JP3476410B2

JP3476410B2 - 露光用マスクの製造方法

Info

Publication number: JP3476410B2
Application number: JP2000060393A
Authority: JP
Inventors: 秀夫小日向
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: CN1311525A; CN1177352C; JP2001244192A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子ビーム、イオン
ビーム等の荷電粒子ビームを用いてパターン露光を行う
ために用いる露光用マスクの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年における半導体装置の高集積化に伴
い、半導体ウェハに露光するパターンも微細化されてお
り、このような微細なパターンの露光では電子ビーム、
イオンビーム等の荷電粒子ビームを用いた露光方法が採
用されている。また、その一方でパターン露光のスルー
プットを向上するために、荷電粒子ビームを所要のビー
ム面積に制御して、パターンを部分一括、あるいは全一
括により露光する技術も開発されている。例えば、部分
一括では、ウェハ上のビーム面積を５μｍ□程度とし、
また全一括ではウェハ上のビーム面積を２５０μｍ□程
度とし、このビーム面積単位でマスクにビームを照射し
て露光することが行われる。このような荷電粒子ビーム
を用いた露光では、露光用マスクとしてメンブレンマス
クやステンシルマスクが用いられる。特に、ステンシル
マスクは、図１６にステンシルマスク１０の一例の断面
構造を示すように、所要の厚さのシリコン基板１の裏面
をエッチングして凹部２を形成し、この凹部２の上底面
に形成された薄肉部３に所要の形状をしたパターン開口
４を開口したものである。このステンシルマスク１０を
用いることにより、例えばパターン開口４以外の領域に
照射された電子ビームはシリコンによって吸収または大
角度散乱され、パターン開口４を通過した電子ビームの
みが半導体ウェハに露光され、これにより当該パターン
開口４に対応するマスクパターンを半導体ウェハに露光
することが可能になる。

【０００３】このように、ステンシルマスクはシリコン
の薄い板に開口を設けた構成であるため、例えば、図１
７（ａ）のようなドーナッツ状をしたパターン開口を形
成すると、パターン開口の中心部のシリコン部分が変形
ないし脱落してしまうため、ドーナッツ状のパターンを
形成することはできなくなり、そのためにマスクパター
ンを設計する際の制限となる。これをドーナッツ問題と
称する。また、図１７（ｂ）のように、ドーナッツ状で
はなく周辺の一部においてのみ連結した状態にあるリー
フ状のパターン開口の場合には、パターン開口の中央部
のシリコン部分が直ちには脱落することはないが、連結
部分の長さが小さいために機械的な強度が低く、当該シ
リコン部分が使用中に脱落するおそれが多く、信頼性の
点で問題が生じる。このようなリーフ状のパターンによ
るマスクパターン設計の制限をリーフ問題と称する。な
お、これらドーナッツ問題、リーフ問題に対しては、ド
ーナッツ状のパターン開口の複数箇所、あるいはリーフ
状のパターン開口の一部又は複数箇所に、それぞれパタ
ーン開口の内部と周辺部とを連結支持するためのブリッ
ジ部を設けることで前記したドーナッツ問題及びリーフ
問題を解消しようとする試みがなされているが、このブ
リッジ部において電子ビームが通過されなくなり、ブリ
ッジ部に相当する部分が露光されず、半導体ウェハに所
望のパターンを露光することができなくなる。

