JP2005181663A

JP2005181663A - マスクパターンの修正方法

Info

Publication number: JP2005181663A
Application number: JP2003422158A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sasaki; 俊佐々木
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-07-07
Also published as: US7459243B2; US20050136339A1

Abstract

【課題】作業効率の低下を招くことなく、所望のマスクパターンを得る。
【解決手段】マスクパターンのエッジを規定する補正前パターンエッジ規定工程と、該パターンエッジと、設計パターンのパターンエッジとの乖離値に基づいて接近点と隔絶点を設定する乖離位置設定工程と、隔絶点から所定の範囲内にある各エッジに対し補正を施し、マスクパターン側での近接点光強度の変化量が小さくなり、かつ隔絶点光強度の変化量が大きくなるエッジを選定するエッジ選定工程と、補正対象エッジに対し、補正後の隔絶点光強度が補正基準を満たすべく補正を施す補正工程と、補正したマスクパターンのパターンエッジを規定する補正後パターンエッジ規定工程と、規定した補正パターンエッジと設計パターンのエッジとの乖離が所定の補正終了判定基準内であるとき、補正を終了する終了判定工程とで構成される修正方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、マスクパターンを用いた光リソグラフィにより、設計パターンに対応した所望のレジストパターンを得るために、前記マスクパターンの補正を行う方法に関するものである。

半導体装置を形成するためにリソグラフィ工程がある。
リソグラフィ工程は、レジストに投影光学系の露光機を用いてパターニングを施す処理であり、このパターニングを施すために露光機には、レチクルと称されるマスクパターンを備えており、該マスクパターンに光を照射して透過した像でレジストにパターニングを施す。
ところで、前記したマスクパターンを用いた露光機でパターニングを行うとき、当該露光機の解像度の限界性能に近いと、設計パターンの形状と異なったパターン形状になってしまう。

これを解決するためにマスクパターンに補正を施して、設計パターンのパターン形状に近づける、いわゆる光近接効果補正（Optical Proximity Correction）が行なわれている。
この光近接効果補正を位相シフトマスクによる２回露光の例で説明する。設計されたパターン１０が図２に示されており、該パターンをマスクパターンとしてレジストにパターニングを行なうための位相シフトマスクが図３にＣｒトリムマスクが図４に示されており、これらのマスクの重ね合わせ露光でレジストにパターニングを行なったときのレジストパターン２０が図５に示されている。

設計パターン１０は、１つの矩形と、該矩形の各両端に前記矩形より横幅寸法が大きな矩形がそれぞれ接した形状である。このような形状で単にパターニングを行なったときのレジストパターンは、図５に示すように、矩形の角が面取りされ、図２の位置ａおよび位置ｂに対応する図５の位置ａ’および位置ｂ’の横幅寸法は位置ａおよび位置ｂの横幅寸法より大きく形成されてしまう。

ところで、前記した位相シフトマスク３０は、Ｃｒ遮光部分３１と、０度の位相シフター３２と、１８０度の位相シフター３３とを有しており、Ｃｒ遮光部分３１に０度位相シフター３２および１８０度位相シフター３３が含まれている。図３に示す位相シフトマスク３０において、頂点３４および頂点３５間で規定される線をエッジ３５と称し、このエッジは位相シフトマスク３０以外に設計パターン１０やレジストパターン２０などの規定可能の線を示す。

光近接効果法は、予め図３の位相シフトマスク３０のエッジや図４のＣｒトリムマスク４０のエッジに補正を施し、露光により転写されるパターンを設計パターン１０に近づける手法である。すなわち、図５の位置ａ’および位置ｂ’は、横幅寸法が大きく形成されてしまうことから、位置ａ’および位置ｂ’の横幅寸法が大きく形成されないように、該位置ａ’および位置ｂ’に対応している設計パターン１０の位置ａおよび位置ｂに対応している位相シフトマスク３０やＣｒトリムマスク４０などのマスクパターンのエッジ形状に対し補正を施す。

