(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最下位セルから最上位セルで成る階層構造セルを用いてマスクパターンのデータを作成する半導体集積回路用のマスク製作において、前記マスク上に前記マスクパターン配置のない空白ゾーンを形成するために、前記空白ゾーンに掛かる階層構造セルのみを最下位セルの基本パターンに展開してから全てのセルを前記マスク上で平行移動させると共に前記基本パターンを分割し、その後に、階層構造の全セルを最下位セルの基本パターンに展開してマスクパターンの展開データを作成することを特徴とするマスクパターンデータの処理方法。
【請求項２】
最下位セルから最上位セルで成る階層構造セルを用いてマスクパターンのデータを作成する半導体集積回路用のマスク製作において、前記マスク上に前記マスクパターン配置のない空白ゾーンを形成するために、前記空白ゾーンに掛かる階層構造セルを低位のセルに展開した後、前記低位のセルのうち前記空白ゾーンに掛かるセルを最下位セルの基本パターンに展開し、全てのセルを前記マスク上で平行移動させると共に前記基本パターンを分割し、その後に、階層構造の全セルを最下位セルの基本パターンに展開してマスクパターンの展開データを作成することを特徴とするマスクパターンデータの処理方法。
【請求項３】
最下位セルから最上位セルで成る階層構造セルを用いてマスクパターンのデータを作成する半導体集積回路用のマスク製作において、前記マスク上に前記マスクパターン配置のない空白ゾーンを形成するために、前記階層構造セルの組み換えを行い別の階層構造セルに直した後に前記空白ゾーンに掛かる組み換え後の階層構造セルを最下位セルの基本パターンに展開し、全てのセルを前記マスク上で平行移動させると共に前記基本パターンを分割し、その後に、階層構造の全セルを最下位セルの基本パターンに展開してマスクパターンの展開データを作成することを特徴とするマスクパターンデータの処理方法。
【請求項４】
前記空白ゾーンに掛かる最下位セルのループ状のマスクパターンは、前記空白ゾーンでもって分割することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のマスクパターンデータの処理方法。
【請求項５】
前記マスクはステンシルマスクであり、前記空白ゾーンには前記ステンシルマスクの支柱が形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のうち１つの請求項に記載のマスクパターンデータの処理方法。
【請求項６】
前記ステンシルマスクは、前記支柱でもって、電子ビーム露光のサブフィールドに分割されることを特徴とする請求項５記載のマスクパターンデータの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマスクパターンデータの処理方法に係り、特に電子ビーム（ＥＢ）あるいは荷電粒子ビーム（以下、これらを荷電ビームという）露光用マスク作製で用いるマスクパターンデータの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
初めに、本発明に係る荷電ビーム露光に用いるステンシルマスクについて概略説明する。図６はステンシルマスクの断面図である。
【０００３】
図６に示すように、ステンシルマスクは、通常シリコンで構成される支柱１０１を有している。そして、マスクパターンの遮蔽部１０２がシリコン膜で形成され、ＥＢ露光においては、この遮蔽部１０２がＥＢを散乱あるいは吸収して、ウェーハ上のレジストに所望のパターンが転写されることになる。このようなステンシルマスクでは、通常、支柱１０１とその上部に形成される遮蔽部１０２との間にエッチングストッパー層１０３が設けられる。このエッチングストッパー層１０３は、支柱１０１をエッチング加工する場合に、上記遮蔽部１０２を上記エッチングから保護するためのマスクである。
【０００４】
このようなステンシルマスクにおいて、上記支柱１０１を設けるのは次のような理由による。通常、ステンシルマスクを作成する場合、一定以上の面積の遮蔽部１０２をシリコン膜で薄膜化すると、薄膜が膜自身の応力や自重に耐えられずたわみが生じ、パターンの位置精度が低下する。このため、図１に示したように一定の面積毎にシリコンなど任意の材質からなる支柱１０１を設け、マスクの裏面からシリコン薄膜を支えることにより薄膜部を安定に形成する。従って、マスクパターンをステンシルマスクに作り込む場合、支柱の位置を考慮してマスクパターンを分割する必要がある。ここで、支柱により分割される領域をサブフィールドと呼称する。
【０００５】
