JP3886695B2 - 露光パターンデータ生成方法、露光パターンデータ生成装置、半導体装置の製造方法、及びフォトマスクの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子やイオンの荷電ビームを用いる半導体装置やフォトマスクの微細なパターンの生成方法に関し、特に、キャラクタプロジェクション（ＣＰ）方式の荷電ビーム露光に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム露光技術は、光リソグラフィでは作製できないようなサブマイクロメートル以下の微細パターンの加工を行なうことができるため、ますます微細化、高集積化、複雑化が求められる半導体の加工技術には欠かせないものとなりつつある。しかし、代表的な電子ビーム露光方法である可変成形ビーム（ＶＳＢ）露光においては、露光を行なうパターン形状によらずマスクを必要としないが、パターンを多数の微細な矩形ショットに分割して露光を繰り返すため、露光にかかる時間が長くなり、スループットが得られないという欠点がある。
【０００３】
スループットを高めるために、ある程度の大きさのパターンを一括してショットできるキャラクタ・プロジェクション（ＣＰ）露光技術が開発されている。これは図１４に示すように、電子ビーム４１を矩形に成形し、ＣＰアパーチャ５０上に形成した複数のキャラクタ形状のビーム透過孔４９から所望のキャラクタを選択して、電子ビーム４１を所望のキャラクタ形状に成形し、基板３７の所望の部分に縮小して照射する方式である。
【０００４】
図１４では、ＣＰアパーチャ５０上に４種類のキャラクタを配置し、そのうちの一つを選択しているところを示している。このキャラクタの場合、ＶＳＢ露光を行なうと、キャラクタを５個の微小長方形に分割し、５回の露光を順次繰り返すことになるが、ＣＰ露光では、一度の露光で行なえるため、電子ビームのショット回数は１／５に減少させることができる。また、ＣＰ露光を行なえないパターン（ＣＰアパーチャ上に配置されていないキャラクタ）については、従来どおりＶＳＢ露光を行なうため、ＣＰアパーチャ５０上にＶＳＢ用の透過窓も設けている。
【０００５】
露光時に選択できるキャラクタの数は、キャラクタ選択用の偏向器４３の偏向領域内に配置できる数が上限となる。キャラクタの大きさは試料上に露光する大きさの数倍〜数十倍にアパーチャ上に加工されるため、現在の露光装置では数個〜百個程度のキャラクタしかＣＰ露光で使用することができない。したがって、これまでは、メモリセルのような繰り返し露光を行なう回数が多いものについてはＣＰ露光を行うが、その他のパターンはＣＰ露光が行えず、時間はかかるがＶＳＢ露光で行なうしかなかった。
【０００６】
また、特定用途向きＩＣ（ＡＳＩＣ）やシステムＬＳＩなどのロジック製品においては、メモリよりもはるかに多くの種類のパターンが使われている。それらに対してＣＰ露光を行なおうとして、ＣＰ露光を行なえるキャラクタの上限数までＣＰアパーチャ上にパターンを並べても、どのパターンをキャラクタ化するのかによって、ロジック製品毎の電子ビームのショット回数が変わってしまう。そして、ロジック製品によっては、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られなくなる場合があった。
【０００７】
ＡＳＩＣなどのロジック製品のレイアウト（パターンの生成）は、図１５のようなフローで作成される。
【０００８】
まず、ステップＳ３１で製品のシステム仕様を決定する。次に、ステップＳ３２で論理式での設計記述をする。ステップＳ３３では論理合成システムを使いゲートレベルの設計記述を生成する。
【０００９】
ステップＳ３３の論理合成では、論理式で記述されたシステムを、従来のスタンダードセルライブラリ５１に含まれるセルパターンの接続（ネットリスト）に変換する。この時のセルパターンの選択は、セルの機能、及び抵抗や容量などから計算した信号伝達のタイミングなどから、適当なものが選択される。図１６にネットリストを示す。スタンダードセル５３乃至５８は、セル名であるＡＮ２、ＥＯ、ＦＡ１によって区別される。スタンダードセル５３乃至５８が配線で接続され、全体としていわゆる集積回路として機能する。次に図１５のステップＳ３４の論理最適化で論理シミュレーション・タイミング解析を行ない、違反があった所などの回路の修正を行なう。その後、ステップＳ３５で自動配置配線ツールを用いて、実レイアウトパターンを生成する。このとき、自動配置配線（Ｐ＆Ｒ）ステップＳ３５では、従来のスタンダードセルライブラリ５２を参照し、ネットリストのセル名に対応した各スタンダードセルを配置する。図１７はスタンダードセルのゲートレベルのレイアウトである。なお、以後の説明ではゲート・レイヤーを電子ビームで露光することとする。これは説明の重複を避け明確にするためである。図１７（ａ）がＡＮＤ（ＡＮ２）回路、（ｂ）がＤフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）回路、（ｃ）がインバータ（ＩＶ）のレイアウトであり、ライブラリ５２に記憶されている。自動配置配線のステップＳ３５では、論理回路が実現できるように図１７のようなスタンダードセルのレイアウトを図１８（ａ）のように基板又はフォトマスクを想定した領域６５に列べる。最後にそれぞれのスタンダードセル間の配線を自動で行い、従来のレイアウトが完成する。
【００１０】
このレイアウトを基に露光を行うには、図１９の様にレイアウトである従来のパターンデータ７０を電子ビーム露光データ７５に変換する必要がある。そのためにまず、ＣＰ露光を行うキャラクタの抽出を行う。従来は、図１８（ａ）のレイアウトを眺めて同一のキャラクタ６１乃至６４を発見し、この図１８（ｂ）のキャラクタをＣＰ露光を行うキャラクタとして選んでいた。この選ばれたキャラクタはＣＰ露光データ７４に変換され、選ばれなかったパターンデータはＶＳＢ露光データ７３に変換された。
【００１１】
半導体集積回路毎にパターンデータが生成されると、集積回路毎にＣＰ露光キャラクタの抽出の工程とＶＳＢ露光データとＣＰ露光データへのパターンデータの分割の工程が必要で、多大な時間と労力を要していた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる荷電ビーム露光装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できるアパーチャを提供することである。
【００１４】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる荷電ビーム露光方法を提供することである。
【００１５】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる半導体装置の製造方法を提供することである。
【００１６】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できるフォトマスクの製造方法を提供することである。
【００１７】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンデータ生成方法を提供することである。
【００１８】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンデータ生成装置を提供することである。
【００１９】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンを生成するためのデータを記録した記録媒体を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、デバイス設計の際に用いられるスタンダードセルの形状の荷電ビーム成形用の透過孔を有するアパーチャであることである。ここで、「スタンダードセル」とは、セルライブラリ内で定義されているパターンのことである。「荷電ビーム」とは、電子ビームとイオンビームのことである。「アパーチャ」とは、荷電ビームの絞りのことである。このことにより、特に特定用途向きＩＣ（ＡＳＩＣ）やシステムＬＳＩなどのロジックデバイスを作製する場合においては、設計の際に用いられるセルライブラリ内で定義されているパターン（スタンダードセル）の形状を電子ビーム透過窓としてアパーチャ上に作製しておき、ＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、従来よりも高スループットの電子ビーム露光を実現する。さらに、スタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、充分に電子ビームのショット数を削減することができるため、スループットの向上を行なうことができる。
【００２１】
本発明の第１の特徴は、透過孔が、使用頻度のより高いスタンダードセル、あるいは、ＣＰ露光を行なうことによりＶＳＢ露光を行なった場合よりショット数の削減効果のより高いスタンダードセルの形状であることにより一層効果的である。このことにより、セルライブラリ内のスタンダードセルは、製品ごとに変わるものではなく、複数の製品について共通に使われるため、製品が変わる度に、リソグラフィを行なうためのマスクを作製する必要がなく、低コストであり、かつ、設計パターンデータの入手後すぐに露光にとりかかることができる。また、ＣＰアパーチャ上に配置することができるキャラクタ数が限られていて、全てのスタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタ化することが出来ないような場合でも、複数の製品でのスタンダードセルのＣＰ化効率を調べることにより、スタンダードセルライブラリ内のどのスタンダードセルをＣＰ露光で露光するのが、複数の製品で同じＣＰアパーチャを使用して露光を行ったときに、効果的にショット数を削減できるのかを調べることができ、複数のロジック製品間で使用することができるＣＰアパーチャを作製することができる。
【００２２】
本発明の第１の特徴は、アパーチャがＶＳＢ用開口部を有することにより一層効果的である。このことにより、１つの半導体装置に対してＣＰ露光とＶＳＢ露光を併用できる。特に、使用回数の少ないスタンダードセルや、ショット数削減の効果の小さいスタンダードセルをＶＳＢ露光で処理することにより、スループットを著しく落とすことなくＣＰアパーチャ上に配置するキャラクタ数を抑えることができる。
【００２３】
本発明の第２の特徴は、荷電ビームをアパーチャにより所望の形状に成形し、試料に縮小照射・露光を行なうＣＰ方式の荷電ビーム露光装置において、アパーチャが、デバイス設計の際に用いられるスタンダードセルの形状の荷電ビーム成形用の透過孔を有する荷電ビーム露光装置であることである。このことにより、ＣＰ露光を行なうキャラクタに割り当てるスタンダードセルは、ロジック製品の世代が変わるまでは大幅な変更はなく、これらをＣＰアパーチャ上に並べて作製したＣＰアパーチャは、複数のロジック製品間で共通して使うことかできる。そのため、同じスタンダードセルライブラリを用いて設計したロジック製品であれば、常に同じＣＰアパーチャを使用することができるため、設計パターンのレイアウトデータを作成できたら、すぐに電子ビーム露光に取りかかることができる。複数のロジック製品間で、使われているスタンダードセルの傾向が大幅に異なる場合に対応するために、複数のＣＰアパーチャを作製しておき、各ロジック製品の電子ビーム露光を行なうときに、ＣＰアパーチャを入れ換える、または、別の偏向領域にあるＣＰアパーチャを選択する、などの方法を取ることもでき、より多くのロジック製品に対応することが可能となる。
【００２４】
本発明の第３の特徴は、荷電ビームをアパーチャにより所望の形状に成形し、試料に縮小照射・露光を行なうＣＰ方式の荷電ビーム露光方法において、所望の形状が、デバイス設計の際に用いられるスタンダードセルの形状の荷電ビーム成形用の透過孔である荷電ビーム露光方法であることである。このことにより、本提案によるロジック製品のレイアウトパターンデータは、始めからＣＰ露光を行なうスタンダードセルが決められているため、パターンデータからＣＰ露光を行なうキャラクタの抽出を行なう必要もなく、また、既にある汎用ＣＰアパーチャの使用を前提としているので、製品ごとにＣＰアパーチャを作製する必要もないため、マスク製作のコストを削減することができ、そして、パターンデータの生成後、すぐ電子ビーム露光を行なうことができるため、製品を発注してから出来上がるまでの時間を短縮することが可能である。
【００２５】
本発明の第４の特徴は、アパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わる情報を用いて電子回路の論理合成を行なう工程と、その情報を用いてスタンダードセルの配置配線を行なう工程とを含む露光パターンデータ生成方法であることである。このことにより、ＣＰ露光を行なうキャラクタをスタンダードセルとしてライブラリ化し、設計時にはこれらのキャラクタからパターン選択することにより、設計を容易にすると共に、電子ビーム露光を行なうためのデータ変換にかかる時間も短縮することができる。また、ＡＳＩＣなどのロジック製品の設計段階で電子ビーム露光を考慮したパターンデータを生成することができ、適切なＣＰアパーチャを使用することにより、最高のスループットが得られることが、設計段階で確認できる。また、新しいＣＰアパーチャを作製する必要があるとわかった場合は、使用するスタンダードセルが確定した時点でＣＰアパーチャの作製に取りかかることができるため、ＣＰアパーチャを作製する場合でも開発期間を短縮する事ができる。
【００２６】
本発明の第４の特徴は、そのスタンダードセルに係わる情報が、スタンダードセルのセル名と、スタンダードセルのアパーチャ上での配置位置と、スタンダードセルの信号入出力位置と、スタンダードセルの電子回路の論理シミュレーションで用いるパラメータとを含むことにより一層効果的である。このことにより、この情報、および、汎用ＣＰアパーチャを使用することより、データサイズの巨大化を防ぐために、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルのポリゴンデータを省略することができる。したがって、この方法でファイルサイズを小さくしたパターンデータに対しては、インターネットなどのネットワークを使用した設計データのダウンロードや、アップロードなどが短時間で行なうことができ、社外からの発注や、社外でのプロセスなど、これまで困難であったことも、比較的容易に行なうことができるようになる。
【００２７】
本発明の第４の特徴は、論理合成を行なう工程が、ＣＰ露光に使用するアパーチャを決定する工程と、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルを決定する工程とを含むことにより効果的である。このことにより、論理合成を行なう工程でＣＰ露光を行なうスタンダードセルが決められているため、パターンデータからＣＰ露光を行なうキャラクタの抽出を行なう必要もなく、また、論理合成を行なう工程で決定したＣＰアパーチャの使用を前提としているので、パターンデータの生成後、すぐ電子ビーム露光を行なうことができるため、製品を発注してから出来上がるまでの時間を短縮することが可能である。
【００２８】
