(57)【要約】【課題】ホールパターンやスペースパターンが混在したマスクパターンに対して、マスク３Ｄ効果を考慮したＯＰＣを行う場合にも、シミュレーションを高速で行うことができるマスクパターン補正方法及び露光用マスクを提供する。【解決手段】マスクパターン補正方法では、評価パターンを生成し（Ｓ１）、評価パターンを配置した評価用マスクを作成し（Ｓ２）、評価用マスクを用いて、ウエハパターンを形成する（Ｓ３）。次に、ウエハパターンの寸法を測定した後（Ｓ４）、評価パターンによる露光シミュレーションから得たシミュレーション値と、実測されたパターン寸法との誤差を算出し、この誤差を小さくするために、少なくとも、ホールパターンやスペースパターン（１）でのコーナー（２ａ，２ｂ）のバイアス値（Δ１）と、辺（３ａ，３ｂ）のバイアス値（Δ２）とを含むシミュレーションパラメータの最適化を行い、ＯＰＣモデルを作成する（Ｓ５）。【選択図】図１
2009139632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光の限界解像度以上の寸法を有する透明領域からなる矩形状パターンを含む露光用マスクのマスクパターンに対して、光近接効果補正を行うマスクパターン補正方法であって、
前記矩形状パターンを含む評価パターンを配置した評価用マスクを用いて露光を行い、ウエハ上にパターンを形成するステップと、
前記評価パターンを用いた露光シミュレーションで得たシミュレーション値と、前記ウエハ上に形成されたパターンの寸法値との誤差を算出し、前記誤差が小さくなるように、シミュレーションパラメータを最適化するステップとを有し、
前記シミュレーションパラメータは、少なくとも、前記矩形状パターンのコーナー部を補正するための第１バイアス値と、前記矩形状パターンの辺部を補正するための第２バイアス値とを含むことを特徴とするマスクパターン補正方法。
【請求項２】
前記第１バイアス値は、前記第２バイアス値より大きい、請求項１に記載のマスクパターン補正方法。
【請求項３】
前記第１バイアス値は、少なくとも、前記透明領域とそれ以外の領域との段差から生じるマスク３Ｄ効果によるバイアスと、電子ビームの照射時に起因する前記コーナー部の丸まりによるバイアスとを含み、
前記第２バイアス値は、前記マスク３Ｄ効果によるバイアスを含む、請求項２に記載のマスクパターン補正方法。
【請求項４】
前記矩形状パターンは、前記コーナー部に囲まれたホールパターンと、
前記コーナー部が先端に形成され、長手方向に前記辺部が形成されたスペースパターンとを有する、請求項２又は３に記載のマスクパターン補正方法。
【請求項５】
前記矩形状パターンの一辺の長さをｗとすると、前記一辺に直交する他の辺のうち、コーナーから最大でｗ／２離れた位置までの部分を前記コーナー部とする、請求項１〜４の何れか一に記載のマスクパターン補正方法。
【請求項６】
前記最適化するステップでは、前記ウエハ上の光分布を示す極座標関数の集合と、前記極座標関数の集合に対応する係数とを生成する、請求項１〜５の何れか一に記載のマスクパターン補正方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一に記載のマスクパターン補正方法により光近接効果補正されたマスクデータに基づいて作成されたことを特徴とする露光用マスク。
【請求項８】
前記透明領域を透過する透過光に対して逆位相を与える半透明膜からなる半透明領域を更に有する、請求項７に記載の露光用マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクパターン補正方法及び露光用マスクに関し、更に詳しくは、ウエハ上に所望のデバイスパターンを形成するために用いられるマスクパターンを補正するマスクパターン補正方法、及びこの方法により作成される露光用マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の光リソグラフィ技術では、露光装置で使用する露光光の波長（λ）の短波長化、投影レンズの開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）の高開口数化、及び、超解像手法の適用によって、露光波長の１／２以下の微細パターンの形成が可能となっている。一般に、解像力Ｒは、Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡで表される。ＮＡは、ＮＡ＝ｎｓｉｎθで定義される。θは、結像面での最大入射角であって、マスクで回折した光をどれだけ集められるという投影レンズの大きさを示している。ｎは、投影レンズとウエハ間の媒質の屈折率を示している。露光装置には、ｓｉｎθが１付近まで大きくなり、さらに投影レンズとウエハ間に液体を充填する液浸露光技術により、ＮＡ＞１となるものも製造されている。ｋ１は、レジスト材料等のプロセスに依存する係数であり、レジスト材料の改良及び露光装置のフォーカス精度の向上により、徐々に小さくなっている。その結果、光リソグラフィ技術による解像力は、より微細になってきている。
