JP4431574B2 - 電子ビーム露光データ補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子ビーム露光に関し、特に電子ビーム露光データの補正に関する。

半導体装置の製造方法には、露光、現像及びエッチングの工程がある。露光では、レジストに紫外線や電子ビームを照射する。そのレジストの現像により、所定パターンのレジストが形成される。この際、近接効果により、現像後のレジストパターンは、露光パターンに比べて歪みが生じる。このため、近接効果補正が行われる。近接効果補正は、微細な領域のレジストを露光するとき、マスクのパターン形状に補正を加えることにより、他の露光領域の影響によるレジストパターンの変形を防ぐことができる。

下記の特許文献１には、近接効果補正方法が記載されている。また、下記の特許文献２には、下地層の形成されている基板に電子ビーム転写露光を行う場合の近接効果補正方法が記載されている。また、下記の特許文献３には、パターンの周辺状況に依存して生じる近接効果の補正方法が記載されている。また、下記の特許文献４には、パターンの中央部と周辺部とで電子ビームの露光量を異なるようにすることが開示されている。

特開平１０−９０８７８号公報 特開平１１−３５４４２３号公報 特開２００１−２６７２２３号公報 特開平９−２９８１４５号公報

本発明の目的は、電子ビーム露光データの補正を簡略化し、電子ビーム露光データの生成時間及び／又は露光時間を短縮することである。

本発明の一観点によれば、半導体装置のパターンの種類毎に識別可能な電子ビーム露光データを入力する入力ステップと、第１の種類のパターンの電子ビーム露光データは補正を行わず、第２の種類のパターンの電子ビーム露光データは補正を行う補正ステップとを有し、前記第１の種類のパターンは半導体装置の機能に影響しないダミーパターンであり、前記第２の種類のパターンは半導体装置の機能に影響を与える通常パターンであり、前記補正ステップは、可変矩形露光のための電子ビーム露光データと一括露光のための電子ビーム露光データとの中から可変矩形露光のための電子ビーム露光データを選択し、可変矩形露光のための電子ビーム露光データについてのみ、電子ビーム露光データのパターンの中央部と輪郭部とを分割し、前記中央部及び輪郭部の電子ビームの露光量を、前記中央部に対する第１の露光量よりも、前記輪郭部に対する第２の露光量が大きくなるようにし、前記ダミーパターンに対しては中央部と輪郭部とを分割せずに近接効果補正を行うステップを含む電子ビーム露光データ補正方法が提供される。

第１の種類のパターンは、例えば半導体装置の機能に影響しないダミーパターンであり、必ずしも補正を必要としないパターンである。第２の種類のパターンは、例えば半導体装置の機能に影響を与える通常パターンであり、補正を必要とするパターンである。補正が必要でない第１の種類のパターンと補正が必要である第２の種類のパターンとに分け、第２の種類のパターンについてのみ補正を行うことにより、半導体装置の機能を維持すると共に電子データ露光データの生成時間及び／又は露光時間を短縮することができる。

図１は、本発明の実施形態により生成される電子ビーム露光データを用いて製造される半導体装置の例を示す断面図である。半導体装置は、例えばシリコン基板上に、第１の配線層１０１、ビア層（絶縁層）１０２及び第２の配線層１０３等を有する。第１の配線層１０１は、例えばアルミニウム等の金属配線のパターン１１１及び１１２を有する。第２の配線層１０３は、例えばアルミニウム等の金属配線のパターン１３１及び１３２を有する。ビア層１０２は、タングステン等の重金属のビアプラグ１２１及び１２２を有する。上記のパターンは、絶縁材料で分離されている。ビアプラグ１２１は、配線パターン１１１及び１３１を接続する。ビアプラグ１２２は、配線パターン１１１及び１３２を接続する。

配線パターン１１２は、半導体装置の機能に影響しないダミーパターンである。それ以外のパターン１１１，１２１，１２２，１３１，１３２は、半導体装置の機能に影響を与える通常パターンである。ダミーパターン１１２がないと、その部分が平坦にならず、その上の配線パターン１３２の断線等の弊害が生じる。ダミーパターン１１２は、半導体装置の平坦化のためのパターンである。

半導体装置を製造するには、露光、現像及びエッチングの工程を有する。例えば、シリコン基板上に、金属層を形成し、その上にレジストを塗布する。レジストを所定パターンで電子ビーム露光し、現像すると、所定パターンのレジストが残る。その後、上記のレジストをマスクとして、上記の金属層をエッチングすることにより、所定の金属配線パターンが生成される。

電子ビーム露光は、半導体装置の各層のパターンの設計データを基に電子ビーム露光データを生成し、電子ビーム露光を行う。通常パターン１１１及び１３１等は、半導体装置の機能に影響するので、高精度のアライメント（位置決め）が必要である。これに対し、ダミーパターン１１２は、半導体装置の機能に影響しないので、高精度のアライメントは不要である。電子ビーム露光データを生成する際に、通常パターン１１１等及びダミーパターン１１２を共に高精度のアライメントで電子ビーム露光データを生成すると、その生成時間及び露光時間が長時間になる。ダミーパターン１１２は高精度のアライメントが不要であるので、本実施形態では、ダミーパターン１１２の電子ビーム露光データの生成処理を簡略化することにより、その生成時間及び露光時間を短縮することができる。以下、その詳細を説明する。

