JP2009092779A - 半導体装置の設計方法及び半導体装置の製造方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子のパターンのレイアウトを作成する際に、シミュレーションを行うことなくパターンのレイアウトから、当該レイアウトのうち特定のパターンを容易且つ確実に検出する。
【解決手段】ＴＣＣの固有ベクトルを算出し、第１の評価領域と第２の評価領域とで異なる第１の数値を配して、ビットマップで２次元マップを作成する。パターンのレイアウトを２次元マップと比較して、レイアウトのうち第１の評価領域及び第２の評価領域と合致する部分について評価値を算出する。評価値を基準値と比較し、基準値よりも小さい評価値の付与されたレイアウトの部分を、光学的に露光転写が不都合な特定パターンとして検出する。
【選択図】図８

Description

本発明は、半導体素子のパターンのレイアウトを作成する半導体装置の設計方法及び半導体装置の製造方法、並びにプログラムに関する。

近年、半導体集積回路の高集積化による微細化に伴い、フォトリソグラフィー工程において、光近接効果の影響が顕著に現れるようになってきており、設計データ通りの転写パターンを得ることが困難になっている。この微細化により生じた問題を解決するために、例えば特許文献１のように光近接効果の影響を予測し、設計データ通りの転写パターンが得られるように、設計時のパターンデータを補正する光近接効果補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）技術が用いられている。

光近接効果の影響は、光学系の光源に用いられる波長や光源形状、また、レンズの開口数等により異なる。そのため、設計されたパターンによっては光近接効果の影響を強く受けてしまう配置が存在する。このように光近接効果の影響を強く受けるパターンでは、設計データ通りの寸法・形状になるようにＯＰＣ処理を施しても補正が不十分になってしまうことや、他のパターンに比べてコントラストや焦点深度など、マージンが少なくなってしまうことが問題となっている。そのため、このようなパターンを事前に探し出し、設計データの修正や超解像技術を適用する等の対応が必要となっている。このような光学的に弱いパターンを検出するために、シミュレーションによって半導体基板（半導体ウェーハ）へ転写されるパターン像を予測し、その寸法や形状を用いて光学的に弱くなるパターンを検出する方法や、経験等から危険とされるパターンをデータベース等に蓄積し、例えば特許文献２のように危険パターンとパターンマッチングを行い、パターンを検出する方法が用いられるようになっている。

特開２００３−２５７８４２号公報 特開２００３−９２２３７号公報

従来、光学系が苦手とするようなパターン形状・配置は、設計データが規定を満たしているか確認するデザインルールチェック（ＤＲＣ）では確認できないため、転写されるパターン像をシミュレーションによって求め、その寸法や形状から近接効果の影響を強く受けるパターンを検出しなければならない。この方法では転写されるパターン像をシミュレーションで計算する必要があり、シミュレーションに要する時間が大きいことが問題となっている。

本件は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、半導体素子のパターンのレイアウトを作成する際に、シミュレーションを行うことなくパターンのレイアウトから、当該レイアウトのうち特定のパターンを容易且つ確実に検出する半導体装置の設計方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本件では、半導体素子のパターンのレイアウトを作成する半導体装置の設計方法を対象とする。本件の設計方法は、少なくとも１種の評価領域を特定し、当該評価領域に第１の数値を付与して２次元マップを作成する第１のステップと、前記レイアウトを前記２次元マップと比較して、前記レイアウトのうち前記評価領域と合致する部分について、前記第１の数値に基づいて第２の数値を付与する第２のステップと、前記第２の数値を予め設定された第３の数値と比較し、前記レイアウトのうちで特定の前記パターンを検出する第３のステップとを含む。

本件では、上記の設計方法を適応した半導体装置の製造方法を対象とする。本件の製造方法は、少なくとも１種の評価領域を特定し、当該評価領域に第１の数値を付与して２次元マップを作成する第１のステップと、半導体素子のパターンのレイアウトを前記２次元マップと比較して、前記レイアウトのうち前記評価領域と合致する部分について、前記第１の数値に基づいて第２の数値を付与する第２のステップと、前記第２の数値を予め設定された第３の数値と比較し、前記レイアウトのうちで特定の前記パターンを検出する第３のステップとを含む第１の工程と、特定の前記パターンのデータが加味されて作成された前記レイアウトに基づいて作製されたフォトマスクを用い、リソグラフィーにより前記レイアウトの前記パターンを半導体基板上に転写する第２の工程とを含む。

本件のプログラムは、上記の設計方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのものである。

本件によれば、半導体素子のパターンのレイアウトを作成する際に、シミュレーションを行うことなくパターンのレイアウトから、当該レイアウトのうち特定のパターンを容易且つ確実に検出することができる。

