光掩模及其制造方法

专利名称：光掩模及其制造方法
技术领域：
本发明涉及制作半导体装置等所用的光掩模及其制作方法、应用这种方法的图形形成方法、应用这种图形形成方法所形成的半导体装置的制作方法以及掩模图形设计所用的装置。
在半导体集成电路和液晶面板等等的图形形成中，广泛地采用了一种称之为光刻技术的方法。这种方法把描画于掩模上的图形复制在被曝光的基板上。为了进行这种图形复制，一般使用把掩模上的图形先缩小后进行复制的缩小投影式投影曝光装置。
随着近年来图形的微细化，要求上述投影曝光装置比原来具有更高的分辨能力。一般说来，投影透镜的数值孔径(NA)越大，或者曝光所用的光的波长越短，则分辨能力越高。但是，增大NA的方法，在复制图形时将招致聚焦深度降低，而光的短波长化在光源、光学系统材料或光刻胶材料等方面有着种种限制。
于是，人们进行了一些尝试，试图用现有的投影曝光装置来复制超过现有技术的分辨力限度的微细图形。在特开昭57—62052号公报中，给出了一种技术在掩模上的特定的透光部分设以使光的相位进行反转的透明部件(移相器)，用这种办法大幅度地提高了具有周期性的多个图形的分辨能力。
此外，上述自动配置移相器的技术，在VLSI讨论会(1991)上有人曾作过报告，并以“Automatic Pattern Generation System ForPhaseShifting Mask”为题登载在“Digest of Technical papers pp.95～96”中。同样的技术，还登载于“Digest of Papers MicroProcess′ 93”的50～51页以“Algorithm for Phase Shift Mask Design with Priority on ShifterPlacement”为题的论文中，以及同书52～53页上以“A CAD Systemfor Designing Phase—Shifting Masks”为题的论文中。另外，1992年第五卷第2期“IEEE Transaction on Semiconducfor Manufacturing”的138～152页上以“Binary and Phase Shifting Mask Design for Optical Lithog—raphy”为题的论文中也有记载。
另一方面，在美国的专利公报USP4,360,586中给出了一种光掩模，它控制透过掩模的X射线以及光的强度和相位。同样的光掩模在特开平04—136854中也已公布。
这些光掩模做成为使单一透明图形的周围形成半透明、即把通常的光掩模的遮光部分做成半透明，而且使通过半透明部分的很少的一点光的相位与通过透明图形的光的相位相反。即，使得灵敏度低于复制图形的光刻胶的光从半透明部分通过、并使此光与通过透明图形的光的相位相反。由于通过半透明部分的光相对于通过作为主图形的透明图形的光相位相反，故在其边界部位相位反转，使在边界部位处的光强度近乎为0。这样一来，通过透明图形的光的强度与在图形边界部位处的光的强度之比相对地变大，因而可以获得对比度比通常的遮光性掩模高的光强度分布，图形形成的聚焦深度也大约扩大了一倍。此外，这种掩模构造只须把现有技术的遮光膜改变为具有相位反转功能的半透明膜即可实现，掩模的制作也较简单。以下，把这样的掩模叫作半透明相移掩模。
此外，在“Digest of Papers MicroProcess′93”的44～45页上以“Resolution Improvement using Auxiliary Pattern Groups in Oblique Illu-mination Lithography”为题的论文中，叙述了这样的情况在相同的半透明相位掩模的多个具有周期性图形的两端设以辅助图形，以此来改进投影出的图形的形状。
但是，上述特开昭57—62052号公报所述的现有技术，对于多个具有周期性的图形虽然可以使之大幅度地提高分辨能力，但是对于没有周期性的一般性的图形却没有记叙配置相移器的方法。
另外，登载于上述“Digest of technical papers”95～96页的现有技术、登载于上述“Digest on Papers MicroProcess′93”的50～51页以及同书52～53页的现有技术、登载于1992年“IEEE Transaction onSemiconductor Manufacaturing，Vol.5，No.2”第138～152页上的现有技术中的任一个，都是有关在掩模上的透光部分自动地配置相移器的技术。
半透明相移掩模，由于在本应遮光的区域也存在着微量的透射光，故存在着当此透射光接近图形时将因干涉效应而被加强，其结果，存在着在本来不存在图形的部分也形成了具有不可忽视的光强度等级的投影像的问题。
还有，通常的遮光型掩模也存在着这样的问题虽然与半透明相移掩模的情况相比光强度等级低，但由于相干，同样在本来不存在图形的部分上形成了投影像。
上述的各个现有技术中，都叙述了解决这一问题的方法。
在美国的专利公报USP4,360,586和特开平04—136854中所述的现有技术没有解决微细图形聚焦深度下降的问题，所以在制作微细化器件时，存在着因析像不良所引起的成品率下降的问题。而且还存在着上边说过的在本来不存在图形的部分形成投影像的问题。
此外，载于“Digest of Papers MicroProcess′93”的44～45页上的现有技术虽然可使具有周期性的多个图形的分辨能力大幅度地提高，但对于没有周期性的一般性图形未做任何叙述。
本发明的第1个目的是提供一种可以防止因析像不良而形成的成品率下降并可以形成微细图形的光掩模。
本发明的第2个目的是提供一种应用上述光掩模的图形形成方法。
本发明的第3个目的是提供一种制作应用上述光掩模形成微细图形的半导体装置的方法。
本发明的第4个目的是提供一种可以防止产生不需要的投影像且可防止复制不需要的图形的光掩模。
本发明的第5个目的是提供一种应用上述那种光掩模的图形形成方法。
本发明的第6个目的是提供一种制造半导体装置的方法，这种半导体装置用上述光掩模形成微细的图形。
本发明的第7个目的是提供一种为设计上述那种光掩模的掩模图形设计所使用的装置。
本发明的第8个目的是提供一种制造上述那种光掩模的方法。
本发明的第9个目的是提供一种图形形成方法，这种方法应用了根据上述那种光掩模制作方法制作出来的光掩模。
为了实现上述第1个目的，本发明的光掩模做成为至少具有对曝光用光为半透明的区域和透明的区域，并在由通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上为180°的光掩模的上述透明区域所构成的主图形周围设置透射光的相位差和上述透明区域相同而且透明的辅助图形，上述主图形的中心或所希望的中心线与上述辅助图形的中心或者所希望的中心线之间的距离D满足D＝bλ/NAm的关系(其中NAm为投影光学系统掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，b为系数，其值在1.35＜b≤1.9的范围之间)。
所说的光的相位差实质上为180°意味着多少有点偏离开180°也可以，同时还意味着即使是180°的奇数倍(大于3)或者多少偏离开这个值一点也可以。例如，在相位差为180°的3倍时，理论上的效果与180°时一样。但是，实际上由于移相器膜将会变厚，因而在辅助图形的壁面上存在着光的反射等损失，故是不妥当的。这一点在以下的情况下也是相同的。
此外，为了实现上述第1个目的，本发明的光掩模做成为至少具有对曝光用光为半透明的区域和透明的区域，在由光通过上述半透明和透明区域的相位差实质上为180°的光掩模的上述透明区域构成的主图形的周围设置透射光的相位差与上述透明区域相同而且透明的辅助图形，并把上述辅助图形设置在光掩模上与下述区域相对应的区域上，这个区域设置在由上述主图形所投影的主图形周围的第1个子峰(subpeak)与第2个子峰的中间偏外一侧且在由第2个子峰的峰位置向内一侧的区域。
在几乎没有聚焦偏移的状态下投影得到的主图形的周围存在着多个子峰。假定从主图形的峰值附近的子峰开始定为第1子峰、第2子峰，则第1个子峰的峰值是b约为0.9的位置，第2个子峰的峰值是在b为约1.8的位置上。这样，第1个子峰和第2个子峰中间的偏外一侧、且由第2子峰的峰值偏内一侧的区域大体上相当于b为1.35＜b≤1.8的范围。
另外，在上述的任一情况下，都希望把辅助图形做成为不能单独进行复制的大小，比如说最好把其宽度作成b′λ/NAm(其中，NAm和λ的含义与前相同，b′为系数，取值范围为0.07≤b′≤0.25)。
这样，通过把主图形周围制成半透明、而且在光掩模周围的使通过半透明部分的光的相位与通过透明的主图形的光的相位相反的最佳化位置上配置辅助图形的办法，在进行图形复制时，即便是在聚焦已经偏离的情况下也可以抑制主图形的光强度下降，从而得以避免因聚焦偏离而引起的图形尺寸的缩小和析像不良。
另外，为了实现上述第2个目的，本发明的图形形成方法为(a)准备光掩模，这种光掩模至少包含对曝光用光为半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明和透明区域的光的相位差实质上为180°，在由上述透明区域构成的主图形的周围配置透射光的相位差与上述透明区域相同且透明的辅助图形，上述主图形的中心或者所希望的中心线与上述辅助图形的中心或者所希望的中心线之间的距离D满足D＝bλ/NAm的关系(其中NA为投影光学系统的掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，b为系数，其取值范围为1.35＜b≤1.9)；(b)用上述光掩模，借助于投影光学系统、对基板上的感光性材料的薄膜进行曝光；(c)借助于显影形成图形。
此外，为了实现上述第2个目的，本发明的图形形成方法为
(a)准备一光掩模，该光掩模至少包含对曝光用光为半透明的区域和透明的区域，通过上述半透明和透明区域的光的相位差实质上为180°，并在由上述透明区域构成的主图形的周围配置透射光的相位差与上述透明区域相同且透明的辅助图形，上述辅助图形被设置于光掩模上与由上述主图形所投影的主图形周围的第1个子峰和第2个子峰的中间往外一侧、且从第2个子峰的峰值位置往内一侧的区域相对应的区域上；(b)借助于投影光学系统，用上述光掩模，对基板上的感光性材料的薄膜进行曝光；(c)由显影形成图形。
不论是在上述哪一种情况下，理想的是在投影光学系统的照明光的相干因子σ≤0.3的条件下进行曝光，在σ≤0.2的条件下曝光则更为理想。
为了实现上述第3个目的，本发明的半导体装置制造方法包括下述步骤(a)在用于投影光学系统的光掩模的主图形的周围(该光掩模至少包括对曝光用光为半透明和透明的区域，且通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°，主图形由上述透明的区域形成)，用掩模设计装置以下述步骤来决定透射光的相位差和上述透明区域相同而且透明的辅助图形(1)以上述主图形的数据和表示上述投影光学系统的光学条件的参数为基础，在满足与上述主图形的中心或与所希望的中心线的距离D为D＝b″λ/NAm(其中NAm为投影光学系统的掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，b″为系数)关系的位置上，决定预先确定了形状的第1个辅助图形。
(2)判断上述第1个辅助图形的矛盾之处，(3)由上述第1个辅助图形和上述矛盾之处来决定应当配置的辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和上述应当配置的辅助图形；(c)在半导体基板上的感光性材料的薄膜上，用形成了上述主图形和上述应当配置的辅助图形的光掩模进行投影曝光并至少形成半导体集成电路的一部分图形。
上述b″的值理想的是1.0≤b″≤2.0的范围，取值在1.35＜b″≤1.9的范围则更理想。
另外，理想的是预先检测出上述主图形的尺寸小于规定尺寸的主图形，然后对于上述已检测出的主图形在上述位置上决定上述第1个辅助图形。由于图形的尺寸大时其图形的聚焦深度深，故即使不设置辅助图形，由聚焦位置偏离所引起的对光强度的影响也不大。为此，对那些主图形的尺寸小于规定尺寸的主图形配置辅助图形即可。
此外，为了实现上述第3个目的，本发明的半导体装置的制造方法还可以是这样的(a)在用于投影光学系统的光掩模的主图形周围(所述光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明和透明区域的光的相位差实质上为180°，主图形由上述透明的区域构成)，应用掩模设计装置按下述步骤决定透射光的位相位差与上述透明的区域相同且透明的辅助图形，(1)根据上述主图形的数据和表示上述投影光学系统的光学条件的参数，计算上述主图形的投影像的光学强度分布，(2)在光掩模上对应于由上述投影像光强度分布的主图形所形成的主峰周围的第1个子峰和第2个子峰之间往外一侧、并在第2个子峰的峰值以内一侧的区域上，决定预先已定好形状的第1个辅助图形，(3)判定上述第1个辅助图形的矛盾之处，(4)由上述第1个辅助图形和上述矛盾之处决定应当配置的辅助图形，(b)在光掩模基板上形成上述主图形和应当配置的辅助图形，(c)在半导体基板上的感光材料的薄膜上，用已形成主图形和上述应该配置的辅助图形的光掩模进行投影曝光以至少形成半导体集成电路的图形的至少一部分。
