JP5185235B2 - フォトマスクの設計方法およびフォトマスクの設計プログラム - Google Patents

フォトマスクの設計方法およびフォトマスクの設計プログラム Download PDF

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Description

本発明は、フォトマスクの設計方法およびフォトマスクの設計プログラムに関する。
半導体装置やフラットパネルディスプレイなどの電子デバイスの製造においては、フォトリソグラフィ技術を用いて基体（例えば、ウェーハなど）の表面に微細なパターンを形成している。そして、この様なフォトリソグラフィ技術におけるフォトリソグラフィ設計では、主に露光装置の照明条件、フォトマスクのパターンレイアウト、露光に有利となるようなデバイスのパターンレイアウトなどを決定するようにしている。
この場合、近年におけるパターンの微細化が露光装置の解像限界に迫ってきていることから、露光装置の照明条件は最密集パターン（最も微細なパターン）の転写に適した条件に設定される場合が多い。そのため、この様な露光装置の照明条件下においても最密集パターン以外のパターンのリソグラフィ裕度が確保されるように、マスクパターン（以下、設計パターンと称する）の周辺に微細な補助パターンを配設する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
ところが、フォトマスクのパターンレイアウトは補助パターンをも含めると膨大な数となるので、網羅的なシミュレーションを行うことが非常に困難である。そのため、設計者の経験に基づいて補助パターンを配設し、そのパターンレイアウトを基本にして繰り返し検証を行うことで最適解を求める最適化手法による設計が行われている。
この最適化手法による設計によれば、補助パターンを含むパターンレイアウトを決定することができる。しかしながら一方では、設計にかかるコストや時間の増大を招くことにもなる。また、補助パターンは、配置、大きさ、数などを設計者が経験に基づいて試行錯誤しながら決定することになるため、最適解への到達が難しいという問題もある。
そのため、コンピュータを用いて設計パターンの周辺に自動的に所定の条件の補助パターンを配設する技術が提案されている（特許文献２を参照）。
特許文献２に開示がされた技術によれば、実用的な時間とコストで補助パターンの配設を行うことができる。
しかしながら、複数の補助パターンを単に配設するようにすると、補助パターン同士の相互作用によりかえってリソグラフィ裕度が低下してしまうおそれがある。
特開２００２−３２３７４８号公報 特開平９−２９７３８８号公報
本発明は、適切な補助パターンの配設を行うことができるフォトマスクの設計方法およびフォトマスクの設計プログラムを提供する。
本発明の一態様によれば、設計パターンの周辺に補助パターンが配設されたパターンレイアウトを作成するフォトマスクの設計方法であって、前記設計パターンの周辺に複数の評価パターンを配設する手順と、前記設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を設定する手順と、前記設計パターンによる光強度分布と、前記評価パターン毎による光強度分布と、を組み合わせて、各評価パターンを設けた場合毎に前記設計パターンの結像面上における光強度分布を求める手順と、求められた前記設計パターンの結像面上における光強度分布を、前記評価指標を用いて前記各評価パターンを設けた場合毎に影響を評価することで、有効な評価パターンが設けられた領域を求める手順と、前記有効な評価パターンが設けられた領域に基づいて前記補助パターンの配設条件を求める手順と、前記配設条件に基づいて、前記設計パターンの周辺に補正パターンを配設してパターンレイアウトを作成する手順と、を備え、前記評価指標は、前記設計パターンの光強度、前記設計パターンの光強度の積分値、前記設計パターンの光強度分布の勾配からなる群より選ばれた少なくとも１種であり、前記設計パターンの光強度の評価式は、以下の（７）式であり、前記設計パターンの光強度の積分値の評価式は、以下の（８）式であり、前記設計パターンの光強度分布の勾配の評価式は、以下の（９）式であることを特徴とするフォトマスクの設計方法が提供される。

ここで、「Ｉ」は光強度分布（光学像）の総和、「σ ｍ 」はｍ次の固定値、「Ｅ ｉｊ （ｍ） 」はフォトマスク上の任意の位置（ｉ,ｊ）からのｍ次の光の電場における振幅分布、「Ｅ ｍａｉｎ （ｍ） 」はフォトマスク上の評価パターンからのｍ次の光の電場における振幅分布、（ｘ ０ ,ｙ ０ ）は設計パターンの中心位置の座標である。
また、「＊」は複素共役であることを表し、「´」は微分（ｄ／ｄｘ）を表し、「ｃ．ｃ．」は複素共役であることを表している。
