JP2001166452A

JP2001166452A - パターンの自動設計方法

Info

Publication number: JP2001166452A
Application number: JP34533699A
Authority: JP
Inventors: Tomotake Yoshizawa; 知勇吉澤; Yoichi Umagome; 陽一馬込
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Microelectronics Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ダミーパターンを、その配列の整然性を維持
したままアレイブロックとして生成することのできる自
動設計方法を提供する。【解決手段】水平および垂直方向のみの辺で構成され
た対称領域を、たとえばＹ方向のみ着目して複数の矩形
ブロックに分割し、ブロックを順次処理してゆく。現在
の矩形ブロックと、現在の矩形ブロックの所定の側で隣
接する矩形ブロックとの、Ｙ方向の位置関係に基づい
て、現在の矩形ブロック中に生成される単位微細パター
ンのアレイサイズを決定する。決定されたアレイサイズ
に基づいて、現在の矩形ブロック中にダミーパターンの
アレイブロックを生成する。アレイサイズを決定する際
には、現在の矩形ブロックと、隣接する矩形ブロックと
の境界上にダミーパターン列が配置され得るかどうかを
判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩマスクレイ
アウトパターンの自動設計方法に関し、特に化学的機械
研磨（ＣＭＰ）を必要とする層において、層全体の平坦
性を確保するために、トランジスタ等が配置される活性
領域（デバイス領域）以外の空き領域に形成されるダミ
ーパターンの自動設計方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ技術の進歩により回路が大規模化
されるにつれ、回路の論理設計量も膨大になってくる。
そこで、計算機を有効に利用できる論理設計法として、
ＣＡＤ（計算機利用設計）による論理設計が行われてい
る。ＣＡＤで生成されたデータは、たとえば電子ビーム
描画システムに入力され、設計されたレイアウトパター
ンに基づいてレティクルなどのマスクパターンが形成さ
れる。

【０００３】また、回路規模の拡大にしたがって、多層
配線化も進む。これに伴い、金属配線の段差部における
断線の防止や、フォトリソグラフィーにおける焦点深度
の問題などから平坦化が要求される。たとえば、ポリシ
リコン層の配線後に、層間絶縁膜を形成すると、ポリシ
リコン層の段差部に相当する凹凸が発生する。この凹凸
を回避するために、ＣＭＰ等を用いて表面の平坦化を図
っている。

【０００４】ところで、回路上には、各層ごとに多様な
パターンで素子や配線が設けられるが、これらは平面上
に均等に配置されているわけではない。したがって、各
層ごと、すなわち、各マスクレベルごとに素子や配線の
存在しない空き領域が生じる。特に、ゲート電極やコン
タクトを有する配線材料としてポリシリコンを用いる層
では、ポリシリコン層の厚さが２００ｎｍ〜５００ｎｍ
程度あるので、ポリシリコン層による段差の影響が出
る。したがって、ポリシリコン層の上に所定の層間絶縁
膜を形成後、この層間絶縁膜に対してＣＭＰ等により平
坦化する工程を適正に行うために、空き領域に矩形パタ
ーンの繰り返しからなるダミーパターンを形成して、層
全体の平坦性を確保する必要がある。同様に、トレンチ
型ＤＲＡＭなどでＳｉ基板中にトレンチ（凹部）を形成
する場合にも、空き領域にダミーホールを形成して、全
体の平坦化を図る必要がある。ダミーパターン（あるい
はダミーホール）のサイズは、デザインルールによって
決まる。

【０００５】このようなダミーパターンは、実際の素子
パターンと同様に、あらかじめＣＡＤ上で。それぞれ必
要とされるマスクレベルに対して作成される。図１０
は、従来のダミーパターン生成方法を示す図である。ま
ず、空き領域３に対し、その空き領域を内包する最小の
外形５を決定する。図１０では、白抜きの領域が、トラ
ンジスタ等の素子が存在する活性領域（デバイス領域）
であり、ドットで示した鍵状の領域が処理対象となる空
き領域３である。空き領域３を内包する外側の長方形領
域が外形５となる。次に、外形５の内部全体を埋める正
方形のダミーパターン１を複数個生成する。この中か
ら、空き領域３の内部に完全に位置するダミーパターン
１を図形論理演算処理によって抽出する。図１０におい
て、黒色の正方形が、空き領域３に形成されるべきダミ
ーパターンである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この方法では、空き領
域３に隙間なくダミーパターン１を配列することができ
るが、生成する図形数が膨大になり、データ量が増大す
る。ＣＡＤのデータ量が増大すると、ＣＡＤによるレイ
アウト設計に時間がかかるばかりでなく、マスクパター
ンの描画装置やマスクパターンの検証装置にＣＡＤデー
タを入力する際のデータ変換時間が非常に長くなる。そ
こで、空き領域３に形成するダミーパターンをアレイブ
ロックとして生成することによってデータ量を削減する
ことが考えられる。

