されることを特徴とする。
【００１６】
前記ダミーパターンが、解像されないことにより、ウェハ等の基板に余計なパターンを形成しないようにすることができる。余計なパターンを形成しないようにすることができるので、他の配線層やビア層とのショート等を防止することができる。
【００１７】
さらに、本発明における前記ダミーパターンは、矩形ホール状に形成され、各辺が、前記配線パターンの幅寸法以上の寸法になるように形成されたことを特徴とする。
【００１８】
後述するように、前記ダミーパターンの各辺が、前記配線パターンの幅寸法以上の寸法になるように形成されたことにより、より配線シュリンク量を低減することができる。さらには、フォーカスマージンをより多くすることができる。
【００１９】
かかる前記ダミーパターンの各辺の大きさとして、前記各辺が、前記配線パターンの幅寸法の１．３倍以内の寸法になるように形成されると特に有効である。
【００２０】
また、本発明における前記ダミーパターンは、前記ダミーパターンの端部と前記配線パターンの前記端部とが、前記配線パターンの幅寸法の±４０％以内の距離を設けて配置されると特に有効である。
【００２１】
さらに、本発明における前記配線パターンにおいて、前記端部が、長手方向に所望する位置よりも伸ばした位置に配置されるように形成することを特徴とする。
【００２２】
前記ダミーパターンと端部を長手方向に伸ばすエクステンション法とを組み合わせることにより、さらに、配線シュリンク量を低減することができる。
【００２３】
本発明の配線層マスクのパターン設計方法は、
配線パターンを配置する配線パターン配置工程と、
前記配線パターンに接続することになるビアパターンを前期配線パターン上に配置するビアパターン配置工程と、
前記ビアパターンを配線層のダミーパターンとして所定の距離移動させるビアパターン移動工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００２４】
後述するように、前記配線パターンに接続することになるビアパターンを用いて、ダミーパターンを形成することにより、配線シュリンクを低減するための適切な補正量を得ることができる。
【００２５】
そして、本発明における前記マスクパターン設計方法は、さらに、前記ビアパターン配置工程の後、前記ビアパターンの大きさを変更する大きさ変更工程を備えたことを特徴とする。
【００２６】
ダミーパターンとなる前記ビアパターンの大きさを変更することで、配線シュリンクを低減するためのより適切な補正量を得ることができる。
【００２７】
また、本発明における前記マスクパターン設計方法は、さらに、前記ビアパターン配置工程の後、前記ビアパターンの形状を変更する形状変更工程を備えたことを特徴とする。
【００２８】
ダミーパターンとなる前記ビアパターンの形状を変更する形状変更工程を備えたことで、必要に応じて、より適切な補正量を得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明によれば、デフォーカスの影響を軽減しながら、配線シュリンク量を低減することができる。配線シュリンク量を低減することができるので、配線とビアとの接触面積を大きくすることができ、配線抵抗の増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
実施の形態１．
実施の形態１では、配線パターン端から一定の距離を空けて矩形の開口パターン（以下、ダミーパターン）が設けることにより配線シュリンク量を軽減する。
図１は、実施の形態１における露光用マスクの一部を示す図である。
図１（ｂ）に示すように、配線層の露光用フォトマスク１００は、ガラス基板１１０にクロム(Ｃｒ)等の遮光膜１０１で遮光部分が覆われている。図１（ａ）に示すように、露光用フォトマスク１００は、配線幅αの配線パターン１０２が配線ピッチ２αで配列されている。かかる配線パターン１０２の長手方向の先に１辺が配線幅と同じαで形成される矩形ホール状のダミーパターン１０４のエッジが配線パターン１０２の端部エッジからαの距離を置いて配置されている。各配線パターン１０２の端部の先にダミーパターン１０４を配置することによりパターンの面積密度を大きくすることができる。その結果、配線シュリンクを軽減することができる。
