(57)【要約】【課題】所望寸法のパターンを基板上に形成できる露光補正量決定方法を提供すること。【解決手段】本発明の一つの実施形態によれば、露光補正量決定方法が、補正時寸法算出ステップと、露光補正量決定ステップと、を含んでいる。補正時寸法算出ステップでは、露光ショット内に配置されている少なくとも２種類以上のパターンピッチを有したマスクパターンを複数種類の露光補正量を用いて前記露光補正量毎に基板上に転写した場合に、前記露光補正量毎に前記基板上に形成される基板上パターンの理想値からの各寸法ずれ量を、前記露光ショット内でのショット内分布として算出する。また、露光補正量決定ステップでは、前記各寸法ずれ量に基づいて、前記露光ショットに適用する露光補正量のショット内分布を決定する。【選択図】図６
2012043906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光ショット内に配置されている少なくとも２種類以上のパターンピッチを有したマスクパターンを複数種類の露光補正量を用いて前記露光補正量毎に基板上に転写した場合に、前記露光補正量毎に前記基板上に形成される第１の基板上パターンの理想値からの各第１の寸法ずれ量を、前記露光ショット内でのショット内分布として算出する補正時寸法算出ステップと、
前記各第１の寸法ずれ量に基づいて、前記露光ショットに適用する露光補正量のショット内分布を決定する露光補正量決定ステップと、
を含むことを特徴とする露光補正量決定方法。
【請求項２】
前記各第１の寸法ずれ量のショット内分布は、
前記マスクパターンを前記露光ショット内で露光補正することなく前記基板上に転写した場合に前記基板上に形成される第２の基板上パターンの理想値からの各第２の寸法ずれ量を前記露光ショット内でのずれ量分布として示す基板上寸法ずれ量情報を用いて算出されることを特徴とする請求項１に記載の露光補正量決定方法。
【請求項３】
前記第１の寸法ずれ量は、
前記露光補正量と、前記第１の寸法ずれ量と、の間の関係を前記パターンピッチ毎に示す情報に基づいて算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の露光補正量決定方法。
【請求項４】
前記基板上寸法ずれ量情報は、
前記マスクパターンの理想値からの寸法ずれ量と、前記第２の寸法ずれ量と、の間の関係をパターンピッチ毎に示す情報に基づいて算出されることを特徴とする請求項２または３に記載の露光補正量決定方法。
【請求項５】
前記少なくとも２種類以上のパターンピッチは、最も疎なパターンのパターンピッチと、最も密なパターンのパターンピッチと、の２つのパターンピッチであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の露光補正量決定方法。
【請求項６】
前記露光補正量は、
前記各第１の寸法ずれ量の合計値が最小となる露光補正量であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の露光補正量決定方法。
【請求項７】
露光ショット内に配置されているマスクパターンのうち各位置で最も疎なパターンを有したマスクパターンを複数種類の露光補正量を用いて前記露光補正量毎に基板上に転写した場合に、前記露光補正量毎に前記基板上に形成される第１の基板上パターンの理想値からの各第１の寸法ずれ量を、前記露光ショット内でのショット内分布として算出する補正時寸法算出ステップと、
前記各第１の寸法ずれ量に基づいて、前記露光ショットに適用する露光補正量のショット内分布を決定する露光補正量決定ステップと、
を含むことを特徴とする露光補正量決定方法。
【請求項８】
露光ショット内に配置されているマスクパターンのうち各位置で最も密なパターンを有したマスクパターンを複数種類の露光補正量を用いて前記露光補正量毎に基板上に転写した場合に、前記露光補正量毎に前記基板上に形成される第１の基板上パターンの理想値からの各第１の寸法ずれ量を、前記露光ショット内でのショット内分布として算出する補正時寸法算出ステップと、
前記各第１の寸法ずれ量に基づいて、前記露光ショットに適用する露光補正量のショット内分布を決定する露光補正量決定ステップと、
を含むことを特徴とする露光補正量決定方法。
【請求項９】
前記露光補正量は、
前記第１の寸法ずれ量が最小となる露光補正量であることを特徴とする請求項７または８に記載の露光補正量決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、露光補正量決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の１つである光リソグラフィ工程では、基板上に形成するレジストパターンの寸法制御が重要である。露光ショット内の寸法ばらつきを改善する方法の１つとして、露光ショット内の寸法ばらつき傾向を補正するよう、露光ショット内での露光量に分布をつけて露光する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、半導体装置（例えば、システムＬＳＩ）には、露光量の分布の補正では寸法ばらつきを補正できないような狭い範囲内に、デザインルールで規定された密ピッチパターンから孤立パターンまで様々なピッチのパターンが混在している。このため、マスク寸法変動に対するレジスト寸法の割合（MEF）や露光量変動に対するレジスト寸法変動の割合（Dose-CD  Slope）が、パターンピッチ毎に異なる。したがって、１つのパターンに対して露光補正量を決定すると、ショット内全体の露光補正精度が不足する、という問題があった。
【０００５】
本発明の一つの実施形態は、所望寸法のパターンを基板上に形成できる露光補正量決定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの実施形態によれば、露光補正量決定方法が、補正時寸法算出ステップと、露光補正量決定ステップと、を含んでいる。補正時寸法算出ステップでは、露光ショット内に配置されている少なくとも２種類以上のパターンピッチを有したマスクパターンを複数種類の露光補正量を用いて前記露光補正量毎に基板上に転写した場合に、前記露光補正量毎に前記基板上に形成される基板上パターンの理想値からの各寸法ずれ量を、前記露光ショット内でのショット内分布として算出する。また、露光補正量決定ステップでは、前記各寸法ずれ量に基づいて、前記露光ショットに適用する露光補正量のショット内分布を決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る露光補正量算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、露光補正量の第１の実施の形態に係る算出処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、ウエハ上寸法ばらつき情報の一例を示す図である。