【０００７】図１１は、空き領域３をＹ方向に単純分割
して複数のブロック（ブロックＡ〜Ｈ）に分け、各ブロ
ックごとにマトリックス状のダミーパターンのアレイを
配置する方法を示す。各ブロックにおいて、ブロック幅
と、ダミーパターンのサイズおよび配置間隔とから、そ
のブロックが収容することのできるダミーパターンのア
レイサイズ、すなわち、ロー（行）数とカラム（列）数
を計算する。ダミーアレイは完全にブロック内に内包さ
れなければならないので、ロー数とカラム数の少数点以
下は切り捨てられる。

【０００８】この方法では、ダミーパターンをアレイブ
ロック単位で生成するので、データ量を削減することが
できる。しかし、各ブロックをつなぎ合わせて、空き領
域全体として見た場合、ブロックとブロックの境界領域
に、ダミーパターンを配置できるだけのスペースが空白
のまま残る。図１１の例では、ブロックＡとブロック
Ｃ、ブロックＣとブロックＤ、Ｇ、Ｈ、およびブロック
ＤとブロックＥの間に、かなりの隙間が生じる。この単
純分割方法では、空き領域の被覆率が悪くなり、層全体
の平坦化を十分に図ることができない。

【０００９】そこで本発明は、任意の多角形領域内に生
成するダミーパターンをアレイブロック化して、ＣＡＤ
による設計データ量を削減するとともに、高被覆率でダ
ミーパターンを生成することのできる自動設計方法の提
供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、水平および垂直方向のみの辺で構成
された多角形の処理領域について、水平または垂直のど
ちらか一方向の辺に着目して図形パターンを矩形分割
し、分割された矩形領域の各境界ごとに、隣接し合う矩
形ブロックの位置関係に基づいて、ブロック内に配置す
る、たとえば正方形の単位微細パターンのアレイサイズ
を決定する。ここで、「水平および垂直方向の辺のみで
構成された多角形領域」には、たとえば、トランジスタ
等の形成された活性領域以外の場所、すなわち半導体集
積回路が本来目的とする機能を達成するためには用いら
れない空地領域などが該当する。「多角形領域」とは、
少なくとも２以上の矩形がふくまれる領域であり、６角
形以上の多角形領域である。

【００１１】具体的には、本発明の自動設計方法は、第
１方向（たとえばＸ方向）および第２方向（たとえばＹ
方向）の辺で構成される多角形の処理領域を、第２方向
（Ｙ方向）にのみ着目して複数の矩形ブロックに分割す
る。次いで、現在の矩形ブロックと、現在のブロックの
第１方向に沿った所定の側で隣接する矩形ブロックとの
間の、第２方向（Ｙ方向）での位置関係を調べ、これに
基づいて、現在の矩形ブロック中に生成され得る単位微
細パターンのアレイサイズを決定する。さらに、決定し
たアレイサイズに基づいて、現在の矩形ブロック中に単
位微細パターンのアレイブロックを生成する。処理領域
中のすべての矩形ブロックについて、アレイブロックの
サイズを決定し、生成する。ここで、「アレイブロック
のサイズ」とは、Ｙ方向に着目して矩形ブロックに分割
する場合は、（Ｙ方向の長さから決定されるロー数）×
（単位微細パターンのカラム数）である。

【００１２】実際の集積回路基板上には、上述のような
空き領域が多数存在する。したがって、すべての空き領
域について、上述の方法で各ブロックに配置される単位
微細パターンのアレイブロックのサイズを決定し、空き
領域をアレイブロックで埋める。このような空き領域で
のアレイブロックのパターンは、活性領域（デバイス領
域）のに形成されるパターンと組み合わせられ、ポリシ
リコン層、拡散層などひとつの層を形成するマスクパタ
ーンを構成する。

【００１３】上述のように、第１方向を平面座標のＸ方
向に選び、第２方向をＹ方向に選ぶ代わりに、第１方向
をＹ方向、第２方向をＸ方向に選択してもよい。

【００１４】各ブロックに形成される単位微細パターン
のアレイサイズを決定する際には、現在の矩形ブロック
と、第１方向に沿った所定の側（たとえば正のＸ方向
側）で隣接する矩形ブロックとの境界上に単位微細パタ
ーン列が配置され得るかどうかを判断する。境界上に単
位微細パターンが形成され得る場合は、現在の矩形ブロ
ックの、第２方向（たとえばＹ方向）のサイズを、隣接
する矩形ブロックの第２方向のサイズと比較する。隣接
する矩形ブロックの第２方向のサイズが、現在のブロッ
クの第２方向のサイズより大きい場合は、境界上に形成
され得る単位微細パターン列を、現在のブロック中に配
置されるアレイブロックに組み込む。隣接する矩形ブロ
ックの第２方向のサイズが、現在のブロックの第２方向
のサイズより小さい場合は、境界上に形成され得る単位
微細パターンを、隣接する矩形ブロックに配置されるこ
とになるアレイブロックに組み込む。

