(57)【要約】【課題】リソグラフィーにおいて露光されるパターンに発生する寸法変動を定量的に見積もり、これに基づいてパターン寸法を容易且つ正確に補正する。【解決手段】テストパターンを有する試験用フォトマスク１と、この試験用フォトマスク１を用いて、テストパターンにおける寸法変動を距離の関数として開口率との関係で定量化する定量化手段２と、複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、補正領域ごとに開口率を算出する開口率算出手段３と、開口率算出手段３で算出された開口率を試験用フォトマスク１を用いた定量化の結果に入力して、実デバイスパターンの寸法変動を補正領域ごとに算出し、これに基づき実デバイスパターンの設計データを補正するデータ補正手段４と、近接効果を補正する近接効果補正手段５とから補正装置が構成される。【選択図】　図１
2004126486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィーにおいて形成する実デバイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を補正するパターン寸法補正装置であって、
テストパターンを有する試験用フォトマスクと、
前記試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する定量化手段と、
複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する開口率算出手段と、
前記開口率算出手段で算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正するデータ補正手段と
を含むことを特徴とするパターン寸法補正装置。
【請求項２】
前記試験用フォトマスクの前記テストパターンは、前記寸法変動を見積もる対象となる測定用パターンと、前記測定用パターンに前記寸法変動を発生せしめる光透過領域であり、前記測定用パターンからの距離の異なる複数のフレア発生パターンとを有することを特徴とする請求項１に記載のパターン寸法補正装置。
【請求項３】
複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する開口率算出手段と、
算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正するデータ補正手段と
を含むことを特徴とするパターン寸法補正装置。
【請求項４】
前記開口率算出手段は、前記各補正領域の面積密度を求め、ガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【請求項５】
前記開口率算出手段は、前記各補正領域の面積密度を求め、少なくとも２つのガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【請求項６】
前記データ補正手段は、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、ガウシアン関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【請求項７】
前記データ補正手段は、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、台形関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【請求項８】
光近接効果補正手段を更に含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【請求項９】
フォトリソグラフィーにおいて形成する実デバイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を補正するパターン寸法補正方法であって、
テストパターンを有する試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する第１のステップと、
複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する第２のステップと、
算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第３のステップと
を含むことを特徴とするパターン寸法補正方法。
【請求項１０】
複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する第１のステップと、
算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第２のステップと
を含むことを特徴とするパターン寸法補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程の一つであるリソグラフィー工程において形成するデバイスパターンの寸法を修正するパターン寸法補正装置及び補正方法に関し、例えばＩＣ，ＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、ＣＣＤ等の撮像素子などの各種デバイスの製造に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
パターン形成技術において、光リソグラフィーを用いた半導体デバイス製造が行われている。光リソグラフィーは、フォトマスクであるレチクルに所望のパターンを作製し、縮小光学系を介して試料基板上にパターンを転写する手法である。試料基板には、レジストと呼ばれる感光性樹脂が形成されており、転写されたパターンの潜像を現像液による露光部と未露光部の溶解速度差を利用し、パターンを形成してエッチングすることにより、所望の材料加工を行うことができる。
【０００３】
