JPH10239826A - フォトマスクパターン設計装置およびフォトマスクパターン設計方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 論理回路のデザインルールを満たした設計を
することができるとともに、微細加工精度が向上した光
近接効果補正パターンを含むフォトマスクパターンを簡
易に得ることができるフォトマスクパターン設計装置お
よびフォトマスクパターン設計方法を得ること。 【解決手段】 本発明は、通常のフォトマスクハ゜ターンにおける
最適化すべきフォトマスクパターン部分を抽出するため
の条件たるハ゜ターンテ゛サ゛インルールの入力に用いられるパターン
条件入力部２と、ハ゜ターンテ゛サ゛インルールに適合しない光近接効
果補正すべき光近接効果補正前パターンセルを抽出する
パターン抽出部７と、最適化前パターンセルに対して複
数回に亘って繰り返し光強度シミュレーションを実行す
る光強度シミュレーション部９と、上記複数のシミュレ
ーション結果に基づいて光近接効果補正前パターンセル
を最適化するパターン最適化部１０とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトマスクパタ
ーン設計に用いられるフォトマスクパターン設計装置お
よびフォトマスクパターン設計方法に関し、特にフォト
リソグラフィを最適化するための光近接補正パターンの
生成に用いて好適なフォトマスクパターン設計装置およ
びフォトマスクパターン設計方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩのパターンは、数十層にも層分け
された膨大な図形から構成された回路パターンの集合か
らなり、わずか１０００ゲート程度のＬＳＩの回路パタ
ーンであっても、上記回路パターンの図面の数は、数十
万にもおよぶ。また、上記ＬＳＩのパターンのデータ量
が非常に膨大であることから、ＬＳＩ設計工程の多く
は、コンピュータによる自動設計化が図られている。こ
こで、ＬＳＩのパターン設計工程は、一般的なフルカス
タム設計方式のＬＳＩ工程を例にすると、大別して機能
設計工程、論理設計工程、回路設計工程およびマスクパ
ターン設計工程という４工程からなる。上記４工程にお
いて、設計の最終工程たるマスクパターン設計工程は、
実際のデバイス製造に深く関与している。

【０００３】図２は、上述した従来のパターン設計工程
を説明するフローチャートであり、一例として一般的な
ＬＳＩのパターン設計工程を説明するフローチャートで
ある。図２において、ステップＳＡ１では、要求される
性能を具備するような機能設計が行われた後、ステップ
ＳＡ２では論理設計が行われ、上記機能設計を満足する
論理回路が設計される。

【０００４】ステップＳＡ３では、ステップＳＡ２にお
いて設計された論埋回路が要求する特性を実現すべく、
トランジスタや配線等の構成要素からなる具体的な回路
の設計が行われる。ステップＳＡ４では、ステップＳＡ
３において設計された回路における個々のトランジスタ
の形状や配置をデザインルールに基づいて決定するとい
うマスクパターン設計が行われる。

【０００５】ここで、上記デザインルールとは、ＬＳＩ
の製造プロセスの微細加工精度やデバイスの電子特性に
基づいて定められた幾何学的設計規則をいい、例えば、
各配線の最小線幅、当該配線とこれに隣接する配線との
間の最小間隔、コンタクトホール径、層間の目合わせ裕
度をいう。すなわち、デザインルールとは、２次元的な
配線について最適化を図るためのルールをいう。

【０００６】具体的には、ステップＳＡ４では、設計用
のＣＡＤ（Computre Aided Design）ツールを用いて、
素子や配線が記号で表された複数のシンボル図を適宜組
み合わせることにより、上述したデザインルールを満足
するマスクパターンの設計が行われる。

【０００７】ステップＳＡ５では、ステップＳＡ４にお
いて設計されたフォトマスクパターンの全てがデザイン
ルールを満足しているか否かを検証するデザインルール
チェック（ＤＲＣ）が行われる。具体的には、ステップ
ＳＡ５では、ＤＲＣシステムと呼ばれる検証用ツールに
よって、フォトマスクパターンに対するデザインルール
チェックが行われ、問題のある箇所についてパターン訂
正が行われた後、フォトマスクパターンデータが作成さ
れる。このＤＲＣを行う理由は、ステップＳＡ４におい
て作成されたマスクパターンに、論理ミス、配置ミス、
寸法ミス等に基づくエラー箇所が存在している可能性が
あるため、上記エラー箇所を訂正する必要があるからで
ある。

【０００８】ステップＳＡ６では、ステップＳＡ５にお
いて作成されたフォトマスクパターンデータが出力され
る。そして、ステップＳＡ７では、上記フォトマスクパ
ターンデータに基づいて実際にフォトマスクが作成され
た後、該フォトマスクを用いてリソグラフィ工程が行わ
れる。ここで、ステップＳＡ６において作成されたフォ
トマスクパターンは、マスクパターン設計通りの配線等
が配置され、かつデザインルールに適合するものであっ
て、論理回路として設計通りのパターンである。