【００１５】この方法によれば、多角形領域を矩形のブ
ロックに単純分割するだけではなく、隣接し合うブロッ
クの一定方向での位置関係に基づいて、分割されたブロ
ックに形成されるアレイのサイズを決定するので、ブロ
ックとブロックとの境界に単位微細パターンの空白領域
が生じるのを防止することができる。

【００１６】単位微細パターンとは、たとえば半導体集
積回路に形成されるポリシリコン層等の所定のマスクレ
ベルに対応したダミーパターンである。しかし、本発明
の方法は、コンピュータ上で、分割された特定の領域内
にマトリックス状の微細パターンを配置する場合に広く
適用できる。

【００１７】本発明のその他の特徴、効果は、以下に述
べる実施の形態によって、より明確になるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
るレイアウトパターン自動設計方法の処理手順を示すフ
ローチャートである。本実施形態において、たとえば図
１１に示すＸ−Ｙ平面上に示された鍵形の空き領域を、
第２方向（本実施形態ではＹ方向）にのみ着目して複数
の矩形ブロックに分割する。「空き領域」とは、たとえ
ば半導体集積回路において、トランジスタ等が配置され
る活性領域（デバイス領域）以外の領域をいう。空き領
域を複数の矩形ブロックに分割した後、各ブロックに関
し、現在の矩形ブロックと、第１方向の所定の側（本実
施形態では正のＸ方向）で隣接する矩形ブロックとの間
の、第２方向（Ｙ方向）での位置関係を調べる。この位
置関係に基づいて、現在の矩形ブロック中に生成され得
る単位微細パターンのアレイサイズを決定し、決定した
アレイサイズに基づいて、現在の矩形ブロック中に単位
微細パターンのアレイブロックを生成する。具体的な処
理手順は、以下のとおりである。

【００１９】まず、ステップＳ１０１で、たとえば図１
１に示す空き領域をＸ方向に走査しつつ、Ｙ方向（垂直
方向）に延びる辺を順次検出してゆく。たとえば、図３
に示す例では、Ｘ方向に走査していくと、まず座標Ｘ１
で線分Ｌ１が検出され、次いで、座標Ｘ２で線分Ｌ２a
とＬ２bが検出される。以下、図示はしないが、Ｙ方向
に延びる線分が存在するＸ座標ごとに、順次、線分が検
出される。

【００２０】ステップＳ１０３で、同じＸ座標でＹ方向
に延びる辺をすべてひとつのグループにまとめ、Ｙ座標
の値の小さいほうから順に（すなわち昇順に）に整列し
た線分リストＳ１〜ＳＮを作成する。図３の例では、ま
ずＸ１における線分リストＳ１に、線分Ｌ１がリストさ
れる。Ｘ２における線分リストＳ２には、線分Ｌ２aと
Ｌ２bがこの順でリストされる。以下、線分が検出され
たＸ座標ごとに、その座標上に存在する線分を、Ｙ座標
の値の小さい方から順にひとつのグループにまとめる。

【００２１】ステップＳ１０５で、昇順に現在の線分リ
スト（Ｓ１）をひとつ選択する。ステップＳ１０７で、
現在の線分リストＳ１の中から、昇順に現在の線分Ｌ１
をひとつ抽出して、その線分を処理する。ステップＳ１
０７の具体的な処理内容は、後述する。

【００２２】ステップＳ１０９で、現在の線分リストＳ
１が空かどうかを判断する。現在の線分リストＳ１に、
まだ未処理の線分が含まれている場合は（Ｓ１０９でＮ
Ｏ）、線分リストＳ１が空になるまで、ステップＳ１０
７を繰り返す。現在の線分リストＳ１が空であれば（Ｓ
１０９でＹＥＳ）、ステップＳ１１１に進み、次の線分
リストが存在するかどうかを判断する。次の線分リスト
がある場合は、ステップＳ１０５〜ステップＳ１１１を
繰り返す。次の線分リストがない場合（Ｓ１１１でＮ
Ｏ）は、この空き領域についての処理を終了する。

【００２３】図２は、図１のステップＳ１０７で示す、
各リスト中の現在の線分の処理手順を詳細に示すフロー
チャートである。

【００２４】まず、ステップＳ２０１で、現在の線分リ
ストＳ１から、現在の線分Ｌ１を昇順にひとつ抽出す
る。したがって、Ｙ座標値が小さい線分から順次選択さ
れてゆく。