露光技術において、微細なパターンを精度良く転写するため、露光光の波長、レチクル構造を最適にする他に近接するパターンの影響を計算・算出し補正を行っている。この補正はＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）と呼ばれ、パターンの転写像を露光装置の照明条件（ＮＡ，　Ｓｉｇｍａ）や露光条件（レジスト材料、　露光波長）等を鑑み、光近接効果の影響を計算もしくは実験により補正量を算出し、レチクル寸法を補正する。
【０００４】
ところが、ＯＰＣでは補正できない成分、例えば、露光装置のフレアやエッチング時による疎密パターンの寸法差が存在し、形成するパターンの寸法が変動する。露光装置のフレアは、レンズの微細な凹凸や屈折率の変動、ウェハ表面で反射散乱光によって発生する。更に近時では、各パターンの周辺の状況に依存した局所的なフレアの発生が問題視されつつある。これは、いわゆるローカルフレアと呼ばれており、用いる露光光の波長（１９３ｎｍに代表される短波長）等に依存したレンズ材料の特殊性により生じるものであり、転写するパターンの形状やライン幅に不測の変化を生ぜしめる主原因となる。また、エッチングにおいては、被エッチング面積が多い領域では、反応ガスの欠如もしくは反応生成物の増加が起こり、任意の領域での面積依存、寸法依存でパターンの形成精度の劣化を招いている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５２９９９号公報
【特許文献２】
特開２００１−１１２７８７号公報
【特許文献３】
特開２００１−１５３２３３号公報
【非特許文献１】
Ｔａｅ　Ｍｏｏｎ　Ｊｅｏｎｇ，　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ　（Ｓａｍｓｕｎｇ），　’Ｆｌａｒｅ　ｉｎ　Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ　Ｔｏｏｌｓ’，　Ｊｐｎ．　Ｊ．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｖｏｌ．　４１（２００２）　５１１３．
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような露光装置のローカルフレアやエッチングにおけるローディング効果による寸法変動を精度良く補正することは困難である。
【０００７】
上述したローカルフレアは、半導体装置における所期の各パターンを良好に形成するためには、これを定量化して除去すべきものであるが、上述したように極最近になってクローズアップされつつある問題であるため、現在のところ、特にこのローカルフレアに特定してこの問題を意識的に解決するための好適な何等かの手法は案出されていない状況にある。
【０００８】
また、光近接効果補正の場合、数μｍの領域にあるパターンより光近接効果を計算しているが、フレアの影響のように数十μｍの範囲まで計算することは、時間の制約から困難であり、また、光強度の近接効果で説明することが困難であった。また、エッチングにおけるローディング効果の影響は、当然ながら光強度計算では説明できない。
【０００９】
本発明は、前記問題を解決すべくなされたものであり、リソグラフィーにおいて露光されるパターンに発生する寸法変動を定量的に見積もり、これに基づいてパターン寸法を容易且つ正確に補正し、極めて信頼性の高いデバイスを製造することを可能とするパターン寸法補正装置及び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】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１１】
本発明のパターン寸法補正装置及び補正方法は、フォトリソグラフィーにおいて形成する実デバイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を補正するものを対象とする。
【００１２】
本発明のパターン寸法補正装置は、テストパターンを有する試験用フォトマスクと、前記試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する定量化手段と、複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する開口率算出手段と、前記開口率算出手段で算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正するデータ補正手段とを含む。
【００１３】
本発明のパターン寸法補正装置の他の態様は、複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する開口率算出手段と、算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正するデータ補正手段とを含む。
【００１４】
本発明のパターン寸法補正方法は、テストパターンを有する試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する第１のステップと、複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する第２のステップと、算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第３のステップとを含む。
【００１５】
本発明のパターン寸法補正方法の他の態様は、複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する第１のステップと、算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第２のステップとを含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
−本発明の基本骨子−
始めに、本発明の基本骨子について説明する。
本発明者らは、パターンに寸法変動をもたらすローカルフレアやエッチングにおけるローディング効果の影響が、着目するパターンに近接するパターンの開口率やパターン間の距離に関係して発生することを見出した。
