JP2008016622A - パターン抽出方法，パターン抽出装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＰパターンの抽出において、スループットを向上させる。
【解決手段】レイアウトパターンをマトリクス状に分割してレイアウトパターンマトリクスＰを生成した後に、そのレイアウトパターンマトリクスＰを第１のカーネルマトリクスＫ１で畳込み演算し、その畳込み演算された結果に基づいてレイアウトパターンからＣＰパターンの候補パターンを抽出する。そして、その抽出された候補パターンがレイアウトパターンにおいて繰り返されている繰返し数と候補パターンのホール数とに基づいて、その候補パターンをＣＰパターンとして特定した後に、レイアウトパターンマトリクスＰを第２のカーネルマトリクスＫ２で畳込み演算する。そして、その畳込み演算された結果に基づいて、レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、パターン抽出方法，パターン抽出装置および半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置を製造する際には、リソグラフィ技術を用いて、微細なパターンが加工されている。

このリソグラフィ技術においては、半導体装置の高集積化や、動作速度の高速化の要求に対応するために、より高い解像度でパターンを微細加工することが求められており、紫外線を用いる光リソグラフィ技術に代わって、電子線を用いる電子線リソグラフィ技術が利用されている。

この電子線リソグラフィ技術においては、ポイントビーム型露光方式が知られている。このポイントビーム型露光方法では、細く絞った電子線ビームで、パターンの全てを塗りつぶすように、露光を実施する。しかし、このポイントビーム型露光方式は、複数のパターンのそれぞれを、順次、描画するように露光するために、描画時間が長くなる。このため、高いスループットで半導体装置を製造することが容易ではないために、工業的に量産する場合には、このポイントビーム型露光方式は適さない。このため、電子線リソグラフィ技術においては、可変成形ビーム型露光方法が提案され、パターンの形状に応じて電子線ビームの大きさを可変して露光を実施することによって、スループットの向上を図っている。しかしながら、微細化が進行するに伴い、微細なパターンをポイントビーム型露光方式で露光する割合が増加してきているため、この可変成形ビーム型露光方法によるスループット向上の効果が、少なくなってきている。

そこで、さらに、スループットを向上させるために、部分一括図形照射型露光方式が提案されている。この部分一括図形照射型露光方式は、キャラクタプロジェクション（Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ：ＣＰ）方式とも、称される。このＣＰ方式は、半導体装置として製造するＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のレイアウトパターンにおいて繰返して描画されるＣＰパターンを抽出し、その抽出したＣＰパターンをマスクパターンとして予めＣＰマスクに形成する。そして、このＣＰマスクに形成されたＣＰパターンを必要に応じて転写することで、スループットの向上を実現させている。

ところで、半導体ビジネス環境は、ＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎ Ｃｈｉｐ）に代表されるように、メモリからシステムＬＳＩへと変わってきている。このため、主としてスタンダードセルで構成されたＬＳＩのレイアウトパターンにおいては、繰り返し転写されるＣＰパターンを抽出して、その抽出したＣＰパターンでＣＰマスクを作製している（たとえば、特許文献１参照）。ここでは、ＬＳＩのレイアウトパターン毎に、ＣＰマスクを形成するのではなく、汎用性を確保する観点から、要素図形レベルでＣＰマスクを作成し、そのレイアウトパターンから、その要素図形レベルのＣＰパターンを抽出して、ＣＰマスクを形成している。この方法においては、図形情報抽出という複雑なステップを要するが、ＣＰパターンへの置換効率が低いため、スループットの向上が十分でない場合がある。

一方で、光リソグラフィ用のフォトマスクにおいては、価格の高騰が顕在化してきている。このため、多品種少量の用途が中心となるシステムＬＳＩにおいては、従来のスタンダードセル方式にて製造していたのでは、十分な採算を得ることが困難な状況になってきている。この不具合を改善するために、ストラクチャードＡＳＩＣ技術が注目されてきている。このストラクチャードＡＳＩＣでは、下層の配線層を含む汎用部分を予め形成しておき、その他の上層の配線層とホール層の数層をカスタマイズ化することで、多品種少量用途のシステムＬＳＩに対応している。ここでは、光リソグラフィ用のフォトマスクを数層分に対応するように用意すれば足りる。このため、そのフォトマスクにより生ずるコストの大幅な上昇を避けることができるとともに、予め作られた汎用部分から製造が始められるために、短ＴＡＴ化が実現できる。また、このストラクチャードＡＳＩＣ技術として、ホール１層のみで、カスタマイズを行う技術も提案されている。