―本発明の基本骨子―
本発明では、少なくとも１種の評価領域を特定し、当該評価領域に第１の数値を付与してなる２次元マップを作成し、半導体素子のパターンのレイアウトを２次元マップと比較して、レイアウトのうち評価領域と合致する部分について、第１の数値に基づいて第２の数値を付与し、第２の数値を予め設定された第３の数値と比較して、レイアウトのうちで特定のパターンを検出する。

具体的には、評価領域として、特定パターンに正の評価を与える第１の評価領域と、特定パターンに負の評価を与える第２の評価領域とを特定し、第１の評価領域と第２の評価領域とで異なる第１の数値を配する。そして、第２の評価領域に対応した特定パターンを可及的に除外し、当該特定パターンのないレイアウトのデータを作成する。

ここでは、２次元マップとして、半導体ウェーハ上に転写されるパターンが周辺から受ける光学的な特性を例えばビットマップ形式で表現する。例えば、露光照明がいわゆる輪帯照明である場合の２次元マップの一例を図１に示す。ここで、それぞれ同心円状に第１の評価領域及び第２の評価領域が示されている。この２次元マップでは、ビットマップのピクセル毎に第１の数値を配することにより、従来技術の如きシミュレーションを用いることなく、２次元マップとパターンとを重ね合わせて、第２の評価領域、即ち形成危険領域（ホットスポット）に対応した特定パターンを抽出する。

以下、本発明の基本原理である、光学的な特徴を得る方法について説明する。
半導体ウェーハ面に転写されるパターンは、この面上の光強度分布によって求まる。光強度分布は、マスクパターンと、光学的特性を表す相互透過係数(ＴＣＣ：Transmission Cross Coefficient)とにより表すことができる。ＴＣＣは、光源波長や光源（露光照明）の形状、レンズの開口数等により定まる係数であり、空間周波数成分のペアの干渉によって形成される干渉縞の伝達の大きさを意味する。これらを用いて光強度分布は式１のように表される。

式１では、求めたい光強度が座標空間で表されるのに対し、右辺は空間周波数で表されるため、光学的な特徴を座標空間上で現すことは出来ない。４次元で表されるＴＣＣは特異値分解（ＳＶＤ）として知られる数学的操作により２つの関数に分解でき、式２に示すように固有値σと固有ベクトルΦとで表すことができる。

ＴＣＣを式２で表すことにより、式１の光強度分布をコヒーレント系の和（ＳＯＣＳ： Sum Of Coherent Systems）として、式３で求められる。

ここで、φ_k，ｇはそれぞれ座標空間上での固有ベクトル(２次元マップ)、マスクパターンを意味している。式３は、２次元マップとマスクパターンとのコンボリューションの絶対値２乗が光強度になることを示しており、各固有ベクトルに対応する固有値で重み付けがされている。即ち、マスクパターンが半導体ウェーハに転写される際に受ける光近接効果の影響は固有ベクトルで表される。式３において、全ての固有値について計算を行えば式１と等しい計算結果になるが、固有値の大きさは図２に示すように、２次関数的に小さくなるため全ての固有値について計算せずとも、値の大きな固有値について計算すれば十分に有効な値が得られる。図２では、輪帯照明（annular）、クロスポール照明（crosspole）、円状照明（conventional）の３種の露光照明について、固有値番号に対する固有値の大きさを示している。

求めた２次元マップを用いて、光学的に弱いパターンを検出する方法について述べる。式３において、例えば影響度の最も大きい固有値の絶対値が最大の２次元マップに注目する。１つの固有値について計算を行った場合、この固有値により定まる光強度は対応する２次元マップとマスクパターンとのコンボリューションで表される。即ち、２次元マップとパターンとを重ねたときに、２次元マップの中心部と重なっている点における光強度は、周辺部分の２次元マップとパターンとの合成積で求まる。同様にマスク上の各点について、２次元マップの中心部と重ねて合成積を計算することにより、光強度分布が求まる。

例えば一例として、後述する実施形態における図５（ａ）に示す露光照明を用いる場合について考える。この露光照明では、図中の白い部分は光の透過領域であり、黒い部分は遮光領域とされている。図５（ａ）の露光照明を用いると、図５（ｂ）の２次元マップを得ることができる。このとき、図６のようなホールパターンを設計する場合に、それぞれのホールパターンの中心部に２次元マップの中心部を合わせると、図６（ａ）のホールパターンでは、それぞれのホールパターン同士が互いに強め合っていることが判る。逆に、図６（ｂ）のホールパターンでは、正方格子上に配置されたパターン同士は問題ないが、格子上のホールパターンに囲まれるホールパターンＡは、周辺のホールパターンから光強度が弱められる負の影響を受ける。このとき、ホールパターンＡも周辺のホールパターンを弱める位置にあるが、最も弱められるホールパターンは周辺のホールパターンから最も強く影響を受けるホールパターンＡであることが判るため、ホールパターンＡを光学的に弱いパターンとして検出することができる。このように、２次元マップとパターンとを重ね合わせてゆくことにより、光学条件から求めた２次元マップを用いて、光学的に弱くなるパターンを検出することができる。