【００１７】
例えば、図１に示すようなホールパターンをＡｒＦ露光装置で露光現像した場合、周辺から中心方向に向かって計測すると、周辺から数十μｍにわたり、１０ｎｍ以上徐々にホール寸法が大きく変化していく。その一方で、前記ホールパターンについて、光近接効果シミュレーションを行うと、最外周のパターンのみの寸法が２ｎｍ程度小さくなるだけである。即ち、実験による結果と光近接効果シミュレーションとの乖離が発生しおり、パターン寸法が距離や開口率により変動し、ローカルフレアによる影響が発生していることが判る。
【００１８】
即ち、着目する任意の実デバイスパターン（実際にリソグラフィー工程で作製されるデバイスパターン）において、当該実デバイスパターンの周辺のパターンを探し出し、距離の関数で実デバイスパターンの開口率を算出する。前記関数は、より近接している場所の影響を強く表現できるものであることが必要であり、ガウシアン関数やダブルガウシアン関数、三角波の関数等が適当である。このとき、本発明では、処理速度の向上を考慮して、各実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、補正領域ごとに開口率を算出する。具体的には、露光領域を一辺数μｍ程度のオーダーでメッシュの補正領域に区切り、そのメッシュ内で開口率は均一なものとして計算する。これは面積密度法と呼ばれており、処理速度を大幅に向上させることができる。
【００１９】
実デバイスパターンの寸法変動を算出するには、光強度プロファイルをガウシアンもしくは台形の関数で近似し、パターンデータから算出した開口率と試料基板上に形成されたパターンのＳＥＭ等による実測寸法との相関を求める。これにより、任意パターンの周辺の開口率を関数で近似し、寸法変動を予測することができる。実デバイスパターンの設計データを補正することにより、光リソグラフィーにおけるローカルフレアの影響の補正されたパターンを備えたフォトマスク（レチクル）を作製することが可能となる。なお、レチクル寸法を補正する場合、光近効果があるため、前記寸法変動をレチクル寸法変化量に換算もしくは光近接効果補正処理を行い、所望のレチクル上の寸法データを作成する。
【００２０】
−具体的な実施形態−
以下、上述した本発明の基本骨子を踏まえ、具体的な実施形態について説明する。
本実施形態では、リソグラフィー工程において形成するデバイスパターンの寸法を修正するパターン寸法補正装置及び補正方法を開示する。なお、本実施形態では、パターン寸法の変動が露光装置のローカルフレアによる影響とした場合を記述するが、エッチング工程におけるローディング効果による影響も同様に周辺のパターンの開口率との関係から導き出すことができる。
【００２１】
このパターン寸法補正装置は、図２に示すように、テストパターンを有する試験用フォトマスク１と、この試験用フォトマスク１を用いて、テストパターンにおける寸法変動を距離の関数として開口率との関係で定量化する定量化手段２と、複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、補正領域ごとに開口率を算出する開口率算出手段３と、開口率算出手段３で算出された開口率を試験用フォトマスク１を用いた定量化の結果に入力して、実デバイスパターンの寸法変動を補正領域ごとに算出し、これに基づき実デバイスパターンの設計データを補正するデータ補正手段４と、近接効果を補正する近接効果補正手段５とを含み構成されている。
【００２２】
以下、上記構成のパターン寸法補正装置を用いた補正方法について、上述の各手段の機能と共に説明する。
図３は、パターン寸法補正の各手順を示すフローチャートである。
図３（ａ）の手順１では、開口率とパターン寸法変動の関係に基づき、後述するステップＳ２〜５を経ることにより実デバイスパターンの寸法を各補正領域の開口率から補正を行い、その後、近接効果補正手段５を用いたステップＳ６による光近接効果補正を行って、作製するレチクル用の設計データを作成する。
【００２３】
また、図３（ｂ）の手順２では、ステップＳ１２による光近接効果補正を行った後に、後述するステップＳ１３〜１６を経ることにより実デバイスパターンの寸法を各補正領域の開口率から補正を行い、作製するレチクル用の設計データを作成する。なお、前記補正値はウェーハ上の数値であるため、レチクル上の寸法補正値としては、露光条件やパターン種に応じた値をとることになる。手順１，２のように、光近接効果補正を付随的に行うのは、光近接効果補正と開口率変化に伴う寸法変動とは独立に発生するものであり、各々の補正を独立して行う必要があるためである。
【００２４】
更に、図３（ｃ）の手順３では、ステップＳ２２による光近接効果補正を行った後に、後述するステップＳ２３〜２６を経て、再びステップＳ２７による光近接効果補正を行って、作製するレチクル用の設計データを作成する。これは、例えば、光近接効果補正した後にパターン開口率による補正を行うと、補正された設計データ通りに試料基板上のフォトレジストにパターン形成を行うためには、再度の光近接効果補正が必要になる場合があるからである。
【００２５】
以下、図３（ａ）を例に採り、ステップＳ１〜６を説明する。
始めに、設計データをパターン寸法補正装置に入力する（ステップＳ１）。
続いて、定量化手段２により、試験用フォトマスク１を用いて、テストパターンにおける寸法変動を距離の関数として開口率との関係で定量化する（ステップＳ２）。
【００２６】
ここで、試験用フォトマスク１は、図４（ａ）に示すように、テストパターン２１を有しており、各テストパターンは、例えばパターン寸法（ここではライン幅）が１２０μｍの試験パターン１１と、この試験パターン１１を囲む輪帯形状の光透過領域を形成する例えば２．７６μｍ幅のフレア発生パターン１２とが組み合わされた基本構成を有して構成されている。ここでは、フレア発生パターン１２の半径を変えて露光することで、計測する中心の試験パターン１１に与える開口率と距離の関係を求めている。露光は、ＡｒＦ露光装置でポジ型のレジストを用い、フレア発生パターン１２の露光を行わない試験パターン１１のみの露光を基準としている。
