JP2002260992A - 荷電粒子線露光用マスクの形成方法および荷電粒子線用マスクを形成するためのパターンデータの処理プログラム - Google Patents

荷電粒子線露光用マスクの形成方法および荷電粒子線用マスクを形成するためのパターンデータの処理プログラム

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JP2002260992A JP2001060131A JP2001060131A JP2002260992A JP 2002260992 A JP2002260992 A JP 2002260992A JP 2001060131 A JP2001060131 A JP 2001060131A JP 2001060131 A JP2001060131 A JP 2001060131A JP 2002260992 A JP2002260992 A JP 2002260992A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な機械的強度を保ちながらパターン開口
数を必要最小限にし、パターン転写の信頼性を向上し得
るステンシルマスクを効率的な方法で提供する。 【解決手段】 開口パターンを有する荷電粒子線用マス
クの形成方法において、所定のパターンデータにて表さ
れるパターン図形の輪郭化処理を行う輪郭化工程と、輪
郭化処理されたパターンデータにて表される多角形パタ
ーンのそれぞれについて凸多角形であるか否か識別する
識別工程と、凸多角形でないと識別された多角形パター
ンのそれぞれについて複数のパターンセクションに分割
するパターン分割工程と、複数のパターンセクションを
一組の相補マスクを構成する各マスクに振り分ける振り
分け工程を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線露光用
マスクの形成方法及び荷電粒子線用マスクを形成するた
めのパターンデータの処理プログラムに関し、特に電子
線露光リソグラフィー（ＥＰＬ：Electron beam Projec
tion Lithography）に用られるマスクの形成方法及びそ
のパターンデータの処理プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、半
導体ウェハに転写されるパターンも一層微細化されてき
ており、このような微細なパターンの転写には電子ビー
ムやイオンビーム等の荷電粒子線を用いた露光方法が採
用されている。
【０００３】一般に、荷電粒子線、例えば電子線を用い
た露光方法には、パターン転写用マスクとしてステンシ
ルマスクが用いられている。このステンシルマスクは、
シリコン等からなる薄い基板に所定のパターン形状の開
口が設けられた構成を有する。このようなステンシルマ
スクを用いた電子線の露光においては、パターン形状を
持つ開口を通過した電子線が投影光学系を介してウェハ
上に結像され、パターンの転写が行われる。その際、ス
テンシルマスクの開口以外の部分に照射された電子線
は、マスク基板により吸収、反射され或いは大きく散乱
され、ウェハに対して遮蔽される。マスク基板を透過し
大きく散乱した電子線は、投影光学系内の絞りにより遮
蔽され、ウェハ上へは到達しない。
【０００４】一方、電子線露光方法においては、電子線
散乱能が小さい電子線透過性薄膜上に所定の形状の電子
線散乱体を設けたメンブレンタイプのマスク（以下「メ
ンブレンマスク」という）も用いられている。このメン
ブレンマスクを用いた電子線露光においては、マスクの
電子線散乱体が設けられていない薄膜部分を透過した電
子がウェハ上に結像されパターン転写が行われる。マス
クの電子線散乱体を透過した電子は大きく散乱され、絞
りにより遮蔽されウェハ上には到達しない。
【０００５】このようなメンブレンマスクに対して、前
記のステンシルマスクは、次の理由から広く用いられて
いる。ステンシルマスクは、ウェハ上に結像される電子
が開口を通過するため、結像される電子が薄膜を透過し
なけらばならないメンブレンマスクに対して、マスクに
よるエネルギー損失がなく、色収差による解像度低下が
ないため高解像度が得られる。また、製造も比較的容易
である。
【０００６】しかしながら、このようなステンシルマス
クは、パターンを開口で構成するため、形成しようとす
るパターン形状に制限があるという問題をもつ。
【０００７】例えば、図１（ａ）に示すように、電子線
を遮蔽する領域の全周を開口が囲んでいるパターン（以
下「ドーナツパターン」という）は、開口に囲まれた島
状の遮蔽領域を支持することができず、この領域が抜け
落ちてしまうため、ステンシルマスクに形成することが
できない。また、図１（ｂ）（リーフ型）及び図１
（ｃ）（タン型）に示すように、全周に開口を設けるの
ではなく周囲の一部において内側の遮蔽領域と周辺の遮
蔽領域とが連結するように開口が形成されたパターン
（以下「リーフパターン」という）は、その連結部分の
力学的強度が低いため、マスクの使用中あるいは作製中
に内側の遮蔽領域が脱落しやすい。さらに、図１（ｄ）
に示すような、開口がＬ字あるいはＬ字が組み合わされ
た形状を持つパターン（以下「Ｌ字パターン」という）
においては、張り出した遮蔽領域の両端の角部に応力が
集中しやすく、その部分からマスクの破損が生じやす
い。
【０００８】そこで、このような問題に対処するため、
所定のパターンを複数のセクションに分割し、これらの
セクションを二つのマスクに振り分けて、互いに相補的
な開口パターンを各マスクに形成し、この二つのマスク
（相補マスク：Complementary Mask）を用いて２回に分
けてパターン転写を行い、最終的に所定パターンをウェ