実際に、ホットスポットのように光学的に不都合なパターンを検出するためには、固有ベクトルを分布で持つのではなく、短形に単純化してもよい。この場合、パターンと重ね合わせて負の効果を受ける箇所の矩形と重なるパターンを評価し、一定値以上の評価値（第３の数値）になる箇所を最終的に検出すればよい。

また、固有ベクトルを求める際に、異なる光学条件に対応するＴＣＣを計算し、その差分から固有ベクトルを求めてもよい。この場合、ＴＣＣの差分は光学条件の違いによる光強度の変化を表し、光学条件が変動した際に半導体ウェーハ上で変化量が大きくなる位置、マージンの少ない位置を読み取ることができる。例えば、フォーカスを変動させて求めたＴＣＣとの差分を用いると、フォーカスが変動した場合に変化量が大きい箇所を読み取ることができる。例えば図９は、図５（ａ）の露光照明を用い、フォーカス位置を０．１μｍ変化させたＴＣＣの差分値から算出して作成した２次元マップである。

また、上記した概念を用いると、２次元マップを作成する際に、ＴＣＣの固有ベクトルを用いる代わりに、パターンの配置を望まない位置情報を使用し、デザインルールの評価を行うことができる。これにより、従来のように最小寸法及び最小スペースや、隣接するパターンとの距離でデザインルールを定義するのではなく、パターンの配置状態をデザインルールに取り入れることができる。

更には、２次元マップを作成する際に、ＴＣＣの固有ベクトルの算出に加えて、パターンの配置を望まない位置情報を併用し、光学的なホットスポット及びパターンを配置したくない位置情報に対応した特定パターンを抽出することもできる。この構成により、光学的な要請に加えて、パターンの配置を望まない固有の要請にも配慮した、より緻密なパターンデータの作成が可能となる。

―本発明を適用した好適な諸実施形態―
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施形態］
本実施形態では、半導体装置のレイアウトの設計方法を開示する。
図３は、第１の実施形態で用いる半導体装置の設計装置の概略構成を示すブロック図である。

（レイアウトの設計装置の構成）
この設計装置は、２次元マップを作成するマップ作成部１と、マップ作成部１で作成された２次元マップのデータを記憶・格納するデータベース２と、データベース２から所定の２次元マップを選定して取り出すマップ選定部３と、半導体素子を構成するパターンのレイアウトを２次元マップと比較して評価値を算出する評価値算出部４と、評価値算出部４で算出された評価値を予め設定された基準値と比較する基準値比較部５と、基準値比較部５による比較結果に基づいて、レイアウトのうちの特定パターンを検出する特定パターン検出部６とを有して構成されている。

マップ作成部１は、使用する露光照明の形状及びレンズの開口数等に基づき、上記した式１〜式３を用いてＴＣＣの固有ベクトルを算出し、例えばビットマップで２次元マップを画像表示する。２次元マップを作成するに際して、マップ作成部１は、特定パターンに正の評価を与える第１の評価領域と、特定パターンに負の評価を与える第２の評価領域とを特定し、第１の評価領域と第２の評価領域とで異なる第１の数値を配する。例えば、第１の評価領域には「＋１」を、第２の評価領域には「−１」を付与する。更に、露光光が合焦していない（フォーカスエラーが生じている）場合等に応じて、より高い負の評価として「−２」等が第２の評価領域に付与されることもある。

マップ選定部３は、使用する露光照明の形状及びレンズの開口数等を表すパラメータが入力されると、当該パラメータに従ってデータベース２にアクセスし、該当する２次元マップが格納されている場合には、データベース２からその２次元マップを読み出す。データベース２及びマップ選定部３を用いることにより、パターン設計時にマップ作成部１で逐一ＴＣＣの固有ベクトルを算出することを要せず、簡略化されたパラメータをマップ選定部３に入力するだけで所望の２次元マップを取得することができる。勿論、データベース２及びマップ選定部３を用いることなく、パターン設計時にマップ作成部１で逐一ＴＣＣの固有ベクトルを算出する構成を採用しても良い。

評価値算出部４は、パターンのレイアウトを２次元マップと比較して、レイアウトのうち第１の評価領域及び第２の評価領域と合致する部分について、各々の第１の数値に基づいて第２の数値を付与し、評価値を算出する。ここでは、レイアウトのうち着目するパターンの中心部に２次元マップの中心部を合わせ、第１の評価領域及び第２の評価領域の第１の数値を用いて、着目するパターンに第２の数値を付与してゆく。

