JP2003167323A - 露光用マスクパターンの補正方法、プログラム、マスクパターン形成方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
露光用マスクパターンの補正方法、プログラム、マスクパターン形成方法、及び半導体装置の製造方法Info
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Abstract
理において、高精度な補正形状を高速に得ることが可能
な露光用マスクパターンの補正方法等を提供する。 【解決手段】 第一の補正精度でマスクパターンの補正
形状を求める第一の補正手段と、前記第一の補正精度よ
りも厳密な第二の補正精度で前記マスクパターンの補正
形状を求める第二の補正手段とを用意し、前記第一の補
正手段により前記第一の補正精度の第一の補正形状を求
めた後、該第一の補正形状を初期値として前記第二の補
正手段により前記第二の補正精度の第二の補正形状を求
め、この第二の補正形状を前記マスクパターンの最終形
状とする。
Description
ーンの光近接効果を是正するための露光用マスクパター
ンの補正方法等に関する。
技術を用いて通常得られるより微細なパターンを得るこ
とが可能となってきている。例えば、変形照明や位相シ
フトマスクの使用により、いわゆるk1値(パターン寸
法を、露光波長λ、投影光学系の開口数NAを用いて規
格化した値:k1=CD×NA/λ)で0.5を大きく
下回るパターンを解像することが可能となってきてい
る。
ェハ上にパターンが転写できなくなる現象、即ち光近接
効果(Optical Proximity Effe
cts:OPE)も顕在化してきており、補正を加えた
マスクパターンを用いることで転写後形状を所望の設計
パターン通りに仕上げる技術である光近接効果補正(O
ptica1 Proximity Correcti
on:OPC)が必要となってきている。
itical dimension:微小寸法)変動を
抑制することが可能となり、より微細なパターンまでウ
ェハ上に設計通り忠実に仕上げられるようになってきて
いる。この結果、逆にウェハ上での所望パターン形状
(設計値)に対し、実際にマスクパターンとして必要な
形伏は大きく異なって来ている。
ールベース補正技術やモデルベース補正技術が提案され
てきている。
ceeding of SPIE(1996)vol.
2884,pp.425−434において、「Adva
nces in process matching
for rules−based optical p
roximity correction」という題
で、O.Ottoらが示しているように、マスクパター
ン配置情報を基に、対応するマスクパターン補正量を予
めルールテーブル化しておき、補正時にテーブルを参照
しながら補正していく手法である。ルールテーブル作成
は、通常、実験結果から求める。本補正手法の問題点と
して、実際の半導体回路パターンのバリエーションを全
てルールテーブル化するのが困難な点が挙げられる。
法としては、図10(a),(b)に示すように、マス
クパターン(91,92)の隣接スペースまでの距離
(D1,D2)に従って補正(Z1,Z2)を行うとい
う手法があり、補正量Z1,Z2は、図10(b)のよ
うなテーブルによって求められる。
(a)に示すように同一距離(S)離れたパターン
(W,W1)であっても、図11(b)のグラフで示す
ように転写時にウェハ上で得られる光強度分布が異なる
ことが理論的に示されている(図11(a),(b)で
は、パターン幅Wと距離Sを固定とし、パターン幅W1
を変化させた例を示す)。この点から、少なくとも隣接
スペース距離の一価関数として補正量を対応付けること
は補正精度の点から好ましくないことが分かっている。
法も検討されているが、ルールの複雑化によってルール
数そのものが増大することで処理の複雑化、ルールその
ものをどのようにして取得するかという問題が生ずる。
ターン情報、並びにウェハプロセス条件、例えば露光条
件や加工条件を基に、ウェハ上に転写される形状を予測
し、所望値を得られるようにマスクに補正を加えていく
手法である。
の例を図12に示す。
状データ(ターゲットパターン:図13(a)の10
1)を入力し(ステップS51)、評価点(図13
(b)のQ)の配置と共に(ステップS52)、エッジ
(図13(b)のE)の分割を行う(ステップS5
3)。
からのずれ量を計算すべく、前記各評価点Q近傍におい
ての光強度計算を行う(ステップS54)。次いで、各
