JP3474740B2 - フォトマスクの設計方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造用フォ
トマスクの設計方法に係わり、特にレベンソン型位相シ
フトマスク等のように隣接パターンの一方に位相シフタ
を配置したフォトマスクの設計方法に関する。また本発
明は、上記のフォトマスクの設計を行うためのフォトマ
スク設計装置と、フォトマスクの設計をコンピュータで
実現するためのプログラムを格納した記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レベンソン型位相シフトマスクの設計方
法として、従来次のような技術が知られている。

【０００３】第１の従来技術として、（Symposium on V
LSI Technology,pp.95-96,JSAPCAT,No.AP911210(1991)
）における（Automatic Pattern Ceneration System f
or Phase Shifting Mask ）と題する論文においては、
ＤＲＡＭをレベンソン型位相シフトマスク自動設計装置
を用いて設計している。そして、図形を通過する光の位
相を自動的に決定する際に、一番最初に任意の図形を選
んでその位相を０°とし、それ以降の任意の図形の位相
は、その図形の周囲にある位相決定済みの図形のうち、
今位相を決定しようとしている図形と一番長い辺が向き
合っている図形と逆の位相とし、一番長い辺で向かい合
う図形が複数存在し、それらの位相が互いに異なってい
た場合は警告を出して処理を中断するというシフタ自動
配置方法が論じられている。

【０００４】第２の従来技術として、（IEDM Tech.Dige
st,pp705-708,1991 ）における（Andrew.R.Neureuther
）らによる（Investigating Phase-shifting Mask Lay
out Using a CAD Toolkit）と題する論文において、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の自動配置を行
い、シフタ自動配置に矛盾を生ずる箇所があればその箇
所を表示するという装置について論じられている。

【０００５】第３の従来技術として、特開平５−３４１
４９８号公報では、透明領域間の距離がしきい値未満で
ある場合、該透明領域の片方にシフタを配置し、シフタ
配置に矛盾が生じた箇所については設計者にその箇所を
提示するという方法が述べられている。さらに、シフタ
自動配置、シフタ検証、一部シフタ配置済みのレイアウ
トに対するシフタ配置・検証の機能を持つ装置について
述べられている。

【０００６】第４の従来技術として、特開平７−１３３
２６号公報では、閉ループを構成する辺に対して種々の
条件で重み付けを行い、重みの大きい辺から順に、各々
の閉ループの一辺以上の辺の両端のノードに相当する図
形パターンに修正を行う技術について述べられている。

【０００７】第５の従来技術として、（Jpn.J.Phys.Vo
l.32(1993)pp.5874-5879 ）における（Algorithm for P
hase Shift Mask Design with Priority on Shifter Pl
acement）と題する論文及び特開平６−３０８７１４号
公報において、入力されたレイアウトに対し、指定した
値よりも接近して配置されている２つのパターンの組み
合わせを抽出し、この組み合わせの内他のパターンと隣
接している辺長の長いものほど位相シフタ配置の優先順
位を高くし、シフタ配置優先順位順に位相シフタを交互
に配置する方法及び装置について述べられている。

【０００８】第６の従来技術として、特開平８−３２８
２３７号公報において、透明領域であるパターンで構成
される設計データにおいて、しきい値Ｓ２以内で隣接す
るパターンの隣接関係を求め、該隣接関係で繋がる１つ
のまとまりである隣接グループ毎に隣接するパターンの
組み合わせを全て抽出し、修正の難しい順に組み合わせ
をソートし、該ソートに基づき反転関係を作成し、該作
成した反転関係に基づいて位相を決定する方法について
述べられている。

【０００９】第７の従来技術として、JPN.J.Appl.Phys.
Vol.32(1993)pp.5887-5891における"Computer Aided De
sign Software for Design Phase-Shifting Masks"と題
する論文において、設計者が予め位相決定しておいたパ
ターンから、隣接関係を辿って位相決定する方法につい
て述べられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の従来技術には次のような問題があった。即ち、第１〜
第３の従来技術は、位相矛盾が発生した場合、特定の図
形を初期図形としたときの位相決定結果を述べているに
過ぎず、この結果が分っても有効なシフタ配置を見出す
ことはできない。従ってこれらの従来技術では、解像性
の高いシフタ配置を実現することはできない。

【００１１】また、第４〜第６の従来技術では、隣接す
る面の長さや隣接間の距離等を考慮して重み付けをし位
相を決定しているため、修正のし易い矛盾箇所を得るこ
とができる。しかし、解像性の観点が含まれないため、
例えば修正の容易さは同程度であるが解像性は明らかに
優劣のあるパターンペアに対して、解像性の劣るパター
ンペアを救済するべく逆位相とするといった考慮ができ
ない。さらに、解像性の尺度も明確ではない。従ってこ
れらの従来技術でも、解像性の高いシフタ配置を実現す
ることはできない。

【００１２】また、例えばＤＲＡＭでは、メモリセル部
は人手で位相を決定することがあるため、その位相情報
を変更することなく、センスアンプ部やローデコーダ部
の未だ位相が決まっていないパターンの位相を決定する
必要がある。既に位相が決まっている図形（固定位相）
を基に位相を決定することを考えると、第１〜第３の従
来技術では、特定の図形を初期図形としたときの位相決
定方法を述べているに過ぎず、固定位相を考慮して位相
決定することはできない。

【００１３】第４の従来技術では、矛盾箇所を最小にす
る方法で、固定位相を考慮して位相決定することはでき
ない。第５，第６の従来技術では、解像性或いは修正容
易性等により優先度を付けて位相決定を行うことができ
るが、固定位相を考慮して位相差を与えることはできな
い。また、第７の従来技術では、固定位相を考慮してい
るが、隣接関係を辿る位相決定方法のため、解像性や位
相矛盾箇所修正の容易性等を考慮した位相決定ができな
い。

【００１４】本発明は、上記の事情を考慮して成された
もので、その目的とするところは、露光条件に合った解
像容易度をシンプルな方法で求めることができ、レベン
ソン型位相シフトマスク等において解像性の高いシフタ
配置を実現し得るフォトマスクの設計方法を提供するこ
とにある。

【００１５】また、本発明の別の目的は、固定位相は一
切変えず、優先度付けされた隣接パターンペアを考慮し
て位相の決まっていない部分の位相決定を行うことので
きるフォトマスクの設計方法を提供することにある。

【００１６】また、本発明の更に別の目的は、上記方法
を実現するためのフォトマスク設計装置、更には上記方
法を実現するためのプログラムを格納した記録媒体を提
供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】 （構成）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。

【００１８】（１）入射光を遮る遮光膜の一部に入射光
を透過させる複数の開口パターンを形成し、これらのパ
ターンの一部に該パターンを透過する入射光に対して位
相差を与える位相シフタを設けたフォトマスクを設計す
る方法において、パターンを線分に分解した線分毎に、
距離Ｒ以内で隣接する異なるパターンに属する線分との
ペアを抽出し、各々の線分ペア毎に線分が対向する対向
領域の中間位置より線分と垂直方向に距離Ｓ以内で交わ
るパターンを得、得られたパターンに対しプロセスシミ
ュレーション，実験，又はこれらの組み合わせを用い
て、隣合うパターンの解像の容易さである解像容易度を
求め、線分ペアについて求めた解像容易度を基に、隣接
パターンのペアに対し解像の難しい順から優先的に位相
差を与えるように位相シフタを配置することを特徴とす
る。

【００１９】（２）入射光を遮る遮光膜の一部に入射光
を透過させる複数の開口パターンを形成し、これらのパ
ターンの一部に該パターンを透過する入射光に対して位
相差を与える位相シフタを設けたフォトマスクを設計す
る方法において、距離Ｒ以内で隣接するパターンのペア
を抽出し、各々のパターンを線分に分解後、パターン間
で最も解像しにくいと予想される対向領域の中間位置よ
り線分と垂直方向に距離Ｓ以内で交わるパターンを得、
得られたパターンをプロセスシミュレーション，実験，
又はこれらの組み合わせを用いて、隣合うパターンの解
像の容易さである解像容易度を求め、距離Ｒ以内で隣接
するパターンのペアについて求めた解像容易度を基に、
解像の難しいペアから優先的に位相差を与えるように位
相シフタを配置することを特徴とする。