本発明の第５の特徴は、アパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わる情報を用いてＣＰ露光に使用する前記アパーチャとＣＰ露光を行なうスタンダードセルを決定し電子回路の論理合成を行なう論理合成手段と、その情報を用いてスタンダードセルの配置配線を行なう配置配線手段とを有する露光パターンデータ生成装置であることである。このことにより、特に特定用途向きＩＣ（ＡＳＩＣ）やシステムＬＳＩなどのロジックデバイスを作製する場合においては、設計の際に用いられるセルライブラリ内で定義されているパターン（スタンダードセル）の形状を電子ビーム透過窓としてアパーチャ上に作製しておき、ＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、従来よりも高スループットの電子ビーム露光を実現する。さらに、スタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、充分に電子ビームのショット数を削減することができるため、スループットの向上を行なうことができる。
【００２９】
本発明の第５の特徴は、ＣＰ露光を行なうスタンダードセル以外の部分をＶＳＢ露光用のデータに変換する変換手段を有することにより効果的である。このことにより、ＣＰ露光とＶＳＢ露光との併用が可能になる。
【００３０】
本発明の第６の特徴は、アパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わり、スタンダードセルのセル名と、スタンダードセルのアパーチャ上での配置位置と、スタンダードセルの信号入出力位置と、スタンダードセルの電子回路の論理シミュレーションで用いるパラメータとを含む電子ビーム露光用のスタンダードセルライブラリを用いて露光パターンを生成させるためのデータを記録したコンピュ−タ読取り可能な記録媒体であることである。ここで、「記録媒体」としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、磁気テ−プなどのプログラムを記録できるような媒体が含まれる。このことにより、データサイズの巨大化を防ぐために、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルのポリゴンデータを省略することができる。したがって、この方法でファイルサイズを小さくしたパターンデータに対しては、インターネットなどのネットワークを使用した設計データのダウンロードや、アップロードなどが短時間で行なうことができ、社外からの発注や、社外でのプロセスなど、これまで困難であったことも、比較的容易に行なうことができるようになる。
【００３１】
本発明の第７の特徴は、半導体装置のスタンダードセルに係わる情報を用いて半導体装置の論理合成を行なう工程と、スタンダードセルに係わる情報を用いてスタンダードセルの配置配線を行なう工程と、荷電ビームをスタンダードセルの形状に成形し半導体基板上に縮小照射・露光を行ない配置配線を行なう工程とを有する半導体装置の製造方法であることである。このことにより、半導体装置の製造の際の露光の工程でＣＰ露光が可能になる。
【００３２】
本発明の第８の特徴は、半導体装置のスタンダードセルに係わる情報を用いて半導体装置の論理合成を行なう工程と、その情報を用いてスタンダードセルの配置配線を行なう工程と、荷電ビームをスタンダードセルの形状に成形しフォトマスク基板上に照射・露光を行ない配置配線を行なう工程とを有するフォトマスクの製造方法であることである。このことにより、半導体装置の製造の際の露光の工程で使用するフォトマスクが迅速に製造できる。
【００３３】
【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説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率の異なる部分が含まれるのはもちろんである。
【００３４】
図１は本発明に係る荷電ビーム露光装置の概念的な構成図である。本発明に係る荷電ビーム露光装置は、電子ビーム４１を発生させる電子銃４０と、電子ビーム４１を矩形に成形する第１成形アパーチャ４２と、矩形の電子ビーム４１を偏向して望みのスタンダードセル形状の電子ビーム成形孔４に照射するキャラクタ選択偏向器４３と、成形孔４とＶＳＢ用の開口７を有するＣＰアパーチャ４４又はＣＰアパーチャブロックと、成形孔４で成形された電子ビーム４０を縮小する縮小レンズ４５と、電子ビーム４１を偏向して基板４７上の望みの位置にスタンダードセル形状の電子ビーム４１を照射する対物偏向器４６とで構成される。ＣＰアパーチャ４４上には４種類のスタンダードセル形状の電子ビーム成形孔４を配置し、そのうちの一つを選択しているところを示している。この成形孔４のキャラクタの場合、ＶＳＢ露光を行なうと、キャラクタを数十個の微小長方形に分割し露光を順次繰り返すことになるが、ＣＰ露光では、スタンダードセル毎に一度の露光で行なえる。また、ＣＰ露光を行なえないパターン（ＣＰアパーチャ上に配置されていないキャラクタ）については、従来どおりＶＳＢ露光を行なうため、ＣＰアパーチャ４４上にＶＳＢ用の透過窓７も設けている。
【００３５】
ＡＳＩＣに代表されるロジック製品の設計パターンは、図２のようなフローで作成される。今回は、各工程でのシミュレーションやタイミング解析などは特に関係ないため省略した。ステップＳ１で製品のシステム仕様を決定したら、それに対してステップＳ２のシステム論理設計で論理式での設計記述をする。そして、ステップＳ３の論理合成とＣＰアパーチャの選択において、論理合成システムを使いゲートレベルの設計記述を生成する。ステップＳ３では、論理式で記述されたシステムを、ＣＰ情報を有するスタンダードセルライブラリ１に含まれるセルパターンの接続（ネットリスト）に変換する。この時のセルパターンの選択は、セルの機能、及び抵抗や容量などから計算した信号伝達のタイミングなどを参考にして、適当なものが選択される。
【００３６】
次に、ステップＳ４の論理最適化で論理シミュレーション及びタイミング解析を行ない、違反があった所などの回路の修正を行なう。その後、ステップＳ５の自動配置配線で、自動配置配線ツールを用いて、実レイアウトパターンを生成する。自動配置配線（Ｐ＆Ｒ）では、ＣＰ情報を有するスタンダードセルライブラリ２を参照し、ネットリストに対応した各スタンダードセルを配置し、（ゲートレベルの設計記述に対応した各スタンダードセルを配置し、）それぞれのスタンダードセル間の配線を自動で行なう。そして、ロジック製品のレイアウトである設計パターンが完成する。
【００３７】
スタンダードセルは、論理合成のための情報、回路配置のための情報とＣＰ情報を有している。論理合成のための情報は図２のライブラリ１で引き出されるデータであり、例えばセルの大きさ、機能、性能などである。回路配置のための情報は図２のライブラリ２で引き出されるデータであり、例えば回路のゲートレイヤーの具体的な形、配線が接続される入出力の位置などである。ＣＰ情報には、このセルがどのＣＰアパーチャのどこに配置されているかが記載されている。したがって、セルによっては複数のアパーチャに配置されている場合もあるし、アパーチャに配置されておらずＣＰ情報が無い場合もある。
【００３８】
すなわち、作成された設計レイアウトパターン・データは、パターンが大規模になるにしたがって、セルの階層構造ができていく。ＣＰ露光を行なう部分は、ゲート・レイヤーなどでは、すべてそれぞれのスタンダード・セル単位となるため、例えば、一般的に使われるＧＤＳＩＩ ＳＴＲＥＡＭ形式のパターンデータであっても、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルを配置している位置だけがわかればよいため、そのまま使用することができる。
【００３９】
図３はＣＰ情報を有するスタンダードセルライブラリ１と２を用いたＡＳＩＣ製品の設計パターンのデータ構造を示している。図２のライブラリ１とライブラリ２はそれぞれから取り出されるデータが異なるので分けて表記したが、記録される領域は同じで２つのライブラリを総称してスタンダードセルライブラリと呼んでもかまわない。これによると、このＡＳＩＣ製品を構成する複数の機能ブロックが、それぞれ、数多くのスタンダードセルにより構成されていることが分かる。それらスタンダードセルについても、論理合成をしたときに参照したスタンダードセルライブラリは同じでも、露光の際に使用すると仮定したＣＰアパーチャによっては、図３のように、ＣＰ情報を有するものと、ＣＰ情報をもたないものが存在することになる。
【００４０】
そして、さらに設計の簡便さと、作成したレイアウトパターン・データからの各電子ビーム露光装置内の露光データへの変換を簡略にして、変換にかかる時間を短縮するためにも、電子ビーム露光用のスタンダードセルライブラリを新たに作成し、これを用いた自動Ｐ＆Ｒ、そしてレイアウト・データの生成を行なうことが望ましい。この電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリとは、ライブラリ内のどのスタンダードセルがＣＰ露光を行なうキャラクタとなっているのか、そのＣＰアパーチャ上での位置がわかるようになっていればよい。すなわち、前記ＣＰ情報を付加すればよい。
【００４１】
図４は、電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリのデータ構造を示している。このデータ構造には、スタンダードセル毎に、セルがアパーチャ上のセルか否かの情報が納められる。さらに、アパーチャ上のセルであれば、そのアパーチャ上の位置情報、信号入出力位置の情報と集積回路のシミュレーションに使用するセルの機能と性能を示すパラメータの情報と、アパーチャに無いセルであれば、セルの詳細なレイアウトと上記パラメータの情報とが納められる。
【００４２】
スタンダードセルライブラリは、一般に数百のスタンダードセルで構成される。通常のＡＳＩＣ製品の設計は、これらスタンダードセルの自動Ｐ＆Ｒにより行なわれ、大規模のものも、各機能ブロックごとに自動Ｐ＆Ｒを行ない統合する階層設計が適用される。
【００４３】
したがって、このような手法で設計したＡＳＩＣ製品のパターンは、大部分がスタンダードセルで構成され、セル内のレイヤーについては、各スタンダードセル内でのみ定義されている。これに対して、これら各スタンダードセルをつなぐ自動Ｐ＆Ｒで配線されるパターンは、スタンダードセル内では定義されておらず、セルの入出力の位置の情報を用いて生成される。
【００４４】
すなわち、ゲートレイヤーなどのスタンダードセル内にしかないパターンの露光をＣＰ方式の電子ビーム露光により行なう場合は、スタンダードセルライブラリ内で定義されているスタンダードセルのひとつひとつをそれぞれＣＰ露光を行なうキャラクタとしてやれば、すべてのパターンをＣＰ露光により作製することができることになることがわかる。
【００４５】
次に、ＣＰアパーチャを参照したスタンダードセルライブラリを用いたロジック製品の回路パターンの設計とレイアウトパターンデータの作成方法について説明する。電子ビーム露光用のスタンダードセルライブラリは、図３のように階層構造になっている。すなわち、パターンが大規模になるにしたがって、使用するスタンダードセルの種類および使用回数は多くなり、セルの階層構造が作られて行く。ＣＰ露光を行なう部分は、すべてそれぞれのスタンダードセル単位となる。ＣＰ露光を行なうスタンダードセルを配置している位置だけがわかればよいため、ライブラリをそのまま使用することができる。
【００４６】
そして、異なる製品に対して異なるＣＰアパーチャを選択してＣＰ露光を行なう場合には、どのＣＰアパーチャ上に、各スタンダードセルが形成されているものかも情報として持っているため、以下のようなパターン設計を行なうことができる。
【００４７】
図５のような、複数のキャラクタ選択偏向領域に対応したアパーチャブロック３をもち、異なったスタンダードセルの使用傾向のロジック製品の電子ビーム露光の際に、異なるアパーチャブロック３内のスタンダードセル４を選択することができるように、ＣＰアパーチャ５を機械的に移動させる機構を露光装置に持たせておくことも可能である。このように、ＣＰアパーチャ５上に複数のアパーチャブロック４を有する場合、あるいは、複数の製品に対応したＣＰアパーチャが複数ある場合は、
（１）電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリを用いた自動Ｐ＆Ｒを行なう。
【００４８】
（２）選択したスタンダードセルがどのＣＰアパーチャ及びアパーチャブロック上にＣＰ露光を行うキャラクタとして形成されているかを調べ、電子ビームのショット回数が最も少なくなるようなＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックを選択する。
【００４９】
（３）選択したＣＰアパーチャ上に形成されているスタンダードセルに対しては、パターンデータとしてＣＰアパーチャ上のそのスタンダードセルの位置を、また、それ以外のスタンダードセルに対しては、ＶＳＢ露光を行なうため、従来どおり、パターンのポリゴンデータを出力する。
【００５０】
また、汎用ＣＰアパーチャを一種類しか持っていない場合、あるいは、何らかの理由により予め使用するＣＰアパーチャを複数の中から、あるＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックを選択してＣＰ露光を行なう場合は、
（１）そのアパーチャ内に構成されているスタンダードセルを優先的に自動配置する。
【００５１】
（２）（１）のスタンダードセルについてはＣＰアパーチャ及びアパーチャブロック上の配置位置を、それ以外のパターンは、ＶＳＢ露光用にポリゴンデータを出力する。
【００５２】
ライブラリ内では、すべてそれぞれのスタンダードセル内でパターンの形状６が定義されている。ＣＰ露光を行なうキャラクタを各スタンダードセル単位とする。各ＣＰ露光を行なうスタンダードセルは、そのパターンの形状６を図６のように、ＣＰアパーチャブロック３上で定義されており、パターンデータ内では、各セルのチップ上への配置位置がわかればよい。
【００５３】
スタンダードセル形状のＣＰアパーチャを用いてＣＰ方式の電子ビーム露光を行なう場合に、ＣＰ情報を有する電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリを用いた、電子ビーム露光に適したパターンデータの生成方法について説明する。この生成方法は図２のステップＳ３乃至Ｓ５に該当するもので、特に、ステップＳ３の論理合成の方法に関するものである。
【００５４】
図７に、電子ビーム露光用パターンデータ生成のフローチャートを示す。また、各ステップの説明でアパーチャとあるのは、偏向領域ひとつ分に対応したアパーチャブロックと同等であり、ＣＰアパーチャ上に複数のアパーチャブロックがある場合は、ひとつひとつのアパーチャブロックのことを指す。
【００５５】
まずステップＳ１１において、図２で示した論理設計において記述された論理式の論理合成を、あるＣＰアパーチャを用いて露光することを仮定し、ＣＰ露光を行なうセル、すなわちＣＰアパーチャ上にあるスタンダードセルのみを用いて行なう。このとき、合成した電子回路の面積や、動作周波数などを設計制約条件として指定する。
【００５６】
ステップＳ１２では、すべてのＣＰアパーチャに対してステップＳ１１の論理合成を行うまでステップＳ１１に繰り返し戻る。
【００５７】
ステップＳ１３において、ステップＳ１１およびＳ１２で合成したネットリストのうち、指定した制約条件を満足するものを抽出する。すなわち、使用することができるＣＰアパーチャの候補を抽出する。
