JP3544926B2 - 露光データの作成装置、方法および半導体集積回路の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光データの作成装置、方法および半導体集積回路の製造方法に関し、特に、部分一括露光法を用いて部分一括露光用ステンシルマスクからウェーハ上に露光パターンを形成する露光データの作成装置、作成方法およびこの作成方法を使用して微細パターンを形成する半導体集積回路の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造において、従来から光によるマスクを用いた転写技術が主に用いられてきた。その理由は、マスクによる転写が非常にスループットが高く、量産性に富んでいるためである。一方、ウェーハ上に回路パターンを直接描画する電子ビーム直接描画技術は、その高い解像性から先端デバイスの先行試作または少量生産の半導体集積回路製造には使用されているものの、いわゆる一筆書きであった。このため、スループットが遅いという致命的欠点が克服できず、大量生産される半導体集積回路の製造には使用されないままで現在に至っている。
【0003】
上述のスループットが遅いという欠点を打破するために、部分一括露光法が提案された。この部分一括露光法は、開発したデバイス製造会社により、キャラクタープロジェクション法、セルプロジェクション法またはブロック露光法等の各種の呼び名が付与されているが、本質的な方法としてはすべて同一である。すなわち、電子ビーム直接描画法のスループットを改善するためには、実際のショット数を低減することがポイントとなるため、比較的繰り返し出現するパターンを予め決められた領域の範囲に収納できるマスクとして作成しておく。繰り返しパターン部分はこのマスクを使用して露光を行い、繰り返しが少なくマスクが予め作成されていないパターンは、電子ビーム直接描画法の特色でもあるパターン創成機能を利用して可変整形ビームにて露光していくというものである。この部分一括露光法によれば、全部パターン創成機能を利用して露光するよりもショット数を低減することができ、スループット改善に寄与できるというものであった。
【0004】
上述の部分一括露光法は、比較的多くの繰り返し回数が見込めるパターン、例えばメモリセルパターンをシリコン膜(一般的には「ステンシルマスク」と呼ばれている)に予め焼き付けておき、電子ビームが透過してほしい領域を抜けるパターンとして作りこんでおく方法である。このステンシルマスクを、可変整形ビームで矩形を作り出す部分(部分一括マスク部)に配置しておき、この部分一括マスク部を一括照射する。この結果、抜いた部分からのみ電子ビームが透過して、ある一定の縮小率でもって最終的に所望のパターン形状をもった電子ビームの束となり、電子ビーム露光を行いたいウェーハ上に塗布された電子ビーム用レジストにパターン形成に必要なエネルギーを与えるという作用をもっている。
【0005】
上述の作用より、部分一括露光法は比較的繰り返し性の高いパターンを有するメモリーデバイス(DRAM, SRAM, ROM, Flash Memory 等)のパターンをショット数を低減して焼き付けるための技術として認識されてきた。その理由を以下に述べる。実際、現状程度のデザインルールである0.18μm程度では、DRAMやSRAM等のメモリーセル(セルとは基本繰り返し単位のことをいう)は十分に部分一括露光法で許されている1回のショット範囲である5x5μmの領域に複数のビットのパターンを配置することが可能である。ここで、ウェーハ上、マスク上の領域は縮小倍率によって異なる。例えば60分の1の縮小倍率の場合、マスク上の領域は300x300μm角となり、25分の1の縮小倍率の場合、マスク上の領域は125x125μm角となる。しかし、今後生産品種がシフトしていくとされているメモリー混載ロジックや、純粋ロジックのロジック部分を構成するロジックライブラリは、上記一括ショット範囲の5x5μmの領域に収めようとしても、電源線と電源線との間隔が5μmを超えてしまうことになる。このため、たとえ構成が単純なインバータであっても、この領域には収まらなくなる。以上が、部分一括露光法がメモリー等繰り返し性の高いパターンに適用できる技術として認識されてきた理由である。
【0006】
ところが、半導体集積回路の微細化とともに、必要最小線幅は0.18μmから0.15μm、0.13μm、0.10μm、0.07μmというように縮小することが予想されている。0.13μmぐらいの必要最小線幅の世代となると、上述のメモリーデバイスのセルのみならず、ロジックのライブラリも、上記5x5μm角の中に収まるようになることが予想される。なぜならば、電源線と電源線の間隔が5μm以下程度になることが見込まれているからである。このようなデザインルール世代以降では、比較的繰り返し性の高いメモリーセルのみならず、ロジックライブラリ(ある機能を有する回路パターン:例えばインバータとかEXOR回路等である)も部分一括露光法で許される5x5μmの領域内に収納することが可能となる。このような分野への電子ビーム直接描画技術が生産使用されるようになることが容易に予想される。その理由は、メモリーデバイスは、あるレイヤ(例えば素子分離)においてその基本セルが縦方向と横方向にそれぞれ均一なピッチで複数個配置されている。これに対しロジックデバイスでは、複数個(数十から数百)のロジックライブラリが、その必要箇所にランダムに配置されている。ここで、ランダムといっても電源線と電源線の間隔を守り、隣とのロジックライブラリとの間隔もデザインルールに基づいて配置されるという秩序は存在する。このような両者の違いはあるものの、基本的繰り返し単位が、複数配置されているという本質的な点は異ならないからである。
【0007】