【００２０】（３）前記（１）又は（２）において、線
分を分解する工程として、着目線分から垂直方向に所定
の距離を見て、該着目線分を含むパターンに対向する隣
接パターンの頂点から着目線分に下ろした垂線の交点又
はその近傍を目安として分割後の線分の長さが指定の長
さよりも短くならないように着目線分を分割することを
特徴とする。 （４）前記（１）又は（２）において、線分を分解する
工程として、着目線分から垂直方向に所定距離以内にあ
るパターンを見て、パターンの頂点から着目線分に下ろ
した垂線の交点又はその近傍を目安として分割後の線分
の長さが指定の長さよりも短くならないように着目線分
を分割することを特徴とする。

【００２１】（５）前記（１）又は（２）において、対
向領域の中間位置より線分と垂直方向に距離Ｓ以内で交
わるパターンを抽出する際、着目している線分が属する
パターンペアのみ対象として抽出することを特徴とす
る。 （６）前記（１）又は（２）において、対向領域の中間
位置から距離Ｓの垂直方向及び平行方向で構成される矩
形領域と重なるパターンを２次元的に抽出し、抽出され
たパターンを２次元プロセスシミュレーション，実験，
又はこれらの組み合わせを用いて解像容易度を求めるこ
とを特徴とする。

【００２２】（７）前記（１）又は（２）において、着
目線分から垂直方向に所定距離以内の隣接線分が着目線
分と垂直でも平行でもない方向に配置されている場合、
着目線分を含むパターンを２次元的に抽出し、抽出され
たパターンを２次元プロセスシミュレーション，実験，
又はこれらの組み合わせを用いて解像容易度を求めるこ
とを特徴とする。 （８）前記（１）又は（２）において、着目線分がマス
クデータ設計座標軸から見て垂直でも平行でもない方向
に配置されている場合、着目線分を含むパターンを２次
元的に抽出し、抽出されたパターンを２次元プロセスシ
ミュレーション，実験，又はこれらの組み合わせを用い
て解像容易度を求めることを特徴とする。

【００２３】（９）前記（６）〜（８）において、２次
元プロセスシミュレーションを行った後に、対向領域の
中間位置での着目線分と平行方向において、垂直方向で
パターンの配置環境が変わる所でそれぞれ解像容易度を
求めることを特徴とする。 （10）前記（１）又は（２）において、着目線分ペアの
対向する領域の長さが所定の距離Ｔ以下の場合は前記
（６）〜（８）の方法で解像容易度を求めることを特徴
とする。

【００２４】（11）前記（１）又は（２）において、プ
ロセスシミュレーションが行われる度に、そのとき使用
されたパターン情報とプロセスシミュレーション，実
験，又はこれらの組み合わせにより得られた解像容易度
の値をテーブルに格納しておき、パターンが抽出される
度にテーブルを参照して、パターンと一致する場合その
テーブルに格納されている解像容易度値を得、一致しな
い場合はプロセスシミュレーション，実験、又はこれら
の組み合わせを行って解像容易度を得ることを特徴とす
る。 （12）前記（１）又は（２）において、プロセスシミュ
レーションは、露光シミュレーション，現像シミュレー
ション，エッチングシミュレーションの単数又は複数の
組み合わせであることを特徴とする。

【００２５】（13）前記（１）又は（２）において、解
像容易度を求める方法として、各々のパターン部の中間
位置での光強度値の小さい方の値から、着目する線分ペ
アの対向する領域の中間位置での光強度値を引いた値を
求め、その差が大きいほど解像が容易なものとして位相
を決定することを特徴とする。 （14）前記（１）又は（２）において、解像容易度を求
める方法として、各々のパターン部の中間位置での光強
度値の平均値から、着目する線分ペアの対向する領域の
中間位置での光強度値を引いた値を求め、その差が大き
いほど解像が容易なものとして位相を決定することを特
徴とする。 （15）前記（１）又は（２）において、解像容易度を求
める方法として、レジストを解像させる光強度をスライ
スレベルとして設定し、このスライスレベル値から着目
する線分ペアの対向する領域の中間位置での光強度値を
引いた値を求め、その差が大きいほど解像が容易なもの
として位相を決定することを特徴とする。 （16）前記（１）又は（２）において、１次元の強度分
布において解像容易度を求める方法として、各々のパタ
ーン部の中間位置と対向領域の中心位置との中間位置、
或いはパターンエッジ位置における光強度の分布の接線
の傾き角が大きいほど解像が容易であるとして位相を決
定することを特徴とする。

【００２６】（17）前記（１）又は（２）において、解
像容易度を求める方法として、着目位置でフォーカスと
露光量の組み合わせと所望寸法からの寸法差との依存性
をプロセスシミュレーション，実験，又はこれらの組み
合わせを用いて求め、露光量裕度，デフォーカス裕度，
又はその両方考慮して露光量余度とデフォーカス裕度で
構成されるウインドウのサイズを調べ、裕度又はウイン
ドウサイズが大きいものほど解像が容易であるとして位
相を決定することを特徴とする。 （18）前記（１）又は（２）において、解像容易度を求
める方法として、プロセスシミュレーション，実験，又
はこれらの組み合わせを用いて、着目位置でのプロセス
の裕度のウインドウを求め、ウインドウサイズの大きい
ものほど解像が容易であるとして位相を決定することを
特徴とする。 （19）前記（１）又は（２）において、解像容易度を求
める方法として、プロセスシミュレーション，実験，又
はこれらの組み合わせを用いて、複数の着目位置でのプ
ロセスの裕度のウインドウが共通するウインドウサイズ
を求め、その共通のウインドウサイズの大きいものほど
解像が容易であるとして位相を決定することを特徴とす
る。 （20）前記（１）又は（２）において、解像容易度を求
める方法として、着目する線分ペアの対向領域の中間位
置での光強度が小さいほど解像が容易なものとして位相
を決定することを特徴とする。

【００２７】（21）前記（１）又は（２）において、解
像容易度を求める際、前記（13）〜(20)の方法を２つ以
上の組み合わせて用いることを特徴とする。 （22）前記（２）において、着目するパターンペアにお
いて距離Ｖ以内で対向する領域の長さが最も長い線分ペ
アをその着目パターンペア中で最も解像しにくい箇所と
し、その箇所を解像度評価の対象とすることを特徴とす
る。

【００２８】また本発明は、次のような構成を採用して
いる。

【００２９】〈１〉入射光を遮る遮光膜の一部に入射光
を透過させる複数の開口パターンを形成し、これらのパ
ターンの一部に該パターンを透過する入射光に対して位
相差を与える位相シフタを設けるフォトマスクの設計方
法において、既に位相が決まっている固定位相のパター
ンが存在する設計パターンに対し、所定の範囲内で隣接
するパターンのペアを抽出する工程と、抽出された隣接
パターンペアに対し優先度付けを行う工程と、設計パタ
ーンをノード化し、固定位相を持つパターンのノードに
は該パターンの位相情報に対応した位相値を与える工程
と、前記隣接パターンペアの優先度の順に、隣接パター
ンペアのノードの両方に位相情報が存在しない場合に
は、奇数の閉ループにならないように隣接パターンペア
のノードを繋いぎ、隣接パターンペアの片方のノードの
みに位相情報が存在する場合には、該片方の位相情報と
逆の位相値を初期位相とし、位相が決定されていない方
のノードの繋がりを辿って位相を決定する工程と、前記
隣接パターンペアのノードを繋いで得られた位相決定し
ていない繋がりに対し初期図形を決め、その初期図形か
らノードの繋ぎを辿り位相を決定する工程とを含むこと
を特徴とする。

【００３０】〈２〉隣接パターンペアを抽出する工程に
おいて、隣接し合うパターンの両方に固定位相が与えら
れている隣接パターンペアの抽出を行わないことを特徴
とする。 〈３〉優先度付けを行う工程において、隣接し合うパタ
ーンの片方に固定位相が与えられている隣接パターンペ
アの優先度を、固定位相を有しない隣接パターンペアの
優先度よりも高くすることを特徴とする。

