JP3592105B2 - マスクパターン作成方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクパターンの作成方法および装置に関し、特に、投影露光などの通常露光に代表される第１の露光方式と、第１の露光方式よりも解像度の高い第２の露光方式とを用いて複数種のパターンを重ね焼きし、第２の露光方式に対応する最小線幅を有するパターン（以下、目標パターンという）を形成する多重露光において前記第１の露光方式で用いるためのマスクパターン（以下、ラフパターンという）を作成するための方法および装置に関する。上記の多重露光は、例えば、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、およびＣＣＤ等の撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣやＬＳＩおよび液晶パネル等のデバイスをフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際用いられる投影露光装置は、現在、エキシマレーザを光源とするものが主流となっている。しかしながら、このエキシマレーザを光源とする投影露光装置では、線幅０．１５μｍ以下の微細パターンを形成することは現状のままでは困難である。
【０００３】
解像度を上げるには、理論上では、投影光学系のＮＡ（開口数）を大きくしたり、露光光の波長を小さくすれば良いのであるが、現実には、ＮＡを大きくしたり、露光光の波長を小さくすることは容易ではない。すなわち、投影光学系の焦点深度はＮＡの自乗に反比例し、波長λに比例するため、特に投影光学系のＮＡを大きくすると焦点深度が小さくなり、焦点合わせが困難になって生産性が低下する。また、殆どの硝材の透過率は、遠紫外領域では極端に低い。現在、通常露光による線幅０．１５μｍ以下の微細パターンに対応する露光波長λ＝１５０ｎｍ以下の領域で実用可能な硝材は実現していない。
【０００４】
そこで、被露光基板に対して、２光束干渉露光と通常の露光との二重露光を行ない、かつその時に被露光基板に多値的な露光量分布を与えることによって、より高解像度の露光を行なう方法が本出願人により特願平９−３０４２３２号「露光方法及び露光装置」（以下、先願という）として出願されている。この先願の実施例では２光束干渉露光は線幅０．１μｍＬ＆Ｓ（ラインアンドスペース）の位相シフトマスクを用いて所謂コヒーレント照明で露光し、その後、最小線幅０．１μｍの実素子パターンに対応する形状で光透過率が部分的に異なるパターンを形成されたマスクを用いて通常の露光（例えば部分コヒーレント照明による露光）を行なっている。この先願の方法によれば、露光波長λが２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザ）、投影光学系の像側ＮＡが０．６の投影露光装置を前記通常露光に用いて、最小線幅０．１０μｍのパターンを形成することができる。
【０００５】
また、微細パターンを露光する他の方法として、プローブを用いて感光体に描画露光する、いわゆるプローブ露光方式が知られている。プローブとしては、近接場光、レーザビーム、電子ビーム、トンネル電流を利用したＳＴＭ、原子間力を利用したＡＦＭなどを用いることができる。しかしながら、露光面積の全体をプローブ露光すると、スループットが低いという問題がある。そこで、目標パターンのうち通常露光で対応できる部分は通常露光により感光体の露光閾値を越える光量で感光させ、解像度が不足する部分はそれぞれ単独では感光体の露光閾値に達しないが双方を合わせると感光体の露光閾値を越える光量の通常露光とプローブ露光とで重ね焼きすることにより、上記と同様の多値的な露光量分布を与えることが考えられている（例えば、本出願人による特願平１０−１３７４７６号「露光方法および露光装置」）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者の研究により、▲１▼上記の多重露光（以下、「ＩＤＥＡＬ露光技術」という）をより効果的に行なうには、通常露光に代表される第１の露光方式で用いるマスクパターン（ラフパターン）は、実際に形成したい細線パターン（目標パターン）とは異なる形状で作成する必要がある、▲２▼また、そのラフパターンは、幅、間隔の設計ルールを満たすこと、および領域により異なるマスク透過率を設定し、その結果、ラフパターンより微細な線パターン（微細線パターン）を重ね焼きしたときに所望の細線パターンが得られることの双方の条件を満たす必要がある、▲３▼ラフパターンの設計ルールはマスク透過率を異ならしめた、おのおのの領域に対し満足する必要があり、データの作成者は両方の条件の兼ね合いで最終的なラフパターンの形状と透過率の設定を決めなければならない、こと等が明らかになった。
【０００７】
細線パターンの利用個所のひとつとしてＭＯＳトランジスタのゲートの形成が考えられるが、今日集積回路は数十万から数百万トランジスタを集積して回路を形成しており、データの作成者がその中の数十万から数百万個所のゲートのすべてに対し、上記条件を満たすパターン形状および透過率の決定を行なうのは非常に困難である。
【０００８】
もうひとつの課題として、「ＩＤＥＡＬ露光技術」は、レベンソンマスクを用いる場合、そのレベンソンマスクデータが存在する領域にのみ微細線パターンが形成されるため、パターンの配置がレベンソンマスクのピッチ（線幅および間隔）で制約を受ける。しかしながら、多数の露光工程を使って作成される半導体工程において、集積密度や素子性能を最大限に上げるために各工程に対応するデータをどのように配置するのが最適なのかについて、なんら設計手法が確立されていなかった。
【０００９】
本発明は、上述の従来技術における問題点に鑑みてなされたもので、「ＩＤＥＡＬ露光技術」に用いられるマスクパターン（ラフパターン）を容易に作成できるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明のマスクパターン作成方法は、露光後に形成したい目標パターンのデータを作成する工程と、所定の微細線パターンデータと前記目標パターンデータとの論理演算を行なう工程と、該論理演算結果に基づいてマスクパターン面を複数種類の領域に分類する工程と、領域の種類に応じて要求または許容される単数または複数の光透過率を設定し、同一の光透過率を選択可能な領域を光透過率ごとにグループ化する工程と、グループ化された領域により形成されるグループ化パターンが所定のマスクパターン設計ルールを満たしているか否かを判定し、該設計ルールを満たしていないグループ化パターンは該設計ルールを満たすように修正する第１の修正工程と、前記光透過率ごとに形成され必要に応じて修正されたグループ化パターンを合成する工程とを具備し、この合成されたパターンのデータをマスクパターンデータとするとともに、さらにその合成されたパターンが前記設計ルールを満たしているか否かの判定、および該設計ルールを満たしていない場合の修正を行なう第２の修正工程と、各修正工程において同一のグループ化パターンまたは合成パターンについて複数種の修正結果が得られるか、または、前記合成工程において複数種の合成結果が得られ、その結果、前記マスクパターンデータが複数種得られた場合、それぞれのマスクパターンデータに対応する像を計算し、得られた像データに基づいてその内の１つを選択する工程とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のマスクパターン作成装置は、露光後に形成したい目標パターンのデータおよび所定の微細線パターンデータを記憶する手段と、前記微細線パターンデータと目標パターンデータとの論理演算を行なう手段と、該論理演算結果に基づいてマスクパターン面を複数種類の領域に分類する手段と、領域の種類に応じて要求または許容される単数または複数の光透過率を設定し、同一の光透過率を選択可能な領域を光透過率ごとにグループ化する手段と、グループ化された領域により形成されるグループ化パターンが所定のマスクパターン設計ルールを満たしているか否かを判定し、該設計ルールを満たしていないグループ化パターンは該設計ルールを満たすように修正する第１の修正手段と、前記光透過率ごとに形成され必要に応じて修正されたグループ化パターンを合成し、合成されたパターンのデータをマスクパターンデータとして出力する手段と、その合成されたパターンが前記設計ルールを満たしているか否かの判定、および該設計ルールを満たしていない場合の修正を行なう第２の修正手段と、前記各修正手段において同一のグループ化パターンまたは合成パターンについて複数種の修正結果が得られるか、または、前記合成手段において複数種の合成結果が得られ、その結果、前記マスクパターンデータが複数種得られた場合、それぞれのマスクパターンデータに対応する像を計算し、得られた像データに基づいてその内の１つを選択する手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明の方法は大部分がコンピュータが実行可能であるから、データ作成者は、最終的にレジスト上に形成したいパターンと同じ形状のデータ（目標パターンデータ）を作成して入力するのみで、その後のマスクパターンデータの生成は上記手順でコンピュータにより自動的に行なうことができるので、大規模な半導体集積回路の設計においても最適なマスクパターンを効率よく作成することができる。
【００１３】
また、本発明においては、マスクパターン上の光透過率ごとに区分けされた各パターン領域がそれぞれマスクパターン設計ルールを満たすように修正するため、マスクパターンの形状および光透過率が被露光基板上に再現性良く（設定に忠実に）露光でき、目標パターンをより再現性良く被露光基板上に形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態では、「ＩＤＥＡＬ露光技術」に対応するマスクデータの作成方法において、露光後に形成したい細線パターンに対応する細線パターンデータ（Ｎｏｒ）を作成する第一の工程と、レベンソンパターンデータ（ＬＥＶ）とＮｏｒとの論理演算を行なう第二の工程と、前記第二の工程で発生したデータに対しマスクの透過率の設定値に応じてグループ化する第三の工程と、前記グループ化されたデータがラフマスクパターンの設計ルールを満たしているか判定する第四の工程と、前記第四の判定結果に応じて、前記グループ化されたデータを修正する第五の工程と、前記第四、第五工程の後にグループ化されたデータによりパターンを再生しグループ化されたデータのそれぞれの領域にマスク透過率を設定する第六の工程と、前記第六の工程の後にＮｏｒと論理演算を行ない所望の細線パターンが形成できるか判定する第七の工程と、前記第七の判定結果に基づいて、前記第六の工程で再生されたデータのパターンおよび透過率の設定を修正する工程と、前記第四から第七の工程を繰り返してラフマスクパターンの設計ルールおよびマスク透過率の設定の双方の条件を満たす解を見出す繰り返し演算工程と、複数の解が得られた場合に、それぞれのラフマスクパターンに対応する像を計算し、得られた像データに基づいてその内の１つを選択する第八の工程とを備えている。
【００１５】
上述の方法において、前記第二の工程は、例えばＬＥＶとＮｏｒのＡＮＤ演算を行ない第一の演算データを生成する工程と、前記第一の演算データをＬＥＶから除いて第二の演算データを生成する工程と、前記第一の演算データをＮｏｒから除いて第三の演算データを生成する工程と、前記第一、第二、第三のデータのＯＲ演算を行なった後その反転演算を行なって第四の演算データを生成する工程のいずれかを含む。また、前記ラフマスクパターンの設計ルールを満たすためのパターン修正法としては、データの縮小拡大を行なう方法、あるいは、ルールに抵触している個所のデータの一辺を移動する方法がある。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
実施例１
図１は本発明の一実施例に係るラフパターンデータ作成方法を示すフローチャート、図２はその作成方法をより具体的に表わしたフローチャートである。
ここでは、図３に示すように、微細線パターンとして線幅（透光部）と間隔（遮光部）がともにＬ（Ｌ＆Ｓ＝Ｌ、ピッチ２Ｌ、Ｌは例えば０．１０μｍ）の微細周期パターン（レベンソンパターン）ＬＥＶを用い、このレベンソンパターンとともに重ね焼きして目標パターン（最終的に形成したいパターン）Ｎｏｒを形成するためのラフパターンＲｏｕの作成方法を説明する。レベンソンパターンＬＥＶは例えば前記２光束干渉露光により、フォトレジストの露光閾値に達しない光量で焼き付けられ、ラフパターンＲｏｕは例えば通常の投影露光装置を用いて焼き付けられる。目標パターンＮｏｒの細線として残したいところは、ピッチ２Ｌまたはその整数倍で配置されるものとする。ラフパターンＲｏｕの透光部は、レベンソンパターンＬＥＶによる露光の有無にかかわらず単独でフォトレジストの露光閾値以上の光量を透過する部分と、レベンソンパターンＬＥＶによる露光と重複露光して初めてフォトレジストの露光閾値以上となる光量を透過する部分とに設定される。また、ラフパターンＲｏｕのサイズ（各透光部）および間隔（遮光部）はそれぞれＬのｎ（但し、ｎは２以上の整数）倍に設定される。
【００１７】
次に、図１〜１３を参照しながら本実施例のデータ作成法を説明する。
まず第１に、最終的にフォトレジスト上に形成したいものと同形状のパターンＮｏｒのデータを作成する。この時、細線パターン（幅または間隔がＬのパターン）として作成したい個所は、レベンソンパターンＬＥＶと重なるようにデータを作成する。なお、レベンソンパターンＬＥＶのデータは予め入力されているものとする。
【００１８】
次に前記２種類のデータを用いて下記の４つの演算を行ない、図４に示すように４種類のデータに分割する。
データＡ＝ＬＥＶ−Ｄ
データＢ＝Ｎｏｒ−Ｄ
データＣ＝全体−（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｄ）
データＤ＝ＬＥＶ ＡＮＤ Ｎｏｒ
ここで「ＩＤＥＡＬ露光技術」の基本原理に基づき、マスクデータのない個所の透過率を０、レベンソンマスクのデータ領域の透過率を１、ラフパターンマスクの透過率をデータ領域により１、２とすると、両者の組み合わせにより露光時には透過率０、１、２、３の４種類の領域が生じる。この時透過率の高い２、３の領域と低い０、１の領域の間にしきい露光量を設定することで透過率の高い２、３の組み合わせとなる領域に対応するフォトレジスト上に所望のパターンが形成される。なお、ここに示した透過率０、１、２、３は便宜的なもので物理的な意味はなく説明を簡単にするために用いているものである。
【００１９】
上記の設定のもとにデータＡ〜Ｄについて考察すると、データＢはＬＥＶが存在しないが最終的にレジスト上にパターンを形成したい領域にあたるので、かならず透過率２のラフパターンマスクデータが存在しなければならない。次にデータＣの領域はＬＥＶのデータがなく最終的にレジスト上にパターンを形成しない個所であるので、透過率０か１のラフパターンマスクデータが存在しなければならない。０と１のいずれを選択するかは、ラフマスクパターンの幅に関する設計ルールを満たすように後に選択する。データＤの領域はＬＥＶのデータがあり、かつレジスト上にパターンを形成したい領域に当たるので、透過率１か２のラフパターンマスクデータが存在しなければならない。１と２のいずれを選択するかは、ラフマスクパターンの幅に関する設計ルールを満たすように後に選択する。
【００２０】
次にデータＢとデータＤのＯＲ演算を行ないデータＥを生成する（図５）。この領域にはマスク透過率２を割り当てる可能性のある領域をすべて含んでいる。また同じくデータＤとデータＣのＯＲ演算を行ないデータＦを生成する（図６）。この領域にはマスク透過率１を割り当てる可能性のある領域をすべて含んでいる。
【００２１】
次にラフパターンマスクの幅に関する設計ルールを満たすようにデータＥおよびＦを変形する。ここでＬＥＶデータの幅もしくは間隔またはピッチの１／２を最小基準単位Ｌとしてラフパターンマスクの最小設計ルールをその２倍の２Ｌ、設計最小単位をＬとする。この時データＥおよびデータＦをそれぞれＬ／２だけ縮小した後、Ｌ／２だけ拡大する。すなわち、データＥおよびデータＦで表わされるパターンの各辺をそれぞれ各パターンの内側に向けてＬ／２ずつ移動し、残されたパターンの各辺を今度はそれぞれ各パターンの外側に向けてＬ／２ずつ移動する。この処理により、データＥおよびデータＦの中で幅Ｌのパターン領域は除去され、幅２Ｌ以上の領域のみが抽出された新しいデータＥ１およびＦ１が生成される。
