(57)【要約】      （修正有）【課題】熱膨張を抑制しつつ、光近接効果による悪影響を防止することができるフォトマスクを提供する。【解決手段】フォトマスクは、透明なマスク基板上に配置された複数の遮光層と、マスク基板上に配置された第１乃至第３の領域と、を備える。第１の領域４１は、遮光層同士の間隔が少なくとも第１の間隔より広い間隔で配置された領域から成る。第３の領域４３は、第１の領域に隣接し、遮光層でその全域を覆われた領域から成る。第２の領域４３は、遮光層同士の間隔が少なくとも第２の間隔より狭い間隔で配置され、第３の領域４６を挟んで第１の領域４１と対向する領域から成る。第２の間隔は第１の間隔の０．９倍未満である。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明なマスク基板上に配置された複数の遮光層と、前記マスク基板上に配置された第１乃至第３の領域と、を備え、
前記第１の領域は、前記遮光層同士の間隔が少なくとも第１の間隔より広い間隔で配置された領域から成り、
前記第３の領域は、前記第１の領域に隣接し、前記遮光層でその全域を覆われた領域から成り、
前記第２の領域は、前記遮光層同士の間隔が少なくとも第２の間隔より狭い間隔で配置され、前記第３の領域を挟んで前記第１の領域と対向する領域から成り、
前記第２の間隔は前記第１の間隔の０．９倍未満である、ことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記第２の領域に配置される前記複数の遮光層は、その各々が第１の方向に延伸する第１の幅のライン形状を有し、前記第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれが前記第２の間隔で周期的に配列される、ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記第２の間隔は、前記第１の幅と前記第２との間隔の和で定義される前記遮光層のピッチの０．４倍乃至０．６倍である、ことを特徴とする請求項２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記第２の間隔は周囲を遮光層で囲まれた複数のホールパターンの各々の短辺長で定義され、
前記複数のホールパターンが前記第２の領域内に周期的に配列される、ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記周期的に配列された複数のホールパターンの開口面積の合計が前記第２の領域の面積の４０％乃至６０％である、ことを特徴とする請求項４に記載のフォトマスク。
【請求項６】
前記第３の領域を挟んで対向する前記第１の領域と前記第２の領域との距離が４μｍ乃至２０μｍである、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のフォトマスク。
【請求項７】
前記マスク基板の材質は石英であって、露光波長に対する透過率が８５％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載のフォトマスク。
【請求項８】
第１乃至第３の領域を含むマスク基板であって、前記第３の領域は前記第１の領域に隣接し、前記第２の領域は前記第３の領域を挟んで前記第１の領域と対向するマスク基板と、
前記第１の領域に第１のピッチで配置される第１の遮光層と、
前記第２の領域に第２のピッチで配置される第２の遮光層と、
前記第３の領域の全体を覆う第３の遮光層と、を備え、
前記第２のピッチが前記第１のピッチの０．９倍未満である、ことを特徴とするフォトマスク。
【請求項９】
前記第１の遮光層、前記第２の遮光層および前記第３の遮光層の各々の露光波長に対する透過率が同等であって、いずれも１０％未満である、ことを特徴とする請求項８に記載のフォトマスク。
【請求項１０】
半導体基板上に被加工層を形成する工程と、
前記被加工層上に感光性有機膜を形成する工程と、
前記半導体基板上の前記感光性有機膜を、所望の遮光層を配置されたフォトマスクをマスクとして露光する工程と、
露光した前記感光性有機膜を現像して前記感光性有機膜の一部が選択的に除去された第１のパターンを形成する工程と、
前記第１のパターンをマスクとして前記被加工層を選択的に除去する工程と、を備え、
前記フォトマスクは第１乃至第３の領域を有し、前記第１の領域は前記感光性有機膜にパターンを転写する広い間隔で前記遮光層を配置され、前記第３の領域は前記第１の領域を囲み遮光層で全体を覆われ、前記第２の領域は前記感光性有機膜にパターンを転写されない狭い間隔で前記遮光層が配置され、前記第３の領域を挟んで第１の領域と対向する、
ことを特徴とす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、半導体装置を製造する際に用いる露光用フォトマスクおよびそのフォトマスクを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体装置の高集積化にともない、パターンサイズが微細化されて、リソグラフィでの下地との位置合わせ精度が問題となってきている。そのため、重ね合わせを改善する手法について多くの研究がなされてきている。
【０００３】
この内、フォトマスク（レチクル）の露光工程における熱膨張は、重ね合わせ精度に影響を与える要因の一つである。詳述すると、フォトマスク（レチクル）は、透明基板から成るマスク基板（レチクル基板）と、このマスク基板（レチクル基板）上に設けられ光を遮蔽する機能または光を一部透過させる機能を有する遮光膜（遮光部）と、から構成されている。露光中の放射ビームからの吸収エネルギが、フォトマスク（レチクル）を加熱して、フォトマスク（レチクル）を膨張させる。このとき、フォトマスク（レチクル）上の遮光膜（遮光部）の配置分布に偏りがあると、吸光発熱量に偏りが生じ、マスク基板（レチクル基板）の偏膨張により重ね合わせ精度が悪化してしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１では、フォトマスク（レチクル）の熱膨張をモデル計算により求めた上で、それを高次補正技術で補正する補正方法を開示している。