【００２７】
図４（ｂ）に、フレア発生パターン１２の露光の半径と試験パターン１１に生じたパターン寸法変動との関係を示す。ここでは、パターン寸法変動を基準の基準の試験パターン１１のみで露光した場合との差分で表している。
フレア発生パターン１２の露光の半径が大きい領域では、遠くからのローカルフレアの影響を受けることになり、ある程度の距離が離れると寸法変動が発生せずに、基準の試験パターン１１のみを形成した場合と同じ寸法が得られる（差分値が０に近い値となる。）。その一方で、フレア発生パターン１２が近づくとローカルフレアの影響を受け、試験パターン１１のパターン寸法の測定値（差分値）が大きくなることが判る。
【００２８】
続いて、開口率算出手段３により、分割された補正領域ごとに開口率を算出する（ステップＳ３）。
ここで、任意の実デバイスパターンにおいて、ローカルフレアの影響を受ける開口率を計算するには、任意のパターン各々において、近接するパターンを距離の関数として積分することで算出できる。開口率を近似する関数としては、γを開口率の影響とした場合、式（１）に示すガウシアン関数や式（２）に示す三角波が利用可能である。
【００２９】
【数１】
2004126486.tif 000003
【００３０】
上述のように、任意の全てのパターンについて計算する場合、処理速度に著しい遅延を来すことになる。そこで本実施形態では、実用的な処理速度を得るため、複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割、ここでは任意のグリッドでメッシュ分割し、補正領域単位で開口率を求めている。このように補正領域に分割し、パターン密度を近似する方法は、電子線露光技術において、後方散乱電子の影響を計算する際、面積密度法と呼ばれている（特開２００１−５２９９９）。分割した補正領域で、パターン開口率を表現する場合、分割するグリッドの大きさは、ローカルフレア等の影響を及ぼす範囲の１／１０程度以下にすることが望ましい。
【００３１】
例えば、図４（ａ）に示したようなテストパターンを基に、（１）式で示すガウシアン関数でローカルフレアの影響（γ）を計算した結果を図５に示す。
図４（ｂ）の実験結果と図５の計算結果とを比較すると、γ値は５μｍ程度であり、分布の傾向が一致することが判る。即ち、開口率の影響は５μｍ程度とし、０．５μｍ程度のグリッドで分割して補正領域を形成するのが妥当と考えられる。
【００３２】
ここで、開口率を近似する関数としては、（１）式で示すガウシアン関数（シングルガウシアン関数）に替わり、２つのガウシアン関数（ダブルガウシアン関数）、或いは３つ以上のガウシアン関数を用いることも考えられる。そこで、ダブルガウシアン関数を例に採り、その適用の可否について考察する。
【００３３】
ローカルフレア発生のテストパターンとしては、図４（ａ）の例のみならず、例えば図６（ａ）〜図６（ｄ）のような４種のものを用いることも考えられる。図６（ａ）は輪帯形状の光透過領域を形成する例えば２．７μｍ幅のフレア発生パターン３１のみを有するテストパターン２２、図６（ｂ）は帯状のフレア発生パターン３３及びこのフレア発生パターン３３と順次離間されてなる複数のライン状の試験用パターン３２を有するテストパターン２３、図６（ｃ）は円盤状にくり貫かれたフレア発生パターン３５及びこのフレア発生パターン３５内に配されたライン状の遮光パターン３４を有するテストパターン２４、図６（ｄ）は帯状の試験用パターン３６及びこれと平行に形成された帯状（幅１μｍ）のフレア発生パターン３７を有するテストパターン２５を例示している。
【００３４】
任意のパターンに影響を与える開口率を任意のパターンからの距離の関数として算出する場合、図６（ａ）〜図６（ｄ）のような４種類パターンで推測することも可能であり、同一の解が導き出せるはずである。
【００３５】
開口率の影響をシングルガウシアン関数でフィッティングした結果を図７に示す。ここで、図６（ａ）のテストパターンの場合が図７（ａ）に対応し、図６（ｂ）が図７（ｂ）、図６（ｃ）が図７（ｃ）、図６（ｄ）が図７（ｄ）にそれぞれ対応する。テストパターンによって、フィッティングのされ方が異なっているのが判る。傾向としては、より遠くの影響を受けている一方、任意パターン近傍で寸法が変化しているところがあることが判る。つまり、実験結果をより忠実に表現しようとした場合、複数のガウシアン関数でより精度良く合わせ込める可能性がある。
【００３６】
そこで、開口率の影響を２つのガウシアン関数、即ち、下記のダブルガウシアン関数（１’）式でフィッティングした結果を図８に示す。なお、βは、開口率の影響を寸法変動に取り込む際の係数である。図８でも図７と同様に、図６（ａ）のテストパターンの場合が図８（ａ）に対応し、図６（ｂ）が図８（ｂ）、図６（ｃ）が図８（ｃ）、図６（ｄ）が図８（ｄ）にそれぞれ対応する。
【００３７】
【数２】
2004126486.tif 000004
【００３８】
このように、シングルガウシアン関数よりもダブルガウシアン関数を用いた方が、４つのテストパターン全てに精度良く合わせ込めていることが判る。
【００３９】
図９を参照して、面積密度法による、ローカルフレアの影響に基づいた実効的な面積密度をガウシアン近似により計算する方法を説明する。図９は、露光データを寸法がＡ×Ａの矩形形状の補正領域に分割した状態を示す図である。ここで、（ｌＡ，　ｍＡ）だけ離れた（　ｉ　＋　ｌ，　ｊ　＋　ｍ）番目の補正領域の寸法変動量は露光装置によるローカルフレア等に起因する拡がりを有するので、（　ｉ，　ｊ）番目の補正領域の寸法変動に影響を与える。この（ｌＡ，　ｍＡ）だけ離れた（　ｉ　＋　ｌ，　ｊ　＋　ｍ）番目の補正領域からのローカルフレアによる寄与ａｌ，ｍはＡ×Ａの領域からの影響を積分する形で以下の式（３）により表すことができる。三角波で近似する場合は、式（３）のｅｘｐ部を式（２）に置き換えればよい。
【００４０】
【数３】
2004126486.tif 000005
【００４１】