【００２２】
次に今度はデータＥ１およびＦ１のそれぞれに対しラフパターンの間隔のルール（２Ｌ以上）を満たしているかのチェックを行ない、もし満たしていなかった場合は問題個所のデータの一辺または両辺をＬだけ移動して間隔のルールを満足するようにデータを修正する。その後に辺を動かしたことにより幅のルールを満足するように再度前記と同様のデータの縮小拡大を行ない、新しいデータＥ２およびＦ２を生成する。Ｅ２およびＦ２は辺の移動の仕方により複数発生する場合がある。図５および図６にはＥ２およびＦ２とは異なる修正データＥ３およびＦ３の例も示している。
【００２３】
Ｅ２はマスク透過率２を、Ｆ２はマスク透過率１を割り当てる領域の候補である。そのためＥ２とＦ２とのＯＲをとった領域（図７）には前記データＮｏｒがすべて含まれていなくてはならない。前記（Ｅ２ ＯＲ Ｆ２）の領域とデータＮｏｒの両者の比較を行ない、上記条件を満たさないデータＥ２とデータＦ２の組み合わせは排除する。
【００２４】
次にデータＥ２とデータＦ２のＡＮＤをとった領域を抽出する。この領域は各透過率が割り当てられる領域がそれぞれラフパターンの設計ルールを満足するように、透過率１または２の領域として振り分けられる。この段階で設計ルールを満足しないものは、排除される。
以上の手順で、最終的なラフパターンの形状および領域ごとの透過率の割り振りが決定される。
【００２５】
Ｅ２の代わりにＥ３を、Ｆ２の代わりにＦ３を用いた場合についても同様にして最終的なラフパターンの形状および領域ごとの透過率の割り振りを決定する（図８〜９）。図１０はＥ３とＦ２とのＯＲを取った領域にデータＮｏｒが一部含まれず、ラフパターンの候補から排除された例を示す。これにより、本実施例では図７〜９に示す３つのラフパターンの候補が得られる。なお、Ｅ２（またはＥ３）とＦ２（またはＦ３）とを合成する段階で、Ｅ２（またはＥ３）とＦ２（またはＦ３）が重複する部分でいずれを採用するかによって、でき上がるラフパターンの形状が異なる。例えば、Ｅ２とＦ２をＦ２優先でＯＲを取れば、つまり、パターンＥ２の上にパターンＦ２を重ねれば、上記修正を施すことなく図８（ｂ）に示すラフパターン候補が得られる。また、図９（ｃ）のようにパターンＥ２の上にパターンＦ３を重ねれば、どのパターンを優先するかによって図９（ｄ）または図１１の右端に示すラフパターン候補が得られる。
得られたラフパターンまたはラフパターン候補は、図１１に示すように、ディスプレイ上に表示される。
【００２６】
複数のラフパターン候補が得られた場合、本実施例ではそれぞれのラフパターンに対応する像を計算し、得られた像に基づいて最適な１つのラフパターンを選択する。
以下、本実施例の像の計算および選択について図１２および図１３を用いて説明する。
図１２上段には本実施例のラフパターン候補３種をＡ，Ｂ，Ｃとして示した。
図１３はこのような３種のラフパターン候補の中から最適な配置を選択する作業フローを表わす図である。まずこのフローについて説明する。
【００２７】
まず、複数のラフマスク配置候補Ａ〜Ｃのそれぞれについて、ラフマスクによる露光量分布を計算する。この際には不図示の露光装置およびその投影光学系のデータを使用する。次に同様にしてファイン露光に関しても露光量分布を計算する。次に、これら２つの計算により得られた露光量分布をもとに多重露光した結果得られるトータル露光像をそれぞれの候補について計算する。このトータル露光像に関して求める目標パターンの形状として求められる項目に関してそれぞれチェック項目として入力し、そのチェック項目に基づいて各侯補のトータル露光像の優劣または可否を判断し、その結果、最適ラフマスク配置を抽出する。チェック項目に関して、具体的にはゲート線の線幅均一性、ゲート間の短絡、コンタクト部の面積等の例が挙げられるが、これ以外にも目標パターンとその素子としての動作原理に基づいて種々のチェック項目を定めることが可能である。また、チェック項目は必ずしも数値化して入力する必要はない。すなわち、チェック項目設定を行なわずに、優劣または可否判断を試験者、設計者およびオペレータ等が直接表示された像を見比べることによっても行なうことができる。
【００２８】
図１２は図１３のようなフローを用いた最適ラフマスク配置選択に関する具体例に関する図であり、本実施例の中で得られた３つのラフマスク候補に関して選択作業を行なった例である。図１２中段に、各ラフマスクによる露光量分布（ラフ露光量）を示す。図１２上段の３つのラフマスク配置候補Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれに関してまずラフマスク単独のを計算した結果が図１２中段に等高線で示してある。マスクは離散的な３段階、透過率０％、５０％および１００％のパターンを持つが、露光量分布は連続なものとなる。なお、ファイン線の線幅は０．１５μｍ、投影光学系としては波長２４８ｎｍ、ＮＡ０．６を用いた。次に共通の周期的なファイン露光による露光量分布（不図示）を計算し、露光量を適宜加算することにより、図１２下段のトータル露光像を得た。
【００２９】
３つとも全て求める目標パターンに近い形状が得られており、候補を選出した設計アルゴリズムが正しかったことがわかる。また、それぞれの形状の細部を比較すると、互いに異なる部分を持っていることもわかる。この違いによって最終的なラフマスク配置を選定する。
【００３０】
本実施例では、これらのトータル露光像は図１１の画面上に前記ラフパターン候補と切り換えてまたは前記ラフパターン候補の縮小画面とともに表示され、試験者により、このトータル露光像に基づいてどの候補を選択するかを決定した。
チェック項目としてはゲート線部の線幅均一性、ゲート線間隔を重視した。
その結果、Ｂが最適であるとの結論を得、Ｂを選択した。その理由としては、Ａはゲート線間隔が上下のコンタクト部に近い部分で狭くなり、パターンがつながって配線がショートする可能性があり、同様にＣでも上部のゲート線部で間隔が狭くなってしまっていることが挙げられた。
【００３１】
以上説明したように、本発明は複数のマスク配置候補が得られた場合に、露光装置により得られる光学像を計算することによって、候補同志の優劣またはそれぞれの可否を判定して、適宜最適な候輔を選択するものである。
【００３２】
本実施例では画面にトータル露光像を表示し、試験者により決定がなされたが、入力されたチェック項目を用いて内部演算により自動的に決定することも可能であり、その場合はトータル露光像を画面表示しなくてもよい。また、チェック項目の入力はあらかじめ行ない、その後に、像の計算をしてもよく、図１３に示したフローの順は適宜入れ換えることが可能である。
また、本実施例では光学像によって選択作業を行なったが、さらに現像工程に関する情報、例えばレジストの感度特性等を適宜加味してもよく、これらも本発明の範囲である。
【００３３】
本実施例によれば、データ作成者が行なうのは、最終的にレジスト上に形成したいパターンと同じ形状のデータ（目標パターンデータ）を作成するのみであり、その後のラフパターンマスクデータの生成は上記手順で計算機により自動的に行なうことができ、複数のラフパターンマスクデータ候補ができた場合にも、自動計算されて画面に表示される各候補の露光状態を目視してマウス等の入力装置で指示することにより、それらのラフパターンのうちのひとつを選択すればよいので、大規模な半導体集積回路の設計においても最適なラフパターンを高速に生成できる。
【００３４】
また、近年大規模な論理回路の設計においては回路設計者は実際のレイアウトパターンを意識することなく論理記述により回路設計を行なう場合が多くみられる。その場合論理記述から、論理記述データをもとにレジスト上に形成する物理的なレイアウトパターンの生成という手順の後に、本実施例の「ＩＤＥＡＬ露光技術」のためのラフパターンマスクデータの自動生成手順を追加するだけで、回路設計者は今までとなんら変らない手法で「ＩＤＥＡＬ露光技術」による微細パターンを用いた半導体集積回路を設計できる。