上述の結果として、ロジックデバイスあるいはロジック部分を有するデバイスに部分一括露光法を適用する場合においても、メモリーデバイスへこれを適用するのと同様に、この方法によってショット数の削減を図ることが可能となるわけである。これにより(つまり微細化の進行とともに)、従来ショット数削減は難しいといわれていたロジックデバイスにおいても部分一括露光法の適用によりショット数削減が可能となり、電子ビーム直接描画技術がこのような方面にも使われるようになると思われる。
【0008】
ところで、部分一括露光法をメモリーデバイスに適用する場合、あるレイヤにおいて必要なメモリーセル部分のパターンは1個あるいは多くても数個のレベルである。これに対し、ロジックデバイスにおいては、あるレイヤで必要なセルライブラリの数は数百個、少なくとも100個程度は存在する。
【0009】
しかし、通常のライブラリを配置し、それらを配線で自動的に結線してある機能を有するロジック回路を構成していくツール(EDAツールと呼ばれる)では、同一名称のライブラリを、上下反転したり、場合によっては左右反転させて配置するようになっている。このため、部分一括露光法をロジック回路パターン作成に適用する際に、1つの名称のライブラリで実際にあらわれる回路パターンとしては2種類あるいは4種類というように数が増えるという問題があった。
【0010】
図3は、あるセルライブラリが反転または回転等の操作を受けて配置された場合に形成されるパターンを模式的に示す。図3において、符号115は元の(オリジナルの)パターン(「F」で例示する)、115aはオリジナルのパターン115をY軸でミラー反転したパターンまたはX軸でミラー反転してから時計回りに180度回転したパターン、115bはオリジナルのパターン115をX軸でミラー反転したパターンまたはY軸でミラー反転してから時計回りに180度回転したパターン、115cはオリジナルのパターン115をX軸(Y軸)でミラー反転しさらにY軸(X軸)でミラー反転したパターンまたは時計回りに180度回転したパターンである。
【0011】
図3に示されるように、設計上はある機能を有するライブラリは、それが上下反転されて配置されたり、または左右反転されて配置されたとしても、その機能そのものに変化はない。それだからこそ同一名称で参照され、配置情報として、ミラー反転や180度回転の情報を与えておけばこれで事足りるわけである。ところが実際にパターン作成をしようとすると、電子ビーム(EB)描画装置には、電子的に瞬時に部分一括部分を反転したり、回転させたりする機能は存在しないため、同一名称ライブラリに対し2種類あるいは4種類のパターンを部分一括マスクとして予め作りこんでおかなければならない。
【0012】
図4は、従来の部分一括露光法でデバイスパターンを作成した場合を説明する。図4において、符号115、125および135等は各種のパターン、110、120および130は各々パターン115、125および135の名前、100はパターン115、125および135等に関する各種の情報を含むセルライブラリ、200はセルライブラリ100の各パターン115等の各種の情報(パターンの名前、配置情報、座標情報等)が含まれている、EDAツールにより作成された実際の回路パターン、310、320、330、340、350および360は、各々部分一括露光用ステンシルマスクに作成された部分一括マスクパターン、400はウェーハ、410は部分一括露光法によりウェーハ400上に焼き付けられた誤った回路パターンである。
【0013】
図4に示されるように、セルライブラリ100の同一の名前(名称)110等のパターン115等に対し、2種類あるいは4種類のパターン310ないし340等を部分一括マスクパターンとして部分一括露光用ステンシルマスクに予め作りこんでおくと、セルライブラリ100の同一名称のパターン115等に対し、2あるいは4個の部分一括マスクパターン310ないし340等が存在することになる。この結果、EDAツールにて予め配置された位置情報と回転または反転等の配置情報とをもつセルライブラリ100の同一名称のパターン115等の情報と、部分一括マスクパターン310ないし340等の配置情報との間に1対1の対応関係がとれなくなるという問題があった。これは、部分一括マスクパターン310等も1つのパターンだけが配置されているわけではないため、それぞれのパターンと配置座標との関係が存在するからである。この結果、従来のデータ変換ツール700を用いて名称110等のみの参照を行うと、実際に電子ビーム露光装置を動かすための正しい露光ファイルを作成することができなくなるという問題があった。回転または反転等の配置情報を反映させずに露光ファイルを作成してしまった場合、ウェーハ400上に誤った回路パターン410が焼き付けられてしまう結果となるという問題があった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、同一の名称で参照されていながら実際には回転またはミラー反転等されているために同一の図形とはなっていないまま回路パターン上に配置されたセルライブラリのパターンと、部分一括マスクパターンに作り込んだ同一の名称であるが、回転またはミラー反転に対応してそれぞれに対応する図形変換を行った選択部分とが1:1に対応させることができないという問題があった。
【0015】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、同一名称で参照されているが回転またはミラー反転等により異なった図形として配置されているセルライブラリの各パターンと部分一括マスクパターンの各対応する部分との間の1:1対応を確保し、EB描画ファイルを作成できる露光データの作成装置および方法を提供することにある。
【0016】
