(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクに形成されるフォトマスクパターンのフォトマスクパターンデータに、予め光近接効果補正を行なうための光近接効果補正方法であって、
前記フォトマスクが装着される露光装置の、露光光源の波長と、開口数と、部分コヒーレンスとの３つ値に基づいて、露光ポイントの光近接効果の影響を受ける判断距離を求めるステップと、
前記露光ポイントを中心とした前記判断距離を半径とする円を描き、この円内の前記フォトマスクパターンの占める面積率から、前記露光ポイントの光近接効果補正が必要か否かの面積率判断基準を求めるステップと、
前記フォトマスクパターンの各辺を所定長さ以下の分割辺に区分するステップと、
区分された前記分割辺の中点を中心とした前記判断距離を半径とする円を描き、この円内に前記フォトマスクパターンの占める前記各分割辺の面積率を測定するステップと、
前記各分割辺の面積率と前記面積率判断基準とを比較して、前記各分割辺の光近接効果補正が必要か否かの判断を行なうステップと、
光近接効果補正の必要な前記分割辺に対して、前記面積率判断基準から得られる光近接効果の寸法変動量に基づいて前記フォトマスクパターンデータの修正を行なうステップと、
を備える光近接効果補正方法。
【請求項２】
判断距離を求める前記ステップは、
ｄ１＝λ／ＮＡ（１−σ）
ｄ１：判断距離
λ：露光光源の波長
σ：部分コヒーレンス
ＮＡ：開口数
の式を用いて前記判断距離を求めるステップを含む、請求項１に記載の光近接効果補正方法。
【請求項３】
前記各分割辺の光近接効果補正が必要か否かの判断を行なう前記ステップは、前記フォトマスクパターンが露光される被露光材の光学条件を考慮に入れて判断を行なうステップを含む、請求項１に記載の光近接効果補正方法。
【請求項４】
前記各分割辺の光近接効果補正が必要か否かの判断を行なう前記ステップは、前記判断距離の半径の円内における他の露光ポイントから受ける影響を考慮に入れて判断を行なうステップを含む、請求項１に記載の光近接効果補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光近接効果補正方法に関し、より特定的には、フォトマスクパターンのデータに対して、効率的に光近接効果補正を行なうことのできる光近接効果補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の微細化に伴い、半導体装置を構成する半導体素子の光近接効果による仕上がり寸法の精度の低下や、配線パターン形状の変化が問題となっている。
【０００３】
ここで、光近接効果とは、フォトマスクに形成されるフォトマスクパターンの配置（線幅、ピッチなど）により、フォトマスクを透過する露光光の光学像が変化し、被露光対象膜であるレジスト膜の仕上がり寸法に誤差が生じる現象を言う。たとえば、図１３（ａ）に示すように、Ｐ１００とＰ２００とを有するフォトマスクの遮光パターンを用いてレジスト膜を露光し、パターニングされたレジスト膜を用いて配線層のパターニングを行なった場合、図１３（ｂ）に示すように、配線パターンＰ１００ａ，Ｐ２００ａは、配線パターンが向かい合う中央部付近を中心として大きく形状が変化する。
【０００４】
現在、主に問題となっているものとしては、ロジック系半導体装置のゲートパターンのショートニングや、パターンの幅が一定でピッチが変化するときの、パターン幅の誤差などが挙げられる。そのため、近年光近接効果補正が検討されている。
【０００５】
現在行なわれている光近接効果補正方法は、図１４のフロー図に示すように、まずステップ１００（以下Ｓ１００と示す）においてフォトマスクデータが作成され、Ｓ２００において、このフォトマスクデータに基づいて光分布シミュレーション、現像シミュレーションなどが行なわれる。このシミュレーションの結果に基づいて、Ｓ３００において光近接効果補正値が決定される。
【０００６】
次に、Ｓ３００において得られた光近接効果補正値に基づいて、Ｓ４００において、フォトマスクデータの修正が行なわれる。次に、Ｓ５００に移行し、修正されたフォトマスクデータを用いて、再び光分布シミュレーションや現像シミュレーションなどを行なう。その結果、Ｓ６００において、光近接効果による寸法変動量が収束したか否かの判断を行ない、収束していない場合は、再度Ｓ３００に戻り、同様のステップを経る。一方、光近接効果による寸法変動量が収束した場合は、Ｓ７００に移行しフォトマスクデータの修正が完了する。
