(57)【要約】【課題】レジストパターンの微細化に伴う倒壊または抜け不良を低減する。【解決手段】パターン生成装置１１において、露光に基づいて形成されるパターンおよびパターン周辺の光強度を算出する光強度算出部１１ａと、前記パターンおよびパターン周辺の光強度を評価する光強度評価部１１ｂと、光強度評価部１１ｂによる評価結果に基づいて前記パターンの補正データを出力するデータ出力部１１ｃとを備える。【選択図】      図１
2013041155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光に基づいて形成されるパターンおよびパターン周辺の光強度を算出する光強度算出部と、
前記パターンおよびパターン周辺の光強度を評価する光強度評価部と、
前記光強度評価部による評価結果に基づいて前記パターンの補正データを出力するデータ出力部とを備えることを特徴とするパターン生成装置。
【請求項２】
前記パターンおよびパターン周辺の光強度を評価する評価指標は、前記パターンおよび前記パターンの周辺における光強度体積比、前記パターンおよび前記パターンの周辺における光強度体積、前記パターンおよび前記パターンの周辺における光強度の最大値と最小値との比または前記パターンの周辺における断面裾部の光強度であることを特徴とする請求項１に記載のパターン生成装置。
【請求項３】
前記補正データは、前記パターンに対応する設計レイアウトデータの補正データ、前記パターンに対応するマスクパターンの補正データまたは前記パターンにおける露光条件の補正データであることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン生成装置。
【請求項４】
露光に基づいて形成されるパターンおよびパターン周辺の光強度を算出させるステップと、
前記パターンおよびパターン周辺の光強度を評価させるステップと、
前記評価結果に基づいて前記パターンの補正データを出力させるステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするパターン生成プログラム。
【請求項５】
露光に基づいて形成されるパターンおよびパターン周辺の光強度に基づいて、前記露光における解像限界以下の寸法のアシストパターンを前記パターンに対応するマスクパターンに付加する工程と、
前記マスクパターンを介して下地層上のレジスト膜を露光する工程と、
前記露光されたレジスト膜を現像することで前記パターンを前記レジスト膜に転写する工程と、
前記パターンが転写された前記レジスト膜をマスクとして前記下地層を加工する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態はパターン生成装置、パターン生成プログラムおよび半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスの微細化に伴って、リソグラフィ工程で使用されるレジストパターンも微細化され、線幅が数十ナノメートルオーダーにまで細線化されてきている。
レジストパターンが数十ナノメートルオーダーにまで微細化されかつレジスト膜厚が薄くなると、レジストパターンの倒壊が発生したり、抜け不良が発生したりすることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０２５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、レジストパターンの微細化に伴う倒壊または抜け不良を低減することが可能なパターン生成装置、パターン生成プログラムおよび半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のパターン生成装置によれば、光強度算出部と、光強度評価部と、データ出力部とが設けられている。光強度算出部は、露光に基づいて形成されるパターンおよびパターン周辺の光強度を算出する。光強度評価部は、前記パターンおよびパターン周辺の光強度を評価する。データ出力部は、前記光強度評価部による評価結果に基づいて前記パターンの補正データを出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）は、第１実施形態に係るパターン生成装置およびその周辺装置の概略構成を示すブロック図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のパターン生成装置が用いられる露光装置の概略構成を示す断面図、図１（ｃ）および図１（ｄ）は図１（ａ）のパターン生成装置が用いられる半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】図２は、第２実施形態に係るパターン生