JP4529398B2

JP4529398B2 - ダミーパターン情報生成装置、パターン情報生成装置、マスク作成方法、ダミーパターン情報生成方法、プログラム及び上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

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Publication number: JP4529398B2
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Inventors: 薫小池
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Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005101405A

Description

本発明は、ダミーパターン情報生成装置、パターン情報生成装置、マスク作成方法、ダミーパターン情報生成方法、プログラム及び上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。特に、荷電粒子線投影露光方法で用いるマスクのパターン面積密度を均一化する手法、マスク作成方法、半導体装置の製造方法に関する。また、同一のレジスト層に荷電粒子線投影露光とそれ以外の露光とを組みあせてパターンを形成する方法、および、ダミーパターンの形成方法に関する。

近年ますます微細化される半導体集積回路を製造するために、紫外線露光技術に代わる新しい露光技術が求められており、荷電粒子線投影露光、特に、電子線投影露光技術が注目されている。この電子線投影露光技術で用いるマスクにはステンシル型と散乱メンブレン型とが知られているが、どちらの構造も薄膜基板を用いるため、回路パターンの配置に偏りがある場合は、自身の持つ応力などで歪みやすい。

半導体集積回路などの作成に用いられる半導体基板を平坦化するための工程（主に化学機械研磨が用いられる）でも、回路パターンの配置に偏りがあると均一に平坦化できないので、ダミーパターンを回路パターンに配置する種々の方法が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

一方、ステンシルマスクを用いる場合は、ドーナッツ状のパターンの形成が不可能なので、１つのパターンを２つの相補的なパターンに分割（相補分割）し、２枚のステンシルマスクで２回の露光が必要である。ただし、この相補露光はスループット（単位時間あたりの処理量）、マスク面積、マスク強度などで不利であるため、荷電粒子線投影露光と従来の紫外線露光とを組み合わせた同層ミックス・アンド・マッチ（以下、同層Ｍ＆Ｍ）露光も提案されている（例えば、特許文献５参照）。
特開平８−１６０５９０号公報特開平１０−２９３３９１号公報特開２００１−２６７３２１号公報特開２００２−１７６１０２号公報特開２００１−１４４００１号公報

上述した基板の平坦化技術を荷電粒子線投影露光においても用いることができるが、ダミーパターンは回路パターンの無いところにしか配置できないので、回路パターンが存在する領域の面積密度偏りは補正できない。これは、荷電粒子線投影露光では、基板全体の平坦化ということよりも一部の狭い範囲だけを見た場合でもパターン面積密度を均一にする必要があるからである。

また、密なパターン面積密度にあわせてダミーパターンを配置したのでは、マスクを透過する荷電粒子線の量が増え荷電粒子線同士のクーロン反発に起因する露光ビームのボケが増大する。つまり解像力が低下する。さらにマスクの強度も低下するので、できるだけ低い（疎な）パターン面積密度にあわせてダミーパターンを配置したい。

また、上記した同層Ｍ＆Ｍ露光では、荷電粒子線投影露光用マスクの回路パターン配置の偏りを補正する提案はなされていない。

本発明は、パターン面積密度の偏りを少なく均一にすることを目的とする。

また、本発明は、できるだけ低い（疎な）パターン面積密度にあわせてダミーパターンを配置することを目的とする。

この発明に係るダミーパターン情報生成装置は、マスクに配置するためのパターン情報を記憶する記憶部と、上記マスク上に所定の領域を仮想配置する仮想配置部と、上記仮想配置部により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させる移動部と、上記記憶部により記憶されたパターン情報に基づいて、上記移動部により上記所定の領域が移動させられるごとにパターン情報により描かれるパターンの所定の領域における面積密度を計算する計算部と、上記計算部により計算された面積密度に基づいて、上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する生成部とを備え、上記生成部は、上記移動部により移動させられる所定の領域の中央部にダミーパターンが配置された場合に、上記計算部により計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくようにダミーパターン情報を生成する。

上記ダミーパターン情報生成装置は、さらに、上記計算部により計算された面積密度が所定の値より小さいかどうかを判断する判断部と、上記判断部により判断された結果、面積密度が所定の値より小さくない場合に、上記記憶部により記憶されたパターン情報を複数のパターン情報に分割する分割部とを備え、上記移動部は、上記仮想配置部により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させ、上記計算部は、上記分割部により分割された複数のパターン情報のうちのいずれかのパターン情報に基づいて、上記移動部により上記所定の領域が移動させられるごとに所定の領域における面積密度を再計算し、上記生成部は、上記計算部により再計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくように、上記分割部により分割された複数のパターン情報のうちのいずれかのパターン情報と共に上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する。

この発明に係るダミーパターン情報生成装置は、上記マスクに配置するためのパターン情報を記憶する記憶部と、上記記憶部により記憶されたパターン情報に基づいて、パターンの線幅を所定の大きさだけ仮想縮小する仮想縮小部と、上記仮想縮小部により仮想縮小された結果、消滅することになったパターンの面積密度を計算する計算部と、上記計算部により計算された面積密度に基づいて、上記消滅することになったパターンと共に上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する生成部と、上記マスク上に所定の領域を仮想配置する仮想配置部と、上記仮想配置部により仮想配置された所定の領域を所定の距離だけ移動させる移動部とを備え、上記計算部は、上記移動部により上記所定の領域が移動させられるごとに、上記消滅することになったパターンの所定の領域における面積密度を計算し、上記生成部は、上記計算部により計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくようにダミーパターン情報を生成する。

この発明に係るパターン情報生成装置は、上記ダミーパターン情報生成装置により生成されたダミーパターン情報に基づいて、マスクに配置するためのパターン情報を生成することを特徴とする。