【０００５】
また、非特許文献１は、フォトマスク（レチクル）の温度制御技術を開示している。
【０００６】
さらに、特許文献２は、遮光膜として、レジスト膜の大規模なレジスト抜き領域に対応する第１のパターニング領域と、この第１のパターニング領域に隣接するように設けられた領域であって、レジスト膜のレジストパターン形成領域に対応する第２のパターニング領域とを形成した、露光用マスクを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ  ２００９／０３２３０３９  Ａ１
【特許文献２】特開２０１２−０２２０３６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】論文 J. Mulkens et al., “Driving Imaging and Overlay Performance to the Limits with Advanced Lithography Optimization“, Proc. of SPIE Vol. 8326 (2012), page 12-14
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された補正方法では、レチクルの熱膨張を高次補正技術で補正しているが、熱膨張による複雑なレチクル形状の変動を近似的にスキャン速度調整など別の重ね補正手法で補正しているだけであって、完全にはレチクルの熱膨張を補正することは不可能である（残留が残る）。
【００１０】
非特許文献１は、フォトマスク（レチクル）の温度制御技術を開示しているだけである。
【００１１】
特許文献２に開示された露光用マスクでは、第１のパターニング領域と第２のパターニング領域とが接していると、第１のパターニング領域の近傍の第２のパターニング領域では、第１のパターニング領域からの光の回折により局所的に露光過多となり、転写パターンの寸法精度が悪化してしまうという問題がある。
【００１２】
根本的にはフォトマスク（レチクル）の熱膨張を抑制する手法が必要であるが、従来においてはそのような手法の提案がなされていない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施態様によれば、透明なマスク基板上に配置された複数の遮光層と、前記マスク基板上に配置された第１乃至第３の領域と、を備え、前記第１の領域は、前記遮光層同士の間隔が少なくとも第１の間隔より広い間隔で配置された領域から成り、前記第３の領域は、前記第１の領域に隣接し、前記遮光層でその全域を覆われた領域から成り、前記第２の領域は、前記遮光層同士の間隔が少なくとも第２の間隔より狭い間隔で配置され、前記第３の領域を挟んで前記第１の領域と対向する領域から成り、前記第２の間隔は前記第１の間隔の０．９倍未満である、ことを特徴とするフォトマスクが得られる。
【００１４】
本発明の他の実施態様によれば、第１乃至第３の領域を含むマスク基板であって、前記第３の領域は前記第１の領域に隣接し、前記第２の領域は前記第３の領域を挟んで前記第１の領域と対向するマスク基板と、前記第１の領域に第１のピッチで配置される第１の遮光層と、前記第２の領域に第２のピッチで配置される第２の遮光層と、前記第３の領域の全体を覆う第３の遮光層と、を備え、前記第２のピッチが前記第１のピッチの０．９倍未満である、ことを特徴とするフォトマスクが得られる。
【００１５】
本発明の更に別の実施態様によれば、半導体基板上に被加工層を形成する工程と、前記被加工層上に感光性有機膜を形成する工程と、前記半導体基板上の前記感光性有機膜を、所望の遮光層を配置されたフォトマスクをマスクとして露光する工程と、露光した前記感光性有機膜を現像して前記感光性有機膜の一部が選択的に除去された第１のパターンを形成する工程と、前記第１のパターンをマスクとして前記被加工層を選択的に除去する工程と、を備え、前記フォトマスクは第１乃至第３の領域を有し、前記第１の領域は前記感光性有機膜にパターンを転写する広い間隔で前記遮光層を配置され、前記第３の領域は前記第１の領域を囲み遮光層で全体を覆われ、前記第２の領域は前記感光性有機膜にパターンを転写されない狭い間隔で前記遮光層が配置され、前記第３の領域を挟んで第１の領域と対向する、ことを特徴とする半導体装置の製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１の領域と第２の領域との間に、全体を遮光層で覆われた第３の領域を配置したので、光近接効果による悪影響を防止することができると言う利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明が適用されるフォトマスク（レチクル）を搭載した露光装置の概略構成図である。
【図２】図１に示されたフォトマスク（レチクル）の平面図である。
【図３】第１の関連技術におけるレチクルの詳細な構成を示す拡大平面図である。
【図４】第２の関連技術におけるレチクルの詳細な構成を示す拡大平面図である。
【図５】第３の関連技術におけるレチクルの一部を拡大して示す拡大平面図である。
【図６】第４の関連技術におけるレチクルの一部を拡大して示す拡大平面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るレチクルの詳細な構成を示す拡大平面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るレチクルの詳細な構成を示す拡大平面図である。
【図９】本発明の第１の実施例によるレチクルの、図７の丸で囲んだ領域４８を拡大して示す拡大平面図である。
【図１０】図９に示した第１の実施例によるレチクルの効果を、図６に示した第４の関連技術におけるレチクルと比較しつつ、説明するためのグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施例によるレチクルの、図７の丸で囲んだ領域４８を拡大して示す拡大平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例によるレチクルの、図７の丸で囲んだ領域４８を拡大して示す拡大平面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るマスク作成装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明を適用した露光用フォトマスク及び半導体装置の製造方法について、詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１９】
