JP4160203B2 - マスクパターン補正方法及びマスクパターン補正プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光近接効果補正においてパターンエッジ位置を補正する際に有用なマスクパターン補正方法及びマスクパターンを補正プログラムを記録した記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の半導体製造技術の進歩は非常にめざましく、最小加工寸法0.25μmサイズの半導体が生産されるようになった。このような微細化は光リソグラフィ技術と呼ばれる微細パターン形成技術の飛躍的な進歩により実現されている。光リソグラフィとはLSIの設計パターンからマスクを作成し、このマスクに光を照射し、投影光学系によってマスク上に描かれたパターンに従ってウェハ上に塗布されているレジストを感光させ、この感光分布にしたがってレジストを現像し、ウェハ上にレジストパターンを形成する一連の工程のことである。この工程によって形成されたレジストパターンを覆いにして下地をエッチングすることによって、LSIパターンをウェハ上に形成する。
【0003】
パターンサイズが投影光学系の限界解像力に比べて十分大きい時代には、ウェハ上に形成したいLSIパターンの平面形状がそのまま設計パターンとして描かれ、その設計パターンに忠実なマスクパターンを作成し、そのマスクパターンを投影光学系によってウェハ上に転写し、下地をエッチングすることによってほぼ設計パターン通りのパターンがウェハ上に形成できた。しかしパターンの微細化が進むにつれて光近接効果が顕著になり、設計パターン通りに作成したマスクでは、ウェハ上に形成されるパターンが設計パターンと異なってしまい、それに伴う弊害が顕著になり始めた。
【0004】
例えば、ラインアンドスペース(L/S)パターンでは、同じウェハ面内にある疎パターンと密パターンの仕上がり線幅は、その疎密の程度の違いにより異なってしまう。また同様にコンタクトホールなどの二次元的なパターンでも、その仕上がり平面形状は疎密の程度の違いによって異なってしまう。そのため、疎パターンと密パターンとを所望寸法に仕上げる露光量がそれぞれのパターンで異なってしまい、リソグラフィ工程で必要とされる露光量マージンを得ることができなくなる。
【0005】
そこで、ある決められた露光量で露光したときの仕上がり平面形状が、パターンの疎密によらず、ある所定の寸法以内に仕上がるようにパターンエッジ位置を移動させる方法が提案されている。これを光近接効果補正と呼んでおり、パターンエッジ位置の移動量は以下に示す手法で最適化される場合が多い。
【0006】
(1)所望のマスクパターンのウェハ上換算したエッジ位置と、そのマスクパターンを像強度計算して得られる仕上がり平面形状のエッジ位置との寸法差Δxi1を算出する。ここで、iはエッジ位置に対応し、またその後に続く添え字は繰り返し計算の回数を示す。
【0007】
(2)各エッジ位置での寸法差Δxi1を一律定数Mで規格化された長さΔC=Δxi1/Mだけ、所望パターンの各エッジ位置を移動させる。
【0008】
(3)(2)で作成されたパターンの仕上がり平面形状のエッジ位置と所望パターンのエッジ位置との寸法差Δxinがある所定の許容値以下になるまで、(1)及び(2)の計算を繰り返し行う。
【0009】
しかし、上記定数Mは、実際のパターン露光においては各エッジ毎に異なる値を持つので、各エッジ毎に一律に定数Mを用いて補正パターンを作成すると、多くの繰り返し計算を必要とし、多大な時間を要する。また上記Mの値と実際にエッジが持つMの値とが大きく異なると、繰り返しn回の計算を行って得られた寸法差Δxinが+方向と−方向に振動してしまい、計算が収束しないことがある。そのため補正可能なパターンであっても、パターン配置によってはエッジ位置の移動量を最適化することができないこともある。
【0010】
図22は従来手法で補正を行った場合の補正計算回数と補正結果との関係を示す図である。横軸は計算の繰り返し回数、縦軸は補正後のマスク寸法を表す。空間像計算の場合、補正回数に応じてマスク寸法は振動しており、空間像計算に加えて現像も考慮して計算を行った場合には発散してしまい、両者とも収束しなかった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来のマスクパターン補正方法では、パターンを構成するエッジ位置の移動量を最適化するために各エッジに対して一律に定数Mを用いて補正パターンを作成する方法では、多大な時間を要し、かつ補正可能なパターンであっても、パターン配置によっては計算が発散して、エッジ位置の移動量を最適化することができないことがある。
【0012】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、補正に要する時間を大幅に短縮し、高精度な補正を可能とするマスクパターン補正方法及びマスクパターン補正プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマスクパターン補正方法は、投影光学系により設計パターンをウェハ上に形成するために用いられるマスクパターン補正方法において、第1のマスクパターンを構成する各エッジ位置を所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを作成する第1の工程と、前記第1のマスクパターンにより転写される第1の仕上がり平面形状と、前記第2のマスクパターンにより転写される第2の仕上がり平面形状とを計算又は実験により求める第2の工程と、前記第1及び第2の仕上がり平面形状の各エッジ位置の寸法差を前記変化量で割った係数を各エッジ毎に算出して割り当てる第3の工程と、前記設計パターンと前記第1の仕上がり平面形状との寸法差を前記各エッジ毎に割り当てられた前記係数で割った大きさだけ前記第1のマスクパターンのエッジ位置を各エッジ毎に移動させた補正パターンを作成する第4の工程とを含むことを特徴とする。
