(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置を介して被露光基板上に所望のパターンを形成するために用いるマスクパターンの作製方法において、予め定められたサイズ以下の第１の範囲のパターン配置に依存して補正量が決定される第１の成分に関する補正を設計データに対して加える工程と、この補正された設計データをマスク描画データに変換する工程と、このマスク描画データを描画装置に導入して描画を行う際に前記第１の成分以外の第２の成分に関する補正を前記マスク描画データに対して行う工程とを含み、
前記第２の成分は、前記第１の範囲よりもサイズの大きい第２の範囲のパターン配置に依存して補正量が決定され、前記第１の成分に関する補正及び前記第２の成分に関する補正は、前記被露光基板上での近接効果に対する補正であることを特徴とするマスクパターンの作製方法。
【請求項２】
前記描画装置として電子ビーム描画装置を用い、前記第２の成分に関する補正を電子ビーム描画における近接効果補正とともに行う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製方法。
【請求項３】
被露光基板上に所望のパターンを形成するために用いるマスクパターンの作製方法であって、
予め決められたサイズの第１のエリア内に含まれるパターンに依存して補正量が決定される第１の被補正要素に関する補正を設計データに対して行う工程と、前記補正された設計データをマスク描画データに変換する工程と、前記マスク描画データを導入した描画装置によって描画を行う際に、前記第１の被補正要素以外の第２の被補正要素に関する補正を前記マスク描画データに対して行う工程とを含み、
前記第２の被補正要素は、前記第１のエリアよりもサイズの大きい第２のエリア内に含まれるパターンに依存して補正量が決定され、前記第１の被補正要素に関する補正及び前記第２の被補正要素に関する補正は、前記被露光基板上での近接効果に対する補正であることを特徴とするマスクパターンの作製方法。
【請求項４】
前記描画装置は電子ビーム描画装置であり、前記第２の被補正要素に関する補正は、電子ビーム描画における近接効果補正とともに行われることを特徴とする請求項３に記載のマスクパターンの作製方法。
【請求項５】
前記電子ビーム描画における近接効果補正は、照射量補正を含むことを特徴とする請求項２又は４に記載のマスクパターンの作製方法。
【請求項６】
被露光基板上に所望のパターンを形成するために用いるマスクパターンの作製方法であって、
設計データの階層構造における最上位階層セルと最下位階層セルとの間の所望の階層セルのサイズに対応したサイズの第１のエリア内に含まれるパターンに依存して補正量が決定される第１の被補正要素に関する補正を設計データに対して行う工程と、前記補正された設計データをマスク描画データに変換する工程と、前記マスク描画データを導入した描画装置によって描画を行う際に、前記第１の被補正要素以外の第２の被補正要素に関する補正を前記マスク描画データに対して行う工程とを含み、
前記第２の被補正要素は、前記第１のエリアよりもサイズの大きい第２のエリア内に含まれるパターンに依存して補正量が決定され、前記第１の被補正要素に関する補正及び前記第２の被補正要素に関する補正は、前記被露光基板上での近接効果に対する補正であることを特徴とするマスクパターンの作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のマスクパターンの作製方法によって作製されたマスクパターンを有することを特徴とするフォトマスクの作製方法。
【請求項８】
露光装置を介して被露光基板上に所望のパターンを形成するために用いるマスクパターンの作製に適用されるプログラムであって、
予め定められたサイズ以下の第１の範囲のパターン配置に依存して補正量が決定される第１の成分に関する補正を設計データに対して加える手順と、この補正された設計データをマスク描画データに変換する手順と、このマスク描画データを描画装置に導入して描画を行う際に前記第１の成分以外の第２の成分に関する補正を前記マスク描画データに対して行う手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
前記第２の成分は、前記第１の範囲よりもサイズの大きい第２の範囲のパターン配置に依存して補正量が決定され、前記第１の成分に関する補正及び前記第２の成分に関する補正は、前記被露光基板上での近接効果に対する補正であることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
