(57)【要約】【課題】レジスト膜を露光及び現像するときに、意図しない部分に深い凹部が形成されないようにする。【解決手段】絶縁膜に形成され、互いに隣り合っている４つの接続孔の配置を示す配置情報を取得する（ステップＳ１０及びステップＳ２０）。次いで、４つの接続孔の中心を頂点とする四角形が正方形又は長方形であり、かつ正方形又は長方形の対角線の長さｌが式（１）を満たすか否かを判断する（ステップＳ３０）。（１）式を満たすときに、４つの接続孔の少なくとも一つの位置をずらす（ステップＳ４０）。  ｌ＝２αλ±ａ・・・（１）  α＝１／（２ｓｉｎθ）・・・（２）  ただし、θ：接続孔を形成するためのレジスト膜を露光するときの光の入射角、λ：光の波長、ａ：接続孔の径である。【選択図】図１
2011155076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜に形成され、互いに隣り合っている４つの接続孔の配置を示す配置情報を取得する工程と、
前記４つの接続孔の中心を頂点とする四角形が正方形又は長方形であり、かつ前記正方形又は長方形の対角線の長さｌが式（１）を満たすときに、前記４つの接続孔の少なくとも一つの位置をずらす工程と、
を備える半導体装置の設計方法。
ｌ＝２αλ±ａ・・・（１）
α＝１／（２ｓｉｎθ）・・・（２）
ただし、θ：接続孔を形成するためのレジスト膜を露光するときの光の入射角、λ：光の波長、ａ：接続孔の径である。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の設計方法において、
前記４つの接続孔の少なくとも一つの位置をずらす工程において、少なくとも２つの前記接続孔の位置をずらす半導体装置の設計方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置の設計方法において、λは、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、又は１３．６ｎｍである半導体装置の設計方法。
【請求項４】
絶縁膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いて波長λの光源で露光し、その後現像することにより、５つ以上の接続孔を形成するためのレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記絶縁膜に前記５つ以上の接続孔を形成する工程と、
を備え、
前記５つ以上の接続孔は、互いに隣り合う４つの前記接続孔を選択したときに、いずれの組み合わせにおいても前記４つの接続孔の中心を頂点とする４角形が、対角線の長さｌが式（１）を満たしている正方形及び長方形以外の形状となる半導体装置の製造方法。
ｌ＝２αλ±ａ・・・（１）
α＝１／（２ｓｉｎθ）・・・（２）
ただし、θ：接続孔を形成するためのレジスト膜を露光するときの光の入射角、λ：光の波長、ａ：接続孔の径である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の設計方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化に対応するため、レジスト膜を露光するときのマスクとしてハーフトーン型の位相シフトマスクが用いられることがある。このタイプの位相シフトマスクを用いた技術としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。
【０００３】
特許文献１には、露光面に段差があった場合、ハーフトーン型の位相シフトマスクを透過した光には２次ピークが生じること、及びこの２次ピークが重なり合った部分にはレジスト膜に浅い凹部が形成されることを利用して、この凹部の有無を観察することにより、露光面における段差の有無を検出できる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０５７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、ハーフトーン型の位相シフトマスクを透過した光には２次ピークが生じることがある。しかし本発明者が検討した結果、この２次ピークによりレジストパターンに意図しない開口が形成されることが判明した。以下、図７（ａ）の平面図及び図７（ｂ）の断面図を用いてこの理由を説明する。
【０００６】
図７は、ハーフトーン型の位相シフトマスクを用いて４つ以上の接続孔用の開口１１２をレジスト膜１１０に形成した場合を示している。なおレジスト膜１１０は絶縁膜１００上に形成されている。上記したように、ハーフトーン型の位相シフトマスクを透過した光には、干渉縞に起因した２次ピークｐが生じることがある。２次ピークｐは、開口１１２を中心にした半径ａの円周上に生じる。そして、互いに異なる開口１１２を中心にした２次ピークｐが重なり合った場合、その部分で光が強まりあい、レジスト膜１１０に凹部１１４が形成される。凹部１１４の深さは、２次ピークｐの重なり数が多くなればなるほど深くなる。このため、例えば図７に示すように、４つの２次ピークｐが重なると深い凹部１１６がレジスト膜１１０に形成される。条件によっては凹部１１６は開口となってしまう。
