JP2001337440A

JP2001337440A - 半導体集積回路のパターン設計方法、フォトマスク、および半導体装置

Info

Publication number: JP2001337440A
Application number: JP2001081140A
Authority: JP
Inventors: Tatsuaki Kuji; 龍明久慈; Koji Hashimoto; 耕治橋本; Satoshi Usui; 聡臼井; Shigeki Nojima; 茂樹野嶋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2001-12-07
Also published as: US6727026B2; US20010024758A1

Abstract

(57)【要約】【課題】露光プロセスによる転写パターンの変形を抑
制し、設計通りのパターンをウエハ上に転写する。【解決手段】半導体集積回路のパターン設計方法にお
いて、複数のコンタクトホールの各開口パターン形状
を、長方形にするとともに、これらのコンタクトホール
を、前記各開口パターンの長方形の長辺同士が隣接し、
しかも各長辺の両端の位置を揃えることにより、フォト
マスク上のパターンを光近接補正が容易にしかも正確に
行えるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路パ
ターンの設計方法、半導体集積回路を製造する際に用い
られるフォトマスク、および半導体集積回路の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの高集積化、高速化に伴
い、パターンの微細化は加速している。特に、層間絶縁
膜内に形成されるコンタクト／スルーホール（以下、
「コンタクトホール」と略す）のパターンは、コンタク
トホール径の縮小化と同時に、隣接しあうンタクトホー
ル間の距離も短縮化する傾向にある。

【０００３】一般に、コンタクトホール間の距離を小さ
くすれば、コンタクトホールのパターンを密に配列する
ことは可能である。しかしながら、一律にコンタクトホ
ール間の距離を縮小化すれば、コンタクトホールパター
ンに対する露光マージンを小さくしてしまう。つまり、
フォトリソグラフィプロセスにおいて、光の回折により
マスクパターンの解像度が低下する。

【０００４】そこで、最近では、マスクパターンの解像
度を向上させる手法として、位相シフトマスクが多く使
われている。特に、補助パターンが不要で、マスクの製
造方法が比較的容易な、ハーフトーン型位相シフトマス
クが注目されている。このハーフトーン型位相シフトマ
スクは、開口部と半透明の遮光部とを有するフォトマス
クであり、遮光部の透過光と開口部の透過光とに１８０
度の位相差をもつものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】フォトマスクに形成す
るコンタクトホールの開口パターン形状としては、通
常、正方形が利用されている。コンタクトホールは単独
に形成されることもあるが、複数のコンタクトホールが
列状に配列される場合も少なくない。ハーフトーン型位
相シフトマスクを用いても、このような列状に並んだコ
ンタクトホール開口パターンをウエハ上に転写する場合
は、次に説明するようなサイドローブに起因する転写パ
ターンの変形の問題が発生する。

【０００６】図９（ａ）は、単一の正方形開口部１１０
を有するハーフトーン型位相シフトマスクであるフォト
マスク１０１を透過する露光光の強度分布を示す図であ
る。開口部１１０中心には露光光のメインローブ（メイ
ンピークともいう）が形成されるが、開口部より外側に
もサイドローブが形成される。なお、平面的には、メイ
ンローブとサイドローブは、同心円状に形成される。よ
って、このサイドローブの光強度が強い場合は、サイド
ローブのパターンがレジストに転写されてしまう虞れが
ある。こうなると所望の設計パターンをウエハ上に形成
することは困難になる。

【０００７】このサイドローブの光強度は、露光装置の
照明条件、レジストの種類、マスクバイアス等に依存す
る。従って、通常は、各々の最適条件を見出すことで、
サイドローブパターンがウエハ上のレジストに転写され
るのを回避し、所望のパターンをウエハに転写すること
は可能である。

【０００８】ところが、図９（ｂ）に示すように、フォ
トマスク１０１に、複数の正方形開口部１１０Ａ〜１１
０Ｃが近接して列状に配置されている場合は、各開口部
周囲に形成されるサイドローブが重なり合い、サイドロ
ーブピーク強度が増大する。この場合は、サイドローブ
パターンがウエハ上へ転写されるのを回避することは非
常に困難となる。

