JP2006135112A - 露光転写用マスク及びパタン配置方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 メンブレン自体の歪みを抑制すると共に、メンブレンに生じる特異な歪みを抑制することを目的とする。
【構成】 本発明の露光転写用マスクは、所望する露光パタンとなる回路パタン２１と、前記露光パタンが配置されていない領域に、全体で不規則であって隣り合う距離が異なる複数のダミーパタン２２と、が配置されたことを特徴する。そして、前記回路パタン２１と前記複数のダミーパタン２２とが、単位セル２３の領域において、所定のパタン面積密度となるように配置されたことを特徴する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、露光転写用マスク及びパタン配置方法に係り、特に、半導体装置製造プロセス等、基板上にパタン形状を転写するリソグラフィプロセスのうち、電子線等の荷電粒子線を用いるリソグラフィにおいて使用されるパタン転写用マスクおよびかかるマスクへのパタン配置方法に関するものである。

近年、半導体装置などの製造においては装置構造の微細化が進むに伴い、従来の光を用いたリソグラフィ技術ではパタン形成が困難な状況となりつつあるため、光に代わる光源を用いたリソグラフィ技術が開発されている。電子線などの荷電粒子線を光源としマスクを用いた一括転写型のリソグラフィ技術もこれらの新しいリソグラフィ技術のひとつであり、中でもＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれる電子線縮小投影露光方式は現在注目を浴びる方式の一つである。

図１０は、ステンシルマスクの一部を示す図である。
上述したＥＰＬに用いるマスクは、図５に示すように、シリコンなどを２μｍ乃至それ以下の薄板化したものであるメンブレン２に、電子ビーム１を透過させるための開口部３を設けたもの（ステンシルマスク）を用いる。ステンシルマスクに照射された電子ビーム１は、開口部３では、電子ビーム４で示すようにそのまま透過し、非開口部は電子ビーム５で示すようにメンブレン２により散乱される。

図１１は、ＥＰＬの原理を説明するための概念図である。
ステンシルマスク１０に設けられる開口部３は所望の露光パタン形状に対応したものである。ステンシルマスク１０に照射された電子ビーム１は、開口部３ではそのまま透過し、非開口部はメンブレン２により散乱される。メンブレン２で散乱された電子ビームは、散乱電子ビーム５となってマスク像をウェハ９面へ投影する投影レンズ６等で構成される投影光学系内のクロスオーバー面（電子線収束面）近傍に設けられた絞りとなる制限アパーチャ７によってそのほとんどが遮断され、ウェハ９面ではマスク１０の開口部３を透過した電子ビームは、非散乱電子ビーム４となって、非散乱電子ビーム４のみでパタンをウェハ９面上に塗布されたレジスト８に結像させる。

図１２は、連続メンブレンマスクの一部を示す図である。
ＥＰＬに用いるマスクとしては上述のステンシルタイプの他にも図１２に示す連続メンブレンと呼ばれるタイプのものもある。連続メンブレンマスクは、照射される電子ビーム１の散乱が比較的小さいメンブレン１３と、電子ビーム１の散乱が大きい散乱体１２の二層を含む多層構造になっており、パタン部１１のみ散乱体１２を除去したマスクとなっている。パタン部１１を完全な開口とするステンシルタイプのマスクに比べ、パタン部１１を透過する電子ビーム１のエネルギー損失がある点や、パタン部１１と非パタン部となる散乱体１２のコントラストが低下するなどの不利な点もあるが、完全な開口を設けないことにより機械的強度が高まると同時にパタンの歪みが低減される点やドーナツ状パタンが脱落する問題を回避できるなどの利点がある。ここでも、連続メンブレンマスクに照射された電子ビーム１は、パタン部１１では、電子ビーム１４で示すように透過し、非パタン部では電子ビーム１５で示すように散乱体１２により散乱される。

図１３は、ステンシルマスクの構成を示す図である。
図１３（ａ）に示すように、ステンシルマスク１０は、基板１６を用いて、通常、２面形成される。そして、図１３（ｂ）に示すように、マスクメンブレン１７は一般的に厚さが数μｍ乃至はそれ以下のシリコン膜や、あるいはその他の材料であっても機械的強度が大変に弱いものを用いるため、マスク全体の機械的強度を保つために支持梁１９を格子状に配置した形となっている。図１３（ｃ）ではマスクの断面図を示し、基板１６の支持基盤部１８と支持梁１９とによりメンブレン１７を支持している。

図１４は、マスクパタンの投影概念図である。
図１４に示すように、支持梁１９で囲まれた領域は、１つのサブフィールドと呼ばれる小領域である。サブフィールドには、若干小さくした露光パタン領域２１にパタンとなる開口部３を形成する。この支持梁１９となる部分は露光マスクとして用いることができないため、ＥＰＬマスクにおいて露光パタンはサブフィールド毎に分割した上で、かかるサブフィールドに対応する各メンブレン１７に形成される。すなわち、支持梁１９で囲まれるメンブレン１７がそれぞれ個々のサブフィールドに対応しており、露光パタンはこれらサブフィールド単位で分割し、マスク上にはサブフィールド毎に離散させて露光パタンを形成する。ＥＰＬ露光においては個々のメンブレン毎に電子線を照射し、ウェハ上にマスクパタン像を投影していく。

図１５は、ＥＰＬ露光装置の電子光学系概念図である。
電子銃３０から照射された電子ビームをコンデンサレンズ３１を通過させ、マスク１０より上にある偏向器３２を用いて、マスク１０上での電子ビームの照射位置を変えることでマスク１０上の照射サブフィールドを選択し、マスク１０より下側にある偏向器３２を用いて選択されたサブフィールドパタンを投影レンズ６、制限アパーチャ７を介してウェハ９上の所望の位置へ照射することができるようになっている。実際の露光に際しては、これら偏向器３２およびマスクステージ３３、ウェハステージ３４それぞれの動きを調節し、マスク１０上で離散的に分割された各サブフィールドパタンが、図１４に示したように、照射サブフィールド３５がつなぎ合わされ、ウェハ９上では元の設計パタンと同様の繋ぎ合わさったパタンとなる様に順に照射し、露光パタンを形成していく。

