(57)【要約】【課題】ローカルフレアによるライン幅の変動量の相違を抑制することができるフォトマスク、その設計方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】仮想領域２及び３に副パターンとしてダミーパターンが形成されている。但し、仮想領域２及び３の主パターンのみが形成されている場合の開口率は、夫々６０％、９０％である。仮想領域２中のダミーパターンは、１辺の長さが０．１５μｍの正方形状の遮光パターンであり、仮想領域３中のダミーパターンは、１辺の長さが０．２μｍの正方形状の遮光パターンである。そして、仮想領域２及び３の開口率は、いずれも３０％に設定されている。このようなフォトマスクを使用した露光を行えば、感光体の露光光が照射される範囲内では、いずれの点においても、ローカルフレアにより生じた光の量はほぼ均一となる。この結果、ライン幅の変動が生じたとしてもその程度は、フォトマスク全体で均一となる。【選択図】　図５
2004062088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に転写されるべき主パターンが形成され、半導体装置の製造に使用されるフォトマスクにおいて、
前記感光体への転写の可否が任意の複数個の副パターンが形成され、
少なくとも露光光が照射されるべき照射領域をある一定形状の複数個の仮想領域に区画したときに、前記複数個の仮想領域の間で、開口率が実質的に一定となっていることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
感光体に転写されるべき主パターンが形成され、半導体装置の製造に使用されるフォトマスクにおいて、
前記感光体への転写の可否が任意の複数個の副パターンが形成され、
少なくとも露光光が照射されるべき照射領域をある一定形状の複数個の仮想領域に区画したときに、前記複数個の仮想領域の間で、前記副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が低いことを特徴とするフォトマスク。
【請求項３】
前記副パターンの大きさは、露光により前記感光体に転写される最小の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【請求項４】
露光により前記感光体に転写される最小の大きさ以上の大きさであり、それが前記感光体へ転写されたときの前記半導体装置の動作への影響が許容範囲内にある研磨対策用パターンが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記副パターンと前記研磨対策用パターンとの間でポジ型／ネガ型が相違しており、
前記副パターンは、前記研磨対策用パターンの内側に形成されてい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】
感光体に転写されるべき主パターンが形成され、半導体装置の製造に使用されるフォトマスクの設計を行う方法において、
前記半導体装置の回路構成に基づき主パターンを決定する工程と、
少なくとも露光光が照射されるべき照射領域を任意の一定形状の複数個の仮想領域に区画し、仮想領域毎に、その時点で決定されているパターンによる総開口率を求める工程と、
前記感光体への転写が任意の複数個の副パターンを決定する工程と、
を有し、
前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記複数個の仮想領域の間で、開口率を実質的に一定とすることを特徴とするフォトマスクの設計方法。
【請求項７】
感光体に転写されるべき主パターンが形成され、半導体装置の製造に使用されるフォトマスクの設計を行う方法において、
前記半導体装置の回路構成に基づき主パターンを決定する工程と、
少なくとも露光光が照射されるべき照射領域を任意の一定形状の複数個の仮想領域に区画し、仮想領域毎に、その時点で決定されているパターンによる総開口率を求める工程と、
前記感光体への転写が任意の複数個の副パターンを決定する工程と、
を有し、
前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が低くなるようにすることを特徴とするフォトマスクの設計方法。
【請求項８】
前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記副パターンの大きさを、露光により前記感光体に転写される最小の大きさよりも小さくすることを特徴とする請求項６又は７に記載のフォトマスクの設計方法。
【請求項９】
前記総開口率を求める工程の前に、
露光により前記感光体に転写される最小の大きさ以上の大きさであり、それが前記感光体へ転写されたときの前記半導体装置の動作への影響が許容範囲内にある研磨対策用パターンを決定する工程を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のフォトマスクの設計方法。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフォトマスクを用いて、被加工層上に形成された感光体の露光を行う工程を有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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置等の製造に際して行われるフォトリソグラフィに使用されるフォトマスク、その設計方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置等の製造に際して、フォトマスクに形成された種々のパターンが、基板上に形成された感光性レジストにフォトリソグラフィにより転写されている。この転写の後、感光性レジストの現像が行われ、感光性レジストのパターンをマスクとして配線層等の加工が行われている。このようなフォトリソグラフィでは、屈折光学系又は反射屈折光学系の投影露光装置が使用されている。