【０００９】よって、従来、複数のコンタクトホールを
形成する場合には、サイドローブによる影響が生じない
ように、ウエハ上の各コンタクトホールのパターン間距
離を一定以上長くすることが必要とされていた。よっ
て、コンタクトホールの位置の制限によりパターンの微
細化が阻まれていた。

【００１０】一方、フォトマスクに長方形の開口パター
ンが形成されている場合は、正方形の開口パターンに較
べ、サイドローブ強度は小さい。しかし、正方形、長方
形のパターンに限らず、複数のパターンを近接して配置
する場合には、光近接効果（Optical Proximity Effec
t）による転写パターンの変形の問題が無視できない。

【００１１】例えば、図１０（ａ）に示すように、微細
な長方形パターン１１２ａ〜１１２ｆが複数形成された
フォトマスク１０３を使用してフォトリソプロセスを行
うと、図１０（ｂ）に示すように、ウエハ上のレジスト
１０５には、光近接効果により変形したパターン１１３
ａ〜１１３ｆが転写される。特に、隣接しあう長方形パ
ターンの間隔が狭く、しかも各長方形の辺の上端下端の
位置にずれがある場合（例えば１１２ｂ〜１１２ｆ）
は、光近接効果による転写パターンの変形が顕著で複雑
なものになる（例えば１１３ｂ〜１１３ｆ）。

【００１２】従来、このような光近接効果による変形に
対しては、予めこの変形を考慮して、マスク上のパター
ンに補正を加える、ＯＰＣ（Optical Proximity Correc
tion）処理が行われている。しかし、図１０（ａ）に示
すような、位置が不揃いの複数のパターンについてのＯ
ＰＣ処理は複雑であり、完全に補正することは現実には
不可能である。

【００１３】以上の課題に鑑み、本発明の第１の目的
は、露光プロセスによる転写パターンの変形を抑制し、
設計通りのパターンをウエハ上に形成するために適した
半導体集積回路のパターン設計方法を提供することであ
る。

【００１４】また、本発明の第２の目的は、設計パター
ンを正確にウエハ上に転写するために適したフォトマス
クを提供することである。

【００１５】さらに、本発明の第３の目的は、上記半導
体集積回路のパターン設計方法を用いて設計された半導
体装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
のパターン設計方法の特徴は、複数のコンタクトホール
の各開口パターンを、長方形にし、さらに、これらのコ
ンタクトホールを、その各開口パターンの長方形の長辺
同士が隣接し、しかも各長辺の両端の位置を揃えて配置
することである。

【００１７】上記本発明の半導体集積回路のパターン設
計方法の特徴によれば、この方法で得られるパターンを
形成するために使用するフォトマスク上に、長方形の開
口パターンを有することになる。この長方形の開口パタ
ーンを用いた場合は、露光光のサイドローブの強度が弱
いため、サイドローブに起因する転写パターンの変形を
抑制できる。また、複数の長方形パターンが、長辺の両
端を揃えて配置されているので、比較的容易に正確な光
近接効果補正をフォトマスクパターンに施すことができ
る。よって、光近接効果補正処理を行うことを前提とし
て、設計上のパターン間隔を狭く設定することができ
る。従って、設計パターンを正確にウエハ上に転写でき
るとともに、回路面積の縮小化を図ることが可能にな
る。

【００１８】本発明の半導体集積回路のパターン設計方
法のもう一つの特徴は、長方形または正方形の開口パタ
ーンを有する複数のコンタクトホールが混在する場合
に、パターン形状と対象パターンと隣接するパターンと
の配置条件により隣接するパターン間距離（ＤＳ）を決
めることである。即ち、隣接する開口パターンの辺の両
端位置が不揃いの領域では、各開口パターン間距離（Ｄ
Ｓ）を、フォトマスク上に対応する開口パターンを形成
した場合に、これを用いて作製した転写パターンに露光
光のサイドローブや光近接効果による転写パターンの変
形が生じない距離（ＤＤ２）とする。そして、複数の長
方形の開口パターンが、長辺が対向するように隣接し、
隣接しあうパターンの辺の両端位置が揃っている領域で
は、各開口パターン間距離（ＤＳ）を、フォトマスク上
に同一の開口パターンを形成した場合に、これを用いて
作製した転写パターンに光近接効果が生じない距離（Ｄ
Ｄ１）より短くする。

