JP3307313B2

JP3307313B2 - パターン生成方法及びその装置

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Publication number: JP3307313B2
Application number: JP1133498A
Authority: JP
Inventors: 英寿大沼
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2018-01-23
Also published as: GB2333613B; FR2774184B1; US6391501B1; JPH11212247A; FR2774184A1; GB9901258D0; GB2333613A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高集積半導体装置
等の製造過程で、露光装置を用いてフォトマスクの透過
光から微細パターンをウェーハ基板上に高解像度で形成
したい場合に好適なマスクパターンの生成方法およびパ
ターン生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程に用いられる
フォトマスクは、ガラス基板上に遮光膜が形成された構
造をなしており、半導体素子のパターン形成工程では、
このフォトマスク上の遮光パターンがウェーハ面に塗布
されたフォトレジスト上に投影露光される。フォトマス
ク上の遮光パターンは、設計されたＣＡＤデータを描画
装置用のデータに変換し、これを忠実にパターンニング
して得られ、このフォトマスクパターンをウェーハ上に
精度よく転写するのが半導体フォトリソグラフィプロセ
スである。

【０００３】半導体デバイス製造プロセスにおけるフォ
トリソグラフィ工程では、露光波長近傍のパターンを形
成する必要から光の波長から決まる解像限界を越えた高
解像度が必要とされている。そのため、近年では露光波
長以下の微細パターンを形成できるリソグラフィ技術と
して、位相シフト法が用いられている。

【０００４】以下に、空間周波数変調型位相シフト法の
原理について説明する。図１６は、この位相シフト法の
原理を従来法と対比して示す図、図１７は位相シフト法
および従来法のフーリエスペクトルを示す図である。こ
こで、光強度透過率の周期が、１／ν₀である１次元周
期パターンで解像度限界近傍の値をとると仮定する。光
透過対象が解像限界に近いマスクパターンなので、正弦
波状の基本周波数成分のみを考えると、フォトマスク透
過光の振幅は以下のように近似できる。

【０００５】

【数１】従来のマスク：Ｔ（ｘ）＝｜ｃｏｓ２πν₀ｘ｜ … (1-1) 位相シフトマスク：Ｔ（ｘ）＝ｃｏｓ２πν₀ｘ … (1-2)

【０００６】図１６（ａ）に示す従来法では、フォトマ
スクを透過した光が光軸に沿って直進する０次回折光
と、光軸に対してθ（ｓｉｎθ＝ν₀λ）なる角度をな
す±１次回折光とに分離され、投影レンズに入射する。
一方、図１６（ｂ）に示すように、位相シフト法では、
位相シフトマスクを透過した光が光軸に対してθ／２な
る角度をなす±１次回折光に分離され、投影レンズに入
射する。いずれの場合も投影レンズの内側を透過した回
折光のみが像形成に寄与する。投影レンズの瞳面に形成
されるフーリエスペクトルは、式(1-1) 、(1-2) のフー
リエ変換から以下のように表される。

【０００７】

【数２】従来マスク：Ｆ（ν）＝（４／π）｛δ（ν）／２＋〔δ（ν＋ν₀）＋δ（ν−ν₀）〕／２＋‥‥｝ … (2-1) 位相シフトマスク：Ｆ（ν）＝（１／２）〔δ（ν＋ν₀／２）＋δ（ν−ν₀／２）〕… (2-2)

【０００８】図１７に示すように、位相を考慮しない従
来の透過型マスクでは、ν＝０，±ν₀にスペクトル成
分が存在するのに対し、位相シフトマスクでは、ν＝±
ν₀／２のみに依存する。すなわち、位相シフトマスク
から得られる基本スペクトルは透過型マスクで得られる
スペクトルの半分の位置にある。それはマスクパターン
の空間周波数が半分になったことに相当する。ステッパ
の投影レンズは、固有周波数νｃ（＝ＮＡ／λ）より小
さい空間周波数成分のみを伝達するローパスフィルタと
して作用する。転写したい微細パターンの空間周波数ν
₀がνｃ＜ν₀≦２νc の場合を考えてみると、透過型
マスクの場合、±ν₀のスペクトル成分は通らないので
像のコントラストは得られない。一方、位相シフトマス
クは基本スペクトルν＝±ν₀／２を伝達するので像面
上でパターン像を形成する。これが、解像力向上の効果
がもっとも大きい空間周波数変調型位相シフトマスクの
特徴である。

【０００９】空間周波数変調型位相シフトマスクの基本
的なレイアウト構造は、図１６（ｂ）に示すように、０
度、１８０度の２位相を使い、マスクの開口部が交互に
逆位相になるようにシフタを配置する。シフタには、図
１６（ｂ）に示されるように遮光膜と異なる膜でシフタ
を積層するものと、ガラス面をエッチングしてシフタの
機能をもたせたものがある。このシフタ配置は平面的な
地図を２種類に塗り分ける二色問題に相当し、シフタ位
相を交互に配置しなければならない。そのため、複雑な
配線レイアウトにおいては、シフタ位相を交互に逆転で
きない配置矛盾（位相矛盾）が原理的に避けられないこ
とになる。

【００１０】第１の従来技術として、大井らは『Method
of Design of Phase-Shifting Masks Utilizing a Com
pactor, JJAP Vol.33(1994) No.12B, pp 6774-6778』の
文献で、形成するパターン間の透過光の位相差を利用し
た位相シフト法においてレイアウト圧縮（コンパンクシ
ョン）を用いて位相矛盾を回避する手法を論じている。

【００１１】図１８は、この第１の従来技術で前提とな
っているネガレジストを用いた、いわゆるレベンソン型
位相シフトの原理を示す図である。図１８に示すフォト
マスクは、パターン形成箇所に設けたクロム開口部が、
１８０度位相のシフタ（ガラスエッチング溝）ありと０
度位相の溝なしとに交互に配置されている。したがっ
て、この位相シフト法ではパターンそのものを透過する
光の位相差を利用することになり、パターン転写箇所が
現像液に溶けずに残るネガレジストが必須となる。実用
的なネガレジストは入手が困難なうえ、パターンレイア
ウトそのものが位相差を生ずるパターンである必要があ
るため、単純なライン＆スペースでは効果的ではある
が、孤立パターンでは位相シフトの効果がでない。した
がって、第１の従来技術は、位相矛盾を回避することが
できても、その前提となるレジスト材料やパターン作成
上の制約が多い欠点がある。

