JP2006049339A - マスクパターン配置方法、マスク作製方法、プログラムおよびマスク - Google Patents

Abstract

【課題】一部に薄膜部の形成不良が生じた場合においても、マスクパターン形成に影響を受けないパターン配置を得ることができるパターン配置方法およびそのプログラムを提供する。また、上記のパターン配置をもつマスクパターンを形成するマスク作製方法、並びに当該マスク作製方法により作製されたマスクを提供する。
【解決手段】メンブレンの形成に不具合がある領域を予めパターン配置禁止領域として特定する。そして、パターンの相補分割ならびに各マスク領域への配置が完了した後に（ステップＳＴ１，ＳＴ２）、パターン配置禁止領域内に配置された再配置対象パターン４４を抽出し（ステップＳＴ３）、別のマスク領域へ再配置することにより（ステップＳＴ４）、仮にマスクブランクスにパターン形成が困難な領域が存在しても、マスクパターン形成可能なパターン配置が得られる。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、設計パターンを相補分割した分割パターンを配置する処理を行うマスクパターン配置方法およびそのプログラム、相補分割後のパターン配置をもつマスクを作製するマスク作製方法、並びにマスク作製方法によって作製されたマスクに関する。

近年の半導体素子における高集積化によって、回路パターンの微細化の必要性が従来に増して高まってきている。そこで、従来のパターン転写方法であるＡｒＦ（１９３ｎｍ）やＫｒＦ（２４８ｎｍ）等の紫外光を用いたパターン転写方法以外の方法が提案されている。その中でも、露光光にＸ線を用いるＸ線近接等倍リソグラフィや、電子線を用いるＥＰＬ（Electron projection lithography ）、ＬＥＥＰＬ（Low energy electron beam proximity projection lithography ）等の技術は、次世代のパターン転写方法として、注目されている。

この理由の一つには、従来の露光方式に比べ、微細なパターンが形成可能であるということが挙げられる。なぜなら、一般にパターンの解像限界は露光波長に比例するが、これらの露光方式で使用する露光光の波長はいずれも、ＡｒＦ等の従来用いられる露光波長に比べ短波長であるためである。

これらのパターン形成方法は、いずれもメンブレン構造を有するマスクを使用するという共通点を持つ。しかしながら、これらのマスクにおけるメンブレン膜厚は一般に数１０μｍ以下の薄膜で構成されており、機械的強度を維持するため、および、マスクパターンの位置精度の高精度化のため、メンブレンは梁によって支えられていることがある。これらのメンブレン構造を有するマスクは、パターンが貫通孔によって形成されるステンシル方式のものと、パターン部以外の部分が露光光の吸収体で構成された散乱方式のものの２方式がある。

ステンシル方式のマスクの場合、設計された回路パターンと、実際にマスク内に配置されるパターンの形状が異なることがある。これは、ステンシルマスク固有の問題である。例えば、図１４に示すようなドーナツ形状のマスクパターン１０５をメンブレン１０３内に配置した場合、中心部分のメンブレン１０３を支える構造体がないため、中心部分が中空に浮くことになってしまう。このため、ドーナツ状のパターンをそのまま配置することは不可能である。

従って、図１５（ａ）に示すようなドーナツ状の設計パターンＰ１を複数の図形に分割して、図１５（ｂ）および図１５（ｃ）に示すようにマスクの異なるメンブレン１０３に分割後の図形に相当するマスクパターン１０５の貫通孔を形成する（相補分割）。そして、図１５（ｄ）に示すように分割後のマスクパターン１０５を用いた多重露光によって、ウェハ上に露光パターンＰ２を形成するという方策が採られる（相補復元）。

その他の配置が困難なパターンを挙げると、図１６（ａ）に示す片持ち梁構造となるようなマスクパターン１０５や、図１６（ｂ）に示すＬ字型のマスクパターン１０５が挙げられる。これらに関しては、先のドーナツ形状とは異なり、物理的な支持が得られるため、配置は完全に不可能ではない。しかしながら、パターンの歪やこれにともなうメンブレン破損の危険が大きく、ある一定の基準を超えるものはそのまま配置しないことが一般的である。よって、これらのパターンを分割した相補分割パターンをマスク内に配置する措置が採られる。

さらには、非特許文献１によると、ラインアンドスペースパターンのような単純なパターンにおいても、ピッチ１：１で短辺７０ｎｍの条件下では、長辺が３．５μｍを超える場合に相補分割が必要となると報告されている。この理由は、洗浄による物理的な外力により、パターンが変形してしまうためである。以上の事からわかるように、ステンシルマスク内に配置するパターンについては、相補分割処理を施すことが多い。

先に述べた様に、相補分割を行なったパターンについては、多重露光による相補復元を行なう。梁構造を持つマスクでは、相補分割パターンを４象限に振り分け、４重露光を行なうことによって、相補復元を行なう方法が提案されている（特許文献１参照）。これは、パターンと梁との干渉を避けつつ、相補復元を行なうためである。

露光用マスクにおけるメンブレンの形成方法として、レジストマスクを用いて、マスク基材を適当な深さまでエッチングするという手法を用いる。マスク基材にＳＯＩ（Silicon-on-insulator）ウェハを使用する場合、中間酸化膜までエッチングを行なった後、中間酸化膜を別のエッチング手段で除去する。この例の場合は、ＳＯＩ層がメンブレンとして残ることになる。
特開２００３−５９８１９号公報 特開２００４−７９６９９号公報 特開２００３−１５１８７７号公報 S. Omori et al.,Proc. SPIE 5256 132 (2003)

前述の方法でメンブレン形成を行なった場合、所望の形状もしくは膜厚のメンブレンが得られないことがある。これは、メンブレン作製時のエッチング工程に起因する。これについて、以下に詳細を述べる。

メンブレン作製時のエッチング工程における不具合は、エッチング量の面内均一性とメンブレン面積依存性をもつことに原因がある。前者について説明すると、マスク面内においてエッチング条件が不均一となることが原因として挙げられる。エッチング条件不均一性の要因はさまざまであるが、ドライエッチングを例に挙げると、処理中の圧力変動、エッチングガス流量変動ならびにプラズマ放電のマスク面内分布不均一性等がある。これらによってもたらされるエッチング速度の不均一性は、不均一なエッチング量の分布をもたらす。

したがって、マスク面内で部分的に、所望のエッチング量が得られないことがある。そればかりか、場合によっては、メンブレン形成そのものが行なえない場合もある。なぜなら、ＳＯＩウェハをマスク基材に使用する場合は、エッチング量不足の発生により、中間酸化膜が露出しないことがあり、この状態で中間酸化膜のエッチングを行なった場合、十分にエッチングが行なえず、中間酸化膜が完全に取り除けないためである。これとは逆に、エッチングが過多になった場合、中間酸化膜がエッチストッパとして機能せず、メンブレン形成部のＳｉにダメージを与えてしまう可能性がある。この場合、中間酸化膜の除去工程において、ダメージを受けたＳｉメンブレンが破損してしまい、結果としてメンブレンの形成が行なえないということがある。

エッチング量のメンブレン面積依存性に関しては、エッチング媒質と被エッチング材との相互作用の強さがメンブレン面積によって異なることが原因である。さらに述べると、メンブレン面積が小さくなると、レジストパターン開口寸法とエッチング掘り込み深さの比、いわゆるアスペクト比が相対的に高くなる。これによって、エッチング媒質がレジストパターンの開口に進入しにくくなり、結果としてエッチング速度が低下してしまう。この場合においても先に示したエッチング量の面内不均一性と同様の理由で、所望のメンブレンが得られない結果となる。

上記の特許文献１に代表されるマスクを使用する場合、回路設計パターンを相補分割した後に、各象限内のメンブレンに分割パターンを配置する処理を行ない、マスクパターンデータとして用いる。この時、配置されるパターンは相補復元時における矛盾がないように、一意的に配置される。すなわち、４重露光後に元の図形が完全に復元できるような配置が行なわれる。したがって、上述したような理由でメンブレンが形成できない場合、該メンブレンに配置するはずのマスクパターンが形成できず、当該マスクを用いた露光後の露光パターンが正確に回路設計データを反映できないということが生じてしまう。よって、従来技術においては、このようにメンブレン形成に不備がある梁付きメンブレンマスクは、露光用マスクとして正常に機能しないという、致命的な問題が発生する。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一部に薄膜部の形成不良が生じた場合においても、マスクパターン形成に影響を受けないパターン配置を得ることができるパターン配置方法およびそのプログラムを提供することにある。