ハ上に転写する方法が採られている（J.Vac.Sci.Techno
l.B 11(6),(1993) p.2400-2403）。
【０００９】例えば、特開平６−１３２２０６号公報に
は、図２（ａ）で示されるドーナツパターンを分割し、
図２（ｂ）で示される開口パターンを有する第１のマス
クと、図２（ｃ）で示される開口パターンを有する第２
のマスクを交互に使用してドーナツパターンを転写する
方法が記載されている。
【００１０】また、米国特許第５１６６８８８号公報に
は、相補マスクの形成におけるパターンの分割方法が記
載されている。その一例を図３を用いて説明する。図３
（ａ）はウェハ上に転写しようとする所定のパターン
（Ｈ）であり、図３（a-1）及び（a-2）では、それぞれ
パターンの切断線を示している。図３（a-2）が最終的
に使用する切断線を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）に
相応するパターン開口を持つステンシルマスクを示す。
また、図３（b-1）及び（b-2）は、これらを一組として
図３（ａ）のパターンを最終的に転写するために用いら
れる相補マスクを示す。
【００１１】まず、所定パターン（Ｈ）の輪郭の多角形
（１００）の全てのコーナー（角）を決定する。次に、
全てのインサイドコーナー１０２、１０３、１０４、１
０５を決定する。ここで、その他のコーナーをアウトサ
イドコーナーと称する。
【００１２】次に、図３（a-1）に示すように、各イン
サイドコーナーから対向する辺へ切断線１０７、１０
８、１０９、１１０を引く。ここでは、全てのインサイ
ドコーナーから切断線が引かれているが、切断線を引く
インサイドコーナーは、各インサイドコーナーに割り当
てられた特定の安定性値（stability value）が特定の
基準を満たさないものを選ぶ。次に、これら切断線の組
合わせのなかで、互いに交わらず且つ長さが短い組を選
ぶ（図３（a-2）の１１２、１１３、１１４、１１
５）。続いて、選んだ切断線によって所定パターン
（Ｈ）を複数のセクション（Ｈ'）に分割し、これら複
数のセクション（Ｈ'）を二つのマスクに振り分ける。
そして、一方のマスクには、図３（b-1）に示すよう
に、複数のセクション（Ｈ'）のうち一方のマスクに振
り分けられた各セクション（Ｈ'）に対応する開口パタ
ーン１１７、１１９、１２０を形成し、他方のマスクに
は、図３（b-2）に示すように、複数のセクション
（Ｈ'）のうち他方のマスクに振り分けられた各セクシ
ョン（Ｈ'）に対応する開口パターン１１８、１２１を
形成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来、ステンシルマス
クにとって問題となるパターンをどのように分割し転写
するかについては上記のような提案があるものの、多種
多様なパターン群からドーナッツパターンやリーフパタ
ーン、Ｌ字パターン等の特定のパターンを系統的に抽出
する有効な方法は提案されていない。そのため、分割の
必要性の低いパターンまで一様に分割処理が行われ、処
理効率が低いだけでなく、微小なパターンセクション
（断片）が多数発生するため、パターン転写においてパ
ターンセクション間の接続が困難となり、結果、パター
ン接続部での寸法変動や断線などが起きる等、パターン
転写の信頼性が低くなっていた。
【００１４】そこで本発明の目的は、ステンシルマスク
の形成に際して問題となる特定のパターンを系統的に抽
出し分割することで、十分な機械的強度を保ちながらパ
ターン開口数を必要最小限にし、パターン転写の信頼性
を向上し得るステンシルマスクを効率的な方法で提供す
ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、開口パターン
を有する荷電粒子線用マスクの形成方法であって、所定
のパターンデータにて表されるパターン図形の輪郭化処
理を行う輪郭化工程と、前記輪郭化処理されたパターン
データにて表される多角形パターンのそれぞれについて
凸多角形であるか否か識別する識別工程と、凸多角形で
ないと識別された多角形パターンのそれぞれについて複
数のパターンセクションに分割するパターン分割工程
と、前記複数のパターンセクションを、一組の相補マス
クを構成する各マスクに振り分ける振り分け工程を有す
る荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００１６】また本発明は、前記識別工程においては、
多角形パターンの頂点ｐiについて順次、隣接する三つ
の頂点ｐi-1、ｐi、ｐi+1からなる三角形の符号付き面
積Δｐi-1ｐiｐi+1を求めていき、符号付き面積Δｐi-1
ｐiｐi+1の符号が内角∠ｐi- 1ｐiｐi+1＜１８０度を満
たす場合の符号と反対の符号となる頂点を識別した時点
で前記多角形パターンは凸多角形でないと決定すること
を特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露光用マスクの
形成方法に関する。
【００１７】また本発明は、前記識別工程にて凸多角形
でないと識別された多角形パターンのぞれぞれについ
て、そのパターン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最
小面積の長方形の四辺を境界線とする反転境界領域を設
定し、この反転境界領域内でパターンを反転させて補完
パターンを形成するパターン反転工程をさらに有し、前
記パターン分割工程では、前記反転境界領域のそれぞれ
において、前記補完パターンの各頂点から座標軸に平行
に引かれた切断線によってパターン分割を行う上記の荷
