JPH0876350A - 位相シフタ自動配置方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マスクパターンへ位相シフタを自動的に配置す
る際にシフタ配置矛盾箇所を最少にする方法及び装置を
提供する。 【構成】入力された透光パターンで、位相差を設けるべ
き近接した透光パターンの全てのペアを抽出し、パター
ンを結点，近接するパターン関係を結線で表現する無向
グラフを考え、この無向グラフの中から一筆書きの閉ル
ープとなる奇数本の結線の集合の全てを抽出し、該閉ル
ープに出現する回数の多い結線から矛盾箇所とする結線
を決定し、その結線で結ばれているパターンのペアをシ
フタ配置矛盾箇所として提示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路や液晶パ
ネル製造などに広く採用されている光リソグラフィ技術
に係り、特に、露光光に位相差を与えるマスクの位相シ
フタの自動配置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路等のパターンの形成に用
いられる光リソグラフィ技術において、従来の解像限界
寸法を越える微細パターン転写のための技術として位相
シフト法が研究されている。この位相シフト技術は、隣
り合った透光部に位相差を与えることにより解像度を向
上させるものである。この技術をＵＬＳＩ等の製造に適
用させるには、位相差を与える薄膜（シフタ）をどの透
光パターンに設けるかを自動的に決定することが必要と
なる。

【０００３】この位相シフタの自動配置に関しては、特
開平5−341498 号公報，特開平5−341497号公報に記載
されている。

【０００４】特開平5−341498 号公報では、従来マスク
パターンでの解像限界以下の距離で近接している透光パ
ターンの関係をグラフ理論等で一般的に用いられている
無向グラフで表現し、無向グラフを用いてシフタ配置処
理及び、シフタ配置矛盾箇所抽出を行っている。

【０００５】また、特開平5−341497 号公報では、一続
きの透光パターンを小さなサブパターンに分解して近接
関係を無向グラフで表現し、特開平5−341498 号公報と
同様に無向グラフからシフタ配置矛盾箇所を抽出してい
る。

【０００６】ここで、パターン近接関係の無向グラフと
は、パターンをその内側の１個の点で代表した結点で、
所定の距離以下で近接するパターン関係をパターンを表
す結点を繋ぐ結線で表したグラフである。例えば、図２
（ａ）に示すような五つの透光パターンｐｔ１〜ｐｔ５
を考え、従来マスクの解像限界以下で近接しているパタ
ーンの組が、 （ａ１）パターンｐｔ１とパターンｐｔ２、 （ａ２）パターンｐｔ１とパターンｐｔ４、 （ａ３）パターンｐｔ２とパターンｐｔ３、 （ａ４）パターンｐｔ３とパターンｐｔ４、 （ａ５）パターンｐｔ４とパターンｐｔ５、 であったとする。この場合の無向グラフは、図２（ｂ）
のようになる。すなわち、パターンｐｔ１〜ｐｔ５を結
点ｎｄ１〜ｎｄ５で表し、上記（ａ１)〜(ａ５）のパタ
ーン間の近接関係を結線ｓｇ１〜ｓｇ５で表している。

【０００７】上記二つの従来技術では、無向グラフ中か
ら奇数本の結線で構成された閉ループが存在するか否か
で、シフタ配置矛盾があるか否かを判定している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記、特開平5−34149
8 号公報，特開平5−341497 号公報に記載されている従
来技術では、マスク上の開口部に位相シフタを配置して
いるが、シフタの配置矛盾がおきる場合に抽出される矛
盾箇所選定の基準については示していない。奇数本の結
線で構成された閉ループが存在すればシフタ配置矛盾が
あることになるが、その閉ループ中のどの箇所を矛盾箇
所として表示するかの基準が明示されていない。

【０００９】ここで、シフタ配置の矛盾とは、例えば、
図３のように三つの透光パターンｐｔ６，ｐｔ７，ｐｔ
８が互いに他の二つの透光パターンと解像限界以下の距
離で近接しているような場合を指す。解像度向上のため
には隣り合ったパターンに１８０度の位相差を与えるこ
とが必要であるが、図３の場合には不可能である。この
ような場合、シフタ配置矛盾箇所として、 （ｂ１）パターンｐｔ６とパターンｐｔ７の近接部分、 （ｂ２）パターンｐｔ７とパターンｐｔ８の近接部分、 （ｂ３）パターンｐｔ６とパターンｐｔ８の近接部分、 のいずれかを指摘することが必要である。