エッジEにおいて、ずれ量に従ってマスクパターン補正
量を求め(ステップS56)、エッジの移動、つまりマ
スクパターンを変形する(ステップS57、図13
(c)の102)。
(ステップS55)、また補正を繰り返し、ある一定量
以下にずれ量が追い込めた場合、補正を終了する。
どの程度移動するか、という点が重要となる。通常、ず
れ量に比例した値だけマスクパターンを移動させるが、
その比例係数を設定するのが容易ではない。
させた場合に、ウェハ上でそれに対応する寸法が幾つ変
動するかを示す指数(MEF:Mask error
Enhancement Factor)を計算した結
果を示す。図14から明らかなようにMEFの値はパタ
ーン毎に異なり、そのため、図15に示すように一度だ
けの補正で十分な精度が得られることはまれである。こ
こで、図15において、110はターゲットパターンで
あり、111は、ターゲットパターン110を補正せず
にマスクとして用いた場合の転写形状である。120は
補正したマスクパターンの形状であり、121は補正し
たマスクパターン120をマスクとして用いた場合の転
写形状である。
正を繰り返さざるを得ず、その結果、評価に要する時間
を極力抑えることが補正時間を抑えこむためには重要な
要素となっている。
めには、ある程度計算精度を犠牲にしていることが多
い。また、より厳密には、レジスト膜厚やベクトル結像
等も考慮する必要がある。
してベクトルモデルを考慮した場合と空間像+スカラー
モデルを考慮した場合とにおいてのOPE予測結果を比
較したグラフである。図中のdLと示してあるのは、レ
ジストの解像性能、OPE特性に対応するfittin
gパラメータであるが、掲記モデルが異なる場合におい
ては、空間像モデル+dLでベクトルモデルによるOP
E予測結果を再現することが困難であることが分かる。
来の手法では、高精度補正を行おうとすると、モデルベ
ース補正が必要となるが、その場合に高精度モデルを使
用すると補正計算の回数分予測計算が必要となり、高精
度モデルと低精度モデルでの処理速度の比率分、補正時
間が増大してしまう。その結果、所望の補正精度を実用
的な補正時間で得ることが困難となっている。
するためになされたもので、その目的は、露光用マスク
パターンの光近接効果の補正処理において、高精度な補
正形状を高速に得ることが可能な露光用マスクパターン
の補正方法等を提供することである。
に、第1の発明に係る露光用マスクパターンの補正方法
では、半導体露光装置を用いて半導体基板上にマスクパ
ターンの投影像を転写する際に生ずる光近接効果を補正
するために、転写形状予測モデルに基づく補正手段によ
り前記マスクパターンの形状に補正を施す露光用マスク
パターンの補正方法において、第一の補正精度で前記マ
スクパターンの補正形状を求める第一の補正手段と、前
記第一の補正精度よりも厳密な第二の補正精度で前記マ
スクパターンの補正形状を求める第二の補正手段とを前
記補正手段として用意し、前記第一の補正手段により前
記第一の補正精度の第一の補正形状を求めた後、該第一
の補正形状を初期値として前記第二の補正手段により前
記第二の補正精度の第二の補正形状を求め、この第二の
補正形状を前記マスクパターンの最終形状とすることを
特徴とする。
補正方法では、半導体露光装置を用いて半導体基板上に
マスクパターンの投影像を転写する際に生ずる光近接効
果を補正するために、補正手段により前記マスクパター
ンの形状に補正を施す露光用マスクパターンの補正方法
において、入力パターン形状に対して補正形状を定めた
テーブルを用いて前記マスクパターンの補正形状を求め
る第一の補正手段と、転写形状予測モデルを用いて前記
マスクパターンの補正形状を求める第二の補正手段とを
前記補正手段として用意し、前記第一の補正手段により
第一の補正形状を求めた後、該第一の補正形状を初期値
として前記第二の補正手段により所定の補正精度の第二
の補正形状を求め、この第二の補正形状を前記マスクパ
ターンの最終形状とすることを特徴とする。
に基づいて説明する。
態に係る露光用マスクパターンの補正方法を実現するた
めのパターン形状補正装置を示す図である。
ューター等で構成され、マスクパターンの設計形状デー
タ(ターゲットパターン)を入力し、この設計形状デー
タに対して、後述する図3に示すアルゴリズムに従っ
て、光近接効果を考慮した補正を行い、補正後形状デー
タを出力する構成となっている。
ログラムコードを上記パターン形状補正装置10内の記
憶装置に格納し、該補正装置10のCPUやMPUが記