【００１２】そこで近年検討されているのが、形成しよ
うとする微細パターンの両側を透過する光に位相差を付
けたマスクによる位相シフト露光と、それにより生ずる
不要パターンを除去する通常露光との複数回の露光によ
る手法（以下、位相シフト多重露光法）である。この第
２の従来技術は、為近らによって『Automatic Generati
on of Phase-Shifting mask Patterns Using Shifter-E
dge Lines, MICRO-AND-NANO-ENGINEERING'97』の文献で
論じられている。図１９は、この位相シフト多重露光法
として、ポジレジストを用いたレベンソン型位相シフト
の原理を示す図である。図１９に示す位相シフトマスク
（図１９（ａ））は、微細パターン（クロムパターン）
の両側に設けた開口部が、１８０度位相のシフタ（ガラ
スエッチング溝）ありと０度位相の溝なしとに交互に配
置されている。ポジレジストを用いるため周囲はクロム
で覆われている。そして、２回目の露光（通常露光）で
は、図１９（ｂ）に示すフォトマスクを用いて、微細パ
ターンを遮光しながら、図示せぬ周囲の配線部分を解像
する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この位相シフト多重露
光法による第２の従来技術においては、設計レイアウト
パターンが常に平行である場合に制限されているが、実
際のレイアウト設計パターンはそのとおりとは限らず、
この方法で作成できるデバイスのパターンは限られたも
のとなる。また、第２の従来技術においては、固定され
たマスクレイアウトパターンを前提にシフタ配置を行っ
ていることもあり、位相矛盾が生ずる箇所が存在し、そ
の修正には再度セル設計段階まで戻って手修正で行う必
要がある。このように、位相シフトマスクの設計におい
て、レイアウト作成後にシフタ配置を決定するという方
法を取ると、レイアウト中に矛盾が存在する場合に、こ
の矛盾箇所を設計者が介在して修正するとシフタ配置及
び位相決定に工数を要し設計効率が非常に悪くなる。さ
らに、位相シフトパターンにて形成される微細パターン
では、そのパターン間距離に応じた疎密性が形成パター
ンの線幅バラツキを生じさせることがある。これを低減
するために、微細パターンの線幅をパターン間距離に応
じて変更することも従来から検討されているが、フォト
マスク製造プロセス上の制御が限界であるほどの微細パ
ターンにおいては、その補正結果がフォトマスク製造プ
ロセス上の線幅限界からはずれており、製造できない可
能性がある。

【００１４】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、位相シフトマスクの
設計において、シフタを自動的に矛盾なく配置し、設計
効率を大幅に向上することができ、また、位相シフトを
用いた微細加工パターンのパターン間距離に依存した線
幅の疎密依存性を補正する、多重露光用に好適なマスク
パターンの生成方法及びその装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。こ
の結果、空間周波数変調型位相シフトマスクパターンの
レイアウト方法において、線幅制御の厳しい箇所のみを
位相シフトで形成し、それ以外の部分を通常マスクにて
露光する位相シフト多重露光に好適なパターン生成方法
として、線幅制御性の厳しい箇所の両隣を異なる位相差
の透過光にて形成できるように位相シフタ配置を行う手
法を新たに案出し、これにより位相シフトパターンの生
成、位相決定の自動化ができ、また位相矛盾箇所を解消
するパターン変更においても処理を高速化できることを
見い出した。

【００１６】すなわち、上述した従来技術の問題点を解
決し、上記目的を達成するために、本発明のパターン生
成方法は、遮光性の複数の微細パターンと、当該微細パ
ターンの微細線幅方向の両側にそれぞれ配置され、透過
する光の位相差により光の干渉を打ち消す複数の位相シ
フトパターンとを含むパターンの生成方法であって、前
記複数の微細パターンを、既に設計された素子形状パタ
ーンから抽出する工程と、前記複数の微細パターンの微
細線幅方向のそれぞれの長辺に沿って、当該各長辺と同
じ長さを有し、前記光の干渉を打ち消すのに必要な所定
幅以上の幅を有した単位パターンを生成し、配置する工
程と、配置した単位パターン同士をＯＲ処理して図形和
をとることにより、フォトマスク製造プロセス上で問題
となる距離で近接し又は重なる複数の単位パターンがあ
る場合にこれらを１つにまとめ、図形和後でも単独の単
位パターンはそのままとして、当該合体した単位パター
ンおよび単独の単位パターンの形状と位置を、前記位相
シフトパターンの形状と位置として決定する工程と、上
記図形和後の単位パターンの形状と位置に基づいて、前
記微細パターンを挟んで近接する位相シフトパターンを
検索しながら、順次、近接位相シフトパターン間の位相
差が１８０度となるように各位相シフトパターンの位相
を決定する工程とを含む。

【００１７】そして、前記位相差が０度となる位相矛盾
が生じた場合は、当該位相矛盾を解消するパターン変更
を行う。すなわち、前記位相差が０度となる位相矛盾が
生じた場合は、前記微細線幅方向の幅が前記所定幅の２
倍以上の位相シフトパターンを判別し、当該判別した位
相シフトパターンを位相差が１８０度の２つの位相シフ
トパターンに分割し、所定幅の２倍以上の幅の位相シフ
トパターンがない場合は、特定の位相シフトパターンに
制限を加えたうえで、当該制限を加えた箇所で分割可能
な幅の位相シフトパターンが生成されるように各パター
ン或いはパターン間のデザインルールを変更することに
よりレイアウトパターン全体を圧縮又は拡張し、その結
果、変更された所定幅の２倍以上の幅の位相シフトパタ
ーンを位相差が１８０度の２つの位相シフトパターンに
分割するパターン変更工程をさらに含む。あるいは、前
記位相差が０度となる位相矛盾が生じた場合は、特定の
位相シフトパターンに制限を加えたうえで各パターン或
いはパターン間のデザインルールを変更することによ
り、レイアウトパターン全体を圧縮又は拡張するパター
ン変更工程をさらに含む。また、好適に、前記位相シフ
トパターン同士の関係を、各位相シフトパターンをノー
ド、位相シフトパターン同士の関係を枝とするグラフに
展開する工程をさらに含み、当該グラフ上で前記位相の
決定を行う。あるいは、前記位相シフトパターン同士の
関係を、各位相シフトパターンをノード、位相シフトパ
ターン同士の関係を枝とするグラフに展開する工程と、
当該グラフを用いて前記位相矛盾の有無を判定する工程
と、位相矛盾があるときは、前記グラフを前記微細パタ
ーン間の距離に応じて修正する工程と、当該修正後のグ
ラフを用いて、前記位相シフトパターンを変更する工程
とをさらに含む。

【００１８】このようなパターン形成方法では、実際の
素子形状を決めるパターン（素子形状パターン）の設計
段階で位相シフトパターンの形状と位相が決められるの
ではなく、位相シフトパターンの形状と位相を、位相シ
フトにより高解像化すべき複数の微細パターンの位置関
係に基づいて決定する。たとえば、位相シフトパターン
以外の素子形状パターンから微細パターン箇所を抽出
し、その微細線幅方向両側に、最低でも位相シフト効果
が得られる所定幅で位相シフトパターンを配置し形状を
決定する。そして、位相シフトパターンの位相を順次決
定してゆく。たとえば、まず、任意の微細パターンに着
目して、その周囲の位相が１８０度異なるように着目パ
ターン周囲の位相シフトパターンの位相を決める。つぎ
に、その位相が決定したパターンを共有する他の微細パ
ターンに着目して、残りの位相シフトパターンの位相を
１８０度異なるように決定する。このように、順次、連
鎖的に位相決定を行うことで全ての位相シフトパターン
の位相を決めてゆく。

