JPH05341498A - フォトマスク設計装置および設計方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 複数の不透明領域と透明領域が形成されるフ
ォトマスクの透明領域上に、透明領域を通過する入射光
に位相差を与える位相シフターを透明領域間の最短距離
がしきい値未満で隣接する一対の透明領域の一方に自動
配置する自動配置部９と、既に全体的にシフター配置さ
れているフォトマスクに対し、シフター配置が正しいか
否かを自動検証する自動検証部１０と、既に部分的にシ
フター配置されているフォトマスクに対し、シフター配
置済みの透明領域についてはシフター配置が正しいか否
かを自動検証し、シフター未配置の透明領域については
透明領域間の最短距離がしきい値未満で隣接する一対の
透明領域の一方にシフターを自動配置する配置・検証部
１１とから構成されている。 【効果】 無駄なシフター配置を防げ、シフター配置不
可能箇所やシフター配置誤りを表示できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造用フォトマ
スクの設計装置および設計方法に関し、特に、微細パタ
ーンを転写するのに好適な半導体製造用フォトマスクの
設計装置および設計方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原画パターンの描かれたフォトマスク
（以下、マスクと略す）を、部分的にコヒーレントな入
射光で照射し、マスク上のパターンを半導体基板上に転
写するフォトリソグラフィを行う縮小投影露光装置に
は、転写できるパターンの微細化が要求されている。

【０００３】縮小投影露光装置がどの程度微細なパター
ンまで転写できるかを表す解像度は、例えば周期的に明
暗の変化するマスクパターンを用いて、半導体基板上で
隣接する２ケ所の明部が重ならずに分離できるかどうか
で評価される。この解像度を向上させる方法として、マ
スク上の隣接する一対の透明領域を通過する入射光に位
相差を与えればよいことが知られている。

【０００４】従来、マスク上の隣接する一対の透明領域
を通過する入射光に位相差を与える方法については、ア
イ・イー・イー・トランザクション オン エレクトロ
ンデバイシズ、ＥＤ−２９巻、第１２号（１９８２年）
第１８２８頁（IEEE Transon Electron Devices, Vol E
D-29 No.12 (1982) p1828）におけるマーク・デービッ
ト・レベンソン（Marc D. Levenson）等による“インプ
ルービング レゾルーション イン フォトリソグラフ
ィ ウイズ ア フェーズシフティング マスク（Inpr
oving Resolution in Photolithography with a Phase
-Shifting Mask）”と題する文献において論じられてい
る。

【０００５】本文献で提案されているレベンソン型位相
シフトマスクは、図１８に示すように、マスク基板１上
にパターンの原画となる複数の遮光部（不透明領域）２
および透明領域が形成され、更に透明領域を通過する入
射光に位相差を与える、透明材料からなる位相シフター
（以下、単にシフターと略す）３が、隣接する一対の透
明領域の一方に配置されている。

【０００６】このシフターの条件は、その膜厚をｄ、屈
折率をｎ、入射光の波長をλとすると、ｄ＝λ／｛２
（ｎ−１）｝の関係が必要である。シフターを通過した
光は他の透過光と位相差があるため、半導体基板上のパ
ターン境界部で光強度が０となり、隣接する明部が分離
して解像度が向上する。

【０００７】一方、このレベンソン型位相シフトマスク
を自動設計する自動設計装置に関連した論文に、シンポ
ジウム・オン・ブイエルエスアイ テクノロジー、ＪＳ
ＡＰＣＡＴ．Ｎｏ．ＡＰ９１１２１０（１９９１年）、
第９５から第９６ページ（Symposium on VLSI Technolo
gy,pp.95-96,Oiso,Japan,May 1991 ）における野村登等
によるオートマティックパターン ジェネレーション
フォア フェーズシフティング マスク（Automatic Pa
ttern Generation System for Phase Shifting Mask ）
と題する論文がある。

【０００８】この論文では、ダイナミック・ランダム・
アクセス・メモリー（ＤＲＡＭ）を設計したレベンソン
型位相シフトマスク自動設計装置について論じており、
それによると複数の不透明領域および透明領域の集合か
ならるセルごとに、図１８を用いて説明した方法でシフ
ターを自動配置していき、シフター配置が不可能な箇所
が存在した場合、警告を与えて処理を停止するようにな
っている。

【０００９】また、シフター配置が不可能な箇所が存在
しなかった場合は、セル内のシフター配置が終了した
後、シフター配置済みのセル同志の境界近くでの配置状
態が適切であるかどうかを検証している。もし、隣あっ
たセル同志の境界近くでのシフター配置に誤りがあった
場合、一方のセルに属する全ての透明領域のシフター配
置を反転させている。

【００１０】この他、アイ・イー・ディー・エム テク
ニカル ダイジェスト（１９９０年）、第７０５から第
７０８ページ（IEDM Tech. Digest,pp705-708,1991）に
おけるアンドリュー・アール・ノイロイサー（Andrew.
R.Neureuther ）等による“インベスティゲーティング
フェーズシフティング マスク レイアウト イシュ
ーズ ユージング ア キャド ツールキッド”（Inve
stigating Phase-shifting Mask Layout Issues Using
a CAD Toolkit ）と題する論文においては、与えられた
設計パターンに対して設計者が縮小率を決定し、縮小さ
れたパターンに対してシフターの自動配置を行い、シフ
ター配置が不可能な箇所があればその箇所を表示する自
動設計装置について論じられている。

【００１１】しかしながら、いずれの自動設計装置にお
いても、既に全体的にシフター配置済みのマスクに対す
る自動検証機能を持っていない。このため、シフター配
置を人手で行った場合、シフター配置が正しいかどうか
を判定することが出来ない。さらに、部分的に配置済み
のマスクに対する自動検証および自動配置機能も持たな
いため、図１９に示すような、隣接する２つの領域１
８，１９にまたがる透明領域（斜線部）が形成されてい
るマスクにシフターを自動配置する際、不具合が生じ
る。