【図４】図４は、露光ショット内の各位置に配置されている最密パターンピッチと最疎パターンピッチの一例を示す図である。
【図５】図５は、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報の一例を示す図である。
【図６】図６は、ウエハ上でのパターン寸法が太くなっている位置に対し、種々の露光補正量ΔＤｏで露光した場合の寸法誤差組の一例を示す図である。
【図７】図７は、ウエハ上でのパターン寸法が細くなっている位置に対し、種々の露光補正量ΔＤｏで露光した場合の寸法誤差組の一例を示す図である。
【図８】図８は、露光ショット内に設定される露光補正量の分布の一例を示す図である。
【図９】図９は、第２の実施の形態に係る露光補正量算出装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、露光補正量の第２の実施の形態に係る算出処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、ＭＥＦ情報の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施の形態に係る露光補正量算出処理によって算出される寸法誤差組の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、露光補正量算出装置のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る露光補正量決定方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施の形態に係る露光補正量算出装置の構成を示すブロック図である。露光補正量算出装置１は、リソグラフィ工程でウエハなどの基板を露光する際に用いる露光量（ドーズ量）の補正量（露光補正量）を算出するコンピュータなどの装置である。リソグラフィ工程は、半導体装置の製造工程の１つであり、ウエハ上に塗布されたレジストに対して露光処理などを行う工程である。露光処理の際には、露光ショット毎にウエハへの露光が行われるので、露光および現像の後にウエハ上に形成されるウエハ上パターン（レジストパターン）は、露光ショット内で寸法ばらつき傾向を有している。このため、露光補正量算出装置１は、露光ショット内の寸法ばらつき傾向を補正するよう、露光ショット内での露光補正量の分布をマスク毎に算出する。
【００１０】
露光補正量算出装置１は、入力部１１、記憶部１２Ｘ、補正時寸法ずれ量算出部１５、露光補正量決定部１６、出力部１７を備えている。
【００１１】
入力部１１は、露光処理に用いるマスクのマスクパターン（データ）、後述するウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａ、後述するＤｏｓｅ−ＣＤスロープ情報などを入力し、記憶部１２Ｘに送る。マスクパターンには、パターン密集度が高い密なパターンやパターン密集度が低い疎なパターンなどの種々のパターンが含まれている。密なパターンは、パターンピッチが広いパターンであり、疎なパターンは、パターンピッチが広いパターンである。パターンピッチは、ラインパターンとスペースパターンとが交互に配置されている場合の、隣接するラインパターン幅とスペースパターン幅の合計値である。
【００１２】
ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａは、露光補正量の算出対象となっているマスクを用いて露光ショット内で露光量を補正することなくウエハ上にウエハ上パターンを形成した場合の、露光ショット内におけるウエハ上寸法（レジストパターン寸法）のずれ量の分布を示す情報である。ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａは、マスク毎に異なる分布を示すので、マスク毎に算出しておく。なお、ウエハ上パターンの寸法ばらつきは、露光処理に用いる露光装置の影響を受ける場合があるので、ウエハ上寸法ばらつき情報を、露光装置による影響を考慮して算出してもよい。
【００１３】
Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報は、露光補正量ΔＤｏと、この露光補正量を用いて露光した場合に生じるウエハ上パターンの寸法ずれ量（ΔＷａ）との間の関係（Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ）をパターンピッチ毎に示す情報である。Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープの値は、「ΔＷａ」を「ΔＤｏ」で除した値である。パターンピッチが狭い場合のＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値は、パターンピッチが広い場合のＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値よりも大きな値となっている。
【００１４】
記憶部１２Ｘは、マスクパターン、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａ、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報などを記憶するメモリなどである。
【００１５】
補正時寸法ずれ量算出部１５は、記憶部１２Ｘから、マスクパターンと、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａと、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報とを読み出す。補正時寸法ずれ量算出部１５は、最密パターンピッチに対して、露光補正量ΔＤｏを用いてウエハを露光した場合のウエハ上パターンの寸法を、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａとして算出する。
【００１６】