ところで、前記した光近接効果補正によるマスクパターンの修正方法が、特許文献１〜特許文献３に示されている。

特許文献１によれば、光近接効果補正を行うべく、マスクパターンをモデル化して、光強度分布をシミュレーションして当該マスクパターンに補正を施す方法が開示されている。
また、特許文献２によれば、マスクパターンを分類化して、分類したマスクパターンに光近接効果補正を施す方法が開示されている。
更に、特許文献３によれば、マスクパターンの外周に沿って評価点を付して、該評価点に基づいてマスクパターンを補正する方法が開示されている。
ところで、前記した補正方法では、所望のマスクパターンを得るために、該マスクパターン上に照射される光の堆積エネルギーの強度分布を２次元光強度分布として求め、この２次元光強度分布に基づくシミュレーションを繰返すことでマスクパターンの補正を行っている。
特開２００１−１７４９７４号公報特開平１２−１６２７５８号公報特開平１１−２１８８９９号公報

ところが、２次元光強度分布は堆積エネルギーの強度分布をマスクパターン全域において求める必要があることから、該２次元光強度分布を算出する処理が多いと、マスクパターンの修正に時間を要してしまい、作業効率が低減してしまう。
従って、本発明の目的は、作業効率の低下を招くことなく、所望のマスクパターンを得る方法を提供することにある。

本発明は、以上の点を解決するために、次の構成を採用する。
〈構成１〉
設計パターンに対応したマスクパターンを光リソグラフィで得るために、前記マスクパターンの補正を行う方法において、前記マスクパターン全域の２次元光強度分布に基づいて、前記マスクパターンにおけるパターンエッジを規定する補正前パターンエッジ規定工程と、規定したパターンエッジと、前記設計パターンのパターンエッジとの乖離値が小さい設計パターン上の位置を接近点、乖離値が大きい設計パターン上の位置を隔絶点として設定する乖離位置設定工程と、前記隔絶点から所定の範囲内にある前記マスクパターン側の各エッジに対し、微小量補正を施し、前記近接点に対応する前記マスクパターン側の位置での光強度と前記隔絶点に対応する前記マスクパターン側の位置での光強度との変化量を求め、近接点光強度の変化量が小さくなり、かつ隔絶点光強度の変化量が大きくなる補正対象エッジを前記マスクパターン側の前記各エッジから選定するエッジ選定工程と、選定した前記補正対象エッジに対し、補正後の前記隔絶点光強度が所定の補正基準を満たすべく、前記補正対象エッジに補正を施すことを繰返す補正工程と、前記補正対象エッジに補正を施したマスクパターン全域の２次元光強度分布に基づいて、改めて補正パターンエッジを規定する補正後パターンエッジ規定工程と、改めて規定した補正パターンエッジと設計パターンのエッジとの乖離が所定の補正終了判定基準内であるとき、前記マスクパターンの補正を終了する終了判定工程とで構成されることを特徴とする。

〈構成２〉
設計パターンに対応したマスクパターンを光リソグラフィで得るために、前記マスクパターンの補正を行う方法において、前記マスクパターン全域の２次元光強度分布に基づいて、前記マスクパターンにおけるパターンエッジを規定する補正前パターンエッジ規定工程と、規定したパターンエッジと、前記設計パターンのパターンエッジとの乖離値が小さい設計パターン上の位置を接近点、乖離値が大きい設計パターン上の位置を隔絶点として設定する乖離位置設定工程と、前記隔絶点から所定の範囲内にある前記マスクパターン側の各エッジに対し、微小量補正を施し、前記近接点に対応する前記マスクパターン側の位置での光強度と前記隔絶点に対応する前記マスクパターン側の位置での光強度との変化量を求め、近接点光強度の変化量が小さくなり、かつ隔絶点光強度の変化量が大きくなる補正対象エッジを前記マスクパターン側の前記各エッジから選定するエッジ選定工程と、選定した前記補正対象エッジに補正を施し、補正後のマスクパターンの前記近接点光強度および前記隔絶点光強度を求め、前記近接点光強度が所定の選定判断基準値より外れているとき、改めてエッジ選定工程を行ない、前記選定判断基準値内であるときには補正後の前記隔絶点光強度が所定の補正基準を満たすべく、前記補正対象エッジに補正を施すことを繰返す補正工程と、前記補正対象エッジに補正を施したマスクパターンの全域の２次元光強度分布に基づいて、改めて補正パターンエッジを規定する補正後パターンエッジ規定工程と、改めて規定した補正パターンエッジと設計パターンのエッジとの乖離が所定の補正終了判定基準内であるとき、前記マスクパターンの補正を終了する終了判定工程とで構成されることを特徴とする。