【０００７】
そして意図しない開口が形成された場合、絶縁膜１００に意図しない孔が形成され、半導体装置の歩留まりを下げる一因となってしまう。従って、レジスト膜を露光及び現像するときに、意図しない部分に深い凹部が形成されないようにする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、絶縁膜に形成され、互いに隣り合っている４つの接続孔の配置を示す配置情報を取得する工程と、
前記４つの接続孔の中心を頂点とする四角形が正方形又は長方形であり、かつ前記正方形又は長方形の対角線の長さｌが式（１）を満たすときに、前記４つの接続孔の少なくとも一つの位置をずらす工程と、
を備える半導体装置の設計方法。
ｌ＝２αλ±ａ・・・（１）
α＝１／（２ｓｉｎθ）・・・（２）
ただし、θ：接続孔を形成するためのレジスト膜を露光するときの光の入射角、λ：光の波長、ａ：接続孔の径である。
【０００９】
４つの接続孔を形成するためのハーフトーン型の位相シフトマスクを光が透過するとき、４つの接続孔それぞれに対応して光の２次ピークが生じる。２次ピークは、接続孔を中心にした半径αλの円となって現れる。この４つの２次ピークは、互いに隣り合っている４つの接続孔の中心を頂点とする四角形が正方形又は長方形であり、かつこの正方形又は長方形の対角線の長さｌが式（１）を満たすとき、２つの対角線の交点で重なり合う。このため、レジスト膜のうちこの交点に対応する部分には意図しない開口が形成される可能性がある。これに対して本発明によれば、このような場合には４つの接続孔の少なくとも一つの位置をずらす。このため、レジスト膜に意図しない開口が形成されることが抑制される。
【００１０】
本発明によれば、絶縁膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を、ハーフトーン型の位相シフトマスクを用いて波長λの光源で露光し、その後現像することにより、５つ以上の接続孔を形成するためのレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記絶縁膜に前記５つ以上の接続孔を形成する工程と、
を備え、
前記５つ以上の接続孔は、互いに隣り合う４つの前記接続孔を選択したときに、いずれの組み合わせにおいても前記４つの接続孔の中心を頂点とする４角形が、対角線の長さｌが式（１）を満たしている正方形及び長方形以外の形状となる半導体装置の製造方法。
ｌ＝２αλ±ａ・・・（１）
α＝１／（２ｓｉｎθ）・・・（２）
ただし、θ：接続孔を形成するためのレジスト膜を露光するときの光の入射角、λ：光の波長、ａ：接続孔の径である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、接続孔を形成するためのレジスト膜に意図しない開口が形成されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る半導体装置の設計方法を示すフローチャートである。
【図２】本実施形態の原理について説明する図である。
【図３】本実施形態の原理について説明する図である。
【図４】本実施形態の原理について説明する図である。
【図５】図１に示した設計工程を経た半導体装置の製造方法を示す図である。
【図６】図１に示した設計工程を経た半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の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。
【００１４】
図１は、実施形態に係る半導体装置の設計方法を示すフローチャートである。この処理は、半導体設計装置によって行われる。半導体装置の設計方法は以下の工程を有している。まず絶縁膜に形成され、互いに隣り合っている４つの接続孔の配置を示す配置情報を取得する（ステップＳ１０及びステップＳ２０）。次いで、４つの接続孔の中心を頂点とする四角形が正方形又は長方形であり、かつ正方形又は長方形の対角線の長さｌが式（１）を満たすか否かを判断する（ステップＳ３０）。（１）式を満たすときに、４つの接続孔の少なくとも一つの位置をずらす（ステップＳ４０）。
ｌ＝２αλ±ａ・・・（１）
α＝１／（２ｓｉｎθ）・・・（２）
ただし、θ：接続孔を形成するためのレジスト膜を露光するときの光の入射角、λ：光の波長、ａ：接続孔の径である。なお、露光用の光源としてエキシマレーザを用いる場合、λは、例えば２４８ｎｍ（ＫｒＦ）、１９３ｎｍ（ＡｒＦ）、又は１５７ｎｍ（Ｆ２）である。また露光用の光源として水銀ランプを用いる場合、λは例えば３６５ｎｍ（ｉ線）であり、露光用の光源としてＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）を用いる場合、λは例えば１３．６ｎｍである。以下、詳細に説明する。
【００１５】