前記描画装置として電子ビーム描画装置を用い、前記第２の成分に関する補正を電子ビーム描画における近接効果補正とともに行うことを特徴とする請求項８に記載のプログラム。
【請求項１０】
被露光基板上に所望のパターンを形成するために用いるマスクパターンの作製に適用されるプログラムであって、
予め決められたサイズの第１のエリア内に含まれるパターンに依存して補正量が決定される第１の被補正要素に関する補正を設計データに対して行う手順と、前記補正された設計データをマスク描画データに変換する手順と、前記マスク描画データを導入した描画装置によって描画を行う際に、前記第１の被補正要素以外の第２の被補正要素に関する補正を前記マスク描画データに対して行う手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
前記第２の被補正要素は、前記第１のエリアよりもサイズの大きい第２のエリア内に含まれるパターンに依存して補正量が決定され、前記第１の被補正要素に関する補正及び前記第２の被補正要素に関する補正は、前記被露光基板上での近接効果に対する補正であることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
前記描画装置は電子ビーム描画装置であり、前記第２の被補正要素に関する補正は、電子ビーム描画における近接効果補正とともに行われることを特徴とする請求項１０に記載のプログラム。
【請求項１２】
前記電子ビーム描画における近接効果補正は、照射量補正を含むことを特徴とする請求項９又は１１に記載のプログラム。
【請求項１３】
被露光基板上に所望のパターンを形成するために用いるマスクパターンの作製に適用されるプログラムであって、
設計データの階層構造における最上位階層セルと最下位階層セルとの間の所望の階層セルのサイズに対応したサイズの第１のエリア内に含まれるパターンに依存して補正量が決定される第１の被補正要素に関する補正を設計データに対して行う手順と、前記補正された設計データをマスク描画データに変換する手順と、前記マスク描画データを導入した描画装置によって描画を行う際に、前記第１の被補正要素以外の第２の被補正要素に関する補正を前記マスク描画データに対して行う手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
前記第２の被補正要素は、前記第１のエリアよりもサイズの大きい第２のエリア内に含まれるパターンに依存して補正量が決定され、前記第１の被補正要素に関する補正及び前記第２の被補正要素に関する補正は、前記被露光基板上での近接効果に対する補正であることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクパターンの作製方法及びフォトマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ製造における転写パターンの微細化が進むに従って、露光装置の光源の短波長化、投影光学系の高ＮＡ化、高解像レジストの使用、変形照明や位相シフトマスク等の超解像技術の使用などが行われてきている。このような技術によって、従来より光学的にみて微細なパターン、すなわちｋ１値（露光波長λ、開口数ＮＡとした時にλ／ＮＡで規格化した値）がより小さなパターンまでウエハ上に転写できるようになってきている。
【０００３】
しかし、このようなｌｏｗ−ｋ１パターンを転写する場合、パターン配置等に起因する所望パターンと転写パターンの間のずれ（光近接効果（ＯＰＥ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｅｆｆｅｃｔｓ））が顕在化してくる。近年、該ずれを考慮してマスクを予め補正することでウエハ上で所望通りの転写パターンを得る手法（光近接効果補正（ＯＰＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ  ＰｒｏｘｉｍｉｔｙＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ））の検討や、該手法を導入したＯＰＣソフト開発が進められてきている。
【０００４】
従来ＯＰＣ手法として、ずれ量を代表的なパターン配置に対して予め実験等により求めて補正量テーブルとして使用する手法や、ずれ量を光リソグラフィー計算により求められるウエハ上での光学像をベースに計算によって求める方法が検討されてきている。
【０００５】
