(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口パターンを有する荷電粒子線露光用マスクの形成方法であって、
所定のパターンデータにて表されるパターン図形の輪郭化処理を行う輪郭化工程と、
前記輪郭化処理されたパターンデータにて表される多角形パターンのそれぞれについて凸多角形であるか否か識別する識別工程と、
凸多角形でないと識別された多角形パターンのそれぞれについて複数のパターンセクションに分割するパターン分割工程と、
前記複数のパターンセクションを、一組の相補マスクを構成する各マスクに振り分ける振り分け工程と、
を有し、
前記識別工程にて凸多角形でないと識別された多角形パターンのぞれぞれについて、そのパターン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形の四辺を境界線とする反転境界領域を設定し、この反転境界領域内でパターンを反転させて補完パターンを形成するパターン反転工程をさらに有し、
前記パターン分割工程では、前記反転境界領域のそれぞれにおいて、前記補完パターンの各頂点から座標軸に平行に引かれた切断線によってパターン分割を行う荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
【請求項２】
前記パターン分割工程では、前記反転境界領域のそれぞれにおいて、前記補完パターンの各頂点からＸ軸に平行な切断線とＹ軸に平行な切断線を引き、Ｘ軸に平行な切断線の組とＹ軸に平行な切断線の組のいずれかの組を用いるに際して、最小切断間隔が大きい方の組を選び、最小切断間隔が同じ場合には切断線の数が少ない組を選ぶ請求項１記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
【請求項３】
開口パターンを有する荷電粒子線露光用マスクの形成方法であって、
所定のパターンデータにて表されるパターン図形の輪郭化処理を行う輪郭化工程と、
前記輪郭化処理されたパターンデータにて表される多角形パターンのそれぞれについて凸多角形であるか否か識別する識別工程と、
凸多角形でないと識別された多角形パターンのそれぞれについて複数のパターンセクションに分割するパターン分割工程と、
前記複数のパターンセクションを、一組の相補マスクを構成する各マスクに振り分ける振り分け工程と、
を有し、
前記識別工程にて凸多角形でないと識別された多角形パターンのぞれぞれについて、そのパターン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形の四辺を境界線とする反転境界領域を設定し、
内側に多角形を包含する多角形であって内側の多角形が外側の多角形の外周辺に接していない輪郭形状を持つ多角形パターンを除き、前記反転境界領域の各辺の長さが所定の基準値未満である反転境界領域内の多角形パターンについては前記パターン分割を行わない荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
【請求項４】
開口パターンを有する荷電粒子線露光用マスクの形成方法であって、
所定のパターンデータにて表されるパターン図形の輪郭化処理を行う輪郭化工程と、
前記輪郭化処理されたパターンデータにて表される多角形パターンのそれぞれについて凸多角形であるか否か識別する識別工程と、
凸多角形でないと識別された多角形パターンのそれぞれについて複数のパターンセクションに分割するパターン分割工程と、
前記複数のパターンセクションを、一組の相補マスクを構成する各マスクに振り分ける振り分け工程と、
を有し、
前記識別工程にて凸多角形でないと識別された多角形パターンのぞれぞれについて、そのパターン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形の四辺を境界領域とする反転境界領域を設定し、この反転境界領域内でパターンを反転させて補完パターンを形成するパターン反転工程と、
前記反転境界領域の境界線と重なる辺を少なくとも一辺持ち且つ重ならない辺を少なくとも二辺持つ補完パターンを有する反転境界領域について、作製しようとするマスクにおいて、前記補完パターンの頂点のうち前記反転境界領域の境界線上にある二つの頂点（但し反転境界領域の頂点を除く）を結ぶ線分にかかる力が、所定の基準値未満となるものについては前記パターン分割を行わない荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
【請求項５】
前記識別工程においては、多角形パターンの頂点ｐiについて順次、隣接する三つの頂点ｐi-1、ｐi、ｐi+1からなる三角形の符号付き面積Δｐi-1ｐiｐi+1を求めていき、符号付き面積Δｐi-1ｐiｐi+1の符号が内角∠ｐi-1ｐiｐi+1＜１８０度を満たす場合の符号と反対の符号となる頂点を識別した時点で前記多角形パターンは凸多角形でないと決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
【請求項６】
前記振り分け工程では、前記パターン分割にて切り出されるパターンセクションを、切断線上にて共有していた辺を持つ他のパターンセクションが振り分けられるマスクとは異なるマスクに振り分ける請求項１〜５のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
【請求項７】
