(57)【要約】【課題】  レジストパターンの寸法を精度良く予測できるマスクパターンの作成方法を提供すること。【解決手段】  マスクパターンの作成方法は、レジスト膜上に転写される光または荷電ビームのパターンに関し、その光強度分布または荷電ビーム強度分布に係る第１の関数を見積もる工程（Ｓ２）と、前記第１の関数を用いて前記レジスト膜の特性が反映された第２の関数を算出する工程（Ｓ３）と、前記第２の関数に係る勾配を算出する工程（Ｓ４）と、前記算出した前記勾配に基づいて、前記第１の関数を補正することにより、前記パターンが転写された前記レジスト膜を現像して得られるレジストパターンの寸法を予測する工程（Ｓ５）とを含む。【選択図】      図１
2007108508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジスト膜上に転写される光または荷電ビームのパターンに関し、その光強度分布または荷電ビーム強度分布に係る第１の関数を見積もる工程と、
前記第１の関数を用いて前記レジスト膜の特性が反映された第２の関数を算出する工程と、
前記第２の関数に係る勾配を算出する工程と、
前記算出した前記勾配に基づいて、前記第１の関数を補正することにより、前記パターンが転写された前記レジスト膜を現像して得られるレジストパターンの寸法を予測する工程と
を含むことを特徴とするマスクパターンの作成方法。
【請求項２】
前記第２の関数を算出する工程は、前記第１の関数と減衰型指数関数との畳み込み積分を行う工程、または、前記第１の関数と複数の減衰型指数関数との畳み込み積分をそれぞれ行って得られた複数の畳み込み積分についてそれらの線形和を算出する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの作成方法。
【請求項３】
前記予測したレジストパターンの寸法が許容範囲内に収まっているか否かを判断する工程と、
前記予測したレジストパターンの寸法が許容範囲内に収まっている場合には、前記予測したレジストパターンに対応するマスクパターンを採用し、前記予測したレジストパターンの寸法が許容範囲内に収まっていない場合には、前記第１の関数を見積もる工程から前記レジストパターンを予測する工程までの工程を再び行う工程と
をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のマスクパターンの作成方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のマスクパターンを用意する工程と、
光または荷電ビームにより、マスクブランクス上に形成されたレジスト膜上に、前記マスクパターンを転写する工程と、
前記レジスト膜を現像する工程と
を含むことを特徴するマスクの製造方法。
【請求項５】
コンピュータに、レジスト膜上に転写される光または荷電ビームのパターンに関し、その光強度分布または荷電ビーム強度分布に係る第１の関数を見積もらせる手順と、
前記第１の関数を用いて前記レジスト膜の特性が反映された第２の関数を算出させる手順と、
前記第２の関数に係る勾配を算出させる手順と、
前記算出した前記勾配に基づいて、前記第１の関数を補正することにより、前記パターンが転写された前記レジスト膜を現像して得られるレジストパターンの寸法を予測させる手順とを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体分野におけるマスクパターンの作成方法、マスクの製造方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
露光条件の最適化、マスクパターンの寸法の最適化は、一般には、実験ベースの手法により行われている。近年、ＬＳＩの高集積化が急速に進んでいる。そのため、実験ベースの手法による最適化にはコストがかかりすぎるという問題が顕著になってきている。
【０００３】
そこで、リソグラフィ・シミュレーションにより、露光条件の最適化、マスクパターンの寸法の最適化を行う手法が提案されてきている。この種の手法の場合、リソグラフィ・シミュレーションの精度が重要となる。リソグラフィ・シミュレーションの精度向上のための方法は種々提案されている（特許文献１，２）。
【０００４】
特許文献１には、空間像をガウス関数で畳み込み積分するという簡易な方法が記載されている。特許文献１に記載の方法により、リソグラフィ・シミュレーションの精度は改善される。しかし、精度は十分には改善されない。一方、特許文献２には、現像を正確にモデル化する方法が記載されているが、これも精度は十分には改善されない。特に、フォーカス方向の精度が不十分である。また、従来のリソグラフィ・シミュレーションでは、光近接効果を高精度に予測することもできなかった。
