(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分一括露光方式と可変成形ビーム方式とを併用して、試料上に荷電粒子ビーム露光を用いてパターンを形成する荷電粒子ビーム露光装置と、
機能単位について回路パターンを最適化したスタンダード・セルが格納されたスタンダード・セル・ライブラリと、
前記部分一括露光方式での露光に用いられるアパーチャに形成され，前記スタンダード・セルに対応するキャラクタが配置された各アパーチャブロックに固有なインデックスと，各アパーチャブロックに配置されているキャラクタに対応するスタンダード・セルの情報と，各スタンダード・セルに対応するキャラクタの全体を部分一括露光方式で露光するのに必要な荷電粒子ビームのショット数とが記憶されたＣＰアパーチャ管理テーブルと
を具備する荷電粒子ビーム露光システムに対して、
半導体デバイスの回路動作が記述された論理記述から、回路パターンを作成する回路パターンの設計方法であって、
各アパーチャブロックについて、一つのアパーチャブロック中に形成されたキャラクタに対応したスタンダード・セルを用いて前記論理記述から回路パターンを形成し、各回路パターンと該回路パターンの生成に用いたアパーチャブロックとをそれぞれ関連づけるステップと、
生成された複数の回路パターンの中から、所定の制約条件を満足する回路パターンを抽出するステップと、
抽出された回路パターンに対応するアパーチャブロックを使用して荷電粒子ビーム露光を行った場合に、荷電粒子ビームの照射回数が最も少なくなるような回路パターンを選択するステップとを含むことを特徴とする回路パターンの設計方法。
【請求項２】
前記回路パターンの形成に用いる回路パターンを選択するステップの後、
前記選択された回路パターンに、前記選択された回路パターンに関連づけされているアパーチャブロックのインデックスを対応させて前記ＣＰアパーチャ管理テーブルに登録することを特徴とする請求項１に記載の回路パターンの設計方法。
【請求項３】
前記ＣＰアパーチャ管理テーブルには、該キャラクタに対応したパターンを可変成形ビーム方式で形成するのに必要な荷電粒子ビームのショット数がさらに登録され、
前記所定の制約条件を満足する回路パターンを抽出するステップにおいて、前記制約条件を満足する回路パターンがない場合、
前記スタンダード・セル・ライブラリに含まれる全てのスタンダード・セルを用いて前記制約条件を満足する回路パターンを生成するステップと、
前記ＣＰアパーチャ管理テーブルに登録されている各アパーチャブロックについて、生成された回路パターンからアパーチャブロックを用いた部分一括露光方式で形成可能なパターンを抽出し、抽出されたパターンの露光に必要な荷電粒子ビームのショット数と、抽出されなかったパターンを可変成形ビーム方式で露光を行うのに必要な荷電粒子ビームのショット数との和である荷電粒子ビームの総ショット数をそれぞれ算出するステップと、
前記荷電粒子ビームの総ショット数が最も少ないアパーチャブロックを選択するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の回路パターンの設計方法。
【請求項４】
前記荷電粒子ビームの総ショット数が最も少ないアパーチャブロックを選択するステップ後、
前記選択されたアパーチャブロックを用いて前記回路パターンに対応するパターンを転写する際に、指定された露光条件下でのスループットを計算するステップと、
計算されたスループットが指定したスループット以上であれば、前記回路パターンに、前記選択されたアパーチャブロックのインデックスを対応させて前記ＣＰアパーチャ管理テーブルに登録するステップと
を含むことを特徴とする請求項３に記載の回路パターンの設計方法。
【請求項５】
前記スループットの計算結果が、指定したスループットを下回る場合、
生成した回路パターンに含まれるセルを、ショット数の削減の効果が大きいものから順番に、アパーチャブロック内に配置できるキャラクタ数の範囲で、部分一括方式で露光を行うキャラクタとして、新しいアパーチャブロックを作製する指示を出すステップと、
作製するアパーチャブロックと、アパーチャブロックを搭載するアパーチャと、アパーチャ上のアパーチャブロックの位置と、生成した回路パターンとを対応させてＣＰアパーチャ管理テーブルに登録するステップと
を含むことを特徴とする請求項４に記載の回路パターンの設計方法。
【請求項６】
請求項１〜５記載に何れかの回路パターンの設計方法を用いて設計された回路パターンを露光装置に入力するための露光データに変換するステップと、
入力された露光データに対応するアパーチャブロックをＣＰアパーチャ管理テーブルを参照して、露光データに対応するアパーチャブロックを搭載したアパーチャを選択するステップと、
前記アパーチャを荷電粒子ビーム露光装置に装着し、使用するアパーチャブロックを荷電粒子ビームの照射可能範囲に移動させるステップと、
前記使用するアパーチャブロックを用いて試料上に所定のパターンを転写するステップとを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項７】
部分一括露光方式と可変成形ビーム方式とを併用して、試料上に荷電粒子ビーム露光を用いてパターンを形成する荷電粒子ビーム露光装置と、
機能単位について回路パターンを最適化した複数のスタンダード・セルの情報が格納されたスタンダード・セル・ライブラリと、
前記荷電粒子ビーム露光装置に搭載され、前記スタンダード・セルに対応したキャラクタが形成され、前記荷電粒子ビーム露光装置の照射範囲以内の領域のアパーチャブロックを具備するアパーチャと、
前記アパーチャに形成され，前記スタンダード・セルに対応するキャラクタが配置された各アパーチャブロックに固有なインデックスと，各アパーチャブロックに配置されているキャラクタに対応するスタンダード・セルの情報と，各スタンダード・セルに対応するキャラクタの全体を部分一括露光方式で露光するのに必要な荷電粒子ビームのショット数とが記憶されたＣＰアパーチャ管理テーブルと、
前記スタンダード・セル・ライブラリ及びＣＰアパーチャ管理テーブルを参照してレイアウトを設計する設計部と
を具備してなることを特徴とする荷電粒子ビーム露光システム。
【請求項８】
前記ＣＰアパーチャ管理テーブルには、
前記露光装置に搭載される各ＣＰアパーチャに固有なインデックスと、
前記キャラクタについて、前記アパーチャブロック上の位置、及び配置方向に関する情報と、
露光データに固有なインデックスと、