【００１２】すなわち、まず、領域１８でシフター配置
を行った時点で、２つの領域１８，１９にまたがる透明
領域上にシフター配置されたとすると、領域１９にシフ
ター自動配置を行おうとしたときには、既に部分的にシ
フター配置済みの透明領域がある。このような場合、理
想的にはシフター配置済みの透明領域に対するシフター
配置の自動検証および未配置の透明領域に対するシフタ
ー自動配置が必要である。

【００１３】さらに、設計者が特に優先的にシフター配
置を行ないたい箇所が存在し、その透明領域にシフター
を人手で配置した後、残りの透明領域に対してシフター
自動配置を行いたい場合も、上述した自動検証および自
動配置が必要となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の、
隣接する一対の透明領域の一方にシフターを配置する方
法では、レベンソン型位相シフトマスクの原理により解
像度は向上する。しかしながら、この方法では、マスク
上の透明領域がどの程度隣接しているかを判定すること
はなく、透明領域間の距離には無関係にシフターを配置
していた。このため、位相差を与える必要のない透明領
域にシフターを配置してしまうという欠点があった。

【００１５】一方、従来の自動設計装置では自動検証機
能を持たないため、既にシフター配置済みのマスクに対
して、その配置が正しいかどうかを判定することができ
ないという問題があった。また、シフター配置が不可能
な箇所が存在した場合、警告を与えて処理を中止した
り、その箇所を表示するのみであり、修正するための情
報を表示するまでには至らなかった。

【００１６】また、（アンドリュー等による）従来技術
では、階層を持ったレイアウトデータが入力された場
合、その階層を保存してシフターを配置する方法につい
て考慮されていない。従って、シフターを配置および配
置検証するためには階層を展開した後行なうことにな
り、パターンの繰り返しが多ければ多いほどレイアウト
データが増大し、メモリのオーバーフロー若しくは設計
後のデータ処理時間が増大するといった問題を引き起こ
す。

【００１７】更に、（野村等による）従来技術では、セ
ル間の位相を検証する機能を備えてはいるが、階層を構
成する複数のセルが存在する場合、どのセルからシフタ
ー配置を行なえばよいか明かではない。また、図２０に
示すように、セルＡが下位セルＢと下位セルＣで構成さ
れる場合において、既にセルＡにシフター配置を行なっ
た後、セルＢのレイアウトに変更を加え、再びセルＡに
シフター自動配置を行なう場合、従来技術ではセルＣが
シフター配置済みであるという記憶手段を持たないた
め、改めてセルＡ、Ｂ、およびＣに対してシフター配置
を行なうことになり効率が悪いという欠点があった。

【００１８】そこで、本発明は、このような従来の事情
に鑑みてなされたものであり、その目的の第１は、一対
の透明領域間の最短距離に応じて適切なシフター配置を
行なうことにより、無駄なくシフター配置することがで
きるフォトマスク設計方法を提供することにある。

【００１９】また、目的の第２は、既に全体的にシフタ
ー配置済みのマスクに対する自動検証機能、並びに、部
分的に配置済みのマスクに対する自動検証および自動配
置機能を備えることにより、配置誤りの表示や、配置不
可能な箇所に対して修正を施そうとしたときに参考とな
る情報を提示することができるフォトマスクの設計装置
を提供することである。

【００２０】また、目的の第３は、階層構造を持ったレ
イアウトデータが入力された場合に、階層構造を保持し
たままでシフターの自動配置およびシフター配置自動検
証を行なうことにより、階層構造を展開して行なうこと
によるデータ量の増加、データ処理時間の増大といった
問題を回避可能なフォトマスクの設計装置を提供するこ
とである。

【００２１】更に、目的の第４は、シフター自動配置処
理または自動検証処理の結果、処理対象のセル内で矛盾
無く位相シフターが配置可能であった時に、該セルに対
してシフター配置済みである旨の認識フラグを付与する
ことにより、セルを複数回処理すること無く、効率的に
シフター自動配置処理および自動検証処理を実行可能な
フォトマスクの設計装置を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、部分的にコヒーレントな入射光を用
いるフォトリソグラフィで使用され、複数の不透明領域
および透明領域が形成されているフォトマスクを設計す
る際に、透明領域を通過する前記入射光に位相差を与え
る位相シフターを、透明領域間の最短距離がしきい値未
満で隣接する一対の透明領域の一方に配置するものであ
る。

【００２３】また、第２の発明は、部分的にコヒーレン
トな入射光を用いるフォトリソグラフィで使用され、複
数の不透明領域および透明領域が形成されているフォト
マスクの複数の透明領域を、透明領域間の最短距離がし
きい値未満で隣接しあう透明領域どうしの集合からなる
グループに分け、各々のグループ内でしきい値未満で隣
接する一対の透明領域の一方に、透明領域を通過する前
記入射光に位相差を与える位相シフターを自動配置し、
結果および必要に応じてより詳細な情報を表示する自動
配置手段と、既に全体的に位相シフターが配置されてい
るフォトマスクに対して、このフォトマスク上に形成さ
れている複数の透明領域を、透明領域間の最短距離がし
きい値未満で隣接しあう透明領域どうしの集合からなる
グループに分け、各々のグループ内でしきい値未満で隣
接する一対の透明領域の一方に前記シフターを仮配置
し、仮配置された位相シフターの配置状態と既に配置さ
れていた位相シフターの配置状態とを比較し、既に配置
されていた位相シフターの配置が誤っていた場合、既に
配置されていた位相シフターの配置状態と仮配置された
位相シフターの配置状態とを比較可能なように表示する
と共に、検証結果およびより詳細な情報を表示する自動
検証手段と、既に部分的に位相シフターが配置されてい
るフォトマスクに対して、前記位相シフターが配置済み
の透明領域については、前記自動検証手段による方法で
自動検証を行ない、位相シフターが未配置の透明領域に
ついては、前記自動配置手段による方法で自動配置を行
ない、結果表示およびより詳細な情報表示を行なう配置
・検証手段とから構成されている。