【００１９】上記本発明の半導体集積回路のパターン設
計方法のもう一つの特徴によれば、このパターンを形成
するために用いるフォトマスクに、サイドローブや光近
接効果による転写パターンの変形が生じないパターン
と、ＯＰＣ処理で補正が可能なパターンとを形成でき
る。その結果、設計パターンを正確にウエハ上に形成で
きる。

【００２０】本発明のフォトマスクの特徴は、上記半導
体集積回路のパターン設計方法によって設計された半導
体集積回路を有する半導体装置の作製に使用するフォト
マスクであって、複数のコンタクトホール用の長方形開
口パターンを有することである。さらに、その複数の長
方形開口パターンは、各長辺が対向するように、しかも
各長辺の両端の位置を揃えて配置されていることであ
る。なお、この長方形開口パターンに、光近接効果補正
が施されていてもよい。

【００２１】上記本発明のフォトマスクによれば、サイ
ドローブに起因する転写パターンの変形を抑制すること
ができる。また、各長方形開口パターンの長辺の両端の
位置が揃っている場合には、比較的容易に光近接効果補
正を施し、正確な設計パターンをウエハ上に転写するこ
とができる。

【００２２】本発明のフォトマスクのもう一つの特徴
は、上記半導体集積回路のパターン設計方法によって設
計された半導体集積回路の作製に使用するフォトマスク
であって、隣接する正方形もしくは長方形の開口パター
ンの辺の両端位置が不揃いで、各開口パターン間距離
（ＭＳ）が、露光光のサイドローブや光近接効果により
転写パターンに変形が生じない距離（ＭＤ２）に設定さ
れたパターン（複数）と、複数の長方形の開口パターン
が、長辺が対向するように隣接し、隣接しあうパターン
の辺の両端位置が揃っており、開口パターン間距離（Ｍ
Ｓ）が、光近接効果が生じない距離（ＭＤ１）より短く
設定され、光近接効果補正が施されたパターン（複数）
とを有することである。

【００２３】上記本発明のフォトマスクによれば、光近
接効果補正が困難なパターン配置領域には、サイドロー
ブや光近接効果による転写パターンの変形が生じないパ
ターン間距離を確保され、光近接効果の補正が可能なパ
ターン領域には、光近接効果の補正が加えられているの
で、ウエハ上に設計パターン通りの転写パターンをウエ
ハ上に形成することができる。

【００２４】本発明の半導体装置は、上記本発明の半導
体集積回路のパターン設計方法を用いて設計されたもの
であるため、上述の本発明のフォトマスクを用いて設計
値通りのパターンを備える。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２６】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係るパターン設計方法を説明するため
の図である。図中下方に、第１の実施の形態に係る設計
回路パターン１０とこの設計回路パターンに対応するフ
ォトマスクパターン２０とを示す。また、この本実施の
形態に係るパターン設計方法の理解を助けるため、図中
上方に、従来の設計回路パターン１００と、この設計回
路パターン１００に対応する従来のフォトマスクパター
ン２００とをあわせて示す。説明の簡単化を図るため、
ここでは正方形パターンの１辺および長方形パターンの
短辺それぞれの長さをｆ、長方形パターンの長辺を２
ｆ、として説明する。

【００２７】ここで使用するフォトマスクには、特に限
定はないが、好ましくは位相シフト型ハーフトーンタイ
プのフォトマスクを用いるものとする。また、この場
合、マスク遮光部の透過率は３％〜２０％のものを用い
るものとする。

【００２８】半導体集積回路には、同一レイヤーに複数
のコンタクトホールを形成する必要があることが多い、
例えば複数のトランジスタが形成されている場合、各ゲ
ート電極から上層の複数の配線に電気的に接続するた
め、複数のコンタクトホールが形成される。このような
場合に、従来の設計回路パターンでは、電気的な接続を
より確実に行うため、各ゲート電極上に複数のコンタク
トホールが形成されることが多い。例えば、設計回路パ
ターン１００では、ゲート電極３１Ａ上にはコンタクト
ホール１１Ａと１１Ｂが、ゲート電極３２Ｂ上にはコン
タクトホール１２Ａと１２Ｂとが、ゲート電極３３Ｃ上
にはコンタクトホール１３Ａと１３Ｂとが形成されてい
る。同じゲート電極上に形成される２つのコンタクトホ
ールは同じ配線に接続されるものであるから、電気的に
は同電位となるものである。