【０００３】
超解像手法とは、マスク照明光源の光源形状、マスク透過光の振幅分布、あるいは、瞳面での振幅分布を最適化することで解像度を向上させる手法である。なお、露光装置に搭載される回路パターン（マスクパターンともいう）が形成された露光用原盤をマスクと呼んでいるが、縮小倍率が１以外のときにはレチクルと呼ばれることも多い。以下では、便宜上いずれもマスクと呼ぶ。マスクパターンは、例えば、石英等の透明基板上にクロム等の遮光膜を成膜して、この遮光膜をエッチングすることでマスク上に形成される。
【０００４】
光源形状を用いる超解像手法としては、斜入射照明が知られている。斜入射照明とは、パターンが微細になるとマスクに垂直入射する照明光が解像に寄与しなくなるため、垂直入射光をカットし、マスクを斜め入射光のみで照明するという方法である。従来の通常照明では、繰り返しパターンを解像させるためには、回折光の０次光及び±１次光を集めることが必要とされてきた。これを３光束干渉という。これに対して、斜入射照明では、±１次光の一方を捨てて、０次光と±１次光の他方との２光束干渉で元のピッチと同じ繰り返しパターンを結像させる。
【０００５】
斜入射照明では、±１次光の片方を捨てることで、０次光とのバランスが悪化し、ベストフォーカスでのコントラストは低下する。しかし、結像面での入射角は、従来の通常照明の１／２になるため、デフォーカスでのコントラスト低下が少なくなり、焦点深度を拡大することができる。焦点深度とは、有効なレジストパターンが得られる焦点範囲をいう。
【０００６】
マスクによる超解像手法としては、位相シフトマスクが良く知られており、渋谷−レベンソン方式やハーフトーン方式等の各種方式が提案されている。ハーフトーン方式の位相シフトマスク（以下、ハーフトーン位相シフトマスクという）とは、マスクの遮光領域で若干の光を漏らし、かつ、その漏らした光の位相を開口部の透過光の位相から１８０度反転させたものであり、適用が容易なためよく使用されている。マスクの遮光膜には一般に金属クロムが用いられているが、ハーフトーン位相シフトマスクでは、この遮光膜の代わりに金属酸化物、酸化窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）、金属フッ化物（ＣｒＦ）等の半透明膜が用いられている。また、マスクの開口部であるホールパターンでは、マスクの透過光の振幅分布をベッセル関数とすることで、焦点深度が最大になることが知られている。ハーフトーン位相シフトマスクでは、半透明膜の透過光で負の振幅を形成することで、透過光の振幅をベッセル関数に近づけ、焦点深度を拡大することができる。
【０００７】
渋谷−レベンソン位相シフトマスク（以下、レベンソン位相シフトマスクという）とは、マスクの隣り合う開口部の透過光の位相を交互に１８０度反転させるものであり、位相が反転した光の干渉で明確な暗部を形成できる。このため、微細な開口部を分離解像することができる。ここで、斜入射照明では斜めに照明光が入射することにより、その光路差で位相差が生じ、また、レベンソン位相シフトマスクではマスク基板をエッチングした段差（又は透明膜）による光路差で位相差を制御している。そのため、斜入射照明及びレベンソン位相シフトマスクによる超解像手法では、回折光の生じる密集パターンでの解像力の向上に効果を発揮する。
【０００８】
しかし、上記密集パターンに対して効果を発揮する超解像手法は、回折光の生じない疎パターンが一部に存在すると、焦点深度の低下等の悪影響を及ぼすことが知られている。そこで、補助パターンと呼ばれる、それ自体は転写しない微細パターンを疎パターンの周辺に配置し、密集パターンに近づける手法が提案されている。
【０００９】
ところが、超解像手法の適用で解像力が向上しても、マスクに形成されたマスクパターンの情報は、結像面となるウエハ上ではかなり失われ、その結果として、ウエハ上のレジストパターンの変形及び寸法変動等が生じることが問題となってきた。これは、露光光がマスクパターンを通過する際に生じる回折が、フーリエ変換に相当し、投影レンズによる結像がフーリエ逆変換に相当するものの、投影レンズがローパスフィルタとして働くことに起因する。つまり、フーリエ変換での各次数（０次、１次、２次、さらに高次）の情報を持つ回折光のうち、高次の回折光は、投影レンズを通過しない。そのため、低次の回折光のみがフーリエ逆変換されることになり、高次の回折光が持つマスクパターンの情報が失われる。例えば、超解像手法を適用した場合、最密集パターンでは０次と１次の回折光のみで結像し、少し密なパターンでは０次、±１次、さらに疎なパターンではより高次の回折光の結像状態となるので、ウエハ上のパターンの寸法差が大きくなり、２次元パターンでの変形も顕著となってしまう。