【００５８】
ステップＳ１４では、ＣＰアパーチャ上のセルだけで論理合成した場合に、条件を満足するようなＣＰアパーチャがあるか否か判断する。満足するＣＰアパーチャがあればステップＳ１５へ進み、なければステップＳ１７へ進む。
【００５９】
ステップＳ１５において、使用することができるＣＰアパーチャのうち、電子ビームショット数が最も少なくなるＣＰアパーチャを選択する。
【００６０】
ステップＳ１６において、ステップＳ１５で選択したＣＰアパーチャに対して論理合成をしたネットリストを用いてＰ＆Ｒを行ない、パターンデータを生成して、このフローを終了する。ここで生成したパターンデータに対して、選択したＣＰアパーチャを用いて電子ビーム露光を行なうと、すべてのパターンをＣＰ露光により形成することができる。
【００６１】
一方、ステップＳ１７に進むと、ステップＳ１４で既存のＣＰアパーチャを用いてＣＰ露光のみでパターンを形成することができないと判断されたわけなので、ＣＰアパーチャ上のセルのみを用いるという制限をなくして、再度論理合成を行なう。
【００６２】
ステップＳ１８において、ステップＳ１７で合成したパターンについて、各ＣＰアパーチャを用いて露光する場合の電子ビームショット数を計算する。このとき、用いるＣＰアパーチャ上にあるセルについてはＣＰ露光、その他のセルはＶＳＢ露光を行なうとして計算する。
【００６３】
ステップＳ１９によって、ステップＳ１８のショット数の計算を、すべてのＣＰアパーチャに対して行なう。
【００６４】
ステップＳ２０において、ステップＳ１８で計算したショット数が最も少なくなるＣＰアパーチャを選択する。
【００６５】
ステップＳ２１において、ステップＳ２０で選択したショット数をスループットに換算する。スループットは式１により簡易的に計算することができる。
【００６６】
スループット（枚／ｈ）
＝３６００／（ショットサイクル×ショット数×チップ数＋待ち時間）…（１）
ここで、ショットサイクルは露光を繰り返す周期で、実際に電子ビームを照射する時間とビームの偏向待ち時間の和になる。また、ショット数は、通常のパターン設計はチップ単位で行なわれるため、チップ単位のショット数であり、したがってチップ数はウェーハあたりのチップ数である。そして、待ち時間は、その他のウェーハあたりの待ち時間の合計であり、フレームの折り返し時間、主偏向待ち時間、マーク検出やビームアライメントにかかる時間の、ウェーハあたりの合計時間である。これらのショットサイクルや待ち時間は、プロセス条件や、用いる電子ビーム露光装置により決まる値である。したがって、パターンの設計時またはパターンデータ生成時において、その後のプロセスや露光装置を意識することが必要となる。あるいは、一般的なプロセスおよび装置の条件で計算を行ない、実際の露光での値に換算して、スループットの見当をつけるのでもよい。
【００６７】
ステップＳ２２において、ステップ２１で計算したスループットが、希望スループット以上かどうかを調べる。
【００６８】
ステップＳ２３において、希望するスループットを下回る結果が出た場合は、ステップＳ１７で合成したネットリストに含まれるスタンダードセルのＣＰ化効率の大きい順にセルを抽出し、新たにＣＰアパーチャを製作する。
【００６９】
ステップＳ２４において、ステップＳ２２で希望するスループットが得られる場合はステップＳ２０で選択したＣＰアパーチャ、ステップＳ２３で新しいＣＰアパーチャを作製する場合はそのＣＰアパーチャを用いる場合のパターンデータを、Ｐ＆Ｒにより生成し、フローは終了する。
【００７０】
なお、このフローは露光パターンデータ生成装置で行われる。この生成装置は、ステップＳ１１乃至Ｓ１５とステップＳ１７乃至Ｓ２３を行う、すなわち、アパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わる情報を用いてＣＰ露光に使用する前記アパーチャとＣＰ露光を行なう前記スタンダードセルを決定し電子回路の論理合成を行なう論理合成手段と、ステップＳ１５とＳ２４を行う、スタンダードセルに係わる情報を用いてスタンダードセルの配置配線を行なう配置配線手段と、ＣＰ露光を行なうスタンダードセル以外の部分をＶＳＢ露光用のデータに変換する変換手段を含んでいる。
【００７１】
露光を行なうパターンデータを生成する過程で、露光時に使用するＣＰアパーチャについて、どのＣＰアパーチャを使用するのか、あるいは新しく作製するのかを決定することができる。
【００７２】
すなわち、ＡＳＩＣなどのロジック製品の設計段階で電子ビーム露光を考慮したパターンデータを生成することができる。さらに、適切なＣＰアパーチャを使用することにより、最高のスループットが得られることが、設計段階で確認できる。また、新しいＣＰアパーチャを作製する必要があるとわかった場合は、使用するスタンダードセルが確定した時点でＣＰアパーチャの製作にとりかかることができる。この方法では、光露光用のマスクでは、最終的なパターン・レイアウトが決まらないと作製できないのに較べて、開発期間の短縮の面で大いにメリットがある。
【００７３】
【実施例】
以下図面を参照して、本発明の実施例を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率の異なる部分が含まれるのはもちろんである。
【００７４】
今回の実施例で用いたスタンダードセルライブラリには、約４００個のスタンダードセルが含まれている。すべて配置することができれば、同じスタンダードセルライブラリを用いて自動Ｐ＆Ｒされて設計された製品については、すべてＣＰ露光を行なうことができることになる。
【００７５】
その中のあるロジック製品のある機能ブロックで、自動Ｐ＆Ｒにより設計された部分について、実際の設計データを検証してみた。この機能ブロックで使われているスタンダードセルのリストを、図８に示す。実際には、Ｎｏ．１からＮｏ．１０１の１０１種類があるのだが、図８には８３種類まで示した。ここで、Ｎｏ．１のＦＤ１Ｑという名前のセルのゲート・レイヤーのパターンは、図１７（ｂ）のＤ・Ｆ／Ｆそのものである。同様に、Ｎｏ．７のＡＮ２およびＮｏ．２８のＩＶは、図１７（ａ）のＡＮＤおよび（ｃ）のインバータである。
【００７６】
スタンダードセルの大きさは、高さはすべて１０μｍ以下にそろえられており、幅がそれぞれ異なっている。
【００７７】
図８には、そのセルの配置数（使用回数）と、試料上に照射するときの最大の電子ビームの大きさは１０μｍ□として計算した、ＶＳＢ露光でのショット数とＣＰ露光でのショット数を示している。
【００７８】
各セルの高さは１０μｍ以下であるので、ＣＰ露光一回分であるが、幅が１０μｍを超えるセルについては、ＣＰアパーチャ上に二つ以上のキャラクタに分割して配置し、そのセルパターンのＣＰ露光は、複数の電子ビームのショットで行なう必要がある。例えば、Ｎｏ．１のＦＤ１Ｑの幅は１３．２μｍであるため、ＣＰ露光を行なうためには二つのキャラクタとして、ＣＰアパーチャ上に配置する必要があることになる。
【００７９】
なお、効果の欄には、スタンダードセルをＣＰ露光により露光することにより、ＶＳＢで露光した場合と比べてどれくらいのショット数の削減効果があるのかを示すＣＰ化効率を数値で示した。ＣＰ化効率は式２で計算する。
【００８０】
図８のリストは、このＣＰ化効率の大きいスタンダードセルから順番に番号を付けて並べている。配置回数の一番多いのはＮｏ．２８のインバータであるが、ＶＳＢ露光で必要なショット数が少ないため２８番目となっている。
【００８１】
この機能ブロックで使われているスタンダードセルは１０１種類であるが、それぞれの大きさを考えると、全部で１３６個分のキャラクタが必要となることがわかった。図８には、ちょうど１００個分のキャラクタが必要となる、８３個のスタンダードセルまで、リストした。
【００８２】
この機能ブロック全体をＶＳＢ露光のみで露光すると、１１．３Ｍ（メガ）ショットかかるのに対して、すべてをＣＰ露光できる１３６個のキャラクタをＣＰアパーチャ上に配置すれば、３９．３Ｋ（キロ）ショットで済むことになる。すなわち、ショット数はすべてＣＰ露光を行なうことにより、約１／２８に削減され、大幅に電子ビーム露光のスループットを向上させることができる。また、すべてのスタンダードセルをＣＰ露光で露光しなくても、例えば１００個分のキャラクタが必要となる、８３個のスタンダード・セルをＣＰ露光で露光するとした場合、その他のスタンダード・セルはＶＳＢ露光を行なったとして、総ショット回数は４７．６Ｋである。この場合でも、ＶＳＢ露光のみのときと比べて、約１／２３に削減でき、充分スループットを向上させることができる。この関係を、横軸にＣＰ露光を行なうキャラクタ数、縦軸にこの機能ブロック全体を露光するのに必要な電子ビームショット回数として示したのが図９である。
【００８３】
以上のように、ＡＳＩＣやシステムＬＳＩなどのロジック製品の設計で使われるスタンダードセルライブラリに含まれるスタンダードセルひとつひとつを、ＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、図５あるいは図６のようにＣＰ露光を行うスタンダードセルに対応したＣＰアパーチャを作製する事ができる。
【００８４】
あるロジック製品の機能ブロックについては、１０１種類のスタンダードセルを１０μｍ□の電子ビームに対して必要なキャラクタ数である１３６個のキャラクタをＣＰアパーチャ上に用意できれば、ＶＳＢ露光のみの場合と比べて、約１／２８に、また。１００個分のキャラクタとなる８３種類のスタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタとした場合では、約１／２３にまで、電子ビームのショット回数を削減させられることがわかった。
【００８５】
ＣＰ露光を行なうキャラクタに割り当てるスタンダードセルは、ロジック製品の世代が変わるまでは大幅な変更はなく、複数のロジック製品で共通に用いられる、半導体デバイスを構成する基本的な回路素子である。このことから、プリミティブ・セルとも呼ばれているが、これらをＣＰアパーチャ上に並べて作製したＣＰアパーチャは、複数のロジック製品間で共通して使うことができる。そのため、同じスタンダードセルライブラリを用いて設計したロジック製品であれば、常に同じＣＰアパーチャを使用することができるため、図２で設計パターンのレイアウトデータを作成できたら、すぐに電子ビーム露光にとりかかることができる。
【００８６】
一方、現在の光での露光では、レイアウトデータを作成した後、光近接効果補正をしてから、露光用マスクを作製するため、実際に露光を行なうまでに非常に時間がかかる。ここで、このようにスタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、充分に電子ビームのショット数を削減することができるため、光露光に匹敵するスループットも期待できる。
【００８７】
また、ＣＰアパーチャ上に配置することができるキャラクタ数が限られていて、すべてのスタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタ化することができないような場合でも、複数の製品でのスタンダードセルのＣＰ化効率を調べることにより、スタンダードセルライブラリ内のどのスタンダードセルをＣＰ露光で露光するのが、複数の製品で同じＣＰアパーチャを使用して露光を行なったときに、効果的にショット数を削減できるかを調べることができ、複数のロジック製品間で使用することができるＣＰアパーチャを作製することができる。
【００８８】
また、このとき、ＣＰ化効率の大きいものほどアパーチャの中央に配置するなどして、ＣＰ化効率の大きなスタンダードセル間のＣＰアパーチャ上での距離を小さくして配置することにより、ＣＰアパーチャ上に照射する電子ビームの移動距離が短く抑制されるため、露光時間の短縮を期待することができる。
【００８９】
さらに、複数のロジック製品間で、使われているスタンダードセルの傾向が大幅に異なる場合に対応するために、複数のＣＰアパーチャ５を作製しておき、各ロジック製品の電子ビーム露光を行なうときに、ＣＰアパーチャ５を入れ換えることにより、より多くのロジック製品に対応することが可能となる。また、図５に示すようにＣＰアパーチャ５上に、複数のキャラクタ選択偏向領域に対応できるように、複数のアパーチャブロック３が用意してあれば、各ロジック製品の露光毎に、使用するアパーチャブロック３を選択すればよい。
【００９０】
ライブラリ内では、すべてそれぞれのスタンダードセル内でパターンの形状が定義されている。ＣＰ露光を行なうキャラクタを各スタンダード・セル単位とする。各ＣＰ露光を行なうスタンダードセルは、そのパターンの形状６を図６のように、ＣＰアパーチャブロック３上で定義されており、パターンデータ内では、各セルのチップ上への配置位置がわかればよい。例えば、一般的に使われるＧＤＳＩＩ ＳＴＲＥＡＭ形式のようなパターンデータであっても、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルについては、配置している位置だけが記述されておればよく、それに対してＶＳＢ露光を行なうパターンについては、従来通り、パターンの形状を頂点座標列などの形式でもっていなければならない。
【００９１】
さらに、設計の簡便さと、作成したレイアウトパターン・データからの各電子ビーム露光装置内の露光データへの変換を簡略にして、変換にかかる時間を短縮するためにも、電子ビーム露光用のスタンダードセルライブラリを用意し、これを用いた論理合成および自動Ｐ＆Ｒ、そしてレイアウト・データの生成を行なうことが望ましい。
【００９２】
この電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリは、ライブラリ内のどのスタンダードセルがＣＰ露光を行なうキャラクタとなっているのか、そのＣＰアパーチャ上での位置がわかるようになっていればよい。すなわち、図４のように、ＣＰ露光を行なうセルは、アパーチャ上に形状が定義されているためパターン形状は必要なく以下の３つの情報を持っている。
【００９３】
１．セルのＣＰアパーチャ上の配置位置の指定
２．電子回路のタイミング解析や論理シミュレーションを行なうのに必要な、遅延、抵抗や容量その他のパラメータ
３．自動Ｐ＆Ｒを行なうときに参照される、特に配線を接続するための信号の入出力位置
ＣＰアパーチャが複数ある場合、または、ＣＰアパーチャ上に複数のアパーチャブロックがある場合は、そのセルの形状があるＣＰアパーチャ又はアパーチャブロックの指定も１の配置位置の指定に含まれる。したがって、通常のスタンダードセルライブラリに対して、パターン形状のかわりに、１．のセルのＣＰアパーチャ上の配置位置を持っていることになる。ただし、複数のＣＰアパーチャを持つ場合は、使用するＣＰアパーチャによって、ＣＰ露光を行なったりＶＳＢ露光を行なうことになるため、通常通り、パターンの形状も所有しておく必要がある。ＣＰアパーチャ上にないパターンについては、通常のスタンダードセルライブラリと同じである。すなわち、電子ビーム露光用のスタンダードセルライブラリとは、通常のスタンダードセルに対して、ＣＰ露光を行なうセルのＣＰアパーチャ上の配置位置を加えたものと考えてよい。
【００９４】