まず、電子ビーム露光について説明する。半導体装置を製造する過程において、半導体ウエハに塗布したレジスト上にパターンを転写する露光が行われる。電子ビーム露光は、紫外光を使用する露光よりも微細なパターンの転写が可能であり、次世代の露光方法として開発されている。

図２Ａは可変矩形露光を示し、図２Ｂは一括露光を示す。電子ビーム露光は、パターンに応じて、可変矩形露光及び一括露光を組み合わせて行う。

図２Ａにおいて、電子ビーム露光装置２０１は、電子ビーム露光データに応じて、電子ビーム２０２を、マスク２０３を介して半導体ウエハ２０６上に照射する。マスク２０３は、１つの開孔２０４を有する。電子ビーム２０２は、マスク２０３上の領域２０５に照射され、開孔２０４を通過した電子ビームが半導体ウエハ２０６上の領域２０７に照射される。可変矩形露光は、可変成形電子ビームによってパターンを１つずつ露光する。

図２Ｂにおいて、電子ビーム露光装置２１１は、電子ビーム露光データに応じて、電子ビーム２１２を、マスク２１３を介して半導体ウエハ２１６上に照射する。マスク２１３のブロック２１５内には、複数の開孔２１４が設けられている。電子ビーム２１２は、マスク２１３上のブロック２１５に照射され、複数の開孔２１４を通過した電子ビームが半導体ウエハ２１６上の複数の領域２１７に照射される。一括露光は、複数のパターンを一括して露光する。

露光パターンには露光量が設定されており、露光量に応じたエネルギーがレジストに蓄積され、エネルギーが高い箇所でパターンが現像される。すなわち、現像時、露光量が多い箇所が残り、露光量が少ない箇所が除去される。蓄積エネルギーは、レジストに電子ビームを照射した時に電子が次第に広がっていく前方散乱で蓄積されるエネルギーと、レジストを通過後、半導体基板に衝突し、再度、レジストまで反射してくる後方散乱で蓄積されるエネルギーとの和から求まる。詳細は、後に図１２Ｂを参照しながら説明する。

次に、電子ビーム露光データ処理について説明する。電子ビーム露光装置２０１，２１１に入力する電子ビーム露光データは、設計データから作成する。設計データは、例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ストラクチャの階層で構成されている。

図３Ａはストラクチャの階層構造図、図３Ｂはストラクチャ配置図である。最上位のストラクチャＴＯＰの下には、４種類のストラクチャＡ、Ｂ、Ｃ及びＤが配置されている。具体的には、ストラクチャＴＯＰの下には、４個のストラクチャＡ（３０１〜３０４）と、１個のストラクチャＢ（３０５）が配置される。各ストラクチャＡ（３０１〜３０４）は、１２個のストラクチャＣ（３０６）と４個のストラクチャＤ（３０７）からなる。

図４は、ストラクチャＣ（３０６）の構成例を示す。ストラクチャＣ（３０６）は、各層のパターン４０１で構成され、各パターンにはレイヤ番号が定義されている。ＸとＹは、ストラクチャＣの横方向と縦方向の領域サイズを表している。

図５は、本実施形態による電子ビーム露光データ処理を示すフローチャートである。この処理は、半導体装置の層毎に行う。

まず、ステップＳ５０１では、上記の設計データ５１１を入力し、図形論理演算処理を行う。図形論理演算処理は、設計データ５１１に論理和（ＯＲ）処理及びパターン幅のシフト処理等を行い、パターン同士の重なりを除去する。

図形論理演算処理に入力する制御ファイルには、通常パターンとダミーパターンに定義されているレイヤ番号を記述しておく。制御ファイルを参照し、通常パターンとダミーパターンに異なるレイヤ番号を定義して、データを出力する。

次に、ステップＳ５０２では、エッチング補正処理を行う。エッチング補正処理は、パターンに応じたエッチング速度の違いを考慮した補正である。その詳細は、後に図６のフローチャートを参照しながら説明する。その後、中間データ５１２を出力する。中間データ５１２のフォーマットは、設計データ５１１と同じである。

次に、ステップＳ５０３では、露光データフォーマット変換処理を行う。露光データフォーマット変換処理は、中間データ５１２をフォーマット変換し、露光データ５１３を出力する。すなわち、電子ビーム露光データを設計データ用から露光データ用にフォーマット変換する。その処理の詳細は、後に図８を参照しながら説明する。

次に、ステップＳ５０４では、近接効果補正処理を行い、露光データ５１５を出力する。近接効果補正処理は、複数の下層の露光データ５１４を基に、電子ビームをレジストに照射した際にそのレジストの下の層から反射する電子量を考慮した補正を行う。例えば、図１の第２の配線層１０３のパターンを露光する際には、その下のビア層１０２及び第１の配線層１０１のパターンから反射（後方散乱）する電子量を考慮して補正する。以下、その具体例を、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照しながら説明する。