前記露光データに固有なインデックスに対応するアパーチャブロックのインデックスの情報とが更に登録されていることを特徴とする請求項７に記載の荷電粒子ビーム露光システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部分一括露光方式の荷電粒子ビーム露光技術の回路パターンの設計方法、露光方法及び荷電粒子ビーム露光システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム露光は、半導体回路の微細パターンの加工を行う有効な手段である。代表的な電子ビーム露光方式である可変成形ビーム（Variable Shaped Beam：ＶＳＢ）方式では、回路パターンを微小な長方形や三角形に分割して露光を繰り返すために、電子ビームのショット回数が莫大なものとなり、スループットが得られない。それに対して、図１に示すような、ビームサイズ以内の大きさの図形の形状の電子ビームを成形して、図形（キャラクタ）の一括露光を行う部分一括露光（Character Projection（ＣＰ）)方式の露光方法により、ショット数を削減し、スループットを向上させる試みがなされている。電子ビームの成形は、キャラクタ形状の開口をもつＣＰアパーチャによってなされる。
【０００３】
ＣＰ方式の電子ビーム露光方法においては、露光を行うの回路パターンからＣＰ方式で露光を行う図形を抽出し、それら図形形状に対応した複数のビーム成形用のキャラクタの集合で形成されるＣＰアパーチャを用いて露光を行う。
【０００４】
露光装置の概略を図６に示す。図６に示すように、電子銃６０１から打ち出された電子ビーム６０２は、第１成形アパーチャ６０３によって成形される。成形された電子ビーム６０２は、キャラクタ選択用偏向器６０４でＣＰアパーチャ６０５に形成された透過窓からなるキャラクタに照射される。キャラクタを透過した電子ビーム６０２は、縮小レンズ６０６で縮小された後、対物偏向器６０７で試料６０８上の所望の位置に照射される。
【０００５】
図６に示したＣＰアパーチャ６０５の構成を図７を参照して説明する。図７に示すように、ＣＰアパーチャ６０５上には、キャラクタ選択用偏向器６０４の一つの偏向領域に対応した、アパーチャブロック７０１が複数配置されている。それぞれのアパーチャブロック７０１内に配置したキャラクタ形状の透過窓を、露光の際に自由に選択することができる。
【０００６】
アパーチャブロックに形成されたキャラクタ形状は、露光を行う半導体回路パターンの中で多く使用されるパターンでなければ、電子ビームのショット数の削減効果は小さくなってしまう。すなわち、各半導体回路パターン（半導体デバイス）に対して、その電子ビーム露光に最適なキャラクタにより構成されるアパーチャブロックが用意されていなければならない。そして、露光を行う一つの半導体回路パターンに対応して、露光時に一つのアパーチャブロックを選択する必要がある。
【０００７】
すなわち、図８のような露光システムが、従来の方式である。まず、設計者が回路パターンを設計し（ステップＳ３０１）、設計されたデバイスパターンの中から、繰り返し使用される図形を抽出し、ＣＰ方式の露光を行うキャラクタとする（ステップＳ３０２）。
【０００８】
抽出したキャラクタの形状を有するＣＰアパーチャを製作し（ステップＳ３０３）、電子ビーム露光装置に装着、使用アパーチャブロックをキャラクタ選択偏向器で選択できるように、ＣＰアパーチャの位置を選択する（ステップＳ３０４）。回路パターンに対して、ＣＰ方式で露光を行うキャラクタと、ＶＳＢ方式で露光する図形とに分割し、露光装置に対応する露光データに変換する（ステップＳ３０５）。
【０００９】
そして、変換したデータを露光装置に入力し、選択したアパーチャブロックを用いて、シリコンウェーハやマスク基板などの試料に対して、電子ビーム露光を行う（ステップＳ３０６）。
【００１０】
これまでは、露光を行なうオペレータが、対応するアパーチャを選択し装着、またはアパーチャブロックを選択して露光を行なってきた。また、たとえば特許第２８８５７７８号公報に記載されているように、回路パターンおよび、アパーチャにインデックスを設定し、露光装置にセットされているアパーチャのインデックスが露光を行うパターンに対して適正なものであるかを判断する方法が提案されている。
【００１１】
この方法では、回路パターンが作成されるたびに、アパーチャを製作することになり、回路パターンとアパーチャの管理が困難になるとともに、アパーチャの設定の人為的なミスや、露光を行う回路パターンとＣＰアパーチャが増加した場合、それらの対応を取るのが困難になり、容易に所望のパターンの露光を行うことができなくなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、回路パターンが作成されるたびに、アパーチャを製作することになり、回路パターンとアパーチャの管理が困難になるとともに、アパーチャの設定の人為的なミスや、露光を行う回路パターンとＣＰアパーチャが増加した場合、それらの対応を取るのが困難になり、容易に所望のパターンの露光を行うことができなくなるという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、所有するＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックに適した回路パターンの作成を行うことができる回路パターンの設計方法、露光方法及び荷電粒子ビーム露光システムを提供することにある。
【００１４】
また、本発明の別の目的は、所有するＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックと回路パターンとの管理が容易な回路パターンの設計方法、露光方法及び荷電粒子ビーム露光システムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
［構成］
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【００１６】
