(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクトホールパターンと、当該コンタクトホールパターンよりも寸法の小さな補助パターンと、を有するマスクを、前記コンタクトホールパターンが解像され、かつ、前記補助パターンの解像が抑制されるように照明し、前記マスクからの光で被露光体を露光する露光方法であって、
前記コンタクトホールパターン及び前記補助パターンで構成されるパターンの周期に基づいて形状が調整された有効光源で前記マスクを照明するステップを有し、
前記コンタクトホールパターンと前記補助パターンとは、少なくとも第一の方向に沿って前記マスクに配置され、
前記有効光源は、前記第一の方向及びそれに垂直な第二の方向に軸を持つ十字型の遮光部分を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記コンタクトホールパターンと前記補助パターンとは、前記第一の方向及び第二の方向に沿って前記マスクに配置されることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記有効光源の形状の調整は、前記十字型の遮光部分の形状を変更することによって行われることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項４】
コンタクトホールパターンと、当該コンタクトホールパターンよりも寸法の小さな補助パターンと、を有するマスクを、前記コンタクトホールパターンが解像され、かつ、前記補助パターンの解像が抑制されるように照明し、前記マスクからの光で被露光体を露光する露光方法に適したマスクの設計方法であって、
前記コンタクトホールパターンのデータに基づいて、前記補助パターンのデータを作成するステップと、
前記コンタクトホールパターン及び補助パターンで構成されるパターンの周期に基づいて、前記マスクを照明する際の有効光源の形状を調整するステップと、
前記有効光源の形状で前記マスクを照明した場合の、前記コンタクトホールパターン及び前記補助パターンの解像の状態を確認するステップと、
前記解像の状態に基づいて、前記コンタクトホールパターンのデータ及び／又は前記補助パターンのデータを補正するステップとを有し、
前記コンタクトホールパターンと前記補助パターンとは、少なくとも第一の方向に沿って前記マスクに配置され、
前記有効光源は、前記第一の方向及びそれに垂直な第二の方向に軸を持つ十字型の遮光部分を含むことを特徴とする設計方法。
【請求項５】
前記コンタクトホールパターンと前記補助パターンとは、前記第一の方向及び第二の方向に沿って配置されることを特徴とする請求項４記載の設計方法。
【請求項６】
前記有効光源の形状の調整は、前記十字型の遮光部分の形状を変更することによって行われることを特徴とする請求項４記載の設計方法。
【請求項７】
前記補正ステップは、前記補助パターンの大きさを変更するステップを含むことを特徴とする請求項４記載の設計方法。
【請求項８】
前記補正ステップは、前記補助パターンの数を変更するステップを含むことを特徴とする請求項４記載の設計方法。
【請求項９】
前記補正ステップは、前記コンタクトホールパターンの大きさを変更するステップを含むことを特徴とする請求項４記載の設計方法。
【請求項１０】
前記補正ステップは、前記コンタクトホールパターンの形状を変更するステップを含むことを特徴とする請求項４記載の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクパターン及び前記マスクパターンに最適な照明条件を設定する方法に係り、特に、所望のパターンと、当該所望のパターンのよりも寸法の小さな補助パターンとが配列されたマスクを、前記所望のパターンが解像され、かつ、前記補助パターンの解像が抑制されるように、複数種類の光で照明して前記マスクを経た光を被露光体に投影光学系を介して投影する露光方法に適したマスクパターン及び照明条件を設定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投影露光装置は、フォトリソグラフィ技術を用いてＩＣやＬＳＩ及び液晶パネル等のデバイスを製造する際に用いられる。投影露光装置を用いたフォトリソグラフィ技術の微細化を行なうために、様々な改善がおこなわれてきたが、一般的には投影露光装置の露光波長を短くし、投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくする方法が採用されてきた。
【０００３】
露光波長を短くし、投影光学系のＮＡを大きくすると解像力は良くなる。投影露光装置の性質上、解像しやすいパターンと解像しにくいパターンがあり、一般的に線パターン（以下、Ｌ／Ｓパターン）とコンタクトホールパターン（以下、Ｃ／Ｈパターン）を比較すると、Ｌ／Ｓパターンのほうが解像しやすいといわれている。そのため、半導体チップなどに用いられるＬ／Ｓパターンの幅よりＣ／Ｈパターンの幅のほうが大きいのが通常である。以上のことから、フォトリソグラフィ技術の微細化における問題点は微細Ｃ／Ｈパターンの作成であるということもできる。
【０００４】
