JP2002057083A - 露光データの作成装置、方法および半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一名称で参照されているが回転またはミラ
ー反転等により異なった図形として配置されているセル
ライブラリの各パターンと部分一括マスクパターンの各
対応する部分との間の１：１対応を確保し、ＥＢ描画フ
ァイルを作成できる露光データの作成装置および方法、
さらに部分一括露光法を用いてロジック回路を含む半導
体集積回路を高速に製造できるようにする半導体集積回
路の製造方法を提供する。 【解決手段】 セルライブラリ名称、配置情報、実際の
ステンシルマスク上での配置場所を少なくとも含み、必
要に応じてパターン配置のオフセット量等の情報を付加
することもできる部分一括ステンシルマスクデータベー
ス５００を作成し参照することにより、セルライブラリ
の各パターンと部分一括マスクパターンの各対応する部
分との間の１：１対応を確保することができ、ＥＢ描画
ファイルを作成できる露光データの作成装置および方法
を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光データの作成
装置、方法および半導体集積回路の製造方法に関し、特
に、部分一括露光法を用いて部分一括露光用ステンシル
マスクからウェーハ上に露光パターンを形成する露光デ
ータの作成装置、作成方法およびこの作成方法を使用し
て微細パターンを形成する半導体集積回路の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の製造において、従来か
ら光によるマスクを用いた転写技術が主に用いられてき
た。その理由は、マスクによる転写が非常にスループッ
トが高く、量産性に富んでいるためである。一方、ウェ
ーハ上に回路パターンを直接描画する電子ビーム直接描
画技術は、その高い解像性から先端デバイスの先行試作
または少量生産の半導体集積回路製造には使用されてい
るものの、いわゆる一筆書きであった。このため、スル
ープットが遅いという致命的欠点が克服できず、大量生
産される半導体集積回路の製造には使用されないままで
現在に至っている。

【０００３】上述のスループットが遅いという欠点を打
破するために、部分一括露光法が提案された。この部分
一括露光法は、開発したデバイス製造会社により、キャ
ラクタープロジェクション法、セルプロジェクション法
またはブロック露光法等の各種の呼び名が付与されてい
るが、本質的な方法としてはすべて同一である。すなわ
ち、電子ビーム直接描画法のスループットを改善するた
めには、実際のショット数を低減することがポイントと
なるため、比較的繰り返し出現するパターンを予め決め
られた領域の範囲に収納できるマスクとして作成してお
く。繰り返しパターン部分はこのマスクを使用して露光
を行い、繰り返しが少なくマスクが予め作成されていな
いパターンは、電子ビーム直接描画法の特色でもあるパ
ターン創成機能を利用して可変整形ビームにて露光して
いくというものである。この部分一括露光法によれば、
全部パターン創成機能を利用して露光するよりもショッ
ト数を低減することができ、スループット改善に寄与で
きるというものであった。

【０００４】上述の部分一括露光法は、比較的多くの繰
り返し回数が見込めるパターン、例えばメモリセルパタ
ーンをシリコン膜（一般的には「ステンシルマスク」と
呼ばれている）に予め焼き付けておき、電子ビームが透
過してほしい領域を抜けるパターンとして作りこんでお
く方法である。このステンシルマスクを、可変整形ビー
ムで矩形を作り出す部分（部分一括マスク部）に配置し
ておき、この部分一括マスク部を一括照射する。この結
果、抜いた部分からのみ電子ビームが透過して、ある一
定の縮小率でもって最終的に所望のパターン形状をもっ
た電子ビームの束となり、電子ビーム露光を行いたいウ
ェーハ上に塗布された電子ビーム用レジストにパターン
形成に必要なエネルギーを与えるという作用をもってい
る。

【０００５】上述の作用より、部分一括露光法は比較的
繰り返し性の高いパターンを有するメモリーデバイス
（DRAM, SRAM, ROM, Flash Memory 等）のパターンをシ
ョット数を低減して焼き付けるための技術として認識さ
れてきた。その理由を以下に述べる。実際、現状程度の
デザインルールである0.18μm程度では、DRAMやSRAM等
のメモリーセル（セルとは基本繰り返し単位のことをい
う）は十分に部分一括露光法で許されている１回のショ
ット範囲である５x５μmの領域に複数のビットのパター
ンを配置することが可能である。ここで、ウェーハ上、
マスク上の領域は縮小倍率によって異なる。例えば６０
分の１の縮小倍率の場合、マスク上の領域は300x300μm
角となり、２５分の１の縮小倍率の場合、マスク上の領
域は125x125μm角となる。しかし、今後生産品種がシフ
トしていくとされているメモリー混載ロジックや、純粋
ロジックのロジック部分を構成するロジックライブラリ
は、上記一括ショット範囲の５x５μmの領域に収めよう
としても、電源線と電源線との間隔が５μmを超えてし
まうことになる。このため、たとえ構成が単純なインバ
ータであっても、この領域には収まらなくなる。以上
が、部分一括露光法がメモリー等繰り返し性の高いパタ
ーンに適用できる技術として認識されてきた理由であ
る。