【特許文献１】特開平８−１４８４０４号公報
【特許文献１】特開平６−１７６９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、レジストパターンの寸法を精度良く予測できるマスクパターンの作成方法、マスクの製造方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るマスクパターンの作成方法は、レジスト膜上に転写される光または荷電ビームのパターンに関し、その光強度分布または荷電ビーム強度分布に係る第１の関数を見積もる工程と、前記第１の関数を用いて前記レジスト膜の特性が反映された第２の関数を算出する工程と、前記第２の関数に係る勾配を算出する工程と、前記算出した前記勾配に基づいて、前記第１の関数を補正することにより、前記パターンが転写された前記レジスト膜を現像して得られるレジストパターンの寸法を予測する工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るマスクの製造方法は、本発明に係るマスクパターンを用意する工程と、光または荷電ビームにより、マスクブランクス上に形成されたレジスト膜上に、前記マスクパターンを転写する工程と、前記レジスト膜を現像する工程とを含むことを特徴する。
【０００８】
本発明に係るプログラムは、コンピュータに、レジスト膜上に転写される光または荷電ビームのパターンの光強度分布または荷電ビーム強度分布に係る第１の関数を見積もらせる手順と、前記第１の関数を用いて前記レジスト膜の特性が反映された第２の関数を算出させる手順と、前記第２の関数に係る勾配を算出させる手順と、前記算出した前記勾配に基づいて、前記第１の関数を補正することにより、前記パターンが転写された前記レジスト膜を現像して得られるレジストパターンの寸法を予測させる手順とを実行させるためのものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レジストパターンの寸法を精度良く予測できるマスクパターンの作成方法、マスクの製造方法およびプログラムを提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、実施形態に係るマスクパターンの作成方法を示すフローチャートである。
【００１２】
［ステップＳ１］
シミュレーションするべき回路パターンのデータ（パターンデータ）が用意される。該パターンデータはリソグラフィ・シミュレータに入力される。
【００１３】
［ステップＳ２］
ウェハ上のレジスト膜に転写される、上記回路パターンの光学像が、リソグラフィ・シミュレータにより見積もられる。上記光学像は関数（第１の関数）の形で見積もられる。
【００１４】
［ステップＳ３］
見積もられる光学像（第１の関数）に対して、減衰型指数関数（例えば、ガウス関数など）との畳み込み積分が実行される。すなわち、第１の関数を用いてレジスト膜の特性が反映された第２の関数（畳込み積分の結果）が算出される。畳み込み積分後の光学像（第２の関数）は、レジスト膜の特性が反映され、一般には、見積もられる光学像（第１の関数）に比べて、ぼけた像となる。
【００１５】
［ステップＳ４］
畳み込み積分後の光学像のスロープ（第２の関数の勾配）が算出される。該スロープは、畳み込み積分後の光学像の波形の傾きに係るパラメータである。スロープの具体例は、他の実施形態で説明される。
【００１６】
［ステップＳ５］
算出されたスロープを用いて、畳み込み積分後の光学像を補正することにより、上記レジスト膜を現像して得られるレジストパターンの寸法が予測される。補正の具体例は、他の実施形態で説明される。
【００１７】
［ステップＳ６］
予測されたレジストパターンの寸法が許容範囲内に収まっているか否かが判断される。
【００１８】
［ステップＳ７］
予測されたレジストパターンの寸法が許容範囲内に収まっている場合には、周知の工程（次工程）に進む。
【００１９】
［ステップＳ８］
予測されたレジストパターンの寸法が許容範囲内に収まっていない場合には、ステップＳ６でＹｅｓになるまで、ステップＳ１−Ｓ５が繰り返される。ステップＳ１−Ｓ５が予め決めた回数繰り返されても、ステップＳ６でＹｅｓにならない場合には、マスクパターンの作成が中止されるようにしても構わない。
【００２０】
本発明者等の研究によれば、新しいパラメータである光学像のスロープ（第２の関数の勾配）を用いて光学像（第１の関数）を補正することにより予測されたレジストパターンの寸法は、該光学像に対応する実際のレジストパターンとの寸法差が小さいことが明らかになった。すなわち、光学像のスロープを用いることにより、リソグラフィ・シミュレーションの精度を高められることが明らかになった。その理由は現在のところ不明である。
【００２１】