憶装置に格納されたプログラムコードを読み出し実行す
ることによって、以下に述べる補正方法を実現させるこ
とが可能となる。
プログラムコードが格納された記憶媒体(例えばCD−
ROM等)を上記パターン形状補正装置10に供給し、
該補正装置10のCPUやMPUが前記記憶媒体に格納
されたプログラムコードを読み出し実行するような構成
であっても、本発明の補正方法を実現することは可能で
ある。
実施形態に係る露光用マスクパターンの補正方法につい
て説明する。
分(ジョグ)や膨らみ部分(セリフ)の発生位置、及び
評価点を先に定義し、各評価点において、ラフモデルを
用いて補正計算を実行して補正量を求め(ラフ補正処
理)、その収束条件に達した後、厳密モデルを用いて補
正計算を更に実行する(厳密補正処理)。
密モデル)について説明する。
ト光学結像式: I(x,y)=F-1{∫TCC(f,g;f',g')m(f,g)m*(f',g')dfdgdf'dg'}…(1) ここで、F{}はフーリエ変換であり、F-1{}はフー
リエ逆変換である。また、TCCは相互透過係数(Tran
smission Cross Coefficient)であり、TCCを求める
ための積分領域を図2に示す(図中の斜線部分Wが積分
領域)。
れる回折光分布であり、 F-1{m(f,g)}=m(x,y)…(3) となり、m(x,y)はマスクパターンの複素振幅透過率分布
を示している。
布を求め、得られた像強度分布に従って、現像シミュレ
ーション、エッチングシミュレーションを用いてウェハ
上の仕上がり形状を求めることを指している。
したが、更に厳密性を求める場合には、レジスト中の光
強度を求めるモデルや、ベクトル結像計算を使用するこ
とが必要となる。
モデル)として、例えば、Journalof Optical Society
of America A/Vol.11,No.9/pl.2438-2452/Sep.(1994)に
て、Y.C.Patiらが「Phase-shifting masks for microli
thography:automateddesign and mask requirements」
の中で説明しているOCA(Optima1 Coherent Assumption)
手法に従って固有値展開して得られた式を利用する手法
等が考えられる。OCAによる結像式は次のように表さ
れる。
k・m(f,g))*)} ここで、σkはTCCを固有関数核Φk(k=0,l,2..N)に
て最適展開した際の固有値であり、φkはΦkのフーリ
エ変換であり、☆は相関(correlation)計算を表してい
る。
用マスクパターンの補正方法のアルゴリズムを示すフロ
ーチャートである。
までの処理は、図12で説明したステップS51からス
テップS53までの処理と同じである。すなわち、設計
形状データ(ターゲットパターン:図13(a)の10
1)を入力し(ステップS11)、評価点(図13
(b)のQ)の配置と共に(ステップS12)、ジョグ
/セリフの発生位置を定義するためにエッジ(図13
(b)のE)の分割を行う(ステップS13)。
までは、上述したラフモデルを用いたモデルベース補正
技術によりラフ補正処理を行う。まず、図4(a)に示
すように、ターゲットパターン31を基に所望エッジ位
置から予測転写形状31aまでのずれ量T1を計算すべ
く、各評価点においての光強度計算を行う(ステップS
14)。次いで、各エッジにおいて、ずれ量T1に従っ
てマスクパターンのラフ補正量を求め(ステップS1
5)、エッジの移動、つまりマスクパターンを変形する
(ステップS16、図4(b)の32)。
のパターン32に対して、予測転写形状32aまでのず
れ量T2を評価し(ステップS17)、また補正を繰り
返し、ある一定量以下にずれ量を追い込めた場合に、本
ラフ補正処理を終了する。
パターン形状データを初期値として用い、所望エッジ位
置から予測転写形状までのずれ量が無くなるまで、上述
した厳密モデルを用いたモデルベース補正技術で厳密補
正処理を行う(ステップS19からステップS22ま
で)。その結果、図4(c)の33に示すようにマスク
パターンが変形し、予測転写形状33aが所望の設計形
状に忠実に補正される。
ン回数(補正繰り返し回数) N1,N2:本実施形態の補正手法を用いた場合に必要とす
るイタレーション回数 α:ラフ補正の1回あたりの処理時間 β:厳密補正の1回あたりの処理時間 を達成するためには、 α<<β、 N>N2 であることが必要である。N2は1〜2回であることが
望ましい。