そして、荷電ビームを用いてウェーハ上のレジストを露光する場合には、上記遮蔽部１０２以外にある開口部を透過したＥＢもしくは荷電粒子ビームは、電磁レンズ等から形成された光学系（図示せず）により、適当な倍率（通常１／４倍）で縮小して上記レジスト膜に投影されることになる。
【０００６】
従来の技術では、上述したようなステンシルマスクを形成するためのマスクパターンデータの作成は次のようにして行われる。以下、図７と図８を参照して説明する。図７はマスクパターンデータの作成手順のフローチャートであり、図８はマスクパターンの展開とサブフィールドへの分割を示す平面図である。
【０００７】
図７に示すように、初めに、階層構造の最上位セルのマスクパターンのデータ作成（ＳＰ１０１）を行う。次に、上述したステンシルマスクの支柱１０１上にパターンを形成しないようにするための処理を行っていく。すなわち、半導体デバイスのパターン寸法を一定の倍率（４倍）に拡大したマスク用の階層構造にあるパターンデータについて以下の処理を行う。
【０００８】
上記第１の処理として、階層構造のパターンデータの展開処理（ＳＰ１０２）を行い最下位セルである基本セルに展開する。そして、上述したようなサブフィールドのサイズと上記支柱の幅をパラメータ入力する（ＳＰ１０３）
次に、パターンデータにサブフィールドに分割するための区切り線を入れる。そして、上記展開パターンをサブフィールドに分割（ＳＰ１０４）する。この工程について、図８を参照して更に説明する。
【０００９】
図８に示すように、初め階層構造セルに作成していたパターンデータは、最下位セルである基本セル１０４に展開する。このようにすることで、多数の基本セル１０４で構成されたパターン群１０５を形成し、このパターン群１０５からマスクパターンデータを作成することになる。
【００１０】
そして、展開したパターン群１０５のある位置に、図８に示すような区切り線１０６を入れ、図に示すサブフィールドＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４に分割する。
【００１１】
次に、上記区切り線１０６から支柱の幅だけ広がる領域に存在する基本パターンを分割し平行移動させ、その領域外に配置させ上記領域はデータの空白ゾーンにする。すなわち、図７に示すように支柱の幅だけ展開パターンの位置を平行移動させる（ＳＰ１０５）。
【００１２】
このように、基本パターンに全てを展開した後のパターンデータを、上述したようにサブフィールドに分割し、この分割後のデータを記憶媒体に出力処理（ＳＰ１０６）する。
【００１３】
そして、図示しないが、上記記憶媒体のパターンデータに基づき、上記シリコン膜を加工し上記ステンシルマスクの遮蔽部１０２を形成することになる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、図７および図８で説明したように、初め階層構造にしていたマスクパターンを全て基本パターンに展開し、その展開後のパターンデータを用いてサブフィールドに分割処理する。しかし、上記パターンの展開によりデータ数が膨大になるために、その処理時間あるいは計算時間が指数関数的に増大し、作業効率が大幅に低下するようになる。この問題は、ＬＳＩの高集積化に伴い更に顕著になる。
【００１５】
また、上述したようなステンシルマスクにおいては、ドーナツ問題、リーフ問題がある。ここで、ドーナツ問題とは、閉した形状（ループ状）のマスクパターンを作ろうとすると、周辺の四方が全て開口部で囲まれ中心部に残すはずの部分の支えが無くなってしまい、パターンが脱落するために閉じた開口部を有するパターンが形成できないことである。そして、リーフ問題とは、周辺の三方が開口部で囲まれ、一方向にしかパターンを支える部分が無いようなパターンで、パターンの大きさによっては残すはずの部分の自重に耐えられなくなり、パターンの破損が起こることである。そして、この場合には、上記問題のあるパターンを２つのパターンに分けて、２枚のステンシルマスクを形成することが必要となる。すなわち、相補マスクを作製する必要が生じる。そこで、従来の技術では、ドーナツ問題、リーフ問題の生じる箇所を検索してそれを検出する。
【００１６】
しかし、この検出処理では必然的に図形毎の処理が要求され、パターンの階層構造を全て展開する必要が生じる。この場合にも、データ数が膨大になり、その処理時間が指数関数的に増大し作業効率が低下する。
【００１７】
そこで、その他の方法では、その部分を相補マスクに分割する方法は用いずにパターン全領域をメッシュに分割する。そして、分割したメッシュについて、隣接するメッシュに含まれたパターンを互い違いに別の相補マスクに入れることによって相補マスクパターンに分割する手法を用いる。