【００１０】ところで、複雑な配置のパターンでは、シ
フタ配置矛盾箇所の選定の仕方により変更すべきパター
ンの数が大きく変わる場合がある。例えば、図４（ａ）
に示すように、四つの透光パターンｐｔ１０〜ｐｔ１３
の近接関係が （ｃ１）パターンｐｔ１０とパターン１１ （ｃ２）パターンｐｔ１０とパターン１２ （ｃ３）パターンｐｔ１０とパターン１３ （ｃ４）パターンｐｔ１１とパターン１２ （ｃ５）パターンｐｔ１１とパターン１３ である場合を考える。図４（ａ）の場合、全ての隣り合
ったパターンに１８０度の位相差を与えることは、明ら
かに不可能であり、シフタ配置矛盾箇所が発生する。

【００１１】ここで、シフタ配置矛盾箇所として（ｃ
１）パターンｐｔ１０とパターンpt11の近接関係を指摘
した場合、これら二つのパターンが近接しないようにパ
ターンｐｔ１０もしくはパターンｐｔ１１の少なくとも
一方の形状を変更すれば、シフタ配置矛盾箇所が無くな
る。例えば、図４（ｂ）に示すようにパターン１０をパ
ターン１０′のように変更すれば、矛盾無くシフタ配置
が可能である。しかし、シフタ配置矛盾箇所として（ｃ
２）パターンｐｔ１０とパターンｐｔ１２の近接関係を
指摘した場合は、シフタ配置矛盾が残る。例えば、パタ
ーン１２を図４（ｃ）のパターン１２′のように変更し
ても他のパターンｐｔ１０，ｐｔ１１，ｐｔ１３の間で
シフタ配置矛盾が生じ、さらなるパターンの変更が必要
となる。すなわち、抽出するシフタ配置矛盾箇所の位置
により、矛盾箇所の数もまた変化するのである。

【００１２】最少のシフタ配置矛盾箇所を選定するため
に、矛盾箇所とする位置の全ての組合せを考えると膨大
な組合せを考えなければならない。例えば、１３個のパ
ターンと２０個の近接パターンペアからなる図１８
（ａ）のような無向グラフで表せるパターンがあったと
する。この無向グラフの最少となるシフタ配置矛盾箇所
を特定するために、いくつかの近接パターンペアを矛盾
箇所として選ぶ組合せ数を考えると、図１８（ｂ）のよ
うになる。仮に、この場合の最少矛盾箇所数が５であっ
たとしても、１５５０４の近接パターンペアの組合せを
矛盾箇所とした場合に他の箇所でシフタ配置矛盾が無く
なるか否かを判定しなければならない。最少矛盾箇所数
が多い場合や近接パターンペア数が更に増すと、実用的
な時間内での処理は不可能である。

【００１３】本発明の課題は、シフタ配置矛盾箇所を抽
出する際に、その数を最少にする箇所を短時間で選定す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、入力され
た透光パターンに対して、位相差を設けるべき近接した
透光パターンの全てのペアを抽出し、パターンを結点，
近接するパターン関係を結線で表現する無向グラフを考
え、この無向グラフの中から一筆書きの閉じた線となる
奇数本の結線の集合の全てを抽出し、該閉ループを全て
解消できる最少個の切断すべき結線をそこに出現する結
線数に従って特定し、その結線で結ばれているパターン
のペアをシフタ配置矛盾箇所として提示することにより
達成される。

【００１５】

【作用】入力された透光パターンから任意に選んだ二つ
のパターンの組合せについて、互いに露光光学系の解像
限界以下の距離で近接しているか否かの隣接関係を調
べ、所定寸法以下の距離で近接しているパターンの全て
のペアを抽出する。これにより、位相差を与えるべきパ
ターンのペアを選び出せたことになる。