前記振り分け工程では、一の相補マスクに割り当てられるパターン図形の面積密度と他の相補マスクに割り当てられるパターン図形の面積密度とが均等になるように、パターン分割していない多角形パターンを振り分ける請求項１〜６のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
【請求項８】
前記識別工程にて凸多角形であると識別した多角形のパターンのうちパターン図形が矩形であって且つパターン図形の面積が所定の基準面積を超える矩形パターンについて、開口パターンの寸法精度の許容範囲内で四つの角が切り取られた八角形にパターン補正する矩形パターン補正工程とをさらに有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
【請求項９】
前記識別工程にて凸多角形であると識別した多角形のパターンのうちパターン図形が矩形であって且つパターン図形の面積が所定の基準面積を超える矩形パターンについて、四つの角が切り取られた八角形と切り取った四つの角に相応する四つの三角形とに分割する矩形パターン分割工程とをさらに有し、前記八角形のパターンと四つの三角形のパターンは異なるマスクに振り分けられる請求項１〜７のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
【請求項１０】
前記所定のパターンデータが直交座標のＸ軸やＹ軸に平行なＬＳＩパターンデータである請求項１〜９のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法。
【請求項１１】
開口パターンを有する荷電粒子線用マスクを形成するためのパターンデータの処理プログラムであって、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の各工程の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線露光用マスクの形成方法及び荷電粒子線用マスクを形成するためのパターンデータの処理プログラムに関し、特に電子線露光リソグラフィー（ＥＰＬ：Electron beam Projection Lithography）に用られるマスクの形成方法及びそのパターンデータの処理プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化に伴い、半導体ウェハに転写されるパターンも一層微細化されてきており、このような微細なパターンの転写には電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子線を用いた露光方法が採用されている。
【０００３】
一般に、荷電粒子線、例えば電子線を用いた露光方法には、パターン転写用マスクとしてステンシルマスクが用いられている。このステンシルマスクは、シリコン等からなる薄い基板に所定のパターン形状の開口が設けられた構成を有する。このようなステンシルマスクを用いた電子線の露光においては、パターン形状を持つ開口を通過した電子線が投影光学系を介してウェハ上に結像され、パターンの転写が行われる。その際、ステンシルマスクの開口以外の部分に照射された電子線は、マスク基板により吸収、反射され或いは大きく散乱され、ウェハに対して遮蔽される。マスク基板を透過し大きく散乱した電子線は、投影光学系内の絞りにより遮蔽され、ウェハ上へは到達しない。
【０００４】
一方、電子線露光方法においては、電子線散乱能が小さい電子線透過性薄膜上に所定の形状の電子線散乱体を設けたメンブレンタイプのマスク（以下「メンブレンマスク」という）も用いられている。このメンブレンマスクを用いた電子線露光においては、マスクの電子線散乱体が設けられていない薄膜部分を透過した電子がウェハ上に結像されパターン転写が行われる。マスクの電子線散乱体を透過した電子は大きく散乱され、絞りにより遮蔽されウェハ上には到達しない。
【０００５】
このようなメンブレンマスクに対して、前記のステンシルマスクは、次の理由から広く用いられている。ステンシルマスクは、ウェハ上に結像される電子が開口を通過するため、結像される電子が薄膜を透過しなけらばならないメンブレンマスクに対して、マスクによるエネルギー損失がなく、色収差による解像度低下がないため高解像度が得られる。また、製造も比較的容易である。
【０００６】
しかしながら、このようなステンシルマスクは、パターンを開口で構成するため、形成しようとするパターン形状に制限があるという問題をもつ。
【０００７】
例えば、図１（ａ）に示すように、電子線を遮蔽する領域の全周を開口が囲んでいるパターン（以下「ドーナツパターン」という）は、開口に囲まれた島状の遮蔽領域を支持することができず、この領域が抜け落ちてしまうため、ステンシルマスクに形成することができない。また、図１（ｂ）（リーフ型）及び図１（ｃ）（タン型）に示すように、全周に開口を設けるのではなく周囲の一部において内側の遮蔽領域と周辺の遮蔽領域とが連結するように開口が形成されたパターン（以下「リーフパターン」という）は、その連結部分の力学的強度が低いため、マスクの使用中あるいは作製中に内側の遮蔽領域が脱落しやすい。さらに、図１（ｄ）に示すような、開口がＬ字あるいはＬ字が組み合わされた形状を持つパターン（以下「Ｌ字パターン」という）においては、張り出した遮蔽領域の両端の角部に応力が集中しやすく、その部分からマスクの破損が生じやすい。
【０００８】