補正時寸法ずれ量算出部１５は、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報を用いて、最密パターンピッチに対する露光ショット内での補正時ΔＷａの分布を算出する。具体的には、補正時寸法ずれ量算出部１５は、最密パターンピッチに対応するＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値を算出する。補正時寸法ずれ量算出部１５は、算出したＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値と、各露光補正量ΔＤｏと、を用いて、各露光補正量ΔＤｏに対応する補正時ΔＷａを、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａとして算出する。
【００１７】
同様に、補正時寸法ずれ量算出部１５は、最疎パターンピッチに対して露光補正量ΔＤｏを用いてウエハを露光した場合の、ウエハ上パターンの寸法を、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａとして算出する。
【００１８】
また、補正時寸法ずれ量算出部１５は、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報を用いて、最疎パターンピッチに対する露光ショット内での補正時ΔＷａの分布を算出する。具体的には、補正時寸法ずれ量算出部１５は、最疎パターンピッチに対応するＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値を算出する。補正時寸法ずれ量算出部１５は、算出したＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値と、各露光補正量ΔＤｏと、を用いて、各露光補正量ΔＤｏに対応する補正時ΔＷａを、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａとして算出する。
【００１９】
補正時寸法ずれ量算出部１５は、露光補正量ΔＤｏ毎に算出した、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、の組を、寸法誤差組として、露光補正量ΔＤｏに対応付ける。補正時寸法ずれ量算出部１５は、寸法誤差組と露光補正量ΔＤｏと露光ショット内の位置を対応付ける。補正時寸法ずれ量算出部１５は、露光ショット内の位置に対応付けした、寸法誤差組と露光補正量ΔＤｏとを、露光補正量決定部１６に送る。
【００２０】
例えば、ある露光ショット内の位置での最密パターンピッチがＸ１であり且つ最疎パターンピッチがＹ１である場合、Ｘ１に対応するＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値Ｘ２と、Ｙ１に対応するＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値Ｙ２とが、それぞれ抽出される。そして、露光補正量ΔＤｏを用いてウエハを露光した場合の、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａが、Ｘ２を用いて算出される。また、露光補正量ΔＤｏを用いてウエハを露光した場合の、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａが、Ｙ２を用いて算出される。そして、Ｘ２とＹ２とが、寸法誤差組として対応付けられる。
【００２１】
露光補正量決定部１６は、寸法誤差組に基づいて、露光ショット内の位置毎（領域毎）に露光補正量ΔＤｏを決定する。例えば、露光補正量決定部１６は、寸法誤差組の中から、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、の合計値が最も小さくなる寸法誤差組を抽出する。露光補正量決定部１６は、抽出した寸法誤差組に対応する露光補正量ΔＤｏを、マスクパターンへの露光補正量ΔＤｏに決定する。出力部１７は、露光補正量決定部１６が決定した露光補正量ΔＤｏのショット内分布を、外部装置などに出力する。
【００２２】
つぎに、露光補正量の算出処理手順について説明する。図２は、露光補正量の第１の実施の形態に係る算出処理手順を示すフローチャートである。露光補正量の算出対象となっているマスクのマスクパターンに基づいて、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａが算出される。入力部１１は、マスクパターン、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａ、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報を入力して、記憶部１２Ｘに記憶させておく。これにより、露光補正量算出装置１は、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａなどを取得する（ステップＳ１０）。補正時寸法ずれ量算出部１５は、記憶部１２Ｘからマスクパターンと、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａと、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報とを読み出す。
【００２３】
図３は、ウエハ上寸法ばらつき情報の一例を示す図である。ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａは、ウエハ上でのパターン寸法のずれ量を示す露光ショット内でのマップ（上面図）である。換言すると、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａは、露光ショット内での種々の位置におけるウエハ上パターンの平面形状に関するマップ（ショット内分布）である。ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａには、リソグラフィ工程によってウエハ上に形成されるウエハ上パターンの寸法と、ウエハ上パターン形成の際に形成誤差が生じなかった場合の理想的なウエハ上パターンの寸法（ターゲット寸法、例えば設計レイアウトに対応する寸法）と、の間の寸法差に関する情報が格納されている。
【００２４】
図３では、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａが、ウエハ上パターンの寸法差（ばらつき量）の大きさ毎に区切られた領域２１〜２４である場合を示している。領域２１は、ウエハ上でのパターン寸法が理想値よりも極めて細くなっている領域であり、領域２２は、ウエハ上でのパターン寸法が理想値よりも少しだけ細くなっている領域である。領域２３は、ウエハ上でのパターン寸法がほぼ理想値となっている領域であり、領域２４は、ウエハ上でのパターン寸法が理想値より太くなっている領域である。
【００２５】