さらに、本発明の他の目的は、上述の露光データの作成装置および方法により部分一括露光法を用いてロジック回路を含む半導体集積回路を高速に製造できるようにする半導体集積回路の製造方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明の露光データの作成装置は、部分一括露光用ステンシルマスクを用いてウェーハ上にパターンを部分一括露光する際に参照される露光データの作成装置であって、
ロジック回路の名称と露光パターンの形状とを含むセルライブラリと、
前記セルライブラリに含まれるロジック回路の名称と、該名称に対応する露光パターンの形状を前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置した際の反転又は回転についての配置情報と、前記部分一括露光用ステンシルマスク上の露光パターンの形状の配置座標とを少なくとも記録した部分一括露光用ステンシルマスク記録部と、
ウェーハ上に露光するロジック回路パターンの情報を読み込む読込手段と、
前記読込手段によって読み込まれた情報に対応し前記部分一括露光用ステンシルマスク記録部に記録されたロジック回路の名称と、該名称に対応する配置情報とを参照して、前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置された露光パターンと配置座標とを検索する検索手段と、
前記検索手段により検索された前記露光パターン及び前記配置座標を露光データとして出力する出力手段と
を備えたものである。
【0018】
請求項2記載の発明の露光データの作成装置は、請求項1において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報とX軸でミラー反転しない情報とを有することができる。
【0019】
請求項3記載の発明の露光データの作成装置は、請求項1において、前記配置情報は、露光パターンをY軸でミラー反転した情報とY軸でミラー反転しない情報とを有することができる。
【0020】
請求項4記載の発明の露光データの作成装置は、請求項1において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報、X軸でミラー反転しない情報、露光パターンをY軸でミラー反転した情報およびY軸でミラー反転しない情報を有することができる。
【0021】
請求項5記載の発明の露光データの作成装置は、請求項1において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報、X軸でミラー反転しない情報、露光パターンを0度回転した情報および露光パターンを180度回転した情報を有することができる。
【0022】
請求項6記載の発明の露光データの作成装置は、請求項1において、前記配置情報は、露光パターンをY軸でミラー反転した情報、Y軸でミラー反転しない情報、露光パターンを0度回転した情報および露光パターンを180度回転した情報を有することができる。
【0023】
請求項7記載の発明の露光データの作成方法は、部分一括露光用ステンシルマスクを用いてウェーハ上にパターンを部分一括露光する際に参照される露光データの作成方法であって、
セルライブラリに含まれるロジック回路の名称と、該名称に対応して前記セルライブラリに含まれる露光パターンの形状を前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置した際の反転又は回転についての配置情報と、前記部分一括露光用ステンシルマスク上の露光パターンの形状の配置座標とを少なくとも部分一括露光用ステンシルマスク記録部に記録する記録ステップと、
ウェーハ上に露光するロジック回路パターンの情報を読み込む読込ステップと、
前記読込ステップで読み込まれた情報に対応し前記部分一括露光用ステンシルマスク記録部に記録されたロジック回路の名称と、該名称に対応する配置情報とを参照して、前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置された露光パターンと配置座標とを検索する検索ステップと、
前記検索ステップにより検索された前記露光パターン及び前記配置座標を露光データとして出力する出力ステップと
を備えたものである。
【0024】
請求項8記載の発明の露光データの作成方法は、請求項7において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報とX軸でミラー反転しない情報とを有することができる。
【0025】
請求項9記載の発明の露光データの作成方法は、請求項7において、前記配置情報は、露光パターンをY軸でミラー反転した情報とY軸でミラー反転しない情報とを有することができる。
【0026】
請求項10記載の発明の露光データの作成方法は、請求項7において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報、X軸でミラー反転しない情報、露光パターンをY軸でミラー反転した情報およびY軸でミラー反転しない情報を有することができる。
【0027】
請求項11記載の発明の露光データの作成方法は、請求項7において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報、X軸でミラー反転しない情報、露光パターンを0度回転した情報および露光パターンを180度回転した情報を有することができる。
【0028】
請求項12記載の発明の露光データの作成方法は、請求項7において、前記配置情報は、露光パターンをY軸でミラー反転した情報、Y軸でミラー反転しない情報、露光パターンを0度回転した情報および露光パターンを180度回転した情報を有することができる。
【0029】
請求項13記載の発明の半導体集積回路製造方法は、請求項7ないし12記載の露光データの作成方法を使用して微細パターンを形成する半導体集積回路の製造方法である。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0031】
実施の形態1.