メンブレンを用いるマスクではメンブレン上に露光パタンなどのパタンを形成することによりそのメンブレン自体が歪むことが一般に知られている（例えば、非特許文献１，２参照）。その他、ダミーを露光チップ間で重なり合うように発生させるとする技術が文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。

その他、ＥＰＬ露光装置に用いるマスクの歪みに関連する技術が文献に開示されている（例えば、特許文献２，３参照）。
特開２００１−３３２５５６号公報 特開２００３−７７８０４号公報 特開２００４−１６５２５０号公報 Ｍ．Ｌｅｒｃｅｌ，Ｃ．Ｍａｇｇ，Ｍ．Ｌａｗｌｉｓｓ，Ｃ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ，Ｎ．Ｃａｌｄｗｅｌｌ，Ｒ．Ａｃｋｅｌ，Ｌ．Ｋｉｎｄｔ，Ｋ．Ｒａｃｅｔｔｅ，Ｐ．Ｒｅｕ，Ｒ．Ｅｎｇｅｌｓｔａｄ ａｎｄ Ｒ．Ｓ．Ｍａｃｋａｙ，"Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｉｍａｇｅ ｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｍａｓｋｓ"，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ，Ｂ１９（６），ｐｐ．２６７１−２６７７，２００１ Ｈ．Ｔａｋｅｎａｋａ，Ｈ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｋ．Ｋｏｉｋｅ ａｎｄ Ｍ．Ｙａｍａｂｅ，"Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｓｕｂｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ＥＰＬ ｓｔｅｎｃｉｌ ｍａｓｋ"，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ５０３７，ｐｐ．９６２−９７１，２００３

ここで、上述したメンブレン自体の歪みについては、撓まないように、引っ張り力を与えているため、メンブレンを構成する部材が持つ内部応力に起因しており、パタンの形成によりその部分の応力が緩和あるいは開放されることが原因でメンブレンの歪み状態が変化することによる。このためメンブレンに形成されたパタンが本来の設計上の位置からずれ、結果的に露光パタンの位置精度にも悪影響を及ぼすといった問題があった。この様にメンブレンに露光パタンを形成することによって発生する歪みすなわちパタンの位置ずれは同一メンブレン内に形成される露光パタンの面積密度に偏りがあるほどより顕著になることも知られている。

図１６は、メンブレン歪みを低減するためにパタン面積密度の偏りを緩和させる目的でのダミーパタン挿入を説明する概念図である。
支持梁で囲まれたメンブレン領域の中で、さらに細かくした領域であるパタン面積密度を算出する単位となる単位セル２３内において、図１６（ａ）に示すような回路パタン２１の面積密度の偏りがある場合に生じるメンブレンの歪みを低減する対策として、図１６（ｂ）（ｃ）に示すように、メンブレン内での露光パタンの面積密度の偏りを小さくするために本来の回路パタン２１の他に比較的パタン面積密度の低い領域にダミーパタン２２を挿入する方法が有効である。図１６（ｂ）では、縦横に規則正しくダミーパタン２２を挿入している。図１６（ｃ）では、縦に規則正しくダミーパタン２２を挿入している。横については、ダミーパタンサイズの半分程度をずらす規則でダミーパタン２２を挿入している。
しかしながら、図１６（ｂ）（ｃ）に示すように、メンブレン歪み低減のためにパタン面積密度の偏りを小さくする目的で挿入されるダミーパタン２２は規則的に配置されるため、ダミーパタン２２の並ぶ方向に応じて機械的強度にも方向性が現れるといった問題があった。ダミーパタン２２の並ぶ方向と同方向については、機械的強度が強いが、その方向から例えば、２５°傾いた方向には機械的強度が弱くなってしまう。
半導体製品の回路パタンも一般的にパタンの形状や配置に何らかの方向性を持っていることは少なくない。ダミーパタンを発生し、メンブレン内でのパタン面積密度の偏りを低減しても、該回路パタンと該ダミーパタンの方向性により特異な歪みが残留するといった問題があった。

本発明は、上述した問題点を克服し、メンブレン自体の歪みを抑制すると共に、メンブレンに生じる特異な歪みを抑制することを目的とする。

本発明の露光転写用マスクは、
所望する露光パタンと、
前記露光パタンが配置されていない領域に、全体で不規則であって隣り合う距離が異なる複数のダミーパタンと、
が配置されたことを特徴する。

全体で不規則であって隣り合う距離が異なる複数のダミーパタンが配置形成されたことにより、ダミーパタンの配列に方向性を生じさせないようにすることができる。

また、本発明の露光転写用マスクは、
所望する露光パタンと、
前記露光パタンが配置されていない領域に、サイズの異なる複数のダミーパタンと、
が配置されたことを特徴する。

サイズの異なる複数のダミーパタンが配置形成されたことにより、ダミー発生領域をより有効に利用してダミーパタンを挿入することができる。

そして、前記露光パタンと前記複数のダミーパタンとが、所定の領域において、所定のパタン面積密度となるように配置されたことを特徴する。

所定のパタン面積密度となるように配置されたことにより、パタン面積密度のばらつきによるマスクの歪みを抑制することができる。

さらに、前記露光パタンと前記複数のダミーパタンとが、薄膜上に開口して形成されたパタンであることを特徴する。

薄膜上に開口して形成されたパタンである場合に、薄膜の歪みを抑制することができる。

そして、全体で不規則であって隣り合う距離が異なる前記複数のダミーパタンは、複数のサイズで配置された場合に特に有効である。

また、本発明のパタン配置方法は、
所定の領域に所望する露光パタンを配置する露光パタン配置工程と、
乱数を発生させ、発生した乱数に基づいて前記所定の領域中の座標を決定する座標決定工程と、
前記座標にダミーパタンを配置できるかどうかを判定する座標判定工程と、
前記座標にダミーパタンを配置できる場合に、前記ダミーパタンを配置するダミーパタン配置工程と、
を備えたことを特徴とする。