本発明の他の目的は、一部に薄膜部の形成不良が生じている場合であっても、マスクパターンを形成することができるマスク作製方法、並びに当該マスク作製方法により作製されたマスクを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のマスクパターン配置方法は、厚膜の梁部によって支持された複数の薄膜部によって定義される領域に、設計パターンを相補分割した分割パターンを配置するステップと、配置後の分割パターンのうち、予め特定されたマスクパターンの形成が困難な前記薄膜部の領域に配置された再配置対象パターンを抽出するステップと、抽出された再配置対象パターンを他の薄膜部の領域へ再配置するステップとを有する。

上記の目的を達成するため、本発明のマスク作製方法は、厚膜の梁部によって支持された複数の薄膜部によって定義される領域に、設計パターンを相補分割した分割パターンを配置するステップと、配置後の分割パターンのうち、予め特定されたマスクパターンの形成が困難な前記薄膜部の領域に配置された再配置対象パターンを抽出するステップと、抽出された再配置対象パターンを他の薄膜部の領域へ再配置するステップと、再配置後のパターン配置に従って、厚膜の梁部によって支持された複数の薄膜部に、エッチングにより貫通孔からなるマスクパターンを形成するステップとを有する。

上記の目的を達成するため、本発明のプログラムは、厚膜の梁部によって支持された複数の薄膜部によって定義される領域に、設計パターンを相補分割した分割パターンを配置するステップと、配置後の分割パターンのうち、予め特定されたマスクパターンの形成が困難な前記薄膜部の領域に配置された再配置対象パターンを抽出するステップと、抽出された再配置対象パターンを他の薄膜部の領域へ再配置するステップとをコンピュータに実行させるものである。

上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、厚膜の梁部によって支持された複数の薄膜部に、設計パターンを相補分割した形状をもつマスクパターンの貫通孔が形成されたマスクであって、前記薄膜部のうち予め特定された貫通孔の形成が困難な前記薄膜部の領域を避けて、マスクパターンの貫通孔が形成されたものである。

上記の本発明のパターン配置方法および当該パターン配置方法をコンピュータに実行させるプログラムでは、配置後の分割パターンのうち、予め特定されたマスクパターンの形成が困難な薄膜部の領域に配置された再配置対象パターンを抽出し、抽出された再配置対象パターンを他の薄膜部の領域へ再配置していることから、仮に薄膜部の形成不良が生じた場合であっても、マスクパターン形成に影響を受けないパターン配置が得られる。
本発明のマスク作製方法では、再配置後のパターン配置に従ったマスクパターンを形成することから、仮に薄膜部の形成不良が生じた場合であっても、マスクパターンの貫通孔が形成される。
本発明のマスクでは、薄膜部のうち予め特定された貫通孔の形成が困難な薄膜部の領域を避けて、マスクパターンの貫通孔が形成されていることから、被露光体に精度良くパターンを露光することができる。

本発明のパターン配置方法およびプログラムによれば、貫通孔の形成が困難な薄膜部が一部に存在する場合においてもマスクパターン形成に影響を受けないパターン配置を得ることができる。
そのため、本発明のマスク作製方法によれば、上記のパターン配置に従ったマスクパターンを形成することから、貫通孔の形成が困難な薄膜部が一部に存在する場合においても、マスクパターンを良好に形成することができる。
本発明のマスクによれば、貫通孔の形成が困難な薄膜部が一部に存在する場合においても、当該領域を避けるようにマスクパターンが配置されていることから、被露光体に精度良くパターンを露光することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るマスクの平面図である。
本実施形態に係るマスク１は、支持枠２により囲まれた中央領域に、貫通孔からなるマスクパターンが形成される複数のメンブレン（薄膜部）３と、各メンブレン３の強度を補強するためメンブレン３を区画する厚膜の梁（梁部）４とを有する。梁４の膜厚は、支持枠２の膜厚と同程度であり、例えば７２５μｍである。メンブレン３の膜厚は、例えば５００ｎｍ程度である。

上記のマスク１では、第１象限に対応する位置の第１のマスク領域１１と、第２象限に対応する位置の第２のマスク領域１２と、第３象限に対応する位置の第３のマスク領域１３と、第４象限に対応する位置の第４のマスク領域１４とを備える。各マスク領域１１〜１４は、それぞれ複数のメンブレン３を備える。各マスク領域１１〜１４を重ねた際に、任意の点において、少なくとも２つの領域のメンブレン３が存在するように、梁４の位置がずれて形成されている。