この発明に係るマスク作成方法は、以下の工程を備えたことを特徴とする。

（１）回路パターンを所定の大きさの計算ウィンドウで区分けする工程、
（２）上記区分けする工程により区分けされた各計算ウィンドウにおけるパターン面積密度を計算する第１の計算工程、
（３）上記第１の計算工程により計算された結果、同層ミックス・アンド・マッチ（Ｍ＆Ｍ）露光を実施するかどうかを決定する工程、
（４）上記決定する工程により同層Ｍ＆Ｍ露光を実施する場合に、同層Ｍ＆Ｍ露光で露光するパターンを切り分ける工程、
（５）上記切り分ける工程により切り分けられた同層Ｍ＆Ｍ露光で露光しないパターンのパターン面積密度を上記計算ウィンドウごとに計算する第２の計算工程、
（６）上記第２の計算工程により計算された同層Ｍ＆Ｍ露光で露光しないパターンのパターン面積密度に基づいて、平均化の目標パターン面積密度を算出する第１の算出工程、
（７）上記切り分ける工程により切り分けられた同層Ｍ＆Ｍ露光で露光しないパターンに対し、ダミーパターンを生成してはならない禁止領域を算出する第２の算出工程、
（８）上記第１の算出工程により算出された平均化の目標パターン面積密度と上記第２の算出工程により算出された禁止領域とに基づいて、ダミーパターンの生成／配置を補正ウィンドウごとに行う工程、
（９）上記ダミーパターンの生成／配置を補正ウィンドウごとに行う工程によりダミーパターンの生成／配置が行なわれたパターンに対し、計算ウィンドウごとにパターン面積密度を計算する第３の計算工程、
（１０）上記第３の計算工程により計算された面積密度が所定の範囲内にあるかどうかを決定する工程。

この発明に係るダミーパターン情報生成方法は、マスクに配置するためのパターン情報を記憶装置に記憶する記憶工程と、上記マスク上に所定の領域を仮想配置する仮想配置工程と、上記仮想配置工程により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させる移動工程と、上記記憶工程により記憶装置に記憶されたパターン情報に基づいて、上記移動工程により上記所定の領域が移動させられるごとにパターン情報により描かれるパターンの所定の領域における面積密度を計算する計算工程と、上記計算工程により計算された面積密度に基づいて、上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する生成工程とを備え、上記ダミーパターン情報を生成する生成工程は、上記計算工程により計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくようにダミーパターン情報を生成する。

この発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、マスクに配置するためのパターン情報を記憶装置に記憶する記憶処理と、上記マスク上に所定の領域を仮想配置する仮想配置処理と、上記仮想配置処理により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させる移動処理と、上記記憶処理により記憶装置に記憶されたパターン情報に基づいて、上記移動処理により上記所定の領域が移動させられるごとにパターン情報により描かれるパターンの所定の領域における面積密度を計算する計算処理と、上記計算処理により計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくように、上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する生成処理とをコンピュータに実行させるためのプログラム又は上記プログラムを記録した。

本発明によれば、荷電粒子線投影露光用マスクのパターン面積密度が均一化されるので、位置精度が向上する。

また、荷電粒子線投影露光用マスクのパターン面積密度が均一化されるので、近接効果補正が不要もしくは軽減され、マスクと転写結果の線幅精度が向上する。

また、荷電粒子線投影露光用マスクの開口部の面積密度が均一化されるので、マスクの機械的強度が向上する。

また、荷電粒子線投影露光用マスクにおいて大開口をなくすことが出来るので、マスク破損を防止できる。

また、荷電粒子線投影露光用マスクのパターン面積密度が低い（疎な）値で均一化されるので、荷電粒子線同士のクーロン反発に起因するビームのボケ量を減らすことが出来る。

また、荷電粒子線投影露光用マスクの製造コストを下げることが出来る。

また、ＣＭＰ（化学機械研磨）などの他プロセス用のダミーパターンを生成させる必要が無くなる。

以下に説明するように、本実施の形態では、荷電粒子線投影露光方法で用いるマスクのパターン面積密度を均一化する手法、マスク、マスク作成方法、半導体装置の製造方法に関し、ダミーパターンの形成方法と、同一のレジスト層に荷電粒子線投影露光とそれ以外の露光とを組みあせてパターンを形成する方法を提供する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における情報生成装置の外観を示す図である。

図１において、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）表示装置４１、キーボード（Ｋ／Ｂ）４２、マウス４３、コンパクトディスク装置（ＣＤＤ）８６、プリンタ装置８７、スキャナ装置８８は、情報生成装置（ダミーパターン情報生成装置、ダミーパターン情報生成装置の一例である）としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１００にケーブルで接続されている。ＰＣ１００は、例えば、パターン回路設計に用いるＣＡＤ装置が挙げられる。

図２は、実施の形態１における情報生成装置のハードウェア構成図である。

図２において、プログラムを実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３７は、バス３８を介してＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）３９（記憶装置の一例である）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）４０（記憶装置の一例である）、ＣＲＴ表示装置４１、Ｋ／Ｂ４２、マウス４３、通信ボード４４、ＦＤＤ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）４５、磁気ディスク装置４６（記憶装置の一例である）、ＣＤＤ８６、プリンタ装置８７、スキャナ装置８８と接続されている。通信ボード４４は、他の装置、或いはネットワーク３０に接続されている。

ここで、ネットワーク３０は、例えば、インターネット、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）でも構わない。