【００２４】更に、第１および第２の発明におけるしき
い値を、前記フォトマスク上に形成されている一対の透
明領域を通過する前記入射光を半導体基板上に照射し、
この半導体基板上の隣接する明部が分離可能な限界にお
ける前記一対の透明領域間の最短距離を、透明領域の幅
を変化させて測定し、測定された透明領域間の最短距離
の最大値若しくはそれより大きい値としている。

【００２５】また、第３の発明は、部分的にコヒーレン
トな入射光を用いるフォトリソグラフィで使用され、複
数の不透明領域および透明領域が形成されているフォト
マスクの透明領域上に、透明領域を通過する前記入射光
に位相差を与える位相シフターを、透明領域間の最短距
離がしきい値未満で隣接する一対の透明領域の一方に自
動配置する自動配置手段と、既に全体的に位相シフター
が配置されているフォトマスクに対して、その位相シフ
ターの配置が正しいかどうかを自動検証する自動検証手
段と、ある階層が前記不透明領域およびまたはセル（セ
ルは前記不透明領域およびまたは１つ下位の階層のセル
の集合である）の集合であるような階層構造を持つレイ
アウトデータが入力された場合に、前記自動配置手段お
よびまたは自動検証手段の処理の結果、処理対象のセル
内で矛盾無く位相シフターが配置可能であった時に該セ
ルに対してシフター配置済みである旨の認識フラグを付
与し、前記レイアウトデータにおいて前記認識フラグの
付いていないセルの内、最も下位の階層に位置するセル
を処理対象として選び出す階層構造認識手段とから構成
されている。

【００２６】また、第３の発明の自動配置手段が行なう
自動配置方法は、前記階層構造認識手段で選出された処
理対象セルのデータを入力するステップと、前記処理対
象セル内の集合要素を、互いの最短距離があるしきい値
未満で隣接する集合要素の集まり（以下、グループとい
う）に分けるステップと、グループ内に下位のセルを含
まないグループについて、全ての集合要素に対して位相
を決定するステップと、グループ内に下位のセルで定義
されたグループ（以下、下位グループという）を含むグ
ループについて、下位グループに含まれない集合要素に
対して位相を決定し、下位グループ間および下位グルー
プと下位グループに含まれない集合要素間で相対的な位
相を決定するステップと、グループの全域に矛盾無く位
相を与えることが可能であった場合に、該グループに含
まれる集合要素に対して処理対象セル名、グループ認識
番号、および位相値を付与するステップと、処理対象セ
ル内で位相の決定に矛盾が生じた場合に、矛盾を生じた
箇所を設計者に提示するステップとを有して構成されて
いる。

【００２７】更に、第３の発明の自動検証手段が行なう
自動検証方法は、前記階層構造認識手段で選出された処
理対象セルのデータを入力するステップと、前記処理対
象セル内の集合要素を、互いの最短距離があるしきい値
未満で隣接する集合要素の集まり（以下、グループとい
う）に分けるステップと、グループ内に下位のセルを含
まないグループについて、全ての集合要素に対して位相
を決定するステップと、グループ内に下位のセルで定義
されたグループ（以下、下位グループという）を含むグ
ループについて、下位グループに含まれない集合要素に
対して位相を決定し、下位グループ間および下位グルー
プと下位グループに含まれない集合要素間で相対的な位
相を決定するステップと、グループの全域に矛盾無く位
相を与えることが可能であった場合に、当該自動検証手
段によって決定した位相と予め入力された位相とを比較
し、誤りがある場合には誤りのある箇所を設計者に提示
し、誤りが無かった場合には該グループに含まれる集合
要素に対して処理対象セル名、グループ認識番号、およ
び位相値を付与するステップと、処理対象セル内で位相
の決定に矛盾が生じた場合に、矛盾を生じた箇所を設計
者に提示するステップとを有して構成されている。

【００２８】

【作用】上記手段により、第１の発明によるフォトマス
ク設計方法では、複数の不透明領域および透明領域が形
成されているマスクの透明領域間の最短距離が、あるし
きい値ｒ未満で隣り合う上記透明領域については、透明
領域を通過する入射光に位相差を与える位相シフターを
一対の透明領域の一方に配置する。更に、第１の発明で
は、マスク上で隣り合った透明領域を近づけていき、半
導体基板上で隣接する明部が分離される限界においての
マスク上の透明領域間の距離ｔを透明領域の幅を変化さ
せて測定し、求められたｔの最大値若しくはそれより大
きい値をしきい値ｒとしている。

【００２９】また、第２の発明によるフォトマスク設計
装置は、先ず、マスク上に形成されている複数の不透明
領域および透明領域の配置情報であるパターンデータを
入力する。

【００３０】シフター自動配置を行なう場合には、入力
されたパターンデータに対して、自動的にシフター配置
を行なう。シフター配置の自動検証を行なう場合には、
既に全体的にシフター配置済みのマスクに対して、シフ
ター配置位置が適切であるかどうかの検証を行なう。シ
フターが部分的に配置済みのパターンデータが入力され
た場合には、シフター配置済みの透明領域に関しては、
そのシフター配置が適切であるかを自動検証し、シフタ
ー未配置の透明領域に関しては、シフター自動配置を行
なう。上記それぞれの場合に対して、配置結果およびよ
り詳細な情報を表示する。

【００３１】シフター自動配置を行なう場合には、シフ
ター自動配置の対象となるパターンデータを入力する
と、結果としてシフター自動配置実行結果をグループ毎
にまとめた実行レポートを表示し、更に詳細な情報とし
て、シフター配置が可能であったグループのシフター配
置、若しくはシフター自動配置対象領域内の透明領域の
隣接関係を表現するグラフを表示する。

【００３２】シフターの自動検証を行なう場合には、シ
フター配置済みパターンデータを入力すると、結果とし
て自動検証実行結果をグループ毎にまとめた実行レポー
トを表示し、更に詳細な情報として、シフター配置が可
能で且つ正しいシフター配置がされていたグループにつ
いてのシフター配置、若しくはシフター配置検証対象領
域内の透明領域の隣接関係を表現するグラフ、若しくは
シフター配置が可能であるにも拘らず、既に配置済みの
シフターに配置誤りがあった場合には、誤っていたシフ
ター配置と正しいシフター仮配置を比較可能なように表
示する。