図４は、露光ショット内の各位置に配置されている最密パターンピッチと最疎パターンピッチの一例を示す図である。例えば、位置３１には「Ａ１」の寸法を有した最密パターンピッチと、「Ｂ１」の寸法を有した最疎パターンピッチが配置されている。また、位置３２には「Ａ２」の寸法を有した最密パターンピッチと、「Ｂ２」の寸法を有した最疎パターンピッチが配置されている。また、位置３３には「Ａ３」の寸法を有した最密パターンピッチと、「Ｂ３」の寸法を有した最疎パターンピッチが配置されている。また、位置３４には「Ａ４」の寸法を有した最密パターンピッチと、「Ｂ４」の寸法を有した最疎パターンピッチが配置されている。
【００２６】
補正時寸法ずれ量算出部１５は、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報を用いて、最密パターンピッチおよび最疎パターンピッチに対する露光ショット内での補正時ΔＷａの分布を算出する。
【００２７】
補正時寸法ずれ量算出部１５は、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報を用いて、最密パターンピッチに対応するＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値を算出する。また、補正時寸法ずれ量算出部１５は、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報を用いて、最疎パターンピッチに対応するＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値を算出する。
【００２８】
図５は、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報の一例を示す図である。Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報は、パターンピッチとＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値との間の関係を示す情報である。換言すると、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報は、補正時ΔＷａと露光補正量ΔＤｏとの間の関係（Ｄｏｓｅ−ＣＤ）をパターンピッチ毎に示す情報である。パターンピッチとＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値との間の関係は、例えばデザインルール毎に物理現象として認められる関係である。
【００２９】
図５では、横軸をパターンピッチとし、縦軸をＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値としている。図５のＤｏｓｅ−ＣＤスロープ情報に示すように、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープの値は、パターンピッチが小さくなるに従って大きくなる。また、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープの値は、パターンピッチが大きくなるに従って小さくなり、パターンピッチが所定値よりも大きくなると、パターンピッチの大きさに関わらずＤｏｓｅ−ＣＤスロープの値がほぼ一定の値になる。
【００３０】
補正時寸法ずれ量算出部１５は、種々の露光補正量ΔＤｏで露光した場合の、寸法誤差組を算出する。具体的には、補正時寸法ずれ量算出部１５は、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、の組を、寸法誤差組として、露光補正量ΔＤｏ毎に算出する（ステップＳ２０）。これにより、補正時寸法ずれ量算出部１５は、露光ショット内での寸法誤差組の分布を算出する。
【００３１】
図６は、ウエハ上でのパターン寸法が太くなっている位置に対し、種々の露光補正量ΔＤｏで露光した場合の寸法誤差組の一例を示す図である。図６では、横軸を露光補正量とし、縦軸を補正時ΔＷａとしている。なお、図６では、補正前の最密パターンの寸法ずれ量（補正前ΔＷａ）を寸法４０Ａで示し、補正前の最疎パターンの寸法ずれ量（補正前ΔＷａ）を寸法４０Ｂで示している。
【００３２】
露光補正量ΔＤｏとして露光補正量Ｐ１〜Ｐ５で露光した場合の、最密パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）は、それぞれ寸法４１Ａ〜４５Ａである。また、露光補正量Ｐ１〜Ｐ５で露光した場合の、最疎パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）は、それぞれ寸法４１Ｂ〜４５Ｂである。
【００３３】
したがって、露光補正量Ｐ１で露光した場合の、最密パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）と、最疎パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）と、からなる寸法誤差組は、寸法４１Ａ，４１Ｂである。同様に、露光補正量Ｐ２〜Ｐ５で露光した場合の寸法誤差組は、それぞれ寸法４２Ａ，４２Ｂ、寸法４３Ａ，４３Ｂ、寸法４４Ａ，４４Ｂ、寸法４５Ａ，４５Ｂである。
【００３４】
補正時寸法ずれ量算出部１５は、露光補正量Ｐ１〜Ｐ５を、それぞれ寸法誤差組である、寸法４１Ａ，４１Ｂ〜寸法４５Ａ，４５Ｂに対応付けする。補正時寸法ずれ量算出部１５は、対応付けした情報と、露光ショット内の位置と、を対応付けて、露光補正量決定部１６に送る。
【００３５】
図７は、ウエハ上でのパターン寸法が細くなっている位置に対し、種々の露光補正量ΔＤｏで露光した場合の寸法誤差組の一例を示す図である。図７では、横軸を露光補正量とし、縦軸を補正時ΔＷａとしている。なお、図７では、補正前の最密パターンの寸法ずれ量（補正前ΔＷａ）を寸法５０Ａで示し、補正前の最疎パターンの寸法ずれ量（補正前ΔＷａ）を寸法５０Ｂで示している。
【００３６】
露光補正量ΔＤｏとして露光補正量Ｐ１１〜Ｐ１５で露光した場合の、最密パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）は、それぞれ寸法５１Ａ〜５５Ａである。また、露光補正量Ｐ１１〜Ｐ１５で露光した場合の、最疎パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）は、それぞれ寸法５１Ｂ〜５５Ｂである。
【００３７】