【０００３】
しかし、このようなリソグラフィでは、照明光学系のレンズ、マスク、投影レンズ等の表面又は内部における反射、散乱、レンズ材料の屈折率の不均一を原因として設計とは異なる光学経路が形成され、この光学経路を経由した光が発生する。このような現象はフレアとよばれる。フレアが発生すると、感光性レジストに転写されたパターンの形状及びライン幅が変動してしまう。
【０００４】
そこで、従来、フレアに対しては、レンズの表面にコーティングを施す方法やレンズの表面の平坦度を向上させる方法等により対応し、フレアを低減させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時、フレアだけでなく、ローカルフレアとよばれる現象が問題視されている。このローカルフレアは、露光機の収差を原因として発生する。そして、ローカルフレアが発生すると、フレアと同様に、ライン幅の変動等が生じる。マスク内のあるパターンによるローカルフレアが影響する範囲は、そのパターンから５０μｍ程度の範囲内である。但し、ローカルフレアの影響する範囲は、露光機の世代及び露光波長によって将来的に変わる可能性がある。また、ローカルフレアの影響は、パターン周辺の開口率によって変わるため、フォトマスク上の位置により相違している。このため、レジストパターンにおけるライン幅の変動の程度が位置により相違する。従って、ローカルフレアの影響を考慮してフォトマスクのパターンを修正することは極めて困難である。
【０００６】
最近では、半導体装置に対する微細化・高集積化が益々高まっており、これに伴い投影露光装置で使用する露光光の短波長化が進行している。具体的には、１９３ｎｍの波長の露光光が採用されているが、このような短波長に対応するレンズ材料の特殊性から、あるパターン周辺の開口面積に応じて光のかぶり方が相違し、露光パターンに依存した局所的なフレアの発生が問題視されつつある。このようなフレアがローカルフレアと呼ばれており、転写するパターンの形状やライン幅に不測の変化を生ぜしめる主原因となる。上述の露光機の収差は、レンズ材料の特殊性によるものである。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ローカルフレアによるライン幅の変動量の相違を抑制することができるフォトマスク、その設計方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００９】
本発明に係る第１のフォトマスクは、感光体に転写されるべき主パターンが形成され、半導体装置の製造に使用されるフォトマスクを対象とする。そして、このフォトマスクは、前記感光体への転写の可否が任意の複数個の副パターンが形成され、少なくとも露光光が照射されるべき照射領域をある一定形状の複数個の仮想領域に区画したときに、前記複数個の仮想領域の間で、開口率が実質的に一定となっていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る第２のフォトマスクは、第１のフォトマスクに対し、前記複数個の仮想領域の間で、前記副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が低いことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る第１のフォトマスクの設計方法は、感光体に転写されるべき主パターンが形成され、半導体装置の製造に使用されるフォトマスクの設計を行う方法を対象とする。この設計方法では、先ず、前記半導体装置の回路構成に基づき主パターンを決定する。次に、少なくとも露光光が照射されるべき照射領域を任意の一定形状の複数個の仮想領域に区画し、仮想領域毎に、その時点で決定されているパターンによる総開口率を求める。その後、前記感光体への転写が任意の複数個の副パターンを決定する。そして、前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記複数個の仮想領域の間で、開口率を実質的に一定とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る第２のフォトマスクの設計方法は、第１のフォトマスクの設計方法に対し、前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が低くなるようにすることを特徴とする。
【００１３】