図１２Ａにおいて、パターン１２０１は、電子ビーム露光パターンである。パターン１２０２は、電子ビーム露光パターン１２０１を基に露光及び現像を行った後のレジストパターンである。図１２Ｂは、図１２Ａの電子ビーム露光パターン１２０１を露光する際の半導体装置の断面図である。

まず、電子ビーム露光パターン１２０１について説明する。電子ビーム露光パターン１２０１は、第１のパターン１２１１及び第２のパターン１２１２を有する。ギャップ１２２４は、パターン１２１１及び１２１２の間のパターンがない領域である。パターン１２２１は、第１のパターン１２１１の層の１つ下の層のビアプラグパターンである。パターン１２２２は、第１のパターン１２１１の層の２つ下の層の配線パターンである。パターン１２２３は、第２のパターン１２１２の層の２つ下の層の配線パターンである。

図１２Ｂにおいて、レジスト１２４３は、図１２Ａのパターン１２１１及び１２１２を形成するためのレジストである。レジスト１２４３の１つ下のビア層には、ビアプラグパターン１２２１が設けられる。レジスト１２４３の２つ下の配線層には、配線パターン１２２２及び１２２３が設けられる。それらは、絶縁材料１２４４で覆われている。

電子ビーム１２４１は、図１２Ａのパターン１２１１を形成するためにマスクを通過した電子ビームであり、レジスト１２４３に照射されると共に、レジスト１２４３を通過してパターン１２２１及び１２２２により反射し、後方散乱してレジスト１２４３に照射される。電子ビーム１２４２は、図１２Ａのパターン１２１２を形成するためにマスクを通過した電子ビームであり、レジスト１２４３に照射されると共に、レジスト１２４３を通過してパターン１２２３により反射し、後方散乱してレジスト１２４３に照射される。

上記の後方散乱の結果、レジスト１２４３のうちのギャップ１２２４の領域に多量の電子が照射され、その部分は現像後も残る。その結果、図１２Ａのレジストパターン１２０２において、パターン１２１１及び１２１２の寸法が拡大して接触し、領域１２３１でパターン１２１１及び１２１２がショートしてしまう。

そこで、レジスト１２４３の下の層（例えは、ビアプラグ（コンタクトプラグを含む）及び配線パターン等）に衝突した電子が反射する後方散乱を考慮して、パターンの露光量を決定する必要がある。すなわち、後方散乱による蓄積エネルギーを計算するために、下層のパターンの情報（パターン数、パターンサイズ、パターンの配置位置等）と、パターンに対する補正パラメータ（後方散乱係数）を参照する。

次に、近接効果補正処理の処理例を示す。なお、下層の露光データは、処理対象の層と同じ処理（図５）で作成する。

まず、近接効果補正の第１の処理例を説明する。下層の露光データと、露光データに対する後方散乱係数が記述きれた制御ファイルを入力する。例えば、レジストに近い層から３層の露光データを入力し、制御ファイルには以下のように後方散乱係数が記述されている。

レジストから１つ下の層に対する後方散乱係数＝１．２
レジストから２つ下の層に対する後方散乱係数＝１．０
レジストから３つ下の層に対する後方散乱係数＝０．８

具体的には、蓄積エネルギーを計算し、現像後のパターン寸法が設計データのパターン寸法と同一になるように露光量を設定する。蓄積エネルギーは主にパターン密度と、レジストに反射する電子の量によって算出され、電子の量を表す係数として後方散乱係数が定義されている。パターン密度が高い領域では、後方散乱による蓄積エネルギーが大きくなる。逆に、低い領域では、蓄積エネルギーが小さくなる。また、後方散乱係数が大きいと、反射する電子の量が多い。逆に小さいと、反射する電子の量は少ない。レジストの下の層数及びその層内のパターンに応じて後方散乱係数を決定し、近接効果補正を行う。

次に、近接効果補正の第２の処理例を説明する。下層の露光データを入力する。露光データを作成する際に、図５のステップＳ５０１の図形論理演算処理においで、パターン幅のシフトを行う。例えば、図１６に示すように、パターン１６０１を−１μｍシフトすると、パターン１６０２になる。露光及び現像を行うとパターン幅が太くなる場合には、パターン幅をマイナス方向にシフトする。例えば、レジストに近い層から３層の露光データを入力し、下層毎に異なるサイズでパターンシフトを行う。以下に下層毎のシフトサイズを示す。レジストの下の層数及びその層内のパターンに応じてパターン幅のシフトサイズを決定し、そのシフトサイズでシフトして近接効果補正を行う。

レジストから１つ下の層に対するシフトサイズ＝−０．０１μｍ
レジストから２つ下の層に対するシフトサイズ＝−０．０３μｍ
レジストから３つ下の層に対するシフトサイズ＝−０．０５μｍ

図６は、図５のステップＳ５０２のエッチング補正処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ６０１では、制御ファイルを入力する。制御ファイルには、通常パターンとダミーパターンにそれぞれ定義されているレイヤ番号を記述しておく。ダミーパターンは半導体装置の機能に影響しないパターンであり、通常パターンは半導体装置の機能に影響するパターンである。