【００３１】また本発明は、次のような構成を採用して
いる。

【００３２】［１］入射光を遮る遮光膜の一部に入射光
を透過させる複数の開口パターンを形成し、これらのパ
ターンの一部に該パターンを透過する入射光に対して位
相差を与える位相シフタを設けたフォトマスクを設計す
るためのフォトマスクの設計装置において、パターンを
線分に分解した線分毎に、距離Ｒ以内で隣接する異なる
パターンに属する線分との線分ペアを抽出する手段と、
前記抽出された各々の線分ペア毎に線分が対向する対向
領域の中間位置より線分と垂直方向に距離Ｓ以内で交わ
るパターンを得る手段と、前記得られたパターンに対し
プロセスシミュレーション，実験，又はこれらの組み合
わせを用いて、隣合うパターンの解像の容易さである解
像容易度を求める手段と、前記線分ペアについて求めた
解像容易度を基に、隣接するパターンのペアに対して解
像の難しい順から優先的に位相差を与えるように位相シ
フタを配置する手段とを具備してなることを特徴とす
る。

【００３３】［２］入射光を遮る遮光膜の一部に入射光
を透過させる複数の開口パターンを形成し、これらのパ
ターンの一部に該パターンを透過する入射光に対して位
相差を与える位相シフタを設けたフォトマスクを設計す
るためのフォトマスクの設計装置において、距離Ｒ以内
で隣接するパターンのペアを抽出する手段と、前記抽出
された各々のパターンを線分に分解し、パターン間で最
も解像しにくいと予想される対向領域の中間位置より線
分と垂直方向に距離Ｓ以内で交わるパターンを得る手段
と、前記得られたパターンをプロセスシミュレーショ
ン，実験，又はこれらの組み合わせを用いて、隣合うパ
ターンの解像の容易さである解像容易度を求める手段
と、前記距離Ｒ以内で隣接するパターンのペアについて
求めた解像容易度を基に、解像の難しいペアから優先的
に位相差を与えるように位相シフタを配置する手段とを
具備してなることを特徴とする。

【００３４】［３］入射光を遮る遮光膜の一部に入射光
を透過させる複数の開口パターンを形成し、これらのパ
ターンの一部に該パターンを透過する入射光に対して位
相差を与える位相シフタを設けるフォトマスクの設計装
置において、既に位相が決まっている固定位相のパター
ンが存在する設計パターンに対し、所定の範囲内で隣接
するパターンのペアを抽出する手段と、前記抽出された
隣接パターンペアに対し優先度付けを行う手段と、前記
設計パターンをノード化し、固定位相を持つパターンの
ノードには該パターンの位相情報に対応した位相値を与
える手段と、前記隣接パターンペアの優先度の順に、隣
接パターンペアのノードの両方に位相情報が存在しない
場合には、奇数の閉ループにならないように隣接パター
ンペアのノードを繋ぎ、隣接パターンペアの片方のノー
ドのみに位相情報が存在する場合には、該片方の位相情
報と逆の位相値を初期位相とし、位相が決定されていな
い方のノードの繋がりを辿って位相を決定する手段と、
前記隣接パターンペアのノードを繋いで得られた位相決
定していない繋がりに対し初期図形を決め、その初期図
形からノードの繋ぎを辿り位相を決定する手段とを具備
してなることを特徴とする。

【００３５】［４］入射光を遮る遮光膜の一部に入射光
を透過させる複数の開口パターンを形成し、これらのパ
ターンの一部に該パターンを透過する入射光に対して位
相差を与える位相シフタを設けてフォトマスクを設計す
るためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可
能な記録媒体であって、パターンを線分に分解した線分
毎に、距離Ｒ以内で隣接する異なるパターンに属する線
分との線分ペアを抽出する手順と、各々の線分ペア毎に
線分が対向する対向領域の中間位置より線分と垂直方向
に距離Ｓ以内で交わるパターンを得る手順と、得られた
パターンに対しプロセスシミュレーション，実験，又は
これらの組み合わせを用いて、隣合うパターンの解像の
容易さである解像容易度を求める手順と、線分ペアにつ
いて求めた解像容易度を基に、隣接するパターンのペア
に対して解像の難しい順から優先的に位相差を与えるよ
うに位相シフタを配置する手順とを行わせるようにコン
ピュータを制御することを特徴とする。

【００３６】［５］入射光を遮る遮光膜の一部に入射光
を透過させる複数の開口パターンを形成し、これらのパ
ターンの一部に該パターンを透過する入射光に対して位
相差を与える位相シフタを設けてフォトマスクを設計す
るためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可
能な記録媒体であって、距離Ｒ以内で隣接するパターン
のペアを抽出する手順と、各々のパターンを線分に分解
後、パターン間で最も解像しにくいと予想される対向領
域の中間位置より線分と垂直方向に距離Ｓ以内で交わる
パターンを得る手順と、得られたパターンをプロセスシ
ミュレーション，実験，又はこれらの組み合わせを用い
て、隣合うパターンの解像の容易さである解像容易度を
求める手順と、距離Ｒ以内で隣接するパターンのペアに
ついて求めた解像容易度を基に、解像の難しいペアから
優先的に位相差を与えるように位相シフタを配置する手
順とを行わせるようにコンピュータを制御することを特
徴とする。

【００３７】［６］入射光を遮る遮光膜の一部に入射光
を透過させる複数の開口パターンを形成し、これらのパ
ターンの一部に該パターンを透過する入射光に対して位
相差を与える位相シフタを設けてフォトマスクを設計す
るためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可
能な記録媒体であって、既に位相が決まっている固定位
相のパターンが存在する設計パターンに対し、所定の範
囲内で隣接するパターンのペアを抽出する手順と、抽出
された隣接パターンペアに対し優先度付けを行う手順
と、設計パターンをノード化し、固定位相を持つパター
ンのノードには該パターンの位相情報に対応した位相値
を与える手順と、前記隣接パターンペアの優先度の順
に、隣接パターンペアのノードの両方に位相情報が存在
しない場合には、奇数の閉ループにならないように隣接
パターンペアのノードを繋ぎ、隣接パターンペアの片方
のノードのみに位相情報が存在する場合には、該片方の
位相情報と逆の位相値を初期位相とし、位相が決定され
ていない方のノードの繋がりを辿って位相を決定する手
順と、前記隣接パターンペアのノードを繋いで得られた
位相決定していない繋がりに対し初期図形を決め、その
初期図形からノードの繋ぎを辿り位相を決定する手順と
を行わせるようにコンピュータを制御することを特徴と
する。

【００３８】（作用）前記（１）においては、設計パタ
ーンに対して、しきい値Ｒ以内で隣接する線分の組み合
せを抽出した後、それぞれの線分ペア毎に線分の対向領
域の中間位置より、着目線分と垂直方向に距離Ｓ以内で
交わるパターンを１次元的に得、その得られたパターン
に対しプロセスシミュレーション，実験，又はこれらの
組み合わせのいずれかを行い、隣合うパターンの解像の
容易さを求める。これにより、解像し難い隣接パターン
から優先的に位相差を与えることができ、より解像性の
高いシフタ配置を実現することが可能となる。

【００３９】前記（２）においては、設計パターンに対
し、しきい値Ｒ以内で隣接するパターンの組み合わせを
抽出した後、それぞれのパターンペア毎に、最も解像し
にくいと思われる対向領域を選び、対向領域の中間位置
より着目線分と垂直方向に距離Ｓ以内で交わるパターン
を１次元的に得、その得られたパターンに対しプロセス
シミュレーション，実験，またはこれらの組み合わせの
いずれかを行い、隣合うパターンの解像容易度を求め
る。これにより、（１）と同様に、解像のし難い隣接パ
ターンから優先的に位相差を与えることができ、より解
像性の高いシフタ配置を実現することが可能となる。

【００４０】前記（３）においては、着目線分から垂直
方向に所定の距離を見て、着目線分を含むパターンに対
向する隣接パターンの頂点から着目線分に下ろした垂線
の交点で着目線分を分割することにより、より的確な対
向領域を抽出できる。

【００４１】前記（４）においては、着目線分から垂直
方向に所定距離以内にあるパターンを見て、パターンの
頂点から着目線分に下ろした垂線の交点で着目線分を分
割することにより、より的確な対向領域を抽出できる。

【００４２】前記（５）においては、（１）又は（２）
において距離Ｓ以内で重なるパターンを抽出する際、着
目している線分が属するパターンペアに限定してシミュ
レーションや実験に用いるパターンを抽出する。このよ
うにパターンを限定することで、処理の高速化をはかる
ことができる。

【００４３】前記（６）においては、（１）又は（２）
のパターン抽出において２次元的に１辺が距離Ｓの２倍
の矩形領域で２次元的にパターンを抽出し、２次元のプ
ロセスシミュレーション若しくは実験、或いはそれらの
組み合わせを適用する。これにより、より厳密な解像性
の評価を行うことができる。