（１）本発明（請求項１）は、部分一括露光方式と可変成形ビーム方式とを併用して、試料上に荷電粒子ビーム露光を用いてパターンを形成する荷電粒子ビーム露光装置と、機能単位について回路パターンを最適化したスタンダード・セルが格納されたスタンダード・セル・ライブラリと、前記アパーチャに形成され，前記スタンダード・セルに対応するキャラクタが配置された各アパーチャブロックに固有なインデックスと，各アパーチャブロックに配置されているキャラクタに対応するスタンダード・セルの情報と，各スタンダード・セルに対応するキャラクタの全体を部分一括露光方式で露光するのに必要な荷電粒子ビームのショット数とが記憶されたＣＰアパーチャ管理テーブルとを具備する荷電粒子ビーム露光システムに対して、半導体デバイスの回路動作が記述された論理記述から、回路パターンを作成する回路パターンの設計方法であって、各アパーチャブロックについて、一つのアパーチャブロック中に形成されたキャラクタに対応したスタンダード・セルを用いて前記論理記述から回路パターンを形成し、各回路パターンと該回路パターンの生成に用いたアパーチャブロックとをそれぞれ関連づけるステップと、生成された複数の回路パターンの中から、所定の制約条件を満足する回路パターンを抽出するステップと、抽出された回路パターンに対応するアパーチャブロックを使用して荷電粒子ビーム露光を行った場合に、荷電粒子ビームの照射回数が最も少なくなるような回路パターンを選択するステップとを含む。
【００１７】
本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
（ａ）前記回路パターンの形成に用いる回路パターンを選択するステップの後、前記選択された回路パターンに、前記選択された回路パターンに関連づけされているアパーチャブロックのインデックスを対応させて前記ＣＰアパーチャ管理テーブルに登録すること。
【００１８】
（ｂ）前記ＣＰアパーチャ管理テーブルには、該キャラクタに対応したパターンを可変成形ビーム方式で形成するのに必要な荷電粒子ビームのショット数がさらに登録され、前記所定の制約条件を満足する回路パターンを抽出するステップにおいて、前記制約条件を満足する回路パターンがない場合、前記スタンダード・セル・ライブラリに含まれる全てのスタンダード・セルを用いて前記制約条件を満足する回路パターンを生成するステップと、前記ＣＰアパーチャ管理テーブルに登録されている各アパーチャブロックについて、生成された回路パターンからアパーチャブロックを用いた部分一括露光方式で形成可能なパターンを抽出し、抽出されたパターンの露光に必要な荷電粒子ビームのショット数と、抽出されなかったパターンを可変成形ビーム方式で露光を行うのに必要な荷電粒子ビームのショット数との和である荷電粒子ビームの総ショット数をそれぞれ算出するステップと、前記荷電粒子ビームの総ショット数が最も少ないアパーチャブロックを選択するステップとを含むこと。
【００１９】
前記荷電粒子ビームの総ショット数が最も少ないアパーチャブロックを選択するステップ後、前記選択されたアパーチャブロックを用いて前記回路パターンに対応するパターンを転写する際に、指定された露光条件下でのスループットを計算するステップと、計算されたスループットが指定したスループット以上であれば、前記回路パターンに、前記選択されたアパーチャブロックのインデックスを対応させて前記ＣＰアパーチャ管理テーブルに登録するステップとを含むこと。
【００２０】
前記スループットの計算結果が、指定したスループットを下回る場合、生成した回路パターンに含まれるセルを、ショット数の削減の効果が大きいものから順番に、アパーチャブロック内に配置できるキャラクタ数の範囲で、部分一括方式で露光を行うキャラクタとして、新しいアパーチャブロックを作製する指示を出すステップと、作製するアパーチャブロックと、アパーチャブロックを搭載するＣＰアパーチャと、ＣＰアパーチャ上のアパーチャブロックの位置と、生成した回路パターンとを対応させてＣＰアパーチャ管理テーブルに登録するステップとを含むこと。
【００２１】
（２）本発明の露光方法は、前述した回路パターンの設計方法を用いて設計された回路パターンを露光装置に入力するための露光データに変換するステップと、入力された露光データに対応するアパーチャブロックをＣＰアパーチャ管理テーブルを参照して、露光データに対応するアパーチャブロックを搭載したアパーチャを選択するステップと、前記アパーチャを荷電粒子ビーム露光装置に装着し、使用するアパーチャブロックを荷電粒子ビームの照射可能範囲に移動させるステップと、前記使用するアパーチャブロックを用いて試料上に所定のパターンを転写するステップとを含む。
【００２２】
（３）本発明の荷電粒子ビーム露光システムは、部分一括露光方式と可変成形ビーム方式とを併用して、試料上に荷電粒子ビーム露光を用いてパターンを形成する荷電粒子ビーム露光装置と、複数のスタンダード・セルの情報が格納されたスタンダード・セル・ライブラリと、前記荷電粒子ビーム露光装置に搭載され、前記スタンダード・セルに対応したキャラクタが形成され、前記荷電粒子ビーム露光装置の照射範囲以内の領域のアパーチャブロックを具備するアパーチャと、前記アパーチャに形成され，前記スタンダード・セルに対応するキャラクタが配置された各アパーチャブロックに固有なインデックスと，各アパーチャブロックに配置されているキャラクタに対応するスタンダード・セルの情報と，各スタンダード・セルに対応するキャラクタの全体を部分一括露光方式で露光するのに必要な荷電粒子ビームのショット数とが記憶されたＣＰアパーチャ管理テーブルと、前記スタンダード・セル・ライブラリ及びＣＰアパーチャ管理テーブルを参照してレイアウトを設計する設計部とを具備してなる。
【００２３】
本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
前記ＣＰアパーチャ管理テーブルには、前記露光装置に搭載される各ＣＰアパーチャに固有なインデックスと、前記キャラクタについて、前記アパーチャブロック上の位置、配置方向、および、セルの大きさに関する情報と、露光データに固有なインデックスと、前記露光データに固有なインデックスに対応するアパーチャブロックのインデックスの情報とが更に登録されていること。
【００２４】
［作用］
本発明は、上記構成によって以下の作用・効果を有する。
【００２５】
一つのアパーチャブロックに形成されたキャラクタに対応するスタンダード・セルのみを用いて回路パターンの設計を行い、設計された回路パターンから荷電粒子ビームのショット数が小さいような回路パターンを選択することによって、現在所有するアパーチャを用いて部分一括露光方式でパターンの転写を行うことができると共に、
また、形成された回路パターンにアパーチャブロックを対応させて前記ＣＰアパーチャ管理テーブルに格納することによって、回路パターンとＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックとの管理が容易になり、使用するアパーチャブロックの選択ミスなどを排除することができ、生産するデバイスパターンに対して、容易に最適な電子ビーム露光を行うことができる。