この提案のように、ホール１層のみのカスタマイズ層に電子ビーム露光を適用することによって多品種少量用途のシステムＬＳＩが容易に生産できれば、光リソグラフィ用のフォトマスクも不要となり、光リソグラフィ用のフォトマスクの製造や検査にかかる費用と時間とが削減できるため、低コストで、短ＴＡＴな生産環境を実現することができる。しかし、スタンダードセルを基準にしたＣＰパターンの抽出と照合とによる方法では、露光データを得るまでの手続きが複雑な上に、ショット数が低減できず、生産レベルに見合うような、スループットを達成することが困難である。このため、ホールパターンのＣＰ生成および露光に着目した技術が開示されている（特許文献２，３参照）。
特開２００５−０６４４０４号公報 特開２００４−２５９７４４号公報 特開２００２−２５２１５８号公報

しかしながら、これらにおいては、対象とするＬＳＩの設計レイアウトパターンにおいて使用される頻度に基づいて、ＣＰパターンを決めることにしているため、ＬＳＩの設計レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出する方法は、スタンダードセルを基準にしたアプローチと同じである。このため、上述したような不具合を十分に解決することは困難である。

また、その他に、格子上の全ての点にホールを形成したＣＰパターンを用意しておき、第１成形アパーチャで、その一部を選択して露光する場合には、格子上で１次元または２次元に連続したホールの場合にのみ適用可能である。したがって、ショット数の低減は前者以上に容易ではなく、スループットの向上を実現することが困難である。

上記のように、ＣＰ方式にて露光を実施する際においては、スループットを向上させることが困難な場合があった。

したがって、本発明の目的は、ＣＰ方式での露光の実施において、スループットを向上することができるパターン抽出方法，パターン抽出装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出するパターン抽出方法であって、前記レイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスを生成する第１工程と、前記第１工程にて生成された前記レイアウトパターンマトリクスを、カーネルマトリクスで畳込み演算する第２工程と、前記第２工程にて畳込み演算された結果に基づいて、前記レイアウトパターンから前記ＣＰパターンを抽出する第３工程とを有する。

上記の目的を達成するために、本発明は、レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出するパターン抽出方法であって、前記レイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスを生成する第１工程と、前記第１工程にて生成された前記レイアウトパターンマトリクスを、重み付け係数が中心を介して放射状に対称になるように配置されている第１のカーネルマトリクスで、畳込み演算する第２工程と、
前記第２工程にて畳込み演算された結果に基づいて、前記レイアウトパターンから前記ＣＰパターンの候補パターンを抽出する第３工程と、前記第３工程にて抽出された候補パターンが前記レイアウトパターンにおいて繰り返されている繰返し数と、当該候補パターンのホール数とに基づいて、前記候補パターンを前記ＣＰパターンとして特定する第４工程と、前記第１工程にて生成された前記レイアウトパターンマトリクスを、前記第４工程にて特定された前記ＣＰパターンに対して重み付け係数が中心を基準に１８０度回転するように配置されている第２のカーネルマトリクスで畳込み演算する第５工程と、前記第５工程にて畳込み演算された結果に基づいて、前記レイアウトパターンから前記ＣＰパターンを抽出する第６工程とを有する。

上記の目的を達成するために、本発明は、レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出するパターン抽出装置であって、前記レイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスを生成するレイアウトパターンマトリクス生成手段と、前記レイアウトパターンマトリクス生成手段にて生成された前記レイアウトパターンマトリクスデータを、カーネルマトリクスで畳込み演算する畳込み演算手段と、前記畳込み演算手段にて畳込み演算された結果に基づいて、前記レイアウトパターンから前記ＣＰパターンを抽出するＣＰパターン抽出手段とを有する。

上記の目的を達成するために、本発明は、半導体装置の製造方法であって、前記半導体装置のレイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスを生成する第１工程と、前記第１工程にて生成された前記レイアウトパターンマトリクスを、カーネルマトリクスで畳込み演算する第２工程と、前記第２工程にて畳込み演算された結果に基づいて、前記レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出する第３工程とを有する。

本発明によれば、キャラクタプロジェクション（ＣＰ）方式での露光の実施において、スループットを向上することができるパターン抽出方法，パターン抽出装置および半導体装置の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態について説明する。

（露光装置の構成）
図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置１の要部を示す構成図である。

図１に示すように、露光装置１は、電子銃１０１と、第１成形アパーチャＡＰ１と、成形偏向器１０４と、第２成形アパーチャＡＰ２と、位置決め偏向器１０７と、ウエハテーブル１０８と、制御部１０９とを有しており、ＣＰ方式での露光を実施する。つまり、露光装置１は、ＬＳＩのレイアウトパターンにおいて繰り返されているＣＰパターンを、ウエハＷに形成されたフォトレジスト膜ＰＲに転写する。

電子銃１０１は、カソード電極とアノード電極とグリッド電極とを有しており、カソード電極が放出する熱電子を、グリッド電極がアノード電極へ導き、アノード電極がその電子を加速して電子線ビームとして照射する。ここでは、図１に示すように、第１成形アパーチャＡＰ１の側へ電子線ビームを照射する。