【００１６】ここではシフタ配置矛盾箇所となる近接パ
ターンがどのペアであるかを選定することを目的として
いるので、個々のパターンの形状について問題とする必
要はなく、パターン間の近接関係のみが重要となる。そ
こで、パターンを結点，パターンの近接関係を結線で表
現する無向グラフを作成する。シフタ配置の矛盾が生じ
るのは、この無向グラフ中で、一筆書きの閉じた線とな
る奇数本の結線の集合の中である。

【００１７】例えば、図５に示すように、結点ｎｄ６〜
ｎｄ１０と結線ｓｇ６〜ｓｇ１２で表される無向グラフ
があったとする。この無向グラフから抽出される奇数本
結線の一筆書き閉ループは、結線ｓｇ６，ｓｇ７，ｓｇ
８，ｓｇ１１，ｓｇ１２で構成される閉ループｌｐ１
（図６（ａ））、結線ｓｇ６，ｓｇ１０，ｓｇ１２で構
成される閉ループｌｐ２（図６（ｂ））、結線ｓｇ１
２，ｓｇ１０，ｓｇ７，ｓｇ８，ｓｇ９で構成されるｌ
ｐ３（図６(ｃ)）、及び結線ｓｇ１２，ｓｇ１１，ｓｇ
９で構成されるｌｐ４（図６（ｄ））の四つである。い
くつかの結線を切断することにより、閉ループｌｐ１，
ｌｐ２，ｌｐ３，ｌｐ４のいずれも開ループとなれば、
シフタ配置矛盾のない無向グラフを得ることができる。

【００１８】最も重複度の高い結線を見出す工程でｓｇ
１２を選択する。結線ｓｇ１２を切断結線として選べ
ば、閉ループｌｐ１〜ｌｐ４のいずれも開ループとでき
るので、最少の切断結線数でシフタ配置矛盾の無い無向
グラフを得ることができる。

【００１９】選定した結線が示す近接関係にあるパター
ンをシフタ配置矛盾箇所として表示すれば、変更が必要
となるパターン数を最少とした矛盾箇所表示となる。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）本発明の位相シフタ自動配置装置でマスク
パターンにシフタを配置するフローチャートを図１に示
す。まず、入力読み込み部ｓｔ１で、パターン設計者が
入力するマスクパターン形状及び、露光光学系のパラメ
ータを読み込む。

【００２１】次に、任意の二つのパターンの最短距離を
計算し、その距離が所定寸法（従来マスクの解像限界寸
法）以下であるパターンのペアの全てを求める（近接パ
ターンペア抽出部ｓｔ３）。

【００２２】得られた近接パターンのペアから、パター
ンを結点，近接するパターン関係を結線とする無向グラ
フと考える。この無向グラフから、一筆書きの閉ループ
となる奇数本の結線の集合を全て抽出する（奇数本結線
閉ループ抽出部ｓｔ４）。奇数本結線閉ループの中で
は、互いに隣り合ったパターン間に位相差を設けること
ができない部分が生じ、シフタ配置矛盾が起きる。奇数
本結線閉ループが存在しない無向グラフでは、シフタ配
置矛盾は無い。そこで、抽出した全ての奇数本結線閉ル
ープを開ループとするように、いくつかの結線を切断す
ることにする。結線はパターンが近接していることを表
しているので、「結線を切断する」とはパターンの形状
等を変更してその間の距離を所定寸法以上に離すことで
ある。

【００２３】そこで、最少切断結線決定部ｓｔ５で、最
少本の切断すべき結線を決定する。ここで抽出した切断
すべき結線が表す近接パターンペアがシフタ配置矛盾箇
所となるので、これをシフタ配置矛盾箇所として表示す
る（位相シフタ配置矛盾箇所表示部ｓｔ６）。

【００２４】次に、本装置を用いて、波長０.３６５μ
ｍ，投影レンズの開口数０.５，コヒーレンスファクタ
０.３ の露光装置で用いるマスクパターンについてシフ
タ配置を行った結果を示す。入力したマスクパターン
は、図７に示すような遮光部中に配置された八つの透光
パターンｐｔ２１〜ｐｔ２８で、投影像の寸法に換算し
て最小寸法０.３μｍで設計されている。隣接関係を判
定する遮光部間隔を０.４μｍとした。