【００１９】このような位相決定の最終段階等で、微細
パターンの両側の位相が変化しない位相矛盾が生じたと
きは、パターン変更を行って、位相矛盾の解消を行う。
たとえば、デザインルール変更によってパターンレイア
ウト全体を圧縮（又は拡張）するが、このとき位相矛盾
箇所等に例えば圧縮をかけないような制限を予め与えて
おくと、周囲のパターン及び合わせ余裕等のデザインル
ールが小さくなるのにともなって、必要な位相シフトパ
ターン幅も小さくなる一方で、この制限を加えた位相シ
フトパターンの箇所がサイズ縮小されないためにスペー
ス的な余裕が生じる。これによって、例えば位相シフト
パターンを位相差πに２分割することが可能となり、位
相矛盾を解消できる。また、２分割可能な位相シフトパ
ターンを探してパターン変更する、或いは微細パターン
を離して２分割可能なスペースを確保する等の方法も採
用できる。もちろん、位相矛盾が生じた箇所が微細パタ
ーンでないときは、そのまま位相矛盾を放置してもよ
い。

【００２０】また、各位相パターン箇所と近接した位相
パターン間の関係をグラフデータとして扱う。このグラ
フデータは、一か所の位相を決めたら自動的に残りの位
相を決める基礎データとして用いられる。このため、実
際にパターン検索しなくともグラフで関連づけられてい
る位相シフトパターンについては位相の決定が容易であ
る。また、予め位相矛盾の有無を瞬時に検出でき、処理
の高速化がしやすくなる。また、パターン変更する際
も、グラフ上で修正し、実際のパターン変更に役立てる
ことができ、パターン変更がより容易である。

【００２１】

【００２２】

【００２３】本発明のパターン生成装置は、遮光性の複
数の微細パターンと、当該微細パターンの微細線幅方向
の両側にそれぞれ配置され、透過する光の位相差により
光の干渉を打ち消す複数の位相シフトパターンとを含む
パターンの生成装置であって、前記複数の微細パターン
を、既に設計された素子形状パターンから抽出するパタ
ーン抽出手段と、前記複数の微細パターンの微細線幅方
向のそれぞれの長辺に沿って、当該各長辺と同じ長さを
有し、前記光の干渉を打ち消すのに必要な所定幅以上の
幅を有した単位パターンを生成し、配置するパターン生
成手段と、配置した単位パターン同士をＯＲ処理して図
形和をとることにより、フォトマスク製造プロセス上で
問題となる距離で近接し又は重なる複数の単位パターン
がある場合にこれらを１つにまとめ、図形和後でも単独
の単位パターンはそのままとして出力する合成処理を行
うパターン合成手段と、当該合成処理後の単位パターン
の形状と位置により決まる前記位相シフトパターンの形
状と位置に基づいて、前記微細パターンを挟んで近接す
る位相シフトパターンを検索しながら、順次、近接位相
シフトパターン間の位相差が１８０度となるように各位
相シフトパターンの位相を決定する位相決定手段とを有
している。また、好適に、前記位相差が０度となる位相
矛盾が生じた場合、当該位相矛盾を解消するパターン変
更を行うパターン変更手段をさらに有する。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明は、空間周波数変調型位相
シフト法を用い解像限界以下の微細パターンを形成する
方法及び装置であり、微細パターンの種類に限定はない
が、現在の半導体デバイスにおいて解像限界以下とした
いパターンとして、代表的なものではＭＯＳトランジス
タのゲートパターンが挙げられる。

【００２５】以下、ＭＯＳトランジスタ構造を説明した
後、そのゲートパターンの超高解像度露光を例に、本発
明に係るパターン生成方法及びその装置の実施形態を図
面を参照しながら詳細に説明する。

【００２６】図１は、一般的なＭＯＳ集積回路における
断面構造図である。図１において、符号１００はＭＯＳ
集積回路、１０１はｐ型シリコンウェーハ等の半導体基
板、１０２はｎ型不純物等が高濃度に導入されたソース
・ドレイン不純物領域、１０４は寄生トランジスタの形
成を防止するためにｐ型不純物等が高濃度に導入された
チャネルストッパ、１０６は素子分離層としてのＬＯＣ
ＯＳ、１０８はゲート酸化膜、１１０はｎ型ポリシリコ
ン等からなるゲート電極を示す。このようなＭＯＳ集積
回路において、最も高い線幅制御性が要求されるのはゲ
ート電極１１０の加工時である。すなわち、トランジス
タのゲートパターン幅（一般には、ゲート長Ｌｇ）は、
トランジスタ特性（ゲート閾値電圧Ｖth、相互コンダク
タンスｇｍ等の駆動能力）を決定し、その線幅バラツキ
は特性バラツキに直接影響するため、ゲート電極パター
ンの線幅制御がＭＯＳトランジスタ形成においてもっと
も重要である。

【００２７】第１実施形態図２は、第１実施形態に係るパターン生成装置の概略構
成例を示すブロック図である。この図示例のパターン生
成装置１は、入力部２、位相シフトパターン生成部４、
通常マスクパターン生成部６、パターン変更部８、出力
部１０および制御部１２に大別される。位相シフトパタ
ーン生成部４は、更に、図形演算手段１４、図形処理手
段１６、パターン検索手段１８、位相設定手段２０、位
相差確認手段２２を有する。このうち、図形演算手段１
４および図形処理手段１６は、本発明における“配置決
定手段”に該当し、また、パターン検索手段１８、位相
設定手段２０および位相差確認手段２２は、本発明にお
ける“位相決定手段”に該当する。また、図形演算手段
１４は本発明における“パターン抽出手段”又は“パタ
ーン合成手段”に、図形処理手段１６は本発明における
“単位パターン生成手段”にそれぞれ該当する。

【００２８】これらの構成部分の機能は後述の手順説明
で詳述するが、大まかに言うと、例えば２つの手段１４
及び１６で構成される本発明の配置決定手段は、複数の
微細パターンの微細幅方向両側にそれぞれ配置される複
数の位相シフトパターンの形状を、複数の微細パターン
の位置関係に基づいて決定する。また、例えば３つの手
段１８，２０及び２２で構成される本発明の位相決定手
段は、複数の位相シフトパターンの位相を、それぞれ複
数の微細パターンの位置関係に基づき、かつ、各微細パ
ターンを挟んで近接した位相シフトパターン対間で位相
差が１８０度となるように決定する。本例では、“微細
パターン”は図１のゲート電極１１０を形成する遮光パ
ターンであり、当該遮光パターンのゲート長方向両側に
位相差１８０度で配置された遮光パターンの開口部（図
１９の１８０度位相開口部と０度位相開口部）が“位相
シフトパターン”に該当する。