また、ｘｙｚ座標系を設定し、各構成の配置を説明する。この座標系において、ｚ方向はウェハの表面に垂直な方向であり、ｘ方向はウェハの表面と水平な面においてｚ方向と直交する方向であって、ｙ方向はウェハの表面と水平な面においてｘ方向と直交する方向である。本明細書中において、ｙ方向は第１方向と呼ばれ、ｘ方向は第２方向と呼ばれ、ｚ方向は第３方向と呼ばれる。
【００２０】
図１は、本発明が適用されるフォトマスク（レチクル）を搭載した露光装置の概略構成図である。
【００２１】
最初に、図１を参照すると、露光装置は、光源２、照明系４、投影レンズ６、ステージ８を備えている。露光時に装着されるフォトマスク１０は、照明系４と投影レンズ６との間に配置されており、フォトレジスト（感光性有機膜）を塗布されたウェハ２０は、ステージ８の上面に配置されている。ここで、光源２には、ＡｒＦエキシマレーザ（露光波長λ：１９３ｎｍ）が備えられており、照明系４には、開口絞り板（図示せず）として、クロスポール照明用の開口部が備えられている。なお露光装置は、ＡｒＦエキシマレーザを備えた液浸露光装置（開口数ＮＡ：０.９２）としてもよい。以後、フォトマスク１０は、縮小投影露光で用いるレチクルとしても呼称する。
【００２２】
なお、本例では、フォトマスク（レチクル）１０に形成されたパターンのサイズ（寸法）が（１／４）に縮小されて、ウェハ２０上のフォトレジスト（感光性有機膜）に転写されるとする。すなわち、転写倍率Ｍは（１／４）に等しい。
【００２３】
フォトマスク（レチクル）１０には所望の遮光層が配置されている。ウェハ２０は半導体基板とも呼ばれる。半導体装置は、一般的に、次のようにして製造される。
【００２４】
まず、半導体基板２０上に被加工層（図示せず）を形成する。そして、この被加工層上にフォトレジスト（感光性有機膜）を形成する。半導体基板２０上の感光性有機膜を、所望の遮光層が配置されたフォトマスク１０をマスクとして露光する。露光した感光性有機膜を現像して感光性有機膜の一部を選択的に除去された第１のパターンを形成する。そして、第１のパターンをマスクとして上記被加工層を選択的に除去する。
【００２５】
図２は、露光時に装着されるレチクル１０を示す平面図である。
【００２６】
ここで、図示されたレチクル１０はバイナリーマスクであり、ウェハ２０（図１）に塗布されたフォトレジスト（感光性有機膜）はポジ型であるものとして説明する。
【００２７】
図２に示すように、レチクル１０を構成しているガラス等の透明基板から成るレチクル基板３０の下面には、例えば、クロム（Ｃｒ）によって形成された、矩形リング形状の遮光帯３２が設けられている。この遮光帯３２内に矩形の露光領域３４が形成されている。換言すれば、矩形の露光領域３４は、遮光帯３２で囲まれている。露光領域３４は、ｙ方向（第１の方向）に長い矩形形状をしている。レチクル基板３０はマスク基板とも呼ばれる。
【００２８】
本発明について説明する前に、本発明の理解を容易するために、図３乃至図６を参照して、関連技術について詳細に説明する。
【００２９】
［関連技術１］
図３は、第１の関連技術におけるフォトマスク（レチクル）１０（遮光帯３２で囲まれた矩形の露光領域３４）の詳細な構成を示す拡大平面図である。
【００３０】
第１の関連技術のフォトマスク（レチクル）１０の露光領域３４は、縦横方向（ｙ方向およびｘ方向）に一定の間隔でマトリクス状に配置された複数の回路パターン配置領域４０と、これら複数の回路パターン配置領域４０の各々の周囲に配置された遮光部領域４２とから成る。すなわち、各回路パターン配置領域４０は、遮光部領域４２で囲まれている。したがって、第１の関連技術のレチクルの露光領域３４では、複数の回路パターン配置領域４０は、レチクル基板３０の中心点Ｏに関して対称に配置されている。図示の例では、各回路パターン配置領域４０は矩形形状をしている。尚、各回路パターン配置領域４０は第１の領域とも呼ばれ、遮光部領域４２は第２の領域とも呼ばれる。
【００３１】
このような第１の関連技術の露光領域３４を持つレチクル（フォトマスク）１０に、露光中に放射ビームが照射されると、レチクル基板３０は、図３の矢印で示すように、遮光帯３２およびそれで囲まれた矩形の露光領域３４が、図３の破線で示す矩形の領域まで、縦横方向（ｙ方向およびｘ方向）に一様に拡大する。破線で示す矩形の領域４４が、レチクル基板拡大量である。このようにレチクル基盤３０が縦横方向に一様に拡大するのは、複数の回路パターン配置領域４０が中心点Ｏに関して点対称に配置されているからである。
【００３２】
このように、第１の関連技術のレチクル１０の構造では、放射ビームの吸光発熱によるレチクル基板３０の熱膨張を抑制することができない。
【００３３】
［関連技術２］
図４は、第２の関連技術におけるフォトマスク（レチクル）１０（遮光帯３２で囲まれた矩形の露光領域３４）の詳細な構成を示す拡大平面図である。
【００３４】
第２の関連技術のフォトマスク（レチクル）１０の露光領域３４は、その下部に、大面積の遮光部４２ａを備えている点で、図３に示した第１の関連技術のフォトマスク（レチクル）１０の露光領域３４と異なる。
【００３５】
このような第２の関連技術の露光領域３４を持つレチクル（フォトマスク）１０に、露光中に放射ビームが照射されると、レチクル基板３０は、図４の矢印で示すように、遮光帯３２およびそれで囲まれた矩形の露光領域３４が、図４の破線で示す矩形の領域まで拡大する。このとき、図４に示すように、露光領域３４の下部が他の部分に比較してより大きく拡大する。その理由は、露光領域３４はその下部に大面積の遮光部４２ａを備えているので、放射ビームがその大面積の遮光部４２ａで他の部分と比較してより多く吸収され発熱するためである。そのため、レチクル基板３０は、その下部で、レチクル基板拡大量極大部４４ａまで拡大することになる。