【００３１】
図２は、配線パターンとビアパターンとの位置関係を示した図である。
上述したように、半導体装置の配線部分は、かかる配線層とビアとの繰り返し積層より構成される。図２には、かかる場合の配線パターン１０２とビアパターン１０６との位置関係を示している。
【００３２】
本実施の形態１におけるダミーパターンの発生方法を説明する。本実施の形態１の特徴は、その最終目的が配線とこれに対応するビアとの接触面積を保つことであるから、ビア層のマスクデータからダミーパターンを発生させることである。
図３は、配線層の露光用フォトマスクのパターン設計方法のフローチャートの要部を示す図である。
配線層の露光用フォトマスクのパターンの設計方法は、配線パターン配置工程（Ｓ３０２）、ビアパターン配置工程（Ｓ３０４）、ビアパターン移動工程（Ｓ３０６）という一連の工程を実施する。
【００３３】
図４は、図３のフローチャートに対応する工程説明図である。
図４（ａ）において、配線パターン配置工程として、配線層の露光用フォトマスクの配線パターンデータを配置する。
図４（ｂ）において、ビアパターン配置工程として、配線パターンに接続する直上或いは直下のビアパターンのデータを配線パターン上に重ねるように配置する。
図４（ｃ）において、ビアパターン移動工程として、前記ビアパターンを配線層のダミーパターンとして所定の距離移動させる。かかるダミーパターンが形成されたパターンデータを配線層の露光用フォトマスクのパターンデータとして、露光用フォトマスク１００を製造する。
後述するように、前記配線パターンに接続することになるビアパターンを用いて、該配線パターンに対応するビア近傍に、同ビア層のデータから所定のアルゴリズムにより発生させ、配線層のデータに加えることで、開口パターンとなるダミーパターンを形成することにより、配線シュリンクを低減するための適切な補正量を得ることができる。また、移動距離は、配線間ピッチに等しい２αが望ましい。配線間ピッチにあわせることにより、露光条件を配線層形成用の条件に合わせることができる。
【００３４】
そして、ウェハ等の基板に配線層とビア層とを形成していくことになる。ビアパターンには、図３２に示す露光用マスクに形成されたビアパターン１０６を用いる。そして、配線パターンの直上或いは直下にビアパターンを形成する場合、ここでは、従来の図３１で説明した露光用フォトマスクの代わりに図１に示す露光用フォトマスク１００を用いてレジスト膜が塗布された基板に露光を行い、現像、エッチング等のリソグラフィ処理を行なうことで配線層を形成する。そして、配線層の上に、所定の膜を成膜し、その上に塗布されたレジスト膜に図３２に示す露光用マスクを用いて露光を行い、現像、エッチング等のリソグラフィ処理を行なうことでビア層を形成すればよい。
【００３５】
図５は、露光装置の構成を説明するための概念図である。
露光用フォトマスク１００を投影露光装置に設置する。図５では、この実施の形態による光リソグラフィ露光技術概念を示している。図５に示すように、露光光源２２から発する露光光が、レンズ２３を透過してミラー２５で反射され、露光用フォトマスク１００を透過し、露光投影系レンズ２４に入射する。そして、この露光投影系レンズ２４の内部で収束され、ウェハ２００上のフォトレジストに露光される。ビアパターンの露光も同様にしておこなえばよい。
【００３６】
図６は、ウェハ上に転写された配線パターンを示す図である。
図６に示すように、図１に示すフォトマスク１００を用いて、レジスト３０１が塗布されたウェハ上に配線パターンを露光転写すると、配線層レジストパターン３０２の端部において、配線層レジストパターンの長手方向の配線シュリンク３０４が形成されるが、図３３に示す従来よりも配線シュリンク量を軽減することができる。かかる配線層レジストパターン３１２により形成された配線上にビアを形成していくことになる。すなわち、図３２に示すマスクを用いて、レジストが塗布されたウェハ上にビアパターンを露光転写することにより、ビア層レジストパターンが、本来必要な配線パターン４０４の端部に合うように形成される。