【０００６】ところが、半導体集積回路の微細化ととも
に、必要最小線幅は0.18μmから0.15μm、0.13μm、0.1
0μm、0.07μmというように縮小することが予想されて
いる。0.13μmぐらいの必要最小線幅の世代となると、
上述のメモリーデバイスのセルのみならず、ロジックの
ライブラリも、上記５x５μm角の中に収まるようになる
ことが予想される。なぜならば、電源線と電源線の間隔
が５μm以下程度になることが見込まれているからであ
る。このようなデザインルール世代以降では、比較的繰
り返し性の高いメモリーセルのみならず、ロジックライ
ブラリ（ある機能を有する回路パターン：例えばインバ
ータとかEXOR回路等である）も部分一括露光法で許され
る５x５μmの領域内に収納することが可能となる。この
ような分野への電子ビーム直接描画技術が生産使用され
るようになることが容易に予想される。その理由は、メ
モリーデバイスは、あるレイヤ（例えば素子分離）にお
いてその基本セルが縦方向と横方向にそれぞれ均一なピ
ッチで複数個配置されている。これに対しロジックデバ
イスでは、複数個（数十から数百）のロジックライブラ
リが、その必要箇所にランダムに配置されている。ここ
で、ランダムといっても電源線と電源線の間隔を守り、
隣とのロジックライブラリとの間隔もデザインルールに
基づいて配置されるという秩序は存在する。このような
両者の違いはあるものの、基本的繰り返し単位が、複数
配置されているという本質的な点は異ならないからであ
る。

【０００７】上述の結果として、ロジックデバイスある
いはロジック部分を有するデバイスに部分一括露光法を
適用する場合においても、メモリーデバイスへこれを適
用するのと同様に、この方法によってショット数の削減
を図ることが可能となるわけである。これにより（つま
り微細化の進行とともに）、従来ショット数削減は難し
いといわれていたロジックデバイスにおいても部分一括
露光法の適用によりショット数削減が可能となり、電子
ビーム直接描画技術がこのような方面にも使われるよう
になると思われる。

【０００８】ところで、部分一括露光法をメモリーデバ
イスに適用する場合、あるレイヤにおいて必要なメモリ
ーセル部分のパターンは１個あるいは多くても数個のレ
ベルである。これに対し、ロジックデバイスにおいて
は、あるレイヤで必要なセルライブラリの数は数百個、
少なくとも100個程度は存在する。

【０００９】しかし、通常のライブラリを配置し、それ
らを配線で自動的に結線してある機能を有するロジック
回路を構成していくツール（ＥＤＡツールと呼ばれる）
では、同一名称のライブラリを、上下反転したり、場合
によっては左右反転させて配置するようになっている。
このため、部分一括露光法をロジック回路パターン作成
に適用する際に、１つの名称のライブラリで実際にあら
われる回路パターンとしては２種類あるいは４種類とい
うように数が増えるという問題があった。

【００１０】図３は、あるセルライブラリが反転または
回転等の操作を受けて配置された場合に形成されるパタ
ーンを模式的に示す。図３において、符号１１５は元の
（オリジナルの）パターン（「Ｆ」で例示する）、１１
５ａはオリジナルのパターン１１５をＹ軸でミラー反転
したパターンまたはＸ軸でミラー反転してから時計回り
に１８０度回転したパターン、１１５ｂはオリジナルの
パターン１１５をＸ軸でミラー反転したパターンまたは
Ｙ軸でミラー反転してから時計回りに１８０度回転した
パターン、１１５ｃはオリジナルのパターン１１５をＸ
軸（Ｙ軸）でミラー反転しさらにＹ軸（Ｘ軸）でミラー
反転したパターンまたは時計回りに１８０度回転したパ
ターンである。

【００１１】図３に示されるように、設計上はある機能
を有するライブラリは、それが上下反転されて配置され
たり、または左右反転されて配置されたとしても、その
機能そのものに変化はない。それだからこそ同一名称で
参照され、配置情報として、ミラー反転や180度回転の
情報を与えておけばこれで事足りるわけである。ところ
が実際にパターン作成をしようとすると、電子ビーム
（ＥＢ）描画装置には、電子的に瞬時に部分一括部分を
反転したり、回転させたりする機能は存在しないため、
同一名称ライブラリに対し２種類あるいは４種類のパタ
ーンを部分一括マスクとして予め作りこんでおかなけれ
ばならない。

【００１２】図４は、従来の部分一括露光法でデバイス
パターンを作成した場合を説明する。図４において、符
号１１５、１２５および１３５等は各種のパターン、１
１０、１２０および１３０は各々パターン１１５、１２
５および１３５の名前、１００はパターン１１５、１２
５および１３５等に関する各種の情報を含むセルライブ
ラリ、２００はセルライブラリ１００の各パターン１１
５等の各種の情報（パターンの名前、配置情報、座標情
報等）が含まれている、ＥＤＡツールにより作成された
実際の回路パターン、３１０、３２０、３３０、３４
０、３５０および３６０は、各々部分一括露光用ステン
シルマスクに作成された部分一括マスクパターン、４０
０はウェーハ、４１０は部分一括露光法によりウェーハ
４００上に焼き付けられた誤った回路パターンである。