【００１０】
上記２次元パターンの変形の対策として、光近接効果補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）と呼ばれる、ウエハ上で所望の形状や寸法のパターンが得られるようにマスクパターンを補正する方法が提案されている。ここでのＯＰＣとは、単に露光装置の光学的な変形だけでなく、ＣＡＤのマスクデータからウエハ上にパターンが形成されるまでのあらゆる工程の要因を補正するという広い意味で用いている。
【００１１】
ＯＰＣは、モデルベースＯＰＣとルールベースＯＰＣとに区分される。モデルベースＯＰＣとは、ウエハ上のパターンをシミュレーションし、このシミュレーションで得られたパターンが目標パターンとなるようにマスクデータを補正する手法である。また、ルールベースＯＰＣとは、予め、線幅及び間隔による補正量のテーブル（ルール）を作成し、このルールに従いマスクデータを補正する手法である。ルールベースＯＰＣでは、上記ルールを完璧に作成すれば、モデルベースＯＰＣと同様の補正を行うことができる。しかし、ルールベースＯＰＣには、ルール作成に膨大な工数が掛かるという問題がある。
【００１２】
モデルベースＯＰＣでは、シミュレーションと実測の寸法測定値の差が小さくなるように、各種シミュレーションパラメータを最適化し、カーネルと呼ばれる極座標関数の集合を生成する処理（以下、ＯＰＣモデルの作成という）を行う。カーネルは、ウエハ上の光分布を示すものであり、ウエハ上の所定位置での光強度を高速に計算するために用いられる。また、計算された光強度は、レジストパターンを予想するために用いられる。
【００１３】
一般に、リソグラフィシミュレータで使用される光学式には、積分計算が含まれており、実用的な計算範囲は数十μｍ□程度に過ぎない。これに対して、ＯＰＣでは、ウエハ全体の光強度を計算する必要があるので、上記光学式ではなく、マスクパターンを示すＣＡＤデータとカーネルと所定の係数との積を算出し、これらを加算してウエハ全体の光強度を計算する手法が用いられる。この手法によれば、積分計算を含まず、掛け算と足し算で光強度を求めるので、高速な計算が可能となる。モデルベースＯＰＣでは、ＯＰＣモデルの作成が比較的容易であり、その分マスクデータの補正処理（ＯＰＣ処理ともいう）に早く移行できる。但し、ＯＰＣ処理自体は、ルールベースＯＰＣよりも遅いことが知られている。
【００１４】
また、通常のリソグラフィシミュレーションでは、マスクの遮光膜や半透明膜の厚さを無視した、いわゆるkirchhoff近似を用いてウエハ上の光強度分布を計算している。しかし、光リソグラフィ技術による解像力が向上して、マスクパターンの寸法と露光波長とが同程度の寸法となると、マスクの厚さ（段差）が無視できなくなることが指摘されている。このマスク上での段差の影響は、マスク３Ｄ効果（又は、マスクトポグラフィー効果）と呼ばれている。モデルベースＯＰＣにおいても、マスク３Ｄ効果を取り込み、寸法精度を向上させる手法が提案されるようになってきた。
【００１５】
レベンソン位相シフトマスクでは、マスク３Ｄ効果をマスクバイアスとして補正することがその開発当初より提案されていた（例えば、特許文献１）。また、近年厳密なマスク構造を考慮した計算が可能になったことから、通常の金属を遮光膜に用いた遮光領域と透明領域とを有するバイナリーマスクでは、マスク３Ｄ効果をマスクバイアスとして取り扱えることが示されている（例えば、非特許文献１）。さらに、ハーフトーン位相シフトマスクでは、簡単に近似としてマスク３Ｄ効果をマスクバイアスとして取り扱えることが示されており、例えば、マスク３Ｄ効果がマスクバイアスと位相エラー（位相差の１８０度からのズレ）として働いても、斜入射照明を用いた場合には位相エラーの影響が小さく、マスクバイアスとして取り扱うことが可能である。
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−３０９２０２号公報
【非特許文献１】プロシーディングス・オブ・エスピーアイイー、ボリューム５７５４、ページ５２８〜５３６（Proceedings of SPIE, Vol.5754,pp528-536）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、マスク３Ｄ効果をマスクバイアスとして取り扱う場合、マスク３Ｄ効果の影響を正確にシミュレーション（例えば、ＯＰＣモデルの作成）しようとしても、計算時間が膨大になってしまうという問題があった。これは、ホールパターンやスペースパターン先端のコーナー部では、マスク３Ｄ効果だけでなく、電子ビームを整形する金属アパチャーのコーナー部の鈍り（丸まり）に起因するマスク描画の電子ビームの丸まりやレジストの解像力（現像）による丸まりが生じるためである。