したがって、露光補正量Ｐ１１で露光した場合の、最密パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）と、最疎パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）と、からなる寸法誤差組は、寸法５１Ａ，５１Ｂである。同様に、露光補正量Ｐ１２〜Ｐ１５で露光した場合の寸法誤差組は、それぞれ寸法５２Ａ，５２Ｂ、寸法５３Ａ，５３Ｂ、寸法５４Ａ，５４Ｂ、寸法５５Ａ，５５Ｂである。
【００３８】
補正時寸法ずれ量算出部１５は、露光補正量Ｐ１１〜Ｐ１５を、それぞれ寸法誤差組である、寸法５１Ａ，５１Ｂ〜寸法５５Ａ，５５Ｂに対応付けする。補正時寸法ずれ量算出部１５は、対応付けした情報と、露光ショット内の位置と、を対応付けて、露光補正量決定部１６に送る。
【００３９】
露光補正量決定部１６は、寸法誤差組の分布に基づいて、露光補正量ΔＤｏのショット内分布を決定する。例えば、露光補正量決定部１６は、寸法誤差組の中から、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、の合計値が最も小さくなる寸法誤差組を抽出する（ステップＳ３０）。露光補正量決定部１６は、抽出した寸法誤差組に対応する露光補正量ΔＤｏを、露光補正量ΔＤｏに決定する（ステップＳ４０）。換言すると、補正時寸法ずれ量算出部１５と露光補正量決定部１６によって、補正後のウエハ上パターン寸法のばらつき残差が最も小さくなる露光補正量が算出される。これにより、各パターンピッチに対するウエハ上パターン寸法が、理想値から最小のずれ量となるよう、露光補正量が決定される。
【００４０】
例えば、露光補正量決定部１６は、図６に示した特性を有する位置に対し、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、の合計値がほぼ０となっている寸法誤差組４３Ａ，４３Ｂの露光補正量Ｐ３を、露光補正量ΔＤｏに決定する。
【００４１】
なお、露光補正量決定部１６は、露光補正量Ｐ１〜Ｐ５の中から露光補正量を選択する場合に限らず、複数の補正時ΔＷａに基づいて露光補正量を算出してもよい、例えば、露光補正量Ｐ１で露光した場合の補正時ΔＷａと露光補正量Ｐ５で露光した場合の補正時ΔＷａとを、それぞれ算出しておく。そして、露光補正量決定部１６は、露光補正量Ｐ１で露光した場合の補正時ΔＷａと露光補正量Ｐ５で露光した場合の補正時ΔＷａと、に基づいて、露光補正量Ｐ１と露光補正量Ｐ５の中間の値を示す露光補正量Ｐ３を算出してもよい。
【００４２】
また、露光補正量決定部１６は、図７に示した特性を有する位置に対し、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、の合計値がほぼ０となっている寸法誤差組５３Ａ，５３Ｂの露光補正量Ｐ１３を、露光補正量ΔＤｏに決定する。
【００４３】
また、露光補正量決定部１６は、ウエハ上でのパターン寸法がほぼ理想値となっている位置における露光補正量を露光補正量なしに決定する。このように、本実施の形態では、露光ショット内におけるウエハ上パターン寸法のばらつきを補正するよう、露光量に勾配を加えることによってウエハ上パターン寸法のばらつきを低減させる。
【００４４】
図８は、露光ショット内に設定される露光補正量の分布の一例を示す図である。同図に示すように、露光ショット３０ｓ内の領域７１には、露光補正量Ｐ２３が設定され、領域７２には、露光補正量Ｐ１３が設定される。また、領域７３には、露光量補正なしが設定され、領域７４には、露光補正量Ｐ３が設定される。
【００４５】
出力部１７は、露光補正量決定部１６が決定した領域７１〜７４毎の露光補正量ΔＤｏを、外部装置などに出力する。この後、領域７１〜７４毎の露光補正量ΔＤｏが露光装置に設定され、露光装置が領域７１〜７４毎の露光補正量ΔＤｏで露光ショット内の露光量を補正しながら、ウエハの露光処理を行なう。
【００４６】
マスクは、ウエハプロセスの露光処理毎（レイヤ毎）に準備され、露光ショット内の露光補正量の分布は、マスク毎に決定される。露光装置は、各マスクに設定された露光補正量でウエハへの露光処理を行なう。その後、ウエハの現像処理、エッチング処理などが行なわれる。具体的には、リソグラフィ工程で転写により形成したレジストパターンでマスク材が加工され、さらにパターンニングされたマスク材を使用して被加工膜をエッチングすることによって、被加工膜がパターンニングされる。半導体装置を製造する際には、上述した露光補正量の算出処理、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００４７】
なお、本実施の形態では、２種類のパターンピッチ（最密パターンピッチ、最疎パターンピッチ）に対する補正時ΔＷａに基づいて、露光補正量を決定する場合について説明したが、３種類以上のパターンピッチに対する補正時ΔＷａに基づいて、露光補正量を決定してもよい。換言すると、少なくとも２種類以上のパターンピッチに対する補正時ΔＷａに基づいて、露光補正量を決定すればよい。少なくとも２種類以上のパターンピッチは、設計レイアウトデザインルールで規定されている少なくとも２種類以上のデザイン（寸法）である。したがって、最密パターンピッチや最疎パターンピッチに限らず何れのパターンピッチに対して補正時ΔＷａを算出してもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、ウエハ上パターンがレジストパターンである場合について説明したが、ウエハ上パターンは、エッチング後パターンであってもよい。
【００４９】
パターンピッチの大きさによって、露光量変動に対するレジスト寸法変動の割合（Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ）が異なる。本実施の形態では、複数のパターンピッチに基づいて露光補正量を決定しているので、露光ショット内全体での露光補正精度が向上する。したがって、露光ショット内で露光量を変動させることにより生じるウエハ上パターンの過補正、補正不足を把握した上でウエハ上パターンの寸法ばらつき精度を向上させることができる。これにより、露光ショット内でのウエハ上パターン寸法を所望の寸法に制御できる。
【００５０】
このように第１の実施の形態によれば、複数のパターンピッチに基づいて、露光ショット内の各位置における露光補正量を決定しているので、所望寸法のウエハ上パターンをウエハ上に形成することが可能となる。
【００５１】
（第２の実施形態）