発生した乱数に基づいて前記所定の領域中の座標を決定することにより、ランダムにダミーパタンを配置することができる。さらに、前記座標にダミーパタンを配置できるかどうかを判定することにより、所望する露光パタンに悪影響を与えないようにダミーパタンを配置することができる。

さらに、本発明における前記座標決定工程と座標判定工程とダミーパタン配置工程とにおいて、前記露光パタンが配置された前記所定の領域が、所定のパタン面積密度となるまで繰り返すことを特徴とする。

所定のパタン面積密度となるまで繰り返すことにより、マスクを形成した場合に、マスクの歪みを抑制することができる。

そして、本発明の前記パタン配置方法は、さらに、前記露光パタンが配置された前記所定の領域が、所定のパタン面積密度となるために必要なダミーパタンの個数を算出するダミーパタン個数算出工程を備え、
前記算出された個数のダミーパタンが前記所定の領域に配置できない場合を除き、前記算出された個数のダミーパタンが配置されるまで、前記座標決定工程と座標判定工程とダミーパタン配置工程とを繰り返すことを特徴とする。

所定のパタン面積密度となるために必要なダミーパタンの個数を算出し、かかる個数を用いて前記座標決定工程と座標判定工程とダミーパタン配置工程とを繰り返すことにより、機械的にダミーパタンを発生させることができる。さらに、前記算出された個数のダミーパタンが前記所定の領域に配置できない場合を除くことで、繰り返しループの発散を抑制することができる。

そして、前記座標決定工程と座標判定工程とダミーパタン配置工程とは繰り返され、
さらに、本発明における前記ダミーパタン配置工程において、複数のサイズのダミーパタンを配置することを特徴とする。

複数のサイズのダミーパタンを配置することにより、上述したように、ダミー発生領域をより有効に利用してダミーパタンを挿入することができる。

さらに、本発明における前記ダミーパタン配置工程において、複数のサイズのダミーパタンのうち、より大きいサイズのダミーパタンを先に配置することを特徴とする。

より大きいサイズのダミーパタンを先に配置することにより、サイズの大きいダミーパタンを先に配置することでダミーパタンを配置する領域自体のパタン面積密度を高めることができる。その反面、サイズの大きなパタンではダミー発生領域の幅がダミーパタンよりも狭いところには配置できないため、その後に、比較的サイズの小さなダミーパタンを配置すれば、先の大きなダミーパタンの間にも配置することができる。よって、さらに、配置の自由度を高めることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ダミーパタンの配列に方向性を生じさせないようにすることができるので、マスクに生じる特異な歪みを抑制することができる。

実施の形態１．
実施の形態１では、メンブレン歪み低減のためにパタン面積密度の偏りを小さくする目的で挿入されるダミーパタンをランダムに発生、挿入する。
図１は、実施の形態１におけるマスクの一部を示す図である。
ＥＰＬ露光用に用いるステンシルマスクにおいて、図１３に示したように支持梁で囲まれたメンブレン２の領域の中で、さらに細かくした領域であるパタン面積密度を算出する単位となる単位セル２３内において、図１（ａ）に示すような所望する露光パタンとなる回路パタン２１の面積密度の偏りがある場合に生じるメンブレン２の歪みを低減する対策として、図１（ｂ）に示すように、メンブレン２内での露光パタンの面積密度の偏りを小さくするために本来の回路パタン２１の他に比較的パタン面積密度の低い領域にダミーパタン２２を挿入する。ダミーパタン２２を挿入することにより、パタン面積密度のばらつきを抑制し、メンブレン自体の歪みを軽減することができる。さらに、かかる場合に、ダミーパタン２２は、ランダムに配置挿入する。ランダムに配置挿入することにより、ダミーパタン２２の方向性を無くすことができる。ダミーパタン２２の方向性を無くすことにより、さらに、ダミーパタン２２の方向性による特異な歪みを抑制することができる。

ここで、ダミーパタン２２は、複数配置し、全体で不規則になるように配置することが望ましい。特に、２０％以上のダミーパタン２２が不規則になるように配置することが望ましい。さらに、ダミーパタン２２は、所定のダミーパタン同士の隣り合う距離が異なるように配置することが望ましい。２０％以上のダミーパタン２２が不規則になるように配置することにより、ダミーパタンの方向性から生じるメンブレンの特異な歪みを抑制或いは解消する効果を得ることができる。

図２は、単位セルに分割されるメンブレンを説明するための図である。
図２に示すように、マスクでは、サブフィールドを照射するための支持梁で囲まれたメンブレン２領域をさらに細かく分割し、単位セル２３毎にパタン面積密度を算出する。そして、複数の単位セル２３が、互いのパタン面積密度のばらつきを小さくすることで、テンションのかかったメンブレン２の応力状態を単位セル２３同士で均一化させ、メンブレン２の歪みを抑制することができる。単位セル２３の大きさは、例えば、マスク上で１辺が２０〜４０μｍの正方形で設定する。かかる大きさは、パタンが露光されるウェハ上では、１／４に縮小されるとすると５〜１０μｍ角の大きさとなる。

図３は、ダミーパタン発生方法の要部を示すフローチャート図である。
図３に示すように、ダミーパタン発生方法の要部は、本来の所望する露光パタンとなる回路パタンを配置する回路パタン配置工程（Ｓ３０２）と、単位セル分割工程（Ｓ３０４）と、ダミーパタン配置可能領域設定工程（Ｓ３０６）と、ダミーパタン個数算出工程（Ｓ３０８）と、乱数発生工程（Ｓ３１０）と、座標設定工程（Ｓ３１２）と、座標判定工程（Ｓ３１４）と、ダミーパタン配置工程（Ｓ３１６）と、ダミーパタン個数判定工程（Ｓ３１８）と、処理済単位セルカウント工程（Ｓ３２０）と、処理済単位セル判定工程（Ｓ３２１）と、ダミー発生キャンセル工程（Ｓ３２２）と、ダミー発生キャンセルの連続回数カウント工程（Ｓ３２４）と、ダミー発生キャンセルの連続回数判定工程（Ｓ３２６）という一連の工程を実施する。