ここで、（ｌＡ，　ｍＡ）だけ離れた（　ｉ　＋　ｌ，　ｊ　＋　ｍ）番目の補正領域におけるパターンの面積密度をαｉ＋ｌ，　ｊ＋ｍとすると、（　ｉ　＋　ｌ，　ｊ　＋　ｍ）番目の補正領域からのローカルフレアの寄与分は、ａｌ，ｍ×αｉ＋ｌ，　ｊ＋ｍとなる。従って平滑化処理後の（　ｉ，ｊ）番目の補正領域の実効的な面積密度α’ｉ，　ｊを中心とする半径２γ程度の領域にある各補正領域からの寄与を総和として取り込めば良く、式（４）で表すことができる。
【００４２】
【数４】
2004126486.tif 000006
【００４３】
続いて、データ補正手段４により、算出された開口率とパターン寸法変動との関係を関数で示す（ステップＳ４）。
近似の手法としては、ガウシアンの関数もしくは台形波形が利用できる。例えば、ガウシアン関数で寸法変動値を近似した場合、寸法変動に関係するパラメータをαとすると式（５）で表すことができる。
【００４４】
【数５】
2004126486.tif 000007
【００４５】
即ち、任意のパターンにおける寸法は、開口率を取り込んだ式（４）と寸法変動を説明する式（５）を面積分した値の和に関係してくる。補正後のパターン寸法をＷとすると、式（６）に示すように、上記開口率分と寸法変動分の和が、ある閾値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）となる値から算出できる。なお、βは、開口率の影響を寸法変動に取り込む際の係数である。
【００４６】
【数６】
2004126486.tif 000008
【００４７】
このように、ダブルガウシアンでパターン寸法の補正値を算出する場合、寸法変動量を第１項で示すガウシアンで十分説明できるかが問題となる。そこで、上記ダブルガウシアンを用い、求めた任意のパターンにおける開口率と寸法変動を推測した例を示す。（３）式及び（５）式で必用となるα、β、γのパラメータを図４（ｂ）に示す開口率とパターン寸法との関係に近似させる際に、α値を意図的に変化させてフィッティングし、パターン寸法が１４０ｎｍのパターンについてシミュレーションした結果を図１０に示す。αの値が８０ｎｍより大きくなると、αが７０ｎｍ以下の集団から寸法補正値が乖離し始める。これは、任意のパターンサイズにおいて、開口率をパターン寸法に表現するうえで有効なαの値が存在していることを示しており、αは対象とするパターンサイズの１／２以下にする必用があることが判る。
【００４８】
このことは、開口率とパターン寸法との関係がリニアに近く変動しており、ガウシアンでは、裾やピーク付近では、リニア関数から急激にずれることに起因していると推測される。そこで、図１１に示すように、近似の関数として台形波を用いることも可能なことが判る。台形波で近似する場合には、式（６）の第１項を式（７）で表現できる。開口率が０〜１００％まで最大に変化したときの寸法差をα、任意強度が１／２で寸法Ｗになっている。
０≦　ｘ　＜　ｗ／２　−　α／２　の場合　　　　　　　　ｆ（ｘ）　＝　１
ｗ／２　−　α／２　≦　ｘ　≦　ｗ／２　＋　α／２　の場合　ｆ（ｘ）　＝　０．５（ｘ　−　ｗ／２）／　α　−　１／２ｘ　＞　ｗ／２　＋　α／２　の場合　　　　　　　　　　　　　ｆ（ｘ）　＝　０・・・（７）
【００４９】
このようにして、任意の実デバイスパターンにおける開口率を補正領域毎にガウシアンもしくは三角波で近似し、パターン寸法の変動量を開口率に関係して補正できるようにガウシアンもしくは台形波で近似し、補正量を抽出・補正する手順となる。なお参考として、電子線リソグラフィー技術では、物理的な意味をもった前方散乱および後方散乱を各々ガウシアンで近似し、補正領域毎に近接効果補正を行う手法がある（特開２００１−１１２７８７、特開２００１−１５３２３３）。
【００５０】
任意のパターン寸法を、開口率の影響を面積密度法に基づきガウシアン関数で近似し、寸法変化量をガウシアン関数で近似した場合の評価結果を図１２に示す。
この計算において、パラメータα、β、γは、図４（ｂ）に示す露光結果よりフィッティングした。実測値は、ＡｒＦ露光装置、ポジ型レジストを使用し、ＳＥＭで実測した値である。なお、評価は図１に示すホールパターン（ピッチ２８０ｎｍ、Ｖｉａ１４０ｎｍのパターンが並んでいるパターン）で行われており、パターン領域のコーナーから中心に向かって、ＳＥＭによる実測及び計算を行っている。横軸は、パターン領域のコーナーから中心に向かって計測された数であり、縦軸は実測及び計算したホール寸法である。ホール寸法は、中心に向かって寸法が大きくなっているが、本実施形態の方法により計算した値で説明できることが判る。この場合には、パターン寸法の変動量をガウシアンで近似した結果であるが、台形波でも同様な結果が得られている。即ち、本実施形態により、ローカルフレアの影響に起因する寸法変動が開口率により変化することを説明でき、この値に基づいてパターン寸法値の補正を行うことで、高精度の寸法精度が得られることが判る。
【００５１】
更に、任意のパターン寸法を、開口率の影響を面積密度法に基づきダブルガウシアン関数で近似し、寸法変化量をガウシアン関数で近似した場合の評価結果を図１２に加えた様子を図１３に示す。
このように、開口率の影響をダブルガウシアン関数で近似した場合も、これをシングルダブルガウシアン関数で近似した場合と同様、ローカルフレアの影響に起因する寸法変動が開口率により変化することを説明でき、この値に基づいてパターン寸法値の補正を行うことで、高精度の寸法精度が得られることが判る。
【００５２】
なお、本実施形態では、開口率変動に伴う寸法補正について述べたが、上述したように光リソグラフィーでは光近接効果の影響があるため、この開口率による寸法補正を行った後、光近接効果補正を加える（ステップＳ５）。因みに、本実施形態における試験用フォトマスク１の試験用パターン２１では、光近接効果補正量は、最外周パターンのみ２ｎｍ程マスクサイズを大きくすることになる。
【００５３】
そして、レチクルを作製するための実デバイスパターンの設計データを出力する（ステップＳ６）。
【００５４】