在这种情况下，决定上述第1个辅助图形的理想做法也是先检测出上述主图形的尺寸小于规定尺寸的图形，然后在上述光掩模上的区域内对已进行过检测的上述主图形配置辅助图形。
为了实现上述第3个目的，本发明的半导体装置的制造方法还可以包括下述步骤a)在用于投影光学系统的光掩模的上述主图形的周围(所述光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且，通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上为180°，主图形由上述透明区域构成)，应用掩模设计装置按下述步骤来决定透射光的相位差与上述透明区域相同、且透明的辅助图形(1)以上述主图形的数据和表示上述投影光学系统的光学条件的参数为基础，计算上述主图形的投影像的光强度分布。
(2)在由上述投影像的光强度分布的主图形所形成的主峰周围的第1个子峰与第2个子峰的中间偏外一侧并在第2个子峰的峰值位置内侧的区域上，决定事先已定好形状的第1个辅助图形，(3)判定上述第1个辅助图形的矛盾之处，(4)由上述第1个辅助图形和上述矛盾之处决定应该配置的辅助图形的投影像，(5)以上述应该配置的辅助图形的投影像为基础，在光掩模上对应于上述投影像的区域内决定应该配置的辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和上述应该配置的辅助图形，(c)应用已形成了上述主图形和上述应该配置的辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光性材料薄膜进行投影曝光以至少形成半导体集成电路的一部分图形。
这种情况下，理想的做法也是先检测出上述主图形的尺寸小于指定尺寸的图形，然后对已检查到的上述主图形，在上述第1个子峰与第2个子峰的中间偏外一侧且在上述第2子峰的峰值向内侧的上述区域上决定上述第1个辅助图形。
为了实现上述第4个目的，本发明的光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且，通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，在半透明部分内由上述透明区域构成的主图形的所希望的两条边或其延长线的交点构成的夹角小于180°的区域上配置了透明的、与主图形相位相同的辅助图形。
上述主图形所希望的两边或者两边的延长线的交点所形成的上述夹角，特别是在半透明部分处小于110度时，最好设置辅助图形。此外，辅助图形最好至少有一边的尺寸小于应用上述光掩模的投影光学系统的析像(分辨能力)限度的尺寸。还有，辅助图形的中心位置最好位于离上述两边的距离D满足关系D＝dλ/NAm(其中NAm为投影光学系统掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，d为系数，其取值在0.4≤d≤0.7的范围之内)的位置上。
此外，为了实现上述第4个目的，本发明的光掩模包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，并在光掩模上与来自由上述透明区域构成的主图形(注单数)的两个不同边的相干光相互加强的位置相对应的位置上，配置透明的、与上述主图形相应相同而且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形。
再有，为了实现上述第4个目的，本发明的光掩模包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°，至少配置两个由上述透明区域构成的主图形，并且在距上述两个主图形中心的距离S分别满足关系S＝sλ/NAm(其中NAm为投影光学系统的掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长、s为系数，取值在0.8≤s≤1.1的范围内)的位置上配置透明的、与上述主图形相位相同且尺寸小于投影光学系统的析像限度的辅助图形。
还有，为了实现上述第4个目的，本发明的光掩模具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°，本发明的光掩模至少配置两个由上述透明区域构成的主图形，并在光掩模上与由上述各主图形所投影的各自的主峰的周围的第1个子峰相互重叠的位置相对应的位置上配置透明的、与上述主图形相位相同且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形。
还有，为了实现上述第4个目的，本发明的光掩模具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°。该光掩膜还至少配置有两个由上述透明区域构成的主图形，在光掩模与来自上述各主图形的衍射光以相同的相位相叠加位置相对应的位置上，配置透明的、与上述主图形的相位相同且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形。
这些光掩模，通过采用在掩模上与产生不需要的光强度峰值的位置相对应的位置上配置透射光的相位差与主图形相同且透明的辅助图形，得以抵消掉不需要的光强度峰值。就是说，采用从辅助图形入射与不需要的光强度峰值相位相反的光的办法，把光抵消掉。因此，辅助图形的大小必须做成能得到足够的光强度以抵消光的那种尺寸，但如果做得大于上述那种尺寸时则将会产生相反的效果，是不适当的。
为了实现上述第5个目的，本发明的图形形成方法是这样的(a)准备一个光掩模，它至少具备对曝光用光半透明的和透明的区域，且通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°，在由上述透明区域构成的主图形(注单数)的所希望的两条边或者其延长线在半透明部分内的交点的夹角小于180°的区域上，配置透明的、与上述主图形相位相同的辅助图形；(b)使用上述光掩模，由投影光学系统对基板上的感光性薄膜曝光；(c)通过显影形成图形。
为了实现上述第5个目的，本发明的图形形成方法还可以是下述方法(a)准备一个光掩膜，它具备有对曝光用光半透明的和透明的区域，而且，通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°，在光掩模上与来自由上述透明区域构成的主图形(注单数)的两个不同边的相干光相互加强的位置相对应的位置上，配置透明的、与上述主图形相位相同且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)使用上述光掩模由投影光学系统对基板上的感光性薄膜曝光；(c)通过显影形成图形。
为了实现上述第5个目的，本发明的图形形成方法还可以是这样的(a)准备一个光掩模，它具备有对曝光用光半透明的和透明的区域，而且，通过上述半透明和透明区域的光的相位差实质上是180°，至少配置有2个由上述透明区域构成的主图形，并在距上述2个主图形中心的距离与分别满足关系S＝sλ/NAm(其中NAm是投影光学系统的掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，s为系数，其值在0.8≤s≤1.1的范围)的位置上，配置透明的、与上述主图形同相且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)利用上述光掩模，由投影光学系统对基板上的感光性薄膜曝光；(c)通过显影形成图形。
为了实现上述第5个目的，本发明的图形形成方法还可以是这样的
(a)准备一个光掩模，它具备有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且，通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°，光掩模上至少配置有两个由上述透明区域构成的主图形，并在光掩模上与由上述各主图形投影的各主峰周围的第1个子峰相互重叠的位置相对应的位置上配置透明的、与上述主图形相同相位且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)利用上述光掩膜，由投影光学系统对基板上的感光性薄膜曝光；(c)通过显影形成图形。
为了实现上述第5个目的，本发明的图形形成方法还可以是下述的方法(a)准备一个光掩模，它具备有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且，通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，至少配置有两个由上述透明区域构成的主图形，在光掩模上与来自上述各主图形的衍射光以相同相位重叠的位置相对应的位置上，配置透明的、与上述主图形同相位且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)利用上述光掩模，由投影光学系统对基板上的感光性薄膜曝光；(c)通过显影形成图形。
为了实现上述第6个目的，本发明的半导体装置的制造方法是这样的(a)在用于投影光学系统光掩模(所述光掩模的并至少具备有对曝光用光半透明的和透明的区域，而且通过上述半透明区域和透明区域光的相位差实质是180°，其主图形由上述透明的区域构成)上，应用掩模设计装置以下述步骤来决定透明的、透射光的相位差与上述透明区域相同的辅助图形；(1)以上述主图形的数据为基础，检测出在半透明部分处上述主图形的所希望的两边或两边的延长线的交点的夹角小于180°的区域；(2)当已检测出上述比180°小的区域时，在该区域上距上述所希望的两边分别为指定距离的位置上，确定预定的辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和已确定的上述辅助图形；(c)应用已形成了上述主图形和已确定的上述辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光性材料的薄膜进行投影曝光以至少形成半导体集成电路的一部分图形。
为了实现上述第6个目的，本发明的半导体装置的制造方法还可以是下述方法(a)在用于投影光学系统的光掩模(所述光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，通过上述半透明和透明区域的光的相位差实质上是180°，其主图形由上述透明的区域构成)上，用掩模设计装置以下述步骤确定透明的且透射光的相位差与上述透明区域相同的辅助图形。
(1)以至少两个上述主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数为基础，检测距上述各主图形的中心的距离S分别满足关系S＝sλ/NAm(其中NAm是投影光学系统的掩模一侧的数值孔径，λ是曝光波长，s是系数，其取值范围为0.8≤s≤1.1)的位置；
(2)在检测出满足上述关系的位置时，在其上决定尺寸小于上述投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和上述辅助图形；(c)用已经形成上述主图形和上述辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光性材料的薄膜进行投影曝光，以至少形成半导体集成电路的一部分图形。
为了实现上述第6个目的，本发明的半导体装置的制造方法还可以是下述方法(a)在用于投影光学系统光掩模(所述光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上为180°，其主图形由上述透明的区域构成)上，应用掩模设计装置以下述步骤确定透明的且透射光的相位差与上述透明区域相同的辅助图形。
(1)根据至少两个上述主图形的数据和表示上述投影光学系统的光学条件的参数，计算上述各主图形的投影像光强度分布；(2)检测上述投影像光强度分布的每一上述主图形的主峰周围的第1个子峰相互重叠的位置；(3)在检测出上述位置时，在光掩模上与上述位置相对应的位置上，决定其尺寸小于上述投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)在光掩模基板上，形成上述主图形和上述辅助图形；(c)用已经形成上述主图形和上述辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光材料的薄膜进行投影曝光，以至少形成半导体集成电路的一部分图形。