【０００４】一方、前記したドーナッツ問題及びリーフ
問題に対し、２枚のマスクでドーナッツ状のパターン、
あるいはリーフ状のパターンを露光するようにした技術
が提案されている。例えば、特開平６−１３２２０６号
公報の図３には、ドーナッツ状のパターンを露光するた
めに、ステンシルマスクを２枚に分け、一方のステンシ
ルマスクにはマスクパターンのうち、Ｘ方向成分のパタ
ーンに対応するパターン開口を形成し、他方のステンシ
ルマスクにはＹ方向成分のパターンに対応するパターン
開口を形成し、これら２枚のマスクを併用して露光を行
うことによりドーナッツ状のパターンの露光を実現して
いる。また、特開平１１−２０４４２２号公報には、ス
テンシルマスクのドーナッツ問題を解決するためのもの
ではないが、同公報の図１に示されるように、ドーナッ
ツ状のパターンを露光する際に、Ｘ方向とＹ方向の各成
分のパターンをそれぞれ独立に形成したマスクを形成
し、これらの分割したパターンを用いて露光を行う技術
が記載されている。したがって、この技術を用いればリ
ーフ問題を解消することも可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た公報の技術は、ドーナッツ状のパターンやリーフ状の
パターンが単純な形状の場合には、当該パターンをＸ方
向とＹ方向の各成分に分割するだけでよいが、複雑な形
状の場合には、新たな問題が生じる場合がある。例え
ば、詳細については後述する図３に示すようなＭＯＳト
ランジスタＴＲとダイオードＤが混在されたマスクパタ
ーンＰ００において、ゲート電極を形成するためのゲー
トパターン１０３とこれに接続されるＸＹ方向の各接続
配線１０５〜１０７の各パターンを露光しようとした場
合、マスクパターンＰ００をＸ方向に延長されるパター
ン部と、Ｙ方向に延長されるパターン部に分割し、それ
ぞれを個別のステンシルマスクに形成する。これによ
り、極めて特殊なパターンの場合を除けば、ドーナッツ
問題やリーフ問題はほぼ解消されたマスクが形成でき
る。しかしながら、このようなマスクの場合には、一方
のステンシルマスクではＹ方向に延長される複数のゲー
トパターンがＸ方向に微小間隔で配列されたパターンに
なるため、パターン開口に挟まれた部分のＸ寸法とＹ寸
法の比、すなわちアスペクト比が大きくなり、この挟ま
れた部分の強度が低下され、パターン変形やパターン破
壊が生じるおそれが生じる。これをアスペクト比問題と
称する。また、前記分割によって接続された状態にある
パターンが切断状態とされるが、この分割かつ切断され
た部分を２枚のマスクでの露光によって接続させる必要
があるため、少なくとも一方のマスクにおいて露光の位
置ずれが生じたような場合には、両パターン間に接続不
良が生じるおそれがある。これをパターン間接続問題と
称する。これら、アスペクト比問題とパターン間接続問
題は、前記した公報に記載の技術のように、単純にマス
クパターンをＸ方向成分とＹ方向成分に分割する手法で
は解消することは困難である。

【０００６】本発明の目的は、ドーナッツ問題及びリー
フ問題を解消するとともに、アスペクト比問題を解消
し、さらにパターン間接続問題を解消することが可能な
露光用マスクの製造方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、概略的には、
マスクパターンのパターンにドーナッツ問題、リーフ問
題、アスペクト比問題が生じているか否かを判定した上
で、ドーナッツ問題またはリーフ問題が生じていると判
定したときにはマスクパターンを２つのパターンに分割
して２枚のマスクに振り分け、さらに振り分けられた各
パターンについてドーナッツ問題またはリーフ問題が生
じているか否かを判定し、少なくとも一方の問題が生じ
ていると判定したときに一方のマスクのパターンの一部
を他方のマスクに振り分ける。いずれのマスクにもドー
ナッツ問題およびリーフ問題が生じていないと判定した
ときに、各マスクの各パターンについてアスペクト比問
題が生じているか否かを判定し、少なくとも一方のマス
クにアスペクト比問題が生じていると判定したときに一
方のマスクのパターンの一部を他方のマスクに振り分け
る。いずれのマスクにもアスペクト比問題が生じていな
いと判定したときには、両マスクのマスクパターンの接
続部分に接続不良部分が生じるか否かを判定し、接続不
良部分が生じると判定したときに少なくとも一方のマス
クの当該パターンの接続部分に補助パターンを形成す
る。

【０００８】本発明の露光用マスクの製造方法は、図１
のフローチャートを参照すると、露光用マスクに形成し
ようとするマスクパターンにパターンがドーナッツ状を
したドーナッツ問題、パターンで囲まれた部分がリーフ
状をしたリーフ問題、パターン間に挟まれた部分の縦横
寸法比が大きなアスペクト比問題が生じているか否かを
判定する第１の工程と（ステップＳ１１）、少なくとも
前記ドーナッツ問題またはリーフ問題が生じていると判
定したときに前記マスクパターンを２つのパターンに分
割し、かつ分割した各パターンを第１及び第２の２枚の
マスクに振り分ける第２の工程と（ステップＳ１２）、
前記２枚のマスクに振り分けられた各パターンについて
前記ドーナッツ問題またはリーフ問題が生じているか否
かを判定する第３の工程と（ステップＳ１３）、少なく
とも一方の問題が生じていると判定したときに一方のマ
スクのパターンの一部を他方のマスクに振り分ける第４
の工程と（ステップＳ１４）、いずれのマスクにも前記
ドーナッツ問題およびリーフ問題が生じていないと判定
したときに、各マスクの各パターンについて前記アスペ
クト比問題が生じているか否かを判定する第５の工程と
（ステップＳ１５）、少なくとも一方のマスクに前記ア
スペクト比問題が生じていると判定したときに一方のマ
スクのパターンの一部を他方のマスクに振り分ける第６
の工程と（ステップＳ１６）、いずれのマスクにも前記
アスペクト比問題が生じていないと判定したときに、前
記両マスクのマスクパターンの接続部分に接続不良部分
が生じるか否かを判定する第７の工程と（ステップＳ１
７）、前記接続不良部分が生じると判定したときに少な
くとも一方のマスクの当該パターンの接続部分に補助パ
ターンを形成する第８の工程と（ステップＳ１８）を含
むことを特徴とする。