【００３７】
図７は、配線とビアとの接続を説明するための半導体装置の断面図である。
配線シュリンク３０４によって、図３５に示すように、絶縁膜５０２上に形成される配線５０１と、配線５０１と絶縁膜５０４上に形成されるビア５０３とが、Ｈ１の距離において接触していないが、図３５におけるＨ０の距離と比べて短くなり、配線５０１とこれに対応するビア５０３の接触面積の減少を抑制し、配線とこれに対応するビアの接触面積は充分に保たれ、良好な電気特性を維持することができる。よって、電気抵抗が増大を抑制し、絶縁状態は回避することができる。
【００３８】
本実施の形態１の具体的効果を説明する。十分な長さを有する配線幅７０ｎｍで１：１配線（ピッチ１４０ｎｍ）をＦ２エキシマレーザー（波長  １５７．６ｎｍ）、ＮＡ＝０．８、σ＝０．８５輪帯照明（輪帯率３／４）で基板上に露光する場合を想定して、空間像シミュレーションを行った結果を説明する。
【００３９】
図８は、従来のフォトマスクを用いた場合のベストフォーカスにおける光強度２次元分布を示す図である。
図８では、配線パターンをＸ方向に、パターン端をＸ＝０に合わせて示した。ここで、完全透過部の光量は１に規格化されており、配線端から十分離れた箇所で、解像されて所望の寸法（＝７０ｎｍ）を与える光量（光強度閾値，Ｉｔｈで表記）は０．３８となる。
図９は、図８においてＹ＝０でＸ方向に切り取った時の光強度分布を示す図である。
図９には、デフォーカスさせた場合（デフォーカス量が、０，＋０．０３，…，＋０．２１μｍの場合）も合わせて示した。グラフにおいて、デフォーカス量を大きくすることにより曲線の振幅が小さくなる。先の光強度閾値Ｉｔｈ（＝０．３８）でスライスすることによって、配線シュリンク量を見積もることができる。図９よりベストフォーカスおよびデフォーカス＋０．２１μｍにおける配線シュリンク量はそれぞれ４４ｎｍ，７０ｎｍにものぼることがわかる。
【００４０】
次に本実施の形態１におけるフォトマスク１００を用いた場合を説明する。フォトマスク１００は、ここでは、一例として、配線パターン端から７０ｎｍ離れた位置に一辺７０ｎｍのダミーパターンを設けた場合について説明する。
図１０は、本実施の形態１におけるフォトマスクを用いた場合のベストフォーカスにおける光強度２次元分布を示す図である。
図１０でも、図８と同様、配線パターンをＸ方向に、パターン端をＸ＝０に合わせて示した。配線端から十分離れた箇所で、解像されて所望の寸法（＝７０ｎｍ）を与える光量（光強度閾値，Ｉｔｈで表記）が０．３８となることも同様である。
図１１は、図１０においてＹ＝０でＸ方向に切り取った時の光強度分布を示す図である。
図１１でも、図９と同様、デフォーカスさせた場合（デフォーカス量が、０，＋０．０３，…，＋０．２１μｍの場合）も合わせて示した。図１１に示すように、先の光強度閾値Ｉｔｈ（＝０．３８）でスライスすることによって、ベストフォーカスおよびデフォーカス＋０．２１μｍにおける配線シュリンク量はそれぞれ３７ｎｍ，５２ｎｍと見積もられる。すなわち、ベストフォーカスおよびデフォーカス＋０．２１μｍにおける配線シュリンク量を従来よりも軽減することができることがわかる。
一方、図１１に示すように、ダミーパターンが位置するＸ〜１０５ｎｍで光強度はピークを与えるが、光強度閾値Ｉｔｈ（＝０．３８）より十分小さいため、ダミーパターンがウェハ上に転写する恐れは無い。
【００４１】
図１２は、配線シュリンク量のフォーカス特性を従来例の場合と実施の形態１の場合とで比較して示した図である。
図１２に示すように、本実施の形態１によって７ｎｍから１７ｎｍの配線シュリンク改善効果が認められるとともに、デフォーカス量の違いによる配線シュリンク量の変化が小さく、特にデフォーカスの影響が緩和されることがわかる。したがって、デフォーカスの影響を軽減することにより、フォーカスマージンをより広くとることができ、露光制御性を向上させ、ひいては露光精度を向上させることができる。