電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００１８】また本発明は、前記パターン分割工程で
は、前記反転境界領域のそれぞれにおいて、前記補完パ
ターンの各頂点からＸ軸に平行な切断線とＹ軸に平行な
切断線を引き、Ｘ軸に平行な切断線の組とＹ軸に平行な
切断線の組のいずれかの組を用いるに際して、最小切断
間隔が大きい方の組を選び、最小切断間隔が同じ場合に
は切断線の数が少ない組を選ぶ上記の荷電粒子線露光用
マスクの形成方法に関する。
【００１９】また本発明は、前記識別工程にて凸多角形
でないと識別された多角形パターンのぞれぞれについ
て、そのパターン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最
小面積の長方形の四辺を境界線とする反転境界領域を設
定し、内側に多角形を包含する多角形であって内側の多
角形が外側の多角形の外周辺に接していない輪郭形状を
持つ多角形パターンを除き、前記反転境界領域の各辺の
長さが所定の基準値未満である反転境界領域内の多角形
パターンについては前記パターン分割を行わない上記の
荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００２０】また本発明は、前記識別工程にて凸多角形
でないと識別された多角形パターンのぞれぞれについ
て、そのパターン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最
小面積の長方形の四辺を境界領域とする反転境界領域を
設定し、この反転境界領域内でパターンを反転させて補
完パターンを形成するパターン反転工程と、前記反転境
界領域の境界線と重なる辺を少なくとも一辺持ち且つ重
ならない辺を少なくとも二辺持つ補完パターンを有する
反転境界領域について、作製しようとするマスクにおい
て、前記補完パターンの頂点のうち前記反転境界領域の
境界線上にある二つの頂点（但し反転境界領域の頂点を
除く）を結ぶ線分にかかる力が、所定の基準値未満とな
るものについては前記パターン分割を行わない上記の荷
電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００２１】また本発明は、前記振り分け工程では、前
記パターン分割にて切り出されるパターンセクション
を、切断線上にて共有していた辺を持つ他のパターンセ
クションが振り分けられるマスクとは異なるマスクに振
り分ける上記の荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関
する。
【００２２】また本発明は、前記振り分け工程では、一
の相補マスクに割り当てられるパターン図形の面積密度
と他の相補マスクに割り当てられるパターン図形の面積
密度とが均等になるように、パターン分割していない多
角形パターンを振り分ける上記の荷電粒子線露光用マス
クの形成方法に関する。
【００２３】また本発明は、前記識別工程にて凸多角形
であると識別した多角形のパターンのうちパターン図形
が矩形であって且つパターン図形の面積が所定の基準面
積を超える矩形パターンについて、開口パターンの寸法
精度の許容範囲内で四つの角が切り取られた八角形にパ
ターン補正する矩形パターン補正工程とをさらに有する
上記の荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００２４】また本発明は、前記識別工程にて凸多角形
であると識別した多角形のパターンのうちパターン図形
が矩形であって且つパターン図形の面積が所定の基準面
積を超える矩形パターンについて、四つの角が切り取ら
れた八角形と切り取った四つの角に相応する四つの三角
形とに分割する矩形パターン分割工程とをさらに有し、
前記八角形のパターンと四つの三角形のパターンは異な
るマスクに振り分けられる上記の荷電粒子線露光用マス
クの形成方法に関する。
【００２５】また本発明は、開口パターンを有する荷電
粒子線用マスクを形成するためのパターンデータの処理
プログラムであって、上記のいずれかの方法における各
工程の処理をコンピュータに実行させるためのプログラ
ムに関する。
【００２６】なお、本発明において「長方形」及び「矩
形」とは「正方形」をその一形態として含むものとす
る。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について説明する。本発明の方法は、基板平面における
直交座標のＸ軸やＹ軸に平行なパターン群から構成され
るＬＳＩパターン等のパターン転写に用いられるマスク
の形成に好適である。
【００２８】［輪郭化処理と入力データ］ＣＡＤにより
得られた所定のパターンデータについて、表現されるパ
ターン図形の輪郭化処理を行い、多角形で表現されるパ
ターンデータを作成し、この多角形データを後に行う処
理の入力データとする。ここで扱う「多角形」とは、連
続しない２辺のどの組も交差せず接触しない、いわゆる
単純な多角形とする。よって、本発明において扱う多角
形データは、複数の孤立した多角形（パターンの輪郭図
形が多角形）を表すものとなる。
【００２９】図４に輪郭化処理の一例を示す。ＣＡＤに
よるパターンデータにおいて、表現されるパターン図形
が複数の小パターン図形いわゆるセルの組み合わせによ
るもの（図４（ａ））については、パターン図形の周囲
のふちどり（輪郭化）を行い、得られた輪郭の形状の図
形（図４（ｂ））を前記入力データにおけるパターン図
形（多角形）とする。
【００３０】前記入力データにおける各多角形パターン
は、輪郭形状として、標準形（多角形の符号付き面積が
「正」になる）で表されるものとする。すなわち、一例
