(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望転写パターンに対応した設計パターンを有する露光用マスクに光を照射して感光性膜を露光し、この露光された感光性膜を現像して転写パターンを形成する場合における前記露光用マスクの前記設計パターンおよび前記露光の条件を設計する露光用マスク・露光条件の設計方法において、
２次元平面として前記感光性膜の露光面を選び、前記２次元平面上の任意の点を定義する２次元座標を（ｘ，ｙ）、与えられた設計パターンおよび露光の条件に対する前記２次元平面における転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｆ（ｘ，ｙ）、前記２次元平面における前記所望転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｇ（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の露光面の任意の領域をＤとした場合に、
Δ＝∫∫D ｆ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ−∫∫D ｇ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙで定義される評価パラメータΔとしきい値とが所定の関係を満たすまで、前記与えられた設計パターンおよび露光の条件を更新し、前記しきい値は、前記転写パターンの面積を前記所望転写パターンの面積に等しくする場合はゼロ、転写パターンの面積を確保する場合はゼロより大きい値、二つの転写パターンが重なり合うのを防止する場合はゼロより小さい値であることを特徴とする露光用マスク・露光条件の設計方法。
【請求項２】
前記所望転写パターンに対する前記転写パターンのｘ方向の見込みずれ量をａ、ｙ方向の見込みずれ量をｂとした場合に、前記ｆ（ｘ，ｙ）をｆ（ｘ−ａ，ｙ−ｂ）に変更することを特徴とする請求項１に記載の露光用マスク・露光条件の設計方法。
【請求項３】
所望転写パターンに対応した設計パターンを有する露光用マスクに光を照射して感光性膜を露光し、この露光された感光性膜を現像して転写パターンを形成する場合における前記露光用マスクの前記設計パターンおよび前記露光の条件を設計する露光用マスク・露光条件の設計方法において、
２次元平面として前記感光性膜の露光面を選び、前記２次元平面上の任意の点を定義する２次元座標を（ｘ，ｙ）、与えられた設計パターンおよび露光の条件に対する前記２次元平面における転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｆ（ｘ，ｙ）、前記２次元平面における前記転写パターンの反転パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｆ´（ｘ，ｙ）、前記２次元平面における前記所望転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｇ（ｘ，ｙ）、前記２次元平面における前記所望転写パターンの反転パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｇ´（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の露光面の任意の領域をＤとした場合に、
Ｖ＝∫∫D ｆ（ｘ，ｙ）＊ｇ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ
ｆ（ｘ，ｙ）＊ｇ（ｘ，ｙ）＝ｆ´（ｘ，ｙ）ｇ（ｘ，ｙ）
＋ｆ（ｘ，ｙ）ｇ´（ｘ，ｙ）
で定義される評価パラメータＶとしきい値とが所定の関係を満たすまで、前記与えられた設計パターンおよび前記露光の条件を更新し、
前記感光性膜がポジ型レジストの場合、前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布をＩ（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度をＩｅとしたとき、
ｆ（ｘ，ｙ）＝０（Ｉ（ｘ，ｙ）＜Ｉｅ）
＝１（Ｉ（ｘ，ｙ）≧Ｉｅ）
ｇ（ｘ，ｙ）＝０（薄膜が存在すべき領域に（ｘ，ｙ）が含まれる場合）
＝１（薄膜が存在してはならない領域に（ｘ，ｙ）が含まれる場合）
であり、
前記感光性膜がネガ型レジストの場合、前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布をＩ（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度をＩｅとしたとき、
ｆ（ｘ，ｙ）＝１（Ｉ（ｘ，ｙ）＜Ｉｅ）
＝０（Ｉ（ｘ，ｙ）≧Ｉｅ）
ｇ（ｘ，ｙ）＝０（薄膜が存在すべき領域に（ｘ，ｙ）が含まれる場合）
＝１（薄膜が存在してはならない領域に（ｘ，ｙ）が含まれる場合）
であることを特徴とする露光用マスク・露光条件の設計方法。
【請求項４】
