(57)【要約】【課題】露光用マスクの製造ばらつきを抑制できるマスクパターンを設計すること。【解決手段】本発明は、露光パターンの設計データの中からラインパターンとそのラインパターンの伸びる方向に隣接するパターンとの間隔を抽出する設計データ抽出部２と、予め求められている前記間隔と前記ラインパターンの製造後の寸法公差との関係から前記間隔に対する補正値を得る補正量決定部３と、補正量決定部３によって決定された補正値をラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求める設計データ補正部４とを備える露光用マスクの設計装置１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光パターンの設計データの中からラインパターンとそのラインパターンの伸びる方向に隣接するパターンとの間隔を抽出する間隔抽出手段と、
予め求められている前記間隔と前記ラインパターンの製造後の寸法公差との関係から前記間隔に対する補正値を得る補正量決定手段と、
前記補正量決定手段によって決定された補正値を前記ラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求める設計データ補正手段と
を備えることを特徴とする露光用マスクの設計装置。
【請求項２】
前記ラインパターンおよび前記隣接するパターンは遮光パターンである
ことを特徴とする請求項１記載の露光用マスクの設計装置。
【請求項３】
前記ラインパターンおよび前記隣接するパターンはハーフトーンパターンである
ことを特徴とする請求項１記載の露光用マスクの設計装置。
【請求項４】
前記設計データ補正手段は、前記ラインパターンに光近接効果補正が施された設計データに対して前記補正値を前記ラインパターンの長さに反映させた補正後の設計データを求める
ことを特徴とする請求項１記載の露光用マスクの設計装置。
【請求項５】
露光パターンの設計データの中からラインパターンとそのラインパターンの幅を抽出するライン幅隔抽出手段と、
予め求められている前記幅と前記ラインパターンの製造後の寸法公差との関係から前記幅に対する補正値を得る補正量決定手段と、
前記補正量決定手段によって決定された補正値を前記ラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求める設計データ補正手段と
を備えることを特徴とする露光用マスクの設計装置。
【請求項６】
前記ラインパターンは透光パターンである
ことを特徴とする請求項５記載の露光用マスクの設計装置。
【請求項７】
前記設計データ補正手段は、前記ラインパターンに光近接効果補正が施された設計データに対して前記補正値を前記ラインパターンの長さに反映させた補正後の設計データを求める
ことを特徴とする請求項５記載の露光用マスクの設計装置。
【請求項８】
露光パターンの設計データの中からラインパターンとそのラインパターンの伸びる方向に隣接するパターンとの間隔を抽出する工程と、
予め求められている前記間隔と前記ラインパターンの製造後の寸法公差との関係から前記間隔に対する補正値を得る工程と、
前記補正量を前記ラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求める工程と
を備えることを特徴とする露光用マスクの設計方法。
【請求項９】
前記ラインパターンおよび前記隣接するパターンは遮光パターンである
ことを特徴とする請求項８記載の露光用マスクの設計方法。
【請求項１０】
前記ラインパターンおよび前記隣接するパターンはハーフトーンパターンである
ことを特徴とする請求項８記載の露光用マスクの設計方法。
【請求項１１】
前記補正後の設計データを求める工程では、前記ラインパターンに光近接効果補正が施された設計データに対して前記補正値を前記ラインパターンの長さに反映させた補正後の設計データを求める
ことを特徴とする請求項８記載の露光用マスクの設計方法。
【請求項１２】
露光パターンの設計データの中からラインパターンとそのラインパターンの幅を抽出する工程と、
予め求められている前記幅と前記ラインパターンの製造後の寸法公差との関係から前記幅に対する補正値を得る工程と、
前記補正値を前記ラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求める工程と
を備えることを特徴とする露光用マスクの設計方法。
【請求項１３】
前記ラインパターンは透光パターンである
ことを特徴とする請求項１２記載の露光用マスクの設計方法。
【請求項１４】
前記補正後の設計データを求める工程では、前記ラインパターンに光近接効果補正が施された設計データに対して前記補正値を前記ラインパターンの長さに反映させた補正後の設計データを求める