露光装置の開口数ＮＡを引き上げることにより、微細化を進めることができる。その際に、問題となるのが焦点深度であり、しかし、本実施形態によれば、シミュレータのフォーカス方向の精度を引き上げることができるので、十分な予測が可能となる。
【００２２】
なお、ステップＳ３は省くことが可能である。この場合、ステップＳ２で見積もられる光学像のスロープを用いて、該光学像を補正することにより、レジストパターンが予測される。
【００２３】
（第２の実施形態）
図２は、実施形態に係るマスクパターンの作成方法を示すフローチャートである。
【００２４】
なお、図１のステップと対応する部分には図１と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
【００２５】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、電子ビーム露光でレジスト膜を露光することにある。
【００２６】
［ステップＳ１］
シミュレーションするべき回路パターンのデータ（パターンデータ）がリソグラフィ・シミュレータに入力される。
【００２７】
［ステップＳ２’］
ウェハ上のレジスト膜に転写される、上記回路パターンの電子線像が、リソグラフィ・シミュレータにより見積もられる。上記電子線像は関数（第１の関数）の形で見積もられる。
【００２８】
［ステップＳ３’］
見積もられる電子線像（第１の関数）に対して、減衰型指数関数（例えば、ガウス関数など）との畳み込み積分が実行される。すなわち、第１の関数を用いてレジスト膜の特性が反映された第２の関数（畳込み積分の結果）が算出される。
【００２９】
［ステップＳ４’］
畳み込み積分後の電子線像のスロープ（第２の関数の勾配）が算出される。該スロープは、畳み込み積分後の電子線像の波形の傾きに係るパラメータである。
【００３０】
［ステップＳ５’］
算出されたスロープを用いて、畳み込み積分後の電子線像を補正することにより、上記レジスト膜を現像して得られるレジストパターンの寸法が予測される。
【００３１】
［ステップＳ６］
予測されたレジストパターンの寸法が許容範囲内に収まっているか否かが判断される。
【００３２】
［ステップＳ７］
予測されたレジストパターンの寸法が許容範囲内に収まっている場合には、周知の工程（次工程）に進む。
【００３３】
［ステップＳ８］
予測されたレジストパターンの寸法が許容範囲内に収まっていない場合には、ステップＳ６でＹｅｓになるまで、ステップＳ１−Ｓ５が繰り返される。ステップＳ１−Ｓ５が予め決めた回数繰り返されても、ステップＳ６でＹｅｓにならない場合には、マスクパターンの作成が中止されるようにしても構わない。
【００３４】
本発明者等の研究によれば、新しいパラメータである電子線像のスロープ（第２の関数の勾配）を用いて電子線像（第１の関数）を補正することにより予測されたレジストパターンの寸法は、該電子線像に対応する実際のレジストパターンとの寸法差が小さいことが明らかになった。すなわち、電子線像のスロープを用いることにより、リソグラフィ・シミュレーションの精度を高められることが明らかになった。その理由は現在のところ不明である。
【００３５】
なお、ステップＳ３’は省くことが可能である。この場合、ステップＳ２’で見積もられる電子線像のスロープを用いて、該電子線像を補正することにより、レジストパターンが予測される。
【００３６】
（第３の実施形態）
第１の実施形態の説明で用いた図１を参照ながら、本実施形態を説明する。
【００３７】
［ステップＳ１］
シミュレーションするべき回路パターンのデータ（パターンデータ）がリソグラフィ・シミュレータに入力される。
【００３８】
［ステップＳ２］
ウェハ上のレジスト膜に転写される、上記回路パターンの光学像Ｉ（ｘ，ｙ）が、リソグラフィ・シミュレータにより取得される。光学像Ｉ（ｘ，ｙ）は、レジスト膜上の光の強度分布を示す関数である。ｘ，ｙは、Ｘ−Ｙ座標（直交座標）で表されたレジスト膜上の点を示している。
【００３９】
［ステップＳ３］
光学像Ｉ（ｘ，ｙ）に対して、減衰型指数関数の一つであるガウス関数との畳み込み積分が実行される。すなわち、次式（１）が実行される。
【００４０】
【数１】
2007108508.tif 000003
【００４１】
ここで、ΔＬ＝２σ2 （σ2 は分散）である。
【００４２】
［ステップＳ４］
畳み込み積分後の光学像のスロープ（第２の関数の勾配）が算出される。ここでは、次式（２）に従ってスロープが算出される。
【００４３】
【数２】
2007108508.tif 000004
【００４４】
［ステップＳ５］
算出されたスロープを用いて、畳み込み積分後の光学像を補正することにより。上記レジスト膜を現像して得られるレジストパターンの寸法が予測される。ここでは、次式（３）に従って補正が行われる。