まず最初に本発明の概要を説明する。以下では、セルライブラリ中の所定のパターンのことを、特に混乱の無い限りセルライブラリを代表するものとして、単に「セルライブラリ」という。本発明では、予めロジック回路等のセルライブラリを含むパターン(通常縮小倍率分だけ拡大されている)を有するステンシルマスクを作成する際に、正立(反転や回転のない像)のものだけでなく、回転や反転の操作(予め回路パターンを構成させる際に許容する配置を情報として与える)を行ったもののパターンも作り込む。セルライブラリには素子分離、ゲート、ホール、ローカル配線などのレイヤが存在するが、本明細書ではある1つのレイヤ(例えばゲート層)を想定して説明する。
【0032】
多くの場合はX軸反転の有無とY軸反転の有無との組み合わせで生じる4種類、あるいは、電源線を横方向に走らせた場合X軸反転のみの2種類が考えられる。従って、ステンシルマスクには、1つのロジック回路のセルライブラリ(以下、「ロジックセルライブラリ」という)に対し、4種類ないし2種類のパターンを一括露光範囲のそれぞれに配置しておく。実際のロジック回路の設計では数十から数百のロジックセルライブラリを使用するが、これらすべてのロジックセルライブラリに対応する上記配置情報(反転等)を反映させたパターンをすべてステンシルマスク内に収納することはできない。なぜなら、部分一括露光機能を有する日立製作所製電子ビーム露光装置HLシリーズではステンシルマスク1ブロックあたり21個、部分一括露光機能を有するアドバンテスト製Fシリーズの場合ステンシルマスク1ブロックあたり100個しか収納できないからである。
【0033】
そこで、ステンシルマスク内に収納するセルライブラリを選択する必要がある。これは、一般的に引用頻度の高い順、あるいはショット数削減効果の高い順が考えられるが、最も効果的なのは、両者を組み合わせたものである。なお、ロジック回路以外にメモリー回路、繰り返し性の高いメモリー周辺回路等があるデバイスの場合には、これらのパターンを最優先で収納した方が良いことはいうまでもない。今後収納個数は増えていく方向性が示されているので(例えばアドバンテストでは数百個)、全て収納できる時代がくる可能性はある。
【0034】
実際の回路パターンデータ(EDAツールなどを用いてロジックセルライブラリが配置されたもの)は、それぞれのロジックセルライブラリの名称、配置座標、配置情報(反転等)などが含まれている。これらと、上記で作成したステンシルマスク内に収納されたロジックセルライブラリのマスク内位置は、ライブラリおのおので見た場合、多対1対応(参照が1回のみであれば1対1対応)となっている。
【0035】
図1は、本発明の部分一括露光法でデバイスパターンを作成した場合を説明する。図1で図4と同じ符号を付した個所は同じ部分を示すため説明は省略する。図1において、符号420はウェーハ400上に正しく焼き付けられたパターン、500は部分一括ステンシルマスクデータベース(後述)、600は本発明の実施の形態のデータ変換ツール、550は部分一括ステンシルマスクデータベース500とデータ変換ツール600との間の情報である。
【0036】
上述のように、実際の回路パターンデータと作成したステンシルマスク内に収納されたロジックセルライブラリのマスク内位置とは、セルライブラリおのおので見た場合、多対1対応(参照が1回のみであれば1対1対応)となっている。このため本発明では、図1に示されるように、まず露光データ処理を行う時にマスターとして参照される部分一括ステンシルマスクデータベース500を作成する。この部分一括ステンシルマスクデータベース500中には、セルライブラリ名称、配置情報(反転、回転等)、実際のステンシルマスク上での配置場所(ブロックの位置)が少なくとも含まれており、必要に応じてパターン配置のオフセット量等の情報を付加することもできる。
【0037】