【００３６】
このような第２の関連技術の露光領域３４を持つレチクル（フォトマスク）１０のように、レチクル１０上の遮光部領域４２の配置分布に偏りがあると、吸光発熱量に偏りが生じ、レチクル基板３０の偏膨張により重ね合わせ精度が悪化してしまう。
【００３７】
［関連技術３］
図５は、第３の関連技術におけるフォトマスク（レチクル）の一部（回路パターン配置領域（第１の領域）４１と遮光部領域（第２の領域）４３との境界部）を拡大して示す拡大平面図である。
【００３８】
第３の関連技術のフォトマスク（レチクル）において、回路パターン配置領域（第１の領域）４１では、複数の第１の遮光層６０が第１の間隔５０で配置されている。一方、遮光部領域（第２の領域）４３は、第２の遮光層６４でその全域が覆われている。
【００３９】
この第３の関連技術のフォトマスク（レチクル）では、遮光部領域（第２の領域）４３が第２の遮光層６４でその全域が覆われているので、上述した放射ビームの吸光発熱によるレチクル基板３０の熱膨張を抑えることができない。
【００４０】
［関連技術４］
図６は、第４の関連技術におけるフォトマスク（レチクル）の一部（回路パターン配置領域（第１の領域）４１と遮光部領域（第２の領域）４３との境界部）を拡大して示す拡大平面図である。尚、この第４の関連技術のフォトマスク（レチクル）は、上記特許文献２に開示された露光マスクに相当する。
【００４１】
第４の関連技術のフォトマスク（レチクル）において、回路パターン配置領域（第１の領域）４１では、上記第３の関連技術のフォトマスク（レチクル）と同様に、複数の第１の遮光層６０が第１の間隔５０（第１のピッチｄｃ）で配置されている。一方、遮光部領域（第２の領域）４３では、複数の第２の遮光層６４が第２の間隔５５（第２のピッチｄｎ）で配置されている。第２の間隔５５（第２のピッチｄｎ）は、第１の間隔５０（第１のピッチｄｃ）より狭い。
【００４２】
詳述すると、遮光部領域（第２の領域）４３に配置される複数の第２の遮光層６４は、その各々がｙ方向（第１の方向）に延伸する第１の幅ｗのライン形状を有し、ｙ方向（第１の方向）と交差するｘ方向（第２の方向）にそれぞれが第２の間隔５５（第２のピッチｄｎ）で周期的に配列されている。
【００４３】
遮光部領域（第２の領域）４３に形成された複数の第２の遮光層６４のパターンのピッチ（第２のピッチｄｎ）は小さいので、そのパターンはウェハ２０（図１）上のフォトレジスト（感光性有機膜）に解像（転写）されない。したがって、遮光部領域（第２の領域）４３に形成されたパターンは、「非解像ダミーパターン」と呼ばれる。
【００４４】
これに対して、回路パターン配置領域（第１の領域）４１に形成された複数の第１の遮光層６０のパターンのピッチ（第１のピッチｄｃ）は大きいので、そのパターンはウェハ２０（図１）上のフォトレジスト（感光性有機膜）に解像（転写）される。したがって、回路パターン配置領域（第１の領域）４１に形成されたパターンは、「解像パターン」と呼ばれる。
【００４５】
尚、回路パターン配置領域（第１の領域）４１は、上記特許文献２の「第２のパターニング領域」に対応（相当）し、遮光部領域（第２の領域）４３は、上記特許文献２の「第１のパターニング領域」に対応（相当）する。
【００４６】
この第４の関連技術のフォトマスク（レチクル）では、遮光部領域（第２の領域）４３における複数の第２の遮光層６４が第２の間隔５５（第２のピッチｄｎ）で配置されているので、上述した放射ビームの吸光発熱によるレチクル基板３０の熱膨張を抑えることができる。
【００４７】
しかしながら、回路パターン配置領域（第１の領域）４１において、その遮光部領域（第２の領域）４３の近傍では、遮光部領域（第２の領域）４３に形成された非解像ダミーパターンの光の回折（光近接効果）により、局所的に露光過多となり、図６の破線で示されるように、ウェハ２０（図１）上のフォトレジスト（感光性有機膜）への転写パターンの寸法精度が悪化するという問題がある。
【００４８】
すなわち、第４の関連技術のフォトマスク（レチクル）では、光近接効果による悪影響を防止することができない。
【００４９】
本発明は、レチクル基板３０の熱膨張を抑えつつ、かつこのような光近接効果による悪影響を防止できる、レチクルを提供することを目的としている。
【００５０】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００５１】
［実施形態１］
図７は本発明の第１の実施形態に係るフォトマスク（レチクル）１０（遮光帯３２で囲まれた矩形の露光領域３４）の詳細な構成を示す拡大平面図である。
【００５２】
第１の実施形態に係るフォトマスク（レチクル）の露光領域３４は、縦横方向（ｙ方向およびｘ方向）に一定の間隔でマトリクス状に配置された複数の回路パターン配置領域４１と、これら複数の回路パターン配置領域４１から離間して配置された遮光部領域４３と、複数の回路パターン配置領域４１と遮光部領域４３との間に配置され、各回路パターン配置領域４１を囲む複数の遮光部４６と、から成る。すなわち、各回路パターン配置領域４１は、遮光部４６で囲まれている。換言すれば、遮光部４６は、回路パターン配置領域４１に隣接している。
【００５３】
第１の実施形態に係るフォトマスク（レチクル）の露光領域３４では、複数の回路パターン配置領域４１は、レチクル基板３０（図２参照）の中心点Ｏに関して点対称に配置されている。図示の例では、各回路パターン配置領域４１は矩形形状をしている。回路パターン配置領域４１を囲む各遮光部４６は、矩形リング形状をしている。尚、回路パターン配置領域４１は第１の領域とも呼ばれ、遮光部領域４３は第２の領域とも呼ばれ、遮光部４６は第３の領域とも呼ばれる。
【００５４】
図３に示した第１の関連技術のフォトマスク（レチクル）の露光領域３４との比較から明らかなように、第１の実施形態に係るフォトマスク（レチクル）の露光領域３４では、回路パターン配置領域（第１の領域）４１と遮光部領域（第２の領域）４３との間の境界に、遮光部（第３の領域）４６が設けられている点が異なる。
【００５５】
図７において、丸で囲んだ領域４８の部分を拡大して示した図が図９である。