【００４４】前記（７）においては、分割線分の配置が
１次元的ルールで近似できないと判定する条件として、
着目線分から垂直方向に所定距離以内の隣接線分が着目
線分と垂直でも平行でもない方向に配置されている場合
とすることにより、１次元的でないパターン配置の場合
に２次元的なシミュレーションを施すことができ、より
厳密な解像性の評価を行うことができる。

【００４５】前記（８）においては、分割線分の配置が
１次元的ルールで近似できないと判定する条件として、
着目線分がマスクデータ設計座標軸から見て垂直でも平
行でもない方向に配置されている場合とすることによ
り、１次元的でないパターン配置の場合に２次元的なシ
ミュレーションを施すことができ、より厳密な解像性の
評価を行うことができる。

【００４６】前記（９）においては、（６）〜（８）に
おいて２次元プロセスシミュレーション，実験，又はこ
れらの組み合わせを行い、解像性を求める際にパターン
環境の変化する箇所で解像容易度を求める。これは、解
像容易度を調べる箇所を増やして、より厳密な評価を行
うためである。

【００４７】前記（10）においては、（１）及び（２）
のパターン抽出及び解像容易度を求める際に、対向領域
の長さがＴ以下の場合は（４）である２次元的手法を用
い、Ｔより大きい場合は１次元的手法を適用すること
で、高速な処理を維持しながら厳密な評価も行うことを
可能とする。

【００４８】前記（11）においては、（１）及び（２）
において参照テーブルを用いるいわゆる学習機能を備
え、同一パターンのプロセスシミュレーション，実験，
又はこれらの組み合わせを省く。これも高速な処理をは
かるものである。

【００４９】前記（12）においては、（１）及び（２）
においてプロセスシミュレーションを、露光シミュレー
ション，現像シミュレーション，エッチングシミュレー
ション、又はこれらの組み合わせの構成で行うもので、
場合により使い分けることができる。

【００５０】前記（13）から（20）においては、解像容
易度を求める方法を提供するものであり、プロセス及び
実験条件にあった解像容易度の算出を簡易に行うことが
でき、その算出処理の高速化をはかるものである。

【００５１】前記（21）においては、（13）から（20）
を２つ以上の組み合わせを用いるため、条件によって解
像容易度を求める方法を使い分ける。また、１つの着目
点で複数の解像容易度の求める手法を適用することで、
より厳密な解像容易度を求められる。

【００５２】前記（22）においては、（２）において着
目するパターンペアでの最も解像し難い対向領域を見つ
け出す方法を提供するもので、パターンペア間のエッジ
線分において距離Ｖ以内で隣接する部分の領域の長さが
最も長いものを解像し難い箇所とするものである。

【００５３】前記〈１〉においては、ある所定の範囲内
で隣接する隣接パターンペアを抽出し、その隣接パター
ンペアに対し優先度付けを行い、パターンをノードに置
き換えた後、固定位相の位相値をノードの位相情報に格
納し、該隣接パターンペアの優先度順に以下のルールを
持って隣接パターンのノードを繋ぎ、位相決定及び位相
未決定のグループ（反転グラフ）の作成を行う。その条
件は、以下の３種類である。

【００５４】１．隣接パターンペアのノードの両方に位
相情報が存在しない場合は、閉ループにならないように
隣接パターンペアのノード間を繋ぐ。閉ループを形成す
る場合は繋がない。ここで、奇数の閉ループが生じると
位相決定の際に矛盾が生じるが、偶数の閉ループが生じ
ても任意の一つを選択して位相決定することができるの
で、偶数の閉ループが生じるのは許容してもよい。

【００５５】２．隣接パターンペアのノードの片方のみ
に位相情報が存在する場合は、該片方の位相情報と逆の
位相値を初期位相とし、位相が決定されていない方のノ
ードの繋がりを辿り位相を決定する。

【００５６】３．隣接パターンペアのノードの互いに位
相情報が存在する場合には、位相決定及びノードを繋ぐ
作業を行わない。

【００５７】但し、３番目のルールを適用しない方法も
可能で、その場合でも同様の結果が得られるが、効率的
ではない。

【００５８】最後に、位相が決まっていない反転グラフ
に対し、初期図形を選び、その図形より反転グラフを辿
り、位相決定を行う。

【００５９】これにより、固定位相を変更することな
く、優先度付けによる位相決定が可能となる。

【００６０】前記〈２〉においては、前記〈１〉の隣接
パターンペアを抽出する段階で、隣接パターンペアの両
方に固定位相が存在するものを排除する。これにより、
反転グラフ作成時に位相決定されている隣接パターンペ
アを処理する無駄な作業が不要となるため、効率の良い
位相決定を行うことが可能となる。

【００６１】前記〈３〉において、前記〈１〉の優先度
付けを行う際に、隣接パターンペアの片方が固定位相が
与えられている隣接パターンペアの優先度を、固定位相
を有しない隣接パターンペアの優先度よりも高くする。
これにより、固定位相と隣接するパターンの位相を優先
的に反転させることができる。

【００６２】前記［１］［４］においては、前記（１）
と同様に、解像し難い隣接パターンから優先的に位相差
を与えることができ、より解像性の高いシフタ配置を実
現することが可能となる。

【００６３】前記［２］［５］においては、前記（２）
と同様に、解像のし難い隣接パターンから優先的に位相
差を与えることができ、より解像性の高いシフタ配置を
実現することが可能となる。

【００６４】前記［３］［６］においては、前記〈１〉
と同様に、固定位相を変更することなく、優先度付けに
よる位相決定が可能となる。

【００６５】

【発明実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施形
態によって説明する。

【００６６】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係わるフォトマスクの設計方法を示すフロ
ーチャートであり、これは前記（１）に基づく実施形態
である。このフローチャートに従って、図２のレイアウ
トを例に説明する。

【００６７】まず、図２に示すパターンＡ〜Ｉがレイア
ウトされた設計パターンを、図３に示すように線分に分
解する。このとき、全ての線分に線分番号（１〜47）を
それぞれ割り当て、その属性に各々の線分が属するパタ
ーンの情報を与える（ステップ１）。続いて、隣接して
いるか否かを判断するしきい値Ｒを０．２μｍとして、
隣接しており互いに異なるパターンに属する線分ペアを
全て抽出する（ステップ２）。その結果を、下記の（表
１）に示す。

【００６８】

【表１】

【００６９】次に、抽出した線分ペア毎、距離Ｓを用い
て近傍のパターンを取り出し、プロセスシミュレーショ
ンにより解像容易度を求める（ステップ３〜ステップ
５）。プロセスシミュレーションにおいては、前記（1
2）に基づき露光シミュレーションを行うか、現像まで
をシミュレーションするか、エッチングまでをシミュレ
ーションかを選択することができる。

【００７０】本実施形態では露光シミュレーションを適
用する。勿論シミュレーションではなく実際に実験を行
っても良いし、実験とシミュレーションを組み合わせて
も良い。

【００７１】シミュレータに入力するパターンの抽出方
法はいくつか考えられる。最も基本的な方法としては図
４に示すように、設計パターンから着目線分ペアと垂直
方向に距離Ｓ以内で交わるパターンを１次元的に抽出
し、１次元プロセスシミュレーションを行う。即ち、着
目線分ペア１１の対向領域１２の中間ポイント１３より
線分と垂直方向に距離Ｓ以内で交わるパターンを得、得
られたパターンに対し１次元プロセスシミュレーション
を行う。

【００７２】なお、図４中の１４は取り出されるエッジ
ポイント、１５はパターン１次元配置取得領域、２０は
マスク、２１は透明基板、２２は遮光部、２３は透過
部、３０はウェハを示している。また、マスク２０への
入射光は部分的にコヒーレントな光である。

【００７３】前記（５）に基づけば図５に示すように、
着目隣接ペアのパターンのみを１次元的に抽出し、プロ
セスシミュレーションを行う。或いは前記（６）によれ
ば図６に示すように、１辺２×Ｓの矩形領域と重なるパ
ターンを２次元的に抽出し、２次元プロセスシミュレー
ションを行うこともできる。ここで、図中の１６，１７
はパターン抽出幅（２Ｓ）、１８はパターン取り出し領
域を示している。