そこで、このような問題に対処するため、所定のパターンを複数のセクションに分割し、これらのセクションを二つのマスクに振り分けて、互いに相補的な開口パターンを各マスクに形成し、この二つのマスク（相補マスク：Complementary Mask）を用いて２回に分けてパターン転写を行い、最終的に所定パターンをウェハ上に転写する方法が採られている（J.Vac.Sci.Technol.B 11(6),(1993) p.2400-2403）。
【０００９】
例えば、特開平６−１３２２０６号公報には、図２（ａ）で示されるドーナツパターンを分割し、図２（ｂ）で示される開口パターンを有する第１のマスクと、図２（ｃ）で示される開口パターンを有する第２のマスクを交互に使用してドーナツパターンを転写する方法が記載されている。
【００１０】
また、米国特許第５１６６８８８号公報には、相補マスクの形成におけるパターンの分割方法が記載されている。その一例を図３を用いて説明する。図３（ａ）はウェハ上に転写しようとする所定のパターン（Ｈ）であり、図３（a-1）及び（a-2）では、それぞれパターンの切断線を示している。図３（a-2）が最終的に使用する切断線を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）に相応するパターン開口を持つステンシルマスクを示す。また、図３（b-1）及び（b-2）は、これらを一組として図３（ａ）のパターンを最終的に転写するために用いられる相補マスクを示す。
【００１１】
まず、所定パターン（Ｈ）の輪郭の多角形（１００）の全てのコーナー（角）を決定する。次に、全てのインサイドコーナー１０２、１０３、１０４、１０５を決定する。ここで、その他のコーナーをアウトサイドコーナーと称する。
【００１２】
次に、図３（a-1）に示すように、各インサイドコーナーから対向する辺へ切断線１０７、１０８、１０９、１１０を引く。ここでは、全てのインサイドコーナーから切断線が引かれているが、切断線を引くインサイドコーナーは、各インサイドコーナーに割り当てられた特定の安定性値（stability value）が特定の基準を満たさないものを選ぶ。次に、これら切断線の組合わせのなかで、互いに交わらず且つ長さが短い組を選ぶ（図３（a-2）の１１２、１１３、１１４、１１５）。続いて、選んだ切断線によって所定パターン（Ｈ）を複数のセクション（Ｈ'）に分割し、これら複数のセクション（Ｈ'）を二つのマスクに振り分ける。そして、一方のマスクには、図３（b-1）に示すように、複数のセクション（Ｈ'）のうち一方のマスクに振り分けられた各セクション（Ｈ'）に対応する開口パターン１１７、１１９、１２０を形成し、他方のマスクには、図３（b-2）に示すように、複数のセクション（Ｈ'）のうち他方のマスクに振り分けられた各セクション（Ｈ'）に対応する開口パターン１１８、１２１を形成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ステンシルマスクにとって問題となるパターンをどのように分割し転写するかについては上記のような提案があるものの、多種多様なパターン群からドーナッツパターンやリーフパターン、Ｌ字パターン等の特定のパターンを系統的に抽出する有効な方法は提案されていない。そのため、分割の必要性の低いパターンまで一様に分割処理が行われ、処理効率が低いだけでなく、微小なパターンセクション（断片）が多数発生するため、パターン転写においてパターンセクション間の接続が困難となり、結果、パターン接続部での寸法変動や断線などが起きる等、パターン転写の信頼性が低くなっていた。
【００１４】
そこで本発明の目的は、ステンシルマスクの形成に際して問題となる特定のパターンを系統的に抽出し分割することで、十分な機械的強度を保ちながらパターン開口数を必要最小限にし、パターン転写の信頼性を向上し得るステンシルマスクを効率的な方法で提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
開口パターンを有する荷電粒子線露光用マスクの形成方法であって、
所定のパターンデータにて表されるパターン図形の輪郭化処理を行う輪郭化工程と、
前記輪郭化処理されたパターンデータにて表される多角形パターンのそれぞれについて凸多角形であるか否か識別する識別工程と、
凸多角形でないと識別された多角形パターンのそれぞれについて複数のパターンセクションに分割するパターン分割工程と、
前記複数のパターンセクションを、一組の相補マスクを構成する各マスクに振り分ける振り分け工程と、
を有し、
前記識別工程にて凸多角形でないと識別された多角形パターンのぞれぞれについて、そのパターン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形の四辺を境界線とする反転境界領域を設定し、この反転境界領域内でパターンを反転させて補完パターンを形成するパターン反転工程をさらに有し、
前記パターン分割工程では、前記反転境界領域のそれぞれにおいて、前記補完パターンの各頂点から座標軸に平行に引かれた切断線によってパターン分割を行う荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
また、本発明は、
開口パターンを有する荷電粒子線露光用マスクの形成方法であって、
所定のパターンデータにて表されるパターン図形の輪郭化処理を行う輪郭化工程と、
前記輪郭化処理されたパターンデータにて表される多角形パターンのそれぞれについて凸多角形であるか否か識別する識別工程と、
凸多角形でないと識別された多角形パターンのそれぞれについて複数のパターンセクションに分割するパターン分割工程と、