【００２５】入力マスクパターンについて０.４μｍ 以
下の間隔で近接している全てのパターンペアを、近接パ
ターンペア抽出部ｓｔ３で求めた。すなわち、以下の１
１のペアが求まった。

【００２６】 （ｄ１）パターンｐｔ２１とパターンｐｔ２２ （ｄ２）パターンｐｔ２１とパターンｐｔ２７ （ｄ３）パターンｐｔ２１とパターンｐｔ２８ （ｄ４）パターンｐｔ２２とパターンｐｔ２３ （ｄ５）パターンｐｔ２３とパターンｐｔ２４ （ｄ６）パターンｐｔ２３とパターンｐｔ２７ （ｄ７）パターンｐｔ２３とパターンｐｔ２８ （ｄ８）パターンｐｔ２４とパターンｐｔ２５ （ｄ９）パターンｐｔ２５とパターンｐｔ２６ （ｄ１０）パターンｐｔ２６とパターンｐｔ２７ （ｄ１１）パターンｐｔ２７とパターンｐｔ２８ パターンｐｔ２１〜ｐｔ２８を結点ｎｄ２１〜ｎｄ２
８、（ｄ１)〜(ｄ１１）の近接パターンペアを結線ｓｇ
２１〜ｓｇ３１とした無向グラフは、図８のようにな
る。この無向グラフから奇数本の結線で構成される閉ル
ープを奇数本結線閉ループ抽出部ｓｔ４で求めると、図
９（ａ）〜（ｇ）に示す閉ループｌｐ２１〜ｌｐ２７が
得られた。

【００２７】これらのループｌｐ２１〜ｌｐ２７を用い
て、最少切断結線決定部ｓｔ５により以下の処理を行っ
た。ループｌｐ２１〜ｌｐ２７を構成する結線の出現回
数を求めると図１０（ａ）のようになる。最も出現回数
の多い結線は、結線ｓｇ２２とｓｇ３１なので、いずれ
か一方を切断結線とする。ここでは、結線ｓｇ２２を選
択した。その結果、閉ループｌｐ２３，ｌｐ２５，ｌｐ
２７のみが残り、これらの閉ループについて結線の出現
回数を求めたところ図１０（ｂ）のようになった。最も
出現回数の多い結線ｓｇ２６を切断結線とすると、全て
の閉ループが解消された。

【００２８】選んだ切断結線ｓｇ２２とｓｇ２６が表す
近接パターンペア （ｄ２）パターンｐｔ２１とパターンｐｔ２７、 （ｄ６）パターンｐｔ２３とパターンｐｔ２７ を位相シフタ配置矛盾箇所ｅｒ２１，ｅｒ２２とし、そ
れ以外の近接パターンペアに位相差を設けるようにした
ところ、パターンｐｔ２２，ｐｔ２４，ｐｔ２６，ｐｔ
２８にシフタを設けることとなった。この結果を位相シ
フタ配置矛盾箇所表示部ｓｔ６で図１１のように表示し
た。

【００２９】指摘されたシフタ配置矛盾箇所のパターン
を修正してシフタ配置を可能とし、位相シフトマスクを
作成した。このマスクパターンを用いて露光現像実験を
行ったところ良好なレジストパターン形状を得ることが
できた。

【００３０】（実施例２）実施例２では、最少切断結線
決定部ｓｔ５で最少本の切断すべき結線を決定する際
に、本数の少ない奇数本結線閉ループの中から切断すべ
き結線を選択する場合について述べる。実施例１と同じ
露光光学装置で用いる、図１２に示すような遮光部中に
配置された七つの透光パターンｐｔ４１〜ｐｔ４７にシ
フタ配置を行った。

【００３１】実施例１と同様の手順で、図１のフローの
奇数本結線閉ループ抽出部ｓｔ４の処理まで行った。図
１２のパターンに対する無向グラフは、図１３のように
なり、抽出された奇数本結線閉ループは図１４（ａ）〜
（ｆ）の閉ループｌｐ４１〜ｌｐ４６の六つである。