为了实现上述第6个目的，本发明的半导体装置的制造方法还可以是下述方法(a)在用于投影光学系统光掩模(所述光掩模至少包括对曝光用光半透明的和透明的区域，而且通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°，其主图形由上述透明的区域构成)上，用掩模设计装置以下述步骤决定透射光的相位差与上述透明区域相同且透明的辅助图形，(1)根据至少两个上述主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数检测来自上述各主图形的衍射光以相同的相位重叠的位置；(2)检测到上述位置时，在光掩模上与上述位置相对应的位置上，决定其尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和上述辅助图形；(c)应用已经形成了上述主图形和上述辅助图形的光掩模对半导体基板上的感光材料的薄膜进行投影曝光，以至少形成半导体集成电路的一部分图形。
为了实现上述第6个目的，本发明的半导体装置的制造方法还可以是下述的方法(a)应用掩模图形设计用装置，以下述步骤决定用于用投影光学系统进行复制的光掩模的辅助图形(1)根据形成于上述光掩模上的至少一个主图形的数据和表示投影光学系统光学条件的参数，计算用上述投影光学系统所能得到的上述主图形的投影像光强度分布，(2)在对应于上述主图形区域以外的区域中，由上述投影像光强度分布和上述主图形决定光强度大于指定值的区域；
(3)当决定了大于上述指定值的区域时，在光掩模对应于该区域的区域上决定1个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和已经决定了的上述辅助图形；(c)应用已经形成了上述主图形和已决定了的辅助图形的光掩模对半导体基板上的感光材料薄膜进行投影曝光，使之至少形成半导体集成电路的一部分图形。
这里所用的光掩模，理想的是包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，上述主图形和上述辅助图形的任何一方都是由透明的区域构成且同相位的，即理想的是半色调(half tone)相移掩模。
以半色调相移掩模为例，对上述投影像光强度分布的计算进行说明。图32(a)是现有的半色调相移掩模的平面图。图32(b)是其剖面图。图32(c)示出了该掩模透射光的振幅分布，图32(d)示出了被曝光基板上的振幅分布。
图32(e)示出了被曝光基板上的光强度分布。
如图32(a)，(b)所示，半色调相移掩模由光学透明的基板42和半色调部件43组成，构成了半透明相移部件6和开出窗口的主图形4。透过半透明相移部件6和主图形4的光，如示于图32(c)的振幅分布44那样，变为不同的符号即相位互相反转。通过投影光学系统在被曝光基板上所得到的振幅分布是示于图32(d)的曲线45，取其绝对值的平方，能得到示于图32(e)的光强度分布47。
计算投影像的方法是输入主图形的数据和曝光的光学条件，然后最终求解光强度分布47。这里，在图形边缘附近将产生负的振幅峰值46，它将变为投影像的子峰48而显现出来。特别是当两个以上的开口图形接近时，与各自图形相对应的子峰将被加强，在距图形边缘约L1的距离处将得到不需要的投影像。
产生上述不需要的子峰的位置，通过采用计算掩模图形的投影像光强度分布并比较从这种计算中所预测的图像形状和输入的图形形状的办法，就可以容易地了解。在这里，图形边缘附近所产生的子峰，如前边说过的那样，是由和主图形的光不同符号的光振幅所产生的。
图33(a)是本发明的半色调相移掩模的平面图。图33(b)是其剖面图。图33(c)是被曝光的基板上的振幅分布图。如图33(a)，(b)所示当在距主图形4的边缘约L1的距离处附加上新的辅助图形时，示于图33(c)的振幅分布52的负振幅峰值部分与辅助图形的振幅分布53相重叠而可以防止子峰的产生。在此，由于把辅助图形5作成为不能单独复制的尺寸为宜，故在被曝光的基板上，其宽度取为从大约0.05λ/NA到0.4λ/NA之间即可。这里，λ为曝光波长，NA为曝光用投影透镜的数值孔径。这在掩模上相当于从0.05λ/NAm到0.4λ/NAm(NAm为曝光用投影透镜靠掩模一侧的数值孔径)之间。
为了实现上述第6个目的，本发明的半导体装置的制造方法还可以是下述方法(a)应用进行掩模图形设计的装置，用下述步骤决定用于由投影光学系统进行图形复制的光掩模的辅助图形，(1)根据形成于上述光掩模上的至少两个主图形的数据，使上述各主图形的外周线分别向外侧仅移动规定的距离L，并决定扩大了的外周线；(2)检测上述各扩大后的外周线靠近距离小于指定距离M的位置；(3)在检测到上述靠近位置时，在此靠近位置上决定预先定好形状的1个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和已决定了的上述辅助图形；(c)应用已经形成了上述主图形和上述已决定了的辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光材料薄膜进行投影曝光，使之至少形成半导体集成电路的一部分图形。
这里所用的光掩模最好包括有对曝光用光半透明的和透明的区域，而且通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°，且所述光掩模最好是上述主图形和上述辅助图形不论哪一方都是由透明区域构成且同相的光掩模、即半色调相移掩模。
最好使上述指定距离L为K1·λ/NAm(其中，NAm是上述投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，K1是系数，其取值范围为0.4≤K1≤1.1)。此外，上述辅助图形最好是上方形或者矩形或者是两者相结合的形状，正方形时，其一边的边长取为K2·λ/NAm，矩形时其短边的长度取为K2·λ/NAm(其中，NAm为上述投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，K2是一个系数，其取值范围在0.05≤K2≤0.4)。
下边对此光掩模的辅助图形的形成进行说明。示于图32的子峰产生位置可以根据光学条件进行预测。图32所示的距离L1大约为0.55λ/NA左右。但是，由于它随焦点的位置而产生变化，故L1的可取值范围约为0.4λ/NA＜L1＜1.1λ/NA。这在掩模上的距离相当于0.4λ/NAm＜L1＜1.1λ/NAm。这里，把主图形的外周线分别向外侧移动指定距离L1，求扩大后的外周线，若求出该扩大后的外周线的靠近部分，则这里就是子峰所加强的部分。若在该部分配置辅助图形，就可获得所希望的投影像。
此外，为了实现上述第7个目的，本发明的掩模图形设计用装置被设计为使之由运算单元、第1决定单元和第2决定单元构成；上述运算单元用于依据形成在投影光学系统所用的光掩模上的至少一个主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数来计算用上述投影光学系统所能得到的上述主图形的投影像光强度分布，上述第1决定单元用于在与上述主图形对应的区域之外的区域内从上述投影像光强度分布和上述主图形来决定光强度大于指定值的区域，上述第2决定单元用于在上述大于指定值的区域已被决定时，在光掩模上与上述大于指定值的区域相对应的区域上决定1个或多个辅助图形。
为了实现上述第7个目的，本发明的掩模图形设计用装置还可以由第1决定单元、检测单元和第2决定单元构成，上述第1决定单元用于根据形成在上述投影光学系统所用的光掩模上的至少两个主图形的数据，使上述各主图形的外周线分别向外侧只移动指定的距离L，并决定扩大后的外周线，上述检测单元用于检测上述各个扩大后的外周线的靠近距离小于指定距离M的区域，上述第2决定单元在检测出上述靠近位置之后，在其上决定形状已事先定好的1个或多个辅助图形。
这些用于进行掩模图形设计的装置，最好还设置有用于显示上述主图形、已决定下来的辅助图形或投影像光强度分布等的显示单元。这种显示单元可以显示整个光掩模区域，或者依次或同时地显示指定的部分区域。
还有，为了实现上述第8个目的，本发明的光掩模的制造方法包括下列步骤(a)用进行掩模图形设计的装置，按下述步骤决定用于由投影光学系统进行图形复制的光掩模的辅助图形(1)根据形成在上述掩模上的至少一个主图形的数据和表示投影光学系统的光学条件的参数，计算用上述投影光学系统所能得到的上述主图形的投影像光强度分布，(2)用上述投影像光强度分布和上述主图形，在对应于上述主图形的区域之外的区域上，决定光强度大于指定值的区域，(3)在决定了上述大于指定值的区域时，在与上述大于指定值的区域相对应的光掩模的区域上，决定1个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和已经决定了的辅助图形。
为了实现上述第8个目的，本发明的光掩模的制造方法是这样的(a)应用进行掩模图形设计的装置，按下述步骤决定用于由投影光学系统进行图形复制的光掩模的辅助图形(1)根据在上述光掩模上形成的至少两个主图形的数据，使上述各个主图形的外周线向外侧分别仅移动指定的距离L，并决定被扩大后的外周线；(2)检测上述各个扩大后的外周线靠近距离小于规定的距离M的位置；
(3)在检测出上述靠近位置时，在其上决定形状已事先定好的1个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和已决定下来的上述辅助图形。
用这些光掩模制造方法制作的光掩模，理想的是包括对曝光用光半透明的和透明的区域，而且通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°，并且上述光掩模是上述主图形和上述辅助图形都由透明区域构成且同相位的光掩模，即半色调相移掩模。
此外，为了实现上述第9个目的，本发明的图形形成方法是这样的(a)应用进行掩模图形设计的装置，按下述步骤来决定用于由投影光学系统进行图形复制的光掩模的辅助图形(1)根据在上述光掩模上形成的至少一个主图形的数据和表示投影光学系统光学条件的参数，计算用上述投影光学系统所能得到的上述主图形的投影像光强度分布；(2)从上述投影光强度分布和上述主图形，在对应于上述主图形的区域之外的区域上，决定光强度大于指定值的区域；(3)在决定了上述大于指定值的区域时，在光掩模上与其相对应的区域上决定一个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和已决定的上述辅助图形；(c)由投影光学装置，用已经形成了上述主图形和已决定了的上述辅助图形的光掩模进行投影曝光。
为了实现上述第9个目的，本发明的图形形成方法还可以是下述方法
(a)应用进行掩模图形设计的装置，按下述步骤决定用于由投影光学系统进行图形复制的光掩模的辅助图形(1)根据形成在上述光掩模上的至少两个主图形的数据，使上述各个主图形的外周线分别向外侧仅移动指定的距离L，并决定扩大后的外周线；(2)检测上述各个扩大后的外周线靠近距离小于指定距离M的位置；(3)在检测了上述靠近位置时，在其上决定形状已事先定好的1个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和已决定了的上述辅助图形；(c)应用投影光学装置，用已经形成了上述主图形和已决定了的上述辅助图形的光掩模进行投影曝光。


图1(a)是本发明的实施例1的光掩模的剖面图。
图1(b)是其透射光的振幅分布图；图1(c)是其透射光的光强度图；图2(a)是比较例的光掩模的剖面图；图2(b)是其透射光的光强度图；图3是本发明的实施例2的光掩模的平面图；图4用于说明本发明的实施例2的效果；图5用于说明本发明的实施例2的效果；图6是本发明实施例3的光掩模的平面图；图7是本发明实施例4的光掩模的平面图；图8是本发明实施例4的光掩模的平面图9是本发明实施例4的光掩模的平面图；图10是本发明实施例4的光掩模的平面图；图11是本发明实施例5的动作次序的流程图；图12(a)是本发明实施例5的光掩模的平面图；图12(b)是本发明实施例5的光掩模的平面图；图13(a)是在本发明实施例6所制造的半导体装置的制造工序图；图13(b)是在本发明的实施例6制造的半导体装置的制造工序图；图13(c)是在本发明实施例6制造的半导体装置的制造工序图；图13(d)是在本发明实施例6制造的半导体装置的制造工序图；图14(a)是现有技术的光掩模的平面图；图14(b)是本发明实施例7的光掩模的平面图；图15是表示其透射光的光强度分布的特性图；图16(a)是现有技术的光掩模的平面图；图16(b)是本发明实施例8的光掩模的平面图；图17是表示其透射光的光强度分布的特性图；图18是表示本发明所使用的进行掩模设计的装置的构成框图；图19是示出其处理动作的一个例子的流程图；图20是示出其处理动作的另外一个例子的流程图；图21是示出其处理动作的再一个例子的流程图；图22是示出其处理动作的又一个例子的流程图23是示出本发明实施例13的掩模设计用装置结构的方框图；图24是示出其处理动作的一个例子的流程图；图25是在本发明实施例13中所使用的光掩模的平面图；图26是其投影像光强度分布图；图27是本发明实施例13的光掩模的平面图。