として、各多角形パターンは、図５に示すようにＸ−Ｙ
座標系において第１象限に展開され、Ｙ座標が最小の頂
点（複数個あればＸ座標が最小のもの）を第１頂点（ｐ
0）として、反時計回りに頂点を並べたものとして表現
される。なお図５において、多角形をｎ多角形とする
と、ｐiは各頂点の座標（ｘi，ｙi）を示し、ｉ（＝０
〜ｎ−１）は頂点の並び順（第１頂点は０）を示す。
【００３１】内部にいわゆる「穴」のあるドーナッツパ
ターンのように、内側に多角形（内周図形）を包含する
多角形（外周図形）であって内側の多角形（内周図形）
が外側の多角形（外周図形）の外周辺に接していない輪
郭形状を持つ多角形パターン（以下「ドーナツ型パター
ン」という）の場合には、その外周と内周とを識別する
必要があるため、外周図形は前記の通常の多角形として
その頂点を反時計回りの順で記述し、内周図形はそれら
の頂点を時計周りに記述するものとする。その一例を図
６に示す。外周図形Ｐの頂点は反時計回りの順で記述さ
れ、内周図形Ｑ及びＲの頂点は反時計回りの順で記述さ
れる。
【００３２】なお、上述の工程では、ＣＡＤにより得ら
れた所定のパターンデータに対して、表現されるパター
ンの全領域を一括に処理してもよいが、パターンの全領
域を複数の小領域に区分し、区分された小領域毎に入力
データを形成してもよい。この区分の単位となる小領域
は、例えば電子線露光リソグラフィにおいては、マスク
上での電子線の１照射領域（例えば１ｍｍ角）分の領域
とすることができる。
【００３３】［凸多角形パターンの識別］前述の図１
（ａ）〜（ｄ）に示すような、ステンシルマスクにとっ
て有害となり得るパターン（以下「特異パターン」とい
う）には、その形状が「凸多角形でない」という共通の
特徴がある。凸多角形は、三本以上の線分により囲まれ
た平面図形（多辺形）あって、全ての頂点における内角
が１８０度未満のものである。また、凸多角形はその任
意の２つの頂点を結ぶ線分がその多角形の内部にあると
いう特徴をもつ。
【００３４】そこで、本発明においては、前記入力デー
タで表現される多角形が凸多角形であるか否かを識別
し、凸多角形でない（すなわち特異パターンである）場
合を、パターン分割が必要なパターンの候補にあげるも
のとする。
【００３５】凸多角形であるか否かの識別は、例えば、
「凸多角形は全ての頂点における内角が１８０度未満で
ある」という性質を利用することができる。すなわち、
一つでも内角が１８０度未満でない多角形は凸多角形で
ないとすることができる。
【００３６】具体的には、頂点ｐiにおける内角∠ｐi-1
ｐiｐi+1（但しｉ＝０のときは内角∠ｐn-1ｐ0ｐ1、ｉ
＝ｎ−１のときは内角∠ｐn-2ｐn-1ｐ0）が１８０度未
満かどうかは、隣接する三つの頂点ｐi-1、ｐi、ｐi+1
からなる三角形の符号付き面積Δｐi-1ｐiｐi+1を求め
て、「Δｐi-1ｐiｐi+1＞０」のときは「∠ｐi-1ｐiｐ
i+1＜１８０度」、「Δｐi-1ｐiｐi+1＜０」のときは
「∠ｐi-1ｐiｐi+1＞１８０度」、によって判断するこ
とができる。但し、頂点の並びが時計回りの内周多角形
については三角形の面積の符号が逆になる。
【００３７】上記の方法は、多角形の頂点の数が多い場
合であっても、隣接する３つの頂点で形成される三角形
の符号付面積が反対符号になった時点で「凸多角形でな
い」と決定できるため、実際には全ての頂点を調べなく
ても識別が可能な場合が多く、処理時間の点でも問題な
く実施可能である。
【００３８】［反転境界領域の設定とパターンの反転
（補完パターンの設定）］ステンシルマスクは、前述の
ように薄い基板に開口パターンが形成された構成を有す
るものである。電子線露光リソグラフィにおいては、マ
スク基板として例えばシリコン基板が用いられ、開口パ
ターンを設ける領域の基板の厚さは一般に数十μｍ程度
とされ、さらには、電子線の吸収によるマスクの発熱を
防止するなどの点から０．２μｍ〜数μｍ程度にまで薄
くする場合もある。
【００３９】このようなステンシルマスクにとって有害
なパターンであるかどうかを調べることは、開口パター
ンを形づくっているその周囲の薄い基板領域がどのよう
な形状になっているかを調べることと等価である。そし
て、開口パターン周囲の薄い基板領域の形状は、開口パ
ターンをマスク基板に実際に形成する前において、転写
すべきパターンを反転することによって得られる。
【００４０】すなわち、前述の工程で識別した特異パタ
ーン（凸多角形でないパターン）を対象に、それぞれの
特異パターンについて次の処理を行う。
【００４１】まず、原パターン図形（一の多角形）の全
体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形の四
辺を境界とする反転境界領域を設定する。この反転境界
領域は、原パターン図形の頂点のうち、Ｘ座標の最小値
を持つ頂点、Ｘ座標の最大値を持つ頂点、Ｙ座標の最小
値を持つ頂点、およびＹ座標の最大値を持つ頂点上をそ
れぞれ通過する４つの辺で囲まれる領域として形成する
ことができる。すなわち、反転境界領域は、原パターン
図形の頂点座標のうち、Ｘ座標の最小値および最大値と
Ｙ座標の最大値および最小値とのそれぞれの組み合わせ
でできる４つの頂点から得ることができる。
【００４２】そして、この反転境界領域において原パタ
ーン図形以外の部分、すなわち原パターンを反転して得
られたパターンを「補完パターン」として設定する。図
７に、典型的な特異パターン(図７(a1),(b1),(c1),(d
1))に対する反転境界領域１と補完パターン２の設定例
（図７(a2),(b2),(c2),(d2)）を示す。
【００４３】パターンの反転処理は、上記反転境界領域
において原パターン図形の角数と各頂点の座標を用いて