これらの本発明の諸態様によれば、フォトマスクの全体にわたってローカルフレアの影響がほぼ均一になるため、転写されて感光体に形成されたパターンにおけるライン幅の変動等も均一になる。このようなサイズの均一な変動は、例えば露光機の出力エネルギの調整等により、容易に修正することが可能であるため、容易に所望のパターンを感光体に転写することが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
−本発明の基本骨子−
先ず、本発明の基本骨子について添付の図面を参照して説明する。図１は、フォトマスク上の領域Ａ乃至Ｃ間の位置関係を示す模式図である。
【００１５】
図１において、任意の領域Ａと任意の領域Ｂ及びＣとは、２０μｍ程度の範囲内で離間しているとする。このようなフォトマスクに対して光を照射すると、領域Ｂ及びＣを透過する光が発生するフレアが、領域Ａに形成されたパターンが転写されて感光性レジスト等の感光体（被転写材）に形成されるパターンに影響を及ぼす。この結果、領域Ａにラインパターンが形成されている場合には、そのライン幅が変動してしまう。
【００１６】
ここで、ローカルフレアの影響を受けるパターンと影響を与えるパターンとの距離とローカルフレアの影響の程度との関係について説明する。本願発明者は、以下の方法により、上記の関係に関し、両パターンの距離が短いほどローカルフレアの程度が大きくなることを見出した。図２は、ローカルフレアを定量する方法を示す模式図であり、図３は、図２に示す方法により得られたグラフである。なお、図２では、塗りつぶされた領域が遮光領域を示し、それ以外の領域が透過領域を示す。他のマスクパターンを示す図でも同様である。
【００１７】
この方法では、先ず、図２（ａ）に示すような幅が０．１２μｍの透過ラインパターンをリファレンスとし、このリファレンスが転写されて感光体に形成されたパターンのライン幅を測定した。次いで、図２（ｂ）に示すように、リファレンスの周囲に輪帯状の透過パターンを設けたマスクを使用して露光を行い、感光体に形成されたラインパターンのライン幅を測定した。次いで、図２（ｃ）に示すように、円の幅を一定にしながら輪帯状の透過パターンの内径を変化させ、同様にライン幅を測定した。その後、順次、円の幅を一定にしながら輪帯状の透過パターンの内径を変化させ、ライン幅を測定した。そして、リファレンスのみが設けられたマスクを用いた露光により形成されたラインパターンのライン幅に対する各ライン幅の変化量をプロットした。図３は、この結果を示すものである。
【００１８】
なお、露光では、ＡｒＦエキシマレーザ光源を使用したスキャナ型露光機を使用し、照明条件は、開口率ＮＡ＝０．７０、１／２輪帯（ｓｉｇｍａｏｕｔ＝０．８５）とした。
【００１９】
上述の定量化の結果、図３に示すように、内径が１５μｍ程度以下の範囲で顕著なライン幅の増加が生じた。このことは、リファレンスは、１５μｍ程度離間したパターンからのローカルフレアの影響を大きく受けていることを示す。また、リファレンスに近いパターン程、ローカルフレアの影響が大きくなった。
【００２０】
そこで、本発明においては、フォトマスクの少なくとも露光光が照射されるべき照射領域をある一定形状の複数個の仮想領域に区画したときに、これらの仮想領域の間で、開口率が実質的に一定となっている。ここで、「開口率が実質的に一定である」とは、開口率が完全に一定になっていることが好ましいが、フォトマスクの設計の制約上、副パターンを設けても開口率が完全を一定にすることができないこともあり、そのような場合も含まれることを意味する。例えば、副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が低くなるようにして、主パターンに加えて副パターンがフォトマスクに形成されていてもよい。
【００２１】
例えば、図４に示すように、フォトマスクの照射領域１を１辺の長さが２μｍの正方形の仮想領域に区画したとき、図４中の仮想領域２と仮想領域３とでは、仮想領域２の副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が仮想領域３のそれよりも低い場合には、仮想領域２中の副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が、仮想領域３中の副パターンが形成されたことによる開口率の低下量よりも高くなっている。逆に、仮想領域３の副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が仮想領域２のそれよりも低い場合には、仮想領域２中の副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が、仮想領域３中の副パターンが形成されたことによる開口率の低下量よりも低くなっている。また、図４中には示さないが、照射領域１中の他の全仮想領域についても、上述のようにして副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が設定されている。特に好ましくは、照射領域１中の全仮想領域の開口率が一定となっている。
【００２２】
ここで、「開口率の低下量」は絶対値ではなく、副パターンが形成されたことにより開口率が増加している場合には、負の値が採用される。そして、負の値をそのまま用いて低下量の高低を比較する。
【００２３】
−本発明の具体的な実施形態−