このような、電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリを用いると、図２のステップＳ３の論理合成で生成されるネットリストは、図１０のようなイメージになる。図１６の従来のネットリストと同様、各セルの入出力端子の他のセルとの接続の様子が示されている。図１６の従来のネットリストでは、各セルはそれらの名前で記述されるが、図１０の本実施例によるネットリストでは、ＣＰ露光を行うセル８乃至１３については、そのアパーチャ（あるいは、アパーチャブロック）上の位置、あるいは、ＣＰ露光を行うキャラクタの番号（図８のＮＯ．）で示される。
【００９５】
さらに、Ｐ＆Ｒにより生成される図２のステップＳ６のレイアウトデータは、図１１のように、ＣＰ露光を行うセルについては、それらのアパーチャ（または、アパーチャブロック）上の位置、あるいは、キャラクタの番号により、パターンを代用することが可能となる。図１８（ａ）の従来のレイアウトデータと比較し、ＣＰ露光を行うセルは、セル内の図形の情報が省略できることがわかる。
【００９６】
したがって、従来は図１９のような流れで、レイアウトパターン・データから電子ビーム露光装置用の露光データに変換していたのだが、予め、どのパターンをＣＰ露光により露光を行なうかがわかっており、さらに、実際のパターンデータも各パターンを形成する頂点列などのポリゴンデータはすべてＶＳＢ露光用のパターンについてのみであるため、図１２のように、ＣＰ露光キャラクタの抽出、および、ＶＳＢ露光データとＣＰ露光データへのパターンデータの分割の工程が不要となり、データ変換を行なうコンピュータにかかる負荷も小さくなり、データ変換にかかる時間も短くなる。なお、このデータ変換は露光パターンデータ生成装置を構成する、ＣＰ露光を行なうスタンダードセル以外の部分をＶＳＢ露光用のデータに変換する変換手段で実行される。
【００９７】
これより、電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリは、最低限、以下の情報を持っていればよい。
【００９８】
１．スタンダードセル名。
【００９９】
２．どのＣＰアパーチャのどの位置にそのスタンダードセルの形状に電子ビームを形成する透過孔が形成されているかの位置情報。これらは、複数のＣＰアパーチャに対してそれぞれのアパーチャ上の位置という形で、複数の組合せをもつことができる。また、スタンダードセルでも、ＣＰ露光を行なうことによるショット数の削減効果が低いものは、始めからＶＳＢ露光を行なうよう、ＣＰアパーチャ上の配置位置を持たないものもあり得る。
【０１００】
３．タイミング解析、論理シミュレーションで必要なパラメータ
４．自動配線を行なうときに使用する入力・出力の位置
の４つである。これらは、２．のアパーチャの情報を加えるだけで、現在のライブラリから容易に生成することができる。
【０１０１】
電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリを用いて、論理合成および自動Ｐ＆Ｒを行なって生成したロジック製品のレイアウトパターン・データは、始めからＣＰ露光を行なうスタンダードセルが決められているため、パターンデータからＣＰ露光を行なうキャラクタの抽出を行う必要もなく、従来のデータ変換の工程数を削減することができ、また、すでにある汎用ＣＰアパーチャの使用を前提としているので、製品ごとにＣＰアパーチャを作製する必要もないため、マスク作製のコストを削減することができるだけでなく、パターンデータの生成後、すぐに電子ビーム露光を行なうことができ、製品を発注してからできあがるまでの時間を短縮することが可能である。
【０１０２】
さらに、この電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリ、および、汎用ＣＰアパーチャを使用することより、データサイズの巨大化を防ぐために、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルのポリゴンデータを省略することができる。現在のＧＤＳＩＩ ＳＴＲＥＡＭ形式のパターンデータでは、すべてのレイヤーを含むものでは、数百Ｍバイトからギガバイトのオーダーに達するものも多い。それに対して、この方法で、ファイルサイズを小さくしたパターンデータに対しては、インターネットなどのネットワークを使用した設計データのダウンロードや、アップロードなどが短時間で行なうことができ、社外からの発注や、社外でのプロセスなど、これまで困難であったことも、比較的容易に行なうことができるようになる。
【０１０３】
ＣＰ方式の電子ビーム露光に適したパターンデータの生成方法について説明する。生成方法は図７のフローチャートに従う。ここで、ＣＰアパーチャが一組ある場合に、ある製品のパターンデータを生成するときの例を示す。
【０１０４】
図１３に示すように、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャがあるとき、別の製品Ｂのパターンデータを生成する。また、製品Ｂの許容される露光スループットは最小で１０枚／ｈである。プロセスおよび使用する電子ビーム露光装置を仮定して製品Ａについて、ショット数を計算し、スループットに換算すると、１２枚／ｈであった。
【０１０５】
まず図７のステップＳ１１において、図２で示した論理設計において記述された論理式の論理合成を、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャを用いて行なう。このとき、合成した電子回路の面積や、動作周波数などを設計制約条件として指定する。
【０１０６】
ステップＳ１２では、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャが１つしかないのでステップＳ１３に進む。
【０１０７】
ステップＳ１３において、合成したネットリストが、指定した制約条件を満足するものを抽出する。
【０１０８】
ステップＳ１４では、ＣＰアパーチャ上のセルだけで論理合成した場合に、条件を満足するようなＣＰアパーチャがあるか否か判断する。すなわち、製品Ｂの設計時に、使用するＣＰアパーチャを上記の製品Ａのものとして、論理合成をした。しかし、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャのみでネットリストを生成することができなかった。製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャは満足しないのでステップＳ１７へ進む。
【０１０９】
ステップＳ１７に進むと、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャ上のセルのみを用いるという制限をなくして、再度論理合成を行なう。
【０１１０】
ステップＳ１８において、ステップＳ１７で合成したパターンについて、既存の製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャを用いて露光する場合の電子ビームショット数を計算する。このとき、用いるＣＰアパーチャ上にあるセルについてはＣＰ露光、その他のセルはＶＳＢ露光を行なうとして計算する。すなわち、回路で使われているスタンダード・セルのうち、製品Ａ用のＣＰアパーチャ上にあるセルはＣＰ露光、その他のセルはＶＳＢ露光するとしてショット数を計算したところ、４．９０Ｍショット／チップであった。
【０１１１】
ステップＳ１９によって、ステップＳ１８のショット数の計算を、既存の製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャに対して行なう。
【０１１２】
ステップＳ２０において、ＣＰアパーチャは１つしかないので、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャを選択する。
【０１１３】
ステップＳ２１において、ステップＳ２０で選択したショット数を式１によりスループットに換算すると、３．１３枚／ｈとなった。
【０１１４】
ステップＳ２２において、ステップ２１で計算したスループットが、希望するスループットを下回った。ステップＳ２３に進む。
【０１１５】
ステップＳ２３において、製品Ｂ用のＣＰアパーチャを作製する。図８のようにステップＳ１７で合成したネットリストに含まれるスタンダード・セルのＣＰ化効率の大きい順にセルを抽出し、新たにＣＰアパーチャを製作する。
【０１１６】
ステップＳ２４において、新しいＣＰアパーチャを用いてパターンデータを、Ｐ＆Ｒにより生成する。この場合のショット数を同様にして計算したら１．３５Ｍショット／チップとなり、スループットは１１．５５枚／ｈとなった。以上で図７のフローは終了する。
【０１１７】
このフローにより、製品Ｂの設計時に、どのＣＰアパーチャを使った電子ビーム露光を行なうのか、あるいは新しくＣＰアパーチャを作るべきないのを容易に判断でき、特にこの場合は、新しいＣＰアパーチャを作製する必要があるとわかる。
【０１１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる荷電ビーム露光装置を提供できる。
【０１１９】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できるアパーチャを提供できる。
【０１２０】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる荷電ビーム露光方法を提供できる。
【０１２１】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる半導体装置の製造方法を提供できる。
【０１２２】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できるフォトマスクの製造方法を提供できる。
【０１２３】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンデータ生成方法を提供できる。
【０１２４】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンデータ生成装置を提供できる。
【０１２５】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンを生成するためのデータを記録した記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＣＰ方式電子ビーム露光装置の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法を示すフローチャート（その１）である。
【図３】ＣＰ情報を有するスタンダードセルライブラリを用いて生成したＡＳＩＣ製品のデータ構造の階層構造図である。
【図４】ＣＰ方式電子ビーム露光方法で用いるスタンダードセルライブラリのデータ構造図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るＣＰアパーチャの構成図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＣＰアパーチャブロックの構成図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法を示すフローチャート（その２）である。
【図８】本発明の実施例に係る半導体装置でのスタンダードセルの使用リストである。
【図９】ＣＰ露光を行なうキャラクタ数と電子ビームショットの総数との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法の論理合成によって生成される論理回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法の自動配置配線によって生成されるレイアウト図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法を行なう場合に、レイアウトのデータから電子ビーム露光用のデータへのデータの取り扱いを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法を行なう事による、電子ビームショット数減少の効果と、露光装置のスループット向上の効果を示す表である。
【図１４】従来のＣＰ方式電子ビーム露光装置の概念図である。
【図１５】従来の半導体装置のレイアウト方法を示すフローチャートである。
【図１６】従来の半導体装置のレイアウト方法の論理合成によって生成される論理回路図である。
【図１７】スタンダードセルのレイアウトである。
【図１８】従来のレイアウト方法の自動配置配線によって生成されるレイアウト図である。
【図１９】従来のレイアウト方法を行なう場合に、レイアウトのデータから電子ビーム露光用のデータへのデータの取り扱いを示す図である。
【符号の説明】
１、２ ＣＰ情報を有するスタンダードセルライブラリ
３ アパーチャブロック
４ スタンダードセル形状の電子ビーム成形孔
５ ＣＰアパーチャ
６ スタンダードセル形状
７ ＶＳＢ用の開口
８乃至１３ スタンダードセル
１４乃至１８、２０、２２乃至２７ ＣＰ露光されるスタンダードセル
１９、２１ ＶＳＢ露光されるスタンダードセル
２８、４７、６５ 基板又はフォトマスク
３０ パターンデータ
３１ ＶＳＢ露光データ
３２ ＣＰ露光データ
３３ 電子ビーム露光データ
３７ 基板
４０ 電子銃
４１ 電子ビーム
４２ 第１成形アパーチャ
４３ キャラクタ選択偏向器
４４ ＣＰアパーチャ及びＣＰアパーチャブロック
４５ 縮小レンズ
４６ 対物偏向器
４８、６１乃至６４ キャラクタ
４９ キャラクタ形状の電子ビーム成形孔
５０ 従来のＣＰアパーチャ及びＣＰアパーチャブロック
５１、５２ 従来のスタンダードセルライブラリ
５３乃至５８ スタンダードセル
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子やイオンの荷電ビームを用いる半導体装置やフォトマスクの微細なパターンの生成方法に関し、特に、キャラクタプロジェクション（ＣＰ）方式の荷電ビーム露光に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム露光技術は、光リソグラフィでは作製できないようなサブマイクロメートル以下の微細パターンの加工を行なうことができるため、ますます微細化、高集積化、複雑化が求められる半導体の加工技術には欠かせないものとなりつつある。しかし、代表的な電子ビーム露光方法である可変成形ビーム（ＶＳＢ）露光においては、露光を行なうパターン形状によらずマスクを必要としないが、パターンを多数の微細な矩形ショットに分割して露光を繰り返すため、露光にかかる時間が長くなり、スループットが得られないという欠点がある。
【０００３】
スループットを高めるために、ある程度の大きさのパターンを一括してショットできるキャラクタ・プロジェクション（ＣＰ）露光技術が開発されている。これは図１４に示すように、電子ビーム４１を矩形に成形し、ＣＰアパーチャ５０上に形成した複数のキャラクタ形状のビーム透過孔４９から所望のキャラクタを選択して、電子ビーム４１を所望のキャラクタ形状に成形し、基板３７の所望の部分に縮小して照射する方式である。
【０００４】
図１４では、ＣＰアパーチャ５０上に４種類のキャラクタを配置し、そのうちの一つを選択しているところを示している。このキャラクタの場合、ＶＳＢ露光を行なうと、キャラクタを５個の微小長方形に分割し、５回の露光を順次繰り返すことになるが、ＣＰ露光では、一度の露光で行なえるため、電子ビームのショット回数は１／５に減少させることができる。また、ＣＰ露光を行なえないパターン（ＣＰアパーチャ上に配置されていないキャラクタ）については、従来どおりＶＳＢ露光を行なうため、ＣＰアパーチャ５０上にＶＳＢ用の透過窓も設けている。
