JP3260851B2 - Exposure mask and manufacturing method thereof - Google Patents

Exposure mask and manufacturing method thereof

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JP3260851B2
JP3260851B2 JP26603192A JP26603192A JP3260851B2 JP 3260851 B2 JP3260851 B2 JP 3260851B2 JP 26603192 A JP26603192 A JP 26603192A JP 26603192 A JP26603192 A JP 26603192A JP 3260851 B2 JP3260851 B2 JP 3260851B2
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、露光用マスクに関し、
特に所望のパターンを結像させるため、所望のパターン
と異なる形状を有する露光用マスクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure mask,
In particular, the present invention relates to an exposure mask having a shape different from a desired pattern in order to form a desired pattern.

【0002】露光用ビームの波長が、結像すべきパター
ンの分解能に近付いてくると、露光用ビームの回折、干
渉が問題になってくる。このため、所望のデバイスパタ
ーンをそのままマスクパターンとすると、所望のデバイ
スパターンは得られなくなる。
When the wavelength of an exposure beam approaches the resolution of a pattern to be imaged, diffraction and interference of the exposure beam become problems. Therefore, if a desired device pattern is used as a mask pattern as it is, a desired device pattern cannot be obtained.

【0003】[0003]

【従来の技術】半導体集積回路装置等において、デバイ
スパターンはますます微細化される傾向にある。光を利
用した光露光においては、デバイスパターンの微細化と
共に光の回折、干渉が問題になる。
2. Description of the Related Art In semiconductor integrated circuit devices and the like, device patterns tend to be increasingly miniaturized. In light exposure using light, diffraction and interference of light become a problem along with miniaturization of device patterns.

【0004】光学系を用いた露光においては、分解能は
開口数(NA)、波長等の関数で与えられる。分解能を
上げようとすると、開口数を大きく、波長を短くするこ
とが望まれる。開口数の増大は、焦点深度、光学系の設
計等から制限されてしまう。波長の短波長化は水銀ラン
プの輝線からエキシマレーザ光へと進み、光学材料の制
限等からも限界に近付きつつある。
In exposure using an optical system, the resolution is given by a function such as a numerical aperture (NA) and a wavelength. In order to increase the resolution, it is desirable to increase the numerical aperture and shorten the wavelength. The increase in the numerical aperture is limited by the depth of focus, the design of the optical system, and the like. Shortening of the wavelength has progressed from the emission line of a mercury lamp to excimer laser light, and is approaching the limit due to restrictions on optical materials and the like.

【0005】光の回折、干渉が生じても、微細なデバイ
スパターンを露光できる技術として、結像すべきデバイ
スパターンに変更を加えたマスクパターンを用いる方法
がある。その1つは光に位相差を与える位相シフタであ
り、他の1つはデバイスパターンを離れ、結像面上で最
適の光強度分布を得るマスクパターンを設計する方法で
ある。なお、両者は相対立するものでなく、両立するこ
ともできる。
As a technique for exposing a fine device pattern even when light diffraction or interference occurs, there is a method using a mask pattern in which a device pattern to be imaged is changed. One is a phase shifter that gives a phase difference to light, and the other is a method of designing a mask pattern that leaves a device pattern and obtains an optimum light intensity distribution on an imaging plane. In addition, both are not mutually opposite and can be compatible.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】結像面上で最適の光強
度分布を得る方法は、経験則に大きく左右され、時間と
手間をかけてデバイスパターンを設計しても、得られた
結果が局所解に陥っている場合も多い。
The method of obtaining the optimum light intensity distribution on the image plane largely depends on empirical rules. Even if a device pattern is designed with much time and effort, the obtained result is not obtained. It often falls into a local solution.

【0007】本発明の目的は、像面上において、所望の
パターンを高精度で近似することができる露光ビーム強
度分布を与えることができ、所望のパターンとは異なる
形状を有する露光用マスクの製造方法を提供することで
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to manufacture an exposure mask having a shape different from a desired pattern, which can provide an exposure beam intensity distribution that can approximate a desired pattern with high accuracy on an image plane. Is to provide a way.

【0008】本発明の他の目的は、経験則に左右される
ことが少なく、局所解に陥りにくい露光用マスクの製造
方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an exposure mask which is less affected by empirical rules and is less likely to fall into a local solution.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の露光用マスクの
製造方法は、多数個のセル領域で構成され、各セル領域
にそれぞれ一様の露光ビーム透過特性を与えることによ
り、所望の設計パターンを近似する出発パターンを準備
する工程と、前記出発パターンに対し、乱数に基づき、
いずれかのセル領域について露光ビーム透過特性の変化
(突然変異)を与え、複数の子パターンを形成する工程
と、前記複数の子パターンに対し、他の子パターンとの
交配または突然変異を生じさせ、得られるパターンの結
像特性を評価して所定個数の孫パターンを残す遺伝的ア
ルゴリズム工程と、前記孫パターンを子パターンとして
前記遺伝的アルゴリズム工程を繰り返す工程と、残った
パターンのうち最適のものをデバイスパターンとして選
択する工程とを含む。
According to the method of manufacturing an exposure mask of the present invention, a desired design pattern is formed by providing a uniform exposure beam transmission characteristic to each of a plurality of cell regions. Preparing a departure pattern that approximates, and for the departure pattern, based on a random number,
Providing a change (mutation) in the exposure beam transmission characteristic for any of the cell regions to form a plurality of child patterns; and causing the plurality of child patterns to cross or mutate with other child patterns. A genetic algorithm step of evaluating the imaging characteristics of the obtained pattern to leave a predetermined number of grandchild patterns; a step of repeating the genetic algorithm step using the grandchild pattern as a child pattern; As a device pattern.