【００２９】つぎに、パターン生成方法の実施形態を、
図３のフロー図を用いて説明する。この生成方法は、例
えば図２に示すようなパターン生成装置１で実施でき
る。ここでは、パターン生成装置１内で制御部１２の制
御を受けて各手段が処理を実行するものとする。図３の
ステップＳＴ１においては、ゲート電極パターンの両隣
に透過した回折光どうしが打ち消し合うのに十分な幅を
もち、求める位相シフトパターンを構成する要素となる
単位パターンを生成する。

【００３０】図４は、この単位パターンの生成手順の一
例を示すフロー図である。また、図５は、本例のＭＯＳ
集積回路における単位パターンの生成過程を示すパター
ン平面図である。図４に例示する方法では、まず、図２
の入力部２がＣＡＤデータを入力した後、ステップＳＴ
１１において、微細パターンをＣＡＤデータから抽出す
る。この微細パターンは、単位パターン生成の位置と長
さ（解像する微細線幅に直交するサイズ）を決める基準
となる。微細パターンの抽出は、入力部２からのＣＡＤ
データをもとに図２の図形演算手段１４によって実行さ
れる。具体的に、本例のＭＯＳ集積回路でトランジスタ
特性を決める微細線幅を有する箇所は、ゲートポリシリ
コン層とＬＯＣＯＳ以外の素子領域との重なり部分であ
るので、まず、図５（ａ）に示すように、ゲートパター
ンＰａと素子領域パターンＰｂを読み出す。そして、図
５（ｂ）に示すように、ＣＡＤデータから読み出した素
子形状パターン同士を重ねて、図形積の処理（ＡＮＤ処
理）を行うことで微細ゲート部Ｐｃを抽出する（図５
（ｃ））。

【００３１】つぎに、図４のステップＳＴ１２におい
て、抽出された微細ゲート部Ｐｃに２度のリサイズがか
けられる。このリサイズは、図２の図形処理手段１６に
よって実行される。具体的には、図５（ｄ）に示すよう
に、多重露光時の合わせマージンをとるために、微細ゲ
ート部Ｐｃの長さ（いわゆるゲート幅に相当、図ではＷ
ｇで表現）をゲート幅方向両側それぞれに所定長さだけ
拡大する。また、図５（ｅ）に示すように、長さを拡大
後の微細ゲート部Ｐｄに対し、今度は幅（いわゆるゲー
ト長に相当、図ではＬｇ0で表現）方向両側それぞれに
リサイズをかける。これにより、元の幅（ゲート長Ｌｇ
0）がＬｇ’に縮小された最終的な微細ゲートパターン
Ｐｅが得られる。このリサイズ後の幅（ゲート長Ｌ
ｇ’）が、ゲートパターンを解像する線幅に最も影響を
与えるパラメータの一つとなる。

【００３２】そして、図４のステップＳＴ１３におい
て、リサイズ後の微細ゲートパターンＰｅを基準に、位
相シフトパターンを構成する単位パターンを生成する。
このパターン生成は、図２の図形処理手段１６によって
実行される。具体的には、図５（ｆ）に示すように、微
細ゲートパターンＰｅの微細線幅方向両側にそれぞれ、
位相シフトに充分な所定幅Ｌ以上の幅を有し微細ゲート
パターンＰｅの長手辺（長さＷｇ’）全域に沿って、２
つの単位パターンＰｆを生成する。以上の要件を満たせ
ば単位パターンＰｆの形状は任意であるが、通常、図５
（ｆ）に示す矩形状に単位パターンＰｆが生成され、図
４で示す単位パターンの生成工程が終了する。

【００３３】つぎに、図３のフローに処理の手順が戻
り、ステップＳＴ２において、ＯＲ処理によるマージが
行われる。この処理は、図２の図形演算手段１４によっ
て実行され、これにより所望の位相シフトパターンが得
られる。得られた位相シフトパターンの一例を、図６に
示す。この図示例では、位相シフトパターンＰ１，Ｐ５
及びＰ６は、それぞれ単位パターンＰｆ１１，Ｐｆ４２
又はＰｆ５１の単独構成となっているが、位相シフトパ
ターンＰ２〜Ｐ４については、複数の単位パターンの図
形和から構成されている。位相シフトパターンＰ２は、
微細ゲートパターンＰｅ１の一方の単位パターンＰｆ１
２と、微細ゲートパターンＰｅ２の他方の単位パターン
Ｐｆ２１との図形和から構成され、同様に、位相シフト
パターンＰ４は、微細ゲートパターンＰｅ３の一方の単
位パターンＰｆ３２と、微細ゲートパターンＰｅ４の他
方の単位パターンＰｆ４１との図形和から構成されてい
る。また、位相シフトパターンＰ４については、３単位
パターン、即ち微細ゲートパターンＰｅ２の一方の単位
パターンＰｆ２２、微細ゲートパターンＰｅ３の他方の
単位パターンＰｆ３１、微細ゲートパターンＰｅ５の一
方の単位パターンＰｆ５２の図形和から構成されてい
る。これら図形和で形成される位相シフトパターンの形
成では、単位パターン間にフォトマスク製造プロセス上
問題となる微細な隙間が出来ないよう、その単位パター
ンの幅が調整される。

【００３４】続いて、例えば図２の入力部２から送られ
てくる情報をもとに、パターン検索手段１８が、初期検
索位置及びその位相を定めた後（ステップＳＴ３）、次
のステップＳＴ４において、最小線幅の近接パターンを
検索する。たとえば、図６の例で位相シフトパターンＰ
３に着目すると、まず、これを最初の検索パターンとし
て、その位相を０度にするか１８０度にするかが決めら
れる。そして、パターン検索手段１８が、着目パターン
Ｐ３に近接する所定の微細線幅内のＬ１〜Ｌ３を検出
し、その微細線幅内で近接する近接パターンＰ２，Ｐ４
及びＰ６を検出する。

【００３５】つぎのステップＳＴ５において、検出され
た位相シフトパターンＰ２，Ｐ４及びＰ６のそれぞれに
対し、その各位相が着目パターンと位相差πに設定され
る。この位相設定は、図２の位相設定手段２０によって
実行される。たとえば、予め設定された着目パターンＰ
３の位相が０度とすると、その近接パターンＰ２，Ｐ４
及びＰ６は、全て１８０度位相となる。つぎのステップ
ＳＴ６において、例えば図２のパターン検索手段１８が
位相を決定した近接パターンを新たな着目パターンとし
て、当該新たな着目パターンに更に近接パターンが有る
か否かを確認する。近接パターンがある場合は、フロー
がステップＳＴ４の前に戻り、新たな着目パターンにつ
いて近接パターンの検出（ステップＳＴ４）、位相決定
（ステップＳＴ５）および近接パターンの有無確認（ス
テップＳＴ６）を繰り返す。図６の例では、これら一連
の処理によって残りのパターンＰ１及びＰ５も検索さ
れ、それぞれ０度位相に設定され、図７のような２種類
の位相分布が決まる。そして、近接パターンが無いと判
断されると、フローが次のステップＳＴ７に進む。