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】図３（ａ）は、第３実施形態に係るパターン生成装置にて評価される光学像の一例を示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の光学像の像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、第４実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の像強度分布に対応したレジストパターンの一例を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）は、第５実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図５（ｃ）は、図５（ｂ）の像強度分布に対応したレジストパターンの一例を示す断面図である。
【図６】図６は、光強度体積比と倒壊限界寸法との関係を、図４（ａ）のマスクパターンを用いた場合と図５（ａ）のマスクパターンを用いた場合とを比較して示す図である。
【図７】図７は、第６実施形態に係るパターン生成方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、焦点深度および露光量裕度とピラー倒壊に対する評価指標の適合領域を条件ごとに示す図である。
【図９】図９（ａ）は、第７実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第８実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、第９実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いた抜け不良に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の像強度分布に対応したレジストパターンの一例を示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、第１０実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いた抜け不良に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）の像強度分布に対応したレジストパターンの一例を示す断面図である。
【図１３】図１３は、光強度体積比と未開口不良率との関係を、図１１（ａ）のマスクパターンを用いた場合と図１２（ａ）のマスクパターンを用いた場合とを比較して示す図である。
【図１４】図１４は、焦点深度および露光量裕度と抜け不良に対する評価指標の適合領域を条件ごとに示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、第１１実施形態に係るマスクパターンの一例を示す平面図、図１５（ｂ）は、第１２実施形態に係るマスクパターンの一例を示す平面図、図１５（ｃ）は、第１３実施形態に係るマスクパターンの一例を示す平面図、図１５（ｄ）は、第１４実施形態に係るマスクパターンの一例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、光強度体積比と倒壊限界寸法との関係を、図１５（ａ）および図１５（ｂ）のマスクパターンを用いた場合を比較して示す図である。
【図１７】図１７（ａ）は、第１５実施形態に係るパターン生成装置にて評価される光学像の一例を示す平面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の光学像の像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図１７（ｃ）は、第１５実施形態に係るパターン生成装置にて評価される光学像のその他の例を示す平面図、図１７（ｄ）は、図１７（ｃ）の光学像の像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図１７（ｅ）は、図１７（ｂ）および図１７（ｄ）の裾部の潜像強度の合計を比較して示す図である。
【図１８】図１８は、ウェハ面内でフォーカスおよび露光量を変化させた時のピラー倒壊の有無を示す図である。
【図１９】図１９（ａ）は、第１６実施形態に係るレジスト膜構造の一例を示す断面図、図１９（ｂ）は、第１６実施形態に係るレジスト膜構造のその他の例を示す断面図である。