【００２６】
生成した回路パターンに含まれるセルを、ショット数の削減の効果が大きいものから順番に、アパーチャブロック内に配置できるキャラクタ数の範囲で、部分一括方式で露光を行うキャラクタとして、新しいアパーチャブロックを作製する指示を出すことによって、スループットが高いアパーチャブロックを有する新規のＣＰアパーチャを作成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【００２８】
［第１実施形態］
本システムでは、デバイスパターンの設計に用いるスタンダード・セル・ライブラリにＣＰアパーチャ管理テーブルを結合させ、パターンの設計段階で、選択可能なアパーチャ上のキャラクタを使用して、新規デバイスパターンを設計する。これにより、パターンを設計する時点で所有しているＣＰアパーチャに搭載されているアパーチャブロックならびにスタンダード・セルの情報を使用して、論理合成および自動配置配線を行うことができ、部分一括方式の電子ビーム露光に適した回路パターンを生成することができる。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる露光システムの概要を示す構成図である。なお、図１においては、ある半導体デバイス製品の回路パターンの生成から、そのパターンに最適なＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックを選択して、電子ビーム露光を行うときの、ブロック図を示している。
【００３０】
図１において、１０１はスタンダード・セル・ライブラリであり、論理ゲートやフリップフロップなどの機能単位について回路パターンを最適化したスタンダード・セルが登録されている。
【００３１】
１０２はＣＰアパーチャ管理テーブルである。このＣＰアパーチャ管理テーブル１０２について、図２を参照して説明する。
図２に示すように、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２では、複数のＣＰアパーチャ２０１の管理が行われており、それぞれのＣＰアパーチャ２０１には、固有なアパーチャＩＤ２０２，ＣＰアパーチャ用マガジンなどにおけるアパーチャの格納位置２０３、ＣＰアパーチャ上に搭載しているアパーチャブロックのリスト２０４が登録されている。登録された各アパーチャブロックには、それぞれに固有なＩＤ２０５と、ＣＰアパーチャ上の搭載位置２０６、そして、アパーチャブロック上に配置されたスタンダード・セル（キャラクタ）２０７のリストが記録されている。そして、それらアパーチャブロック上に配置されている各スタンダード・セルについても、スタンダード・セルのセル名２０８、セルサイズ（キャラクタ数、すなわちＣＰショット数）２１０、アパーチャブロック内の配置位置２１３、セルの配置方向（回転角度および反転）２０９、および、可変成形ビーム（Variable Shaped Beam：ＶＳＢ）方式で露光した場合のショット数２１１が記録されている。
【００３２】
また、図１において、１０３はシステム設計ＷＳであり、与えられた論理記述１０４からネットリスト１０５を作成する。論理記述１０４はハードウェア記述言語（ＨＤＬ:Hardware Description Language又はHardware Design Language）などと呼ばれる言語を使って、半導体デバイスの動作が記述された論理記述である。例えば、論理記述１０４は、レジスタ・トランスファ・レベル（ＲＴＬ）を用いて記述されている。
【００３３】
１０６はパターン設計ＷＳであり、システム設計ＷＳ１０３で作成されたネットリスト１０５からレイアウト１０７を作成する。１０８は検証ツールであり、レイアウト１０７に対してシミュレーション等を行い、作成されたレイアウト１０７が設計制約を満足するかを検証するものである。１０９はショット数算出部であり、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２を参照して、レイアウト１０７を試料上に転写するのに必要な電子ビームの総ショット数１１０を求める。１１１は、評価部であり、実際に露光を行うパターンデータ１１２を決定する。１１３はパターンデータＩＤ付与部であり、実際に露光を行うパターンデータ１１２に対して固有なＩＤ１１４を付与し、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２に登録するものである。１１５は、パターンデータ１１２を電子ビーム（ＥＢ）露光装置に対応した露光データ１１６に変換するデータ変換部である。
【００３４】
１１７は、電子ビーム（ＥＢ）露光制御部であり、変換された露光データ１１６から、アパーチャブロックが格納されたマガジン１１８から露光に使用するＣＰアパーチャ１１９をＥＢ露光装置１２０に装着し、ＣＰアパーチャを機械的に移動させることによって、使用するアパーチャブロック１２１が露光可能になるようにする。
【００３５】
図１に示す露光システムの構成について、半導体デバイス製品の回路パターンの生成から、そのパターンに最適なＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックを選択して、露光を行うまでの一連の工程を図３，４を参照して説明する。
【００３６】
（ステップＳ１０１）
先ず、システム設計ワークステーション（ＷＳ）１０３は、ある一つのアパーチャブロックを指定し、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２を参照して指定されたアパーチャブロックに搭載されたスタンダード・セルの情報を得る。システム設計ワークステーション１０３は、スタンダード・セル・ライブラリ１０１を参照し、指定されたアパーチャブロックに搭載されている全てのスタンダード・セルの情報を得る。
【００３７】
システム設計ワークステーション１０３は、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ:Hardware Description Language又はHardware Design Language）などと呼ばれる半導体デバイスの動作の論理記述１０４に対して、スタンダード・セル・ライブラリ１０１から指定されたアパーチャブロックに搭載されているスタンダード・セルのみを用いて論理合成を行ない、回路を構成するセルの接続情報を記述したネットリスト１０５を生成する。