次に、ステップＳ６０２では、制御ファイルのレイヤ番号を参照し、処理対象がダミーパターン又は通常パターンのいずれであるのかをチェックする。通常パターンであればステップＳ６０３へ進み、ダミーパターンであればエッチング処理（Ｓ６０３）を行わずにステップＳ６０４へ進む。

ステップＳ６０３では、エッチング補正処理を行う。その詳細は、後に図１３〜図１５を参照しながら説明する。その後、ステップＳ６０４へ進む。

ステップＳ６０４では、全パターンの処理が終了したか否かをチェックする。終了していればステップＳ６０５へ進み、終了していなければステップＳ６０２へ戻り、次のパターンの処理を行う。

ステップＳ６０５では、出力データのストラクチャを作成する。図７に示すように、データ７００の全領域を小さな処理領域７０１単位に分割したストラクチャを作成する。処理領域７０１は、制御ファイルに記述された領域サイズを有し、ストラクチャ名の頭３文字を例えば“ＡＢＣ”とする。例えば、第１の処理領域７０１のストラクチャ名は“ＡＢＣ＿１”、第２の処理領域７０１のストラクチャ名は“ＡＢＣ＿２”等とする。分割された処理領域７０１は、すべて同じ形状である。その詳細は、後に説明する。

次に、ステップＳ６０６では、中間データを出力する。

以上のように、ダミーパターンは半導体装置の機能に影響がないので、不要なエッチング補正処理（Ｓ６０３）を削除することにより、電子ビーム露光データ生成時間及び露光時間を短縮することができる。

図１１は、エッチング補正処理を説明するための図である。パターン１１０１は、設計データパターンである。パターン１１０２は、設計データパターン１１０１を基に露光及び現像を行った後のレジストパターンである。パターン１１０３は、レジストパターン１１０２をマスクとしてエッチングした金属配線パターンである。

設計データパターン１１０１は、第１のパターン１１１１、第２のパターン１１１２及び第３のパターン１１１３を有する。近接効果補正処理を行えば、露光及び現像後のパターン１１０２の形状に歪みは発生しない。

露光及び現像前のパターン１１０１において、パターン１１１１の幅をＰＳ１、パターン１１１２の幅をＰＳ２、パターン１１１３の幅をＰＳ３とする。露光及び現像後のパターン１１０２において、パターン１１１１の幅をＰＳ４、パターン１１１２の幅をＰＳ５、パターン１１１３の幅をＰＳ６とする。この時、幅ＰＳ１及びＰＳ４は同じ、幅ＰＳ２及びＰＳ５は同じ、幅ＰＳ３及びＰＳ６は同じである。

しかし、パターン１１１１の左側とパターン１１１３の右側には他のパターンが配置されていないので、エッチング時にガスまたは薬液が入りやすく、よりエッチングが進行する。そのため、エッチング後のパターン１１０３では、パターン幅が設計データパターン１１０１の幅より小さくなってしまう。

エッチング後のパターン１１０３において、パターン１１１１の幅をＰＳ７、パターン１１１２の幅をＰＳ８、パターン１１１３の幅をＰＳ９とする。この時、幅ＰＳ７はＰＳ４より小さく、幅ＰＳ９はＰＳ６より小さく、幅ＰＳ８はＰＳ５と同じである。

エッチング後のパターン１１０３の寸法は、設計データパターン１１０１の寸法と異なってしまう。この現象により、エッチング後のパターン寸法が予め決められている規格値の範囲外になり、半導体装置が想定した能力を発揮できなくなる。そこで、エッチング補正処理を行う必要がある。

次に、図６のステップＳ６０３に示すエッチング補正処理を説明する。

図１３は、第１のエッチング補正処理例を示す。

パターン１３０１は、設計データパターンであり、パターン１３１１、１３１２及び１３１３を含む。パターン１３１１の幅はＰＳ１０、パターン１３１２の幅はＰＳ１１、パターン１３１３の幅はＰＳ１２である。

パターン１３０２は、設計データパターン１３０１をエッチング補正したパターンである。パターン１３１１の幅はＰＳ１３、パターン１３１２の幅はＰＳ１４、パターン１３１３の幅はＰＳ１５である。パターン１３１１の左側とパターン１３１３の右側は、よりエッチングが進行するので、パターン１３１１は左側に、パターン１３１３は右側にパターン幅を伸ばす。幅ＰＳ１３は、幅ＰＳ１０よりも大きく、ＰＳ１０＋ＥＸ１に補正する。幅ＰＳ１４は、幅ＰＳ１１と同じである。幅ＰＳ１５は、幅ＰＳ１２よりも大きく、ＰＳ１２＋ＥＸ１に補正する。

パターン１３０３は、パターン１３０２を基に露光及び現像した後のレジストパターンである。パターン１３１１の幅はＰＳ１６、パターン１３１２の幅はＰＳ１７、パターン１３１３の幅はＰＳ１８である。幅ＰＳ１６は幅ＰＳ１３と同じ、幅ＰＳ１７は幅ＰＳ１４と同じ、幅ＰＳ１８は幅ＰＳ１５と同じである。