【０００７】
このようにして、光分布シミュレーションおよび現像シミュレーションを行なうことにより、光近接効果による寸法変動量が収束するまでシミュレーションを繰返し行なわれ、これにより光近接効果補正が行なわれたフォトマスクデータが得られることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のフォトマスクパターンデータの光近接効果補正方法においては、フォトマスクパターンデータのシミュレーションが行なわれる。しかし、１回にシミュレーションできる領域は、装置の制限から１×１０−４ｍｍ２  以下である。これを、フォトマスクパターン全体で考えた場合、フォトマスクパターンは通常４×１０２  ｍｍ２  であるため、１つのフォトマスクパターンを１回シミュレーションするためには、４００万回の計算が必要となる。また、図１４で説明したように、光近接効果が収束するまでシミュレーションを繰返して行なうため、シミュレーションに要する計算時間は膨大なものとなってしまう。
【０００９】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、シミュレーションの回数を減らし、これにより計算時間を短縮し、かつ、補正の精度を高く維持することのできる光近接効果補正方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に基づいた光近接効果補正方法によれば、以下に示すステップを備えている。
【００１１】
まず、フォトマスクが装着される露光装置の、露光光源の波長と、開口数と、部分コヒーレンスとの３つの値に基づいて、露光ポイントの光近接効果の影響を受ける判断距離が求められる。その後、露光ポイントを中心とした判断距離を半径とする円を描き、この円内のフォトマスクパターンの占める面積率から、露光ポイントの光近接効果補正が必要か否かの面積率判断基準が求められる。
【００１２】
次に、フォトマスクパターンの各辺が所定長さ以下の分割辺に区分される。その後、区分された分割辺の中点を中心とした判断距離を半径とする円を描き、この円内にフォトマスクパターンの占める各分割辺の面積が測定される。
【００１３】
次に、各分割辺の面積率と面積率判断基準とを比較して、各分割辺の光近接効果補正が必要か否かの判断が行なわれる。その後、光近接効果補正の必要な分割辺に対して、面積率判断基準から得られる光近接効果の寸法変動量に基づいてフォトマスクデータの修正が行なわれる。
【００１４】
以上のように、この発明に基づく光近接効果補正によれば、フォトマスクパターンの辺を所定長さに分割し、各分割辺について光近接効果補正が必要か否かの判断を行ない、光近接効果補正の必要な分割辺のみに対してフォトマスクパターンデータの修正を行なっている。これにより、シミュレーションは補正されたデータのみに対して行なうことで済むため、すべてのデータについてシミュレーションを行なう従来の光近接効果補正に対して、シミュレーションにかかる計算時間を大幅に短縮させることが可能となる。
【００１５】
また、フォトマスクパターンの各辺の分割長さも、可能な限り細かく分割することで、補正の精度を高く維持することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に基づく光近接効果補正方法の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１における光近接効果補正方法について説明する。
【００１８】
この光近接効果補正方法は、以下に示す方法によりフォトマスクパターンのデータに対して補正を行なう。
【００１９】
まず第１に、フォトマスクが装着される露光装置の、露光光源の波長（λ）と、開口数（ＮＡ）と、部分コヒーレンス（σ）との３つの値に基づいて、所定の露光ポイントが他の露光ポイントから光近接効果の影響を受ける場合、所定の露光ポイントから他の露光ポイントまでの距離（ｄ）を求める（以下、この距離を判断距離（ｄ１）と称す）。
【００２０】
この判断距離（ｄ１）は、以下に示す式（１）によって導くことができる。
ｄ１＝λ／ＮＡ（１−σ）                                  ・・・（１）
ｄ１：判断距離
