(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスク作製時に設計パターンに近いマスクパターンを生成するマスクパターン生成方法において、
設計パターンの外縁であるパターンエッジからエッチング変換差の値だけ離れた位置に評価点を付加し、
前記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し、
前記エッチング変換差の値と同値のバイアスと前記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し、
前記算出した転写レジストパターンの外縁であるレジストエッジと前記設計パターンの前記評価点との差を測定し、
前記測定した差が最小となるよう前記パターンエッジを移動する
マスクパターン生成方法。
【請求項２】
前記シミュレーションは、前記レジストにおける光近接効果補正された光強度分布を求める光強度シミュレーションである
請求項１記載のマスクパターン生成方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法を用いて作製されたフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマスクパターン生成方法に関し、特に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を考慮して補正したマスクパターンを生成するマスクパターン生成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造では、フォトマスクをウェハ上に投影露光してパターン形成を行う方法が広く用いられている。このようなフォトマスクには、ガラス基板上に遮光膜によってマスクパターンが形成されている。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形成し、これを忠実にパターニングして作製される。
【０００３】
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。
【０００４】
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、ゲート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 Effect Correction）システムが開発されている。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
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点があった。
【０００８】
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。この方法は、まず、設計パターンのパターンエッジ上であって、そのコーナーとコーナーから所定の間隔をあけた位置とに複数の評価点を付加する。次いで、この設計パターンを用いて転写して所望の線幅を形成することができる露光量を、各評価点のレジスト上あるいはレジスト内の光強度分布から計算する。そして、その露光量を用いて転写した場合に形成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を算出し、その転写レジストパターンの外縁であるレジストエッジの位置を予測する。最後に、レジストエッジと設計パターンの評価点との間のずれを測定し、そのずれに応じて設計パターンのパターンエッジを移動させて補正する。これにより、フォトマスク作製時に発生する丸まりを考慮して光強度シミュレーションされたマスクパターンが生成される。
【０００９】
このように生成されたマスクパターンを有するフォトマスクを用いて露光・現像を行い、ウェハ上にレジストパターンを形成してエッチングを行う。
しかし、実際のエッチング工程においては、レジストパターンが過剰にエッチングされてしまったり、あるいはレジストパターン近傍でエッチングが不足してしまったりすることにより、ウェハ上に形成するパターンの所望の線幅からのずれであるエッチング変換差が生じる可能性がある。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、このようなエッチング変換差が考慮されていないため、所望の線幅のレジストパターンを形成しても、エッチング工程後、ウェハ上に所望の線幅のパターンを形成することができない場合が起こり得るという問題点があった。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、エッチング工程で発生するエッチング変換差を考慮したシミュレーションによってマスクパターンを最適化するマスクパターン生成方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、フォトマスク作製時に設計パターンに近いマスクパターンを生成するマスクパターン生成方法において、設計パターンの外縁であるパターンエッジからエッチング変換差の値だけ離れた位置に評価点を付加し、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し、エッチング変換差の値と同値のバイアスと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し、算出した転写レジストパターンの外縁であるレジストエッジと設計パターンの評価点との差を測定し、測定した差が最小となるようパターンエッジを移動するマスクパターン生成方法が提供される。
【００１２】
上記構成によれば、評価点が、設計パターンのパターンエッジからエッチング変換差の値の距離だけ離れた位置に付加されている。そして、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。次いで、このシミュレーションよって算出された露光量と、エッチング変換差の値、すなわち、パターンエッジと評価点との間の距離と同値のバイアスとを用いてレジストを露光した場合に得られる転写レジストパターンを算出する。この転写レジストパターンからレジストエッジの位置を予測し、レジストエッジと設計パターンの評価点との間の差が最小となるようパターンエッジを移動し、マスクパターンを生成する。これにより、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程で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線幅の変動を考慮して補正されたフォトマスクのマスクパターンが生成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明のマスクパターン生成方法の流れ図である。