【００７４】なお、２次元シミュレーションは１次元シ
ミュレーションと比較して計算時間が長くなるため、２
次元シミュレーションを行う箇所をなるべく少なくした
方が好ましい。そこで前記（10）によれば、対向領域長
さがＴ以下であるときに２次元シミュレーションを行
い、それ以外は１次元シミュレーションを適用する。

【００７５】続いて、露光シミュレーション結果から解
像性を求める。解像性の評価方法も幾つか考えられる。

【００７６】前記（13）に基づく方法を図７（ａ）に示
す。抽出したパターンに対し露光シミュレーションを行
い、対向領域の中心位置での光強度Ｃと着目線分が属す
るそれぞれのパターンの中心位置での光強度Ａ，Ｂを求
め、光強度Ａと光強度Ｂの小さい方の値から光強度Ｃを
引く。対向領域間の中心位置の光強度が光強度の極小値
と一致しない場合は、中心位置での光強度の代わりに光
強度の極小値を使用してもよい。同じく、パターン中心
位置での光強度が光強度の極大値と一致しない場合は、
極大値を使用してもよい。この求めた差の値が大きいほ
ど解像性が良いことを意味する。

【００７７】前記（14）に基づく方法を図７（ｂ）に示
す。抽出したパターンに対し露光シミュレーションを行
い、対向領域の中心位置での光強度Ｃと着目線分が属す
るそれぞれのパターンの中心位置での光強度Ａ，Ｂを求
め、光強度Ａと光強度Ｂの平均値から光強度Ｃを引く。
この値が大きいほど解像性が良いことを意味する。

【００７８】前記（15）に基づく方法を図７（ｃ）に示
す。抽出したパターンに対し露光シミュレーションを行
い、対向領域の中心位置での光強度Ｃを求め、レジスト
を解像させる光強度値であるスライスレベルより光強度
Ｃを引く。この値が大きいほど解像性が良いことを意味
する。また、場合により、着目線分が属するそれぞれの
パターン中心位置での光強度Ａか光強度Ｂがスライスレ
ベルよりも小さい場合は、その小さい値から光強度Ｃを
引くか、或いはスライスレベル、光強度Ａ，Ｂの内の小
さい方から２つ若しくは３つの値を対象に平均値を求
め、その平均値から光強度Ｃを引く場合などが考えられ
る。

【００７９】前記（16）に基づく方法を図７（ｄ）に示
す。抽出したパターンに対し露光シミュレーションを行
い、光強度分布より対向領域の中心位置と着目線分が属
するパターン中心位置との中心位置での接線の傾き角α
１とα２を求め、αが大きいほど解像性が良いものと
し、どちらか解像性の低いもの或いはα１，α２の平均
値を解像容易度とする。

【００８０】前記（17）に基づく方法を図８に示す。抽
出したパターンに対し、例えばデフォーカス値を変えて
幾つか露光シミュレーションを行い、パターン間の寸法
を測定しＥＤ−ｔｒｅｅを作成する。この場合、所望寸
法±１０％でのＥＤ−ｔｒｅｅである。そして、ＥＤ−
ｔｒｅｅから図に示すＦＯＣＵＳ裕度又はＤＯＳＥ裕度
を求め、その値を解像容易度とする。この値は大きいほ
ど解像し易いものとする。また、図８に示すウインドウ
の大きさを解像容易度とすることもできる。この場合、
ウインドウサイズが大きいほど解像し易いものとする。

【００８１】前記（18）では、露光時間やエッチングな
どの様々な要因を考慮し、裕度をウインドウ化し、その
ウインドウサイズが大きいほど解像しやすいものとす
る。前記（19）では、複数の条件で裕度をウインドウ化
されたものが共通するウインドウサイズを求め、そのサ
イズが大きいものほど解像し易いものとする。また、前
記（21）に示すように、以上の解像容易度の求める方法
を組み合わせて行うことも考えられる。

【００８２】次に、図１のステップ３〜ステップ５まで
について詳しく説明する。パターンを抽出するステップ
に関しては基本的な方法及び前記（10）、解像性を求め
る方法としては前記（15）を用いることにする。ステッ
プ３〜５の詳しいフローを図９に示す。また、本実施形
態では処理高速化のため、前記（11）に記載されている
参照テーブルを用いて同一のパターンのプロセスシミュ
レーションを繰り返し行わない処理方法を適用する。

【００８３】その詳しい方法は、最初にパターンを抽出
し、プロセスシミュレーション又は実験により解像容易
度を求め、テーブルに追加する。それ以降は、パターン
を抽出した後テーブルを参照し、そのパターン情報と一
致する解像容易度を得る。もし一致しなかった場合は、
最初と同様プロセスシミュレーションにより解像容易度
を求め、テーブルに追加する。

【００８４】１次元的に行う場合のテーブル格納方法の
例として、図１０（ａ）に示すように、パターンエッジ
の並びを対向領域の中心位置からの相対的な位置で表現
したものを索引部とし、そのときの解像容易度を対応さ
せる。また、１次元配置が左右逆の場合も同様の評価結
果になるため、逆の並びも追加しておく。テーブルを参
照する場合は、図１０（ｂ）に示すように、索引部と一
致する解像容易度を取り出す。

【００８５】また、２次元的に行う場合のテーブルへの
格納方法の例として、図１１に示すように抽出されたパ
ターンを線分化して、それらを第１キーとして対向領域
長さ方向と垂直方向に昇順、第２キーとして平行方向に
昇順としてソートし、その線分情報列の並びをテーブル
の索引部として、求めた解像容易度を格納する。パター
ン情報の形式以外は、テーブル格納方法及び参照方法共
に１次元の場合と同様である。また、対向領域長さ方向
を軸に関してミラー反転した場合も同様の解像容易度の
ため、その場合のパターンについてもテーブルに追加し
ておく。

【００８６】次に、パターンを抽出しプロセスシミュレ
ーションを行い、解像性を評価するステップについて詳
しく説明する。前記（表１）には図１中の線分ペアと対
向領域の長さが示してある。

【００８７】本実施形態では距離Ｔは０．２μｍとし、
距離Ｓを０．６μｍ（これは、光学的に影響の及ぶ範囲
の距離を指定することが望ましい）とする。また、露光
条件は光源を通常照明、λ＝０．２４８μｍ、σ＝０．
３、ＮＡ＝０．５５、デフォーカス値０．３μｍ、そし
てスライスレベルは０．３とした。

【００８８】線分ペアを抽出した後、抽出された線分ペ
アを露光シミュレーションする。まず、着目線分ペアが
２−１５のときは対向領域長さが０．２で距離Ｔ以下で
あるので、図１２（ａ）のように、対向領域中心位置よ
り矩形領域２Ｓ×２Ｓ＝１．２μｍ×１．２μｍで重な
るパターンを２次元的に抽出する。続いて、その抽出さ
れたパターンに対し２次元露光シミュレーションを行
い、図１２（ｂ）に示すように、着目線分の対向領域の
中心から垂直方向（ラインＡ）の光強度分布を得る。そ
の結果を、図１２（ｃ）に示す。

【００８９】このときの対向領域の中心位置の光強度は
0.091737 である。従って、解像容易度の値は 0.3-0.0
91737=0.208263となる。そして、２次元用テーブルに抽
出されたパターンと解像容易度を追加する。ここで、前
記（20）のように、パターン間の中心付近の光強度が小
さいほど解像容易として解像容易度を決定するようにし
てもよい。

【００９０】次に、着目線分ペアが３−５のときでは、
対向領域長さは０．６μｍとなる。これは距離Ｔ以上と
なるため、図１３（ａ）に示すように距離Ｓ以内で重な
るパターンを１次元的に取り出し、１次元露光シミュレ
ーションを行う。その結果を、図１３（ｂ）に示す。

【００９１】対向領域の中心位置の光強度は 0.190970
で、解像容易度は 0.3-0.190970=0.10903 となる。そし
て、今回抽出されたパターン（(-0.3 -0.1)(0.1 0.3)）
及びそれのパターン配置を左右反転したもの（(-0.3 0.
1)(0.1 0.3) ）を１次元用テーブルに解像容易度と対応
させて追加する。但し、この場合はパターンを反転して
も同じパターンになるため、反転したパターンを追加し
ない。現時点での１次元用テーブルを（表２）に示す。