【００１８】
この方法でもドーナツ問題は回避できるが、メッシュサイズよりも面積が十分に大きいパターンがあった場合にパターンに点接触が発生する。そして、点接触の発生したパターンはステンシルマスクでは脱落が生じ作製が不可能であり、これを回避するために、通常は２枚である相補マスクを３枚以上にする必要が生じる。マスクを３枚にすると描画回数が増加し必然的にスループットが低下するようになる。
【００１９】
本発明の目的は、ステンシルマスクの作製において処理するマスクパターンのデータ量を大幅に低減させ、上記の課題を簡便に解決できる手法を提供することにある。そして、本発明の他の目的は、荷電ビーム露光の量産適用が容易であり、そのステンシルマスクの生産効率を向上させることにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、最下位セルから最上位セルで成る階層構造セルを用いてマスクパターンのデータを作成する半導体集積回路用のマスク製作において、前記マスク上に前記マスクパターン配置のない空白ゾーンを形成するために、前記空白ゾーンに掛かる階層構造セルのみを最下位セルの基本パターンに展開してから全てのセルを前記マスク上で平行移動させると共に前記基本パターンを分割し、その後に、階層構造の全セルを最下位セルの基本パターンに展開してマスクパターンの展開データを作成する。
【００２１】
あるいは、本発明では、最下位セルから最上位セルで成る階層構造セルを用いてマスクパターンのデータを作成する半導体集積回路用のマスク製作において、前記マスク上に前記マスクパターン配置のない空白ゾーンを形成するために、前記空白ゾーンに掛かる階層構造セルを低位のセルに展開した後、前記低位のセルのうち前記空白ゾーンに掛かるセルを最下位セルの基本パターンに展開し、全てのセルを前記マスク上で平行移動させると共に前記基本パターンを分割し、その後に、階層構造の全セルを最下位セルの基本パターンに展開してマスクパターンの展開データを作成する。
【００２２】
あるいは、本発明では、最下位セルから最上位セルで成る階層構造セルを用いてマスクパターンのデータを作成する半導体集積回路用のマスク製作において、前記マスク上に前記マスクパターン配置のない空白ゾーンを形成するために、前記階層構造セルの組み換えを行い別の階層構造セルに直した後に前記空白ゾーンに掛かる組み換え後の階層構造セルを最下位セルの基本パターンに展開し、全てのセルを前記マスク上で平行移動させると共に前記基本パターンを分割し、その後に、階層構造の全セルを最下位セルの基本パターンに展開してマスクパターンの展開データを作成する。
【００２３】
ここで、前記前記空白ゾーンに掛かる最下位セルのループ状のマスクパターンは、前記空白ゾーンでもって分割される。そして、前記マスクはステンシルマスクであり、前記空白ゾーンには前記ステンシルマスクの支柱が形成される。また、前記ステンシルマスクは、前記支柱でもって、電子ビーム露光のサブフィールドに分割される。
【００２４】
本発明では、最も負荷のかかる階層構造セルの展開処理さらにはドーナツ問題、リーフ問題の処理を最小限の単位である各サブフィールド毎に抑え、ＬＳＩのマスクパターンデータ数の増大に伴う計算時間の指数関数的増大を防ぐことが可能になる。
【００２５】
また、上述したような本発明でのアルゴリズムを用いるとドーナツ問題、リーフ問題発生箇所の検出および相補マスクへの分離処理が一度で済む上、サブフィールド分割による切れ目が生じた後のドーナツ問題、リーフ問題を考慮できるようになる。
【００２６】
このようにして、マスク製作においてマスクパターンデータ量が大幅に低減しその作業効率が大幅に向上するようになる。そして、荷電ビーム露光の量産適用が容易となり、そのステンシルマスクの生産効率が向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態について図１乃至図３に基づいて説明する。ここで、図１は、本発明でのマスクパターンデータの作成手順のフローチャートであり、図２および図３はマスクパターンのサブフィールドへの分割とマスクパターンの組み換えによる新たな階層構造化を示す平面図である。
【００２８】
図１に示すように、従来の技術と同様にして、最上位セルある階層構造セルのマスクパターンのデータ作成（ＳＰ１）を行う。そして、以下に、ＬＳＩのパターン寸法を一定の倍率（４倍）に拡大したマスク用の階層構造にあるパターンデータについての処理を行っていく。
【００２９】
先ず、第１の処理として、上述したステンシルマスクのサブフィールドのサイズと支柱の幅をパラメータ入力する（ＳＰ２）