第１成形アパーチャＡＰ１は、図１に示すように、開口が形成された遮光板を含み、電子銃１０１から照射された電子線ビームの一部を、その開口から通過させることによって成形する。たとえば、矩形形状に成形する。そして、図１に示すように、その第１成形アパーチャＡＰ１によって成形された電子線ビームは、成形偏向器１０４の側へ射出される。

成形偏向器１０４は、図１に示すように、第１成形アパーチャＡＰ１によって成形された電子ビームを集光し、その集光した電子線ビームを偏向する。ここでは、成形偏向器１０４は、制御部１０９からの制御信号に基づいて、その電子線ビームが第２成形アパーチャＡＰ２において複数の区画された領域を選択的に照射するように、その電子線ビームを偏向する。

第２成形アパーチャＡＰ２は、いわゆるＣＰマスクであり、ＣＰパターンまたは可変成形パターンに対応するように開口が形成された遮光板を含み、成形偏向器によって偏向された電子線ビームの一部がその開口を通過することによってＣＰパターンに対応する形状に成形される。本実施形態においては、第２成形アパーチャＡＰ２は、後述するパターン抽出装置２０１によって抽出されたＣＰパターンが形成されている。そして、図１に示すように、その第２成形アパーチャＡＰ２によって成形された電子線ビームは、成形偏向器１０４の側へ射出される。

図２は、本発明の実施形態にかかる第２成形アパーチャＡＰ２を示す平面図である。

図２に示すように、第２成形アパーチャＡＰ２は、マスク基板ＭＳに梁部Ｈが格子状に形成されている。ここでは、梁部Ｈは、たとえば、０から９９番のようにナンバリングされているように、ＣＰパターンが形成される１００個の薄膜領域１１と、可変成形パターンが形成される４つの開口領域１３とを矩形形状に区画するように、マスク基板ＭＳに形成されている。第２成形アパーチャＡＰ２においては、このように複数の区画された領域は、成形偏向器１０４によって電子線ビームが選択的に照射される。

位置決め偏向器１０７は、図１に示すように、第２成形アパーチャＡＰ２によって成形された電子ビームを集光し、その集光した電子線ビームを偏向する。ここでは、ウエハテーブル１０８に載置されているウエハＷに形成されているフォトレジスト膜ＰＲにおいて複数に区画される領域を、制御部１０９からの制御信号に基づいて選択的に照射するように、その第２成形アパーチャＡＰ２によって成形された電子線ビームを偏向する。

ウエハテーブル１０８は、載置面を含み、フォトレジスト膜ＰＲが面に形成されたウエハＷを、その載置面で支持する。ここでは、ウエハテーブル１０８は、レジスト塗布装置（図示なし）にてフォトレジスト液が塗布され、加熱処理装置（図示なし）にてプリベーク処理されることによってフォトレジスト膜ＰＲが形成されたウエハＷがウエハ搬送系（図示なし）によって外部から搬送される。そして、そのフォトレジスト膜ＰＲが形成されたウエハＷを、たとえば、真空吸着によってステージに固定する。また、ウエハテーブル１０８は、反射鏡（図示なし）が設けられており、その反射鏡に対応するように設置されたレーザー干渉計（図示なし）によって、位置および傾きが検出される。そして、ウエハテーブル１０８は、駆動モータ（図示なし）を含み、その支持しているウエハＷの表面に沿ったｘ方向と、そのウエハＷの表面においてｘ方向に直交するｙ方向と、そのウエハＷの表面に垂直なｚ方向とのそれぞれの方向へ駆動モータによって移動する。そして、駆動モータによって、ｘ方向，ｙ方向，ｚ方向の各軸の回転方向へ、そのウエハＷを回転移動させて、そのウエハＷの表面の傾きが調整される。ここでは、前述のレーザー干渉計によって検出されたウエハテーブル１０８の位置および傾きに基づいて制御部１０９が駆動モータを制御して、ウエハテーブル１０８の位置および傾きが調整される。

制御部１０９は、コンピュータと、このコンピュータを所定手段として機能させるプログラムとを有しており、各部を制御する。入力されたデバイスの設計パターンに基づいて設定された露光データに対応するように、各部の動作を制御する。

（パターン抽出装置の構成）
以下より、本発明の実施形態にかかるパターン抽出装置２０１について説明する。

図３は、本発明の実施形態にかかるパターン抽出装置２０１のブロック図である。

パターン抽出装置２０１は、コンピュータと、このコンピュータを所定手段として機能させるプログラムを記憶しているメモリとを有しており、図３に示すように、レイアウトパターンマトリクス生成手段２１１と、第１の畳込み演算手段２１２と、ＣＰパターン候補抽出手段２１３と、ＣＰパターン特定手段２１４と、第２の畳込み演算手段２１５と、ＣＰパターン抽出手段２１６とのそれぞれとして、コンピュータがプログラムによって機能し、デバイスのレイアウトパターンからＣＰパターンを抽出する。各手段について順次説明する。

レイアウトパターンマトリクス生成手段２１１は、デバイスのレイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスをデータとして生成する。