基準値比較部５は、例えばホットスポットであるか否かを判断する第３の数値が予め定められており、この第３の数値を基準値として用いて、例えば当該基準値よりも小さい、絶対値の大きい負数である評価値の有無を判断する。
特定パターン検出部６は、基準値比較部５で基準値よりも小さい評価値の付与されたレイアウトの部分を、光学的に露光転写が不都合な特定パターンとして検出する。

（半導体装置の設計方法）
図４は、第１の実施形態による半導体装置の設計方法をステップ順に示すフロー図である。ここでは、複数のホールパターンからなるレイアウトを設計する場合を例示する。
本実施形態では、図５（ａ）に示す露光照明を用いる。この露光照明１０は、輪帯パターン１１と、その周囲に配された４つの光透過領域１２ａからなるクアドラポールパターン１２とから構成されている。この露光照明１０を用いて、図６（ｂ）に示すホールパターンからなるレイアウトの設計方法について説明する。

先ず、マップ作成部１は、使用する露光照明の形状及びレンズの開口数等に基づき、上記した式１〜式３を用いて、上記のようにＴＣＣの固有ベクトルを算出し、ビットマップで２次元マップを画像表示する（ステップＳ１）。画像表示された２次元マップを図５（ｂ）に示す。ここで、２次元マップの中心部に評価対象のパターンを配した場合に、当該パターンに対して互いに光強度を強める関係となるパターン形成領域を第１の評価領域、当該パターンに対して互いに光強度を弱める関係となるパターン形成領域を第２の評価領域と記す。図示の便宜上、図５（ｂ）の第２の評価領域に網目を付す。

ここで、マップ作成部１は、第１の評価領域と第２の評価領域とで異なる第１の数値を配する。ここでは、図７（ａ）に示すように、第１の評価領域には「＋１」を、第２の評価領域には「−１」を適宜付与する。

ここで、マップ作成部１で作成された上記の２次元マップのデータがデータベース２に格納されている場合には、使用する露光照明の形状及びレンズの開口数等を表すパラメータをマップ選定部３に入力する。マップ選定部３は、当該パラメータに従ってデータベース２にアクセスし、該当する２次元マップが格納されている場合には、データベース２からその２次元マップを読み出す（ステップＳ１'）。

続いて、評価値算出部４は、パターンのレイアウトを２次元マップと比較して、レイアウトのうち第１の評価領域及び第２の評価領域と合致する部分について、各々の第１の数値に基づいて第２の数値を付与し、評価値を算出する。
図６（ｂ）のレイアウトは、２次元のビットマップにより例えば図７（ｂ）のように定義される。ここで、各ホールパターンには便宜上「＋１」が均一に付与される。

詳細には、評価値算出部４は、レイアウトのうち評価対象とするパターンの中心部に２次元マップの中心部を合わせる（ステップＳ２）。図８（ａ）に示すように、第１の評価領域及び第２の評価領域の第１の数値を用いて、評価対象とするパターンに第２の数値を付与し、評価値を算出する（ステップＳ３）。全てのホールパターンについて順次ステップＳ２，Ｓ３を実行してゆく（ステップＳ４）。

ここでは、パターンと２次元マップとの重なっている位置における積の総和が評価点aの位置で受ける近接効果の評価値になる。評価点ａでは評価点ｂの存するパターンから第２の数値として１×１×３＝３が付与される。同様に、評価点ｃの存するパターンから１×１×１＝１が、評価点ｄの存するパターンから１×１×３＝３が、評価点ｅの存するパターンから−１×１×９＝−９がそれぞれ付与される。更に評価点ａのあるパターン自身から第２の数値として１×１×９＝９が付与される。以上から、評価点ａにおける評価値は３＋１＋３−９＋９＝７となる。同様にして、評価点ｂ〜ｅの各位置に２次元マップを順次重ねてゆき、評価した結果を図８（ｂ）に示す。なお、本実施形態では簡易的に各パターンの中心位置でのみ評価したが、実際にはパターン内の各点においても評価を行う。

続いて、基準値比較部５は、ホットスポットであるか否かを判断する第３の数値が予め定められており、この第３の数値を基準値として用いて、レイアウトのうちで、例えば当該基準値よりも小さい、絶対値の大きい負数である評価値の有無を判断する（ステップＳ５）。ここでは、基準値として例えば０を設定しておく。
図８（ｂ）の例では、基準値比較部５は、レイアウトのうち中心部に位置するホールパターンＡが周辺のホールパターンに比べて評価値が低く、第３の数値よりも小さい値である旨の判断を行う。

続いて、特定パターン検出部６は、基準値比較部５で基準値よりも小さい評価値の付与されたレイアウトの部分を、光学的に露光転写が不都合な特定パターンとして検出する（ステップＳ６）。
図８（ｂ）の例では、特定パターン検出部６は、ホールパターンＡを特定パターンとして検出する。