なお、本実施形態では、露光即ちローカルフレアによる影響の補正について述べたが、開口率に関係して寸法変動するエッチングにおけるローディング効果の補正も同様に行うことが可能である。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、光リソグラフィーにおいて露光されるパターンに発生する寸法変動を定量的に見積もり、これに基づいてパターン寸法を容易且つ正確に補正し、極めて信頼性の高いデバイスを製造することが可能となる。
【００５６】
上述した実施形態によるパターン寸法補正装置及び方法を構成する各手段、並びにターン寸法補正方法の各ステップ（図３（ａ）のステップ１〜６、図３（ｂ）のステップ１１〜１６、図３（ｃ）のステップ２１〜２７）は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
【００５７】
具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体（光ファイバ等の有線回線や無線回線等）を用いることができる。
【００５８】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。
【００５９】
例えば、図１４は、一般的なパーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図１４において、１２００はコンピュータＰＣである。ＰＣ１２００は、ＣＰＵ１２０１を備え、ＲＯＭ１２０２又はハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、或いはフレキシブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行し、システムバス１２０４に接続される各デバイスを総括的に制御する。
【００６０】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００６１】
（付記１）フォトリソグラフィーにおいて形成する実デバイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を補正するパターン寸法補正装置であって、
テストパターンを有する試験用フォトマスクと、
前記試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する定量化手段と、
複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する開口率算出手段と、
前記開口率算出手段で算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正するデータ補正手段と
を含むことを特徴とするパターン寸法補正装置。
【００６２】
（付記２）前記試験用フォトマスクの前記テストパターンは、前記寸法変動を見積もる対象となる測定用パターンと、前記測定用パターンに前記寸法変動を発生せしめる光透過領域であり、前記測定用パターンからの距離の異なる複数のフレア発生パターンとを有することを特徴とする付記１に記載のパターン寸法補正装置。
【００６３】
（付記３）前記定量化手段は、前記各フレア発生パターンに対応した前記測定用パターンの前記寸法を、当該測定用パターンと前記各フレア発生パターンとの前記距離との関係で定量化し、これに基づき前記寸法変動を前記開口率との関係で定量化することを特徴とする付記２に記載のパターン寸法補正装置。
【００６４】
（付記４）前記開口率算出手段は、前記各補正領域の面積密度を求め、ガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【００６５】
（付記５）前記開口率算出手段は、前記各補正領域の面積密度を求め、少なくとも２つのガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【００６６】
（付記６）前記データ補正手段は、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、ガウシアン関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【００６７】
（付記７）前記データ補正手段による前記寸法変動の算出に用いるガウシアン関数は、ガウシアンの１／ｅの値が前記実デバイスパターンに含まれる最小パターン幅の１／２以下であり、且つ１／２に近い数値であることを特徴とする付記６に記載のパターン寸法補正装置。
【００６８】
（付記８）前記データ補正手段は、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、台形関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【００６９】
（付記９）光近接効果補正手段を更に含むことを特徴とする付記１〜８のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【００７０】
（付記１０）複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する開口率算出手段と、
算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正するデータ補正手段と
を含むことを特徴とするパターン寸法補正装置。
【００７１】
（付記１１）前記開口率算出手段は、前記各補正領域の面積密度を求め、ガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする付記１０に記載のパターン寸法補正装置。
【００７２】
（付記１２）前記開口率算出手段は、前記各補正領域の面積密度を求め、少なくとも２つのガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする付記１０に記載のパターン寸法補正装置。
【００７３】