判定基準は、所望精度より緩めに設定してあり、且つそ
れ以内で追い込まれたパターンを初期値として厳密モデ
ルによる計算を開始した場合に、上記N2が1〜2回程
度で補正が完了できる値に設定してあることが望まし
い。例えば、ラフ補正処理中に得られる補正エラー評価
量と、予め設定された許容エラー量に1を超える係数を
乗じた値とを比較して、その比較結果に応じて、ラフ補
正処理の収束判定を行う。
によって補正がある程度進んでいることによって、厳密
補正処理による補正イタレーション回数を大きく低減す
ることが可能である。
ンの光近接効果補正に関して、高精度な補正を行おうと
した場合、厳密な形状予測モデルを使用せざるを得ず、
その結果、処理時間が増大してしまうという難点があっ
た。これに対して本実施形態では、ラフな補正である程
度補正形伏を追い込んだ上で、最後に厳密な形状予測モ
デルに従った補正を行うので、同じ補正精度を得るのに
必要な処理時間を短縮することが可能となる。
係るマスク製作工程を示すイメージ図である。
によりパターン形状補正装置10で作成された補正後形
状データは、描画データとして描画データ格納部41に
格納され、電子ビーム描画装置40へ供給される。
タに従って、電子ビームを用いてマスクブランク42上
にマスクパターンを描画する。例えばラスタスキャン方
式では、電子ビームを一定方向に走査し、描画データに
応じて電子ビームをオン/オフすることにより、マスク
ブランク42上にマスクパターンを形成する。
光工程を実施するための露光装置の概略構成図である。
51、絞り52、照明光学系53、マスクステージ5
4、投影光学系55、及びウェハステージ56で構成さ
れている。マスクステージ54上には、上述のマスク製
作工程で製作されたマスク42が搭載され、さらにウェ
ハステージ56上には、表面にレジストが塗布された半
導体ウェハ60が搭載されている。
び照明光学系53を通してマスクステージ54上のマス
ク42に照射され、そのマスクパターンの投影像が投影
光学系55を通して半導体ウェハ60上に転写される。
布されたレジストに回路パターンが形成されるが、本実
施形態のマスク42を用いて形成された回路パターン
は、所望の設計形状を、より忠実に反映したものとな
る。
マスクパターンの補正方法のみが上記第一実施形態と異
なる。上記第一実施形態の露光用マスクパターンの補正
方法では、モデルベース補正技術のみを用いたものであ
ったが、本実施形態の補正方法では、モデルベース補正
技術とルールベース補正技術とを用いて行うものであ
る。本実施形態では、まずルールベース補正技術を用い
てラフ補正処理を行い、その補正終了後、さらにモデル
ベース補正技術を用いて厳密補正処理を行う。
用マスクパターンの補正方法のアルゴリズムを示すフロ
ーチャートである。
までの処理は、図12で説明したステップS51からス
テップS53までの処理と同じである。すなわち、設計
形状データ(ターゲットパターン:図13(a)の10
1)を入力し(ステップS31)、評価点(図13
(b)のQ)の配置と共に(ステップS32)、ジョグ
/セリフの発生位置を定義するためにエッジ(図13
(b)のE)の分割を行う(ステップS33)。
は、ルールベース補正によりラフ補正処理を行う。
(a)で示すターゲットパターン41の線幅Wのライン
端に対してライン端方向のスペースSの場合に、ライン
端に付けるセリフサイズを図9に示すようなルールテー
ブルより選択し、パターン形状を変更する補正を行うも
のである。
ーン41のパターンサイズ(線幅W,スペースS)をチ
ェックし、続くステップS35では、このパターンサイ
ズに基づいて上記ルールテーブルより各エッジの補正量
を選択して適用する。
形状42(図8(b)参照)を得る(ステップS3
6)。
パターン形状データ42を初期値として用い、所望エッ
ジ位置から予測転写形状までのずれ量が殆ど無くなるま
で、モデルベース補正技術で上述した厳密補正処理を行
う(ステップS37からステップS40まで)。その結
果、図8(c)の43に示すようにマスクパターンが変
形し、予測転写形状43aが所望の設計形状に忠実に補
正される。
徴的なパラメータの組み合わせで補正量を記述したルー
ルテーブルを適用するルールベース補正を行うことによ
り、ある程度まで補正を行うことは可能となり、ルール
ベース補正を行った後のパターン形状を続いて行うモデ
ルベース補正での初期値として使用することによって、
収束までに必要なイタレーション回数を減らすことが可
能となる。
ば、露光用マスクパターンの光近接効果の補正処理にお