图28是其投影像光强度分布图。
图29是示出本发明实施例15的掩模设计用装置的处理动作一个例子的流程图；图30是本发明实施例15的掩模设计的说明图；图31是本发明实施例15的光掩模的平面图；图32(a)是现有技术的光掩模的平面图；图32(b)是其剖面图；图32(c)是其透射光的振幅分布图；图32(d)是被曝光的基板上的振幅分布图；图32(e)是被曝光的基板上的光强度分布图；图33(a)是用于说明本发明的光掩模的平面图；图33(b)是其剖面图；图33(c)是被曝光的基板上的振幅分布图；图34(a)是用于说明本发明的光掩模的平面图；图34(b)是其剖面图；图34(c)是被曝光的基板上的振幅分布图；图35(a)是用于说明本发明的光掩模的平面图；图35(b)是其投影像光强度分布图35(c)是本发明实施例18的光掩模的平面图；图36(a)是本发明实施例18的光掩模的部分平面图；图36(b)是本发明实施例18的光掩模的部分平面图；图37(a)是用于说明本发明的光掩模的图形部分的平面图；图37(b)是用于说明本发明的光掩模的图形部分的平面图；图38(a)是用于说明本发明的光掩模的图形部分的平面图；图38(b)是用于说明本发明的光掩模的图形部分的平面图；图39是本发明所使用的投影曝光装置的框图；图40是示出本发明实施例14的掩模设计用装置结构的框图；图41是示出本发明的实施例16的掩模设计用装置结构的框图。
比较例为了和本发明进行比较，首先用图2说明现有技术的例子。图2(a)是现有的半透明相移式的光掩模的剖面图，1是玻璃基板，2是半透明膜，3是相移器。半透明膜2用的是Cr膜，相移器3用的是涂敷玻璃。半透明膜2的透射率，使之对通过透明部分的曝光强度为9％。半透明部分的透射率虽然不限于此。但透射率过高时，在主图形的周围易于产生光刻胶的膜边，故实用上希望低于20％。另外，由于在不足1％时就不成其为半透明，故较为理想的透射率在大于3％小于20％的范围内。主图形4是直径为6微米的圆形(这里所用的投影光学系统的缩小倍率是1/5，故实际的掩模上的尺寸将变为5倍。以后的掩模上的尺寸完全同样地进行表示。)图2(b)示出的是用模拟法求得的用本掩模在图形复制面上所得的光强度分布的结果。取投影光学系统的NA为0.52、曝光波长为0.365μm、照明系统的相干因子σ为0.2时，对焦点偏离为0、0.4、0.8、1.2和1.6μm的情况进行了求解。焦点偏离为0μm时，显示出了极其陡峻的强度分布，但随着焦点位置的偏离，主图形4中心的光强度降低了，在焦点偏离为1.6μm时，光强度将变成大约一半。
应用这种掩模，在光刻胶上进行实际的图形复制。在硅基板上涂敷1μm厚的常规正光刻胶，然后，用通常的方法进行图形复制。曝光量设定为在偏点偏离为0μm时使主图形以0.3μm的直径析像的条件。在同样的曝光条件下使焦点位置错开0.8μm进行曝光的结果是析像图形的直径变成为约0.25μm。进一步，使焦点位置错开1.2μm进行曝光，结果是未能进行图形复制。由此可知如果应用现有技术的掩模图形，就像上述那样，图形的大小因焦点位置的变化而变化很大，并将产生析像不良。
实施例1用图1对实施例1进行说明。图1(a)是本发明的光掩模的剖面图。掩模的材料构成与比较例相同。在玻璃基板1上边设置作为半透明膜2的Cr膜。作为相移器3的涂敷玻璃、再在其上边涂上正光刻胶，接着用电子射线照射并显影，形成光刻胶图形，再用刻蚀法形成主图形4和辅助图形5。与比较例的掩模的不同之处是加上了辅助图形5。在投影光学系统的NA设为0.52、曝光波长设为0.365μm时，换算成在晶片上，主图形4为直径为0.6μm的圆形，辅助图形的宽度为0.1μm。主图形的中心和辅助图形的距离为1.1μm。如在图1(b)示出的透射光的振幅分布那样，透过此辅助图形5的光的相位与通过主图形4的光的相位相同。此外，在下述的实施例中，只要没有特别说明是在掩模上，则图形的尺寸和宽度等等都是换算到晶片上去的值。
图1(c)示出了用模拟法求得的用此掩模所得到的光强度分布的结果。照明系统的相干因子σ设为0.1，对焦点偏离为0、0.4、0.8、1.2和1.6μm的情况求解光强度分布。由结果可知焦点位置偏离开0.4及0.8μm时的光强度分布与焦点偏离0μm时相同，即使焦点位置偏离开1.6μm的情况下，光强度分布也几乎与焦点偏离为0μm时相同，得到了极大的聚焦深度。
用此掩模实际上在光刻胶上进行了图形复制。在硅基板上涂上1μm厚的常常正光刻胶，用通常的方法进行了图形复制。曝光量设为在焦点偏离为0时主图形以0.3μm的直径析像的条件。在同样的曝光条件把焦点位置偏离开0.8μm进行曝光的结果是析像图形的直径变为约0.3μm，即使把焦点位置偏移开1.6μm的情况下，也可以形成直径约0.281μm的圆孔图形，得到了极大的聚焦深度。
上述实施例把半透明相移部件作成为半透明膜与相移器的2层构造，但是不限于这种构造，也可以把相位反转和半透明的特性用一层膜实现。比如，可以使用Cr的氧化膜或氮化膜、MoSi的氧化膜或氮化膜、WSi的氧化膜或氮化膜以及Si的氧化膜或氮化膜等各种的膜。这一点在以下的实施例中也是相同的。
实施例2用图3、图4和图5来说明本发明的第2个实施例。图3是所用掩模的平面图。掩模材料的构成与实施例1相同。6为半透明相移部件，透过部分的主图形4的直径为0.5μm，辅助图形5的宽度为0.1μm。设从主图形4的中心到辅助图形5的中心线的距离为D，改变D做成各掩模。应用这些掩模在正胶上进行了图形复制。投影光学系统的NA设为0.52、曝光波长为0.365μm，照明系统的相干因子σ设为0.2。
曝光量在焦点位置无偏移时光刻胶的圆孔直径成为0.3μm的条件下进行。对D为0.9、1.0、1.1、1.2、1.4μm的每一掩模，改变焦点位置进行图形复制，以求得图形尺寸的变化。其结果示于图4。由结果得在从主图形4的中心到辅助图形5的中心线的距离D为1.0～1.1μm的时候，聚焦深度扩大得最大。
此外，用NA和λ不同的投影光学系统进行同样研究的结果，明确了例如从主图形4的中心到辅助图形5中心之间的距离D可以用D＝bλ/NA来表示。其中，投影光学系统的数值孔径为NA，曝光波长为λ，b为系数等于1.49。由于图将变为繁杂，故其它值的例子没有画上去，但从这些值反算过去，获得辅助图形的效果的理想条件是1.35＜b≤1.9。
这一范围在投影像中对应于以下这样的区域。在几乎没有焦点偏离的条件下投影得到的主图形的周围存在着多个子峰。设从离主图形的峰值最近处开始，各子峰依次为第1子峰、第2子峰，则第1子峰的峰值位置在b约为0.9的位置上，第2子峰的峰值位置在b约为1.8的位置上。因而，b的上述范围对应于从第1子峰和第2子峰的中间往外一侧、从第2子峰的峰值位置稍微外侧的位置是向内一侧的区域。
比得到的结果更希望的条件是1.35＜b≤1.8，这一范围对应着从第1子峰和第2子峰的中间向外一侧、从第2子峰的峰值位置向内一侧的区域。
另外，这些区域是晶片上的区域(投影像之上的区域)，实际上设置辅助图形的是与这些区域相对应的掩模上的区域。如果将其用掩模上的距离D表示，则成为D＝bλ/NAm(其中，NAm为投影光学系统的掩模一侧的数值孔径，b的取值范围，理想的是1.35＜b≤1.9，更为理想的是1.35＜b≤1.8)。
辅助图形的宽度用b′＝λ/NA(在掩模上b′＝λ/NAm)表示(b′为系数)，且在0.07≤b′≤0.25的条件下可以形成良好的图形。这是因为辅助图形的幅度大则辅助图形本身将被复制，小则作为辅助图形的效果将变弱的缘故。
此外，改变照明光学系统的相干因子而研究了图形的析像特性。其结果示于图5。把从主图形4的中心到辅助图形5的中心之间的距离D定为1.1μm。相干因子σ定为0.1、0.2、0.3和0.4。得知在σ＝0.4时，聚焦深度比现有方法降低得还多。所以，要想得到辅助图形的效果，理想的是使σ≤0.3。在σ≤0.2的条件下，即使焦点有了偏离，但若在这一焦点位置范围内，也不会使圆孔图形破坏而不能析像。σ即使几乎为零也可以。
实施例3用图6说明本发明的第3个实施例。在本实施例中改变了掩模图形的形状。在实施例1和实施例2中，主图形的形状作成为圆形，辅助图形也作成为环带形，但在本实施例中用了方形图形。在图6中画出了掩模上图形的平面图。主图形8为0.5μm见方，辅助图形9为长方形，宽为0.1μm、长度10为1.5μm。和实施例2一样，改变图形之间的距离D′进行图形复制。其结果与图4的结果大体上相同。此外，改变照明系统的相干因子σ进行图形复制实验的结果，得到了与图5的结果大体相同的结果。
另外，改变辅助图形的长度10进行实验的结果是辅助图形的长度10最好比主图形8的边长要长，而且上下的辅助图形与左右的辅助图形也可连在一起。但是，由于在辅助图形相连的拐角部分处光强度稍许变大，故希望把它们做成未相连接的程度。主图形的中心线和辅助图形的距离D′的设定是重要的，实验得知D′几乎可与实施例2的D同等对待。就是说，以掩模上的距离表示D′可表示为D′＝bλ/NAm。(其中，投影光学系统的掩模一侧的数值孔径设为NAm，曝光波长为λ，1.35＜b≤1.9)。还有，在这里，如上述那样对辅助图形的距离作了限定，但是，最佳值根据主图形和辅助图形的大小和形状、透射率等等多少有些不同。所以，必须结合主图形对辅助图形的形状和位置进行最佳化。此外，辅助图形的形状不限于长方形、配制圆孔图形等没什么特别的限制。半透明部分的透射率在本实施例中也没有限制。另外，掩模的构造和材料，在本实施例中也没有限制。
实施例4用图7、图8、图9和图10说明本发明的第4个实施例。在这里，给出了主图形的排列和辅助图形的配置的种种示例。图7给出了主图形横向并列排列时的例子。由于3个主图形8以比距离D′的2倍小的步距配置，故在各主图形8之间不能够配置辅助图形。在这种情况下，可以仅在主图形群的外周部分配置辅助图形9y、9x。应用这种掩模进行图形复制的结果，虽然中央的主图形的聚焦深度与周边的主图形相比稍有降低，但与不用辅助图形的情况相比，聚焦深度还是提高了。此外，若想消除这样的聚焦深度之差，只配置辅助图形9y即可。就是说，即便是仅仅在主图形的一个方向上配置辅助图形也可以得到提高聚焦深度的效果。
在图8中，画出了把主图形排列在对角方向时的辅助图形的配置例子。辅助图形9分别被配置于其中心距离与主图形8的中心线的距离为D′的位置上，但是，如上述那样，对一方的主图形的辅助图形被配置成距另一方的主图形的距离D′以内的时候，就把该辅助图形去掉。在这种情况下，辅助图形9有时会变成L形，但如上述那样，在拐角处也可以分开，使辅助图形不相连。
此外，作为辅助图形的不同的配置例子，如图9所示，也可以这样地配置主图形和同相位的四角形的辅助图形，使得辅助图形9的中心位置在距主图形8的中心仅为距离D的位置上。
另外，如图10所示，也可以把主图形和同相位的切缝状的辅助图形配置为8角形，使辅助图形9的中心位置在距离主图形8的中心仅为距离D的位置上。这样，应用本发明，在所投影的主图形的周围，把透射光的相位差与主图形相同且透明的辅助图形配置在最佳位置上就可以达到目的。
实施例5作为本发明的第5个实施例，对辅助图形的自动配置进行说明。辅助图形的配置用使用了计算机的掩模图形设计装置进行。图11和图12(a)、(b)说明辅助图形的配置步骤。所用的装置如图11所示，由辅助图形自动产生部分和数据文件部分组成、其它的功能，比如与描画掩模图形所用的数据变换部分的连接要通过数据文件进行。首先，在步骤S1，根据设计人员的输入配置将投影的主图形。也可以从数据文件输入。在图12(a)的例子里，配置了主图形11—1～11—7。
其次，在步骤S2，挑选辅助图形所必要的图形和不必要的图形。由于图形的尺寸大时，其图形的聚焦深度深，所以即便不设置辅助图形由焦点偏离所引起的对光强度的影响也小，故对这样的图形要处理为可以不配置辅助图形。这里，在主图形短边的长度小于L时，要配置辅助图形。L可以用L＝b1λ/NA(其中NA为投影光学系统的数值孔径、λ为曝光波长，b1是系数)表示，且系数b1可以预先设定。在图12(a)的情况下，主图形11—1～11—6成为辅助图形的配置对象，而主图形11—7在对象之外。这是由于主图形11—7的短边长度比后述的主图形的中心和辅助图形的中心之间的距离D大，故设置辅助图形的适当位置与主图形重叠的缘故。此外，本实施例是把辅助图形配置到小于指定的大小或长度的主图形上去的例子，而对超过了规定的大小或长度的主图形，也可以依照本实施例的方法，或依照别的规则来配置辅助图形。