次に、本発明の具体的な実施形態について添付の図面を参照して説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図５は、本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクを示す模式図である。図５（ａ）は、図４中の仮想領域２の主パターンを示し、図５（ｂ）は、図４中の仮想領域３の主パターンを示す。また、図５（ｃ）は、仮想領域２の主パターン及び副パターン（ダミーパターン）を示し、図５（ｄ）は、仮想領域３の主パターン及び副パターン（ダミーパターン）を示す。これらの主パターン及び副パターンは遮光パターンである。
【００２５】
本実施形態においては、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、仮想領域２及び３の主パターンのみが形成されている場合の開口率は、夫々６０％、９０％である。従来のフォトマスクは、この状態で使用されている。これに対し、本実施形態においては、図５（ｃ）及び（ｄ）に示すように、仮想領域２及び３に副パターンとしてダミーパターンが形成されている。仮想領域２中のダミーパターンは、１辺の長さが０．１５μｍの正方形状の遮光パターンであり、仮想領域３中のダミーパターンは、１辺の長さが０．２μｍの正方形状の遮光パターンである。これらのダミーパターンのピッチ（中心間距離）は、仮想領域２及び３間で均一なものとなっている。そして、仮想領域２及び３の開口率は、いずれも３０％に設定されている。
【００２６】
また、図５に図示しないが、他の全ての仮想領域においても、同一ピッチで適切な大きさのダミーパターンが形成されており、各仮想領域の開口率は３０％に設定されている。
【００２７】
各仮想領域における「副パターンを除く全てのパターンによる総開口率」及び「副パターンが形成されたことによる開口率の低下量」を整理したものを下記表１に示す。
【００２８】
【表１】
2004062088.tif 000003
【００２９】
ここで、ダミーパターンが形成されている位置は、感光体に転写されても半導体装置の動作に許容範囲を超えて影響を及ぼさない位置である。つまり、ダミーパターンは、所謂設計データ禁止領域（設計データ禁止枠）の外側に形成されている。従って、配線の短絡や寄生容量の著しい増加を招くような位置にダミーパターンが形成されることはない。
【００３０】
このように構成された第１の実施形態に係るフォトマスクを使用した露光を行えば、感光体の露光光が照射される範囲内では、いずれの点においても、ローカルフレアにより生じた光の量はほぼ均一となる。この結果、ライン幅の変動が生じたとしてもその程度は、フォトマスク全体で均一となる。
【００３１】
なお、第１の実施形態においては、ダミーパターン間のピッチを一定にしてダミーパターンの大きさを調整しているが、ダミーパターンの大きさを一定にしてダミーパターン間のピッチを調整することにより、仮想領域間で開口率を均一にしてもよい。つまり、主パターンによる開口率が低いほど、副パターンを粗に形成してもよい。また、ピッチ及び大きさの両方を調整することにより、仮想領域間で開口率を均一にしてもよい。つまり、主パターンによる開口率が低いほど、副パターンの大きさを小さくすると共に、副パターンを粗に形成してもよい。
【００３２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクを示す模式図である。図６（ａ）は、図４中の仮想領域２の主パターンを示し、図６（ｂ）は、図４中の仮想領域３の主パターンを示す。また、図６（ｃ）は、仮想領域２の主パターン及び副パターン（ダミーパターン）を示し、図６（ｄ）は、仮想領域３の主パターン及び副パターン（ダミーパターン）を示す。これらの主パターン及び副パターンは遮光パターンである。
【００３３】
本実施形態においても、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、仮想領域２及び３の主パターンのみが形成されている場合の開口率は、夫々６０％、９０％である。本実施形態においては、更に、図６（ｃ）及び（ｄ）に示すように、仮想領域２及び３に副パターンとしてダミーパターンが形成されている。仮想領域２中のダミーパターンは、１辺の長さが０．０５μｍの正方形状の遮光パターンであり、仮想領域３中のダミーパターンは、１辺の長さが０．０８μｍの正方形状の遮光パターンである。これらのダミーパターンの大きさは、解像度限界以下であり、露光によって感光体には転写されない。これらのダミーパターンのピッチ（中心間距離）は、仮想領域２及び３間で均一なものとなっている。そして、仮想領域２及び３の開口率は、いずれも３０％に設定されている。
【００３４】
また、図６に図示しないが、他の全ての仮想領域においても、仮想領域２及び３内のダミーパターンと同一ピッチで解像度限界以下の適切な大きさのダミーパターンが形成されており、各仮想領域の開口率は３０％に設定されている。
【００３５】
各仮想領域における「副パターンを除く全てのパターンによる総開口率」及び「副パターンが形成されたことによる開口率の低下量」を整理したものを下記表２に示す。
【００３６】
【表２】
2004062088.tif 000004
【００３７】
このように構成された第２の実施形態に係るフォトマスクを使用した露光を行っても、感光体の露光光が照射される範囲内では、いずれの点においても、ローカルフレアにより生じた光の量はほぼ均一となる。この結果、ライン幅の変動が生じたとしてもその程度は、フォトマスク全体で均一となる。