図４は、ダミーパタン発生装置の構成の一例を示すブロック図である。
図４に示すように、ダミーパタン発生装置は、コンピュータとなるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０２がバス１１０を介して、記憶装置１０４、入力装置１０６、出力装置１０８等と接続されている。記憶装置１０４としては、例えば、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ハードディスク装置、ＦＤ（フレキシブルディスク）装置、ＣＤ（コンパクトディスク）装置、ＤＶＤ装置、その他の記憶媒体を用いた記憶装置等を用いればよい。入力装置１０６としては、例えば、Ｋ／Ｂ（キーボード）、マウスを用いればよい。或いは、外部と接続されたインターフェース基板を用いて外部から情報を入力するようにしてもよい。出力装置１０８としては、例えば、文字や画像を画面に表示する表示装置となるディスプレイ、文字や画像を紙媒体等に印刷する印刷装置を用いればよい。或いは、外部と接続されたインターフェース基板を用いて外部に情報を出力するようにしてもよい。

ここでは、ダミーパタンの発生をコンピュータに実行させるプログラムとして説明するが、これに限るものではなく、ハードウェアを用いて発生させてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより発生させても構わない。

まず、装置にダミーパタンのサイズを設定する。ダミーパタンのサイズとして、例えば、マスク上で１辺が０．８〜４μｍの正方形で設定すればよい。かかる大きさは、パタンが露光されるウェハ上では、１／４に縮小されるとすると０．２〜１μｍ角の大きさとなる。以下、各設定される情報は、入力装置１０６により入力される。各工程における各機能で、入力された情報或いは生成された情報は、適宜、記憶装置１０４に記憶される。また、その結果となる文字或いはパタン配置画像等の情報は、適宜、出力装置１０８により画面に表示され、印刷され、或いは外部に出力される。

Ｓ３０２において、回路パタン配置工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる回路パタン配置機能が、所定の領域に所望する露光パタンとなる回路パタン２１を配置する。所定の領域としては、パタン面積密度の算出領域となる単位セル２３とすることが望ましい。

Ｓ３０４において、単位セル分割工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる単位セル分割機能が、所定の領域を面積密度算出のための単位となる単位セル２３に分割する。

Ｓ３０６において、ダミーパタン配置可能領域設定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミーパタン配置可能領域設定機能が、単位セル２３内で、ダミーパタン２２を配置挿入することが可能な領域を設定する。ここでは、かかるマスクで基板が露光された場合に、直近の上層或いは下層に位置する予め記憶されたパタンの配置構成を考慮して、ショート等が生じないようにダミーパタン２２を配置挿入することが可能な領域を設定する。
図５は、禁止領域の一例を示すマスクの一部を示す図である。
図５に示すように、単位セル２３の中に、ダミーパタン２２を配置できない禁止領域５０が設定される。また、ダミーパタン配置可能領域が、回路パタン２１に接続しないように設定されることはいうまでもない。かかる半導体装置の回路パタンに応じて予め設定されるダミー発生の可能な領域あるいはダミー発生の必要な領域を以下、ダミー発生領域と呼ぶ。

Ｓ３０８において、ダミーパタン個数算出工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミーパタン個数算出機能が、前記回路パタン２１が配置された単位セル２３領域が、所定のパタン面積密度となるために必要なダミーパタン２２の個数を算出する。予め、ダミーパタンのサイズが設定されているため、かかるダミーパタンのサイズを用いて、単位セル２３内が、所定のパタン面積密度となるために必要なダミーパタン２２の個数を算出する。そして、設定された前記ダミー発生領域に、ダミーパタンを配置した場合に、算出された個数を配置できない場合に、配置できるダミーパタンの個数の上限を設定する。直近の上層或いは下層に位置する予め記憶されたパタンの配置構成によっては、目的の個数が配置できない場合も生じ得る。かかる場合、配置可能な上限個数を設定することで、かかる上限個数のダミーパタン２２を配置することができる。

Ｓ３１０において、乱数発生工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる乱数発生機能が、乱数を発生させる。乱数を発生させることで、ダミーパタン２２の不規則なランダム配置を可能とすることができる。

Ｓ３１２において、座標設定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる座標設定機能が、発生した乱数に基づいて前記単位セル２３中の座標を決定する。ここでは、発生させた乱数の値（例えば、ビット値）に応じて座標を決定する。予め、乱数の値と座標を対応させるテーブルを設けておいてもよい。

Ｓ３１４において、座標判定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる座標判定機能が、前記座標にダミーパタンを配置できるかどうかを判定する。複数のダミーパタン２２の一部がダミー発生領域からはみ出さないようにすることが望ましい。ダミー発生領域からはみ出さないようにすることにより隣のセル内のパタンと干渉させないようにすることができる。よって、複数のダミーパタン２２の一部が該ダミー発生領域からはみ出していないか判定する。ダミー発生領域からはみ出している場合、Ｓ３２２に進み、設定された座標をキャンセルする。

また、発生させる複数のダミーパタン２２はそれぞれ互いのダミーパタン同士の一部あるいは全部が重なり合わず、また予め別に設定した距離よりも近くに互いに接近しないようにすることが望ましい。よって、発生させる複数のダミーパタン２２はそれぞれ互いのダミーパタン同士の一部あるいは全部が重なり合わず、また予め別に設定した距離よりも近くに互いに接近していないかどうかを判定する。予期せず複数のダミーパタンがくっつくことによる部分的、局所的な機械的強度の低下を防ぐことができる。
それぞれ互いのダミーパタン同士の一部あるいは全部が重なっている場合、設定された座標をキャンセルする。同様に、設定した距離よりも近くに互いに接近する場合、Ｓ３２２に進み、設定された座標をキャンセルする。

