JP2008203398A - フォトマスクのパターン補正方法及びフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】エッジ分割、評価点を付与し、OPC(Optical Proximity Correction)の技術を用いて近接効果を計算し、エッジ補正を行うようにしたフォトマスクのパターン補正方法及びフォトマスクを提供することを目的とする。
【解決手段】少なくともオリジナルのアウトラインを構成するエッジにエッジ番号を付与するエッジ番号付与ステップと、前記エッジ番号毎にエッジ分割を行い、分割されたエッジの中心に評価点を付与するエッジ分割・評価点配置ステップと、前記評価点毎に影響度を計算し、エッジを移動させるエッジ補正ステップと、入力データのエッジを２分割した場合２つを平均化するプロトタイプエッジ補正ステップと、入力データのエッジを３分割した場合は中心の移動量と同じだけ両端のエッジを移動させるプロトタイプエッジ補正ステップと、を備えていることを特徴とするフォトマスクのパターン補正方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、パターン補正方法及びフォトマスクに関し、特にＯＰＣ（Optical Proximity Correction）の技術を用いて元データのアウトラインを構成するエッジ毎にパターン補正するパターン補正方法及びそのパターン補正方法を用いて作製したフォトマスクに関する。

半導体デバイスの製造では、フォトマスクを投影露光にて感光層が形成されたウェハ上にパターン露光し、現像等の一連のパターニング処理を行ってレジストパターンを形成する方法が広く用いられている。
このようなフォトマスクは、まず、設計されたＣＡＤデータを描画装置用のデータに変換して設計パターンを作製し、フォトレジスト膜が形成されたマスクブランクスに描画装置にてパターン露光し、現像、エッチング等のパターニング処理を行って作製される。

上記フォトマスクの製造プロセスにおいて、マスクパターンの仕上がり線幅を補正する手段として、バイアス補正という補正手段が用いられている。
このバイアス補正は、パターンの全てのアウトラインを均等に、一定方向にエッジを移動させることで、パターンのデータ上のアウトラインを変更するものである。
図９に、補正前後のパターンの一例を示す。
図９（ａ）は、Iso Line（孤立したライン）の補正前、バイアス補正後のパターン寸法の例を、図９（ｂ）は、Dense Line（密集したライン）の補正前、バイアス補正後のパターン寸法の例をそれぞれ示す。
このように、バイアス補正は、特定の線幅をマスク上で仕上げるために一般的に使用されているデータ加工手段であるが、Iso LineもDense Lineも一定に補正される。

近年の半導体デバイスの小型化・高集積化に伴い、半導体デバイス製造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、露光波長近傍の線幅のパターンを形成する必要がある。
その際、露光時の光の干渉効果が顕著となり、設計パターンの線幅と、ウェハ上に形成されているレジストを、その設計パターンを用いて露光して形成されたレジストパターンの線幅との間に差が生じる、いわゆる光近接効果が問題となっている。

この光近接効果は、孤立ラインと繰り返しラインとの線幅差や、ライン端の縮みなどの現象となって現れ、線幅制御性の低下や合わせマージンの減少を引き起こす。
その結果、トランジスタ特性のばらつきが増大し、最終的にはチップの歩留まり低下などの生産効率や設計マージンに対して悪影響を及ぼしてしまう。このような問題は、特に高集積性が要求される繰り返しメモリセルで致命的となることから、特に０．３５μｍ世代以降のメモリセル製造においては、光強度シミュレーションを自動で行う高精度の光近接効果補正（Optical Proximity Correction）システムが開発されている。

この光近接効果補正では、まず、製造する半導体装置のデザインルール程度の間隔距離で、フォトマスクの設計パターンの外縁であるパターンエッジを分割し、ウェハ上に形成されているレジストを転写する露光量を、分割した各パターンエッジにおける光強度分布から求める光強度シミュレーションを行う。
そして、この露光量で各パターンエッジにバイアスをかけて露光した場合に、ウェハ上に転写されるべきレジストパターンである転写レジストパターンと、転写に用いた設計パターンとの間のずれを求め、このずれが最小となるようにマスクパターンを変形して補正する。