【００４２】
図１３は、配線シュリンク量と配線・ビア接触面積（配線シュリンクが全く無い場合との割合）の関係を示す図である。
露光転写された７０ｎｍ配線パターンの端部と７０ｎｍビアパターンとはともに、ウェハ上で円状に開口する。アライメント誤差等の要因を除いて考えると、配線・ビア接触面積は二つの円の重なり部分として与えられる。簡単な計算によると、配線シュリンク量と配線・ビア接触面積（配線シュリンクが全く無い場合との割合）の関係は図１３のように与えられる。図１２に示した配線シュリンク量より、ベストフォーカスおよびデフォーカス＋０．２１μｍにおける配線・ビア接触面積は、従来例ではそれぞれ２６％，０％であったのに対し、本実施の形態１ではそれぞれ３６％，１５％に向上することがわかる。
【００４３】
ここで、図３におけるビアパターン移動工程（Ｓ３０６）について、別の移動手法を説明する。
図１４は、ビアパターン移動工程におけるフローチャートを示す図である。
図１５は、図１４のフローチャートに対応する工程説明図である。
ここでは、図１５（ａ）に示す３本の配線パターンのうち、真ん中の配線パターン用にダミーパターンを発生させる場合について説明する。
【００４４】
Ｓ１４０２において、図１５（ａ）に示すビアパターンが配線パターン上に配置された状態から、図１５（ｂ）に示すように、ビア層と直上ないし直下の配線層のパターンエッジ（設計値）同士の距離がゼロである場合に、ビア層のパターンエッジを外側に所定値Ａシフトさせる。
Ｓ１４０４において、シフト後のビア層パターンエッジと該配線層の最小距離が所定値Ｂ未満かどうか判断する。ここでは、図１５（ｂ）に示すように、４辺とも拡大されたビアパターンの１辺（配線パターン側の辺）は、配線パターンと接触しているので、ビア層パターンエッジと該配線層の最小距離が所定値Ｂ未満であることがわかる。
Ｓ１４０６において、ビア層パターンエッジと該配線層の最小距離が所定値Ｂ未満である場合に、図１５（ｃ）に示すように、ビアパターンの配線パターン側の３辺であるビア層の対向パターンエッジを内側に所定値Ａシフトさせる。
Ｓ１４０８において、図１５（ｄ）に示すように、最終ステップとして、移動したビアパターンをダミーパターンとして、作成した新規データを該配線層に移動し、該配線層用のマスクデータとする。
以上のステップにより本実施例で適用されるべき配線層フォトマスクのデータを発生させ、配線層マスクのパターンを設計することができる。ここで所定値Ａの目安は該配線層の最小ピッチ程度、Ｂの目安は該配線層の最小ピッチの半分程度が望ましい。
【００４５】
以上のように、前記配線パターンに接続することになるビアパターンを用いて、配線層フォトマスクにおいてウェハに転写しない程度のサイズを有する矩形開口パターンを配線パターン端に対向して設けることにより、配線シュリンクを低減するための適切な補正量を得ることができ、その結果、配線パターンとこれに対応するビアパターンとの接触面積ひいては電気特性を維持することができる。上記パターンは該配線パターンに対応するビア近傍に、同ビア層のデータから所定のアルゴリズムにより発生させる。なお言うまでもなく、ダミーパターンの発生方法は上記に限定されるものではない。
【００４６】
実施の形態２．
ダミーパターンサイズを配線線幅（設計値）から変化させた場合、ダミーパターンを縮小することで、ダミーパターン転写のリスクは減少する。逆にダミーパターンを拡大することで、配線シュリンク量は大幅に減少する。
実際の運用においては、ダミーパターンサイズの縮小、拡大どちらの可能性も大いに考えられるが、本実施の形態２ではダミー拡大の場合について説明する。
図１６は、実施の形態２における露光用マスクの一部を示す図である。