磁気ディスク装置４６には、オペレーティングシステム（ＯＳ）４７、ウィンドウシステム４８、プログラム群４９、ファイル群５０が記憶されている。プログラム群４９は、ＣＰＵ３７、ＯＳ４７、ウィンドウシステム４８により実行される。

また、以下の説明において、各実施の形態の説明において「〜部」として説明したものは、一部或いはすべてコンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。これらのプログラムは、例えば、Ｃ言語により作成することができる。或いは、ＨＴＭＬやＳＧＭＬやＸＭＬを用いても構わない。或いは、ＪＡＶＡ（登録商標）を用いて画面表示を行っても構わない。或いは、各実施の形態の説明において「〜部」として説明したものは、一部或いはすべてハードウェアにより構成することもできる。

プログラムにより構成する場合、上記プログラム群には、各実施の形態の説明において「〜部」として説明したものにより実行されるプログラムが記憶されている。

また、各実施の形態の説明において「〜部」として説明したものは、ＲＯＭに記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェア或いは、ハードウェア或いは、ソフトウェアとハードウェアとファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。

また、上記各実施の形態を実施させるプログラムは、記憶装置の一例として、磁気ディスク装置、ＦＤ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＤｉｓｋ）、光ディスク、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）等のその他の記録媒体による記録装置を用いて記憶されても構わない。

また、出力部は、ＣＲＴ表示装置、その他の表示装置、プリンタ装置等の出力装置を用いても構わない。

図３は、本実施の形態１における情報生成装置のブロック図である。

図３において、情報生成装置としてのＰＣ１００は、ダミーパターン情報生成装置２００、パターン情報生成装置３００を備えている。

ダミーパターン情報生成装置２００は、仮想配置部１１０、移動部１２０、計算部１３０、生成部１４０、判断部１５０、分割部１６０、記憶部１７０、仮想縮小部１８０、入力部１９０、出力部１９５を備えている。

パターン情報生成装置３００は、入力部３１０、出力部３２０、生成部３３０、記憶部３４０を備えている。

図４は、実施の形態１における情報生成装置の動作を説明するフローチャートを示す図である。

Ｓ（ステップ）４０１において、入力工程として、入力部１９０は、マスクに配置するためのパターン情報を入力する。

Ｓ４０２において、記憶工程として、記憶部１７０は、マスクに配置するためのパターン情報を記憶する。或いは、記憶装置に記憶させる。

Ｓ４０３において、仮想配置工程として、仮想配置部１１０は、上記マスク上に所定の領域を仮想配置する。言いかえれば、仮想配置部１１０は、回路パターンを所定の大きさの計算ウィンドウで区分けする。

Ｓ４０４において、第１の移動工程として、移動部１２０は、上記仮想配置部１１０により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させる。

Ｓ４０５において、第１の計算工程として、計算部１３０は、上記記憶部１７０により記憶されたパターン情報に基づいて、上記移動部１２０により上記所定の領域が移動させられるごとにパターン情報により描かれるパターンの所定の領域における面積密度を計算する。言いかえれば、計算部１３０は、上記区分けする工程により区分けされた各計算ウィンドウにおけるパターン面積密度を計算する。

Ｓ４０６において、第１の判断工程として、判断部１５０は、上記計算部１３０により計算された面積密度が所定の値より小さいかどうかを判断する。言いかえれば、判断部１５０は、上記第１の計算工程により計算された結果、同層ミックス・アンド・マッチ（Ｍ＆Ｍ）露光を実施するかどうかを決定する。

Ｓ４０７において、第１の仮想縮小工程として、仮想縮小部１８０は、上記記憶部１７０により記憶されたパターン情報に基づいて、パターンの線幅を所定の大きさだけ仮想縮小する。所定の大きさとして、例えば、２００ｎｍとする。或いは、荷電粒子線投影露光により露光可能であるが、例えば、紫外線露光では露光不可能であるパターンの線幅を所定の大きさとする。荷電粒子線投影露光以外で露光可能であるパターンの線幅は、なるべく、荷電粒子線投影露光以外で露光することで、荷電粒子線投影露光により露光するパターンをできる限り疎にすることができる。

Ｓ４０８において、第１の分割工程として、分割部１６０は、上記判断部１５０により判断された結果、面積密度が所定の値より小さくない場合に、上記記憶部１７０により記憶されたパターン情報を複数のパターン情報に分割し、上記複数のパターン情報を元のパターンの線幅に復元する。すなわち、上記仮想縮小部１８０により仮想縮小された上記複数のパターン情報を所定の大きさだけ太らせる。言いかえれば、分割部１６０は、上記決定する工程により同層Ｍ＆Ｍ露光を実施する場合に、同層Ｍ＆Ｍ露光で露光するパターンを切り分ける。

Ｓ４０９において、第２の仮想縮小工程として、仮想縮小部１８０は、分割部１６０により分割された同層Ｍ＆Ｍ露光で露光するパターンのパターン情報に基づいて、パターンの線幅を所定の大きさだけ仮想縮小する。ここでは、第２の仮想縮小工程を行なっているが、第２の仮想縮小工程は無くても構わない。

Ｓ４１０において、第２の分割工程として、分割部１６０は、第２の仮想縮小工程として上記仮想縮小部１８０により仮想縮小されたパターン情報をさらに複数のパターン情報に分割し、上記複数のパターン情報を元のパターンの線幅に復元する。すなわち、上記仮想縮小部１８０により仮想縮小された上記複数のパターン情報を所定の大きさだけ太らせる。ここでは、第２の分割工程を行なっているが、第２の分割工程は無くても構わない。

Ｓ４１１において、第２の移動工程として、上記移動部１２０は、上記仮想配置部１１０により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させる。