【００１８】
本発明は、ホールパターンやスペースパターンが混在したマスクパターンに対して、マスク３Ｄ効果を考慮したＯＰＣを行う場合にも、シミュレーションを高速で行うことができるマスクパターン補正方法、及びこの方法により作成される露光用マスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明のマスクパターン補正方法は、露光光の限界解像度以上の寸法を有する透明領域からなる矩形状パターンを含む露光用マスクのマスクパターンに対して、光近接効果補正を行うマスクパターン補正方法であって、
前記矩形状パターンを含む評価パターンを配置した評価用マスクを用いて露光を行い、ウエハ上にパターンを形成するステップと、
前記評価パターンを用いた露光シミュレーションで得たシミュレーション値と、前記ウエハ上に形成されたパターンの寸法値との誤差を算出し、前記誤差が小さくなるように、シミュレーションパラメータを最適化するステップとを有し、
前記シミュレーションパラメータは、少なくとも、前記矩形状パターンのコーナー部を補正するための第１バイアス値と、前記矩形状パターンの辺部を補正するための第２バイアス値とを含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の露光用マスクは、上述したマスクパターン補正方法により光近接効果補正されたマスクデータに基づいて作成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のマスクパターン補正方法によると、矩形状パターンの寸法を補正するバイアス値をコーナー部と辺部とで個別に設定したので、マスク３Ｄ効果やウエハ上のレジストの解像力による丸まりの影響を、矩形状パターン全体に対してではなく、その影響が異なるコーナー部と辺部とで別々に補正することから、最適化に要する計算を単純化し、高速計算を行うことができる。
【００２２】
さらに、本発明の露光用マスクによると、近接効果補正が行われたマスクデータに基づいてウエハ上にパターンが作成されるので、この露光用マスクを用いて露光を行うことにより、ウエハ上で所望の形状や寸法のパターンを形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマスクパターン補正方法を示すフローチャートである。ここでは、露光用マスク（以下、単にマスクという）を作製するためのマスクデータを得るための手順を示している。マスクは、露光工程で用いられ、図示しないウエハ上にホールパターン及びスペースパターンが混在する所望のデバイスパターンを形成するものである。このマスクを使用するＡｒＦ露光装置（露光波長λ＝１９３ｎｍ）は、縮小倍率が４倍であり、光学条件をＮＡ＝０．９２、コヒーレントファクターσ＝０．５の通常照明とした。
【００２４】
マスクは、ハーフトーン位相シフトマスクであって、合成石英（ＳｉＯ２）を用いた透明基板と、酸化窒化モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉＯＮ）を用いた半透明膜（膜厚＝７１．８５ｎｍ、透過率＝５％）等とから形成される。透明基板の屈折率（ｎ，ｋ）は、露光波長１９３ｎｍで（１．４７４，０）とした。同様に、半透明膜の屈折率は、露光波長１９３ｎｍで（２．３４３，０．５８６）とした。ｎ，ｋは、屈折率を複素屈折率で表したときの実数部と虚数部とをそれぞれ示している。また、半透明膜のエッチングの側壁角度は、透明基板に対して略９０度としており、半透明膜のエッチングの側壁で生じる遮光効果により、マスク３Ｄ効果が発生する。以下、マスクパターン補正方法の各ステップについて説明する。
【００２５】
マスクパターン補正方法は、マスク３Ｄ効果を考慮したＯＰＣであって、主にモデルベースＯＰＣの手法に沿った処理を行う。まず、評価パターン作成ツールを用いて、評価パターンを生成する（Ｓ１）。評価パターンは、ホールパターンとスペースパターンが混在したデバイスパターンに合わせて寸法やピッチを変化させて得られるＣＡＤデータであり、デバイスパターンをマスク上に形成する各工程で使用可能なホールパターン、スペースパターン、ライン等の寸法やピッチの範囲を示す設計基準を満たしたものである。
【００２６】
次に、ステップＳ１で生成された評価パターンを配置した評価用マスクを作製し（Ｓ２）、評価用マスクで露光を行い、ウエハ上に実際にウエハパターンを形成する（Ｓ３）。その後、ウエハパターンの寸法を測定する（Ｓ４）。ここでは、評価パターンが配置されたマスクを評価用マスクと呼んでいる。これは実際のデバイス作成に用いられるマスクである場合もあり、その空き領域に評価パターンが配置されることもある。また、デバイス作成には用いない、単純なプロセス評価用のマスクである場合もある。なお、評価パターンは、ＯＰＣのモデル作成が可能な寸法及びピッチが多種存在するのであれば、デバイスパターンを用いることも可能である。