また、本発明の他の一態様によれば、コンピューターに、設計パターンの周辺に補助パターンが配設されたパターンレイアウトの作成の演算を実行させるフォトマスクの設計プログラムであって、前記設計パターンの周辺に複数の評価パターンを配設する手順と、前記設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を設定する手順と、前記設計パターンによる光強度分布と、前記評価パターン毎による光強度分布と、を組み合わせて、各評価パターンを設けた場合毎に前記設計パターンの結像面上における光強度分布を求める手順と、求められた前記設計パターンの結像面上における光強度分布を、前記評価指標を用いて前記各評価パターンを設けた場合毎に影響を評価することで、有効な評価パターンが設けられた領域を求める手順と、前記有効な評価パターンが設けられた領域に基づいて前記補助パターンの配設条件を求める手順と、前記配設条件に基づいて、前記設計パターンの周辺に補正パターンを配設してパターンレイアウトを作成する手順と、を実行させ、前記評価指標は、前記設計パターンの光強度、前記設計パターンの光強度の積分値、前記設計パターンの光強度分布の勾配からなる群より選ばれた少なくとも１種であり、前記設計パターンの光強度の評価式は、以下の（１０）式であり、前記設計パターンの光強度の積分値の評価式は、以下の（１１）式であり、前記設計パターンの光強度分布の勾配の評価式は、以下の（１２）式であることを特徴とするフォトマスクの設計プログラムが提供される。

ここで、「Ｉ」は光強度分布（光学像）の総和、「σ ｍ 」はｍ次の固定値、「Ｅ ｉｊ （ｍ） 」はフォトマスク上の任意の位置（ｉ,ｊ）からのｍ次の光の電場における振幅分布、「Ｅ ｍａｉｎ （ｍ） 」はフォトマスク上の評価パターンからのｍ次の光の電場における振幅分布、（ｘ ０ ,ｙ ０ ）は設計パターンの中心位置の座標である。
また、「＊」は複素共役であることを表し、「´」は微分（ｄ／ｄｘ）を表し、「ｃ．ｃ．」は複素共役であることを表している。
本発明によれば、適切な補助パターンの配設を行うことができるフォトマスクの設計方法およびフォトマスクの設計プログラムが提供される。
本実施の形態に係るフォトマスクの設計方法を例示するためのフローチャートである。 設計パターンと評価パターンとを例示するための模式図である。 評価結果を例示するための模式図である。 評価結果に基づいて配設された補助パターンを例示するための模式図である。 評価指標を目視的に例示するための模式図である。 光強度分布（光学像）の断面を例示するための模式図である。 本実施の形態に係るフォトマスクの設計装置を例示するためのブロック図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。
露光装置における光学系は部分的にコヒーレント（可干渉）な結像光学系であるため、結像面上に形成された光強度分布(光学像)は各位置の光の強度や振幅に対して非線形な重ね合わせとなる。そのため、フォトマスク上の各位置に対応する結像面上の位置における結像特性を各位置毎に独立して評価することが難しい。
そこで、本実施の形態においては、部分的にコヒーレントな結像光学系をコヒーレント展開（固有値展開）し、これを近似手法を用いて近似的にコヒーレントな結像光学系となるようにしている。また、近似的にコヒーレントな結像光学系となるようにすることで設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を得ることができる。
この場合、求められた個々のコヒーレントな結像光学系においては、フォトマスク上の各位置からの光の振幅の線形和により結像面上に光強度分布（光学像）が形成されることになる。すなわち、近似的にコヒーレントな結像光学系となるようにすることで、フォトマスク上に設けられた各位置からの光による結像特性を各位置毎に独立して評価することができるようになる。なお、この評価は、設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を用いて行うようにするが評価指標に関する詳細は後述する。
また、この様な評価を行うことで、補助パターンを配設するとリソグラフィ裕度を向上させることができる領域を特定することができるようになる。そのため、フォトマスクの設計において、この様にして特定された領域の大きさ、形状、位置に合わせて補助パターンを配設すれば適切な補助パターンの配設を容易に行うことができることになる。
図１は、本実施の形態に係るフォトマスクの設計方法を例示するためのフローチャートである。
図２は、設計パターンと評価パターンとを例示するための模式図である。
図３は、評価結果を例示するための模式図である。
図４は、評価結果に基づいて配設された補助パターンを例示するための模式図である。 まず、所望の設計パターンの周辺に複数の評価パターンを配設する（ステップＳ１）。 例えば、図２に示すように、評価領域３に設計パターン１と複数の評価パターン２とを配設する。評価パターン２は、設計パターン１よりも小さなパターンとされ設計パターン１の周辺に複数配設される。この場合、評価パターン２は、後述する補助パターン１１よりも小さな微小パターンとすることが好ましい。また、評価パターン２を敷き詰めるように配設することが好ましい。例えば、図２に例示をしたようにマトリックス状に敷き詰めるように配設することができる。また、評価パターン２の大きさを小さくしピッチ寸法を小さくすれば、後述する補助パターンの配設条件に関する精度を向上させることができる。なお、設計パターン１、評価パターン２の形状、大きさ、配置、数などは例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