【図２０】図２０は、光強度体積比と倒壊限界寸法との関係を、図１９（ａ）のレジスト膜構造を用いた場合と図１９（ｂ）のレジスト膜構造を用いた場合とを比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態に係るパターン生成装置および半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。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。
【０００８】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係るパターン生成装置およびその周辺装置の概略構成を示すブロック図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のパターン生成装置が用いられる露光装置の概略構成を示す断面図、図１（ｃ）および図１（ｄ）は図１（ａ）のパターン生成装置が用いられる半導体装置の製造方法を示す断面図である。
図１（ａ）において、パターン生成装置１１には、光強度算出部１１ａ、光強度評価部１１ｂおよびデータ出力部１１ｃが設けられている。また、パターン生成装置１１の周辺装置には、ＣＡＤシステム１２およびマスクデータ作成部１３が設けられている。また、図１（ｂ）において、露光装置１４には、光源Ｇ、絞りＳ、フォトマスクＭおよびレンズＬが設けられている。
【０００９】
ここで、光強度算出部１１ａは、露光に基づいて形成されるパターンおよびパターン周辺の光強度を算出することができる。なお、この光強度の算出は、リソグラフィシミュレーションにて行うことができる。光強度評価部１１ｂは、光強度算出部１１ａにて算出されたパターンおよびパターン周辺の光強度を評価することができる。データ出力部１１ｃは、露光に基づいて形成されるパターンの補正データを、光強度評価部１１ｂによる評価結果に基づいて出力することができる。
【００１０】
なお、露光に基づいて形成されるパターンおよびパターン周辺の光強度を評価する評価指標は、パターンおよびそのパターンの周辺における光強度体積比、パターンおよびそのパターンの周辺における光強度の最大値と最小値との比またはパターンの周辺における断面裾部の光強度を用いることができる。
【００１１】
露光に基づいて形成されるパターンの補正データは、パターンに対応する設計レイアウトデータＮ１の補正データＤ１、パターンに対応するマスクパターンの補正データＤ２またはパターンにおける露光条件の補正データＤ３を挙げることができる。
【００１２】
そして、ＣＡＤシステム１２において、半導体集積回路の設計レイアウトデータＮ１が作成され、パターン生成装置１１に送られる。また、パターン生成装置１１には、露光に基づいて形成されるパターンの露光条件Ｎ２が入力される。
【００１３】
そして、光強度算出部１１ａにおいて、露光に基づいて形成されるパターンおよびパターン周辺の光強度が算出され、その算出結果が光強度評価部１１ｂに送られる。そして、光強度評価部１１ｂにおいて、パターンおよびパターン周辺の光強度の評価指標が所定値を満たすかどうかが判定される。そして、データ出力部１１ｃにおいて、パターンおよびパターン周辺の光強度の評価指標が所定値を満たすように補正データＤ１〜Ｄ３が算出され、ＣＡＤシステム１２、マスクデータ作成部１３および露光装置１４にそれぞれ送られる。
【００１４】
そして、ＣＡＤシステム１２において、補正データＤ１がパターン生成装置１１から送られると、補正データＤ１に基づいて設計レイアウトデータＮ１が補正され、マスクデータ作成部１３に送られる。
【００１５】
そして、マスクデータ作成部１３において、設計レイアウトデータＮ１で指定されるレイアウトパターンに対応したマスクデータが作成される。そして、フォトマスクＭには、マスクデータ作成部１３にて作成されたマスクデータで特定されるマスクパターンが遮光膜Ｈにて形成される。
【００１６】
なお、補正データＤ２がパターン生成装置１１から送られた場合、補正データＤ２に基づいてマスクデータが補正される。なお、マスクデータの補正方法としては、設計レイアウトデータＮ１で指定されるレイアウトパターンに対して、露光における解像限界以下の寸法のアシストパターンを付加することができる。なお、このアシストパターンは、レジスト膜Ｒに転写されるパターンおよびそのパターンの周辺における光強度体積比が小さくなるように形成することができる。あるいは、レジスト膜Ｒに転写されるパターンおよびそのパターンの周辺における光強度の最大値と最小値との比が小さくなるように形成するようにしてもよいし、レジスト膜Ｒに転写されるパターンの周辺における断面裾部の光強度が小さくなるように形成するようにしてもよい。
【００１７】
一方、半導体基板Ｋ上には下地層Ｔが形成され、下地層Ｔ上にはレジスト膜Ｒが塗布されている。なお、下地層Ｔは、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの絶縁体膜であってもよいし、アモルファスシリコンまたは多結晶シリコンなどの半導体膜であってもよいし、ＡｌまたはＣｕなどの金属膜であってもよい。