【００２９】この結果、従来の設計回路パターンでは、
正方形のコンタクトホールパターンが、上下左右に複数
近接して配置される。また、このコンタクトホールパタ
ーンを形成するため、フォトマスクパターン２００上に
もこれに対応する開口パターン２１Ａ、２１Ｂ、２２
Ａ、２２Ｂ、２３Ａおよび２３Ｂが同様に配置される。

【００３０】このように、正方形の開口パターンが複数
近接して配置されるフォトマスクを用いてフォトリソグ
ラフィを行う場合、図９（ｂ）に示すようなサイドロー
ブによるレジスト上の転写パターンの変形を避けるため
に、フォトマスク上の各コンタクトホール開口部パター
ン間隔は一定距離以上、例えばここでは２ｆ以上離され
ている。従って、設計回路パターン１００でも、この露
光工程の条件を考慮して、各コンタクトホールの間隔が
定められている。このため、従来の設計回路パターン１
００中のゲート電極３１Ａ〜３３Ａは、コンタクトホー
ルが形成される領域では、ゲート電極幅が広げられてい
る。

【００３１】これに対し、本実施の形態のパターン設計
方法は、従来の設計回路パターン１００を、設計回路パ
ターン１０に置き換えようとするものである。即ち、本
実施の形態の設計方法によれば、従来正方形パターンで
あったコンタクトホール１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２
Ｂ、１３Ａ、１３Ｂは、長方形パターンのコンタクトホ
ール１１，１２，１３に置き換えられる。特に、最終的
に電気的に短絡され、同電位となるような複数のコンタ
クトホールは、単一の長方形パターンを有するコンタク
トホールに置き換えられる。例えばコンタクトホールパ
ターン１１Ａと１１Ｂは長方形パターンのコンタクトホ
ール１１に置き換えられる。同電位の複数の正方形パタ
ーンのコンタクトホールを一つの長方形パターンのコン
タクトホールに置き換えているため、電気的に問題がな
い。また、この置換は、コンタクトホールの開口面積が
広がるので、コンタクトホールを複数設けるのと同様に
確実な電気的接続を確保することができる。

【００３２】また、複数の長方形パターンであるコンタ
クトホール１１，１２，１３は、各長方形パターンの長
辺が隣接しあい、しかも各長辺の上端と下端の位置を揃
えるように配置される。さらに、このような長方形のパ
ターンの配置により、後述するように、フォトマスクパ
ターン２０中の各コンタクトホールの開口パターン２
１、２２，２３の間隔を狭くすることが可能になるの
で、これにあわせて、設計回路パターン１０中コンタク
トホール１１，１２，１３の間隔も狭められ、回路パタ
ーン全体の面積も縮小化される。

【００３３】この設計回路パターンの変更に応じて、従
来のフォトマスクパターン２００も、本発明の第１の実
施の形態に係るフォトマスクパターン２０に変更され
る。まず、フォトマスク上の正方形開口パターン２１
Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂが長方形
開口パターン２１，２２，２３に変更される。正方形開
口パターンの場合に較べ、長方形開口パターンでは、サ
イドローブの光強度が低いため、サイドローブによる転
写パターンの変形の度合いを少なくできる。従って、サ
イドローブの影響を避けるため、従来２ｆ以上必要であ
った開口パターン間隔を、より縮小化することが可能に
なる。

【００３４】さらに、フォトマスク上の複数の長方形開
口パターンは、長辺同士が対向し、その長辺の両端の位
置を揃えて配列されているので、後述するＯＰＣによる
フォトマスク上のパターン補正を比較的容易にしかも正
確に行うことができる。従って、この場合は、ＯＰＣ処
理を行うことを前提として、フォトマスク上の各開口パ
ターン２１，２２，２３の間隔（ＭＳ）を光近接効果の
影響受けない距離（ＭＤ１）より縮めることが可能にな
る。この結果、各パターン間隔を例えばｆに縮小でき
る。なお、最終的なフォトマスク上のパターンではこれ
にＯＰＣ処理が加えられる。このフォトマスク上のパタ
ーン間隔の縮小化が、設計回路パターン１０でのコンタ
クトホール１１，１２，１３間隔の縮小化を可能にする
のである。