【００４５】
【数３】
2007108508.tif 000005
【００４６】
ここで、βはパラメータである。β＝０の場合、式（３）は従来の方法で使用されている式と同じとなる。βは寸法の次元を持ち、ここではその単位はｎｍである。
【００４７】
式３で得られた像（Ｐ（ｘ，ｙ，ΔＬ，β））を一定値でスライスしてｘ方向およびｙ方向のレジストパターンの寸法が予測される。上記一定値は、レジストが溶解する露光量に対応する。これらの寸法を求める方法は、対象となる関数がＰ（ｘ，ｙ，ΔＬ，β）となる点を除いて従来のそれと同じである。
【００４８】
この後、第１の実施形態と同様に、ステップＳ６−Ｓ８が行われる。
【００４９】
スライスのレベル（露光量に相当）、フォーカスを変えて、上記手順でレジストパターンの寸法を求めて、プロセスマージン（ＥＤツリー）を求めた。その結果を図３（β＝０）および図４（β＝２０ｎｍ）に示す。図３、図４から、従来の方法（β＝０）ではフォーカスマージン（ＤＯＦ）を一致させることはできないが、本実施形態の方法（β＝２０ｎｍ）ではフォーカスマージンをかなりよく一致させることができることが分かる。
【００５０】
（第４の実施形態）
図５は、実施形態に係るマスクパターンの作成方法を示すフローチャートである。
【００５１】
図１のステップと対応する部分には図１と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
【００５２】
本実施形態では、化学増幅型レジスト膜を用いた場合について、その影響を考慮したマスクパターンの作成方法について説明する。
【００５３】
［ステップＳ１］
シミュレーションするべき回路パターンのデータ（パターンデータ）がリソグラフィ・シミュレータに入力される。
【００５４】
［ステップＳ２］
ウェハ上のレジスト膜に転写される、上記回路パターンの光学像Ｉ0（ｘ，ｙ）が、リソグラフィ・シミュレータにより取得される。光学像Ｉ0（ｘ，ｙ）は、レジスト膜上の光の強度分布を示す関数（第１の関数）である。ｘ，ｙは、Ｘ−Ｙ座標（直交座標）で表されたレジスト膜上の点を示している。
【００５５】
［ステップＳ３’’］
光学像Ｉ0（ｘ，ｙ）を用いて、次式（４）のように、レジスト膜中の光酸発生材の濃度［ＰＡＧ］と該光酸発生材により発生した酸の濃度［Ｈ+ ］が求められる。
【００５６】
【数４】
2007108508.tif 000006
【００５７】
ここで、ｋαは定数、ｔexposureは露光時間である。
【００５８】
さらに、次式（５）のように、レジスト膜中の光塩基発生材の濃度［ＰＢＧ］と塩基濃度［Ｂ- ］を求めると次式になる。
【００５９】
【数５】
2007108508.tif 000007
【００６０】
ここで、ｋβは定数、［Ｂ- const］はもともとある塩基の濃度、［Ｂ- photo］はレジスト膜に光が照射されて発生した塩基の濃度を示している。
【００６１】
酸、塩基、溶解抑止基は、次式（６）の方程式に従って、拡散および反応する。このようにして、光学像Ｉ0（ｘ，ｙ）（第１の関数）を用いてレジスト膜の特性（レジスト膜中の酸、塩基、抑止基の拡散・反応）が反映された式（６）（第２の関数）が算出される。
【００６２】
【数６】
2007108508.tif 000008
【００６３】
ここで、［Ｐ］は溶解抑止基の濃度、ｋHB、ｋH-loss、ｋB-loss、εは定数、Ｄｘは拡散係数である。
【００６４】
［ステップＳ４］
式（６）のスロープが算出される。ここでは、次式（７）に従ってスロープが算出される。
【００６５】
【数７】
2007108508.tif 000009
【００６６】
［ステップＳ５］
算出されたスロープを用いて、光学像Ｉ0（ｘ，ｙ）を補正することにより、上記レジスト膜を現像して得られるレジストパターンの寸法が予測される。ここでは、次式（８）に従って補正が行われる。
【００６７】
【数８】
2007108508.tif 000010
【００６８】
ここで、ａ、ｂ、ｃは定数、β1 、β2 、β3 はパラメータ、ｇ（Ｈ+ ）、ｇ（Ｂ- ）、ｇ（Ｐ）はスロープ（勾配）である。
【００６９】
式８で得られた像（Ｐ（ｘ，ｙ，β））を一定値でスライスしてｘ方向およびｙ方向のレジストパターンの寸法が予測される。予測された寸法は実測値と精度良く一致した。
【００７０】
この後、第１の実施形態と同様に、ステップＳ６−Ｓ８が行われる。
【００７１】
（第５の実施形態）
本実施形態が第３の実施形態と異なる点は、式（１）の代わりに、次式（９）を用いることにある。
【００７２】
【数９】
2007108508.tif 000011
【００７３】
ここで、Ｃｉは係数である。
【００７４】