そこで、本発明者らは所望Ｃ／Ｈパターンの周辺に所望Ｃ／Ｈパターンより小さなホール径を有するダミーＣ／Ｈパターンを配置して、所望Ｃ／Ｈパターンだけを解像させることにより微細Ｃ／Ｈを形成する方法を研究している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記実施例によれば、ダミーＣ／Ｈの入れ方により所望Ｃ／Ｈパターンの結像状態が変化することがわかっている。本発明者の研究により、所望Ｃ／Ｈパターンの大きさや周期、所望Ｃ／Ｈパターンの配置などからダミーＣ／Ｈパターン挿入ルールが明らかになった。ダミーＣ／Ｈの挿入ルールに従い決定されたマスクパターンに対して適した照明系を選ばないと前期実施例の効果を十分に得ることができないことも明らかにあった。ダミーＣ／Ｈパターンの挿入ルールに従い決定されたマスクパターンに適した照明系を用いてもマスク上の所望パターンが再現されないことがある。その場合は、所望パターンを補正する必要が生じる。
【０００６】
実際のマスクにおいて、Ｃ／Ｈパターンの利用個所は非常に多い。回路設計者が非常に多くのＣ／Ｈパターンに対して上記の条件を満たすようにダミーＣ／Ｈを挿入することは非常に困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、マスクパターンと照明条件を比較的簡単に設定する方法を提供することを例示的目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光方法は、コンタクトホールパターンと、当該コンタクトホールパターンよりも寸法の小さな補助パターンと、を有するマスクを、前記コンタクトホールパターンが解像され、かつ、前記補助パターンの解像が抑制されるように照明し、前記マスクからの光で被露光体を露光する露光方法であって、前記コンタクトホールパターン及び前記補助パターンで構成されるパターンの周期に基づいて形状が調整された有効光源で前記マスクを照明するステップを有し、前記コンタクトホールパターンと前記補助パターンとは、少なくとも第一の方向に沿って前記マスクに配置され、前記有効光源は、前記第一の方向及びそれに垂直な第二の方向に軸を持つ十字型の遮光部分を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の別の側面としての設計方法は、コンタクトホールパターンと、当該コンタクトホールパターンよりも寸法の小さな補助パターンと、を有するマスクを、前記コンタクトホールパターンが解像され、かつ、前記補助パターンの解像が抑制されるように照明し、前記マスクからの光で被露光体を露光する露光方法に適したマスクの設計方法であって、前記コンタクトホールパターンのデータに基づいて、前記補助パターンのデータを作成するステップと、前記コンタクトホールパターン及び補助パターンで構成されるパターンの周期に基づいて、前記マスクを照明する際の有効光源の形状を調整するステップと、前記有効光源の形状で前記マスクを照明した場合の、前記コンタクトホールパターン及び前記補助パターンの解像の状態を確認するステップと、前記解像の状態に基づいて、前記コンタクトホールパターンのデータ及び／又は前記補助パターンのデータを補正するステップとを有し、前記コンタクトホールパターンと前記補助パターンとは、少なくとも第一の方向に沿って前記マスクに配置され、前記有効光源は、前記第一の方向及びそれに垂直な第二の方向に軸を持つ十字型の遮光部分を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。ここで、図１は、本実施形態のマスクパターン及び照明条件を設定する方法を説明するためのフローチャートである。所望のＣ／Ｈパターンと、当該パターンのホール径よりも小さなホール径を有するダミーＣ／Ｈとが配列されたマスクを形成し、所望Ｃ／Ｈパターン部のみを解像させることによる露光方法を露光方法Ｉと呼ぶことにする。
【００１７】
まず、始めに露光後に形成したいＣ／Ｈパターンに応じて所望パターンがないところの透過率を０とし、所望パターンがあるところの透過率を１として対応する所望パターンデータ（Ｄｐｄ）を作成する（ステップ１００２）。所望のパターンの設定後に使用されるマスクの種類（例えば、バイナリーマスク、ハーフトーンマスク、位相シフトマスクなど）が決定される（ステップ１００４）。
【００１８】
その後、一つは、露光方法Ｉに対するマスクデータの作成方法において以下の工程を持つ。第１−１の工程は、Ｄｐｄをもとに必要なダミーＣ／Ｈパターンデータ（Ｄｕｍ）を引き出し、露光方式Ｉに適したマスクデータ（Ｆｐｄ）を作成する。第１−２の工程は、論理演算をもとにＤｕｍデータを作成し、Ｆｐｄを作成する。第１−３の工程は、Ｆｐｄがマスクパターン設計ルールを満たしているかを判定する。通常は第１−１もしくは第１−２あるいはその両方の工程、第１−３の工程の順で必要に応じて繰り返される。
【００１９】
二つめは、露光方式Ｉに対応するマスクに適した照明系の有効光源形状の設定方法に関するもので以下の工程を持つ。第２−１の工程は、Ｆｐｄから露光方式Ｉに適した照明系データ（Ｏｉ）を引き出してくる。第２−２の工程は、Ｆｐｄから論理演算を行いＯｉを作成する。第２−３の工程はＤｐｄからＯｉを引き出してくる。第２−４の工程は、Ｄｐｄから論理演算を行いＯｉを作成する。第２−５の工程は、Ｏｉが照明モード設計ルールを満たしているかを判定する。Ｆｐｄが決まっていれば、第２−１の工程もしくは第２−２の工程あるいはその両方の工程、第２−５の工程の順で必要に応じて繰り返され、Ｆｐｄが決まっていなければ第２−３の工程、もしくは第２−４の工程あるいはその両方の工程、第２−５の工程の順で必要に応じて繰り返される。
【００２０】