【００３８】
さらに、レイアウト設計ワークステーション（ＷＳ）１０６は、生成されたネットリスト１０５から、スタンダード・セル・ライブラリ１０１及びＣＰアパーチャ管理テーブル１０２を用いて、自動配置配線（Place and route：Ｐ＆Ｒ）により、レイアウト（パターンデータ）１０７を生成する。生成されたレイアウト１０７に対し、使用したアパーチャブロックのＩＤの関連づけをしておく。
【００３９】
なお、仮定したアパーチャブロック上に配置されているスタンダード・セルの配置方向が登録されているので、Ｐ＆Ｒで配置できるセルの方向はいくつかに限定されている。
【００４０】
（ステップＳ１０２）
ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２に登録された全てのアパーチャブロックに格納されたスタンダード・セルを用いて、レイアウトの生成を行ったか判断する。すべのアパーチャブロックを用いてパターンデータ候補の生成を行っていない場合、ステップＳ１０１に戻り、使用されていないアパーチャブロックを用いてレイアウト１０７を生成する。全てのアパーチャブロックを使用した場合には次のステップＳ１０３に移行する。
なお、以下では、ここで生成されたレイアウトの集合を第１レイアウト候補１０７ａと記す。
【００４１】
なお、場合によっては、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２に格納された全てのアパーチャブロックを用いるのではなく、予め指定されたアパーチャブロックのみを用いてもよい。
【００４２】
（ステップＳ１０３）
生成された第１のレイアウト候補１０７ａのうち、タイミング検証やシミュレーションなどを行う検証ツール１０８により、動作周波数や、チップ面積などの設計制約条件を満足するレイアウト１０７を抽出する。抽出されたレイアウト１０７の集合を第２レイアウト候補１０７ｂとする。
【００４３】
（ステップＳ１０４）
次いで、ステップＳ１０３で抽出された第２のレイアウト候補１０７ｂの中に、デバイスパターンの設計制約条件を満足するものがあったかどうかを確認する。デバイスパターンの設計制約条件を満足するレイアウトがあった場合にはステップＳ１０５に移行し、条件を満足するレイアウトが無かった場合にはステップＳ１０７に移行する。
【００４４】
先ず、本実施形態において、制約条件を満足するレイアウトがあった場合について説明し、制約条件を満足するレイアウトがなかった場合を第２の実施形態で説明する。
先ず、制約条件を満足するレイアウトがあった場合について以下に説明する。
【００４５】
（ステップＳ１０５）
ステップＳ１０４の判定の結果、第２のレイアウト候補群が複数のレイアウトを有する場合、ショット数算出部１０９は、第２レイアウト候補１０７ｂの各レイアウトについて、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２を参照して部分一括露光（ＣＰ）方式でパターンを形成するのに必要な電子ビームのショット回数情報を得ることにより、電子ビームの総ショット数を算出する。
【００４６】
各レイアウトには、レイアウト設計を行った際に、使用したアパーチャブロックのＩＤが関連づけされている。また、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２には、アパーチャブロックのＩＤ、アパーチャブロックに搭載されたスタンダード・セル、及び各スタンダード・セルを転写するのに必要なショット数（セルサイズ）が登録されている。従って、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２を参照することによって、レイアウトを転写するのに必要な総ショット数を算出することができる。
【００４７】
そして、評価部１１１は、第２レイアウト候補１０７ｂに含まれる各レイアウトの総ショット数１１０を比較して、最も電子ビームの総ショット回数が少なくなるようなレイアウトを選び出す。選び出されたパターンデータを、電子露光に用いるパターンデータ１１２とする。
【００４８】
なお、第２レイアウト候補１０７ｂが一つのパターンデータしか有しない場合には、ショット回数の算出を行わずに、そのパターンデータを電子露光に用いるパターンデータ１１２とする。
【００４９】
（ステップＳ１０６）
次いで、パターンデータＩＤ付与部により、ステップＳ１０５で選択されたパターンデータ１１２にパターンデータＩＤ１１４を割り当て、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２に、割り当てられたパターンデータＩＤ１１４とアパーチャブロックＩＤとの対応を登録する。
【００５０】
（露光ステップ）
データ変換部１１５により露光に用いられる（選択された）パターンデータ１１２を露光装置に対応したデータ形式に変換し、変換された露光データ１１６を電子ビーム（ＥＢ）露光制御部１１７に入力する。露光データ１１６を電子ビーム露光制御部１１７に入力すると、パターンデータＩＤ１１４に対応したアパーチャブロックＩＤを持つアパーチャブロックのデータをＣＰアパーチャ管理テーブル１０２から取得する。取得したデータから、そのアパーチャブロックが搭載されているＣＰアパーチャ１１９をマガジン１１８から電子ビーム（ＥＢ）露光装置１２０に装着し、装着されたＣＰアパーチャ１１９を機械的に移動させることによって、使用するアパーチャブロック１２１が露光可能になるようにする。そして、ＣＰ方式により電子ビーム露光を行い、回路パターンを試料１２２に転写する。
【００５１】
上述のように、設計した半導体デバイスに対して、所有するＣＰアパーチャに適したパターンデータを生成することが可能となることから、さまざまなパターンについて、それぞれ最適なＣＰアパーチャおよびアパーチャブロックを決定することができる。これらのパターンデータとアパーチャブロックとの対応は、ＣＰアパーチャ管理テーブルがそれぞれのＩＤにより管理する。
【００５２】
このことから、パターンの露光の際に、露光を行うパターンデータとＣＰアパーチャおよびアパーチャブロックとの対応を容易にとることができ、露光を行うオペレータなどが、対応がとれなくなったり、使用するアパーチャブロックの選択を誤ったりすることがなくなる。
【００５３】