ことを特徴とする請求項１２記載の露光用マスクの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置等の製造における光リソグラフィ工程で用いられる露光用マスクの設計装置および露光用マスクの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォトマスクはパターン寸法がシリコンパターンの４〜５倍であることから、光リソグラフィ後のシリコンパターンほど厳しい寸法精度は課されていない。したがって、通常の露光用マスクの設計においては、光リソグラフィプロセスでの光近接効果に起因して発生するパターン歪みを光近接効果補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）技術によって補正している。また、露光用マスクのパターン補正では、マスク上のパターンを単独で補正するのではなく、ウエハプロセス後のパターン寸法から露光用マスクで発生しているパターン歪みも取り込んだ補正パラメータの設定を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−８３６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年においては半導体の世代が進展するに伴い、光リソグラフィにおけるマスクエラーファクタ（ＭＥＥＦ値）が増大しており、フォトマスク上のパターン寸法ばらつきが最終的なシリコンパターンの寸法ばらつきに大きな影響を与えるようになってきている。特に、ラインパターンエンドでの寸法ばらつきが発生すると、コンタクト接続不良、リーク電流の発生、ショート回路などの問題が発生してしまう。このような状況においては、従来のように光リソグラフィとフォトマスクとで発生するパターン歪みを同時に補正する方法では十分な補正精度が得られず、半導体装置の集積度を一層向上させる上で大きな問題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、露光パターンの設計データの中からラインパターンとそのラインパターンの伸びる方向に隣接するパターンとの間隔を抽出する間隔抽出手段と、予め求められている前記間隔と前記ラインパターンの製造後の寸法公差との関係から前記間隔に対する補正値を得る補正量決定手段と、補正量決定手段によって決定された補正値をラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求める設計データ補正手段とを備える露光用マスクの設計装置である。
【０００６】
また、本発明は、露光パターンの設計データの中からラインパターンとそのラインパターンの幅を抽出するライン幅隔抽出手段と、予め求められている前記幅と前記ラインパターンの製造後の寸法公差との関係から前記幅に対する補正値を得る補正量決定手段と、補正量決定手段によって決定された補正値をラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求める設計データ補正手段とを備える露光用マスクの設計装置である。
【０００７】
また、本発明は、露光パターンの設計データの中からラインパターンとそのラインパターンの伸びる方向に隣接するパターンとの間隔を抽出する工程と、予め求められている前記間隔と前記ラインパターンの製造後の寸法公差との関係から前記間隔に対する補正値を得る工程と、この補正量をラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求める工程とを備える露光用マスクの設計方法である。
【０００８】
また、本発明は、露光パターンの設計データの中からラインパターンとそのラインパターンの幅を抽出する工程と、予め求められている前記幅と前記ラインパターンの製造後の寸法公差との関係から前記幅に対する補正値を得る工程と、この補正値をラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求める工程とを備える露光用マスクの設計方法である。
【０００９】
このような本発明では、ラインパターンとそのラインパターンの伸びる方向に隣接するパターンとの間隔によって予め求められている補正値を決定し、この補正値をラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求めることから、ラインエンドと隣接のパターンとの間隔に起因するライン長の製造ばらつきをパターン設計で補正することができる。
【００１０】
また、ラインパターンの幅とラインパターンの製造後の寸法公差との関係から得られる補正量によってラインパターンの長さを補正して補正後の設計データを求めることから、ライン幅に起因するライン長の製造ばらつきをパターン設計で補正することができる。
【発明の効果】
【００１１】
したがって、本発明によれば、ラインエンドでの寸法精度を向上させることができ、露光用マスクを用いた光リソグラフィで形成されるパターンの精度向上を図ることが可能となる。これにより、半導体回路等で発生するコンタクト接続不良、リーク電流やショート回路を防止することが可能となり、半導体装置の高集積化および信頼性向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る露光用マスクの設計装置を説明するブロック図である。すなわち、本実施形態に係る設計装置１は、露光用マスクの設計データに対して所定の補正を加え、露光用マスクのパターンの製造上のばらつきを設計段階で修正し、描画データとして出力するものである。設計装置１は、設計データ抽出部２、補正量決定部３、設計データ補正部４およびデータベース５を備える構成となっている。