上記の梁４の配置は、マスク作製上ならびにデバイス構造上の制約より決定される。また、メンブレン３のサイズは、マスク製造の容易性ならびに、チップサイズより決定される。図１に示す梁構造のマスクを作製する場合、マスク内のメンブレンサイズは基本となる正方形メンブレン３の１／４のサイズのメンブレン３ａまで作製する必要があり、マスク製造の容易性という観点からは、十分な考慮が必要である。一般的には基本となる正方形メンブレン３は、１ｍｍ程度の正方形である。

図２は、梁４により囲まれた１つのメンブレン３を示す拡大斜視図である。
メンブレン３には、貫通孔からなるマスクパターン５が形成される。後述するように、マスクパターン５は設計パターンを相補分割したパターンからなる。マスクパターン５は、メンブレン３をエッチングすることにより形成するが、マスクパターン５が良好に形成される前提として、マスクブランクスにおいて５００ｎｍ程度の一定膜厚のメンブレン３が良好に形成されている必要がある。マスクパターン５が形成されていない状態における図１に示す構造体をマスクブランクスと称する。

次に、上記の梁４をもつマスクブランクスの形成プロセスの一例について、図３〜図４に示す工程断面図を参照して説明する。本例では、ＳＯＩ基板を用いてマスクを作製する例について説明する。

図３（ａ）に示すように、シリコン基板２０上に中間酸化膜（シリコン酸化膜）２１が形成され、中間酸化膜２１上にＳＯＩ層（シリコン層）からなるメンブレン３が形成されたＳＯＩ基板を用意する。

図３（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板の表面および裏面を含む全面に、例えばＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 法により窒化シリコンを成膜して、ハードマスク２３を形成する。ハードマスク２３の膜厚は、例えば４００ｎｍ程度である。

次に、図３（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板のシリコン基板２０側におけるハードマスク２３上に、レジスト塗布、露光および現像を行い、レジストをエッチングマスクとしてハードマスク２３をドライエッチングすることにより、支持枠および梁のパターンをもつハードマスク２３ａを形成する。ハードマスク２３のエッチングは、例えばフロロカーボン系のガスを用いる。その後、レジストを除去する。

次に、図４（ａ）に示すように、ハードマスク２３ａをエッチングマスクとして、中間酸化膜２１に達するまでシリコン基板２０をエッチングして、支持枠２および梁４を形成する。これにより、図１に示す配置の梁４が作製される。シリコン基板２０のエッチングは、例えば塩素系ガスを用いる。

次に、図４（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板のメンブレン３側におけるハードマスク２３上に、レジスト塗布、露光および現像を行い、レジストをエッチングマスクとして、ハードマスク２３をドライエッチングすることにより、支持枠２により囲まれた領域を露出するパターンのハードマスク２３ｂに加工する。ハードマスク２３のエッチングは、例えばフロロカーボン系のガスを用いる。その後、レジストを除去する。

以上の工程を経て、未だマスクパターンが作製されていない状態の構造体がマスクブランクス１ａとなる。ただし、マスクブランクスの作製プロセスは特に限定されない。

上記のマスクブランクス１ａに、貫通孔からなるマスクパターンが形成される。このマスクパターンは、設計パターンを相補分割したパターンを、各マスク領域１１〜１４のメンブレン３に振り分けたパターン配置をもつ。

上記のパターン配置は、本実施形態に係るパターン配置方法によって決定される。本実施形態に係るパターン配置方法は、本実施形態に係るパターン配置方法の処理手順が書き込まれたプログラムをコンピュータに実行させることにより実現される。

図５は、本実施形態に係るプログラムが読み込まれることにより、設計データから描画データへの変換処理を行うパターン処理装置（コンピュータ）を説明するための図である。

設計データＤ１には、ステンシルマスクを用いた露光の被露光体であるウエハに転写するためのレイアウトパターン（設計パターン）が含まれている。

描画データＤ２には、メンブレン３に貫通孔からなるマスクパターンを形成するための配置パターンが含まれる。設計パターンと実際にマスクに形成される配置パターンとは、パターン配置が異なる。これは、上記したように、設計パターン中には、貫通孔で形成不可能あるいは形成困難なパターンが存在するからである。また、マスクブランクスにおいて梁４が存在する箇所にはパターンの貫通孔を形成できないからである。従って、設計パターンをそのままの配置でマスクに貫通孔として形成することはできず、通常、設計パターンを相補分割する必要がある。