【００２５】ステップＳ２０３で、残りのＸ座標の線分
の中から、現在の線分Ｌ１のＹ座標範囲（Ｙmin≦Ｙ≦
Ｙmax）に入り、かつＸ座標値（Ｘ２）が最小の線分を
すべて検索する。図３の例では、現在の線分Ｌ１は、座
標Ｘ１においてＹminからＹmaxの範囲でＹ方向に延び
る。したがって、現在の線分Ｌ１のＹ座標範囲はＹmin
≦Ｙ≦Ｙmaxである。このＹ座標範囲に入り、かつＸ座
標が最小の線分として、太線で示す２つの線分Ｌ２aと
Ｌ２bを検索する。Ｌ２aは、完全に現在の線分Ｌ１のＹ
範囲内に含まれ、Ｌ２bは、Ｌ１の最大端Ｙmaxとだけ重
複する。なお、図３には示さないが、空き領域の形状と
しては、Ｘ１とＸ２の間に、Ｙmin≦Ｙ≦Ｙmax以外の範
囲で線分が存在している可能性も十分にある。そのよう
な線分は場合は、その線分が存在するＸ座標での線分リ
ストを処理する際に順次処理される。

【００２６】ステップＳ２０５で、検索した線分Ｌ２a
とＬ２bを、これらの線分が属するもとの線分リストＳ
２から削除して、現在の線分Ｌ１に対応してブロックを
生成できるような新たな線分Ｌnewを生成する。図３の
例では、本来ラインのない部分に、太線で示す新たな線
分Ｌnew1とＬnew2を生成して、現在の線分Ｌ１に対応す
る矩形ブロックＡを生成する。新たな線分を生成する詳
細な処理手順については、後述する。

【００２７】次に、ステップＳ２０７で、現在の線分Ｌ
１のＸ座標（Ｘ１）と、新たな線分のＸ座標（Ｘ２）と
から、このＸ座標範囲内に含まれ得るダミーパターンの
カラム数Ｎを算出し、Ｎを仮決定する。ダミーパターン
の幅と配置幅はあらかじめ決められているので、現在の
線分Ｌ１と新たな線分とによって決定されるブロックＡ
に含まれ得るカラム数Ｎは容易に求められる。

【００２８】ステップＳ２０９で、新たな線分Ｘ２の境
界上にカラムが生成される可能性があるかどうかを判断
する。この判断も、現在のＸ座標範囲（Ｘ１≦Ｘ≦Ｘ
２）と、ダミーパターンのサイズおよび配置間隔とに基
づいて行われる。境界Ｘ２上にカラムが生成されない場
合とは、座標Ｘ２での新たな線分が、ちょうどカラムと
カラムの間に位置する場合をいう。このような場合には
（Ｓ２０９でＮＯ）、ステップＳ２１１に進み、新たな
線分Ｌnew1とＬnew2とを、Ｘ２に対応する線分リストＳ
２に登録する。そして、ステップＳ２１３で、現在の線
分Ｌ１のＸ座標Ｘ１と、ステップＳ２０７で仮決定され
たカラム数Ｎとに基づいて、現在の線分Ｌ１に対応する
ブロックＡに配置されるダミーパターンのアレイブロッ
クを生成する。

【００２９】ステップＳ２０９で、境界Ｘ２にダミーパ
ターンのカラムが生成され得る場合は（Ｓ２０９でＹＥ
Ｓ）、ステップＳ２１５に進み、現在の線分Ｌ１と新た
な線分ＬnewとのＹ方向での位置関係に応じて、アレイ
ブロックを生成する。

【００３０】図４は、図２のステップＳ２１５に示す、
位置関係に応じたアレイブロック生成の詳細な処理手順
を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３０１
で、境界Ｘ２上にダミーパターンのカラムを配置した場
合、そのカラムが境界Ｘ２を越えて位置するエッジのＸ
座標（Ｘ３）を算出する。図５に、この様子を示す。た
とえば図５（ａ）では、現在の線分Ｌ１と新たな線分Ｌ
newとの間ダミーパターンのカラムを一定間隔で配置し
ていくと、座標Ｘ２上の新たな線分Ｌnew上にカラムが
生成される。このとき、新たなラインＬnew（すなわち
境界Ｘ２）を越えるカラムのエッジの座標をＸ３とす
る。Ｘ３の値も、Ｘ１からＸ２までの長さ、ダミーパタ
ーンのサイズ（すなわちカラム幅）および配置間隔とか
ら求めることができる。