【0011】[0011]

【作用】パターンを形成すべき面積が多数個のセル領域
に分割され、各セル領域について最適の露光ビーム透過
特性を選択することにより、像面上で最適の露光ビーム
強度分布を形成する露光用マスクが得られやすい。
An area for forming a pattern is divided into a large number of cell regions, and an optimum exposure beam transmission characteristic is selected for each cell region to form an optimum exposure beam intensity distribution on an image plane. A mask is easily obtained.

【0012】所望の設計パターンを出発パターンとし、
突然変異を含む遺伝的アルゴリズムを用いて変形パター
ンを作成し、結像特性を評価し、収束させることによ
り、高い確率で最適パターンを得ることができる。
A desired design pattern is used as a starting pattern,
An optimal pattern can be obtained with high probability by creating a deformed pattern using a genetic algorithm including a mutation, evaluating the imaging characteristics, and converging the deformed pattern.

【0013】[0013]

【実施例】図1は、本発明の露光用マスクの基本構成を
示す。マスク1は、多数個のセル領域3を含んで形成さ
れる。セル領域3は、たとえば図示のような矩形形状と
される。各セル領域3について最適の露光ビーム透過特
性を設定する。たとえば、露光ビーム透過特性として遮
断、透過の2状態を設定し、各セル領域3毎に遮断また
は透過の状態を設定する。
FIG. 1 shows the basic structure of an exposure mask according to the present invention. The mask 1 is formed to include a number of cell regions 3. The cell region 3 has, for example, a rectangular shape as shown. An optimum exposure beam transmission characteristic is set for each cell region 3. For example, two states of blocking and transmission are set as the exposure beam transmission characteristics, and a blocking or transmission state is set for each cell region 3.

【0014】このように、有限要素によってマスクを構
成することにより、マスクパターンの最適化を合理的に
進めることができる。各セル領域3は、所望のデバイス
パターンや使用する露光ビーム波長に依存するが、一辺
0.001〜1μm程度とすることが好ましい。
By structuring the mask with finite elements, optimization of the mask pattern can be rationally advanced. Each cell region 3 depends on a desired device pattern and an exposure beam wavelength to be used, but is preferably about 0.001 to 1 μm on a side.

【0015】また、各セル領域3の露光ビーム透過特性
を遮断、透過の2状態とする代わりに、透過状態として
複数の状態を設定し、それぞれの位相を異ならせること
もできる。このような設計によれば、位相シフトレチク
ル等、位相差を含むマスクパターンを形成することがで
きる。
Instead of blocking the transmission characteristics of the exposure beam of each cell region 3 between the two states of blocking and transmission, a plurality of states may be set as transmission states, and the phases may be different. According to such a design, a mask pattern including a phase difference, such as a phase shift reticle, can be formed.

【0016】ここで、比較のために従来の技術によるマ
スクパターンの例を説明する。図2は、従来の技術によ
るマスクおよびその像面上の強度分布を示す。図2
(A)は中央部に2つのパターン15、16を有する光
マスクを示す。
Here, an example of a mask pattern according to the prior art will be described for comparison. FIG. 2 shows a conventional mask and its intensity distribution on the image plane. FIG.
(A) shows an optical mask having two patterns 15 and 16 at the center.

【0017】これらのパターン15、16は、像面上に
形成しようとする所望のデバイスパターンに比例する形
状である。たとえば、デバイスパターンを5倍、10倍
に拡大したパターンである。像面上では、パターン1
5、16およびその間の距離は、用いる光の波長と同オ
ーダであるとする。
These patterns 15 and 16 have a shape proportional to a desired device pattern to be formed on the image plane. For example, it is a pattern obtained by enlarging the device pattern by a factor of 5 or 10. On the image plane, pattern 1
It is assumed that 5, 16 and the distance therebetween are of the same order as the wavelength of the light used.

【0018】このような場合、マスクを透過し、像面上
に結像する光は回折し、互いに干渉する。回折、干渉の
結果、像面上の光強度分布はマスク1上のパターン1
5、16の形状からずれてくる。
In such a case, the light that passes through the mask and forms an image on the image plane is diffracted and interferes with each other. As a result of diffraction and interference, the light intensity distribution on the image
Deviates from the shapes of 5 and 16.