【００５６】
図９に示されるように、透明なレチクル基板（マスク基板）３０上には、複数の遮光層６０、６２、６４が配置される。回路パターン配置領域（第１の領域）４１では、遮光層６０同士の間隔が少なくとも第１の間隔５０より広い間隔で配置されている。遮光部（第３の領域）４６では、遮光層６２でその全域が覆われている。遮光部領域（第２の領域）４３では、遮光層６４同士の間隔が少なくとも第２の間隔５５より狭い間隔で配置されている。遮光部領域（第２の領域）４３は、遮光部（第３の領域）４６を挟んで回路パターン配置領域（第１の領域）４１と対向する。第２の間隔５５は第１の間隔５０の０．９倍未満である。
【００５７】
すなわち、本第１の実施形態によるフォトマスク（１０）は、透明なマスク基板（３０）上に配置された複数の遮光層（６０，６２，６４）と、マスク基板（３０）上に配置された第１乃至第３の領域（４１，４３，４６）と、を備え、第１の領域（４１）は、遮光層（６０）同士の間隔が少なくとも第１の間隔（５０）より広い間隔で配置された領域から成り、第３の領域（４６）は、第１の領域（４１）に隣接し、遮光層（６２）でその全域を覆われた領域から成り、第２の領域（４３）は、遮光層（６４）同士の間隔が少なくとも第２の間隔（５５）より狭い間隔で配置され、第３の領域（４６）を挟んで第１の領域（４１）と対向する領域から成り、第２の間隔（５５）は第１の間隔（５０）の０．９倍未満である、ことを特徴とする。
【００５８】
前述したように、回路パターン配置領域（第１の領域）４１に形成されたパターンは、「解像パターン」と呼ばれ、遮光部領域（第２の領域）４３に形成されたパターンは、「非解像ダミーパターン」と呼ばれる。また、遮光部（第３の領域）４６に形成されたパターンは、「遮光パターン」と呼ばれる。
【００５９】
このような第１の実施形態による露光領域３４を持つレチクル（フォトマスク）１０に、露光中に放射ビームが照射されると、レチクル基板３０は、遮光帯３２およびそれで囲まれた矩形の露光領域３４が、図７の破線で示す矩形の領域まで、縦横方向（ｙ方向およびｘ方向）に一様に拡大する。破線で示す矩形の領域４５が、レチクル基板拡大量である。このように縦横方向（ｙ方向およびｘ方向）に一様に拡大するのは、複数の回路パターン配置領域４１が中心点Ｏに関して点対称に配置されているからである。
【００６０】
また、図３に示す第１の関連技術のフォトマスク１０との比較から明らかなように、第１の実施形態によるフォトマスク１０では、レチクル基板拡大量４５がレチクル基板拡大量４４と比較して非常に小さいことが分かる。その理由は、遮光部領域（第２の領域）４３に非解像ダミーパターンが形成されているので、上述した放射ビームの吸光発熱によるレチクル基板３０の熱膨張を抑えることができるからである。
【００６１】
さらに、第１の実施形態によるフォトマスク１０では、上述した光近接効果による悪影響を抑えることができる。その理由は、回路パターン配置領域（第１の領域）４１と遮光部領域（第２の領域）４３との間に、全面が遮光層６２で覆われた遮光部（第３の領域）４６を設けたので、光近接効果を避けることができるからである。
【００６２】
［実施形態２］
図８は、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスク（レチクル）１０（遮光帯３２で囲まれた矩形の露光領域３４）の詳細な構成を示す拡大平面図である。
【００６３】
第２の実施形態に係るフォトマスク（レチクル）１０の露光領域３４は、遮光部領域（第２の領域）４３の下部に、大面積の遮光部４３ａを備えている点で、図７に示した第１の実施形態によるフォトマスク（レチクル）１０と異なる。
【００６４】
このような第２の実施形態による露光領域３４を持つレチクル（フォトマスク）１０に、露光中に放射ビームが照射されると、レチクル基板３０は、遮光帯３２およびそれで囲まれた矩形の露光領域３４が、図８の破線で示す矩形の領域まで縦横方向（ｙ方向およびｘ方向）に一様に拡大する。その理由は、大面積の遮光部４３ａにも非解像ダミーパターンが形成されているので、上述した放射ビームの吸光発熱によるレチクル基板３０の熱膨張を抑えることができるからである。
【００６５】
また、第２の実施形態によるフォトマスク（レチクル）１０でも、上述した光近接効果による悪影響を抑えることができる。
【００６６】
次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００６７】
図９を参照して、本発明の第１の実施例によるレチクル（フォトマスク）について説明する。図９は、図７の丸で囲んだ領域４８（すなわち、第１の領域、第２の領域および第３の領域の境界部）を拡大して示す拡大平面図である。
【００６８】
第１の実施例によるレチクルは、回路パターン配置領域（第１の領域）４１、遮光部領域（第２の領域）４３、および回路パターン配置領域（第１の領域）４１を囲む遮光部（第３の領域）４６を含むマスク基板３０を有する。遮光部（第３の領域）４６は回路パターン配置領域（第１の領域）４１に隣接し、遮光部領域（第２の領域）４３は遮光部（第３の領域）４６を挟んで回路パターン配置領域（第１の領域）４１と対向している。
【００６９】
そして、第１の実施例によるレチクルは、回路パターン配置領域（第１の領域）４１に第１のピッチｄｃで配置されるライン形状の第１の遮光層６０と、遮光部領域（第２の領域）４３に第２のピッチｄｎで配置されるライン形状の第２の遮光層６４と、遮光部（第３の領域）４６の全体を覆う第３の遮光層６２と、を備える。後述するように、第２のピッチｄｎは第１のピッチｄｃの０．９未満に設定されている。
【００７０】
かくして、本第１の実施例によるフォトマスク（１０）は、第１乃至第３の領域（４１，４３，４６）を含むマスク基板（３０）であって、第３の領域（４６）は第１の領域（４１）に隣接し、第２の領域（４３）は第３の領域（４６）を挟んで第１の領域（４１）と対向するマスク基板（３０）と、第１の領域（４１）に第１のピッチ（ｄｃ）で配置されるライン形状の第１の遮光層（６０）と、第２の領域（４３）に第２のピッチ（ｄｎ）で配置されるライン形状の第２の遮光層（６４）と、第３の領域（４６）の全体を覆う第３の遮光層（６２）と、を備え、２のピッチ（ｄｎ）が第１のピッチ（ｄｃ）の０．９倍未満である、ことを特徴とする。