このような光強度シミュレーションによって、転写レジストパターンを求め、最も設計パターンに近い転写レジストパターンが得られるように変形されたマスクパターンが計算によって求められてきた。
しかし、フォトマスク作製においては、その作製時に用いられる電子線のレジスト内での散乱などによって、フォトマスクに形成されるマスクパターンのコーナーに丸まりが生じてしまう。従来の光近接効果補正を含む光強度シミュレーションでは、このようなコーナーに発生する丸まりを考慮していないため、計算の精度が不足し、光強度シミュレーションが正確に行われないという問題を有する。

そこで、フォトマスクに形成されるマスクパターンのコーナーに発生する丸まりを考慮して、正確に光強度シミュレーションされたマスクパターンを生成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記マスクパターン生成方法は、まず、設計パターンの外縁であるパターンエッジから、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程で発生するエッチング変換差の値だけ離れた位置に評価点を付加する（ステップＳ１）。
次いで、設計パターンが有する線幅を、バイアスせずに露光する場合のシミュレーションを行って露光量を算出する（ステップＳ２）。

そして、エッチング変換差の値と同値のバイアスと、ステップＳ２にて算出した露光量とを用いて、ウェハ上に形成されたレジストを露光した場合に形成されるレジストパターンである転写レジストパターンを算出する（ステップＳ３）。
この転写レジストパターンから、その外縁であるレジストエッジの位置を予測して、レジストエッジと、転写に用いた設計パターンに付加した評価点との差を測定し（ステップＳ４）、この差が最小となるように設計パターンのパターンエッジを移動する（ステップＳ５）。

このようなマスクパターン生成方法を用いることにより、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程においてエッチング変換差が発生する場合であっても、そのエッチング変換差によるウェハ上でのパターンの変動を考慮したマスクパターンを生成することができるとしている。

しかしながら、上記のマスクパターン生成方法では、評価点を付与する際エッジ分割のステップを持っていないため、パターン補正精度が低下する。

近接効果の影響距離は、下記のような特性により決まる。
図７は、ピッチの５％がパターン幅であるパターンＡ、ピッチの３０％がパターン幅であるパターンＢ、ピッチの５０％がパターン幅であるパターンＣを所定の領域に配置した例を示す。
パターンＡ、パターンＢ、パターンＣはパターン幅は同じであるが、周りを含めた面積密度（パターンピッチ）が異なる。

図８は、パターン密度を変化した場合のオリジナルパターン幅をｘ軸に、オリジナルパターン幅と補正パターン幅の差分をｙ軸に表したグラフである。
パターン密度を変化させてもオリジナルパターン幅が６００ｎｍあたりで全てが収束し、集束距離（パターン幅）を影響半径として表せる。
影響半径より遠いものは、収束して一定となる。
特表２００３−０１５２７２号公報

本発明は、近接効果を含めたパターン補正精度を上げるためになされたもので、OPC(Optical Proximity Correction)の技術を用いて近接効果を計算し、近接効果によるパターンの歪みを打ち消すように予めデータに補正を加えることで仕上がりの寸法をコントロールし、且つ入力データと出力データの頂点数を同じにしてフォトマスクの描画ショット数を増大させないフォトマスクのパターン補正方法を提供することを目的とする。

本発明に於いて上記問題を解決するために、まず請求項１では、少なくともオリジナルのアウトラインを構成するエッジにエッジ番号を付与するエッジ番号付与ステップと、前記エッジ番号毎にエッジ分割を行い、分割されたエッジの中心に評価点を付与するエッジ分割・評価点配置ステップと、前記評価点毎に影響度を計算し、エッジを移動させるエッジ補正ステップと、入力データのエッジを２分割した場合２つを平均化するプロトタイプエッジ補正ステップと、入力データのエッジを３分割した場合は中心の移動量と同じだけ両端のエッジを移動させるプロトタイプエッジ補正ステップと、を備えていることを特徴とするフォトマスクのパターン補正方法としたものである。

また、請求項２では、請求項１に記載のフォトマスクのパターン補正方法を用いてオリジナルアウトラインの補正を行い、パターン描画、現像、エッチング等のパターニング処理を行って作製したことを特徴とするフォトマスクとしたものである。