【0019】図2(A)に示すマスク1が2.0μm四
方であるとし、パターン15、16がそれぞれ1.6μ
m×0.6μmであるとし、NA=0.5、波長WL=
0.365μmの光学系を通し、像面上に結像させるも
のとする。
The mask 1 shown in FIG. 2A is 2.0 μm square, and the patterns 15 and 16 are 1.6 μm each.
m × 0.6 μm, NA = 0.5, wavelength WL =
An image is formed on an image plane through an optical system of 0.365 μm.

【0020】図2(B)は、光学系が丁度像面上にマス
クの像を結像している場合の像面上の強度分布を示す。
図中の曲線は、光強度分布の等高線を表す。図3
(A)、(B)は同様に、図2(A)に示すマスクおよ
び上述の光学系を用い、像面の上下0.25μmおよび
0.50μmにマスクの像を結像させた場合の像面上の
光強度分布を示す。
FIG. 2B shows an intensity distribution on the image plane when the optical system forms an image of the mask just on the image plane.
The curve in the figure represents a contour line of the light intensity distribution. FIG.
(A) and (B) similarly show images obtained when the mask image shown in FIG. 4 shows a light intensity distribution on a surface.

【0021】図2(B)、図3(A)、(B)から明ら
かなように、マスク1上のパターン15、16の角部分
は丸められ、パターン15、16間の領域においてはコ
ントラストが低下している。デフォーカスが進むと、パ
ターン15、16間のコントラストはさらに低下してい
る。
As apparent from FIGS. 2B, 3A and 3B, the corners of the patterns 15 and 16 on the mask 1 are rounded, and the contrast between the patterns 15 and 16 is reduced. Is declining. As the defocus advances, the contrast between the patterns 15 and 16 further decreases.

【0022】半導体装置製造プロセスにおいて、半導体
ウエハ表面上にレジストマスクを塗布し、図2、図3に
示すように光露光を行なうと、所望のパターンが得られ
ず、パターンの角部は丸められ、近接するパターンは連
続してしまう危険性が高いことが判る。
In a semiconductor device manufacturing process, when a resist mask is applied on the surface of a semiconductor wafer and light exposure is performed as shown in FIGS. 2 and 3, a desired pattern cannot be obtained, and the corners of the pattern are rounded. It can be seen that there is a high risk that adjacent patterns will be continuous.

【0023】図4は、本発明の実施例によるマスクを示
す。図4(A)は、図1に示すように多数のセル領域3
を有するマスク1に光透過パターン5、6を形成したマ
スクを示す。
FIG. 4 shows a mask according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 (A) shows a large number of cell regions 3 as shown in FIG.
1 shows a mask in which light transmission patterns 5 and 6 are formed on a mask 1 having the following.

【0024】マスク1は、図2の場合と同様、像面上に
2μm×2μmの大きさを有し、各セル領域3は、像面
上で0.1μm×0.1μmの矩形に対応するものとす
る。各セル領域3内では、光透過特性はそれぞれ一様に
設定される。図示の場合、光透過パターン5、6の中に
配置されたセル領域は光透過状態であり、これらの外側
のセル領域は光遮断状態である。
The mask 1 has a size of 2 μm × 2 μm on the image plane, as in the case of FIG. 2, and each cell region 3 corresponds to a rectangle of 0.1 μm × 0.1 μm on the image plane. Shall be. In each cell region 3, the light transmission characteristics are set uniformly. In the case shown, the cell regions arranged in the light transmission patterns 5 and 6 are in a light transmission state, and the cell regions outside these are in a light blocking state.

【0025】図4(A)のマスクは、矩形パターンを露
光するためのものである。所望の矩形と異なり、各角部
に対応する部分が外側に突出し、長い側辺に対応する部
分においては、中間に突出部が設けられている。
The mask shown in FIG. 4A is for exposing a rectangular pattern. Unlike a desired rectangle, a portion corresponding to each corner protrudes outward, and a portion corresponding to a long side has a protrusion in the middle.

【0026】図4(B)、図5(A)、(B)は、図4
(A)のマスク、開口数NA=0.5、露光用波長WL
=0.365μmの光学系によって像面上に形成される
光強度分布を示すグラフである。図4(B)はマスク1
の像が丁度像面上に結像した場合を示し、図5(A)、
(B)は、像面の上下0.25μmおよび0.5μmに
マスク1の像が結像した場合を示す。
FIGS. 4 (B), 5 (A) and 5 (B) show FIG.
(A) mask, numerical aperture NA = 0.5, wavelength for exposure WL
11 is a graph showing a light intensity distribution formed on an image plane by an optical system of = 0.365 μm. FIG. 4B shows the mask 1.
FIG. 5A shows a case where the image of FIG.
(B) shows a case where the image of the mask 1 is formed at 0.25 μm and 0.5 μm above and below the image plane.

【0027】設計パターンと同一のパターンをマスク上
に有する図2、図3の場合と較べ、本実施例において得
られる光強度分布は、より所望の矩形パターンに近いこ
とが明瞭であろう。また、隣接するパターン5、6の間
の領域においても多くの等高線が形成されており、十分
なコントラストが得られることが判る。
It is clear that the light intensity distribution obtained in this embodiment is closer to a desired rectangular pattern than in the case of FIGS. 2 and 3 having the same pattern as the design pattern on the mask. Also, many contour lines are formed in the region between the adjacent patterns 5 and 6, indicating that sufficient contrast can be obtained.