次に、設計パターン１に対して光近接効果補正（OPC：optical proximity correction）を行う（ステップＳ２）。
光近接効果補正は、露光後の転写パターンが意図したパターンとなるように、設計パターンに光の回折や干渉を考慮した補正を加える技術である。この場合、ステップＳ２は必ずしも必要ではないが、光近接効果補正を行えば設計パターンを精度よく形成させることができるので後述する評価や補助パターンの配設条件などの精度を向上させることができる。なお、光近接効果補正自体については、既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。
次に、設計パターン１の結像面上における結像特性に関する評価指標を設定する（ステップＳ３）。
この際、評価指標毎に、評価指標を用いて評価を行う位置を設定する。
例えば、設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標としては、「設計パターンの光強度」、「設計パターンの光強度の積分値」、「設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配」を例示することができる。また、評価指標が、「設計パターンの光強度」である場合には設計パターン領域内、「設計パターンの光強度の積分値」である場合には設計パターン領域内、「設計パターンの光強度分布の勾配」である場合には設計パターンのパターンエッヂの位置、において評価を行うようにすることができる。
そのため、設計パターン１の形状や寸法、露光条件などに応じて評価指標と評価を行う位置とを選定し、選定された評価指標と評価を行う位置とを設定するようにすることができる。この場合、評価指標を１つだけ選定することもできるし、複数の評価指標を選定し複合的な評価を行うようにすることもできる。なお、評価指標に関する詳細は後述する。
次に、各評価パターンを設けた場合毎の光強度分布（光学像）を求める（ステップＳ４）。
すなわち、設計パターン１による光強度分布と、評価パターン２による光強度分布と、を組み合わせて、設計パターン１の結像面上における光強度分布を求める。
前述したように、本実施の形態においては、近似的にコヒーレントな結像光学系となるようにすることで、フォトマスク上の各位置からの光の振幅の線形和により結像面上に光強度分布（光学像）が形成されるものとしている。そのため、設計パターン１による光強度分布と、評価パターン２による光強度分布（任意の評価パターンによる光強度分布、複数の評価パターンによる光強度分布）とを組み合わせてシミュレーションにより設計パターン１の結像面上における光強度分布を求めることができる。
次に、設計パターン１の結像面上における光強度分布を、評価指標を用いて評価することで、有効な評価パターン２が設けられた領域を求める（ステップＳ５）。
すなわち、各評価パターンを設けた場合の影響の評価を行う。
評価結果は、例えば、図３に示すように表すことができる。この場合の評価条件としては、設計パターン１を孔径が１００ｎｍ程度のコンタクトホール、評価指標を「設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配」、評価を行う位置を設計パターン（コンタクトホール）のパターンエッヂの位置とした。また、液浸露光装置における開口数ＮＡ（Numerical Aperture）を１．３、照明を二重極照明とした。
この場合、評価パターン２が配設されていると評価結果が良好となる領域（有効な評価パターン２が設けられた領域）ほどモノトーン色のトーンが明るくなるようにしている。そのため、モノトーン色のトーンが明るい部分ほど補助パターンを設けるのに適した領域となる。
次に、有効な評価パターン２が設けられた領域に基づいて補助パターン１１の配設条件を求める（ステップＳ６）。
補助パターン１１の配設条件は、例えば、補助パターン１１の大きさ、形状、配置などに関するものとすることができる。
補助パターン１１の配設条件は、有効な評価パターン２が設けられた領域の少なくとも１部が含まれるように設定される。すなわち、良い評価結果が得られた評価パターン２がなるべく含まれるように補助パターン１１を配設する領域を設定するようにする。この場合、近接する評価パターン２がある場合には、それらがなるべく含まれるような大きさ、形状、配置の補助パターン１１を配設する。
例えば、図３に示すような評価結果が得られた場合には、図４に示すようにモノトーン色のトーンが明るい部分の大きさ、形状、配置に合わせて補助パターン１１を配設する。 この様にすれば、設計パターン１の周辺の適切な位置に、適切な大きさ、形状を有する補助パターン１１が配設されたパターンレイアウトを得ることができる。
次に、補助パターン１１の配設条件に基づいて、設計パターン１の周辺に補正パターン１１を配設してパターンレイアウトを作成する（ステップＳ７）。
さらに、設計パターン１に対して光近接効果補正を行う（ステップＳ８）。
ここで、配設された補助パターン１１には、光近接効果補正は行わない。
次に、光近接効果補正が行われた設計パターン１に対してリソグラフィ裕度の評価を行う（ステップＳ９）。