【０００５】
露光時に選択できるキャラクタの数は、キャラクタ選択用の偏向器４３の偏向領域内に配置できる数が上限となる。キャラクタの大きさは試料上に露光する大きさの数倍〜数十倍にアパーチャ上に加工されるため、現在の露光装置では数個〜百個程度のキャラクタしかＣＰ露光で使用することができない。したがって、これまでは、メモリセルのような繰り返し露光を行なう回数が多いものについてはＣＰ露光を行うが、その他のパターンはＣＰ露光が行えず、時間はかかるがＶＳＢ露光で行なうしかなかった。
【０００６】
また、特定用途向きＩＣ（ＡＳＩＣ）やシステムＬＳＩなどのロジック製品においては、メモリよりもはるかに多くの種類のパターンが使われている。それらに対してＣＰ露光を行なおうとして、ＣＰ露光を行なえるキャラクタの上限数までＣＰアパーチャ上にパターンを並べても、どのパターンをキャラクタ化するのかによって、ロジック製品毎の電子ビームのショット回数が変わってしまう。そして、ロジック製品によっては、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られなくなる場合があった。
【０００７】
ＡＳＩＣなどのロジック製品のレイアウト（パターンの生成）は、図１５のようなフローで作成される。
【０００８】
まず、ステップＳ３１で製品のシステム仕様を決定する。次に、ステップＳ３２で論理式での設計記述をする。ステップＳ３３では論理合成システムを使いゲートレベルの設計記述を生成する。
【０００９】
ステップＳ３３の論理合成では、論理式で記述されたシステムを、従来のスタンダードセルライブラリ５１に含まれるセルパターンの接続（ネットリスト）に変換する。この時のセルパターンの選択は、セルの機能、及び抵抗や容量などから計算した信号伝達のタイミングなどから、適当なものが選択される。図１６にネットリストを示す。スタンダードセル５３乃至５８は、セル名であるＡＮ２、ＥＯ、ＦＡ１によって区別される。スタンダードセル５３乃至５８が配線で接続され、全体としていわゆる集積回路として機能する。次に図１５のステップＳ３４の論理最適化で論理シミュレーション・タイミング解析を行ない、違反があった所などの回路の修正を行なう。その後、ステップＳ３５で自動配置配線ツールを用いて、実レイアウトパターンを生成する。このとき、自動配置配線（Ｐ＆Ｒ）ステップＳ３５では、従来のスタンダードセルライブラリ５２を参照し、ネットリストのセル名に対応した各スタンダードセルを配置する。図１７はスタンダードセルのゲートレベルのレイアウトである。なお、以後の説明ではゲート・レイヤーを電子ビームで露光することとする。これは説明の重複を避け明確にするためである。図１７（ａ）がＡＮＤ（ＡＮ２）回路、（ｂ）がＤフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）回路、（ｃ）がインバータ（ＩＶ）のレイアウトであり、ライブラリ５２に記憶されている。自動配置配線のステップＳ３５では、論理回路が実現できるように図１７のようなスタンダードセルのレイアウトを図１８（ａ）のように基板又はフォトマスクを想定した領域６５に列べる。最後にそれぞれのスタンダードセル間の配線を自動で行い、従来のレイアウトが完成する。
【００１０】
このレイアウトを基に露光を行うには、図１９の様にレイアウトである従来のパターンデータ７０を電子ビーム露光データ７５に変換する必要がある。そのためにまず、ＣＰ露光を行うキャラクタの抽出を行う。従来は、図１８（ａ）のレイアウトを眺めて同一のキャラクタ６１乃至６４を発見し、この図１８（ｂ）のキャラクタをＣＰ露光を行うキャラクタとして選んでいた。この選ばれたキャラクタはＣＰ露光データ７４に変換され、選ばれなかったパターンデータはＶＳＢ露光データ７３に変換された。
【００１１】
半導体集積回路毎にパターンデータが生成されると、集積回路毎にＣＰ露光キャラクタの抽出の工程とＶＳＢ露光データとＣＰ露光データへのパターンデータの分割の工程が必要で、多大な時間と労力を要していた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる荷電ビーム露光装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できるアパーチャを提供することである。
【００１４】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる荷電ビーム露光方法を提供することである。
【００１５】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる半導体装置の製造方法を提供することである。
【００１６】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できるフォトマスクの製造方法を提供することである。
【００１７】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンデータ生成方法を提供することである。
【００１８】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンデータ生成装置を提供することである。
【００１９】
本発明の目的は、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンを生成するためのデータを記録した記録媒体を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、デバイス設計の際に用いられるスタンダードセルの形状の荷電ビーム成形用の透過孔を有するアパーチャであることである。ここで、「スタンダードセル」とは、セルライブラリ内で定義されているパターンのことである。「荷電ビーム」とは、電子ビームとイオンビームのことである。「アパーチャ」とは、荷電ビームの絞りのことである。このことにより、特に特定用途向きＩＣ（ＡＳＩＣ）やシステムＬＳＩなどのロジックデバイスを作製する場合においては、設計の際に用いられるセルライブラリ内で定義されているパターン（スタンダードセル）の形状を電子ビーム透過窓としてアパーチャ上に作製しておき、ＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、従来よりも高スループットの電子ビーム露光を実現する。さらに、スタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、充分に電子ビームのショット数を削減することができるため、スループットの向上を行なうことができる。
【００２１】
本発明の第１の特徴は、透過孔が、使用頻度のより高いスタンダードセル、あるいは、ＣＰ露光を行なうことによりＶＳＢ露光を行なった場合よりショット数の削減効果のより高いスタンダードセルの形状であることにより一層効果的である。このことにより、セルライブラリ内のスタンダードセルは、製品ごとに変わるものではなく、複数の製品について共通に使われるため、製品が変わる度に、リソグラフィを行なうためのマスクを作製する必要がなく、低コストであり、かつ、設計パターンデータの入手後すぐに露光にとりかかることができる。また、ＣＰアパーチャ上に配置することができるキャラクタ数が限られていて、全てのスタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタ化することが出来ないような場合でも、複数の製品でのスタンダードセルのＣＰ化効率を調べることにより、スタンダードセルライブラリ内のどのスタンダードセルをＣＰ露光で露光するのが、複数の製品で同じＣＰアパーチャを使用して露光を行ったときに、効果的にショット数を削減できるのかを調べることができ、複数のロジック製品間で使用することができるＣＰアパーチャを作製することができる。
【００２２】
本発明の第１の特徴は、アパーチャがＶＳＢ用開口部を有することにより一層効果的である。このことにより、１つの半導体装置に対してＣＰ露光とＶＳＢ露光を併用できる。特に、使用回数の少ないスタンダードセルや、ショット数削減の効果の小さいスタンダードセルをＶＳＢ露光で処理することにより、スループットを著しく落とすことなくＣＰアパーチャ上に配置するキャラクタ数を抑えることができる。
【００２３】
本発明の第２の特徴は、荷電ビームをアパーチャにより所望の形状に成形し、試料に縮小照射・露光を行なうＣＰ方式の荷電ビーム露光装置において、アパーチャが、デバイス設計の際に用いられるスタンダードセルの形状の荷電ビーム成形用の透過孔を有する荷電ビーム露光装置であることである。このことにより、ＣＰ露光を行なうキャラクタに割り当てるスタンダードセルは、ロジック製品の世代が変わるまでは大幅な変更はなく、これらをＣＰアパーチャ上に並べて作製したＣＰアパーチャは、複数のロジック製品間で共通して使うことかできる。そのため、同じスタンダードセルライブラリを用いて設計したロジック製品であれば、常に同じＣＰアパーチャを使用することができるため、設計パターンのレイアウトデータを作成できたら、すぐに電子ビーム露光に取りかかることができる。複数のロジック製品間で、使われているスタンダードセルの傾向が大幅に異なる場合に対応するために、複数のＣＰアパーチャを作製しておき、各ロジック製品の電子ビーム露光を行なうときに、ＣＰアパーチャを入れ換える、または、別の偏向領域にあるＣＰアパーチャを選択する、などの方法を取ることもでき、より多くのロジック製品に対応することが可能となる。
【００２４】
本発明の第３の特徴は、荷電ビームをアパーチャにより所望の形状に成形し、試料に縮小照射・露光を行なうＣＰ方式の荷電ビーム露光方法において、所望の形状が、デバイス設計の際に用いられるスタンダードセルの形状の荷電ビーム成形用の透過孔である荷電ビーム露光方法であることである。このことにより、本提案によるロジック製品のレイアウトパターンデータは、始めからＣＰ露光を行なうスタンダードセルが決められているため、パターンデータからＣＰ露光を行なうキャラクタの抽出を行なう必要もなく、また、既にある汎用ＣＰアパーチャの使用を前提としているので、製品ごとにＣＰアパーチャを作製する必要もないため、マスク製作のコストを削減することができ、そして、パターンデータの生成後、すぐ電子ビーム露光を行なうことができるため、製品を発注してから出来上がるまでの時間を短縮することが可能である。
【００２５】
本発明の第４の特徴は、アパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わる情報を用いて電子回路の論理合成を行なう工程と、その情報を用いてスタンダードセルの配置配線を行なう工程とを含む露光パターンデータ生成方法であることである。このことにより、ＣＰ露光を行なうキャラクタをスタンダードセルとしてライブラリ化し、設計時にはこれらのキャラクタからパターン選択することにより、設計を容易にすると共に、電子ビーム露光を行なうためのデータ変換にかかる時間も短縮することができる。また、ＡＳＩＣなどのロジック製品の設計段階で電子ビーム露光を考慮したパターンデータを生成することができ、適切なＣＰアパーチャを使用することにより、最高のスループットが得られることが、設計段階で確認できる。また、新しいＣＰアパーチャを作製する必要があるとわかった場合は、使用するスタンダードセルが確定した時点でＣＰアパーチャの作製に取りかかることができるため、ＣＰアパーチャを作製する場合でも開発期間を短縮する事ができる。
【００２６】
本発明の第４の特徴は、そのスタンダードセルに係わる情報が、スタンダードセルのセル名と、スタンダードセルのアパーチャ上での配置位置と、スタンダードセルの信号入出力位置と、スタンダードセルの電子回路の論理シミュレーションで用いるパラメータとを含むことにより一層効果的である。このことにより、この情報、および、汎用ＣＰアパーチャを使用することより、データサイズの巨大化を防ぐために、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルのポリゴンデータを省略することができる。したがって、この方法でファイルサイズを小さくしたパターンデータに対しては、インターネットなどのネットワークを使用した設計データのダウンロードや、アップロードなどが短時間で行なうことができ、社外からの発注や、社外でのプロセスなど、これまで困難であったことも、比較的容易に行なうことができるようになる。
【００２７】
本発明の第４の特徴は、論理合成を行なう工程が、ＣＰ露光に使用するアパーチャを決定する工程と、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルを決定する工程とを含むことにより効果的である。このことにより、論理合成を行なう工程でＣＰ露光を行なうスタンダードセルが決められているため、パターンデータからＣＰ露光を行なうキャラクタの抽出を行なう必要もなく、また、論理合成を行なう工程で決定したＣＰアパーチャの使用を前提としているので、パターンデータの生成後、すぐ電子ビーム露光を行なうことができるため、製品を発注してから出来上がるまでの時間を短縮することが可能である。
【００２８】
本発明の第５の特徴は、アパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わる情報を用いてＣＰ露光に使用する前記アパーチャとＣＰ露光を行なうスタンダードセルを決定し電子回路の論理合成を行なう論理合成手段と、その情報を用いてスタンダードセルの配置配線を行なう配置配線手段とを有する露光パターンデータ生成装置であることである。このことにより、特に特定用途向きＩＣ（ＡＳＩＣ）やシステムＬＳＩなどのロジックデバイスを作製する場合においては、設計の際に用いられるセルライブラリ内で定義されているパターン（スタンダードセル）の形状を電子ビーム透過窓としてアパーチャ上に作製しておき、ＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、従来よりも高スループットの電子ビーム露光を実現する。さらに、スタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、充分に電子ビームのショット数を削減することができるため、スループットの向上を行なうことができる。
【００２９】
本発明の第５の特徴は、ＣＰ露光を行なうスタンダードセル以外の部分をＶＳＢ露光用のデータに変換する変換手段を有することにより効果的である。このことにより、ＣＰ露光とＶＳＢ露光との併用が可能になる。
【００３０】
本発明の第６の特徴は、アパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わり、スタンダードセルのセル名と、スタンダードセルのアパーチャ上での配置位置と、スタンダードセルの信号入出力位置と、スタンダードセルの電子回路の論理シミュレーションで用いるパラメータとを含む電子ビーム露光用のスタンダードセルライブラリを用いて露光パターンを生成させるためのデータを記録したコンピュ−タ読取り可能な記録媒体であることである。ここで、「記録媒体」としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、磁気テ−プなどのプログラムを記録できるような媒体が含まれる。このことにより、データサイズの巨大化を防ぐために、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルのポリゴンデータを省略することができる。したがって、この方法でファイルサイズを小さくしたパターンデータに対しては、インターネットなどのネットワークを使用した設計データのダウンロードや、アップロードなどが短時間で行なうことができ、社外からの発注や、社外でのプロセスなど、これまで困難であったことも、比較的容易に行なうことができるようになる。