【0028】次に、図1に示すように基本構成を有する
マスクを用い、像面上に所望のパターンを露光すること
のできるマスクパターンを設計するプロセスを以下に説
明する。
Next, a process of designing a mask pattern capable of exposing a desired pattern on an image plane using a mask having a basic structure as shown in FIG. 1 will be described below.

【0029】図6は、マスクの設計プロセスの一例のフ
ローチャートである。まず、ステップS1において、マ
スクパターンをメッシュ状に分割し、分割されたセル領
域の配列を個体の遺伝子と見なす。たとえば、図1に示
すように、マスク1を多数個のセル領域3に分割し、分
割された各セル領域3がそれぞれ遺伝子であるとする。
遺伝子の配列がその個体の遺伝的特徴を定める。
FIG. 6 is a flowchart of an example of a mask design process. First, in step S1, the mask pattern is divided into meshes, and the arrangement of the divided cell regions is regarded as an individual gene. For example, as shown in FIG. 1, it is assumed that the mask 1 is divided into a large number of cell regions 3, and each of the divided cell regions 3 is a gene.
The sequence of the gene determines the genetic characteristics of the individual.

【0030】このマスク1によって像面上に光強度分布
が形成されるが、この光強度分布が遺伝子に基づいて表
出される個体の形質であるとする。なお、個体はマスク
1およびマスク1によって形成される光強度分布を含む
ものとなる。
A light intensity distribution is formed on the image plane by the mask 1, and this light intensity distribution is assumed to be a character of an individual expressed based on a gene. The individual includes the mask 1 and the light intensity distribution formed by the mask 1.

【0031】次に、ステップS2において、初期配列を
親とし、親から突然変異した子供を無性生殖によりm個
発生させる。たとえば、設計パターンが図2(A)に示
すパターン15、16である場合、初期配列としてはこ
の設計パターンをそのまま用いる。突然変異の子供は、
たとえば図1の配置において横方向をxとし、縦方向を
yとし、乱数によって座標(x、y)を指定し、この座
標に相当するセル領域3の状態を反転させる。突然変異
はこの方法に限らず、マスク中のどのセル領域にもどの
ような変化をも生じさせ得るものであればよい。
Next, in step S2, the initial sequence is set as a parent, and m children mutated from the parent are generated by asexual reproduction. For example, when the design patterns are patterns 15 and 16 shown in FIG. 2A, this design pattern is used as an initial arrangement as it is. Mutant children
For example, in the arrangement of FIG. 1, the horizontal direction is x, the vertical direction is y, coordinates (x, y) are designated by random numbers, and the state of the cell area 3 corresponding to these coordinates is inverted. The mutation is not limited to this method, but may be any mutation that can cause any change in any cell region in the mask.

【0032】このようにして、m個の個体を発生させた
後、ステップS3においてm個の子供にそれぞれm個ず
つの孫を発生させる。この場合、すでに複数個の個体が
存在しているため、発生させる孫は交配によっても突然
変異によっても発生させることができる。
After m individuals are generated in this way, m grandchildren are generated for m children in step S3. In this case, since a plurality of individuals already exist, the offspring to be generated can be generated by mating or mutation.

【0033】交配による場合は、交配の相手方を選択
し、当個体と相手方個体の対応するセル領域間におい
て、アンド操作、オア操作、ノット操作等の論理演算を
行ない、新たに発生させるマスクのセル領域の光透過状
態を定める。
In the case of mating, a mating partner is selected, a logical operation such as an AND operation, an OR operation, or a knot operation is performed between the corresponding cell area of the individual and the counterpart individual to generate a newly generated mask cell. The light transmission state of the region is determined.

【0034】また、交配を行なうか突然変異を行なうか
は乱数によって決定することができる。たとえば、乱数
により交配によるアンド、交配によるオア、突然変異の
3種類のうちの1つを選択し、新たなマスクのセル領域
を定める。
Whether to perform crossing or mutation can be determined by random numbers. For example, one of three types of AND by mating, OR by mating, and mutation is selected by random numbers, and a cell area of a new mask is determined.

【0035】ステップS4においては、個体数を際限な
く増大させると、演算処理に著しい長時間を必要とする
ため、発生した多数個の個体数から遺伝的形質の優れた
個体を選択し、残りを淘汰させる。
In step S4, if the number of individuals is increased without limit, an extremely long time is required for arithmetic processing. Therefore, individuals having excellent genetic traits are selected from the large number of individuals generated, and the rest are selected. Let them cull.

【0036】すなわち、m個の子供から発生したm×m
個の孫個体の形質、すなわち像面上の光強度分布をそれ
ぞれシミュレーションによって調べ、外界の制約条件、
すなわち所望のパターンに対応した理想的な光強度分布
と比較し、優れたものだけをm個存在させ、残りを淘汰
する。
That is, m × m generated from m children
The traits of the grandchild individuals, that is, the light intensity distribution on the image plane are examined by simulation, and the external constraints,
That is, as compared with an ideal light intensity distribution corresponding to a desired pattern, only m excellent light intensity distributions are present and the rest are eliminated.