リソグラフィ裕度があると評価された場合には、ステップＳ８において光近接効果補正が行われたパターンレイアウトを採用し、パターンレイアウトの作成を完了させる。
一方、リソグラフィ裕度がないと評価された場合には、ステップＳ６に戻り補助パターン１１の配設条件を修正する。例えば、補助パターン１１が大きすぎると露光時に補助パターン１１が転写されてしまう場合がある。この様な場合には、ステップＳ６において大きさを小さくした補助パターン１１をステップＳ７において配設し、再度ステップＳ８、ステップＳ９を行う。
この場合、リソグラフィ裕度の評価はシミュレーションにより行うことができる。なお、リソグラフィ裕度の評価に関しては、既知の技術を適用することができるのでその説明は省略する。
この様にして作成されたパターンレイアウトに基づいてフォトマスクの設計を行うが、前述したパターンレイアウトの作成以外のものは既知の技術を適用することができるのでその説明は省略する。
次に、評価指標に関してさらに例示をする。
評価指標は、以下のようにして求めることができる。
まず、前述したように、部分的にコヒーレントな結像光学系をコヒーレント展開（固有値展開）し、これを近似手法を用いて近似的にコヒーレントな結像光学系となるようにする。
ここで、部分的にコヒーレントな結像光学系のコヒーレント展開（固有値展開）は以下の（１３）式で表すことができる。
ここで、「Ｉ」は光強度分布（光学像）の総和、「σｍ」はｍ次の固定値、「Ｉｍ」はｍ次の光強度分布（光学像）、「Ｅｍ」はｍ次の光の電場における振幅分布、「Ｅｉｊ （ｍ）」はフォトマスク上の任意の位置（ｉ,ｊ）からのｍ次の光の電場における振幅分布である。
また、（１３）式はさらに（１４）式で表すことができる。
ここで、「Ｅｍａｉｎ （ｍ）」はフォトマスク上の評価パターンからのｍ次の光の電場における振幅分布である。また、式中の「＊」は複素共役であることを表している。
この場合、（１４）式における「Ｅｉｊ （ｍ）」同士の積の項は値が極めて小さくなるので省略することができる。
そのため、（１４）式は近似的に以下の（１５）式で表すことができる。すなわち、部分的にコヒーレントな結像光学系を表す（１３）式を線形近似することでコヒーレントな結像光学系を表す（１５）式を導くことができる。
次に、（１５）式に基づいて評価指標を求める。
前述したように、評価指標としては、「設計パターンの光強度」、「設計パターンの光強度の積分値」、「設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配」を例示することができる。
図５は、評価指標を目視的に例示するための模式図である。
図５に示すように、「設計パターンの光強度５」は設計パターン領域内における光強度分布（光学像）４の高さで評価することができる。すなわち、設計パターン１の結像面８上における光強度分布（光学像）４の高さで評価することができる。この場合、設計パターン１の中心位置（ｘ０,ｙ０）で評価することが好ましい。例えば、設計パターン１の中心位置（ｘ０,ｙ０）における光強度分布（光学像）４の高さが高くなれば（「設計パターンの光強度５」が高くなれば）、結像特性やリソグラフィ裕度などを向上させることができると評価することができる。
また、「設計パターンの光強度の積分値６」は設計パターン領域内における光強度分布（光学像）４の体積で評価することができる。例えば、設計パターン領域内における光強度分布（光学像）４の体積が大きくなれば（「設計パターンの光強度の積分値６」が大きくなれば）、結像特性やリソグラフィ裕度などを向上させることができると評価することができる。
また、「設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配７」は設計パターンのパターンエッヂ位置（ｘ１,ｙ１）における光強度分布（光学像）４の外形線の勾配で評価することができる。例えば、光強度分布（光学像）４の外形線の勾配（「設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配７」）が大きくなれば（急になれば）、結像特性（特に、露光マージン）やリソグラフィ裕度などを向上させることができると評価することができる。
ここで、「設計パターンの光強度」は（１５）式に表されている以下の（１６）式を評価式とすることができる。
そして、形成された光強度分布（光学像）を「設計パターンの光強度」により評価する場合には、設計パターン１の中心位置（ｘ０,ｙ０）における「設計パターンの光強度」により評価することが好ましい。
この場合、設計パターン１の中心位置（ｘ０,ｙ０）における「設計パターンの光強度」は以下の（１７）式を評価式とすることができる。
また、評価指標である「設計パターンの光強度の積分値」は、設計パターン領域内における「設計パターンの光強度」の総和（設計パターン領域内における光強度分布（光学像）４の体積）を求めればよい。そのため、「設計パターンの光強度の積分値」の評価式として（１７）式から以下の（１８）式を導くことができる。
また、評価指標である「設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配」は、（１５）式から導くことができ、以下の（１９）式で表すことができる。