【００３２】ここで、閉ループｌｐ４１〜ｌｐ４６に出
現する結線数を閉ループの結線数別に求めると図１５
（ａ）のようになる。３本の結線からなる閉ループ（３
結線閉ループ）で最多出現結線である結線ｓｇ４２を切
断結線とした。その結果残る閉ループｌｐ４３，ｌｐ４
４，ｌｐ４６について、図１５（ａ）と同様に出現結線
回数を求めると図１５（ｂ）のようになった。図１５
（ｂ）で、３結線閉ループの出現結線は、結線ｓｇ４
７，ｓｇ４８，ｓｇ４９でいずれも１回ずつである。こ
れらの結線について、５結線閉ループの出現結線をみる
と、結線ｓｇ４７とｓｇ４９が共に１回ずつで最多であ
る。さらに、結線ｓｇ４７とｓｇ４９について７結線閉
ループの出現結線をみると共に１回ずつなので、結線ｓ
ｇ４７、または結線ｓｇ４９のいずれか一方を切断結線
として選択する。ここでは、すでに選んだ切断結線ｓｇ
４２が示すパターンの近接関係がパターンｐｔ４１とパ
ターンｐｔ４６であるので、パターンｐｔ４６との近接
関係を示す結線ｓｇ４９を選択した。

【００３３】結線ｓｇ４２とｓｇ４９を切断結線として
選択することにより図１４（ａ）〜（ｆ）の全ての閉ル
ープが解消された。

【００３４】選んだ結線ｓｇ４２とｓｇ４９が示すパタ
ーンの近接関係である （ｅ１）パターンｐｔ４１とパターンｐｔ４６、 （ｅ２）パターンｐｔ４５とパターンｐｔ４６ をシフタ配置矛盾箇所ｅｒ４１，ｅｒ４２とし、その他
の近接パターンペアに位相差を設けるようにしたところ
パターンｐｔ４２，ｐｔ４４，ｐｔ４７にシフタを設け
ることとなった。この結果を、位相シフタ配置矛盾箇所
表示部ｓｔ６で図１６のように表示した。

【００３５】実施例１の結線数別でない出現回数で切断
結線を選ぼうとした場合には、実施例２のパターンでは
合計の出現回数がいずれも最大の３回である結線が６個
もある。結線数の多い閉ループの場合は、後に選択され
る切断結線により開ループとなる可能性が高いので、ま
ずは結線数の少ない閉ループを構成する結線から切断結
線を選ぶのがよいと考えられる。

【００３６】指摘されたシフタ配置矛盾箇所のパターン
を修正してシフタ配置を可能とし、位相シフトマスクを
作成した。このマスクパターンを用いて露光現像実験を
行ったところ良好なレジストパターン形状を得ることが
できた。

【００３７】（実施例３）実施例３では、切断すべき結
線を決定する際に、奇数本結線閉ループ中の結線出現回
数に、閉ループの結線数に従った重みを付けた結果から
切断結線を選択する場合について述べる。実施例２と同
じマスクパターンを用い、奇数本結線閉ループ抽出部ｓ
ｔ４の処理まで行った。

【００３８】閉ループ中に出現する結線数を求める際
に、切断結線となりうる確率を考慮する。すなわち、３
結線閉ループを開いた線とするためには３本の結線の中
から１本を切断結線とするので、各結線の切断結線とな
りうる確率は１／３であり、５結線閉ループでは確率１
／５，７結線閉ループでは確率１／７である。これらの
確率を重みとして出現回数に付けて、合計した結果を図
１７に示す。まず、全ての閉ループについて重み付き出
現回数を求めた結果、図１７（ａ）のようになった。合
計が最大の結線ｓｇ４２を切断結線として選択した。次
に、ｓｇ４２を切断結線とした結果残る閉ループｌｐ４
３，ｌｐ４４，ｌｐ４６について、出現結線回数を求め
ると図１７（ｂ）のようになり、合計が最大の結線ｓｇ
４７とsg49の一方を切断結線とする。ここでは、ｓｇ４
７とした。

【００３９】選択された切断結線が示すシフタ配置矛盾
箇所とシフタを配置した他のパターンを表示した。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、最少の近接パターンペ
アをシフタ配置矛盾箇所として抽出することが短時間で
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示すフローチャート。