【００３６】ステップＳＴ７では、例えば図２の位相確
認手段２２によって位相未決定パターンが有るか否かを
調べる。図６の例では、ここで未決定パターンが無いと
判断され、続くステップＳＴ８で、各微細ゲートパター
ンの微細線幅両側で位相差が１８０度異なっているかが
調べられ、位相矛盾がない場合（“ＯＫ”）、位相シフ
トパターンとその位相分布情報が図２の出力部１０から
出力され、次のＥＢデータ変換装置に送られる。ステッ
プＳＴ７で、位相未決定パターンが有る場合、処理のフ
ローがステップＳＴ３の前に戻り、検索位置の再設定か
らやり直す。これにより、最終的には位相未決定パター
ンが無くなるまで、上述した手順で位相決定が繰り返さ
れる。一方、次のステップＳＴ８で位相矛盾があると判
断された場合（“ＮＯＴＯＫ”）、処理がステップＳ
Ｔ９に進む。

【００３７】ステップＳＴ９では、位相矛盾の解消を目
的とした位相シフトパターンの変更を行う。この処理
は、図２のパターン変更部８により実行される。具体的
に、まず、その位相矛盾箇所の２つの位相シフトパター
ンの配置領域サイズを調べ、少なくとも何れか一方に位
相シフトパターンの追加（２分割）するスペース的な余
裕があるか否かを判断する。つまり、２つの位相シフト
パターンのゲート長方向の幅を調べ、その幅が位相シフ
ト効果を得るための必要最小幅Ｌの２倍以上か否かを確
認する。２倍以上の場合、その箇所に位相差πの位相シ
フトパターンを追加することで上記位相矛盾が解消され
る。なお、特に図３のフロー図には示さないが、位相矛
盾が生じた連鎖検索経路中にサイズが大きくてパターン
追加が可能な箇所を検出し、そこで位相矛盾を解消し、
上記手順によって位相設定をやり直すこともできる。

【００３８】このような位相矛盾解消策を行っても尚、
位相矛盾が解消できないときは、本実施形態では、当該
位相矛盾箇所、或いは他にトランジスタ特性等への影響
がより少ない箇所が位相矛盾箇所と同じ連鎖検索経路中
に存在すれば、その箇所において、微細ゲートパターン
間の修正（レイアウト修正）を行い、位相差πの位相シ
フトパターン対の近接配置を可能にする。レイアウト修
正は、手修正でもかまわないし、レイアウトコンパクタ
等を用いた自動修正でもかまわない。レイアウトコンパ
クタを用いた場合は、上記修正箇所で制限をくわえたう
えで、例えば当該修正箇所のコンストレイントをコンパ
クタのデザインルールに反映させ、上記修正箇所で位相
差１８０度の２つの位相シフトパターン配置が可能にな
るように、全体のレイアウトを圧縮する。このとき、修
正箇所に例えば圧縮をかけないような制限が予め与えら
れているので、周囲のパターン及び合わせ余裕等のデザ
インルールが小さくなって、これとともに必要な位相シ
フトパターンのサイズも小さくなる一方で、この制限を
加えた位相シフタの箇所がサイズ縮小されないために、
パターン追加に必要なスペースが生じる。なお、以上の
説明で、位相矛盾が生じた箇所が微細パターンでないと
きは、そのまま位相矛盾を放置してもよいことは勿論で
ある。また、当然ながら、同様にしてレイアウト全体を
拡張する過程でも位相矛盾の解消は可能である。

【００３９】その後、位相シフトパターンの追加をして
位相矛盾が解消できれば、その結果（当該変更後の位相
シフトパターン及びその位相分布情報）を、図２の出力
部１０から出力し、当該位相シフトパターン生成が終了
する。

【００４０】位相シフトパターンの追加をし、その隙間
部分が解像されてしまう場合は、必要に応じて、多重露
光の２回目の通常露光における遮光パターンを修正す
る。なお、図２の通常マスクパターン生成部６により、
合わせマージンを加味した一回り大きなサイズで微細ゲ
ート上に重ねられる保護パターンの生成も行われる。そ
の詳しい内容に関しては、後述する第３実施形態で述べ
るので、ここでの説明は省略する。

【００４１】第１実施形態に係るパターン生成方法で
は、セル設計段階で位相シフトパターンの形状と位相が
決められるのではなく、位相シフトパターンの形状と位
相を、微細ゲートパターン位置と形状を基準として順次
連鎖的に決定する。このため、ゲートパターンの形状と
配置が決まれば、後は自動的に位相シフトパターン及び
その位相を決定でき、位相シフトパターンのパターン設
計が高速である。とくに、位相決定に連鎖的な検索手法
によって実行するので、この修正（位相変更）のフィー
ドバックが容易である。たとえば、位相矛盾が起こった
ときに、位相矛盾が解消できるスペース的な余裕がある
箇所でのパターン追加をした場合、または、ゲートパタ
ーンレイアウト間隔を広げるレイアウト変更の必要があ
る場合の何れの場合でも、その後の位相差確認および位
相再設定がスムーズである。また、これらの方法では位
相矛盾が解消できない場合でも、レイアウト圧縮または
拡張により最終的には必ず位相矛盾が解決できる。さら
に、位相シフトパターンの形状と位相を微細パターンの
位置関係に基づいて求めることから、２次元平面内でど
のような向きでも１８０度の位相差で位相シフトパター
ンを近接配置できる。したがって、微細パターンが平行
である必要がなく、従来より制約が少ない。以上より、
本実施形態のパターン生成方法は、従来よりパターン生
成上の制約が少なくて効率が高いといった利点を有す
る。

【００４２】第２実施形態図８は、本実施形態に係るパターン生成装置の概略構成
を示すブロック図、図９は本実施形態に係るパターン生
成方法を示すフロー図である。

【００４３】本実施形態のパターン生成装置３０は、図
２に示す第１実施形態の場合に比較すると、前記パター
ン検索手段１８及び前記位相差確認手段２２に代えて、
グラフデータ生成手段３２，グラフループ確認手段３４
及びグラフデータ変更手段３６を有する。また、本実施
形態では、記憶手段４０が付加されている。これらの手
段３２，３６，３８及び４０の機能は後述する。他の構
成は、第１実施形態と同様である。但し、パターン変更
部８、位相設定手段２０及び出力部１０間のパターンデ
ータの流れが第１実施形態と若干異なる。

【００４４】本実施形態のパターン生成方法では、図９
のステップＳＴ２までは第１実施形態と同様であり、本
実施形態においても図４のフロー図はそのまま適用され
る。図９のステップＳＴ３では、図８のグラフデータ生
成手段３２によってグラフデータの作成を行う。