このように、図８（ｂ）のレイアウトでは、ホールパターンＡを回避するように、適宜パターン設計を行えば良い。
以上説明したように、本実施形態によれば、半導体素子のパターンのレイアウトを作成する際に、シミュレーションを行うことなくパターンのレイアウトから、当該レイアウトのうち特定のパターン、ここでは光学的に露光転写が不都合な特定パターンを容易且つ確実に検出することができる。

［変形例］
ここで、第１の実施形態の諸変形例について説明する。これらの変形例においては便宜上、第１の実施形態に対応する構成要素等について同符号を付して詳しい説明を省略する。

（変形例１）
本例では、固有ベクトルを求める際に、異なる光学条件に対応するＴＣＣを計算し、その差分値から固有ベクトルを求める。
詳細には、図４のステップＳ１において、マップ作成部１は、露光光が合焦した状態に基づくＴＣＣと、当該合焦状態からフォーカス位置を結像面から所定値変化させた（フォーカスエラーが生じている）状態に基づくＴＣＣとの差分値を算出し、この差分値から固有ベクトルを求め、第１の評価領域と第２の評価領域とで異なる第１の数値を配してビットマップで２次元マップを画像表示する。

図９は、図５（ａ）の露光照明を用い、フォーカス位置を合焦状態から所定値として０．１μｍ変化させたＴＣＣの差分値から算出して作成した２次元マップである。
ここでは、図１０（ａ）に示すように、第１の評価領域には「＋１」を、第２の評価領域には「−１」又は「−２」を適宜付与する。

ここで、マップ作成部１で作成された上記の２次元マップのデータがデータベース２に格納されている場合には、使用する露光照明の形状及びレンズの開口数、フォーカス位置の変化量等を表すパラメータをマップ選定部３に入力する。ステップＳ１'において、マップ選定部３は、当該パラメータに従ってデータベース２にアクセスし、該当する２次元マップが格納されている場合には、データベース２からその２次元マップを読み出す。

図４のステップＳ１において作成した図１０（ａ）の２次元マップを用いて、ステップＳ２〜Ｓ４を経て評価した結果を図１０（ｂ）に示す。本例では図示のように、レイアウトの中心部に配されたホールパターンＡの評価値が極端に低い結果となった。
そして、ステップＳ５，Ｓ６を経て、ホールパターンＡが光学的に露光転写が不都合な特定パターンとして検出する。

このように、図８（ｂ）のレイアウトでは、ホールパターンＡを回避するように、適宜パターン設計を行えば良い。設計したパターンの一例を図１１に示す。図中、回避領域２１は、当該回避領域２１の位置にパターンを配置すると焦点深度等のマージンが低下することが予想されるので、この位置を避けてパターンを配置した。

以上説明したように、本例によれば、半導体素子のパターンのレイアウトを作成する際に、シミュレーションを行うことなくパターンのレイアウトから、当該レイアウトのうち特定のパターン、ここでは光学的に露光転写が不都合な特定パターンを、フォーカス状態を変えることで評価を強調して、容易且つ更に確実に検出することができる。

（変形例２）
本例では、露光照明として輪帯照明を用いた場合について例示する。
詳細には、図１２（ａ）に示すパターンからなるレイアウトの設計方法について説明する。図１２（ａ）のレイアウトは、２次元のビットマップにより定義されており、各パターンには便宜上「＋１」が均一に付与される。

本例では、図４のステップＳ１において、マップ作成部１は、図１２（ｂ）のような２次元マップを画像表示する。
図１２（ｂ）の２次元マップを用いて、ステップＳ２〜Ｓ４を経て図１２（ａ）に示すレイアウトを評価した結果を図１２（ｃ）に示す。本例では図示のように、レイアウトの左端に配された破線円内に示すパターンＢの評価値が極端に低い結果となった。
そして、ステップＳ５，Ｓ６を経て、パターンＢが光学的に露光転写が不都合な特定パターンとして検出する。

このように、図１２（ａ）のレイアウトでは、パターンＢを回避するように、適宜パターン設計を行えば良い。
以上説明したように、本例によれば、半導体素子のパターンのレイアウトを作成する際に、シミュレーションを行うことなくパターンのレイアウトから、当該レイアウトのうち特定のパターン、ここでは光学的に露光転写が不都合な特定パターンを容易且つ更に確実に検出することができる。

（変形例３）
本例では、２次元マップを作成する際に、ＴＣＣの固有ベクトルを用いる代わりに、パターンの配置を望まない位置情報を使用し、デザインルールの評価を行う。

詳細には、図４のステップＳ１において、マップ作成部１は、入力に応じて、ビットマップ上で評価領域、ここではパターンの配置を望む（或いは問題視しない）第１の評価領域及びパターンの配置を望まない第２の評価領域を表示し、２次元マップを作成する。作成された２次元マップの一例を図１３（ａ）に示す。第１の評価領域には「＋１」を、第２の評価領域には「−１」を付与する。