【０００９】ここで、前記第２の工程として、前記マス
クパターンを構成する複数のパターン部の各パターン幅
を所定のしきい値と比較し、その比較結果の大小に基づ
いて前記複数のパターン部を分割し、かつ前記２つのマ
スクに振り分ける工程を備える。あるいは、前記第２の
工程として、前記マスクパターンを１以上の一定のブロ
ックに分割し、Ｘ方向またはＹ方向に隣接するブロック
を前記２つのマスクに振り分ける工程を備える。この場
合、前記２つのマスクに振り分けるブロックが、少なく
とも一方のマスクにおいて点接触状態にあるときには、
前記マスクパターンの前記ブロックに分割する分割線を
変更する。

【００１０】また、前記第３の工程及び第４の工程とし
て、前記ドーナッツ問題及びリーフ問題が解消されるま
で、あるいは所定回数に達するまで複数回繰り返す工程
を備える。この場合、前記第３の工程及び第４の工程を
前記所定回数に達するまで複数回繰り返しても前記ドー
ナッツ問題及びリーフ問題が解消されないときに、前記
パターンの一部を別の第３のマスクに振り分ける工程を
備える。

【００１１】さらに、前記第６の工程において、再度ド
ーナッツ問題またはリーフ問題が生じたときに、前記第
６の工程のパターンの振り分けを元の状態に戻す工程を
備える。また、前記第８の工程において、パターンルー
ルの小さいパターンの接続部分に、当該パターンの長さ
方向に突出する前記補助パターンを形成する工程を備え
る。

【００１２】本発明の露光用マスクの製造方法によれ
ば、半導体ウェハ等の同一被露光基板に対して露光しよ
うとするマスクパターンを少なくとも２枚のマスクに分
割した上で、各マスクにおけるドーナッツ問題及びリー
フ問題を判定し、かつ問題が生じているときには要因と
なるマスク部分の移動、振り分けのパターン修正を行う
ことで、ドーナッツ問題及びリーフ問題を確実に解消す
ることが可能になる。これにより、形成される複数枚の
マスクは、ドーナッツ問題及びリーフ問題が存在するこ
とがない、高品質の露光用マスクを形成されることにな
る。また、ドーナッツ問題及びリーフ問題が解消された
後には、各マスクに対してアスペクト比問題を判定し、
かつ問題が生じているときには要因となるマスク部分の
移動、振り分けを行うことで、各マスクにおけるアスペ
クト比問題が解消できる。さらに、各マスクのパターン
に対して補助パターンを形成することで、各マスクの各
パターンを接続する際のパターン間接続問題が解消で
き、被露光基板に対して前記露光しようとするマスクパ
ターンを好適に露光することが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図２は本発明の露光用マスクの製造
方法を工程順に示す詳細なフローチャートである。この
フローチャートを図３に示したパターン形状のマスクパ
ターンの例を参照しながら説明する。まず、図３のマス
クパターンＰ００は、半導体ウェハ１０１に形成された
ソース・ドレイン領域１０２とでＭＯＳトランジスタＴ
Ｒを形成するためのゲートパターン１０３がＹ方向に延
長した状態でＸ方向に平行に配列されている。前記各ゲ
ートパターン１０３の一端部は、前記半導体ウェハ１０
１に形成されたダイオードＤを構成しているＰＮ接合の
不純物領域１０４にまで延長されている。また、前記ゲ
ートパターン１０３と平行にＹ方向接続配線１０５が配
設されている。さらに、前記各ゲートパターン１０３は
一端部と中間部においてＸ方向に延びるＸ方向接続配線
１０６，１０７によって相互に接続されており、かつ一
方のＸ方向接続配線１０７はその一端部において前記Ｙ
方向接続配線１０５にも接続されている。また、前記Ｘ
方向接続配線１０６，１０７には、複数箇所において図
外の上層配線或いは外部配線との接続を行うための幅広
の矩形パターンに形成されたパッド部１０８が設けられ
ている。

【００１４】このようなマスクパターンＰ００を露光す
るための露光用マスクを図１６に示したようなステンシ
ルマスクにて製造するために、前記マスクパターンＰ０
０のデータ（以下、パターンデータと称する）をコンピ
ュータに取込み、当該コンピュータにおいてマスクに形
成する実際のマスクパターンの設計を行う。先ず、図２
のステップＳ１０１において、前記マスクパターンＰ０
０にドーナッツ問題、リーフ問題、アスペクト比問題が
生じているか否かを判定する。この判定に際しては、前
記マスクパターンＰ００のパターンデータから各パター
ン部分の座標を抽出し、当該座標が±Ｘ方向から±Ｙ方
向の領域にわたって連続しているときにはドーナッツ問
題が生じているとする。また、当該座標の±Ｘ方向から
±Ｙ方向の領域にわたる一箇所で切断されている場合で
もその間隔が小さい場合にはリーフ問題が生じていると
する。さらに、当該切断されている場合が複数箇所の場
合でも、その間隔が連続しているパターン部分の長さに
比較して小さい場合にはアスペクスト比問題が生じてい
るものとする。図３の場合には、ゲートパターン１０３
及びＹ方向接続配線１０５とＸ方向接続配線１０６，１
０７とでドーナッツ問題とリーフ問題が生じていること
になる。なお、これらの問題が生じていない場合には、
当該パターン形状はそのままマスクパターンとして採用
できるため、マスクパターンを修正する必要はなく、以
降の修正は行わない（Ｓ１０３）。