第１の設計パターンを有する第１の露光用マスクに光を照射して第１の感光性膜を第１の露光条件で露光し、この露光された感光性膜を現像して第１の転写パターンを形成する第１の工程と、第２の設計パターンを有する第２の露光用マスクに光を照射して第２の感光性膜を第２の露光条件で露光し、この露光された感光性膜を現像して第２の転写パターンを形成する第２の工程とを含む半導体装置製造過程における前記第１の露光用マスクの前記第１の設計パターン、前記第２の露光用マスクの前記第２の設計パターン、前記第１の露光の条件および第２の露光の条件を設計する露光用マスク・露光条件の設計方法において、
２次元平面として前記感光性膜の露光面を選び、前記２次元平面上の任意の点を定義する２次元座標を（ｘ，ｙ）、与えられた第１の設計パターンおよび第１の露光の条件に対する前記２次元平面における第１の転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｆ１（ｘ，ｙ）、与えられた第２の設計パターンおよび第２の露光の条件に対する前記２次元平面における第２の転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｆ２（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の露光面の任意の領域をＤとした場合に、
Ｕ＝∫∫D ｆ１（ｘ，ｙ）ｆ２（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ
で定義される評価パラメータＵとしきい値とが所定の関係を満たすまで、前記与えられた第１および第２の設計パターンならびに前記第１および第２の露光の条件を更新し、
転写パターンをダークフィールドマスクを用いて形成する場合は、
前記関数ｆ１（ｘ，ｙ）、関数ｆ２（ｘ，ｙ）は、第１の露光条件のときの前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布をＩ１（ｘ，ｙ）、第１の露光条件のときの前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度をＩｅ１、第２の露光条件のときの前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布をＩ２（ｘ，ｙ）、第２の露光条件のときの前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度をＩｅ２としたとき、
ｆ１（ｘ，ｙ）＝０（Ｉ１（ｘ，ｙ）＜Ｉｅ１）
＝１（Ｉ１（ｘ，ｙ）≧Ｉｅ１）
ｆ２（ｘ，ｙ）＝０（Ｉ２（ｘ，ｙ）＜Ｉｅ２）
＝１（Ｉ２（ｘ，ｙ）≧Ｉｅ２）
であり、
転写パターンをブライトフィールドマスクを用いて形成する場合は、
前記関数ｆ１（ｘ，ｙ）、関数ｆ２（ｘ，ｙ）は、第１の露光条件のときの前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布をＩ1 （ｘ，ｙ）、第１の露光条件のときの前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度をＩｅ1 、第２の露光条件のときの前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布をＩ2 （ｘ，ｙ）、第２の露光条件のときの前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度をＩｅ2 としたとき、
ｆ１（ｘ，ｙ）＝０（Ｉ1 （ｘ，ｙ）≧Ｉｅ1 ）
＝１（Ｉ1 （ｘ，ｙ）＜Ｉｅ1 ）
ｆ２（ｘ，ｙ）＝０（Ｉ2 （ｘ，ｙ）≧Ｉｅ2 ）
＝１（Ｉ2 （ｘ，ｙ）＜Ｉｅ2 ）
であることを特徴とする露光用マスク・露光条件の設計方法。
【請求項５】
前記第１の転写パターンに対する前記第２の転写パターンのｘ方向の見込みずれ量をａ、ｙ方向の見込みずれ量をｂとした場合に、前記ｆ２（ｘ，ｙ）をｆ２（ｘ−ａ，ｙ−ｂ）に変更することを特徴とする請求項４に記載の露光用マスク・露光条件の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光用マスク・露光条件の設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の微細化は年々進み、現在では露光波長以下の寸法を持つ転写パターンも要求されている。転写パターン寸法がサブミクロンと呼ばれるごく微細な寸法領域に達するに伴い、光近接効果が顕著になり所望通りの転写パターンを形成するのが困難になる。
【０００３】
このような微細な転写パターンを所望通りに形成するには、露光用マスクパターンの寸法や形状に予め補正を加える方法が最も直接的であり様々な文献において論じられている（例えば、Ｂ．Ｅ．Ａ．Ｓａｌｅｈ，Ｓ．Ｉ．Ｓａｙｅｇｈ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ２０（５）  Ｓｅｐ／Ｏｃｔ（１９８１）  ｐｐ．７８１−７８４、伊藤鉄男他  電気通信学会論文誌  １９８５／５  ｖｏｌ．Ｊ６８−Ｃ  Ｎｏ．５  ｐｐ．３２５−３３２）。
【０００４】