後者の方法の場合、ＯＰＥの及ぶ範囲にフリンジをつけた領域を一度に計算する必要がある。図３はパターン配置によってレジスト寸法がどのように変動するかを求めたものである。これは、パターン幅が０．２５μｍ（ウエハ上）のラインパターンについて、パターンピッチを変化させた場合のレジスト現像工程後（実験値）、現像されたレジストをマスクとした下地のエッチング工程後（実験値）および下地のエッチング工程後（計算値）の寸法（ＣＤ値）を求めたものである。光学、レジストプロセス要因によるＯＰＥに関しては、１〜２μｍ以下の半径内の計算が必要であり、数１００ｎｍオーダーでのパターン配置変動に伴うＯＰＥ変動が観測される。一方、エッチングによる加工後の仕上がり形状のパターン配置依存性の及ぶ範囲は数〜数１０μｍ程度となる場合があるが、前述したオーダーでのＯＰＥ変動というよりは、むしろその範囲内での平均的なパターン密度等に強く依存する場合が多い。
【０００６】
一方、補正対象となる設計データは、同一パターンを繰り返し配置する構造となることが多く、この場合、同一パターンの図形情報（頂点座標列）と配置情報とに分けたデータ構造をとることでデータ量が大幅に圧縮されるため、ＤＲＡＭ等のメモリ系デバイスの設計データでは特にデータ階層構造が深い場合が多い。図２（ａ）は、基本的な階層データの構成例として、同一セル（セル名：１）がアレイ状に配置されているものを模式的に示したものである。このようなデータに対してエッチングまで考慮してＯＰＣをかけると、図２（ｃ）で示すように、設計データの階層構造の大部分が１”にフラット化され、データ量の爆発を招いてしまうという問題が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ＯＰＣを行う際に一度に考慮すべき範囲は、エッチング後の仕上がり形状を所望通りにしようとした場合、数〜数１０μｍに及ぶため、ＯＰＣ後のデータ構造がフラット化されてデータ量の爆発的増大を招くことになり、マスク作成が非常に困難になってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題に対してなされたものであり、データ量の爆発的な増大を抑え、しかも所望の転写パターンを高精度で作製することが可能なマスクパターンの作製方法及びフォトマスクを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマスクパターンの作製方法は、露光装置を介して被露光基板上に所望のパターンを形成するために用いるマスクパターンの作製方法において、予め定められたサイズ以下の範囲のパターン配置に依存して補正量が決定される第１の成分に関する補正を設計データに対して加える工程と、この補正された設計データをマスク描画データに変換する工程と、このマスク描画データを描画装置に導入して描画を行う際に前記第１の成分以外の第２の成分に関する補正を行う工程とを含むことを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
前記予め定められたサイズをＷ（被露光基板上でのサイズ）とし、露光の際に光学的影響が反映されない最小距離をＬ１（被露光基板上での距離）、設計データが有する階層構造の最上部のセル領域のサイズ（通常はセル領域を四角形状としたときの短辺の長さ）をＬ２（被露光基板上でのサイズ）としたときに、「Ｌ１≦Ｗ≦Ｌ２」であることが好ましい（請求項２）。
【００１１】
前記描画装置として電子ビーム描画装置を用いた場合、前記第２の成分に関する補正は電子ビーム描画における近接効果補正とともに行うことが好ましい（請求項３）。
【００１２】
本発明によれば、予め定められたサイズ以下の範囲（すなわち、補正を行う部分を中心とした狭い範囲）のパターン配置に依存して補正量が決定される第１の成分に関する補正のみを設計データに対して加えるとともに、マスク描画データを描画装置に導入して描画を行う際に第１の成分以外の第２の成分に関する補正（広い範囲に対する補正）を行う（例えば、描画装置に導入された描画データを展開して描画を行う際に補正を行う）ので、データ量の爆発的な増大を抑えることができ、本発明のマスクパターン作製方法よって作製されたマスクパターンを有するフォトマスクを用いて転写を行うことにより、所望の転写パターンを高精度で作製することができる。
【００１３】
なお、前記第１の成分に関する補正を設計データに対して加える工程は、例えば、被露光基板上に形成されるマスクパターンの投影像を求める工程と、この投影像に基づいて仕上がり形状を求める工程と、この仕上がり形状と所望の設計パターン形状との差に応じて補正量を算出する工程と、算出された補正量を用いて設計データに補正を加える工程とによって行うことができる。