前記複数のパターンセクションを、一組の相補マスクを構成する各マスクに振り分ける振り分け工程と、
を有し、
前記識別工程にて凸多角形でないと識別された多角形パターンのぞれぞれについて、そのパターン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形の四辺を境界線とする反転境界領域を設定し、
内側に多角形を包含する多角形であって内側の多角形が外側の多角形の外周辺に接していない輪郭形状を持つ多角形パターンを除き、前記反転境界領域の各辺の長さが所定の基準値未満である反転境界領域内の多角形パターンについては前記パターン分割を行わない荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
また、本発明は、
開口パターンを有する荷電粒子線露光用マスクの形成方法であって、
所定のパターンデータにて表されるパターン図形の輪郭化処理を行う輪郭化工程と、
前記輪郭化処理されたパターンデータにて表される多角形パターンのそれぞれについて凸多角形であるか否か識別する識別工程と、
凸多角形でないと識別された多角形パターンのそれぞれについて複数のパターンセクションに分割するパターン分割工程と、
前記複数のパターンセクションを、一組の相補マスクを構成する各マスクに振り分ける振り分け工程と、
を有し、
前記識別工程にて凸多角形でないと識別された多角形パターンのぞれぞれについて、そのパターン全体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形の四辺を境界領域とする反転境界領域を設定し、この反転境界領域内でパターンを反転させて補完パターンを形成するパターン反転工程と、
前記反転境界領域の境界線と重なる辺を少なくとも一辺持ち且つ重ならない辺を少なくとも二辺持つ補完パターンを有する反転境界領域について、作製しようとするマスクにおいて、前記補完パターンの頂点のうち前記反転境界領域の境界線上にある二つの頂点（但し反転境界領域の頂点を除く）を結ぶ線分にかかる力が、所定の基準値未満となるものについては前記パターン分割を行わない荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００１６】
また本発明は、前記識別工程においては、多角形パターンの頂点ｐiについて順次、隣接する三つの頂点ｐi-1、ｐi、ｐi+1からなる三角形の符号付き面積Δｐi-1ｐiｐi+1を求めていき、符号付き面積Δｐi-1ｐiｐi+1の符号が内角∠ｐi-1ｐiｐi+1＜１８０度を満たす場合の符号と反対の符号となる頂点を識別した時点で前記多角形パターンは凸多角形でないと決定することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００１８】
また本発明は、前記パターン分割工程では、前記反転境界領域のそれぞれにおいて、前記補完パターンの各頂点からＸ軸に平行な切断線とＹ軸に平行な切断線を引き、Ｘ軸に平行な切断線の組とＹ軸に平行な切断線の組のいずれかの組を用いるに際して、最小切断間隔が大きい方の組を選び、最小切断間隔が同じ場合には切断線の数が少ない組を選ぶ上記の荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００２１】
また本発明は、前記振り分け工程では、前記パターン分割にて切り出されるパターンセクションを、切断線上にて共有していた辺を持つ他のパターンセクションが振り分けられるマスクとは異なるマスクに振り分ける上記の荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００２２】
また本発明は、前記振り分け工程では、一の相補マスクに割り当てられるパターン図形の面積密度と他の相補マスクに割り当てられるパターン図形の面積密度とが均等になるように、パターン分割していない多角形パターンを振り分ける上記の荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００２３】
また本発明は、前記識別工程にて凸多角形であると識別した多角形のパターンのうちパターン図形が矩形であって且つパターン図形の面積が所定の基準面積を超える矩形パターンについて、開口パターンの寸法精度の許容範囲内で四つの角が切り取られた八角形にパターン補正する矩形パターン補正工程とをさらに有する上記の荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００２４】
また本発明は、前記識別工程にて凸多角形であると識別した多角形のパターンのうちパターン図形が矩形であって且つパターン図形の面積が所定の基準面積を超える矩形パターンについて、四つの角が切り取られた八角形と切り取った四つの角に相応する四つの三角形とに分割する矩形パターン分割工程とをさらに有し、前記八角形のパターンと四つの三角形のパターンは異なるマスクに振り分けられる上記の荷電粒子線露光用マスクの形成方法に関する。
【００２５】
また本発明は、開口パターンを有する荷電粒子線用マスクを形成するためのパターンデータの処理プログラムであって、上記のいずれかの方法における各工程の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
【００２６】
なお、本発明において「長方形」及び「矩形」とは「正方形」をその一形態として含むものとする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。本発明の方法は、基板平面における直交座標のＸ軸やＹ軸に平行なパターン群から構成されるＬＳＩパターン等のパターン転写に用いられるマスクの形成に好適である。