しかし、半導体装置の製造過程においては基板上に段差が形成されるので、所望通りの転写パターンを得るためには、フォーカス裕度も必要となる。このため、フォーカス裕度を確保するには、パターン露光に用いる転写装置によって決定される光学条件の最適化を行なうこと、変形照明や位相シフトマスクを用いるなどの手段を取ることが不可欠となる。
【０００５】
上記光学条件、変形照明、位相シフトマスクは、実際に転写される転写パターンの形状に影響を与える。したがって、所望通りの転写パターンを得るには、露光用マスクパターンのみならず、光学条件、光源形状、位相シフトマスクなどの条件を含めて最適化する必要がある。
【０００６】
これらの条件の組み合わせは非常に多く、かつ相関を持っているので、最適化を行なうにはシミュレ―ションを利用するのが有効である。この種の最適化を行なうためのシミュレ―ションは、例えば、特開平６−９５３５９号公報に開示されている。
【０００７】
特開平６−９５３５９号公報に開示されている最適化方法は、レジストパターンの仕上がり寸法が投影光学系のウェハに対するデフォーカス量および露光量に依存するという性質を利用したものである。
【０００８】
すなわち、横軸を露光量、縦軸をデフォーカス量とする平面（ＥＤ図）を用意すると、この平面上には露光用マスクパターン中の任意の着目した箇所の所望寸法に対する仕上がり寸法の割合を表した等高線を示すことができる。
【０００９】
このうち許容範囲の限界を表すところの等高線のみを表示し、複数の着目箇所について同様の表示を行なえば、それぞれの等高線で囲まれる共通領域は全ての着目箇所について許容寸法を満足する領域となる。
【００１０】
例えば、図９（ａ）に示すように、所望の転写パターンが長方形であるとき、横辺の寸法ａと縦辺の寸法ｂに着目して、露光量のフォーカス量依存性をＥＤ図上で等高線化すると図９（ｂ）に示すようになる。
【００１１】
図中、９３は寸法ａが許容寸法内に納まる領域，９４は寸法ｂが許容寸法内に納まる領域を示している。上記最適化方法は、領域９３と領域９４との重なり領域９５が大きくなるように、つまり、フォーカス裕度が所望値以上になるように露光用マスク、光学条件、光源形状などの条件の最適化するというものである。
【００１２】
しかし、この方法では、実際に形成された転写パターンが図９（ａ）に示すように楕円形状のパターン９２、つまり、近接効果によりパターン９１の角部が丸まったパターン９２であっても、露光用マスク、光学条件、光源形状などの条件が最適化されていると見なされる。すなわち、最適化した条件で実際に露光を行なっても、所望通りの形状を有する転写パターンは必ずしも形成されるとは限らないという問題があった。
【００１３】
一方、微細化が進むほど近接効果が増大し、所望の転写パターンの形状と実際に形成される転写パターンの形状の違いは顕著となる。また、コンタクトホールの場合には、転写パターンの形状よりも面積が重要視される。
【００１４】
このとき、上述した寸法に着目した方法だと、図９（ａ）に示したように、異なる形状でも露光用マスク、光学条件、光源形状などの条件が最適化された見なされるので、必要とされるコンタクト面積が得られないことがある。すなわち、最適化した条件で実際に露光を行なった場合でも、所望通りの面積を有する転写パターンは必ずしも形成されるとは限らないという問題があった。
【００１５】
このように従来の露光用マスク・露光条件の最適化方法は簡便である反面、着目箇所の寸法のみに基づくため、最適化した条件で実際に露光を行なっても、所望通りの転写パターンは必ずしも形成されるとは限らないという問題があった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、従来の露光技術では、各種条件を最適化して露光を行なった場合でも、所望通りの面積を有する転写パターンは必ずしも形成されるとは限らないという問題があった。
【００１７】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、所望通りの面積を有する転写パターンの作成に有効な露光用マスク・露光条件の設計方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
［概要］
上記目的を達成するために、本発明に係る露光用マスク・露光条件の設計方法（請求項１）は、所望転写パターンに対応した設計パターンを有する露光用マスクに光を照射して感光性膜を露光し、この露光された感光性膜を現像して転写パターンを形成する場合における前記露光用マスクの前記設計パターンおよび前記露光の条件を設計する露光用マスク・露光条件の設計方法において、２次元平面として前記感光性膜の露光面を選び、前記２次元平面上の任意の点を定義する２次元座標を（ｘ，ｙ）、与えられた設計パターンおよび露光の条件に対する前記２次元平面における転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｆ（ｘ，ｙ）、前記２次元平面における前記所望転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｇ（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の露光面の任意の領域をＤとした場合に、 Δ＝∫∫D ｆ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ−∫∫D ｇ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ…（式１）