【００１４】
この場合、例えば、｜ｘ｜＞Ｗにおいてｆ（ｘ）〜０（“〜”はニアリイコールを表す）という性質を有する関数ｆ（ｘ）を投影像に畳み込み積分し、得られる変調された像に対して一定しきい値処理を行うことによって得られる輪郭を前記仕上がり形状とする。この場合、関数ｆ（ｘ）はガウス分布関数の和として表されていることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
まず、仕上がり形状予測をシミュレーションを用いて行う例について述べる。仕上がり形状は使用する光学系、パターン、現像およびエッチングの条件等により決定される。仕上がり形状Ｕを以下の式
【００１６】
【数１】
0004316026.tif 000002
すなわち、Ｐ(x,y) ＝定数という条件を満たすすべての（ｘ，ｙ）として定義する。この場合、形状関数Ｐ(x,y) は一番簡単なモデル（閾値モデル）では、ウエハ上に形成される像強度分布Ｉ(x,y) に露光量を乗じたものとして表せる。
【００１７】
また、John P.Stirnimanらにより、“Spatial filter models to describe IC lithographic behavior”、SPIE Vol.3051 pp.469(1997)にて示されているように、レジスト現像後或いはエッチング後の形状を表すには、
【００１８】
【数２】
0004316026.tif 000003
というように、マスクパターンＭ或いはその光学像に対して、ある定められた関数Ｋｍ（又はＫ）の畳み込み積分（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）により表すことが可能である。
【００１９】
一般的に近接効果の及ぶ範囲は有限であり、隣接パターンの近接度により影響が異なることから、上記関数はガウス分布関数の和に分解することが可能である。分解された関数は、３σ値（σ：ガウス分布関数の標準編差）と予め決められたサイズＷとの大小関係により、
【００２０】
【数３】
0004316026.tif 000004
というように、大きく二つに分類できる。Ｗの値は、露光の際に光学的影響が反映されない最小距離をＬ１、設計データが有する階層構造の最上部のセル領域のサイズ（セル領域を四角形状としたときの短辺の長さ）をＬ２としたときに、「Ｌ１≦Ｗ≦Ｌ２」であるようにする。例えば、処理対象となる設計データの所定の階層のセルサイズ（セルの短辺の長さ）をＷとする。
【００２１】
ＯＰＣ処理では、図１に示すフローチャートにあるように、まずＫ1 を用いた形状予測に従ってマスク設計データに対して補正を行う。具体的には、被露光基板上に形成されるマスクパターンの投影像を求め、この投影像に基づいて仕上がり形状を求め、この仕上がり形状と所望の設計パターン形状との差に応じて補正量を算出し、算出された補正量を用いて設計データに補正を加える。光近接効果の及ぶ範囲は階層の繰り返し単位を超えないため、図２（ｂ）に示すように、補正による階層構造の変化は全フラット化されることなく必要最小限に抑えることが可能となり、データ量の爆発を防ぐことが可能となる。すなわち、図２の例では、階層構造の最上位セル（セル領域サイズＬ２、セル名“０”とする）の下層側に存在する４×４＝１６個のセル（セル領域サイズＷ、セル名“１”）が、全フラット化されることなく階層構造をある程度維持したまま９種類のセルに変換されることになる。
【００２２】
次に、上記のようにして補正されたデータを電子ビーム（ＥＢ）描画データへ変換する。このときにも、変換対象となる設計データは階層構造をある程度保ったままと考えられるため、この変換によるデータ量の増大は通常の設計データ変換時と大差はない。
【００２３】
次に、ＥＢ描画データを描画装置に送り描画を行う。電子ビーム描画装置では、主にパターン描画面積に依存した電子ビームの後方散乱によるかぶり量の差に起因して生じる寸法差（近接効果）を補正するために、ネガポジ反転したパターンをぼかして多重露光する手法や、後方散乱成分を計算により予め求め各ショットの照射量を補正する手法などがとられる。この近接効果補正のプログラム部分にＫ2 成分を繰り込むことにより、エッチング後の仕上がり形状まで含めたＯＰＣを実行することが可能となる。また、この際にデータ量の爆発を抑えることが可能となる。
【００２４】