【０００９】しかしながら、図２を参照して説明した一
連の設計作業は、ＬＳＩの論理的な特性を満足させるべ
く行われるものであり、ステップＳＡ７のリソグラフィ
工程における半導体ウェハの微細加工精度を考慮し、か
つ実際に得られるデバイス特性の最適化を考慮したもの
ではない。すなわち、ステップＳＡ７を経て、実際に製
品として得られるＬＳＩの電気特性は、論理設計（ステ
ップＳＡ２）で得られた論理回路の特性に忠実なものと
は限らない。従って、この実際に得られるＬＳＩの電気
特性は、ウェハプロセスにおける微細加工精度の影響を
強く受けることから、必ずしも期待する特性とはならな
い。

【００１０】特に、現在、デバイスの最小寸法が０．５
μｍ以下の超微細加工が要求されるリソグラフィ技術に
おいては、周知のごとく微細加工の極限技術たる光近接
効果補正技術（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ
Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；略称ＯＰＣ）や超解像技術等が
注目されている。このことから、これら光近接効果補正
技術や超解像技術等を実際の量産に適用すべく、同技術
の開発が行われている。

【００１１】しかしながら、上記光近接効果補正技術に
は、図２に示すステップＳＡ６において作成されたフォ
トマスクパターン（データ）（以下、通常のフォトマス
クパターンと称する）をそのまま適用することができな
い。従って、光近接効果補正技術等に通常のフォトマス
クパターンを適用するためには、該フォトマスクパター
ンを特別な加工ルール（以下、パターンデザインルール
と称する）に基づいて再編成すればよい。上記パターン
デザインルールは、光近接効果補正技術等の専用のルー
ルであり、上述したデザインルールとは全く別異のもの
であり、リソグラフィ工程の露光条件や工程条件により
決定される。

【００１２】ここで、上述した光近接効果補正技術につ
いて詳述する。この光近接効果補正技術とは、パターン
の寸法幅が光の解像限界に近い場合、半導体ウェハの表
面に露光転写されたパターンの解像度が不充分になるこ
とによりパターンの形状が劣化、またはパターン同士が
接触するという事態を防止するための技術をいう。

【００１３】具体的には、通常のフォトマスクパターン
に対して、光近接効果補正パターンと称される特別のパ
ターンを付加したり、または変形を加える。これによ
り、パターンに光近接効果を与え、露光転写の際の形状
劣化が防止される。上記光近接効果補正パターンは、解
像しないような解像限界以下の微細なサイズとなるよう
に設計されている。

【００１４】図３は、上記光近接効果補正パターンが付
加された通常のネガ型のフォトマスクパターンの一例を
示す平面図である。この図において、３０は、光近接効
果補正を施すべき矩形の主パターンであり、解像限界以
下であって均一なサイズとされている。３１Ａ、３１
Ｂ、・・・は、光近接効果補正パターンであり、各一隅が
主パターン３０の４隅に各々隣接するように配置されて
いる。

【００１５】これら光近接効果補正パターン３１Ａ、３
１Ｂ、・・・は、論理回路と別異なものである。従って、
論理設計（ステップＳＡ２）の段階においては、光近接
効果補正パターン３１Ａ、３１Ｂ、・・・が一切考慮され
ることなく、主パターン３０のみ考慮されて設計され
る。従って、実際には、上記光近接効果補正パターン３
１Ａ、３１Ｂ、・・・はステップＳＡ４のマスクパターン
設計の段階において主パターン３０に付加される。

【００１６】上記付加方法としては、人手により行う方
法と、最適化を考慮しなければコンピュータにより実行
する方法がある。人手による方法では、ステップＳＡ４
において主パターン３０に対して１つ１つ光近接効果補
正パターン３１Ａ、３１Ｂ、・・・が設計者により付加さ
れる。他方、コンピュータによる方法では、、図３に示
す解像限界以下であって均一なサイズの矩形の主パター
ン３０が通常のフォトマスクパターンの中から抽出され
た後、該主パターン３０の４隅に光近接効果補正パター
ン３１Ａ、３１Ｂ、・・・が半自動的に付加される。この
方法を用いる場合にはＣＡＤツールのソフトウェアに対
して上述した配置を行うためのアルゴリズムを付加する
必要がある。

【００１７】しかしながら、実際には、数十〜数百万図
形に達することもある通常のフォトマスクパターンの中
から特定の条件の主パターン３０を設計者が漏れなく抽
出することが不可能であることから、もっぱら、後者の
コンピュータによる方法が用いられている。