そして、階層構造を保持したままのパターンデータにサブフィールドに分割するための区切り線を入れ、上記パターンをサブフィールドに分割する（ＳＰ３）。そして、支柱の幅だけパターンの位置を移動させる（ＳＰ４）。これらの工程について、図２、図３を参照して説明する。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、初め階層構造に作成していたパターンデータは、分割前の最上位セル１を構成し、これがＬＳＩチップに対応している。
【００３１】
この分割前の最上位セル１のある位置に、図２（ａ）に示すような区切り線２を入れ、図に示すようにサブフィールドＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４に分割する。
【００３２】
次に、図２（ｂ）に示すように、区切り線２に掛かる領域に在る階層構造セルのパターンデータのみを最下位セルの基本パターンに全展開する。そして、それ以外のものは別の階層構造に組み換え直す。区切り線２が通過するセル以外の領域についてはマスク用パターンデータの階層構造セルを展開しないようにして、繰り返し構造を保ちパターンデータのデータサイズが可能な限り大きくならないようにする。更に、上記区切り線２から支柱の幅だけ広がる領域に存在する上記全展開した基本パターンを分割し移動させ、その領域外に配置させて上記領域はデータの空白領域とする。すなわち、図１に示すように支柱の幅だけ展開パターンの位置を平行移動させる（ＳＰ４）。
【００３３】
このようにして、図２（ｂ）に示すように、支柱領域３に在る最下位セルの基本パターンは展開パターン４として分割され、各サブフィールドには、階層構造を有する組み換え階層セル５，５ａ，５ｂ，５ｃがそれぞれ配置されることになる。
【００３４】
ここで、図３に基づいて上記組み換え階層セル５（５ａ，５ｂ，５ｃ）の生成について説明する。
【００３５】
階層構造セルを概略すると、最下位セル（基本セル）−中間位セル−最上位セルという階層構造に作製される。ここで、基本セルはセル基本単位である。そして、この基本単位には、図３に示すように複数の矩形パターン等が作製されている。これが上述した基本パターンである。
【００３６】
これに対して中間位セルは、複数の上記基本セルを含む。図３では、中間位セルＦ３は３個の基本セルを含んでいる。ここで、中間位セルＦ１、Ｆ２はそれぞれ異なる数の基本セルを含んでいる。
【００３７】
そこで、図２（ｂ）に示した組み換え階層セルの生成では、図３に示す中間位セルのうち、３個の基本セルから成る中間位セルＦ３を選択し、この中間位セルＦ３でもって最上位セルを形成する。そして、この最上位セルを組み換え階層セル５（５ａ，５ｂ，５ｃ）にする。
【００３８】
次に、全展開した展開パターン４のうちで、ドーナツ問題あるいはリーフ問題を解消するために、区切り線２の位置を移動させて調整する（ＳＰ５）。
【００３９】
図４は、ドーナツ問題を解消するように区切り線２の位置を調整する場合である。斜線を施した領域がマスクパターンである。図４（ａ）ではパターンがループ状になっている。そこで、最下位セルにある展開パターン６に対してループ領域を切断するように区切り線２を調整し、パターン移動させ支柱領域３を形成すると、図４（ｂ）に示すように、展開パターン６のドーナツ問題はなくなる。
【００４０】
図５は、リーフ問題を解消するように区切り線２の位置を調整する場合である。斜線を施した領域がマスクパターンである。図５（ａ）では展開パターン７が一方向に長くなっている。そこで、最下位セルである展開パターン７の長手方向に対して直交する方向に切断する区切り線２を入れ直す。このようにしてパターン移動させ支柱領域３を形成すると、図５（ｂ）に示すように、展開パターン７のリーフ問題はなくなる。
【００４１】
次に、パターンデータを計算処理するＣＰＵが一つであるワークステーションでは直列処理を行い、複数のＣＰＵを持つワークステーションでは並列処理を行って計算速度の高速化を行う。
【００４２】
そして、図２（ｂ）で説明したようにサブフィールド毎に分割されたパターンデータを、各サブフィールドごとに展開する（ＳＰ６）。
【００４３】
その後、上記組み換え階層セルに関して各サブフィールド内の各図形ごとにドーナツ問題、リーフ問題の検出処理を行い、その箇所を相補マスクに分ける。
【００４４】
このようにして、基本パターンに全てを展開した後のパターンデータを記憶媒体に出力処理する（ＳＰ８）。そして、図示しないが、上記記憶媒体のパターンデータに基づき、上記シリコン膜を加工し上記ステンシルマスクの遮蔽部１０２を形成することになる。
【００４５】