図１６に示すように、配線層の露光用フォトマスク１００は、ガラス基板１１０にクロム(Ｃｒ)等の遮光膜１０１で遮光部分が覆われている。図１６に示すように、露光用フォトマスク１００は、配線幅αの配線パターン１０２が配線ピッチ２αで配列されている。かかる配線パターン１０２の長手方向の先に１辺が配線幅αより２β大きいα＋２βで形成される矩形ホール状のダミーパターン１０８のエッジが配線パターン１０２の端部エッジからα−βの距離を置いて配置されている。各配線パターン１０２の端部の先にダミーパターン１０８を配置することにより、パターンの面積密度をより大きくすることができる。その結果、配線シュリンクをさらに軽減することができる。
【００４７】
図１７は、配線パターンとビアパターンとの位置関係を示した図である。
上述したように、半導体装置の配線部分は、かかる配線層とビアとの繰り返し積層より構成される。図１７には、かかる場合の配線パターン１０２とビアパターン１０６との位置関係を示している。
【００４８】
図１８は、実施の形態２における配線層の露光用フォトマスクのパターン設計方法のフローチャートの要部を示す図である。
配線層の露光用フォトマスクのパターンの設計方法は、配線パターン配置工程（Ｓ３０２）、ビアパターン配置工程（Ｓ３０４）、ビアパターン移動工程（Ｓ３０６）という一連の工程に、さらに、ビアパターン大きさ変更工程（Ｓ１８０２）を実施する。すなわち、ビアパターン移動工程により移動させた後、中心位置をそのままに外側に向かって寸法βだけ広げることによりダミーパターンを大きくする。
【００４９】
本実施の形態２の具体的効果を説明する。十分な長さを有する配線幅７０ｎｍで１：１配線（ピッチ１４０ｎｍ）をＦ２エキシマレーザー（波長  １５７．６ｎｍ）、ＮＡ＝０．８、σ＝０．８５輪帯照明（輪帯率３／４）で基板上に露光する場合を想定して、空間像シミュレーションを行った結果を説明する。
ここでは、一例として配線パターン端から７０ｎｍ離れた位置に一辺９０ｎｍのダミーパターンを設けた場合について説明する。
【００５０】
図１９は、本実施の形態２におけるフォトマスクを用いた場合のベストフォーカスにおける光強度２次元分布を示す図である。
図１９でも、図８と同様、配線パターンをＸ方向に、パターン端をＸ＝０に合わせて示した。配線端から十分離れた箇所で、解像されて所望の寸法（＝７０ｎｍ）を与える光量（光強度閾値，Ｉｔｈで表記）が０．３８となることも同様である。
図２０は、図１９においてＹ＝０でＸ方向に切り取った時の光強度分布を示す図である。
図２０でも、図９と同様、デフォーカスさせた場合（デフォーカス量が、０，＋０．０３，…，＋０．２１μｍの場合）も合わせて示した。図２０に示すように、先の光強度閾値Ｉｔｈ（＝０．３８）でスライスすることによって、ベストフォーカスおよびデフォーカス＋０．２１μｍにおける配線シュリンク量はそれぞれ３２ｎｍ，３９ｎｍと見積もられる。一方、ダミーパターンが位置するＸ〜１０５ｎｍで光強度はピークを与えるが、光強度閾値Ｉｔｈ（＝０．３８）よりも低いため、オーバー露光としなければダミーパターンがウェハ上に転写する恐れは無い。
【００５１】
図２１は、配線シュリンク量のフォーカス特性を従来例と実施例２で比較して示した図である。
図２１に示すように、本実施の形態２によって１２ｎｍから３０ｎｍの配線シュリンク改善効果が認められるとともに、特にデフォーカスの影響が著しく緩和されることがわかる。更にこれらの配線シュリンク量を図１３に示した配線・ビア接触面積に換算すると、ベストフォーカスおよびデフォーカス＋０．２１μｍにおける配線・ビア接触面積（配線シュリンクが全く無い場合との割合）はそれぞれ４４％，３３％に向上することがわかる。
【００５２】
図２２は、逆に、ダミーパターンサイズを小さくした場合のフォトマスクの一部を示す図である。
図２２に示すように、配線層の露光用フォトマスク１００は、ガラス基板１１０にクロム(Ｃｒ)等の遮光膜１０１で遮光部分が覆われている。図２２に示すように、露光用フォトマスク１００は、配線幅αの配線パターン１０２が配線ピッチ２αで配列されている。かかる配線パターン１０２の長手方向の先に１辺が配線幅αより２β小さいα−２βで形成される矩形ホール状のダミーパターン１０９のエッジが配線パターン１０２の端部エッジからα＋βの距離を置いて配置されている。各配線パターン１０２の端部の先にダミーパターン１０９を配置することにより、従来に比べパターンの面積密度をより大きくすることができる。その結果、配線シュリンクを軽減することができる。