つぎに、図９〜図１３を用いてこの発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、マスクパターンの寸法ばらつきに基づいて、ウエハ上パターンの寸法ばらつき（ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａ）を算出する。そして、算出したウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａに基づいて、露光補正量を算出する。
【００５２】
図９は、第２の実施の形態に係る露光補正量算出装置の構成を示すブロック図である。図９の各構成要素のうち、図１に示す第１の実施の形態の露光補正量算出装置１と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５３】
露光補正量算出装置２は、入力部１１、記憶部１２Ｙ、補正時寸法ずれ量算出部１５、露光補正量決定部１６、出力部１７、マスク上寸法ばらつき算出部１８、ウエハ上寸法ばらつき算出部１９を備えている。
【００５４】
入力部１１は、露光処理に用いるマスクのマスクパターン、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報、ＭＥＦ（Mask  Error  Enhancement  Factor）情報などを入力し、記憶部１２Ｙに送る。
【００５５】
ＭＥＦ情報は、マスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａと、ウエハ上パターンの寸法ずれ量（ΔＷａ）と、の間の関係（ＣＤ−ＭＥＦ）をパターンピッチ毎に示す情報である。ＣＤ−ＭＥＦの値は、「ΔＷａ」を「ΔＭａ」で除した値である。パターンピッチが狭い場合のＣＤ−ＭＥＦの値は、パターンピッチが広い場合のＣＤ−ＭＥＦの値よりも大きな値となっている。記憶部１２Ｙは、マスクパターン、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報、ＭＥＦ情報などを記憶するメモリなどである。
【００５６】
マスク上寸法ばらつき算出部１８は、記憶部１２Ｙからマスクパターンを読み出す。マスク上寸法ばらつき算出部１８は、マスクパターンに基づいて、マスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａを算出する。マスク上寸法ばらつき算出部１８は、マスクパターンからマスク上パターンの形状や寸法を算出するシミュレーション機能を用いて、露光ショット内でのマスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａの分布を算出する。マスク上寸法ばらつき算出部１８は、算出したマスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａを、ウエハ上寸法ばらつき算出部１９に送る。
【００５７】
ウエハ上寸法ばらつき算出部１９は、マスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａに基づいて、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａを算出する。ウエハ上寸法ばらつき算出部１９は、ＭＥＦ情報を用いて、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａを算出する。ウエハ上寸法ばらつき算出部１９は、算出したウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａを、補正時寸法ずれ量算出部１５に送る。
【００５８】
つぎに、露光補正量の算出処理手順について説明する。図１０は、露光補正量の第２の実施の形態に係る算出処理手順を示すフローチャートである。記憶部１２Ｙへは、予め、マスクパターン、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報、ＭＥＦ情報を記憶させておく。
【００５９】
マスク上寸法ばらつき算出部１８は、記憶部１２Ｙからマスクパターンを読み出す。マスク上寸法ばらつき算出部１８は、マスクパターンに基づいて、マスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａを算出する（ステップＳ１１０）。マスク上寸法ばらつき算出部１８は、算出したマスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａを、ウエハ上寸法ばらつき算出部１９に送る。
【００６０】
ウエハ上寸法ばらつき算出部１９は、マスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａに基づいて、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａを算出する。このとき、ウエハ上寸法ばらつき算出部１９は、ＭＥＦ情報を用いて、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａを算出する（ステップＳ１２０）。
【００６１】
図１１は、ＭＥＦ情報の一例を示す図である。ＭＥＦ情報は、パターンピッチとＣＤ−ＭＥＦの値との間の関係を示す情報である。パターンピッチとＣＤ−ＭＥＦの値との間の関係は、例えばデザインルール毎に物理現象として認められる関係である。
【００６２】
図１１では、横軸をパターンピッチとし、縦軸をＣＤ−ＭＥＦの値としている。図１１のＭＥＦ情報に示すように、ＣＤ−ＭＥＦの値は、パターンピッチが小さくなるに従って大きくなる。また、ＣＤ−ＭＥＦの値は、パターンピッチが大きくなるに従って小さくなり、パターンピッチが所定値よりも大きくなると、パターンピッチの大きさに関わらずＣＤ−ＭＥＦの値がほぼ一定の値になる。
【００６３】
ウエハ上寸法ばらつき算出部１９は、算出したウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａを、補正時寸法ずれ量算出部１５に送る。この後、第１の実施の形態と同様の処理によって、露光補正量のショット内分布を算出する（ステップ１３０〜Ｓ１５０）。なお、図１０に示すステップＳ１３０〜Ｓ１５０の処理は、図２に示すステップＳ２０〜Ｓ４０の処理に対応している。
【００６４】
図１２は、第２の実施の形態に係る露光補正量算出処理によって算出される寸法誤差組の一例を示す図である。図１２では、横軸を露光補正量とし、縦軸を補正時ΔＷａとしている。なお、図１２では、マスク上パターンのうち最密パターンの寸法ばらつきΔＭａを寸法６０Ａで示し、マスク上パターンのうち最疎パターンの寸法ばらつきΔＭａを寸法６０Ｂで示している。また、補正前の最密パターンの寸法ずれ量（補正前ΔＷａ）を寸法６１Ａで示し、補正前の最疎パターンの寸法ずれ量（補正前ΔＷａ）を寸法６１Ｂで示している。