【0037】半導体デバイス等におけるホトレジスト膜
の露光においては、ホトレジスト膜は必ずしも平面上に
形成されていない。段差のある表面上のホトレジスト膜
を露光するような場合、デフォーカス位置での光強度分
布も重要となる。必要に応じ、フォーカスおよびデフォ
ーカス位置での光強度分布を算出し、理想的光強度分布
と比較する。
In exposing a photoresist film in a semiconductor device or the like, the photoresist film is not necessarily formed on a plane. When exposing a photoresist film on a stepped surface, the light intensity distribution at the defocus position is also important. If necessary, the light intensity distribution at the focus and defocus positions is calculated and compared with the ideal light intensity distribution.

【0038】形質の優劣の判断は、たとえば最も光強度
分布が問題となる領域をサンプリングし、理想的な光強
度分布からのずれを重みをつけて積分し、得られた値を
エネルギEとし、Eの小さなものほど優秀な形質である
とする。このようにして、m個の個体から形質の優れた
m個の個体を遺伝的に発生させる。
The determination of the superiority or inferiority of a trait is made, for example, by sampling a region where the light intensity distribution is the most important, integrating the deviation from the ideal light intensity distribution with weight, and setting the obtained value as energy E. It is assumed that the smaller the E, the better the trait. In this way, m individuals with excellent traits are genetically generated from the m individuals.

【0039】ステップS5においては、上述のステップ
S3とS4を繰り返し、生き残る個体がほぼ均一な遺伝
子を持つようになるまで収束させる。このようにして得
られた最良の遺伝子の配列を最も優れた個体として採用
する。
In step S5, the above steps S3 and S4 are repeated to converge until surviving individuals have substantially uniform genes. The sequence of the best gene obtained in this way is adopted as the best individual.

【0040】このような手順により、たとえば図2
(A)に示すような設計パターンから、図4(A)に示
すようなデバイスパターンを得ることができる。なお、
図6に示すプロセスを早く収束させるためには、図6の
ステップS3において、流産の過程を取り入れることが
好ましい。
By such a procedure, for example, FIG.
A device pattern as shown in FIG. 4A can be obtained from a design pattern as shown in FIG. In addition,
In order to quickly converge the process shown in FIG. 6, it is preferable to incorporate a miscarriage process in step S3 of FIG.

【0041】図7は、温度パラメータを利用した流産の
過程を示す。温度パラメータTは、形質が生存するのに
適したものであるか否かを判断する閾値に対応する。新
たな個体を発生させる場合、まず交配の相手方を特定す
るかまたは突然変異を行なうことによってステップB1
の受胎を行なう。受胎によって新たな個体が特定される
が、出産前にステップB2において発生した子の持つ遺
伝子が優れているかどうかを調査する。すなわち、発生
した個体が作成する光強度分布(形質)を求め、理想的
な形質からのずれEを求め、形質の優劣の程度をexp
(−E/T)で表す。
FIG. 7 shows the process of miscarriage using temperature parameters. The temperature parameter T corresponds to a threshold for determining whether the trait is suitable for surviving. When a new individual is generated, step B1 is performed by first identifying the mating partner or performing mutation.
Of conception. Although a new individual is specified by conception, it is investigated whether the gene of the offspring generated in step B2 before delivery is excellent. That is, the light intensity distribution (trait) created by the individual that has occurred is determined, the deviation E from the ideal trait is determined, and the degree of the trait is expressed as exp.
Expressed by (-E / T).

【0042】ここで、判断基準を一様乱数r(0<r<
1)によって定める。すなわち、 exp(−E/T) > r の場合は、出産に耐えられる形質を有するものと判断す
る。
Here, the criterion is a uniform random number r (0 <r <
Determined by 1). That is, if exp (−E / T)> r, it is determined that the child has a trait that can withstand childbirth.

【0043】exp(−E/T) <または= r の場合は、出産に耐えられない形質として判断する。出
産に耐えられる形質と判断された場合、ステップB3に
進み、新たな個体を子としてカウントする。
When exp (−E / T) <or = r, it is determined that the trait cannot be tolerated. If it is determined that the trait is endurable, the process proceeds to step B3, and the new individual is counted as a child.

【0044】新たな個体の形質が出産に耐えられないも
のと判断された場合は、ステップB4に進み、新たな個
体を淘汰する。このように、発生した新たな個体の形質
を判断することにより、形質の劣った個体は淘汰(流
産)し、形質の優れた個体のみを新たな個体として発生
(出産)させる。
If it is determined that the trait of the new individual cannot withstand childbirth, the process proceeds to step B4, where the new individual is selected. As described above, by judging the trait of the newly generated individual, individuals with poor traits are selected (miscarriage), and only individuals with excellent traits are generated as new individuals (delivery).