本発明のフォトマスクのパターン補正方法では、補正対象パターン周辺の近接効果を考慮し、元データのアウトラインを構成するエッジ毎に近接効果を計算し補正することで、最近のアグレッシブにＯＰＣが付加された原型を留めていない形状でもエッジ毎に最適なパターン補正を行うことができる。
また、描画の際のショット数を増やさないための平均化処理を行っているので、精度を保持しながら効率的なパターン描画が可能となる。

以下、本発明の実施形態につき説明する。
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明のフォトマスクのパターン補正方法のアルゴリズムを概念的に表した説明図である。
まず、オリジナルアウトラインの一例を図１（ａ）に示す。
次に、エッジ番号付与ステップでは、オリジナルのアウトラインを構成するエッジにエッジ番号１〜６を付与する（図１（ｂ）参照）。

次に、エッジ分割ステップでは、エッジ番号毎にエッジ分割を行い、分割されたエッジの中心に評価点を付与する（図１（ｃ）参照）。
ここで、エッジ分割では、オリジナルのアウトラインを構成するエッジを長さ、エッジの両端を構成する角度を確認しエッジを分割する。
エッジ分割は、エッジの長さが影響半径の何倍になっているかによって分割の方法が異なってくる。以下、具体的事例について説明する。
（１）エッジの長さが影響半径の２倍（直径）以内に該当するエッジ番号１及び４では、エッジを分割しないで、エッジ番号１及び４の中心に評価点１Ａ及び４Ａを配置する。

（２）エッジの長さが影響半径の２倍以上４倍未満で、且つオリジナルのアウトラインを構成するエッジの両端の角度が異なるエッジ番号５及び６では、エッジを２分割し、それぞれのエッジの中心に評価点５Ａ、５Ｂ及び評価点６Ａ、６Ｂを配置する。

（３）エッジの長さが影響半径の２倍以上４倍未満で、且つオリジナルのアウトラインを構成するエッジの両端の角度が同じエッジ番号２及び３では、中心部のエッジが影響半径の２倍（直径）より長くなるように３分割し、それぞれのエッジの中心に評価点２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び評価点３Ａ、３Ｂ、３Ｃを配置する。

（４）エッジの長さが影響半径の４倍以上では（ここでは該当するエッジ番号はない）、中心部のエッジが影響半径の２倍（直径）より長くなるように３分割し、それぞれのエッジの中心に評価点を配置する。

次に、エッジ補正ステップでは、エッジ分割で配置した評価点毎に影響度を計算し、エッジを移動させる（図１（ｄ）参照）。
ソースデータのエッジを分割することによって派生した新たなエッジを含め全てのエッジで近接効果によるエッジ移動量をモデルベースＯＰＣソフトウェアにて処理し、それを打ち消すようにエッジを図形の内側、外側へ移動させ形状を加工する。

次に、プロトタイプエッジ補正ステップでは、上記エッジ分割、エッジ移動したエッジ番号毎に再度移動処理を行う（図１（ｅ）参照）。
（ａ）エッジ分割（１）に該当するエッジ番号１及び４では、1Ａ、4Ａの補正量の移動を行う。
（ｂ）エッジ分割（２）に該当するエッジ番号５及び６では、２つの辺の補正量の平均（５Ａと５Ｂの平均、６Ａと６Ｂの平均）を計算し平均分だけの移動を行なう。
（ｃ）エッジ分割（３）に該当するエッジ番号２及び３では、中心部分の補正量を両端のエッジに対しても施し最終データとする。
エッジ番号２の最終データは、２Ｂによって計算された値を用いる。２Ａ、２Ｃは２Ｂの値を入れる。エッジ番号３の最終データは、３Ｂによって計算された値を用いる。３Ａ、３Ｃは３Ｂの値を入れる。
（ｄ）エッジ分割（４）に該当するエッジ番号では、中心部分の補正量を両端のエッジに対しても施し最終データとする。
上記エッジ補正ステップ及びプロトタイプエッジ補正ステップでは、関数が収束するまで繰り返し処理を行う。一般的に、４回から１５回程度の繰り返しである。
エッジ補正ステップ及びプロトタイプエッジ補正ステップで補正された補正パターンを図１（ｅ）に示す。

上記プロトタイプエッジ補正ステップのエッジ分割（２）に該当するエッジで平均化を行うことによって、図２に示すような現象に対応できる。
図２のエッジ番号１が２分割され、評価点１Ａ、１Ｂが配置されたとする。評価点１Ａの影響半径に図形Ｘが入るため、エッジ番号１は平均化処理による補正が行われる。