【００１８】ところで、上述したコンピュータによる方
法は、万能でなく、通常のフォトマスクパターンにおけ
る各回路パターンの配置状況が所定の場合、次のような
問題が生じることがある。すなわち、コンピュータによ
る方法では、画一的な寸法および形状たる光近接効果補
正パターン３１Ａ、３１Ｂ、・・・を、一律に主パターン
３０に対して付加している。しかしながら、通常のフォ
トマスクパターンにおいては、回路パターンの形状・構
成・パターン密度が各部分によって異なっているのが一
般的であり、光近接効果も各部分によって当然のことな
がら異なる。従って、コンピュータによる方法によって
配置された光近接効果補正パターン３１Ａ、３１Ｂ、・・
・は、ある部分では光近接効果を補正するのに最適な形
状等であっても、他方、他の部分では最適な形状等とは
限らないのである。

【００１９】例えば、図４（ａ）に示す主パターン４０
Ａと主パターン４０Ｂとが必要以上に隣接した通常のネ
ガ型のフォトマスクパターンの部分に上述した光近接効
果補正パターンを付加する場合、光近接効果補正パター
ン４１Ａ、４１Ｂは、同図に示すように配置されるのが
最適である。すなわち、光近接効果補正パターン４１
Ａ、４１Ｂは、各一部分が主パターン４０Ａ、４０Ｂの
各隅と重複するようにして各々配置されている。これ
は、半導体ウェハの表面にフォトマスクパターンを露光
転写した際に、パターン同士がショートするのを防止す
るためである。

【００２０】また、図４（ｂ）に示す主パターン５０Ａ
と主パターン５０Ｂとが必要以上に隣接したポジ型の通
常のフォトマスクパターンに光近接効果補正パターンを
付加する場合、光近接効果補正パターン５１Ａ、５１Ｂ
は、同図に示すように配置されるのが最適である。すな
わち、光近接効果補正パターン５１Ａ、５１Ｂは、主パ
ターン５０Ａ、５０Ｂの各隅部分を欠くようにして配置
される。これは、半導体ウェハの表面にフォトマスクパ
ターンを露光転写した際に、パターンが切断するのを防
止するためである。

【００２１】しかしながら、コンピュータによる方法で
は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、主パターン
４０Ａ、４０Ｂ等が隣接しているという状況が考慮され
ることなく図３に示すごとく画一的に光近接効果補正パ
ターン４１Ａ、４１Ｂ等が配置される。従って、コンピ
ュータによる方法では、図４（ａ）および（ｂ）に示す
ような最適な配置がなされず、上述したパターンがショ
ートまたは切断するという致命的欠陥が生じるという問
題がある。

【００２２】このように光近接効果補正パターンの最適
化をする際には、少なくとも回路パターンの形状・構成
・パターン密度を考慮して光近接効果補正パターンを設
計する必要がある。従って、光近接効果補正パターンを
考慮した設計を行う際には、光近接効果補正パターンを
どこに配置するかに加えて、同パターンの形状が適切で
あるか否かを判断しつつ行わなければならない。そこ
で、従来より、上記判断方法としては、フォトマスクパ
ターンに対する露光転写が行われた後の半導体ウェハの
表面の状態を予測するシミュレーション技術が用いられ
ている。

【００２３】すなわち、従来より、半導体工程の研究開
発または開発試作段階においては、そのプロセスや製造
物の特性を把握し、製造条件に対する特性の予測や評価
を仮想的に実験するための技術としてコンピュータによ
るシミュレーション技術が用いられており、同技術は、
現在盛んに利用されている。特に、数多くあるコンピュ
ータシミュレーション技術の中で、半導体製造技術の中
心的な微細加工技術であるフォトリソグラフィ工程で用
いられるシミュレーションの技術は、理論的にも確立し
ており、研究開発において欠かせない技術である。

【００２４】また、上記フォトリソグラフィ工程のシミ
ュレーションにおける露光工程のシミュレーション技術
は、特に、光強度シミュレーション技術と称され、投影
露光装置（ステッパー）を用いてフォトマスクパターン
を半導体ウェハ表面に露光転写した場合における投影光
学像の光強度分布を計算により求めるものである。実際
には、上記光強度シミュレーションは、光強度シミュレ
ータと呼ばれるソフトウェアを用いてコンピュータによ
り実行される。

【００２５】また、上述した光強度シミュレーション技
術の基礎となる物理理論としては、Ｈ．Ｈｏｐｋｉｎｓ
らによって確立された結像光学理論が知られている。こ
の結像光学理論の詳細については、Ｂｏｒｎ、Ｗｏｌｆ
著「光学の原理II・III」１９７５、またはＨ．Ｈｏｐ
ｋｉｎｓ；Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ｖｏｌ．４７、
Ｎｏ．６（’５７）ｐ５０８を参照されたい。さらに、
コンピュータ計算モデルとしては、Ｌｉｎ、またはＹｅ
ｕｎｇによるモデル等をも参照されたい。

【００２６】加えて、上述した光強度シミュレーション
技術は、実際に半導体ウェハに対してリソグラフィを施
すことなく、半導体ウェハ表面の露光分布を計算により
推定することができるという利点を有していることか
ら、リソグラフィ工程の研究開発やデバイス試作におい
て頻繁に利用されている。