【００７１】
本第１の実施例において、第１の遮光層６０、第２の遮光層６４および第３の遮光層６２の各々の露光波長λに対する透過率が同等であって、いずれも１０％未満である。
【００７２】
遮光部領域（第２の領域）４３に配置される複数の第２の遮光層６４は、その各々がｙ方向（第１の方向）に延伸する第１の幅ｗのライン形状を有し、ｙ方向（第１の方向）と交差するｘ方向（第２の方向）にそれぞれが第２の間隔５５（第２のピッチｄｎ）で周期的に配置されている。
【００７３】
本第１の実施例では、遮光部領域（第２の領域）４３に形成する非解像ダミーパターンとして、リソグラフィの解像限界を超える第２のピッチｄｎを持つ非解像ダミーパターンを配置することで、ウェハ２０（図１）上のフォトレジスト（感光性有機膜）に不要なパターンを解像させることなく、遮光部領域（第２の領域）４３に、より大きな非解像ダミーパターンを置くことが出来る。ここでは、露光条件として、光源２（図１）の露光波長をλ、ウェハ２０（図１）側の開口数をＮＡ、照明のコヒーレンスファクタをσ（σｏｕｔ、σｉｎ）、転写倍率をＭとすると、第２のピッチｄｎを、以下のようなレイリーの式を用いて求めることができる。 
ｄｎ  ＜  ０．５λ／Ｍ（ＮＡ×σｏｕｔ）
【００７４】
本第１の実施例では、光源２（図１）として露光波長λが１９３ｎｍのＡｆＦエキシマレーザを使用し、ウェハ２０（図１）側の開口数ＮＡは０．９２に等しく、転写倍率Ｍは（１／４）に等しく、照明のコヒーレンスファクタσが（σｏｕｔ／σｉｎ＝０．９５／０．７６）に等しい。そこで、本第１の実施例では、第２のピッチｄｎをレイリーの式の解像限界を超える、４２４ｎｍとした。
【００７５】
この遮光部領域（第２の領域）４３の４２４ｎｍの第２のピッチｄｎは、ウェハ２０（図１）上では、ピッチが（１／４）に縮小されるため、１０６ｎｍのピッチに相当する。
【００７６】
尚、第１の実施例では、回路パターン配置領域（第１の領域）４１に形成する解像パターンの第１のピッチｄｃを、４９８ｎｍとした。この第１のピッチｄｃは、ウェハ２０上では、１２４．５ｎｍのピッチに相当する。
【００７７】
したがって、第１の実施例では、（非解像ダミーパターン）／（解像パターン）のビッチ比率は０．８５倍に等しい。しかしながら、上記レイリーの式から算出される第２のピッチｄｎの下限は、４４１．６ｎｍに等しいので、実際は、上記ピッチ比率は０．８８７倍未満となる。そこで、本第１の実施例では、端数を丸めて、第２のピッチｄｎを第１のピッチｄｃの０．９倍未満とするように設定した。
【００７８】
かくして、本第１の実施例による半導体装置の製造方法は、半導体基板（２０）上に被加工層を形成する工程と、被加工層上に感光性有機膜を形成する工程と、半導体基板（２０）上の感光性有機膜を、所望の遮光層（６０，６２，６４）を配置されたフォトマスク（１０）をマスクとして露光する工程と、露光した感光性有機膜を現像して感光性有機膜の一部が選択的に除去された第１のパターンを形成する工程と、第１のパターンをマスクとして被加工層を選択的に除去する工程と、を備え、フォトマスク（１０）は第１乃至第３の領域（４１，４３，４６）を有し、第１の領域（４１）は感光性有機膜にパターンを転写する広い間隔（５０）で遮光層（６０）を配置され、第３の領域（４６）は第１の領域（４１）を囲み遮光層（６２）で全体を覆われ、第２の領域（４３）は感光性有機膜にパターンを転写されない狭い間隔（５５）で遮光層（６４）が配置され、第３の領域（４６）を挟んで第１の領域（４１）と対向する、ことを特徴とする。
【００７９】
また、本第１の実施例では、第１のピッチｄｃおよび第２のピッチｄｎの各々において、ラインの幅寸法とスペースの幅寸法の比率を、１：１としている。そのため、第１の実施例では、第１の間隔５０は２４９ｎｍに等しく、第２の間隔５５は２１２ｎｍに等しい。したがって、第２の間隔５５は、第１の間隔５０の０．９倍未満となっている。
【００８０】
上述したように、本第１の実施例では、第２の間隔５５は、第２のピッチｄｎの０．５倍である。しかしながら、各第２の遮光層６４の第１の幅（サイズ）ｗは、次にようにして決定することができる。すなわち、各第２の遮光層６４の第１の幅（サイズ）ｗは、上記レイリーの式で求めた第２のピッチｄｎを有するレチクル１０の第２の間隔（スリットサイズ）５５を変化させて、フォトレジスト（感光性有機膜）にべりが発生しない範囲で最も大きなスリットサイズを有する第２の間隔（スリットサイズ）５５を、非解像ダミーパターンの製造条件とする。上記露光条件および上記レイリーの式の条件で実験を行うことにより、各第２の遮光層６４の第１の幅（サイズ）ｗを１８８ｎｍと決定することができた。
【００８１】
しかしながら、第２の間隔（スリットサイズ）５５は、第１の幅ｗと第２の間隔５５との和で定義される第２の遮光層６４のピッチ（第２のピッチｄｎ）の０．４倍乃至０．６倍であればよい。
【００８２】
また、本第１の実施例では、遮光部（第３の領域）４６を挟んで対向する回路パターン配置領域（第１の領域）４１と遮光部領域（第２の領域）４３との間の距離Ｄを、次にようにして求めた。すなわち、回路パターン配置領域（第１の領域）４１との光近接効果を避けるため、上記距離Ｄを変化させて回路パターン配置領域（第１の領域）４１に影響が出ない距離を求め、その領域以内には非解像ダミーパターンを配置しないようにする。この距離Ｄを、上記露光条件および上記レイリーの式の条件でリソグラフィシミュレータを用いて求めた。その結果、距離Ｄとして４μｍが得られた。
【００８３】
したがって、距離Ｄは４μｍ以上あれば良い。しかしながら、距離Ｄが大きすぎると、レチクル基板３０の遮光部の面積が増大し、放射ビームの吸光発熱によりレチクル基板３０の熱膨張を抑制できなくなる。そこで、本第１の実施例では、この距離Ｄを、４μｍ乃至２０μｍに設定した。
【００８４】
また、本第１の実施例において、レチクル基板（マスク基板）３０の材質は石英からなり、露光波長λに対する透過率が８５％以上である。
【００８５】