【００１３】図４に示されるように、セルライブラリ１
００の同一の名前（名称）１１０等のパターン１１５等
に対し、２種類あるいは４種類のパターン３１０ないし
３４０等を部分一括マスクパターンとして部分一括露光
用ステンシルマスクに予め作りこんでおくと、セルライ
ブラリ１００の同一名称のパターン１１５等に対し、２
あるいは４個の部分一括マスクパターン３１０ないし３
４０等が存在することになる。この結果、ＥＤＡツール
にて予め配置された位置情報と回転または反転等の配置
情報とをもつセルライブラリ１００の同一名称のパター
ン１１５等の情報と、部分一括マスクパターン３１０な
いし３４０等の配置情報との間に１対１の対応関係がと
れなくなるという問題があった。これは、部分一括マス
クパターン３１０等も１つのパターンだけが配置されて
いるわけではないため、それぞれのパターンと配置座標
との関係が存在するからである。この結果、従来のデー
タ変換ツール７００を用いて名称１１０等のみの参照を
行うと、実際に電子ビーム露光装置を動かすための正し
い露光ファイルを作成することができなくなるという問
題があった。回転または反転等の配置情報を反映させず
に露光ファイルを作成してしまった場合、ウェーハ４０
０上に誤った回路パターン４１０が焼き付けられてしま
う結果となるという問題があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、同一の
名称で参照されていながら実際には回転またはミラー反
転等されているために同一の図形とはなっていないまま
回路パターン上に配置されたセルライブラリのパターン
と、部分一括マスクパターンに作り込んだ同一の名称で
あるが、回転またはミラー反転に対応してそれぞれに対
応する図形変換を行った選択部分とが１：１に対応させ
ることができないという問題があった。

【００１５】そこで、本発明の目的は、上記問題を解決
するためになされたものであり、同一名称で参照されて
いるが回転またはミラー反転等により異なった図形とし
て配置されているセルライブラリの各パターンと部分一
括マスクパターンの各対応する部分との間の１：１対応
を確保し、ＥＢ描画ファイルを作成できる露光データの
作成装置および方法を提供することにある。

【００１６】さらに、本発明の他の目的は、上述の露光
データの作成装置および方法により部分一括露光法を用
いてロジック回路を含む半導体集積回路を高速に製造で
きるようにする半導体集積回路の製造方法を提供するこ
とにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の露
光データの作成装置は、部分一括露光法を用いて部分一
括露光用ステンシルマスクからウェーハ上に露光パター
ンを形成する露光データの作成装置であって、ロジック
回路の名称と露光パターンの形状とを含むセルライブラ
リと、前記セルライブラリにおける名称、露光パターン
の形状を前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置
する際の配置情報および露光パターンの形状が前記部分
一括露光用ステンシルマスク上に配置される配置座標を
少なくとも記録した部分一括露光用ステンシルマスク記
録部と、ウェーハ上にロジック回路の露光パターンを形
成する際に、前記部分一括露光用ステンシルマスク記録
部から露光パターンの前記セルライブラリにおける名称
と前記配置情報とを用いて露光パターンと配置座標を検
索する検索手段と、前記検索手段により検索された露光
パターンを前記配置座標と共に露光データとして出力す
る出力手段とを備えたものである。

【００１８】請求項２記載の発明の露光データの作成装
置は、請求項１において、前記配置情報は、露光パター
ンをＸ軸でミラー反転した情報とＸ軸でミラー反転しな
い情報とを有することができる。

【００１９】請求項３記載の発明の露光データの作成装
置は、請求項１において、前記配置情報は、露光パター
ンをＹ軸でミラー反転した情報とＹ軸でミラー反転しな
い情報とを有することができる。

【００２０】請求項４記載の発明の露光データの作成装
置は、請求項１において、前記配置情報は、露光パター
ンをＸ軸でミラー反転した情報、Ｘ軸でミラー反転しな
い情報、露光パターンをＹ軸でミラー反転した情報およ
びＹ軸でミラー反転しない情報を有することができる。

【００２１】請求項５記載の発明の露光データの作成装
置は、請求項１において、前記配置情報は、露光パター
ンをＸ軸でミラー反転した情報、Ｘ軸でミラー反転しな
い情報、露光パターンを０度回転した情報および露光パ
ターンを１８０度回転した情報を有することができる。

【００２２】請求項６記載の発明の露光データの作成装
置は、請求項１において、前記配置情報は、露光パター
ンをＹ軸でミラー反転した情報、Ｙ軸でミラー反転しな
い情報、露光パターンを０度回転した情報および露光パ
ターンを１８０度回転した情報を有することができる。

【００２３】請求項７記載の発明の露光データの作成方
法は、部分一括露光法を用いて部分一括露光用ステンシ
ルマスクからウェーハ上に露光パターンを形成する露光
データの作成方法であって、ウェーハ上にロジック回路
の露光パターンを形成する際に、ロジック回路の名称と
露光パターンの形状とを含むセルライブラリにおける名
称、露光パターンの形状を前記部分一括露光用ステンシ
ルマスク上に配置する際の配置情報および露光パターン
の形状が前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置
される配置座標を少なくとも記録した部分一括露光用ス
テンシルマスク記録部から露光パターンの前記セルライ
ブラリにおける名称と前記配置情報とを用いて露光パタ
ーンと配置座標を検索する検索ステップと、前記検索ス
テップにより検索された露光パターンを前記配置座標と
共に露光データとして出力する出力ステップとを備えた
ものである。