【００２７】
次に、ＯＰＣモデルの作成を行う（Ｓ５）。ステップＳ５では、ステップＳ１で作成された評価パターンを用いた露光シミュレーションから得られたシミュレーション値と、ステップＳ４で測定したウエハパターンの実測値との誤差を算出し、この誤差を小さくするために各種シミュレーションパラメータの最適化（以下、フィッティングともいう）を行い（Ｓ５ａ）、その後、ウエハ上の光分布を示す極座標関数の集合（カーネル）と、カーネルに対応する所定の係数とを生成し（Ｓ５ｂ）、ＯＰＣモデルの作成を完了する。また、カーネルは、ウエハ上の所定位置での光強度を高速に計算するために用いられる。
【００２８】
シミュレーションパラメータとしては、光強度を計算するのに必要なパラメータ、例えば、露光波長λ、開口数ＮＡ、コヒーレントファクターσ等が挙げられる。これらλ、ＮＡ、σは、上記光学条件で予め設定されているものの、露光装置での設定の定義がシミュレーションの定義と完全に同じか否かは確認できないので、これらの値も最適化する必要がある。
【００２９】
さらに、本実施形態では、ホールパターンやスペースパターン先端のコーナーには、マスク３Ｄ効果だけでなく、マスク描画の電子ビームの丸まり（電子ビームの照射時に起因するコーナーの丸まり）や、ポジ型レジストを用いて現像したときに現像が内側から進行することに起因するレジストの解像力による丸まりが生じることに着目し、上記コーナーと、コーナー以外の部分（辺）とでバイアス値を個別に設定し、コーナーのバイアス値Δ１と辺のバイアス値Δ２とをシミュレーションパラメータとして追加した。
【００３０】
図２は、コーナー及び辺のバイアス値を個別に設定するフィッティングの際のＣＡＤデータ上でのイメージを示す。ここでは、スペースパターンの先端を平面図で示している。スペースパターン１は、細長い矩形状パターンの先端部分に形成されたコーナー２ａ，２ｂと、コーナー２ａ，２ｂから延長し、互いに略平行に形成された辺３ａ，３ｂとを有する。矩形状パターンの幅（最小幅）寸法をｗとしている。また、スペースパターン１は、図示のように、コーナー２ａ，２ｂからそれぞれ最大でｗ／２までの範囲（コーナー部ともいう）でのバイアス値をΔ１とし、コーナー２ａ，２ｂからｗ／２の範囲以外の辺３ａ，３ｂ（辺部ともいう）のバイアス値をΔ２とした。また、図示しないホールパターンでも、同様に、コーナーから最大でｗ／２までの範囲のバイアス値をΔ１とし、それ以外の辺でのバイアス値をΔ２として取り扱う。
【００３１】
ここでは、一例として、シミュレーション値と、ウエハ上でのスペースパターン及びホールパターンの実測値との誤差が最小となるように、バイアス値Δ１を９ｎｍ、バイアス値Δ２を６ｎｍとしてフィッティングを行った。このように、コーナー２ａ，２ｂのバイアス値Δ１を辺３ａ，３ｂのバイアス値Δ２よりも大きく設定することは、上記したように、辺３ａ，３ｂがマスク３Ｄ効果の影響を受けているのに対して、コーナー２ａ，２ｂがマスク３Ｄ効果だけでなく、電子ビームやレジスト現像による丸まりの影響を受けていることを考慮して、その影響の大きさに合わせたバイアス値を設定していることになる。
【００３２】
つまり、上記影響の大きさが異なるにも係わらず、スペースパターン１のバイアス値を１つだけ設定してフィッティングした場合に比べて、その影響の大きさに合わせたバイアス値をコーナー２ａ，２ｂと辺３ａ，３ｂとで個別に設定することにより、誤差を最小とするためのフィッティングの計算が単純化され、計算に要する時間が小さくなる。
【００３３】
次に、デバイスパターンが所望の寸法で示されたデバイスデータを入力し（Ｓ６）、ステップＳ５で作成されたＯＰＣモデルと、入力されたデバイスデータとを用いて、ＯＰＣ処理を行い（Ｓ７）、マスクデータを出力する（Ｓ８）。ステップＳ７のＯＰＣ処理では、ステップＳ５ｂで生成されるカーネルと、係数と、入力されたデバイスデータ（例えば、光強度を求めたい位置から特定範囲に切り出したデータであって、パターンがある部分が１、ない部分が０とする）とを積算し、この積算をウエハ全面で繰り返して加算する。これにより、積分計算が含まれる光学式を使用する一般のリソグラフィシミュレータと比べて、ウエハ上での光強度分布を高速で計算し、その結果、入力されたデバイスパターンに対応するウエハ上での転写パターン寸法を高速に計算できる。
【００３４】
さらに、ＯＰＣ処理では、計算された転写パターン寸法がウエハ上での所望のデバイスパターンと略一致するまで、マスクパターンを徐々に補正する。例えば、矩形状パターンのある辺を補正するとき他の部分は補正前の状態であるから、全ての辺で補正を行い、その結果で再びウエハ上の転写パターン寸法を計算するとズレが生じる。そこで、このループを何回か繰り返して収束した結果を、ステップＳ８のマスクデータとして出力する。