【００３３】部分的にシフター配置済みのマスクに対し
てシフター配置の自動検証および自動配置を行なう場合
には、部分的にシフター配置済みパターンデータが入力
されると、結果としてシフター配置検証・自動配置実行
結果をグループ毎にまとめた実行レポートを表示し、更
に詳細な情報として、シフター配置が可能で且つシフタ
ーが未配置のグループ、およびシフター配置が可能で且
つ正しく配置済みのグループについてのシフター配置、
若しくはシフター配置対象領域内の透明領域の隣接関係
を表現するグラフ、若しくはシフター配置が可能である
にも拘らず、既に配置済みのシフターに配置誤りがあっ
た場合には、誤っていたシフター配置と正しいシフター
仮配置を比較可能なように表示する。

【００３４】また、第３の発明によるフォトマスク設計
装置では、階層構造を持ったレイアウトデータが入力さ
れた場合、シフター配置済み認識フラグの付いていない
セルのうち最も下位の階層に位置するものを処理対象
（以下、カレントセルという）とし、順次、位相シフタ
ー自動配置或いはシフター自動検証を行なう。

【００３５】カレントセルに対して行なわれるシフター
自動配置は、以下のようにして行なわれる。先ず、階層
構造認識手段で選出された処理対象セルのデータを入力
し、シフター自動配置の処理対象領域内に存在するパタ
ーンを、互いの最短距離があるしきい値未満で隣接する
グループに分ける。グループ内に下位のセルを含まない
グループについては、全てのパターンに対して位相を決
定し、また、グループ内に下位のセルで定義された下位
グループを含むグループについては、下位グループに含
まれないパターンに対して位相を決定し、続いて、下位
グループ間および下位グループと下位グループに含まれ
ないパターン間で相対位相を決定する。グループの全域
に矛盾無く位相を与えることが可能であった場合には、
該グループに含まれるパターンに対して処理対象セル、
グループ認識番号、および位相の３つの情報を付与す
る。こうしてカレントセル内のグループ全てに矛盾無く
位相を与えることが可能であった場合には、階層構造認
識手段によりカレントセルに対してシフター配置済みの
認識フラグが与えられる。一方、カレントセル内で位相
決定に矛盾が生じた場合には、矛盾を生じた箇所を設計
者に提示する。

【００３６】また、カレントセルに対して行なわれるシ
フター自動検証は、以下のようにして行なわれる。先
ず、階層構造認識手段で選出された処理対象セルのデー
タを入力し、シフター配置検証の処理対象領域内に存在
するパターンを、互いの最短距離があるしきい値未満で
隣接するグループに分ける。グループ内に下位のセルを
含まないグループについては、全てのパターンに対して
位相を決定し、また、グループ内に下位のセルで定義さ
れた下位グループを含むグループについては、下位グル
ープに含まれないパターンに対して位相を決定し、続い
て、下位グループ間および下位グループと下位グループ
に含まれないパターン間で相対位相を決定する。グルー
プの全域に矛盾無く位相を与えることが可能であった場
合には、自動検証手段によって決定した位相（仮配置）
と予め入力された位相とを比較し、誤りがある場合には
誤りのある箇所を設計者に提示し、誤りが無かった場合
には、該グループに含まれるパターンに対して処理対象
セル、グループ認識番号、および位相の３つの情報を付
与する。こうしてカレントセル内のグループ全てに矛盾
無く位相を与えることが可能であった場合には、階層構
造認識手段によりカレントセルに対してシフター配置済
みの認識フラグが与えられる。一方、カレントセル内で
位相決定に矛盾が生じた場合には、矛盾を生じた箇所を
設計者に提示する。

【００３７】また階層構造認識手段は、シフター配置済
みの認識フラグを持つレイアウトを変更した場合、その
レイアウトの持つ認識フラグ、および該セルを下位セル
として含む上位のセル全ての認識フラグを除去する。

【００３８】

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
を説明する。

【００３９】第１の発明 まず、図１〜３を用いて、第１の発明のフォトマスク設
計方法に係わる一実施例を詳細に説明する。

【００４０】図１は、種々の大きさや形の透明領域ａ〜
ｇがマスク基板１上に混在するマスクを模式的に示して
いる。しきい値がｒであるとき、透明領域間の最短距離
がｒ未満となる透明領域の組み合わせは、ａとｂ、ｂと
ｆ、ｃとｄ、ｄとｅ、ｅとｇ、ｇとｃである。このよう
な箇所には一方の透明領域にシフターを配置することに
よって解像度が向上するので、これら一対の透明領域を
通過する部分的にコヒーレントな入射光に位相差を与え
るシフターをどちらか一方の透明領域に配置する。 例
えば、ａ，ｆ，ｃ，ｅにシフターを配置するとする。こ
のようにシフターを配置した場合のマスクのｘ−ｘ´断
面を図２に示す。同図では、透明領域ａ，ｃ，ｅにシフ
ター３が配置されている。

【００４１】なお、しきい値ｒは、設計者の経験に基づ
いて任意に決定してもよいが、下記の方法で決定するこ
とも可能である。

【００４２】図３は、しきい値ｒを求める際のマスクを
示している。ｘは透明領域４の幅、ｙは透明領域４の長
さであり、ｘ方向のしきい値だけを考えるため、ｘ《ｙ
とし、透明領域間の距離をｔとする。ある固定したｘ
で、二つの透明領域４を近づけていき、半導体基板上で
隣あった明部が分離可能なように限界においてのｔ_min
を測定する。ｘを変化させてｔ_min をいくつか測定し、
測定されたｔ_min のうちの最大値、もしくはそれより大
きい値をしきい値ｒとする。

【００４３】このように、第１の発明によれば、シフタ
ーを用いたマスクを設計する場合、しきい値ｒを求め、
種々の形や大きさの透明領域が混在するマスク上で、そ
れらの透明領域間の最短距離がしきい値ｒ未満で隣接す
る一対の透明領域の一方をシフター配置の対象にしてい
る。これにより、レベンソン型位相シフトマスクによる
解像度向上効果を充分に利用し、より高解像のマスクを
提供することができる。