【0014】
本発明の望ましい形態を以下に示す。
【0015】
(1)設計パターンと補正パターンによる仕上がり平面形状との各エッジ位置の寸法差が所定の裕度になるまで、設計パターンと補正パターンの仕上がり平面形状との寸法差を係数で割った大きさだけ補正パターンの各エッジ位置を移動させた新たな補正パターンを作成する工程を繰り返し行う。
【0016】
(2)各エッジ位置の寸法差とは、前記各エッジの中心位置での寸法差である。
【0017】
(3)各エッジは、設計平面上でマスク描画装置の描画グリッド幅の整数倍となる所定の長さにそれぞれ予め分割され、該分割されたエッジ毎に寸法差及び係数を算出して割り当てる。
【0018】
(4)上記記載の方法により補正されたマスクパターンを含むフォトマスクをパターン転写に用いる。
【0019】
(5)係数は、第1のマスクパターンを構成する複数のエッジ位置のうちの一部のみを所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを複数作成することにより、一部のエッジ位置の移動が他のエッジ位置の寸法変動に対して与える影響を考慮して算出する。
【0020】
(6)(5)における係数の算出する工程は、複数のエッジ位置のうちの一部のみを所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを複数作成し、これら複数の第2のマスクパターンによる仕上がり平面形状を求める工程と、これら仕上がり平面形状と第1のマスクパターンによる仕上がり平面形状の各エッジ位置の寸法差を算出し、これら複数の寸法差を第1のマスクパターンに対する第2のマスクパターンの変化量で割ったマトリクス状の係数を算出する工程を含む。
【0021】
また、別の本発明に係るマスクパターン補正方法は、投影光学系により設計パターンをウェハ上に形成するために用いられるマスクパターン補正方法において、第1のマスクパターンにより転写される仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる露光量と、予め定められた基準露光量とが一致するように前記第1のマスクパターンのエッジ位置を各エッジ毎に移動させて補正パターンを作成することを特徴とする。
【0022】
また、別の本発明に係るマスクパターン補正方法は、投影光学系により設計パターンをウェハ上に形成するために用いられるマスクパターン補正方法において、第1のマスクパターンを構成する各エッジ位置を所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを作成する第1の工程と、前記第1のマスクパターンにより転写される第1の仕上がり平面形状と、前記第2のマスクパターンにより転写される第2の仕上がり平面形状とを、露光量を変化させて計算又は実験によりそれぞれ求める第2の工程と、前記第1の仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる第1の露光量と、前記第2の仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる第2の露光量とを各エッジ毎に求め、該第1及び第2の露光量の差分を前記変化量で割った係数を各エッジ毎に算出して割り当てる第3の工程と、前記第1の露光量と予め定められた基準露光量との差分を前記係数で割った大きさだけ前記第1のマスクパターンのエッジ位置を各エッジ毎に移動させた補正パターンを作成する第4の工程とを具備してなることを特徴とする。
【0023】
ここで、予め定められた基準露光量とは、あるマスクパターンにより転写される仕上がり平面形状が所望通りに仕上がるための露光量を表す。そのマスクパターンは、同一層に存在するすべてのパターンのうち、露光マージンが最も小さいパターンであることが望ましい。
【0024】
例えば、DRAMのゲート層や配線層を想定した場合、セルと呼ばれるライン&スペースパターンを所望に仕上げる露光量を上記基準露光量とするのが望ましい。
【0025】
本発明の望ましい形態を以下に示す。
【0026】
(1)前記基準露光量と、前記第1の露光量との露光量差分が所定の裕度になるまで、前記補正パターンにより転写される仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる露光量と前記基準露光量との差分を前記係数で割った大きさだけ、前記補正パターンの各エッジ位置を移動させた新たな補正パターンを作成する工程を繰り返し行うことを特徴とする請求項7又は8に記載のマスクパターン補正方法。
【0027】
(2)前記仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる露光量は、前記各エッジ位置での中心位置を基準に決定する。
【0028】
(3)前記各エッジは、設計平面上でマスク描画装置の描画グリッド幅の整数倍となる所定の長さにそれぞれ予め分割され、該分割されたエッジ毎に前記露光量差分及び前記計数を算出して割り当てる。
【0029】
(4)前記係数は、第1のマスクパターンを構成する複数のエッジ位置のうちの一部のみを所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを複数作成することにより、一部のエッジ位置の移動による他のエッジ位置での露光量変動も考慮して算出する。
【0030】