【００３５】
本実施形態のマスクパターン補正方法によれば、ホールパターンとスペースパターンとが混在するマスクパターンにＯＰＣを行う場合に、マスク３Ｄ効果の影響だけでなく、コーナーでの電子ビームやレジスト現像による丸まりの影響をも考慮して、これらの影響が異なるコーナー部と辺部とで個別にバイアス値Δ１，Δ２を設定して、フィッティングを行うので、ステップＳ５でのＯＰＣモデルの作成を高速に行うことができる。
【００３６】
また、ホールパターンとスペースパターンが混在するマスクパターンに、シミュレーションパラメータとしてバイアス値Δ１，Δ２を設定しない従来のＯＰＣを行った場合、ウエハ上に形成されたパターンでは、ホールパターンが小さくなり、スペースパターンとの寸法合わせが困難となってしまうことがあった。これは、ホールパターンでは透過光のエネルギーが小さく、ウエハ上の光強度分布が低くなるので、コーナーの丸まりによるエネルギー低下の影響が顕著に現れるためと考えられる。一方、スペースパターンでは、透過光のエネルギーが大きく、ウエハ上での光強度分布が高くなり、さらに、スペースパターン先端がパターン中央から離れている。このため、スペースパターンでは、コーナーの丸まりによるエネルギー低下の影響が小さく、ウエハ上の寸法があまり小さくならないためと考えられる。
【００３７】
これに対して、本実施形態のマスクパターン補正方法によれば、コーナーのバイアス値Δ１を、辺のバイアス値Δ２より大きく設定している。このため、ステップＳ７のＯＰＣ処理では、スペースパターンよりホールパターンの光強度が低く計算され、上記ループを繰り返しながら、ホールパターンがその分大きく補正される。これにより、ホールパターンとスペースパターンの寸法合わせが容易となる。
【００３８】
さらに、マスクデータは、コーナー及び辺で個別に設定されたバイアス値Δ１，Δ２を含むシミュレーションパラメータをフィッティングして得られたＯＰＣモデルから、ＯＰＣ処理を経て作成されたものである。このため、このマスクデータに基づいて作成されたマスクを用いて露光を行えば、ウエハ上に所望のマスクパターンを形成できる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るマスクパターン補正方法を示すフローチャートである。なお、以下では図１に示したマスクパターン補正方法と説明が重複する部分については適宜説明を省略する。ここでのマスクパターン補正方法は、図１に示したマスクパターン補正方法に比べて、モデルベースＯＰＣだけでなく、ルールベースＯＰＣも適用している点が主に異なっている。例えば、辺を補正するためのルールとしてバイアス値Δ２をシミュレーションにより算出し（図４参照）、コーナーを補正するためのルールとしてバイアス値Δ１を実験により算出し（図５参照）、これらバイアス値Δ１，Δ２を用いてルールベースＯＰＣを行っている。
【００４０】
まず、マスクパターン補正方法では、ルールベースＯＰＣで用いるルールのうち辺のバイアス値Δ２を予めシミュレーションにより算出する。図４は、マスク３Ｄ効果を考慮しない（kirchhoff近似）場合とマスク３Ｄ効果を考慮した場合とのスペースパターンでのシミュレーション結果を示している。スペースパターンは、ホールパターンと異なり、丸まりの影響が小さい。このため、マスク３Ｄ効果の有無によるスペースパターンのシミュレーション結果の違いから、辺のバイアス値Δ２を算出する。
【００４１】
具体的には、図中、横軸はＣＡＤデータでのスペースパターンの幅寸法を示しており、縦軸はシミュレーションによるウエハ上の転写パターン寸法を示している。また、マスク３Ｄ効果を考慮しない計算結果を実線で示し、マスク３Ｄ効果を考慮した計算結果を点線で示している。一例として、ウエハ上に幅寸法７０ｎｍのスペースパターンを形成する場合でのバイアス値Δ２の算出方法について説明する。この場合、図示のように、マスク３Ｄ効果を考慮しないシミュレーション（実線）では、ＣＡＤデータでの幅寸法は６８ｎｍ（交点Ａ参照）となり、マスク３Ｄ効果を考慮したシミュレーション（点線）では８０ｎｍ（交点Ｂ参照）となっている。辺のバイアスは、スペースパターンの両側で生じるので、８０ｎｍから６８ｎｍを減算した値１２ｎｍの半分である６ｎｍがマスク３Ｄ効果による辺のバイアス値Δ２となる。
【００４２】
次に、マスクパターン補正方法では、評価パターン作成ツールを用いて評価パターンを生成する（Ｓ１１）。次に、ステップＳ１１で生成された評価パターンを配置した評価用マスクを作製し（Ｓ１２）、フォーカス及び露光量を変化させて評価用マスクで露光を行い、ウエハパターンを作成する（Ｓ１３）。この際、図４に示したマスク３Ｄ効果を考慮したシミュレーション（点線）で得た幅寸法８０ｎｍのスペースパターンが、ウエハ上に幅寸法７０ｎｍのパターンを形成する露光量を探し、この露光量及びフォーカス条件でウエハパターンの寸法を測定する（Ｓ１４）。