其次，在步骤S3，对于除去主图形11—7之外的各主图形决定辅助图形的形状及其临时配置位置12。在图12(a)的例子中，由于主图形是正方形，故和示于图6的情况相同，要配置长方形的辅助图形。临时配置位置12用掩模上主图形的中心或中心线与辅助图形的中心之间的距离D来决定。距离D可以用下式表示，D＝b2λ/NAm(其中，NAm为投影光学系统的掩模一侧的孔径数，λ为曝光波长、b2为系数)，且系数b2可由设计人员设定。b2的理想值范围是1.0＜b≤2.0，更为理想的取值范围是1.35＜b≤1.9。辅助图形的宽度可以预先输入。例如，可以用实施例1所述的公式b′λ/NAm(0.07≤b′≤0.25)把b′定为此范围内所希望的值。
正方形主图形的中心线取为图的纵方向和横方向的两个。对于纵方向的中心线，在主图形的左右临时配置辅助图形，对横方向的中心线则在主图形的上下临时配置辅助图形。在本实施例中，事先已把合适的形状和中心或中心线输入到计算机中去并根据这些进行设定。例如，在若是正方形图形，就和本实施例同样地进行设定。若是圆形图形，则如图3所示，设定环状的辅助图形。另外，若是小于规定尺寸的正方形图形，则如图9所示，在距其中心为规定距离处设定辅助图形。再有，若为矩形图形，则对其长边方向的中心线，在规定距离处设定长方形的辅助图形。即，要在矩形图形的长边方向的左右配置辅助图形。
其次，在步骤S4，判断辅助图形配置的矛盾之处。在实际的情况下，如图12(a)所示，存在着主图形靠近配置的情况。临时配置位置12相互重叠，或侵入到与相邻的主图形的距离D以内的区域中，产生了矛盾部位13。对此矛盾部位要进行判定。
接着，在步骤S5，要去除矛盾部位。另外，辅助图形的拐角部分也要去掉图形。从拐角部分的去除宽度，例如，预定为去除辅助图形宽度的2倍，自动地去除。
其次，在步骤S6，如图12(b)所示那样配置辅助图形14。这样，辅助图形就配置完毕了。此外，在本例中，辅助图形用的是长方形的图形，但并不限于长方形。
本掩模图形设计装置的特征是对于各个主图形可使之分别产生辅助图形，然后抽出矛盾部位并去掉它，使得仅仅在适当的位置上自动地产生辅助图形，而且，矛盾部位的抽出方法和辅助图形的配置规则可以任意设定。
然后，以此数据为依据，和实施例1一样，在光掩模基板上形成上述主图形和上述应当配置的辅助图形以制作光掩模。
实施例6作为本发明的第6个实施例示出了制造半导体装置的例子。图13(a)～(d)是表示其制造步骤的器件剖面图。在N—Si基板15上用常规方法形成P型阱层16、P型层17、场氧化膜18、多晶硅/SiO2栅极19、P型高浓度扩散层20、N型高浓度扩散层21等等(图13(a))。其次，用常规方法被覆磷玻璃(PSG)构成的绝缘膜22。在其上边涂上光刻胶23，应用以与上述实施例5同样的方法形成了辅助图形的半透明相移掩模进行曝光、显影，形成圆孔图形24(图13(b))。接下来，以光刻胶为掩模对绝缘膜22进行干法刻蚀以形成接触孔25(图13(c))。
接着，用通常的方法形成W/TiN电极布线26，接着形成层间绝缘膜27。其次，涂上光刻胶，用本发明的半透明相移掩模形成孔图形28。孔图形28的中间用W塞柱填好，连接A1第2布线(图13(d))。以后，和现有技术一样，进行封装工序，制作成半导体装置。另外，在本实施例中，仅说明了主要的制作工序。除了在形成接触孔的光刻工序中应用配置了本发明的辅助图形的半透明相移掩模这一点之外，其余工序都用的是与现有技术同样的工序。
应用以上的工序，能够以高成品率制造CMOSLSI。应用本发明做成半导体装置的结果可以防止产生因聚焦深度不够所形成的孔图形析像不良，从而大幅度地提高了产品的合格品成品率。此外，使辅助图形的配置与将要进行图形复制的基板的阶差相对应，特别是限定于向焦点偏离大的场所进行配置时，也可以得到很大的效果。还有，可以实现图形的微细化，并可缩小器件面积。
实施例7用图14(a)、(b)和图15说明本发明的第7个实施例。图14(a)是现有技术光掩模的平面图，图14(b)是本发明的光掩模的平面图。6是半透明相移部件，4是透明的主图形。图15是用模拟技术求解的用图14(a)、(b)的光掩模把图形投影到晶片上时在其上所得到的光强度分布，并相对于掩模上的位置(A—B)而画出的光强度分布图。投影光学系统的NA设为0.52，曝光波长设为365nm，光源的相干因子σ设为0.3。本投影光学系统是实验的一个条件的例子，也可以使用其他的光学系统。
在图15中，曲线a为用现有技术的光掩模所得到的光强度分布，曲线6则是用本发明的光掩模所得到的光强度分布。在示于图14(a)的用现有技术光掩模所得到的光强度分布中，可以看出在点P1的部分产生了大约0.3的相对光强度峰值。
在图14(b)的本发明的光掩模中，在点P1的部分上配置了透明的辅助图形5。辅助图形5的位置设在距边34和35的距离D为0.38μm的位置(在掩模上的距离为透镜的倍数×0.38μm)上，只要这个距离D满足关系式D＝dλ/NA(其中，设投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径为NA，曝光波长为λ，0.4≤d≤0.7。上述关系式在掩模上为D＝dλ/NAm)，就可以得到同样的效果。辅助图形5设为正方形，边长设定为I＝0.3μm(在掩模上的长度为透镜的倍数×0.3μm)，但不局限于此。只要是满足关系I＝iλ/NAm(其中NAm为投影光学系统靠掩摸一侧的数值孔径，λ为曝光波长，0.3≤i≤0.6)的尺寸，都可得到同样的效果。此外，形状也不局限于正方形，也可以是长方形或圆形等等。只要面积大体上相等也可获得同样的效果。
应用上述光掩模，把图形复制到涂敷在基板上的常规正光刻胶上。可以按设计所要求的尺寸形成光刻胶图形的曝光量是240mJ/cm2。在这种曝光量的情况下，即使用现有的光掩模，在主图形4以外的部分上也不会形成不需要的图形。然而，把曝光量定为280mJ/cm2时，则在掩模上与P1相对应的位置上就会产生光刻胶的膜边。如进一步定为300mJ/cm2，则将在对应于P1的位置上形成不必要的圆孔图形。对此，若应用本发明的光掩模，则即使是在300mJ/cm2的曝光量下，在对应于P1的位置或其他位置上均不会形成不需要的图形。
实施例8对本发明的第8个实施例，用图16(a)、(b)和图17进行说明。图16(a)是现有的光掩模的平面图，图16(b)是本发明的光掩模的平面图。在每一个半透明相移部件6里边并列排列着两个主图形4。主图形4是边长为0.5μm的正方形，图形中心之间的距离为1.1μm。这种图形尺寸和配置是一个例子，并不局限于此。
图17是用模拟技术求解的用图16的光掩模把图形投影到基板上时在基板上所得到的光强度分布，分别对光掩模上的位置(C—D)而画出的光强度图。投影光学系统的透镜的NA为0.52、曝光波长为365nm，光源的相干因子σ为0.3。
图17的曲线C是用现有的光掩模得到的光强度分布，曲线d是用本发明的光掩模得到的光强度分布。在用示于图16(a)的现有技术光掩模得到的光强度分布中，可知在点P2、P3的部分上产生了约0.25的相对光强度峰值。这个位置是一方的主图形的投影像主峰周围的第1个子峰与另一方的主图形的投影像主峰周围的第1个子峰相重叠的位置。
图16(b)的本发明的光掩模，在点P2和点P3的部分上配置了透明的辅助图形5。辅助图形5的位置配置于距两个主图形4的中心为等距离S的位置上。距离S设定为0.65μm，但不限于0.65μm。只要距离S满足关系S＝sλ/NA(其中，NA为投影光学系统的数值孔径，λ为曝光波长，s的取值范围为0.8≤s≤1.1)(在掩模上，则是把投影光学系统的掩模一侧的数值孔径设为NAm、并满足S＝sλ/NAm的位置，其中s的取值范围为0.8≤s≤1.1)，就可以获得同样的效果。
在本实施例中，把辅助图形5做成为正方形且边长I定为0.2μm，但边长I并不限于此，只要是满足I＝iλ/NA这一关系(其中NA为投影光学系统的掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，0.2≤i≤0.5)的尺寸，就可以得到同样的效果。这一关系在掩模上对应为I＝iλ/NAm(其中NAm为投影光学系统的掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，0.2≤i≤0.5)。另外，图形的形状也不只限于正方形，可以是长方形或圆形等等。只要面积大体上相等就可获得同样的效果。
如图17曲线d所示，在用本发明的光掩模得到的光强度分布中，可知在P2、P3这两部分处的光强度变小了，用现有的光掩模所产生的峰值消失了。
应用这些光掩模，把图形复制到了涂敷在基板上的通常的正光刻胶上。能够形成符合设计要求尺寸的光刻胶图形的曝光量是270mJ/cm2。在这种曝光量的情况下、即使应用现有的光掩模，在主图形以外的部分上也不会形成不需要的图形。但是，当把曝光量定为280mJ/cm2时，在对应于掩模上P2、P3的位置上就会产生光刻胶的膜边。进一步把曝光量定为300mJ/cm2时，则将在对应于P2、P3的位置上产生不需要的圆孔图形。对此，若应用本发明的光掩模，则即使是300mJ/cm2的曝光量、在对应于P2、P3的位置或者其他位置上也不会形成不需要的图形。
本实施例是有关半透明相移掩模的图形配置的实施例。从透明的主图形进行衍射的光与通过半透明部分的光同相叠加时，就会产生光强度的峰值(子峰)。从多个透明的主图形衍射的光所产生的子峰相重叠时，将会产生更强的光强度峰值。辅助图形通常是配置为使其可抵消这种更强的光强度峰值。
此外，虽然会产生多个子峰，但假定令最接近主图形的峰值的子峰为第1子峰，则子峰中第1子峰的光强度最大。为此，由于多个主图形的第1子峰彼此重叠处的光强度大，故只要把辅助图形配置为使之抵消这一位置的光强度峰值即可。
实施例9图18是一个方框图，它示出了本发明所用的掩模设计装置的构成。这种掩模设计装置由CPU140、RAM141、存储装置152、键盘148、显示器等显示装置149、打印机151等输出装置150构成。存储装置142中包括有操作系统存储区143、辅助图形产生程序存储区144、各种参数存储区145、被输入的主图形的存储区146以及辅助图形存储区147等等。
RAM141拥有暂时性地存储从存储装置142读出的各种参数和主图形等的区域、进行确定辅助图形所必须的运算的作业区域以及暂时性地存储已确定的辅助图形等的区域。
对CPU140的各种指令由键盘148进行。显示装置149显示主图形或已确定的辅助图形等的图形。显示向CPU140发指示所必需的菜单画面和指示图面等等。此外，根据需要，从输出装置150输出各种数据。
图19是流程图。它示出了图18所示掩模设计装置的处理动作的一个例子。按这一流程图对该装置的处理动作进行说明。
首先，根据主图形的数据选择1个主图形(步骤S11)。如有被选择的主图形；则测定其各边或者各边延长线的交点的夹角(步骤S13)。检测该交点所形成的夹角在半透明部分即在主图形的外侧的区域上是否有小于180°的区域(步骤S14)。在未检测出小于180°的区域时，则返回步骤S11，再次选择其它的主图形。如没有被选择的主图形，即所有的主图形都已经被选择过时，就结束(步骤S12)。
返回到步骤S13，在检测到小于180°的区域时、就确定辅助图形的数据(步骤S15)，把辅助图形配置在距该区域的外侧的两边分别为指定距离的位置上，存储该辅助图形的数据(步骤S16)，再次返回步骤S11选择下一个主图形。
根据上述主图形的数据和上述辅助图形的数据，和实施例1一样，在光掩模基板上形成主图形和辅助图形。
其次，应用已经形成了上述主图形和上述辅助图形的光掩模，象实施例6那样制造半导体装置。像本实施例这样，先用掩模设计装置配置辅助图形并根据其数据制作光掩模，然后就可以用该掩模制造半导体装置。
实施例10图20是一个流程图。它示出了图18所示掩模设计装置的处理动作的另一个例子。按这一流程图对该装置的处理动作的另一例子具体地进行说明。
首先，根据主图形的数据和投影光学系统的参数计算距各主图形的距离为S的轮廓线(步骤S21)。S为S＝sλ/NAm(其中NAm为投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，s是系数，其值范围为0.8≤s≤1.1)。选择某一个主图形(步骤S22)、并检测此主图形的轮廓线与另一主图形的轮廓线靠近(包括交叉)的位置(步骤S24)。再进一步检查该位置是否在其它主图形之上，如有这样的位置则除去。接着，检查是否有都为距离S的位置，在即便有也都已去掉时，再返回步骤S22，选择下一个主图形。如没有可被选择的主图形，即所有的主图形都已经选过，就结束流程(步骤S23)。
在步骤S25若判定存在着离主图形都为距离S的位置，则确定辅助图形的数据，以把规定形状的辅助图形配置在该位置(步骤S26)上，然后把此辅助图形的数据存储起来(步骤S27)，再返回步骤S22选择下一个主图形。
和实施例1一样，根据上述主图形的数据和上述辅助图形的数据，在光掩模基板上形成主图形和辅助图形。其次，应用已经形成了上述主图形和上述辅助图形的光掩模，和实施例6一样地制造半导体装置。
实施例11图21是一个流程图，它示出了图18所示掩模设计装置的处理动作的另一个例子。按此流程图对该装置的处理动作进行说明。