また、方法に係る本発明は、コンピュータに当該発明に相当する機能を実現させるためのマスクパターン補正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としても成立する。
【0031】
(作用)
本発明では、エッジ位置が微小に変動したときの、転写後のウェハ上でのエッジ位置の変動量を算出し、その変動量に応じてそれぞれのエッジ位置の移動量を決定する。これにより、補正パターンと所望パターンとのエッジ位置での寸法差、すなわち所望パターンのエッジ位置の移動量を各エッジ毎に最適化するため、少ない繰り返し計算回数で所定の精度を得ることができ、従来方法より短時間に補正パターンを作成することができる。また従来方法では計算が発散して、エッジ位置の移動量を最適化することができなかったパターンでも高精度に補正することができる。
【0032】
また、別の本発明では、エッジ位置を微小に変動させ、エッジ位置変動前の仕上がり平面形状と、エッジ位置変動後の仕上がり平面形状の各エッジ位置がそれぞれ設計パターンに等しくなる露光量を得て、この得られた各エッジ毎の露光量に応じてマスクパターンの各エッジを移動させて補正パターンを作成する。この場合も、各エッジ毎に補正パターンのエッジ移動量を最適化するため、少ない繰り返し計算回数で所定の精度を得ることができ、従来方法より短時間に補正パターンを作成することができる。また、従来方法では計算不可能なパターンでも高精度に補正することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【0034】
(第1実施形態)
図1〜図6は本発明の第1実施形態に係るマスクパターン補正方法を説明するための図である。図1において、1は所望のマスクパターンを得るために、設計パターンをそのままの形状で拡大したマスクパターンであり、ウェハ上換算して線幅0.18μmの1:1のL/Sパターンである。このマスクパターン1は長方形で、4つのエッジ11〜14を持つ。
【0035】
このマスクパターン1を用いて実験又は計算により求められる仕上がり平面形状を図2に示す。図2において21はウェハ上に転写された仕上がり平面形状であり、仕上がり平面形状21とともに、ウェハ上に換算したマスクパターン1を破線で示す。マスクパターン1は設計パターンに忠実に作成されているため、マスクパターン1をウェハ上換算したものが設計パターンである。図2から分かるように、x方向に対しては、仕上がり平面形状2のエッジ位置はマスクパターン1のエッジ位置よりΔXi (iは各エッジ番号に対応する)だけ内側にあり、y方向に対してはΔYi だけ内側にある。
【0036】
以下にマスクパターン1を補正する方法を図3に示すフローチャートを用いて具体的に説明する。
【0037】
まず、図3に示すように、設計パターンをそのままの形状で拡大したパターンであるマスクパターン1を作成する(31)。次いで、図4に示すように、マスクパターン1の各エッジ11,12,13,14をそれぞれ一律に微小量Δdだけ外側に変化させて輪郭を広げたマスクパターン41を作成する。そして、これらマスクパターン1及び41を用いて実験又は計算により仕上がり平面形状を求める(32)。図5に、求められた仕上がり平面形状42をマスクパターン41とともに示す。
【0038】
次いで、図6に示すように、マスクパターン1及び41に基づいて得られた仕上がり平面形状21及び42から、各エッジの中点位置での寸法差ΔIi を算出する。そして、各エッジの寸法差ΔIi を微小変化量Δdで割り、各エッジ毎に係数Mi =Δ▲1▼i /Δdを割り当てる(33)。そして、設計パターンと仕上がり平面形状21との寸法差ΔXi ,ΔYi 及び係数Mi から以下の式により、マスクパターン1に対する各エッジの移動量Δmxi,Δmyiを決定する。
【0039】
Δmxi=ΔXi /Mi …(1)
Δmyi=ΔYi /Mi …(2)
そして、得られた移動量Δmxi,Δmyiだけマスクパターン1の各エッジ位置を移動させた補正パターンを作成し(34)、この補正パターンを用いて実験又は計算により仕上がり平面形状を得る(35)。
【0040】
以上の手法により得られた補正パターンによる仕上がり平面形状61とウェハ上に換算したマスクパターン1の模式図を図7に示す。仕上がり平面形状61は図7のように所望の補正精度が得られ、ほぼ設計パターン通りに仕上げることができた。これにより、補正パターンの作成は終了する(36)。なお、従来方法、すなわち各エッジの係数Mi =1として所望パターン1を補正した場合には計算が発散し、補正することができなかった。
【0041】
なお、この1回の補正で所定の補正精度を得ることができない場合には、さらに同様の手法を用いて繰り返し補正を行うことにより(37)、さらに高精度の補正パターンを得ることができる。すなわち、設計パターンと補正後の仕上がり平面形状61との各エッジ中点位置での寸法差ΔXi2,ΔYi2を算出し(iはエッジ位置、その後に続く添え字は繰り返し計算の回数を示す)、ΔXi2,ΔYi2をMiで割った大きさ(Δmxi2 =ΔXi2/Mi ,Δmyi2 =ΔYi2/Mi )だけ再び補正パターンの各エッジ位置を移動させる、という工程(37,34,35)を繰り返し行えばよい。
【0042】
このように本実施形態によれば、光近接効果補正におけるパターンエッジ位置の移動量を、少ない計算回数で短時間に、高精度に最適化することが可能となる。また従来方法では計算が発散し、補正できなかったパターン配置でも補正することが可能となる。その結果、補助パターン等の二次元的な補正が必要があると思われていたパターン配置でも、エッジ位置の移動だけで補正できる可能性も見出され、マスク描画データ量やマスク描画精度等の点でも種々の利点を得ることができる。
【0043】
(第2実施形態)