【００３１】次に、ステップＳ３０３で、図２のステッ
プＳ２０５で決定した新たな線分Ｌnewの中から、昇順
にひとつの線分を抽出する。ステップＳ３０５で、現在
の線分Ｌ１と、抽出した新たな線分ＬnewとのＹ座標範
囲と比較する。Ｙ座標範囲の変化のパターンとしては、
図５（ａ）〜５（ｃ）の３通りがある。図５（ａ）は、
新たな線分のＹ座標範囲が現在の線分Ｌ１のＹ座標範囲
から拡張する場合を示す。図５（ｂ）は、新たな線分の
Ｙ座標範囲が現在の線分Ｌ１のＹ座標範囲から縮小する
場合を示す。図５（ｃ）は、新たな線分のＹ座標範囲
が、現在の線分Ｌ１のＹ座標範囲と一部重複する場合を
示す。Ｙ座標範囲が拡張する場合とは、現在の線分のＹ
座標範囲が完全に新たな線分のＹ座標範囲に含まれるこ
とを意味し、それぞれの線分の上端あるいは下端が一致
する場合も含む。図５（ａ）の例では、現在の線分Ｌ１
と新たな線分Ｌnewの下端が一致してＹ座標範囲が拡張
する例である。Ｙ座標範囲の縮小についても、同様のこ
とが言える。

【００３２】ステップＳ３０７で、新たな線分Ｌnewの
Ｙ座標範囲が、現在の線分Ｌ１のＹ座標範囲より拡大さ
れるかどうかを判断する。新たな線分のＹ座標範囲が拡
大される場合は（Ｓ３０７でＹＥＳ）、ステップＳ３０
９へ進み、図２のステップＳ２０７で仮決定したカラム
数ＮをＮ＋１に設定する。

【００３３】図５（ａ）の例では、現在の線分Ｌ１と、
新たな線分Ｌnewとの間に生成されるダミーパターンの
カラム数は、本来Ｎ＝４である。しかし、新たな線分Ｌ
new上に（すなわち境界Ｘ２上に）もカラムが生成され
得る。現在の線分Ｌ１と、新たな線分ＬnewのＹ座標範
囲を比較すると、新たな線分ＬnewのＹ座標範囲が拡張
される。この場合、境界Ｘ２上に配置され得るカラム
を、現在の線分Ｌ１を基準にしたブロックに所属させる
こととする。したがって、このブロックでのカラム数
は、先に仮決定したカラム数に１を加算して、Ｎ＋１と
する。図５（ａ）の例では、カラム数を４＋１として、
合計５つのカラムからなるアレイブロックが生成される
ことになる。このような処理の後、ステップＳ３１９に
進み、現在のＸ座標（Ｘ１）と、カラム数Ｎ＋１とに基
づいて、ダミーパターンのアレイブロックを生成する。
アレイブロックのサイズは、決定されたカラム数と、現
在の線分Ｌ１のＹ方向の長さによって、特定される。ア
レイブロック生成後、ステップＳ３２１へ進む。

【００３４】ステップＳ３０７で、Ｙ座標範囲が拡張し
ない場合は、ステップＳ３１１に進み、Ｙ座標範囲が縮
小されるかどうかを判断する。Ｙ座標範囲の縮小とは、
新たな線分ＬnewのＹ座標範囲が、現在の線分Ｌ１のＹ
座標範囲に完全に含まれることを意味し、図５（ｂ）に
該当する。新たな線分ＬnewのＹ座標範囲が縮小する場
合は（Ｓ３１１でＹＥＳ）、ステップＳ３１３に進む。

【００３５】ステップＳ３１３で、仮決定したカラム数
Ｎを維持し、新たな線分ＬnewのＸ座標をＸ３−ｗに変
更して、変更後のＸ座標（Ｘ３−ｗ）の線分リストに新
たな線分Ｌnewを登録する。ここでｗは、ダミーパター
ンのカラム幅である。図５（ｂ）の例では、現在の線分
Ｌ１と、Ｘ２における新たな線分とで決定されるブロッ
クのカラム数として仮決定された値は、Ｎ＝３である。
この場合、新たな線分のＹ座標範囲が現在の線分Ｌ１の
Ｙ座標範囲より縮小されるので、仮決定されたカラム数
Ｎ＝３を維持し、新たな線分のＸ座標を、Ｘ２から減少
させて、Ｘ３−ｗとする。そして、新たな線分を変更後
のＸ座標（Ｘ３−ｗ）の線分リストに登録する。すなわ
ち、隣接するブロックの処理は、Ｘ座標がＸ３−ｗから
開始される。このように、隣接する分割ブロックのＹ方
向のサイズが小さくなる場合は、境界に位置するカラム
を後ろのブロックに所属させ、後の処理へ持ち越す。そ
の後、ステップＳ３１７に進み、現在の線分Ｌ１のＸ座
標Ｘ１と、カラム数Ｎとから、現在の線分Ｌ１を基準に
したダミーパターンのアレイブロックを生成し、ステッ
プＳ３２１に進む。