【００５３】
上述したように、ダミーパターンサイズを配線線幅（設計値）から変化させた場合、ダミーパターンを縮小することで、ダミーパターン転写のリスクは減少する。逆にダミーパターンを拡大することで、配線シュリンク量は大幅に減少する。ダミーパターンの縮小拡大サイズは、配線幅の±３０％以内にすることが望ましい。かかる範囲にすることで、配線シュリンク量を減少させることができる。したがって、前記各辺が、前記配線パターンの幅寸法の１．３倍以内の寸法になるように形成されると転写されずに配線シュリンク量を大きく減少させることができ、特に有効である。かかるダミーパターンの縮小拡大に伴い、ダミーパターンは、ダミーパターンの端部と前記配線パターンの端部とが、前記配線パターンの幅寸法の±４０％以内の距離を設けて配置されることになり、同様に、配線シュリンク量を減少させることができ、有効である。
【００５４】
実施の形態３．
実施の形態３では、配線長を設計値から延長させた（エクステンションさせた）場合を示している。
図２３は、実施の形態３における露光用マスクの一部を示す図である。
図２３に示すように、配線層の露光用フォトマスク１００は、ガラス基板１１０にクロム(Ｃｒ)等の遮光膜１０１で遮光部分が覆われている。図２３に示すように、露光用フォトマスク１００は、配線幅αの配線パターン１０２が配線ピッチ２αで配列されている。かかる配線パターン１０２の長手方向の先に１辺が配線幅と同じαで形成される矩形ホール状のダミーパターン１０４のエッジが配線パターン１０２の本来の端部エッジからαの距離を置いて配置されている。ここでは、配線パターン１０２を本来の端部エッジからさらに距離ｒ延長させた配線パターンを形成する。エクステンションを設けることにより、配線シュリンク量は大幅に減少する。実施の形態３では、エクステンション法と実施の形態１とを組み合わせることにより、ベストフォーカスにおける配線シュリンク量を低減できるだけでなく、従来、エクステンション法だけではできなかったデフォーカスの影響を軽減できることが特徴である。
【００５５】
以下、本実施の形態３の具体的効果を説明する。十分な長さを有する配線幅７０ｎｍで１：１配線（ピッチ１４０ｎｍ）をＦ２エキシマレーザー（波長  １５７．６ｎｍ）、ＮＡ＝０．８、σ＝０．８５輪帯照明（輪帯率３／４）で基板上に露光する場合を想定して、空間像シミュレーションを行った結果を説明する。
ここでは、一例として配線パターン端から８５ｎｍ離れた位置に一辺７０ｎｍのダミーパターンを設けた上で＋４０ｎｍのエクステンションを設けた場合について説明する。このとき配線パターン端とダミーパターンとの間隔は４５ｎｍとなる。
【００５６】
図２４は、本実施の形態３におけるフォトマスクを用いた場合のベストフォーカスにおける光強度２次元分布を示す図である。
図２４でも、図８と同様、配線パターンをＸ方向に、パターン端をＸ＝０に合わせて示した。配線端から十分離れた箇所で、解像されて所望の寸法（＝７０ｎｍ）を与える光量（光強度閾値，Ｉｔｈで表記）が０．３８となることも同様である。
図２５は、図２４においてＹ＝０でＸ方向に切り取った時の光強度分布を示す図である。
図２５でも、図９と同様、デフォーカスさせた場合（デフォーカス量が、０，＋０．０３，…，＋０．２１μｍの場合）も合わせて示した。図２５に示すように、先の光強度閾値Ｉｔｈ（＝０．３８）でスライスすることによって、デフォーカス＋０．２１μｍにおける配線シュリンク量でもわずかに９ｎｍと見積もられる。一方、ダミーパターンが位置するＸ〜１０５ｎｍで光強度は緩やかなピークを与えるが、光強度閾値Ｉｔｈ（＝０．３８）より十分低いため、ダミーパターンがウェハ上に転写する恐れは無い。
【００５７】
図２６は、配線シュリンク量のフォーカス特性を従来例と実施の形態３で比較して示した図である。