首先，根据主图形的数据和投影光学系统的参数计算各主图形的投影光学像分布(步骤S31)。选择用此投影光学像分布所表示的第1子峰中的一个(步骤S32)。检测此第1子峰与其它的第1子峰相重叠的位置(步骤S34)。检测不出重叠位置时，返回到步骤S32选择其它的第1子峰(步骤S35)。如果已经没有被选择的主图形，即所有的主图形都已被选过，就结束流程(步骤S33)。
在步骤S34，如果有两个第1子峰相重叠的位置，则确定辅助图形的数据，使辅助图形配置在该位置上(步骤S36)、接着把该辅助图形的数据存起来(步骤S37)，再返回到步骤S32选择下一个第1子峰。
接着，根据上述主图形的数据和上述辅助图形的数据，并和实施例1一样，在光掩模基板的与上述位置相对应的位置上形成主图形的辅助图形。其次，应用已经形成了上述主图形和辅助图形的光掩模，与实施例6同样的进行操作，制造半导体装置。
实施例12图22是一个流程图，它示出了图18所示掩模设计装置的处理动作的另一个例子。按这一流程图具体地说明该装置的处理动作的该另一个例子。
首先，根据主图形的数据和投影光学系统的参数计算来自各主图形的衍射光(步骤S41)，并检测此衍射光同相叠加的位置(步骤S42)。在检测出这样的位置时(步骤S43)，就确定辅助图形的数据，使得可以把尺寸小于析像限度的辅助图形配置在光掩模上与该位置相对应的位置上(步骤S44)，然后把此辅助图形的数据存储起来(步骤S45)。
接着，根据上述主图形的数据和上述辅助图形的数据，进行和实施例1相同的处理，在光刻胶基板上形成主图形的辅助图形。其次，应用已经形成了上述主图形和辅助图形的光掩模，进行与实施例6相同的处理，制造半导体装置。
这样，本发明的光掩模可以消除在现有的光掩模中成为问题的、依赖于主图形的图形配置的不需要的光强度峰值，可避免复制不需要的图形，增大了能仅复制主图形的曝光量的设定幅度。换句话说，可以防止产生复制不需要的图形的不良现象。此外，应用此光掩模作成的半导体器件，可以实现图形的微细化且可缩小器件面积。
实施例13图23的方框图示出了本发明的掩模设计装置的构成。该掩模设计装置由CPU140、RAM141、存储装置142、键盘148、显示器等显示装置149以及打印机151等输出装置150构成。在存储装置中包含有操作系统存储区域143、辅助图形产生程序存储区域144、各种参数存储区域145，被输入的主图形存储区域146和辅助图形存储区147等等。
RAM141具有临时存储从存储装置142读出的各种参数或主图形等等的区域，进行决定输助图形所必须的计算的作业区域以及临时存储已被确定的辅助图形的区域等等。
对CPU140的各种指令由键盘148键入。显示装置149显示主图形和已确定的辅助图形等图形；显示向CPU140下达指令所必须的菜单画面、指示图面等等。此外，根据需要，可以从输出装置150输出各种数据。
图24是一流程图。它给出了图23所示掩模设计装置的处理动作的一个例子。沿着此流程图对此装置的处理动作作具体地说明。
首先，在步骤51，读入半色调相移掩模的主图形的数据和把掩模图形复制到被曝光基板上去的投影光学系统的参数。这里所说的投影光学系统的参数，就是投影透镜的数值孔径NA、投影透镜靠掩模一侧的数值孔径NAm、用于进行复制的光的波长λ和表示相干程度的参数(相干因子σ)。
其次，在步骤S52计算用上述主图形所能得到的投影像光强度分布。投影像光强度分布和与主图形相对应的晶片上的图形，在步骤52进行显示。显示区域可以选择显示整体或者显示指定的部分。同时，在步骤54，将主图形和计算好的投影像的形状进行比较。这里所说的投影像的形状，例如，是把光强度分布用规定的强度等级限幅所得到的轮廓。如果比较的结果两者的差在许可值以下，设计就结束，而当差值大时，即侧瓣(Side lobe)被加强而形成了不需要的图形时，就在步骤55加上辅助图形。这里，把辅助图形的尺寸定为0.25λ/NA。再次进行投影像计算并与已输入的掩模图形进行比较。辅助图形配置和投影像计算可以重复数次以使两者之差变小。但是，要事先输入指定的截止次数，以防止变成无限循环。
图25是半色调相移掩模的输入图形的例子，在半透明相移部件6中配置了主图形11—1、11—2、11—3、11—4。对用λ＝0.365μm、NA＝0.5、σ＝0.3的投影曝光装置复制该掩模时所得到的像进行了运算。结果如图26所示、产生了被加强了的侧瓣。于是，在对应于侧瓣产生部分的掩模上，如图27所示，使之产生了辅助图形5—1、5—2、5—3和5—4(宽度在大片上相当于0.15μm)。其结果投影像成为图28所示。得到了良好的图形。所得到的掩模图形在步骤56中作为图形数据被存储。
实施例14
图40的方框图示出了用于进行实施例13所示的处理动作的掩模设计装置结构的另一个例子。存储在文件121中的主图形的数据用输入数据读入单元122读入并存放在文件128中。投影光强度运算单元123用输入数据计算预测的投影像并把结果存到文件129中。比较单元125比较存放于文件128、129中的数据。同时，用显示单元124同时或依次显示两者。在两者之差大时，就用图形产生单元126产生前述的辅助图形并加到主图形上去，然后再次存到文件128中。当存放在文件128、129中的数据之差变为在允许值之内时，存储单元127把存放于文件128中的数据作为最后获得的光掩模图形数据，输出至文件130中。
另外，采用把包括已输入的图形、新产生的图形在内的图形群体或者投影像计算结果同时或者依次显示的办法，可以提高系统的操作性。
如采用本实施例，则即使图形的配置和形状是复杂的，也能够正确地求解辅助图形的位置。
实施例15图29是一个流程图，它示出了图23所示掩模设计装置的处理动作的一个例子。沿着该流程图对该装置的处理动作进行说明。
首先，在步骤61，读入半色调相移掩模的主图形的数据和把掩模图形复制到被曝光基板上去的投影光学系统的参数。
其次，在步骤62、为扩大已输入的主图形使其外周线向外侧仅移动指定距离L，并产生新的图形的轮廓线。在示于图30的例子中，对于已输入的主图形4，使其各边向箭头151、152、153和154所示的方向仅移动距离L，决定被扩大了的图形的外周线(以下，叫做轮廓线)156。对图25所示的主图形进行上述处理的结果，可以形成图31所示的轮廓线156—1、156—2、156—3和156—4。
再返回到图29进行说明。在产生了图形的扩大图形之后，在图29的步骤63，检测轮廓线靠近于指定距离以内的位置。两条轮廓线可以相连、也可以交叉。在步骤64，决定辅助图形的数据使得辅助图形可配置于该部分上。在步骤65，将其结果存放在指定的文件中。在图31的例子中，添加了辅助图形5—1、5—2、5—3、5—4、5—5、5—6和5—7。
还有，如图34(a)、(b)、(c)的光掩模的平面图、剖面图和被曝光基板上的光强度分布所示，可知在密集图形的外侧将发生侧瓣，所以用手动操作插入了辅助图形14—1、14—2。每一辅助图形的图形尺寸都设定为和实施例13相同。其结果，得到了与示于图28的结果一样良好的结果。用手动操作加上的辅助图形14—1、14—2也并非必要，把边缘部分的图形尺寸设定得稍大一点实际上也没问题。图37(a)所示，辅助图形5—7是在一个方向上长的图形。如图37(b)，把辅助图形5—7分割为辅助图形5—8、5—9、5—10，把它们的间隔做成为辅助图形的宽度左右然后并列配置，也可以得到同样的效果。
实施例16图41的方框图给出了用于进行实施例15所述的处理动作的掩模设计装置的另外一个例子的构成。
存放主图形数据的文件121、输入的数据读入单元122和输出文件130与示于图40的系统相同。轮廓线生成单元131是示于图29的实现步骤62的单元。它把已生成的轮廓线输出到文件135中去。运算单元132是求解轮廓靠近区域的单元，是实现图29所示的步骤聚63的部分。实现决定辅助图形的数据的步骤64的单元是图形产生单元133、含有辅助图形的光掩模图形由图形数据存放单元134存放到文件130中。
实施例17作为使辅助图形配置高性能化的处理方法的一个例子，进行下述处理。首先，在产生图形的扩大图形的轮廓线之前，计算输入图形的相邻位置关系。抽选出在距离L′(例如在被曝光基板上，1.2λ/NA)以内不存在邻接图形的图形或图形的边，在该图形的尺寸接近析像限度时，就把它的宽度放大指定的量。对于有邻接图形存在的图形则不改变其大小。例如，如图38(a)所示，在图形82的宽度接近析像限度时，就把其尺寸放大指定的数量后定义图形83。同样，如图38(b)所示，对图形80的微细宽度的部分进行宽度扩展，并定义图形81。其次，对所有输入图形，求解示于图30的轮廓线。在示于图38(a)、(b)的例子中，则求解轮廓线156—1和156—2。最后，在轮廓线相互靠近的部分处，用示于图29的步骤64配置辅助图形。
另外，对把输入图形的尺寸放大了指定量的图形的轮廓线，对于在距离L′以内不存在相邻图形的区域，不使之产生辅助图形。在输入图形的图形在一个方向上长而宽度窄的情况下就忽略对应于图形顶点部分的轮廓线从将要配置辅助图形的候补中去掉。同样，在输入图形的整体或者部分尺寸大而且对应的轮廓线与其它的轮廓线既无交叉也不相连的情况下，也从将要配置辅助图形的候补中去掉。其结果，可得到与示于图27的图形相同的效果。
实施例18
图35是比较大的主图形8—1、8—2在拐角部分相连的例子。而且，在周边部分设定有遮光区域。在图形输入之后，遮光区域立即就被图36(a)或者图36(b)所示那样的微细周期图形群68自动地进行置换。这里，半色调周期图形的光透过区域与半色调区域的面积比被设定为 1(t为半色调部件的光强度透过率)，其周期是比投影光学系统的析橡限度小的值。
应用这种光掩模时，除去主图形8—1、8—2的投影像60、61之外，因邻接效应所致，不需要的图形62和63也被投影，而通过在两个地方配置辅助图形5—1、5—2，能够获得不存在非需要图形的投影像。
若采用本实施例，由于可以不进行投影像计算，故可以在短时间内求得辅助图形的位置。
实施例19应用由前述实施例13、15、17和18的方法所决定的数据，在光掩模基板上分别形成了主图形和辅助图形。
再用已形成了上述主图形和辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光薄膜，用投影曝光装置进行曝光。图39画出了这种投影曝光装置的方框图。
把掩模108载置于投影曝光装置的掩模载置台109上，然后介以投影透镜11l，用通常的方法把图形复制于已涂好光刻胶的大片112上。由光源101发出来的光通过凹面镜102、镜子103、106，蝇眼透镜104、光圈104—1、透镜系统104、105、107对掩模108进行照明。这时，通过控制光圈104—1的大小，可以使之发挥作为半色调相位掩模的效果。大片112被固定于大片载置台113上边、并进而装载到在投影透镜111的光轴方向上可移动的载物台114和在与上述光轴相垂直的面上可移动的载物台115上。这两个载物台分别由驱动系统118、119进行控制。用掩模位置控制系统110决定掩模载置台的位置，同时，通过把大片位置作为镜子116的位置用激光相干系统117进行监控，进行掩模108与大片112的位置对准。曝光装置整体的控制用主控制系统120进行。图形复制后。用通常的显影处理形成光刻胶图形。其结果，可以制作真有微细图形的半导体集成装置等等。
还有，即使是不用半色调相位掩模而是使用通常的铬掩模时，也可获得类似的效果。特别是在把投影曝光装置的光圈104—1缩小使之形成相干性强的条件的时候，将会很好地表现辅助图形配置的效果。
这样，通过用掩膜设计装置产生用于对图形尺寸进行修正和对投影像形状误差进行补偿的辅助图形，可以很容易地实现辅助图形的图形形状的最佳化。为此，应用采用了这种光掩模的投影曝光，可以效率良好地进行微细图形的复制，从而使高集成度的半导体器件的制造变得容易。
权利要求
1.一种光掩模，至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上为180°，其特征在于在由上述透明区域构成的主图形的周围，配置透过光的相位差与上述透明区域相同而且透明的辅助图形，上述主图形的中心或者所希望的中心线与上述辅助图形的中心或者所希望的中心线之间的距离D满足D＝bλ/NAm(其中，NAm为投影光学系统的掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，b为系数，取值范围为1.35＜b≤1.9)的关系。
2.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于上述主图形为圆形，上述辅助图形为环带形。
3.如权利要求1所述的光掩模，其特征在于上述辅助图形的宽度可以用b′λ/NAm表示(其中，NAm为投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，b′为系数，取值范围为0.07≤b′≤0.25)。