【００３６】ステップＳ３１１で、新たな線分のＹ座標
範囲が上記で定義した拡大と縮小のいずれにもあてはま
らない場合は（Ｓ３１１でＮＯ）、すなわち、現在の線
分のＹ座標範囲と新たな線分のＹ座標範囲とが一部重複
する場合は、ステップＳ３１５に進む。ステップＳ３１
５で、境界Ｘ２上に、重複するＹ座標範囲内に１カラム
分のアレイブロックを生成する。そして、ステップＳ３
１７に進み、現在の線分Ｌ１のＸ座標（Ｘ１）と、カラ
ム数Ｎとに基づいて、現在の線分Ｌ１のためのアレイブ
ロックを生成する。その後、ステップＳ３２１へ進む。

【００３７】図５（ｃ）の例では、現在の線分Ｌ１のＸ
座標（Ｘ１）と新たな線分ＬnewのＸ座標（Ｘ２）とで
決定されるブロック内に含まれるダミーパターンのカラ
ム数として、Ｎ＝４が仮決定される。ここで、境界Ｘ２
上にカラムが生成され得るので、新たな線分のＹ座標範
囲を比較した結果、一部重複するケースであることがわ
かる。そこで、境界Ｘ２に、重複するＹ座標範囲内で独
立したカラムをひとつ設定する。この場合、次のブロッ
クは、境界上に独立したカラムをひとつおいて、次のア
レイブロックが開始されることになる。

【００３８】最後に、ステップＳ３２１で、ステップＳ
２０５で決定された新たな線分Ｌnewがまだあるかどう
かを判断する。新たな線分Ｌnewが他にもある場合は、
ステップＳ３０３に戻り、ステップＳ３２１までを繰り
返す。新たな線分が他にない場合は、このループを終了
する。

【００３９】図６は、図２のステップＳ２０５に示し
た、新たな線分Ｌnewを決定する詳細な処理手順を示す
フローチャートである。まずステップＳ４０１で、図２
のステップＳ２０３で検索したＹmin≦Ｙ≦Ｙmaxの範囲
に入る線分を昇順にしたリストＳ’を作成する。図３の
例では、Ｌ２a、Ｌ２bの２つの線分が検索されるので、
この順でリストＳ’を作成する。次にステップＳ４０３
で、リストＳ’から最初の線分を抽出し、抽出した線分
の下端のＹ座標値Ｙ１と、上端のＹ座標値Ｙ２を求め
る。そして、検索された最初の線分（Ｌ２a）と、現在
の線分Ｌ１とのＹ方向の位置関係を調べる。このとき、
最初の線分の現在の線分Ｌ１に対する位置関係として
は、図７（ａ）〜７（ｃ）に示す３通が考えられる。図
７（ａ）は、検索された線分の下端Ｙ１が現在の線分Ｌ
１の下端Ｙminより小さい場合、図７（ｂ）は、検索さ
れた線分の下端Ｙ１のＹ方向の位置が、現在の線分Ｌ１
の下端と一致する場合、図７（ｃ）は、検索された線分
の下端Ｙ１が現在の線分の下端Ｙminより大きい場合を
それぞれ示す。

【００４０】ステップＳ４０５で、まず、検索された最
初の線分の最小値Ｙ１が、現在の線分Ｌ１の最小値Ｙmi
nより小さいかどうかを判断する。Ｙ１＜Ｙminである場
合（Ｓ４０５でＹＥＳ）は、図７（ａ）に該当する。こ
の場合、ステップＳ４０７に進み、ＹstartをＹ１に設
定して、ステップＳ４１５に進む。Ｙ１＜Ｙminでない
場合は（Ｓ４０５でＮＯ）、ステップＳ４０９に進ん
で、Ｙ１とＹminが等しいかどうか判断する。Ｙ１＝Ｙm
inのときは（Ｓ４０９でＹＥＳ）、図７（ｂ）に該当す
る。この場合、ステップＳ４１１に進み、ＹstartをＹ
２に設定し、ステップＳ４１５に進む。ステップＳ４０
９でＹ１＝Ｙminでない場合、すなわち、Ｙ１＞Ｙminで
ある場合は、図７（ｃ）に該当する。この場合、ステッ
プＳ４１３に進み、ＹstartをＹ２に設定して、Ｙminか
らＹ１までを新たな線分Ｌnewのひとつに決定する。

【００４１】ステップＳ４１５で、線分リストＳ’が空
かどうかを判断する。リストＳ’が空の場合は、ステッ
プＳ４１７に進み、Ｘ２において、ＹstartからＹmaxま
でを新たな線分のひとつとし、このループを終了する。
線分リストＳ’が空でない場合は（Ｓ４１５でＮＯ）、
ステップＳ４１９に進み、次の線分について、現在の線
分Ｌ１とのＹ方向の位置関係を調べる。このときの位置
関係として、図７（ｄ）〜７（ｆ）の３通りがある。図
７（ｄ）は、検索された２番目の線分の上端Ｙ２が、現
在の線分Ｌ１の上端Ｙmaxより小さい場合、図７（ｅ）
は、検索された２番目の線分の上端Ｙ２の位置が、現在
の線分Ｌ１の上端Ｙmaxと一致する場合、図７（ｆ）
は、検索された２番目の線分の上端Ｙ２が、現在の線分
Ｌ１の上端Ｙmaxより大きい場合を示す。