ダミーパターンの挿入と照明条件の設定はステップ１００６で行われる。ステップ１００６の詳細を図２に示す。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、ダミーパターンの挿入を説明するための２種類のフローチャートを示しており、図２（ａ）は演算からダミーパターンのデータを作成し、図２（ｂ）はデータベースからダミーパターンのデータを作成する。図２（ｃ）及び図２（ｄ）は照明条件の設定を説明するための２種類のフローチャートを示しており、図２（ｃ）は演算から照明条件を設定し、図２（ｄ）はデータベースから照明条件を設定する。ステップ１００６では、図２（ａ）及び図２（ｂ）と、図２（ｃ）及び図２（ｄ）とは任意の順番で組み合わせ可能である。即ち、図２（ａ）から図２（ｃ）又は図２（ｄ）のフローに移行する場合、図２（ｂ）から図２（ｃ）又は図２（ｄ）のフローに移行する場合、図２（ｃ）から図２（ａ）又は図２（ｂ）のフローに移行する場合、図２（ｄ）から図２（ａ）又は図２（ｂ）のフローに移行する場合がある。
【００２１】
図２（ａ）は、演算を行い（ステップ１１０２）、ダミーホールをチェックし（ステップ１１０４）、ダミーホールが所定の設計ルール内に作成されていれば終了し（ステップ１１１２）、ダミーホールが所定の設計ルール内に作成されていなければ演算ステップに帰還することを所定回数だけ繰り返す（ステップ１１０６、１１０８）。所定回数以内にダミーホールの作成が合格とステップ１１０４で判断されなければ異常として終了する（ステップ１１１０）。
【００２２】
図２（ｂ）は、データベース（テーブルデータ）を引き出し（ステップ１２０２）、ダミーホールをチェックし、ダミーホールが所定の設計ルール内に作成されていれば終了し（ステップ１２１２）、ダミーホールが所定の設計ルール内に作成されていなければ演算ステップに帰還することを所定回数だけ繰り返す（ステップ１２０６、１２０８）。所定回数以内にダミーホールの作成が合格とステップ１２０４で判断されなければ異常として終了する（ステップ１２１０）。
【００２３】
図２（ｂ）のステップに使用されるデータベースの例を下の表１及び表２に示す。表１は、図１６に示す有効光源の最大σが０．９２でａ＝０．７、ｂ＝０．５でマスクパターンハーフピッチが１２０ｎｍである場合、表２は、図１６に示す有効光源形状の最大σが０．９２でａ＝０．７、ｂ＝０．５でマスクパターンハーフピッチが１１０ｎｍである場合を示している。
【００２４】
【表１】
0003754934.tif 000002
【００２５】
【表２】
0003754934.tif 000003
【００２６】
図２（ｃ）は、演算を行い（ステップ１３０２）、照明条件をチェックし（ステップ１３０４）、照明条件が所定の設計ルール内に作成されていれば終了し（ステップ１３１２）、照明条件が所定の設計ルール内に作成されていなければ演算ステップに帰還することを所定回数だけ繰り返す（ステップ１３０６、１３０８）。所定回数以内に照明条件の作成が合格とステップ１３０４で判断されなければ異常として終了する（ステップ１３１０）。
【００２７】
図２（ｄ）は、データベース（テーブルデータ）を引き出し（ステップ１４０２）、照明条件をチェックし、照明条件が所定の設計ルール内に作成されていれば終了し（ステップ１４１２）、照明条件が所定の設計ルール内に作成されていなければ演算ステップに帰還することを所定回数だけ繰り返す（ステップ１４０６、１４０８）。所定回数以内に照明条件の作成が合格とステップ１４０４で判断されなければ異常として終了する（ステップ１４１０）。
【００２８】
三つめは、ＦｐｄとＯｉをもとに露光方式Ｉの効果を検証することに関するもので以下の工程を持つ。第３−１の工程は、Ｆｄｐに対してＯｉを用いたときに所望Ｃ／Ｈパターンが精度よく形成されるのかを判定する。第３−２の工程は、Ｄｐｄを補正する。上記第３−１から第３−２の工程は必要に応じて繰り返される。工程３−２ではＤｐｄを補正するので、Ｄｕｍの挿入をやり直す必要がでる。この判断次第ではＤｐｄに補正を入れた状態でステップ１００６に戻る必要性が生じる。露光方式Ｉは、ダミーＣ／Ｈパターンの数と大きさを変えることによって露光量を調節できるので、Ｄｐｄを分割して上記の工程を適用していき、最後に合成するという方法をとっても良い。
【００２９】
これらは、図１においてステップ１００８及び１０１４においてなされる。チェックは、ダミーパターンは解像されずに所望のパターンのみが精度良くが解像されるかどうかで判断する。精度の度合いは一定の基準に従い決まっているが、使用者が決めても良い。所望のパターンのみが解像されるダミーパターンや照明条件の候補が複数あれば、コントラストの大きい方、線幅（クリティカルディメンジョン）の誤差ばらつきが小さい方が選択されることが好ましい。
【００３０】
本発明の形態は、上記の工程を繰り返し、ＦｐｄとＯｉを見出す繰り返し演算工程、およびＤｕｍとＯｉのテーブルとを備えたマスクデータおよび照明系データの作成方法である。かかる繰り返しは、図１においてステップ１０１６乃至１０２０に記載されている。最終的に、図１に示す処理手順は、マスクパターンデータと照明条件が決定されるか（ステップ１０１０）、異常として終了する（ステップ１０２４）。
【００３１】
Ｄｐｄは、所望パターンがないところの透過率を０とし、所望パターンがあるところの透過率を１として決定される（バイナリーマスクの場合）。基本的なＤｕｍの挿入方法はＤｐｄによって決定され、以下のようなルールが考えられる。
【００３２】
一般的にＤｕｍの形状には制限がないが、正方形もしくは長方形が基本である。図９に模式的に示したように、Ｄｐｄに対して一定の周期を形成するように配置する。Ｄｐｄの周りに２周以上のＤｕｍがあると効果的である。Ｄｕｍは重なってはいけない。図１０（ａ）に模式的に示したように、Ｄｕｍの横方向・縦方向の周期を同じにすると円形ホールを形成しやすくなり、図１０（ｂ）に模式的に示したように縦方向・横方向の周期を変えると楕円形のホールが形成しやすくなる。