【００３１】
本発明の第７の特徴は、半導体装置のスタンダードセルに係わる情報を用いて半導体装置の論理合成を行なう工程と、スタンダードセルに係わる情報を用いてスタンダードセルの配置配線を行なう工程と、荷電ビームをスタンダードセルの形状に成形し半導体基板上に縮小照射・露光を行ない配置配線を行なう工程とを有する半導体装置の製造方法であることである。このことにより、半導体装置の製造の際の露光の工程でＣＰ露光が可能になる。
【００３２】
本発明の第８の特徴は、半導体装置のスタンダードセルに係わる情報を用いて半導体装置の論理合成を行なう工程と、その情報を用いてスタンダードセルの配置配線を行なう工程と、荷電ビームをスタンダードセルの形状に成形しフォトマスク基板上に照射・露光を行ない配置配線を行なう工程とを有するフォトマスクの製造方法であることである。このことにより、半導体装置の製造の際の露光の工程で使用するフォトマスクが迅速に製造できる。
【００３３】
【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説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率の異なる部分が含まれるのはもちろんである。
【００３４】
図１は本発明に係る荷電ビーム露光装置の概念的な構成図である。本発明に係る荷電ビーム露光装置は、電子ビーム４１を発生させる電子銃４０と、電子ビーム４１を矩形に成形する第１成形アパーチャ４２と、矩形の電子ビーム４１を偏向して望みのスタンダードセル形状の電子ビーム成形孔４に照射するキャラクタ選択偏向器４３と、成形孔４とＶＳＢ用の開口７を有するＣＰアパーチャ４４又はＣＰアパーチャブロックと、成形孔４で成形された電子ビーム４０を縮小する縮小レンズ４５と、電子ビーム４１を偏向して基板４７上の望みの位置にスタンダードセル形状の電子ビーム４１を照射する対物偏向器４６とで構成される。ＣＰアパーチャ４４上には４種類のスタンダードセル形状の電子ビーム成形孔４を配置し、そのうちの一つを選択しているところを示している。この成形孔４のキャラクタの場合、ＶＳＢ露光を行なうと、キャラクタを数十個の微小長方形に分割し露光を順次繰り返すことになるが、ＣＰ露光では、スタンダードセル毎に一度の露光で行なえる。また、ＣＰ露光を行なえないパターン（ＣＰアパーチャ上に配置されていないキャラクタ）については、従来どおりＶＳＢ露光を行なうため、ＣＰアパーチャ４４上にＶＳＢ用の透過窓７も設けている。
【００３５】
ＡＳＩＣに代表されるロジック製品の設計パターンは、図２のようなフローで作成される。今回は、各工程でのシミュレーションやタイミング解析などは特に関係ないため省略した。ステップＳ１で製品のシステム仕様を決定したら、それに対してステップＳ２のシステム論理設計で論理式での設計記述をする。そして、ステップＳ３の論理合成とＣＰアパーチャの選択において、論理合成システムを使いゲートレベルの設計記述を生成する。ステップＳ３では、論理式で記述されたシステムを、ＣＰ情報を有するスタンダードセルライブラリ１に含まれるセルパターンの接続（ネットリスト）に変換する。この時のセルパターンの選択は、セルの機能、及び抵抗や容量などから計算した信号伝達のタイミングなどを参考にして、適当なものが選択される。
【００３６】
次に、ステップＳ４の論理最適化で論理シミュレーション及びタイミング解析を行ない、違反があった所などの回路の修正を行なう。その後、ステップＳ５の自動配置配線で、自動配置配線ツールを用いて、実レイアウトパターンを生成する。自動配置配線（Ｐ＆Ｒ）では、ＣＰ情報を有するスタンダードセルライブラリ２を参照し、ネットリストに対応した各スタンダードセルを配置し、（ゲートレベルの設計記述に対応した各スタンダードセルを配置し、）それぞれのスタンダードセル間の配線を自動で行なう。そして、ロジック製品のレイアウトである設計パターンが完成する。
【００３７】
スタンダードセルは、論理合成のための情報、回路配置のための情報とＣＰ情報を有している。論理合成のための情報は図２のライブラリ１で引き出されるデータであり、例えばセルの大きさ、機能、性能などである。回路配置のための情報は図２のライブラリ２で引き出されるデータであり、例えば回路のゲートレイヤーの具体的な形、配線が接続される入出力の位置などである。ＣＰ情報には、このセルがどのＣＰアパーチャのどこに配置されているかが記載されている。したがって、セルによっては複数のアパーチャに配置されている場合もあるし、アパーチャに配置されておらずＣＰ情報が無い場合もある。
【００３８】
すなわち、作成された設計レイアウトパターン・データは、パターンが大規模になるにしたがって、セルの階層構造ができていく。ＣＰ露光を行なう部分は、ゲート・レイヤーなどでは、すべてそれぞれのスタンダード・セル単位となるため、例えば、一般的に使われるＧＤＳＩＩ ＳＴＲＥＡＭ形式のパターンデータであっても、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルを配置している位置だけがわかればよいため、そのまま使用することができる。
【００３９】
図３はＣＰ情報を有するスタンダードセルライブラリ１と２を用いたＡＳＩＣ製品の設計パターンのデータ構造を示している。図２のライブラリ１とライブラリ２はそれぞれから取り出されるデータが異なるので分けて表記したが、記録される領域は同じで２つのライブラリを総称してスタンダードセルライブラリと呼んでもかまわない。これによると、このＡＳＩＣ製品を構成する複数の機能ブロックが、それぞれ、数多くのスタンダードセルにより構成されていることが分かる。それらスタンダードセルについても、論理合成をしたときに参照したスタンダードセルライブラリは同じでも、露光の際に使用すると仮定したＣＰアパーチャによっては、図３のように、ＣＰ情報を有するものと、ＣＰ情報をもたないものが存在することになる。
【００４０】
そして、さらに設計の簡便さと、作成したレイアウトパターン・データからの各電子ビーム露光装置内の露光データへの変換を簡略にして、変換にかかる時間を短縮するためにも、電子ビーム露光用のスタンダードセルライブラリを新たに作成し、これを用いた自動Ｐ＆Ｒ、そしてレイアウト・データの生成を行なうことが望ましい。この電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリとは、ライブラリ内のどのスタンダードセルがＣＰ露光を行なうキャラクタとなっているのか、そのＣＰアパーチャ上での位置がわかるようになっていればよい。すなわち、前記ＣＰ情報を付加すればよい。
【００４１】
図４は、電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリのデータ構造を示している。このデータ構造には、スタンダードセル毎に、セルがアパーチャ上のセルか否かの情報が納められる。さらに、アパーチャ上のセルであれば、そのアパーチャ上の位置情報、信号入出力位置の情報と集積回路のシミュレーションに使用するセルの機能と性能を示すパラメータの情報と、アパーチャに無いセルであれば、セルの詳細なレイアウトと上記パラメータの情報とが納められる。
【００４２】
スタンダードセルライブラリは、一般に数百のスタンダードセルで構成される。通常のＡＳＩＣ製品の設計は、これらスタンダードセルの自動Ｐ＆Ｒにより行なわれ、大規模のものも、各機能ブロックごとに自動Ｐ＆Ｒを行ない統合する階層設計が適用される。
【００４３】
したがって、このような手法で設計したＡＳＩＣ製品のパターンは、大部分がスタンダードセルで構成され、セル内のレイヤーについては、各スタンダードセル内でのみ定義されている。これに対して、これら各スタンダードセルをつなぐ自動Ｐ＆Ｒで配線されるパターンは、スタンダードセル内では定義されておらず、セルの入出力の位置の情報を用いて生成される。
【００４４】
すなわち、ゲートレイヤーなどのスタンダードセル内にしかないパターンの露光をＣＰ方式の電子ビーム露光により行なう場合は、スタンダードセルライブラリ内で定義されているスタンダードセルのひとつひとつをそれぞれＣＰ露光を行なうキャラクタとしてやれば、すべてのパターンをＣＰ露光により作製することができることになることがわかる。
【００４５】
次に、ＣＰアパーチャを参照したスタンダードセルライブラリを用いたロジック製品の回路パターンの設計とレイアウトパターンデータの作成方法について説明する。電子ビーム露光用のスタンダードセルライブラリは、図３のように階層構造になっている。すなわち、パターンが大規模になるにしたがって、使用するスタンダードセルの種類および使用回数は多くなり、セルの階層構造が作られて行く。ＣＰ露光を行なう部分は、すべてそれぞれのスタンダードセル単位となる。ＣＰ露光を行なうスタンダードセルを配置している位置だけがわかればよいため、ライブラリをそのまま使用することができる。
【００４６】
そして、異なる製品に対して異なるＣＰアパーチャを選択してＣＰ露光を行なう場合には、どのＣＰアパーチャ上に、各スタンダードセルが形成されているものかも情報として持っているため、以下のようなパターン設計を行なうことができる。
【００４７】
図５のような、複数のキャラクタ選択偏向領域に対応したアパーチャブロック３をもち、異なったスタンダードセルの使用傾向のロジック製品の電子ビーム露光の際に、異なるアパーチャブロック３内のスタンダードセル４を選択することができるように、ＣＰアパーチャ５を機械的に移動させる機構を露光装置に持たせておくことも可能である。このように、ＣＰアパーチャ５上に複数のアパーチャブロック４を有する場合、あるいは、複数の製品に対応したＣＰアパーチャが複数ある場合は、
（１）電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリを用いた自動Ｐ＆Ｒを行なう。
【００４８】
（２）選択したスタンダードセルがどのＣＰアパーチャ及びアパーチャブロック上にＣＰ露光を行うキャラクタとして形成されているかを調べ、電子ビームのショット回数が最も少なくなるようなＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックを選択する。
【００４９】
（３）選択したＣＰアパーチャ上に形成されているスタンダードセルに対しては、パターンデータとしてＣＰアパーチャ上のそのスタンダードセルの位置を、また、それ以外のスタンダードセルに対しては、ＶＳＢ露光を行なうため、従来どおり、パターンのポリゴンデータを出力する。
【００５０】
また、汎用ＣＰアパーチャを一種類しか持っていない場合、あるいは、何らかの理由により予め使用するＣＰアパーチャを複数の中から、あるＣＰアパーチャ及びアパーチャブロックを選択してＣＰ露光を行なう場合は、
（１）そのアパーチャ内に構成されているスタンダードセルを優先的に自動配置する。
【００５１】
（２）（１）のスタンダードセルについてはＣＰアパーチャ及びアパーチャブロック上の配置位置を、それ以外のパターンは、ＶＳＢ露光用にポリゴンデータを出力する。
【００５２】
ライブラリ内では、すべてそれぞれのスタンダードセル内でパターンの形状６が定義されている。ＣＰ露光を行なうキャラクタを各スタンダードセル単位とする。各ＣＰ露光を行なうスタンダードセルは、そのパターンの形状６を図６のように、ＣＰアパーチャブロック３上で定義されており、パターンデータ内では、各セルのチップ上への配置位置がわかればよい。
【００５３】
スタンダードセル形状のＣＰアパーチャを用いてＣＰ方式の電子ビーム露光を行なう場合に、ＣＰ情報を有する電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリを用いた、電子ビーム露光に適したパターンデータの生成方法について説明する。この生成方法は図２のステップＳ３乃至Ｓ５に該当するもので、特に、ステップＳ３の論理合成の方法に関するものである。
【００５４】
図７に、電子ビーム露光用パターンデータ生成のフローチャートを示す。また、各ステップの説明でアパーチャとあるのは、偏向領域ひとつ分に対応したアパーチャブロックと同等であり、ＣＰアパーチャ上に複数のアパーチャブロックがある場合は、ひとつひとつのアパーチャブロックのことを指す。
【００５５】
まずステップＳ１１において、図２で示した論理設計において記述された論理式の論理合成を、あるＣＰアパーチャを用いて露光することを仮定し、ＣＰ露光を行なうセル、すなわちＣＰアパーチャ上にあるスタンダードセルのみを用いて行なう。このとき、合成した電子回路の面積や、動作周波数などを設計制約条件として指定する。
【００５６】
ステップＳ１２では、すべてのＣＰアパーチャに対してステップＳ１１の論理合成を行うまでステップＳ１１に繰り返し戻る。
【００５７】
ステップＳ１３において、ステップＳ１１およびＳ１２で合成したネットリストのうち、指定した制約条件を満足するものを抽出する。すなわち、使用することができるＣＰアパーチャの候補を抽出する。
【００５８】
ステップＳ１４では、ＣＰアパーチャ上のセルだけで論理合成した場合に、条件を満足するようなＣＰアパーチャがあるか否か判断する。満足するＣＰアパーチャがあればステップＳ１５へ進み、なければステップＳ１７へ進む。
【００５９】
ステップＳ１５において、使用することができるＣＰアパーチャのうち、電子ビームショット数が最も少なくなるＣＰアパーチャを選択する。
【００６０】
ステップＳ１６において、ステップＳ１５で選択したＣＰアパーチャに対して論理合成をしたネットリストを用いてＰ＆Ｒを行ない、パターンデータを生成して、このフローを終了する。ここで生成したパターンデータに対して、選択したＣＰアパーチャを用いて電子ビーム露光を行なうと、すべてのパターンをＣＰ露光により形成することができる。
【００６１】
一方、ステップＳ１７に進むと、ステップＳ１４で既存のＣＰアパーチャを用いてＣＰ露光のみでパターンを形成することができないと判断されたわけなので、ＣＰアパーチャ上のセルのみを用いるという制限をなくして、再度論理合成を行なう。
【００６２】
ステップＳ１８において、ステップＳ１７で合成したパターンについて、各ＣＰアパーチャを用いて露光する場合の電子ビームショット数を計算する。このとき、用いるＣＰアパーチャ上にあるセルについてはＣＰ露光、その他のセルはＶＳＢ露光を行なうとして計算する。
【００６３】
ステップＳ１９によって、ステップＳ１８のショット数の計算を、すべてのＣＰアパーチャに対して行なう。
【００６４】
ステップＳ２０において、ステップＳ１８で計算したショット数が最も少なくなるＣＰアパーチャを選択する。
【００６５】
ステップＳ２１において、ステップＳ２０で選択したショット数をスループットに換算する。スループットは式１により簡易的に計算することができる。
【００６６】
スループット（枚／ｈ）
＝３６００／（ショットサイクル×ショット数×チップ数＋待ち時間）…（１）