【００１８】
そして、図１（ｂ）に示すように、光源Ｇからは紫外光などの露光光が出射され、絞りＳにて絞られた後、フォトマスクＭおよびレンズＬを介してレジスト膜Ｒに入射することで、レジスト膜Ｒが露光される。
【００１９】
ここで、補正データＤ３がパターン生成装置１１から送られた場合、補正データＤ３に基づいて露光条件が補正される。なお、露光条件としては、例えば、照明形状、照明光学系のＮＡ（開口数）、照射波長または露光量（露光強度又は露光時間）を挙げることができる。
【００２０】
次に、図１（ｃ）に示すように、レジスト膜Ｒが露光された後、そのレジスト膜Ｒが現像されることで、フォトマスクＭのマスクパターンがレジスト膜Ｒに転写される。
【００２１】
次に、図１（ｄ）に示すように、マスクパターンが転写されたレジスト膜Ｒをマスクとして下地層Ｔを加工することで、フォトマスクＭのマスクパターンが下地層Ｔに転写される。なお、下地層Ｔの加工としては、エッチング加工であってもよいし、イオン注入用途とであってもよい。
【００２２】
ここで、レジスト膜Ｒに形成されるレジストパターンおよびパターン周辺の光強度に基づいて補正データＤ１〜Ｄ３を生成することにより、レジストパターンの光強度とその周辺の光強度とのコントラストを低減または向上することができる。このため、ポジパターンでは、レジストパターンの周辺の光強度を弱めることができ、レジストパターンに裾引きを起こさせやすくすることが可能となることから、レジストパターンの倒壊を低減させることができる。一方、ネガパターンでは、レジストパターンの光強度とその周辺の光強度とのコントラストを向上させることで、レジストパターンの抜け不良を低減させることができる。また、レジストパターンの光強度のみ、もしくはレジストパターンの周辺の光強度のみを用いて評価を行うことも可能である。
【００２３】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係るパターン生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図２において、パターン生成装置１１には、ＣＰＵなどを含むプロセッサ１、固定的なデータを記憶するＲＯＭ２、プロセッサ１に対してワークエリアなどを提供するＲＡＭ３、人間とコンピュータとの間の仲介を行うヒューマンインターフェース４、外部との通信手段を提供する通信インターフェース５、プロセッサ１を動作させるためのプログラムや各種データを記憶する外部記憶装置６を設けることができ、プロセッサ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、ヒューマンインターフェース４、通信インターフェース５および外部記憶装置６は、バス７を介して接続されている。
【００２４】
なお、外部記憶装置６としては、例えば、ハードディスクなどの磁気ディスク、ＤＶＤなどの光ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカードなどの可搬性半導体記憶装置などを用いることができる。また、ヒューマンインターフェース４としては、例えば、入力インターフェースとしてキーボードやマウスやタッチパネル、出力インターフェースとしてディスプレイやプリンタなどを用いることができる。また、通信インターフェース５としては、例えば、インターネットやＬＡＮなどに接続するためのＬＡＮカードやモデムやルータなどを用いることができる。
【００２５】
ここで、外部記憶装置６には、露光に基づいて形成されるパターンおよびパターン周辺の光強度に基づいて、そのパターンの補正データを出力させるパターン生成プログラム６ａがインストールされている。
【００２６】
そして、パターン生成プログラム６ａがプロセッサ１にて実行されると、露光に基づいて形成されるパターンおよびパターン周辺の光強度に基づいて補正データＤ１〜Ｄ３が算出され、ＣＡＤシステム１２、マスクデータ作成部１３および露光装置１４にそれぞれ送られる。
【００２７】
なお、プロセッサ１に実行させるパターン生成プログラム６ａは、外部記憶装置６に格納しておき、プログラムの実行時にＲＡＭ３に読み込むようにしてもよいし、パターン生成プログラム６ａをＲＯＭ２に予め格納しておくようにしてもよいし、通信インターフェース５を介してパターン生成プログラム６ａを取得するようにしてもよい。また、パターン生成プログラム６ａは、スタンドアロンコンピュータに実行させてもよいし、クラウドコンピュータに実行させてもよい。
【００２８】
（第３実施形態）