図8〜図10は本発明の第2実施形態に係るマスクパターン補正方法を説明するための図である。第1実施形態と同様の手法で補正を行うが、本実施形態の補正の対象となるパターンはコンタクトホールである。なお、上記第1実施形態と共通する部分の説明は省略する。
【0044】
図8において、71はコンタクトホールのマスクパターンであり、このマスクパターン71を用いて実験又は計算により求められる仕上がり平面形状を72に示す。マスクパターン71の各エッジの長さはウェハ平面上に換算して0.20μmであり、その内側が透明部(透過率100%)であり、その外側が遮光体のCr(透過率0%)で作られている。マスクパターン71を露光波長λ=0.248μm、投影光学系の開口数NA=0.6、照明光学系の開口絞りσ=0.3の通常照明で露光し、0.3μmだけデフォーカスさせて、仕上がり平面形状72を得た。
【0045】
仕上がり平面形状72はウェハ上に換算したマスクパターン71より小さく仕上がっているため、第1実施形態に示した方法と同一の方法で補正を行う。すなわち、マスクパターン71に対して各エッジを微小変化させたマスクパターンを作成し、これらマスクパターンによる仕上がり平面形状を求め、その各エッジ毎の寸法差からそれぞれの係数Mを算出し、この係数Mに基づいて補正パターンを求める。そして、この計算を二度繰り返すことにより、計3回の補正を行い、補正パターン81を作成した。
【0046】
このようにして得られた補正パターン81を図9に示す。また補正パターン81を像強度計算して求められる仕上がり平面形状91とマスクパターン71とを図10に示す。図8と図10から分かるように、補正後の仕上がり平面形状91は補正前の仕上がり平面形状72と比べてウェハ上に換算したマスクパターン71の平面形状にかなり近づき、例えば、パターン71と仕上がり平面形状91との許容寸法差を0.20μm±10%以下とするのであれば、この程度の繰り返し計算回数で十分である。より高精度な補正パターンを作成するためには、補正パターン81に対して更に繰り返し計算を行い、補正精度を向上させればよい。
【0047】
以上で示したように本実施形態によれば、コンタクトホールパターンの場合も、少ない繰り返し計算回数で高精度な補正パターンを作成することができることが見出された。
【0048】
(第3実施形態)
図11は本発明の第3実施形態に係るマスクパターン補正方法を説明するための図である。本実施形態は、実デバイスパターンを補正する場合を示す。以下、その手法を図11を用いて説明する。
【0049】
図11(a)は、本実施形態の対象とする実デバイスの設計パターンを示す図である。101は設計パターンである。この設計パターン101をそのままの形状で縮小してマスクパターンを作成し、このマスクパターンを構成するすべてのエッジを、予め設計データ上で描画装置の描画グリッド幅の整数倍となる長さに分割する。この分割されたマスクパターンを図11(b)に示す。図11(b)において、マスクパターン102のエッジに付された丸印が、エッジを分割する点であり、これら丸印に挟まれたエッジすべてについて、それぞれ寸法差ΔIi ,Mi を求めることとなる。
【0050】
このとき、上記第1,2実施形態と同様の補正方法を用いれば、エッジを分割する方法に全く制限を加える必要がなく、各エッジを細かく分割してもよいし、大きく分割してもよい。図11(b)では、エッジ周辺部でのパターン配置が変化する部分でエッジを分割した場合の一例である。
【0051】
このようにしてエッジ分割を行った後、第1実施形態と同様に、まずすべてのエッジを一律にΔdだけ微小変化させたマスクパターン103を作成し、パターン102,103それぞれの仕上がり平面形状104,105を求める。そして、仕上がり平面形状104と105との分割された各エッジ中心位置での寸法差をそれぞれ算出し、その寸法差をΔdで割ることにより各エッジ毎の係数を算出し、これら係数を予め分割された各エッジ毎にそれぞれ割り当てる。
【0052】
さらに、ウェハ上に換算したマスクパターン102と仕上がり平面形状104との各エッジ中心位置での寸法差を、各エッジに対応する係数で割った大きさを分割された各エッジでの移動量とし、これら算出された移動量をマスクパターン101に付加することによりマスクパターン102を補正する。より高い精度の補正を必要とするのであれば、第1実施形態と同様に繰り返し計算を行えばよい。
【0053】
このようにして図11(a)のパターンを補正した後、補正したフォトマスクを作成して、露光、現像を行い仕上がり平面形状を測定したところ、ほぼ所望通りのレジストパターンを作成することができた。
【0054】
以上、実際のデバイスパターンに用いられる複雑な配線パターンやゲートパターン等の線状のパターンを補正する場合も予めエッジを分割することにより、少ない繰り返し計算で有効に補正可能なことがわかる。
【0055】
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態は、第2実施形態のコンタクトホールパターン補正方法のより具体的な手法を示す。以下、本実施形態に係るマスクパターン補正方法を図12に基づいて以下説明する。
【0056】
本実施形態では、コンタクトホールパターンについての補正パターンを求める際の係数Mをマトリクス表示した式を以下に示す。
【0057】
【数1】
【0058】
上式において、係数Mijはエッジiが動いた場合のj方向に対する係数Mを、Δmi はエッジiの移動量を、ΔIi はエッジiにおける所望寸法からのずれ量を示す。すなわち、本実施形態で算出する係数Mijは、各エッジがそれぞれ別個に移動した場合、隣接するエッジや対向するエッジの移動により受ける影響を考慮した値である。
【0059】
これら複数の係数Mを用いた補正方法を図11を用いて説明する。
【0060】