【００３３】
孤立Ｄｐｄに対しては以下のようなＤｕｍの挿入方法が考えられる。図１１に模式的に示したように、孤立Ｄｐｄにはホール径をハーフピッチにしてＤｕｍを挿入する。孤立Ｄｐｄは光量が弱いため、ハーフピッチを縮めることも効果的に働く。図１２に模式的に示したように、孤立Ｄｐｄの周辺にあるピッチを持ったＤｐｄが混在するときは、前記のピッチにあわせてＤｕｍを挿入してもよい。
【００３４】
周期的に並んでいるＤｐｄにはその周期をくずさないようにＤｕｍを挿入する。上記のＤｕｍ挿入ルールの基本的思想は、瞳面での回折光の分布を制御することにある。例えば、図１３（ａ）に示したバイナリーマスクの投影光学系の瞳面上での回折光分布は図１３（ｂ）に示したようになるが、図１３（ａ）に示したバイナリーマスクにＤｕｍを挿入した図１４（ａ）のようなバイナリーマスクでは、瞳面上の回折光分布が図１４（ｂ）に示したようになる。これにより、Ｄｕｍの挿入により、特定の位置に所望の回折光を集めるように制御できることがわかる。
【００３５】
Ｏｉを決定するには、以下の方法が考えられる。バイナリーマスクの場合は図１６に模式的に示した有効光源分布を持つ照明系により照明するのがよく、十字型の遮光領域を変えることにより結像性能を変化させることができる。具体的には、図中のａ、ｂの値を変えていくのが良い。さらに図１６において、最大σの値を変えることも効果的である。位相シフトマスクには図１７に模式的に示した照明系が良く、遮光領域の大きさを変えることが効果的である。ここでも、図中のａ、ｂの値を変えていくのが良い。図１７において、最大σを変えることも効果的である。図１８は、いわゆる小σ照明と大σ照明からなり、小σ照明の強度と大σ照明の強度の比を変えたり、大σ照明の位置を変えることが効果的である。Ｄｕｍを入れることで、擬似的に形成されたマスクパターンの周期が縦方向・横方向で明らかに違うときは図１６乃至図１８に模式的に示した９０度回転対称な照明系でなくても良く、図１９に示したように１８０度回転対象になるようにしてもよい。
【００３６】
ＦｄｐとＯｉが求まったとしても所望パターンが精度良く転写可能であるとは限らない。転写されるべきパターンが特定の基準を満たしていないとき、もともとのＤｐｄに補正を入れる必要が生じる。これはいわゆる光学近接補正（以下、ＯＰＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎと呼ぶ）と呼ばれる（ステップ１０１２）。所望パターンを精度良く転写可能にするためには以下のような方法が考えられる。基本的には図１５に示したように、転写されるべきパターンサイズが所望の値より小さかったらＤｐｄを大きくするようにＯＰＣを入れ（図１５（ａ））、所望サイズより大きかったらＤｐｄを小さくするようにＯＰＣを入れる（図１５（ｄ））。Ｄｕｍを変えることも所望パターンに作用するため、所望パターンサイズが所望の値より小さかった場合、Ｄｐｄ近傍に配置してあるＤｕｍを大きくしたり周期を小さくする、その逆で所望パターンサイズが所望の値より大きかった場合、Ｄｐｄ近傍に配置してあるＤｕｍを小さくしたり周期を大きくするなどの方法もある。Ｄｐｄ近傍にあるＤｕｍの数を変えて所望パターンに作用させても良く、Ｄｕｍの数を減らせば所望パターンの光量を小さくさせることができ、Ｄｕｍの数を増やせば所望パターンの光量を大きくすることができる。照明系を変えてもよい。例えば、バイナリーマスクにおいては図１６に示した有効光源分布を持つ照明系による照明が有効であるとされているが、遮光領域の大きさを変えることでホール形状を丸くしたり、解像力や焦点深度を変えることが可能になる。
【００３７】
本発明の大部分は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及び照明条件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及び照明条件を効率よく作成することができる。膨大なマスクデータを一括して処理しなくとも、マスクパターンデータを分割して処理でき、最後に合成するという方法もとれるため、コンピュータにとっても都合がよい。
【００３８】
ステップ１０１２では、その他、マスクの種類（バイナリーマスク、ハーフトーンマスク、位相シフトマスク等）、被露光体に塗布されるフォトレジストが感光する閾値、前記被露光体に塗布されるフォトレジストを変更して変更されたフォトレジストの閾値、有効光源のコヒーレンスファクターσを変更してもよい。例えば、位相シフトマスクは焦点深度を延ばしたり、線幅誤差ばらつきを多少低減したりする効果があるのでバイナリーマスクで焦点深度が足りない場合には位相シフトマスクを変更することも効果的である。
【００３９】
【実施例】
【実施例１】
本実施例で用いられた露光装置の露光光の波長は２４８ｎｍで、開口数ＮＡは０．７３である。図２０（ａ）のようなバイナリーマスクがあり、全てのＣ／Ｈの大きさはウェハ上で１２０ｎｍであり、横方向には間隔１２０ｎｍ、縦方向には間隔３６０ｎｍであった。これは横方向に周期２４０ｎｍ、縦方向に周期４８０ｎｍであることを意味する。図２０（ｂ）のように、縦方向・横方向それぞれに周期２４０ｎｍのダミーホールを挿入した。このとき、所望パターンの３周までダミーパターンを配置した。照明系は図１６において最大σを０．９２とし、ａ＝０．７、ｂ＝０．５としたときの実験結果を図２１（ａ）に、ａ＝０．６、ｂ＝０．５としたときの実験結果を図２２（ｂ）に示す。いずれの場合も、像がきれいに形成されていることがわかる。このときのレジストはＴＯＫ−ＤＰ７４６ＨＣであるが、他のレジスト、例えば、ＪＳＡ−ＫＲＦＭ１７０ＹやＵＶ６−ＳＬなどでも像が形成されることを確かめてある。