パターン処理装置３０は、設計データＤ１を入力すると、相補分割処理を含む本実施形態に係るパターン配置処理を行い、描画データＤ２を生成する。パターン配置処理は、パターン処理装置３０に内蔵されたＣＰＵ３１が本実施形態に係るプログラム３２に基づいて、実行する。本実施形態に係るプログラム３２は、本実施形態に係るパターン配置方法に関する処理手順を含む。

以下、本実施形態に係るプログラム３２に基づいてＣＰＵ３１により行われるパターン処理について、図６に示すフローチャートと図６の各ステップに対応する以降の図面を参照して説明する。

設計データＤ１と、マスク構造データＤ３を用いて相補分割処理を行う（ステップＳＴ１）。マスク構造データＤ３には、メンブレンを支える梁の配置や、メンブレンサイズに関するデータを含む。

相補分割処理においては、例えば特許文献２のような方法を用いればよい。一例を挙げると図７（ａ）に示す設計パターン４１に対して相補分割処理を行うことにより、図７（ｂ）に示すような分割パターン４２が得られる。

次に、分割パターン４２を各象限のマスク領域１１〜１４内のメンブレン３へ配置する（ステップＳＴ２）。この際、特許文献３で提案されているように、配置先のパターン面積密度が均一になる様な配置を行ってもよい。これにより、図７（ｃ）に示すように、分割パターン４２がマスク領域内のメンブレン３へ配置された配置パターン４３が得られる。配置は相補復元のための４重露光を考慮して行なわれる。すなわち、図７（ｃ）に示す各マスク領域１１〜１４を重ねると、複数の配置パターン４３が繋がって元の設計パターン４１が得られるように配置される。

パターンの相補分割ならびに、各象限のマスク領域１１〜１４への配置が完了した後、予め定めたパターン配置禁止領域データＤ４を用いて再配置対象パターンを抽出する（ステップＳＴ３）。

（パターン配置禁止領域の例）
パターン配置禁止領域とは、メンブレン３形成に不具合が生じると想定される領域をいう。パターン配置禁止領域は、例えば、あらかじめ同形状の梁構造を持つマスクブランクスを作製して特定する、もしくはエッチング条件等のデータを参照し、エッチング速度が早くなる、もしくは遅くなる箇所を特定することで行なう。

特定の方法の一例を示すと、あらかじめメンブレン３の面積と位置を面内で変化させたテスト用マスクを用いて、エッチング速度の面積依存性ならびに、マスク面内の位置依存性を調べておく。両者のエッチング速度を乗じたものを、実効的なエッチング速度とし、参照部、すなわちエッチング速度が十分に確保できる条件とのエッチング速度を比較する。比較により、実効的なエッチング速度が参照部の例えば９０％を下回る場合、メンブレン形成に問題がある箇所と判断する。

例えば、図７（ｃ）に示すように基本となる正方形メンブレン３に比べて、１／１６の面積のメンブレン３ａや、１／４の面積のメンブレン３ｂや、９／１６の面積のメンブレン３ｃが存在する。その他にも、外周部のメンブレンは基本となる正方形メンブレン３に比べて面積が小さい。これらのメンブレン３ａ〜３ｃは、図４（ａ）に示す梁構造作製のためのエッチングにおいて、アスペクト比が大きくなることから、中間酸化膜２１が露出しない場合がある。中間酸化膜２１が露出しないと、後にメンブレン３をエッチングしても、貫通孔からなるマスクパターンが形成できない。上記の特定方法では、特にこのような面積の小さいメンブレンの中でメンブレン形成に問題があるメンブレンがパターン配置禁止領域として特定される。

メンブレン形成に不具合が生じる箇所を特定する他の方法として、図８を参照して説明する。基本となる正方形メンブレン３であっても、メンブレン３の隅部（コーナー）では、十分にエッチングされずに中間酸化膜２１が露出しない結果、マスクパターンを形成できない恐れがある。従って、メンブレンサイズとこのようなエッチング不良部の面積の相関をあらかじめ調べておく。次いで、マスク内の各メンブレン３について、エッチング不良部をパターン配置禁止領域６として特定する。

以上のようにしてメンブレン内の全部あるいは一部の領域をパターン配置禁止領域６と指定した情報を含むパターン配置禁止領域データＤ４を用いて、パターン配置禁止領域に含まれるパターン（再配置対象パターンと称する）を抽出する（ステップＳＴ３）。