いて、高精度な補正形状を高速に得ることが可能にな
る。
ーンの補正方法を実現するためのパターン形状補正装置
を示す図である。
る。
ーンの補正方法のアルゴリズムを示すフローチャートで
ある。
正方法を説明するパターン形状図である。
図である。
ーンの補正方法のアルゴリズムを示すフローチャートで
ある。
正方法を説明するパターン形状図である。
ある。
ある。
る。
トである。
明するパターン形状図である。
E予測結果比較グラフである。
4)
ログラム、マスクパターン形成方法、及び半導体装置の
製造方法
Claims (11)
- 【請求項1】 半導体露光装置を用いて半導体基板上に
マスクパターンの投影像を転写する際に生ずる光近接効
果を補正するために、転写形状予測モデルに基づく補正
手段により前記マスクパターンの形状に補正を施す露光
用マスクパターンの補正方法において、 第一の補正精度で前記マスクパターンの補正形状を求め
る第一の補正手段と、前記第一の補正精度よりも厳密な
第二の補正精度で前記マスクパターンの補正形状を求め
る第二の補正手段とを前記補正手段として用意し、 前記第一の補正手段により前記第一の補正精度の第一の
補正形状を求めた後、該第一の補正形状を初期値として
前記第二の補正手段により前記第二の補正精度の第二の
補正形状を求め、 この第二の補正形状を前記マスクパターンの最終形状と
することを特徴とする露光用マスクパターンの補正方
法。 - 【請求項2】 前記補正手段は、入力パターン形状に対
して転写後の形状を予測し、設計形状に対する当該予測
転写形状のずれ量を小さくするように補正を行う手法を
用いることを特徴とする請求項1記載の露光用マスクパ
ターンの補正方法。 - 【請求項3】 前記第一の補正手段は、前記第二の補正
手段よりも補正処理時間が短時間の手法を用いることを
特徴とする請求項1または2記載の露光用マスクパター
ンの補正方法。 - 【請求項4】 前記第一の補正手段による補正処理中に
得られる補正エラー評価量と、所定の許容エラー量に1
を超える係数を乗じた値とを比較し、その比較結果に応
じて、前記第一の補正手段で実行される補正処理の収束
判定を行うことを特徴とする請求項1乃至3記載の露光
用マスクパターンの補正方法。 - 【請求項5】 半導体露光装置を用いて半導体基板上に
マスクパターンの投影像を転写する際に生ずる光近接効
果を補正するために、補正手段により前記マスクパター
ンの形状に補正を施す露光用マスクパターンの補正方法
において、 入力パターン形状に対して補正形状を定めたテーブルを
用いて前記マスクパターンの補正形状を求める第一の補
正手段と、転写形状予測モデルを用いて前記マスクパタ
ーンの補正形状を求める第二の補正手段とを前記補正手
段として用意し、 前記第一の補正手段により第一の補正形状を求めた後、 該第一の補正形状を初期値として前記第二の補正手段に
より所定の補正精度の第二の補正形状を求め、 この第二の補正形状を前記マスクパターンの最終形状と
することを特徴とする露光用マスクパターンの補正方
法。 - 【請求項6】 前記第二の補正手段は、入力パターン形
状に対して転写後の形状を予測し、設計形状に対する当
該予測転写形状のずれ量を小さくするように補正を行う
手法を用いることを特徴とする請求項5記載の露光用マ
スクパターンの補正方法。 - 【請求項7】 前記第一の補正手段は、前記第二の補正
手段よりも補正処理時間が短時間の手法を用いることを
特徴とする請求項5または6記載の露光用マスクパター
ンの補正方法。 - 【請求項8】 請求項1乃至7に記載の露光用マスクパ
ターンの補正方法を実行するための制御プログラムを記
録したことを特徴とする記録媒体。 - 【請求項9】 請求項1乃至7に記載の露光用マスクパ
ターンの補正方法を実行して得られたマスクパターン形
状を用いて作成することを特徴とするマスク。 - 【請求項10】 請求項9記載のマスクを搭載した半導
体露光装置を用い、前記マスクのパターン形状に対応し
たパターンを半導体基板上に形成することを特徴とする
パターン形成方法。 - 【請求項11】 請求項9記載のマスクを搭載した半導
体露光装置を用い、前記マスクのパターン形状に対応し
た回路パターンを半導体ウェハ上に形成し、前記回路パ
ターンの形成された半導体ウェハを用いて、半導体装置
を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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