第１の畳込み演算手段２１２は、レイアウトパターンマトリクス生成手段２１１にて生成されたレイアウトパターンマトリクスを、第１のカーネルマトリクスで畳込み演算する。本実施形態においては、重み付け係数が当該カーネルマトリクスの中心を介して放射状に対称になるように配置されている第１のカーネルマトリクスを用いて、畳込み演算処理を実行する。

ＣＰパターン候補抽出手段２１３は、畳込み演算手段２１２が第１のカーネルマトリクスでレイアウトパターンマトリクスを畳込み演算した結果に基づいて、レイアウトパターンから抽出するＣＰパターンの候補となる候補パターンを抽出する。

ＣＰパターン特定手段２１４は、ＣＰパターン候補抽出手段２１３によって抽出された候補パターンがレイアウトパターンにおいて繰り返されている繰返し数と、当該候補パターンに含まれるホール数とに基づいて、その候補パターンをＣＰパターンとして特定する。

第２の畳込み演算手段２１５は、レイアウトパターンマトリクス生成手段２１１によって生成されたレイアウトパターンマトリクスを、第２のカーネルマトリクスで畳込み演算処理する。本実施形態においては、ＣＰパターン特定手段２１４によって特定されたＣＰパターンに対して重み付け係数が中心を基準に１８０度回転するように配置されている第２のカーネルマトリクスを用いて、そのレイアウトパターンマトリクスを畳込み演算する。

ＣＰパターン抽出手段２１６は、その第２の畳込み演算手段２１５によって畳込み演算された結果に基づいて、レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出する。

（動作）
本実施形態のパターン抽出装置２０１についての動作を説明する。

図４は、本発明にかかる実施形態において、パターン抽出装置２０１の動作を示すフロー図である。

まず、図４に示すように、デバイスのレイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスを生成する（Ｓ１１）。

ここでは、半導体デバイスの製造にて形成されるホールがレイアウトされたレイアウトパターンについてのデータを、レイアウトパターンマトリクス生成手段２１１が受けた後に、そのレイアウトパターンをレイアウトパターンマトリクス生成手段２１１がマトリクス状に分割し、レイアウトパターンマトリクスをデータとして生成する。

図５は、本発明にかかる実施形態において生成したレイアウトパターンマトリクスを概念的に示す図である。

図５に示すように、半導体デバイスの製造において形成されるホールが２次元平面にレイアウトされたレイアウトパターンを、ｇ×ｈの単位領域になるようにマトリクス状に分割する。たとえば、単位領域が６×６に配置されるように、レイアウトパターンを分割する。そして、これと共に、その分割した単位領域においてホールが位置する場合には１を配置し、ホールが配置されない場合には０を配置する。このようにして、レイアウトパターンマトリクスデータをビットマップデータとして生成する。

つぎに、図４に示すように、レイアウトパターンマトリクスを、第１のカーネルマトリクスで畳込み演算する（Ｓ２１）。

ここでは、重み付け係数がカーネルマトリクスの中心を介して放射状に対称になるように配置されている第１のカーネルマトリクスＫ１を用いて、レイアウトパターンマトリクスデータ生成手段２１１にて生成されたレイアウトパターンマトリクスを第１の畳込み演算手段２１２が畳込み演算処理を実行する。

具体的には、以下の数式（１）に示されるように、レイアウトパターンマトリクスＰを、第１のカーネルマトリクスＫ１で畳込み演算を実行し、その畳込み演算処理によって算出されるマトリクスＷをデータとして取得する。なお、本数式において、レイアウトパターンマトリクスＰは、レイアウトパターンをｒ×ｓのマトリクスにおいてｇ×ｈの単位領域になるように分割されたものであり、第１のカーネルマトリクスＫ１は、レイアウトパターンにおいて電子線ビームが照射されるＣＰ領域が、レイアウトパターンを分割した単位領域と同じグリッドサイズでｍ×ｎに分割され、その単位領域に重み係数が２値化して配置されたものを用いている。そして、畳込み演算処理によって算出されるマトリクスＷは、（ｇ＋ｍ−１）×（ｈ＋ｎ−１）のようにデータがマトリクス状に配置される。また、本数式中、［］は、小数点以下を切り捨てることを示しており、全てのマトリクスは、１以上の要素インデックスからなり、本数式中でマトリクスの要素インデックスが０以下の場合には、その要素値を０とみなす。

図６は、本発明にかかる実施形態において、レイアウトパターンマトリクスを、第１の畳込み演算手段２１２が畳込み演算処理する様子を概念的に示す図である。

本実施形態においては、図６（ａ）に示すように、単位領域が３×３に配置されるように分割され、全ての単位領域において重み係数として１を配置された第１のカーネルマトリクスＫ１を用いる。そして、図６（ｂ），図６（ｃ），図６（ｄ）に順次示すように、第１のカーネルマトリクスＫ１において中心に位置する単位領域が、レイアウトパターンマトリクスＰの各単位領域に位置するように、第１のカーネルマトリクスＫ１をレイアウトパターンマトリクスＰに対して移動し、図６（ｅ），図６（ｆ），図６（ｇ）に順次示すようにマトリクスデータＷとして加算する。