さらに、この方法で設計されたパターンデータ内で使用される図形は、すべて、アパーチャブロック上にその形状が配置されているため、ＣＰ方式でパターンを形成するキャラクタに対応する。したがって、電子ビームのショット回数が最も少なくなり、露光のスループットも、最高のものが得られる。
【００５４】
本実施形態で導入した電子ビーム露光システムにより、所有するＣＰアパーチャおよびアパーチャブロックに最適なパターンデータを生成することができ、同時に、そのパターンデータのＣＰ方式の電子ビーム露光に最適な（つまり、電子ビームショット回数が最も少なくなるような）アパーチャブロックを決定することができる。
【００５５】
［第２の実施形態］
次に、本実施形態では、第１の実施形態のステップＳ１０４において、デバイスパターンの設計制約条件を満足するアパーチャブロックが見つからなかった場合について説明する。
【００５６】
（ステップＳ１０７）
先ず、システム設計ＷＳ１０３により、論理合成で使用するスタンダード・セルを限定せずに、スタンダード・セル・ライブラリ１０１に格納されている全てのスタンダード・セルを用いて論理合成を行ってネットリストを生成する。そして生成されたネットリストを用いてパターン設計ＷＳ１０６によりＰ＆Ｒを行ってレイアウトを作成しつつ、検証ツール１０８で設計制約条件に適合／不適合を検証することによって、設計制約条件を満足するレイアウト１０７を生成する。
【００５７】
（ステップＳ１０８）
次いで、ショット数算出部１０９により、ステップＳ１０７で得られたレイアウトのうち、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２に登録されているある一つのアパーチャブロック内のスタンダード・セルで形成可能なセルを抽出する。そして、ショット数算出部１０９により、抽出されたセルについてはＣＰ方式で、それ以外のセルについてはＶＳＢ方式で電子ビーム露光を行うとして、デバイスパターン全体を電子ビーム露光したときの総ショット数を計算する。この計算は、ＣＰアパーチャ管理テーブル内に、各スタンダード・セルのＣＰ方式及びＶＳＢ方式で露光を行った場合のショット数がそれぞれ登録されているため、容易に行うことができる。
【００５８】
（ステップＳ１０９）
ＣＰアパーチャ管理テーブルに登録されているすべてのアパーチャブロックについて、ＶＳＢ方式と組み合わせた場合の総ショット数を計算したか判断する。総ショット数を計算していないアパーチャブロックがある場合には、ステップＳ１０８に戻り、計算されていないアパーチャブロックの総ショット数を計算する。ＣＰアパーチャ管理テーブルに登録されている全てのアパーチャブロックについて総ショット数の算出が終わった場合には、ステップＳ１１０に移行する。
【００５９】
（ステップＳ１１０）
次いで、ステップＳ１０８で総ショット数が計算されたアパーチャブロックの中から、総ショット数が最も少なくなるアパーチャブロックを選択する。
【００６０】
（ステップＳ１１１）
次いで、評価部１１１により、ステップＳ１１０で選ばれたアパーチャブロックの電子ビームショット数を、露光装置、プロセスの条件にしたがったパラメータを用いて、スループット１２４に換算する。
【００６１】
スループット１２４を計算するためのパラメータとしては、１回のビームの照射時間、各種偏向器の偏向待ち時間や、ステージ調整時間、ビーム調整時間や、マーク検出・アライメント時間、その他のオーバーヘッドなどがある。これらのパラメータは、実際に露光を行う装置や、プロセスの条件に合わせて設定してもよいし、あらかじめ、標準となる条件を設定しておき、標準条件を用いて計算される標準的なスループットによる比較を行ってもよい。
【００６２】
（ステップＳ１１２）
次いで、評価部１１１により、ステップＳ１１１で計算されたスループット１２４が、設定したスループット以上であるかを判断する。計算値が設定値以上でない場合にはステップＳ１１３に移行し、計算値が設定値以上であった場合にはステップＳ１１４に移行する。
【００６３】
（ステップＳ１１３）
設計したパターンの露光が希望のスループット以上の速さでない場合と判断された場合には、使用するセルに基づいてパターン希望のスループット以上の速さで行うことができる新規のＣＰアパーチャを作製する。この新規のＣＰアパーチャの作製については、次の実施形態で説明する。
【００６４】
（ステップＳ１１４）
ステップＳ１１２で希望のスループット以上の速さで設計したパターンの露光が可能な場合には、評価部１１１により、露光に用いるアパーチャブロック１２３とパターンデータ１１２との組み合わせと設定する。そして、パターンデータＩＤ付与部１１３により、設計されたパターンデータ１１２にＩＤを設定し、設定されたＩＤにステップＳ１１０で選択されたアパーチャブロックのＩＤを対応づけて、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２に登録する。
【００６５】
（露光ステップ）
データ変換部１１５により露光に用いられる（選択された）パターンデータ１１２を露光装置に対応したデータ形式に変換し、変換された露光データ１１６を電子ビーム（ＥＢ）露光制御部１１７に入力する。露光データ１１６を電子ビーム露光制御部１１７に入力すると、パターンデータＩＤ１１４に対応したアパーチャブロックＩＤを持つアパーチャブロックのデータをＣＰアパーチャ管理テーブル１０２から取得する。取得したデータから、そのアパーチャブロックが搭載されているＣＰアパーチャ１１９をマガジン１１８から電子ビーム（ＥＢ）露光装置１２０に装着し、装着されたＣＰアパーチャ１１９を機械的に移動させることによって、使用するアパーチャブロック１２１が露光可能になるようにする。そして、ＣＰ方式により電子ビーム露光を行い、回路パターンを試料１２２に転写する。
【００６６】
本実施形態に記述の露光システムによれば、新規にＣＰアパーチャを製作することなしに、所有しているＣＰアパーチャおよびアパーチャブロックに対して、希望のスループット以上の早さで露光することができるような、パターンデータを生成することができる。
【００６７】
また、図３のようなフローと較べると、所有するアパーチャブロック内のスタンダード・セルでパターンを構成するため、これらのパターンデータについては、ＣＰアパーチャを新規に作製する必要がない。したがって、設計から露光までの工期を短縮することが可能であるばかりでなく、ＣＰアパーチャを作製する費用も削減することができる。
【００６８】
さらに、ＣＰアパーチャ管理テーブルで、生成したパターンデータと使用するアパーチャブロックとが対応づけられており、露光を行うときに、設定するアパーチャブロックを間違えるなど、人為的なミスを排除することができる。