図３（ａ）は、第３実施形態に係るパターン生成装置にて評価される光学像の一例を示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の光学像の像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図である。
図３（ａ）および図３（ｂ）において、レジストパターンとしてピラーパターンを形成する時の光学像では、ピラーパターンの部分が暗くなり、その周辺が明るくなっている。なお、ポジ型レジストでは、光学像の暗い部分が残り、光学像の明るい部分が除去される。
【００２９】
そして、ピラーパターンが形成される暗い部分の暗部体積をＶｄ、ピラーパターンの周辺の明るい部分の明部体積をＶｂとすると、光強度体積比はＶｂ／（Ｖｂ＋Ｖｄ）にて表すことができる。一方、ホールパターンの場合には、ホールパターンが形成される明るい部分の明部体積をＶｂ、ホールパターンの周辺の暗い部分の暗部体積Ｖｄとなり、同様に光強度体積比はＶｂ／（Ｖｂ＋Ｖｄ）にて表すことができる。そして、この光強度体積比が所定値を満たすように設計レイアウトデータ、マスクデータまたは露光条件を設定することができる。
【００３０】
なお、ピラーパターンが周期的に配置されている場合、ピラーパターンの配置の周期をＹとすると、計算精度等の観点から、ピラーパターンの周辺の境界は周期Ｙに設定することが好ましい。また、孤立パターンの場合、その孤立パターンの周辺の境界は、その孤立パターンとその隣接パターンとの間の中間に設定することが好ましい。
【００３１】
（第４実施形態）
図４（ａ）は、第４実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の像強度分布に対応したレジストパターンの一例を示す断面図である。
【００３２】
図４（ａ）において、フォトマスクＭ１には、マスクパターンが遮光膜Ｈ１にて形成されている。そして、このフォトマスクＭ１を介して下地層Ｔ１上に露光した場合、図４（ｂ）に示すように、下地層Ｔ１上の像強度分布は、遮光膜Ｈ１の部分は暗くなり、遮光膜Ｈ１の周辺は明るくなる。この結果、図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）の像強度分布に対応してレジスト膜Ｒ１がパターニングされ、ピラーパターンがレジスト膜Ｒ１に形成される。
【００３３】
ここで、レジスト膜Ｒ１に形成されたピラーパターンの倒壊性を判断する場合、レジスト膜Ｒ１に形成されるピラーパターンおよびパターン周辺の光強度を評価することができる。この時の評価指標として光強度体積比はＶｂ／（Ｖｂ＋Ｖｄ）を用いることができる。このピラーパターンの周辺の光強度が強いと、レジスト膜Ｒ１のピラーパターンとして残る部分にも潜像強度分布が顕著に形成され、ピラーパターンとして残る部分のレジスト膜Ｒ１の溶解性が増大することから、ピラーパターンが倒壊しやすくなる。このため、光強度体積比＝Ｖｂ／（Ｖｂ＋Ｖｄ）が所定値を満たすようにピラーパターンの周辺の光強度を低減することにより、ピラーパターンが倒壊しにくくすることができる。
【００３４】
（第５実施形態）
図５（ａ）は、第５実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図５（ｃ）は、図５（ｂ）の像強度分布に対応したレジストパターンの一例を示す断面図である。
【００３５】
図５において、このフォトマスクＭ２には、マスクパターンが遮光膜Ｈ２にて形成されるとともに、アシストパターンが遮光膜Ｊ２にて形成されている。なお、このアシストパターンは、レジスト膜Ｒ２の露光時における解像限界以下の寸法に設定する必要がある。また、このアシストパターンは、マスクパターンの周辺の露光光の強度が弱くなるように配置することができる。そして、このフォトマスクＭ２を介して下地層Ｔ２上に露光した場合、図５（ｂ）に示すように、下地層Ｔ２上の像強度分布は、遮光膜Ｈ２の部分は暗くなり、遮光膜Ｈ２の周辺は明るくなる。また、遮光膜Ｈ２の周辺においても、遮光膜Ｊ２の部分は、明るさが低下する。この結果、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の像強度分布に対応してレジスト膜Ｒ２がパターニングされると、ピラーパターンが裾を引くようにしてレジスト膜Ｒ２に形成され、ピラーパターンが倒壊しにくくすることができる。
【００３６】
図６は、光強度体積比と倒壊限界寸法との関係を、図４（ａ）のマスクパターンを用いた場合（Ａ１）と図５（ａ）のマスクパターンを用いた場合（Ａ２）とを比較して示す図である。
図６において、ピラーパターンをレジスト膜Ｒ２に形成した場合ではピラーパターンをレジスト膜Ｒ１に形成した場合に比べて光強度体積比が小さくなり、ピラーパターンの倒壊限界寸法が小さくなる。このため、ピラーパターンの倒壊が減少するため、ピラーパターンを微細化することができる。