すなわち、図６（ｂ）に示すように、レイアウトパターンマトリクスＰにおいて、座標（１，１）に対応する部分は、ホールが形成されるために１がデータとして配置されているため、図６（ｅ）に示すように、畳込み演算後のマトリクスＷにおいて、座標（１〜３，１〜３）に対応する部分には１が加算される。そして、図６（ｃ）に示すように、レイアウトパターンマトリクスＰにおいて、座標（２，１）に対応する部分は、ホールが形成されないために０がデータとして配置されているため、図６（ｆ）に示すように、畳込み演算後のマトリクスＷにおいて、座標（２〜４，１〜３）に対応する部分には０が加算される。そして、図６（ｄ）に示すように、レイアウトパターンマトリクスＰにおいて、座標（３，１）に対応する部分は、ホールが形成されるために１がデータとして配置されているため、図６（ｇ）に示すように、畳込み演算後のマトリクスＷにおいて、座標（３〜５，１〜３）に対応する部分には１が加算される。このため、畳込み演算後のマトリクスＷにおいて、座標（３，１〜３）の要素値は２となる。

そして、この動作を、レイアウトパターンマトリクスＰにおける全ての単位領域について繰り返すことで、図６（ｈ）に示すように、畳込み演算された後のマトリクスＷを得る。

このようにして、レイアウトパターンマトリクスデータを、カーネルマトリクスで畳込み演算する処理を終了する。

つぎに、図４に示すように、レイアウトパターンから抽出するＣＰパターンの候補となる候補パターンを抽出する（Ｓ３１）。

ここでは、レイアウトパターンから抽出するＣＰパターンの候補となる候補パターンを、畳込み演算手段２１２が第１のカーネルマトリクスＫ１でレイアウトパターンマトリクスデータを畳込み演算した結果に基づいて、ＣＰパターン候補抽出手段２１３が抽出する。つまり、上記のように畳込み演算された後のマトリクスＷを用いて、ＣＰパターンの候補となる候補パターンを抽出する。

図７は、本発明にかかる実施形態において、ＣＰパターンの候補となる候補パターンを抽出する様子を概念的に示す図である。図７においては、図５に示すように生成されたレイアウトパターンマトリクスＰと、図６（ｈ）に示すように取得された畳込み演算後のマトリクスＷとを、互いの単位領域が対応するように、重ね合わせて図示している。そして、ここでは、図５に示すようにレイアウトパターンマトリクスＰにてホールが形成される領域（図５のＰにて１が配置されている領域）を、図６（ｈ）に示すように取得された畳込み演算後のマトリクスＷの単位領域をハッチングすることによって図示している。

本実施形態においては、図７に示すように、畳込み演算後のマトリクスＷにおいて要素値が最大値である２である部分に、第１のカーネルマトリクスＫ１の中心座標（２，２）を移動させ、その第１のカーネルマトリクスＫ１に含まれるホールのパターンを、ＣＰパターンの候補となる候補パターンとして抽出する。具体的には、図７（ａ），図７（ｂ），図７（ｃ）に示すように、畳込み演算後のマトリクスＷにおいて要素値が２である座標（３，１）、（３，２）、（３，３）に、カーネルマトリクスＫ１の中心座標（２，２）を移動させた場合には、レイアウトパターンマトリクスＰにおいて座標（１，１）と座標（３，１）とに配置される２つのホールのパターンがカーネルマトリクスＫ１に含まれる。そして、図７（ｄ），図７（ｅ）に示すように、畳込み演算後のマトリクスＷにおいて要素値が２である座標（６，４）、（７，４）に、カーネルマトリクスＫ１の中心座標（２，２）を移動させた場合には、レイアウトパターンマトリクスＰにおいて座標（６，２）と座標（５，４）とに配置される２つのホールのパターンがカーネルマトリクスＫ１に含まれる。このため、レイアウトパターンマトリクスＰにおいて座標（１，１）と座標（３，１）とに配置された２つのホールからなるパターンと、レイアウトパターンマトリクスＰにおいて座標（６，２）と座標（５，４）とに配置される２つのホールからなるパターンを、候補パターンとして抽出する。