【００４３】
次に、ルールベースＯＰＣで用いるルールのうち、コーナーのバイアス値Δ１を算出し、辺のバイアス値Δ２と合わせて、ルールベースＯＰＣのルール作成を行う（Ｓ１５）。図５は、マスク３Ｄ効果を考慮しない場合とマスク３Ｄ効果を考慮した場合とのホールパターンでのシミュレーション結果及び実測（実験）結果を示す。図中、横軸はＣＡＤデータでのホールパターン寸法を示しており、縦軸はシミュレーションと実測とによるウエハ上の転写パターン寸法を示している。また、マスク３Ｄ効果を考慮しない計算結果を実線で示している。
【００４４】
ここで、ホールパターンは、コーナーに囲まれた形状であるから、スペースパターンとは異なり、丸まりの影響が大きく、さらに、半透明膜でのエッチングの側壁の傾きによっても転写パターンの寸法が変化すると考えられる。このため、丸まりの影響がなく、側壁のテーパー角がないと仮定した場合で、マスク３Ｄ効果を考慮した計算結果を点線で示している。
【００４５】
さらに、図中、実測値を黒丸で示した。転写パターンの寸法は、図示のように、マスク３Ｄを考慮したシミュレーション（点線）より実測値（黒丸）の方が小さくなった。これは、丸まりや側壁の傾きによるものある。このように、丸まりや側壁の傾きの影響を考慮したシミュレーションを厳密に行うことが困難であるので、ここでは実測値を用いている。
【００４６】
これらのシミュレーションと実験とによりコーナーの補正のルールを作成する。一例として、ウエハ上に寸法７０ｍｍのホールパターンを形成する場合でのバイアス値Δ１の算出方法について説明する。この場合、図示のように、マスク３Ｄ効果を考慮しないシミュレーション（実線）では、ＣＡＤデータでの寸法は９８ｎｍ（交点Ｃ参照）となり、実測値（黒丸）では１１４ｎｍ（交点Ｄ参照）となっている。コーナーのバイアスは、ホールパターンの全てのコーナーで生じる。このため、コーナーのバイアス値Δ１は、１１４ｎｍから９８ｎｍを減算した値１６ｎｍの半分である８ｎｍとなる。このようにして、ステップＳ１５では、辺及びコーナーの補正のルールが作成される。
【００４７】
次に、マスクパターン補正方法では、ステップＳ１１で作成された評価パターンに、ステップＳ１５で作成されたルールを適用して、ルールベースＯＰＣを行う（Ｓ１６）。ここでは、マスク３Ｄ効果分のバイアス値Δ１，Δ２をＣＡＤデータから減算したＯＰＣモデルが作成される。即ち、マスク３Ｄ効果を考慮して得られた幅寸法８０ｎｍのスペースパターンは片側がそれぞれバイアス値Δ２（６ｎｍ）だけ細くされ、幅寸法６８ｎｍとなる。また、同様に、実測して得られた寸法１１４ｎｍのホールパターンは片側がそれぞれバイアス値Δ１（８ｎｍ）だけ細くされ、寸法９８ｎｍとなる。
【００４８】
次に、ステップＳ１６のルールベースＯＰＣで補正され作成されたＯＰＣモデルと、ステップＳ１４で得られたウエハパターンの実測値とを用いて、ＯＰＣモデルの作成を行う（Ｓ１７）。ここでは、ステップＳ１６でのルールベースＯＰＣによりマスク３Ｄ効果によるバイアスは既に取り除かれている。つまり、ステップＳ１７ａでのフィッティングには、シミュレーションパラメータとしてバイアス値Δ１，Δ２は含まれていない。このフィッティング後、カーネル及びこのカーネルに対応する所定の係数を生成し、ＯＰＣモデルの作成が完了する（Ｓ１７ｂ）。
【００４９】
次に、デバイスデータを入力し（Ｓ１８）、ステップＳ１７ｂで作成されたマスク３Ｄ効果を含まないＯＰＣモデルと、デバイスデータとの積の和を算出して、ＯＰＣ処理を行う（Ｓ１９）。次に、ステップＳ１９のＯＰＣ処理による出力データに対して、マスク３Ｄ効果を付加するルールベースＯＰＣを行う（Ｓ２０）。ステップＳ２０のルールベースＯＰＣでは、ステップＳ１６のルールベースＯＰＣとは反対に、細くされた幅寸法６８ｎｍのスペースパターンは、辺のバイアス値Δ２が加算されて８０ｎｍに大きくされ、また、細くされた寸法９８ｎｍのホールパターンは、コーナーのバイアス値Δ１が加算されて１１４ｎｍに大きくされる。このようにして、ステップＳ２０のルールベースＯＰＣの結果が、最終的なマスクデータとなる（Ｓ２１）。
【００５０】
本実施形態のマスクパターン補正方法によれば、シミュレーションパラメータとしてバイアス値Δ１，Δ２を含んでいないので、マスク製造プロセスが変更になったときに対応が容易となる。即ち、マスク製造プロセスが改善され、コーナーの丸まりが小さくなり、マスク３Ｄ効果及び丸まりの影響を受けるバイアス値Δ１が小さくなった場合であっても、ステップＳ１７でのＯＰＣモデルを再度作成せずに、バイアス値Δ１のみを再度算出するだけで、マスクデータを作成することができる。
【００５１】