【００９２】

【表２】

【００９３】次に、着目線分ペアが４−１８のときは、
対向領域長さが０．５となる。これは距離Ｔ以上となる
ため、図１４に示すように、距離Ｓ以内で重なるパター
ンを１次元的に取り出す。抽出されたパターン情報は
（(-0.3 -0.1)(0.1 0.3)）である。そして、（表２）に
示す１次元用テーブルを参照し、既に同様のパターンを
シミュレーションしたかをチェックする。この場合、テ
ーブル検索部に（(-0.3-0.1)(0.1 0.3)）が見つかるた
め、その解像容易度 0.10903を得る。

【００９４】以上のような手順に従って、同様に全ての
隣接線分ペアについて行うと、（表３）に示す結果とな
る。また、参考までに強度Ａ及び強度Ｂについても記載
している。

【００９５】

【表３】

【００９６】（表３）は線分のペアであるが、これを下
記の（表４）に示すように隣接パターンペアに置き換え
る。

【００９７】

【表４】

【００９８】１つの隣接パターンペアに複数の隣接線分
ペアが含まれる場合（表４、隣接パターンペアＦ−
Ｇ）、解像容易度が難しい順にソートしておく。次い
で、隣接パターンペアを線分ペアの先頭から比較して、
解像容易度値が小さい順でソースする。但しこの場合、
（表３）に示すＦ−ＧとＧ−Ｈとの比較の場合は、第１
隣接線分ペアの解像容易度が同じであるがＦ−Ｇではも
う一つ要素が多くある。これは、隣接線分ペアの多い方
のＦ−Ｇを優先する。また、隣接線分ペア数と解像容易
度が同じ場合、隣接する面の長さなどの要素で順序付け
することも考えられるが、本実施形態では省く。ソート
結果を下記の（表５）に示す。

【００９９】

【表５】

【０１００】続いて、（表５）に示す順で優先的に位相
差を与える（ステップ６）。順位付けされた隣接ペア順
から優先的に位相差を与える方法は様々あるが、ここで
は本発明者らが既に提案した方法（特開平８−３２８２
３７号公報）に記載してある方法で位相を決定した。そ
の位相決定結果を図１５に示す。但しこの図は、位相差
が与えられたペアの片方に位相差を与えるシフタを貼っ
て示してある（ステップ７）。

【０１０１】このように本実施形態によれば、露光条件
に合った解像容易度をシンプルな方法で求めることがで
き、レベンソン型位相シフトマスクにおいて解像性の高
いシフタ配置を実現することができる。このため、半導
体の設計作業が効率化され生産コストを低減させること
が可能となる。

【０１０２】なお、線分の分割方法としては、次のよう
な方法を採用することもできる。図２９は、前記（３）
に基づいた線分の分割方法を示す図である。即ち、線分
を分割する工程として、着目線分から垂直方向にある特
定の距離以内を見て、該着目線分を含むパターンに対向
する隣接パターンの頂点から着目線分に下ろした垂線の
交点又はその近傍を目安に、分割後の線分の長さが指定
の長さよりも短くならないように着目線分を分割する。
具体的に、図形Ｂ上の線分の分割について説明する。即
ち、Ｂから垂直方向に距離Ｒ内で対向している隣接パタ
ーンＡ，Ｃの線分の配置環境が変わる点において線分を
分割する。このような線分の分割方法を取ることにより
配置環境に柔軟に対応できる。

【０１０３】図３０は前記（４）に基づいた線分の分割
方法を示す図である。即ち、線分を分割する工程とし
て、着目線分から垂直方向に特定の距離Ｒ以内にあるパ
ターンを見て、パターンの頂点から着目線分に下ろした
垂線の交点又はその近傍を目安に、分割後の線分の長さ
が指定の長さよりも短くならないように着目線分を分割
する。具体的には、Ｂから垂直方向に距離Ｒ内で、対向
辺に限らず、パターンの配置環境が変わる点において線
分を分割する。このような線分の分割方法を取ることに
より、複雑な配置環境に柔軟に対応できる。

【０１０４】また、分割線分の配置が１次元的ルールで
近似できないと判定する条件としては、次のような方法
を採用することもできる。図３１は、前記（７）に基づ
いて解像容易度を求める図形を示す図である。図３１
（ａ）に示すパターンでは、前記（７）に基づいて線分
<2> が１次元に近似できないと判定する。このとき、図
３１（ｂ）に示すように、線分<2> の左右両側及び両端
から上下にそれぞれ距離Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４にわた
る矩形領域を像計算領域として取出す。そして、図１
（ｃ）に示すように、この矩形領域を２次元プロセスシ
ミュレーションにかける。

【０１０５】図３２は、前記（８）に基づいて解像容易
度を求める図形を示す図である。図３２（ａ）に示すレ
イアウトにおける対象線分 <1>〜<8> のうち、マスク座
標軸に垂直でも平行でもない方向に配置されている線分
は<5>,<6> である。ここでは特に、線分<6> について説
明する。図３２（ａ）のレイアウトより図３２（ｂ）に
示すように、線分<6> の両端を含み距離Ｓの範囲のパタ
ーンを抽出する。この領域に関して２次元プロセスシミ
ュレーションを行い、解像容易度を求める。プロセスシ
ミュレーションを行う範囲として、図形抽出の利便性を
鑑みて、図３２（ｃ）のように対象線分を含む矩形から
距離Ｓ内の範囲としてもよい。

【０１０６】なお、図１のフローチャートにおける各ス
テップを、各々のステップを行う機能ブロックに置き換
え、これらの機能ブロックを接続することにより、フォ
トマスク設計装置を構成することができる。実際にはこ
の装置は、例えば磁気ディスク等の記録媒体に記録され
たプラグラムを読み込み、このプログラムによって動作
が制御されるコンピュータによって実現される。

【０１０７】（第２の実施形態）次に、前記（２）に基
づく実施形態を説明する。その処理フローを、図１６に
示す。

【０１０８】本実施形態は基本的に第１の実施形態と同
様であるが、第１の実施形態と異なる点は、ステップ１
から３において、パターン間で最も解像しにくい線分の
みを抽出することである。また、パターン間で最も解像
し難い線分ペアを判別する方法としては、前記（22）に
示すように距離Ｖ以内で隣接する領域が最も長い隣接線
分ペアが最も解像しにくいものとする。

【０１０９】図２に示すパターンでは隣接パターンペア
Ｆ−Ｇのみが線分ペア３２−３６及び３３−３９の２箇
所のエッジで隣接している。これらの線分ペアのうちで
距離Ｖ、Ｖ＝０．２μｍで隣接するエッジが最も長い線
分ペア３２−３６が解像容易度を求める対象となる。実
パターンでは、隣接ペア間で隣接するエッジが複数存在
するのは当然のことで、この方法を適用することにより
高速処理につながる。本実施形態に基づき、図２に示す
パターンに対して抽出した隣接線分ペア（隣接パターン
ペア）を、下記の（表６）に示す。

【０１１０】

【表６】

【０１１１】以下ソート、位相決定を行う部分は第１の
実施形態と同様であり、たまたま結果も同じである（表
は省く）。従って、シフタ配置結果は前記図１５に示す
のと同様になる。

【０１１２】なお、図１６のフローチャートにおける各
ステップを、各々のステップを行う機能ブロックに置き
換え、これらの機能ブロックを接続することにより、フ
ォトマスク設計装置を構成することができる。実際には
この装置は、例えば磁気ディスク等の記録媒体に記録さ
れたプラグラムを読み込み、このプログラムによって動
作が制御されるコンピュータによって実現される。

【０１１３】（第３の実施形態）図１７は、本発明の第
３の実施形態に係わるフォトマスクの設計方法を示すフ
ローチャートであり、これは前記〈１〉に基づく実施形
態である。まず、図１８の設計データを入力する。図中
のＡ〜Ｔはクロムの開口部に相当し、以下これをパター
ンと呼ぶ。また、Ｃ，Ｆ，Ｉ，及びＫには固定位相が与
えられている。

【０１１４】まず、距離０．２μｍ（しきい値）以内で
隣接するパターンのペアを抽出し、それぞれ図１９に示
すように隣接パターンペア間の隣接する面の長さ（以
下、隣接面長さと称する）を求める。その結果を、下記
の（表７）に示す。

【０１１５】

【表７】

【０１１６】そして、隣接面長さが長い順にソートを行
う。その結果を、下記の（表８）に示す。

【０１１７】

【表８】

【０１１８】ここでは、隣接面長さの長い順にソートを
行ったが、先の第１の実施形態のように解像容易度の低
い順にソートしても良いし、その他の重み付けの条件を
用いても良い。