パターン１３０４は、レジストパターン１３０３をマスクとしてエッチングした金属配線パターンである。パターン１３１１の幅はＰＳ１９、パターン１３１２の幅はＰＳ２０、パターン１３１３の幅はＰＳ２１である。パターン１３１１の左側及びパターン１３１３の右側はエッチングが進行しやすい。その結果、幅ＰＳ１９は、幅ＰＳ１６より小さく、幅ＰＳ１０と同じになる。幅ＰＳ２０は、幅ＰＳ１７と同じである。幅ＰＳ２１は、幅ＰＳ１８より小さく、幅ＰＳ１２と同じになる。

図１４は、第２のエッチング補正処理例を示す。

パターン１４０１は、設計データパターンであり、パターン１４１１及び１４１２を含む。パターン１４１１の幅はＰＳ２２、パターン１４１２の幅はＰＳ２３である。

パターン１４０２は、設計データパターン１４０１をエッチング補正したパターンである。パターン１４１１は左側にパターン幅をＥＸ２伸ばし、パターン１４１２は右側にパターン幅をＥＸ２伸ばす。そして、パターン１４１２の左側においても、パターン１４１１と向かい合っている部分以外は左側にパターン幅をＥＸ２伸ばす。パターン１４１１の幅ＰＳ２４は、ＰＳ２２＋ＥＸ２である。パターン１４１２の補正した幅ＰＳ２５は、ＰＳ２３＋ＥＸ２＋ＥＸ２である。

パターン１４０３は、パターン１４０２を露光データにフォーマット変換した後のパターンである。パターン１４１２の左側には段差が発生するので、露光データフォーマット変換処理（図５のＳ５０３）でパターン１４１２を３つのパターンに分割する。パターン１４１１の幅ＰＳ２６は、幅ＰＳ２４と同じである。パターン１４１２の幅ＰＳ２７は、幅ＰＳ２５と同じである。

パターン１４０４は、パターン１４０３を基に露光及び現像した後のレジストパターンである。パターン１４１１の幅ＰＳ２８は、幅ＰＳ２６と同じである。パターン１４１２の幅ＰＳ２９は、幅ＰＳ２７と同じである。

パターン１４０５は、レジストパターン１４０４をマスクとしてエッチングした金属配線パターンである。パターン１４１１の幅ＰＳ３０は、幅ＰＳ２２と同じである。パターン１４１２の幅ＰＳ３１は、幅ＰＳ２３と同じである。

図１５は、第３のエッチング補正処理例を示す。

パターン１５０１は、設計データパターンであり、パターン１５１１及び１５１２を含む。パターン１５１１の幅はＰＳ３２、パターン１５１２の幅はＰＳ３３である。パターン１５１１及び１５１２の間隔は、Ｄ１である。

パターン１５０２は、設計データパターン１５０１をエッチング補正したパターンである。パターン１５１１の左側とパターン１５１２の右側は、図１３及び図１４と同様の理由により、パターン幅をＥＸ３伸ばす。エッチングの条件（使用するガスや薬液の種類等）によっては、パターン１５１１とパターン１５１２の間隔Ｄ１のサイズを参照し、一定の閾値以上であれば、パターン１５１１の右側とパターン１５１２の左側のパターン幅をＥＸ４伸ばす。パターン１５１１の幅ＰＳ３４は、ＰＳ３２＋ＥＸ３＋ＥＸ４である。パターン１５１２の幅ＰＳ３５は、ＰＳ３３＋ＥＸ３＋ＥＸ４である。

パターン１５０３は、パターン１５０２を基に露光及び現像した後のレジストパターンである。パターン１５１１の幅ＰＳ３６は幅ＰＳ３４と同じ、パターン１５１２の幅ＰＳ３７は幅ＰＳ３５と同じである。

パターン１５０４は、レジストパターン１５０３をマスクとしてエッチングした金属配線パターンである。パターン１５１１の幅ＰＳ３８は幅ＰＳ３２と同じ、パターン１５１２の幅ＰＳ３９は幅ＰＳ３３と同じである。パターン１５１１及び１５１２の間隔Ｄ２は、間隔Ｄ１と同じである。

図１３〜図１５において、パターン幅を伸ばすサイズ（ＥＸ１、ＥＸ２、ＥＸ３、ＥＸ４）と閾値は、エッチング補正処理に入力する制御ファイルに記述し、その制御ファイルを参照してエッチング補正処理を行う。

すなわち、露光データフォーマット変換前にエッチング補正処理を行い、エッチング後のパターン寸法が設計データのパターン寸法と異なる現象を防ぐ。エッチング補正処理では、よりエッチングが進行する領域において、パターン幅を予め大きくする。

また、図１４に示したように、露光データフォーマット変換処理によりパターンが分割される場合があるので、パターン数の増加と共に露光時間も増加することになる。本実施形態によれば、図６に示したように、ダミーパターンについては、エッチング補正処理を行わないので、電子ビーム露光データ生成時間及び露光時間を短縮することができる。