常法により行うことができる。
【００４４】また、得られた補完パターンは、原パター
ン図形の頂点および反転境界領域の頂点で構成される
が、反転境界領域の各頂点の座標は原パターン図形の頂
点座標から得られるため、補完パターンの全ての頂点を
原パターン図形の頂点座標だけから得ることができる。
図８に一例を挙げて説明する。図８（ａ）は原パターン
図形Ｐとその反転境界領域Ｒを示す。図中、原パターン
図形Ｐは頂点ｐ0，ｐ1，ｐ2，ｐ3，ｐ4，ｐ5，ｐ6，ｐ7
からなり標準形で表され、その反転境界領域Ｒは頂点ｒ
0，ｒ1，ｒ2，ｒ3からなり点線で示されている。この原
パターン図形Ｐに対して、反転境界領域Ｒにて反転処理
を行い、標準形に並び替えると、図８（ｂ）に示す補完
パターンＱ1（頂点ｑ10，ｑ11，ｑ12）及びＱ2（頂点ｑ
20，ｑ21，ｑ22，ｑ23，ｑ24）が得られる。これらの補
完パターンＱ1、Ｑ2をそれぞれ原パターン図形Ｐの頂点
とその反転境界領域Ｒの頂点で表すと、Ｑ1＝｛ｐ1，ｒ
1，ｐ2｝、Ｑ2＝｛ｐ7，ｐ6，ｐ5，ｐ4，ｒ3｝となる。
ここで反転境界領域Ｒの頂点は、原パターン図形の頂点
座標から合成されたものであるため、補完パターンＱ
1、Ｑ2の全ての頂点が原パターン図形Ｐの頂点座標だけ
で構成されることがわかる。
【００４５】［パターン分割の要否の判別］本発明の一
実施形態として、前述の凸多角形の識別工程にて凸多角
形でないと識別されたパターン（特異パターン）につい
ては、パターン分割後の振り分け時のパターン密度均等
化の観点から全ての特異パターンについてパターン分割
を行ってもよいが、凸多角形でないと識別されたパター
ンについて、さらに次の二つの判別工程のいずれか或い
は両方を行い、パターン分割不要と判別されたパターン
については処理（計算）時間の短縮やショット接続誤差
低減の観点からパターン分割を行わないことが望ましい
場合もある。これらの判別工程を行うことにより、パタ
ーン分割によるパターン開口数の増加を必要最小限に抑
えることができる。但し、ドーナツ型パターンについて
は、これらの判別を行うことなくパターン分割を行うこ
ととする。
【００４６】第１の判別方法は、前述の反転境界領域の
寸法を利用したものである。具体的には、反転境界領域
の各辺の長さがある基準の値未満のときはその反転境界
領域内のパターンについてはパターン分割は行わないも
のとする（但し、ドーナツ型パターンを除く）。換言す
れば、ドーナッツ型パターンと、ある基準の寸法以上の
辺を持つ反転境界領域内のパターンは、パターン分割を
行うものとする。
【００４７】この第１の判別方法は、反転境界領域の各
辺の長さが小さくなればなるほど、補完パターン部分に
相当するマスク基板領域の面積も小さくなるため、特異
パターンを設けた場合であっても、マスク強度がある程
度確保される場合があることに基づくものである。判別
の基準となる特定の寸法は、マスク基板の材質および厚
さ、並びに設計ルールに従ったパターン幅（開口幅）等
を考慮して決定することができる。
【００４８】第２の判別方法は、前述の補完パターンを
利用したものである。すなわち、反転境界領域の境界線
と重なる辺を少なくとも一辺持ち且つ重ならない辺を少
なくとも二辺持つ補完パターンを有する反転境界領域に
ついて、作製しようとするマスクにおいて、前記補完パ
ターンの頂点のうち前記反転境界領域の境界線上にある
二つの頂点（但し反転境界領域の頂点を除く）を結ぶ線
分（支持辺ｋ）にかかる力が、所定の基準値未満である
ものについては前記パターン分割を行わないものとす
る。
【００４９】図９は第２の判別方法にて判別される典型
的なパターン例を示すものである。図９（ａ）のパター
ンは、その補完パターンが反転境界領域の境界線と重な
る辺を一つ持ち且つ重ならない辺を三つ持つ例である。
図９（ｂ）のパターンは、その補完パターンが反転境界
領域の境界線と重なる辺を二つ持ち且つ重ならない辺を
二つ持つ例である。図９（ｃ）及び（ｄ）のパターン
は、それぞれその補完パターンが反転境界領域の境界線
と重なる辺を二つ持ち且つ重ならない辺を四つ及び六つ
持つ例である。図９（ｅ）のパターンは、その補完パタ
ーンが反転境界領域の境界線と重なる辺を一つ持ち且つ
重ならない辺を五つ持つ例である。図９（ａ）及び
（ｅ）で例示されるタイプのパターンは、その補完パタ
ーンが反転境界領域の境界線と重なる辺を一つ持ち且つ
重ならない辺を少なくとも三つ持ち、図９（ｂ）〜
（ｄ）で例示されるタイプのパターンは、その補完パタ
ーンが反転境界領域の境界線と重なる辺を二つ持ち且つ
重ならない辺を少なくとも二つ持つ。
【００５０】このような形状の開口パターンが形成され
たステンシルマスクにおいては、反転境界領域の境界線
に重ならない辺と支持辺ｋとで囲まれる領域Ｅに相当す
るマスク基板の重さによって、支持辺ｋに沿って応力が
生じる。支持辺ｋに加わる力が大きいほど支持辺ｋ付近
を起点あるいは破断線としてマスクが破損しやすくな
る。特にマスク基材としてＳｉ単結晶基板を用いる場合
は、二つの頂点を基点としてへき開等の破損が生じやす
い。
【００５１】第２の判別方法は例えば次のようにして実
施することができる。前記領域Ｅの面積をＳとし、この
領域Ｅの重心ｃから支持辺ｋの中点まで距離をＬとし、
支持辺ｋにかかる力として力のモーメントＩを規定する
と、この力のモーメントＩは関係式Ｉ∝ＳＬで示すこと
ができる。よって、このＳＬに対して基準値を設定し、
その基準値より小さいＳＬ値を示すパターンについては
分割を行わないものとすることができる。この基準値
は、作製しようとするマスクを構成する材料の力学的強
度に依存するものであり、実験データを用いて定めるこ
とができる。