【０１１９】次に、図２０（ａ）に示すように、パター
ンをノード化し予め位相が与えられているノードＣ，
Ｆ，Ｋ，Ｉに固定位相を位相情報として与え、ソートさ
れた隣接パターンペア順に以下のルールで、位相決定と
位相が決まっていない反転グラフの作成を行う。

【０１２０】１．互いのノードに位相情報が存在しない
場合は、閉ループにならないようにノードを繋ぐ。

【０１２１】２．片方のみに位相情報が存在する場合
は、その位相情報と逆の位相値を初期位相とし、もう片
方のノードの繋がりに対し位相を決定する。

【０１２２】３．互いに位相情報が存在する場合には、
位相決定もノードの接続も行わない。

【０１２３】以下、実際に隣接ペア毎にノードを繋いで
みる。まず、隣接ペアＭ−Ｑでは、両方のノード共に位
相情報が与えられておらず、かつ繋いだ場合にループが
発生しないため図２０（ｂ）に示すように、そのペアを
繋ぎ、グループ番号を与える。ここで、グループ番号を
与える理由について説明すると、ノードを繋ごうとする
際にループが発生するか否かを判定するためである。ル
ープの判定の方法は、隣接パターンペアのノードの属す
るグループ番号が同じ番号であればループとなり、両方
が違うグループ若しくは片方がグループに割り当てられ
ていない場合はループを形成しない。

【０１２４】次にＩ−Ｊでは、ノードＩのみに位相情報
が与えられているため、もう片方のＪが繋がるグループ
に対して位相を決定する。この場合では、Ｊが繋がるグ
ループが無いため、図２０（ｃ）のようにＩの位相と逆
位相をＪに与える。

【０１２５】続いてＥ−Ｊでは、Ｊのみに位相情報があ
るため、Ｅとその繋がるグループに対し位相を与える。
これもＥと繋がるノードが無いため、図２１（ｄ）に示
すようにＥに対してのみＪの逆位相を与える。

【０１２６】Ｃ−Ｅでは両方に位相情報があるため、図
２１（ｅ）に示すように、ルール３に従ってノードパタ
ーンを接続しない。勿論、得られる結果は変わらないた
め、繋いでも構わない。Ｆ−ＩもＣ−Ｅのときと同様、
両方に位相情報があるため、図２１（ｆ）に示すよう
に、ルール３に従い繋がない。

【０１２７】Ｄ−Ｈでは、両方とも位相情報を持ってお
らず、かつ繋いだ場合にループを形成しないため、図２
２（ｇ）に示すようにＤ−Ｈを繋ぎ、グループ番号２を
与える。

【０１２８】Ｆ−Ｈでは、Ｆのみ位相情報が与えられて
いる。従って、Ｈとそれに繋がるグループに対し位相を
決定する。この場合、Ｈに繋がるグループ２があるた
め、図２２（ｈ）のようにＨの位相情報にＦの逆位相
（初期位相）を与え、Ｈと繋がるＤに対し、Ｈの逆位相
を与える。本方法では、位相決定がなされたグループの
繋がりを解除している。これは得られる結果は変わらな
いため、解除しなくても構わないが、これを行うこと
で、コンピュータ処理を行う上でメモリを削除すること
ができる。

【０１２９】以下同様に、全ての隣接パターンペアを処
理すると、最終的に図２３（ｉ）に示すグラフ（反転グ
ラフ）が得られる。そして、未だ位相の決まっていない
グループ１とグループ３に対し、初期図形（ノード）を
それぞれＬとＭとし、位相を決定する。その結果を図２
３（ｊ）に示し、対応する設計パターンを図２４に示
す。以上の方法によれば、固定位相を保持し、かつ優先
度を考慮した位相決定が可能となる。

【０１３０】なお、図１７のフローチャートにおける各
ステップを、各々のステップを行う機能ブロックに置き
換え、これらの機能ブロックを接続することにより、フ
ォトマスク設計装置を構成することができる。実際には
この装置は、例えば磁気ディスク等の記録媒体に記録さ
れたプラグラムを読み込み、このプログラムによって動
作が制御されるコンピュータによって実現される。

【０１３１】（第４の実施形態）図２５は、本発明の第
４の実施形態に係わるフォトマスク設計方法を示すフロ
ーチャートであり、これは前記〈２〉に基づく実施形態
である。第３の実施形態と同様に図１８のレイアウトデ
ータを例に説明する。固定位相も第３の実施形態と同
様、Ｃ，Ｆ，Ｉ，及びＫに与えられている。

【０１３２】まず、距離０．２μｍ以内で隣接するパタ
ーンペアを抽出する。その際、隣接ペアの両方に固定位
相が付いているものは抽出しない。そして、抽出した隣
接ペアそれぞれの隣接面長さを求める。その結果を、下
記の（表９）に示す。

【０１３３】

【表９】

【０１３４】ここで、第３の実施形態では隣接パターン
ペア数は２９個得られたが、本実施形態では固定位相を
両方に持つ隣接パターンペア４つが減り、２５個となっ
た。そして、隣接する面の長さが長い順になるようにソ
ートを行う。その結果を、下記の（表１０）に示す。

【０１３５】

【表１０】

【０１３６】続いて、第３の実施形態のときと同様のル
ールで、ソートされた順に反転グラフを作成し、位相決
定を行う。反転グラフ、位相決定結果、そしてシフタ配
置結果は第３の実施形態の図２３、図２４と全く同じに
なる。

【０１３７】本実施形態の方法では、隣接パターンペア
を抽出する数が減るため、その分だけ隣接面長さを求め
る作業、及び反転グラフ作成の対象データが減り、処理
の高速化が図れる。

【０１３８】（第５の実施形態）図２６は、本発明の第
５の実施形態に係わるフォトマスクの設計方法を示すフ
ローチャートであり、これは前記〈３〉に基づく実施形
態である。第３及び第４の実施形態と同様に、図１８の
レイアウトを例に説明する。これもまた、Ｃ，Ｆ，Ｉ，
及びＫに固定位相が与えられている。

【０１３９】まず、距離０．２μｍ以内で隣接するパタ
ーンペアを抽出する。第３の実施形態と同様に全てのパ
ターンペアを抽出してもかまわないが、本実施形態では
前記〈２〉に基づいて固定位相を互いに持つ隣接パター
ンペアを抽出しないこととする。そして、抽出された隣
接ペア毎に隣接面長さを求める。その結果が、下記の
（表１１）となる。

【０１４０】

【表１１】

【０１４１】続いて、第１ソートキーにペアの片方に固
定位相を持つもの、第２ソートキーに隣接面長さが長い
順としてソートを行う。その結果を、下記の（表１２）
に示す。

【０１４２】

【表１２】

【０１４３】続いて、第３の実施形態のときと同様のル
ールでソートされた順に反転グラフを作成すると、図２
７（ａ）に示す結果となり、それに対し位相を決定する
と図２７（ｂ）となる。対応する設計パターンのシフタ
配置結果は図２８に示す通りとなる。

【０１４４】本実施形態におけるシフタ配置結果を、第
３及び第４の実施形態の配置結果と比較すると余り差が
見られないが（実際のパターンに固定位相が存在する位
相決定においては、この差が大きくなる）、図形Ａの位
相が違っている。これは、固定位相と隣接するパターン
が特に優先的に位相差を与えられたからである。従って
本実施形態方法により、固定位相と隣接するパターンペ
アの位相決定の優先度を上げることができ、固定位相端
部の解像性を向上させることが可能となる。

【０１４５】以上説明した第３〜第５の実施形態では、
隣接ペアを求める際のしきい値を０．２μｍとしたが、
この値は何等限定されるものではない。通常は、対象デ
バイスのパターンの特徴を反映した値に設定される。ま
た、これらの実施形態では、ノードを繋ぐ際に閉ループ
が生じないようにしたが、これは奇数の閉ループが生じ
ると位相決定の際に矛盾が生じるためである。偶数の閉
ループが生じても任意の一つを選択して位相決定するこ
とができるので、偶数の閉ループが生じるのは許容して
もよい。つまり、奇数の閉ループが生じないようにノー
ドを繋ぐようにすればよい。

【０１４６】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種
々変形して実施することができる。

【０１４７】また、上述した各実施形態において記載し
た手法は、コンピュータに実行させることのできるプロ
グラムとして、例えば磁気ディスク（フロッピーディス
ク，ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，
ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで
各種装置に適用したり、通信媒体により伝送して各種装
置に適用することも可能である。本装置を実現するコン
ピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込
み、このプログラムによって動作が制御されることによ
り、上述した処理を実行する。