【００３５】
上述した各実施例の演算結果を用いてマスクを作成する際には、例えばマスク透過率の異なるデータごとにＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ）ツール上で扱えるレイヤーを割り当てることで区別して扱い、マスク作成データとすることができる。あるいは、同一のレイヤー上で、データタイプと呼ばれる枝番号を透過率ごとに異ならしめてマスク作成データとしてもよい。
【００３６】
なお、上述の実施例においては、微細線パターンとしてレベンソンパターンを２光束干渉露光することを念頭に置いて説明したが、微細線パターンは、近接場光、レーザビーム、電子ビーム、ＳＴＭ、ＡＦＭなどを用いるプローブ描画によって露光してもよい。この場合、プローブ描画は、レベンソンパターンのうち、ラフパターンの透過率１の部分と重なる部分のみを透過率１に相当する光量で描画すれば足り、描画時間を大幅に短縮することができる。
また、微細線パターンとしては、レベンソンパターンのような周期的パターンに限らず市松模様のパターンやレベンソンパターン等の微細周期パターンを直交させて２重露光したパターンを用いることもできる。さらに、線パターンが等ピッチで配列していないパターンを用いることもできる。
【００３７】
デバイス生産方法の実施例
次に上記説明した露光装置または露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図１４は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００３８】
図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明したラフマスクを用いる通常の露光装置と、微細パターンを露光するための２光束干渉露光装置またはプローブ露光装置とによってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００３９】
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、データ作成者は、最終的にレジスト上に形成したいパターンと同じ形状のデータ（目標パターンデータ）を作成して入力するだけで足り、その後のマスクパターンデータの生成は上記手順で計算機により自動的に行なうことができるので、大規模な半導体集積回路の設計においても最適なマスクパターンを効率よく作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るラフパターンデータ作成方法を示すフローチャートである。
【図２】図１の作成方法をより具体的に表わしたフローチャートである。
【図３】レベンソンパターンと目標パターンとの関係を示す説明図である。
【図４】レベンソンパターンデータと目標パターンデータとの論理演算により得られる４種類の重み領域を示す説明図である。
【図５】選択し得る重みが最大の領域をグループ化して得られるパターンとそれをラフマスクパターンの設計ルールを満たすように修正する様子を示す説明図である。
【図６】選択し得る重みが図５のものに次いで大きな領域をグループ化して得られるパターンとそれをラフマスクパターンの設計ルールを満たすように修正する様子を示す説明図である。
【図７】図５および図６の修正済パターンＥ２とＦ２とを組み合わせ、各重み領域の形状を修正し、各領域の重みに応じた透過率を設定して第１のラフマスクパターン候補を作成するまでの様子を示す説明図である。
【図８】図５および図６の修正済パターンＥ３とＦ３とを組み合わせ、各重み領域の形状を修正し、各領域の重みに応じた透過率を設定して第２のラフマスクパターン候補を作成するまでの様子を示す説明図である。
【図９】図５および図６の修正済パターンＥ２とＦ３とを組み合わせ、各重み領域の形状を修正し、各領域の重みに応じた透過率を設定して第３のラフマスクパターン候補を作成するまでの様子を示す説明図である。
【図１０】図５および図６の修正済パターンＥ３とＦ２とを組み合わせ、各重み領域の形状を修正した結果、ラフマスクパターン候補として不適切となったパターンを示す説明図である。
【図１１】図７〜図９のラフマスクパターン候補をディスプレイに表示した様子を示す説明図である。
【図１２】図７〜図９のラフマスクパターン候補のそれぞれに対応するラフ露光像およびトータル露光像の図である。
【図１３】複数のラフパターン候補の中から最適な配置を選択する作業を示すフローチャートである。
【図１４】微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図１５】図１４におけるウエハプロセスの詳細な流れを示す図である。
【符号の説明】
ＬＥＶ：レベンソンパターン、Ｎｏｒ：目標パターン、Ｒｏｕ：ラフパターン。
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクパターンの作成方法および装置に関し、特に、投影露光などの通常露光に代表される第１の露光方式と、第１の露光方式よりも解像度の高い第２の露光方式とを用いて複数種のパターンを重ね焼きし、第２の露光方式に対応する最小線幅を有するパターン（以下、目標パターンという）を形成する多重露光において前記第１の露光方式で用いるためのマスクパターン（以下、ラフパターンという）を作成するための方法および装置に関する。上記の多重露光は、例えば、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、およびＣＣＤ等の撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣやＬＳＩおよび液晶パネル等のデバイスをフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際用いられる投影露光装置は、現在、エキシマレーザを光源とするものが主流となっている。しかしながら、このエキシマレーザを光源とする投影露光装置では、線幅０．１５μｍ以下の微細パターンを形成することは現状のままでは困難である。
【０００３】
解像度を上げるには、理論上では、投影光学系のＮＡ（開口数）を大きくしたり、露光光の波長を小さくすれば良いのであるが、現実には、ＮＡを大きくしたり、露光光の波長を小さくすることは容易ではない。すなわち、投影光学系の焦点深度はＮＡの自乗に反比例し、波長λに比例するため、特に投影光学系のＮＡを大きくすると焦点深度が小さくなり、焦点合わせが困難になって生産性が低下する。また、殆どの硝材の透過率は、遠紫外領域では極端に低い。現在、通常露光による線幅０．１５μｍ以下の微細パターンに対応する露光波長λ＝１５０ｎｍ以下の領域で実用可能な硝材は実現していない。
【０００４】
そこで、被露光基板に対して、２光束干渉露光と通常の露光との二重露光を行ない、かつその時に被露光基板に多値的な露光量分布を与えることによって、より高解像度の露光を行なう方法が本出願人により特願平９−３０４２３２号「露光方法及び露光装置」（以下、先願という）として出願されている。この先願の実施例では２光束干渉露光は線幅０．１μｍＬ＆Ｓ（ラインアンドスペース）の位相シフトマスクを用いて所謂コヒーレント照明で露光し、その後、最小線幅０．１μｍの実素子パターンに対応する形状で光透過率が部分的に異なるパターンを形成されたマスクを用いて通常の露光（例えば部分コヒーレント照明による露光）を行なっている。この先願の方法によれば、露光波長λが２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザ）、投影光学系の像側ＮＡが０．６の投影露光装置を前記通常露光に用いて、最小線幅０．１０μｍのパターンを形成することができる。
【０００５】