ここで、式中の「´」は微分（ｄ／ｄｘ）を表し、「ｃ．ｃ．」は複素共役であることを表している。
そして、（１９）式に表されている以下の（２０）式を評価式とすることができる。
この場合、「設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配」は、設計パターン１のパターンエッヂ位置（ｘ１,ｙ１）において評価することが好ましい。そのため、（２０）式から以下の（２１）式を導くことができる。
評価指標は、いずれか１つを用いるようにしても良いし、複数の評価指標を組み合わせるようにしても良い。この場合、設計パターンの形状や寸法、露光条件などに応じて評価指標を選定することができる。
図６は、光強度分布（光学像）の断面を例示するための模式図である。なお、図６（ａ）は設計パターンの寸法が小さい場合、図６（ｂ）は設計パターンの寸法が大きい場合である。
図６（ａ）に示すように、設計パターンの寸法が小さい場合には光学像４ａの頂点は凸状となる。この様な場合には、結像特性やリソグラフィ裕度などを光学像４ａの高さで評価することが好ましい。そのため、この様な場合には評価指標として「設計パターンの光強度」を選定することができる。
また、図６（ｂ）に示すように、設計パターンの寸法が大きい場合には光学像４ｂの頂点に凹部が形成される場合がある。この様な場合には、結像特性やリソグラフィ裕度などを光学像４ｂの高さで評価するよりは、光学像４ｂの体積で評価するようにすることが好ましい。そのため、この様な場合には評価指標として「設計パターンの光強度の積分値」を選定することができる。
また、露光マージンが重要となるような場合には、より柱状の光学像、すなわち光学像の外形線の勾配が大きくなる（勾配が急になる）方が好ましい。そのため、この様な場合には評価指標として「設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配」を選定することができる。
本実施の形態によれば、近似的にコヒーレントな結像光学系となるようにすることで設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を得ることができる。また、この様にして得られた評価指標を用いるようにしているので、設計パターンの周辺における各位置からの光による結像特性を各位置毎に独立して評価することができる。そのため、これらを利用して適切な補助パターンの配設を容易に行うことができる。
次に、本実施の形態に係るフォトマスクの設計プログラムについて例示をする。
なお、フォトマスクの設計方法に関して例示をしたものと同様の内容については、詳細な説明を適宜省略する。
フォトマスクの設計プログラムを実行させるために、本実施の形態に係るフォトマスクの設計プログラムが、コンピュータに設けられた図示しない格納部に格納される。この場合、フォトマスクの設計プログラムは、例えば、図示しない記録媒体に格納された状態でコンピュータに供給され、読み出されることでコンピュータに設けられた図示しない格納部に格納されるようにすることができる。また、コンピュータに接続された通信回線などを介して、コンピュータに設けられた図示しない格納部に格納されるようにすることもできる。
そして、コンピュータに設けられた図示しない格納部に格納されたフォトマスクの設計プログラムにより、例えば、以下の手順（１）〜（９）が実行されるようにすることができる。
（１）図示しないデータベースからの入力や作業者による入力に基づいて、所望の設計パターンの周辺に複数の評価パターンを配設する手順。
（２）設計パターンの周辺に複数の評価パターンが配設されたパターンレイアウトに対して光近接効果補正（OPC：optical proximity correction）を行う手順。
なお、（２）は必ずしも必要ではないが、光近接効果補正を行えば設計パターンを精度よく形成させることができるので以降の手順をより的確に行うことができる。
（３）図示しないデータベースからの入力や作業者による入力に基づいて、設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を設定する手順。
この際、評価指標毎に、評価指標を用いて評価を行う位置を設定する。
また、評価指標は、「設計パターンの光強度」、「設計パターンの光強度の積分値」、「設計パターンの光強度分布の勾配」からなる群より選ばれた少なくとも１種とすることができる。
（４）設計パターンによる光強度分布と、前記評価パターンによる光強度分布と、を組み合わせて、前記設計パターンの結像面上における光強度分布を求める手順。
（５）設計パターンの結像面上における光強度分布を、評価指標を用いて評価することで、有効な評価パターンが設けられた領域を求める手順。
（６）有効な評価パターンが設けられた領域に基づいて補助パターンの配設条件を求める手順。
補助パターンの配設条件としては、補助パターンの大きさ、形状、配置などに関するものとすることができる。
（７）補助パターンの配設条件に基づいて、設計パターンの周辺に補正パターンを配設してパターンレイアウトを作成する手順。
（８）さらに、設計パターン１に対して光近接効果補正を行う手順。
（９）さらに、光近接効果補正が行われた設計パターン１に対してリソグラフィ裕度の評価を行う手順。