【００４４】また、第１の発明によれば、しきい値ｒ以
上の距離で隣接する透明領域にシフター配置するか否か
を自由に決定できるため、シフター配置の自由度が上
り、シフターを用いたフォトマスクの設計効率が大幅に
向上する。

【００４５】第２の発明 次に、第２の発明のフォトマスク設計装置に係わる一実
施例を詳細に説明する。

【００４６】図４は、第２の発明に係わるフォトマスク
設計装置の構成を示すブロック図である。

【００４７】同図において、この設計装置は、大きく
は、制御部５、パターンデータ格納部６、入力部７、表
示部８から構成されており、制御部５には、シフター自
動配置部９、シフター自動検証部１０、シフター配置・
検証部１１、およびメモリ１２が備えられている。

【００４８】入力部７はキーボードまたはマウスなどの
入力装置であり、シフター自動配置部９、シフター自動
検証部１０、部分的にシフター配置済みマスクに対する
シフター配置・検証部１１のうちから１つの機能を選択
し、実行を指示するところである。

【００４９】制御部５は、マイクロプロセッサからな
り、メモリ１２に書き込まれている制御プログラムに従
い後述するデータ処理を行う。それぞれの処理部９〜１
１は、メモリ１２またはパターンデータ格納部６から、
処理対象となるパターンデータを入力する。

【００５０】入力されたデータをそれぞれの処理部９〜
１１において処理を行ない、その結果をＣＲＴ等の表示
部８に表示し、パターンデータ格納部６、またはメモリ
１２にデータの書き込みを行う。

【００５１】このように、フォトマスク設計装置は構成
されており、次に、シフター自動配置部９が選択された
場合の制御部５の制御動作を図５のフローチャートに従
い説明する。

【００５２】処理対象となるデータが、メモリ１２また
はパターンデータ格納部６から入力され、あるしきい値
ｒ未満で隣接する透明領域の集合からなるグループに分
類される（ステップ１０１，１０２）。ここで、しきい
値ｒは、設計者が任意に決定することもできるが、第１
の発明で説明した方法で決定することも可能である。グ
ループ内での相対的な位相は一意に決定されるが、グル
ープ間での相対的な位相は自由に決定することができ
る。第１の発明で説明したように、透明領域間の最短距
離がｒ未満で隣接する一対の透明領域の一方に、シフタ
ーを各グループごとに自動配置していく（ステップ１０
３）。

【００５３】続いて、シフター配置の情報、グループに
関する情報をメモリ１２または、パターンデータ格納部
６に書き込む（ステップ１０４）。処理結果は実行レポ
ートの形で表示される（ステップ１０５）。図６に実行
レポートの表示例を示す。

【００５４】実行レポート内容は、シフター自動配置対
象領域内に存在する全グループ数、シフター配置が可能
であったグループ数およびそのグループ番号、配置不可
能でシフター配置が行えなかったグループ数およびその
グループ番号である。

【００５５】さらに、シフター配置表示、またはグラフ
表示が選択されることによって、より詳細な情報が表示
される（ステップ１０６〜１０８）。シフター配置表示
が選択された場合には、シフター配置が可能であったグ
ループのシフター配置を表示する。その表示例を図７に
示す。図７において、透明領域（斜線部）と配置された
シフター（破線）が表示されている。

【００５６】グラフ表示が選択された場合の表示例を図
８に示す。現在開いているウィンドウ１３の近傍に新し
いウィンドウ１４をオープンし、そこにシフター自動配
置処理領域のパターン配置を表現するグラフを表示す
る。ここで、ウィンドウ１４中のグラフ内の丸印はウィ
ンドウ１３中の各パターンの位置関係を表現しており、
丸印と丸印をつなぐ線は、これらの丸印に対応する透明
領域間の最短距離がｒ未満で隣接していることを示して
いる。

【００５７】ウィンドウ１３内の透明領域（斜線部）と
ウィンドウ１４内の丸印を対応付け易いように、透明領
域と丸印の双方の近傍に、透明領域の属するグループ番
号とグループ内での識別番号を表示する。ウィンドウ１
４中で各々のグループに属する丸印や線分を、グループ
ごとに異なった色で表示することにより、区別を容易に
することも可能である。

【００５８】また、シフター配置が不可能であった箇所
は、グラフ上では、奇数個の丸印で構成される閉じたル
ープに対応するので、ウィンドウ１４中で、ループ１５
のような奇数個の丸印から構成されるループを強調（ハ
イライト）して示すことにより、グループ内のシフター
配置が不可能であった箇所を発見することが容易とな
る。

【００５９】次に、シフター自動検証部１０またはシフ
ター配置・検証部１１が選択された場合の、制御部５の
制御動作を図９のフローチャートに従い説明する。

【００６０】処理対象となるデータが、メモリ１２また
はパターンデータ格納部６から入力され、グループに分
類される（ステップ１１１，１１２）。透明領域間の最
短距離がｒ未満で隣接する一対の透明領域の一方にシフ
ターを仮配置していく（ステップ１１３）。既に配置済
みのシフター配置と仮配置されたシフター配置を比較す
る（ステップ１１４）。

【００６１】続いて、シフター配置の情報、グループに
関する情報を、メモリ１２またはパターンデータ格納部
６に書き込む（ステップ１１５）。検証結果は実行レポ
ートの形で表示される（ステップ１１６）。図１０に、
実行レポートの表示例を示す。

【００６２】実行レポートの内容は、シフター配置検証
対象領域内に存在する全グループ数、シフター配置が可
能であったグループ数およびそのグループ番号、配置不
可能でシフター配置が行えなかったグループ数およびそ
のグループ番号、配置可能であるが既に配置済みのシフ
ター配置に配置誤りがあったグループ数およびグループ
番号である。

【００６３】さらに、シフター配置表示、またはグラフ
表示、またはエラー表示が選択されることによって、よ
り詳細な情報が表示される（ステップ１１７〜１２
０）。シフター配置表示が選択された場合には、シフタ
ー配置可能であったグループで配置されたシフター配置
を表示する。その表示例は図７と同様である。また、グ
ラフ表示が選択された場合の表示例は図８と同様であ
る。