また、微細パターンを露光する他の方法として、プローブを用いて感光体に描画露光する、いわゆるプローブ露光方式が知られている。プローブとしては、近接場光、レーザビーム、電子ビーム、トンネル電流を利用したＳＴＭ、原子間力を利用したＡＦＭなどを用いることができる。しかしながら、露光面積の全体をプローブ露光すると、スループットが低いという問題がある。そこで、目標パターンのうち通常露光で対応できる部分は通常露光により感光体の露光閾値を越える光量で感光させ、解像度が不足する部分はそれぞれ単独では感光体の露光閾値に達しないが双方を合わせると感光体の露光閾値を越える光量の通常露光とプローブ露光とで重ね焼きすることにより、上記と同様の多値的な露光量分布を与えることが考えられている（例えば、本出願人による特願平１０−１３７４７６号「露光方法および露光装置」）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者の研究により、▲１▼上記の多重露光（以下、「ＩＤＥＡＬ露光技術」という）をより効果的に行なうには、通常露光に代表される第１の露光方式で用いるマスクパターン（ラフパターン）は、実際に形成したい細線パターン（目標パターン）とは異なる形状で作成する必要がある、▲２▼また、そのラフパターンは、幅、間隔の設計ルールを満たすこと、および領域により異なるマスク透過率を設定し、その結果、ラフパターンより微細な線パターン（微細線パターン）を重ね焼きしたときに所望の細線パターンが得られることの双方の条件を満たす必要がある、▲３▼ラフパターンの設計ルールはマスク透過率を異ならしめた、おのおのの領域に対し満足する必要があり、データの作成者は両方の条件の兼ね合いで最終的なラフパターンの形状と透過率の設定を決めなければならない、こと等が明らかになった。
【０００７】
細線パターンの利用個所のひとつとしてＭＯＳトランジスタのゲートの形成が考えられるが、今日集積回路は数十万から数百万トランジスタを集積して回路を形成しており、データの作成者がその中の数十万から数百万個所のゲートのすべてに対し、上記条件を満たすパターン形状および透過率の決定を行なうのは非常に困難である。
【０００８】
もうひとつの課題として、「ＩＤＥＡＬ露光技術」は、レベンソンマスクを用いる場合、そのレベンソンマスクデータが存在する領域にのみ微細線パターンが形成されるため、パターンの配置がレベンソンマスクのピッチ（線幅および間隔）で制約を受ける。しかしながら、多数の露光工程を使って作成される半導体工程において、集積密度や素子性能を最大限に上げるために各工程に対応するデータをどのように配置するのが最適なのかについて、なんら設計手法が確立されていなかった。
【０００９】
本発明は、上述の従来技術における問題点に鑑みてなされたもので、「ＩＤＥＡＬ露光技術」に用いられるマスクパターン（ラフパターン）を容易に作成できるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明のマスクパターン作成方法は、露光後に形成したい目標パターンのデータを作成する工程と、所定の微細線パターンデータと前記目標パターンデータとの論理演算を行なう工程と、該論理演算結果に基づいてマスクパターン面を複数種類の領域に分類する工程と、領域の種類に応じて要求または許容される単数または複数の光透過率を設定し、同一の光透過率を選択可能な領域を光透過率ごとにグループ化する工程と、グループ化された領域により形成されるグループ化パターンが所定のマスクパターン設計ルールを満たしているか否かを判定し、該設計ルールを満たしていないグループ化パターンは該設計ルールを満たすように修正する第１の修正工程と、前記光透過率ごとに形成され必要に応じて修正されたグループ化パターンを合成する工程とを具備し、この合成されたパターンのデータをマスクパターンデータとするとともに、さらにその合成されたパターンが前記設計ルールを満たしているか否かの判定、および該設計ルールを満たしていない場合の修正を行なう第２の修正工程と、各修正工程において同一のグループ化パターンまたは合成パターンについて複数種の修正結果が得られるか、または、前記合成工程において複数種の合成結果が得られ、その結果、前記マスクパターンデータが複数種得られた場合、それぞれのマスクパターンデータに対応する像を計算し、得られた像データに基づいてその内の１つを選択する工程とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のマスクパターン作成装置は、露光後に形成したい目標パターンのデータおよび所定の微細線パターンデータを記憶する手段と、前記微細線パターンデータと目標パターンデータとの論理演算を行なう手段と、該論理演算結果に基づいてマスクパターン面を複数種類の領域に分類する手段と、領域の種類に応じて要求または許容される単数または複数の光透過率を設定し、同一の光透過率を選択可能な領域を光透過率ごとにグループ化する手段と、グループ化された領域により形成されるグループ化パターンが所定のマスクパターン設計ルールを満たしているか否かを判定し、該設計ルールを満たしていないグループ化パターンは該設計ルールを満たすように修正する第１の修正手段と、前記光透過率ごとに形成され必要に応じて修正されたグループ化パターンを合成し、合成されたパターンのデータをマスクパターンデータとして出力する手段と、その合成されたパターンが前記設計ルールを満たしているか否かの判定、および該設計ルールを満たしていない場合の修正を行なう第２の修正手段と、前記各修正手段において同一のグループ化パターンまたは合成パターンについて複数種の修正結果が得られるか、または、前記合成手段において複数種の合成結果が得られ、その結果、前記マスクパターンデータが複数種得られた場合、それぞれのマスクパターンデータに対応する像を計算し、得られた像データに基づいてその内の１つを選択する手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明の方法は大部分がコンピュータが実行可能であるから、データ作成者は、最終的にレジスト上に形成したいパターンと同じ形状のデータ（目標パターンデータ）を作成して入力するのみで、その後のマスクパターンデータの生成は上記手順でコンピュータにより自動的に行なうことができるので、大規模な半導体集積回路の設計においても最適なマスクパターンを効率よく作成することができる。
【００１３】
また、本発明においては、マスクパターン上の光透過率ごとに区分けされた各パターン領域がそれぞれマスクパターン設計ルールを満たすように修正するため、マスクパターンの形状および光透過率が被露光基板上に再現性良く（設定に忠実に）露光でき、目標パターンをより再現性良く被露光基板上に形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態では、「ＩＤＥＡＬ露光技術」に対応するマスクデータの作成方法において、露光後に形成したい細線パターンに対応する細線パターンデータ（Ｎｏｒ）を作成する第一の工程と、レベンソンパターンデータ（ＬＥＶ）とＮｏｒとの論理演算を行なう第二の工程と、前記第二の工程で発生したデータに対しマスクの透過率の設定値に応じてグループ化する第三の工程と、前記グループ化されたデータがラフマスクパターンの設計ルールを満たしているか判定する第四の工程と、前記第四の判定結果に応じて、前記グループ化されたデータを修正する第五の工程と、前記第四、第五工程の後にグループ化されたデータによりパターンを再生しグループ化されたデータのそれぞれの領域にマスク透過率を設定する第六の工程と、前記第六の工程の後にＮｏｒと論理演算を行ない所望の細線パターンが形成できるか判定する第七の工程と、前記第七の判定結果に基づいて、前記第六の工程で再生されたデータのパターンおよび透過率の設定を修正する工程と、前記第四から第七の工程を繰り返してラフマスクパターンの設計ルールおよびマスク透過率の設定の双方の条件を満たす解を見出す繰り返し演算工程と、複数の解が得られた場合に、それぞれのラフマスクパターンに対応する像を計算し、得られた像データに基づいてその内の１つを選択する第八の工程とを備えている。
【００１５】