ダミーパタン２２間の距離は、ダミーパタンサイズの２０％以上に相当する距離とすることが望ましい。特に、ダミーパタンサイズの２０〜３０％に相当する距離とするとなおよい。ダミーパタンサイズが、例えば、マスク上で１辺が４μｍの正方形である場合、ダミーパタン２２間の距離は、０．８〜１．２μｍで設定すればよい。かかる距離は、パタンが露光されるウェハ上では、１／４に縮小されるとすると０．２〜０．３μｍの大きさとなる。

また、設定された座標が、ダミーパタン２２を配置できない禁止領域内でないかどうかを判定する。禁止領域内である場合、Ｓ３２２に進み、設定された座標をキャンセルする。

Ｓ３１６において、ダミーパタン配置工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミーパタン配置機能が、前記座標にダミーパタンを配置できる場合に、前記ダミーパタンを配置する。

Ｓ３１８において、ダミーパタン個数判定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミーパタン個数判定機能が、ダミーパタンが配置された個数が、ダミーパタン個数の上限値であるかどうかを判定する。ダミーパタン個数の上限値が、ダミーパタン個数算出工程において算出された個数値と同じ値であれば、ダミーパタン個数算出工程において算出された個数のダミーパタンが配置されるまで、Ｓ３１０〜Ｓ３１８までの工程を繰り返す。ダミーパタン個数の上限値が、ダミーパタン個数算出工程において算出された個数値と同じ値でない値であれば、ダミーパタン個数算出工程において設定された上限個数のダミーパタンが配置されるまで、Ｓ３１０〜Ｓ３１８までの工程を繰り返す。ダミーパタンが配置可能な個数の上限が設定されることで、かかるループが発散しないようにすることができる。

Ｓ３２２において、ダミー発生キャンセル工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミー発生キャンセル機能が、前記座標判定工程においてキャンセルの判定を受けた場合、その座標をキャンセルすることで、ダミーの発生をキャンセルする。

Ｓ３２４において、ダミー発生キャンセルの連続回数カウント工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミー発生キャンセルの連続回数カウント機能が、ダミー発生キャンセルの連続回数をカウントする。

Ｓ３２６において、ダミー発生キャンセルの連続回数判定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミー発生キャンセルの連続回数判定機能が、カウントされたダミー発生キャンセルの連続回数が一定回数以上か未満かを判定する。一定回数以上の場合は、Ｓ３２０に進み、一定回数未満の場合は、Ｓ３１０に戻る。
たまたま発生したダミーが禁止領域内であった場合でも、他に配置できる領域が残っている場合があるため、配置ＮＧでも何度か繰り返し発生させ、それでも連続してＮＧである場合にはその単位セル内でのダミー発生を終了させる。例えば、１００〜１０００回程度連続する場合にキャンセルするように設定することが望ましい。

Ｓ３２０において、処理済単位セルカウント工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる処理済単位セルカウント機能が、処理済の単位セルをカウントする。

Ｓ３２１において、処理済単位セル判定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる処理済単位セル判定機能が、全ての単位セルの処理が完了しているか否かを判定する。全ての単位セルの処理が完了していない場合には、Ｓ３０６に戻り、全ての単位セルの処理が完了している場合には、終了する。

以上のようにランダムに発生させることで、機械的性質に特定の方向性を持たない、あるいは方向による機械的性質の違いが比較的小さいダミーを発生させることができ、かかるパタンでマスクを作製することにより、パタン面積密度の均一化後に残るメンブレンの特異な歪みを低減することができる。

図６は、実施の形態１における別のマスクの一部を示す図である。
ＥＰＬ露光用に用いるステンシルマスクにおいて、図１３に示したように支持梁で囲まれたメンブレン２の領域の中で、さらに細かくした領域であるパタン面積密度を算出する単位となる単位セル２３内において、図６に示すように、メンブレン２内での露光パタンの面積密度の偏りを小さくするために本来の回路パタン２１の他に比較的パタン面積密度の低い領域にダミーパタン２２を挿入する場合に、ダミーパタン２２を、ランダムに配置挿入すると共に、配置する向きも違うダミーパタン２４をランダムに配置挿入することにより、ダミーパタン２２の方向性をさらに無くすことができる。ダミーパタン２２の方向性を無くすことにより、さらに、ダミーパタン２２の方向性による特異な歪みを抑制することができる。ここでは、ダミーパタン２２を４５°回転させたダミーパタン２４を配置したが、これに限るものではなく、さらに、別の角度であってもよい。また、３種類以上の複数の異なる角度に配置してもよい。

図７は、ダミーパタンの形状の一例を示す図である。
ダミーパタンの形自体を一般的な正方形ではなく、図７（ａ）に示すような正６角形、或いは図７（ｂ）に示すような正８角形等の矩形としてもよい。或いは、図７（ｃ）に示すような円形としてもよい。円形、あるいは正方形よりも円形に近い正６角形、正８角形などとすることにより、更に機械的性質の方向性を小さくすることができる。また、円形、あるいは正方形よりも円形に近い正６角形、正８角形などと鋭角側からより鈍角側にすることにより、矩形の角部の生じる応力集中を小さくすることができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、メンブレン歪み低減のためにパタン面積密度の偏りを小さくする目的で挿入されるダミーパタンの寸法が大小２種類以上の複数種類のダミーパタンを発生させ、挿入する。
図８は、実施の形態２におけるマスクの一部を示す図である。
ＥＰＬ露光用に用いるステンシルマスクにおいて、図１３に示したように支持梁で囲まれたメンブレン２の領域の中で、さらに細かくした領域であるパタン面積密度を算出する単位となる単位セル２３内において、図８（ａ）に示すような所望する露光パタンとなる回路パタン２１の面積密度の偏りがある場合に生じるメンブレン２の歪みを低減する対策として、図８（ｂ）に示すように、メンブレン２内での露光パタンの面積密度の偏りを小さくするために本来の回路パタン２１の他に比較的パタン面積密度の低い領域にダミーパタン２２とサイズの異なるダミーパタン２６とを挿入する。ダミーパタン２２とサイズの異なるダミーパタン２６とを挿入することにより、パタン面積密度のばらつきを抑制し、メンブレン自体の歪みを軽減することができる。さらに、かかる場合に、ダミーパタン２２とサイズの異なるダミーパタン２６とは、ランダムに配置挿入する。ランダムに配置挿入することにより、ダミーパタン２２とサイズの異なるダミーパタン２６との方向性を無くすことができる。ダミーパタン２２とサイズの異なるダミーパタン２６との方向性を無くすことにより、さらに、ダミーパタン２２とサイズの異なるダミーパタン２６との方向性による特異な歪みを抑制することができる。