【0045】ステップB3、B4の後、発生した子の数
がm個か否かをステップB5において判断する。子の数
がm個に達しない時は、noの矢印にしたがってステッ
プB1に戻り新たな受胎を行なう。子の数がm個に達し
た時は、yesの矢印にしたがって次の処理に移る。
After steps B3 and B4, it is determined in step B5 whether or not the number of generated children is m. When the number of offspring does not reach m, the process returns to step B1 according to the arrow of no to perform a new conception. When the number of children reaches m, the process proceeds to the next process according to the arrow of yes.

【0046】このようにして、図6のステップS3にお
いて、m個の子供からそれぞれm個の孫を生む過程にお
いて、発生する新たな個体の形質を判断し、劣った形質
の個体は淘汰することにより、次のステップS4に進む
個体を全て形質の揃った、優れたものとすることができ
る。このような選択により、図6のフローチャートによ
る収束が促進される。
As described above, in step S3 of FIG. 6, in the process of producing m grandchildren from m children, the traits of new individuals that occur are determined, and individuals with inferior traits are selected. Thus, all individuals proceeding to the next step S4 can be made excellent with uniform traits. Such selection promotes convergence according to the flowchart of FIG.

【0047】なお、図7のステップB2に示す遺伝子の
優劣を判断する過程において、理想的な形質からのずれ
Eを求める過程は、必ずしもマスクの全面において行な
う必要はない。
It should be noted that in the process of judging the superiority of the gene shown in step B2 in FIG. 7, the process of finding the deviation E from the ideal trait is not necessarily performed on the entire surface of the mask.

【0048】たとえば、コンタンクホールのパターンの
場合は、パターン中央部において確実に開口が形成され
ることが重要であり、周辺の形状は若干変形しても余り
問題はない。このような場合、開口パターンの中央部に
おいて、発生する形質を判断してもよい。
For example, in the case of a pattern of a contank hole, it is important that an opening is reliably formed at the center of the pattern, and there is no problem even if the peripheral shape is slightly deformed. In such a case, the character to be generated may be determined at the center of the opening pattern.

【0049】逆に、半導体メモリ素子のキャパシタ電極
のパターン等の場合には、キャパシタ電極の面積が重要
な意味を有する。このような場合、パターン外周部にお
いてサンプリングを行ない、形質の優劣を判断すること
もできる。
Conversely, in the case of a pattern of a capacitor electrode of a semiconductor memory device, the area of the capacitor electrode has an important meaning. In such a case, sampling can be performed in the outer peripheral portion of the pattern to determine the superiority or inferiority of the trait.

【0050】なお、ステップB2の工程において、温度
パラメータTをプロセスの初期においては比較的高い値
に設定し、計算が進むにつれて次第に小さくすることが
好ましい。温度パラメータTを低く設定すると、ずれの
比較的大きな個体は淘汰され、収束が促進される。プロ
セスの初期から温度パラメータを低く設定すると、ある
程度大きな局所解に落ち込んだ場合、局所解から抜け出
しにくくなる。
In the step B2, it is preferable to set the temperature parameter T to a relatively high value at the beginning of the process and to gradually reduce the value as the calculation proceeds. When the temperature parameter T is set low, individuals with relatively large deviations are eliminated, and convergence is promoted. If the temperature parameter is set low from the beginning of the process, it becomes difficult to escape from the local solution when it falls into a locally large solution.

【0051】図8は、本発明の他の実施例によるマスク
の例を示す。図8(A)はマスク上のパターンを示す平
面図、図8(B)は図8(A)のマスクによって得られ
るフォーカス時の像面上の光強度分布を示す。
FIG. 8 shows an example of a mask according to another embodiment of the present invention. FIG. 8A is a plan view showing a pattern on a mask, and FIG. 8B shows a light intensity distribution on an image plane at the time of focusing obtained by the mask of FIG. 8A.

【0052】図9(A)、(B)は、同様に図8(A)
のマスクが像面上0.25μm、0.5μmに結像した
時の像面上に形成される光強度分布を示す。図8(A)
のマスク1は、前述の実施例同様、像面上で2.0μm
×2.0μmの面積を有し、各セル領域3は0.05μ
m×0.05μmの矩形である。
FIGS. 9A and 9B are likewise shown in FIG.
2 shows the light intensity distribution formed on the image plane when the mask of (1) forms an image at 0.25 μm and 0.5 μm on the image plane. FIG. 8 (A)
The mask 1 has a thickness of 2.0 μm
× 2.0 μm, and each cell region 3 has a size of 0.05 μm.
It is a rectangle of m × 0.05 μm.

【0053】図8(A)のマスクパターンを観察する
と、中央部に遮光領域が存在する他、周辺部には透光領
域と遮光領域が入り交じって分布している。図8(A)
に示すマスクを、開口数NA=0.5、露光用波長WL
=0.365の光学系を用いて像面上に結像させた。
When observing the mask pattern shown in FIG. 8A, a light-shielding region is present at the center, and a light-transmitting region and a light-shielding region are intermingled and distributed in the peripheral portion. FIG. 8 (A)
The numerical aperture NA = 0.5 and the exposure wavelength WL
An image was formed on the image plane using an optical system of 0.365.