で定義される評価パラメータΔとしきい値とが所定の関係を満たすまで、前記設計パターンおよび前記露光の条件を更新し、前記しきい値は、前記転写パターンの面積を前記所望転写パターンの面積に等しくする場合はゼロ、転写パターンの面積を確保する場合はゼロより大きい値、二つの転写パターンが重なり合うのを防止する場合はゼロより小さい値であることを特徴とする。
【００２０】
また、前記感光性膜がポジ型レジストの場合、前記関数ｆ（ｘ，ｙ）、関数ｇ（ｘ，ｙ）は、例えば、前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じるか否かの前記光の強度を示す臨界光強度Ｉｅを用いて、
0003802120.tif 000002
また、前記感光性膜がネガ型レジストの場合、前記関数ｆ（ｘ，ｙ）、関数ｇ（ｘ，ｙ）は、例えば、前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度Ｉｅを用いて、
0003802120.tif 000003
と表される。
【００２１】
また、本発明に係る他の露光用マスク・露光条件の設計方法（請求項２）は、所望転写パターンに対応した設計パターンを有する露光用マスクに光を照射して感光性膜を露光し、この露光された感光性膜を現像して転写パターンを形成する場合における前記露光用マスクの前記設計パターンおよび前記露光の条件を設計する露光用マスク・露光条件の設計方法において、２次元平面として前記感光性膜の露光面を選び、前記２次元平面上の任意の点を定義する２次元座標を（ｘ，ｙ）、与えられた設計パターンおよび露光の条件に対する前記２次元平面における転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｆ（ｘ，ｙ）、前記２次元平面における前記転写パターンの反転パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｆ´（ｘ，ｙ）、前記２次元平面における前記所望転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｇ（ｘ，ｙ）、前記２次元平面における前記所望転写パターンの反転パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｇ´（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の露光面の任意の領域をＤとした場合に、
0003802120.tif 000004
で定義される評価パラメータＶとしきい値とが所定の関係を満たすまで、前記設計パターンおよび前記露光の条件を更新することを特徴とする。
【００２２】
ここで、上記しきい値は、前記転写パターンの面積を前記所望転写パターンの面積に等しくする場合はゼロである。
また、前記感光性膜がポジ型レジストの場合、前記関数ｆ（ｘ，ｙ）、関数ｇ（ｘ，ｙ）は、例えば、前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度Ｉｅを用いて、
0003802120.tif 000005
と表される。
【００２３】
また、前記感光性膜がネガ型レジストの場合、前記関数ｆ（ｘ，ｙ）、関数ｇ（ｘ，ｙ）は、例えば、前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度Ｉｅを用いて、
0003802120.tif 000006
と表される。
【００２４】
また、本発明に係る他の露光用マスク・露光条件の設計方法（請求項３）は、上記露光用マスク・露光条件の設計方法（請求項２）において、前記所望パターンに対する前記転写パターンのｘ方向の見込みずれ量をａ、ｙ方向の見込みずれ量をｂとした場合に、前記ｆ（ｘ，ｙ）をｆ（ｘ−ａ，ｙ−ｂ）に変更することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る他の露光用マスク・露光条件の設計方法（請求項４）は、第１の設計パターンを有する第１の露光用マスクに光を照射して第１の感光性膜を第１の露光条件で露光し、この露光された感光性膜を現像して第１の転写パターンを形成する第１の工程と、第２の設計パターンを有する第２の露光用マスクに光を照射して第２の感光性膜を第２の露光条件で露光し、この露光された感光性膜を現像して第２の転写パターンを形成する第２の工程とを含む半導体装置製造過程における第１の設計パターンを有する第１の露光用マスクに光を照射して感光性膜を第１の露光条件で露光し、この露光された感光性膜を現像して形成された第１の転写パターン、および第２の設計パターンを有する第２の露光