【００３５】従って、第１の実施の形態に係るパターン
設計方法によれば、ウエハ上に設計パターン通りの転写
パターンを形成することができる。しかもウエハ上のパ
ターン面積をより縮小化することも可能になる。

【００３６】ウエハ上のパターン寸法やマスク上のパタ
ーン寸法には、特に限定はないが、フォトマスク上の長
方形のコンタクトホール開口は、少なくともサイドロー
ブによる転写パターンの変形を抑制できる形状にするこ
とが望ましい。よって、例えば短辺をｆとすれば長辺が
１．２ｆ〜４ｆの範囲であることが望ましい。例えば短
辺が１５０ｎｍ〜２００ｎｍの場合、本実施の形態に係
るパターン設計方法は有効である。

【００３７】（第２の実施の形態）図２は、本発明の第
２の実施の形態に係るパターン設計方法によるフォトマ
スク上のパターンの一部を示す図である。設計回路パタ
ーンもこれらのパターンと同様なパターンを持つ。図２
でも、図１と同様、正方形パターンの１辺および長方形
パターンの短辺それぞれの長さをｆ、長方形パターン１
４の長辺を２ｆ、として説明する。

【００３８】図２に示すように、第２の実施の形態に係
るパターン設計方法では、同一フォトマスク上に複数の
長方形パターンのコンタクトホール１４ａ，１４ｂ，１
４ｃ，１４ｄと正方形パターンのコンタクトホール開口
パターン１６がばらばらに点在し、各パターンの辺の端
部の位置が揃わない場合において、各パターンとそれに
隣接するパターンとの間隔（ＭＳ）を、サイドローブに
よる転写パターンの変形や光近接効果の変形が生じず、
ほぼフォトマスク上のパターンをウエハ上に転写できる
距離（ＭＤ２）に定める。

【００３９】開口パターンがこのようにばらばらに点在
している場合は、フォトマスク上のパターンにＯＰＣ処
理により、正確なパターン補正が困難であるので予め光
近接効果による転写パターンの変形が生じないように、
パターン間距離（ＭＳ）を定めることにより、設計パタ
ーンを正確にウエハ上に転写する。

【００４０】サイドローブによる転写パターンの変形や
光近接効果の変形が生じず、ほぼフォトマスク上のパタ
ーンをウエハ上に転写できる距離（ＭＤ２）は、シミュ
レーションや実験によって、隣接するパターンからの近
接効果による寸法変動が生じない値から求める。例えば
図２中には「２．５ｆ以上」と示しているが、この値に
限定されない。例えば１．２ｆ〜３ｆ以上の値を採用す
ることができる。

【００４１】一方、図１のフォトマスクパターン２０中
の長方形開口パターン２１，２２，２３のように、隣接
するパターンの辺の端部の位置が揃っている場合等のよ
うに、サイドローブの影響がなく、光近接効果による変
形については、簡易にしかも正確なＯＰＣ処理が可能な
場合には、この部分にはＯＰＣ処理を前提として、各パ
ターン間隔（ＭＳ）を光近接効果が生じない距離（ＭＤ
１）より短くする。

【００４２】このように、第２の実施の形態のパターン
設計方法では、回路パターン中に複数の長方形と単数ま
たは複数の正方形のコンタクトホール用開口パターンが
混在する場合に、各パターン間隔（ＭＳ）を、隣接しあ
う２つのパターンの形状と配置関係に応じて、正確なパ
ターン転写が可能な距離に定める。

【００４３】図３は、第２の実施の形態に係るパターン
設計方法による、隣接しあう２つのパターンの形状と配
置条件に対し、設定すべきパターン間隔（ＭＳ）を示す
表である。図３の表では、上記の例と同様、正方形パタ
ーンの１辺および長方形パターンの短辺それぞれの長さ
をｆ、長方形パターンの長辺を２ｆとする。