【００４５】図１０は、グラフデータの要素とデータ構
成例を示す図である。グラフデータは、ノードとエッジ
と称される２つの要素から成り立っている。ノードと
は、形成された各位相シフトパターンを示す情報で、図
１０（ａ）の例では、位相シフトパターンＰ１，Ｐ２，
…，Ｐ５のそれぞれに、ノード，，…，が対応ず
けられている。また、エッジとは、各位相シフトパター
ン相互間の位置関係、例えばゲート長方向の距離が微細
線幅であることを示す情報で、図１０（ｂ）の例では、
位相シフトパターンＰ１とＰ２間、Ｐ２とＰ３間、Ｐ３
とＰ４間、Ｐ３とＰ５間の各距離が微細線幅であること
が、それぞれエッジＥ１２，Ｅ２３，Ｅ３４，Ｅ３５と
して表現されている。これらの情報は図８の記憶手段４
０に格納されるが、その具体的な格納構造（データベー
ス）としては、例えば、ノードのリスト（位相シフトパ
ターン識別情報）、エッジのリスト（微細線幅で近接す
る位相シフトパターン対の情報）、及び各ノード毎のパ
ターンエッジリスト（各位相シフトパターンに近接する
パターンの情報）の３種類のデータベースがある。図１
０（ｃ）は、データベースの一例として、各ノード毎の
パターンエッジリストを図で表現したものである。な
お、ＣＡＤ設計がセルベースで行われている場合は、こ
れら３種類のデータベースをセルの種類毎に有する。

【００４６】このようなグラフデータの生成では、エッ
ジを定める際に、例えば第１実施形態のパターン検索と
同様な手法で近接パターン間の関係を連鎖的に調べてい
く方法でエッジ検出を達成できる。図１１（ａ）には、
このノードとエッジで表現されたグラフデータを図形化
したもの（グラフ図形）と、その対応パターンを２例示
す。このように、グラフデータを用いると、微細ゲート
パターンの最小線幅だけ離れた距離にある複数のパター
ンを一まとめにして図形化することができる。

【００４７】つぎのステップＳＴ４において、例えばグ
ラフデータ生成手段３２によって、生成したグラフ図形
が閉ループであるか否かの判断がされる。図１１（ａ）
の例のように閉ループでないときは、フローがステップ
ＳＴ５に進み、第１実施形態と同様にして、位相設定手
段２０によって各位相が決定され（図１１（ｂ））、そ
の位相シフトパターンと位相情報が出力部１０から出力
される。

【００４８】一方、生成したグラフ図形が閉ループの場
合は、フローがステップＳＴ６に進み、その閉ループノ
ード数が偶数（偶数ループ）であるか奇数（奇数ルー
プ）であるかを確認する。このループ確認は、図８のグ
ラフループ確認手段３４によって実行される。図１２
（ａ）は偶数ループの場合、図１２（ｂ）は奇数ループ
の場合を例示する。図１２（ａ）のような偶数ループで
は、原理的に位相矛盾が起こり得ないので、第１実施形
態と同様に各位相を設定し（ステップＳＴ５）、その結
果を出力する。これに対し、図１２（ｂ）のような奇数
ループでは、位相矛盾を起こすことが明らかなので、位
相設定を一度も試すことなく処理フローをステップＳＴ
７に送り、図８のグラフデータ変更手段３６によってグ
ラフデータの変更を行う。そして、次のステップＳＴ８
にて、第１実施形態と同様なパターン変更、即ちゲート
パターンのレイアウト変更またはレイアウト圧縮（拡張
も可）等を行った後、位相設定（ステップＳＴ５）を経
て結果を出力する。

【００４９】なお、先のステップＳＴ７におけるグラフ
変更箇所は基本的には任意であるが、そうすると一回の
レイアウト変更、圧縮（又は拡張）で位相矛盾解消がう
まくいくとは限らない。そこで、変形例として、先のグ
ラフデータのノードに、各位相シフトパターンの識別情
報のほかに各パターンのゲート長方向の幅を含ませてお
くと、その幅が位相シフトパターン追加可能なほど広い
か否かが瞬時に判り、グラフ変更に好適な箇所の特定が
容易であり望ましい。これにより、パターン変更では、
位相シフトパターンの単純追加で、即、位相矛盾なく位
相決定が可能になる。また、パターン変更が必要な場合
でも、各パターンのゲート長方向の幅情報に基づいて、
ゲートパターンの移動量またはレイアウト圧縮率（又は
拡張率）が予め想定でき、パターン変更を一回で済ませ
ることが可能となる。

【００５０】図１２（ｃ）には、以上の何れかの方法で
位相矛盾を解消した変更後のグラフ図形とパターンを例
示する。なお、本実施形態においても、２回目の通常露
光のパターン変更があるときは、その変更を付随して行
うことは第１実施形態と同様である。

【００５１】第２実施形態は、第１実施形態と同様な効
果に加え、グラフ上で位相決定ができる利点がある。ま
た、グラフデータを一度作ってしまえばパターンの連鎖
的な検索が不要であり、位相差確認，位相設定の繰り返
し回数が少なくて済む。つまり、第１実施形態では、実
際にパターン検索で位相設定をして、位相矛盾が生じた
場合にパターン変更を行って位相差確認、位相決定を再
度行って、これを繰り返す必要が生じ得るが、本実施形
態では、関連するグラフデータ群（グラフ図形）が閉ル
ープとなるか、閉ループの場合にノード数が偶数か奇数
かの簡単な判断によって位相矛盾の有無を容易に知るこ
とができ、直ぐにパターン変更等の対処ができることか
ら、効率化が更に高いものとできる利点がある。このグ
ラフデータは、位相決定に必要な情報が最小限で済み簡
素であり、パターン毎に記憶し、パターン変更ごとに更
新することで、グラフデータの作成変更にかける時間と
労力は、グラフデータの有用性（パターン生成の効率
化）に比べ格段に小さい。

【００５２】第３実施形態本実施形態は、微細パターンの疎密性による線幅バラツ
キの低減に関する実施形態である。この実施形態は、単
独でも、先の実施形態と組み合わせることでも実施可能
である。図１３は、微細パターンの疎密性による線幅バ
ラツキを説明するための図であり、図１３（ａ）は微細
パターンの疎密性があるパターン平面図、図１３（ｂ）
は、第２実施形態の位相シフトパターン生成法によるゲ
ート形成の光強度シミュレーション結果を示すグラフで
ある。図１３（ａ）は、素子領域パターン、ゲート電極
パターンおよび１８０度位相シフタの各パターンを重ね
たものであり、素子領域１で間隔が広いゲートパターン
（疎パターン）、素子領域２で間隔が狭いゲートパター
ン（密パターン）となっている。また、図１３（ｂ）の
グラフの横軸はフォーカス深度、縦軸は光転写イメージ
のゲート微細線幅である。

【００５３】図１３（ｂ）のシミュレーション結果か
ら、幅広いフォーカス深度範囲において解像後のゲート
線幅が疎パターンと密パターン間で大きく（＞２０ｎ
ｍ）異なっていることがわかる。この結果では、ゲート
微細線幅が疎なパターンで太る傾向があり、そのゲート
間隔の疎密性に依存した線幅格差を補正するには、疎パ
ターン側で現状のフォトマスク上のゲート線幅を細らせ
る必要があることになる。しかし、位相シフトパターン
で形成する微細パターンのフォトマスク上の微細線幅は
すでにフォトマスク製造プロセス上の限界まで細いマス
ク線幅であり、それ以下に細らせることにはフォトマス
ク製造プロセスマージンを狭める方向で、好ましくな
い。