用マスクに光を照射して前記感光性膜を第２の露光条件で露光し、この露光された感光性膜を現像して形成された第２の転写パターンをエッチングマスクに使用する場合における前記第１の露光用マスクの前記第１の設計パターン、前記第２の露光用マスクの前記第２の設計パターン、前記第１の露光の条件および第２の露光の条件を設計する露光用マスク・露光条件の設計方法において、２次元平面として前記感光性膜の露光面を選び、前記２次元平面上の任意の点を定義する２次元座標を（ｘ，ｙ）、与えられた第１の設計パターンおよび第１の露光の条件に対する前記２次元平面における第１の転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｆ１（ｘ，ｙ）、与えられた第２の設計パターンおよび第２の露光の条件に対する前記２次元平面における第２の転写パターンに対応した前記感光性膜の有無を表す関数をｆ２（ｘ，ｙ）、前記感光性膜の露光面の任意の領域をＤとした場合に、
Ｕ＝∫∫D ｆ１（ｘ，ｙ）ｆ２（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ          …（式１２）
で定義される評価パラメータＵとしきい値とが所定の関係を満たすまで、前記第１および第２の設計パターンならびに前記第１および第２の露光の条件を更新することを特徴とする。
【００２６】
ここで、第１、第２の感光性膜は同一であっても良い。また、第１、第２の転写パターンを得るための現像を同時に行なっても良い。
ここで、上記しきい値は、二つの転写パターンが重ならないようにした場合にはゼロである。また、二つの転写パターンの重なり部分の面積を確保した場合には、二つの所望転写パターンの重なり部分の面積を等しくすれば良い。
【００２７】
ここで、転写パターンをダークフィールドマスクを用いて形成する場合は、前記関数ｆ１（ｘ，ｙ）、関数ｆ２（ｘ，ｙ）は、例えば、第１の露光条件のときの前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布Ｉ１（ｘ，ｙ）、第１の露光条件のときの前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度Ｉｅ１、第２の露光条件のときの前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布Ｉ２（ｘ，ｙ）、第２の露光条件のときの前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度Ｉｅ２を用いて、
0003802120.tif 000007
と表される。
【００２８】
また、転写パターンをブライトフィールドマスクを用いて形成する場合は、前記関数ｆ１（ｘ，ｙ）、関数Ｆ２（ｘ，ｙ）は、例えば、第１の露光条件のときの前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布Ｉ１（ｘ，ｙ）、第１の露光条件のときの前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度Ｉｅ１、第２の露光条件のときの前記感光性膜の露光面における前記光の強度分布Ｉ２（ｘ，ｙ）、第２の露光条件のときの前記感光性膜の現像の際に該感光性膜の溶解が生じる否かの前記光の強度を示す臨界光強度Ｉｅ２を用いて、
0003802120.tif 000008
と表される。
【００２９】
また、本発明に係る他の露光用マスク・露光条件の設計方法（請求項５）は、上記露光用マスク・露光条件の設計方法（請求項４）において、前記第１の転写パターンに対する前記第２の転写パターンのｘ方向の見込みずれ量をａ、ｙ方向の見込みずれ量をｂとした場合に、前記ｆ２（ｘ，ｙ）をｆ２（ｘ−ａ，ｙ−ｂ）に変更することを特徴とする。
【００３０】
［作用］
本発明の如きの評価パラメータ（Δ，Ｖ，Ｕ）を考慮して設計パターンおよび露光の条件を設計すれば、所望の面積を有する転写パターンを効率良く形成できるようになる。また、評価パラメータとしきい値との差がゼロとなる条件で、従来の着目箇所の寸法を評価する最適化方法を用いれば、さらに所望転写パターンに忠実な転写パターンを形成できるようになる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。第１、第２、第３の実施形態は本発明の基本概念を示す形態例である。
（第１の実施形態）
図１に示すように、所望転写パターン（以下、単に所望パターンという）１１と、所望パターン１１に対応した設計パターンを有する露光用マスクおよび露光の条件により決まる転写パターン１２があるときに、所望パターン１１の面積Ｓ１と転写パターン１２との面積Ｓ２の差（Ｓ２−Ｓ１）を評価パラメータΔとして定義する。
【００３２】
転写パターン１２は、例えば、所望パターン１１に対応した設計パターンを有する露光用マスクに光を照射してフォトレジスト（感光性膜）を露光し、この露光されたフォトレジストを現像して形成されるフォトレジストパターンである。他の実施形態の転写パターンについても同様である。
【００３３】