まず、設計パターンとマスクパターン111の仕上がり平面形状112の各エッジ中心位置での寸法差ΔIi を各エッジ毎に求める。次いで、マスクパターン111のエッジxlを微小長さΔdだけ広げたマスクパターン113を作成する。そして、このマスクパターン113による仕上がり平面形状114を実験又は計算により求める。
【0061】
次いで、このように求められた仕上がり平面形状112,114より、Mxlxlを求める。仕上がり平面形状114が仕上がり平面形状112に対してxl方向に変化した量をΔXxlxlとすると、Mxlxl=ΔXxlxl/Δdにより係数Mxlxlが求まる。
【0062】
また、係数Mxlylを算出するには、エッジxlをΔdだけ微小変動させたときの仕上がり平面形状114のyl方向への変化量ΔXxlylを算出し、Mxlyl=ΔMxlyl/Δdとなる。
【0063】
同様にして、各エッジを変化させた場合の仕上がり平面形状のエッジ毎の変化量を算出することにより、係数Mijの各成分を算出することができる。
【0064】
次いで、求められた係数Mijの各成分から、マスクパターン111を移動すべき変化量を求める。移動すべき各エッジの変化量をΔmi と定義すると、寸法差ΔIi と移動量をΔmi との関係は上記(3)式のようになる。(3)式において、係数Mのマトリクスの逆行列を算出することにより各エッジ毎にΔmi が求まる。そして、求められたΔmi を基準となるマスクパターン111にエッジ毎に付加することにより、補正パターンが完成する。
【0065】
なお、完成した補正パターンが所定の精度を得ることができない場合には、第1実施形態に示した手法と同様の手法を用いて繰り返し補正を行うことにより、さらに高精度の補正パターンを得ることができる。
【0066】
このように本実施形態によれば、例えばコンタクトホールパターンのように、縦方向へのマスクパターン変化が、横方向への仕上がり平面形状の変化に影響を及ぼすようなパターンでも比較的短時間に、かつ高精度に各エッジの補正をすることができる。もちろんコンタクトホールに限らず、同様の効果が予測されるパターン種であれば、このマスクパターン補正方法が適用できる。
【0067】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記で示した実施形態は本発明を適用した一例であり、ここで示した実施形態の他にもパターンエッジ位置の移動を伴うパターン補正方法において広く適用することができる。
【0068】
(第5実施形態)
図13〜図21は本発明の第5実施形態に係るマスクパターン補正方法を説明するための図である。上記第1〜第4実施形態では、露光量が一定の条件の下、寸法変化分から補正パターンを求める場合を示したが、以下の実施形態では、寸法が一定の条件の下、露光量差分から補正パターンを求める場合を示す。以下、図13に示すフローチャートに沿って説明する。
【0069】
まず、補正パターン作成の基準とする露光量(以下、基準露光量Ieと称する)を決定する(131)。基準露光量Ieの決定に用いられるマスクを図14に示す。図14に示すように、マスク141は線幅0.15μmの1:1L/Sパターンである。このマスク141を用いて、露光マージンを評価する実験又は計算を行う。そして、このL/Sパターンを転写するための最適な露光量(又はスレッシュホールドレベル)を基準露光量Ieとする。なお、基準露光量の決定に用いられるマスクは図14に示すL/Sパターンに限定されず、例えば1:3L/Sパターン、1:4L/Sパターンや、孤立ラインパターン等を含むマスクを用いてもよい。
【0070】
次いで、本実施形態における補正パターン作成の対象とする第1のマスクパターンを作成する(132)。この第1のマスクパターンの具体的な構成を図15(a)に示す。図15において、第1のマスクパターン151は所望のマスクパターンを得るために設計パターンをそのままの形状で拡大したパターンである。この第1のマスクパターン151はウェハ上換算して線幅0.15μmのラインパターンであり、基準露光量Ieの決定に当たり用いられるマスク141を構成するラインパターンと同一の形状である。第1のマスクパターン151は4つのエッジ152〜155を持つ。
【0071】
この第1のマスクパターン151を用いて、露光量を設定し(133)、パターン転写を行い仕上がり平面形状を得る(134)。そして、設定した露光量を段階的に変化させ、すべての露光量について仕上がり平面形状が得られると(135)、ステップ136に進む。
【0072】
第1のマスクパターン151による各露光量での仕上がり平面形状を図15(b)に示す。図15(b)に示すように、各エッジ152〜155によって、仕上がり平面形状が設計パターン156に等しくなる最適な露光量は異なる。図15(b)でI2〜I5で示したのは、各エッジ152〜155において仕上がり平面形状が設計パターン156に等しくなる最適な露光量を表す。本実施形態では、仕上がり平面形状が設計パターン156に等しくなる露光量として、各エッジ152〜155それぞれの中点位置と仕上がり平面形状のエッジが一致する露光量を用いる。
【0073】
この第1のマスクパターン151による最適露光量の決定を行うのと並行して、第2のマスクパターンにより、第1のマスクパターン151と同様の手法により仕上がり平面形状を得て、各エッジ毎に最適露光量を決定する(131〜135)。この第2のマスクパターンの具体的な構成を図16(a)に示す。図16(a)に示すように、第2のマスクパターン161は破線で示した第1のマスクパターン151のエッジ152〜155を一律にΔdだけ移動したパターンである。この第2のマスクパターン161は4つのエッジ162〜165を持つ。
【0074】