【００４４】同表に示すように、たとえば第１の長方形
パターン（対象パターン）に第２の長方形パターン（隣
接パターン）が隣接し、かつ第１の長方形パターンの長
辺と第２の長方形パターンの長辺とが対向し、長編の端
部の位置が揃っている場合は、フォトマスクパターンに
はＯＰＣ処理を行うことができるので、第１の長方形パ
ターンと第２の長方形パターンの間隔（ＭＳ）を例えば
光近接効果が生じる距離（ＭＤ１）より短いｆに設定す
る。しかし、対向する長辺の上端下端の位置にずれがあ
る場合には、ＯＰＣ処理による補正が困難であるため、
ＯＰＣ処理を必要としない距離（ＭＤ２）、即ち例えば
２．５ｆ以上に設定する。

【００４５】また、第１の長方形パターン（対象パター
ン）に第２の長方形パターン（隣接パターン）が隣接
し、かつ第１の長方形パターンの長辺と第２の長方形パ
ターンの短辺とが対向している場合や、第１の長方形パ
ターンの長辺と第２の正方形パターンの一辺が対向して
配置される場合は、パターン間隔（ＭＳ）をＯＰＣ処理
を必要としない距離（ＭＤ２）、即ち例えば２．５ｆ以
上に設定する。

【００４６】また、第１の正方形パターン（対象パター
ン）に第２の正方形パターン（隣接パターン）が隣接し
ている場合は、パターン間隔（ＭＳ）を光近接効果と露
光光のサイドローブによる転写パターンの変形が生じな
い距離（ＭＤ２）に設定する必要がある。よって、例え
ば第１の正方形および第２の正方形パターンの間隔を２
ｆ以上に設定する。なお、この場合はＯＰＣ処理を行わ
ずに、フォトマスク上のパターンをレジスト上にほぼ変
形なく転写することができる。

【００４７】図４は、図３の表に従って、第２の実施の
形態の設計方法によって設計されたコンタクトホールの
回路パターンを例示する図である。なお、対応するフォ
トマスク上のパターンでは、破線部に対応するエリアに
ＯＰＣ処理が施されることになる。なお、この破線部の
パターンは第１の実施の形態で説明したパターン設計方
法で設計されたパターンに対応するものであってもよ
い。

【００４８】第２の実施の形態のパターン設計方法に従
って作製したフォトマスクを用いれば、ウエハ上に設計
パターン寸法通りの転写パターンを形成できる。

【００４９】なお、上述の説明において、光近接効果が
生じない距離（ＭＤ１）と、サイドローブや光近接効果
による転写パターンの変形が生じない距離（ＭＤ２）
は、隣接するパターンがともに長方形の場合は、ほぼ同
一距離となる。

【００５０】（ＯＰＣ処理方法）本発明の実施の形態に
係る、ＯＰＣ処理によるフォトマスクパターンの補正方
法について説明する。図５に、ＯＰＣ処理を行う手順を
示すフローチャートを示す。

【００５１】図６に示すように、ＯＰＣ処理の対象とす
るのは、短辺がｆの複数の同一サイズ同一形状の長方形
パターン１８の上端下端の位置を揃えるように並べられ
ている場合である。各パターン間の間隔Ｓは２．５ｆ以
下である。その間隔Ｓが２．５ｆ以上では、光近接効果
の影響を排除できるため、ＯＰＣ処理は必要ない。

【００５２】以下、図５に示すＯＰＣの手順を説明す
る。

【００５３】１）ステップ１０１：まず、ステップ１
０１では、補正データの取得に必要なサンプルを作製す
る。即ち、図６に示すように、短辺がｆである長方形パ
ターン１８が長辺どうしで隣接するパターンであって、
その間隔Ｓがｆから２．５ｆに条件振りされたフォトマ
スクパターンを複数準備する。そして、実際にフォトリ
ソグラフィプロセスを行い、各パターンをレジスト上に
転写したサンプルを作製する。

【００５４】２）ステップ１０２：ステップ１０１で
作製したサンプルに転写されたパターン寸法を測定し、
図７に示すような、フォトマスク上のパターン間隔Ｓに
対しサンプル上に形成された転写パターン寸法Wをプロ
ットしたグラフを作成する。ここに示すグラフは、転写
された長方形パターンの短辺寸法の例を示している。こ
のグラフから明らかなように、パターン間隔Ｓを２．５
ｆ以上とする場合は、フォトマスク上の設計寸法ｆとレ
ジスト上の転写パターン寸法が一致しているが、間隔Ｓ
がこれより短い場合は、光近接効果により転写パターン
寸法が設計寸法より広がる。