図３に示すように、エッジ番号１をエッジ分割しないとすると、図形Ｘは評価点の影響半径に入らないため、エッジ補正ステップだけになる。

図４に、エッジ１の移動量は、エッジ補正ステップを行った場合外側へ３ｎｍ、プロトタイプエッジ補正ステップを行った場合外側へ２ｎｍであった。
微少ではあるが図形Ｘが有る場合と無い場合の補正量の差がはっきりとでた。

本補正方法は、元データのアウトラインを構成する頂点数を変えないでパターン補正を行うため、エッジが長い場合は中心の近接効果補正の値に依存する。
そのためエッジが長い場合、エッジの両端近傍の図形を考慮することが出来ないが、この補正を適応し効果があるOriginal設計データはOPCが事前に付加されたものであると推測
できるため問題ないと考える（OPC処理で事前にエッジが分解されているため）。

本発明のパターン補正方法にて図５（ａ）のパターンＢをパター補正した結果の一例を図５（ｂ）に示す。

本発明のフォトマスクのパターン補正方法を用いてオリジナルアウトラインの補正を行い、パターン描画、現像、エッチング等のパターニング処理を行って作製するフォトマスクについて説明する。
図６（ａ）〜（ｆ）は、ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の一例を示す説明図である。
まず、石英基板１１上に位相シフト層２１、フォレジスト層３１が形成されたレジスト塗布ブランクス（ＦＥＰ１７１／Ａ６１／ＮＴＡＲ５）１０を準備する（図６（ａ）参照）。

次に、本発明のパターン補正方法にてパター補正したアウトラインデータをもちいてＥＢ描画装置（ＪＢＸ−３０３０）にてパターン描画する（図６（ｂ）参照）。

次に、専用の現像液にて現像処理して、レジストパターン３１ａを形成する（図６（ｃ）参照）。

次に、ドライエッチング装置にて、レジストパターンをマスクにして位相シフト層２１をエッチングし（図６（ｄ）参照）、レジストパターン３１ａを剥離処理して、位相シフトパターン２１ａが形成されたフォトマスク１００を得ることができる（図５（ｄ）参照）。

（ａ）〜（ｆ）は、本発明のフォトマスクのパターン補正方法のアルゴリズムを概念的に表した説明図である。 プロトタイプエッジ補正の一例を示す説明図である。 エッジ補正の一例を示す説明図である。 エッジ補正及びプロトタイプエッジ補正したエッジの移動量を示す説明図である。 本発明のフォトマスクのパターン補正方法にてパターン補正した一例を示す説明図である。 本発明のフォトマスクのパターン補正方法を用いてオリジナルアウトラインの補正を行い、パターン描画、現像、エッチング等のパターニング処理を行ってフォトマスクを作製するフォトマスク製造工程の一例を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、マスクパターンの一例を示す説明図である。 パターン密度を変化した場合のオリジナルパターン幅と補正パターン幅の差分を表したグラフである。 バイアス補正の一例を示す説明図である。

符号の説明

１、２、３、４、５、６……エッジ番号
１Ａ、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、４Ａ、５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ……評価点１１……石英基板
２１……位相シフト層
２１ａ……位相シフトパターン
３１……レジスト層
３１ａ……レジストパターン
１００……フォトマスク

Claims (2)

1. 少なくともオリジナルのアウトラインを構成するエッジにエッジ番号を付与するエッジ番号付与ステップと、前記エッジ番号毎にエッジ分割を行い、分割されたエッジの中心に評価点を付与するエッジ分割・評価点配置ステップと、前記評価点毎に影響度を計算し、エッジを移動させるエッジ補正ステップと、入力データのエッジを２分割した場合２つを平均化するプロトタイプエッジ補正ステップと、入力データのエッジを３分割した場合は中心の移動量と同じだけ両端のエッジを移動させるプロトタイプエッジ補正ステップと、を備えていることを特徴とするフォトマスクのパターン補正方法。
2. 請求項１に記載のフォトマスクのパターン補正方法を用いてオリジナルアウトラインの補正を行い、パターン描画、現像、エッチング等のパターニング処理を行って作製したことを特徴とするフォトマスク。