【００１３】
設計データ抽出部２は、データベース５から露光用マスクの設計データを読み込み、その設計データから所定の寸法を抽出する処理を行う。例えば、設計データの中からラインパターンとそのラインパターンの伸びる方向に隣接するパターンとの間隔（ラインエンドスペース）や、ラインパターンの幅（ライン幅）を抽出する処理を行う。
【００１４】
補正量決定部３は、設計データ抽出部２で抽出した所定の寸法に対応した補正量を決定する部分であり、データベース５に予め登録されている補正ルールから、所定の寸法に対応した補正量を決定する処理を行う。例えば、設計データの中のラインエンドスペースに対応した補正量や、ライン幅に対応した補正量を補正ルールに基づき決定する。
【００１５】
設計データ補正部４は、補正量決定部３で決定した補正量をラインパターンの長さに反映させて補正後の設計データを求め、この設計データから露光用マスクを製造するための描画データ（例えば、電子線描画データ）を生成する処理を行う。この描画データはデータベース５に蓄積され、ここから必要に応じて描画装置へと渡されることになる。
【００１６】
データベース５は、露光用マスクの設計データや、補正量決定部３で用いる補正ルール、補正後の設計データや描画データを蓄積する部分である。本実施形態の設計装置１で用いるデータベース５には、補正ルールとして次の（１）〜（２）のうち少なくとも１つが予め登録されている。
（１）ラインエンドスペースとラインパターンの製造後の寸法公差との関係から得られるラインエンドスペースと補正値との関係。
（２）ライン幅とラインパターンの製造後の寸法公差との関係から得られるライン幅と補正値との関係。
【００１７】
このように、本実施形態の露光用マスクの設計装置１では、予めデータベース５に登録された補正ルールを用い、設計データの所定の寸法から補正量を求めて設計データの補正を施すため、露光用マスクの製造上のばらつきを設計段階で的確に抑制することが可能となる。
【００１８】
また、補正ルールとして、ラインパターンにおけるラインエンドスペースや、ライン幅に起因する露光用マスクの製造上のばらつきの関係を用い、設計段階のパターン寸法に反映して補正するため、この補正後の設計データによって製造される露光用マスクでは、接近するパターンの間隔を正確に再現でき、露光用マスクのパターン寸法精度を向上できるようになる。特に、ラインエンドにおける寸法精度は隣接するパターンとの関係から非常に重要であるため、ラインエンドスペースやライン幅に起因する製造ばらつきの関係を補正ルールとして設計にフィードバックすることで、製造ばらつき確実に吸収して高精度な露光用マスクを製造することが可能となる。
【００１９】
次に、本実施形態に係る露光用マスクの設計方法について説明する。図２は、本実施形態に係る露光用マスクの設計方法を説明するフローチャートである。先ず、露光用マスクの設計データをデータベース５から取り込み（ステップＳ１）、次にこの取り込んだ設計データから所定の寸法を抽出する処理を行う（ステップＳ２）。所定の寸法としては、先に説明したラインエンドスペースやライン幅である。
【００２０】
次いで、抽出した寸法に対応して補正量の決定を行う（ステップＳ３）。補正量はデータベース５に予め記憶されている補正ルールを用いて、抽出した寸法に対応した値として求めることができる。次に、この補正量はラインパターンの長さに反映させるようにして設計データを補正し（ステップＳ４）、その補正後の設計データに基づき描画データを生成して出力する処理を行う（ステップＳ５）。補正後の設計データや描画データはデータベース５に保存しても、また描画データは直接マスク製造装置へ出力してもよい。
【００２１】
このように、本実施形態の露光用マスクの設計方法では、予めデータベース５に登録された補正ルールを用い、設計データの所定の寸法から補正量を求めて設計データの補正を施すため、露光用マスクの製造上のばらつきを設計段階で的確に抑制することが可能となる。また、露光用マスクの製造上のばらつきに対する補正を単独で反映させることから、光近接効果補正とは独立した精度の高い補正を行うことが可能となる。
【００２２】
次に、具体的な補正手法について説明する。先ず、露光用マスクのパターンとしてグレートーンを含む遮光性のパターンを用いている場合を説明する。図３は、評価パターンの例を示す模式図で、（ａ）は突き合わせパターン、（ｂ）はセンタージャックションパターン、（ｃ）は囲みパターンの例である。
【００２３】
図３（ａ）に示す突き合わせパターンでは、複数のラインパターンＰが並んだものであり、ラインパターンＰの伸びる方向に隣接するラインパターンＰとの間隔ＣＤがラインエンドスペースＬＥＳとなっている例である。また、図３（ｂ）に示すセンタージャックションパターンでは、隣接するラインパターンＰの間にジャンクションパターンＪがラインと直交する方向に配置されたもので、この場合にはラインパターンＰの端からジャンクションパターンＪまでの距離をラインエンドスペースＬＥＳとしている。また、図３（ｂ）に示す囲みパターンでは、ジャンクションパターンＪがラインパターンＰによって囲まれたもので、この場合にはジャンクションパターンＪの図中左右に設けられるラインパターンＰの一方の端からジャンクションパターンＪまでの距離をラインエンドスペースＬＥＳとしている。