評価パラメータΔが０であれば、転写パターン１２の面積は所望パターン１１の面積と等しいことになる。コンタクトホールなどの場合のように、形状よりも面積が重要視される転写パターンの場合、ＥＤ図を用いる必要はなく、評価パラメータΔが０よりも大きくなるまで、設計パターンおよび露光の条件を更新するという露光用マスク・露光条件の設計を行なえば良い。
【００３４】
図２に、従来のＥＤ図を用いた評価法および評価パラメータΔを用いた評価法に基づいた露光用マスク・露光条件の設計を行なうためのシミュレーションのフローチャートを示す。
【００３５】
これは、ステップＳ４で評価パラメータΔがしきい値（例えば０）よりも大きくなるまで、露光用マスクのパターン（設計パターン）およびステッパ露光装置の照明条件（露光の条件）を更新し（ステップＳ５）、この更新した設計パターンおよび照明条件に基づいて従来のＥＤ図を用いた最適化法により露光量を求める（ステップＳ２）という一連のステップを繰り返す。そして、評価パラメータΔがしきい値よりも大きくなったときの設計パターンおよび照明条件を用いて露光を行なう。
（第２の実施形態）
図３に示すような所望パターン２１と転写パターン２２があるとき、転写されるべき部分であるが転写パターンが形成されていない部分２３の面積と、転写されるべきでない部分であるが転写パターンが形成されている部分２４の面積との和を評価パラメータＶ（転写特性）と定義する。この評価パラメータＶは、所望パターン２１に対しどの程度転写パターン２０の形状が忠実であるかを示す。
【００３６】
評価パラメータＶが０であれば、第１の実施形態と同様に、転写パターン２２の面積は所望パターン２１の面積と等しいことになる。さらに、転写パターン２２の形状と所望パターン２１の形状も等しいことになる。すなわち、転写パターン２２と所望パターン２１とは同一パターンとなる。
【００３７】
図２のフローチャートに従って、第１の実施形態と同様に、露光用マスク・露光条件の設計を行なうと、転写パターン２２の角部がどの程度の形状劣化が生じるか見当をつけられ、露光用マスク・露光条件の設計を効率良く行なえるようになる。
（第３の実施形態）
本実施形態は、図４（ａ）に示すように、第１の所望パターン３１と第２の所望パターン３２とを部分的に重ねて形成されたパターンを最終的な所望パターン３３とする例である。
【００３８】
図４（ｂ）は、転写パターンを示しており、３４は第１の所望パターン３１に対応した第１の設計パターンを有する第１の露光用マスクを用いて形成された第１の転写パターン、３５は第２の所望パターン３２に対応した第２の設計パターンを有する第２の露光用マスクを用いて形成された第２の転写パターン、３６は転写パターン３４と第２の転写パターン３５とが重なって形成された転写パターンを示している。
【００３９】
ここでは、転写パターン３６の面積を評価パラメータＵ（相関）と定義する。
第１の所望パターン３１と第２の所望パターン３２とが重なる部分の面積が大きければ良い場合、この評価パラメータＵが最終的な所望パターン３３の面積（しきい値Ｕｅ）よりも大きくなるように、露光用マスク・露光条件の設計を行なえば良い。この評価パラメータＵを用いた露光用マスク・露光条件の設計方法は図２のフローチャートに従って行なう。
【００４０】
また、転写パターン３６が所望位置に形成されることが重要である場合、例えば、図２のフローチャートに従って、転写パターン３４，３５の寸法が許容範囲になる露光量近傍において評価パラメータＵがしきい値Ｕｅに近くなるように、露光用マスク・露光条件の最適化を行なえば良い。この際、パターン転写の忠実度はＵをＵｅで規格することで得ることができる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、感光性膜としてポジ型レジストを用い、手段の項で示した（式１）、（式２）、（式３）から得られる所望パターンの面積と転写パターンの面積との差（評価パラメータΔ）を用いて、評価化パラメータΔの許容範囲の上限、下限をそれぞれΔｅsup 、Δｅinf とすると、
Δｅsup ≧Δ≧Δｅinf
を満たすＥＤ図上の領域が最大になるようように、図２のフローチャートに従ったシミュレーションにより露光用マスク・露光条件の設計を行なう。
【００４２】
（式２）、（式３）における強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）はシミュレーション条件により得られる。
例えば、転写パターンの面積が所望パターンの面積以上かつ許容範囲の上限が所望パターンの面積の１０％となるような条件で最適化を行なう場合、所望パターンの面積をＳとすると、
０．１Ｓ≧Δ≧０                  …（２）
を満たすＥＤ図上の領域が最大になるようように、露光用マスク・露光条件の設計を行なう。このような設計を行なった結果、図５（ａ）に示すように、許容範囲を示すプロセスウインドウが広い露光量−デフォーカス依存性を得ることができた。比較のために、図５（ｂ）に、寸法から最適化したマスク設計パターンと露光条件で露光を行った場合のＥＤ図を示す。
【００４３】