〈構成３〉
前記エッジ選定工程は、前記隔絶点から近接効果補正の及ぶ範囲内にある前記マスクパターン側の各エッジから選定することを特徴とする。

本発明のマスクパターンの修正方法は、規定したパターンエッジと前記設計パターンのパターンエッジとの接近点と隔絶点とを求め、該隔絶点から所定の範囲内にある前記マスクパターン側の各エッジに対し微小量補正を施し、該マスクパターン側の前記接近点の位置での光強度の変化量が小さくなり、かつ前記隔絶点の位置での光強度の変化量が大きくなる補正対象エッジを選定し、選定した補正対象エッジに対し補正後の前記隔絶点光強度が所定の補正基準を満たすように補正を施すことを繰返し、補正後のマスクパターンに基づいて改めて規定した補正パターンエッジと設計パターンのエッジとが所定の補正終了判定基準を満たすとき、前記マスクパターンの補正を終了することにより、補正が不必要なパターンの光強度の影響を抑え、かつ設計パターンのパターンエッジとマスクパターンのパターンエッジとの誤差が大きなパターンエッジを選択して補正を行うことから、マスクパターン全域の２次元光強度分布を頻繁に求める必要がなく、処理時間を短縮することができ、作業効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図を用いて詳細に説明する。

本発明のマスクパターンの修正方法は、図２に示す設計パターンをレジストに転写するために図３に示す位相シフトマスクおよび図４に示すＣｒトリムマスクなどのマスクパターンを用いてパターニングを施し、レジストに転写されたレジストパターン（図５に示す）が設計パターンに近似するように、マスクパターンに予め補正を施す方法であり、すなわち補正前パターンエッジ規定工程と、乖離位置設定工程と、エッジ選択工程と、補正工程と、パターンエッジ規定工程と、終了判定工程とで構成されている。これらの各工程を図１のフローチャートに沿って説明する。

補正前パターンエッジ規定工程は、先ず補正すべきマスクパターンを用いたシミュレーションを行ない、このシミュレーションにおけるレジストパターン全域の２次元光強度分布を補正前のマスクパターン全域の２次元光強度分布として求め、次に求めた２次元光強度の値と所定の閾値とを比較して当該マスクパターンにおける補正前のパターンエッジを規定する（ステップＳ１０）。

次に、補正前パターンエッジ規定工程で求めたパターンエッジと設計パターンのパターンエッジとの乖離値を求める。つまり乖離位置設定工程では、図２の設計パターンにおける位置ａに対応する補正前パターンエッジの位置を求め、求めた位置と設計パターンの位置ａとの乖離値を求める。このようにして求めた乖離値に基づいて、乖離値が最も低い設計パターン上の位置を接近点Ｐ１、反対に乖離値が最も高い設計パターン上の位置を隔絶点Ｐ２として設定する（ステップＳ２０）。
このとき、隔絶点Ｐ２が複数あるとき、先ず複数の隔絶点から任意の１点を選定する。また接近点Ｐ１が複数あるとき、隔絶点Ｐ２に最も近い接近点Ｐ１を選定する。

その後エッジ選定工程では、例えば図３に示す位相シフトマスク３０において、頂点３４および頂点３５間で規定される線をエッジ３６と称し、このように規定されるエッジにおいて、特に隔絶点Ｐ２近傍の複数のエッジから、補正対象のエッジを選定する（ステップＳ３０）。
ここで、エッジ選定工程を具体的に説明する。
隔絶点Ｐ２から所定の距離離れた範囲にあるマスクパターンのエッジＭｎ（ｎ＝１、２、・・・）の各々について、マスクパターンのエッジを微小量ｄＭｎだけ動かしたときの、近接点Ｐ１における光強度の変化量ｄＩ（Ｐ１）／ｄＭｎと、隔絶点Ｐ２における光強度の変化量ｄＩ（Ｐ２）／ｄＭｎとを求め、ｄＩ（Ｐ１）／ｄＭｎが０乃至最小となり、かつｄＩ（Ｐ２）／ｄＭｎが最大となるマスクパターンのエッジＭｎを、補正対象エッジとして選択する。