【００６９】
なお、新たなＣＰアパーチャの作製によるコストの増大及びＣＰアパーチャの製造期間が、スループットより問題となる場合には、ステップＳ１１０で選択されたアパーチャブロックに対してスループットの算出を行わずに、露光に用いるものととしても良い。この場合にも、パターンデータに選択されたアパーチャブロックのＩＤを対応づけて、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２に登録する。
【００７０】
本実施形態では、一つのアパーチャブロック上に配置されているスタンダード・セルのみで、パターンを設計することができない場合でも、スループットが最大となるような、また、希望のスループット以上となるようなパターンデータを生成し、そのパターンの露光を行う際に使用するアパーチャブロックを選択することができる。
【００７１】
この方法では、アパーチャブロック上に配置されているスタンダード・セルはＣＰ方式でパターンを形成するキャラクタに対応させるが、それ以外のスタンダード・セルは、ＶＳＢ方式で露光を行う。そして、このようなＣＰ方式とＶＳＢ方式とを併用する露光方式における、電子ビームのショット回数の計算のためには、アパーチャブロック上に配置されていないスタンダード・セルについても、ＣＰアパーチャ管理テーブル内で、ＶＳＢ方式でのショット数を登録しておく必要がある。これを満足するためにも、ＣＰアパーチャ管理テーブルにおいては、すべてのスタンダード・セルについて、図示した情報を登録しておくことになる。だが、これは当然のことで、あるスタンダード・セルは複数のアパーチャブロック上にその形状が透過孔（ビーム形成孔）として穿たれている場合は、そのすべてのアパーチャブロックのＩＤと、アパーチャブロック上の配置位置を登録してあるべきである。したがって、アパーチャブロック上にＣＰ方式でパターンを形成するキャラクタとして登録されていないということは、注目するアパーチャブロック上の配置位置の情報がないということであり、容易に実現することができる。
【００７２】
［第３の実施形態］
本実施形態では、新規にＣＰアパーチャの製作を行う工程を含む場合の、本提案の露光システムによる、パターンデータの生成方法、ＣＰアパーチャの製作方法、および、新規ＣＰアパーチャを用いての電子ビーム露光方法について説明する。
【００７３】
なお、新規のＣＰアパーチャを製作するのは、前述した所有するＣＰアパーチャおよびアパーチャブロックのいずれを用いても希望するスループットが得られない場合以外にも、まだＣＰアパーチャを所有していないときに、ＣＰ方式で露光を行うパターンデータを生成する場合（つまり、ＣＰアパーチャ管理テーブルにＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックが登録されていない場合）、がある。
【００７４】
いずれの場合も、使用するスタンダード・セルの限定を行なわずに、パターンの設計を行なっている。したがって、生成されたパターンデータは、デバイスパターンの設計制約条件を最もよく満足するものを選択することができる。しかし、デバイスの特性が最良のものでも、電子ビーム露光に適したパターンではない可能性がある。これは、論理合成のときに選択することができるスタンダード・セルに制限をなくしたため、使用するセルの種類が多くなり、アパーチャブロック上に配置可能なキャラクタ数を大きく超えて、パターンが生成されると、ＶＳＢ方式で露光を行なうセルの割合が増加するため、希望するスループットが得られなくなるのである。
【００７５】
この問題を考慮した、パターンデータ生成および、ＣＰアパーチャの製作のフローチャートを、図５に示す。以降は、同図を用いて説明を行う。
【００７６】
（ステップＳ２０１）
先ず、使用するスタンダード・セルの限定を行わず、全てのスタンダード・セルを用いて論理合成およびＰ＆Ｒを行う。
【００７７】
（ステップＳ２０２）
次いで、一つのアパーチャブロック内に配置可能なキャラクタ数の最大値を条件として、ＣＰ方式でパターンを形成するキャラクタの抽出を行う。このとき、キャラクタ抽出の基準として、ＶＳＢ方式により露光を行った場合と較べて、キャラクタ数に対する電子ビームショット数の削減の効果が大きいものから順番に、ＣＰ方式でパターンを形成するキャラクタとして抽出する。このような、ショット数削減の効果は、“ＣＰ化効率”として、次式により定義する。
【００７８】
【数１】
0003785023.tif 000002
【００７９】
ここで、ＶＳＢショット数は各スタンダード・セルをＶＳＢ方式で露光した場合のショット数である。また、ＣＰショット数は同様にＣＰ方式で露光した場合のショット数で、セルをキャラクタとして抽出したときのキャラクタ数に等しい。そして、配置回数は、そのスタンダード・セルの使用回数である。
【００８０】
なお、電子ビーム露光装置の電子光学系において、ＣＰアパーチャで成形した電子ビームを、ビームの回転および反転を行うことができない場合は、配置方向の異なるセルは、別のキャラクタに割り当てる必要がある。
【００８１】
（ステップＳ２０３）
次いで、ステップＳ２０２で抽出されたセルはＣＰ方式で、その他のセルはＶＳＢ方式で露光を行った場合の、ショット数算出部１０９により、チップ全体の総ショット数を計算する。
【００８２】
（ステップＳ２０４）
次いで、前の実施形態で説明した評価部１１１を用いて、ステップＳ２０３で計算された総ショット数に対するスループットを計算する。そして、計算したスループットが、あらかじめ指定した数値以上であるかを判断する。
【００８３】
（ステップＳ２０５）
ステップＳ２０４において、計算されたスループットが希望するスループット以上であった場合には、ステップＳ２０１で合成したパターンデータと、ステップＳ２０２で抽出したスタンダード・セルとを、それぞれ、露光を行うパターンデータ、および、アパーチャブロックを新規に製作するときのキャラクタとして採用する。
【００８４】
そして、ＣＰアパーチャ管理テーブルに、パターンデータおよびそれに対応するアパーチャブロックそれぞれにＩＤを設定して、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２に登録する。この、ＣＰアパーチャ管理テーブル１０２に登録されたアパーチャブロックおよびスタンダード・セルの情報にしたがって、新規のアパーチャブロックを製作する。
【００８５】
（ステップＳ２０６）