この条件で実際に露光を行なった結果、各箇所の寸法は所望パターンとは異なるがコンタクトとして必要な面積を確保できる転写パターンを形成できることを確認した。
（第５の実施形態）
図６は、本発明の第５の実施形態に係る露光用マスク・露光条件の設計方法を説明するための図である。
【００４４】
図６（ａ）は、ＥＤ図を用いた従来の設計方法により得られた露光用マスク・露光条件で作成した転写パターンを示している。また、図６（ｃ）は、この転写パターンに係る露光量−デフォーカス依存性を示している。
【００４５】
図中、４１は所望パターン、４２は転写パターン、４３は着目箇所ａの寸法が許容範囲に納まる領域、４４は着目箇所ｂの寸法が許容範囲に納まる領域、４５は着目箇所ａおよび着目箇所ｂの寸法がともに許容範囲に納まる領域（共通許容領域）、４６は手段の項で示した（式６）、（式７）、（式８）、（式９）から得られる評価パラメータＶ（転写性能）がしきい値以下になる領域を示している。
【００４６】
本実施形態では、共通許容領域４５内で領域４６がなるべく大きくなるように、図２のフローチャートに従って、露光用マスク・露光条件の設計を行なう。
このような設計方法により、図６（ｄ）に示すような露光量−デフォーカス依存性が得られた。図６（ｂ）に本実施形態の設計方法により得られた露光用マスク・露光条件で作成した転写パターンを示す。図６（ｂ）から、転写パターン４２は所望パターン４１をほぼ再現できるまでに改善されたことが分かる。
（第６の実施形態）
図７は、本発明の第６の実施形態に係る露光用マスク・露光条件の設計方法を説明するための図である。
【００５３】
（第６の実施形態）
図７は、本発明の第６の実施形態に係る露光用マスク・露光条件の設計方法を説明するための図である。
【００５４】
この図は、所望パターン６１を得るために、ステッパー等の転写装置を用いて転写して得られた転写パターン６２が、ステッパー等の転写装置の位置精度により、所望位置からｅ＝（ａ，ｂ）だけずれて転写された状態を示している。
【００５５】
ここで、ｅは転写装置による転写パターンの位置ずれを表すベクトルであり、ａ、ｂはそれぞれ所望パターン６１に対する転写パターン６２のｘ方向ずれ量、ｙ方向ずれ量を表している。
【００５６】
一般に、転写パターンをステッパーなどの転写装置を用いて形成し、この転写パターンを用いて、エッチングや、イオン注入などを行なってＬＳＩなどの半導体装置を製造する場合、転写装置の位置精度によって決まる転写パターンの位置ずれは半導体装置の性能に影響を及ぼす。
【００５７】
そこで、本実施形態では、転写パターン６２を所望パターン６１に近付けるのと同時に、転写装置に起因する位置ずれをあらかじめ見込んだ露光用マスク・露光条件の設計を行なう。
【００５８】
ここでは、ａ、ｂの最大値の絶対値がともに２５ｎｍ以下であると想定し、請求項３に係る評価パラメータＶ（ａ，ｂ）が所望パターン６１の面積Ｓの１５％まで許容される場合について説明する。
【００５９】
この場合、図２のフローチャートに従って、ＥＤ図上において、転写パターン６２の着目箇所の寸法が許容範囲内になる露光量で、請求項３に係る評価パラメータＶ（ａ，ｂ）＝∫∫D ｄｘｄｙ｛ｆ（ｘ−ａ，ｙ−ｂ）（１−ｇ（ｘ，ｙ））＋（１−ｆ（ｘ−ａ，ｙ−ｂ））ｇ（ｘ，ｙ）｝≦０．１５Ｓを満たす領域が最大となるように、露光用マスクパターンおよび露光条件の設計を行なった。Ｄは所望パターン６１を含む領域である。
【００６０】
この結果、ステッパー等の転写装置による転写で位置ずれがある場合にも素子形成に支障を生じない転写パターン６２を得ることができた。
本実施形態では、ａ，ｂを直交座標系の成分としたが、所望パターンや使用するステッパー等の転写装置によっては他の座標形を用いても良い。また、ずれ量についても使用するステッパー等の転写装置によって異なるものであり、本実施形態の値に限定されるものではない。
（第７の実施形態）
図８は、本発明の第７の実施形態に係る露光用マスク・露光条件の設計方法を説明するための図である。
【００６１】
本実施形態は、連続した２つのリソグラフィ工程（第１のリソグラフィ工程、第２のリソグラフィ工程）に本発明を適用した例である。
ただし、連続といっても、第１のリソグラフィ工程と第２のリソグラフィ工程との間に、他の工程（第１、第２のリソグラフィ工程以外のリソグラフィ工程を含む）が有っても良い。
【００６２】
図８は、第１の所望パターン７１を得るために、ステッパー等の転写装置を用いて得られた第１の転写パターン７２（これは所望パターン７１の角部が丸まったパターンになっている）に対して、第２の所望パターン７３を得るために、ステッパー等の転写装置を用いて得られた第２の転写パターン７４が、所望位置からｅ＝（ａ，ｂ）だけずれて転写された状態を示している。
【００６３】
ここで、ｅは転写装置による転写パターンの位置ずれを表すベクトルであり、ａ、ｂはそれぞれ第２の所望パターン７３に対する第２の転写パターン７４のｘ方向ずれ量、ｙ方向ずれ量を表している。
【００６４】