この場合、リソグラフィ裕度があると評価された場合には、（８）において光近接効果補正が行われたパターンレイアウトを採用し、パターンレイアウトの作成を完了させる。
一方、リソグラフィ裕度がないと評価された場合には、（６）における補助パターンの配設条件を修正する。そして、再度（７）、（８）、（９）を行うようにすることができる。また、リソグラフィ裕度がないと評価された場合には、作業者に報知するようにすることもできる。
なお、本実施の形態に係るフォトマスクの設計プログラムは、単一の演算部により実行されるものであってもよいし、複数の演算部によって分散して実行されるものであってもよい。
本実施の形態に係るフォトマスクの設計プログラムにおいては、設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を用いるようにしているので、設計パターンの周辺における各位置からの光による結像特性を各位置毎に独立して評価することができる。そのため、適切な補助パターンの配設を容易に行うことができる。
次に、本実施の形態に係るフォトマスクの設計装置について例示をする。
なお、フォトマスクの設計方法に関して例示をしたものと同様の内容については、詳細な説明を適宜省略する。
図７は、本実施の形態に係るフォトマスクの設計装置を例示するためのブロック図である。
図７に示すように、フォトマスクの設計装置１００には、パターン設計部１０１、評価情報格納部１０２、入力部１０３、出力部１０４が設けられている。
外部に設けられる機器を電気的に接続するための入力部１０３には、入力手段１０５を接続することができる。入力手段１０５としては、例えば、キーボードやマウスなどを例示することができる。また、フォトマスクの設計に必要な情報を格納した格納部１０６が接続されている。格納部１０６に格納される情報としては、例えば、設計パターンや光近接効果補正に関する情報を例示することができる。
外部に設けられる機器を電気的に接続するための出力部１０４には、出力手段１０７を接続することができる。出力手段１０７としては、例えば、パターン設計部１０１からの情報を視覚化するものを例示することができる。例えば、フラットパネルディスプレイなどの表示装置やプリンタなどの画像形成装置などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなくパターン設計部１０１からの情報を視覚化可能なものを適宜選択することができる。また、パターン設計部１０１からの情報を格納する図示しない格納部などを接続することもできる。
評価情報格納部１０２には、設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標、評価指標を用いて評価を行う位置、評価パターンなどに関する情報が格納されている。 格納されている評価指標に関する情報としては、「設計パターンの光強度」、「設計パターンの光強度の積分値」、「設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配」に関するものを例示することができる。
また、評価指標を用いて評価を行う位置に関する情報としては、各評価指標に対応した所定の位置に関するものを例示することができる。例えば、「設計パターンの光強度」は設計パターン領域内（例えば、中心位置）、「設計パターンの光強度の積分値」は設計パターン領域内、「設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配」は設計パターンのパターンエッヂの位置とすることができる。
また、評価パターンに関する情報としては、評価パターンの形状、大きさ、配置、数などに関するものを例示することができる。
パターン設計部１０１は、格納部１０６、評価情報格納部１０２から必要な情報を抽出する。そして、後述する設定、評価などを行いパターンレイアウトを作成する。また、作成されたパターンレイアウトに関する情報を出力部１０４を介して出力手段１０７などに提供し表示させる。また、出力部１０４に接続された通信回線などを介して、作成されたパターンレイアウトに関する情報を図示しない外部の機器（例えば、フォトマスク製造装置など）や格納手段に提供するようにすることもできる。
次に、本実施の形態に係るフォトマスクの設計装置１００の作用について例示をする。 作業者などによる入力がされると、パターン設計部１０１は、格納部１０６、評価情報格納部１０２から必要な情報を抽出する。そして、入力されたり抽出したりした情報に基づいて、設計パターンと複数の評価パターンとの配設を行う。また、配設された設計パターンに対する光近接効果補正を行う。なお、配設された設計パターンに対する光近接効果補正は必ずしも行う必要はないが、光近接効果補正を行えば設計パターンを精度よく形成させることができるので後述する評価や補助パターンの配設条件などの精度を向上させることができる。また、設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を設定する。この際、各評価指標毎に評価指標を用いて評価を行う位置を設定する。また、設計パターンによる光強度分布と、評価パターンによる光強度分布と、を組み合わせて、設計パターンの結像面上における光強度分布（光学像）を求める。また、設計パターンの結像面上における光強度分布を、評価指標を用いて評価することで、有効な評価パターンが設けられた領域を求める。また、有効な評価パターンが設けられた領域に基づいて補助パターンの配設条件を求める。また、配設条件に基づいて、設計パターンの周辺に補正パターンを配設してパターンレイアウトを作成する。