上述の方法において、前記第二の工程は、例えばＬＥＶとＮｏｒのＡＮＤ演算を行ない第一の演算データを生成する工程と、前記第一の演算データをＬＥＶから除いて第二の演算データを生成する工程と、前記第一の演算データをＮｏｒから除いて第三の演算データを生成する工程と、前記第一、第二、第三のデータのＯＲ演算を行なった後その反転演算を行なって第四の演算データを生成する工程のいずれかを含む。また、前記ラフマスクパターンの設計ルールを満たすためのパターン修正法としては、データの縮小拡大を行なう方法、あるいは、ルールに抵触している個所のデータの一辺を移動する方法がある。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
実施例１
図１は本発明の一実施例に係るラフパターンデータ作成方法を示すフローチャート、図２はその作成方法をより具体的に表わしたフローチャートである。
ここでは、図３に示すように、微細線パターンとして線幅（透光部）と間隔（遮光部）がともにＬ（Ｌ＆Ｓ＝Ｌ、ピッチ２Ｌ、Ｌは例えば０．１０μｍ）の微細周期パターン（レベンソンパターン）ＬＥＶを用い、このレベンソンパターンとともに重ね焼きして目標パターン（最終的に形成したいパターン）Ｎｏｒを形成するためのラフパターンＲｏｕの作成方法を説明する。レベンソンパターンＬＥＶは例えば前記２光束干渉露光により、フォトレジストの露光閾値に達しない光量で焼き付けられ、ラフパターンＲｏｕは例えば通常の投影露光装置を用いて焼き付けられる。目標パターンＮｏｒの細線として残したいところは、ピッチ２Ｌまたはその整数倍で配置されるものとする。ラフパターンＲｏｕの透光部は、レベンソンパターンＬＥＶによる露光の有無にかかわらず単独でフォトレジストの露光閾値以上の光量を透過する部分と、レベンソンパターンＬＥＶによる露光と重複露光して初めてフォトレジストの露光閾値以上となる光量を透過する部分とに設定される。また、ラフパターンＲｏｕのサイズ（各透光部）および間隔（遮光部）はそれぞれＬのｎ（但し、ｎは２以上の整数）倍に設定される。
【００１７】
次に、図１〜１３を参照しながら本実施例のデータ作成法を説明する。
まず第１に、最終的にフォトレジスト上に形成したいものと同形状のパターンＮｏｒのデータを作成する。この時、細線パターン（幅または間隔がＬのパターン）として作成したい個所は、レベンソンパターンＬＥＶと重なるようにデータを作成する。なお、レベンソンパターンＬＥＶのデータは予め入力されているものとする。
【００１８】
次に前記２種類のデータを用いて下記の４つの演算を行ない、図４に示すように４種類のデータに分割する。
データＡ＝ＬＥＶ−Ｄ
データＢ＝Ｎｏｒ−Ｄ
データＣ＝全体−（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｄ）
データＤ＝ＬＥＶ ＡＮＤ Ｎｏｒ
ここで「ＩＤＥＡＬ露光技術」の基本原理に基づき、マスクデータのない個所の透過率を０、レベンソンマスクのデータ領域の透過率を１、ラフパターンマスクの透過率をデータ領域により１、２とすると、両者の組み合わせにより露光時には透過率０、１、２、３の４種類の領域が生じる。この時透過率の高い２、３の領域と低い０、１の領域の間にしきい露光量を設定することで透過率の高い２、３の組み合わせとなる領域に対応するフォトレジスト上に所望のパターンが形成される。なお、ここに示した透過率０、１、２、３は便宜的なもので物理的な意味はなく説明を簡単にするために用いているものである。
【００１９】
上記の設定のもとにデータＡ〜Ｄについて考察すると、データＢはＬＥＶが存在しないが最終的にレジスト上にパターンを形成したい領域にあたるので、かならず透過率２のラフパターンマスクデータが存在しなければならない。次にデータＣの領域はＬＥＶのデータがなく最終的にレジスト上にパターンを形成しない個所であるので、透過率０か１のラフパターンマスクデータが存在しなければならない。０と１のいずれを選択するかは、ラフマスクパターンの幅に関する設計ルールを満たすように後に選択する。データＤの領域はＬＥＶのデータがあり、かつレジスト上にパターンを形成したい領域に当たるので、透過率１か２のラフパターンマスクデータが存在しなければならない。１と２のいずれを選択するかは、ラフマスクパターンの幅に関する設計ルールを満たすように後に選択する。
【００２０】
次にデータＢとデータＤのＯＲ演算を行ないデータＥを生成する（図５）。この領域にはマスク透過率２を割り当てる可能性のある領域をすべて含んでいる。また同じくデータＤとデータＣのＯＲ演算を行ないデータＦを生成する（図６）。この領域にはマスク透過率１を割り当てる可能性のある領域をすべて含んでいる。
【００２１】
次にラフパターンマスクの幅に関する設計ルールを満たすようにデータＥおよびＦを変形する。ここでＬＥＶデータの幅もしくは間隔またはピッチの１／２を最小基準単位Ｌとしてラフパターンマスクの最小設計ルールをその２倍の２Ｌ、設計最小単位をＬとする。この時データＥおよびデータＦをそれぞれＬ／２だけ縮小した後、Ｌ／２だけ拡大する。すなわち、データＥおよびデータＦで表わされるパターンの各辺をそれぞれ各パターンの内側に向けてＬ／２ずつ移動し、残されたパターンの各辺を今度はそれぞれ各パターンの外側に向けてＬ／２ずつ移動する。この処理により、データＥおよびデータＦの中で幅Ｌのパターン領域は除去され、幅２Ｌ以上の領域のみが抽出された新しいデータＥ１およびＦ１が生成される。
【００２２】
次に今度はデータＥ１およびＦ１のそれぞれに対しラフパターンの間隔のルール（２Ｌ以上）を満たしているかのチェックを行ない、もし満たしていなかった場合は問題個所のデータの一辺または両辺をＬだけ移動して間隔のルールを満足するようにデータを修正する。その後に辺を動かしたことにより幅のルールを満足するように再度前記と同様のデータの縮小拡大を行ない、新しいデータＥ２およびＦ２を生成する。Ｅ２およびＦ２は辺の移動の仕方により複数発生する場合がある。図５および図６にはＥ２およびＦ２とは異なる修正データＥ３およびＦ３の例も示している。
【００２３】
Ｅ２はマスク透過率２を、Ｆ２はマスク透過率１を割り当てる領域の候補である。そのためＥ２とＦ２とのＯＲをとった領域（図７）には前記データＮｏｒがすべて含まれていなくてはならない。前記（Ｅ２ ＯＲ Ｆ２）の領域とデータＮｏｒの両者の比較を行ない、上記条件を満たさないデータＥ２とデータＦ２の組み合わせは排除する。
【００２４】
次にデータＥ２とデータＦ２のＡＮＤをとった領域を抽出する。この領域は各透過率が割り当てられる領域がそれぞれラフパターンの設計ルールを満足するように、透過率１または２の領域として振り分けられる。この段階で設計ルールを満足しないものは、排除される。
以上の手順で、最終的なラフパターンの形状および領域ごとの透過率の割り振りが決定される。
【００２５】
Ｅ２の代わりにＥ３を、Ｆ２の代わりにＦ３を用いた場合についても同様にして最終的なラフパターンの形状および領域ごとの透過率の割り振りを決定する（図８〜９）。図１０はＥ３とＦ２とのＯＲを取った領域にデータＮｏｒが一部含まれず、ラフパターンの候補から排除された例を示す。これにより、本実施例では図７〜９に示す３つのラフパターンの候補が得られる。なお、Ｅ２（またはＥ３）とＦ２（またはＦ３）とを合成する段階で、Ｅ２（またはＥ３）とＦ２（またはＦ３）が重複する部分でいずれを採用するかによって、でき上がるラフパターンの形状が異なる。例えば、Ｅ２とＦ２をＦ２優先でＯＲを取れば、つまり、パターンＥ２の上にパターンＦ２を重ねれば、上記修正を施すことなく図８（ｂ）に示すラフパターン候補が得られる。また、図９（ｃ）のようにパターンＥ２の上にパターンＦ３を重ねれば、どのパターンを優先するかによって図９（ｄ）または図１１の右端に示すラフパターン候補が得られる。
得られたラフパターンまたはラフパターン候補は、図１１に示すように、ディスプレイ上に表示される。
【００２６】
複数のラフパターン候補が得られた場合、本実施例ではそれぞれのラフパターンに対応する像を計算し、得られた像に基づいて最適な１つのラフパターンを選択する。
以下、本実施例の像の計算および選択について図１２および図１３を用いて説明する。
図１２上段には本実施例のラフパターン候補３種をＡ，Ｂ，Ｃとして示した。
図１３はこのような３種のラフパターン候補の中から最適な配置を選択する作業フローを表わす図である。まずこのフローについて説明する。