図１３（ａ）の２次元マップを用いて、ステップＳ２〜Ｓ４を経てレイアウトを評価した結果を図１３（ｂ）に示す。本例では図示のように、レイアウトの中央に配された破線円内に示すパターンＣの評価値が極端に低い結果となった。
そして、ステップＳ５，Ｓ６を経て、パターンＣが露光転写を望まない不都合な特定パターンとして検出する。

このように、図１３（ｂ）のレイアウトでは、パターンＣを回避するように、適宜パターン設計を行えば良い。
以上説明したように、本例によれば、半導体素子のパターンのレイアウトを作成する際に、パターンのレイアウトから、当該レイアウトのうち特定のパターン、ここでは露光転写を望まない不都合な特定パターンを容易且つ更に確実に検出することができる。これにより、従来のように最小寸法及び最小スペースや、隣接するパターンとの距離でデザインルールを定義するのではなく、パターンの配置状態をデザインルールに取り入れることが可能となる。

更には、２次元マップを作成する際に、ＴＣＣの固有ベクトルの算出に加えて、パターンの配置を望まない位置情報を併用し、光学的なホットスポット及びパターンを配置したくない位置情報に対応した特定パターンを抽出することもできる。

詳細には、図４のステップＳ１において、マップ作成部１は、例えば第１の実施形態、変形例１，２のようにＴＣＣの固有ベクトルの算出し、第１の評価領域及び第２の評価領域を表示するとともに、入力に応じて、ビットマップ上で評価領域、ここではパターンの配置を望む（或いは問題視しない）第１の評価領域及びパターンの配置を望まない第２の評価領域を表示し、２次元マップを作成する。
この構成により、光学的な要請に加えて、パターンの配置を望まない固有の要請にも配慮した、より緻密なパターンデータの作成が可能となる。

上述した本実施形態における設計装置を構成する各構成要素（マップ作成部１、マップ選定部３、評価値算出部４、基準値比較部５、特定パターン検出部６等）の機能は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、設計方法の各ステップ（図４のステップＳ１〜Ｓ６等）は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。

具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。

また、本発明に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。

例えば、図１４は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図１４において、１２００はＣＰＵ１２０１を備えたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。ＰＣ１２００は、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、又はフレキシブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行する。このＰＣ１２００は、システムバス１２０４に接続される各デバイスを総括的に制御する。

ＰＣ１２００のＣＰＵ１２０１、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶されたプログラムにより、本実施形態の図４におけるステップＳ１〜Ｓ６等の手順等が実現される。

１２０３はＲＡＭであり、ＣＰＵ１２０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。１２０５はキーボードコントローラ（ＫＢＣ）であり、キーボード（ＫＢ）１２０９や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。

１２０６はＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）であり、ＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）１２１０の表示を制御する。１２０７はディスクコントローラ（ＤＫＣ）である。ＤＫＣ１２０７は、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイルそしてネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク（ＨＤ）１２１１、及びフレキシブルディスク（ＦＤ）１２１２とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、起動プログラム：パソコンのハードやソフトの実行（動作）を開始するプログラムである。

１２０８はネットワーク・インターフェースカード（ＮＩＣ）で、ＬＡＮ１２２０を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、あるいは他のＰＣと双方向のデータのやり取りを行う。

［第２の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態による設計方法を用いた半導体装置の製造方法を開示する。
図１５は、第２の実施形態による半導体装置の製造方法をステップ順に示すフロー図である。本実施形態では、半導体装置として例えばＭＯＳトランジスタを挙げて説明するが、その他の半導体装置、例えば各種の半導体メモリや、バイポーラトランジスタ等、あらゆる半導体装置の製造に適用可能である。

先ず、所定のパターンのレイアウトを設計する（ステップＳ０）。当該パターンとしては、ＭＯＳトランジスタの例えばゲート電極、ソース／ドレイン領域や配線との電気的接続を確保するためのコンタクト孔やビア孔、コンタクト孔やビア孔と接続される配線に対応したマスクパターンが対象となる。

続いて、ステップＳ０で設計したレイアウトについて、第１の実施形態による設計方法における図４のステップＳ１〜Ｓ６を実行し、当該レイアウトのうちで、光学的に露光転写が不都合な特定パターン、或いは露光転写を望まない不都合な特定パターン、又はその双方の特定パターンが存するか否かを検証する。

特定パターンが存する場合、当該特定パターンの重要性やその評価値等を考慮して、場合によってはこの特定パターンを形成しないように、再びステップでレイアウトを設計する。
一方、特定パターンが存しない場合、このレイアウトのうちの所定パターンについて、ＯＰＣを施す（ステップＳ７）。