再配置対象パターンの抽出は、パターン配置禁止領域６のデータとパターン配置禁止領域６内に配置されるパターンデータとの論理積を演算し、演算後のパターンデータの有無を調べることにより実施する。ここで、演算後にパターンデータが存在しなければ、パターン配置禁止領域６内にパターンデータが存在しないことを意味する。逆に、演算後にパターンデータが存在する場合、パターン配置禁止領域６内にパターンデータが存在することになり、これらのパターンが他の象限への再配置の対象となる。

例えば、図９（ａ）に示すように、４つのメンブレン３に配置パターン４３ａ〜４３ｃが配置され、そのうち１つのメンブレン３がパターン配置禁止領域６として指定されているとする。この場合には、パターン配置禁止領域６のデータと配置パターン４３ａ〜４３ｃのデータとの論理積を演算（アンド演算）することにより、図９（ｂ）に示すようにパターン配置禁止領域６内に配置された配置パターン４３ｃが抽出される。このようにして抽出された配置パターン４３ｃを再配置対象パターン４４とする。

次に、再配置対象パターン４４を他の象限のマスク領域１１〜１４へ再配置する。抽出した再配置対象パターンにおける再配置の方法は、該パターンをチップサイズＣＳ分だけＸ方向、Ｙ方向もしくはＸＹ方向に移動させればよい。再配置したパターンの具体例を図１０に示す。

図１０（ａ）に示す例では、マスク外周部に存在する通常のメンブレンサイズの９／１６の面積を持つメンブレン３ｃがパターン配置禁止領域６として指定されている。この場合には、図１０（ｂ）に示すように、当該パターン配置禁止領域６内の再配置対象パターン４４を他の象限、ここでは第３のマスク領域１３へ再配置する。先にも示したように、本実施形態に係るマスクでは、マスク領域１１〜１４を複数回重ねて露光することにより、所望の回路パターンが形成される。したがって、本例における第４のマスク領域１４に存在する再配置対象パターン４４が第３のマスク領域１３に存在しても、最終的なパターン形成にはまったく支障はない。そこで、本例においては第４のマスク領域１４に一旦配置された再配置対象パターン４４を第３のマスク領域１３へ再配置している。

上述の例は、メンブレン３そのものが形成されない場合の例であったが、図８に示すように、１つのメンブレン３の隅部にパターン配置禁止領域６が指定された場合における再配置対象パターン４４の再配置の例を図１１に示す。

図１１（ａ）に示すメンブレン３の隅部（パターン配置禁止領域６）に配置された再配置対象パターン４４ａ〜４４ｃは、図１１（ｂ）に示すようにそれぞれ別のマスク領域１１〜１４へ再配置される。

再配置対象パターン４４の再配置後、再配置対象パターン４４を新たに配置したメンブレン３領域に関し、ドーナツ形状等の分割対象パターンの発生の有無および、梁との干渉の有無を検証する（ステップＳＴ５）。

前者の検証は通常の相補分割アルゴリズムを適用し、相補分割が必要なパターンが存在するか否かを検証する。後者の検証としては、前述したパターン配置禁止領域６内に存在するパターンの抽出と同様に、梁のデータとの論理積を計算し、計算後のパターンの有無を調べればよい。

これらの検証によってドーナツ形状等の分割対象パターンが発生せず、梁との干渉も無い場合には、再配置後のパターンが描画データＤ２となる。分割対象パターンもしくは、梁との干渉が発生する場合は（ステップＳＴ６）、再配置対象パターン４４をもう一度別のマスク領域１１〜１４へ再配置し（ステップＳＴ４）、前記の条件を満足するまで検証をおこなう。

他の全てのマスク領域１１〜１４へ再配置しても不具合が解消されない場合は（ステップＳＴ７）、梁構造のデザインを変更し（ステップＳＴ８）、最初のステップＳＴ１からやり直す。

描画データＤ２の作成後、マスクブランクス１ａのメンブレン３上に電子線レジストを形成する。そして、図１２（ａ）に示すように、描画データＤ２のパターン配置に従って、電子線レジストにマスク描画機を用いて描画し現像する。これにより、マスクに形成するパターンをもつレジストパターン２４が形成される。