【００１４】
本発明の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）。
【００１５】
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。
【００１６】
次に、本発明の第１の実施の形態について説明する。
光近接効果補正を行っていない、線幅ｘ（μｍ）の設計パターンを用いた場合に、ウェハ上に線幅ｘ（μｍ）のレジストパターンを形成することができる露光量をｙ（ｍＪ／ｃｍ2）とする。ここで、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程において発生するエッチング変換差が、あらかじめ線幅ｘ（μｍ）のレジストパターンのレジストエッジから片側ｅ（μｍ）と判明している場合、線幅ｘ＋２ｅ（μｍ）のレジストパターンを得る必要がある。この線幅ｘ＋２ｅ（μｍ）のレジストパターンを形成するためのマスクパターンを、光近接効果補正を含む光強度シミュレーションを行って求める。
【００１７】
図２は設計パターンに付加される評価点の配置例を示す図であって、（ａ）はエッチング変換差０．０（μｍ）での配置例、（ｂ）はエッチング変換差ｅ（μｍ）での配置例を示す図である。
【００１８】
エッチング変換差が０．０（μｍ）とした場合、従来と同様、図２（ａ）に示すように、評価点１が、設計パターン２のパターンエッジ３上であって、コーナーおよびこのコーナーから所定の間隔をあけた位置に付加される。一方、エッチング変換差がｅ（μｍ）であれば、図２（ｂ）に示すように、評価点１が、設計パターン２のパターンエッジ３からエッチング変換差ｅ（μｍ）の値の距離だけ離れた位置に付加される。
【００１９】
光近接効果補正を含む光強度シミュレーションは、まず、線幅ｘ（μｍ）の設計パターンを用いて、線幅ｘ（μｍ）、バイアス０．０の条件で露光した場合の、ウェハ上に形成されているレジストにおける光強度分布を求める。そして、この光強度分布から、エッチング変換差を０．０（μｍ）とした場合に、線幅ｘ（μｍ）レジストパターンを形成するのに、各評価点で必要となる露光量であるエネルギー閾値Ｉｔｈを求める。次いで、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を考慮してバイアスを変更し、エッチング変換差ｅ（μｍ）と同値のバイアスｅ、エネルギー閾値Ｉｔｈの条件で、評価点ごとにバイアスをかけて転写した場合の、ウェハ上に形成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を算出する。そして、算出された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、レジストエッジと設計パターンの評価点との間のずれを測定し、転写レジストパターンと設計パターンとの間のエッジプレイスメントエラーが最小になるように、設計パターンのパターンエッジを移動させて補正する。
【００２０】
このように、エッチング変換差があらかじめ判明している場合には、設計パターンのパターンエッジからこのエッチング変換差の値だけ離れた位置に評価点を置き、エッチング変換差を考慮しないで光強度シミュレーションを行って求めたエネルギー閾値の値を用い、エッチング変換差分だけバイアスを変更して転写レジストパターンを算出する。これにより、エッチング変換差が考慮された線幅のレジストパターンを形成するためのマスクパターンが決定される。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
エッチング工程におけるエッチング変換差が、ウェハ上に形成されているレジストパターンのパターンエッジから片側ｅ（μｍ）とあらかじめ判明している場合であって、光近接効果補正を行っていない、線幅ｘ＋２ｅ（μｍ）の設計パターンのフォトマスクを用いた場合に、線幅ｘ＋２ｅ（μｍ）のレジストパターンを形成することができる露光量をｙ（ｍＪ／ｃｍ2）とする。このとき、線幅ｘ＋２ｅ（μｍ）のレジストパターンを形成するためのマスクパターンを、光近接効果補正を含む光強度シミュレーションを行って求める。
【００２２】
このようなエッチング変換差分の幅広の線幅を有するバイアス付き設計パターンを用いる場合には、このバイアス付き設計パターンのパターンエッジに評価点を置く。
【００２３】
光近接効果補正を含む光強度シミュレーションは、まず、線幅ｘ＋２ｅ（μｍ）、バイアスｅの条件で露光した場合の、ウェハ上に形成されているレジストにおける光強度分布を求める。そして、この光強度分布から各評価点で必要となる露光量であるエネルギー閾値Ｉｔｈを求め、このエネルギー閾値Ｉｔｈの露光量で、評価点ごとにバイアスをかけて転写した場合に形成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を算出する。次いで、算出された転写レジストパターンからレジストエッジの位置を予測し、レジストエッジとバイアス付き設計パターンの評価点との間のずれを測定し、転写レジストパターンとバイアス付き設計パターンとの間のエッジプレイスメントエラーが最小になるように、バイアス付き設計パターンのパターンエッジを移動させて補正する。
【００２４】
このように、エッチング変換差があらかじめ判明している場合であって、バイアス付き設計パターンを用いる場合には、このバイアス付き設計パターンのパターンエッジに評価点を置き、転写レジストパターンを算出する。これにより、エッチング変換差が考慮された線幅のレジストパターンを形成するためのマスクパターンが決定される。
【００２５】
上記の説明では、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程において発生するエッチング変換差の値があらかじめ判明している場合について述べた。次に、フォトリソグラフィ工程の段階で、エッチング変換差の値が不明な場合の光近接効果補正を含む光強度シミュレーションの方法について説明する。
【００２６】