【００５４】そこで、本実施形態では、通常露光におい
て位相シフト露光によるゲート解像パターン（レジスト
潜像）上に重ねられる通常露光用マスク上のゲート遮光
パターンの線幅を変えることで、ゲート線幅の疎密依存
バラツキを補正する。この通常露光用マスク上の遮光パ
ターンは、通常、ゲート解像パターンへのマスク合わせ
ずれを考慮し微細線幅方向に若干太く形成されている。
このため、その遮光パターンは、露光波長に比較しさほ
ど厳しくないデザインルールになっている。よって、こ
の遮光パターンの線幅を変更することは、フォトマスク
製造プロセス上も問題のない範囲で可能である。

【００５５】図１４に、実際に遮光パターンの線幅を変
更し、ゲート間隔の疎密性に依存した線幅格差を補正し
た結果のパターン平面図と、光強度シミュレーション結
果を示す。微細ゲートパターンの配置間隔疎密性に依存
した線幅格差は、２回目の通常露光に用いる遮光パター
ンの幅を大きくする方向で是正でき、図１４の例では、
密パターンにおける遮光パターンを幅方向に全てつなげ
て形成した。このような変更後の遮光パターンを用いた
場合の光強度シミュレーション結果から、確かに微細パ
ターンの線幅がパターン間隔に依存せず、従来のパター
ン疎密に無関係に同じ遮光パターンとした場合に発生し
ていたゲート間隔の疎密性に依存した線幅格差を、満足
のいくレベルまで是正できることがわかった。また、マ
スクパターンも最小線幅も変更せずにすんだため、フォ
トマスク作成における線幅規格も厳しくする必要がな
い。

【００５６】最後に、２回目以降の通常露光で用いる遮
光パターンの生成手法を、微細ゲートパターンに疎密の
ある場合で説明する。なお、ここで述べるパターン疎密
による線幅格差是正の遮光パターン変更以外の基本的な
通常露光用遮光パターンの生成手順は、先の第１及び第
２実施形態においても適用可能である。なお、第１又は
第２実施形態で実施する場合、この通常露光用遮光パタ
ーンの生成は、特に言及しない限り、基本的には図２又
は図８の通常マスクパターン生成部６によって実行され
る。図１５は、この通常露光用遮光パターンの各生成過
程におけるパターン平面図である。

【００５７】まず、図１５（ａ）において、先の位相シ
フトパターンの生成時と同じように、ゲート電極パター
ンと素子領域パターンとの図形積処理（ＡＮＤ処理）を
行って、微細ゲートパターンを抽出する。このパターン
抽出は、図２，図８の図形演算手段１４と同じ機能を通
常パターン生成部６内に有するか、図形演算手段１４を
兼用化することで実行される。つぎの図１５（ｂ）にお
いて、抽出パターンに対し、微細幅方向（ゲート長方
向）両側に所定のリサイズをかける。このリサイズは、
図２，図８の図形処理手段１６と同じ機能を通常パター
ン生成部６内に有するか、図形処理手段１６を兼用化す
ることで実行される。そして、図１５（ｃ）において、
図１５（ａ）のＡＮＤ処理時と同じ手段によって、リサ
イズ後の微細パターンとゲート電極パターンとの図形積
処理（ＯＲ処理）を行って、遮光パターンを生成する。

【００５８】通常は、ここまでで遮光パターン生成が完
了するが、本実施形態では、更に図１５（ｄ）におい
て、遮光パターンの部分拡幅を行う。この処理は、例え
ばパターン検索による密パターンの特定と、その密パタ
ーン部分での拡幅との工程を経て行う。密パターンの特
定では、図２のパターン検索手段１８と同じ機能を通常
パターン生成部６内に有するか、パターン検索手段１８
を兼用化することで実行され、例えば、隣接パターンと
の間隔が所定幅以下を密パターン、所定幅以上を疎パタ
ーンとして検出する。そして、このような手法で検出さ
れた密パターン部分のパターン同士の間隔内側に、当該
密パターン部分の幅を所定量拡張する。本例では近接す
る密パターン同士の間隔を無くすまで拡幅する。これに
より、図１５（ｅ）に示される変更後の遮光パターンが
得られる。この変更後の遮光パターンは、位相シフタと
の関係では図１５（ｆ）の如くなる。

【００５９】以上の第３実施形態では、図１３（ｂ）と
図１４（ｂ）の対比で明白な如く、通常露光用遮光パタ
ーンを微細ゲートパターン間隔部分で、そのパターン離
間方向にサイズ変更することで、位相シフトパターンの
微細線幅方向の疎密性に応じて生じる解像後の微細線幅
格差を減少または是正することができる。このパターン
補正は、線幅規格が位相シフト用マスクほど厳しくない
第２回目以降の通常露光用パターンで行うことから、微
細線幅格差以上のパターン補正余裕があり、微細線幅格
差の是正がしやすいといった利点がある。

【００６０】

【発明の効果】本発明に係るパターン生成方法及びその
装置によれば、位相シフトパターンの形状と位相を微細
パターンの位置関係に基づいて求めることから、微細パ
ターンの形状と配置が決まれば連鎖的に位相シフトパタ
ーンを生成してゆく自動化に適合しやすい。また、位相
については、微細パターンを介して近接する箇所同士で
１８０度の位相差となるように位相を決定することか
ら、連鎖的な自動位相決定が容易である。この自動化対
応に適した手法であることは、特に位相矛盾が生じたと
きのパターン変更で生じる位相差確認および位相再決定
など、同じ処理が繰り返し必要な場合に処理効率化に大
きく寄与する。

【００６１】また、位相シフトパターンの形状と位相を
微細パターンの位置関係に基づいて求めることから、２
次元平面内でどのような向きでも１８０度の位相差で位
相シフトパターンを近接配置できる。したがって、微細
パターンが平行である必要がなく、従来より制約が少な
い。さらに、位相シフトパターン同士をグラフに展開す
ると、実際にパターン検索することなく位相決定でき、
また位相矛盾の有無、即ちパターン変更の必要性を位相
決定するまえに予めに知ることができ、そのぶん処理の
効率化が進む。

【００６２】一方、通常露光用遮光パターンを補正する
ことで、高解像度露光の微細パターンの微細線幅方向の
疎密性に応じて生じる解像後の線幅格差を、解像限界の
制約を受けることなく縮小または是正することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なＭＯＳ集積回路における断面構造図で
ある。

【図２】本発明の第１実施形態に係るパターン生成装置
の概略構成例を示すブロック図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係るパターン生成方法
のフロー図である。

【図４】図３における単位パターン生成工程の手順の一
例を示すフロー図である。

【図５】ＭＯＳ集積回路を例とした単位パターンの生成
過程を示すパターン図である。

【図６】得られた位相シフトパターンの一例を示すパタ
ーン図である。

【図７】図６のパターンに対する位相設定例を示すパタ
ーン図である。

【図８】本発明の第２実施形態に係るパターン生成装置
の概略構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の第２実施形態に係るパターン生成方法
を示すフロー図である。