λ：露光光源の波長
σ：部分コヒーレンス
ＮＡ：開口数
たとえば、式（１）の光学条件が、
λ＝０．３６５μｍ（ｉ線）
ＮＡ＝０．５７
σ＝０．６の場合、これらの値を式（１）に代入すると、判断距離（ｄ１）は、１．６μｍ程度となる。このことは、図１に示す実験結果によるグラフからも明らかにされる。図１に示すグラフは、縦軸に光近接効果による移動量を示し、横軸に光近接効果の影響を受ける距離（ｄ）を示したものである。
【００２１】
図１中において、０．３５μｍラインパターンおよび０．３５μｍスペースパターンともに、距離（ｄ）が１．６μｍまでの場合、光近接効果による寸法変動量は大きいが、距離（ｄ）が１．６μｍを超えたあたりから光近接効果の寸法変動量が一定値に収束していることがわかる。このようにして、まず判断距離（ｄ１）を求める。
【００２２】
第２に、露光ポイントを中心とした判断距離（ｄ１）を半径とする円を描き、この円内のフォトマスクパターンの占める面積率から、その露光ポイントに対して光近接効果補正が必要か否かの判断を行なう（以下、この面積を面積率判断基準と称す）。
【００２３】
上述の光学条件と同じ条件で、判断距離（ｄ１）を１．６μｍとした場合のフォトマスクパターン（遮光部）の面積率（％）を実験的に求め、この面積率を横軸に、光近接効果による寸法変動量を縦軸に示したものが図２である。
【００２４】
図２に示すように、フォトマスクパターンの面積率が４０％以上の場合、光近接効果による寸法変動量は０であり、光近接効果による補正は必要がないと判断することができる。一方、フォトマスクパターンの面積率が３０％以下の場合、光近接効果による寸法変動量は０．０３μｍを中心として±０．００５（μｍ）の移動量となり、光近接効果による補正が必要であると判断することができる。
【００２５】
また、フォトマスクパターンの面積率が３０％〜４０％の間にある場合は、面積率と光近接効果による寸法変動量とはほぼ反比例の直線を描き、その寸法変動量は近似的に下記の式（２）で導くことができる。
【００２６】
ｙ＝０．１１−２．６×１０−３×ｘ                        ・・・（２）
（ｙ：光近接効果による寸法変動量、ｘ：フォトマスクパターン（遮光部）の面積率）
したがって、この場合も光近接効果による補正が必要であると判断することができる。
【００２７】
以上により、上述の光学条件の下においては、面積率判断基準として、面積率が４０％以下の場合は、光近接効果による補正が必要であり、面積率が４０％以上の場合は、光近接効果による補正が不必要であるという面積率判断基準を求めることができる。さらに、補正量として、面積率が３０％以下の場合、光近接効果による寸法変動量は０．０３μｍを中心として±０．００５（μｍ）の移動量、面積率が３０％〜４０％の間にある場合は、光近接効果による寸法変動量は、式（２）のようにして求めることができる。
【００２８】
次に、実際のフォトマスクに形成されるフォトマスクパターンのデータに光近接効果補正を行なう場合のステップを図３に示し、この図３の各ステップをわかりやすく説明するためのフォトマスクパターンを図４〜図８に示す。なお、光学条件は上述した光学条件と同じ条件とする。
【００２９】
まず図３のフロー図において、ステップ１０およびステップ２０は、上述した光近接効果の２つの特性を導くステップである。
【００３０】
まず、図４にフォトマスクに形成されるべきフォトマスクのパターンを示す。このパターンには、複数の異なる形状を有するＰ１〜Ｐ５のパターンが所定の位置に形成されており、これらのパターンはフォトマスクにおいて遮光部を構成する。
【００３１】
次に、図５を参照して、フォトマスクパターンＰ１〜Ｐ５の各辺をそれぞれ０．３０μｍ以下の分割辺に区分する。このステップは、図３に示すＳ３０に対応する。
【００３２】
次に、図６を参照して、区分された分割辺の中点（Ｃ１  ）を中心として、判断距離（ｄ１＝１．６μｍ）を半径とする円を描き、この円内にフォトマスクパターンの占める分割辺の面積率を測定する。この面積率をすべての分割辺について測定する。このステップは、図３に示すＳ４０に対応する。
【００３３】
次に、図７を参照して、各分割辺の面積率と、上述の図２で求められた面積率判断基準とを比較し、各分割辺の光近接効果補正が必要か否かの判断を行なう。これは、図３のステップ５０に対応する。このようにして光近接効果補正を行なうか否かの判断を行なったものが図７であり、各分割辺において、太字黒線で示される分割辺は光近接効果補正が不要である分割辺を示し、点線で示される辺は光近接効果補正が必要である分割辺を示している。