図３ないし図７は本発明の第３の実施の形態に係るマスクパターンと光強度シミュレーション結果とを示す図である。
フォトリソグラフィ工程の段階で、エッチング変換差が不明な場合には、さまざまなエッチング変換差を想定した位置に評価点を置いて、光近接効果補正を含む光強度シミュレーションを行う。
【００２７】
図３はエッチング変換差を＋１０ｎｍと想定した場合の、（ａ）マスクパターンと、（ｂ）光強度シミュレーション結果とを示す図である。この場合、マスクパターンの線幅は０．２６８０μｍとなる。
【００２８】
図４はエッチング変換差を＋５ｎｍと想定した場合の、（ａ）マスクパターンと、（ｂ）光強度シミュレーション結果とを示す図である。この場合、マスクパターンの線幅は０．２６１３μｍとなる。
【００２９】
図５はエッチング変換差を＋０ｎｍと想定した場合の、（ａ）マスクパターンと、（ｂ）光強度シミュレーション結果とを示す図である。この場合、マスクパターンの線幅は０．２４７６μｍとなる。
【００３０】
図６はエッチング変換差を−５ｎｍと想定した場合の、（ａ）マスクパターンと、（ｂ）光強度シミュレーション結果とを示す図である。この場合、マスクパターンの線幅は０．２４３４μｍとなる。
【００３１】
図７はエッチング変換差を−１０ｎｍと想定した場合の、（ａ）マスクパターンと、（ｂ）光強度シミュレーション結果とを示す図である。この場合、マスクパターンの線幅は０．２２９０μｍとなる。
【００３２】
エッチング変換差が不明の場合にあっては、例えば、図２ないし図６に示したように、さまざまなエッチング変換差、すなわち光強度シミュレーションでのバイアスを想定して光近接効果補正を含む光強度シミュレーションを行い、そのマスクパターンを用いて行う転写およびエッチングの結果から、ウェハ上で所望の線幅のパターンを形成することのできる、最適なマスクパターンを決定する。
【００３３】
図８は本発明のマスクパターン生成方法を用いたマスクパターン最適化のフローチャートである。
光近接効果補正を含む光強度シミュレーションによるマスクパターンの最適化を行う場合、まず、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程にて発生するエッチング変換差が判明しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、エッチング変換差が判明している場合には、そのエッチング変換差の値をもとに、光近接効果補正を含む光強度シミュレーションを行い（ステップＳ１２）、マスクパターンを決定する（ステップＳ１３）。また、ステップＳ１１にてエッチング変換差が不明の場合には、バイアスをふって光近接効果補正を含む光強度シミュレーションを行い（ステップＳ１４）、各計算結果から得られるマスクパターンによる評価用マスクを作製する（ステップＳ１５）。そして、その評価用マスクを用いて転写およびエッチングを行い、ウェハ上に得られるパターン結果から所望の線幅に仕上がっているマスクパターンを選択する（ステップＳ１６）。
【００３４】
以上説明したように、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程にて発生するエッチング変換差があらかじめ判明している場合、あるいは不明な場合であっても、評価点を設計パターンの所定の位置に付加し、エッチング変換差を考慮して光近接効果補正を含む光強度シミュレーションを行うことにより、ウェハ上に所望の線幅のパターンを形成するためのマスクパターンが決定される。
【００３５】
このような光強度シミュレーションによって生成されたマスクパターンを有するフォトマスクを用いることにより、半導体デバイス製造工程における光近接効果を防止でき、その結果、トランジスタ特性のばらつきを抑制し、生産効率や設計マージンを向上することができるようになる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、設計パターンのパターンエッジからエッチング変換差の値の距離に評価点を付加し、設計パターンが有する線幅の露光に必要な露光量をシミュレーションによって算出し、この露光量と、エッチング変換差の値の距離と同値のバイアスとを用いて転写レジストパターンを算出し、転写レジストパターンのレジストエッジと設計パターンの評価点との差が最小となるようパターンエッジを移動するように構成にした。これにより、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。
【００３７】
また、本発明のマスクパターン生成方法を用いることにより、エッチング工程で発生するエッチング変換差が不明な場合であっても、さまざまなエッチング変換差を想定した位置に評価点を置いて生成したマスクパターンを用いて、転写・エッチングを行い、所望の線幅となる最適なマスクパターンを決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマスクパターン生成方法の流れ図である。
【図２】設計パターンに付加される評価点の配置例を示す図であって、（ａ）はエッチング変換差０．０（μｍ）での配置例、（ｂ）はエッチング変換差ｅ（μｍ）での配置例を示す図である。
【図３】エッチング変換差を＋１０ｎｍと想定した場合の、（ａ）マスクパターンと、（ｂ）光強度シミュレーション結果とを示す図である。
【図４】エッチング変換差を＋５ｎｍと想定した場合の、（ａ）マスクパターンと、（ｂ）光強度シミュレーション結果とを示す図である。
【図５】エッチング変換差を＋０ｎｍと想定した場合の、（ａ）マスクパターンと、（ｂ）光強度シミュレーション結果とを示す図である。
【図６】エッチング変換差を−５ｎｍと想定した場合の、（ａ）マスクパターンと、（ｂ）光強度シミュレーション結果とを示す図である。
【図７】エッチング変換差を−１０ｎｍと想定した場合の、（ａ）マスクパターンと、（ｂ）光強度シミュレーション結果とを示す図である。
【図８】本発明のマスクパターン生成方法を用いたマスクパターン最適化のフローチャートである。
【符号の説明】
１……評価点、２……設計パターン、３……パターンエッジ。
【図１】
0004691840.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004691840.tif 000006
【図６】
0004691840.tif 000007
【図７】
0004691840.tif 000008
【図８】
0004691840.tif 000009