【００３８】
また、第２の実施形態では、各ダミーパターンが転写される最小の大きさよりも小さいものとなっているため、第１の実施形態とは異なり、感光体にパターンが形成されてはならないような位置にも、ダミーパターンを設けることが可能である。
【００３９】
なお、第２の実施形態においても、ダミーパターン間のピッチを一定にしてダミーパターンの大きさを調整しているが、ダミーパターンの大きさを一定にしてダミーパターン間のピッチを調整することにより、仮想領域間で開口率を均一にしてもよい。つまり、主パターンによる開口率が低いほど、副パターンを粗に形成してもよい。また、ピッチ及び大きさの両方を調整することにより、仮想領域間で開口率を均一にしてもよい。つまり、主パターンによる開口率が低いほど、副パターンの大きさを小さくすると共に、副パターンを粗に形成してもよい。
【００４０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図７は、本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクを示す模式図である。図７（ａ）は、図４中の仮想領域２の主パターン及び研磨対策用パターンを示し、図７（ｂ）は、図４中の仮想領域３の主パターン及び研磨対策用パターンを示す。また、図７（ｃ）は、仮想領域２の主パターン、研磨対策用パターン及び副パターン（ダミーパターン）を示し、図７（ｄ）は、仮想領域３の主パターン、研磨対策用パターン及び副パターン（ダミーパターン）を示す。これらの主パターン、研磨対策用パターン及び副パターンは遮光パターンである。
【００４１】
ここで、研磨対策用パターンについて説明する。研磨対策用パターンは、従来から適宜フォトマスクに形成されている。半導体装置の製造に当たっては、パターンが形成された感光性レジストをマスクとして、半導体基板上の配線層、絶縁層等のエッチングが行われた後、このエッチングにより形成された溝等の中に他の材料が埋め込まれ、その後、ＣＭＰ（化学機械的研磨）により平坦化の処理が行われることがある。このとき、ウェハ内でエッチングされた層の粗密差が大きいと、この差に応じて研磨量が大きく相違することがある。このため、エッチングされた層の粗密差を小さくするために、研磨対策用パターンが適当な密度でフォトマスクに設けられることがある。
【００４２】
そして、本実施形態においては、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、仮想領域２及び３の双方に主パターン及び研磨対策用パターンが形成されており、これらのみが形成されている場合の開口率は、夫々３０％、５０％である。本実施形態においては、更に、図７（ｄ）に示すように、仮想領域３に副パターンとしてダミーパターンが形成されている。ダミーパターンは、１辺の長さが０．０８μｍの正方形状の遮光パターンである。このダミーパターンの大きさは、解像度限界以下であり、露光によって感光体には転写されない。そして、仮想領域３の開口率は、３０％に設定されている。一方、図７（ｃ）に示すように、仮想領域２にはダミーパターンは形成されておらず、その開口率は３０％のままである。
【００４３】
また、図７に図示しないが、他の全ての仮想領域においても、その開口率が主パターン及び研磨対策用パターンのみが形成された状態で３０％を超えている場合には、解像度限界以下の適切な大きさのダミーパターンが形成されており、各仮想領域の開口率は３０％に設定されている。
【００４４】
各仮想領域における「副パターンを除く全てのパターンによる総開口率」及び「副パターンが形成されたことによる開口率の低下量」を整理したものを下記表３に示す。
【００４５】
【表３】
2004062088.tif 000005
【００４６】
このように構成された第３の実施形態に係るフォトマスクを使用した露光を行っても、感光体の露光光が照射される範囲内では、いずれの点においても、ローカルフレアにより生じた光の量はほぼ均一となる。この結果、ライン幅の変動が生じたとしてもその程度は、フォトマスク全体で均一となる。
【００４７】
また、第３の実施形態でも、各ダミーパターンが転写される最小の大きさよりも小さいものとなっているため、感光体にパターンが形成されてはならないような位置にも、ダミーパターンを設けることが可能である。
【００４８】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図８は、本発明の第４の実施形態に係るフォトマスクを示す模式図である。図８（ａ）は、図４中の仮想領域２の主パターン及び研磨対策用パターンを示し、図８（ｂ）は、図４中の仮想領域３の主パターン及び研磨対策用パターンを示す。また、図８（ｃ）は、仮想領域２の主パターン、研磨対策用パターン及び副パターン（ダミーパターン）を示し、図８（ｄ）は、仮想領域３の主パターン、研磨対策用パターン及び副パターン（ダミーパターン）を示す。これらの主パターン及び研磨対策用パターンは遮光パターンである。一方、副パターンには、後述のように、遮光パターンだけでなく透過パターンも含まれている。
【００４９】