【００２７】特に、近時、第１に微細加工技術に要求さ
れる加工精度が光による加工の限界にまで達しようとし
ていること、および第２に技術面およびコスト面を考慮
すれば、実際に実験を繰り返して行うデバイス開発が困
難であること、という背景に鑑れば、光シミュレーショ
ン技術は、重要性を増してきている。

【００２８】これは、光シミュレーション技術が、コン
ピュータを利用することによって低コストかつ迅速に、
結果（光強度分布）を得ることができるという利点を有
しているからにほかならない。従って、光強度シミュレ
ーション技術は、かかる利点を有していることから、光
近接効果補正パターンの最適化に有効であることが認め
られており、各種研究機関においては、上記最適化に関
する研究が行われている。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した光
強度シミュレーション技術による光近接効果補正パター
ンの最適化に関する研究は、未だ研究開発段階の域を出
ておらず、実用化のメドが立つまで至っていない。これ
は、半導体ウェハという２次元に関する光強度シミュレ
ーションの計算量が膨大となることから、メモリの容量
の制約、計算に長時間を要するという理由によるもので
ある。

【００３０】例えば、ワークステーションの場合には、
わずか１０μｍ角程度の領域に対する光強度シミュレー
ションであっても、約１分程度の時間を要しなければ所
定以上の精度の結果を得ることができない。しかるに、
上記１０μｍ角の１００万倍の面積（１０ｍｍ角）を有
するＬＳＩのフォトマスクパターン全体に対して、光強
度シミュレーションを行うと、計算に要する時間は、露
光条件が固定という条件での計算量が面積にほぼ比例す
るため、１００万倍となる。従って、かかる光強度シミ
ュレーションを最高速のスーパーコンピュータを用いて
実行したとしても相当の計算時間を要するため、この方
法は、実用的でない。

【００３１】さらに、実際のＬＳＩ回路のフォトマスク
パターンは、周知のごとく非常に複雑でかつ膨大であ
り、数十万〜数百万もの閉図形から構成されている。こ
のような膨大なデータ量のフォトマスクパターン全体に
対して、微細加工精度を最適化すべく上述した光強度シ
ミュレーションを行うことは、実用上不可能である。ま
た、全フォトマスクパターンの中から、光近接効果補正
すべき一部分（パターンセル）を人手により抽出した
後、該パターンセルに対して光強度シミュレーションを
行うことも考えられるが、この方法は、多大なる労力、
ヒューマンエラー等を考慮すれば現実的でない。

【００３２】さらに、光近接効果補正パターンを用いた
光近接効果補正技術には、解決が困難な問題が内在して
いる。すなわち、前述したように光近接効果補正パター
ンを、それ自身が解像しないような大きさにしなければ
ならないが、実際のマスク製造技術においては、上記条
件を満たす超高精度なプロセス制御を実現することが難
しい。

【００３３】例えば、半導体ウェハの表面に実際に形成
されるパターンに対するフォトマスクパターンの大きさ
は、縮小投影露光装置を用いるために通常５〜４倍とさ
れている。従って、一例として０．３５μｍルールの６
４ＭビツトＤＲＡＭにおけるフォトマスクパターンの最
小寸法は、１．７５μｍ（０．３５μｍ×５倍）であ
る。

【００３４】一方、上述した光近接効果補正パターンの
適切な寸法は、リソグラフィ工程の露光波長に依存し、
例えば露光波長が３６５ｎｍの場合、０．８μｍであ
る。すなわち、光近接効果補正パターンを生成する場合
には、ＤＲＡＭにおけるフォトマスクパターンの場合に
比して約２倍（１．７５μｍ／０．８μｍ）の精度が要
求されるのである。

【００３５】このことから、光近接効果補正パターンの
寸法が０．８μｍ以上では、光近接効果補正パターン自
身が解像したり、互いに隣接するパターン同士が接触し
てしまうという重大なる問題が生じる。しかしながら、
現在のリソグラフィ技術において、上述した２倍の精度
を満足する寸法制御をすることは、困難である。

【００３６】本発明はこのような背景のもとになされた
もので、論理回路のデザインルールを満たした設計をす
ることができるとともに、微細加工精度が向上した光近
接効果補正パターンを含むフォトマスクパターンを簡易
に得ることができるフォトマスクパターン設計装置およ
びフォトマスクパターン設計方法を提供することを目的
とする。