【００４０】
図２０（ａ）に示したマスクパターンの横方向の周期がウェハ上で２２０ｎｍ、縦方向の周期がウェハ上で４４０ｎｍのときは、それぞれの方向に周期２２０ｎｍでダミーホールを入れ図１６の照明において、ａ＝０．７、ｂ＝０．５としたときもきれいな像を解像できた。その結果を図２１（ｃ）に示す。
【００４１】
図２０（ａ）に示したマスクパターンの横方向の周期がウェハ上で２００ｎｍ、縦方向の周期がウェハ上で４００ｎｍのときは、それぞれの方向に周期２００ｎｍでダミーホールを入図１６の照明において、ａ＝０．８、ｂ＝０．６としたときもきれいな像を解像できた。その結果を図２１（ｄ）に示す。
【００４２】
上記実施例には所望パターンにＯＰＣを入れてある。例えば、孤立ホールの強度が弱いため、若干大きめに所望パターンを設定してある。
【００４３】
【実施例２】
本実施例で仮定している露光装置の波長は２４８ｎｍで、開口数は０．７３である。図２０（ａ）に示したようなマスクが、強度の透過率６％のハーフトーンマスクであるとする。全てのＣ／Ｈの大きさはウェハ上で１２０ｎｍであり、横方向には間隔１２０ｎｍ、縦方向には間隔３６０ｎｍであった。これは横方向に周期２４０ｎｍ、縦方向に周期４８０ｎｍであることを意味する。図２０（ｂ）のように、縦方向・横方向それぞれに周期２４０ｎｍのダミーホールを挿入した。このとき、所望パターンの３周までダミーパターンを配置した。照明系は図１６において最大σを０．９２とし、ａ＝０．７、ｂ＝０．５としたときのシミュレーション結果を図２２に示す。像がきれいに解像していることが確認できる。
【００４４】
【実施例３】
本実施例で仮定している露光装置の波長は２４８ｎｍで、開口数は０．７３である。図２０（ａ）に示したようなマスクにおいて、上下左右に互いに隣接するホールの位相差が１８０度の位相シフトマスクであるとする。全てのＣ／Ｈの大きさはウェハ上で１２０ｎｍであり、横方向には間隔１２０ｎｍ、縦方向には間隔３６０ｎｍであった。これは横方向に周期２４０ｎｍ、縦方向に周期４８０ｎｍであることを意味する。図２０（ｂ）のように、縦方向・横方向それぞれに周期２４０ｎｍのダミーホールを挿入し、互いに隣あうホールの位相差が１８０度になるようにした。このとき、所望パターンの３周までダミーパターンを配置した。照明系は図１７において最大σを０．９２とし、ａ＝０．２、ｂ＝０．１としたときのシミュレーション結果を図２３に示す。像がきれいに解像していることが確認できる。
【００４５】
【実施例４】
本実施例で仮定している露光装置の波長は２４８ｎｍで、開口数は０．７３である。図２４（ａ）に示すバイナリーマスクを考える。図２４（ａ）のマスクには様々な周期でホール径がｓであるホールが混在している。その結果、横方向には少なくとも２種類の周期ｐとｐ’’’が混在している。縦方向にも少なくとも２種類周期ｐ’とｐ’’が混在している。このようなマスクの場合にも本発明は効果を示し、例えば図２４（ｂ）に示すようにダミーホールを挿入すればよい。このダミーホール挿入の原理は実施の形態で述べたことを組み合わせた結果である。これらのダミーホールの挿入に加え、図１６に示した照明形においてａとｂの値を変えることによって、通常では解像しないパターンまでも解像させることができた。具体的には、ｐ＝２４０ｎｍ、ｐ’’＝２８０ｎｍ、ｐ’＝２６０ｎｍ、ｐ’’’＝２２０ｎｍのときに、ダミーホールがなく輪帯照明のときは孤立ホールが弱くなるため像がきれいに形成されない。対して、図２４（ｂ）に示すようにダミーホールを挿入した場合は全ての像がきれいに解像した。このときの照明系は図１６において、ａ＝０．７、ｂ＝０．５であった。
【００４６】
【実施例５】
図２５（ａ）に示すように、周期がｐのパターンが間隔２ｐ＋ｐ’で並んでいるマスクを考える。ただし、ｐは０．５＜ｋ１＜１．０に相当する周期で、ｐ’は１．０＜ｋ１＜１．５に相当する周期であるとする。ここで、解像度をＲ、開口数をＮＡ、露光光源の波長をλとするとｋ１＝Ｒ・ＮＡ／λで表される。各パターンに２周分だけ周期ｐでダミーホールを入れていったとき、ダミーホール間隔がｐ’−ｐになるところが現れる。このようなダミーホールは、互いの近接効果が働きレジストを感光させてしまう恐れがある。そのようなことを避けるため、図２５（ｂ）に示すように、一部にｐ’／２の周期を持つようにダミーホールを配置した。このように配置されたダミーホールは隣接するダミーホールに近接効果を及ぼすため、間接的に所望パターンにも効果を及ぼすことが確認された。特に、焦点深度などの改善がみられた。
【００４７】
【実施例６】
本実施例では、演算によりダミーホールを決定する。まず、図３に示されたような所望パターンが与えられたとする。図３において、横方向の周期ｐは２４０ｎｍで縦方向の周期は２ｐであるとする。ホール径ｓはｐ／２であるとする。所望パターンに対応して、マスクデータがないところの透過率が０、マスクパターンがあるところの透過率を１としてマスクパターンを決定する。こうして出来たマスクパターンが図４（ａ）である。
【００４８】