【００２４】
このような評価パターンを用いて本実施形態では補正ルールを求めるため、この評価パターンから成る露光用マスクを実際に製造する。例えば、電子線描画装置を用いて化学増幅レジストにパターン描画し、現像後、ドライエッチングによって加工成形してＡｒＦハーフトーンマスク（クリアフィールドマスク）を製造する。そして、そのマスクにおけるラインエンド公差を求める。ここで、ラインエンド公差は、設計データによる間隔ＣＤと、製造後のパターンの実測による間隔ＣＤとの差を１／２したものである。
【００２５】
図４は、ラインエンドスペースとラインエンド公差との関係および補正値の関係を示す図で、（ａ）は補正前、（ｂ）は補正値、（ｃ）は補正後の関係を各々示している。図４（ａ）に示すように、ラインエンドスペースが狭い部分ではラインエンドが設計値よりも伸長していることが分かる。例えば、ラインエンドスペースがマスク上で１６０ｎｍの場合におよそ２０ｎｍ伸長しており、ラインエンドスペースが広がるにつれてラインエンドの伸長が緩和され、およそ５００ｎｍよりも広くなるとほぼ一定となる。
【００２６】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す関係からラインエンドスペースに対する補正値の関係を求めたものである。この関係を関数として補正ルールにすることで、ラインエンドスペースに対する補正値を求め、設計データに反映させてラインパターンの伸縮補正を施す。このような補正を施した後、再度実際の評価パターンをマスクとして形成し、ラインエンドスペースとラインエンド公差との関係を求めたものが図４（ｃ）である。図４（ｂ）に示す関係を補正ルールとしてラインパターンに補正をかけることで、ラインエンド公差を低減できるようになる。
【００２７】
次に、露光用マスクのパターンとして透過型のパターンを用いている場合を説明する。図５は、評価パターンの例を示す模式図で、（ａ）は突き合わせパターン、（ｂ）はセンタージャックションパターン、（ｃ）は囲みパターンの例である。
【００２８】
図５（ａ）に示す突き合わせパターンでは、複数の透過型のラインパターンＰが並んだものであり、ラインパターンＰの伸びる方向に隣接するラインパターンＰとの間隔をＣＤ、ラインパターンＰの幅をＷとしている。また、図５（ｂ）に示すセンタージャックションパターンでは、隣接する透過型のラインパターンＰの間に透過型のジャンクションパターンＪがラインと直交する方向に配置されたもので、この場合にはジャンクションパターンＪを間として隣接するラインパターンＰの端から端までの間隔をＣＤ、ラインパターンＰの幅をＷとしている。また、図５（ｂ）に示す囲みパターンでは、透過型のジャンクションパターンＪが透過型のラインパターンＰによって囲まれたもので、この場合にはジャンクションパターンＪの図中左右に設けられるラインパターンＰの端から端までの間隔をＣＤ、ラインパターンＰの幅をＷとしている。
【００２９】
このような評価パターンを用いて本実施形態では補正ルールを求めるため、先の例と同様に、この評価パターンから成る露光用マスクを実際に製造する。例えば、電子線描画装置を用いてレジストにパターン描画し、現像後、ドライエッチングによって加工成形してダークフィールドマスクを製造する。そして、そのマスクにおけるラインエンド公差を求める。ここで、ラインエンド公差は、設計データによる間隔ＣＤと、製造後のパターンの実測による間隔ＣＤとの差を１／２したものである。
【００３０】
図６は、ライン幅とラインエンド公差との関係および補正値の関係を示す図で、（ａ）は補正前、（ｂ）は補正値、（ｃ）は補正後の関係を各々示している。図６（ａ）に示すように、ライン幅が狭い部分ではラインエンドが設計値よりも縮んでいることが分かる。例えば、ライン幅がマスク上で２４０ｎｍの場合におよそ２０ｎｍ縮んでおり、ライン幅が広がるにつれてラインエンドの縮みが緩和されていることが分かる。
【００３１】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す関係からライン幅に対する補正値の関係を求めたものである。この関係を関数として補正ルールにすることで、ライン幅に対する補正値を求め、設計データに反映させてラインパターンの伸縮補正を施す。このような補正を施した後、再度実際の評価パターンをマスクとして形成し、ライン幅とラインエンド公差との関係を求めたものが図６（ｃ）である。図６（ｂ）に示す関係を補正ルールとしてラインパターンに補正をかけることで、ラインエンド公差を低減できるようになる。
【００３２】
なお、上記の補正手法はラインエンド補正は、基本的に光リソグラフィにおけるルールベースＯＰＣと同様の技術で実現可能であり、補正をかけるにあたってはパターンデータのラインエンド部分のみを抽出したうえで実行する。また、このパターンデータには既に光近接効果補正がかけられている場合も含み、この光近接効果補正はルールベースＯＰＣまたはモデルベースＯＰＣの双方を含むものとする。