【００３７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、フォトマスクパターンにおいて光近接効果補正をす
べきパターンセルを、所定の条件に基づいて抽出するパ
ターンセル抽出手段と、前記パターンセル抽出手段によ
り抽出された前記パターンセルに対して光強度シミュレ
ーションを行い前記パターンセルにおける光強度の分布
を計算により求めた結果に基づいて、前記パターンセル
を微細加工用に最適化しこれを最適化パターンセルとし
て出力する最適化手段とを具備することを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフォ
トマスクパターン設計装置において、前記最適化手段
は、前記光強度シミュレーションの条件を変えて複数
回、前記光強度シミュレーションを行った後、複数のシ
ミュレーション結果のうち前記微細加工用に最も適合し
た当該シミュレーション結果に基づいて、前記最適化パ
ターンセルを出力することを特徴とする。また、請求項
３に記載の発明は、請求項１または２に記載のフォトマ
スクパターン設計装置において、前記最適化パターンセ
ルに対して、リサイズ補正をかける補正手段を具備する
ことを特徴とする。また、請求項４に記載の発明は、フ
ォトマスクパターンにおいて光近接効果補正をすべきパ
ターンセルを、所定の条件に基づいて抽出する第１の過
程と、第１の過程において抽出された前記パターンセル
に対して光強度シミュレーションを行い前記パターンセ
ルにおける光強度の分布を計算により求めた結果に基づ
いて、前記パターンセルを微細加工用に最適化しこれを
最適化パターンセルとして出力する第２の過程とを有す
ることを特徴とする。また、請求項５に記載の発明は、
請求項４に記載のフォトマスクパターン設計方法におい
て、前記第２の過程においては、前記光強度シミュレー
ションの条件を変えて複数回、前記光強度シミュレーシ
ョンを行った後、複数のシミュレーション結果のうち前
記微細加工用に最も適合した当該シミュレーション結果
に基づいて、前記最適化パターンセルを出力することを
特徴とする。また、請求項６に記載の発明は、請求項４
または５に記載のフォトマスクパターン設計方法におい
て、前記最適化パターンセルに対して、リサイズ補正を
かける第３の過程を有することを特徴とする。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に
よるフォトマスクパターン設計装置の構成を示すブロッ
ク図である。この図において、１は、マスクパターンデ
ータ入力部であり、前述したＣＡＤツールを用いて生成
されたフォトマスクパターンデータの入力に用いられ
る。すなわち、該フォトマスクパターンデータは、図２
に示すステップＳＡ６において出力される通常のフォト
マスクパターンデータである。

【００３９】２は、パターン条件入力部であり、前述し
た通常のフォトマスクパターンの中から、光近接効果補
正パターンを付加すべきパターンを抽出する条件（以
下、パターンデザインルールと称する）の入力に用いら
れる。言い換えれば、上記光近接効果補正パターンを付
加すべきパターンは、光近接効果補正を行うべきパター
ンである。また、パターン条件入力部２は、入力された
パターンデザインルールをパターンデザインルールデー
タとして出力する。上記パターンデザインルールは、後
工程として実施される半導体ウェハのフォトリソグラフ
ィ工程の露光条件等を考慮して決定される。

【００４０】具体的には、上記パターンデザインルール
が適用される光近接効果補正すべきパターンセルは、例
えばパターンが密となっている配線部分や、コンタクト
ホールが並列する部分、メモリセルパターンが並んでい
る部分等である。これは、前述したように、近年の超Ｌ
ＳＩ製造工程のフォトリソグラフィ工程においては、光
近接効果補正技術等を用いて解像度および焦点深度の向
上を図る必要があるからである。

【００４１】すなわち、光近接効果補正技術等における
フォトマスクパターンは、単なるＬＳＩパターンの原版
としての役目のみならず、半導体ウェハのフォトマスク
パターン形成時において所望の微細加工精度を実現する
ための原版としての役目をも果たしているからである。
従って、光近接効果補正技術等に適用されるフォトマス
クパターンは、通常のフォトマスクパターンの光近接効
果補正すべきパターンセルに対して微細加工精度を考慮
するという最適化が図られたものであることが必要であ
る。

【００４２】例えば、プロセス技術としてレベンソン型
の位相シフトマスク技術を用いる場合、パターンデザイ
ンルールは、遮光層パターンと位相シフト層とを考慮し
て決定される。具体的には、上記パターンデザインルー
ルは、主として寸法幅およびパターン間隔が所定の値で
あるか否かというルールである。但し、適用対象たるフ
ォトマスクパターンが２次元平面からなるため、おのず
とパターンデザインルールは、２次元におけるＸ方向と
Ｙ方向の両方を考慮して決定される。すなわち、上記パ
ターンデザインルールを通常のフォトマスクパターンに
適用した場合には、上記寸法幅、パターン間隔が所定の
値以下である光近接効果補正すべきパターンセルが抽出
される。

【００４３】また、上述したパターンデザインルールを
適用する場合には、従来の論理回路チェック用のデザイ
ンルールチェック手法が用られる。すなわち、この場合
には、従来のデザインルールチェック手法において、パ
ターン寸法幅、パターン間隔、オーバーラップ幅、最小
幅、最小間隔、最小面積等の基本的なデザインルール
を、パターンデザインルール用の数値で指定すればよ
い。従って、本一実施形態によるフォトマスクパターン
設計装置においては、デザインルールチェックシステム
として従来の論理回路検証用のツールがそのまま応用さ
れる。