図2は、本発明の露光データ変換方法(データ変換ツール600。検索手段、出力手段)の具体的な動作をフローチャートで示す。図2で符号500は図1の部分一括ステンシルマスクデータベースを示す。図2に示されるように、まずデバイスチップパターンの情報が収納されている入力データを読み込む(ステップS100)。処理装置の記憶容量に制約がある場合が普通なので、読み込む入力データは適宜分割されて、順次読み込まれるのが普通である。この入力データは業界のデファクトスタンダードとなっているGDS−II カルマストリームフォーマットである場合が好適である。所定のスタート原点から順次データを読み出していく。ここで、データは通常階層を持っているため、ある名前で参照された子供のセルを呼び、それがまた孫のセルを呼び、場合によってはひ孫のセルを呼ぶといった階層構造になっている。一番下のレベルの階層のセル参照に到達したら(ステップS110、S120)、そのセルが、実際の描画に使用する部分一括ステンシルマスクパターン310等として収納されているかどうかを調べる(ステップS130)。この時、先に作成しておいた部分一括ステンシルマスクデータベース500を利用して、参照が行われる(ステップS145)。参照は名前のみでなく、その配置情報(反転、回転)も含む形で行われるのが、本発明のデータ変換ツール600の特徴である。この結果、部分一括マスクパターンとして配置情報も含めて収納されていることが判明した場合、そのブロック番号を露光装置に選択する命令と配置座標(オフセットなどがある場合はその演算処理も行う)を指示する命令を出力する(ステップS160)。部分一括ステンシルマスクデータベース500を参照しても、その中に収納されていないことが判明した場合、普通の可変整形ビームで描画するための、図形の矩形分割処理を行い、これを露光装置に指示する命令を出力する(ステップS150)。1つのセルについて上記処理が終わったら、次に出会うセルのデータ処理を行う。このようにして入力データがなくなるまでステップS110へ戻って処理を繰り返す(ステップS170)。デバイスチップパターンのなかには全く階層をもたないデータも存在するので、これらも正常に露光装置で描画されるようにデータ変換を行うことはいうまでもない。上述のようにして、配置情報も含む形でデバイスチップパターン内のセルが部分一括マスク内に収納されたセルパターンと完全に対応し、収納されていないパターン、セルは可変整形ビーム用矩形分割された、露光ファイルが作成される(ステップS180)。この場合、いずれにしても描画用露光データは階層をもたず図形とその配置座標のみの形になるので、上記操作を行うのは、階層を有する段階であることはいうまでもない。この露光ファイルを使用して、実際の描画を行えば、全て可変整形ビームで描画するよりもショット数はかなり低減されているので、より高速に処理を行うことができる。
【0038】
以下では、あるロジック回路セルライブラリのなかの、名前Aというセルが、あるデバイスパターンの中の座標(X,Y)に、例えばX軸反転で配置されていたとして本発明を説明する。本発明で使用するデータ変換ツール600を用いれば、名前AというセルのX軸反転されたパターンが、部分一括露光用マスクにもし収納されていれば、その具体的ブロック位置を反映した、露光ファイルが作成されている(原点オフセットの違いなども演算により計算されている)。従って、この露光ファイルを使って電子線描画を行えば、名前Aというセルのあるレイヤーのパターンがウェーハ400上のデバイスチップパターンの正しい位置に、正しい配置情報(この場合はX軸反転)をもって転写される。実際にはデバイスチップパターンには複数のロジックセルライブラリのパターンが配置されているが、本発明のデータ変換ツール600は、セルパターンが部分一括ステンシルマスク内に収納されているか否かによって、収納されている場合はマスクのセルを配置情報(反転等)も含めて選択し、収納されていない場合は、可変整形ビームによる描画が可能なように矩形分割している。このため、すべてのパターンを描画することができる。
【0039】
部分一括マスク内の収納セルは、先に述べたように、スループットを悪化させる要因であるショット数がなるべく少なくなるもの(ショット数削減効果が大きいものあるいは参照回数が多いもの)を優先して入れてある。従って、微細パターンは容易に書けるが従来からネックとされていた電子線描画によるスループット改善が、部分一括露光法の適用しやすいメモリ回路等の繰り返しが多いパターンだけでなく、従来部分一括露光法の適用は難しいとされていたランダムロジック回路においても可能になるのである。
【0040】
以下本発明が適用された具体的な例について説明するが、この例によって本発明が制限を受けるものではないことは明白である。
【0041】
適用例1.