【００５５】例えば、間隔Ｓがｓ２の場合、転写パター
ン寸法はＷ１となる。よって設計寸法ｆとの差異（Ｗ１
−ｆ）が、必要な補正量となる。間隔Ｓがｓ１の場合、
（Ｗ２−ｆ）が必要な補正量となる。

【００５６】長方形パターンの長辺寸法に対しても、同
様なグラフを作成する。

【００５７】３）ステップ１０３：次に、図８に示す
ように、ステップ１０２で作成したグラフに基づいて補
正テーブルを作成する。なお、フォトマスクの描画の都
合のために、補正量の値は、マスク描画可能な最小グリ
ッドを補正の最小単位とする。また、補正量は短辺の片
側端に加える量で示している。よって、図８の表に示す
ように、例えば、間隔Ｓがｆ以上ｓ１以下の場合の短辺
の補正量は、（Ｗ１−ｆ）／２となる。長辺の補正量に
ついても、同様にステップ１０２で作成するグラフから
決定する。なお、ここでは、長辺方向は隣接するパター
ンとの距離を十分離しているため、短辺に必要な補正量
に比較すると、その補正量は少ない。例えばここでは、
間隔Ｓがｆ以上ｓ１以下の場合の長辺の補正量は、Ａと
している。

【００５８】４）ステップ１０４：フォトマスク上の
パターン設計データのうち、ＯＰＣ処理の対象となるパ
ターンに対し、ステップ１０３で作成した補正テーブル
を参照し、フォトマスクパターンの短辺寸法、長辺寸法
に必要な補正量を決定する。

【００５９】５）ステップ１０５：フォトマスク上の
パターンデータをステップ１０４で決定した補正量に基
づき補正を行い、フォトマスク上の最終的なパターンデ
ータを取得する。

【００６０】こうして、フォトマスク上のパターンデー
タの一部にＯＰＣ処理が加えられる。この後、このパタ
ーンデータに基づき、描画装置を用いてフォトマスク上
にマスクパターンを描画する。こうして、設計通りのパ
ターン転写が可能なフォトマスクを得ることができる。

【００６１】以上、説明したように、本発明の半導体集
積回路のパターン設計方法およびフォトマスクを使用す
れば、半導体装置上に設計パターンを正確に形成するこ
とができる。

【００６２】以上、本発明の実施の形態では、コンタク
トホールの開口パターンについて説明したが、他の配線
パターン等の設計方法にも応用することができる。ま
た、正方形と長方形の開口パターンを使用する例につい
て説明したが、同様な効果が得られる範囲で、パターン
に多少の変形が加えられてもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上、説明するように、本発明によれ
ば、密度の高い状態にある配置パターンであっても、設
計寸法に精度良く対応するパターニングを半導体基板上
に転写することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るコンタクトホ
ールパターン設計方法を説明する設計回路パターンとこ
れに対応するフォトマスク上のパターンを示す図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係るコンタクトホ
ールパターン設計方法によるフォトマスク上の一部のパ
ターンを示す図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るコンタクトホ
ールパターン設計方法による隣接するパターン形状とそ
のパターン間隔との関係を示す表、

【図４】本発明の第２の実施の形態に係るコンタクトホ
ールパターン設計方法によるフォトマスク上のパターン
を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る、ＯＰＣ処理
の手順を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係るフォトマスク
において、ＯＰＣ処理の対象とするパターン例を示す図
である。

【図７】図５のフローチャートのステップＳ１０２にお
いて、作成されるグラフの例である。

【図８】図５のフローチャートのステップＳ１０３にお
いて、作成される補正テーブルの例である。

【図９】従来のコンタクトホール用開口パターンを有す
るフォトマスクとこの開口パターンを通過してレジスト
上に転写される露光光の強度分布を示すグラフおよび従
来の複数のコンタクトホール用開口パターンを有するフ
ォトマスクとこの開口パターンを通過してレジスト上に
転写される露光光の強度分布を示すグラフである。