このようにして得られた第2のマスクパターン161による仕上がり平面形状を図16(b)に示す。図16(b)でI2’〜I5’で示したのは、各エッジ162〜165において仕上がり平面形状が設計パターン156に等しくなる最適な露光量を表す。最適露光量の決定手法は第1のマスクパターン151の場合と同様である。
【0075】
以上の工程により得られた第1及び第2のマスクパターン151及び161についての各エッジ毎の最適露光量I2〜I5,I2’〜I5’の値から露光量差分ΔIj=Ij−Ij'(j:エッジ番号に対応)を求める。そして、この露光量差分ΔIjをエッジ移動量Δdで規格化し、以下の式(4)で示される係数Mjを各エッジ毎に算出する(136)。
【0076】
Mj=(Ij−Ij')/Δd …(4)
次に、この係数Mjを用いて補正パターンを作成する(137)。本実施形態では、露光量差分ΔIjを各エッジ毎に算出し、係数Mjで割った大きさだけ第1のマスクパターン151における各エッジ位置を移動させる。エッジ移動量djは以下の式(5)で示される。
【0077】
dj=(Ie−Ij)/Mj …(5)
以上のようにして第1のマスクパターン151の各エッジ位置をdjだけ移動させた補正パターンが作成される。そして、得られた補正パターンを用いて転写し、仕上がり平面形状を算出する(138)。得られた仕上がり平面形状において所定の補正精度が得られた場合には(139)、補正パターンの作成は終了する(140)。
【0078】
一方、補正パターンにより得られた仕上がり平面形状が所定の補正精度を満足しない場合、露光量を段階的に変化させて補正パターンの仕上がり平面形状を得る。そして、得られた仕上がり平面形状に基づいて、設計パターンの各エッジの中点位置と仕上がり平面形状とが等しくなる露光量Ij2(添え字は補正回数を示す)を算出する(141)。そして、露光量Ijより各エッジ毎に係数Mjを算出し、以下の式(6)により求められたエッジ移動量dj2だけ各エッジ位置を移動させた新たな補正パターンを作成する(137)。
【0079】
dj2=(Ie−Ij2)/Mj …(6)
このように、所定の補正精度が得られない場合には、補正パターンの各エッジ位置を移動量dj2,dj3,dj4,…だけさらに移動させた新たな補正パターンを作成する工程を繰り返し行えばよい。
【0080】
以上の工程により得られた補正パターンを基準露光量Ieにより転写した仕上がり平面形状を設計パターン156とともに図17(a)に示す。なお、比較のため、補正を行わなかったパターンにより転写された仕上がり平面形状を図17(b)に示す。図17(b)に示すように、補正を行わずに転写された仕上がり平面形状は、設計パターン156よりも細い形状となっているのに対して、補正パターンにより転写された仕上がり平面形状は、設計パターン156のエッジに一致しており、ほぼ所望通りに仕上げることができたことが分かる。
【0081】
以上に示した補正パターンの作成をシミュレーションにより行った場合の補正計算回数と露光量との関係を図18に示す。基準露光量Ie=0.25とし、各エッジの移動量Δd=2nmとした。また、ベストフォーカスの場合のみならず、デフォーカス距離が±0.3μmの場合の補正結果もあわせて示す。以下に示される図においても同様に、デフォーカスの場合の補正結果をあわせて示す。
【0082】
デフォーカスでの仕上がり平面形状も考慮した補正方法はSPIE Vol.2440(1995)192などに記載されている。このようにデフォーカスの場合の補正結果も示したのは、通常、補正後のマスク寸法はベストフォーカスでの仕上がり形状のみならず、所定デフォーカスでの仕上がり形状も考慮した上で決定されるからである。ベストフォーカスの場合及びデフォーカスの場合ともに、およそ3〜4回の補正回数で基準露光量Ie=0.25にほぼ収束していることが分かる。
【0083】
また、0.15μmL/Sパターンについて補正を行った場合の補正計算回数とマスク寸法との関係を図19に示す。ベストフォーカスの場合及びデフォーカスの場合ともに補正計算回数2〜3回で収束していることが分かる。これは、従来手法に基づく補正結果を示す図22と比較しても分かるように、補正に要する時間が大幅に短縮され、また高精度な補正が可能となることが分かる。なお、ベストフォーカスの場合とデフォーカスの場合で収束するマスク寸法値が異なっているが、実際の露光に際して用いられる補正パターンの寸法値は、例えば重み付け平均をとった値等が用いられるが、その決定方法はこの限りではない。
【0084】
次に、本発明の変形例として、L/Sパターンについての補正パターンを作成する場合について説明する。この変形例では、上記実施形態における第1のマスクパターンとして、0.15μmで1:1のL/Sパターンを作成し、この第1のマスクパターンのエッジをそれぞれΔd=2nmだけ一律に変化させた第2のマスクパターンを作成する。他の工程は上記実施形態と同様である。この補正パターン作成における補正計算回数と露光量の関係を図20に、補正計算回数とマスク寸法の関係を図21に示す。基準露光量Ie=0.25とした。図20に示すように、孤立パターンよりも収束までの補正回数が少なく、1〜2回の補正回数でほぼ基準露光量Ie=0.25に収束していることが分かる。また、図21に示すように、フォーカスとデフォーカスの場合ともに所定の寸法値に収束していることが分かる。
【0085】
このように、孤立パターンのみならずL/Sパターンであっても本発明を適用できることは明らかであり、また他のホールパターン等、パターン種には限定されない。本実施形態で示したものは本発明を適用した一例であり、他にもパターンエッジ位置の移動を伴うパターン補正方法において広く適用可能である。
【0086】