【００３７】
（第６実施形態）
図７は、第６実施形態に係るパターン生成方法を示すフローチャートである。
図７において、設計レイアウトデータに基づいて作成されたマスクパターンデータ、露光量、照明形状、開口数などを入力としてリソグラフィシミュレーションを行う（Ｐ１）。
【００３８】
次に、焦点深度ＤＯＦ（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ）および露光量裕度ＥＬ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｌａｔｉｔｕｄｅ）が所望の露光マージンを満たすかどうかを判断する（Ｐ２）。そして、焦点深度ＤＯＦおよび露光量裕度ＥＬが所望の露光マージンを満たす場合、評価指標が所定値を満たすかどうかを判定する（Ｐ３）。そして、評価指標が所定値を満たす場合、所望パターン形成可能なマスクパターンおよび露光条件を出力する（Ｐ４）。
【００３９】
図８は、焦点深度および露光量裕度とピラー倒壊に対する評価指標の適合領域を条件ごとに示す図である。
【００４０】
図８において、例えば、条件Ａ〜Ｄにおいて、条件Ａでは評価指標を満たすが焦点深度および露光量裕度を満たさず、条件Ｂ、Ｃでは評価指標、焦点深度および露光量裕度を満たし、条件Ｄでは焦点深度および露光量裕度を満たすが評価指標を満たさないものとする。この場合、ピラー倒壊を低減させるために、条件Ｂ、Ｃを選択することができる。なお、条件Ａ〜Ｄは、マスクパターン、露光量、照明形状および開口数などを適宜変更したものである。
【００４１】
（第７実施形態）
図９（ａ）は、第７実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図である。
図９（ａ）および図９（ｂ）において、このマスクパターンおよび像強度分布は図４（ａ）および図４（ｂ）と同様である。ただし、図４（ｂ）の方法では、評価指標として光強度体積比はＶｂ／（Ｖｂ＋Ｖｄ）を用いる方法について示したが、図９（ｂ）の方法では、露光光の光強度の最大値をＤｍａｘ、最小値をＤｍｉｎとすると、これらの最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎとの比を用いることができる。
【００４２】
（第８実施形態）
図１０（ａ）は、第８実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図である。
図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、このマスクパターンおよび像強度分布は図５（ａ）および図５（ｂ）と同様である。ただし、図５（ｂ）の方法では、評価指標として光強度体積比はＶｂ／（Ｖｂ＋Ｖｄ）を用いる方法について示したが、図１０（ｂ）の方法では、露光光の光強度の最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍｉｎとの比を用いることができる。
【００４３】
（第９実施形態）
図１１（ａ）は、第９実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いた抜け不良に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の像強度分布に対応したレジストパターンの一例を示す断面図である。
【００４４】
図１１において、フォトマスクＭ３には遮光膜Ｈ３が形成され、遮光膜Ｈ３には開口パターンＫ３がマスクパターンとして形成されている。そして、このフォトマスクＭ３を介して下地層Ｔ３上に露光した場合、図１１（ｂ）に示すように、下地層Ｔ３上の像強度分布は、開口パターンＫ３の部分は明るくなり、開口パターンＫ３の周辺は暗くなる。この結果、図１１（ｃ）に示すように、図１１（ｂ）の像強度分布に対応してレジスト膜Ｒ３がパターニングされ、開口パターンがレジスト膜Ｒ３に形成される。
【００４５】
ここで、レジスト膜Ｒ３に形成された加工パターンの抜け性を判断する場合、レジスト膜R3に形成される開口パターン部とその周辺の光強度で評価することができる。この時の評価指標として光強度体積比Ｖｂ／（Ｖｂ＋Ｖｄ）を用いることができる。開口パターン周辺に対する開口パターン部の光強度が弱いと、レジスト膜Ｒ３の開口パターン部の溶解性が減少し、開口パターンが抜けにくくなる。このため、強度体積比＝Ｖｂ／（Ｖｂ＋Ｖｄ）が所定値を満たす必要がある。
【００４６】
（第１０実施形態）