本実施形態においては、畳込み演算後のマトリクスＷにおいて要素値の最大値が隣接する単位領域間で連続的に算出され、レイアウトパターンマトリクスＰにおいてＣＰパターンとして抽出されるパターンが、カーネルマトリクスにて重複して抽出されている。このため、予め定めたルールに従って、そのパターンを１回のみ抽出するように処理を実行する。具体的には、レイアウトパターンマトリクスＰにおいて座標（１，１）と座標（３，１）とに配置された２つのホールからなるパターンは、上記のように第１のカーネルマトリクスＫ１が複数の位置に移動された際に重複して抽出されるため、この場合には、レイアウトパターンマトリクスＰの各単位領域を順次移動する際に最初に抽出されたパターンを候補パターンとする。つまり、図７（ｆ）に示すように、図６（ａ）にて抽出されたパターンを第１の候補パターンとし、ホールに対応する部分が１になるようにマトリクスデータとして生成する。同様に、レイアウトパターンマトリクスＰにおいて座標（６，２）と座標（５，４）とに配置される２つのホールからなるパターンについては、図７（ｇ）に示すように、図７（ｄ）にて抽出されたパターンを第２の候補パターンとし、ホールに対応する部分が１になるようにマトリクスデータとして生成する。

つぎに、図４に示すように、候補パターンをＣＰパターンとして特定する（Ｓ４１）。

ここでは、ＣＰパターン候補抽出手段２１３によって抽出された候補パターンが、候補パターンとしてレイアウトパターンにおいて繰り返して抽出された繰返し数と、当該候補パターンに含まれるホールの数とに基づいて、ＣＰパターン特定手段２１４が候補パターンをＣＰパターンとして特定する。

これは、ＣＰマスクに形成するＣＰパターンの数が有限であるために、上記にて複数抽出された候補パターンにおいて、スループットを向上するに好適なパターンを特定する必要があるために実施する。

具体的には、たとえば、ＣＰパターンとして１つのみのパターンを特定する必要がある場合において、前述のように抽出された第１の候補パターンが、レイアウトパターンにおいて第２の候補パターンよりも繰返し数が多い場合には、第２の候補パターンではなく、その第１の候補パターンをＣＰパターンとして特定する。なお、上記にて候補パターンとして抽出された第１の候補パターンは、ホールを２つ含むが、他に、ホールが多い候補パターンが抽出された場合には、そのホールが多い候補パターンを、ＣＰパターンとして特定する。

つぎに、図４に示すように、レイアウトパターンマトリクスデータを、第２のカーネルマトリクスで畳込み演算する（Ｓ５１）

ここでは、レイアウトパターンマトリクス生成手段２１１によって生成されたレイアウトパターンマトリクスデータを、第２の畳込み演算手段２１５が第２のカーネルマトリクスＫ２で畳込み演算処理する。本実施形態においては、ＣＰパターン特定手段２１４によって特定されたＣＰパターンに対して重み付け係数が中心を基準に１８０度回転するように配置されている第２のカーネルマトリクスを用いて、そのレイアウトパターンマトリクスデータを畳込み演算する。すなわち、第２のカーネルマトリクスＫ２としては、ＣＰパターン特定手段２１４によって特定されたＣＰパターンに含まれるホールが、そのＣＰパターンの中心を回転軸にして１８０°回転された位置に対応するように、１の重み係数が配置されると共に、その位置以外については０の重み係数が配置されたものを用いる。

図８は、本発明にかかる実施形態において、レイアウトパターンマトリクスを、畳込み演算処理する際に用いる第２のカーネルマトリクスを示す図である。

本ステップにおいては、説明の都合上、上述の図に示したレイアウトパターンマトリクスではなく、図８（ａ）に示すレイアウトパターンマトリクスＰにおいて、図８（ｂ）に示すＣＰパターンが上記において候補パターンから特定されたものとして説明する。つまり、図８（ｂ）において要素値として１で示すように、３×３のマトリクスにおいて座標（２，１），（３，２），（２，３）にホールが配置されたＣＰパターンが特定されたものとする。

このため、本実施形態においては、図８（ｃ）に示すように、第２のカーネルマトリクスＫ２として、単位領域が３×３のマトリクスになるように分割され、その単位領域において重み係数が中心を基準にして、ＣＰパターンが１８０度回転するように配置されているものを用いる。すなわち、３×３のマトリクスにおいて、座標（２，１），（１，２），（２，３）に１の重み係数が要素値として配置され、その他については、０が配置されたものを用いる。

そして、上記の工程と同様にして、この図８（ｃ）に示す第２のカーネルマトリクスＫ２を用いて、図８（ａ）に示すレイアウトパターンマトリクスＰを、畳込み演算することによって、図８（ｄ）に示すように、畳込み演算後のマトリクスＷをデータとして取得する。なお、この図８（ｄ）においては、図８（ａ）に示すレイアウトパターンマトリクスＰと、ここで取得された畳込み演算後のマトリクスＷとを、互いの単位領域が対応するように、重ね合わせて図示している。ここでは、そのレイアウトパターンマトリクスＰにてホールが形成される領域を、図８（ｄ）に示すように取得された畳込み演算後のマトリクスＷの単位領域をハッチングすることによって図示している。

つぎに、図４に示すように、レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出する（Ｓ６１）。

ここでは、上記のように第２の畳込み演算手段２１５によって畳込み演算された結果に基づいて、ＣＰパターン抽出手段２１６がレイアウトパターンからＣＰパターンを抽出する。