Ｓ４１２において、第２の計算工程として、上記計算部１３０は、上記分割部１６０により分割された複数のパターン情報のうちのいずれかのパターン情報に基づいて、上記移動部１２０により上記所定の領域が移動させられるごとに所定の領域における面積密度を再計算する。言いかえれば、上記計算部１３０は、上記仮想縮小部１８０により仮想縮小された結果、消滅することになったパターンの面積密度を計算する。上記計算部１３０は、上記移動部１２０により上記所定の領域が移動させられるごとに、上記消滅することになったパターンの所定の領域における面積密度を計算する。さらに言いかえれば、上記計算部１３０は、上記切り分ける工程により切り分けられた同層Ｍ＆Ｍ露光で露光しないパターンのパターン面積密度を上記計算ウィンドウごとに計算する。

Ｓ４１３において、第１の算出工程として、計算部１３０は、上記第２の計算工程により計算された同層Ｍ＆Ｍ露光で露光しないパターンのパターン面積密度に基づいて、平均化の目標パターン面積密度を算出する。

Ｓ４１４において、第２の算出工程として、計算部１３０は、上記切り分ける工程により切り分けられた同層Ｍ＆Ｍ露光で露光しないパターンに対し、ダミーパターンを生成してはならない禁止領域を算出する。

Ｓ４１５において、生成工程として、生成部１４０は、上記計算部１３０により計算された面積密度に基づいて、上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する。上記生成部１４０は、上記移動部１２０により移動させられる所定の領域の中央部にダミーパターンが配置された場合に、上記計算部１３０により計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくようにダミーパターン情報を生成する。上記生成部１４０は、上記計算部１３０により再計算された面積密度に基づいて、上記分割部１６０により分割された複数のパターン情報のうちのいずれかのパターン情報と共に上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する。また、生成部１４０は、上記計算部１３０により計算された面積密度に基づいて、上記消滅することになったパターンと共に上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する。言いかえれば、生成部１４０は、上記第１の算出工程により算出された平均化の目標パターン面積密度と上記第２の算出工程により算出された禁止領域とに基づいて、ダミーパターンの生成／配置を補正ウィンドウごとに行う。

Ｓ４１６において、第３の計算工程として、計算部１３０は、上記ダミーパターンの生成／配置を補正ウィンドウごとに行う工程によりダミーパターンの生成／配置が行なわれたパターンに対し、計算ウィンドウごとにパターン面積密度を計算する。

Ｓ４１７において、第２の判断工程として、判断部１５０は、上記第３の計算工程により計算された面積密度が所定の範囲内にあるかどうかを決定する。

Ｓ４１８において、出力工程として、出力部１９５は、上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を出力する。

本実施の形態では、上記各ステップおよび、これらの組み合わせによりダミーパターン情報生成方法を提案する。

パターン情報生成装置３００の入力部３１０は、上記ダミーパターン情報生成装置２００により生成されたダミーパターン情報を入力する。

記憶部３４０は、入力されたダミーパターン情報を記憶する。或いは、記憶装置に記憶させる。

生成部３３０は、入力されたダミーパターン情報に基づいて、マスクに配置するためのパターン情報を生成する。

出力部３２０は、生成されたマスクに配置するためのパターン情報を出力する。

以上のように、荷電粒子線投影露光に用いられるマスクの回路パターンの面積密度が均一になるように、所定の大きさのパターン面積密度の計算領域を所定のステップで動かして回路パターンの面積密度を計算して、ダミーパターンを配置する。

図４におけるＳ４０３の仮想配置工程における四角状に仮想配置された所定の領域の長さとＳ４０４、Ｓ４１１の第１と第２の移動工程における所定の距離とは同じでも良いが、所定の距離が所定の領域の長さ（四角状の領域の一辺の長さ）より小さい方が望ましい。言い換えれば、所定の領域の一例である計算領域と所定の距離の一例であるステップ量とは同じでも良いが、通常は異なっている。ステップ量が小さい方が望ましい。荷電粒子線投影露光用マスクは、クーロン反発によるビームのぼけとパターン開口によるマスクの変形を避けるために、パターン面積密度を低くかつ一定にするのが望ましく、上記一定にする領域が小さい方が望ましい。或いはあまり大きくない方が望ましい。例えば、１００μｍ□（角）の計算領域で１０％の面積密度としても、その内部の１０μｍ□に５０％のパターン集中があると、ビームのぼけとマスクの変形にとって悪影響があるからである。また、上記一定にする領域を小さくする方が良いからといって、例えば、計算領域とステップ量との両方を１０μｍ□とすると、ある１０μｍ□とその隣接領域とで大きくパターン集中部の位置に差があっても把握できない。よって、移動部１２０は、上記仮想配置部１１０により四角状に仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させることが望ましい。

また、生成部１４０によるダミーパターンを配置する領域（補正ウィンドウ）は前記計算領域の中央に仮想配置され、その領域の大きさは前記ステップ量と同じである。補正ウィンドウどうしを重ねると補正まで複数回かかってしまうからである。よって、四角状に仮想配置する補正ウィンドウの一辺長さとステップ量とを同じにするのが望ましい。

また、上記計算部１３０によるパターン面積密度計算と生成部１４０によるダミーパターンの配置は、所定の収束条件を満たすまでに繰り返し実施するか、もしくは、所定の繰り返し回数だけ実施する。所定の収束条件は、マスクに許容される線幅に応じて決められる。

また、上記計算部１３０によるダミーパターンを配置することを禁止する禁止領域を、回路パターンの着目しているレイヤーと回路として接続しているレイヤーの回路パターンを所定量だけ太らせることで生成する。