（付記１３）前記データ補正手段は、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、ガウシアン関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする付記１０〜１２のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【００７４】
（付記１４）前記データ補正手段による前記寸法変動の算出に用いるガウシアン関数は、ガウシアンの１／ｅの値が前記実デバイスパターンに含まれる最小パターン幅の１／２以下であり、且つ１／２に近い数値であることを特徴とする付記１３に記載のパターン寸法補正装置。
【００７５】
（付記１５）前記データ補正手段は、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、台形関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする付記１０〜１２のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【００７６】
（付記１６）光近接効果補正手段を更に含むことを特徴とする付記１０〜１５のいずれか１項に記載のパターン寸法補正装置。
【００７７】
（付記１７）フォトリソグラフィーにおいて形成する実デバイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を補正するパターン寸法補正方法であって、
テストパターンを有する試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する第１のステップと、
複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する第２のステップと、
算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第３のステップと
を含むことを特徴とするパターン寸法補正方法。
【００７８】
（付記１８）前記試験用フォトマスクの前記テストパターンは、前記寸法変動を見積もる対象となる測定用パターンと、前記測定用パターンに前記寸法変動を発生せしめる光透過領域であり、前記測定用パターンからの距離の異なる複数のフレア発生パターンとを有することを特徴とする付記１７に記載のパターン寸法補正方法。
【００７９】
（付記１９）前記第１のステップは、前記各フレア発生パターンに対応した前記測定用パターンの前記寸法を、当該測定用パターンと前記各フレア発生パターンとの前記距離との関係で定量化し、これに基づき前記寸法変動を前記開口率との関係で定量化することを特徴とする付記１８に記載のパターン寸法補正方法。
【００８０】
（付記２０）前記第２のステップは、前記各補正領域の面積密度を求め、ガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする付記１７〜１９のいずれか１項に記載のパターン寸法補正方法。
【００８１】
（付記２１）前記第２のステップは、前記各補正領域の面積密度を求め、少なくとも２つのガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする付記１７〜１９のいずれか１項に記載のパターン寸法補正方法。
【００８２】
（付記２２）前記第３のステップは、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、ガウシアン関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする付記１７〜２１のいずれか１項に記載のパターン寸法補正方法。
【００８３】
（付記２３）前記第３のステップによる前記寸法変動の算出に用いるガウシアン関数は、ガウシアンの１／ｅの値が前記実デバイスパターンに含まれる最小パターン幅の１／２以下であり、且つ１／２に近い数値であることを特徴とする付記２２に記載のパターン寸法補正方法。
【００８４】
（付記２４）前記第３のステップは、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、台形関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする付記１７〜２１のいずれか１項に記載のパターン寸法補正方法。
【００８５】
（付記２５）光近接効果の補正手段を行う第４のステップを更に含むことを特徴とする付記１７〜２４のいずれか１項に記載のパターン寸法補正方法。
【００８６】
（付記２６）前記第４のステップは、前記第１のステップの前又は前記第３のステップの後、或いは前記第１のステップの前及び前記第３のステップの後の双方に実行されることを特徴とする付記２５に記載のパターン寸法補正方法。
【００８７】
（付記２７）複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する第１のステップと、
算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第２のステップと
を含むことを特徴とするパターン寸法補正方法。
【００８８】
（付記２８）前記第１のステップは、前記各補正領域の面積密度を求め、ガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする付記２７に記載のパターン寸法補正方法。
【００８９】
（付記２９）前記第１のステップは、前記各補正領域の面積密度を求め、少なくとも２つのガウシアン関数を用いた近似計算により前記開口率を算出することを特徴とする付記２７に記載のパターン寸法補正方法。
【００９０】
（付記３０）前記第２のステップは、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、ガウシアン関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする付記２７〜２９のいずれか１項に記載のパターン寸法補正方法。
【００９１】