続いて、ＯＰＣを施された後のレイアウトについて、第１の実施形態による設計方法における図４のステップＳ１〜Ｓ６を実行し、当該レイアウトのうちで、光学的に露光転写が不都合な特定パターン、或いは露光転写を望まない不都合な特定パターン、又はその双方の特定パターンが存するか否かを検証する。

特定パターンが存する場合、当該特定パターンの重要性やその評価値等を考慮して、場合によってはこの特定パターンを形成しないように、再びステップでレイアウトを設計するか、或いは再びステップＳ７でＯＰＣを施す。
一方、特定パターンが存しない場合、当該レイアウトのデータを用いたマスクパターンを有するフォトマスクを作製し、このフォトマスクを用いて、例えばレジストの塗布された半導体ウェーハ上にマスクパターンを露光転写し、半導体装置の所定パターンを形成してゆく（ステップＳ８）。

以上説明したように、本実施形態によれば、半導体素子のパターンのレイアウトを作成する際に、シミュレーションを行うことなくパターンのレイアウトから、当該レイアウトのうち特定のパターン、ここでは光学的に露光転写が不都合な特定パターンを容易且つ確実に検出し、マスクパターンの形成に反映させることにより、半導体装置の所望のパターンを精緻且つ確実に形成することが可能となり、信頼性の高い半導体装置が実現する。

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）半導体素子のパターンのレイアウトを作成する半導体装置の設計方法であって、
少なくとも１種の評価領域を特定し、当該評価領域に第１の数値を付与して２次元マップを作成する第１のステップと、
前記レイアウトを前記２次元マップと比較して、前記レイアウトのうち前記評価領域と合致する部分について、前記第１の数値に基づいて第２の数値を付与する第２のステップと、
前記第２の数値を予め設定された第３の数値と比較し、前記レイアウトのうちで特定の前記パターンを検出する第３のステップと
を含むことを特徴とすることを特徴とする半導体装置の設計方法。

（付記２）前記第１のステップでは、前記評価領域として、特定の前記パターンに正の評価を与える第１の評価領域と、特定の前記パターンに負の評価を与える第２の評価領域とを特定し、前記第１の評価領域と前記第２の評価領域とで異なる前記第１の数値を配することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の設計方法。

（付記３）前記第１のステップでは、相互透過係数の固有ベクトルを算出し、当該固有ベクトルに基づいて前記２次元マップを作成することを特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置の設計方法。

（付記４）前記第１のステップでは、露光の焦点が相異なる場合の前記各相互透過係数の差分値を用いて、前記２次元マップを作成することを特徴とする付記３に記載の半導体装置の設計方法。

（付記５）少なくとも１種の評価領域を特定し、当該評価領域に第１の数値を付与して２次元マップを作成する第１のステップと、
半導体素子のパターンのレイアウトを前記２次元マップと比較して、前記レイアウトのうち前記評価領域と合致する部分について、前記第１の数値に基づいて第２の数値を付与する第２のステップと、
前記第２の数値を予め設定された第３の数値と比較し、前記レイアウトのうちで特定の前記パターンを検出する第３のステップと
を含む第１の工程と、
特定の前記パターンのデータが加味されて作成された前記レイアウトに基づいて作製されたフォトマスクを用い、リソグラフィーにより前記レイアウトの前記パターンを半導体基板上に転写する第２の工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記６）前記第１の工程の前記第１のステップでは、前記評価領域として、特定の前記パターンに正の評価を与える第１の評価領域と、特定の前記パターンに負の評価を与える第２の評価領域とを特定し、前記第１の評価領域と前記第２の評価領域とで異なる前記第１の数値を配することを特徴とする付記５に記載の半導体装置の製造方法。

（付記７）前記第１の工程の前記第１のステップでは、相互透過係数の固有ベクトルを算出し、当該固有ベクトルに基づいて前記２次元マップを作成することを特徴とする付記５又は６に記載の半導体装置の製造方法。

（付記８）前記第１の工程の前記第１のステップでは、露光の焦点が相異なる場合の前記各相互透過係数の差分値を用いて、前記２次元マップを作成することを特徴とする付記７に記載の半導体装置の製造方法。

（付記９）半導体素子のパターンのレイアウトを作成する半導体装置の設計方法のプログラムであって、
少なくとも１種の評価領域を特定し、当該評価領域に第１の数値を配して２次元マップを作成する第１のステップと、
前記レイアウトを前記２次元マップと比較して、前記レイアウトのうち前記評価領域と合致する部分について、前記第１の数値に基づいて第２の数値を配する第２のステップと、
前記第２の数値を予め設定された第３の数値と比較し、前記レイアウトのうちで特定の前記パターンを検出する第３のステップと
コンピュータに実行させるためのプログラム。