【００６４】エラー表示が選択された場合の表示例を図
１１に示す。現在開いているウインドウ１６の近傍に新
たなウィンドウ１７を開く。シフター配置が可能である
にも拘らず、既に配置済みのシフター配置が誤っていた
グループについてのみ、そのグループの透明領域（斜線
部）と正しいシフター仮配置（破線）をウィンドウ１７
に表示する。元のウィンドウ１６には、そのグループの
透明領域（斜線部）と既に配置済みの誤っているシフタ
ー配置（破線）を示す。ウィンドウ１６とウィンドウ１
７を比較することにより、シフター配置に誤りがある箇
所を検討することができる。

【００６５】第３の発明次に、第３の発明のフォトマス
ク設計装置に係わる一実施例を詳細に説明する。

【００６６】図１２は、第３の発明に係わるフォトマス
ク設計装置の構成を示すブロック図である。

【００６７】同図において、本実施例のフォトマスク設
計装置は、大きくは、制御部５’、パターンデータ格納
部６、入力部７、表示部８から構成されており、制御部
５’には、シフター自動配置部９’、シフター自動検証
部１０’、階層構造認識部１３、およびメモリ１２が備
えられている。

【００６８】入力部７はキーボードまたはマウス等の入
力装置であり、シフター自動配置部９’、シフター自動
検証部１０’の何れか１つの機能を選択し、実行を指示
する。

【００６９】制御部５’は、マイクロプロセッサからな
り、メモリ１２に書き込まれている制御プログラムに従
い後述するデータ処理を行なう。実行が指示されるとメ
モリ１２またはパターンデータ格納部６から、処理対象
となるレイアウトデータを階層構造認識部１３に入力す
る。

【００７０】階層構造認識部１３で入力されたレイアウ
トデータ中のセルを処理する順序が決定され、決められ
た順にシフター自動配置部９’、或いはシフター自動検
証部１０’において所定の処理が行なわれる。その結果
はＣＲＴ等の表示部８に表示される。また、シフター配
置を矛盾なく行なえたセルについては、階層構造認識部
１３でシフター配置済みの認識フラグが与えられ、パタ
ーンデータ格納部６またはメモリ１２に処理結果が書き
込まれる。

【００７１】次に、本実施例のフォトマスク設計装置に
おける階層構造認識部１３の制御動作を図１３に示すフ
ローチャートを参照して説明する。

【００７２】処理対象となるデータがメモリ１２または
パターンデータ格納部６から入力される。ここでは、一
例として図１４に示すような階層構造を持つレイアウト
データが入力された場合について考える。図１４の階層
構造は、例えばセルＡは３つのセルＢと、それぞれ１つ
のセルＣおよびセルＤから構成されることを表してい
る。従って、図１４の下部から上部に向かって階層構造
の下位から上位となっている。また、アスタリスク
（＊）の付いたセルは、予めシフター配置済み認識フラ
グが与えられているものとする。

【００７３】階層構造認識部１３では、先ず、シフター
配置済み認識フラグを持たないセルの内、階層構造の最
も下位に位置するセルを選び出し、そのセルをシフター
配置処理対象セル（以下、カレントセルという）とし
（ステップ１２１）、そのカレントセルのレイアウトデ
ータをシフター自動配置部９’またはシフター自動検証
部１０’に入力する（ステップ１２３）。

【００７４】次に、このようにして入力されたセルにつ
いて、シフター自動配置部９’またはシフター自動検証
部１０’によりシフター自動配置処理またはシフター自
動検証処理が行なわれる（ステップ１２４）。図１４の
例では、セルＥ、セルＢ、セルＤ、セルＡの順で処理が
行なわれることになる。

【００７５】シフター自動配置部９’またはシフター自
動検証部１０’の処理の結果、矛盾または誤り無くシフ
ター配置可能であった場合、階層構造認識部１３では、
セルに対してシフター配置済みの認識フラグを付与する
（ステップ１２５）。このようにして階層構造認識部１
３では、順次処理対象となるセルを決定し、全てのセル
にシフター配置済み認識フラグが付与された状態となっ
た時点で制御動作を終了する（ステップ１２６）。

【００７６】この他に、階層構造認識部１３では、ある
セルにシフター配置済み認識フラグを付与した後、その
レイアウトが変更された場合、そのセルのシフター配置
済み認識フラグ、並びにそのセルを下位セルとして含む
全てのセルのシフター配置済み認識フラグを除去する機
能も持っている。例えば、図１４の全てのセルにシフタ
ー配置済み認識フラグが付与されていた場合に、セルＢ
のレイアウトに変更が加えられた場合、セルＢ、セル
Ｄ、およびセルＡのシフター配置済み認識フラグが除去
される。

【００７７】次に、本実施例のフォトマスク設計装置に
おけるシフター自動配置部９’の制御動作を図１５に示
すフローチャートを参照して説明する。

【００７８】先ず、カレントセルデータが階層構造認識
部１３より入力される（ステップ１３１）。セル内のパ
ターンを、互いの最短距離ｒがあるしきい値ｓ未満で隣
接するパターンの集まり（以下、グループという）に分
ける（ステップ１３２）。尚、しきい値ｓの決定方法に
ついては、第１の発明のフォトマスク設計方法で述べた
方法を用いる。

【００７９】ここで、図１６に示す例を使ってグループ
分けを説明する。図１６では、それぞれのセルが、複数
の下位セルで生成されたグループ（下位グループ）から
構成される場合を示している。例えば、下位グループＣ
−１、Ｂ−２、およびＤ−２、並びにパターン１および
２が同一のグループに含まれるが、下位グループＤ−２
と下位グループＣ−１のように、隣り合っていなくても
同一のグループに含まれることがあり得る。