【００４４】３は、フォトマスクパターン設計に必要な
各種情報を表示する表示部であり、この表示部３には、
キーボード、マウス等が接続されている。オペレータ
は、表示部３の表示画面を確認しつつキーボード等を操
作することにより、各種操作を行う。

【００４５】マスクパターンデータ作成部４において、
５は、記憶部であり、上述したフォトマスクパターンデ
ータおよびパターンデザインルールデータを記憶する。
６は、上述した通常のフォトマスクパターンがパターン
デザインルールに適合するか否かをチェックするデザイ
ンルールチェック部である。具体的には、デザインルー
ルチェック部６は、記憶部５に記憶されているフォトマ
スクパターンデータおよびパターンデザインルールデー
タを読み出し、上記フォトマスクパターンに対してパタ
ーンデザインルールを適用する。

【００４６】７は、パターン抽出部であり、デザインル
ールチェック部６においてパターンデザインルールに適
合しないフォトマスクパターンにおける部分、すなわ
ち、光近接効果補正すべきパターンセル（以下、光近接
効果補正前パターンセルと称する）を抽出する。

【００４７】また、上記パターン抽出部７により抽出さ
れる光近接効果補正前パターンセルは、通常のフォトマ
スクパターンにおいてある程度の面積内に配置された単
独または複数の図形からなるセルであり、２μｍ角〜１
０μｍ角程度の大きさとされている。この抽出すべき光
近接効果補正前パターンセルの大きさは、該光近接効果
補正前パターンセルに対して後述する光強度シミュレー
ションを短時間で行うべく決定されている。

【００４８】８は、補正パターンデータ発生部であり、
パターン抽出部７において抽出された光近接効果補正前
パターンセルに付加すべき光近接効果補正パターンを発
生する。この光近接効果補正パターンは、標準的なもの
でもよく、図３に示すように最小寸法に対して３分の１
〜２分の１の寸法幅の正方形パターン（光近接効果補正
パターン３１Ａ、３１Ｂ）の各一隅が主パターン３０の
隅に各々接するようなものとされている。この一連の作
業はＣＡＤソフトウェアによって自動的に行われる。

【００４９】９は、シミュレーション用データに対して
光強度シミュレーションを実行する光強度シミュレーシ
ョン部であり、この光強度シミュレーション部９には、
上記光強度シミュレーションに必要な露光条件、すなわ
ち、露光装置の開口数やコヒーレンス度、露光波長等が
パラメータとして設定されている。

【００５０】ここで、上記シミュレーション用データと
は、補正パターンデータ発生部８において発生された光
近接効果補正パターンが付加された光近接効果補正前パ
ターンセルのデータが、光強度シミュレーションを実行
するのに適したデータに変換されたものをいう。この変
換作業は、光強度シミュレーション部９により光強度シ
ミュレーションが実行される前に行われる。また、光強
度シミュレーション部９は、上記データ変換の際に、最
終的に完成されるフォトマスクパターンの透過率及び位
相差の値を指定する。

【００５１】ここで、上記変換前のデータは、一般的に
ＣＡＤのソースデータであり、図形情報が独自形式で符
号化されたものである。これに対して、光強度シミュレ
ーションに適した変換後のデータ（シミュレーション用
データ）は、２次元の光近接効果補正前パターンセルを
適当なメッシュに分割したときの、メッシュ毎に上述し
たフォトマスクパターンの透過率および位相差の情報が
付与されたものである。すなわち、ＣＡＤのソースデー
タが連続座標系であるのに対して、シミュレーション用
データが離散座標系であるという本質的な差異があるた
め、光強度シミュレーション部９において、データ変換
が行われるのである。

【００５２】すなわち、光強度シミュレーション部９
は、シミュレーション用データに対して、光強度シミュ
レーションを実行して、フォトリソグラフィ工程におけ
る半導体ウェハ表面の光強度分布を計算により求める。
この光強度シミュレーション部９のシミュレーション結
果に基づいて、パターンの解像状態が評価される。

【００５３】また、光強度シミュレーション部９は、シ
ミュレーション用データ（光近接効果補正前パターンセ
ル）のパターン寸法あるいはパターン間隔等の最適化の
ためのパラメータを少しずつ自動的に変化させながら、
複数回に亘って繰り返し光強度シミュレーションを実行
する。

【００５４】１０は、パターン最適化部であり、光強度
シミュレーション部９において得られた複数のシミュレ
ーション結果の中から解像度及び焦点深度などの微細加
工精度に関するパラメータが最適となるものを光近接効
果補正後パターンセルとして選択する。

【００５５】すなわち、パターン最適化部１０は、微細
加工精度に関するパラメータが最適となるものを自動的
に選択する。なお、パターン最適化部１０においては、
上記選択を手動でも行うことができ、設計目的に応じて
自動選択または手動選択に適宜設定される。