本実施形態においては、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、仮想領域２及び３の双方に主パターン及び研磨対策用パターンが形成されており、これらのみが形成されている場合の開口率は、夫々２０％、５０％である。本実施形態においては、図８（ｃ）に示すように、仮想領域２に副パターンとして、透過パターンからなるダミーパターンが形成されている。この仮想領域２中のダミーパターンは、解像度限界以下の大きさで、研磨対策用パターン中にホールパターンとして形成されている。また、図８（ｄ）に示すように、仮想領域３に副パターンとしてダミーパターンが形成されている。仮想領域３中の各ダミーパターンは、１辺の長さが０．０８μｍの正方形状の遮光パターンである。これらのダミーパターンの大きさは、解像度限界以下であり、露光によって感光体には転写されない。そして、仮想領域２及び３の開口率は、３０％に設定されている。
【００５０】
また、図８に図示しないが、他の全ての仮想領域においても、その開口率が主パターン及び研磨対策用パターンのみが形成された状態で３０％を超えている場合には、解像度限界以下の適切な大きさの遮光パターンからなるダミーパターンが形成され、その開口率が主パターン及び研磨対策用パターンのみが形成された状態で２０％未満の場合には、解像度限界以下の適切な大きさの透過パターンからなるダミーパターンが研磨対策用パターン中に形成されている。そして、各仮想領域の開口率は全て３０％に設定されている。
【００５１】
各仮想領域における「副パターンを除く全てのパターンによる総開口率」及び「副パターンが形成されたことによる開口率の低下量」を整理したものを下記表４に示す。
【００５２】
【表４】
2004062088.tif 000006
【００５３】
このように構成された第４の実施形態に係るフォトマスクを使用した露光を行っても、感光体の露光光が照射される範囲内では、いずれの点においても、ローカルフレアにより生じた光の量はほぼ均一となる。この結果、ライン幅の変動が生じたとしてもその程度は、フォトマスク全体で均一となる。
【００５４】
これらの実施形態によれば、ローカルフレアの影響によるライン幅の変動はフォトマスク全体で均一になる。ライン幅の増減は、例えば露光機の出力エネルギの調整等により、容易に行うことができる。従って、複雑なフォトマスクのパターンの修正を要することなく、容易に所望のライン幅のレジストパターンを得ることが可能となる。
【００５５】
なお、これらの実施形態では、全ての仮想領域間で開口率が一定とされているが、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、開口率が一定とされていなくても、副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が低くなっていればよい。
【００５６】
また、仮想領域の大きさの上限は、ローカルフレアの影響が及ぶ範囲とその影響の程度に基づいて決めることができる。例えば、図３に示すグラフが得られている場合には、ローカルフレアの影響が及ぶ範囲は半径が２０μｍ程度の円内の範囲であると考えられる。一方、仮想領域の大きさの下限については、理論的には、仮想領域が小さいほど、ローカルフレアの影響がより均一になるが、仮想領域が小さすぎると、その全面に主パターンが存在して副パターンを設ける余地がなくなることもある。また、仮想領域が小さいほど、計算機の負荷が大きくなる。従って、現状の設計ルールの下では、仮想領域の形状は、各辺の長さが０．５μｍ乃至５μｍ程度の矩形であることが好ましく、特に各辺の長さが２μｍ乃至５μｍ程度の矩形の領域であることがより好ましい。
【００５７】
更に、第１乃至第４の実施形態では、主パターン（及び研磨対策用パターン）が遮光パターンとして形成されているが、本発明は、これらが透過パターンとして形成されているフォトマスクにも適用することができる。図９は、第１の実施形態に対してポジ型／ネガ型を反転させたフォトマスクを示す模式図である。このような場合にも、副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が低くなるように、副パターンが形成されている。
【００５８】
各仮想領域における「副パターンを除く全てのパターンによる総開口率」及び「副パターンが形成されたことによる開口率の低下量」を整理したものを下記表５に示す。
【００５９】
【表５】
2004062088.tif 000007
【００６０】
表５に示すように、図９に示す例では、仮想領域３の副パターンを除く全てのパターンによる総開口率（１０％）が仮想領域２のそれ（４０％）よりも低いので、仮想領域３の副パターンが形成されたことによる開口率の低下量（−６０％）が仮想領域２のそれ（−３０％）よりも低くなっている。
【００６１】
次に、上述のようなフォトマスクを設計する場合には、先ず、回路構成に基づいて主パターンを決定する。このとき、第３及び第４の実施形態のように、研磨対策用パターンの設計を併せて行ってもよい。次いで、照射領域の全体を仮想領域に区画し、仮想領域毎に、主パターン（及び研磨対策用パターン）による総開口率、即ち副パターンを除く全てのパターンによる総開口率を求める。次に、副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が低くなるようにして、上述のようなフォトマスク内の副パターンの形状（大きさ）及び位置（ピッチ）を決定する。このとき、第１の実施形態のように、感光体に転写されるような副パターンを設けてもよく、第２の実施形態のように、感光体に転写されない副パターンを設けてもよい。また、第４の実施形態のように、研磨対策用パターン内に副パターンを設けてもよい。このようにして、各仮想領域のパターンを設計し、フォトマスク全体の設計を完了する。