【０１４８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、設計
パターンに対して、しきい値Ｒ以内で隣接する線分（又
はパターン）の組み合わせを抽出した後、それぞれの線
分ペア（パターンペア）毎に着目パターンを得、得られ
たパターンに対してプロセスシミュレーション，実験，
又はこれらの組み合わせのいずれかを行い、隣り合うパ
ターンの解像の容易さを求めることによって、露光条件
に合った解像容易度をシンプルな方法で求めることがで
きる。従って解像のし難い隣接パターンから優先的に位
相差を与えることが可能となり、より解像性の高いシフ
タ配置結果を得ることができ、半導体の設計作業が効率
化され生産コストを低減させることが可能となる。

【０１４９】また本発明によれば、固定位相が存在する
設計パターンのシフタ配置において、固定位相を変更さ
せることなく優先度を保った位相決定が可能となる。例
えばＤＲＡＭのレベンソン型位相シフトマスク設計のよ
うに、特に解像が厳しい周期性をもつメモリセル部では
人手で位相決定することが望ましく、残りの周辺パター
ンに対し本発明の方法を用いて位相を自動決定すること
で、メモリセル部の人手で配置した位相情報をそのまま
保持して周辺パターンへシフタを配置することができ
る。また固定位相が与えられたパターンは、特に寸法精
度が厳しかったり要求される解像度が高い場合が多いと
想定されるため、それと隣接するパターンを優先的に逆
位相とすることにより、固定位相端部の解像性を向上さ
せることが可能となる。このように、人手の配置と自動
は位置の組合わせにより、高品位なレベンソンタイプの
フォトマスク設計が効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わるフォトマスク設計方法
の処理フローを示す図。

【図２】第１の実施形態で用いたパターンデータを示す
図。

【図３】図２に示すパターンデータを線分に分解した
図。

【図４】第１の実施形態におけるパターン抽出方法の例
を示す図。

【図５】第１の実施形態におけるパターン抽出方法の別
の例を示す図。

【図６】第１の実施形態におけるパターン抽出方法の更
に別の例を示す図。

【図７】第１の実施形態における解像容易度を求める方
法を示す図。

【図８】第１の実施形態における解像容易度を求める別
の方法を示す図。

【図９】図１のステップ３からステップ５までの詳細な
処理フローを示す図。

【図１０】１次元用テーブルの追加及び参照方法を示す
図。

【図１１】２次元用テーブル検索部の作成方法を示す
図。

【図１２】隣接線分ペア２−１５におけるパターン抽出
とシミュレーションを示す図。

【図１３】隣接線分ペア３−５におけるパターン抽出と
シミュレーションを示す図。

【図１４】隣接線分ペア３−１８におけるパターン抽出
を示す図。

【図１５】位相シフタ配置結果を示す図。

【図１６】第２の実施形態に係わるフォトマスク設計方
法の処理フローを示す図。

【図１７】第３の実施形態に係わるフォトマスク設計方
法の処理フローを示す図。

【図１８】第３の実施形態における入力設計データと固
定位相を示す図。

【図１９】隣接面長さを説明するための図。

【図２０】初期段階のノード及び位相情報と、着目隣接
パターンペアＭ−Ｑ，Ｉ−Ｊの時のグラフを示す図。

【図２１】着目隣接パターンペアＥ−Ｊ，Ｃ−Ｅ，Ｆ−
Ｉの時のグラフを示す図。

【図２２】着目隣接パターンペアＤ−Ｈ，Ｆ−Ｈの時の
グラフを示す図。

【図２３】第３の実施形態における位相情報及び反転グ
ラフと、反転グラフに対する位相決定結果を示す図。

【図２４】第３の実施形態における設計パターンから見
た位相決定結果を示す図。

【図２５】第４の実施形態に係わるフォトマスク設計方
法の処理フローを示す図。

【図２６】第５の実施形態に係わるフォトマスク設計方
法の処理フローを示す図。

【図２７】第５の実施形態における位相情報及び反転グ
ラフと、反転グラフに対する位相決定結果を示す図。

【図２８】第５の実施形態における設計パターンから見
た位相決定結果を示す図。

【図２９】線分の分割方法の一例を示す図。

【図３０】線分の分割方法の他の例を示す図。

【図３１】解像容易度を求める図形の一例を示す図。

【図３２】解像容易度を求める図形の他の例を示す図。

【符号の説明】

１１…着目線分ペア １２…対向領域 １３…中間ポイント １４…エッジポイント １５…パターン１次元配置取得領域 １６，１７…パターン抽出幅 １８…パターン取り出し領域 ２０…マスク ２１…透明基板 ２２…遮光部 ２３…透過部 ３０…ウェハ

フロントページの続き (72)発明者 田中 聡 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 小林 幸子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 橋本 耕治 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝横浜事業所内 (56)参考文献 特開 平６−308714（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−313342（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−328237（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−341497（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−175204（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−306524（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−319569（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−244210（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光を遮る遮光膜の一部に入射光を透過
   させる複数の開口パターンを形成し、これらのパターン
   の一部に該パターンを透過する入射光に対して位相差を
   与える位相シフタを設けたフォトマスクを設計する方法
   において、 パターンを線分に分解した線分毎に、距離Ｒ以内で隣接
   する異なるパターンに属する線分との線分ペアを抽出
   し、各々の線分ペア毎に線分が対向する対向領域の中間
   位置より線分と垂直方向に距離Ｓ以内で交わるパターン
   を１次元的に得、得られた１次元パターンに対し、フォ
   ーカスと露光量の組み合わせと所望寸法からの寸法差と
   の依存性をプロセスシミュレーション，実験，又はこれ
   らの組み合わせを用いて求め、露光量裕度，デフォーカ
   ス裕度，又はその両方を考慮して露光量裕度とデフォー
   カス裕度で構成されるウインドウのサイズを調べ、裕度
   又はウインドウサイズが大きいものほど解像が容易であ
   るとして解像容易度を求め、 線分ペアについて求めた解像容易度を基に、隣接するパ
   ターンのペアに対して解像の難しい順から優先的に位相
   差を与えるように位相シフタを配置することを特徴とす
   るフォトマスクの設計方法。
2. 【請求項２】対向領域の中間位置を中心とする２Ｓ×２
   Ｓの矩形領域と重なるパターンを２次元的に抽出し、抽
   出されたパターンを２次元プロセスシミュレーション，
   実験，又はこれらの組み合わせを用いて解像容易度を求
   めることを特徴とする請求項１記載のフォトマスクの設
   計方法。
3. 【請求項３】着目線分から垂直方向に所定距離以内の隣
   接線分が着目線分と垂直でも平行でもない方向に配置さ
   れている場合、着目線分を含むパターンを２次元的に抽
   出し、抽出されたパターンを２次元プロセスシミュレー
   ション，実験，又はこれらの組み合わせを用いて解像容
   易度を求めることを特徴とする請求項１記載のフォトマ
   スクの設計方法。
4. 【請求項４】着目線分がマスクデータ設計座標軸から見
   て垂直でも平行でもない方向に配置されている場合、着
   目線分を含むパターンを２次元的に抽出し、抽出された
   パターンを２次元プロセスシミュレーション，実験，又
   はこれらの組み合わせを用いて解像容易度を求めること
   を特徴とする請求項１記載のフォトマスクの設計方法。
5. 【請求項５】請求項１記載のフォトマスクの設計方法に
   おいて、着目線分ペアの対向する領域の長さが所定の距
   離Ｔ以下の場合は請求項２に記載の方法で解像容易度を
   求めることを特徴とするフォトマスクの設計方法。
6. 【請求項６】プロセスシミュレーション，実験，又はこ
   れら組み合わせにより解像容易度を求める度に、そのと
   き使用されたパターン情報とプロセスシミュレーショ
   ン，実験，又はこれらの組み合わせにより得られた解像
   容易度の値をテーブルに格納しておき、パターンが抽出
   される度にテーブルを参照して、パターンと一致する場
   合そのテーブルに格納されている解像容易度値を得、一
   致しない場合はプロセスシミュレーション，実験，又は
   これらの組み合わせを行って解像容易度を得ることを特
   徴とする請求項１記載のフォトマスクの設計方法。