次に、図１２（ｂ）に示すように、レジストパターン２４をエッチングマスクとして、メンブレン３をドライエッチングすることにより、メンブレン３に貫通孔からなるマスクパターン５を形成する。シリコン層からなるメンブレン３のエッチングは、例えば塩素系ガスを用いる。その後、レジストパターン２４を除去する。当該工程において、中間酸化膜２１はエッチングストッパとなり、中間酸化膜２１に達するマスクパターン５が形成される。

最後に、図１２（ｃ）に示すように、梁４から露出した中間酸化膜２１をエッチング除去し、さらにハードマスク２３を除去することにより、マスクが完成する。

以上のようにして作製された本実施形態に係るマスクは、半導体装置の製造における露光工程において好適に使用される。

半導体装置の製造においては、図１３（ａ）に示すように、例えば、被処理基板５０上にポリシリコンや酸化シリコン等の被加工層５１を形成し、被加工層５１上に電子線レジストからなるレジスト膜５２を形成する。

次に、図１３（ｂ）に示すように、マスク１と被処理基板５０のアライメントを行い、マスク１に電子線ＥＢを照射することにより、マスク１のマスクパターン５を通過した電子線ＥＢにより、被処理基板５０のレジスト膜５２が露光される。

次に、図１３（ｃ）に示すように、レジスト膜５２を現像することにより、例えばレジスト膜５２がポジ型であれば電子線照射部分が除去されて、レジスト膜５２にパターンが形成される。

次に、図１３（ｄ）に示すように、レジスト膜５２をマスクとして被加工層５１をエッチングすることにより、被加工層５１がパターン加工されて、回路パターンが形成される。回路パターンとしては、例えばゲートパターンやコンタクトホールパターンがある。

その後、図１３（ｅ）に示すように、レジスト膜５２を除去することにより、被加工層５１のパターン加工が終了する。

半導体装置の製造においては、上層をさらに堆積させて、上記の図１３（ａ）〜図１３（ｅ）に示す工程を繰り返すことにより、集積回路が形成される。

上記の半導体装置の製造方法において、全ての層の加工に電子線露光を用いる場合だけでなく、ゲート等のクリティカルな層のみを電子線露光を用いて加工して、他の層を光露光を用いて加工するといった、ミックスアンドマッチ露光を採用してもよい。

上記の本実施形態に係るパターン配置方法では、メンブレン３の形成に不具合がありマスクパターンが形成困難であると想定される領域を予めパターン配置禁止領域６として特定している。そして、パターンの相補分割ならびに各マスク領域１１〜１４への配置が完了した後に、パターン配置禁止領域６内に配置された再配置対象パターン４４を抽出し、別のマスク領域１１〜１４へ再配置することにより、仮にマスクブランクス１ａにパターン形成が困難な領域が存在しても、マスクパターン形成に影響を受けないパターン配置が得られる。

上記のパターン配置方法をコンピュータに実行させるプログラムでは、相補分割ならびに各マスク領域１１〜１４への配置が一旦完了した後に、パターン配置禁止領域６内の再配置対象パターン４４を抽出して再配置することから、相補分割ならびにパターン配置処理自体は、従前の相補分割アルゴリズムを採用することができる。

さらに、再配置先のメンブレン３において、ドーナツ形状等の分割対象パターンの発生の有無および、梁との干渉の有無を検証することにより、再配置によりこれらの問題が再び生じることもない。

上記のようにして得られたパターン配置に基づいてマスクパターンを形成するマスク作製方法によれば、マスクの歩留まり向上が実現できる。すなわち、一部に形成不良のメンブレン３をもつマスクブランクスであってもマスク作製に使用できるためである。また、メンブレン作製工程（図４（ａ）参照）において、より耐破損マージンの高いエッチング条件を採用することができる。これは、エッチング不足により１つのメンブレン３の全ての領域あるいは一部の領域に形成不良が生じても良いことから、オーバーエッチングを行なう必要がないためである。このため、マスクプロセス中のメンブレン破損の危険が低減できるため、マスクの歩留まり向上が実現できる。