また、回路として接続しているレイヤーもダミーパターンを発生させる場合、そのレイヤーと回路として接続しているレイヤーの回路パターンも禁止領域演算に用いる。

また、特定のレイヤーに含まれる全回路パターンを禁止領域とすることも可能である。

また、上記生成部１４０は、後述するように、繰り返して配置されていないダミーパターンを優先的に変形、除去するのが望ましい。

上記分割部１６０は、回路パターンを半導体基板に一度の荷電粒子線投影露光だけで露光するのではなく、複数回の露光によって行う場合に、おのおのの露光で用いるマスクの内、荷電粒子線投影露光に用いるマスクについては回路パターンの面積密度が均一になるように、回路パターンをそれぞれの露光に用いるマスクに分割する。そのため、判断部１５０が上記計算部１３０により計算された面積密度が所定の値より小さいかどうかを判断する。言い換えれば、荷電粒子線投影露光に用いるマスクについて面積密度が所定の値より小さくなるように、分割部１６０は、回路パターンをそれぞれの露光に用いるマスクに分割する。すなわち、荷電粒子線投影露光とそれ以外の露光とのパターンを、パターンの寸法に応じて区分けする。

上記第１の分割工程では、複数回の露光のうち少なくとも一回は荷電粒子線投影露光であるが、それ以外については紫外線露光、電子線直接描画など、どのような露光技術を用いても良い。

上記第２の分割工程では、荷電粒子線投影露光ではない露光のパターンをさらにパターンの寸法に応じて区分けして、小さい寸法のパターンは荷電粒子線投影露光ではない露光でのみパターンを形成し、大きい寸法のパターンはその領域に荷電粒子線投影露光でのダミーパターンを生成させることがある。

また、荷電粒子線投影露光ではない露光パターンのうち大きい寸法のパターンから所定量のみ細らせた領域を、ダミーパターン禁止領域から除外する。

以下に上記各工程について詳細に説明する。

図５は、計算ウィンドウとステップ・ピッチを示す図である。

図４におけるＳ４０３について、回路パターンを所定の大きさの計算ウィンドウで区分けする。このときウィンドウのステップ・ピッチは計算ウィンドウの大きさとは独立に決められるものとする。計算ウィンドウの大きさとステップ・ピッチは荷電粒子線投影露光装置の電子光学特性や、マスクの製造プロセスと求められる仕様などから決定される。ともに概ね数ｕｍから２００ｕｍ程度が好適である。図５では計算ウィンドウサイズを１００ｕｍ、ステップ・ピッチを１０ｕｍとした。

図４におけるＳ４０５について、各計算ウィンドウにおけるパターン面積密度を計算する。

図４におけるＳ４０６について、Ｓ４０５で求めた各計算ウィンドウでのパターン面積密度から、同層Ｍ＆Ｍ露光を実施するかどうかを決定する。パターンの線幅に応じてあらかじめマスクに許容される、各計算ウィンドウにおける最大パターン面積密度と、各計算ウィンドウ間における最大のパターン面積密度差を決めておき、これを超える計算ウィンドウが発生した場合は回路パターン全体に同層Ｍ＆Ｍ露光を実施する。パターン面積密度が大きいとクーロン反発によるぼけが生じ、パターン面積密度差が大きいとマスクにひずみが生じるからである。一般的に極めて高密度なパターン領域は、回路ブロック間配線の太い配線が引かれている領域や、電気測定やパッケージ外への配線引出しのためのピンパッドなどがほとんどなので、同層Ｍ＆Ｍ露光（荷電粒子線投影露光に比べて低解像力）に太いパターンを振り分けることが、その領域のパターン面積密度を下げるのに効果的である。

図４におけるＳ４０７、Ｓ４０８について、同層Ｍ＆Ｍ露光を行う場合は、同層Ｍ＆Ｍで露光するパターンを切り分ける（例えば、別の設計レイヤーに振り分ける）。同層Ｍ＆Ｍをどの露光機、どのプロセスで行うかによって振り分け条件が決まる。高解像なＫｒＦ露光機とそのプロセスを用いるなら、例えば０．２ｕｍ以上のパターンは同層Ｍ＆Ｍ（ＫｒＦ露光）にて実施する、とすればよい。ある大きさ以上のパターンを切り出すには仮想縮小部１８０により、あるサイズだけ回路パターンを細らせれば、そのサイズ以下の回路パターンは消滅している。そして、分割部１６０により分割し、さらに、消滅しなかった一方の回路パターンを細らせた分と同じだけ太らせると消滅しなかった一方の回路パターンについて元に復元できる。ただし、ある大きさ以上のパターンを切り出す方法は、これに限るものではなく、他の公知な手段を用いても構わない。

図４におけるＳ４０９、Ｓ４１０について、切り分けられた同層Ｍ＆Ｍ露光パターンをさらに２種類に分ける。１種は同層Ｍ＆Ｍ露光するパターン部に荷電粒子線投影露光のダミーパターンを配置することの無いパターン（以下、これを同層Ｍ＆Ｍパターン１、と呼ぶ）で、もう一つはダミーパターンを配置することもあるパターン（以下、これを同層Ｍ＆Ｍパターン２、と呼ぶ）である。

この同層Ｍ＆Ｍパターン１と同層Ｍ＆Ｍパターン２は大きさにより振り分けられる。同層Ｍ＆Ｍパターン２はそのパターンの領域に荷電粒子線投影露光でダミーパターンが配置された場合、パターンを変形させるか二重露光かが必要となるのでサイズ下限が存在し、その大きさは概ね１ｕｍ程度である。同層Ｍ＆Ｍパターン１は同層Ｍ＆Ｍパターン２より小さいパターンで同層Ｍ＆Ｍ露光でのみ形成されるパターンである。