図１２（ａ）は、第１０実施形態に係るマスクパターンの一例を示す断面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のマスクパターンによる像強度分布を用いた抜け不良に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）の像強度分布に対応したレジストパターンの一例を示す断面図である。
【００４７】
図１２において、このフォトマスクＭ４には遮光膜Ｈ４が形成され、遮光膜Ｈ４には開口パターンＫ４がマスクパターンとして形成されるとともに、開口パターンＪ４がアシストパターンとして形成されている。なお、このアシストパターンは、レジスト膜Ｒ４の露光時における解像限界以下の寸法に設定する必要がある。また、このアシストパターンは、マスクパターンとその周辺の露光光の光強度体積比が高くなるように配置することができる。そして、このフォトマスクＭ４を介して下地層Ｔ４上に露光した場合、図１２（ｂ）に示すように、下地層Ｔ４上の像強度分布は、開口パターンＫ４の部分は明るくなる。また、開口パターンＫ４の周辺においても、開口パターンＪ４の部分は、明るさが増大する。この結果、図１２（ｃ）に示すように、図１２（ｂ）の像強度分布に対応してレジスト膜Ｒ４がパターニングされると、開口パターンが切り立つようにしてレジスト膜Ｒ４に形成され、開口パターンを抜けやすくすることができる。
【００４８】
図１３は、光強度体積比と未開口不良率との関係を、図１１（ａ）のマスクパターンを用いた場合（Ｂ１）と図１２（ａ）のマスクパターンを用いた場合（Ｂ２）とを比較して示す図である。
図１３において、開口パターンをレジスト膜Ｒ４に形成した場合では開口パターンをレジスト膜Ｒ３に形成した場合に比べて光強度体積比が大きくなり、未開口不良が低減する。このため、未開口不良が減少するため、開口パターンを微細化することができる。
【００４９】
図１４は、焦点深度および露光量裕度と抜け不良に対する評価指標の適合領域を条件ごとに示す図である。
図１４において、例えば、条件Ａ〜Ｄにおいて、条件Ａでは評価指標、焦点深度および露光量裕度を満たさず、条件Ｂ、Ｃでは焦点深度および露光量裕度を満たすが評価指標を満たさず、条件Ｄでは評価指標、焦点深度および露光量裕度を満たすものとする。この場合、開口パターンを抜けやすくするために、条件Ｄを選択することができる。
【００５０】
（第１１〜第１４実施形態）
図１５（ａ）は、第１１実施形態に係るマスクパターンの一例を示す平面図、図１５（ｂ）は、第１２実施形態に係るマスクパターンの一例を示す平面図、図１５（ｃ）は、第１３実施形態に係るマスクパターンの一例を示す平面図、図１５（ｄ）は、第１４実施形態に係るマスクパターンの一例を示す平面図である。
【００５１】
図１５（ａ）において、マスクパターンＨ１１が周期的に配置されている。なお、マスクパターンＨ１１の一辺の長さがＦであるとすると、例えば、マスクパターンＨ１１間の間隔は３Ｆに設定することができる。この時、マスクパターンＨ１１の周辺Ｅ１１の境界は、マスクパターンＨ１１の配置の１周期分に設定することができる。
【００５２】
また、図１５（ｂ）において、マスクパターンＨ１１の周辺Ｅ１１の光強度を減少させるために、マスクパターンＨ１１間にアシストパターンＪ１１を配置するようにしてもよい。なお、アシストパターンＪ１１は、マスクパターンＨ１１を介して露光する時の解像限界以下の寸法に設定する必要がある。
【００５３】
また、図１５（ｃ）において、マスクパターンＨ１１の周辺Ｅ１１の光強度を減少させるために、マスクパターンＨ１１の各辺に隣接してアシストパターンＪ１２を配置するようにしてもよい。なお、アシストパターンＪ１２は、マスクパターンＨ１１を介して露光する時の解像限界以下の寸法に設定する必要がある。
【００５４】
また、図１５（ｄ）において、マスクパターンＨ１１の周辺Ｅ１１の光強度を減少させるために、マスクパターンＨ１１間にアシストパターンＪ１３を配置するとともに、マスクパターンＨ１１の各辺に隣接してアシストパターンＪ１４を配置するようにしてもよい。なお、アシストパターンＪ１３、Ｊ１４は、マスクパターンＨ１１を介して露光する時の解像限界以下の寸法に設定する必要がある。
【００５５】
図１６は、光強度体積比と倒壊限界寸法との関係を、図１５（ａ）および図１５（ｂ）のマスクパターンを用いた場合を比較して示す図である。なお、Ｂ１は図１５（ａ）のマスクパターンを用いた場合、Ｂ２は図１５（ｂ）のマスクパターンを用いた場合を示す。
【００５６】
図１６において、アシストパターンＪ１１〜Ｊ１４をマスクパターンＨ１１に追加した場合ではアシストパターンＪ１１〜Ｊ１４をマスクパターンＨ１１に追加しない場合に比べて光強度体積比が小さくなり、ピラーパターンの倒壊限界寸法が小さくなる。このため、ピラーパターンの倒壊を減少させつつ、ピラーパターンを微細化することができる。
【００５７】
（第１５実施形態）