【００８０】次に、各々のグループにおいて、下位グル
ープを含むグループでは、下位グループに含まれないパ
ターンについてシフター自動配置が行なわれる（ステッ
プ１２４）。シフター自動配置の結果、シフター配置に
矛盾を生ずる場合には、その箇所を設計者に提示する
（ステップ１３８）。ここで、シフター自動配置、およ
び矛盾箇所の設計者への提示の方法は、第２の発明のフ
ォトマスク設計装置と同様である。

【００８１】また、シフター自動配置の結果、矛盾無く
シフター配置可能であった場合には、下位グループ間、
および下位グループとカレントセルに含まれるパターン
間で、相対位置を決定する（ステップ１３５）。つま
り、ある下位グループと隣り合う下位グループまたはパ
ターンとの境界で、しきい値ｓ未満で隣り合うパターン
の位相が互いに反転するように位相を決定する。その結
果、矛盾を生じた場合には、矛盾箇所を設計者に提示す
る（ステップ１３８）。

【００８２】一方、グループ中に下位グループを含まな
い場合には、そのグループに対してシフター自動配置を
行なう（ステップ１３６）。シフター自動配置の結果、
シフター配置に矛盾を生ずる場合には、その箇所を設計
者に提示する（ステップ１３８）。また、シフター自動
配置の結果、矛盾無くシフター配置可能であった場合に
は、各々のパターンに対し、カレントセル、グループ認
識番号、および位相の３つの情報を付与する（ステップ
１３７）。

【００８３】以上のステップ１３３からステップ１３８
までの処理を、全てのグループについて行なう（ステッ
プ１３９）。

【００８４】尚、ステップ１３７で付与されるカレント
セル、グループ認識番号、および位相の３つの情報は、
１つのパターンに対して複数回付与される場合には、そ
れらの情報を順次保存していき、一番新しいものを現在
の状態として認識する。また、レイアウトの変更等によ
りシフター配置済み認識フラグが除去される場合、シフ
ター配置済み認識フラグが除去されたセルをカレントセ
ルとして記述している３つの情報も除去する。即ち、各
々のパターンが持っているカレントセル、グループ認識
番号、および位相の情報は、シフター配置済み認識フラ
グを持ったセルに対応しているものでなければならな
い。

【００８５】次に、本実施例のフォトマスク設計装置に
おけるシフター自動検証部１０’の制御動作を図１７に
示すフローチャートを参照して説明する。

【００８６】先ず、カレントセルデータが階層構造認識
部１３より入力され（ステップ１４１）、以降、グルー
プ分け、位相決定が行なわれるが、ステップ１４１〜１
４６および１４８の処理は、シフター自動配置部９’に
おけるステップ１３１〜１３６および１３８の処理と同
様である。

【００８７】ステップＳ１４４および１４５、またはス
テップ１４６の自動配置処理の結果、矛盾を生じなかっ
たグループについては、設計者から入力された位相との
比較を行なう（ステップ１４９）。つまり、入力された
位相と上述のように決定した位相（仮配置）とが一致す
るかを検証する。上述のようにして決定した位相は、グ
ループ毎に反転した後比較を行なっても差し支えない。

【００８８】入力された位相に誤りがある場合には、そ
の箇所を設計者に提示する（ステップ１５０）。ここ
で、誤りの提示方法は、第２の発明のフォトマスク設計
装置と同様である。また、誤りが無かった場合には、各
々のパターンに対してカレントセル、グループ認識番
号、および位相の３つの情報を付与する（ステップ１５
１）。

【００８９】以上のステップ１４３からステップ１５１
までの処理を、全てのグループについて行なう（ステッ
プ１５２）。

【００９０】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、透
明領域の最短距離に応じてシフターを配置しているの
で、無駄なシフター配置を防ぐことができ、フォトマス
クの設計効率を向上させることができる。

【００９１】また、第２の発明によれば、既にシフター
配置済みのマスクに対するシフター自動配置機能、およ
び自動検証機能を備えた。これにより、シフター配置が
不可能である箇所や、シフター配置に誤りがある場合に
は、それを修正するための参考情報を提示することがで
きる。

【００９２】また、第３の発明によれば、階層構造を持
ったレイアウトデータが入力された場合に、階層構造を
保持したままでシフターの自動配置およびシフター自動
検証を行なうこととしたので、階層構造を展開して行な
うことによるデータ量の増加、データ処理時間の増大と
いった問題を回避することができる。

【００９３】更に、第３の発明によれば、シフター自動
配置処理または自動検証処理の結果、処理対象のセル内
で矛盾無く位相シフターが配置可能であった時には、階
層構造認識手段より該セルに対してシフター配置済みで
ある旨の認識フラグを付与することとしたので、セルを
複数回処理することが無くなり、シフター自動配置処理
および自動検証処理を効率化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明に係わる一実施例を説明するため
の、種々の形や大きさの透明領域が形成されているフォ
トマスクの平面図である。