本実施形態においては、前述の図８（ｄ）に示すように、畳込み演算後のマトリクスＷにおいて要素値の最大値が３である。このため、この最大値が３の部分に、第２のカーネルマトリクスＫ２の中心座標（２，２）を移動させ、その第２のカーネルマトリクスＫ２に対応する部分において含まれるパターンを、レイアウトパターンマトリクスからＣＰパターンとして抽出する。そして、そのＣＰパターンがレイアウトパターンマトリクスにおいて配置されている位置についてのデータを取得する。

この後、その抽出したＣＰパターンに関するデータを用いて、レイアウトパターン中において対応する部分をＣＰパターンとして置換し、露光データを生成する。そして、その生成した露光データに対応した条件で、露光装置１が露光を実施する。

以上のように、本実施形態は、レイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスＰを生成した後に、その生成したレイアウトパターンマトリクスＰを、重み付け係数が中心を介して放射状に対称になるように配置されている第１のカーネルマトリクスＫ１で、畳込み演算する。そして、その畳込み演算された結果に基づいて、レイアウトパターンからＣＰパターンの候補パターンを抽出する。このため、本実施形態は、簡便な処理によりＣＰパターンの候補パターンを抽出することができるため、処理時間を低減することができる。すなわち、整数演算によって処理を実行するため、高速処理を実現できる。よって、本実施形態は、スループットを向上させることができる。

また、この他に、その抽出された候補パターンがレイアウトパターンにおいて繰り返されている繰返し数と、当該候補パターンのホール数とに基づいて、その候補パターンをＣＰパターンとして特定した後に、レイアウトパターンマトリクスＰを、その特定したＣＰパターンに対して重み付け係数が中心を基準に１８０度回転するように配置されている第２のカーネルマトリクスＫ２で、畳込み演算する。そして、その畳込み演算された結果に基づいて、レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出する。このため、本実施形態は、上記と同様に、簡便な処理によりＣＰパターンを抽出することができるため、処理時間を低減することができる。よって、スループットを向上させることができる。

なお、上記の実施形態において、パターン抽出装置２０１は、本発明のパターン抽出装置に相当する。また、上記の実施形態において、レイアウトパターンマトリクス生成手段２１１は、本発明のレイアウトパターンマトリクス生成手段に相当する。また、上記の実施形態において、第１の畳込み演算手段２１２は、本発明の畳込み演算手段に相当する。また、上記の実施形態において、ＣＰパターン候補抽出手段２１３は、本発明のＣＰパターン抽出手段に相当する。また、上記の実施形態において、第２の畳込み演算手段２１５は、本発明の畳込み演算手段に相当する。また、上記の実施形態において、ＣＰパターン抽出手段２１６は、本発明のＣＰパターン抽出手段に相当する。

また、本発明の実施に際しては、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

たとえば、カーネルマトリクスとしては、単位領域が３×３であるものに限られない。

図９と図１０は、本発明にかかる実施形態の変形例を示す図であり、図９が第１のカーネルマトリクスＫ１で畳込み演算する場合であり、図１０が、第２のカーネルマトリクスＫ２のそれぞれで畳込み演算する場合を示している。図９において、（ａ）は、第１のカーネルマトリクスＫ１を示し、（ｂ）は、畳込み演算によって得られたマトリクスＷを示し、（ｃ）は、抽出された候補パターンを示している。また、図１０において、（ａ）は、第２のカーネルマトリクスＫ２を示し、（ｂ）は、その畳込み演算によって得られたマトリクスＷを示している。図９と図１０とに示すように、１０×１０のカーネルマトリクスのように、さまざまな単位領域数のカーネルマトリクスを用いることができる。

また、第１のカーネルマトリクスＫ１としては、全ての重み係数の値が１である場合にかぎられない。

図１１は、本発明にかかる実施形態の変形例として、第１のカーネルマトリクスＫ１を示す図である。

第１のカーネルマトリクスＫ１は、重み付け係数の値が当該カーネルマトリクスの中心を介して放射状に対称になるように配置されているものが適用可能であり、たとえば、図１１に示すように、重み係数として１が配置されている部分の間に、重み係数として０が配置されている場合であってもよい。

この他に、上記の実施形態においては、第１のカーネルマトリクスＫ１と第２のカーネルマトリクスＫ２のそれぞれで畳込み演算する工程を含む場合について示したが、これに限定されない。たとえば、既存のＣＰマスクを使用する場合のように、ＣＰパターンの候補パターンを抽出する必要がない場合には、第１のカーネルマトリクスＫ１で畳込み演算をする必要がない。