図１７（ａ）は、第１５実施形態に係るパターン生成装置にて評価される光学像の一例を示す平面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の光学像の像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図１７（ｃ）は、第１５実施形態に係るパターン生成装置にて評価される光学像のその他の例を示す平面図、図１７（ｄ）は、図１７（ｃ）の光学像の像強度分布を用いたピラー倒壊に対する評価指標の算出方法の一例を示す図、図１７（ｅ）は、図１７（ｂ）および図１７（ｄ）の裾部の潜像強度の合計を比較して示す図である。なお、図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、図４（ａ）のフォトマスクＭ１を用いた時の光学像、図１７（ｃ）および図１７（ｄ）は、図５（ａ）のフォトマスクＭ２を用いた時の光学像である。
【００５８】
図１７（ｂ）および図１７（ｄ）において、図４（ｂ）および図５（ｂ）の方法では、評価指標として光強度体積比はＶｂ／（Ｖｂ＋Ｖｄ）を用いる方法について示したが、図１７（ｂ）および図１７（ｄ）の方法では、レジスト膜Ｒ１、Ｒ２に転写されるピラーパターンの周辺における断面裾部２１の光強度を用いることができる。この時、断面裾部２１の光強度の合計は、図１７（ｅ）に示すように、図４（ａ）のフォトマスクＭ１を用いた場合（Ａ１）に比べて図５（ａ）のフォトマスクＭ２を用いた場合（Ａ２）の方が小さくなっている。
【００５９】
図１８は、ウェハ面内でフォーカスおよび露光量を変化させた時のピラー倒壊の有無を示す図である。
図１８において、ウェハ３１の面内でフォーカスおよび露光量を変化させた時のピラー３２の倒壊の有無について調べた。
【００６０】
（第１６実施形態）
図１９（ａ）は、第１６実施形態に係るレジスト膜構造の一例を示す断面図、図１９（ｂ）は、第１６実施形態に係るレジスト膜構造のその他の例を示す断面図である。
図１９（ａ）において、このレジスト膜構造では、下地層４１上に塗布カーボン膜４２およびＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜４３が順次積層され、ＳＯＧ膜４３上にレジスト膜４４が形成される。なお、このレジスト膜構造では、レジスト膜４４をマスクとしてＳＯＧ膜４３がパターニングされ、そのＳＯＧ膜４３をマスクとして塗布カーボン膜４２がパターニングされ、その塗布カーボン膜４２をマスクとして下地層４１がパターニングされる。ここで、下地層４１をパターニングする時に塗布カーボン膜４２をマスクとして用いることで下地層４１との間の選択比を稼ぐことができる。
【００６１】
また、図１９（ｂ）において、このレジスト膜構造では、下地層５１上に反射防止膜５２を介してレジスト膜５３が形成される。なお、反射防止膜５２は、レジスト膜５３と屈折率を異ならせることができる。
【００６２】
図２０は、光強度体積比と倒壊限界寸法との関係を、図１９（ａ）のレジスト膜構造を用いた場合と図１９（ｂ）のレジスト膜構造を用いた場合とを比較して示す図である。なお、Ｂ１は図１５（ａ）のマスクパターンおよび図１９（ａ）の下地層を用いた場合、Ｂ２は図１５（ｂ）のマスクパターンおよび図１９（ａ）の下地層を用いた場合、Ｂ５は図１５（ａ）のマスクパターンおよび図１９（ｂ）の下地層を用いた場合、Ｂ６は図１５（ｂ）のマスクパターンおよび図１９（ｂ）の下地層を用いた場合を示す。
【００６３】
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】
【００６４】
１  プロセッサ、２  ＲＯＭ、３  ＲＡＭ、４  ヒューマンインターフェース、５  通信インターフェース、６  外部記憶装置、６ａ  パターン生成プログラム、７  バス、１１  パターン生成装置、１１ａ  光強度算出部、１１ｂ  光強度評価部、１１ｃ  データ出力部、１２  ＣＡＤシステム、１３  マスクデータ作成部、１４  露光装置、Ｋ  半導体基板、Ｔ、Ｔ１〜Ｔ４、４１、５１  下地層、Ｒ、Ｒ１〜Ｒ４、４４、５３  レジスト膜、Ｍ  フォトマスク、Ｈ  遮光膜、Ｓ  絞り、Ｇ  光源、４２  塗布カーボン膜、４３  ＳＯＧ膜、５２  反射防止膜
【図１】
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【図２】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図３】
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【図１７】
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