表面疎水化処理をヘキサメチルジシラザン蒸気にて施された8インチシリコンウェーハ上に、NEB−22(住友化学製ネガ型電子線用化学増幅型レジスト)を0.3μm厚になるように回転塗布後、110℃90秒でソフトベークした。このウェーハを日立製作所製電子線描画装置HL−800Dにて、上述のデータ変換ツール600を用いて作成された露光データに基づき、可変整形ビーム露光と部分一括露光を組み合わせながら電子線露光を行った。
【0042】
ここで、パターン形成に使用したデバイスパターンは、0.16μmデザインルールのロジックチップのゲート層(ゲート長:160nm)で、セルライブラリの配置はX軸反転、Y軸反転の双方を許容し(従って同一名称セルで4種類のパターンが存在する)、電源線を横方向にとり、電源線間隔が5.04μmで配置されている。デバイスパターンのブロックの大きさは縦565μm、横2190μmの横長チップである。この中に総数26812個のセルが参照されており、種類としては111種類であった。なおこのデバイスチップを部分一括露光法を全く使用しないで露光を行うことを想定した場合の総ショット数は623251ショットで、上位5つのセルの全ての配置(無し、X軸反転、Y軸反転、XY軸反転)を部分一括露光法で行い、残りを可変整形ビームで露光した場合の総ショット数は343778ショットで、約半減できることが予想された。
【0043】
予め部分一括マスクの最大収納領域(ウェーハ上5×5μm)に収まりきれるセルで、かつ、参照頻度と1セルあたりの可変整形ビームで露光した際のショット数の双方を勘案し、ショット数削減効果が最も高いと思われる5つのセルの、それぞれの配置情報(反転)に対応したパターンを21個収納が可能な一括選択範囲に5×4=20個配置し、ステンシルマスクを作成して、電子線描画装置に装着し、軸調整を行っておいた。最も参照頻度の高いセルが必ずしも総ショット数削減に有効とは限らない。この場合、最も参照頻度が高かったのはインバータセルであるが(参照回数5405回)、矩形分割したときの図形数は3個である。なおセルパターンの配置は全て反転等の操作を行ったのちの左下すみを原点にした。これらの情報(セル名称、配置情報、ブロック位置番号、原点)を有するデータベースを、本発明で使用するデータ変換ツール600と同一のディレクトリに予め作成した。この場合はわずか20個のデータベースであったので、エディタを用いて作成したが、数が多い場合には、これを自動作成するツールを作成することが好適である。
【0044】
露光におけるウェーハ上のマップは、上記チップを縦800μm横3000μmのピッチでウェーハ全面(露光有効領域が全てウェーハにかかるものまで配置、ウェーハエッジにかかるものは削除)に並べたものを用い、焦点位置は露光時の最適フォーカス位置(200868LSB)で固定した。露光量は13μC/cm2に固定した。
【0045】
露光終了後ウェーハを105℃90秒でポスト露光ベークを行い、NMD−W(界面活性剤入り現像液。東京応化製)にて60秒間パドル現像を行い、純水にてリンス後100℃60秒ポストベークした。露光に要した時間は52分であった。
【0046】
比較例1.
露光データ作成を、適用例1に述べたHL800D用ソフトウェアではなく、全て可変整形露光にて行うように指示したデータ変換を行い作成した露光データを利用して、全く部分一括露光法を使用せずに露光を行った他は、全く実施例1と同様にして、電子線描画を行った。露光に要した時間は105分であった。
【0047】
以上より、実施の形態1によれば、露光データ処理を行う時にマスターとして参照される部分一括ステンシルマスクデータベース500を作成する。この部分一括ステンシルマスクデータベース500中には、セルライブラリ名称、配置情報(反転、回転等)、実際のステンシルマスク上での配置場所(ブロックの位置)が少なくとも含まれており、必要に応じてパターン配置のオフセット量等の情報を付加することもできる。この部分一括ステンシルマスクデータベース500を参照することにより、名称と配置情報の組み合わせと実際に作り込まれているステンシルマスクの場所情報の1:1対応関係を完全に保証することができ、これに基づき電子ビーム露光装置の露光ファイルが作成することができる。
【0048】
実施の形態2(適用例2).