このようにして作成した図９の構造を持つレチクルを製品にして、図１に示す露光装置で２５枚連続露光した。遮光部領域（第２の領域）４３に配置した非解像ダミーパターンは、半導体製造にとって不要なレジストパターンを形成しないことを確認した。
【００８６】
同様に、図６の構造を持つレチクルも製品にして２５枚連続露光した。
【００８７】
図１０は、その結果を示す図である。図１０において、横軸はウェハ２０の枚数を示し、縦軸はレチクル倍率［ｐｐｍ］を示す。また、図１０において、実線は図９の構造を持つレチクルを使用した場合の結果（対策後）を示し、破線は図６の構造を持つレチクルを使用した場合の結果（対策前）を示している。
【００８８】
図１０から、対策後および対策前とも、ウェハ２０の連続露光枚数の増加に従ってレチクル倍率の重ねずれが増加していることが分かる。これは、レチクル１０の遮光部の吸光発熱によりレチクル基板３０が膨張することと、その遮光部のショット内分布に偏りがあるため、レチクル基板３０が不均等に膨張し、レチクル倍率ずれの残留成分が増加することが要因である。
【００８９】
また図１０から、第１の実施例である対策後では、対策前と比較して、遮光部の分布の偏りを軽減し、レチクル倍率ずれの残留成分が減少（改善）していることが分かる。これは、回路パターン配置領域（第１の領域）４１と遮光部領域（第２の領域）４３との間に、全域が遮光層６２で覆われた遮光部（第３の領域）４６を配置したので、光近接効果による悪影響を防止できるからである。したがって、連続露光枚数が多いほど効果が顕在化することが分かる。
【実施例２】
【００９０】
図１１を参照して、本発明の第２の実施例によるレチクル（フォトマスク）について説明する。図１１は、図７の丸で囲んだ領域４８（すなわち、第１の領域、第２の領域および第３の領域の境界部）を拡大して示す拡大平面図である。
【００９１】
第２の実施例によるレチクルは、回路パターン配置領域（第１の領域）４１、遮光部領域（第２の領域）４３、および回路パターン配置領域（第１の領域）４１を囲む遮光部（第３の領域）４６を含むマスク基板３０を有する。遮光部（第３の領域）４６は回路パターン配置領域（第１の領域）４１に隣接し、遮光部領域（第２の領域）４３は遮光部（第３の領域）４６を挟んで回路パターン配置領域（第１の領域）４１と対向している。
【００９２】
本第２の実施例によるレチクルと、図９に示した第１の実施例によるレチクルとは、回路パターン配置領域（第１の領域）４１に形成される解像パターンが異なる点を除いて、同様の構成を有する。
【００９３】
詳述すると、第２の実施例によるレチクルは、回路パターン配置領域（第１の領域）４１に第１のピッチｄｃで後述のように配置される第１の遮光層６１と、遮光部領域（第２の領域）４３に第２のピッチｄｎで配置されるライン形状の第２の遮光層６４と、遮光部（第３の領域）４６の全体を覆う第３の遮光層６３と、を備える。第２のピッチｄｎが第１のピッチｄｃの０．９未満である。
【００９４】
回路パターン配置領域（第１の領域）４１には、複数のホールパターンが周期的に配列されている。回路パターン配置領域（第１の領域）４１の第１の間隔５１は、周囲を第１の遮光層６１で囲まれたホールパターンの短辺長で定義される。
【００９５】
かくして、本第２の実施例によるフォトマスク（１０）は、第１乃至第３の領域（４１，４３，４６）を含むマスク基板（３０）であって、第３の領域（４６）は第１の領域（４１）に隣接し、第２の領域（４３）は第３の領域（４６）を挟んで第１の領域（４１）と対向するマスク基板（３０）と、第１の領域（４１）に第１のピッチ（ｄｃ）で配置される第１の遮光層（６１）と、第２の領域（４３）に第２のピッチ（ｄｎ）で配置されるライン形状の第２の遮光層（６４）と、第３の領域（４６）の全体を覆う第３の遮光層（６３）と、を備え、第２のピッチ（ｄｎ）が第１のピッチ（ｄｃ）の０．９倍未満である、ことを特徴とする。
【００９６】
本第２の実施例において、第１の遮光層６１、第２の遮光層６４および第３の遮光層６３の各々の露光波長λに対する透過率が同等であって、いずれも１０％未満である。
【００９７】
それ以外の構成は、図９に示した第１の実施例によるレチクルと同様であるので、それらの説明については省略する。
【００９８】
本発明者は、第２の実施例によるレチクルでも、上述した第１の実施例によるレチクルと同様に、図１０に示されるような改善がなされることを確認している。
【実施例３】
【００９９】
図１２を参照して、本発明の第３の実施例によるレチクル（フォトマスク）について説明する。図１２は、図７の丸で囲んだ領域４８（すなわち、第１の領域、第２の領域および第３の領域の境界部）を拡大して示す拡大平面図である。
【０１００】
第３の実施例によるレチクルは、回路パターン配置領域（第１の領域）４１、遮光部領域（第２の領域）４３、および回路パターン配置領域（第１の領域）４１を囲む遮光部（第３の領域）４６を含むマスク基板３０を有する。遮光部（第３の領域）４６は回路パターン配置領域（第１の領域）４１に隣接し、遮光部領域（第２の領域）４３は遮光部（第３の領域）４６を挟んで回路パターン配置領域（第１の領域）４１と対向している。
【０１０１】
本第３の実施例によるレチクルと、図１１に示した第２の実施例によるレチクルとは、遮光部領域（第２の領域）４３に形成される非解像ダミーパターンが異なる点を除いて、同様の構成を有する。
【０１０２】
詳述すると、第３の実施例によるレチクルは、回路パターン配置領域（第１の領域）４１に第１のピッチｄｃで配置される第１の遮光層６１と、遮光部領域（第２の領域）４３に第２のピッチｄｎで後述するように配置される第２の遮光層６５と、遮光部（第３の領域）４６の全体を覆う第３の遮光層６３と、を備える。第２のピッチｄｎが第１のピッチｄｃの０．９未満である。
【０１０３】
遮光部領域（第２の領域）４３には、複数のホールパターンが周期的に配列されている。遮光部領域（第２の領域）４３の第２の間隔５５ａは、周囲を第２の遮光層６５で囲まれたホールパターンの短辺長で定義される。
【０１０４】
周期的に配列された複数のホールパターンの開口面積の合計は、遮光部領域（第２の領域）４３の面積の４０％乃至６０％である。
【０１０５】