一般に、転写パターンをステッパーなどの転写装置を用いて形成し、この転写パターンを用いて、エッチングや、イオン注入などを行なってＬＳＩなどの半導体装置を製造する場合、図８に示すように各工程間でのパターン合わせずれは半導体装置の性能に影響を及ぼす。
【００６５】
そこで、本実施形態では、転写パターン７２，７４をそれぞれ所望パターン７１，７３に近付けるのと同時に、転写装置に起因するパターン合わせずれをあらかじめ見込んだ露光用マスク・露光条件の設計を行なう。
【００６６】
ここでは、ａ、ｂの最大値の絶対値がともに２５ｎｍ以下であると想定し、転写パターン７２，７５とが所望パターン７１，７３の重なり面積の少なくとも８５％の面積でコンタクトしていれば許容される場合について説明する。
【００６７】
所望パターン７１，７３の重なり面積をＳとすると、請求項５に係る式から得られる評価パラメータＵ（ａ，ｂ）を用いて、図１のチャートに従い、ＥＤ図上において、転写パターン７２，７４の着目箇所の寸法が許容範囲に収まる露光量で、請求項５に係る評価パラメータＵ（ａ，ｂ）＝∫∫D ｄｘｄｙｆ１（ｘ，ｙ）ｆ２（ｘ−ａ，ｙ−ｂ）≧０．８５Ｓを満たす領域が最大となるように、露光用マスクパターンおよび露光条件の設計を行なった。ここで、Ｄは所望パターン７１，７３を含む領域、ｆ１（ｘ，ｙ）は手段の項で示した第１の転写パターン７２の有無を示す関数、ｆ２（ｘ，ｙ）は手段の項で示した第２の転写パターン７４の有無を示す関数とした。
【００６８】
この結果、ステッパー等の転写装置による転写でマスク合わせずれがある場合にも素子形成に支障を生じない転写パターン７２，７４を得ることができた。
本実施形態では、ａ，ｂを直交座標系の成分としたが、所望パターンや使用するステッパー等の転写装置によっては他の座標形を用いても良い。また、ずれ量についても使用するステッパー等の転写装置によって異なるものであり、本実施形態の値に限定されるものではない。
【００６９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、ポジ型フォトレジストを用いた場合について説明したが、ネガ型フォトレジストを用いても良い。この場合、手段の項で示したネガ型レジストに係る式を用いて評価パラメータを得る。また、露光マスクとしては手段の項で示したものを使用すると良い。
【００７０】
また、本発明はシミュレーションによる予測のみならず、実験的に得られるレジスト像に対する評価として用いることもできる。さらに、上記実施形態ではレジストパターンについて説明したが、エッチングその他の工程後に得られるパターンについて適用してもよい。
その他、本発明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。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の如きの評価パラメータ（Δ，Ｖ，Ｕ）を考慮して設計パターンおよび露光の条件を決定すれば、所望の面積を有する転写パターンを効率良く形成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光用マスク・露光条件を説明するための所望パターンおよび転写パターンを示す図
【図２】従来のＥＤ図を用いた評価法および評価パラメータΔを用いた評価法に基づいた露光用マスク・露光条件の設計を行なうためのシミュレーションを示すフローチャート
【図３】本発明の第２の実施形態に係る露光用マスク・露光条件を説明するための所望パターンおよび転写パターンを示す図
【図４】本発明の第３の実施形態に係る露光用マスク・露光条件を説明するための所望パターンおよび転写パターンを示す図
【図５】本発明の第４の実施形態に係る露光用マスク・露光条件を説明するためのＥＤ図
【図６】本発明の第５の実施形態に係る露光用マスク・露光条件の設計方法を説明するための所望パターン、転写パターンおよびＥＤ図を示す図
【図７】本発明の第６の実施形態に係る露光用マスク・露光条件の設計方法を説明するための図
【図８】本発明の第７の実施形態に係る露光用マスク・露光条件の設計方法を説明するための図
【図９】従来の問題点を説明するための所望パターン、転写パターンおよびＥＤ図を示す図
【符号の説明】
１１…所望パターン
１２…転写パターン
２１…所望パターン
２２…転写パターン
２３…転写されるべき部分であるが転写パターンが形成されていない部分
２４…転写されるべきでない部分であるが転写パターンが形成されている部分
３１…第１の所望パターン
３２…第２の所望パターン
３３…最終的な所望パターン
３４…第１の転写パターン
３５…第２の転写パターン
３６…第１、第２の転写パターンが重なって形成された転写パターン
４１…所望パターン
４２…転写パターン
４３…着目箇所ａの寸法が許容範囲に納まる領域
４４…着目箇所ｂの寸法が許容範囲に納まる領域
４５…共通許容領域
４６…評価パラメータがしきい値以下になる領域
【図１】
0003802120.tif 000009
【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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