【００１５】前記ステップＳ１０１においてドーナッツ
問題、リーフ問題、アスペクト比問題が生じていると判
定されたときには、パターンルール抽出を行い、しきい
値との比較を行う（Ｓ１０２）。ここでパターンルール
は、前記マスクパターンＰ００を構成する各部のパター
ンを、隣接するパターン部と所要の境界で分割したとき
に、その分割された各パターン部のパターン幅に相当す
るものであり、このパターン幅を予め設定した値である
しきい値と比較する。ここで、前記したパターン幅は、
パターンの最も短い寸法を意味しており、例えば、図４
（ａ）のように長方形をしたパターンＰ１０１の場合に
は短辺方向の長さＬｐを示している。また、長方形では
ないパターンの場合、例えば、図４（ｂ）に示すような
斜め線のパターンＰ１０２の場合には、当該パターンを
回転させて斜め線を垂直方向に置き換えたときのパター
ンＰ１０２’のＸ方向の長さＬｐを示している。また、
前記したしきい値は、前記パターン幅を大きいパターン
幅と小さいパターン幅に分割するために、予め適宜な値
として設定したものである。そして、しきい値以上のパ
ターンルール、すなわちパターン幅のパターン部をマス
クＡに振り分け（Ｓ２０１）、しきい値よりも小さいパ
ターンルールのパターン部をマスクＢに振り分ける（Ｓ
３０１）。これより、図３のマスクパターンＰ００の場
合には、図５に示すように、マスクＡにパッド部１０８
を構成するパターンがパターン部Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１
３として振り分けられ、マスクＢにゲートパターン１０
３、Ｘ方向接続配線１０６，１０７、Ｙ方向接続配線１
０６にそれぞれ相当するパターン部Ｐ２１〜Ｐ３３が振
り分けられることになる。

【００１６】次いで、ステップＳ２０２、Ｓ３０２にお
いて、それぞれマスクＡ、マスクＢに振り分けられたパ
ターン部からなるマスクパターンに対し、ドーナッツ問
題、リーフ問題が生じているか否かを判定する。ドーナ
ッツ問題及びリーフ問題の判定はステップＳ１０１と同
様な手法により行う。マスクＡ，Ｂのいずれにも各問題
が生じていないときには、後述するステップＳ２０８、
Ｓ３０８のアスペクト比の判定に移行する。これに対
し、マスクＡ，Ｂの少なくとも一方にドーナッツ問題、
リーフ問題が生じている場合には（Ｓ１０４）、問題が
生じているマスクにおいて、当該問題が生じる要因とな
っているパターン部を抽出し、これを他方のマスクに移
動して当該他方のマスクに振り分けるパターン修正を行
う（Ｓ２０３，Ｓ３０３）。

【００１７】このステップＳ２０３，Ｓ３０３でのパタ
ーン修正に際しては、パターン部の境界を変更すること
が可能である。例えば、ドーナッツ問題が生じている場
合には、図６に示すように、Ｘ方向又はＹ方向にパター
ン部を分割することになるが、この場合分割によって生
じるマスク部分のＹ寸法Ｌ１とＸ寸法Ｌ２との比である
アスペクト比（Ｌ２／Ｌ１）が、「１」に近い値になる
ように分割を行う。すなわち、ドーナッツとなる領域が
長方形の場合には、長辺を横切る方向に分割線を入れて
分割することになる。また、リーフ問題が生じている場
合にも、図７に示すように、リーフとなる領域が長方形
の場合に、長辺を横切る方向に分割線を入れて分割す
る。このようにして分割を行うことにより、後工程にお
けるアスペクト比問題を解消する上で有利になる。

【００１８】このようなドーナッツ問題、リーフ問題に
対するパターン修正を行うことで、例えば、図３のマス
クパターン例では、図５のマスクＢの（ａ），（ｂ），
（ｃ）の部分にリーフ問題が生じているため、これらの
要因となっているＸ方向のパターン部Ｐ２１，Ｐ２２，
Ｐ２９〜Ｐ３１をマスクＡに移動して振り分け、マスク
修正を実行する。この場合、仮にマスクＡにもドーナッ
ツ問題あるいはリーフ問題が生じている場合には、当該
問題の要因となるパターン部をマスクＢに移動して振り
分け、パターン修正を実行する。これにより、図８に示
すように、マスクＡ，Ｂのパターン修正が行われる。