【００２８】
［輪郭化処理と入力データ］
ＣＡＤにより得られた所定のパターンデータについて、表現されるパターン図形の輪郭化処理を行い、多角形で表現されるパターンデータを作成し、この多角形データを後に行う処理の入力データとする。ここで扱う「多角形」とは、連続しない２辺のどの組も交差せず接触しない、いわゆる単純な多角形とする。よって、本発明において扱う多角形データは、複数の孤立した多角形（パターンの輪郭図形が多角形）を表すものとなる。
【００２９】
図４に輪郭化処理の一例を示す。ＣＡＤによるパターンデータにおいて、表現されるパターン図形が複数の小パターン図形いわゆるセルの組み合わせによるもの（図４（ａ））については、パターン図形の周囲のふちどり（輪郭化）を行い、得られた輪郭の形状の図形（図４（ｂ））を前記入力データにおけるパターン図形（多角形）とする。
【００３０】
前記入力データにおける各多角形パターンは、輪郭形状として、標準形（多角形の符号付き面積が「正」になる）で表されるものとする。すなわち、一例として、各多角形パターンは、図５に示すようにＸ−Ｙ座標系において第１象限に展開され、Ｙ座標が最小の頂点（複数個あればＸ座標が最小のもの）を第１頂点（ｐ0）として、反時計回りに頂点を並べたものとして表現される。なお図５において、多角形をｎ多角形とすると、ｐiは各頂点の座標（ｘi，ｙi）を示し、ｉ（＝０〜ｎ−１）は頂点の並び順（第１頂点は０）を示す。
【００３１】
内部にいわゆる「穴」のあるドーナッツパターンのように、内側に多角形（内周図形）を包含する多角形（外周図形）であって内側の多角形（内周図形）が外側の多角形（外周図形）の外周辺に接していない輪郭形状を持つ多角形パターン（以下「ドーナツ型パターン」という）の場合には、その外周と内周とを識別する必要があるため、外周図形は前記の通常の多角形としてその頂点を反時計回りの順で記述し、内周図形はそれらの頂点を時計周りに記述するものとする。その一例を図６に示す。外周図形Ｐの頂点は反時計回りの順で記述され、内周図形Ｑ及びＲの頂点は反時計回りの順で記述される。
【００３２】
なお、上述の工程では、ＣＡＤにより得られた所定のパターンデータに対して、表現されるパターンの全領域を一括に処理してもよいが、パターンの全領域を複数の小領域に区分し、区分された小領域毎に入力データを形成してもよい。この区分の単位となる小領域は、例えば電子線露光リソグラフィにおいては、マスク上での電子線の１照射領域（例えば１ｍｍ角）分の領域とすることができる。
【００３３】
［凸多角形パターンの識別］
前述の図１（ａ）〜（ｄ）に示すような、ステンシルマスクにとって有害となり得るパターン（以下「特異パターン」という）には、その形状が「凸多角形でない」という共通の特徴がある。凸多角形は、三本以上の線分により囲まれた平面図形（多辺形）あって、全ての頂点における内角が１８０度未満のものである。また、凸多角形はその任意の２つの頂点を結ぶ線分がその多角形の内部にあるという特徴をもつ。
【００３４】
そこで、本発明においては、前記入力データで表現される多角形が凸多角形であるか否かを識別し、凸多角形でない（すなわち特異パターンである）場合を、パターン分割が必要なパターンの候補にあげるものとする。
【００３５】
凸多角形であるか否かの識別は、例えば、「凸多角形は全ての頂点における内角が１８０度未満である」という性質を利用することができる。すなわち、一つでも内角が１８０度未満でない多角形は凸多角形でないとすることができる。
【００３６】
具体的には、頂点ｐiにおける内角∠ｐi-1ｐiｐi+1（但しｉ＝０のときは内角∠ｐn-1ｐ0ｐ1、ｉ＝ｎ−１のときは内角∠ｐn-2ｐn-1ｐ0）が１８０度未満かどうかは、隣接する三つの頂点ｐi-1、ｐi、ｐi+1からなる三角形の符号付き面積Δｐi-1ｐiｐi+1を求めて、
「Δｐi-1ｐiｐi+1＞０」のときは「∠ｐi-1ｐiｐi+1＜１８０度」、
「Δｐi-1ｐiｐi+1＜０」のときは「∠ｐi-1ｐiｐi+1＞１８０度」、
によって判断することができる。但し、頂点の並びが時計回りの内周多角形については三角形の面積の符号が逆になる。
【００３７】
上記の方法は、多角形の頂点の数が多い場合であっても、隣接する３つの頂点で形成される三角形の符号付面積が反対符号になった時点で「凸多角形でない」と決定できるため、実際には全ての頂点を調べなくても識別が可能な場合が多く、処理時間の点でも問題なく実施可能である。
【００３８】
［反転境界領域の設定とパターンの反転（補完パターンの設定）］
ステンシルマスクは、前述のように薄い基板に開口パターンが形成された構成を有するものである。電子線露光リソグラフィにおいては、マスク基板として例えばシリコン基板が用いられ、開口パターンを設ける領域の基板の厚さは一般に数十μｍ程度とされ、さらには、電子線の吸収によるマスクの発熱を防止するなどの点から０．２μｍ〜数μｍ程度にまで薄くする場合もある。
【００３９】
このようなステンシルマスクにとって有害なパターンであるかどうかを調べることは、開口パターンを形づくっているその周囲の薄い基板領域がどのような形状になっているかを調べることと等価である。そして、開口パターン周囲の薄い基板領域の形状は、開口パターンをマスク基板に実際に形成する前において、転写すべきパターンを反転することによって得られる。
【００４０】