【００３３】
図７は、光近接効果補正と本実施形態のラインエンド補正との両方を行う場合の設計方法を説明するフローチャートである。フォトマスク上で生じる寸法ばらつきと光近接効果とをそれぞれ分離して補正することで補正精度の向上が期待できる。以下、遮光性パターンを有するクリアフィールドマスクを用いた場合で説明する。先ず、通常のラインアンドスペースおよび先に説明した評価パターン等を含むテストパターンデータを用いてテストマスクを製造する。次に、このテストマスクを用いてレジストへのパターン転写を行い、レジストパターンにおけるパターン寸法公差を実測する。
【００３４】
その一方、テストマスクのラインエンドスペースを実測し、ラインエンド公差を求めてラインエンドスペースに対する補正値の関係から成る補正ルールを求める。また、予めマスク寸法誤差量を除去したうえでの光近接効果補正のモデル関数を作成するにあたっては、実際のマスクパターン形状を近似した擬似マスクパターンデータを用意する必要がある。この際には、ラインエンドに関しては図４（ａ）を参考にしたうえで、ルールベースＯＰＣ等のＣＡＤ上でのパターン変形機能を活用する。同様に、詳細は省くが、ラインサイドに関してもマスク寸法測定結果から補正ルールを作成し、またマスク寸法誤差量を擬似マスクパターンに反映させる。そして、レジストパターンの寸法公差および擬似マスクパターンデータを用いてモデルＯＰＣの最適化を行う。
【００３５】
なおまた、パターンの基本設計寸法が縮小化すると、高解像手法や光学転写後の現像工程等によってモデルＯＰＣでは追従できない２次元的な寸法歪が発生するため、ラインエンドの補正誤差が残存する。この場合はモデルＯＰＣの後にラインエンド専用の補正ステップを追加することがある。モデルＯＰＣによる補正誤差を調べたうえで、適当なアルゴリズムによってラインエンド部分のみを抽出し、一律バイアスまたはルールベースＯＰＣ等を当てることにする。
【００３６】
最後にマスク寸法誤差量を補正するためにマスクＰＰＣ（Process Proximity effect Correction）を実施する。ラインエンドに関しては本実施例で説明したラインエンドスペースに対する補正値の関係から成る補正ルールを用いたパターン寸法補正を行う。ラインサイドに関しても上記の補正ルールを用いて補正を行う。なお通常、一連の補正は所定のスペース制約を超えない範囲で行われる。製造パターンの設計図に対して、これら光近接効果補正および上記補正ルールによるマスクプロセス補正を行った後、その補正後のマスクデータに基づきマスク描画データ（ＥＢデータ）を出力する。
【００３７】
透過型パターンを有するダークフィールドマスクの場合は、テストマスクのライン幅に対するラインエンド補正値を求め、図６を参照して同様の補正を実施できる。
【００３８】
なお、上記説明した実施形態では、ラインエンドスペースに対する補正値、もしくはライン幅に対する補正値から成る補正ルールとして図４（ｂ）もしくは図６（ｂ）に示す関係を関数として用いる例を示したが、これらの関係を図８に示すようなテーブルデータとして保持しておき、間の値は補間によって演算するようにしてもよい。ここで、図８（ａ）に示すテーブルデータは、ラインエンドスペースに対する補正値、図８（ｂ）に示すテーブルデータは、ライン幅に対する補正値の例である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
上記説明した本実施形態の設計装置および設計方法は、主としてコンピュータで実行されるプログラムによって実現可能である。すなわち、設計装置および設計方法の各構成をプログラムによって実現すれば、汎用のコンピュータであっても設計装置を実現でき、また所定の媒体に記録して頒布したり、ネットワークを介して配信することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態に係る露光用マスクの設計装置を説明するブロック図である。
【図２】本実施形態に係る露光用マスクの設計方法を説明するフローチャートである。
【図３】評価パターンの例を示す模式図である。
【図４】ラインエンドスペースとラインエンド公差との関係および補正値の関係を示す図である。
【図５】評価パターンの例を示す模式図である。
【図６】ライン幅とラインエンド公差との関係および補正値の関係を示す図である。
【図７】光近接効果補正と本実施形態のラインエンド補正との両方を行う場合の設計方法を説明するフローチャートである。
【図８】テーブルデータの例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…設計装置、２…設計データ抽出部、３…補正量決定部、４…設計データ補正部、５…データベース、Ｐ…ラインパターン、Ｊ…ジャックションパターン
【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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