図２６に示すように、本実施の形態３によって４０〜６０ｎｍの著しい配線シュリンク改善効果が認められるとともに、特にデフォーカスの影響が緩和されることがわかる。更にこれらの配線シュリンク量を図１３に示した配線・ビア接触面積に換算すると、例えばデフォーカス＋０．２１μｍにおける配線・ビア接触面積（配線シュリンクが全く無い場合との割合）は８４％に向上することがわかる。
【００５８】
実施の形態４．
以上説明した各実施の形態の他にダミーパターンの個数、サイズ、配線パターンとの距離および配線パターン端の形状等を変化させた場合が包含されるのは明らかである。
実施の形態４では、ダミーパターンの個数、サイズ、配線パターンとの距離および配線パターン端の形状等を変化させた場合を示している。
【００５９】
図２７は、ダミーパターンの個数、サイズ、配線パターンとの距離および配線パターン端の形状等を変化させた場合の露光用マスクの一部を示す図である。
各場合の空間像の計算は省略するが、図２７（ａ）には、ダミーパターンと配線パターン端との距離を変化させた場合を示している。図２７（ｂ）には、ダミーパターンの形状を縦横で変えた場合を示している。図２７（ｃ）（ｄ）には、特に孤立した配線パターンに対応してダミーパターンの個数を放射方向に増やした場合を示している。図２７（ｅ）には、配線パターンと並列する方向に増やした場合を示している。配線層フォトマスクにおいてウェハに転写しない程度のサイズを有する開口パターンを配線パターン端に対応して任意の方向・形状・サイズで設けることにより、配線パターンとこれに対応するビアパターンとの接触面積ひいては電気特性を維持することができる。図２７（ｆ）には、配線パターン端のみならずパターンの中間および屈折点にダミーパターンを配置する場合を示している。配線層フォトマスクにおいてウェハに転写しない程度のサイズを有する開口パターンを配線パターン途中または屈折点に対応して任意の方向・形状・サイズで設けることにより、配線パターンとこれに対応するビアパターンとの接触面積ひいては電気特性を維持することができる。これらは、すべて本発明に含まれる。
【００６０】
図２８は、図２７（ｂ）における配線層の露光用フォトマスクのパターン設計方法のフローチャートの要部を示す図である。
配線層の露光用フォトマスクのパターンの設計方法は、配線パターン配置工程（Ｓ３０２）、ビアパターン配置工程（Ｓ３０４）、ビアパターン移動工程（Ｓ３０６）という一連の工程に、さらに、ビアパターン形状変更工程（Ｓ２８０２）を実施する。すなわち、ビアパターン移動工程により移動させた後、ダミーパターンの形状を縦横で変形する。
【００６１】
図２９は、図２７（ｃ）（ｄ）における配線層の露光用フォトマスクのパターン設計方法のフローチャートの要部を示す図である。
配線層の露光用フォトマスクのパターンの設計方法は、配線パターン配置工程（Ｓ３０２）、ビアパターン配置工程（Ｓ３０４）、ビアパターン移動工程（Ｓ３０６）という一連の工程の後に、さらに、ビアパターン配置工程（Ｓ３０４）、ビアパターン移動工程（Ｓ３０６）を繰り返し、必要な個数のダミーパターンを形成する。
【００６２】
以上、具体例を参照しつつ各実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００６３】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのマスク或いはマスクデータの発生方法は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施の形態１における露光用マスクの一部を示す図である。
【図２】配線パターンとビアパターンとの位置関係を示した図である。
【図３】配線層の露光用フォトマスクのパターン設計方法のフローチャートの要部を示す図である。
【図４】図３のフローチャートに対応する工程説明図である。
【図５】露光装置の構成を説明するための概念図である。
【図６】ウェハ上に転写された配線パターンを示す図である。
【図７】配線とビアとの接続を説明するための半導体装置の断面図である。
【図８】従来のフォトマスクを用いた場合のベストフォーカスにおける光強度２次元分布を示す図である。