【００２４】請求項８記載の発明の露光データの作成方
法は、請求項７において、前記配置情報は、露光パター
ンをＸ軸でミラー反転した情報とＸ軸でミラー反転しな
い情報とを有することができる。

【００２５】請求項９記載の発明の露光データの作成方
法は、請求項７において、前記配置情報は、露光パター
ンをＹ軸でミラー反転した情報とＹ軸でミラー反転しな
い情報とを有することができる。

【００２６】請求項１０記載の発明の露光データの作成
方法は、請求項７において、前記配置情報は、露光パタ
ーンをＸ軸でミラー反転した情報、Ｘ軸でミラー反転し
ない情報、露光パターンをＹ軸でミラー反転した情報お
よびＹ軸でミラー反転しない情報を有することができ
る。

【００２７】請求項１１記載の発明の露光データの作成
方法は、請求項７において、前記配置情報は、露光パタ
ーンをＸ軸でミラー反転した情報、Ｘ軸でミラー反転し
ない情報、露光パターンを０度回転した情報および露光
パターンを１８０度回転した情報を有することができ
る。

【００２８】請求項１２記載の発明の露光データの作成
方法は、請求項７において、前記配置情報は、露光パタ
ーンをＹ軸でミラー反転した情報、Ｙ軸でミラー反転し
ない情報、露光パターンを０度回転した情報および露光
パターンを１８０度回転した情報を有することができ
る。

【００２９】請求項１３記載の発明の半導体集積回路製
造方法は、請求項７ないし１２記載の露光データの作成
方法を使用して微細パターンを形成する半導体集積回路
の製造方法である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００３１】実施の形態１．まず最初に本発明の概要を
説明する。以下では、セルライブラリ中の所定のパター
ンのことを、特に混乱の無い限りセルライブラリを代表
するものとして、単に「セルライブラリ」という。本発
明では、予めロジック回路等のセルライブラリを含むパ
ターン（通常縮小倍率分だけ拡大されている）を有する
ステンシルマスクを作成する際に、正立（反転や回転の
ない像）のものだけでなく、回転や反転の操作（予め回
路パターンを構成させる際に許容する配置を情報として
与える）を行ったもののパターンも作り込む。セルライ
ブラリには素子分離、ゲート、ホール、ローカル配線な
どのレイヤが存在するが、本明細書ではある１つのレイ
ヤ（例えばゲート層）を想定して説明する。

【００３２】多くの場合はＸ軸反転の有無とＹ軸反転の
有無との組み合わせで生じる４種類、あるいは、電源線
を横方向に走らせた場合Ｘ軸反転のみの２種類が考えら
れる。従って、ステンシルマスクには、１つのロジック
回路のセルライブラリ（以下、「ロジックセルライブラ
リ」という）に対し、４種類ないし２種類のパターンを
一括露光範囲のそれぞれに配置しておく。実際のロジッ
ク回路の設計では数十から数百のロジックセルライブラ
リを使用するが、これらすべてのロジックセルライブラ
リに対応する上記配置情報（反転等）を反映させたパタ
ーンをすべてステンシルマスク内に収納することはでき
ない。なぜなら、部分一括露光機能を有する日立製作所
製電子ビーム露光装置ＨＬシリーズではステンシルマス
ク１ブロックあたり２１個、部分一括露光機能を有する
アドバンテスト製Fシリーズの場合ステンシルマスク１
ブロックあたり１００個しか収納できないからである。

【００３３】そこで、ステンシルマスク内に収納するセ
ルライブラリを選択する必要がある。これは、一般的に
引用頻度の高い順、あるいはショット数削減効果の高い
順が考えられるが、最も効果的なのは、両者を組み合わ
せたものである。なお、ロジック回路以外にメモリー回
路、繰り返し性の高いメモリー周辺回路等があるデバイ
スの場合には、これらのパターンを最優先で収納した方
が良いことはいうまでもない。今後収納個数は増えてい
く方向性が示されているので（例えばアドバンテストで
は数百個）、全て収納できる時代がくる可能性はある。

【００３４】実際の回路パターンデータ（ＥＤＡツール
などを用いてロジックセルライブラリが配置されたも
の）は、それぞれのロジックセルライブラリの名称、配
置座標、配置情報（反転等）などが含まれている。これ
らと、上記で作成したステンシルマスク内に収納された
ロジックセルライブラリのマスク内位置は、ライブラリ
おのおので見た場合、多対１対応（参照が１回のみであ
れば１対１対応）となっている。

【００３５】図１は、本発明の部分一括露光法でデバイ
スパターンを作成した場合を説明する。図１で図４と同
じ符号を付した個所は同じ部分を示すため説明は省略す
る。図１において、符号４２０はウェーハ４００上に正
しく焼き付けられたパターン、５００は部分一括ステン
シルマスクデータベース（後述）、６００は本発明の実
施の形態のデータ変換ツール、５５０は部分一括ステン
シルマスクデータベース５００とデータ変換ツール６０
０との間の情報である。