【００４２】ステップＳ４１９でまず、検索された２番
目の線分の上端が、Ｙ２＜Ｙmaxであるかどうかを判断
する。Ｙ２＜Ｙmaxならば（Ｓ４１９でＹＥＳ）、図７
（ｄ）に該当し、ステップＳ４２７に進む。ステップＳ
４２７で、ＹstartからＹ１までを新たな線分のひとつ
として決定し、ＹstartをＹ２に更新してステップＳ４
１５に戻る。Ｙ２＜Ｙmaxでない場合は（Ｓ４１９でＮ
Ｏ）、ステップＳ４２１へ進み、Ｙ２＞Ｙmaxかどうか
を調べる。Ｙ２＞Ｙmaxであれば（ステップＳ４２１で
ＹＥＳ）、図７（ｆ）に該当する。この場合、ステップ
Ｓ４２３に進み、最初の線分で設定したＹstartからＹ
２までを新たな線分のひとつに決定し、このループを終
了する。ステップＳ４２１でＹ２＞Ｙmaxでない場合
は、図７（ｅ）に該当し、ＹstartからＹ１までを新た
な線分のひとつに決定して、このループを終了する。

【００４３】以上のように、本発明では、空き領域をひ
とつの方向（たとえばＹ方向）に着目して複数のアレイ
ブロックに分割する場合に、現在のブロックと隣接する
ブロックとの着目方向（たとえばＹ方向）の位置関係に
基づいて、そのブロックに生成するダミーパターンのア
レイのサイズを決定する。アレイサイズは、たとえばＹ
方向に着目する場合は、現在処理中の線分のＹ方向の長
さと、カラム数とで特定される。

【００４４】なお、空き領域が、図１１に示すような単
純な形状でない場合は、境界Ｘ２上にカラムが生成され
る可能性のある場合に、Ｙ方向へのブロック分割をさら
に細分化して行う必要がある。その場合は、図４のステ
ップＳ３０３とＳ３０５の間に、Ｘ２とＸ３の間に存在
する線分を調べるステップを挿入する。この処理工程
を、図８を参照して説明する。

【００４５】図８において、現在の線分Ｌ１に対応し
て、Ｘ２での新たな線分Ｌnewが決定されている。ま
た、境界Ｘ２上にダミーパターンのカラムが生成される
可能性があるので、境界Ｘ２を越えてカラムを配置した
場合のエッジのＸ座標（Ｘ３）が求められている。この
とき、空き領域の形状が複雑なため、Ｘ２からＸ３の間
に、現在の線分Ｌ１のＹ座標範囲内でＹ方向にのびる線
分が存在する可能性がある。そこで、図４のステップＳ
３０３の後に、ステップＳ３０４として、新たな線分Ｌ
newのＹ座標範囲において、Ｘ２からＸ３までに存在す
るすべての線分を検索する。図８の例では、Ｘ２とＸ３
の間のＸ座標（Ｘ４）で、線分が検索される。この検索
された線分に対して、図２のステップＳ２０５（すなわ
ち図６の処理フロー）と同様の処理を行って、新たな線
分Ｌnewに対応するさらに新たな線分Ｌnew’を決定す
る。以降の処理については、上述した処理と同様であ
る。これにより複雑な形状の空き領域を細かくブロック
分割することが可能になる。

【００４６】図９に、本発明のパターンの自動設計方法
により生成されたダミーパターンのアレイブロックを示
す。図９（ａ）は、空き領域において、ダミーパターン
のアレイを配置することのできる有効矩形領域を示す。
図９（ｂ）は、有効矩形領域中にアレイブロックを実際
に配置した状態を示す。図１１に示す単純分割方法と異
なり、ブロックとブロックとの境界上の空白部（隙間）
を効果的に低減することができる。結果として、半導体
集積回路の表面の平坦性を維持することができる。同時
に、ＣＡＤ上で個別のダミーパターンを生成するかわり
に、まとまったアレイブロックとして生成できるので、
図形数を大幅に低減することができる。たとえば、図９
（ｂ）のブロックＡでは、３×６個のダミーパターンを
生成するかわりに、ひとつのアレイブロックをＣＡＤ上
で生成すればよい。このように、ブロックサイズにもよ
るが、平均してＣＡＤのデータを１／２０程度に低減す
ることが可能になる。