【図９】図８においてＹ＝０でＸ方向に切り取った時の光強度分布を示す図である。
【図１０】本実施の形態１におけるフォトマスクを用いた場合のベストフォーカスにおける光強度２次元分布を示す図である。
【図１１】図１０においてＹ＝０でＸ方向に切り取った時の光強度分布を示す図である。
【図１２】配線シュリンク量のフォーカス特性を従来例の場合と実施の形態１の場合とで比較して示した図である。
【図１３】配線シュリンク量と配線・ビア接触面積（配線シュリンクが全く無い場合との割合）の関係を示す図である。
【図１４】ビアパターン移動工程におけるフローチャートを示す図である。
【図１５】図１４のフローチャートに対応する工程説明図である。
【図１６】実施の形態２における露光用マスクの一部を示す図である。
【図１７】配線パターンとビアパターンとの位置関係を示した図である。
【図１８】実施の形態２における配線層の露光用フォトマスクのパターン設計方法のフローチャートの要部を示す図である。
【図１９】本実施の形態２におけるフォトマスクを用いた場合のベストフォーカスにおける光強度２次元分布を示す図である。
【図２０】図１９においてＹ＝０でＸ方向に切り取った時の光強度分布を示す図である。
【図２１】配線シュリンク量のフォーカス特性を従来例と実施例２で比較して示した図である。
【図２２】ダミーパターンサイズを小さくした場合のフォトマスクの一部を示す図である。
【図２３】実施の形態３における露光用マスクの一部を示す図である。
【図２４】本実施の形態３におけるフォトマスクを用いた場合のベストフォーカスにおける光強度２次元分布を示す図である。
【図２５】図２４においてＹ＝０でＸ方向に切り取った時の光強度分布を示す図である。
【図２６】配線シュリンク量のフォーカス特性を従来例と実施の形態３で比較して示した図である。
【図２７】ダミーパターンの個数、サイズ、配線パターンとの距離および配線パターン端の形状等を変化させた場合の露光用マスクの一部を示す図である。
【図２８】図２７（ｂ）における配線層の露光用フォトマスクのパターン設計方法のフローチャートの要部を示す図である。
【図２９】図２７（ｃ）（ｄ）における配線層の露光用フォトマスクのパターン設計方法のフローチャートの要部を示す図である。
【図３０】多層配線構造を説明するための半導体装置の断面図である。
【図３１】配線パターンが形成された露光用マスクの一部を示す図である。
【図３２】ビアパターンが形成された露光用マスクの一部を示す図である。
【図３３】ウェハ上に転写された配線パターンを示す図である。
【図３４】ウェハ上に転写されたビアパターンを示す図である。
【図３５】配線とビアとの接続を説明するための半導体装置の断面図である。
【図３６】光近接効果補正した露光用マスクの一例の一部を示す図である。
【図３７】光近接効果補正した露光用マスクの他の一例の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
２２  露光光源
２３  レンズ
２４  露光投影系レンズ
２５  ミラー
１００  フォトマスク
１０１，２０１  遮光膜
１０２，１１２，４０４，６０２，７０２  配線パターン
１０４，１０８，１０９  ダミーパターン
１０６，２０３  ビアパターン
１１０  ガラス基板
２００  ウェハ
２１０  基体
３０１  レジスト
３０２，３１２  配線層レジストパターン
３０４，３１４  配線シュリンク
４０１  レジスト
４０３  ビア層レジストパターン
５０１，５０５，５１１  配線
５０２，５０４，５０８  絶縁膜
５０３  ビア
７０４  エッジ
【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９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１９】
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【図２４】
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