かくして、本第３の実施例によるフォトマスク（１０）は、第１乃至第３の領域（４１，４３，４６）を含むマスク基板（３０）であって、第３の領域（４６）は第１の領域（４１）に隣接し、第２の領域（４３）は第３の領域（４６）を挟んで第１の領域（４１）と対向するマスク基板（３０）と、第１の領域（４１）に第１のピッチ（ｄｃ）で配置される第１の遮光層（６１）と、第２の領域（４３）に第２のピッチ（ｄｎ）で配置される第２の遮光層（６５）と、第３の領域（４６）の全体を覆う第３の遮光層（６３）と、を備え、第２のピッチ（ｄｎ）が第１のピッチ（ｄｃ）の０．９倍未満である、ことを特徴とする。
【０１０６】
本第３の実施例において、第１の遮光層６１、第２の遮光層６５および第３の遮光層６３の各々の露光波長λに対する透過率が同等であって、いずれも１０％未満である。
【０１０７】
それ以外の構成は、図１１に示した第２の実施例によるレチクルと同様であるので、それらの説明については省略する。
【０１０８】
本発明者は、第３の実施例によるレチクルでも、上述した第１の実施例によるレチクルと同様に、図１０に示されるような改善がなされることを確認している。
【０１０９】
図１３を参照すると、本発明の一実施形態に係るマスクデータ作成装置が示されており、図１３に示されたマスクデータ作成装置は、マスクデータを作成する。図示されたマスクデータ作成装置は、キーボード、ディスプレイ装置等の入出力装置７０と、処理部（即ち、コンピュータ）８０を備えている。処理部８０は、通信インターフェース８１、中央処理装置（ＣＰＵ）８３、及び記憶装置８５によって構成されている。記憶装置８５は、オペレーティングシステム（ＯＳ）を格納したＯＳ格納部８５１、所定の動作を実行するプログラムを格納したプログラム格納部８５２、及びデータ格納部８５３を含んでいる。
【０１１０】
データ格納部８５３は、入出力装置７０から入力された各種データを格納する。図示されたデータ格納部８５３は、解像パターンデータ記憶部８５４、遮光パターンデータ記憶部８５５、非解像ダミーパターンデータ記憶部８５６、及びマスクデータ記憶部８５７を備えている。
【０１１１】
ＣＰＵ８３は、プログラム格納部８５２に格納されたプログラムに従って、データ格納部８５３からの解像パターンデータ、遮光パターンデータ、及び、非解像ダミーパターンデータを所定の手順で処理し、処理の結果得られたマスクデータをマスクデータ記憶部８５７に格納する。
【０１１２】
マスクデータ記憶部８５７に格納されたマスクデータは、入出力装置７０からの命令にしたがって、通信インターフェース８１を介して、適宜、外部に読み出される。また、プログラム格納部８５２は、所定の動作を実行するプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体であることは言うまでもない。更に、本発明は、上記した方法で作成されたマスクデータを用いて作成されたレチクル、及び、当該マスクを使用して作成された半導体装置にも及ぶ。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、半導体集積回路の形成に適用できるだけでなく、液晶パネル等の表示素子のような他のデバイスの形成に適用できる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０                フォトマスク（レチクル）
２０                  ウェハ（半導体基板）
３０                  レチクル基板（マスク基板）
３２                遮光帯
３４                露光領域
４０、４１          回路パターン配置領域（第１の領域）
４２、４３          遮光部領域（第２の領域）
４２ａ、４３ａ      大面積の遮光部
４４、４５          レチクル基板拡大量
４４ａ              レチクル基板拡大量極大部
４６                回路パターン配置領域を囲む遮光部（第３の領域）
４８                第１の領域、第２の領域及び第３の領域の境界部
５０、５１          第１の領域の第１の間隔
５５、５５ａ        第２の領域の第２の間隔
６０、６１          第１の遮光層
６２、６３          第３の遮光層
６４、６５          第２の遮光層
８０                    処理部（コンピュータ）
８１                    通信インターフェース
８３                    ＣＰＵ
８５                    記憶装置
８５１                  ＯＳ格納部
８５２                  プログラム格納部
８５３                  データ格納部
８５４                  解像パターンデータ記憶部
８５５                  遮光パターンデータ記憶部
８５６                  非解像ダミーパターンデータ記憶部
８５７                  マスクデータ記憶部
ｗ                  第１の幅
Ｄ                  距離
ｄｃ                  第１のピッチ
ｄｎ                  第２のピッチ
【図１】
2015011115.tif 000003
【図２】
2015011115.tif 000004
【図３】
2015011115.tif 000005
【図４】
2015011115.tif 000006
【図５】
2015011115.tif 000007
【図６】
2015011115.tif 000008
【図７】
2015011115.tif 000009
【図８】
2015011115.tif 000010
【図９】
2015011115.tif 000011
【図１０】
2015011115.tif 000012
【図１１】
2015011115.tif 000013
【図１２】
2015011115.tif 000014
【図１３】
2015011115.tif 000015