このようにして、本発明では、最も負荷のかかる展開処理さらにはドーナツ問題、リーフ問題の処理を最小限の単位である各サブフィールド毎に抑え、ＬＳＩのマスクパターンデータ数の増大に伴う計算時間の指数関数的増大を防ぐことが可能になる。
【００４６】
また、上述したような本発明でのアルゴリズムを用いるとドーナツ問題、リーフ問題発生箇所の検出および相補マスクへの分離処理が一度で済む上、サブフィールド分割による切れ目が生じた後のドーナツ問題、リーフ問題を考慮できるようになる。
【００４７】
上記の実施の形態では、階層構造セルを組み換えし別の階層構造セルに作成し直す場合について説明しているが、本発明はこれに限定されない。本発明には、マスク上においてマスクパターン配置のない空白ゾーン（マスクの支柱領域に対応）に掛かる階層構造セルのみを最下位セルおよび基本パターンに展開し、それ以外の階層構造セルはそのままに保持する場合も含まれる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、区切り線の通過するセル構造は全展開されるため、セルの繰り返し単位の大きいパターンデータではほとんど全展開される可能性がある。
【００４９】
このような場合に対応するため、区切り線の入るセルでは、階層構造を一つだけ展開し低位のセル構造にし、その下に配置されたセル構造を用いて再び区切り線を入れ直すことが可能である。このとき、区切り線の通過しない低位のセルはそのまま展開せずに残し、この処理でも区切り線が通過したセルのみについて再び階層構造を一つだけ展開する。このような処理をセル構造の一番下に達するまで繰り返し、可能な限り階層構造を残したままサブフィールド毎の分割を行うようにする。
【００５０】
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態が適宜変更され得る。
【００５１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、最も負荷のかかる階層構造セルの展開処理、そして、ドーナツ問題、リーフ問題の処理、等を最小限の単位である各サブフィールド毎に行い、ＬＳＩのマスクパターンデータ数の増大に伴う計算時間の指数関数的増大を防ぐことが可能になる。また、本発明でのアルゴリズムを用いるとドーナツ問題、リーフ問題発生箇所の検出および相補マスクへの分離処理が一度で済む上、サブフィールド分割による切れ目が生じた後のドーナツ問題、リーフ問題を考慮できるようになる。
【００５２】
このようにして、マスク製作においてマスクパターンデータの処理時間が大幅に低減しその作業効率が大幅に向上するようになる。そして、荷電ビーム露光の量産適用が容易となり、そのステンシルマスクの生産効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するためのマスクパターンデータの作成手順のフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態を説明するための階層構造の形成の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を説明するためのマスクパターンデータのサブフィールドへの分割を示す平面図である。
【図４】本発明の効果を説明するためのパターンの平面図である。
【図５】本発明の効果を説明するための別のパターンの平面図である。
【図６】本発明に係るステンシルマスクの略断面図である。
【図７】従来の技術を説明するためのマスクパターンデータの作成手順のフローチャートである。
【図８】従来の技術を説明するためのマスクパターンデータのサブフィールドへの分割を示す平面図である。
【符号の説明】
１    分割前の最上位セル
２，１０６    区切り線
３    支柱領域
４，６，７    展開パターン
５，５ａ，５ｂ，５ｃ    組み換え階層セル
ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３、ＳＦ４    サブフィールド
１０１    支柱
１０２    遮蔽部
１０３    エッチングストッパー層
１０４    基本セル
１０５    パターン群
ＳＦ１０１、ＳＦ１０２、ＳＦ１０３、ＳＦ１０４    サブフィールド
【図１】
0003623485.tif 000002
【図２】
0003623485.tif 000003
【図３】
0003623485.tif 000004
【図４】
0003623485.tif 000005
【図５】
0003623485.tif 000006
【図６】
0003623485.tif 000007
【図７】
0003623485.tif 000008
【図８】
0003623485.tif 000009