図６は、同層Ｍ＆Ｍ露光へのパターンを切り分けを示す図である。

仮想縮小部１８０が、上記記憶部１７０により記憶されたパターン情報に基づいて、パターンの線幅を所定の大きさだけ仮想縮小する（細らせる）。回路パターンを細らせれば、そのサイズ以下の回路パターンは消滅している。そして、分割部１６０により分割し、さらに、消滅しなかった一方の回路パターンを細らせた分と同じだけ太らせると消滅しなかった一方の回路パターンについて元に復元できる。ここでは、２回分割して、３つの回路パターンに分けているため、上記操作を再度繰り返す。

また、荷電粒子線投影露光による近接効果（高加速された荷電粒子がレジストに進入した後、進入個所近辺に露光エネルギーを与えてしまう現象）が同層Ｍ＆Ｍ露光に与える影響の補正に関しては、既知の手法（補助露光や同層Ｍ＆Ｍ露光側データのリサイズなど）を用いればよい。

図４におけるＳ４１２について、同層Ｍ＆Ｍ露光に回路パターンを振り分けた後に、仮想縮小部１８０により、あるサイズだけ回路パターンを細らせることにより消滅することになった消滅荷電粒子線投影露光に用いるマスクのための回路パターンについて、再度計算ウィンドウごとにパターン面積密度を計算する。

図４におけるＳ４１３について、仮想縮小部１８０により、あるサイズだけ回路パターンを細らせることにより消滅することになった消滅荷電粒子線投影露光に用いるマスクのための回路パターンについて、平均化の目標パターン面積密度を算出する。この目標パターン面積密度にどの程度尤度をもたせるかは、荷電粒子線投影露光装置の電子光学特性や、マスクの製造プロセスと求められる仕様などからあらかじめ求めておく。計算部１３０は、回路パターンに対する各計算ウィンドウごとのパターン面積密度の平均値が目標とする目標パターン面積密度を算出する。例えば、仮想縮小部１８０により、消滅することになった回路パターンの各計算ウィンドウごとのパターン面積密度値のうち最も密な値を目標パターン面積密度としてもよい。

図４におけるＳ４１４について、ダミーパターンを生成してはならない禁止領域を算出する。元々の回路パターンと注目している設計レイヤーと電気的に接している設計レイヤーのパターンから同層Ｍ＆Ｍ露光でダミー生成可能とされた領域を引いたパターンの領域とその周辺である。上記領域の周囲をどの程度禁止領域とするかは、露光の位置精度などから、ダミーパターンによって回路に短絡などの欠陥が生じないように量を決める。

上述したように同層Ｍ＆Ｍパターン２の領域にはダミーパターンを配置しても良いので、その領域はダミーパターン禁止領域ではなくなる。このとき、パターン端からどの距離まで禁止領域から除外するのかは、荷電粒子線投影露光と同層Ｍ＆Ｍ露光の合わせ精度や、両方から露光された場合のパターンの太り量などから決定する。一連の作業を図７に示す。

図７は、ダミーパターンの禁止領域生成を示す図である。

図７では、素子分離レイヤー、ゲートレイヤー、コンタクトレイヤーの各回路情報を示している。各レイヤー情報毎に所定量を仮想拡大させる（太らせる）。そして、関連全レイヤーの和をとり、関連全レイヤーの和からダミーパターンを配置しても良い同層Ｍ＆Ｍ露光用のパターンである同層Ｍ＆Ｍパターン２の領域を除外する。

また、さらに設計者が意図的にダミーパターン生成禁止領域を指定できるような工夫（例えば、特定の設計レイヤーのパターン部は禁止領域である、など）のあることが望ましい。

電気的に接している複数のレイヤーでダミーパターンを発生させる場合、例えばソース・ドレイン形成レイヤーとゲート形成レイヤーの双方でダミーパターンを発生させる場合は、各レイヤーで形成したダミーパターンによって回路に短絡などの欠陥が発生しないように配慮する必要がある。この場合、ダミーパターン生成禁止領域を算出する際の設計レイヤーを拡張することで解決できる。

図４におけるＳ４１５について、ダミーパターンの生成／配置は面積密度の補正ウィンドウごとに行う。この補正ウィンドウの大きさは計算ウィンドウのステップ・ピッチと同じで、計算ウィンドウとは違い補正ウィンドウはお互いが重なり合わない。

図８は、計算ウィンドウと補正ウィンドウとステップ・ピッチを示す図である。

図８に示すように、補正ウィンドウは計算ウィンドウの中央に位置している。計算ウィンドウ全域でパターン面積密度が目標値となるようにダミーパターンを仮に生成／配置し、実際のパターンデータへの生成／配置は補正ウィンドウ内のみとする。

ダミーパターンの生成／配置の方法は既知のものを利用する。例えば、あるウィンドウ内で一定のグリッドに乗るようにダミーを配置していく、空間利用効率を上げるためにダミーパターンのグリッド座標系を傾ける、などが既に考案されている。

ただしダミーパターン発生後のデータ圧縮効率を考慮して、個々のダミーパターンは出来るだけ同じものを利用することが望ましい。また、出来るだけ配列構造を崩さないことも考慮すべきである。具体的には、狭い空き領域に配置されるなどした配列構造を持たないダミーパターンを除去することなどでダミーパターンの面積密度を修正する。