4.一种光掩模，至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上为180°，其特征在于在由上述透明区域构成的主图形的周围，配置透过光的相位差与上述透明区域相同且透明的辅助图形，且上述辅助图形被设置在光掩模上与上述区域相对应的区域，上述区域在从主图形投影得到的主图形周围的第1个子峰与第2个子峰的中间往外一侧，且在从第2个子峰的峰值位置向内的一侧。
5.如权利要求4所述的光掩模，其特征在于上述主图形为圆形，上述辅助图形为环带形。
6.如权利要求4所述的光掩模，其特征在于上述辅助图形的宽度可用b′λ/NAm表示，其中，NAm为投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，b′为系数，b′的取值范围为0.07≤b′≤0.25。
7.一种图形的形成方法，其特征在于(a)准备光掩模，该光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，在由上述透明区域构成的主图形的周围，配置透射光的相位差与上述透明区域相同且透明的辅助图形，上述主图形的中心或所希望的中心线与上述辅助图形的中心或所希望的中心线的距离D满足D＝bλ/NAm的关系，(式中NAm为投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，b为系数，其取值范围为1.35＜b≤1.9)；(b)用上述光掩模，由投影光学系统对基板上的感光材料薄膜曝光；(c)用显影技术形成图形。
8.如权利要求7所述的图形形成方法，其特征在于上述曝光在上述投影光学系统的照明光的相干因子σ为σ≤0.3的条件下进行。
9.一种图形形成方法，其特征在于(a)准备光掩模，该光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，在由上述透明区域构成的主图形的周围，配置透射光的相位差与上述透明区域相同且透明的辅助图形，上述辅助图形设置在光掩模上与下述区域相对应的区域上，这个区域是在从上述主图形投影得到的主图形周围的第1个子峰和第2个子峰的中间往外一侧，且在从第2个子峰的峰值位置向内一侧的区域；(b)用上述光掩模，由投影光学系统对基板上的感光材料薄膜曝光；(c)用显影技术形成图形。
10.如权利要求9所述的图形形成方法，其特征在于上述曝光在上述投影光学系统的照明光的相干因子σ为σ≤0.3的条件下进行。
11.半导体装置的制造方法，其特征在于包括下述步骤(a)在用于投影光学系统的光掩模的上述主图形的周围(该光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上为180°，其主图形由上述透明的区域构成)用掩模设计装置按以下步骤来决定透射光的相位差与上述透明区域相同且透明的辅助图形(1)根据上述主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数，在与上述主图形的中心或者中心线的距离D满足关系D＝b″λ/NAm(其中，NAm为投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，b″为系数)的位置上，决定形状已事先定好的第1辅助图形，(2)判定上述第1辅助图形的矛盾之处，(3)根据上述第1辅助图形和上述矛盾之处，决定应当配置的辅助图形；(b)在光掩膜基板上形成上述主图形和上述应当配置的辅助图形，(c)用已经形成了上述主图形和上述辅助图形的光掩膜，对半导体基板上的感光材料薄膜投影曝光，至少形成半导体集成电路的一部分图形。
12.如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于上述b″的取值范围为1.0≤b″≤2.0。
13.如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于上述b′的取值范围为1.35＜b″≤1.9。
14.如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于先检测上述主图形的尺寸小于指定尺寸的图形，然后对已被检测出的上述图形在上述位置上进行上述第1个辅助图形的决定。
15.半导体装置的制造方法，其特征在于包括下述步骤(a)在用于投影光学系统的光掩模的上述主图形的周围，(该光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上为180°，其主图形由上述透明的区域构成)，用掩模设计装置按下述步骤来决定透射光的相位差与上述透明区域相同且透明的辅助图形，(1)根据上述主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数，计算上述主图形的投影像光强度分布；(2)在与下述区域相对应的光掩模的区域上决定形状已事先定好的辅助图形，该区域在由主图形所形成的上述投影光强度分布的主峰周围的第1个子峰与第2个子峰的中间往外一侧，且在从第2子峰的峰值位置向内一侧的区域；(3)判定上述第1辅助图形的矛盾之处；(4)根据上述第1辅助图形和上述矛盾之处，决定应当配置的辅助图形；(b)在光掩膜基板上形成上述主图形和应当配置的辅助图形；(c)用已经形成了上述主图形和上述应当配置的辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光材料薄膜进行投影曝光，至少形成半导体集成电路的一部分图形。
16.如权利要求15所述的半导体装置的制造方法，其特征在于先检测出上述主图形的尺寸小于指定尺寸的图形，并对已检测出的上述主图形在上述光掩模上的区域上进行上述第1辅助图形的确定。
17.半导体装置的制造方法，其特征在于包括下述步骤(a)在用于投影光学系统的光掩模的上述主图形的周围(该光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上为180°，其主图形由上述透明的区域构成)，用掩模设计装置按下述步骤来决定透射光的相位差与上述透明区域相同且透明的辅助图形；(1)根据上述主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数，计算上述主图形的投影像的光强度分布；(2)在由上述投影像的光强度分布的主图形所形成的主峰周围的第1个子峰和第2个子峰的中间往外一侧，及在从第2个子峰的峰位置向内一侧的区域上决定形状已事先确定的第1辅助图形；(3)判定上述第1辅助图形的矛盾之处；(4)根据上述第1辅助图形和上述矛盾之处，决定应配置的辅助图形的投影像；(5)依据上述应配置的辅助图形的投影像，在光掩模上与上述投影像相对应的区域上决定应配置的辅助图形；(b)在光掩膜基板上形成上述主图形和上述应配置的辅助图形；(c)用已经形成了上述主图形和上述应配置的辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光材料薄膜进行投影曝光，至少形成半导体集成电路的一部分图形。
18.如权利要求17所述的半导体装置的制造方法，其特征在于先检测出上述主图形的尺寸小于指定尺寸的图形，然后对被检测出的图形，在从上述第1个子峰和第2个子峰的中间往外一侧、及在从上述第2个子峰的峰值位置向内一侧的区域上确定上述第1辅助图形。
19.一种光掩模，它至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，而且通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上为180°，其特征在于在半透明的部分内且由上述透明区域构成的主图形所希望的两边或两边延长线的交点的夹角小于180°的区域上，配置透明且与上述主图形同相位的辅助图形。
20.如权利要求19所述的光掩模，其特征在于上述主图形所希望的两条边或其延长线的交点的夹角在半透明部分上小于110度。
21.如权利要求19所述的光掩模，其特征在于上述辅助图形至少一边的尺寸小于应用上述光掩模的投影光学系统的析像限度。
22.如权利要求19所述的光掩模，其特征在于上述辅助图形的中心的位置位于离上述两条边的距离D满足D＝dλ/NAm这一关系的位置上，(上式中，NAm为投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，d为系数，取值范围为0.4≤d≤0.7)。
23.一种光掩模，包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上为180°，其特征在于在光掩模上与来自由上述透明区域构成的主图形(注单数)的两个不同边的相干光相互加强的位置相对应的位置上，配置透明、与主图形同相且尺寸小于投影光学系统析象限度的辅助图形。
24.一种光掩模，包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上为180°，其特征在于至少配置两个由上述透明区域构成的主图形；在满足距上述两个主图形中心的距离S分别为S＝sλ/NAm(其中，NAm为投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，S为系数，其取值范围为0.8≤s≤1.1)这一关系的位置上，配置透明、与上述主图形同相同尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形。
25.一种光掩模，包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上为180°，其特征在于至少配置两个由上述透明区域构成的主图形；在光掩模上与上述各主图形投影的各自主峰周围的第1个子峰互相重叠的位置相对应的位置上，配置透明的、与上述主图形同相且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形。
26.一种光掩模，包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的光的相位差实质上为180°，其特征在于至少配置两个由上述透明区域构成的主图形；在光掩模上与来自上述主图形的衍射光同相位重叠的位置相对应的位置上，配置透明的、与上述主图形同相且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形。
27.一种图形形成方法，其特征在于(a)准备光掩模，该光掩模至少包括对曝光用光半透明的区域和透明的区域，用通过上述半透明区域和透明区域的光的相位差实质上是180°，在半透明部分内由上述透明区域构成的主图形(注单数)的所希望的两条边或其延长线的交点的夹角小于180°的区域上配置透明的且与上述主图形同相的辅助图形；(b)通过投影光学系统，用上述光掩模对基板上的感光薄膜进行曝光；(c)应用显影技术形成图形。
28.一种图形形成方法，其特征在于(a)准备光掩模，该光掩模具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，在光掩模上与来自由上述透明区域构成的主图形(注单数)的两不同边的相干光相互加强的位置相对应的位置上配置透明的、与上述主图形同相且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)通过投影光学系统，用上述光掩模对基板上的感光薄膜进行曝光；(c)用显影技术形成图形。
29.一种图形形成方法，其特征在于(a)准备光掩模，该光掩模具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，至少配置两个由上述透明区域构成的主图形，在距上述两个主图形中心的距离S分别满足S＝Sλ/NAm(其中，NAm为投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，S为系数，取值范围为0.8≤s≤1.1)这一关系的位置上配置透明的、与上述主图形同相且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)通过投影光学系统，用上述光掩模对基板上的感光薄膜进行曝光；(c)用显影技术形成图形。
30.一种图形形成方法，其特征在于(a)准备光掩模，该掩模具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，至少配置两个由上述透明区域构成的主图形，而且在光掩模上与由上述各主图形投影的各自主峰周围的第1个子峰相互重叠的位置相对应的位置上配置了透明的、与上述主图形同相且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)通过投影光学系统，用上述光掩模对基板上的感光薄膜进行曝光；(c)用显影技术形成图形。