図１の詳細な説明を行う前に、まず図２〜図４を用いて本実施形態の原理について説明する。図２は、４つの接続孔１２が正方形の頂点に配置されている場合を示している。この正方形における対角線の長さをｌとする。接続孔１２を形成するためのレジスト膜をハーフトーン型の位相シフトマスクで形成する場合を考える。ハーフトーン型の位相シフトマスクを露光用の光が透過するとき、４つの接続孔１２それぞれに対応して光の２次ピークｐが生じる。２次ピークｐは、接続孔１２を中心にした半径αλの円となって現れる。図２に示すように対角線ｌの長さが２αλに等しい場合、正方形の２つの対角線の交点において、４つの接続孔１２それぞれに対応している４つの２次ピークｐが重なってしまう。このような場合、レジスト膜に意図しない開口が形成される恐れがある。
【００１６】
そこで図３に示すように４つの接続孔１２のうち１つを正方形の外側にずらしたり、又は図４に示すように４つの接続孔１２のうち２つを正方形の外側にずらすことにより、４つの２次ピークｐが重なることを抑制できる。図３に示す例では、１つの接続孔１２を、正方形の一辺の延長線に沿って正方形の外側に（２-√２）αλだけずらしている。また図４に示す例では、対角線上に位置している２つの接続孔１２を、正方形の一辺の延長線に沿って正方形の外側に（２-√２）αλだけ互いに反対方向にずらしている。
【００１７】
図１に戻り、本実施形態に係る半導体装置の設計方法について説明する。まず半導体設計装置の使用者は、絶縁膜に形成される４つ以上の接続孔のレイアウトを決定し、決定したレイアウトを示す情報を配置情報として入力する。このようにして半導体設計装置は、配置情報を取得する（ステップＳ１０）。
【００１８】
次いで半導体設計装置は、４つ以上の接続孔のうち、互いに隣り合っている４つの接続孔の組み合わせを選択する（ステップＳ２０）。次いで、選択した４つの接続孔の配置を認識する。そして４つの接続孔の中心を頂点とする四角形が正方形又は長方形であり、かつ正方形又は長方形の対角線の長さｌが上記した式（１）を満たすか否かを判断する（ステップＳ３０）。式（１）を満たしている場合、４つの接続孔の少なくとも一つの位置、好ましくは２つ以上の位置をずらす（ステップＳ４０）。
【００１９】
半導体設計装置は、上記したステップＳ２０〜ステップＳ４０までの処理を、全ての４つの接続孔の組み合わせに対して行う（ステップＳ５０）。
【００２０】
図５及び図６は、上記した設計工程を経た半導体装置の製造方法を示す図である。図５（ａ）の平面図及び図５（ｂ）のＢ−Ｂ´断面図に示すように、接続孔１２が形成される絶縁膜１０上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜を、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いて波長λの光源で露光し、その後現像する。光源としては、例えばエキシマレーザが用いられる場合、λは、例えば２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、又は１５７ｎｍである。これにより、５つ以上の接続孔１２を形成するためのレジストパターン２０が形成される。レジストパターン２０は、接続孔１２それぞれに対応する開口２２を有している。またレジストパターン２０には、露光用の光の２次ピークＰが重なった位置に凹部２４が形成されることがあるが、接続孔１２のレイアウトは、露光用の光の２次ピークＰが１点で重なり過ぎないようになっているため、凹部２４が深くなって開口となることが抑制される。
【００２１】
そしてレジストパターン２０をマスクとして絶縁膜１０をエッチングすることにより、絶縁膜１０に５つ以上の接続孔１２が形成される。
【００２２】
その後、図６に示すようにレジストパターン２０を除去する。次いで接続孔１２にビア又はコンタクト１４を埋め込む。ビア又はコンタクト１４は、ダマシン法により接続孔１２に埋め込まれても良いし、ＣＶＤ法及びＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を併用することにより埋め込まれても良い。
【００２３】
以上、本実施形態によれば、絶縁膜１０に接続孔１２を形成するためのレジストパターン２０をハーフトーン型の位相シフトマスクを用いて形成するときに、レジストパターン２０に意図しない開口が形成されることを抑制できる。従って、絶縁膜１０に意図しない開口が形成されて半導体装置の歩留まりが低下することを抑制できる。
【００２４】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００２５】
１０ 絶縁膜
１２ 接続孔
１４ ビア又はコンタクト
２０ レジストパターン
２２ 開口
２４ 凹部
１００ 絶縁膜
１１０ レジスト膜
１１２ 開口
１１４ 凹部
１１６ 凹部
【図１】
2011155076.tif 000003
【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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