本実施の形態2では、上述の実施の形態1における適用例1と異なり、露光データ作成を、上述のHL800D用ソフトウェアではなく、アドバンテストF5120用ソフトウェアでデータ変換を行い作成した露光データを利用して、部分一括露光法を併用しながら露光を行う。その他は、上述の実施の形態1における適用例1と同様にして電子線描画を行った。ウェーハ400上のショットマップは言うまでも無く全く同一である。
【0049】
なお、アドバンテストの電子線描画装置では1ブロックあたり100セルが収納可能であるため(但しステンシルマスクの倍率は日立の25倍に対し60倍である)、上位25個のセルの配置情報(無し、X軸反転、Y軸反転、XY軸反転の4種類)に対応する100パターンを予めステンシルマスクに作りこんでおき、F5120に装着し軸調整を行っておいた。
【0050】
上述の実施の形態1における適用例1と同様に解析した結果、上記ステンシルマスクを使った部分一括露光を併用すると、デバイスチップ1個あたりの総ショット数は184975ショットであり、日立の場合のさらに半分、もとのデータを全て可変整形ビームで露光する場合に比べて約1/4になることがわかった。実際に露光に要した時間は35分であった。
【0051】
比較例2.
露光データ作成を、適用例2に述べたソフトウェアではなく、全て可変整形露光にて行うように指示したデータ変換をベクセルウイン(富士通製)で行い作成した露光データを利用して、全く部分一括露光法を使用せずに露光を行った。その他は、適用例2とまったく同様にして、電子線描画を行った。露光に要した時間は153分であった。
【0052】
以上より、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様に、名称と配置情報の組み合わせと実際に作り込まれているステンシルマスクの場所情報の1:1対応関係を完全に保証することができ、これに基づき電子ビーム露光装置の露光ファイルが作成することができる。
【0053】
【発明の効果】
以上より、本発明によれば、セルライブラリ名称、配置情報(反転、回転等)、実際のステンシルマスク上での配置場所(ブロックの位置)を少なくとも含み、必要に応じてパターン配置のオフセット量等の情報を付加することもできる部分一括ステンシルマスクデータベース500を作成することができる。この部分一括ステンシルマスクデータベース500を参照することにより、同一名称で参照されているが回転またはミラー反転等により異なった図形として配置されているセルライブラリの各パターンと部分一括マスクパターンの各対応する部分との間の1:1対応を確保することができ、EB描画ファイルを作成できる露光データの作成装置および方法を提供することができる。
【0054】
すなわち、同一名称で参照されていながら実際には回転やミラー反転されているために同一の図形とはなっていないまま回路パターン上に配置されたセルライブラリと部分一括マスクに作り込んだ同一の名称であるが、回転やミラー反転に対応してそれぞれに対応する図形変換を行った選択部分(複数個)が1:1に対応させることができないという問題点が解決され、それぞれが1:1対応となり、これによりEB露光ファイルを作成することができる露光データの作成装置および方法を提供することができる。
【0055】
これにより、ロジック回路部分を包含する半導体集積回路パターンをロジックライブラリパターンを予め部分一括マスクに作り込んでおいたものを使って電子ビーム露光することが可能となる。この結果、セルライブラリを引用するようなロジック回路部分を包含する半導体集積回路の製造を電子ビーム露光による部分一括露光法によって行うことができる半導体集積回路の製造方法を提供することができる。
【0056】
さらに付加的には、従来処理速度が遅いことが問題であった電子ビーム描画法による半導体集積回路製造が、メモリー回路のように繰り返し性の高いパターンのみならず、たとえロジック回路のように多数のロジックセルライブラリを引用して構成されるものであっても、引用頻度の高いセルを抽出して、予め部分一括マスク上に1つのセルにつき、必要な図形変換(回転、ミラー反転)に対応する数だけのセル図形を作り込んでおき、この方法により引用場所、図形変換を1:1対応させて部分一括マスクから対応部分を選んで電子ビーム露光を行うことにより、つまり部分一括露光法を適用することにより、高速に製造ができる半導体集積回路の製造方法を提供することができる。さらに、従来は繰り返し性の高いパターンを有するメモリーデバイスのみに有効とされていた部分一括露光法がセルライブラリを複数引用するようなロジック回路を包含する半導体集積回路製造にも適用できる半導体集積回路の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の部分一括露光法でデバイスパターンを作成した場合を説明する図である。
【図2】本発明の露光データ変換方法(データ変換ツール600)の具体的な動作を示すフローチャートである。
【図3】あるセルライブラリが反転または回転等の操作を受けて配置された場合に形成されるパターンを模式的に示す図である。
【図4】従来の部分一括露光法でデバイスパターンを作成した場合を説明する図である。
【符号の説明】
100 セルライブラリ、 110,120,130 名前、 115,125,135 パターン、 200 実際の回路パターン、 310320,330,340,350,360 部分一括露光用ステンシルマスク、 400 ウェーハ、 410 ウェーハ400上に誤って焼き付けられた回路パターン、 420 ウェーハ400上に正しく焼き付けられた回路パターン、 500 部分一括ステンシルマスクデータベース、 550 情報、 600 データ変換ツール、 700 従来のデータ変換ツール。