【００３６】上述のように、実際の回路パターンデータ
と作成したステンシルマスク内に収納されたロジックセ
ルライブラリのマスク内位置とは、セルライブラリおの
おので見た場合、多対１対応（参照が１回のみであれば
１対１対応）となっている。このため本発明では、図１
に示されるように、まず露光データ処理を行う時にマス
ターとして参照される部分一括ステンシルマスクデータ
ベース５００を作成する。この部分一括ステンシルマス
クデータベース５００中には、セルライブラリ名称、配
置情報（反転、回転等）、実際のステンシルマスク上で
の配置場所（ブロックの位置）が少なくとも含まれてお
り、必要に応じてパターン配置のオフセット量等の情報
を付加することもできる。

【００３７】図２は、本発明の露光データ変換方法（デ
ータ変換ツール６００。検索手段、出力手段）の具体的
な動作をフローチャートで示す。図２で符号５００は図
１の部分一括ステンシルマスクデータベースを示す。図
２に示されるように、まずデバイスチップパターンの情
報が収納されている入力データを読み込む（ステップＳ
１００）。処理装置の記憶容量に制約がある場合が普通
なので、読み込む入力データは適宜分割されて、順次読
み込まれるのが普通である。この入力データは業界のデ
ファクトスタンダードとなっているGDS-II カルマスト
リームフォーマットである場合が好適である。所定のス
タート原点から順次データを読み出していく。ここで、
データは通常階層を持っているため、ある名前で参照さ
れた子供のセルを呼び、それがまた孫のセルを呼び、場
合によってはひ孫のセルを呼ぶといった階層構造になっ
ている。一番下のレベルの階層のセル参照に到達したら
（ステップＳ１１０、Ｓ１２０）、そのセルが、実際の
描画に使用する部分一括ステンシルマスクパターン３１
０等として収納されているかどうかを調べる（ステップ
Ｓ１３０）。この時、先に作成しておいた部分一括ステ
ンシルマスクデータベース５００を利用して、参照が行
われる（ステップＳ１４５）。参照は名前のみでなく、
その配置情報（反転、回転）も含む形で行われるのが、
本発明のデータ変換ツール６００の特徴である。この結
果、部分一括マスクパターンとして配置情報も含めて収
納されていることが判明した場合、そのブロック番号を
露光装置に選択する命令と配置座標（オフセットなどが
ある場合はその演算処理も行う）を指示する命令を出力
する（ステップＳ１６０）。部分一括ステンシルマスク
データベース５００を参照しても、その中に収納されて
いないことが判明した場合、普通の可変整形ビームで描
画するための、図形の矩形分割処理を行い、これを露光
装置に指示する命令を出力する（ステップＳ１５０）。
１つのセルについて上記処理が終わったら、次に出会う
セルのデータ処理を行う。このようにして入力データが
なくなるまでステップＳ１１０へ戻って処理を繰り返す
（ステップＳ１７０）。デバイスチップパターンのなか
には全く階層をもたないデータも存在するので、これら
も正常に露光装置で描画されるようにデータ変換を行う
ことはいうまでもない。上述のようにして、配置情報も
含む形でデバイスチップパターン内のセルが部分一括マ
スク内に収納されたセルパターンと完全に対応し、収納
されていないパターン、セルは可変整形ビーム用矩形分
割された、露光ファイルが作成される（ステップＳ１８
０）。この場合、いずれにしても描画用露光データは階
層をもたず図形とその配置座標のみの形になるので、上
記操作を行うのは、階層を有する段階であることはいう
までもない。この露光ファイルを使用して、実際の描画
を行えば、全て可変整形ビームで描画するよりもショッ
ト数はかなり低減されているので、より高速に処理を行
うことができる。

【００３８】以下では、あるロジック回路セルライブラ
リのなかの、名前Ａというセルが、あるデバイスパター
ンの中の座標（Ｘ，Ｙ）に、例えばＸ軸反転で配置され
ていたとして本発明を説明する。本発明で使用するデー
タ変換ツール６００を用いれば、名前ＡというセルのＸ
軸反転されたパターンが、部分一括露光用マスクにもし
収納されていれば、その具体的ブロック位置を反映し
た、露光ファイルが作成されている（原点オフセットの
違いなども演算により計算されている）。従って、この
露光ファイルを使って電子線描画を行えば、名前Ａとい
うセルのあるレイヤーのパターンがウェーハ４００上の
デバイスチップパターンの正しい位置に、正しい配置情
報（この場合はＸ軸反転）をもって転写される。実際に
はデバイスチップパターンには複数のロジックセルライ
ブラリのパターンが配置されているが、本発明のデータ
変換ツール６００は、セルパターンが部分一括ステンシ
ルマスク内に収納されているか否かによって、収納され
ている場合はマスクのセルを配置情報（反転等）も含め
て選択し、収納されていない場合は、可変整形ビームに
よる描画が可能なように矩形分割している。このため、
すべてのパターンを描画することができる。

【００３９】部分一括マスク内の収納セルは、先に述べ
たように、スループットを悪化させる要因であるショッ
ト数がなるべく少なくなるもの（ショット数削減効果が
大きいものあるいは参照回数が多いもの）を優先して入
れてある。従って、微細パターンは容易に書けるが従来
からネックとされていた電子線描画によるスループット
改善が、部分一括露光法の適用しやすいメモリ回路等の
繰り返しが多いパターンだけでなく、従来部分一括露光
法の適用は難しいとされていたランダムロジック回路に
おいても可能になるのである。