（付記１０）前記第１のステップでは、前記評価領域として、特定の前記パターンに正の評価を与える第１の評価領域と、特定の前記パターンに負の評価を与える第２の評価領域とを特定し、前記第１の評価領域と前記第２の評価領域とで異なる前記第１の数値を配することを特徴とする付記９に記載のプログラム。

（付記１１）前記第１のステップでは、相互透過係数の固有ベクトルを算出し、当該固有ベクトルに基づいて前記２次元マップを作成することを特徴とする付記９又は１０に記載のプログラム。

（付記１２）前記第１のステップでは、露光の焦点が相異なる場合の前記各相互透過係数の差分値を用いて、前記２次元マップを作成することを特徴とする付記１１に記載のプログラム。

露光照明が輪帯照明である場合の２次元マップの一例を示す模式図である。 固有値番号に対する固有値の大きさを示す特性図である。 第１の実施形態で用いる半導体装置の設計装置の概略構成を示すブロック図である。 第１の実施形態による半導体装置の設計方法をステップ順に示すフロー図である。 第１の実施形態における露光照明の様子を示す模式図である。 第１の実施形態におけるホールパターンからなるレイアウトを示す模式図である。 第１の実施形態におけるビットマップの一例を示す模式図である。 第１の実施形態におけるパターン評価を説明するための模式図である。 図５（ａ）の露光照明を用い、フォーカス位置を合焦状態から所定値変化させたＴＣＣの差分値から算出して作成した２次元マップの一例を示す模式図である。 変形例１のビットマップの一例を示す模式図である。 変形例１において設計したパターンの一例を示す模式図である。 変形例２のビットマップの一例を示す模式図である。 変形例３のビットマップの一例を示す模式図である。 パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。 第２の実施形態による半導体装置の製造方法をステップ順に示すフロー図である。

符号の説明

１ マップ作成部
２ データベース
３ マップ選定部
４ 評価値算出部
５ 基準値比較部
６ 特定パターン検出部
１０ 露光照明
１１ 輪帯パターン
１２ クアドラポールパターン
１２ａ 光透過領域
２１ 回避領域

Claims (7)

1. 半導体素子のパターンのレイアウトを作成する半導体装置の設計方法であって、
   少なくとも１種の評価領域を特定し、当該評価領域に第１の数値を付与して２次元マップを作成する第１のステップと、
   前記レイアウトを前記２次元マップと比較して、前記レイアウトのうち前記評価領域と合致する部分について、前記第１の数値に基づいて第２の数値を付与する第２のステップと、
   前記第２の数値を予め設定された第３の数値と比較し、前記レイアウトのうちで特定の前記パターンを検出する第３のステップと
   を含むことを特徴とすることを特徴とする半導体装置の設計方法。
2. 前記第１のステップでは、前記評価領域として、特定の前記パターンに正の評価を与える第１の評価領域と、特定の前記パターンに負の評価を与える第２の評価領域とを特定し、前記第１の評価領域と前記第２の評価領域とで異なる前記第１の数値を配することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の設計方法。
3. 前記第１のステップでは、相互透過係数の固有ベクトルを算出し、当該固有ベクトルに基づいて前記２次元マップを作成することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の設計方法。
4. 前記第１のステップでは、露光の焦点が相異なる場合の前記各相互透過係数の差分値を用いて、前記２次元マップを作成することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の設計方法。
5. 少なくとも１種の評価領域を特定し、当該評価領域に第１の数値を付与して２次元マップを作成する第１のステップと、
   半導体素子のパターンのレイアウトを前記２次元マップと比較して、前記レイアウトのうち前記評価領域と合致する部分について、前記第１の数値に基づいて第２の数値を付与する第２のステップと、
   前記第２の数値を予め設定された第３の数値と比較し、前記レイアウトのうちで特定の前記パターンを検出する第３のステップと
   を含む第１の工程と、
   特定の前記パターンのデータが加味されて作成された前記レイアウトに基づいて作製されたフォトマスクを用い、リソグラフィーにより前記レイアウトの前記パターンを半導体基板上に転写する第２の工程と
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記第１の工程の前記第１のステップでは、相互透過係数の固有ベクトルを算出し、当該固有ベクトルに基づいて前記２次元マップを作成することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 半導体素子のパターンのレイアウトを作成する半導体装置の設計方法のプログラムであって、
   少なくとも１種の評価領域を特定し、当該評価領域に第１の数値を配して２次元マップを作成する第１のステップと、
   前記レイアウトを前記２次元マップと比較して、前記レイアウトのうち前記評価領域と合致する部分について、前記第１の数値に基づいて第２の数値を配する第２のステップと、
   前記第２の数値を予め設定された第３の数値と比較し、前記レイアウトのうちで特定の前記パターンを検出する第３のステップと
   コンピュータに実行させるためのプログラム。

Images