【００５６】１１は、データ補正部であり、パターン最
適化部１０において選択された最適化された光近接効果
補正後パターンセルに対してマスクプロセス用のデータ
補正をかけ、この補正結果をマスクパターンデータとし
て出力する。ここで、上記マスクプロセス用のデータ補
正とは、実際のマスク製造プロセスで必要な、寸法制御
のためのデータ補正であり、光近接効果補正後のパター
ンセルのＸ方向、Ｙ方向のそれぞれに対して一定量のリ
サイズ補正をかけることである。

【００５７】このようなデータ補正は、従来も行われて
いるが、光近接効果補正後パターンセルの場合、前述の
ように半導体ウェハへの露光転写の際に光近接効果補正
パターン自身が解像せず、かつ近接パターンに最適な補
正効果を与えるための役割を担っている。

【００５８】従って、光近接効果補正後パータンセルに
上述した役割を担わせるべく、フォトマスクに形成され
る光近接効果補正後パターンの寸法は、設計通りに高精
度に維持される必要がある。このため、マスクプロセス
における寸法制御を考慮して、上述したリサイズ等の補
正が行われる。

【００５９】すなわち、光強度シミュレーションにより
光近接効果補正前パターンセルに対して最適化を図った
後に、マスクプロセス用のデータ補正を行うことによ
り、実際のマスク製造プロセスにおいて高精度に最適化
された光近接効果補正後パターンセルが付加されたフォ
トマスクが製造される。

【００６０】１２は、ディスクドライブ、テープドライ
ブ、ＣＲＴ（cathoderay tube）およびプリンタ等から
なる出力部であり、上記補正されたマスクパターンセル
データを、デジタル情報またはハードコピーとして出力
する。

【００６１】次に、上述した一実施形態によるフォトマ
スクパターン設計装置の動作について説明する。図１に
おいて、要求される性能を具備するような機能設計が行
われた後、論理設計が行われ、上記機能設計を満足する
論理回路が設計される。

【００６２】次に、上述した論埋回路が要求する特性を
実現すべく、トランジスタや配線等の構成要素からなる
具体的な回路の設計が行われた後、設計された回路にお
ける個々のトランジスタの形状や配置を前述したデザイ
ンルールに基づいて決定するというマスクパターン設計
が行われる。

【００６３】そして、オペレータにより、表示部３のキ
ーボード（図示略）が操作されることにより、マスクパ
ターンデータ入力部１を介して、ＣＡＤデータたるマス
クパターンデータが入力される。これにより、上記マス
クパターンデータは、記憶部５に記憶される。

【００６４】次に、オペレータによりキーボード（図示
略）が操作されることにより、上述した微細加工精度の
向上を図るための光近接効果補正前パターンセルの抽出
条件たるパターンデザインルールのデータがパターン条
件入力部２を介して入力される。これにより、上記パタ
ーンデザインルールのデータは、記憶部５に記憶され
る。

【００６５】次に、デザインルールチェック部６は、記
憶部５に記憶されたフォトマスクパターンデータから得
られるフォトマスクパターンに対して、パターンデザイ
ンルールに適合しているか否かのチェックを行う。すな
わち、デザインルールチェック部６は、フォトマスクパ
ターンにおいて光近接効果補正前パターンセルがあるか
否かをチェックする。

【００６６】次に、パターン抽出部７は、デザインルー
ルチェック部６によりチェックされた光近接効果補正前
パターンセルを、フォトマスクパターンの中から抽出し
た後、これを補正パターンデータ発生部８へ出力する。
これにより、補正パターンデータ発生部８は、抽出され
た光近接効果補正前パターンセルに付加すべき光近接効
果補正パターンを発生する。

【００６７】次に、光強度シミュレーション部９は、ま
ず、補正パターンデータ発生部８により発生された光近
接効果補正パターンを付加した光近接効果補正前パター
ンセルのデータを光強度シミュレーションを実行するの
に適した光シミュレーション用データに変換する。次
に、光強度シミュレーション部９は、上記光シミュレー
ション用データ（光近接効果補正前パターンセル）のパ
ターン寸法あるいはパターン間隔を少しずつ変化させな
がら、複数回に亘って繰り返し光強度シミュレーション
を実行する。

【００６８】次に、パターン最適化部１０は、光強度シ
ミュレーション部９において得られた複数のシミュレー
ション結果の中から解像度及び焦点深度などの微細加工
精度に関するパラメータが最適となるものを光近接効果
補正後パターンセルとして選択する。すなわち、パター
ン最適化部１０において選択された光近接効果補正後パ
ターンセルは、最適化されたものである。

【００６９】次に、データ補正部１１は、パターン最適
化部１０において選択された最適化された光近接効果補
正後パターンセルに対してマスクプロセス用のデータ補
正をかけ、この補正結果をマスクパターンデータとして
出力する。

【００７０】次に、出力部１２は、補正されたマスクパ
ターンデータを、デジタル情報またはハードコピーとし
て出力する。そして、出力部１２より出力された最適化
された光近接効果補正後パターンセルデータに基づいて
フォトマスクが作成された後、該フォトマスクを用いて
半導体ウェハに対する露光が行われる。これにより、上
記半導体ウェハの表面には、フォトマスクパターンが形
成される。このとき形成されたフォトマスクパターン
は、微細加工に適合するように最適化されたものである
から、解像度及び焦点深度等の微細加工精度が従来のも
のに比して格段に向上したものである。