【００１９】しかる上で、ステップＳ２０４、Ｓ３０４
において、それぞれに対するパターン部の振り分けによ
る修正が行われたマスクＡ、マスクＢに対し、ドーナッ
ツ問題、リーフ問題が生じているか否かを再度判定す
る。マスクＡ，Ｂのいずれにも前記各問題が生じていな
いときには、後述するステップＳ２０８、Ｓ３０８のア
スペクト比の判定に移行する。これに対し、マスクＡ，
Ｂの少なくとも一方にドーナッツ問題、リーフ問題が依
然として生じている場合には（Ｓ１０５）、変数として
のループ値ｌｏｏｐを「＋１」した上で（Ｓ２０５，Ｓ
３０５）、前記ステップＳ２０３、Ｓ３０３の工程を再
度実行する。ここでループ値ｌｏｏｐの初期値は「０」
である。そして、先の工程と同様に、問題が生じている
マスクＡ，Ｂの問題が生じている箇所のパターン部を抽
出し、これを他方のマスクＢ，Ａに移動して振り分け
る。そして、再度ステップＳ２０４、Ｓ３０４において
ドーナッツ問題、リーフ問題の判定を行う。

【００２０】以上の処理を、マスクＡ，Ｂについてドー
ナッツ問題、リーフ問題が解消されるまで、繰り返し行
う。そして、これらの問題が解消された時点で、ステッ
プＳ２０８、Ｓ３０８のアスペクト比の判定に移行す
る。一方、ループ値ｌｏｏｐが「４」になるまで、すな
わち、４回の再修正及び再判定を行っても問題が解消さ
れないときには（Ｓ２０６，Ｓ３０６）、マスクＡ，Ｂ
とは別の新たなマスクＣを用意し、マスクＡ，Ｂのそれ
ぞれにおいて問題となっていた箇所のパターン部をマス
クＡ，Ｂから抽出し、この問題となっていたパターン部
を新たなマスクＣに移動し、振り分ける（Ｓ２０７，Ｓ
３０７）。このマスクＣへの移動及び振り分けにより、
殆どの場合はドーナッツ問題とリーフ問題は解消される
ことになる。そして、これ以降はマスクパターンはマス
クＡ，Ｂ，Ｃの３枚のマスクに分割されて構成されるこ
とになる。

【００２１】次いで、ステップＳ２０８、Ｓ３０８にお
いて、マスクＡ，Ｂのそれぞれについてアスペクト比問
題が生じているか否かを判定する。アスペクト比問題の
判定については、ステップＳ１０１と同様な手法により
行う。マスクＡ，Ｂの少なくとも一方にドーナッツ問
題、リーフ問題が生じている場合には、問題が生じてい
るマスクの問題が生じている箇所のパターン部を抽出
し、これを他方のマスクに移動して振り分けるパターン
修正を行う（Ｓ２０９，Ｓ３０９）。例えば、図９は、
マスクＡにアスペクト比が存在しているとした場合、ア
スペクト比が生じる要因となっている複数本の平行なパ
ターンＰ２０１を隣接するパターンの１本毎にパターン
Ｐ２０２とＰ２０３に間引きし、その間引きしたパター
ンの一方Ｐ２０３をマスクＢに移動して振り分ける。あ
るいは、図１０のように、マスクＡのアスペクト比が生
じる要因となっている複数本の平行なパターンＰ２０１
をそれぞれ長さ方向に分割した分割パターンＰ２０４，
Ｐ２０５，Ｐ２０６とした上で、互いに隣接する分割パ
ターンＰ２０４，Ｐ２０５，Ｐ２０６をマスクＢに移動
して振り分ける。なお、この場合には分割した各パター
ンが接続される部分には、後述する補助パターンＰｓを
形成することになる。

【００２２】また、アスペクト比問題が生じていないと
き、及びステップＳ２０９，Ｓ３０９においてアスペク
ト比問題に対してパターン修正を行った後に、再度ステ
ップＳ２１０、Ｓ３１０においてそれぞれ修正されたマ
スクＡ，Ｂについてドーナッツ問題、リーフ問題が生じ
ているか否かを判定する。新たにドーナッツ問題、リー
フ問題が生じたときには、ステップＳ２０９，Ｓ３０９
でのパターン修正を撤回して元の状態に戻す（Ｓ２１
１，Ｓ３１１）。すなわち、ドーナッツ問題とリーフ問
題の解消を優先させる。なお、このようにパターン修正
を撤回する状況は、実際には殆ど生じることはない。特
に、新たなマスクＣを形成した場合には、アスペクト比
問題が生じたときに、当該問題の要因となるパターン部
をマスクＣに移動してパターン修正を行うようにすれ
ば、ドーナッツ問題とリーフ問題が再び発生するような
ことは皆無に近いものとなる。