Claims (13)
- 部分一括露光用ステンシルマスクを用いてウェーハ上にパターンを部分一括露光する際に参照される露光データの作成装置であって、
ロジック回路の名称と露光パターンの形状とを含むセルライブラリと、
前記セルライブラリに含まれるロジック回路の名称と、該名称に対応する露光パターンの形状を前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置した際の反転又は回転についての配置情報と、前記部分一括露光用ステンシルマスク上の露光パターンの形状の配置座標とを少なくとも記録した部分一括露光用ステンシルマスク記録部と、
ウェーハ上に露光するロジック回路パターンの情報を読み込む読込手段と、
前記読込手段によって読み込まれた情報に対応し前記部分一括露光用ステンシルマスク記録部に記録されたロジック回路の名称と、該名称に対応する配置情報とを参照して、前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置された露光パターンと配置座標とを検索する検索手段と、
前記検索手段により検索された前記露光パターン及び前記配置座標を露光データとして出力する出力手段と
を備えたことを特徴とする露光データの作成装置。 - 請求項1記載の露光データの作成装置において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報とX軸でミラー反転しない情報とを有することを特徴とする露光データの作成装置。
- 請求項1記載の露光データの作成装置において、前記配置情報は、露光パターンをY軸でミラー反転した情報とY軸でミラー反転しない情報とを有することを特徴とする露光データの作成装置。
- 請求項1記載の露光データの作成装置において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報、X軸でミラー反転しない情報、露光パターンをY軸でミラー反転した情報およびY軸でミラー反転しない情報を有することを特徴とする露光データの作成装置。
- 請求項1記載の露光データの作成装置において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報、X軸でミラー反転しない情報、露光パターンを0度回転した情報および露光パターンを180度回転した情報を有することを特徴とする露光データの作成装置。
- 請求項1記載の露光データの作成装置において、前記配置情報は、露光パターンをY軸でミラー反転した情報、Y軸でミラー反転しない情報、露光パターンを0度回転した情報および露光パターンを180度回転した情報を有することを特徴とする露光データの作成装置。
- 部分一括露光用ステンシルマスクを用いてウェーハ上にパターンを部分一括露光する際に参照される露光データの作成方法であって、
セルライブラリに含まれるロジック回路の名称と、該名称に対応して前記セルライブラリに含まれる露光パターンの形状を前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置した際の反転又は回転についての配置情報と、前記部分一括露光用ステンシルマスク上の露光パターンの形状の配置座標とを少なくとも部分一括露光用ステンシルマスク記録部に記録する記録ステップと、
ウェーハ上に露光するロジック回路パターンの情報を読み込む読込ステップと、
前記読込ステップで読み込まれた情報に対応し前記部分一括露光用ステンシルマスク記録部に記録されたロジック回路の名称と、該名称に対応する配置情報とを参照して、前記部分一括露光用ステンシルマスク上に配置された露光パターンと配置座標とを検索する検索ステップと、
前記検索ステップにより検索された前記露光パターン及び前記配置座標を露光データとして出力する出力ステップと
を備えたことを特徴とする露光データの作成方法。 - 請求項7記載の露光データの作成方法において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報とX軸でミラー反転しない情報とを有することを特徴とする露光データの作成方法。
- 請求項7記載の露光データの作成方法において、前記配置情報は、露光パターンをY軸でミラー反転した情報とY軸でミラー反転しない情報とを有することを特徴とする露光データの作成方法。
- 請求項7記載の露光データの作成方法において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報、X軸でミラー反転しない情報、露光パターンをY軸でミラー反転した情報およびY軸でミラー反転しない情報を有することを特徴とする露光データの作成方法。
- 請求項7記載の露光データの作成方法において、前記配置情報は、露光パターンをX軸でミラー反転した情報、X軸でミラー反転しない情報、露光パターンを0度回転した情報および露光パターンを180度回転した情報を有することを特徴とする露光データの作成方法。
- 請求項7記載の露光データの作成方法において、前記配置情報は、露光パターンをY軸でミラー反転した情報、Y軸でミラー反転しない情報、露光パターンを0度回転した情報および露光パターンを180度回転した情報を有することを特徴とする露光データの作成方法。
- 請求項7ないし12記載の露光データの作成方法を使用して微細パターンを形成する半導体集積回路の製造方法。
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