【００５２】このような判別工程を実施することによ
り、不必要なパターン分割を行わなくて済み、処理時間
が短縮され効率的にマスクを形成することができるとと
もに、開口数を必要最小限にできるため、パターン転写
の信頼性を向上し得るステンシルマスクを形成すること
ができる。
【００５３】なお、後述の振り分け工程にて高精度にパ
ターン密度を均等化したい場合は、パターン転写の信頼
性の許容範囲内で分割数を多くしてもよい。
【００５４】［パターン分割］以上のようにして判別さ
れた特異パターンについては、前記補完パターンを利用
した以下のパターン分割方法を用いることが好ましい。
下記のパターン分割法によれば、必要最小限の数で且つ
適度なサイズのパターンセクションに分割できるととも
に、各セクションを同一のマスク内で互いに接すること
なく効率よく異なるマスクに振り分けることができる。
また、前述のパターン分割の要否の判別工程にて既に反
転境界領域と補完パターンを設定している場合はそのデ
ータを利用できるため、迅速に処理することができる。
【００５５】図１０（ａ）に示すドーナツ型パターンを
原パターン図形とした場合を例に挙げて説明する。ま
ず、図１０（ａ）に示すように原パターン図形３に対し
て反転境界領域１を設定し、図１０（ｂ）に示すように
補完パターン２を設定する。既に、前述のパターン分割
要否の判別工程にて反転境界領域と補完パターンを設定
している場合はそれらを利用する。
【００５６】次に、補完パターンの頂点から切断点の候
補を選ぶ。候補となる補完パターンの頂点は、反転境界
領域内（境界線上を含まない）にあるものとする。この
候補にあげられた補完パターンの各頂点から座標軸方向
に沿って切断線を引く。図１０（ｃ）は、補完パターン
の頂点からＸ軸方向に平行に引かれた切断線４を示す。
また、図１０（ｄ）は、補完パターンの頂点からＹ軸方
向に平行に引かれた切断線４'を示す。
【００５７】次に、Ｘ軸に平行な切断線の組とＹ軸に平
行な切断線の組のいずれかを選択する。この選択の際の
基準は、例えば、最小切断間隔が大きい組を選び、等し
い場合には切断線の数が少ない組を選ぶものとする。こ
こで、最小切断間隔とは、座標軸に平行な切断線の一組
において、隣接する切断線の間隔が最も狭い切断線間の
距離（間隔）をいう。本実施形態ではこの基準に従って
切断線４'の組を選択する。よって、図１０（ａ）に示
すパターンに対しては、図１０（ｄ）に示す切断線４'
の組を選択する。
【００５８】次に、選択された切断線４'と原パターン
図形の辺との交点リストを作成し、この交点リストを昇
順にソートする（この例ではＹ軸方向に沿った切断であ
るためＹ座標値の昇順にソートする）。図１０（ｄ）に
おいては、左側から分割処理することになる。分割され
たパターンセクションのデータは、分割前に隣接してい
たパターンセクションのデータと同一ファイルに出力さ
れないように異なるファイルに振り分ける（図１１）。
ここで、各ファイルは一組の相補マスクを構成する一の
マスクに相当する。また、図１０（ｄ）及び図１１中の
丸内の数字は分割順を示す。
【００５９】［パターンの振り分け］パターン分割処理
により得られた各パターンセクションのデータは、一組
の相補マスクの各マスクに相当するファイルに振り分け
られる。その際、ステンシルマスクではパターンが開口
で構成されているため、パターンセクション同士が一の
マスク内において互いに接触しないように振り分ける必
要がある。そのため、前述の図１０（ｄ）及び図１１に
示されるように、パターン分割により切り出される一の
パターンセクションを、切断線上にて共有していた辺を
持つ他のパターンセクションが振り分けられるマスクと
は異なるマスクに振り分ける。すなわち、各パターンセ
クションは、分割前に隣接していたパターンセクション
と同一のマスクに割り当てられないように異なるマスク
に振り分ける。
【００６０】その後、パターン分割をしていない各パタ
ーン図形のデータを、既にパターンセクションが割り当
てられた各ファイルに振り分ける。その際、まず、既に
割り当てられているパターン図形の面積密度（パターン
密度）が最も低いファイルから振り分けていき、最終的
に各マスクに割り当てられるパターン図形の面積密度が
ほぼ均等になるように振り分ける。パターン密度が均等
になるように振り分けることにより、マスクの開口パタ
ーンに起因する応力も均等化され相補マスクを構成する
各マスク間での開口パターンの歪み差が緩和され、また
露光荷電粒子のクーロン効果の差も緩和されるため、よ
り精度の高いパターン転写が可能になる。
【００６１】［大開口矩形パターンの補正及び分割］凸
多角形である矩形パターンであっても、そのサイズが大
きい場合は、その角において応力が集中するためクラッ
クが発生しやすい。シリコン基板を用いて作製されたス
テンシルマスクにおいては、特に矩形開口の一辺の長さ
が１０μｍを超えると、このような問題が発生しやすく
なる。このような大開口矩形パターンに対しては、従
来、短冊状に分割し、ラインアンドスペースパターンを
持つ一組の相補マスクが提案されていた（図１２（ａ
1）〜（ａ3））。しかし、サイズが大きいとライン状の
開口パターンが変形しやすく精度のよいパターン転写が
困難であった。また、大開口矩形パターンを市松模様
（チェッカーフラグ）状に分割して一組の相補マスクを
形成しようとすると、格子の角同士での点接触が発生
し、中抜けや点接触部分での破損が生じるため相補マス
クを作製することができない（図１２（ｂ1）〜（ｂ
3））。
【００６２】そこで、本発明では、矩形パターンの面積
を求め、予め設定した基準値（面積）を超えるものにつ
いて下記のパターン補正またはパターン分割を行うこと
が望ましい。シリコン基板を用いて作製されたステンシ