図５のステップＳ５０３の露光データフォーマット変換処理では、繰り返し配置されているストラクチャ（例えは、図３ＢのストラクチャＡとストラクチャＢ）毎に処理する階層処理等を行うが、同一のストラクチャでも配置位置によっては、エッチング補正の結果が異なり、繰り返し配置されるストラクチャの数が減少する。そのため、露光データフォーマット変換処理の時間が増加する。

本実施形態では、図６のステップＳ６０５のストラクチャ作成処理により、露光データフォーマット変換処理時間を短縮させることができる。図７に示すように、ストラクチャ領域７０１のサイズ（例えばＸ軸値とＹ軸値）をエッチング補正処理に入力する制御ファイルに記述し、エッチング補正後に最上位のストラクチャ以下を碁盤の目状にストラクチャ領域７０１のサイズで分割する。分割した領域７０１を１種類のストラクチャとしてデータを出力する。露光データフォーマット変換処理では、ストラクチャ７０１毎に露光データフォーマット変換処理を行う。露光データフォーマット変換処理に入力する制御ファイルには、領域７０１のサイズで分割したストラクチャの名前を記述する。入力する制御ファイルに、エッチング補正処理が出力したストラクチャの名前の頭３文字（例えば“ＡＢＣ”）を記述し、頭３文字を有するストラクチャ７０１毎に露光データフォーマット変換処理を行う。

例えば、最上位のストラクチャ以下の全パターンを一括して変換すると、磁気ディスク（例えば図１８の外部記憶装置１８０８）ヘのアクセス回数の増加が原因で処理時間が増加する。そこで、配置座標や頂点数等を一括してメモリ（例えば図１８のＲＡＭ１８０４）上に載せることができるストラクチャ７０１のパターン数ずつ変換を行うと、アクセス回数が減少し、処理時間を削減できる。

ストラクチャ領域７０１のサイズは層毎に異なるサイズを指定することができる。例えば、配線層の場合、大部分のパターンが縦方向に伸びている層と、横方向に伸びている層に大別できる。なるべくパターンを分割せず、パターン全体を包含するストラクチャサイズを指定することにより、縦方向に伸びている層ではストラクチャ７０１は縦長になり、横方向に伸びている層ではストラクチャ７０１は横長になる。仮にパターンを分割すると、その分パターン数が増加し、処理時間も増加してしまう。

図８は、図５のステップＳ５０３の露光データフォーマット変換処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ８０１では、制御ファイルを入力する。制御ファイルには、通常パターンとダミーパターンにそれぞれ定義されているレイヤ番号を記述しておく。

次に、ステップＳ８０２では、一括露光パターン抽出処理を行う。すなわち、制御ファイルに記述されたストラクチャに配置されているパターンの中から、図２Ａの可変矩形露光のパターンと図２Ｂの一括露光のパターンとを分離抽出する。すなわち、可変矩形露光のパターンと一括露光のパターンとの中から可変矩形露光のパターンを選択する。

次に、ステップＳ８０３では、可変矩形露光のパターンについてのみ輪郭分割処理を行う。その詳細は、後に図９を参照しながら説明する。

次に、ステップＳ８０４では、フォーマットに則って、図５の中間データ５１２を露光データ５１３に変換して出力する。

上記のステップＳ８０２及びＳ８０３は、制御ファイル記述されたストラクチャ毎に行う。

図９は、図８のステップＳ８０３の輪郭分割処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ９０１では、制御ファイルのレイヤ番号を参照し、ダミーパターンか否かをチェックする。制御ファイルには、通常パターンとダミーパターンに定義されているレイヤ番号が記述されている。通常パターンであればステップＳ９０２へ進み、ダミーパターンであればパターン分割（Ｓ９０２）を行わずにステップＳ９０３へ進む。

ステップＳ９０２では、パターン分割処理を行う。この処理の詳細は、後に図１０を参照しながら説明する。その後、ステップＳ９０３へ進む。

ステップＳ９０３では、全パターンの処理が終了したか否かをチェックする。終了していれば処理を終了し、終了していなければステップＳ９０１へ戻り、次のパターンの処理を行う。

図１０は、図９のステップＳ９０２のパターン分割処理を説明するための図である。パターン分割処理は、例えば、１個のパターン１０００を５個のパターン１００１、１００２、１００３、１００４及び１００５に分割する。具体的には、中央部１００１とその輪郭部１００２、１００３、１００４及び１００５に分割する。パターン分割後、図５のステップＳ５０４の近接効果補正処理では、中央部１００１は露光量を少なくし、輪郭部１００２〜１００５は露光量を多くし、近接効果によるパターン形状の歪みを回避する。すなわち、近接効果補正処理では、中央部１００１と輪郭部１００２〜１００５との電子ビーム露光量を異ならせる。このように、輪郭分割処理も、近接効果補正処理の一部と言うことができる。

以上のように、露光データフォーマット変換処理において、ダミーパターンについては輪郭分割（パターン分割）処理を行わないようにする。輪郭分割処理は、パターンを分割し、異なる露光量を設定するので、パターン数が増加し、露光時間が長くなる。本実施形態では、ダミーパターンについては輪郭分割処理（近接効果補正）を行わないので、電子ビーム露光データ生成時間及び露光時間を短縮することができる。