以下、ＥＢ近接効果補正プログラムにＫ2 成分を繰り込む手法について説明する。照射量補正方法を用いる場合、例えば特開平１０−１０７０１号公報には、描画率とマスクパターン寸法変動の関係を求め、その変動を補正するための描画率と照射補正量との関係を求め、それに従って照射量制御を行う方法が開示されている。すなわち、マスク作成プロセスにおいて、ＥＢ露光によりレジストに与えられる露光量分布と現像工程を経て形成されるレジストパターン寸法との変換差、並びにエッチングプロセスを経て得られる遮光部（クロム：Ｃｒ）寸法の変換差のパターン密度依存性を考慮し、所望の仕上がり形状が得られるように露光量分布に補正をかけるという手法を用いている。すなわち、通常のＥＢ近接効果補正では後方散乱による電子ビーム露光量のパターン疎密差を補正するのに対して、上記公報では、露光、現像及びエッチングにより生じる変換差も考慮し、描画によって直接得られるパターンの仕上がり形状が所望の形状となるように露光量を補正するという手法がとられている。この描画率と照射補正量との関係を求める部分にＫ2 成分を繰り込むことが可能となる。すなわち、Ｋ1 のみを用いて得られた補正マスクパターンを使用して得られる露光、エッチング後の仕上がり形状と所望形状との差は、Ｋ2 成分による影響と考えられ、描画率に強く依存していると考えられる。従って、この差をマスクで補正するための照射補正量を例えば描画率に対する補正量テーブル化し、本来の近接効果補正に繰り込むことにより、所望のマスクパターン形状を得ることが可能となる。
【００２５】
図４は、本実施形態の方法に従って補正計算を行ったときの結果を示したものである。
計算条件は、「露光波長２４８ｎｍ、ＮＡ＝０．５、σ＝０．５、通常照明、ＣＯＧ、０．２５μｍライン、ジャストフォーカス、σ1 ＝９２ｎｍ、σ2 ＝１４１０ｎｍ、Ｃ1 ＝１．１、Ｃ2 ＝−０．１」というものである。計算に用いたマスクはσ1 のみを考慮した場合に所望寸法通りに仕上がるように補正をかけたものである。図４に示すように、エッチングまで考慮した場合、寸法がパターンピッチによって変動することがわかる。ここで所望寸法からずれた量をそのままマスク寸法に逆に入れ込んで計算を行った結果が本実施形態の方法による計算結果として示されている。このように、本実施形態に示した補正を行うことでＣＤ変動量を抑えることができる。
【００２６】
図５は、図４で用いたマスクを作成する際にＥＢ近接効果補正に繰り込む寸法補正量を示したものである。ここではエッチング寸法の所望寸法からのずれをそのままマスク補正量として用いている。この補正量のパターンピッチ依存性は、図６に示したσ2 の範囲内の開口率の傾向とよい相関を示しているので、このσ2 値をパラメータにしてマスクを補正することで上記補正結果を得ることが可能となる。
【００２７】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、Ｋという畳み込み積分核（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｋｅｒｎｅｌ）をガウス分布関数の線形結合として表現しているが、ガウス分布関数以外の関数を用いることも可能である。また、本実施形態では、ＥＢ描画の際の近接効果補正に補正アルゴリズムを繰り込むことを想定しているが、ＥＢ描画以外の例えばレーザー描画装置に対して補正アルゴリズムを組み込むことも可能である。
その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、狭い範囲を対象とした第１の成分に関する補正を行った後、描画を行う際に広い範囲を対象とした第２の成分に関する補正を行うことにより、データ量の大幅な増大を抑えつつ、所望の転写パターンを高精度で作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパターン補正方法のフローチャートを示した図。
【図２】本発明及び従来技術による階層データ構造の一例について示した図。
【図３】レジスト寸法及びエッチング後寸法のパターンピッチ依存性について示した図。
【図４】ＯＰＣ後のエッチング後寸法の計算結果について示した図。
【図５】ＥＢ描画時のマスク寸法補正量の計算例について示した図。
【図６】σ2 内開口率のパターンピッチ依存性について示した図。
【図１】
0004316026.tif 000005
【図２】
0004316026.tif 000006
【図３】
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【図４】
0004316026.tif 000008
【図５】
0004316026.tif 000009
【図６】
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