ここで、ショットサイクルは露光を繰り返す周期で、実際に電子ビームを照射する時間とビームの偏向待ち時間の和になる。また、ショット数は、通常のパターン設計はチップ単位で行なわれるため、チップ単位のショット数であり、したがってチップ数はウェーハあたりのチップ数である。そして、待ち時間は、その他のウェーハあたりの待ち時間の合計であり、フレームの折り返し時間、主偏向待ち時間、マーク検出やビームアライメントにかかる時間の、ウェーハあたりの合計時間である。これらのショットサイクルや待ち時間は、プロセス条件や、用いる電子ビーム露光装置により決まる値である。したがって、パターンの設計時またはパターンデータ生成時において、その後のプロセスや露光装置を意識することが必要となる。あるいは、一般的なプロセスおよび装置の条件で計算を行ない、実際の露光での値に換算して、スループットの見当をつけるのでもよい。
【００６７】
ステップＳ２２において、ステップ２１で計算したスループットが、希望スループット以上かどうかを調べる。
【００６８】
ステップＳ２３において、希望するスループットを下回る結果が出た場合は、ステップＳ１７で合成したネットリストに含まれるスタンダードセルのＣＰ化効率の大きい順にセルを抽出し、新たにＣＰアパーチャを製作する。
【００６９】
ステップＳ２４において、ステップＳ２２で希望するスループットが得られる場合はステップＳ２０で選択したＣＰアパーチャ、ステップＳ２３で新しいＣＰアパーチャを作製する場合はそのＣＰアパーチャを用いる場合のパターンデータを、Ｐ＆Ｒにより生成し、フローは終了する。
【００７０】
なお、このフローは露光パターンデータ生成装置で行われる。この生成装置は、ステップＳ１１乃至Ｓ１５とステップＳ１７乃至Ｓ２３を行う、すなわち、アパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わる情報を用いてＣＰ露光に使用する前記アパーチャとＣＰ露光を行なう前記スタンダードセルを決定し電子回路の論理合成を行なう論理合成手段と、ステップＳ１５とＳ２４を行う、スタンダードセルに係わる情報を用いてスタンダードセルの配置配線を行なう配置配線手段と、ＣＰ露光を行なうスタンダードセル以外の部分をＶＳＢ露光用のデータに変換する変換手段を含んでいる。
【００７１】
露光を行なうパターンデータを生成する過程で、露光時に使用するＣＰアパーチャについて、どのＣＰアパーチャを使用するのか、あるいは新しく作製するのかを決定することができる。
【００７２】
すなわち、ＡＳＩＣなどのロジック製品の設計段階で電子ビーム露光を考慮したパターンデータを生成することができる。さらに、適切なＣＰアパーチャを使用することにより、最高のスループットが得られることが、設計段階で確認できる。また、新しいＣＰアパーチャを作製する必要があるとわかった場合は、使用するスタンダードセルが確定した時点でＣＰアパーチャの製作にとりかかることができる。この方法では、光露光用のマスクでは、最終的なパターン・レイアウトが決まらないと作製できないのに較べて、開発期間の短縮の面で大いにメリットがある。
【００７３】
【実施例】
以下図面を参照して、本発明の実施例を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率の異なる部分が含まれるのはもちろんである。
【００７４】
今回の実施例で用いたスタンダードセルライブラリには、約４００個のスタンダードセルが含まれている。すべて配置することができれば、同じスタンダードセルライブラリを用いて自動Ｐ＆Ｒされて設計された製品については、すべてＣＰ露光を行なうことができることになる。
【００７５】
その中のあるロジック製品のある機能ブロックで、自動Ｐ＆Ｒにより設計された部分について、実際の設計データを検証してみた。この機能ブロックで使われているスタンダードセルのリストを、図８に示す。実際には、Ｎｏ．１からＮｏ．１０１の１０１種類があるのだが、図８には８３種類まで示した。ここで、Ｎｏ．１のＦＤ１Ｑという名前のセルのゲート・レイヤーのパターンは、図１７（ｂ）のＤ・Ｆ／Ｆそのものである。同様に、Ｎｏ．７のＡＮ２およびＮｏ．２８のＩＶは、図１７（ａ）のＡＮＤおよび（ｃ）のインバータである。
【００７６】
スタンダードセルの大きさは、高さはすべて１０μｍ以下にそろえられており、幅がそれぞれ異なっている。
【００７７】
図８には、そのセルの配置数（使用回数）と、試料上に照射するときの最大の電子ビームの大きさは１０μｍ□として計算した、ＶＳＢ露光でのショット数とＣＰ露光でのショット数を示している。
【００７８】
各セルの高さは１０μｍ以下であるので、ＣＰ露光一回分であるが、幅が１０μｍを超えるセルについては、ＣＰアパーチャ上に二つ以上のキャラクタに分割して配置し、そのセルパターンのＣＰ露光は、複数の電子ビームのショットで行なう必要がある。例えば、Ｎｏ．１のＦＤ１Ｑの幅は１３．２μｍであるため、ＣＰ露光を行なうためには二つのキャラクタとして、ＣＰアパーチャ上に配置する必要があることになる。
【００７９】
なお、効果の欄には、スタンダードセルをＣＰ露光により露光することにより、ＶＳＢで露光した場合と比べてどれくらいのショット数の削減効果があるのかを示すＣＰ化効率を数値で示した。ＣＰ化効率は式２で計算する。
【００８０】
【００８１】
この機能ブロックで使われているスタンダードセルは１０１種類であるが、それぞれの大きさを考えると、全部で１３６個分のキャラクタが必要となることがわかった。図８には、ちょうど１００個分のキャラクタが必要となる、８３個のスタンダードセルまで、リストした。
【００８２】
この機能ブロック全体をＶＳＢ露光のみで露光すると、１１．３Ｍ（メガ）ショットかかるのに対して、すべてをＣＰ露光できる１３６個のキャラクタをＣＰアパーチャ上に配置すれば、３９．３Ｋ（キロ）ショットで済むことになる。すなわち、ショット数はすべてＣＰ露光を行なうことにより、約１／２８に削減され、大幅に電子ビーム露光のスループットを向上させることができる。また、すべてのスタンダードセルをＣＰ露光で露光しなくても、例えば１００個分のキャラクタが必要となる、８３個のスタンダード・セルをＣＰ露光で露光するとした場合、その他のスタンダード・セルはＶＳＢ露光を行なったとして、総ショット回数は４７．６Ｋである。この場合でも、ＶＳＢ露光のみのときと比べて、約１／２３に削減でき、充分スループットを向上させることができる。この関係を、横軸にＣＰ露光を行なうキャラクタ数、縦軸にこの機能ブロック全体を露光するのに必要な電子ビームショット回数として示したのが図９である。
【００８３】
以上のように、ＡＳＩＣやシステムＬＳＩなどのロジック製品の設計で使われるスタンダードセルライブラリに含まれるスタンダードセルひとつひとつを、ＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、図５あるいは図６のようにＣＰ露光を行うスタンダードセルに対応したＣＰアパーチャを作製する事ができる。
【００８４】
あるロジック製品の機能ブロックについては、１０１種類のスタンダードセルを１０μｍ□の電子ビームに対して必要なキャラクタ数である１３６個のキャラクタをＣＰアパーチャ上に用意できれば、ＶＳＢ露光のみの場合と比べて、約１／２８に、また。１００個分のキャラクタとなる８３種類のスタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタとした場合では、約１／２３にまで、電子ビームのショット回数を削減させられることがわかった。
【００８５】
ＣＰ露光を行なうキャラクタに割り当てるスタンダードセルは、ロジック製品の世代が変わるまでは大幅な変更はなく、複数のロジック製品で共通に用いられる、半導体デバイスを構成する基本的な回路素子である。このことから、プリミティブ・セルとも呼ばれているが、これらをＣＰアパーチャ上に並べて作製したＣＰアパーチャは、複数のロジック製品間で共通して使うことができる。そのため、同じスタンダードセルライブラリを用いて設計したロジック製品であれば、常に同じＣＰアパーチャを使用することができるため、図２で設計パターンのレイアウトデータを作成できたら、すぐに電子ビーム露光にとりかかることができる。
【００８６】
一方、現在の光での露光では、レイアウトデータを作成した後、光近接効果補正をしてから、露光用マスクを作製するため、実際に露光を行なうまでに非常に時間がかかる。ここで、このようにスタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタとすることにより、充分に電子ビームのショット数を削減することができるため、光露光に匹敵するスループットも期待できる。
【００８７】
また、ＣＰアパーチャ上に配置することができるキャラクタ数が限られていて、すべてのスタンダードセルをＣＰ露光を行なうキャラクタ化することができないような場合でも、複数の製品でのスタンダードセルのＣＰ化効率を調べることにより、スタンダードセルライブラリ内のどのスタンダードセルをＣＰ露光で露光するのが、複数の製品で同じＣＰアパーチャを使用して露光を行なったときに、効果的にショット数を削減できるかを調べることができ、複数のロジック製品間で使用することができるＣＰアパーチャを作製することができる。
【００８８】
また、このとき、ＣＰ化効率の大きいものほどアパーチャの中央に配置するなどして、ＣＰ化効率の大きなスタンダードセル間のＣＰアパーチャ上での距離を小さくして配置することにより、ＣＰアパーチャ上に照射する電子ビームの移動距離が短く抑制されるため、露光時間の短縮を期待することができる。
【００８９】
さらに、複数のロジック製品間で、使われているスタンダードセルの傾向が大幅に異なる場合に対応するために、複数のＣＰアパーチャ５を作製しておき、各ロジック製品の電子ビーム露光を行なうときに、ＣＰアパーチャ５を入れ換えることにより、より多くのロジック製品に対応することが可能となる。また、図５に示すようにＣＰアパーチャ５上に、複数のキャラクタ選択偏向領域に対応できるように、複数のアパーチャブロック３が用意してあれば、各ロジック製品の露光毎に、使用するアパーチャブロック３を選択すればよい。
【００９０】
ライブラリ内では、すべてそれぞれのスタンダードセル内でパターンの形状が定義されている。ＣＰ露光を行なうキャラクタを各スタンダード・セル単位とする。各ＣＰ露光を行なうスタンダードセルは、そのパターンの形状６を図６のように、ＣＰアパーチャブロック３上で定義されており、パターンデータ内では、各セルのチップ上への配置位置がわかればよい。例えば、一般的に使われるＧＤＳＩＩ ＳＴＲＥＡＭ形式のようなパターンデータであっても、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルについては、配置している位置だけが記述されておればよく、それに対してＶＳＢ露光を行なうパターンについては、従来通り、パターンの形状を頂点座標列などの形式でもっていなければならない。
【００９１】
さらに、設計の簡便さと、作成したレイアウトパターン・データからの各電子ビーム露光装置内の露光データへの変換を簡略にして、変換にかかる時間を短縮するためにも、電子ビーム露光用のスタンダードセルライブラリを用意し、これを用いた論理合成および自動Ｐ＆Ｒ、そしてレイアウト・データの生成を行なうことが望ましい。
【００９２】
この電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリは、ライブラリ内のどのスタンダードセルがＣＰ露光を行なうキャラクタとなっているのか、そのＣＰアパーチャ上での位置がわかるようになっていればよい。すなわち、図４のように、ＣＰ露光を行なうセルは、アパーチャ上に形状が定義されているためパターン形状は必要なく以下の３つの情報を持っている。
【００９３】
１．セルのＣＰアパーチャ上の配置位置の指定
２．電子回路のタイミング解析や論理シミュレーションを行なうのに必要な、遅延、抵抗や容量その他のパラメータ
３．自動Ｐ＆Ｒを行なうときに参照される、特に配線を接続するための信号の入出力位置
ＣＰアパーチャが複数ある場合、または、ＣＰアパーチャ上に複数のアパーチャブロックがある場合は、そのセルの形状があるＣＰアパーチャ又はアパーチャブロックの指定も１の配置位置の指定に含まれる。したがって、通常のスタンダードセルライブラリに対して、パターン形状のかわりに、１．のセルのＣＰアパーチャ上の配置位置を持っていることになる。ただし、複数のＣＰアパーチャを持つ場合は、使用するＣＰアパーチャによって、ＣＰ露光を行なったりＶＳＢ露光を行なうことになるため、通常通り、パターンの形状も所有しておく必要がある。ＣＰアパーチャ上にないパターンについては、通常のスタンダードセルライブラリと同じである。すなわち、電子ビーム露光用のスタンダードセルライブラリとは、通常のスタンダードセルに対して、ＣＰ露光を行なうセルのＣＰアパーチャ上の配置位置を加えたものと考えてよい。
【００９４】
このような、電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリを用いると、図２のステップＳ３の論理合成で生成されるネットリストは、図１０のようなイメージになる。図１６の従来のネットリストと同様、各セルの入出力端子の他のセルとの接続の様子が示されている。図１６の従来のネットリストでは、各セルはそれらの名前で記述されるが、図１０の本実施例によるネットリストでは、ＣＰ露光を行うセル８乃至１３については、そのアパーチャ（あるいは、アパーチャブロック）上の位置、あるいは、ＣＰ露光を行うキャラクタの番号（図８のＮＯ．）で示される。
【００９５】
さらに、Ｐ＆Ｒにより生成される図２のステップＳ６のレイアウトデータは、図１１のように、ＣＰ露光を行うセルについては、それらのアパーチャ（または、アパーチャブロック）上の位置、あるいは、キャラクタの番号により、パターンを代用することが可能となる。図１８（ａ）の従来のレイアウトデータと比較し、ＣＰ露光を行うセルは、セル内の図形の情報が省略できることがわかる。
【００９６】
したがって、従来は図１９のような流れで、レイアウトパターン・データから電子ビーム露光装置用の露光データに変換していたのだが、予め、どのパターンをＣＰ露光により露光を行なうかがわかっており、さらに、実際のパターンデータも各パターンを形成する頂点列などのポリゴンデータはすべてＶＳＢ露光用のパターンについてのみであるため、図１２のように、ＣＰ露光キャラクタの抽出、および、ＶＳＢ露光データとＣＰ露光データへのパターンデータの分割の工程が不要となり、データ変換を行なうコンピュータにかかる負荷も小さくなり、データ変換にかかる時間も短くなる。なお、このデータ変換は露光パターンデータ生成装置を構成する、ＣＰ露光を行なうスタンダードセル以外の部分をＶＳＢ露光用のデータに変換する変換手段で実行される。
【００９７】
これより、電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリは、最低限、以下の情報を持っていればよい。
【００９８】
１．スタンダードセル名。
【００９９】
２．どのＣＰアパーチャのどの位置にそのスタンダードセルの形状に電子ビームを形成する透過孔が形成されているかの位置情報。これらは、複数のＣＰアパーチャに対してそれぞれのアパーチャ上の位置という形で、複数の組合せをもつことができる。また、スタンダードセルでも、ＣＰ露光を行なうことによるショット数の削減効果が低いものは、始めからＶＳＢ露光を行なうよう、ＣＰアパーチャ上の配置位置を持たないものもあり得る。