ルマスクおいては、この基準値を例えば１００μｍ2以
上とすることができる。このような判別工程を実施する
ことにより、不必要なパターン分割やパターン補正を行
わなくて済み、効率的にマスクを形成することができ
る。また、不必要なパターン分割を行うことがないた
め、開口数を必要最小限にでき、パターン転写の信頼性
を向上し得るステンシルマスクを形成できる。
【００６３】矩形パターンの補正は、図１３（ａ）に示
すように、四つの角を切り取って八角形とするものであ
る。その際、補正後の八角形のパターンは原矩形パター
ンに対する許容範囲内の形状とする。すなわち、開口パ
ターンの寸法精度の許容率が５％程度である場合、各頂
点（角）に対する各辺における切断点は、例えば、頂点
から一辺の長さの５％未満の長さの位置とすることがで
きる。
【００６４】一方、矩形パターンの分割は、図１３
（ｂ）及び（ｃ）に示すように、四つの角を切り取っ
て、四つの角が切り取られた八角形と、切り取った四つ
角に相当する四つの三角形とに分割する。その際、各頂
点（角）に対する各辺における切断点は、例えば、頂点
から一辺の長さの５０％未満の長さの位置とすることが
でき、好ましくは４５％以下の位置である。また、切断
点が頂点から５％未満の位置とする場合は上記のパター
ン補正により対処できる点から、切断点は頂点から５％
以上の位置とすることが好ましい。切断点を頂点から５
％以上の位置にとることにより、角に相当する三角形の
パターンセクションを適度なサイズにできるため、マス
ク形成が容易となり、パターン転写時のパターンセクシ
ョン間の接続も容易になる。また切断点を頂点から４５
％以下の位置にとることより、四つの角が切り取られた
八角形のパターンセクションの角部が適度な形状となる
ため、対応するマスクの開口パターンの角部において十
分な強度が確保できる。
【００６５】以上に説明した輪郭化処理およびデータ入
力から始まりパターン振り分け工程にいたるまでの各処
理は、これら各処理を実行させるプラグラムにしたがっ
てコンピュータにより迅速かつ効率的に処理することが
できる。
【００６６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、ステンシルマスクの形成に際して問題となる特定の
パターン（特異パターン）を系統的に識別して抽出し、
この特異パターンを分割して相補マスクを構成する異な
るマスクへ振り分けているため、マスクの機械的強度を
十分に保ちながら、不必要なパターン分割を防止してマ
スクのパターン開口数を必要最小限にすることができ
る。結果、パターン転写の信頼性を向上し得るステンシ
ルマスクを効率的に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステンシルマスクの開口パターンの形成に際し
て問題となるパターン形状を示す図である。
【図２】従来のパターン分割の一例を示す図である。
【図３】従来のパターン分割方法を説明するための図で
ある。
【図４】パターン図形の輪郭化処理を説明するための図
である。
【図５】多角形パターンの表現方法を説明するための図
である。
【図６】多角形パターンの表現方法を説明するための図
である。
【図７】反転境界領域とパターン反転（補完パターンの
設定）を説明するための図である。
【図８】反転境界領域とパターン反転（補完パターンの
設定）を説明するための図である。
【図９】補完パターンを用いたパターン分割要否の判別
方法を説明するための図である。
【図１０】パターン分割および振り分けの方法を説明す
るための図である。
【図１１】パターン分割および振り分けの方法を説明す
るための図である。
【図１２】大開口矩形パターンの従来の分割方法を説明
するための図である。
【図１３】大開口矩形パターンの本発明の補正方法およ
び分割方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 反転境界領域 ２ 補完パターン ３ 原パターン ４、４' 切断線

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 開口パターンを有する荷電粒子線用マス
    クの形成方法であって、 所定のパターンデータにて表されるパターン図形の輪郭
    化処理を行う輪郭化工程と、 前記輪郭化処理されたパターンデータにて表される多角
    形パターンのそれぞれについて凸多角形であるか否か識
    別する識別工程と、 凸多角形でないと識別された多角形パターンのそれぞれ
    について複数のパターンセクションに分割するパターン
    分割工程と、 前記複数のパターンセクションを、一組の相補マスクを
    構成する各マスクに振り分ける振り分け工程を有する荷
    電粒子線露光用マスクの形成方法。
  2. 【請求項２】 前記識別工程においては、多角形パター
    ンの頂点ｐiについて順次、隣接する三つの頂点ｐi-1、
    ｐi、ｐi+1からなる三角形の符号付き面積Δｐi-1ｐiｐ
    i+1を求めていき、符号付き面積Δｐi-1ｐiｐi+1の符号
    が内角∠ｐ i-1ｐiｐi+1＜１８０度を満たす場合の符号
    と反対の符号となる頂点を識別した時点で前記多角形パ
    ターンは凸多角形でないと決定することを特徴とする請
    求項１記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
  3. 【請求項３】 前記識別工程にて凸多角形でないと識別
    された多角形パターンのぞれぞれについて、そのパター
    ン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形