さらに、作成されたパターンレイアウトに対して光近接効果補正を行う。またさらに、光近接効果補正が行われたパターンレイアウトに対してリソグラフィ裕度の評価を行う。この際、リソグラフィ裕度があると評価された場合には、そのパターンレイアウトに関する情報を出力部１０４を介して出力手段１０７、図示しない外部の機器（例えば、フォトマスク製造装置など）、格納手段などに提供する。一方、リソグラフィ裕度がないと評価された場合には、補助パターンの配設条件を修正し、修正されたパターンレイアウトのものに対して光近接効果補正やリソグラフィ裕度の評価を再度行う。また、リソグラフィ裕度がないと評価された場合には、作業者に報知するようにすることもできる。
本実施の形態に係るフォトマスクの設計装置１００においては、設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を用いるようにしているので、設計パターンの周辺における各位置からの光による結像特性を各位置毎に独立して評価することができる。そのため、適切な補助パターンの配設を容易に行うことができる。
次に、本実施の形態に係るフォトマスクの製造方法について例示をする。
本実施の形態に係るフォトマスクの製造方法においては、前述したフォトマスクの設計方法、フォトマスクの設計装置１００を用いてパターンレイアウト（露光パターンデータ）を作成し、作成されたパターンレイアウト（露光パターンデータ）に基づいてフォトマスクを作成する。この場合、フォトマスクはエッチング法を用いて作成するようにすることができる。
本実施の形態に係るフォトマスクの製造方法によれば、適切な補助パターンが配設されたフォトマスクを得ることができる。また、適切な補助パターンの配設を容易に行うことができるので、フォトマスクの生産性、品質、歩留まりなどの向上を図ることができる。
次に、本実施の形態に係る電子デバイスの製造方法について例示をする。
なお、一例として、半導体装置の製造方法を例にとり説明する。
半導体装置の製造方法は、成膜・レジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト除去などによりウェーハ上にパターンを形成する工程、検査工程、洗浄工程、熱処理工程、不純物導入工程、拡散工程、平坦化工程などの複数の工程を繰り返すことにより実施される。そして、このような半導体装置の製造方法において、前述したフォトマスクの製造方法によりフォトマスクが製造され、また、そのようにして製造されたフォトマスクを用いて露光が行われる。
なお、前述したフォトマスクの製造方法以外のものは、既知の各工程の技術を適用することができるので、それらの説明は省略する。
また、一例として、本実施の形態に係る電子デバイスの製造方法として半導体装置の製造方法を例にとり説明したが、これに限定されるわけではない。例えば、フラットパネルディスプレイの製造におけるパターンの形成（例えば、液晶カラーフィルタやアレイ基板などにおけるパターンの形成）などのようにフォトリソグラフィ技術を用いる電子デバイスの製造に広く適用させることができる。
本実施の形態に係る電子デバイスの製造方法によれば、適切な補助パターンが配設されたフォトマスクを用いて回路パターンなどを形成することができる。そのため、回路パターンなどが変形することによる電気特性の劣化、回路パターンなどのブリッジや断線などを抑制することができるので、製品歩留まりや品質などの向上を図ることができる。
以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、フォトマスクの設計装置１００が備える各要素の数、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
１ 設計パターン、２ 評価パターン、３ 評価領域、４ 光強度分布（光学像）、５ 設計パターンの光強度、６ 設計パターンの光強度の積分値、７ 設計パターンの光強度分布（光学像）の勾配、８ 結像面、１１ 補助パターン、１００ フォトマスクの設計装置、１０１ パターン設計部、１０２ 評価情報格納部、１０６ 格納部

Claims (8)

  1. 設計パターンの周辺に補助パターンが配設されたパターンレイアウトを作成するフォトマスクの設計方法であって、
    前記設計パターンの周辺に複数の評価パターンを配設する手順と、
    前記設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を設定する手順と、
    前記設計パターンによる光強度分布と、前記評価パターン毎による光強度分布と、を組み合わせて、各評価パターンを設けた場合毎に前記設計パターンの結像面上における光強度分布を求める手順と、
    求められた前記設計パターンの結像面上における光強度分布を、前記評価指標を用いて前記各評価パターンを設けた場合毎に影響を評価することで、有効な評価パターンが設けられた領域を求める手順と、