すなわち、本実施形態では、光学像Ｉ（ｘ，ｙ）に対して、複数のガウス関数との畳み込み積分が実行され、その後、複数の実行された畳み込み積分の結果（Ｉ（ｘ，ｙ，ΔＬｉ）の線形和が算出される。線形和とすることで、精度はさらに向上した。
【００７５】
（第６の実施形態）
本実施形態が第３の実施形態と異なる点、式（２）の代わりに、次式（１０）を用いることにある。
【００７６】
【数１０】
2007108508.tif 000012
【００７７】
すなわち、本実施形態では、一種の規格されたスロープが用いられる。
【００７８】
予測されたレジストパターンの寸法と、実際にウェハ上に形成されたレジストパターンの寸法とを比較することにより、光近接効果が計算された。その結果を図６（β＝０）および図７（β≠０）に示す。図６、図７から、従来の方法（β＝０）ではΔＬを変えても予測されたレジストパターンの寸法を実験データ（黒印）にフィッティングさせることができないが、本実施形態の方法ではβに適切な正の値（２０，２５）を代入することにより、予測されたレジストパターンの寸法を実験データ（黒印）に高精度にフィッティングさせることができた。
【００７９】
上記結果は、露光量が２８ｍＪ、３７ｍｊの場合であるが、他の露光量の場合でも同様の結果が得られた。また、フォーカス方向の精度も高くなった。
【００８０】
（第７の実施形態）
図８は、実施形態に係るマスクの製造方法を示すフローチャートである。
【００８１】
［ステップＳ１１］
第１−第６の実施形態のいずれかにて作成されたマスクパターンに係るデータ（マスクパターンデータ）が用意される。
【００８２】
［ステップＳ１２］
マスクブランクス上にレジスト膜が形成される。マスクブランクスは、透明基板と、該透明基板上に形成された遮光膜とを含む。マスクブランクスは、さらに、反射防止膜を含んでいても構わない。透明基板は、例えば、ガラス基板である。遮光膜は、例えば、酸化クロム膜である。
【００８３】
［ステップＳ１３］
上記マスクパターンデータに基づいて、露光装置または描画装置により、上記レジスト膜は光または電子線により露光される。その結果、上記レジスト膜上には上記マスクパターンデータに対応したパターンが転写される。
【００８４】
［ステップＳ１４］
上記露光されたレジスト膜を現像することにより、レジストパターンが形成される。より詳細には、レジスト膜の現像後に、ベーク処理、洗浄処理等の周知の処理が行われる。
【００８５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００８６】
例えば、光学像を計算するにあたって（ステップＳ２）、従来と同様に、光源分布、収差、偏光、瞳透過率およびフレアの少なくとも一つの情報をリソグラフィ・シミュレータに入力することで、精度が高められた。
【００８７】
以上述べた実施形態の方法は、プログラムとしても実施できる。すなわち、実施形態の方法に係るプログラムは、上述した実施形態の複数のステップの一部または全て（例えば第１の実施形態であればステップＳ１〜Ｓ５またはＳ１−Ｓ８に相当するステップ（手順））をコンピュータに実行させるためのものである。
【００８８】
上記プログラムは、コンピュータ内のＣＰＵおよびメモリ（外部メモリを併用することもある。）等のハードウエハ資源を用いて実施される。ＣＰＵは、メモリ内から必要なデータを読み込み、該データに対して上記ステップ（手順）を行う。各ステップ（手順）の結果は、必要に応じてメモリ内に一時的に保存され、他のステップ（手順）で必要になったときに読み出される。
【００８９】
さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００９０】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施形態に係るマスクパターンの作成方法を示すフローチャート。
【図２】他の実施形態に係るマスクパターンの作成方法を示すフローチャート。
【図３】従来の方法で求めたプロセスマージンを示す図。
【図４】実施形態の方法で求めたプロセスマージンを示す図。
【図５】さらに別の実施形態に係るマスクパターンの作成方法を示すフローチャート。
【図６】従来の方法を用いた場合の近接効果を示す図。
【図７】実施形態の方法を用いた場合の近接効果を示す図。
【図８】実施形態に係るマスクの製造方法を示すフローチャート。
【図１】
2007108508.tif 000013
【図２】
2007108508.tif 000014
【図３】
2007108508.tif 000015
【図４】
2007108508.tif 000016
【図５】
2007108508.tif 000017
【図６】
2007108508.tif 000018
【図７】
2007108508.tif 000019
【図８】
2007108508.tif 000020