【００２３】しかる上で、ステップＳ２１２、Ｓ３１２
において、パターン間接続問題が存在しているか否かを
判定する。例えば、図８の場合には、（Ａ），（Ｂ）の
箇所で、パターンルールの小さいパターン部での接続が
行われることになる。このような接続では、図１１のよ
うに、例えば接続されるパターン部がＸ方向に位置ずれ
が生じていたとすると、同図（ａ１）ではパターンルー
ルの小さいパターンＰ１と大きいパターンＰ２との接続
であり、Ｘ方向のずれによる接続不良は生じ難いが、Ｙ
方向のずれによる接続不良は生じ易くなる。また、同図
（ｂ１）はパターンルールの小さいパターンＰ１とＰ３
同士の接続であるが、Ｘ方向のずれによる接続不良は生
じ難いが、Ｙ方向のずれによる接続不良は生じ易くな
る。さらに、同図（ｃ１）のようなパターンルールの小
さいパターンＰ１とＰ４同士の接続の場合にはＸ方向の
ずれ、及びＹ方向のずれのいずれの場合も接続不良が生
じ易くなる。

【００２４】そして、図１１の各パターン間接続問題が
生じ易い場合には、当該パターン部に補助パターンを形
成する。この補助パターンは、パターンルールの小さい
パターン部の端部を、接続する相手方パターンに向けて
所要の長さで延長したパターンとする。この補助パター
ンの一例を、図１１（ａ２），（ｂ２），（ｃ２）の黒
部分に示す。これらの図において、Ｘ方向及びＹ方向の
ずれが生じた場合においても、実際の露光時において
は、黒部分で示す補助パターンＰｓは接続相手方のパタ
ーンに確実に重なるようになり、パターン間接続問題を
解消することが可能になる。

【００２５】以上の工程により、マスクパターンはマス
クＡ，Ｂの２枚のマスクに分割された状態で構成され、
あるいはマスクＡ，Ｂ，Ｃの３枚のマスクに分割された
状態で構成される。因みに、図１２は図２のマスクパタ
ーンをマスクＡ，Ｂの２枚のマスクに分割し、かつ振り
分けて得られた例である。そして、図示は省略するが、
この分割されたパターンに基づいて、各分割されたパタ
ーンに対応するパターン開口を有する２枚あるいは３枚
のステンシルマスクを露光用マスクとして製造する。そ
の上で、各ステンシルマスクを露光装置にセットし、各
ステンシルマスクを順序的に用い、かつ相互の位置合わ
せを行いながら電子ビーム、イオンビーム等による荷電
粒子ビームによる露光を行うことで、半導体ウェハに対
して所望のマスクパターン、すなわちドーナッツパター
ン、リーフパターンを含み、かつアスペクト比が大きい
マスクパターンを露光することが可能になる。

【００２６】以上のように、マスクパターンをパターン
ルールに基づいて２枚または３枚のマスクに分割した上
で、各マスクにおけるドーナッツ問題及びリーフ問題を
判定し、かつ問題が生じているときには要因となるマス
ク部分の移動、振り分けのパターン修正を行うことで、
ドーナッツ問題及びリーフ問題を確実に解消することが
可能になる。これにより、形成される２枚または３枚の
ステンシルマスクには、ドーナッツパターン及びリーフ
パターンが存在することがない、高品質の露光用マスク
として形成されることになる。また、ドーナッツ問題及
びリーフ問題が解消された後には、各マスクに対してア
スペクト比問題を判定し、かつ問題が生じているときに
は要因となるマスク部分の移動、振り分けを行うこと
で、２枚または３枚のステンシルマスクにおけるアスペ
クト比問題が解消できる。さらに、各マスクのパターン
に対して補助パターンを形成することで、２枚または３
枚のマスクの各パターンを接続する際のパターン間接続
問題が解消でき、半導体ウェハに対して好適なパターン
の露光が実現できることになる。

【００２７】なお、前記したステップＳ２０７、Ｓ３０
７において、新たなマスクＣを用いた場合でもドーナッ
ツ問題、リーフ問題が解消されない場合が生じる可能性
があることは否定できないが、この場合にはマスクＤ，
Ｅ等のように、さらに多くのマスクに分割構成すること
も可能であるが、実際には２枚のマスクＡ，Ｂに分割構
成することで殆どの場合には目的が達成でき、極めて特
殊なマスクパターンの場合でも３枚のマスクに分割構成
することで各問題を解消することが可能であり、マスク
Ｄ，Ｅを必要とする場合は極めてまれである。