    前記有効な評価パターンが設けられた領域に基づいて前記補助パターンの配設条件を求める手順と、
    前記配設条件に基づいて、前記設計パターンの周辺に補正パターンを配設してパターンレイアウトを作成する手順と、
    を備え、
    前記評価指標は、前記設計パターンの光強度、前記設計パターンの光強度の積分値、前記設計パターンの光強度分布の勾配からなる群より選ばれた少なくとも１種であり、
    前記設計パターンの光強度の評価式は、以下の（１）式であり、
    前記設計パターンの光強度の積分値の評価式は、以下の（２）式であり、
    前記設計パターンの光強度分布の勾配の評価式は、以下の（３）式であることを特徴とするフォトマスクの設計方法。

    ここで、「Ｉ」は光強度分布（光学像）の総和、「σ ｍ 」はｍ次の固定値、「Ｅ ｉｊ （ｍ） 」はフォトマスク上の任意の位置（ｉ,ｊ）からのｍ次の光の電場における振幅分布、「Ｅ ｍａｉｎ （ｍ） 」はフォトマスク上の評価パターンからのｍ次の光の電場における振幅分布、（ｘ ０ ,ｙ ０ ）は設計パターンの中心位置の座標である。
    また、「＊」は複素共役であることを表し、「´」は微分（ｄ／ｄｘ）を表し、「ｃ．ｃ．」は複素共役であることを表している。
  2. 前記評価指標が、前記設計パターンの光強度である場合には設計パターン領域内、前記設計パターンの光強度の積分値である場合には設計パターン領域内、前記設計パターンの光強度分布の勾配である場合には前記設計パターンのパターンエッヂの位置、において前記評価を行うこと、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. 前記補助パターンの配設条件は、前記有効な評価パターンが設けられた領域の少なくとも１部が含まれるように設定されること、を特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスクの設計方法。
  4. 前記設計パターンに対して第１の光近接効果補正を行う手順と、
    前記設計パターンに対して第２の光近接効果補正を行う手順と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のフォトマスクの設計方法。
  5. 前記第２の光近接効果補正が行われた設計パターンに対してリソグラフィ裕度の評価を行う手順を、さらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のフォトマスクの設計方法。
  6. コンピューターに、設計パターンの周辺に補助パターンが配設されたパターンレイアウトの作成の演算を実行させるフォトマスクの設計プログラムであって、
    前記設計パターンの周辺に複数の評価パターンを配設する手順と、
    前記設計パターンの結像面上における結像特性に関する評価指標を設定する手順と、
    前記設計パターンによる光強度分布と、前記評価パターン毎による光強度分布と、を組み合わせて、各評価パターンを設けた場合毎に前記設計パターンの結像面上における光強度分布を求める手順と、
    求められた前記設計パターンの結像面上における光強度分布を、前記評価指標を用いて前記各評価パターンを設けた場合毎に影響を評価することで、有効な評価パターンが設けられた領域を求める手順と、
    前記有効な評価パターンが設けられた領域に基づいて前記補助パターンの配設条件を求める手順と、
    前記配設条件に基づいて、前記設計パターンの周辺に補正パターンを配設してパターンレイアウトを作成する手順と、
    を実行させ、
    前記評価指標は、前記設計パターンの光強度、前記設計パターンの光強度の積分値、前記設計パターンの光強度分布の勾配からなる群より選ばれた少なくとも１種であり、
    前記設計パターンの光強度の評価式は、以下の（４）式であり、
    前記設計パターンの光強度の積分値の評価式は、以下の（５）式であり、
    前記設計パターンの光強度分布の勾配の評価式は、以下の（６）式であることを特徴とするフォトマスクの設計プログラム。

    ここで、「Ｉ」は光強度分布（光学像）の総和、「σ ｍ 」はｍ次の固定値、「Ｅ ｉｊ （ｍ） 」はフォトマスク上の任意の位置（ｉ,ｊ）からのｍ次の光の電場における振幅分布、「Ｅ ｍａｉｎ （ｍ） 」はフォトマスク上の評価パターンからのｍ次の光の電場における振幅分布、（ｘ ０ ,ｙ ０ ）は設計パターンの中心位置の座標である。
    また、「＊」は複素共役であることを表し、「´」は微分（ｄ／ｄｘ）を表し、「ｃ．ｃ．」は複素共役であることを表している。
  7. 前記設計パターンに対して第１の光近接効果補正を行う手順と、
    前記設計パターンに対して第２の光近接効果補正を行う手順と、
    をさらに実行させることを特徴とする請求項６記載のフォトマスクの設計プログラム。
  8. 前記第２の光近接効果補正が行われた設計パターンに対してリソグラフィ裕度の評価を行う手順を、さらに実行させることを特徴とする請求項６または７に記載のフォトマスクの設計プログラム。
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