【図２】図１のｘ−ｘ’断面図である。

【図３】しきい値を求める方法を説明する際のマスク平
面図である。

【図４】第２の発明のフォトマスク設計装置に係わる一
実施例の構成を示すブロック図である。

【図５】図４で示したシフター自動配置部の動作手順を
示すフローチャートである。

【図６】図４で示したシフター自動配置部によって表示
される実行レポートの表示例である。

【図７】第２の発明によって表示されるシフター配置の
表示例である。

【図８】第２の発明によって表示されるグラフ表示の表
示例である。

【図９】図４で示したシフター自動検証部およびシフタ
ー配置・検証部の動作手順を示すフローチャートであ
る。

【図１０】図４で示したシフター自動検証部およびシフ
ター配置・検証部によって表示される実行レポートの表
示例である。

【図１１】図４で示したシフター自動検証部およびシフ
ター配置・検証部によって表示されるエラー表示の表示
例である。

【図１２】第３の発明のフォトマスク設計装置に係わる
一実施例の構成を示すブロック図である。

【図１３】図１２で示した階層構造認識部の動作手順を
示すフローチャートである。

【図１４】階層構造を持ったレイアウトデータの一例を
説明する階層構造図である。

【図１５】図１２で示したシフター自動配置部の動作手
順を示すフローチャートである。

【図１６】階層構造を持ったレイアウトデータの一例を
説明するマスク平面である。

【図１７】図１２で示したシフター自動検証部の動作手
順を示すフローチャートである。

【図１８】一般的なレベンソン型位相シフトマスクの断
面図である。

【図１９】従来のシフター配置における不具合を説明す
るためのマスクの平面図である。

【図２０】階層構造を持ったレイアウトデータの一例を
説明するマスク平面図である。

【符号の説明】

１ マスク基板 ２ 遮光部（不透明領域） ３ 位相シフター ４，ａ〜ｇ 透明領域 ｘ 透明領域の幅 ｙ 透明領域の長さ ｔ 透明領域間の距離 ５，５’ 制御部 ６ パターンデータ格納部 ７ 入力部 ８ 表示部 ９，９’ シフター自動配置部 １０，１０’ シフター自動検証部 １１ シフター配置・検証部 １２ メモリ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部分的にコヒーレントな入射光を用いる
   フォトリソグラフィで使用され、複数の不透明領域およ
   び透明領域が形成されているフォトマスクを設計する際
   に、透明領域を通過する前記入射光に位相差を与える位
   相シフターを、透明領域間の最短距離がしきい値未満で
   隣接する一対の透明領域の一方に配置することを特徴と
   するフォトマスク設計方法。
2. 【請求項２】 部分的にコヒーレントな入射光を用いる
   フォトリソグラフィで使用され、複数の不透明領域およ
   び透明領域が形成されているフォトマスクの透明領域上
   に、透明領域を通過する前記入射光に位相差を与える位
   相シフターを、透明領域間の最短距離がしきい値未満で
   隣接する一対の透明領域の一方に自動配置する自動配置
   手段と、 既に全体的に位相シフターが配置されているフォトマス
   クに対して、その位相シフターの配置が正しいかどうか
   を自動検証する自動検証手段と、 既に部分的に位相シフターが配置されているフォトマス
   クに対して、位相シフターが配置済みの透明領域につい
   ては、その位相シフターの配置が正しいかどうかを自動
   検証し、位相シフターが未配置の透明領域については、
   透明領域間の最短距離がしきい値未満で隣接する一対の
   透明領域の一方に位相シフターを自動配置する配置・検
   証手段とのうち、少なくとも１つの手段を備えているこ
   とを特徴とするフォトマスク設計装置。
3. 【請求項３】 部分的にコヒーレントな入射光を用いる
   フォトリソグラフィで使用され、複数の不透明領域およ
   び透明領域が形成されているフォトマスクの透明領域上
   に、透明領域を通過する前記入射光に位相差を与える位
   相シフターを、透明領域間の最短距離がしきい値未満で
   隣接する一対の透明領域の一方に自動配置する自動配置
   手段と、 既に全体的に位相シフターが配置されているフォトマス
   クに対して、その位相シフターの配置が正しいかどうか
   を自動検証する自動検証手段とのうち、少なくとも１つ
   の手段を備え、 ある階層が前記不透明領域およびまたはセル（セルは前
   記不透明領域およびまたは１つ下位の階層のセルから構
   成される）から構成されるような階層構造を持つレイア
   ウトデータが入力された場合に、前記自動配置手段およ
   びまたは自動検証手段の処理の結果、処理対象のセル内
   で矛盾無く位相シフターが配置可能であった時に該セル
   に対してシフター配置済みである旨の認識フラグを付与
   し、前記レイアウトデータにおいて前記認識フラグの付
   いていないセルの内、最も下位の階層に位置するセルを
   処理対象として選び出す階層構造認識手段を備えている
   ことを特徴とするフォトマスク設計装置。
4. 【請求項４】 前記自動配置手段は、 前記階層構造認識手段で選出された処理対象セルのデー
   タを入力するステップと、 前記処理対象セル内の集合要素を、互いの最短距離があ
   るしきい値未満で隣接する集合要素の集まり（以下、グ
   ループという）に分けるステップと、 グループ内に下位のセルを含まないグループについて、
   全ての集合要素に対して位相を決定するステップと、 グループ内に下位のセルで定義されたグループ（以下、
   下位グループという）を含むグループについて、下位グ
   ループに含まれない集合要素に対して位相を決定し、下
   位グループ間および下位グループと下位グループに含ま
   れない集合要素間で相対的な位相を決定するステップ
   と、 グループの全域に矛盾無く位相を与えることが可能であ
   った場合に、該グループに含まれる集合要素に対して処
   理対象セル名、グループ認識番号、および位相値を付与
   するステップと、 処理対象セル内で位相の決定に矛盾が生じた場合に、矛
   盾を生じた箇所を設計者に提示するステップとを有する
   自動配置方法により、位相シフターを配置することを特
   徴とする請求項３に記載のフォトマスク設計装置。
5. 【請求項５】 前記自動検証手段は、 前記階層構造認識手段で選出された処理対象セルのデー
   タを入力するステップと、 前記処理対象セル内の集合要素を、互いの最短距離があ
   るしきい値未満で隣接する集合要素の集まり（以下、グ
   ループという）に分けるステップと、 グループ内に下位のセルを含まないグループについて、
   全ての集合要素に対して位相を決定するステップと、 グループ内に下位のセルで定義されたグループ（以下、
   下位グループという）を含むグループについて、下位グ
   ループに含まれない集合要素に対して位相を決定し、下
   位グループ間および下位グループと下位グループに含ま
   れない集合要素間で相対的な位相を決定するステップ
   と、 グループの全域に矛盾無く位相を与えることが可能であ
   った場合に、当該自動検証手段によって決定した位相と
   予め入力された位相とを比較し、誤りがある場合には誤
   りのある箇所を設計者に提示し、誤りが無かった場合に
   は該グループに含まれる集合要素に対して処理対象セル
   名、グループ認識番号、および位相値を付与するステッ
   プと、 処理対象セル内で位相の決定に矛盾が生じた場合に、矛
   盾を生じた箇所を設計者に提示するステップとを有する
   自動検証方法により、位相シフターの配置の自動検証を
   行なうことを特徴とする請求項３に記載のフォトマスク
   設計装置。