ここで、ダミーパタン２２とサイズの異なるダミーパタン２６とは、複数配置し、全体で不規則になるように配置することが望ましい。特に、２０％以上のダミーパタンが不規則になるように配置することが望ましい。さらに、ダミーパタン２２とサイズの異なるダミーパタン２６とは、所定のダミーパタン同士の隣り合う距離が異なるように配置することが望ましい。２０％以上のダミーパタンが不規則になるように配置することにより、ダミーパタンの方向性から生じるメンブレンの特異な歪みを抑制或いは解消する効果を得ることができる。

図９は、ダミーパタン発生方法の要部を示すフローチャート図である。
図９に示すように、ダミーパタン発生方法の要部は、本来の所望する露光パタンとなる回路パタンを配置する回路パタン配置工程（Ｓ３０２）と、単位セル分割工程（Ｓ３０４）と、ダミーパタン配置可能領域設定工程（Ｓ３０６）と、ダミーパタン総面積上限設定工程（Ｓ９０８）と、ダミーパタンサイズ（初期）設定工程（Ｓ９０９）と、乱数発生工程（Ｓ３１０）と、座標設定工程（Ｓ３１２）と、座標判定工程（Ｓ３１４）と、ダミーパタン配置工程（Ｓ９１６）と、発生済ダミー合計面積算出工程（Ｓ９１７）と、ダミーパタン総面積判定工程（Ｓ９１８）と、処理済単位セルカウント工程（Ｓ３２０）と、処理済単位セル判定工程（Ｓ３２１）と、ダミー発生キャンセル工程（Ｓ３２２）と、ダミー発生キャンセルの連続回数カウント工程（Ｓ３２４）と、ダミー発生キャンセルの連続回数判定工程（Ｓ３２６）と、ダミーパタンサイズ再設定工程（Ｓ９２８）という一連の工程を実施する。

ダミーパタン発生装置は、図４において説明した装置と同様の装置で構わないので説明を省略する。

ここで、ダミーパタンの発生をコンピュータに実行させるプログラムとして説明するが、実施の形態１と同様、これに限るものではなく、ハードウェアを用いて発生させてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより発生させても構わない。

まず、装置にダミーパタンのサイズの種類数（Ｎ_ＤＳ）とサイズ（Ｓ１，Ｓ２，・・・Ｓ_ＮＤＳ）を設定する。ダミーパタンのサイズとして、例えば、マスク上で１辺が０．８〜４μｍの正方形で設定すればよい。かかる大きさは、パタンが露光されるウェハ上では、１／４に縮小されるとすると０．２〜１μｍ角の大きさとなる。例えば、ここでは、マスク上で１辺が０．８μｍの正方形と、４μｍの正方形との２種類のサイズで設定する。かかる大きさは、パタンが露光されるウェハ上では、１／４に縮小されるとすると０．２μｍ角の大きさと１μｍ角の大きさとなる。ダミーパタンは、２種類だけに限らず、３種類以上としても構わない。また、ダミーパタンの寸法をランダムとしてもよい。ランダムとする場合はその大きさの上限と下限を予め設定しておく。複数の大きさのダミーを合わせて単位セル内で所望の面積密度となるだけを挿入すればよい。

また、以下、各設定される情報は、入力装置１０６により入力されることも実施の形態１と同様である。各工程における各機能で、入力された情報或いは生成された情報は、適宜、記憶装置１０４に記憶されることも実施の形態１と同様である。また、その結果となる文字或いはパタン配置画像等の情報は、適宜、出力装置１０８により画面に表示され、印刷され、或いは外部に出力されることも実施の形態１と同様である。

Ｓ３０２において、回路パタン配置工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる回路パタン配置機能が、所定の領域に所望する露光パタンとなる回路パタン２１を配置する。その他、実施の形態１と同様で構わないので説明を省略する。

Ｓ３０４において、単位セル分割工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる単位セル分割機能が、所定の領域を面積密度算出のための単位となる単位セル２３に分割する。その他、実施の形態１と同様で構わないので説明を省略する。

Ｓ３０６において、ダミーパタン配置可能領域設定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミーパタン配置可能領域設定機能が、単位セル２３内で、ダミーパタン２２を配置挿入することが可能な領域を設定する。その他、実施の形態１と同様で構わないので説明を省略する。

Ｓ９０８において、ダミーパタン総面積上限設定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミーパタン総面積上限設定機能が、ダミーパタンの総面積の上限Ｓ_Ｔを設定する。

Ｓ９０９において、ダミーパタンサイズ（初期）設定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミーパタンサイズ（初期）設定機能が、ダミーパタンサイズを設定する。ここでは、ダミーパタン２２とダミーパタン２６とを用いるが、まずは、より大きいサイズのダミーパタン２２を設定する。

Ｓ３１０において、乱数発生工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる乱数発生機能が、乱数を発生させる。その他、実施の形態１と同様で構わないので説明を省略する。