【0054】このような構成により、実際に像面上に得
られる光強度分布は、図8(B)、図9(A)、(B)
に示すように、その中央部においてはほぼ一様な光強度
を有し、高いコントラストを有するものである。
With such a configuration, the light intensity distribution actually obtained on the image plane is as shown in FIGS. 8 (B), 9 (A), and 9 (B).
As shown in (1), the central portion has a substantially uniform light intensity and a high contrast.

【0055】比較のため、図8、図9に対応するパター
ンを従来技術によって形成した場合を、図10、図11
に示す。図10(A)は、像面上に得ようとする設計パ
ターンに対応する形状を有するマスクを示す。幅0.3
μmのラインに0.5μm×0.5μmの矩形が重なっ
た形状である。このように、設計パターンと同一形状の
マスクを用いると、図10(B)、図11(A)、
(B)に示すような光強度分布が像面上に得られる。
For comparison, FIGS. 10 and 11 show the case where the patterns corresponding to FIGS.
Shown in FIG. 10A shows a mask having a shape corresponding to a design pattern to be obtained on an image plane. Width 0.3
This is a shape in which a rectangle of 0.5 μm × 0.5 μm overlaps a line of μm. As described above, when a mask having the same shape as the design pattern is used, FIGS. 10B, 11A,
A light intensity distribution as shown in (B) is obtained on the image plane.

【0056】なお、図10(B)は、マスクの像が像面
上に形成された場合、図11(A)、(B)はマスクの
像が像面の上または下0.25μmおよび0.50μm
に形成された場合を示す。
FIG. 10B shows the case where the image of the mask is formed on the image plane, and FIGS. 11A and 11B show that the image of the mask is 0.25 μm and 0 mm below or above the image plane. .50 μm
The case shown in FIG.

【0057】図10(A)のマスクが中央部に矩形パタ
ーンを有するのにも拘らず、得られる光強度分布は図1
0(B)、図11(A)、(B)のいずれにおいても角
が丸められ、かつ光強度分布が平坦な中央領域が狭くな
っている。図11(B)においては、パターン中央部に
かえって光強度の低い領域が現れている。
Although the mask of FIG. 10A has a rectangular pattern at the center, the obtained light intensity distribution is shown in FIG.
0 (B), FIG. 11 (A), and FIG. 11 (B), the corners are rounded, and the central region where the light intensity distribution is flat is narrow. In FIG. 11B, a region having a low light intensity appears instead of the central portion of the pattern.

【0058】このように、図10(A)に示すような所
望パターンに対し、異なる形状のパターンを有する図8
(A)のマスクによってより高精度の露光が行なえる。
以上説明したように、マスクを多数個のセル領域に分割
し、かつセル領域に対して光透過特性を設定し、遺伝的
アルゴリズムにより優れた形質を有する個体を選び、収
束させることにより、最適のパターンを確率高く得るこ
とが可能となる。
As described above, a desired pattern as shown in FIG. 10A is different from that of FIG.
Exposure with higher precision can be performed by the mask (A).
As described above, the mask is divided into a large number of cell regions, and the light transmission characteristics are set for the cell regions. A pattern can be obtained with high probability.

【0059】以上、光露光の場合を例にとって説明した
が、露光ビームが波動性を有するものであれば、光に限
定されない。ただし、光学系を設計しやすい波長の光を
用い、光の回折、干渉により結像パターンが変形するの
を補正するのに、本発明は特に優れている。
The light exposure has been described above as an example, but is not limited to light as long as the exposure beam has a wave property. However, the present invention is particularly excellent in correcting the deformation of the imaging pattern due to the diffraction and interference of light by using light having a wavelength at which an optical system can be easily designed.

【0060】また、マスク面を分割するセル領域は矩形
に限らない。マスクの全面積を均等に分割できる形状で
あればどのような形状であってもよい。
The cell area dividing the mask surface is not limited to a rectangle. Any shape may be used as long as the entire area of the mask can be equally divided.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
設計パターンと異なるパターンを有し、像面上に設計パ
ターンに近い最適パターンを発生させることのできる露
光用マスクを得ることが容易になる。
As described above, according to the present invention,
It becomes easy to obtain an exposure mask having a pattern different from the design pattern and capable of generating an optimum pattern close to the design pattern on the image plane.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の露光用マスクの基本構成を示す概略平
面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a basic configuration of an exposure mask of the present invention.

【図2】従来の技術を示す。図2(A)はマスクの平面
形状を示す平面図、図2(B)は像面上の光強度分布を
示すグラフである。
FIG. 2 shows a conventional technique. FIG. 2A is a plan view showing a planar shape of the mask, and FIG. 2B is a graph showing a light intensity distribution on an image plane.

【図3】従来の技術を示す。図3(A)、(B)は、像
面上の光強度分布を示すグラフである。
FIG. 3 shows a conventional technique. FIGS. 3A and 3B are graphs showing the light intensity distribution on the image plane.

【図4】本発明の実施例を示す。図4(A)はマスクの
平面形状を示す平面図、図4(B)は像面上の光強度分
布を示すグラフである。
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. FIG. 4A is a plan view showing the planar shape of the mask, and FIG. 4B is a graph showing the light intensity distribution on the image plane.