【００７１】以上説明したように本発明の一実施形態に
よるフォトマスクパターン設計装置およびフォトマスク
パターン設計方法によれば、通常のフォトマスクパター
ンに対して光近接効果補正すべき光近接効果補正前パタ
ーンセルのみを抽出した後、該光近接効果補正前パター
ンセルに対してのみ、個別に光シミュレーションによる
最適化を行っているので、微細加工精度が向上したフォ
トマスクパターンを簡易に作成することができる。ま
た、本発明の一実施形態によるフォトマスクパターン設
計装置およびフォトマスクパターン設計方法によれば、
データ補正部１１によりマスク製造プロセス用のデータ
補正を施すことによって、高精度なフォトマスクを作成
することができる。

【００７２】さらに、本発明の一実施形態によるフォト
マスクパターン設計装置およびフォトマスクパターン設
計方法によれば、フォトマスクパターンの中から光近接
効果補正すべき光近接効果補正前パターンセルを抽出す
るという手法を用いているので、データ量が膨大なフォ
トマスクパターンに対して最適化を行う場合であって
も、短時間かつ自動的に最適化を行うことができる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パターンセル抽出手段により抽出された光近接効果補正
をすべきパターンセルに対して光強度シミュレーション
を行い、この結果に基づいて、パターンセルを微細加工
用に最適化しているので、微細加工精度が向上したフォ
トマスクパターンを簡易に作成することができ、しかも
データ量が膨大なフォトマスクパターンに対して最適化
を行う場合であっても、短時間かつ自動的に最適化を行
うことができる。また、本発明によれば、補正手段によ
り最適化パターンセルに対して、リサイズ補正がかけら
れるので、より高精度のフォトマスクパターンを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態のフォトマスクパターン
設計装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 従来のフォトマスクパターン設計方法を説明
するフローチャートである。

【図３】 従来のフォトマスクパターン設計方法により
生成される光近接効果補正パターンの一例を示す平面図
である。

【図４】 従来のフォトマスクパターン設計方法により
生成される光近接効果補正パターンの別の一例を示す平
面図である。

【符号の説明】 １ マスクパターンデータ入力部 ２ パターン条件入力部 ３ 表示部 ４ マスクパターンデータ作成部 ５ 記憶部 ６ デザインルールチェック部 ７ パターン抽出部 ８ 補正パターンデータ発生部 ９ 光強度シミュレーション部 １０ パターン最適化部 １１ データ補正部 １２ 出力部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォトマスクパターンにおいて光近接効
   果補正をすべきパターンセルを、所定の条件に基づいて
   抽出するパターンセル抽出手段と、 前記パターンセル抽出手段により抽出された前記パター
   ンセルに対して光強度シミュレーションを行い前記パタ
   ーンセルにおける光強度の分布を計算により求めた結果
   に基づいて、前記パターンセルを微細加工用に最適化し
   これを最適化パターンセルとして出力する最適化手段
   と、 を具備することを特徴とするフォトマスクパターン設計
   装置。
2. 【請求項２】 前記最適化手段は、前記光強度シミュレ
   ーションの条件を変えて複数回、前記光強度シミュレー
   ションを行った後、複数のシミュレーション結果のうち
   前記微細加工用に最も適合した当該シミュレーション結
   果に基づいて、前記最適化パターンセルを出力するこ
   と、 を特徴とする請求項１に記載のフォトマスクパターン設
   計装置。
3. 【請求項３】 前記最適化パターンセルに対して、リサ
   イズ補正をかける補正手段、 を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の
   フォトマスクパターン設計装置。
4. 【請求項４】 フォトマスクパターンにおいて光近接効
   果補正をすべきパターンセルを、所定の条件に基づいて
   抽出する第１の過程と、 第１の過程において抽出された前記パターンセルに対し
   て光強度シミュレーションを行い前記パターンセルにお
   ける光強度の分布を計算により求めた結果に基づいて、
   前記パターンセルを微細加工用に最適化しこれを最適化
   パターンセルとして出力する第２の過程と、 を有することを特徴とするフォトマスクパターン設計方
   法。
5. 【請求項５】 前記第２の過程においては、前記光強度
   シミュレーションの条件を変えて複数回、前記光強度シ
   ミュレーションを行った後、複数のシミュレーション結
   果のうち前記微細加工用に最も適合した当該シミュレー
   ション結果に基づいて、前記最適化パターンセルを出力
   すること、 を特徴とする請求項４に記載のフォトマスクパターン設
   計方法。
6. 【請求項６】 前記最適化パターンセルに対して、リサ
   イズ補正をかける第３の過程、 を有することを特徴とする請求項４または５に記載のフ
   ォトマスクパターン設計方法。