ダミーホール配置は所望パターンから決めることができる。ダミーホール配置には様々なルールがあることは先に述べたとおりで、図６に示したような経験則も得られている。まず、図６（ａ）は、所望のパターンからダミーホールのホール径を設定する方法を示すフローチャートである。まず、所望のパターンの最小ハーフピッチｐに対応するｋ１が０．２５×√２よりも小さいかどうかを判断して（ステップ２００２）、そうであればダミーホールの大きさをｐの７５％とし（ステップ２００４）、そうでなければダミーホールの大きさをｋ１が０．２５以下に相当するように設定する（ステップ２００６）。なぜこのような経験則が得られたのかについて説明する。一般的なデンスコンタクトホールをバイナリーマスクで露光するとき、回折光は図２８に示したように発生する。２次元的に分布する回折光の呼び方を図２８に示したように呼ぶことにする。ここでは、話を簡単にするため、照明系の最大σは１とする。（１，０）次光もしくは（０，１）次光が瞳に入るにはｐに対応するｋ１が０．２５以上でなくてはならない。対して、（１，１）次光が瞳面内に入るためにはｐに対応するｋ１が０．２５×√２以上でなくてはならない。このため、コンタクトホールはｐに対応するｋ１が０．２５×√２以下になると極端に解像が困難になる。そのため、ｐに対応するｋ１が０．２５×√２というところで分岐条件を設けるのはあながち間違ったことではない。ｐに対応するｋ１が０．２５×√２より小さいときは解像が困難になるため、ダミーホールの大きさをｐの７５％と比較的大きな値にしてもダミーホールは解像しにくい。対して、ｐに対応するｋ１が０．２５×√２より大きいときはダミーホールの大きさを、解像しにくい大きさであるｋ１が０．２５以下に設定するのが良い。これらは照明系の最大σが１のときの話である。実際の露光装置において、照明系の最大σをσｍａｘとしたときσｍａｘは１より小さいのが普通である。その結果、ｐに対応するｋ１が０．２５×√２／σｍａｘ以下になると極端に解像が困難になる。よって、ｐに対応するｋ１が０．２５×√２／σｍａｘ以下というところを分岐条件にしてもよい。
【００４９】
図６（ｂ）はダミーホールパターンの周期決定方法を説明するためのフローチャートである。図６（ｂ）において、ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４は使用者が決めてよい。理論的にはｇ１＝０．２５、ｇ２＝０．５０、ｇ３＝２×ｇ２、ｇ４＝２×ｇ２がよい。理論的なｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４の意味について説明する。ｇ１を０．２５に設定する理由は解像限界だからである。ｇ２を０．５に設定した理由は１次回折光が瞳内に入る条件だからで、これ以上大きいパターンは比較的楽に解像する。ｇ３はパターン周期を表すので、もしｇ２の２倍以上のｇ３ならば比較的楽に解像することができ、ある整数で割ることによりｇ２以上ｇ３以下の周期を擬似的に作れるようにダミーホールを挿入すればよいので、ｇ３はｇ２の２倍にすればよい。ｇ４もｇ３と同じ理由である。もっとも、過去の経験や露光装置の性能を考慮してそれぞれの値を変えてもよい。例えば、露光装置に設定されている最大σやレジストの種類などが考慮される。本実施例では、キヤノンＦＰＡ−５０００ＥＳなる露光装置（波長２４５ｎｍ、開口数０．７３）とＴＯＫ−ＤＰ７４６ＨＣというレジストを使用した結果、ｇ１＝０．３０、ｇ２＝０．４５、ｇ３＝１．２、ｇ４＝０．９としても解が収束した。これらを考慮し、所望パターンがある場所にもダミーホールの配置だけを決定してしまう。そうして決定されたダミーホール配置グリッドが図４（ｂ）である。具体的には、本実施例においてホール径は１２０ｎｍなので、異常終了することはない。最小ホール径１２０ｎｍのｋ１は約０．３５なので、ｇ１以上ｇ２以下である。パターン周期Ｐ１は２４０ｎｍであるので、Ｐ２も２４０ｎｍである。パターン周期Ｐ２はｋ１で約０．７０なのでｇ３以上に相当しない。その結果、周期Ｐ２＝２４０ｎｍでダミーホールを挿入すればよい。ダミーホールの大きさは最小ハーフピッチの大きさが０．２５×√２以下なので、１２０ｎｍの７５％である９０ｎｍにすればよい。
【００５０】
ダミーホールは図５（ａ）に模式的に示したように重なってはいけないため、この場合は挿入ルールを見直す必要がある。図５（ｂ）に模式的に示したように、隣接するダミーホールが密着している場合も挿入ルールをみなおす必要がある。図５（ｃ）のように隣あう間隔がｋ１＜０．２５であったときは現時点では無視してよい。図４（ｂ）から所望パターン部に対応する部分に置かれているダミーホールを演算により排除したマスクパターンが図４（ｃ）である。図４（ｃ）と図４（ａ）のマスクパターンを演算により合成すると、本露光方式に適したマスク図４（ｄ）ができ上がる。こうして得られたマスクパターンを用いて、照明系の最適化をおこない所望パターンを得ることができた。
【００５１】
【実施例７】
本実施例では、テーブルによりダミーホールを決定する。図３に示されたような所望パターンが与えられたとする。図３において、横方向の周期は０．５＜ｋ１＜１．０に対応するｐで縦方向の周期は２ｐであるとする。ホール径ｓはｐ／２であるとする。図６は経験則によって得られたダミーホールの大きさと周期の決定方法であり、これに従ってダミーパターンの大きさを挿入するわけであるが、このときはまだ所望パターンに対するマスクを考慮していない。図６に示したようなルールに従って用意されているダミーホールの挿入テーブルから所望パターン最小ピッチに対応して所望パターンとダミーホールパターンを一度に作成する方法がある。このような方法でも図４（ｄ）のようなマスクパターンが得られ、そのマスクに適した照明系を選ぶことによって所望パターンを露光することができた。
【００５２】
【実施例８】