【図5】本発明の実施例を示す。図5(A)、(B)
は、図4(A)のマスクによって像面上に得られる光強
度分布を示すグラフである。
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention. FIG. 5 (A), (B)
5 is a graph showing a light intensity distribution obtained on an image plane by the mask of FIG.

【図6】マスクの設計プロセスを示すフローチャートで
ある。
FIG. 6 is a flowchart showing a mask design process.

【図7】温度パラメータを利用した流産過程を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a miscarriage process using a temperature parameter.

【図8】本発明の実施例を示す。図8(A)はマスクの
形状を示す平面図、図8(B)は図8(A)のマスクに
よって得られる像面上の光強度分布を示すグラフであ
る。
FIG. 8 shows an embodiment of the present invention. FIG. 8A is a plan view showing the shape of the mask, and FIG. 8B is a graph showing a light intensity distribution on an image plane obtained by the mask of FIG. 8A.

【図9】本発明の実施例を示す。図9(A)、(B)
は、図8(A)のマスクによって像面上に得られる光強
度分布を示すグラフである。
FIG. 9 shows an embodiment of the present invention. FIG. 9 (A), (B)
9 is a graph showing a light intensity distribution obtained on an image plane by the mask of FIG.

【図10】従来の技術を示す。図10(A)はマスクの
形状を示す平面図、図10(B)は図10(A)のマス
クによって像面上に得られる光強度分布を示すグラフで
ある。
FIG. 10 shows a conventional technique. FIG. 10A is a plan view showing the shape of the mask, and FIG. 10B is a graph showing the light intensity distribution obtained on the image plane by the mask of FIG.

【図11】従来の技術を示す。図11(A)、(B)
は、図10(A)のマスクによって像面上に得られる光
強度分布を示すグラフである。
FIG. 11 shows a conventional technique. FIG. 11 (A), (B)
Is a graph showing a light intensity distribution obtained on the image plane by the mask of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マスク 3 セル領域 5、6 光透過パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mask 3 Cell area 5, 6 Light transmission pattern

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 多数個のセル領域で構成され、各セル領
域にそれぞれ一様の露光ビーム透過特性を与えることに
より、所望の設計パターンを近似する出発パターンを準
備する工程と、 前記出発パターンに対し、乱数に基づき、いずれかのセ
ル領域について露光ビーム透過特性の変化(突然変異)
を与え、複数の子パターンを形成する工程と、 前記複数の子パターンに対し、他の子パターンとの交配
または突然変異を生じさせ、得られるパターンの結像特
性を評価して所定個数の孫パターンを残す遺伝的アルゴ
リズム工程と、 前記孫パターンを子パターンとして前記遺伝的アルゴリ
ズム工程を繰り返す工程と、 残ったパターンのうち最適のものをデバイスパターンと
して選択する工程とを含む露光用マスクの製造方法。
1. A step of preparing a starting pattern which is constituted by a plurality of cell regions and gives a uniform exposure beam transmission characteristic to each cell region to approximate a desired design pattern; On the other hand, based on random numbers, changes in the exposure beam transmission characteristics for any cell area (mutation)
Forming a plurality of child patterns, crossing or mutating the plurality of child patterns with other child patterns, and evaluating the imaging characteristics of the obtained pattern to obtain a predetermined number of grandchildren. A method of manufacturing an exposure mask, comprising: a genetic algorithm step of leaving a pattern; a step of repeating the genetic algorithm step using the grandchild pattern as a child pattern; and a step of selecting an optimal one of the remaining patterns as a device pattern. .
【請求項2】 前記遺伝的アルゴリズムにおける交配ま
たは突然変異の選択は乱数に基づいて決定され、交配は
少なくともアンド処理、オア処理を含む複数の種類を含
む請求項1記載の露光用マスクの製造方法。
2. The method of manufacturing an exposure mask according to claim 1, wherein the selection of the hybridization or mutation in the genetic algorithm is determined based on a random number, and the hybridization includes at least a plurality of types including an AND process and an OR process. .
【請求項3】 前記遺伝的アルゴリズム工程における結
像特性の評価は、像面上に得られる露光ビーム強度分布
と理想的露光ビーム強度分布の差をエネルギEに換算
し、閾値を温度Tに換算し、exp〔−E/T〕の値に
基づいて良否を判断する工程を含む請求項1ないし2記
載の露光用マスクの製造方法。
3. The evaluation of the imaging characteristics in the genetic algorithm step includes converting a difference between an exposure beam intensity distribution obtained on an image plane and an ideal exposure beam intensity distribution into energy E, and converting a threshold into temperature T. 3. The method of manufacturing an exposure mask according to claim 1, further comprising a step of determining pass / fail based on a value of exp [-E / T].
【請求項4】 前記遺伝的アルゴリズム工程において前
記温度Tを次第に低下させる請求項3記載の露光用マス
クの製造方法。
4. The method of manufacturing an exposure mask according to claim 3, wherein said temperature T is gradually reduced in said genetic algorithm step.
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