【００２７】
まず、複数のラフマスク配置候補Ａ〜Ｃのそれぞれについて、ラフマスクによる露光量分布を計算する。この際には不図示の露光装置およびその投影光学系のデータを使用する。次に同様にしてファイン露光に関しても露光量分布を計算する。次に、これら２つの計算により得られた露光量分布をもとに多重露光した結果得られるトータル露光像をそれぞれの候補について計算する。このトータル露光像に関して求める目標パターンの形状として求められる項目に関してそれぞれチェック項目として入力し、そのチェック項目に基づいて各侯補のトータル露光像の優劣または可否を判断し、その結果、最適ラフマスク配置を抽出する。チェック項目に関して、具体的にはゲート線の線幅均一性、ゲート間の短絡、コンタクト部の面積等の例が挙げられるが、これ以外にも目標パターンとその素子としての動作原理に基づいて種々のチェック項目を定めることが可能である。また、チェック項目は必ずしも数値化して入力する必要はない。すなわち、チェック項目設定を行なわずに、優劣または可否判断を試験者、設計者およびオペレータ等が直接表示された像を見比べることによっても行なうことができる。
【００２８】
図１２は図１３のようなフローを用いた最適ラフマスク配置選択に関する具体例に関する図であり、本実施例の中で得られた３つのラフマスク候補に関して選択作業を行なった例である。図１２中段に、各ラフマスクによる露光量分布（ラフ露光量）を示す。図１２上段の３つのラフマスク配置候補Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれに関してまずラフマスク単独のを計算した結果が図１２中段に等高線で示してある。マスクは離散的な３段階、透過率０％、５０％および１００％のパターンを持つが、露光量分布は連続なものとなる。なお、ファイン線の線幅は０．１５μｍ、投影光学系としては波長２４８ｎｍ、ＮＡ０．６を用いた。次に共通の周期的なファイン露光による露光量分布（不図示）を計算し、露光量を適宜加算することにより、図１２下段のトータル露光像を得た。
【００２９】
３つとも全て求める目標パターンに近い形状が得られており、候補を選出した設計アルゴリズムが正しかったことがわかる。また、それぞれの形状の細部を比較すると、互いに異なる部分を持っていることもわかる。この違いによって最終的なラフマスク配置を選定する。
【００３０】
本実施例では、これらのトータル露光像は図１１の画面上に前記ラフパターン候補と切り換えてまたは前記ラフパターン候補の縮小画面とともに表示され、試験者により、このトータル露光像に基づいてどの候補を選択するかを決定した。
チェック項目としてはゲート線部の線幅均一性、ゲート線間隔を重視した。
その結果、Ｂが最適であるとの結論を得、Ｂを選択した。その理由としては、Ａはゲート線間隔が上下のコンタクト部に近い部分で狭くなり、パターンがつながって配線がショートする可能性があり、同様にＣでも上部のゲート線部で間隔が狭くなってしまっていることが挙げられた。
【００３１】
以上説明したように、本発明は複数のマスク配置候補が得られた場合に、露光装置により得られる光学像を計算することによって、候補同志の優劣またはそれぞれの可否を判定して、適宜最適な候輔を選択するものである。
【００３２】
本実施例では画面にトータル露光像を表示し、試験者により決定がなされたが、入力されたチェック項目を用いて内部演算により自動的に決定することも可能であり、その場合はトータル露光像を画面表示しなくてもよい。また、チェック項目の入力はあらかじめ行ない、その後に、像の計算をしてもよく、図１３に示したフローの順は適宜入れ換えることが可能である。
また、本実施例では光学像によって選択作業を行なったが、さらに現像工程に関する情報、例えばレジストの感度特性等を適宜加味してもよく、これらも本発明の範囲である。
【００３３】
本実施例によれば、データ作成者が行なうのは、最終的にレジスト上に形成したいパターンと同じ形状のデータ（目標パターンデータ）を作成するのみであり、その後のラフパターンマスクデータの生成は上記手順で計算機により自動的に行なうことができ、複数のラフパターンマスクデータ候補ができた場合にも、自動計算されて画面に表示される各候補の露光状態を目視してマウス等の入力装置で指示することにより、それらのラフパターンのうちのひとつを選択すればよいので、大規模な半導体集積回路の設計においても最適なラフパターンを高速に生成できる。
【００３４】
また、近年大規模な論理回路の設計においては回路設計者は実際のレイアウトパターンを意識することなく論理記述により回路設計を行なう場合が多くみられる。その場合論理記述から、論理記述データをもとにレジスト上に形成する物理的なレイアウトパターンの生成という手順の後に、本実施例の「ＩＤＥＡＬ露光技術」のためのラフパターンマスクデータの自動生成手順を追加するだけで、回路設計者は今までとなんら変らない手法で「ＩＤＥＡＬ露光技術」による微細パターンを用いた半導体集積回路を設計できる。
【００３５】
上述した各実施例の演算結果を用いてマスクを作成する際には、例えばマスク透過率の異なるデータごとにＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ）ツール上で扱えるレイヤーを割り当てることで区別して扱い、マスク作成データとすることができる。あるいは、同一のレイヤー上で、データタイプと呼ばれる枝番号を透過率ごとに異ならしめてマスク作成データとしてもよい。
【００３６】
なお、上述の実施例においては、微細線パターンとしてレベンソンパターンを２光束干渉露光することを念頭に置いて説明したが、微細線パターンは、近接場光、レーザビーム、電子ビーム、ＳＴＭ、ＡＦＭなどを用いるプローブ描画によって露光してもよい。この場合、プローブ描画は、レベンソンパターンのうち、ラフパターンの透過率１の部分と重なる部分のみを透過率１に相当する光量で描画すれば足り、描画時間を大幅に短縮することができる。
また、微細線パターンとしては、レベンソンパターンのような周期的パターンに限らず市松模様のパターンやレベンソンパターン等の微細周期パターンを直交させて２重露光したパターンを用いることもできる。さらに、線パターンが等ピッチで配列していないパターンを用いることもできる。
【００３７】
デバイス生産方法の実施例
次に上記説明した露光装置または露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図１４は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００３８】
図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明したラフマスクを用いる通常の露光装置と、微細パターンを露光するための２光束干渉露光装置またはプローブ露光装置とによってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００３９】
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、データ作成者は、最終的にレジスト上に形成したいパターンと同じ形状のデータ（目標パターンデータ）を作成して入力するだけで足り、その後のマスクパターンデータの生成は上記手順で計算機により自動的に行なうことができるので、大規模な半導体集積回路の設計においても最適なマスクパターンを効率よく作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るラフパターンデータ作成方法を示すフローチャートである。
【図２】図１の作成方法をより具体的に表わしたフローチャートである。
【図３】レベンソンパターンと目標パターンとの関係を示す説明図である。
【図４】レベンソンパターンデータと目標パターンデータとの論理演算により得られる４種類の重み領域を示す説明図である。
【図５】選択し得る重みが最大の領域をグループ化して得られるパターンとそれをラフマスクパターンの設計ルールを満たすように修正する様子を示す説明図である。