同層Ｍ＆Ｍパターン２の領域にダミーパターンを配置した場合は、その同層Ｍ＆Ｍパターン２に修正を施す必要がある。ダミーパターンと同層Ｍ＆Ｍパターン２が二重露光されてもパターン形状に悪影響が無い場合（そうなるようにプロセスと計算パラメータを設定した場合）は、この修正は必要が無い。それ以外では、同層Ｍ＆Ｍパターン２からダミーパターン部分をくりぬく処理を行う。以下、図９〜１２にはくりぬき処理を施した例を示す。

図９は、ダミーパターン発生対象パターンを示す図である。

図９におけるダミーパターン発生対象パターンには、同層Ｍ＆Ｍパターン１，２、荷電粒子線層投影パターンの３つのパターン情報が示されている。

図１０は、ダミーパターン禁止領域を示す図である。

上述したように、各パターン情報毎に所定量を仮想拡大させる（太らせる）。そして、関連全パターンの和をとり、関連パターンの和からダミーパターンを配置しても良い同層Ｍ＆Ｍ露光用のパターンである同層Ｍ＆Ｍパターン２の領域が除外されている。

図１１は、荷電粒子線層投影パターン（ダミーパターン有り）を示す図である。

図１１では、図１０のダミーパターン禁止領域以外の領域にダミーパターンが配置され、目標パターン面積密度となっている荷電粒子線層投影パターンが示されている。

図１２は、同層Ｍ＆Ｍパターンを示す図である。

図１２では、同層Ｍ＆Ｍパターン２からダミーパターン部分がくりぬかれた同層Ｍ＆Ｍパターン２及び同層Ｍ＆Ｍパターン１が示されている。

図４におけるＳ４１６について、回路パターンの全領域についてダミーパターンの生成／配置が完了すれば、再度計算ウィンドウごとにパターン面積密度を計算する。

図４におけるＳ４１７について、Ｓ４１６で求めた各計算ウィンドウでのパターン面積密度から、ダミーパターンの生成／配置によって回路パターンの面積密度が均一化されているかどうかを決定する。あらかじめマスクに許容される、各計算ウィンドウにおける最大パターン面積密度と、各計算ウィンドウ間における最大のパターン面積密度差を決めておき、これを超える計算ウィンドウが発生した場合は、Ｓ４１５から再実行する。

なお、相補分割に関しては本実施の形態では言及しないが、これまで述べたような計算パラメータの算定には、相補分割を考慮しての数値決定が望ましい。例えば、同層Ｍ＆Ｍ露光を行う場合には、同層Ｍ＆Ｍ露光へのパターン振り分けによって相補分割を不要とするような計算パラメータを求める、などである。

以上のように、本実施の形態によれば回路パターンの面積密度が均一化される。さらに均一化されるパターン面積密度は従来手法より低い値に抑えられる。

そして、本実施の形態による荷電粒子線投影露光方法で用いるマスクのパターン面積密度を均一化する手法、ダミーパターンの形成方法、或いは同一のレジスト層に荷電粒子線投影露光とそれ以外の露光とを組みあせてパターンを形成する方法より生成されたパターン情報を用いて、マスクを作成する。また、上記マスク作成方法により作成されたマスクを用いて露光するころにより半導体装置を製造する。

以上のように、本実施の形態は、荷電粒子線投影露光において、
１．荷電粒子線投影露光に用いられるマスクの回路パターンの面積密度が均一になるように、所定の大きさのパターン面積密度の計算領域を所定のステップで動かして回路パターンの面積密度を計算して、ダミーパターンを配置する、
２．回路パターンを半導体基板に一度の荷電粒子線投影露光だけで露光するのではなく、複数回の露光によって行う場合に、おのおのの露光で用いるマスクの内、荷電粒子線投影露光に用いるマスクについては回路パターンの面積密度が均一になるように、回路パターンをそれぞれの露光に用いるマスクに分割する、およびこれらを組み合わせてマスク・データを作成する。

実施の形態１における情報生成装置の外観を示す図である。実施の形態１における情報生成装置のハードウェア構成図である。本実施の形態１における情報生成装置のブロック図である。実施の形態１における情報生成装置の動作を説明するフローチャートを示す図である。計算ウィンドウとステップ・ピッチを示す図である。同層Ｍ＆Ｍ露光へのパターンを切り分けを示す図である。ダミーパターンの禁止領域生成を示す図である。計算ウィンドウと補正ウィンドウとステップ・ピッチを示す図である。ダミーパターン発生対象パターンを示す図である。ダミーパターン禁止領域を示す図である。荷電粒子線層投影パターン（ダミーパターン有り）を示す図である。同層Ｍ＆Ｍパターンを示す図である。

符号の説明

３０ネットワーク、３７ＣＰＵ、３８バス、３９ＲＯＭ、４０ＲＡＭ、４１ＣＲＴ表示装置、４２Ｋ／Ｂ、４３マウス、４４通信ボード、４５ＦＤＤ、４６磁気ディスク装置、４７ＯＳ、４８ウィンドウシステム、４９プログラム群、５０ファイル群、８６コンパクトディスク装置、８７プリンタ装置、８８スキャナ装置、１００ＰＣ、１１０仮想配置部、１２０移動部、１３０計算部、１４０生成部、１５０判断部、１６０分割部、１７０記憶部、１８０仮想縮小部、１９０入力部、１９５出力部、２００ダミーパターン情報生成装置、３００パターン情報生成装置、３１０入力部、３２０出力部、３３０生成部、３４０記憶部。