【００６２】
また、上述のようなフォトマスクを用いて半導体装置を製造する場合には、先ず、被加工層上に、感光性レジストを塗布等により形成しておき、フォトマスクを使用してこの感光性レジストの露光を行う。その後、感光性レジストの現像を行い、パターニングされた感光性レジストをマスクとして被加工層の加工を行えばよい。
【００６３】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００６４】
（付記１）　感光体に転写されるべき主パターンが形成され、半導体装置の製造に使用されるフォトマスクにおいて、
前記感光体への転写の可否が任意の複数個の副パターンが形成され、
少なくとも露光光が照射されるべき照射領域をある一定形状の複数個の仮想領域に区画したときに、前記複数個の仮想領域の間で、開口率が実質的に一定となっていることを特徴とするフォトマスク。
【００６５】
（付記２）　感光体に転写されるべき主パターンが形成され、半導体装置の製造に使用されるフォトマスクにおいて、
前記感光体への転写の可否が任意の複数個の副パターンが形成され、
少なくとも露光光が照射されるべき照射領域をある一定形状の複数個の仮想領域に区画したときに、前記複数個の仮想領域の間で、前記副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が低いことを特徴とするフォトマスク。
【００６６】
（付記３）　前記副パターンは、それ自身が前記感光体へ転写されたときの前記半導体装置の動作への影響が許容範囲内にあるような位置に形成されていることを特徴とする付記１又は２に記載のフォトマスク。
【００６７】
（付記４）　前記複数個の仮想領域の間で、
前記副パターンのピッチが実質的に一定であり、
前記副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンの大きさが小さいことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【００６８】
（付記５）　前記複数個の仮想領域間で、
前記副パターンの大きさが実質的に一定であり、
前記副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンが粗に形成されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【００６９】
（付記６）　前記複数個の仮想領域間で、前記副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンの大きさが小さく、前記副パターンが粗に形成されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【００７０】
（付記７）　前記仮想領域は、各辺の長さが０．５μｍ乃至５μｍの矩形の領域であることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【００７１】
（付記８）　前記副パターンの大きさは、露光により前記感光体に転写される最小の大きさよりも小さいことを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【００７２】
（付記９）　露光により前記感光体に転写される最小の大きさ以上の大きさであり、それが前記感光体へ転写されたときの前記半導体装置の動作への影響が許容範囲内にある研磨対策用パターンが形成されていることを特徴とする付記１乃至８のいずれか１項に記載のフォトマスク。
【００７３】
（付記１０）　前記副パターンと前記研磨対策用パターンとの間でポジ型／ネガ型が相違しており、
前記副パターンは、前記研磨対策用パターンの内側に形成されていることを特徴とする付記９に記載のフォトマスク。
【００７４】
（付記１１）　感光体に転写されるべき主パターンが形成され、半導体装置の製造に使用されるフォトマスクの設計を行う方法において、
前記半導体装置の回路構成に基づき主パターンを決定する工程と、
少なくとも露光光が照射されるべき照射領域を任意の一定形状の複数個の仮想領域に区画し、仮想領域毎に、その時点で決定されているパターンによる総開口率を求める工程と、
前記感光体への転写が任意の複数個の副パターンを決定する工程と、
を有し、
前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記複数個の仮想領域の間で、開口率を実質的に一定とすることを特徴とするフォトマスクの設計方法。
【００７５】
（付記１２）　感光体に転写されるべき主パターンが形成され、半導体装置の製造に使用されるフォトマスクの設計を行う方法において、
前記半導体装置の回路構成に基づき主パターンを決定する工程と、
少なくとも露光光が照射されるべき照射領域を任意の一定形状の複数個の仮想領域に区画し、仮想領域毎に、その時点で決定されているパターンによる総開口率を求める工程と、
前記感光体への転写が任意の複数個の副パターンを決定する工程と、
を有し、