また、本発明は上記第1〜第5実施形態に限定されるものでもない。第1実施形態でのマスクパターン1、第2実施形態でのマスクパターン10、第5実施形態での第1及び第2のマスクパターン151及び161はそれぞれ設計パターンと同じ形状のマスクパターンを用いた例であるが、例えば設計パターンと同一形状のパターンに補助パターンを付加したパターン等、実際には設計パターンと異なる形状のマスクパターンを用いて、露光量を調整することにより所望の仕上がり平面形状を形成する場合もある。このような場合にも、該マスクパターンに対して上記補正方法を応用すれば、短時間に高精度な補正マスクパターンを作成することができることはもちろんである。
【0087】
また、第5実施形態と第2〜第4実施形態とを組み合わせても高精度な補正が行えることは確認している。
【0088】
また、像強度計算とレジスト現像やエッチングによる寸法変動の影響も考慮したモデルを組み合わせた後、本発明でパターンを補正することもできる。また、マスク種や露光条件の相違にも柔軟に対応することができる。さらに、上記実施形態では計算により補正パターンを作成したが、実際にマスクパターンを作成し、実験により補正パターンを作成することも勿論できる。
【0089】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、マスクパターンの各エッジ毎に設計パターンとの寸法差を算出し、この寸法差に基づいて各エッジ毎に異なる割合でエッジの補正量を算出することにより、少ない計算回数で短時間に、かつ高精度にマスクパターンの補正を行うことができる。
【0090】
また、別の本発明によれば、マスクパターンの各エッジ毎に、設計パターンのエッジ位置と一致する露光量を求め、この露光量と基準露光量との差分に基づいて各エッジ毎に異なる割合でエッジの補正量を算出することにより、少ない計算時間で短時間に、かつ高精度にマスクパターンの補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るマスクパターン補正方法を説明するための図。
【図2】同実施形態における仕上がり平面形状を示す図。
【図3】同実施形態におけるマスクパターン補正方法のフローチャートを示す図。
【図4】同実施形態における微小変化させたマスクパターンを示す図。
【図5】同実施形態における微小変化させたマスクパターンによる仕上がり平面形状を示す図。
【図6】同実施形態における仕上がり平面形状の微小変化させたものとさせないものを示す図。
【図7】同実施形態における補正パターンによる仕上がり平面形状を示す図。
【図8】本発明の第2実施形態に係るマスクパターン補正方法を説明するための図。
【図9】同実施形態における補正パターンを示す図。
【図10】同実施形態における仕上がり平面形状を示す図。
【図11】本発明の第3実施形態に係るマスクパターン補正方法を説明するための図。
【図12】本発明の第4実施形態に係るマスクパターン補正方法を説明するための図。
【図13】本発明の第5実施形態に係るマスクパターン補正方法のフローチャートを示す図。
【図14】同実施形態に係るマスクパターン補正方法における基準露光量の決定に用いられるマスクの構成を示す図。
【図15】同実施形態に係る第1のマスクの構成及び第1のマスクにより露光量を変化させながら転写された仕上がり平面形状を示す図。
【図16】同実施形態に係る第2のマスクの構成及び第2のマスクにより露光量を変化させながら転写された仕上がり平面形状を示す図。
【図17】同実施形態に係る補正パターンにより転写された仕上がり平面形状を示す図。
【図18】同実施形態に係る補正パターンの作成における補正計算回数と露光量との関係を示す図。
【図19】同実施形態に係る補正パターンの作成における補正計算回数とマスク寸法との関係を示す図。
【図20】同実施形態の変形例に係る補正パターンの作成における補正計算回数と露光量との関係を示す図。
【図21】同実施形態の変形例に係る補正パターンの作成における補正計算回数とマスク寸法との関係を示す図。
【図22】従来の補正パターンの作成によける補正計算回数とマスク寸法との関係を示す図。
【符号の説明】
1,7…マスクパターン
2,8,171a,171b…仕上がり平面形状
3〜6,152〜155,162〜165…エッジ
101,156…設計パターン
141…マスク
151…第1のマスクパターン
161…第2のマスクパターン
Claims (12)
- 投影光学系により設計パターンをウェハ上に形成するために用いられるマスクパターン補正方法において、
第1のマスクパターンを構成する各エッジ位置を所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを作成する第1の工程と、
前記第1のマスクパターンにより転写される第1の仕上がり平面形状と、前記第2のマスクパターンにより転写される第2の仕上がり平面形状とを計算又は実験により求める第2の工程と、
前記第1及び第2の仕上がり平面形状の各エッジ位置の寸法差を前記変化量で割った係数を各エッジ毎に算出して割り当てる第3の工程と、
前記設計パターンと前記第1の仕上がり平面形状との寸法差を前記各エッジ毎に割り当てられた前記係数で割った大きさだけ前記第1のマスクパターンのエッジ位置を各エッジ毎に移動させた補正パターンを作成する第4の工程と、
を含むことを特徴とするマスクパターン補正方法。 - 前記設計パターンと前記補正パターンによる仕上がり平面形状との各エッジ位置の寸法差が所定の裕度になるまで、前記設計パターンと前記補正パターンの仕上がり平面形状との寸法差を前記係数で割った大きさだけ前記補正パターンの各エッジ位置を移動させた新たな補正パターンを作成する工程を繰り返し行うことを特徴とする請求項1に記載のマスクパターン補正方法。
- 前記各エッジ位置の寸法差とは、前記各エッジの中心位置での寸法差であることを特徴とする請求項1に記載のマスクパターン補正方法。