本実施例では、演算により照明系を決定する。演算またはテーブルによりダミーホールが挿入されたマスクデータがあるとする。本露光方式における照明系では、図７（ａ）に模式的に示した所望パターンを解像させる照明部分と図７（ｂ）に模式的に示したダミーホールを押さえつける役割を果たす照明部分からなる。図７（ａ）に示した照明部分と図７（ｂ）に示した照明部分を演算で足し合わせ、もし重なり部分があれば、重なり部ではどちらか一方の照明系を採用する。こうして得られた照明系の、図７（ｃ）で示した最大σより大きい領域にある部分を演算により取り除いてできた照明系が図７（ｄ）である。こうして得られた照明系を用いたとき、所望パターンをきれいに解像することができた。
【００５３】
【実施例９】
本実施例では、テーブルにより照明系を決定する。テーブルは経験的に得られている。例えば、バイナリーマスクを用いた本露光方式において適した照明系は図１６に示した照明形になるわけであるが、ａの値は最小ハーフピッチに対応するｋ１を求めたとき、（（１／ｋ１）／２−０．１）／２にすれば解に近いことを見出した。これは実施例１からもわかる。ｂの果たす役割はダミーパターンを解像させないためである。これも経験的に最小ピッチに対するｋ１が０．２５×√２以下のときは０．５以上であることが適していることがわかっている。最小ピッチに対するｋ１が０．２５×√２以上のときは比較的所望パターンが解像しやすいため、ｂの値に気を使う必要があまりない。そのため、（（１／ｋ１）／２−０．１）／２以下であれば良く、通常は（（１／ｋ１）／２−０．１）／２−０．１としたところで差し支えがない。このようなルールをもとに作成されたテーブルからａとｂの値を引き出して導き出した照明系を用いて所望パターンをきれいに解像することができた。さらに、図２９、図３０に示したようなテーブルデータを活用してもよい。このテーブルデータはシミュレーションにより得られたものであるが、実験より得られたデータをテーブルデータにしてもよい。図２９、図３０のテーブルデータは図１６のａ、ｂの値におけるコントラストの変化を１２０ｎｍ、１１０ｎｍのパターンについて調べたものである。このように用意されたテーブルデータからマスクパターンにあった照明系を選んできても所望パターンをきれいに解像することができた。
【００５４】
【実施例１０】
本実施例では、ある所望パターンに対して先に照明系を決定した後にダミーホールを形成する。本実施例で用いられた露光装置の波長は２４８ｎｍで、開口数は０．７３である。
【００５５】
図３に模式的に示したような所望パターンを得たいとする。ここで、すべてのホール径は１１０ｎｍであるとし、横方向のホール間隔は１１０ｎｍ、縦方向のホール間隔は３３０ｎｍであるとする。
【００５６】
所望パターンの配置に応じてダミーホールを挿入することにより瞳面での回折光の分布を制御できることは先に述べたとおりである。ダミーホール挿入はもともとの所望パターンの周期を効果的にするので瞳面での回折光を制御できる。ダミーホールがなくとも所望パターンの周期に応じて回折光が発生するので、ダミーホールを挿入する前に所望パターンの周期に応じて照明系を決めてもよい。このようにして決められた照明系はダミーパターンがなくとも解像力を向上させる効果がある。
【００５７】
例えば、本実施例のマスクにダミーホールがないとき最大σが０．９２である２／３輪帯照明で露光を行なったときの実験結果を図８（ａ）に紹介する。図８（ａ）を見てわかるとおり、所望パターンが解像していない。対して、図１６の照明において最大σ０．９２、ａ＝０．７、ｂ＝０．５となる照明系を用いて露光を行なったときの結果が図８（ｂ）である。ダミーパターンを挿入しなくとも解像性能がよくなっていることがわかる。
【００５８】
先に照明系を決めたあとでダミーパターンを挿入することによっても所望パターンをきれいに解像させることができた。
【００５９】
【実施例１１】
図１は本実施例に係るマスクパターンデータ作成、および照明系データ作成の方法をフローチャートにより示したものである。
【００６０】
ウェハ上に形成したい所望パターンに応じて、マスクデータがないところの透過率が０、マスクパターンがあるところの透過率を１としてマスクパターンを決定する。ダミーホールの配置を先に決定するか、照明条件を先に設定するかはかまわないことが前述の実施例でわかっている。ダミーホールは演算により求めても、テーブルから求めてもよい。照明条件も演算より求めても、テーブルから求めても良い。
【００６１】
ダミーホールを配置したマスクに適した照明条件を適用したときに、所望パターンが形成されるかを確認する必要がある。もし、所望パターンが形成されない場合、所望パターンに応じて作成されたマスクデータにＯＰＣを入れるなどの方法がとられる。
【００６２】
ＯＰＣを入れた状態で、所望パターンが形成されているのかと再び確認する必要がある。もし、どのようにＯＰＣを入れても所望パターンが形成されない場合は、ダミーホールの挿入の仕方を変えたり、照明系を変える必要がある。
【００６３】
これらの工程を繰り返し行なうことで、露光方式Ｉに適したマスクデータ、及び照明モードを決定することができた。それにより所望パターンをきれいに解像することができた。
【００６４】
【実施例１２】
図２６に模式的に示すような所望パターンデータがあったとする。我々が用いた露光装置の波長は２４８ｎｍで、開口数は０．７３である。所望パターンデータ図２６（ａ）に示したように、ホール径が１１０ｎｍで、横方向パターンハーフピッチが１１０ｎｍで縦方向パターンハーフピッチが２２０ｎｍのマスクデータ２６ｄと、ホール径が１２０ｎｍで、横方向パターンハーフピッチが１２０ｎｍで縦方向パターンハーフピッチが２４０ｎｍのマスクデータ２６ｅが混在していた。所望マスクデータを２６ｄと２６ｅに分割して独立にダミーデータを挿入することにした。まず、マスクデータ２６ｄに対してだけダミーホールを挿入したのち、マスクデータ２６ｅに対してだけダミーホールを挿入した。ついで、両者に共通な照明モードを決定したところ、マスクデータ２６ｄと２６ｅでは露光量に差が生じることがわかった。これは、マスクデータ２６ｅのほうがホール径が大きいことが原因となっている。