【図６】選択し得る重みが図５のものに次いで大きな領域をグループ化して得られるパターンとそれをラフマスクパターンの設計ルールを満たすように修正する様子を示す説明図である。
【図７】図５および図６の修正済パターンＥ２とＦ２とを組み合わせ、各重み領域の形状を修正し、各領域の重みに応じた透過率を設定して第１のラフマスクパターン候補を作成するまでの様子を示す説明図である。
【図８】図５および図６の修正済パターンＥ３とＦ３とを組み合わせ、各重み領域の形状を修正し、各領域の重みに応じた透過率を設定して第２のラフマスクパターン候補を作成するまでの様子を示す説明図である。
【図９】図５および図６の修正済パターンＥ２とＦ３とを組み合わせ、各重み領域の形状を修正し、各領域の重みに応じた透過率を設定して第３のラフマスクパターン候補を作成するまでの様子を示す説明図である。
【図１０】図５および図６の修正済パターンＥ３とＦ２とを組み合わせ、各重み領域の形状を修正した結果、ラフマスクパターン候補として不適切となったパターンを示す説明図である。
【図１１】図７〜図９のラフマスクパターン候補をディスプレイに表示した様子を示す説明図である。
【図１２】図７〜図９のラフマスクパターン候補のそれぞれに対応するラフ露光像およびトータル露光像の図である。
【図１３】複数のラフパターン候補の中から最適な配置を選択する作業を示すフローチャートである。
【図１４】微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図１５】図１４におけるウエハプロセスの詳細な流れを示す図である。
【符号の説明】
ＬＥＶ：レベンソンパターン、Ｎｏｒ：目標パターン、Ｒｏｕ：ラフパターン。
Claims (10)
- 微細線パターンと最小線幅が該微細線パターンの線幅より広いマスクパターンとを重ね焼きして前記微細線パターンの線幅に相当する最小線幅を有する目標パターンを形成するための多重露光において用いられる前記マスクパターンの作成方法であって、
露光後に形成したい目標パターンのデータを作成する工程と、
所定の微細線パターンデータと前記目標パターンデータとの論理演算を行なう工程と、
該論理演算結果に基づいてマスクパターン面を複数種類の領域に分類する工程と、
領域の種類に応じて要求または許容される単数または複数の光透過率を設定し、同一の光透過率を選択可能な領域を光透過率ごとにグループ化する工程と、
前記光透過率ごとに形成されたグループ化パターンを合成する工程と
を具備し、この合成されたパターンのデータをマスクパターンデータとするとともに、さらに、
前記グループ化された領域により形成されるグループ化パターンが所定のマスクパターン設計ルールを満たしているか否かを判定し、該設計ルールを満たしていないグループ化パターンは該設計ルールを満たすように修正する第１の修正工程と、
前記複数のグループ化パターンの合成後、その合成されたパターンが前記設計ルールを満たしているか否かの判定、および該設計ルールを満たしていない場合の修正を行なう第２の修正工程と、
前記各修正工程において同一のグループ化パターンまたは合成パターンについて複数種の修正結果が得られるか、または、前記合成工程において複数種の合成結果が得られ、その結果、前記マスクパターンデータが複数種得られた場合、それぞれのマスクパターンデータに対応する像を計算し、得られた像データに基づいてその内の１つを選択する工程と
を具備することを特徴とするマスクパターン作成方法。 - 前記微細線パターンの線幅をＬとして、前記目標パターンは線幅および間隔がＬの１以上の整数倍であり、前記マスクパターンは線幅および間隔がＬの２以上の整数倍であること、および前記各修正工程は、まず前記グループ化パターンまたは合成パターンの各辺を光透過パターンの内側へ向けてＬ／２ずつ移動し、次いで移動後に残された光透過パターンの各辺を外側へ向けてＬ／２ずつ移動することにより、幅がＬのパターンのみを消去することを特徴とする請求項１記載のマスクパターン作成方法。
- 前記修正工程は、幅がＬのパターンを消去されたグループ化パターンまたは合成パターンにおける光透過パターン間の隙間の幅がＬである部分において、該隙間の一方または双方の辺を該隙間の外側へ向けてＬだけ移動して隙間の幅を２Ｌ以上に修正し、次いで修正後のパターンについて幅がＬのパターンを消去する請求項２と同様の修正工程を再度行なうものであることを特徴とする請求項２記載のマスクパターン作成方法。
- 微細線パターンと最小線幅が該微細線パターンの線幅より広いマスクパターンとを重ね焼きして前記微細線パターンの線幅に相当する最小線幅を有する目標パターンを形成するための多重露光において用いられる前記マスクパターンの作成装置であって、
露光後に形成したい目標パターンのデータおよび所定の微細線パターンデータを記憶する手段と、
前記微細線パターンデータと目標パターンデータとの論理演算を行なう手段と、
該論理演算結果に基づいてマスクパターン面を複数種類の領域に分類する手段と、
領域の種類に応じて要求または許容される単数または複数の光透過率を設定し、同一の光透過率を選択可能な領域を光透過率ごとにグループ化する手段と、
グループ化された領域により形成されるグループ化パターンが所定のマスクパターン設計ルールを満たしているか否かを判定し、該設計ルールを満たしていないグループ化パターンは該設計ルールを満たすように修正する第１の修正手段と、
前記光透過率ごとに形成され必要に応じて修正されたグループ化パターンを合成し、合成されたパターンのデータをマスクパターンデータとして出力する手段と、
その合成されたパターンが前記設計ルールを満たしているか否かの判定、および該設計ルールを満たしていない場合の修正を行なう第２の修正手段と、
前記各修正手段において同一のグループ化パターンまたは合成パターンについて複数種の修正結果が得られるか、または、前記合成手段において複数種の合成結果が得られ、その結果、前記マスクパターンデータが複数種得られた場合、それぞれのマスクパターンデータに対応する像を計算し、得られた像データに基づいてその内の１つを選択する手段と
を具備することを特徴とするマスクパターン作成装置。 - 得られた前記マスクパターンデータを表示する手段をさらに具備することを特徴とする請求項４記載のマスクパターン作成装置。
- 前記微細線パターンの線幅をＬとして、前記目標パターンは線幅および間隔がＬの１以上の整数倍であり、前記マスクパターンは線幅および間隔がＬの２以上の整数倍であること、および前記各修正手段は、まず前記グループ化パターンまたは合成パターンの各辺を光透過パターンの内側へ向けてＬ／２ずつ移動し、次いで移動後に残された光透過パターンの各辺を外側へ向けてＬ／２ずつ移動することにより、幅がＬのパターンのみを消去することを特徴とする請求項４または５記載のマスクパターン作成装置。
- 前記修正手段は、幅がＬのパターンを消去されたグループ化パターンまたは合成パターンにおける光透過パターン間の隙間の幅がＬである部分において、該隙間の一方または双方の辺を該隙間の外側へ向けてＬだけ移動して隙間の幅を２Ｌ以上に修正し、次いで修正後のパターンについて幅がＬのパターンを請求項６と同様にして消去するものであることを特徴とする請求項６記載のマスクパターン作成装置。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の方法をコンピュータの実行可能な言語で記述したことを特徴とするプログラム。
- 請求項８記載のプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
- 所定の微細線パターンとこの微細線パターンに対応して請求項１〜３のいずれかに記載の方法または請求項４〜７のいずれかに記載の装置により作成されたマスクパターンとを被露光基板上に互いに異なる露光方式で重ね焼きして該被露光基板上に多値的な露光量分布を与え、この多値的な露光量の適切な位置に露光閾値を設定することにより、前記微細線パターンの線幅に相当する最小線幅を有する目標パターンを形成することを特徴とする多重露光方法。
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