（付記３１）前記第２のステップによる前記寸法変動の算出に用いるガウシアン関数は、ガウシアンの１／ｅの値が前記実デバイスパターンに含まれる最小パターン幅の１／２以下であり、且つ１／２に近い数値であることを特徴とする付記３０に記載のパターン寸法補正方法。
【００９２】
（付記３２）前記第２のステップは、前記開口率の変動による前記実デバイスパターンの前記寸法変動を、台形関数を用いた近似計算により算出することを特徴とする付記２７〜２９のいずれか１項に記載のパターン寸法補正方法。
【００９３】
（付記３３）光近接効果の補正手段を行う第３のステップを更に含むことを特徴とする付記２７〜３２のいずれか１項に記載のパターン寸法補正方法。
【００９４】
（付記３４）前記第３のステップは、前記第１のステップの前又は前記第２のステップの後、或いは前記第１のステップの前及び前記第２のステップの後の双方に実行されることを特徴とする付記３３に記載のパターン寸法補正方法。
【００９５】
（付記３５）フォトリソグラフィーにおいて形成する実デバイスパターンに、その周辺に存する光透過領域の開口率に依存して発生する寸法変動を補正するに際して、
テストパターンを有する試験用フォトマスクを用いて、前記テストパターンにおける前記寸法変動を距離の関数として前記開口率との関係で定量化する第１のステップと、
複数の前記実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとに前記開口率を算出する第２のステップと、
算出された前記開口率を前記定量化の結果に入力して、前記実デバイスパターンの前記寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第３のステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【００９６】
（付記３６）付記３５に記載のプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【００９７】
（付記３７）複数の実デバイスパターンを有する露光領域を複数の補正領域に分割し、前記補正領域ごとにその光透過領域の開口率を算出する第１のステップと、
算出された前記開口率を用い、前記実デバイスパターンに発生する寸法変動を前記補正領域ごとに算出し、これに基づき前記実デバイスパターンの設計データを補正する第２のステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【００９８】
（付記３８）付記３７に記載のプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、リソグラフィーにおいて露光されるパターンに発生する寸法変動を定量的に見積もり、これに基づいてパターン寸法を容易且つ正確に補正し、極めて信頼性の高いデバイスを製造することを可能とするパターン寸法補正装置及び補正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホールパターンをＡｒＦ露光装置で露光現像した場合の様子を示す概略平面図である。
【図２】本実施形態のパターン寸法補正装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態のパターン寸法補正の各手順を示すフローチャートである。
【図４】試験用フォトマスクの概略構成及び輪帯パターンの露光の半径と試験パターンに生じたパターン寸法変動との関係を示す模式図である。
【図５】図４に示したようなテストパターンを基に、ガウシアン関数でローカルフレアの影響を計算した結果を示す特性図である。
【図６】ローカルフレア発生のテストパターンの他の例を示す模式図である。
【図７】開口率の影響をシングルガウシアン関数でフィッティングした結果を示す特性図である。
【図８】開口率の影響をダブルガウシアン関数でフィッティングした結果を示す特性図である。
【図９】面積密度法による、ローカルフレアの影響に基づいた実効的な面積密度をガウシアン近似による計算方法を説明するための模式図である。
【図１０】α、β、γのパラメータを開口率とパターン寸法との関係に近似させる際に、α値を意図的に変化させてフィッティングし、パターン寸法が１４０ｎｍのパターンについてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図１１】近似の関数として台形波を用いる場合を示す特性図である。
【図１２】任意のパターン寸法を、開口率の影響を面積密度法に基づきガウシアン関数で近似し、寸法変化量をガウシアンで近似した場合の評価結果を示す特性図である。
【図１３】任意のパターン寸法を、開口率の影響を面積密度法に基づきダブルガウシアン関数で近似し、寸法変化量をガウシアンで近似した場合の評価結果を図１２に付加して示す特性図である。
【図１４】一般的なパーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１　試験用フォトマスク
２　定量化手段
３　開口率算出手段
４　データ補正手段
５　近接効果補正手段
１１，３２，３４，３６　試験用パターン
１２，３１，３３，３５，３７　フレア発生パターン
２１，２２，２３，２４，２５　テストパターン
【図１】
2004126486.tif 000009
【図２】
2004126486.tif 000010
【図３】
2004126486.tif 000011
【図４】
2004126486.tif 000012
【図５】
2004126486.tif 000013
【図６】
2004126486.tif 000014
【図７】
2004126486.tif 000015
【図８】
2004126486.tif 000016
【図９】
2004126486.tif 000017
【図１０】
2004126486.tif 000018
【図１１】
2004126486.tif 000019
【図１２】
2004126486.tif 000020
【図１３】
2004126486.tif 000021
【図１４】
2004126486.tif 000022