【００４７】このようにして空き領域に形成されるダミ
ーパターンのアレイブロックは、デバイス領域に形成さ
れるトランジスタ等の配線パターンとともに、該当する
所定のマスクレベルのレイアウトパターンとしてＣＡＤ
上に生成される。ＣＡＤのデータに基づいて、実際に半
導体基板上に各マスクレベルのパターンが形成されて、
多層構造の半導体集積回路が製造される。

【００４８】なお、上述した自動設計方法は、ＤＲＡＭ
やシャロウ・トレンチ・アイソレーション（ＳＴＩ）な
どのトレンチの開口パターンが形成されるマスクレベル
における凹型のダミーパターンに適用できる。また、ポ
リシリコン層等のマスクレベルに対応した凸型のダミー
パターンにも適用できる。拡散層のマスクレベルに対応
した開口パターンにも適用できる。さらに、半導体集積
回路でのダミーパターンに限らず、矩形を組み合わせた
任意の領域内をアレイブロック化する場合に適用でき
る。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動設計
方法によれば、多数の微細なダミーパターンをアレイブ
ロックとして生成する。従って、ＣＡＤで生成されるレ
イアウトパターンのデータ量を効果的に削減することが
できる。

【００５０】また、ダミーパターンをアレイブロック化
する際に、ブロック境界でパターンが形成されない空白
部をなくすことができる。従って、層の平坦性を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る自動設計方法を示す
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ステップＳ１０７
（現在の線分の処理）の詳細な処理手順を示すフローチ
ャートである。

【図３】図２のステップＳ２０５（新たな線分の決定）
を説明するための図である。

【図４】図２のステップＳ２１５（分割ブロックの位置
関係に応じたアレイブロックの生成）の詳細な処理手順
を示すフローチャートである。

【図５】隣接する分割ブロックの位置関係に応じて、ダ
ミーパターンのアレイブロックを生成を方法を説明する
図である。

【図６】図２のステップＳ２０５（新たな線分の決定）
の詳細な処理手順を示すフローチャートである。

【図７】新たな線分を決定するために、線分のＹ座標範
囲を比較する処理を説明するための図である。

【図８】複雑な領域をアレイブロック化するときの領域
の細分化を示す図である。

【図９】本発明の方法によってダミーパターンをアレイ
ブロック化して生成した図である。

【図１０】ダミーパターンをアレイブロック化せずに生
成する従来の方法を示す例である。

【図１１】単純分割方法で、ダミーパターンをアレイブ
ロック化した例を示す図である。

【符号の説明】

１ダミーパターン３空き領域５外形

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者馬込陽一神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地１東芝マイクロエレクトロニクス株式会社内Ｆターム(参考） 2H095 BB02 BB31 5B046 AA08 BA06 5F064 DD04 DD07 DD10 DD14 DD26 HH10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１方向およびこれに直交する第２方向
の辺で構成される多角形の処理領域を、前記第２の方向
にのみ着目して複数の矩形ブロックに分割するステップ
と、現在の矩形ブロックと、現在の矩形ブロックの前記第１
方向に沿った所定の側で隣接する矩形ブロックとの、前
記第２方向における位置関係に基づいて、現在の矩形ブ
ロック中に生成される単位微細パターンのアレイサイズ
を決定するステップと、前記アレイサイズに基づいて、現在の矩形ブロック中に
前記単位微細パターンのアレイブロックを生成するステ
ップとを含む、パターンの自動設計方法。
【請求項２】前記アレイサイズを決定するステップ
は、現在の矩形ブロックと、前記隣接する矩形ブロックとの
境界上に単位微細パターンが配置され得るかどうかを判
断するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載
のパターンの自動設計方法。
【請求項３】前記境界上に単位微細パターンが形成さ
れ得ると判断された場合に、現在の矩形ブロックの前記
第２方向でのサイズを、前記所定の側で隣接する矩形ブ
ロックの第２方向でのサイズと比較するステップをさら
に含むことを特徴とする請求項２に記載のパターンの自
動設計方法。
【請求項４】前記隣接する矩形ブロックの第２方向で
のサイズが、現在のブロックの第２方向のサイズより大
きい場合に、前記境界上に形成され得る単位微細パター
ンを、現在のブロック中に配置されるアレイブロックに
組み込むことを特徴とする請求項３に記載のパターンの
自動設計方法。
【請求項５】前記隣接する矩形ブロックの第２方向で
のサイズが、現在のブロックの第２方向のサイズより小
さい場合に、前記境界上に形成され得る単位微細パター
ンを、前記隣接する矩形ブロックに配置されることにな
るアレイブロックに組み込むことを特徴とする請求項３
に記載のパターンの自動設計方法。
【請求項６】前記単位微細パターンは半導体集積回路
上に形成される所定のマスクレベルに対応したダミーパ
ターンであることを特徴とする請求項１に記載の方法。