すなわち、前述の工程で識別した特異パターン（凸多角形でないパターン）を対象に、それぞれの特異パターンについて次の処理を行う。
【００４１】
まず、原パターン図形（一の多角形）の全体を含み且つ直交座標軸に平行な最小面積の長方形の四辺を境界とする反転境界領域を設定する。この反転境界領域は、原パターン図形の頂点のうち、Ｘ座標の最小値を持つ頂点、Ｘ座標の最大値を持つ頂点、Ｙ座標の最小値を持つ頂点、およびＹ座標の最大値を持つ頂点上をそれぞれ通過する４つの辺で囲まれる領域として形成することができる。すなわち、反転境界領域は、原パターン図形の頂点座標のうち、Ｘ座標の最小値および最大値とＹ座標の最大値および最小値とのそれぞれの組み合わせでできる４つの頂点から得ることができる。
【００４２】
そして、この反転境界領域において原パターン図形以外の部分、すなわち原パターンを反転して得られたパターンを「補完パターン」として設定する。図７に、典型的な特異パターン(図７(a1),(b1),(c1),(d1))に対する反転境界領域１と補完パターン２の設定例（図７(a2),(b2),(c2),(d2)）を示す。
【００４３】
パターンの反転処理は、上記反転境界領域において原パターン図形の角数と各頂点の座標を用いて常法により行うことができる。
【００４４】
また、得られた補完パターンは、原パターン図形の頂点および反転境界領域の頂点で構成されるが、反転境界領域の各頂点の座標は原パターン図形の頂点座標から得られるため、補完パターンの全ての頂点を原パターン図形の頂点座標だけから得ることができる。図８に一例を挙げて説明する。図８（ａ）は原パターン図形Ｐとその反転境界領域Ｒを示す。図中、原パターン図形Ｐは頂点ｐ0，ｐ1，ｐ2，ｐ3，ｐ4，ｐ5，ｐ6，ｐ7からなり標準形で表され、その反転境界領域Ｒは頂点ｒ0，ｒ1，ｒ2，ｒ3からなり点線で示されている。この原パターン図形Ｐに対して、反転境界領域Ｒにて反転処理を行い、標準形に並び替えると、図８（ｂ）に示す補完パターンＱ1（頂点ｑ10，ｑ11，ｑ12）及びＱ2（頂点ｑ20，ｑ21，ｑ22，ｑ23，ｑ24）が得られる。これらの補完パターンＱ1、Ｑ2をそれぞれ原パターン図形Ｐの頂点とその反転境界領域Ｒの頂点で表すと、Ｑ1＝｛ｐ1，ｒ1，ｐ2｝、Ｑ2＝｛ｐ7，ｐ6，ｐ5，ｐ4，ｒ3｝となる。ここで反転境界領域Ｒの頂点は、原パターン図形の頂点座標から合成されたものであるため、補完パターンＱ1、Ｑ2の全ての頂点が原パターン図形Ｐの頂点座標だけで構成されることがわかる。
【００４５】
［パターン分割の要否の判別］
本発明の一実施形態として、前述の凸多角形の識別工程にて凸多角形でないと識別されたパターン（特異パターン）については、パターン分割後の振り分け時のパターン密度均等化の観点から全ての特異パターンについてパターン分割を行ってもよいが、凸多角形でないと識別されたパターンについて、さらに次の二つの判別工程のいずれか或いは両方を行い、パターン分割不要と判別されたパターンについては処理（計算）時間の短縮やショット接続誤差低減の観点からパターン分割を行わないことが望ましい場合もある。これらの判別工程を行うことにより、パターン分割によるパターン開口数の増加を必要最小限に抑えることができる。但し、ドーナツ型パターンについては、これらの判別を行うことなくパターン分割を行うこととする。
【００４６】
第１の判別方法は、前述の反転境界領域の寸法を利用したものである。具体的には、反転境界領域の各辺の長さがある基準の値未満のときはその反転境界領域内のパターンについてはパターン分割は行わないものとする（但し、ドーナツ型パターンを除く）。換言すれば、ドーナッツ型パターンと、ある基準の寸法以上の辺を持つ反転境界領域内のパターンは、パターン分割を行うものとする。
【００４７】
この第１の判別方法は、反転境界領域の各辺の長さが小さくなればなるほど、補完パターン部分に相当するマスク基板領域の面積も小さくなるため、特異パターンを設けた場合であっても、マスク強度がある程度確保される場合があることに基づくものである。判別の基準となる特定の寸法は、マスク基板の材質および厚さ、並びに設計ルールに従ったパターン幅（開口幅）等を考慮して決定することができる。
【００４８】
第２の判別方法は、前述の補完パターンを利用したものである。すなわち、反転境界領域の境界線と重なる辺を少なくとも一辺持ち且つ重ならない辺を少なくとも二辺持つ補完パターンを有する反転境界領域について、作製しようとするマスクにおいて、前記補完パターンの頂点のうち前記反転境界領域の境界線上にある二つの頂点（但し反転境界領域の頂点を除く）を結ぶ線分（支持辺ｋ）にかかる力が、所定の基準値未満であるものについては前記パターン分割を行わないものとする。
【００４９】
図９は第２の判別方法にて判別される典型的なパターン例を示すものである。
図９（ａ）のパターンは、その補完パターンが反転境界領域の境界線と重なる辺を一つ持ち且つ重ならない辺を三つ持つ例である。図９（ｂ）のパターンは、その補完パターンが反転境界領域の境界線と重なる辺を二つ持ち且つ重ならない辺を二つ持つ例である。図９（ｃ）及び（ｄ）のパターンは、それぞれその補完パターンが反転境界領域の境界線と重なる辺を二つ持ち且つ重ならない辺を四つ及び六つ持つ例である。図９（ｅ）のパターンは、その補完パターンが反転境界領域の境界線と重なる辺を一つ持ち且つ重ならない辺を五つ持つ例である。図９（ａ）及び（ｅ）で例示されるタイプのパターンは、その補完パターンが反転境界領域の境界線と重なる辺を一つ持ち且つ重ならない辺を少なくとも三つ持ち、図９（ｂ）〜（ｄ）で例示されるタイプのパターンは、その補完パターンが反転境界領域の境界線と重なる辺を二つ持ち且つ重ならない辺を少なくとも二つ持つ。