また、パターン照合の際に適用可能であるため、パターン検査や層間重ね合わせ処理などにも応用可能である。

図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置１の要部を示す構成図である。 図２は、本発明の実施形態にかかる第２成形アパーチャＡＰ２を示す平面図である。 図３は、本発明の実施形態にかかるパターン抽出装置２０１のブロック図である。 図４は、本発明にかかる実施形態において、パターン抽出装置２０１の動作を示すフロー図である。 図５は、本発明にかかる実施形態において生成したレイアウトパターンマトリクスを概念的に示す図である。 図６は、本発明にかかる実施形態において、レイアウトパターンマトリクスを、第１の畳込み演算手段２１２が畳込み演算処理する様子を概念的に示す図である。 図７は、本発明にかかる実施形態において、ＣＰパターンの候補となる候補パターンを抽出する様子を概念的に示す図である。 図８は、本発明にかかる実施形態において、レイアウトパターンマトリクスを、畳込み演算処理する際に用いる第１のカーネルマトリクスを示す図である。 図９は、本発明にかかる実施形態の変形例として、第１のカーネルマトリクスＫ１で畳込み演算する場合のマトリクスを示している。 図１０は、発明にかかる実施形態の変形例として、第２のカーネルマトリクスＫ２で畳込み演算する場合のマトリクスを示している。 図１１は、本発明にかかる実施形態の変形例として、第１のカーネルマトリクスＫ１を示す図である。

符号の説明

１…露光装置、１０１…電子銃、ＡＰ１…第１成形アパーチャ、１０４…成形偏向器、ＡＰ２…第２成形アパーチャ、１０７…位置決め偏向器、１０８…ウエハテーブル、１０９…制御部２０１…パターン抽出装置（パターン抽出装置）、２１１…レイアウトパターンマトリクス生成手段（レイアウトパターンマトリクス生成手段）、２１２…第１の畳込み演算手段（畳込み演算手段）、２１３…ＣＰパターン候補抽出手段（ＣＰパターン抽出手段）、２１４…ＣＰパターン特定手段、２１５…第２の畳込み演算手段（畳込み演算手段）、２１６…ＣＰパターン抽出手段（ＣＰパターン抽出手段）

Claims (6)

1. レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出するパターン抽出方法であって、
   前記レイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスを生成する第１工程と、
   前記第１工程にて生成された前記レイアウトパターンマトリクスを、カーネルマトリクスで畳込み演算する第２工程と、
   前記第２工程にて畳込み演算された結果に基づいて、前記レイアウトパターンから前記ＣＰパターンを抽出する第３工程と
   を有するパターン抽出方法。
2. 前記第２工程において、前記カーネルマトリクスは、重み付け係数が当該カーネルマトリクスの中心を介して放射状に対称になるように配置されている
   請求項１に記載のパターン抽出方法。
3. 前記第２工程において、前記カーネルマトリクスは、前記ＣＰパターンとして特定させる特定パターンに対して、重み付け係数が、当該カーネルマトリクスの中心を基準に１８０度回転するように配置されている
   請求項１に記載のパターン抽出方法。
4. レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出するパターン抽出方法であって、
   前記レイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスを生成する第１工程と、
   前記第１工程にて生成された前記レイアウトパターンマトリクスを、重み付け係数が中心を介して放射状に対称になるように配置されている第１のカーネルマトリクスで、畳込み演算する第２工程と、
   前記第２工程にて畳込み演算された結果に基づいて、前記レイアウトパターンから前記ＣＰパターンの候補パターンを抽出する第３工程と、
   前記第３工程にて抽出された候補パターンが前記レイアウトパターンにおいて繰り返されている繰返し数と、当該候補パターンのホール数とに基づいて、前記候補パターンを前記ＣＰパターンとして特定する第４工程と、
   前記第１工程にて生成された前記レイアウトパターンマトリクスを、前記第４工程にて特定された前記ＣＰパターンに対して重み付け係数が中心を基準に１８０度回転するように配置されている第２のカーネルマトリクスで畳込み演算する第５工程と、
   前記第５工程にて畳込み演算された結果に基づいて、前記レイアウトパターンから前記ＣＰパターンを抽出する第６工程と
   を有するパターン抽出方法。
5. レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出するパターン抽出装置であって、
   前記レイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスを生成するレイアウトパターンマトリクス生成手段と、
   前記レイアウトパターンマトリクス生成手段にて生成された前記レイアウトパターンマトリクスデータを、カーネルマトリクスで畳込み演算する畳込み演算手段と、
   前記畳込み演算手段にて畳込み演算された結果に基づいて、前記レイアウトパターンから前記ＣＰパターンを抽出するＣＰパターン抽出手段と
   を有するパターン抽出装置。
6. 半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体装置のレイアウトパターンをマトリクス状に分割することによって、レイアウトパターンマトリクスを生成する第１工程と、
   前記第１工程にて生成された前記レイアウトパターンマトリクスを、カーネルマトリクスで畳込み演算する第２工程と、
   前記第２工程にて畳込み演算された結果に基づいて、前記レイアウトパターンからＣＰパターンを抽出する第３工程と
   を有する半導体装置の製造方法。
   

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