【図１０】従来のフォトマスク上に形成された複数の長
方形開口パターンの例を示す図と、このフォトマスクを
用いたフォトリソグラフィプロセスで得られたレジスト
上の転写パターンを示す図である。

【符号の説明】１０設計回路パターン２０フォトマスクパターン１１，１２，１３コンタクトホール１４ａ〜１４ｄ長方形パターン２１，２２，２３開口パターン３１，３２，３３ゲート電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者臼井聡大分県大分市大字松岡3500番地株式会社東芝大分工場内 (72)発明者野嶋茂樹神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気的に接続される複数の正方形開口パ
ターンを持つコンタクトホールに替えて、長方形開口パ
ターンを持つコンタクトホールを設けることを特徴とす
る半導体集積回路のパターン設計方法。
【請求項２】複数のコンタクトホールの各開口パター
ン形状を、長方形にするとともに、これらのコンタクトホールを、前記各開口パターンの長
方形の長辺同士が隣接し、しかも各長辺の両端の位置を
揃えて配置することを特徴とする半導体集積回路のパタ
ーン設計方法。
【請求項３】該複数の長方形開口パターンを持つコン
タクトホールは、各開口パターン間距離（ＤＳ）を、フォトマスク上に対
応する開口パターンを形成した場合に、これを用いて作
製した転写パターンに光近接効果が生じない距離（ＤＤ
１）より短くすることを特徴とする請求項２に記載の半
導体集積回路のパターン設計方法。
【請求項４】長方形または正方形の開口パターンを有
する複数のコンタクトホールが混在する場合に、隣接す
る開口パターンの辺の両端位置が不揃いの領域では、各
開口パターン間距離（ＤＳ）を、フォトマスク上に対応
する開口パターンを形成した場合に、これを用いて作製
した転写パターンに露光光のサイドローブや光近接効果
による転写パターンの変形が生じない距離（ＤＤ２）と
し、複数の長方形の開口パターンが、長辺が対向するように
隣接し、隣接しあう長辺の両端位置が揃っている領域で
は、各開口パターン間距離（ＤＳ）を、フォトマスク上
に対応する開口パターンを形成した場合に、これを用い
て作製した転写パターンに光近接効果が生じない距離
（ＤＤ１）より短くすることを特徴とする半導体集積回
路のパターン設計方法。
【請求項５】請求項２に記載の半導体集積回路のパタ
ーン設計方法によって設計された半導体集積回路を有す
る半導体装置の作製に使用するフォトマスクであって、複数のコンタクトホール用の長方形開口パターンを有
し、前記複数の長方形開口パターンは、各長辺が対向するよ
うに、しかも各長辺の両端の位置を揃えて配置されてい
ることを特徴とするフォトマスク。
【請求項６】前記複数の長方形開口パターンの各開口
パターン間距離（ＭＳ）が、転写されるパターンに光近
接効果が生じない距離（ＭＤ１）より短く、これらの開
口パターンに対し、光近接効果補正が施されていること
を特徴とする請求項５に記載のフォトマスク。
【請求項７】前記請求項４に記載の半導体集積回路の
パターン設計方法によって設計された半導体集積回路を
有する半導体装置の作製に使用するフォトマスクであっ
て、複数の長方形もしくは正方形の開口パターンであって、
隣接する正方形もしくは長方形の開口パターンの辺の両
端位置が不揃いで、各開口パターン間距離（ＭＳ）が、
露光光のサイドローブや光近接効果により転写パターン
に変形が生じない距離（ＭＤ２）に設定されたパターン
（複数）と、複数の長方形の開口パターンであって、各長辺が対向す
るように隣接し、隣接しあう長辺の両端位置が揃ってお
り、各開口パターン間距離（ＭＳ）が、光近接効果が生
じない距離（Ｄ１）より短く設定され、光近接効果補正
が施されたパターン（複数）とを有するフォトマスク。
【請求項８】ハーフトーン型位相シフトマスクである
ことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載
のフォトマスク。
【請求項９】請求項１から４のいずれか１項に記載の
半導体集積回路の設計方法により設計された半導体集積
回路を有する半導体装置。