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態では、図１を参照して梁構造の一例を説明したが、梁構造には限定はない。また、パターン配置禁止領域６の一例を説明したが、テスト用マスクを用いた検証あるいはシミュレーション等により、メンブレン３の形成に不具合が想定される箇所であれば特に限定はない。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本実施形態に係るマスクの平面図である。 梁により囲まれた１つのメンブレンを示す斜視図である。 マスクブランクスの作製プロセスの一例を示す工程断面図である。 マスクブランクスの作製プロセスの一例を示す工程断面図である。 本実施形態に係るプログラムが読み込まれることにより、設計データから描画データへの変換処理を行うパターン処理装置を説明するための図である。 本実施形態に係るパターン配置方法のフローチャートである。 相補分割処理およびパターン配置処理を説明するための図である。 パターン配置禁止領域の一例を説明するための図である。 再配置対象パターンの抽出処理を説明するための図である。 再配置対象パターンの再配置処理を説明するための図である。 再配置対象パターンの再配置処理を説明するための図である。 マスクブランクスを用いたマスク作製プロセスの一例を示す工程断面図である。 半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。 パターン形成不可能なパターンを示す図である。 相補分割処理および相補露光を説明するための図である。 パターン形成困難なパターンを示す図である。

符号の説明

１…マスク、１ａ…マスクブランクス、２…支持枠、３…メンブレン、４…梁、５…マスクパターン、６…パターン配置禁止領域、１１…第１のマスク領域、１２…第２のマスク領域、１３…第３のマスク領域、１４…第４のマスク領域、２０…シリコン基板、２１…中間酸化膜、２３…ハードマスク、３０…パターン処理装置、３１…ＣＰＵ、３２…プログラム、４１…設計パターン、４２…分割パターン、４３…配置パターン、４４…再配置対象パターン、１０３…メンブレン、１０５…マスクパターン

Claims (7)

1. 厚膜の梁部によって支持された複数の薄膜部によって定義される領域に、設計パターンを相補分割した分割パターンを配置するステップと、
   配置後の分割パターンのうち、予め特定されたマスクパターンの形成が困難な前記薄膜部の領域に配置された再配置対象パターンを抽出するステップと、
   抽出された再配置対象パターンを他の薄膜部の領域へ再配置するステップと
   を有するマスクパターン配置方法。
2. 前記再配置を行うステップの後、
   前記再配置先の薄膜部の領域において、相補分割が必要なパターンが発生するか否かを検証するステップと、
   相補分割が必要なパターンが発生する場合に、前記再配置対象パターンを他の薄膜部の領域へ再度配置するステップと
   を有する請求項１記載のマスクパターン配置方法。
3. 厚膜の梁部によって支持された複数の薄膜部によって定義される領域に、設計パターンを相補分割した分割パターンを配置するステップと、
   配置後の分割パターンのうち、予め特定されたマスクパターンの形成が困難な前記薄膜部の領域に配置された再配置対象パターンを抽出するステップと、
   抽出された再配置対象パターンを他の薄膜部の領域へ再配置するステップと、
   再配置後のパターン配置に従って、厚膜の梁部によって支持された複数の薄膜部に、エッチングにより貫通孔からなるマスクパターンを形成するステップと
   を有するマスク作製方法。
4. 前記再配置を行うステップの後、マスクパターンを形成するステップの前に、
   前記再配置先の薄膜部の領域において、相補分割が必要なパターンが発生するか否かを検証するステップと、
   相補分割が必要なパターンが発生する場合に、前記再配置対象パターンを他の薄膜部の領域へ再度配置するステップと
   を有する請求項３記載のマスク作製方法。
5. 厚膜の梁部によって支持された複数の薄膜部によって定義される領域に、設計パターンを相補分割した分割パターンを配置するステップと、
   配置後の分割パターンのうち、予め特定されたマスクパターンの形成が困難な前記薄膜部の領域に配置された再配置対象パターンを抽出するステップと、
   抽出された再配置対象パターンを他の薄膜部の領域へ再配置するステップと
   をコンピュータに実行させるプログラム。
6. 前記再配置を行うステップの後、
   前記再配置先の薄膜部の領域において、相補分割が必要なパターンが発生するか否かを検証するステップと、
   相補分割が必要なパターンが発生する場合に、前記再配置対象パターンを他の薄膜部の領域へ再度配置するステップと
   をコンピュータに実行させる請求項５記載のプログラム。
7. 厚膜の梁部によって支持された複数の薄膜部に、設計パターンを相補分割した形状をもつマスクパターンの貫通孔が形成されたマスクであって、
   前記薄膜部のうち予め特定された貫通孔の形成が困難な前記薄膜部の領域を避けて、マスクパターンの貫通孔が形成された
   マスク。

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