【００５０】
このような形状の開口パターンが形成されたステンシルマスクにおいては、反転境界領域の境界線に重ならない辺と支持辺ｋとで囲まれる領域Ｅに相当するマスク基板の重さによって、支持辺ｋに沿って応力が生じる。支持辺ｋに加わる力が大きいほど支持辺ｋ付近を起点あるいは破断線としてマスクが破損しやすくなる。特にマスク基材としてＳｉ単結晶基板を用いる場合は、二つの頂点を基点としてへき開等の破損が生じやすい。
【００５１】
第２の判別方法は例えば次のようにして実施することができる。前記領域Ｅの面積をＳとし、この領域Ｅの重心ｃから支持辺ｋの中点まで距離をＬとし、支持辺ｋにかかる力として力のモーメントＩを規定すると、この力のモーメントＩは関係式Ｉ∝ＳＬで示すことができる。よって、このＳＬに対して基準値を設定し、その基準値より小さいＳＬ値を示すパターンについては分割を行わないものとすることができる。この基準値は、作製しようとするマスクを構成する材料の力学的強度に依存するものであり、実験データを用いて定めることができる。
【００５２】
このような判別工程を実施することにより、不必要なパターン分割を行わなくて済み、処理時間が短縮され効率的にマスクを形成することができるとともに、開口数を必要最小限にできるため、パターン転写の信頼性を向上し得るステンシルマスクを形成することができる。
【００５３】
なお、後述の振り分け工程にて高精度にパターン密度を均等化したい場合は、パターン転写の信頼性の許容範囲内で分割数を多くしてもよい。
【００５４】
［パターン分割］
以上のようにして判別された特異パターンについては、前記補完パターンを利用した以下のパターン分割方法を用いることが好ましい。下記のパターン分割法によれば、必要最小限の数で且つ適度なサイズのパターンセクションに分割できるとともに、各セクションを同一のマスク内で互いに接することなく効率よく異なるマスクに振り分けることができる。また、前述のパターン分割の要否の判別工程にて既に反転境界領域と補完パターンを設定している場合はそのデータを利用できるため、迅速に処理することができる。
【００５５】
図１０（ａ）に示すドーナツ型パターンを原パターン図形とした場合を例に挙げて説明する。まず、図１０（ａ）に示すように原パターン図形３に対して反転境界領域１を設定し、図１０（ｂ）に示すように補完パターン２を設定する。既に、前述のパターン分割要否の判別工程にて反転境界領域と補完パターンを設定している場合はそれらを利用する。
【００５６】
次に、補完パターンの頂点から切断点の候補を選ぶ。候補となる補完パターンの頂点は、反転境界領域内（境界線上を含まない）にあるものとする。この候補にあげられた補完パターンの各頂点から座標軸方向に沿って切断線を引く。図１０（ｃ）は、補完パターンの頂点からＸ軸方向に平行に引かれた切断線４を示す。また、図１０（ｄ）は、補完パターンの頂点からＹ軸方向に平行に引かれた切断線４'を示す。
【００５７】
次に、Ｘ軸に平行な切断線の組とＹ軸に平行な切断線の組のいずれかを選択する。この選択の際の基準は、例えば、最小切断間隔が大きい組を選び、等しい場合には切断線の数が少ない組を選ぶものとする。ここで、最小切断間隔とは、座標軸に平行な切断線の一組において、隣接する切断線の間隔が最も狭い切断線間の距離（間隔）をいう。本実施形態ではこの基準に従って切断線４'の組を選択する。よって、図１０（ａ）に示すパターンに対しては、図１０（ｄ）に示す切断線４'の組を選択する。
【００５８】
次に、選択された切断線４'と原パターン図形の辺との交点リストを作成し、この交点リストを昇順にソートする（この例ではＹ軸方向に沿った切断であるためＹ座標値の昇順にソートする）。図１０（ｄ）においては、左側から分割処理することになる。分割されたパターンセクションのデータは、分割前に隣接していたパターンセクションのデータと同一ファイルに出力されないように異なるファイルに振り分ける（図１１）。ここで、各ファイルは一組の相補マスクを構成する一のマスクに相当する。また、図１０（ｄ）及び図１１中の丸内の数字は分割順を示す。
【００５９】
［パターンの振り分け］
パターン分割処理により得られた各パターンセクションのデータは、一組の相補マスクの各マスクに相当するファイルに振り分けられる。その際、ステンシルマスクではパターンが開口で構成されているため、パターンセクション同士が一のマスク内において互いに接触しないように振り分ける必要がある。そのため、前述の図１０（ｄ）及び図１１に示されるように、パターン分割により切り出される一のパターンセクションを、切断線上にて共有していた辺を持つ他のパターンセクションが振り分けられるマスクとは異なるマスクに振り分ける。すなわち、各パターンセクションは、分割前に隣接していたパターンセクションと同一のマスクに割り当てられないように異なるマスクに振り分ける。
【００６０】
その後、パターン分割をしていない各パターン図形のデータを、既にパターンセクションが割り当てられた各ファイルに振り分ける。その際、まず、既に割り当てられているパターン図形の面積密度（パターン密度）が最も低いファイルから振り分けていき、最終的に各マスクに割り当てられるパターン図形の面積密度がほぼ均等になるように振り分ける。パターン密度が均等になるように振り分けることにより、マスクの開口パターンに起因する応力も均等化され相補マスクを構成する各マスク間での開口パターンの歪み差が緩和され、また露光荷電粒子のクーロン効果の差も緩和されるため、より精度の高いパターン転写が可能になる。