前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンが形成されたことによる開口率の低下量が低くなるようにすることを特徴とするフォトマスクの設計方法。
【００７６】
（付記１３）　前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記複数個の副パターンを、それ自身が前記感光体へ転写されたときの前記半導体装置の動作への影響が許容範囲内にあるような位置に配置することを特徴とする付記１１又は１２に記載のフォトマスクの設計方法。
【００７７】
（付記１４）　前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記複数個の仮想領域の間で、前記副パターンのピッチを実質的に一定とし、前記副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンの大きさを小さくすることを特徴とする付記１１乃至１３のいずれか１項に記載のフォトマスクの設計方法。
【００７８】
（付記１５）　前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記複数個の仮想領域間で、前記副パターンの大きさを実質的に一定とし、前記副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンを粗に配置することを特徴とする付記１１乃至１３のいずれか１項に記載のフォトマスクの設計方法。
【００７９】
（付記１６）　前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記副パターンを除く全てのパターンによる総開口率が低い仮想領域ほど、前記副パターンの大きさを小さくすると共に、前記副パターンを粗に配置することを特徴とする付記１１乃至１３のいずれか１項に記載のフォトマスクの設計方法。
【００８０】
（付記１７）　前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記仮想領域を、各辺の長さが０．５μｍ乃至５μｍの矩形の領域とすることを特徴とする付記１１乃至１６のいずれか１項に記載のフォトマスクの設計方法。
【００８１】
（付記１８）　前記複数個の副パターンを決定する工程において、前記副パターンの大きさを、露光により前記感光体に転写される最小の大きさよりも小さくすることを特徴とする付記１１乃至１７のいずれか１項に記載のフォトマスクの設計方法。
【００８２】
（付記１９）　前記総開口率を求める工程の前に、
露光により前記感光体に転写される最小の大きさ以上の大きさであり、それが前記感光体へ転写されたときの前記半導体装置の動作への影響が許容範囲内にある研磨対策用パターンを決定する工程を有することを特徴とする付記１１乃至１８のいずれか１項に記載のフォトマスクの設計方法。
【００８３】
（付記２０）　前記複数個の副パターンを決定する工程において、
前記副パターンと前記研磨対策用パターンとの間でポジ型／ネガ型を相違させ、
前記副パターンを、前記研磨対策用パターンの内側に配置することを特徴とする付記１９に記載のフォトマスクの設計方法。
【００８４】
（付記２１）　付記１乃至１０のいずれか１項に記載のフォトマスクを用いて、被加工層上に形成された感光体の露光を行う工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、感光体の露光光が照射される範囲内では、いずれの点においても、ローカルフレアにより生じた光の量をほぼ均一とすることができる。このため、ライン幅の変動が生じたとしてもその程度は、フォトマスク全体で均一となる。そして、ライン幅の増減は、例えば露光機の出力エネルギの調整等により、容易に行うことができる。従って、複雑なフォトマスクのパターンの修正を要することなく、容易に所望のライン幅のレジストパターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フォトマスク上の領域Ａ乃至Ｃ間の位置関係を示す模式図である。
【図２】ローカルフレアを定量する方法を示す模式図である。
【図３】図２に示す方法により得られたグラフである。
【図４】本発明の基本的原理を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るフォトマスクを示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るフォトマスクを示す模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るフォトマスクを示す模式図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係るフォトマスクを示す模式図である。
【図９】第１の実施形態に対してポジ型／ネガ型を反転させたフォトマスクを示す模式図である。
【符号の説明】
１；照射領域
２、３；仮想領域
【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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【図９】
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