【００２８】また、前記ステップＳ２０９、Ｓ３０９に
おいて、アスペクト比問題を解消するためのパターンの
移動、振り分けのパターン修正を行った場合に、再度ド
ーナッツ問題が生じた場合にはステップＳ２１１，Ｓ３
１１において当該パターン修正を元に戻しているが、実
際にこのような場合が生じることは極めてまれである。
また、このような状況が生じた場合でも、マスクＣへの
振り分けを実行することにより、アスペクト比問題を確
実に解消することが可能になる。

【００２９】ここで、前記ステップＳ１０２ないしＳ２
０１，Ｓ３０１における、ドーナッツ問題、リーフ問題
を解消する際のパターン部をマスクＡ，Ｂに振り分ける
工程においては、マスクパターンを所定のパターン幅を
越えない複数、例えば２つの一定のサイズの矩形のブロ
ックに分割する手法を採用することが可能である。例え
ば、図１３に示す例では、ドーナッツ状のパターンを正
方形のブロックと長方形のブロックに分割した上で、相
互にＸ方向またはＹ方向に隣接するブロックに異なる符
号ｂＡ，ｂＢを付し、符号ｂＡのブロックをマスクＡに
振り分け、符号ｂＢのブロックをマスクＢに振り分け
る。これにより、Ｘ方向またはＹ方向に隣接するブロッ
クは必ずマスクＡ，Ｂに振り分けられるため、ドーナッ
ツ問題及びリーフ問題を解消することが可能である。こ
のようにして、マスクパターンを分割してマスクＡ，Ｂ
に振り分けた後は、ステップＳ２０３，Ｓ３０３と同様
な工程を行ってアスペクト比問題、パターン間接続問題
を解消することは言うまでもない。

【００３０】ここで、このようなマスクパターンの分割
に際しては、図１４に示すように、分割された隣接する
ブロックをマスクＡ，Ｂに振り分けたときに、それぞれ
のマスクＡ，ＢにおけるブロックｂＡ，ｂＢがコーナ部
において点接触された状態で配置される場合が生じる。
このような点接触状態が生じると、ステンシルマスクに
パターン開口を形成した際に、点接触部分でのパターン
開口に形状の崩れが生じ易くなる。このような問題を点
接触問題と称するが、この点接触問題が生じた場合に
は、図１５のように、マスクパターンの分割方向及び分
割線を変更し、分割された隣接するブロックｂＡ，ｂＢ
をマスクＡ，Ｂに振り分けた場合に点接触問題が生じな
いようにすることが好ましい。

【００３１】また、詳細な説明は省略するが、本発明に
かかるアスペクト比問題を解消する手法は、従来技術の
ように、単純にパターンをＸ方向とＹ方向に分割して形
成した２枚の各マスクについても同様に適用することが
可能である。この場合、マスクＡ，Ｂの２枚のマスク間
でアスペクト比問題を解消したときに、新たにドーナッ
ツ問題、リーフ問題が再度生じるおそれがあるときに
は、マスクＡをマスクＡ，Ｃに分割し、マスクＢをマス
クＢ，Ｄに分割するようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
スクパターンを少なくとも２枚のマスクに分割した上
で、各マスクにおけるドーナッツ問題及びリーフ問題を
判定し、かつ問題が生じているときには要因となるマス
ク部分の移動、振り分けのパターン修正を行うことで、
ドーナッツ問題及びリーフ問題を確実に解消することが
可能になる。これにより、形成される複数枚のマスク
は、ドーナッツ問題及びリーフ問題が存在することがな
い、高品質の露光用マスクを形成されることになる。ま
た、ドーナッツ問題及びリーフ問題が解消された後に
は、各マスクに対してアスペクト比問題を判定し、かつ
問題が生じているときには要因となるマスク部分の移
動、振り分けを行うことで、各マスクにおけるアスペク
ト比問題が解消できる。さらに、各マスクのパターンに
対して補助パターンを形成することで、各マスクの各パ
ターンを接続する際のパターン間接続問題が解消でき、
半導体ウェハに対して好適なパターンの露光が実現でき
ることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造工程を説明するためのフローチャ
ートである。

【図２】本発明の製造工程の詳細を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図３】本発明で製造する露光用マスクのマスクパター
ンの一例を示す図である。