【００４０】以下本発明が適用された具体的な例につい
て説明するが、この例によって本発明が制限を受けるも
のではないことは明白である。

【００４１】適用例１．表面疎水化処理をヘキサメチル
ジシラザン蒸気にて施された８インチシリコンウェーハ
上に、ＮＥＢ−２２（住友化学製ネガ型電子線用化学増
幅型レジスト）を０．３μｍ厚になるように回転塗布
後、１１０℃９０秒でソフトベークした。このウェーハ
を日立製作所製電子線描画装置ＨＬ−８００Ｄにて、上
述のデータ変換ツール６００を用いて作成された露光デ
ータに基づき、可変整形ビーム露光と部分一括露光を組
み合わせながら電子線露光を行った。

【００４２】ここで、パターン形成に使用したデバイス
パターンは、０．１６μｍデザインルールのロジックチ
ップのゲート層（ゲート長：１６０ｎｍ）で、セルライ
ブラリの配置はＸ軸反転、Ｙ軸反転の双方を許容し（従
って同一名称セルで４種類のパターンが存在する）、電
源線を横方向にとり、電源線間隔が５．０４μｍで配置
されている。デバイスパターンのブロックの大きさは縦
５６５μｍ、横２１９０μｍの横長チップである。この
中に総数２６８１２個のセルが参照されており、種類と
しては１１１種類であった。なおこのデバイスチップを
部分一括露光法を全く使用しないで露光を行うことを想
定した場合の総ショット数は６２３２５１ショットで、
上位５つのセルの全ての配置（無し、Ｘ軸反転、Ｙ軸反
転、ＸＹ軸反転）を部分一括露光法で行い、残りを可変
整形ビームで露光した場合の総ショット数は３４３７７
８ショットで、約半減できることが予想された。

【００４３】予め部分一括マスクの最大収納領域（ウェ
ーハ上５×５μｍ）に収まりきれるセルで、かつ、参照
頻度と１セルあたりの可変整形ビームで露光した際のシ
ョット数の双方を勘案し、ショット数削減効果が最も高
いと思われる５つのセルの、それぞれの配置情報（反
転）に対応したパターンを２１個収納が可能な一括選択
範囲に５×４＝２０個配置し、ステンシルマスクを作成
して、電子線描画装置に装着し、軸調整を行っておい
た。最も参照頻度の高いセルが必ずしも総ショット数削
減に有効とは限らない。この場合、最も参照頻度が高か
ったのはインバータセルであるが（参照回数５４０５
回）、矩形分割したときの図形数は３個である。なおセ
ルパターンの配置は全て反転等の操作を行ったのちの左
下すみを原点にした。これらの情報（セル名称、配置情
報、ブロック位置番号、原点）を有するデータベース
を、本発明で使用するデータ変換ツール６００と同一の
ディレクトリに予め作成した。この場合はわずか２０個
のデータベースであったので、エディタを用いて作成し
たが、数が多い場合には、これを自動作成するツールを
作成することが好適である。

【００４４】露光におけるウェーハ上のマップは、上記
チップを縦８００μｍ横３０００μｍのピッチでウェー
ハ全面（露光有効領域が全てウェーハにかかるものまで
配置、ウェーハエッジにかかるものは削除）に並べたも
のを用い、焦点位置は露光時の最適フォーカス位置（２
００８６８ＬＳＢ）で固定した。露光量は１３μＣ/ｃ
ｍ²に固定した。

【００４５】露光終了後ウェーハを１０５℃９０秒でポ
スト露光ベークを行い、ＮＭＤ−Ｗ（界面活性剤入り現
像液。東京応化製）にて６０秒間パドル現像を行い、純
水にてリンス後１００℃６０秒ポストベークした。露光
に要した時間は５２分であった。

【００４６】比較例１．露光データ作成を、適用例１に
述べたＨＬ８００Ｄ用ソフトウェアではなく、全て可変
整形露光にて行うように指示したデータ変換を行い作成
した露光データを利用して、全く部分一括露光法を使用
せずに露光を行った他は、全く実施例１と同様にして、
電子線描画を行った。露光に要した時間は105分であっ
た。

【００４７】以上より、実施の形態１によれば、露光デ
ータ処理を行う時にマスターとして参照される部分一括
ステンシルマスクデータベース５００を作成する。この
部分一括ステンシルマスクデータベース５００中には、
セルライブラリ名称、配置情報（反転、回転等）、実際
のステンシルマスク上での配置場所（ブロックの位置）
が少なくとも含まれており、必要に応じてパターン配置
のオフセット量等の情報を付加することもできる。この
部分一括ステンシルマスクデータベース５００を参照す
ることにより、名称と配置情報の組み合わせと実際に作
り込まれているステンシルマスクの場所情報の１：１対
応関係を完全に保証することができ、これに基づき電子
ビーム露光装置の露光ファイルが作成することができ
る。