【図２】パターンと無向グラフの関係の説明図。

【図３】シフタ配置矛盾の説明図。

【図４】シフタ配置矛盾箇所数が変わることの説明図。

【図５】無向グラフ。

【図６】図５中の奇数本結線閉ループを表す説明図。

【図７】実施例１で用いたパターン図。

【図８】図７の無向グラフを表す説明図。

【図９】図８中の奇数本結線閉ループを表す説明図。

【図１０】図９中の結線の出現回数を表す説明図。

【図１１】シフタ配置矛盾箇所とシフタを設けるパター
ンを示したパターン図。

【図１２】実施例１で用いたパターン図。

【図１３】図１２の無向グラフを表す説明図。

【図１４】図１３中の奇数本結線閉ループを表す説明
図。

【図１５】図１４の結線数別に、結線の出現回数を表す
説明図。

【図１６】シフタ配置矛盾箇所とシフタを設けるパター
ンを示したパターン図。

【図１７】実施例３の重み付き結線出現回数を表す説明
図。

【図１８】２０の近接パターンペアからなる無向グラフ
と、その無向グラフ中の結線からいくつかを選択した場
合の組合せ数を示した説明図。

【符号の説明】

ｓｔ１…入力読み込み部、ｓｔ３…近接パターンペア抽
出部、ｓｔ４…奇数本結線閉ループ抽出部、ｓｔ５…最
少切断結線決定部、ｓｔ６…位相シフタ配置矛盾箇所表
示部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】与えられた露光用マスクパターンの中から
   透過光の位相を変える位相シフタを配置すべきパターン
   を特定する位相シフタ自動配置方法において、 前記マスクパターンの形状の入力工程と，所定量以下の
   間隔で互いに近接して配置されている透光パターンのペ
   アの全てを抽出する近接パターンペア抽出工程と，近接
   パターンペアに対して２種類の位相を与えるようにシフ
   タを交互に配置した場合にシフタ配置矛盾が生じる近接
   パターンペアの数を最少とする最少矛盾箇所決定工程
   と，位相シフタ配置矛盾箇所を表示する表示工程を備え
   たことを特徴とする位相シフタ自動配置方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の前記最少矛盾箇所決定工
   程は、 前記近接パターンペア抽出工程で抽出された全てのパタ
   ーンを結点、互いに近接するパターンを結線で表現する
   無向グラフで表した場合に、一筆書きの閉じた線となる
   奇数本の結線の集合の全てを抽出する奇数本結線閉ルー
   プ抽出工程と、 前記閉ループを構成する結線数を求めることにより、全
   ての前記閉ループを解消することのできる最少個の切断
   すべき結線を特定する切断結線決定工程を備えた位相シ
   フタ自動配置方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載の前記切断結線決定工程
   は、前記奇数本結線閉ループの中の出現回数の多い結線
   から切断結線を決定する工程である位相シフタ自動配置
   方法。
4. 【請求項４】請求項２に記載の前記切断結線決定工程
   は、結線数の少ない閉ループ中で出現回数の多い結線か
   ら切断結線を決定する工程である位相シフタ自動配置方
   法。
5. 【請求項５】請求項２に記載の前記切断結線決定工程
   は、奇数本閉ループ中の結線の出現回数に、閉ループの
   結線数に従って重みを付け、重み付き出現回数の合計の
   多い結線から切断結線を決定する工程である位相シフタ
   自動配置方法。
6. 【請求項６】与えられた露光用マスクパターンの中から
   透過光の位相を変える位相シフタを配置すべきパターン
   を特定する位相シフタ自動配置装置において、前記マス
   クパターン形状の入力手段と、互いに近接して配置され
   ている透光パターンのペアの全てを抽出する近接パター
   ンペア抽出手段と、前記パターンペアに対して２種類の
   位相を与えるようにシフタを交互に配置した場合にシフ
   タ配置に矛盾が生じる近接パターンペア数を最少とする
   最少矛盾箇所決定手段と、前記位相シフタ配置矛盾箇所
   を表示する手段を備えたことを特徴とする位相シフタ自
   動配置装置。