図１７は、図５の電子ビーム露光データ処理の他の例を示すフローチャートである。図５では、設計データ５１１に通常データ及びダミーパターンが含まれていた。図１７では、設計データ（通常データ）１７１１，１７１２とダミーデータ１７１３とが異なるファイルに記憶されている。設計データ１７１１は第１の機能ブロック（例えばＲＯＭ）の通常パターンであり、設計データ１７１２は第２の機能ブロック（例えばＳＲＡＭ）の通常パターンであり、これらが１つの半導体装置内に形成される。

ステップＳ１７０１では、ファイル合成処理を行う。ファイル合成処理は、設計データ１７１１，１７１２及びダミーデータ１７１３のファイルを合成し、中間データ１７１４を１つのファイルに記録する。以後、中間データ１７１４について、図５と同じ処理を行う。

ファイル合成処理（Ｓ１７０１）に入力する制御ファイルに、設計データ１７１１，１７１２とダミーデータ１７１３のレイヤ番号及び出力データのレイヤ番号を記述する。出力データのレイヤ番号は、通常パターンとダミーパターン別に異なるレイヤ番号を記述する。ファイル合成処理により、制御ファイルを参照して、通常パターンとダミーパターンに出力レイヤ番号を定義して、中間データ１７１４を出力する。

２種類以上の設計データ１７１１，１７１２のファイルを合成する場合や、ウエハプロセスの過程でウエハの表面を平坦化するために、半導体装置の機能には影響がないダミーパターンを合成することができる。

図１８は、図５及び図１７の処理を行うコンピュータのハードウエア構成例を示すブロック図である。このコンピュータは、ＣＡＤによる設計データを作成することもできる。バス１８０１には、中央処理装置（ＣＰＵ）１８０２、ＲＯＭ１８０３、ＲＡＭ１８０４、ネットワークインタフェース１８０５、入力装置１８０６、出力装置１８０７及び外部記憶装置１８０８が接続されている。

ＣＰＵ１８０２は、データの処理及び演算を行うと共に、バス１８０１を介して接続された上記の構成ユニットを制御するものである。ＲＯＭ１８０３には、予めブートプログラムが記憶されており、このブートプログラムをＣＰＵ１８０２が実行することにより、コンピュータが起動する。外部記憶装置１８０８にコンピュータプログラムが記憶されており、そのコンピュータプログラムがＲＡＭ１８０４にコピーされ、ＣＰＵ１８０２により実行される。このコンピュータは、コンピュータプログラムを実行することにより、図５及び図１７の処理等を行う。

外部記憶装置１８０８は、例えばハードディスク記憶装置等であり、電源を切っても記憶内容が消えない。外部記憶装置１８０８は、コンピュータプログラム、設計データ、中間データ、露光データ及び制御ファイル等を記録媒体に記録したり、記録媒体からコンピュータプログラム等を読み出すことができる。

ネットワークインタフェース１８０５は、ネットワークに対してコンピュータプログラム及び露光データ等を入出力することができる。入力装置１８０６は、例えばキーボード及びポインティングデバイス（マウス）等であり、各種指定又は入力等を行うことができる。出力装置１８０７は、ディスプレイ及びプリンタ等である。

本実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

以上のように、本実施形態によれば、第１の種類のパターン（ダミーパターン）の電子ビーム露光データは補正を行わず、第２の種類のパターン（通常パターン）の電子ビーム露光データは補正を行う。ダミーパターンは、半導体装置の機能に影響しないので、不要な処理を削除することにより、電子ビーム露光データ生成時間及び露光時間の短縮を図ることができる。

図５のステップＳ５０２のエッチング補正処理を行うことにより、エッチング後のパターン寸法を規格値の範囲内におさめることが可能になる。これにより、半導体装置の歩留りが向上するので、コストを削減できる。

また、図７に示したように、エッチング補正処理後の露光データフォーマット変換処理（図５のＳ５０３）において、層毎に指定された領域７０１のサイズで作成されたストラクチャ毎に露光データフォーマット変換処理を行うことにより、磁気ディスクヘのアクセス回数を抑制できるので、露光データフォーマット変換処理の時間を削減することができる。

また、図６に示したように、エッチング補正処理において、ダミーパターンを補正しないので、エッチング補正処理の時間を削減し、また、パターン数と共に露光時間を削減することができる。

また、図９に示したように、輪郭分割処理において、ダミーパターンの輪郭分割処理（近接効果補正処理）を行わないので、露光データのパターン数と共に露光時間を削減することができる。

また、近接効果補正処理において、下層からの後方散乱による蓄積エネルギーを計算して、パターンの露光量を決定しているので、現像後のパターン寸法が設計データのパターン寸法と同一になる。よって、半導体装置の歩留まりが向上し、コストを削減できる。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