    の四辺を境界線とする反転境界領域を設定し、この反転
    境界領域内でパターンを反転させて補完パターンを形成
    するパターン反転工程をさらに有し、 前記パターン分割工程では、前記反転境界領域のそれぞ
    れにおいて、前記補完パターンの各頂点から座標軸に平
    行に引かれた切断線によってパターン分割を行う請求項
    １又は２記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
  4. 【請求項４】 前記パターン分割工程では、前記反転境
    界領域のそれぞれにおいて、前記補完パターンの各頂点
    からＸ軸に平行な切断線とＹ軸に平行な切断線を引き、
    Ｘ軸に平行な切断線の組とＹ軸に平行な切断線の組のい
    ずれかの組を用いるに際して、最小切断間隔が大きい方
    の組を選び、最小切断間隔が同じ場合には切断線の数が
    少ない組を選ぶ請求項３記載の荷電粒子線露光用マスク
    の形成方法。
  5. 【請求項５】 前記識別工程にて凸多角形でないと識別
    された多角形パターンのぞれぞれについて、そのパター
    ン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形
    の四辺を境界線とする反転境界領域を設定し、 内側に多角形を包含する多角形であって内側の多角形が
    外側の多角形の外周辺に接していない輪郭形状を持つ多
    角形パターンを除き、前記反転境界領域の各辺の長さが
    所定の基準値未満である反転境界領域内の多角形パター
    ンについては前記パターン分割を行わない請求項１又は
    ２記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
  6. 【請求項６】 前記識別工程にて凸多角形でないと識別
    された多角形パターンのぞれぞれについて、そのパター
    ン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形
    の四辺を境界領域とする反転境界領域を設定し、この反
    転境界領域内でパターンを反転させて補完パターンを形
    成するパターン反転工程と、 前記反転境界領域の境界線と重なる辺を少なくとも一辺
    持ち且つ重ならない辺を少なくとも二辺持つ補完パター
    ンを有する反転境界領域について、作製しようとするマ
    スクにおいて、前記補完パターンの頂点のうち前記反転
    境界領域の境界線上にある二つの頂点（但し反転境界領
    域の頂点を除く）を結ぶ線分にかかる力が、所定の基準
    値未満となるものについては前記パターン分割を行わな
    い請求項１又は２記載の荷電粒子線露光用マスクの形成
    方法。
  7. 【請求項７】 前記振り分け工程では、前記パターン分
    割にて切り出されるパターンセクションを、切断線上に
    て共有していた辺を持つ他のパターンセクションが振り
    分けられるマスクとは異なるマスクに振り分ける請求項
    １〜６のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光用マスク
    の形成方法。
  8. 【請求項８】 前記振り分け工程では、一の相補マスク
    に割り当てられるパターン図形の面積密度と他の相補マ
    スクに割り当てられるパターン図形の面積密度とが均等
    になるように、パターン分割していない多角形パターン
    を振り分ける請求項１〜７のいずれか１項に記載の荷電
    粒子線露光用マスクの形成方法。
  9. 【請求項９】 前記識別工程にて凸多角形であると識別
    した多角形のパターンのうちパターン図形が矩形であっ
    て且つパターン図形の面積が所定の基準面積を超える矩
    形パターンについて、開口パターンの寸法精度の許容範
    囲内で四つの角が切り取られた八角形にパターン補正す
    る矩形パターン補正工程とをさらに有する請求項１〜８
    のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光用マスクの形成
    方法。
  10. 【請求項１０】 前記識別工程にて凸多角形であると識
    別した多角形のパターンのうちパターン図形が矩形であ
    って且つパターン図形の面積が所定の基準面積を超える
    矩形パターンについて、四つの角が切り取られた八角形
    と切り取った四つの角に相応する四つの三角形とに分割
    する矩形パターン分割工程とをさらに有し、前記八角形
    のパターンと四つの三角形のパターンは異なるマスクに
    振り分けられる請求項１〜８のいずれか１項に記載の荷
    電粒子線露光用マスクの形成方法。
  11. 【請求項１１】 前記所定のパターンデータが直交座標
    のＸ軸やＹ軸に平行なＬＳＩパターンデータである請求
    項１〜１０のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光用マ
    スクの形成方法。
  12. 【請求項１２】 開口パターンを有する荷電粒子線用マ
    スクを形成するためのパターンデータの処理プログラム
    であって、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の各工
    程の処理をコンピュータに実行させるためのプログラ
    ム。
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