【００４８】実施の形態２（適用例２）．本実施の形態
２では、上述の実施の形態１における適用例１と異な
り、露光データ作成を、上述のＨＬ８００Ｄ用ソフトウ
ェアではなく、アドバンテストＦ５１２０用ソフトウェ
アでデータ変換を行い作成した露光データを利用して、
部分一括露光法を併用しながら露光を行う。その他は、
上述の実施の形態１における適用例１と同様にして電子
線描画を行った。ウェーハ４００上のショットマップは
言うまでも無く全く同一である。

【００４９】なお、アドバンテストの電子線描画装置で
は１ブロックあたり１００セルが収納可能であるため
（但しステンシルマスクの倍率は日立の２５倍に対し６
０倍である）、上位２５個のセルの配置情報（無し、Ｘ
軸反転、Ｙ軸反転、ＸＹ軸反転の４種類）に対応する１
００パターンを予めステンシルマスクに作りこんでお
き、Ｆ５１２０に装着し軸調整を行っておいた。

【００５０】上述の実施の形態１における適用例１と同
様に解析した結果、上記ステンシルマスクを使った部分
一括露光を併用すると、デバイスチップ１個あたりの総
ショット数は１８４９７５ショットであり、日立の場合
のさらに半分、もとのデータを全て可変整形ビームで露
光する場合に比べて約１／４になることがわかった。実
際に露光に要した時間は３５分であった。

【００５１】比較例２．露光データ作成を、適用例２に
述べたソフトウェアではなく、全て可変整形露光にて行
うように指示したデータ変換をベクセルウイン（富士通
製）で行い作成した露光データを利用して、全く部分一
括露光法を使用せずに露光を行った。その他は、適用例
２とまったく同様にして、電子線描画を行った。露光に
要した時間は１５３分であった。

【００５２】以上より、実施の形態２によれば、実施の
形態１と同様に、名称と配置情報の組み合わせと実際に
作り込まれているステンシルマスクの場所情報の１：１
対応関係を完全に保証することができ、これに基づき電
子ビーム露光装置の露光ファイルが作成することができ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上より、本発明によれば、セルライブ
ラリ名称、配置情報（反転、回転等）、実際のステンシ
ルマスク上での配置場所（ブロックの位置）を少なくと
も含み、必要に応じてパターン配置のオフセット量等の
情報を付加することもできる部分一括ステンシルマスク
データベース５００を作成することができる。この部分
一括ステンシルマスクデータベース５００を参照するこ
とにより、同一名称で参照されているが回転またはミラ
ー反転等により異なった図形として配置されているセル
ライブラリの各パターンと部分一括マスクパターンの各
対応する部分との間の１：１対応を確保することがで
き、ＥＢ描画ファイルを作成できる露光データの作成装
置および方法を提供することができる。

【００５４】すなわち、同一名称で参照されていながら
実際には回転やミラー反転されているために同一の図形
とはなっていないまま回路パターン上に配置されたセル
ライブラリと部分一括マスクに作り込んだ同一の名称で
あるが、回転やミラー反転に対応してそれぞれに対応す
る図形変換を行った選択部分（複数個）が１：１に対応
させることができないという問題点が解決され、それぞ
れが１：１対応となり、これによりＥＢ露光ファイルを
作成することができる露光データの作成装置および方法
を提供することができる。

【００５５】これにより、ロジック回路部分を包含する
半導体集積回路パターンをロジックライブラリパターン
を予め部分一括マスクに作り込んでおいたものを使って
電子ビーム露光することが可能となる。この結果、セル
ライブラリを引用するようなロジック回路部分を包含す
る半導体集積回路の製造を電子ビーム露光による部分一
括露光法によって行うことができる半導体集積回路の製
造方法を提供することができる。

【００５６】さらに付加的には、従来処理速度が遅いこ
とが問題であった電子ビーム描画法による半導体集積回
路製造が、メモリー回路のように繰り返し性の高いパタ
ーンのみならず、たとえロジック回路のように多数のロ
ジックセルライブラリを引用して構成されるものであっ
ても、引用頻度の高いセルを抽出して、予め部分一括マ
スク上に１つのセルにつき、必要な図形変換（回転、ミ
ラー反転）に対応する数だけのセル図形を作り込んでお
き、この方法により引用場所、図形変換を１：１対応さ
せて部分一括マスクから対応部分を選んで電子ビーム露
光を行うことにより、つまり部分一括露光法を適用する
ことにより、高速に製造ができる半導体集積回路の製造
方法を提供することができる。さらに、従来は繰り返し
性の高いパターンを有するメモリーデバイスのみに有効
とされていた部分一括露光法がセルライブラリを複数引
用するようなロジック回路を包含する半導体集積回路製
造にも適用できる半導体集積回路の製造方法を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の部分一括露光法でデバイスパターン
を作成した場合を説明する図である。

【図２】 本発明の露光データ変換方法（データ変換ツ
ール６００）の具体的な動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】 あるセルライブラリが反転または回転等の操
作を受けて配置された場合に形成されるパターンを模式
的に示す図である。