【図１０】グラフデータの要素とデータ構成例を示す図
である。

【図１１】閉ループがない場合を２例示すパターンとグ
ラフの図である。

【図１２】閉ループが偶数ループの場合と奇数ループの
場合を例示するパターンとグラフの図である。

【図１３】微細パターンの疎密性による線幅バラツキを
説明するために、疎密ありパターン例と光強度シミュレ
ーション結果を示す図である。

【図１４】実際に遮光パターンの線幅を変更しゲート間
隔の疎密性に依存した線幅格差を是正したときのパター
ンと光強度シミュレーション結果を示す図である。

【図１５】通常露光用遮光パターンの各生成過程におけ
るパターン平面図である。

【図１６】位相シフト法の原理を従来法と対比して示す
図である。

【図１７】位相シフト法および従来法における透過光の
フーリエスペクトルを示す図である。

【図１８】第１の従来技術で前提となっているネガレジ
ストを用いた、いわゆるレベンソン型位相シフトの原理
を示す図である。

【図１９】第２の従来技術の位相シフト多重露光法とし
て、ネガレジストを用いたレベンソン型位相シフトの原
理を示す図である。

【符号の説明】

１，３０…パターン生成装置、２…入力部、４…位相シ
フトパターン生成部、６…通常マスクパターン生成部、
８…パターン変更部、１０…出力部、１２…制御部、１
４…図形演算手段（パターン抽出手段／パターン合成手
段）、１６…図形処理手段（単位パターン生成手段）、
１８…パターン検索手段、２０…位相設定手段、２２…
位相差確認手段、３２…グラフデータ生成手段、３４…
グラフループ確認手段、３６…グラフデータ変更手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】遮光性の複数の微細パターンと、当該微細
パターンの微細線幅方向の両側にそれぞれ配置され、透
過する光の位相差により光の干渉を打ち消す複数の位相
シフトパターンとを含むパターンの生成方法であって、前記複数の微細パターンを、既に設計された素子形状パ
ターンから抽出する工程と、前記複数の微細パターンの微細線幅方向のそれぞれの長
辺に沿って、当該各長辺と同じ長さを有し、前記光の干
渉を打ち消すのに必要な所定幅以上の幅を有する単位パ
ターンを生成し、配置する工程と、配置した単位パターンに対し図形データ上のＯＲ処理を
含む合成処理を行うことより、フォトマスク製造プロセ
ス上で問題となる距離で近接し又は重なる複数の単位パ
ターンがある場合にこれらを１つにまとめ、合成処理後
でも単独の単位パターンはそのままとして、当該合成に
より合体した単位パターンおよび単独の単位パターンの
形状と位置を、前記位相シフトパターンの形状と位置と
して決定する工程と、上記合成処理後の単位パターンの形状と位置に基づい
て、前記微細パターンを挟んで近接する位相シフトパタ
ーンを検索しながら、順次、近接位相シフトパターン間
の位相差が１８０度となるように各位相シフトパターン
の位相を決定する工程とを含むパターン生成方法。
【請求項２】前記位相差が０度となる位相矛盾が生じた
場合は、前記微細線幅方向の幅が前記所定幅の２倍以上
の位相シフトパターンを判別し、当該判別した位相シフ
トパターンを位相差が１８０度の２つの位相シフトパタ
ーンに分割し、所定幅の２倍以上の幅の位相シフトパタ
ーンがない場合は、特定の位相シフトパターンに制限を
加えたうえで、当該制限を加えた箇所で分割可能な幅の
位相シフトパターンが生成されるように各パターン或い
はパターン間のデザインルールを変更することによりレ
イアウトパターン全体を圧縮又は拡張し、その結果、変
更された所定幅の２倍以上の幅の位相シフトパターンを
位相差が１８０度の２つの位相シフトパターンに分割す
るパターン変更工程をさらに含む請求項１記載のパター
ン生成方法。
【請求項３】前記位相差が０度となる位相矛盾が生じた
場合は、特定の位相シフトパターンに制限を加えたうえ
で各パターン或いはパターン間のデザインルールを変更
することにより、レイアウトパターン全体を圧縮又は拡
張するパターン変更工程をさらに含む請求項１記載のパ
ターン生成方法。
【請求項４】前記位相シフトパターン同士の関係を、各
位相シフトパターンをノード、位相シフトパターン同士
の関係を枝とするグラフに展開する工程をさらに含み、当該グラフ上で前記位相の決定を行う請求項１に記載の
パターン生成方法。
【請求項５】前記位相シフトパターン同士の関係を、各
位相シフトパターンをノード、位相シフトパターン同士
の関係を枝とするグラフに展開する工程と、当該グラフを用いて前記位相矛盾の有無を判定する工程
と、位相矛盾があるときは、前記グラフを前記微細パターン
間の距離に応じて修正する工程と、当該修正後のグラフを用いて、前記位相シフトパターン
を変更する工程とをさらに含む請求項１に記載のパター
ン生成方法。
【請求項６】前記微細パターンを解像する高解像度露光
と、微細パターン箇所以外の通常露光とを含む複数回露
光により一つの層を形成するフォトマスクのパターン形
成のうち、前者の高解像度露光用のフォトマスクパター
ン生成に前記パターン生成方法を適用した請求項１に記
載のパターン生成方法。
【請求項７】遮光性の複数の微細パターンと、当該微細
パターンの微細線幅方向の両側にそれぞれ配置され、透
過する光の位相差により光の干渉を打ち消す複数の位相
シフトパターンとを含むパターンの生成装置であって、前記複数の微細パターンを、既に設計された素子形状パ
ターンから抽出するパターン抽出手段と、前記複数の微細パターンの微細線幅方向のそれぞれの長
辺に沿って、当該各長辺と同じ長さを有し、前記光の干
渉を打ち消すのに必要な所定幅以上の幅を有する単位パ
ターンを生成し、配置するパターン生成手段と、配置した単位パターンに対し図形データ上のＯＲ処理を
含む合成処理を行うことにより、フォトマスク製造プロ
セス上で問題となる距離で近接し又は重なる複数の単位
パターンがある場合にこれらを１つにまとめ、合成処理
後でも単独の単位パターンはそのままとして、それぞれ
出力するパターン合成手段と、当該合成処理後の単位パターンの形状と位置により決ま
る前記位相シフトパターンの形状と位置に基づいて、前
記微細パターンを挟んで近接する位相シフトパターンを
検索しながら、順次、近接位相シフトパターン間の位相
差が１８０度となるように各位相シフトパターンの位相
を決定する位相決定手段とを有したパターン生成装置。
【請求項８】前記位相差が０度となる位相矛盾が生じた
場合、当該位相矛盾を解消するパターン変更を行うパタ
ーン変更手段を、さらに有した請求項７に記載のパターン生成装置。