【００６５】
そこで、ダミーホールの大きさと数を変えることによって、マスクデータ２６ｄと２６ｅに生じる露光量差をなくすことができた。最終的なマスクパターンが図２６（ｂ）に示したように、マスクパターン２６ｄには縦横方向に１１０ｎｍの周期で大きさ８０ｎｍのダミーホールを所望パターンの周り３周分挿入し、マスクパターン２６ｅには縦横方向に１２０ｎｍの周期で大きさ８０ｎｍのダミーホールを所望パターンの周り３周分挿入した。照明系は図１６において、ａ＝０．７、ｂ＝０．５とした。レジストとして、ＴＯＫ−ＤＰ７４６ＨＣを使ったときは４６０Ｊ／ｍ２の露光量でパターンを解像することができた。その結果は図２７に載せたとおりである。図２７（ａ）はマスクパターン２６ｄに対応する露光結果で、図２７（ｂ）はマスクパターン２６ｅに対応する露光結果である。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００６７】
【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を作成して入力するだけでたり、その後のマスクパターンデータ及び照明条件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及び照明条件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】  本発明の設定方法を説明するフローチャートである。
【図２】  図１に示すフローチャートのダミーホール挿入工程及び照明条件設定工程を詳細に説明するフローチャートである。
【図３】  所望のコンタクトホールパターンを示す図である。
【図４】  演算により露光方式Ｉに適したマスクを作成するときの説明図である。
【図５】  ダミーホール挿入ルールを満たしていない可能性がある状態を説明する図である。
【図６】  経験によって得られたダミーホールの大きさと周期の決定方法を示す図である。
【図７】  演算により本露光方式に適した照明条件を設定する方法を説明するための図である。
【図８】  ダミーホールがなくとも、照明系の変更だけで解像力に効果が現れることを説明するための図である。
【図９】  ダミーホールの挿入原理を示す図である。
【図１０】  ダミーホールの挿入原理を示す図である。
【図１１】  ダミーホールの挿入原理を示す図である。
【図１２】  ダミーホールの挿入原理を示す図である。
【図１３】  ダミーパターン挿入前の回折光の発生の仕方を示す図である。
【図１４】  ダミーパターン挿入前の回折光の発生の仕方を示す図である。
【図１５】  ＯＰＣの一例を示す図である。
【図１６】  本露光方式に適した照明モードの一例を示す図である。
【図１７】  本露光方式に適した照明モードの一例を示す図である。
【図１８】  本露光方式に適した照明モードの一例を示す図である。
【図１９】  本露光方式に適した照明モードの一例を示す図である。
【図２０】  ダミーホール挿入前と挿入後のマスクパターンを示す図である。
【図２１】  本発明の効果を表す図である。
【図２２】  本発明の効果を表す図である
【図２３】  本発明の効果を表す図である。
【図２４】  ダミーホール挿入例を示す図である。
【図２５】  ダミーホール挿入例を示す図である。
【図２６】  本実施例の一例を示す図である。
【図２７】  本発明の効果を表す図である。
【図２８】  バイナリマスクによるデンスホールから得られる瞳面回折光分布を表す図である。
【図２９】照明系テーブルデータの一例を示す図である。
【図３０】照明系テーブルデータの一例を示す図である。
【符号の説明】
３              所望のコンタクトホール
４ａ、１３ａ、１４ａ、２０ａ、２６ａ            マスク遮光部
４ｂ、１３ｂ、１４ｂ、２０ｂ、２６ｂ、２６ｃ    所望パターンに対応するマスク透光部
４ｃ、１４ｃ、２０ｃ      ダミーホールに対応するマスク透光部
７ａ    主に所望パターン形成に寄与する照明光分布
７ｂ    主に不要パターンの発生を押さえつけるのに寄与する照明光分布
７ｃ、１６ａ、１７ａ、１８ａ、１９ａ          照明系遮光部
７ｄ、１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ、１９ｂ          照明系透光部
９ａ、１０ａ、１１ａ、１２ａ、２４ａ、２５ａ  所望のパターンに対応して作成されたマスクパターン
９ｂ、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ、２４ｂ、２５ｂ  ダミーホール
１５ａ            所望パターンの大きさに対応したマスクパターン
１５ｂ            所望パターンにＯＰＣを入れたあとのマスクパターン
２６ｄ、２６ｅ    分割されたマスクパターンデータ
２６ｆ、２７ｇ    ダミーホールに対応するマスク透光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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