【図４】 従来の部分一括露光法でデバイスパターンを
作成した場合を説明する図である。

【符号の説明】

１００ セルライブラリ、 １１０，１２０，１３０
名前、 １１５，１２５，１３５ パターン、 ２００
実際の回路パターン、 ３１０３２０，３３０，３４
０，３５０，３６０ 部分一括露光用ステンシルマス
ク、 ４００ ウェーハ、 ４１０ ウェーハ４００上
に誤って焼き付けられた回路パターン、４２０ ウェー
ハ４００上に正しく焼き付けられた回路パターン、 ５
００ 部分一括ステンシルマスクデータベース、 ５５
０ 情報、 ６００ データ変換ツール、 ７００ 従
来のデータ変換ツール。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部分一括露光法を用いて部分一括露光用
   ステンシルマスクからウェーハ上に露光パターンを形成
   する露光データの作成装置であって、 ロジック回路の名称と露光パターンの形状とを含むセル
   ライブラリと、 前記セルライブラリにおける名称、露光パターンの形状
   を前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置する際
   の配置情報および露光パターンの形状が前記部分一括露
   光用ステンシルマスク上に配置される配置座標を少なく
   とも記録した部分一括露光用ステンシルマスク記録部
   と、 ウェーハ上にロジック回路の露光パターンを形成する際
   に、前記部分一括露光用ステンシルマスク記録部から露
   光パターンの前記セルライブラリにおける名称と前記配
   置情報とを用いて露光パターンと配置座標を検索する検
   索手段と、 前記検索手段により検索された露光パターンを前記配置
   座標と共に露光データとして出力する出力手段とを備え
   たことを特徴とする露光データの作成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の露光データの作成装置に
   おいて、前記配置情報は、露光パターンをＸ軸でミラー
   反転した情報とＸ軸でミラー反転しない情報とを有する
   ことを特徴とする露光データの作成装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の露光データの作成装置に
   おいて、前記配置情報は、露光パターンをＹ軸でミラー
   反転した情報とＹ軸でミラー反転しない情報とを有する
   ことを特徴とする露光データの作成装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の露光データの作成装置に
   おいて、前記配置情報は、露光パターンをＸ軸でミラー
   反転した情報、Ｘ軸でミラー反転しない情報、露光パタ
   ーンをＹ軸でミラー反転した情報およびＹ軸でミラー反
   転しない情報を有することを特徴とする露光データの作
   成装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の露光データの作成装置に
   おいて、前記配置情報は、露光パターンをＸ軸でミラー
   反転した情報、Ｘ軸でミラー反転しない情報、露光パタ
   ーンを０度回転した情報および露光パターンを１８０度
   回転した情報を有することを特徴とする露光データの作
   成装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の露光データの作成装置に
   おいて、前記配置情報は、露光パターンをＹ軸でミラー
   反転した情報、Ｙ軸でミラー反転しない情報、露光パタ
   ーンを０度回転した情報および露光パターンを１８０度
   回転した情報を有することを特徴とする露光データの作
   成装置。
7. 【請求項７】 部分一括露光法を用いて部分一括露光用
   ステンシルマスクからウェーハ上に露光パターンを形成
   する露光データの作成方法であって、 ウェーハ上にロジック回路の露光パターンを形成する際
   に、ロジック回路の名称と露光パターンの形状とを含む
   セルライブラリにおける名称、露光パターンの形状を前
   記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置する際の配
   置情報および露光パターンの形状が前記部分一括露光用
   ステンシルマスク上に配置される配置座標を少なくとも
   記録した部分一括露光用ステンシルマスク記録部から露
   光パターンの前記セルライブラリにおける名称と前記配
   置情報とを用いて露光パターンと配置座標を検索する検
   索ステップと、 前記検索ステップにより検索された露光パターンを前記
   配置座標と共に露光データとして出力する出力ステップ
   とを備えたことを特徴とする露光データの作成方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の露光データの作成方法に
   おいて、前記配置情報は、露光パターンをＸ軸でミラー
   反転した情報とＸ軸でミラー反転しない情報とを有する
   ことを特徴とする露光データの作成方法。
9. 【請求項９】 請求項７記載の露光データの作成方法に
   おいて、前記配置情報は、露光パターンをＹ軸でミラー
   反転した情報とＹ軸でミラー反転しない情報とを有する
   ことを特徴とする露光データの作成方法。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の露光データの作成方法
    において、前記配置情報は、露光パターンをＸ軸でミラ
    ー反転した情報、Ｘ軸でミラー反転しない情報、露光パ
    ターンをＹ軸でミラー反転した情報およびＹ軸でミラー
    反転しない情報を有することを特徴とする露光データの
    作成方法。
11. 【請求項１１】 請求項７記載の露光データの作成方法
    において、前記配置情報は、露光パターンをＸ軸でミラ
    ー反転した情報、Ｘ軸でミラー反転しない情報、露光パ
    ターンを０度回転した情報および露光パターンを１８０
    度回転した情報を有することを特徴とする露光データの
    作成方法。
12. 【請求項１２】 請求項７記載の露光データの作成方法
    において、前記配置情報は、露光パターンをＹ軸でミラ
    ー反転した情報、Ｙ軸でミラー反転しない情報、露光パ
    ターンを０度回転した情報および露光パターンを１８０
    度回転した情報を有することを特徴とする露光データの
    作成方法。
13. 【請求項１３】 請求項７ないし１２記載の露光データ
    の作成方法を使用して微細パターンを形成する半導体集
    積回路の製造方法。