また、ステップＳ１７のＯＰＣモデルの作成、及びステップＳ１９のＯＰＣ処理では、バイアス値Δ１，Δ２が含まれない分、図１に示したステップＳ５及びＳ７に比べて高速に行うことも可能となる。
【００５２】
上記各実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザー露光に用いられるハーフトーン位相シフトマスクについて説明したが、これに限定されず、ＥＵＶ（波長１３ｎｍ）の反射型マスク、即ち積層の反射ミラーに吸収材料でパターンを形成したマスクや、バイナリーマスク等、波長及びマスクの方式によらず適用できる。一例として、位相差を制御するためにマスク基板をエッチングしたレベンソン位相シフトマスクについては、マスク基板をエッチングしていない部分のコーナー及び辺の各バイアスと、マスク基板をエッチングした部分のコーナー及び辺の各バイアスとを個別に設定すればよい。
【００５３】
また、ステップＳ１，Ｓ１１では、評価パターン作成ツールで生成された評価パターンを用いたが、これに限定されず、露光装置の設定、ウエハ構造、レジスタ等が変更になった場合には、実際のデバイスパターンを用いるようにしてもよい。
【００５４】
さらに、露光波長λ、開口数ＮＡ、コヒーレントファクターσ、バイアス値Δ１，Δ２をシミュレーションパラメータとして示したが、これに限定されない。例えば、光強度分布からレジスト形状を予測する際、ある閾値からレジスト形状を予測するより、光強度を正規分布で鈍らす方が実際のレジスト形状に近くなることが知られており、拡散長と呼ばれる、正規分布の幅も上記パラメータとしてもよい。さらに、エッチング後のパターンの寸法とフィッティングする場合は、エッチングの際のデポ等を考慮して、スペースパターン間隔やデータ率等の関数としてバイアスを加えるので、これら関数の形や係数も上記パラメータとしてもよい。
【００５５】
本発明のマスクパターン補正方法及び露光用マスクでは、以下の態様の採用が可能である。第１バイアス値（Δ１）は、第２バイアス値（Δ２）より大きい。これにより、コーナー部を辺部よりも大きく補正することができる。
【００５６】
第１バイアス値は、少なくとも、透明領域とそれ以外の領域との段差から生じるマスク３Ｄ効果によるバイアスと、電子ビームの照射時に起因するコーナー部の丸まりによるバイアスとを含み、第２バイアス値は、マスク３Ｄ効果によるバイアスを含む。これにより、コーナー部の方が、辺部よりも大きく補正される必要がある。
【００５７】
矩形状パターンは、コーナー部に囲まれたホールパターンと、コーナー部（２ａ，２ｂ）が先端に形成され、長手方向に辺部（３ａ，３ｂ）が形成されたスペースパターン（１）とを有する。これにより、コーナー部のバイアス値が辺のバイアス値よりも大きいので、その分ホールパターンがスペースパターンに比べて大きく補正される。その結果、ホールパターンとスペースパターンが混在している場合、ウエハ上に形成されるホールパターンとスペースパターンとの寸法合わせが容易となる。
【００５８】
矩形状パターンの一辺の長さをｗとすると、一辺に直交する他の辺のうち、コーナーから最大でｗ／２離れた位置までの部分をコーナー部とする。このようにして、コーナー部の範囲が規定される。
【００５９】
最適化するステップでは、ウエハ上の光分布を示す極座標関数の集合と、極座標関数の集合に対応する係数とを生成する。これにより、極座標関数の集合（カーネル）と、係数と、さらにウエハ上の所定位置でのパターンの有無を示すデバイスデータとの積を算出し、これをウエハ全面で繰り返して加算することで、ウエハ上の光強度を高速に計算できる。
【００６０】
透明領域を透過する透過光に対して逆位相を与える半透明膜からなる半透明領域を更に有する。この場合、露光用マスクは、ハーフトーン位相シフトマスクとなる。
【００６１】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明のマスクパターン補正方法及び露光用マスクは、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマスクパターン補正方法を示すフローチャート。
【図２】バイアス値を個別に設定するフィッティングの際のＣＡＤデータ上でのイメージを示す図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るマスクパターン補正方法を示すフローチャート。
【図４】辺のバイアス値を算出する際に用いられるグラフ。
【図５】コーナーのバイアス値を算出する際に用いられるグラフ。
【符号の説明】
【００６３】
１：スペースパターン
２ａ，２ｂ：コーナー
３ａ，３ｂ：辺
Δ１，Δ２：バイアス値
ｗ：幅寸法
【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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