ステップＳ２０４において、計算されたスループットが希望するスループット以上でない場合には、論理合成のときに使用するスタンダード・セルの数を少なくして、再び論理合成およびＰ＆Ｒを行う。このときの合成で使用できるスタンダード・セルの数の減らし方としては、ステップＳ２０２で抽出されなかった、ＣＰ化効率の小さいものを徐々に減らしていく方法がある。また、ＣＰ化効率の大きいセルのみを残して、制約条件を満足するまで、徐々に使用するセルを増加させていく方法もある。この場合は、ＣＰ化効率の大きいものから順番に合成に使用できるセルに組み込んでいくと良い。
【００８６】
（ステップＳ２０７）
ステップＳ２０６で再合成したパターンデータについて、設計制約条件を満足するかを調べる。満足する場合は、ステップＳ２０２へ戻って、再合成したパターンデータの中から、アパーチャブロックに搭載可能なキャラクタの最大数までのセルをＣＰ方式で、残りのセルはＶＳＢ方式で露光した場合のショット数を計算する。ステップＳ２０２に戻ってからのフローは、前述した場合と同様である。
【００８７】
制約条件を満足できなかった場合には、ステップＳ２０６に戻って、合成に使用するセルをさらに限定して、同様のステップを繰り返す。また、前述のステップＳ２０６で記述したように、セルの数を徐々に増加させる方法をとった場合には、このステップでは、使用できるセル数を増加させる。
【００８８】
本実施形態の方法によって、新規のＣＰアパーチャの製作および、ＣＰアパーチャ管理テーブルヘの登録を自動的に行うことができるようになる。また、新規のＣＰアパーチャを製作する場合にも、対応するパターンデータを最もスループットが大きくなるように最適化することが可能である。
【００８９】
本実施形態のシステムにより、新規ＣＰアパーチャを製作する際にも、これまでの実施形態と同様に、ＣＰアパーチャ管理テーブルヘ自動的に、露光を行うパターンデータとともに、ＩＤを設定して登録を行う。そのため、ＣＰアパーチャおよびアパーチャブロックの管理が、容易に行なえる。また、製作したアパーチャをＣＰアパーチャマガジンなどにセットすると、それ以降は、ＣＰアパーチャおよびアパーチャブロックに設定したＩＤにより管理が行なわれるため、露光データに対応するアパーチャブロックの関係を意識する必要がなくなり、選択するアパーチャブロックの間違いなどを極力排除した、適正な電子ビーム露光を行なうことが可能となる。
【００９０】
また、この方法でＣＰアパーチャおよびアパーチャブロックを新規に製作する場合は、工期の短縮、アパーチャ製作費用の削減は見込めないが、図８に示した従来のキャラクタ抽出およびＣＰアパーチャ製作システムと較べると、パターンデータの生成段階において、ＣＰアパーチャ管理テーブルが、新規ＣＰアパーチャおよびアパーチャブロックの作製を指示するため、従来のシステムと較べると、工期の短縮が可能である。さらに、ここで製作したＣＰアパーチャおよびアパーチャブロックは、それ以後に設計されるデバイスパターンについても使用することが可能であるため、全体で見ると、コストの削減につながる。
【００９１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、電子ビーム露光だけではなく、イオンビーム等の荷電粒子ビームを用いた露光システムにも適用することができる。
【００９２】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、一つのアパーチャブロックに形成されたキャラクタに対応するスタンダード・セルのみを用いてパターンデータの設計を行い、設計されたパターンデータから荷電粒子ビームのショット数が小さいようなパターンデータを選択することによって、現在所有するアパーチャを用いて部分一括露光方式でパターンの転写を行うことができる。
【００９４】
また、形成されたパターンデータにアパーチャブロックを対応させて前記ＣＰアパーチャ管理テーブルに格納することによって、パターンデータとＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックとの管理が容易になる。
【００９５】
生成したパターンデータに含まれるセルを、ショット数の削減の効果が大きいものから順番に、アパーチャブロック内に配置できるキャラクタ数の範囲で、部分一括方式で露光を行うキャラクタとして、新しいアパーチャブロックを作製する指示を出すことによって、スループットが高いアパーチャブロックを有する新規のＣＰアパーチャを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる電子ビーム露光システムの概要を示す図。
【図２】ＣＰアパーチャ管理テーブルの構成を示す図。
【図３】図１に示す電子ビーム露光システムによるパターンデータの設計方法を示すフローチャート。
【図４】図１に示す電子ビーム露光システムによるパターンデータの設計方法を示すフローチャート。
【図５】第３実施形態に係わる、図１に示す電子ビーム露光システムによるパターンデータの設計方法を示すフローチャート。
【図６】部分一括露光方式の電子ビーム露光装置の概略を示す構成図。
【図７】ＣＰアパーチャの構成を示す平面図。
【図８】従来のパターンデータの設計方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０１…スタンダード・セル・ライブラリ
１０２…ＣＰアパーチャ管理テーブル
１０３…システム設計ワークステーション
１０４…論理記述
１０５…ネットリスト
１０６…レイアウト設計ワークステーション
１０７…レイアウト
１０８…検証ツール
１０９…ショット数算出部
１１０…総ショット数
１１１…評価部
１１２…パターンデータ
１１３…ＩＤ付与部
１１４…パターンデータＩＤ
１１５…データ変換部
１１６…露光データ
１１７…電子ビーム露光制御部
１１８…マガジン
１１９…ＣＰアパーチャ
１２０…電子ビーム露光装置
１２１…アパーチャブロック
１２２…試料
１２３…アパーチャブロック
１２４…スループット
【図１】
0003785023.tif 000003
【図２】
0003785023.tif 000004
【図３】
0003785023.tif 000005
【図４】
0003785023.tif 000006
【図５】
0003785023.tif 000007
【図６】
0003785023.tif 000008
【図７】
0003785023.tif 000009
【図８】
0003785023.tif 000010