【００３４】
次に、図８を参照して、光近接効果補正が必要な分割辺に対して、図２に示される面積率判断基準から得られる光近接効果の寸法変動量に基づいて、フォトマスクパターンのデータの修正を行なう。このステップは、図３に示すＳ６０である。
【００３５】
ここで、フォトマスクパターンの面積率が３０〜４０％の間における光近接効果による寸法変動量は、上述の式（２）で導くことができる。なお、図２より、フォトマスクパターンの面積率が３０％以下の場合は、光近接効果による寸法移動量は、０．０３μｍの一律補正とすることができる。
【００３６】
このようにしてフォトマスクパターンデータの修正を行なったものが図８である。このデータに基づいて光分布シミュレーションおよび現像シミュレーションが行なわれるが、補正不要と判断された分割辺に対しては再度シミュレーションを行なう必要がない。
【００３７】
したがって、データの修正を行なった分割辺のみに対してシミュレーションを行なえばよく、従来の光近接効果補正方法に比べてシミュレーションに基づく計算時間を短縮させることが可能となる。また、分割辺の長さを０．３０μｍとしていることから、補正の精度を高く維持させることが可能となる。
【００３８】
（実施の形態２）
この実施の形態２における光近接効果補正方法は、上述した実施の形態１における光近接効果方法よりも補正精度があまり必要なく、一方実施の形態１よりも高速補正が必要な場合に、図９に示すように、一定のフォトマスクパターンの面積率（３３％）以下の場合、一括した寸法変動量（０．０２μｍ）を与えるようにしたものである。
【００３９】
ここで、この寸法変動量０．０２μｍは、光近接効果補正が必要であるフォトマスクパターンの平均的な寸法変動量として、０．０１μｍ〜０．０３μｍの中点ということで決定している。このように光近接効果の寸法変動量を一括寸法変動量とすることで、フォトマスクパターンデータ処理後の光学像シミュレーションが不要となるため、実施の形態１に比べてさらにシミュレーションに要する計算時間の短縮を図ることが可能となる。
【００４０】
（実施の形態３）
この実施の形態における光近接効果補正方法は、図２に示されるフォトマスクパターンの面積率と光近接効果による寸法変動量との関係に、さらにフォトマスクを透過した露光光によって露光されるレジスト材料による光学条件を考慮に入れ、光近接効果による変動量の高精度化を図るものである。
【００４１】
図１０を参照して、レジスト膜Ａに示されるグラフは、図２に示されるグラフと同一のデータであり、レジスト膜Ｂに示されるグラフは、レジスト膜Ａと異なるレジスト膜を用いた場合のグラフである。
【００４２】
ここで、レジスト膜Ａは、三菱化学製、ｉ線ポジレジストｉ８３００Ｂ（膜厚７５００Å）を用いたものであり、レジスト膜Ｂは、三菱化学製、ｉ線ポジレジストｉ８０００（膜厚７５００Å）を用いたものである。
【００４３】
図１０に示される実験結果から明らかなように、レジスト膜Ａを用いた場合、実施の形態１で説明したように、フォトマスクパターンの面積率が４０％以上の場合は、光近接効果による変動量を０とすることができる。一方、レジスト膜Ｂを用いた場合、フォトマスクパターンの面積率は５０％以上の場合のときに、光近接効果による寸法変動量が０であるとすることができる。また、図２によって示される式（２）の値も、レジスト膜Ｂにおいては異なり、補正が必要とされる分割辺に与えられる寸法変動量も異なることになる。
【００４４】
このように、フォトマスクを透過した露光光によって露光されるレジスト材料による光学条件を考慮に入れることによって、光近接効果における分割辺に与える移動量の高精度化を図ることが可能となる。
【００４５】
（実施の形態４）
この実施の形態における光近接効果補正方法においては、上述した実施の形態１と比較して、分割辺の光近接効果補正の要否の判断を行なう際に、判断距離（ｄ１）の半径の円内における他の露光ポイントからの距離による影響を考慮に入れて判断距離の決定を行ない、これにより光近接効果による寸法変動量の高精度化を図ろうとしている点が異なっている。
【００４６】