31.一种图形形成方法，其特征在于(a)准备光掩模，该光掩模具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，至少配置两个由上述透明区域构成的主图形，而且在光掩模上与来自上述各主图形的衍射光同相叠加的位置相对应的位置上配置透明的、与上述主图形同相且尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)通过投影光学系统，用上述光掩模对基板上的感光薄膜进行曝光；(c)用显影技术形成图形。
32.半导体装置的制造方法，其特征在于包括下述步骤(a)在用于投影光学系统的光掩模(该光掩模至少具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上为180°，其主图形由上述透明的区域构成)上，用掩模设计装置按下述步骤决定透射光的相位差与上述透明区域同相且透明的辅助图形，(1)根据上述主图形的数据检测上述主图形所希望的两边或其延长线的交点所构成的夹角在半透明部分小于180度的区域；(2)在检测到上述小于180度的区域时，在上述小于180度的区域上，距上述所希望的两边分别为指定距离的位置上确定预定的辅助图形；(b)在光掩模基板上，形成上述主图形和已确定了的上述辅助图形；(c)用已经形成了上述主图形和上述已确定的辅助图形的光掩模，至少形成半导体集成电路的一部分图形。
33.半导体装置的制造方法，其特征在于包括下述步骤(a)在用于投影光学系统的光掩模(该光掩模至少具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域与透明区域的光的相位差实质上为180度，其主图形由上述透明的区域构成)上，应用掩模设计装置按下述步骤决定透射光的相位差与上述透明区域同相且透明的辅助图形，(1)根据至少两个上述主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数，检测距上述各主图形中心的距离S分别满足S＝sλ/NAm(其中，NAm为投影光学系统的掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，s为系数，取值范围为0.8≤s≤1.1)这一关系的位置；(2)在检测到满足上述关系的位置时，在该位置上决定尺寸小于上述投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和上述辅助图形；(c)应用已经形成了上述主图形和上述辅助图形的光掩模对半导体基板上的感光材料薄膜进行投影曝光，至少形成半导体集成电路的一部分图形。
34.半导体装置的制造方法，其特征在于包括下述步骤(a)在用于投影光学系统的光掩模(该光掩模至少具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上为180度，其主图形由上述透明的区域构成)上，用掩模设计装置按下述步骤决定透射光的相位差与上述透明区域同相且透明的辅助图形，(1)根据至少两个上述主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数，计算上述各主图形的投影像光强度分布；(2)检测上述投影像光强度分布的各个上述主图形的主峰周围的第1个子峰相互重叠的位置；(3)在检测到上述位置时，在与上述位置相对应的光掩模的位置上，确定尺寸小于上述投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和上述辅助图形；(c)应用已经形成了上述主图形和上述辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光材料薄膜进行投影曝光，至少形成半导体集成电路的一部分图形。
35.半导体装置的制造方法，其特征在于包括下述步骤(a)在用于投影光学系统的光掩模(该光掩模至少具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上为180度，其主图形由上述透明的区域构成)上，应用掩模设计装置按下述步骤决定透射光的相位差与上述透明区域同相且透明的辅助图形，(1)根据至少两个上述主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数，检测来自上述各主图形的衍射光同相且重叠的位置；(2)检测到上述位置时，在与上述位置相对应的光掩模的位置上确定尺寸小于投影光学系统析像限度的辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和上述辅助图形；(c)应用已经形成了上述主图形和上述辅助图形的光掩模对半导体基板上的感光材料薄膜进行投影曝光，至少形成半导体集成电路的一部分图形。
36.半导体装置的制造方法，其特征在于包括下述步骤(a)用掩模设计装置按下述步骤决定为了用投影光学系统进行图形复制所使用的光掩模的辅助图形；(1)根据将形成于上述光掩模上的至少一个主图形的数据和表示投影光学系统光学条件的参数，计算用上述投影光学系统所能得到的上述主图形的投影像光强度分布；(2)根据上述投影像光强度分布和上述主图形，在与上述主图形相对应的区域以外的区域上确定光强度大于指定值的区域；(3)在确定了上述比指定值大的区域时，在与该区域相对应的光掩模的区域上确定1个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上，形成上述主图形和已决定好的辅助图形；(c)应用已经形成了上述主图形和上述已确定的辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光材料薄膜进行投影曝光，至少形成半导体集成电路的一部分图形。
37.如权利要求36所述的半导体装置的制造方法，其特征在于上述掩模具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，上述主图形和上述辅助图形的任何一方都是由透明区域组成且相位相同。
38.半导体装置的制造方法，其特征在于包括下述步骤(a)应用掩模图形设计装置，按下述步骤确定为了用投影光学系统进行图形复制所用的光掩模辅助图形；(1)根据将形成于上述光掩模上的至少两个主图形的数据，使上述各主图形的外周线分别向外侧仅移动指定距离L，并决定已被扩大了的外周线；(2)检测上述各扩大后的外周线相互靠近得小于指定距离M的位置；(3)在检测到上述靠近的位置时，在上述靠近的位置上决定形状已事先确定好的1个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和已确定的上述辅助图形；(c)应用已经形成了上述主图形和上述已确定的辅助图形的光掩模，对半导体基板上的感光材料薄膜进行投影曝光，至少形成半导体集成电路的一部分图形。
39.如权利要求38所述的半导体装置的制造方法，其特征在于上述光掩模具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，上述主图形和上述辅助图形的任何一方都是由透明区域构成且相位相同。
40.如权利要求38所述的半导体装置的制造方法，其特征在于上述指定的距离L为K1λ/NAm(其中，NAm为上述投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，K1为系数，其取值范围为0.4≤K1≤1.1)。
41.如权利要求38所述的半导体装置的制造方法，其特征在于上述辅助图形是正方形、矩形或者把它们相结合的形状，在为正方形时，其边长为K2·λ/NAm，为矩形时，短边的长度为K2·λ/NAm(其中，NAm为上述投影光学系统靠掩模一侧的数值孔径，λ为曝光波长，K2是系数，取值范围为0.05≤K2≤0.4)。
42.一种掩模图形的设计装置，其特征在于它具有运算单元，第1决定单元和第2决定单元，运算单元根据将形成于投影光学系统所用的光掩模上的至少一个主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数，计算由上述投影光学系统所能得到的上述主图形的投影像光强度分布；第1决定单元根据上述投影像光强度分布和上述主图形在与上述主图形相对应的区域之外的区域上确定光强度大于规定值的区域；第2决定单元在确定了上述大于规定值的区域时，在光掩模上与上述大于规定值的区域相对应的区域上确定1个或多个辅助图形。
43.一种掩模图形设计装置，其特征在于具有第1决定单元、检测单元和第2决定单元，上述第1决定单元根据将形成于投影光学系统所用的光掩模上的至少两个主图形的数据使上述各主图形外周线分别向外侧移动指定的距离L并决定扩大后的外周线；上述检测单元用于检测上述各扩大后的外周线靠近得小于规定距离M的位置；上述第2决定单元在已检测出上述靠近位置时，在上述靠近的位置处决定形状已事先确定的1个或多个辅助图形。
44.一种光掩模制造方法，其特征在于(a)应用掩模图形设计装置按下述步骤决定由光学系统进行图形复制所使用的光掩模的辅助图形；(1)根据将形成于上述光掩模上的至少一个主图形的数据和表示投影光学系统光学条件的参数，计算由上述投影光学系统所能得到的上述主图形的投影像光强度分布；(2)根据上述投影像光强度分布和上述主图形，在与上述主图形相对应的区域之外的区域上确定光强度大于指定值的区域；(3)在确定了上述大于指定值的领域时，在与该区域相对应的光掩模的区域上确定1个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和已决定了的上述辅助图形。
45.如权利要求44所述的光掩模的制造方法，其特征在于上述光掩模具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，上述主图形和上述辅助图形都是由透明的区域构成且同相位。
46.一种光掩模的制造方法，其特征在于(a)应用掩模图形设计装置按下述步骤决定由投影光学系统进行图形复制所使用的光掩模的辅助图形；(1)根据将形成于上述光掩模上的至少两个主图形的数据，使上述各主图形的外周线分别向外侧仅移动指定距离L，并决定已被扩大了的外周线；(2)检测上述各被扩大后的外周线靠近得小于指定距离M的位置；(3)在检测到上述靠近的位置时，在该位置上决定形状已事先确定的1个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述图形和已确定的上述辅助图形。
47.如权利要求46所述的光掩模的制造方法，其特征在于上述光掩模具有对曝光用光半透明的区域和透明的区域，且通过上述半透明区域和上述透明区域的光的相位差实质上是180°，上述主图形和上述辅助图形都是由透明的区域构成且同相位。
48.一种图形形成方法，其特征在于(a)应用掩模图形设计装置按下述步骤决定由投影光学系统进行图形复制所使用的光掩模的辅助图形；(1)根据将形成于上述光掩模上的至少一个主图形的数据和表示上述投影光学系统光学条件的参数，计算由上述投影光学系统所能得到的上述主图形的投影像光强度分布；(2)根据上述投影像光强度分布和上述主图形，在与上述主图形相对应的区域之外的区域上确定光强度大于指定值的区域；(3)在确定了上述大于指定值的区域时，在光掩模上与该区域相对应的区域上确定一个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述图形和已确定的上述辅助图形；(c)应用已经形成了上述主图形和已确定的上述辅助图形的光掩模，用投影光学装置进行投影曝光。
49.一种图形形成方法，其特征在于(a)应用掩模图形设计装置按下述步骤确定由投影光学系统进行图形复制所使用的光掩模的辅助图形；(1)根据将形成于上述光掩模上的至少两个主图形的数据，使上述各图形的外周线分别向外侧仅移动一个指定距离L，并确定已被扩大的外周线；(2)检测上述各扩大了的外周线靠近得小于指定距离M的位置；(3)在检测到上述靠近的位置时，在该位置上决定形状已事先确定的一个或多个辅助图形；(b)在光掩模基板上形成上述主图形和已确定的上述辅助图形；(c)应用投影光学装置，用已经形成了上述主图形和已确定的上述辅助图形的光掩掩，进行投影曝光。
全文摘要
本发明涉及一种光掩模，该光掩膜可防止用投影曝光装置进行掩模图形复制时因所用掩模的析像不良所引起的成品率的降低，或防止产生不需要的投影像，且该光掩模在由半透明膜和相移器构成的半透明区域中设有由透明区域构成的主图形，通过各个区域的光的相位差实质上为180°。在此光掩模的主图形的周围配置透射光的相位差与主图形同相且透明的辅助图形。其中心线与主图形中心的距离D满足D＝bλ/NAm的关系。b的取值范围为1.35＜b≤1.9。
文档编号G03F1/00GK1118457SQ9510777
公开日1996年3月13日 申请日期1995年6月28日 优先权日1994年6月29日
发明者长谷川升雄, 寺泽恒男, 福田宏, 早野胜也, 今井彰, 茂庭明美, 冈崎信次 申请人:株式会社日立制作所