第１の種類のパターンは、例えば半導体装置の機能に影響しないダミーパターンであり、必ずしも補正を必要としないパターンである。第２の種類のパターンは、例えば半導体装置の機能に影響を与える通常パターンであり、補正を必要とするパターンである。補正が必要でない第１の種類のパターンと補正が必要である第２の種類のパターンとに分け、第２の種類のパターンについてのみ補正を行うことにより、半導体装置の機能を維持すると共に電子データ露光データの生成時間及び／又は露光時間を短縮することができる。

図１は、本発明の実施形態により生成される電子ビーム露光データを用いて製造される半導体装置の例を示す断面図である。 図２Ａは可変矩形露光を示す図、図２Ｂは一括露光を示す図である。 図３Ａはストラクチャの階層構造図、図３Ｂはストラクチャ配置図である。 図４は、ストラクチャの構成例を示す図である。 図５は、本実施形態による電子ビーム露光データ処理を示すフローチャートである。 図６は、エッチング補正処理の詳細を示すフローチャートである。 図７は、ストラクチャ作成処理を説明するための図である。 図８は、露光データフォーマット変換処理の詳細を示すフローチャートである。 図９は、輪郭分割処理の詳細を示すフローチャートである。 図１０は、パターン分割処理を説明するための図である。 図１１は、エッチング処理を説明するための図である。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、近接効果補正処理を説明するための図である。 図１３は、第１のエッチング補正処理例を示す図である。 図１４は、第２のエッチング補正処理例を示す図である。 図１５は、第３のエッチング補正処理例を示す図である。 図１６は、パターン幅のシフト処理を示す図である。 図１７は、他の電子ビーム露光データ処理を示すフローチャートである。 図１８は、コンピュータのハードウエア構成例を示すブロック図である。

Claims (5)

1. 半導体装置のパターンの種類毎に識別可能な電子ビーム露光データを入力する入力ステップと、
   第１の種類のパターンの電子ビーム露光データは補正を行わず、第２の種類のパターンの電子ビーム露光データは補正を行う補正ステップとを有し、
   前記第１の種類のパターンは半導体装置の機能に影響しないダミーパターンであり、前記第２の種類のパターンは半導体装置の機能に影響を与える通常パターンであり、
   前記補正ステップは、可変矩形露光のための電子ビーム露光データと一括露光のための電子ビーム露光データとの中から可変矩形露光のための電子ビーム露光データを選択し、可変矩形露光のための電子ビーム露光データについてのみ、電子ビーム露光データのパターンの中央部と輪郭部とを分割し、前記中央部及び輪郭部の電子ビームの露光量を、前記中央部に対する第１の露光量よりも、前記輪郭部に対する第２の露光量が大きくなるようにし、前記ダミーパターンに対しては中央部と輪郭部とを分割せずに近接効果補正を行うステップを含む電子ビーム露光データ補正方法。
2. 前記補正ステップは、エッチング補正を行うステップを含む請求項１記載の電子ビーム露光データ補正方法。
3. 前記近接効果補正は、電子ビームをレジストに照射した際にそのレジストの下の層から反射する電子量を考慮した補正である請求項１又は２記載の電子ビーム露光データ補正方法。
4. 半導体装置のパターンの種類毎に識別可能な電子ビーム露光データを入力する入力手段と、
   第１の種類のパターンの電子ビーム露光データは補正を行わず、第２の種類のパターンの電子ビーム露光データは補正を行う補正手段とを有し、
   前記第１の種類のパターンは半導体装置の機能に影響しないダミーパターンであり、前記第２の種類のパターンは半導体装置の機能に影響を与える通常パターンであり、
   前記補正手段は、可変矩形露光のための電子ビーム露光データと一括露光のための電子ビーム露光データとの中から可変矩形露光のための電子ビーム露光データを選択し、可変矩形露光のための電子ビーム露光データについてのみ、電子ビーム露光データのパターンの中央部と輪郭部とを分割し、前記中央部及び輪郭部の電子ビームの露光量を、前記中央部に対する第１の露光量よりも、前記輪郭部に対する第２の露光量が大きくなるようにし、前記ダミーパターンに対しては中央部と輪郭部とを分割せずに近接効果補正を行う電子ビーム露光データ補正装置。
5. 半導体装置のパターンの種類毎に識別可能な電子ビーム露光データを入力する入力ステップと、
   第１の種類のパターンの電子ビーム露光データは補正を行わず、第２の種類のパターンの電子ビーム露光データは補正を行う補正ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記第１の種類のパターンは半導体装置の機能に影響しないダミーパターンであり、前記第２の種類のパターンは半導体装置の機能に影響を与える通常パターンであり、
   前記補正ステップは、可変矩形露光のための電子ビーム露光データと一括露光のための電子ビーム露光データとの中から可変矩形露光のための電子ビーム露光データを選択し、可変矩形露光のための電子ビーム露光データについてのみ、電子ビーム露光データのパターンの中央部と輪郭部とを分割し、前記中央部及び輪郭部の電子ビームの露光量を、前記中央部に対する第１の露光量よりも、前記輪郭部に対する第２の露光量が大きくなるようにし、前記ダミーパターンに対しては中央部と輪郭部とを分割せずに近接効果補正を行うステップを含むプログラム。

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