Ｓ３１２において、座標設定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる座標設定機能が、発生した乱数に基づいて前記単位セル２３中の座標を決定する。その他、実施の形態１と同様で構わないので説明を省略する。

Ｓ３１４において、座標判定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる座標判定機能が、前記座標にダミーパタンを配置できるかどうかを判定する。複数のダミーパタン２２の一部がダミー発生領域からはみ出さないようにすることが望ましい。ダミー発生領域からはみ出さないようにすることにより隣のセル内のパタンと干渉させないようにすることができる。よって、複数のダミーパタン２２の一部が該ダミー発生領域からはみ出していないか判定する点は、実施の形態１と同様である。ダミー発生領域からはみ出している場合、Ｓ３２２に進み、設定された座標をキャンセルする。

また、発生させる複数のダミーパタン２２はそれぞれ互いのダミーパタン同士の一部あるいは全部が重なり合わず、また予め別に設定した距離よりも近くに互いに接近しないようにすることが望ましい。よって、発生させる複数のダミーパタン２２はそれぞれ互いのダミーパタン同士の一部あるいは全部が重なり合わず、また予め別に設定した距離よりも近くに互いに接近していないかどうかを判定する点は、実施の形態１と同様である。それぞれ互いのダミーパタン同士の一部あるいは全部が重なっている場合、設定された座標をキャンセルする。同様に、設定した距離よりも近くに互いに接近する場合、設定された座標をキャンセルする。特に、後述するように、先に、大ダミーパタン２２を配置した後に、小ダミーパタン２６を配置する際、小ダミーパタン２６を配置しようとする座標に既に大ダミーパタン２２が配置されている場合、Ｓ３２２に進み、設定された座標をキャンセルする。

ダミーパタン間の距離は、最小ダミーパタンサイズ以上に相当する距離とすることが望ましい。最小ダミーパタンサイズが、例えば、マスク上で１辺が０．８μｍの正方形である場合、ダミーパタン間の距離は、０．８μｍ以上で設定すればよい。かかる距離は、パタンが露光されるウェハ上では、１／４に縮小されるとすると０．２μｍ以上の大きさとなる。

また、設定された座標が、ダミーパタン２２を配置できない禁止領域内でないかどうかを判定する点は、実施の形態１と同様である。禁止領域内である場合、設定された座標をキャンセルする。

Ｓ９１６において、ダミーパタン配置工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミーパタン配置機能が、前記座標にダミーパタンを配置できる場合に、前記ダミーパタンを配置する。

Ｓ９１７において、発生済ダミー合計面積算出工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる発生済ダミー合計面積算出機能が、発生済ダミーの合計面積Ｓ_Ｇを算出する。

Ｓ９１８において、ダミーパタン総面積判定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミーパタン総面積判定機能が、ダミーパタンが配置された発生済ダミーの合計面積Ｓ_Ｇが、ダミーパタン総面積の上限値Ｓ_Ｔ以上であるかどうかを判定する。発生済ダミーの合計面積Ｓ_Ｇが、ダミーパタン総面積の上限値Ｓ_Ｔ未満である場合にはＳ３１０に戻る。そして、合計面積Ｓ_Ｇが、ダミーパタン総面積の上限値Ｓ_ＴになるまでＳ３１０〜Ｓ９１８までの工程を繰り返す。発生済ダミーの合計面積Ｓ_Ｇが、ダミーパタン総面積の上限値Ｓ_Ｔ以上である場合にはＳ３２０に進む。ダミーパタン総面積の上限値Ｓ_Ｔが設定されることで、かかるループが発散しないようにすることができる。

Ｓ３２２において、ダミー発生キャンセル工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミー発生キャンセル機能が、前記座標判定工程においてキャンセルの判定を受けた場合、その座標をキャンセルすることで、ダミーの発生をキャンセルする。

Ｓ３２４において、ダミー発生キャンセルの連続回数カウント工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミー発生キャンセルの連続回数カウント機能が、ダミー発生キャンセルの連続回数をカウントする。

Ｓ３２６において、ダミー発生キャンセルの連続回数判定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミー発生キャンセルの連続回数判定機能が、カウントされたダミー発生キャンセルの連続回数が一定回数以上か未満かを判定する。一定回数以上の場合は、Ｓ９２８に進み、一定回数未満の場合は、Ｓ３１０に戻る。
実施の形態１と同様、たまたま発生したダミーが禁止領域内であった場合でも、他に配置できる領域が残っている場合があるため、配置ＮＧでも何度か繰り返し発生させ、それでも連続してＮＧである場合にはその単位セル内でのダミー発生を終了させる。例えば、１００〜１０００回程度連続する場合にキャンセルするように設定することが望ましい。

Ｓ９２８において、ダミーパタンサイズ再設定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させるダミーパタンサイズ再設定機能が、ダミーパタンサイズを再設定する。あるサイズでのダミーパタンの発生ができない場合には、次に小さいサイズのダミーパタンの発生に移行する。ダミーパタンサイズナンバーｉが、最も小さいサイズのダミーパタンサイズＮ_ＤＳを越えている場合には、Ｓ３２０へ進み、ダミーパタンサイズナンバーｉが、最も小さいサイズのダミーパタンサイズＮ_ＤＳを越えていない場合（ダミーパタンサイズＮ_ＤＳ以下の場合）には、Ｓ３１０に戻る。ここでは、例えば、ダミーパタン２２の発生が終了し、次に、ダミーパタン２６の発生へと移行する。

Ｓ３２０において、処理済単位セルカウント工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる処理済単位セルカウント機能が、処理済の単位セルをカウントする。

Ｓ３２１において、処理済単位セル判定工程として、ＣＰＵ１０２を実行させる処理済単位セル判定機能が、全ての単位セルの処理が完了しているか否かを判定する。全ての単位セルの処理が完了していない場合には、Ｓ３０６に戻り、全ての単位セルの処理が完了している場合には、終了する。