【００６１】
［大開口矩形パターンの補正及び分割］
凸多角形である矩形パターンであっても、そのサイズが大きい場合は、その角において応力が集中するためクラックが発生しやすい。シリコン基板を用いて作製されたステンシルマスクにおいては、特に矩形開口の一辺の長さが１０μｍを超えると、このような問題が発生しやすくなる。このような大開口矩形パターンに対しては、従来、短冊状に分割し、ラインアンドスペースパターンを持つ一組の相補マスクが提案されていた（図１２（ａ1）〜（ａ3））。しかし、サイズが大きいとライン状の開口パターンが変形しやすく精度のよいパターン転写が困難であった。また、大開口矩形パターンを市松模様（チェッカーフラグ）状に分割して一組の相補マスクを形成しようとすると、格子の角同士での点接触が発生し、中抜けや点接触部分での破損が生じるため相補マスクを作製することができない（図１２（ｂ1）〜（ｂ3））。
【００６２】
そこで、本発明では、矩形パターンの面積を求め、予め設定した基準値（面積）を超えるものについて下記のパターン補正またはパターン分割を行うことが望ましい。シリコン基板を用いて作製されたステンシルマスクおいては、この基準値を例えば１００μｍ2以上とすることができる。このような判別工程を実施することにより、不必要なパターン分割やパターン補正を行わなくて済み、効率的にマスクを形成することができる。また、不必要なパターン分割を行うことがないため、開口数を必要最小限にでき、パターン転写の信頼性を向上し得るステンシルマスクを形成できる。
【００６３】
矩形パターンの補正は、図１３（ａ）に示すように、四つの角を切り取って八角形とするものである。その際、補正後の八角形のパターンは原矩形パターンに対する許容範囲内の形状とする。すなわち、開口パターンの寸法精度の許容率が５％程度である場合、各頂点（角）に対する各辺における切断点は、例えば、頂点から一辺の長さの５％未満の長さの位置とすることができる。
【００６４】
一方、矩形パターンの分割は、図１３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、四つの角を切り取って、四つの角が切り取られた八角形と、切り取った四つ角に相当する四つの三角形とに分割する。その際、各頂点（角）に対する各辺における切断点は、例えば、頂点から一辺の長さの５０％未満の長さの位置とすることができ、好ましくは４５％以下の位置である。また、切断点が頂点から５％未満の位置とする場合は上記のパターン補正により対処できる点から、切断点は頂点から５％以上の位置とすることが好ましい。切断点を頂点から５％以上の位置にとることにより、角に相当する三角形のパターンセクションを適度なサイズにできるため、マスク形成が容易となり、パターン転写時のパターンセクション間の接続も容易になる。また切断点を頂点から４５％以下の位置にとることより、四つの角が切り取られた八角形のパターンセクションの角部が適度な形状となるため、対応するマスクの開口パターンの角部において十分な強度が確保できる。
【００６５】
以上に説明した輪郭化処理およびデータ入力から始まりパターン振り分け工程にいたるまでの各処理は、これら各処理を実行させるプラグラムにしたがってコンピュータにより迅速かつ効率的に処理することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、ステンシルマスクの形成に際して問題となる特定のパターン（特異パターン）を系統的に識別して抽出し、この特異パターンを分割して相補マスクを構成する異なるマスクへ振り分けているため、マスクの機械的強度を十分に保ちながら、不必要なパターン分割を防止してマスクのパターン開口数を必要最小限にすることができる。結果、パターン転写の信頼性を向上し得るステンシルマスクを効率的に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステンシルマスクの開口パターンの形成に際して問題となるパターン形状を示す図である。
【図２】従来のパターン分割の一例を示す図である。
【図３】従来のパターン分割方法を説明するための図である。
【図４】パターン図形の輪郭化処理を説明するための図である。
【図５】多角形パターンの表現方法を説明するための図である。
【図６】多角形パターンの表現方法を説明するための図である。
【図７】反転境界領域とパターン反転（補完パターンの設定）を説明するための図である。
【図８】反転境界領域とパターン反転（補完パターンの設定）を説明するための図である。
【図９】補完パターンを用いたパターン分割要否の判別方法を説明するための図である。
【図１０】パターン分割および振り分けの方法を説明するための図である。
【図１１】パターン分割および振り分けの方法を説明するための図である。
【図１２】大開口矩形パターンの従来の分割方法を説明するための図である。
【図１３】大開口矩形パターンの本発明の補正方法および分割方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１  反転境界領域
２  補完パターン
３  原パターン
４、４'  切断線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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