【００６５】
露光補正量ΔＤｏとしての露光補正量Ｐ３２〜Ｐ３５で露光した場合の、最密パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）は、それぞれ寸法６２Ａ〜６５Ａである。また、露光補正量Ｐ３２〜Ｐ３５で露光した場合の、最疎パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）は、それぞれ寸法６２Ｂ〜６５Ｂである。
【００６６】
したがって、露光補正量Ｐ３２で露光した場合の、最密パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）と、最疎パターンの寸法ずれ量（補正時ΔＷａ）と、からなる寸法誤差組は、寸法６２Ａ，６２Ｂである。同様に、露光補正量Ｐ３３〜Ｐ３５で露光した場合の寸法誤差組は、それぞれ寸法６３Ａ，６３Ｂ、寸法６４Ａ，６４Ｂ、寸法６５Ａ，６５Ｂである。
【００６７】
補正時寸法ずれ量算出部１５は、露光補正量Ｐ３２〜Ｐ３５を、それぞれ寸法誤差組である寸法６２Ａ，６２Ｂ〜寸法６５Ａ，６５Ｂに対応付けする。補正時寸法ずれ量算出部１５は、対応付けした情報と、露光ショット内の位置と、を対応付けて、露光補正量決定部１６に送る。
【００６８】
露光補正量決定部１６は、露光補正量ΔＤｏのショット内分布を決定する。例えば、露光補正量決定部１６は、露光ショット内の所定位置における寸法誤差組の中から、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、の合計値が最も小さくなる寸法誤差組を抽出する。露光補正量決定部１６は、抽出した寸法誤差組に対応する露光補正量ΔＤｏを露光補正量ΔＤｏに決定する。
【００６９】
例えば、露光補正量決定部１６は、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａと、の合計値がほぼ０となっている寸法誤差組６３Ａ，６３Ｂの露光補正量Ｐ３３を、露光補正量ΔＤｏに決定する。
【００７０】
このように、露光補正量算出装置２は、マスク上パターンの寸法変動によるウエハ上パターンの寸法変動が最も小さくなるよう露光量の補正量を決定する。本実施の形態に係る露光補正量算出処理は、例えば、マスク上パターンの寸法ばらつきが、ウエハ上パターンの寸法ばらつきに大きな影響を与える場合などに用いられる。
【００７１】
なお、露光補正量決定部１６は、寸法誤差組の中から、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａの値が最も小さくなる寸法誤差組を抽出してもよい。この場合、露光補正量決定部１６は、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａの値がほぼ０となっている寸法誤差組６２Ａ，６２Ｂの露光補正量Ｐ３２を、露光補正量ΔＤｏに決定する。
【００７２】
これにより、孤立パターンなどの疎なパターンの寸法補正精度が最も向上し、疎なパターンの寸法が理想値に等しくなる。さらに、最密パターンは、補正前よりも理想値からの寸法ずれ量が改善する。また、最密パターンに対しては、理想値を超えてずれ量の符号が反転する過補正は生じない。したがって、最密パターンに対しても、補正前に比べてプロセスマージンが低下することはない。また、露光量補正を施すことでウエハ上パターンの倒壊やウエハ上パターン同士が解像せずにつながったりすることを防止できる。換言すると、許容範囲以上の過補正や補正不足を引き起こすことなく露光ショット内のパターン寸法を制御することが可能になる。
【００７３】
なお、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａの値がほぼ０となっている露光補正量Ｐ３２を露光補正量ΔＤｏに決定する場合、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａの算出処理を省略してもよい。
【００７４】
また、露光補正量決定部１６は、寸法誤差組の中から、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａの値が最も小さくなる寸法誤差組を抽出してもよい。この場合、露光補正量決定部１６は、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａの値がほぼ０となっている寸法誤差組６４Ａ，６４Ｂの露光補正量Ｐ３４を、露光補正量ΔＤｏに決定する。
【００７５】
これにより、最密パターンなどの密なパターンの寸法補正精度が最も向上し、密なパターンの寸法が理想値に等しくなる。さらに、最疎パターンは、補正前より理想値からの寸法ずれ量が改善する。また、最疎パターンに対しては、理想値を超えてずれ量の符号が反転する過補正は生じない。したがって、最疎パターンに対しても、プロセスマージンが低下することはない。また、ウエハ上パターンの倒壊やウエハ上パターン同士が解像せずにつながったりすることを防止できる。換言すると、許容範囲以上の過補正や補正不足を引き起こすことなく露光ショット内のパターン寸法を制御することが可能になる。
【００７６】
また、補正後の理想値からの最疎パターンのレジスト寸法ずれが許容値を超える場合、許容値を超えないよう露光補正量に制限を加えてもよい。これにより、最密パターンが重要なレイヤを露光する際に、最適な露光補正量で露光でき、且つ他のパターンも許容範囲を超えることはなく寸法改善できる。
【００７７】
なお、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａの値がほぼ０となっている露光補正量Ｐ３４を露光補正量ΔＤｏに決定する場合、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａの算出処理を省略してもよい。
【００７８】
なお、最密パターンピッチに対する補正時ΔＷａの値が最も小さくなる寸法誤差組の抽出処理を第１の実施の形態に適用してもよい。また、最疎パターンピッチに対する補正時ΔＷａの値が最も小さくなる寸法誤差組の抽出処理を第１の実施の形態に適用してもよい。
【００７９】
なお、本実施の形態では、露光補正量算出装置２が、マスクパターンに基づいて、マスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａを算出する場合について説明したが、マスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａは、他の装置によって算出してもよい。この場合、露光補正量算出装置２は、マスク上寸法ばらつき算出部１８を有していなくてもよい。