- 前記各エッジは、設計平面上でマスク描画装置の描画グリッド幅の整数倍となる所定の長さにそれぞれ予め分割され、該分割されたエッジ毎に前記寸法差及び前記係数を算出して割り当てることを特徴とする請求項1に記載のマスクパターン補正方法。
- 前記係数は、第1のマスクパターンを構成する複数のエッジ位置のうちの一部のみを所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを複数作成することにより、一部のエッジ位置の移動が他のエッジ位置の寸法変動に対して与える影響を考慮して算出することを特徴とする請求項1に記載のマスクパターン補正方法。
- コンピュータに、投影光学系により設計パターンをウェハ上に形成するために用いられるマスクパターンを補正する機能を実現するためのマスクパターン補正プログラムを記録した記録媒体において、
第1のマスクパターンを構成する各エッジ位置を所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを作成する機能と、前記第1のマスクパターンにより転写される第1の仕上がり平面形状と、前記第2のマスクパターンにより転写される第2の仕上がり平面形状とを計算又は実験により求める機能と、前記第1及び第2の仕上がり平面形状の各エッジ位置の寸法差を前記変化量で割った係数を各エッジ毎に算出して割り当てる機能と、前記設計パターンと前記第1の仕上がり平面形状との寸法差を前記各エッジ毎に割り当てられた前記係数で割った大きさだけ前記第1のマスクパターンのエッジ位置を各エッジ毎に移動させた補正パターンを作成する機能を実現するためのマスクパターン補正プログラムを記録した記録媒体。 - 投影光学系により設計パターンをウェハ上に形成するために用いられるマスクパターン補正方法において、
第1のマスクパターンを構成する各エッジ位置を所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを作成する第1の工程と、
前記第1のマスクパターンにより転写される第1の仕上がり平面形状と、前記第2のマスクパターンにより転写される第2の仕上がり平面形状とを、露光量を変化させて計算又は実験によりそれぞれ求める第2の工程と、
前記第1の仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる第1の露光量と、前記第2の仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる第2の露光量とを各エッジ毎に求め、該第1及び第2の露光量の差分を前記変化量で割った係数を各エッジ毎に算出して割り当てる第3の工程と、
前記第1の露光量と予め定められた基準露光量との差分を前記係数で割った大きさだけ前記第1のマスクパターンのエッジ位置を各エッジ毎に移動させた補正パターンを作成する第4の工程と、
を具備してなることを特徴とするマスクパターン補正方法。 - 前記基準露光量と、前記第1の露光量との露光量差分が所定の裕度になるまで、前記補正パターンにより転写される仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる露光量と前記基準露光量との差分を前記係数で割った大きさだけ、前記補正パターンの各エッジ位置を移動させた新たな補正パターンを作成する工程を繰り返し行うことを特徴とする請求項7に記載のマスクパターン補正方法。
- 前記仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる露光量は、前記各エッジ位置での中心位置を基準に決定することを特徴とする請求項7に記載のマスクパターン補正方法。
- 前記各エッジは、設計平面上でマスク描画装置の描画グリッド幅の整数倍となる所定の長さにそれぞれ予め分割され、該分割されたエッジ毎に前記露光量差分及び前記係数を算出して割り当てることを特徴とする請求項7に記載のマスクパターン補正方法。
- 前記係数は、第1のマスクパターンを構成する複数のエッジ位置のうちの一部のみを所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを複数作成することにより、一部のエッジ位置の移動による他のエッジ位置での露光量変動も考慮して算出することを特徴とする請求項7に記載のマスクパターン補正方法。
- コンピュータに、投影光学系により設計パターンをウェハ上に形成するために用いられるマスクパターンを補正する機能を実現するためのマスクパターン補正プログラムを記録した記録媒体において、
第1のマスクパターンを構成する各エッジ位置を所定の変化量だけ移動させた第2のマスクパターンを作成する機能と、前記第1のマスクパターンにより転写される第1の仕上がり平面形状と、前記第2のマスクパターンにより転写される第2の仕上がり平面形状とを、露光量を変化させて計算又は実験によりそれぞれ求める機能と、前記第1の仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる第1の露光量と、前記第2の仕上がり平面形状のエッジ位置が前記設計パターンのエッジ位置と等しくなる第2の露光量とを各エッジ毎に求め、該第1及び第2の露光量の差分を前記変化量で割った係数を各エッジ毎に算出して割り当てる機能と、前記第1の露光量と予め定められた基準露光量との差分を前記係数で割った大きさだけ前記第1のマスクパターンのエッジ位置を各エッジ毎に移動させた補正パターンを作成する機能を実現するためのマスクパターン補正プログラムを記録した記録媒体。
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