フォトマスクを透過したパターンを形成する露光光は干渉性を持っており、図１１に示すように、露光ポイントの点像のフーリエ変換はベッセル関数で表わすことができる。
【００４７】
ここで、ベッセル関数は回折光の発生する点から距離の関数として表わすことができ、距離が離れるほど光学像の強度は低下し、その影響は小さくなる。露光装置においては、露光光の光源を点光源の集まりであると考えられるので、同様のことが起こり、露光ポイントに対して他の近い露光ポイントからの影響が大きいと考えられる。したがって、実効的には上述した式（１）に係数ｋをかけた下記の式（３）に規定される式を用いて、判断距離ｄ１′を求めることができる。
【００４８】
ｄ１′＝ｋ・λ／ＮＡ（１−σ）                          …  （３）
λ：波長
ＮＡ：開口数
σ：部分コヒーレンス
これにより、下記に示す式（４）により判断距離ｄ１′の半径の円内における他の露光ポイントから受ける影響を考慮に入れた場合の面積率判断基準を求めることが可能となる。
【００４９】
Ｓａｌｌ＝ａ・Ｓ′＋  Ｓ                                …  （４）
Ｓａｌｌ：トータルの面積率判断基準
Ｓ：判断距離ｄ１′からｄ１までの範囲の面積率
Ｓ′：露光ポイントから距離ｄ１′までの面積率
ａ：係数
その結果、実施の形態１における光学条件の場合、ｄ１＝１．６μｍ、ｄ１′＝０．８μｍ、ｋ＝０．５とした場合の近接効果による寸法変動量とフォトマスクパターンの面積率との関係は図１２に示すようになり、実施の形態１に比べより高精度に寸法変動量を求めることが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
この発明に基づく光近接効果補正によれば、フォトマスクパターンの辺を所定長さに分割し、各分割辺について光近接効果補正が必要か否かの判断を行ない、光近接効果補正の必要な分割辺のみに対してフォトマスクパターンデータの修正を行なっている。これにより、シミュレーションは補正されたデータのみについて行なうことで済むため、すべてのデータについてシミュレーションを行なう従来の光近接効果補正に対して、シミュレーションにかかる計算時間を大幅に短縮させることが可能となる。
【００５１】
また、フォトマスクパターンの各辺の分割長さも、可能な限り細かく分割することで、補正の精度を高く維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における光近接効果による寸法変動量と露光ポイントの光近接効果の影響を受ける距離との関係を示す図である。
【図２】実施の形態１における光近接効果による寸方変動量とフォトマスクパターン（遮光部）の面積率との関係を示す図である。
【図３】実施の形態１における光近接効果補正方法のフロー図である。
【図４】実施の形態１におけるフォトマスクに形成されるフォトマスクパターンを示す第１の図である。
【図５】実施の形態１におけるフォトマスクに形成されるフォトマスクパターンを示す第２の図である。
【図６】実施の形態１におけるフォトマスクに形成されるフォトマスクパターンを示す第３の図である。
【図７】実施の形態１におけるフォトマスクに形成されるフォトマスクパターンを示す第４の図である。
【図８】実施の形態１におけるフォトマスクに形成されるフォトマスクパターンを示す第５の図である。
【図９】実施の形態２における光近接効果による寸法変動量とフォトマスクパターン（遮光部）の面積率との関係を示す図である。
【図１０】実施の形態３における光近接効果における寸法変動量とフォトマスクパターン（遮光部）の面積率との関係を示す図である。
【図１１】実施の形態４におけるフーリエ変換とベッセル関数の関係を示す図である。
【図１２】実施の形態４における光近接効果による寸法変動量とフォトマスクパターン（遮光部）の面積率との関係を示す図である。
【図１３】光近接効果による寸法変動を説明するための図である。
【図１４】従来技術における光近接効果補正方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５  フォトマスクパターン、ｄ１，ｄ１′  判断距離。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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