【００８０】
また、本実施の形態では、露光補正量算出装置２がマスクパターンの寸法ばらつきΔＭａに基づいて、ウエハ上パターンの寸法ばらつきを算出する場合について説明したが、ウエハ上パターンの寸法ばらつきは、他の装置によって算出してもよい。この場合、露光補正量算出装置２は、ウエハ上寸法ばらつき算出部１９を有していなくてもよい。
【００８１】
パターンピッチの大きさによって、マスク上パターンの寸法ばらつきに対するウエハ上パターン寸法のばらつきの割合（ＭＥＦ）や、露光量変動に対するレジスト寸法変動の割合（Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ）が異なる。本実施の形態では、マスク上パターンの寸法ばらつきに基づいて、ウエハ上パターン寸法のばらつきを算出している。そして、ウエハ上パターン寸法のばらつきに基づいて、露光補正量を決定しているので、露光ショット内全体での露光補正精度が向上する。したがって、露光ショット内で露光量を変動させることにより生じるウエハ上パターンの過補正や補正不足を把握した上でウエハ上パターンの寸法ばらつき精度を向上させることができる。これにより、露光ショット内でのウエハ上パターン寸法を所望の寸法に制御できる。
【００８２】
つぎに、露光補正量算出装置１，２のハードウェア構成について説明する。なお、露光補正量算出装置１，２は、同様のハードウェア構成を有しているので、ここでは露光補正量算出装置２のハードウェア構成について説明する。
【００８３】
図１３は、露光補正量算出装置のハードウェア構成を示す図である。露光補正量算出装置２は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）９１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）９２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）９３、表示部９４、入力部９５を有している。露光補正量算出装置２では、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４、入力部９５がバスラインを介して接続されている。
【００８４】
ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムである露光補正量算出プログラム９７を用いて露光補正量の算出を行う。表示部９４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ９１からの指示に基づいて、マスクパターン、Ｄｏｓｅ−ＣＤスロープ情報、ＭＥＦ情報、露光ショット内での位置を示す情報、マスク上パターンの寸法ばらつきΔＭａ、ウエハ上寸法ばらつき情報２０Ａ、各位置での最密パターンピッチや最疎パターンピッチ、寸法誤差組、露光補正量のショット内分布などを表示する。入力部９５は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報（露光補正量の算出に必要なパラメータ等）を入力する。入力部９５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。
【００８５】
露光補正量算出プログラム９７は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ９３へロードされる。図１３では、露光補正量算出プログラム９７がＲＡＭ９３へロードされた状態を示している。
【００８６】
ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされた露光補正量算出プログラム９７を実行する。具体的には、露光補正量算出装置２では、使用者による入力部９５からの指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内から露光補正量算出プログラム９７を読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
【００８７】
露光補正量算出装置２で実行される露光補正量算出プログラム９７は、それぞれ補正時寸法ずれ量算出部１５、露光補正量決定部１６、マスク上寸法ばらつき算出部１８、ウエハ上寸法ばらつき算出部１９を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。なお、露光補正量算出プログラム９７には、補正時寸法ずれ量算出部１５、露光補正量決定部１６のそれぞれに対応する処理のみを行わせてもよい。また、露光補正量算出装置１で実行される露光補正量算出プログラム９７は、それぞれ補正時寸法ずれ量算出部１５、露光補正量決定部１６を含むモジュール構成となっている。
【００８８】
このように第２の実施の形態によれば、マスク上パターンの寸法ばらつきに基づいて、ウエハ上パターン寸法のばらつきを算出しているので、マスク上パターンの寸法ばらつきがウエハ上パターン寸法のばらつきに与える影響を考慮したウエハ上パターン寸法のばらつきを算出することができる。また、算出したウエハ上パターン寸法のばらつきに基づいて、露光補正量を決定しているので、所望寸法のウエハ上パターンをウエハ上に形成することが可能となる。
【００８９】
このように第１および第２の実施の形態によれば、所望寸法のパターンを基板上に形成できる露光補正量を算出できる。したがって、所望寸法のウエハ上パターンをウエハ上に形成することが可能となる。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１，２…露光補正量算出装置、１５…補正時寸法ずれ量算出部、１６…露光補正量決定部、１８…マスク上寸法ばらつき算出部、１９…ウエハ上寸法ばらつき算出部、２０Ａ…ウエハ上寸法ばらつき情報。 
【図１】
2012043906.tif 000003
【図２】
2012043906.tif 000004
【図３】
2012043906.tif 000005
【図４】
2012043906.tif 000006
【図５】
2012043906.tif 000007
【図６】
2012043906.tif 000008
【図７】
2012043906.tif 000009
【図８】
2012043906.tif 000010
【図９】
2012043906.tif 000011
【図１０】
2012043906.tif 000012
【図１１】
2012043906.tif 000013
【図１２】
2012043906.tif 000014
【図１３】
2012043906.tif 000015