【図４】パターンルートとパターン幅を説明するための
図である。

【図５】パターンルールに基づいてパターン分割を行う
状態を示す図である。

【図６】ドーナッツ問題を解消するためのパターン分割
例を示す図である。

【図７】リーフ問題を解消するためのパターン分割例を
示す図である。

【図８】ドーナッツ問題とリーフ問題を解消したマスク
パターンを示す図である。

【図９】アスペクト比問題を解消するパターン分割の一
例を示す図である。

【図１０】アスペクト比問題を解消するパターン分割の
他の例を示す図である。

【図１１】パターン間接続の問題と補助パターンを説明
するための図である。

【図１２】最終的に得られる２枚のマスクの各パターン
例を示す図である。

【図１３】マスクパターンを２枚のマスクに分割する他
の例を示す図である。

【図１４】マスクパターンを２枚のマスクに分割した場
合の不具合例を示す図である。

【図１５】図１０の不具合を解消した分割例を示す図で
ある。

【図１６】ステンシルマスクの一例の断面図である。

【図１７】ドーナッツ問題とリーフ問題のあるパターン
を示す図である。

【符号の説明】

１シリコン基板３薄肉部４パターン開口１０ステンシルマスク１０１半導体ウェハ１０２ソース・ドレイン領域１０３ゲートパターン１０４ＰＮ接合不純物領域１０５Ｙ方向接続配線１０６，１０７Ｘ方向接続配線１０８パッドＰ００マスクパターンＰ１１〜Ｐ１３パターンルール（大）パターン部Ｐ２１〜Ｐ３３パターンルール（小）パターン部Ｐ２０１アスペクト比問題のあるパターンＰ２０２，Ｐ２０３間引きパターンＰ２０４〜Ｐ２０６分割パターンＰｓ補助パターンｂＡ，ｂＢブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】露光用マスクに形成しようとするマスク
パターンにパターンがドーナッツ状をしたドーナッツ問
題、パターンで囲まれた部分がリーフ状をしたリーフ問
題、パターン間に挟まれた部分の縦横寸法比が大きなア
スペクト比問題が生じているか否かを判定する第１の工
程と、少なくとも前記ドーナッツ問題またはリーフ問題
が生じていると判定したときに前記マスクパターンを２
つのパターンに分割し、かつ分割した各パターンを第１
及び第２の２枚のマスクに振り分ける第２の工程と、前
記２枚のマスクに振り分けられた各パターンについて前
記ドーナッツ問題またはリーフ問題が生じているか否か
を判定する第３の工程と、少なくとも一方の問題が生じ
ていると判定したときに一方のマスクのパターンの一部
を他方のマスクに振り分ける第４の工程と、いずれのマ
スクにも前記ドーナッツ問題およびリーフ問題が生じて
いないと判定したときに、各マスクの各パターンについ
て前記アスペクト比問題が生じているか否かを判定する
第５の工程と、少なくとも一方のマスクに前記アスペク
ト比問題が生じていると判定したときに一方のマスクの
パターンの一部を他方のマスクに振り分ける第６の工程
と、いずれのマスクにも前記アスペクト比問題が生じて
いないと判定したときに、前記両マスクのマスクパター
ンの接続部分に接続不良部分が生じるか否かを判定する
第７の工程と、前記接続不良部分が生じると判定したと
きに少なくとも一方のマスクの当該パターンの接続部分
に補助パターンを形成する第８の工程とを含むことを特
徴とする露光用マスクの製造方法。
【請求項２】前記第２の工程として、前記マスクパタ
ーンを構成する複数のパターン部の各パターン幅を所定
のしきい値と比較し、その比較結果の大小に基づいて前
記複数のパターン部を分割し、かつ前記２つのマスクに
振り分ける工程を備えることを特徴とする請求項１に記
載の露光用マスクの製造方法。
【請求項３】前記第２の工程として、前記マスクパタ
ーンを１以上の一定のブロックに分割し、Ｘ方向または
Ｙ方向に隣接するブロックを前記２つのマスクに振り分
ける工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の露
光用マスクの製造方法。
【請求項４】前記２つのマスクに振り分けるブロック
が、少なくとも一方のマスクにおいて点接触状態にある
ときには、前記マスクパターンの前記ブロックに分割す
る分割線を変更することを特徴とする請求項３に記載の
露光用マスクの製造方法。
【請求項５】前記第３の工程及び第４の工程として、
前記ドーナッツ問題及びリーフ問題が解消されるまで、
あるいは所定回数に達するまで複数回繰り返す工程を備
えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
載の露光用マスクの製造方法。
【請求項６】前記第３の工程及び第４の工程を前記所
定回数に達するまで複数回繰り返しても前記ドーナッツ
問題及びリーフ問題が解消されないときに、前記パター
ンの一部を別の第３のマスクに振り分けることを特徴と
する請求項５に記載の露光用マスクの製造方法。
【請求項７】前記第６の工程において、再度ドーナッ
ツ問題またはリーフ問題が生じたときに、前記第６の工
程のパターンの振り分けを元の状態に戻すことを特徴と
する請求項１ないし６のいずれかに記載の露光用マスク
の製造方法。
【請求項８】前記第８の工程として、パターンルール
の小さいパターンの接続部分に、当該パターンの長さ方
向に突出する前記補助パターンを形成する工程を備える
ことを特徴とする請求項２，５，６，７のいずれかに記
載の露光用マスクの製造方法。
【請求項９】前記複数のマスクをステンシルマスクで
形成することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか
に記載の露光用マスクの製造方法。