Claims

マスクに配置するためのパターン情報を記憶する記憶部と、
上記マスク上に所定の領域を仮想配置する仮想配置部と、
上記仮想配置部により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させる移動部と、
上記記憶部により記憶されたパターン情報に基づいて、上記移動部により上記所定の領域が移動させられるごとにパターン情報により描かれるパターンの所定の領域における面積密度を計算する計算部と、
上記計算部により計算された面積密度に基づいて、上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する生成部と
を備え、
上記生成部は、上記移動部により移動させられる所定の領域の中央部にダミーパターンが配置された場合に、上記計算部により計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくようにダミーパターン情報を生成する
ダミーパターン情報生成装置。
マスクに配置するためのパターン情報を記憶する記憶部と、
上記マスク上に所定の領域を仮想配置する仮想配置部と、
上記仮想配置部により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させる移動部と、
上記記憶部により記憶されたパターン情報に基づいて、上記移動部により上記所定の領域が移動させられるごとにパターン情報により描かれるパターンの所定の領域における面積密度を計算する計算部と、
上記計算部により計算された面積密度に基づいて、上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する生成部と、
上記計算部により計算された面積密度が所定の値より小さいかどうかを判断する判断部と、
上記判断部により判断された結果、面積密度が所定の値より小さくない場合に、上記記憶部により記憶されたパターン情報を複数のパターン情報に分割する分割部と
を備え、
上記移動部は、上記仮想配置部により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させ、
上記計算部は、上記分割部により分割された複数のパターン情報のうちのいずれかのパターン情報に基づいて、上記移動部により上記所定の領域が移動させられるごとに所定の領域における面積密度を再計算し、
上記生成部は、上記計算部により再計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくように、上記分割部により分割された複数のパターン情報のうちのいずれかのパターン情報と共に上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する
ダミーパターン情報生成装置。
マスクに配置するためのパターン情報を記憶する記憶部と、
上記記憶部により記憶されたパターン情報に基づいて、パターンの線幅を所定の大きさだけ仮想縮小する仮想縮小部と、
上記仮想縮小部により仮想縮小された結果、消滅することになったパターンの面積密度を計算する計算部と、
上記計算部により計算された面積密度に基づいて、上記消滅することになったパターンと共に上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する生成部と、
上記マスク上に所定の領域を仮想配置する仮想配置部と、
上記仮想配置部により仮想配置された所定の領域を所定の距離だけ移動させる移動部とを備え、
上記計算部は、上記移動部により上記所定の領域が移動させられるごとに、上記消滅することになったパターンの所定の領域における面積密度を計算し、
上記生成部は、上記計算部により計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくようにダミーパターン情報を生成する
ダミーパターン情報生成装置。
請求項１〜３のいずれか記載のダミーパターン情報生成装置により生成されたダミーパターン情報に基づいて、マスクに配置するためのパターン情報を生成するパターン情報生成装置。
以下の工程を備えたことを特徴とするマスク作成方法、
（１）回路パターンを所定の大きさの計算ウィンドウで区分けする工程、
（２）上記区分けする工程により区分けされた各計算ウィンドウにおけるパターン面積密度を計算する第１の計算工程、
（３）上記第１の計算工程により計算された結果、同層ミックス・アンド・マッチ（Ｍ＆Ｍ）露光を実施するかどうかを決定する工程、
（４）上記決定する工程により同層Ｍ＆Ｍ露光を実施する場合に、同層Ｍ＆Ｍ露光で露光するパターンを切り分ける工程、
（５）上記切り分ける工程により切り分けられた同層Ｍ＆Ｍ露光で露光しないパターンのパターン面積密度を上記計算ウィンドウごとに計算する第２の計算工程、
（６）上記第２の計算工程により計算された同層Ｍ＆Ｍ露光で露光しないパターンのパターン面積密度に基づいて、平均化の目標パターン面積密度を算出する第１の算出工程、
（７）上記切り分ける工程により切り分けられた同層Ｍ＆Ｍ露光で露光しないパターンに対し、ダミーパターンを生成してはならない禁止領域を算出する第２の算出工程、
（８）上記第１の算出工程により算出された平均化の目標パターン面積密度と上記第２の算出工程により算出された禁止領域とに基づいて、ダミーパターンの生成／配置を補正ウィンドウごとに行う工程、
（９）上記ダミーパターンの生成／配置を補正ウィンドウごとに行う工程によりダミーパターンの生成／配置が行なわれたパターンに対し、計算ウィンドウごとにパターン面積密度を計算する第３の計算工程、
（１０）上記第３の計算工程により計算された面積密度が所定の範囲内にあるかどうかを決定する工程。
マスクに配置するためのパターン情報を記憶装置に記憶する記憶工程と、
上記マスク上に所定の領域を仮想配置する仮想配置工程と、
上記仮想配置工程により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させる移動工程と、
上記記憶工程により記憶装置に記憶されたパターン情報に基づいて、上記移動工程により上記所定の領域が移動させられるごとにパターン情報により描かれるパターンの所定の領域における面積密度を計算する計算工程と、
上記計算工程により計算された面積密度に基づいて、上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する生成工程と
を備え、
上記ダミーパターン情報を生成する生成工程は、上記計算工程により計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくようにダミーパターン情報を生成する
ダミーパターン情報生成方法。
マスクに配置するためのパターン情報を記憶装置に記憶する記憶処理と、
上記マスク上に所定の領域を仮想配置する仮想配置処理と、
上記仮想配置処理により仮想配置された所定の領域を前回の領域と重なるように所定の距離だけ移動させる移動処理と、
上記記憶処理により記憶装置に記憶されたパターン情報に基づいて、上記移動処理により上記所定の領域が移動させられるごとにパターン情報により描かれるパターンの所定の領域における面積密度を計算する計算処理と、
上記計算処理により計算された所定の領域毎の面積密度が均一に近づくように、上記マスクに配置するためのダミーパターン情報を生成する生成処理と
をコンピュータに実行させるためのプログラム又は上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。