【０１００】
３．タイミング解析、論理シミュレーションで必要なパラメータ
４．自動配線を行なうときに使用する入力・出力の位置
の４つである。これらは、２．のアパーチャの情報を加えるだけで、現在のライブラリから容易に生成することができる。
【０１０１】
電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリを用いて、論理合成および自動Ｐ＆Ｒを行なって生成したロジック製品のレイアウトパターン・データは、始めからＣＰ露光を行なうスタンダードセルが決められているため、パターンデータからＣＰ露光を行なうキャラクタの抽出を行う必要もなく、従来のデータ変換の工程数を削減することができ、また、すでにある汎用ＣＰアパーチャの使用を前提としているので、製品ごとにＣＰアパーチャを作製する必要もないため、マスク作製のコストを削減することができるだけでなく、パターンデータの生成後、すぐに電子ビーム露光を行なうことができ、製品を発注してからできあがるまでの時間を短縮することが可能である。
【０１０２】
さらに、この電子ビーム露光用スタンダードセルライブラリ、および、汎用ＣＰアパーチャを使用することより、データサイズの巨大化を防ぐために、ＣＰ露光を行なうスタンダードセルのポリゴンデータを省略することができる。現在のＧＤＳＩＩ ＳＴＲＥＡＭ形式のパターンデータでは、すべてのレイヤーを含むものでは、数百Ｍバイトからギガバイトのオーダーに達するものも多い。それに対して、この方法で、ファイルサイズを小さくしたパターンデータに対しては、インターネットなどのネットワークを使用した設計データのダウンロードや、アップロードなどが短時間で行なうことができ、社外からの発注や、社外でのプロセスなど、これまで困難であったことも、比較的容易に行なうことができるようになる。
【０１０３】
ＣＰ方式の電子ビーム露光に適したパターンデータの生成方法について説明する。生成方法は図７のフローチャートに従う。ここで、ＣＰアパーチャが一組ある場合に、ある製品のパターンデータを生成するときの例を示す。
【０１０４】
図１３に示すように、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャがあるとき、別の製品Ｂのパターンデータを生成する。また、製品Ｂの許容される露光スループットは最小で１０枚／ｈである。プロセスおよび使用する電子ビーム露光装置を仮定して製品Ａについて、ショット数を計算し、スループットに換算すると、１２枚／ｈであった。
【０１０５】
まず図７のステップＳ１１において、図２で示した論理設計において記述された論理式の論理合成を、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャを用いて行なう。このとき、合成した電子回路の面積や、動作周波数などを設計制約条件として指定する。
【０１０６】
ステップＳ１２では、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャが１つしかないのでステップＳ１３に進む。
【０１０７】
ステップＳ１３において、合成したネットリストが、指定した制約条件を満足するものを抽出する。
【０１０８】
ステップＳ１４では、ＣＰアパーチャ上のセルだけで論理合成した場合に、条件を満足するようなＣＰアパーチャがあるか否か判断する。すなわち、製品Ｂの設計時に、使用するＣＰアパーチャを上記の製品Ａのものとして、論理合成をした。しかし、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャのみでネットリストを生成することができなかった。製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャは満足しないのでステップＳ１７へ進む。
【０１０９】
ステップＳ１７に進むと、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャ上のセルのみを用いるという制限をなくして、再度論理合成を行なう。
【０１１０】
ステップＳ１８において、ステップＳ１７で合成したパターンについて、既存の製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャを用いて露光する場合の電子ビームショット数を計算する。このとき、用いるＣＰアパーチャ上にあるセルについてはＣＰ露光、その他のセルはＶＳＢ露光を行なうとして計算する。すなわち、回路で使われているスタンダード・セルのうち、製品Ａ用のＣＰアパーチャ上にあるセルはＣＰ露光、その他のセルはＶＳＢ露光するとしてショット数を計算したところ、４．９０Ｍショット／チップであった。
【０１１１】
ステップＳ１９によって、ステップＳ１８のショット数の計算を、既存の製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャに対して行なう。
【０１１２】
ステップＳ２０において、ＣＰアパーチャは１つしかないので、製品Ａ用に作製したＣＰアパーチャを選択する。
【０１１３】
ステップＳ２１において、ステップＳ２０で選択したショット数を式１によりスループットに換算すると、３．１３枚／ｈとなった。
【０１１４】
ステップＳ２２において、ステップ２１で計算したスループットが、希望するスループットを下回った。ステップＳ２３に進む。
【０１１５】
ステップＳ２３において、製品Ｂ用のＣＰアパーチャを作製する。図８のようにステップＳ１７で合成したネットリストに含まれるスタンダード・セルのＣＰ化効率の大きい順にセルを抽出し、新たにＣＰアパーチャを製作する。
【０１１６】
ステップＳ２４において、新しいＣＰアパーチャを用いてパターンデータを、Ｐ＆Ｒにより生成する。この場合のショット数を同様にして計算したら１．３５Ｍショット／チップとなり、スループットは１１．５５枚／ｈとなった。以上で図７のフローは終了する。
【０１１７】
このフローにより、製品Ｂの設計時に、どのＣＰアパーチャを使った電子ビーム露光を行なうのか、あるいは新しくＣＰアパーチャを作るべきないのを容易に判断でき、特にこの場合は、新しいＣＰアパーチャを作製する必要があるとわかる。
【０１１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる荷電ビーム露光装置を提供できる。
【０１１９】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できるアパーチャを提供できる。
【０１２０】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる荷電ビーム露光方法を提供できる。
【０１２１】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる半導体装置の製造方法を提供できる。
【０１２２】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できるフォトマスクの製造方法を提供できる。
【０１２３】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンデータ生成方法を提供できる。
【０１２４】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンデータ生成装置を提供できる。
【０１２５】
本発明によれば、ロジック製品のような繰り返しパターンの少ない集積回路でもＣＰ露光が行なえ、ＣＰ露光を行なうことによるスループット向上の効果が得られ、荷電ビーム露光データが容易に生成できる露光パターンを生成するためのデータを記録した記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＣＰ方式電子ビーム露光装置の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法を示すフローチャート（その１）である。
【図３】ＣＰ情報を有するスタンダードセルライブラリを用いて生成したＡＳＩＣ製品のデータ構造の階層構造図である。
【図４】ＣＰ方式電子ビーム露光方法で用いるスタンダードセルライブラリのデータ構造図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るＣＰアパーチャの構成図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＣＰアパーチャブロックの構成図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法を示すフローチャート（その２）である。
【図８】本発明の実施例に係る半導体装置でのスタンダードセルの使用リストである。
【図９】ＣＰ露光を行なうキャラクタ数と電子ビームショットの総数との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法の論理合成によって生成される論理回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法の自動配置配線によって生成されるレイアウト図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法を行なう場合に、レイアウトのデータから電子ビーム露光用のデータへのデータの取り扱いを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るレイアウト方法を行なう事による、電子ビームショット数減少の効果と、露光装置のスループット向上の効果を示す表である。
【図１４】従来のＣＰ方式電子ビーム露光装置の概念図である。
【図１５】従来の半導体装置のレイアウト方法を示すフローチャートである。
【図１６】従来の半導体装置のレイアウト方法の論理合成によって生成される論理回路図である。
【図１７】スタンダードセルのレイアウトである。
【図１８】従来のレイアウト方法の自動配置配線によって生成されるレイアウト図である。
【図１９】従来のレイアウト方法を行なう場合に、レイアウトのデータから電子ビーム露光用のデータへのデータの取り扱いを示す図である。
【符号の説明】
１、２ ＣＰ情報を有するスタンダードセルライブラリ
３ アパーチャブロック
４ スタンダードセル形状の電子ビーム成形孔
５ ＣＰアパーチャ
６ スタンダードセル形状
７ ＶＳＢ用の開口
８乃至１３ スタンダードセル
１４乃至１８、２０、２２乃至２７ ＣＰ露光されるスタンダードセル
１９、２１ ＶＳＢ露光されるスタンダードセル
２８、４７、６５ 基板又はフォトマスク
３０ パターンデータ
３１ ＶＳＢ露光データ
３２ ＣＰ露光データ
３３ 電子ビーム露光データ
３７ 基板
４０ 電子銃
４１ 電子ビーム
４２ 第１成形アパーチャ
４３ キャラクタ選択偏向器
４４ ＣＰアパーチャ及びＣＰアパーチャブロック
４５ 縮小レンズ
４６ 対物偏向器
４８、６１乃至６４ キャラクタ
４９ キャラクタ形状の電子ビーム成形孔
５０ 従来のＣＰアパーチャ及びＣＰアパーチャブロック
５１、５２ 従来のスタンダードセルライブラリ
５３乃至５８ スタンダードセル
Claims (8)
- キャラクタ・プロジェクション露光のための、荷電ビーム成形用のアパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わる情報を用いて電子回路の論理合成を行い、ネットリストを生成する工程と、
前記情報及び前記ネットリストを用いて前記スタンダードセルの配置配線を行う工程と、
前記配置配線されたスタンダードセルに一致する形状の前記透過孔の、前記アパーチャ上の位置を記述したパターンデータを生成する工程
とを含むことを特徴とする露光パターンデータ生成方法。 - 前記情報は、
前記スタンダードセルのセル名と、
前記スタンダードセルの前記アパーチャ上での配置位置と、
前記スタンダードセルの信号入出力位置と、
前記スタンダードセルの電子回路の論理シミュレーションで用いるパラメータとを含むことを特徴とする請求項１に記載の露光パターンデータ生成方法。 - 前記論理合成を行う工程が、
前記キャラクタ・プロジェクション露光に使用する前記アパーチャを決定する工程と、
前記キャラクタ・プロジェクション露光を行う前記スタンダードセルを決定する工程とを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光パターンデータ生成方法。 - キャラクタ・プロジェクション露光のための、荷電ビーム成形用のアパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わる情報を用いて電子回路の論理合成を行い、ネットリストを生成する論理合成手段と、
前記情報及び前記ネットリストを用いて前記スタンダードセルの配置配線を行う配置配線手段とを有し、
前記配置配線されたスタンダードセルに一致する形状の前記透過孔の、前記アパーチャ上の位置を記述したパターンデータを生成することを特徴とする露光パターンデータ生成装置。 - 前記情報は、
前記スタンダードセルのセル名と、
前記スタンダードセルの前記アパーチャ上での配置位置と、
前記スタンダードセルの信号入出力位置と、
前記スタンダードセルの電子回路の論理シミュレーションで用いるパラメータとを含むことを特徴とする請求項４に記載の露光パターンデータ生成装置。 - 前記キャラクタ・プロジェクション露光を行う前記スタンダードセル以外の部分を可変成形ビーム露光用のデータに変換する変換手段とを有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の露光パターンデータ生成装置。
- キャラクタ・プロジェクション露光のための、荷電ビーム成形用のアパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わる情報を用いて電子回路の論理合成を行い、ネットリストを生成する工程と、
前記情報及び前記ネットリストを用いて前記スタンダードセルの配置配線を行う工程と、
前記配置配線されたスタンダードセルに一致する形状の前記透過孔の、前記アパーチャ上の位置を記述したパターンデータを生成する工程と、
前記パターンデータに記述された前記アパーチャを用いて荷電ビームを前記スタンダードセルの形状に成形し、半導体基板上に縮小照射・露光を行う工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - キャラクタ・プロジェクション露光のための、荷電ビーム成形用のアパーチャが有する透過孔の形状に一致するスタンダードセルに係わる情報を用いて電子回路の論理合成を行い、ネットリストを生成する工程と、
前記情報及び前記ネットリストを用いて前記スタンダードセルの配置配線を行う工程と、
前記配置配線されたスタンダードセルに一致する形状の前記透過孔の、前記アパーチャ上の位置を記述したパターンデータを生成する工程と、
前記パターンデータに記述された前記アパーチャを用いて荷電ビームを前記スタンダードセルの形状に成形し、フォトマスク基板上に照射・露光を行う工程
とを有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
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