ここで、前記ダミーパタン配置工程において、複数のサイズのダミーパタンのうち、より大きいサイズのダミーパタンを先に配置することが望ましい。サイズの大きいダミーパタンを先に配置することでダミーパタンを配置する領域自体のパタン面積密度を高めることができる。その反面、サイズの大きなパタンではダミー発生領域の幅がダミーパタンよりも狭いところには配置できないため、その後に、比較的サイズの小さなダミーパタンを配置すれば、先の大きなダミーパタンの間にも配置することができる。よって、さらに、配置の自由度を高めることができる。言い換えれば、大きなダミーパタンほど配置の自由度が小さいので、最も大きいダミーパタンを最初に配置し、徐々に小さなダミーパタンを挿入していく方がダミーパタンを効率的に配置できる。

以上のように、ダミーパタン同士の間隔の下限を設定し、それ以上はダミーパタンが互いに近づかない様に配置する場合、寸法の大きいダミーパタンを挿入することでダミーパタンを配置する領域自体のパタン面積密度を高めることが可能となる。その反面、寸法の大きなパタンはダミー発生領域の幅がダミーパタンよりも狭いところには挿入できないなど、ダミーパタンの配置の自由度が低下する。一方、比較的寸法の小さなダミーパタンは配置の自由度が高くなり、更には大きなダミーパタンの間にも配置できる可能性もある。様々な寸法のダミーを配置することによりダミー発生領域をより有効に利用してダミーパタンを挿入することができる。

さらに、そもそも実施の形態１で示す様にダミーパタンの配置位置をランダムにすること自体がダミーパタン発生効率を低下させる（規則的にダミーパタンを配置するのに比べてランダムにダミーパタンを発生させた場合には同じ面積にダミーパタンを配置できる数が少なくなる）可能性があるが、そういった発生効率の低下も抑えることができる。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのダミーパタン発生方法、マスク或いは露光方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１におけるマスクの一部を示す図である。 単位セルに分割されるメンブレンを説明するための図である。 ダミーパタン発生方法の要部を示すフローチャート図である。 ダミーパタン発生装置の構成の一例を示すブロック図である。 禁止領域の一例を示すマスクの一部を示す図である。 実施の形態１における別のマスクの一部を示す図である。 ダミーパタンの形状の一例を示す図である。 実施の形態２におけるマスクの一部を示す図である。 ダミーパタン発生方法の要部を示すフローチャート図である。 ステンシルマスクの一部を示す図である。 ＥＰＬの原理を説明するための概念図である。 連続メンブレンマスクの一部を示す図である。 ステンシルマスクの構成を示す図である。 マスクパタンの投影概念図である。 ＥＰＬ露光装置の電子光学系概念図である。 メンブレン歪みを低減するためにパタン面積密度の偏りを緩和させる目的でのダミーパタン挿入を説明する概念図である。

符号の説明

１，４，５，１４，１５ 電子ビーム
２，１３，１７ メンブレン
３ 開口部
６ 投影レンズ
７ 制限アパーチャ
８ レジスト
９ ウェハ
１０ マスク
１１ パタン部
１２ 散乱体
１６ 基板
１８ 支持基板部
１９ 支持梁
２１ 回路パタン
２２，２４，２６ ダミーパタン
２３ 単位セル
３０ 電子銃
３１ コンデンサレンズ
３２ 偏向器
３３ マスクステージ
３４ ウェハステージ
３５ サブフィールド
１０２ ＣＰＵ
１０４ 記憶装置
１０６ 入力装置
１０８ 出力装置
１１０ バス

Claims (10)

1. 所望する露光パタンと、
   前記露光パタンが配置されていない領域に、全体で不規則であって隣り合う距離が異なる複数のダミーパタンと、
   が配置されたことを特徴とする露光転写用マスク。
2. 所望する露光パタンと、
   前記露光パタンが配置されていない領域に、サイズの異なる複数のダミーパタンと、
   が配置されたことを特徴とする露光転写用マスク。
3. 前記露光パタンと前記複数のダミーパタンとが、所定の領域において、所定のパタン面積密度となるように配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の露光転写用マスク。
4. 前記露光パタンと前記複数のダミーパタンとが、薄膜上に開口して形成されたパタンであることを特徴とする請求項１〜３いずれか露光転写用マスク。
5. 前記複数のダミーパタンは、複数のサイズで配置されたことを特徴とする請求項１記載の露光転写用マスク。
6. 所定の領域に所望する露光パタンを配置する露光パタン配置工程と、
   乱数を発生させ、発生した乱数に基づいて前記所定の領域中の座標を決定する座標決定工程と、
   前記座標にダミーパタンを配置できるかどうかを判定する座標判定工程と、
   前記座標にダミーパタンを配置できる場合に、前記ダミーパタンを配置するダミーパタン配置工程と、
   を備えたことを特徴とするパタン配置方法。
7. 前記座標決定工程と座標判定工程とダミーパタン配置工程とにおいて、前記露光パタンが配置された前記所定の領域が、所定のパタン面積密度となるまで繰り返すことを特徴とする請求項６記載のパタン配置方法。
8. 前記パタン配置方法は、さらに、前記露光パタンが配置された前記所定の領域が、所定のパタン面積密度となるために必要なダミーパタンの個数を算出するダミーパタン個数算出工程を備え、
   前記算出された個数のダミーパタンが前記所定の領域に配置できない場合を除き、前記算出された個数のダミーパタンが配置されるまで、前記座標決定工程と座標判定工程とダミーパタン配置工程とを繰り返すことを特徴とする請求項６記載のパタン配置方法。
9. 前記座標決定工程と座標判定工程とダミーパタン配置工程とは繰り返され、
   前記ダミーパタン配置工程において、複数のサイズのダミーパタンを配置することを特徴とする請求項６〜８いずれか記載のパタン配置方法。
10. 前記ダミーパタン配置工程において、複数のサイズのダミーパタンのうち、より大きいサイズのダミーパタンを先に配置することを特徴とする請求項９記載のパタン配置方法。

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