補正対象エッジは、近接点Ｐ１と隔絶点Ｐ２との２点の光強度を求め、その変化量に基づいて選択を行うことにより、マスクパターン全域、すなわちマスクパターン全域における各点での２次元光強度を求める必要がないことから、処理時間を短縮することができる。
また隔絶点Ｐ２における変化量が大きく、かつ近接点Ｐ１における変化量が少ないエッジを補正対象として選択することにより、設計パターンとの乖離値が大きなエッジに対し補正を施すことができ、かつ設計パターンとの乖離値が小さい近接点では、その補正の影響のおよぶ恐れを抑えることができる。
ところで、前記所定の距離は例えば光近接効果補正が及ぶ範囲の距離として露光波長の２倍を適用する。また、この所定の距離は露光波長の２倍に限る必要はなく、適宜変更してもよい。

次の補正工程がステップＳ４０〜ステップＳ６０に示されている。
先ず、選択したマスクパターンのエッジに対し補正を施す（ステップＳ４０）。例えば、図３のマスクパターンとしての位相シフトマスクのエッジ３６の補正は、０度位相シフター３１の矩形形状の縦方向に伸張させるか若しくは収縮させるべく、微小量の補正を施す。
このようにして補正が施されたマスクパターンにおける前記隔絶点Ｐ２の位置での光強度Ｉ（Ｐ２）を求める（ステップＳ５０）。
求めた隔絶点光強度Ｉ（Ｐ２）と、所定の補正基準値との比較を行ない、求めた光強度Ｉ（Ｐ２）が前記補正基準値に達しているか否かを判定する（ステップＳ６０）。この判定で、所定の補正基準値を満たしていないと判断すると、ステップ４０からの処理に戻って、選択したマスクパターンに対し改めて補正を施す。

所定の補正基準値を満たしていると判断されると、補正後パターンエッジ規定工程を行う。すなわち補正後のマスクパターン全域の２次元光強度分布を求め、所定の閾値との比較を行ない当該マスクパターンにおける補正後のパターンエッジを規定する（ステップＳ７０）。

補正後にパターンエッジを規定した後、終了判定工程では、規定したパターンエッジと設計パターンのエッジとの乖離値を求め、その乖離値に基づいて所定の補正終了判定基準を満たすか否かを判定する（ステップＳ８０）。この判定で補正終了判定基準を満たさないとき、前記したステップＳ３０からのエッジ選定工程を行う。
一方、補正後に規定したパターンエッジと設計パターンのエッジとの乖離が所定の補正終了判定基準を満たしていると判断したとき、マスクパターンの補正を終了する。

前記したように実施例１のマスクパターンの修正方法によれば、補正すべきマスクパターンと設計パターンとの乖離を示す近接点および隔絶点との光強度分布に基づいてパターンエッジを選択し、その補正対象エッジに対し、隔絶点における光強度が所定の補正基準を満たすべく補正を施すことにより、補正のためにマスクパターン全域の２次元光強度分布を求めることを頻繁に繰り返す必要がないことから、マスクパターンの補正処理に要する時間を低減することができる。

次に、マスクパターンの補正中に光強度に基づく判定を行ない、改めて補正対象エッジを選定する新たな補正工程が特徴のマスクパターンの修正方法を図６のフローチャートに沿って説明する。
実施例２のマスクパターンの修正方法は、補正前パターンエッジ工程と、乖離位置設定工程と、エッジ選定工程と、補正工程と、補正後パターン規定工程と、終了判定工程とで構成されている。

補正前パターンエッジ工程、乖離位置設定工程、エッジ選定工程、補正後パターン規定工程および終了判定工程の内容は、前記した実施例１と同様であり、図６のフローチャートにおいて、補正前パターンエッジ工程がステップＳ１１０、乖離位置設定工程がステップＳ１２０、エッジ選定工程がステップＳ１３０、補正後パターン規定工程がステップＳ１８０および終了判定工程がステップＳ１９０に対応している。
尚、実施例１と同様である工程内容の説明は割愛し、本実施例の補正工程の内容をステップＳ１４０〜ステップＳ１７０に沿って詳細に説明する。

ステップ１３０におけるエッジ選定工程で、補正すべきマスクパターンのエッジを選定した後、選択したエッジに対し前記した実施例１と同様に補正を施す（ステップＳ１４０）。
次に、選択したエッジに対し補正を施したマスクパターンにおける近接点Ｐ１の位置での光強度Ｉ（Ｐ１）と、隔絶点Ｐ２の位置での光強度Ｉ（Ｐ２）とを求める（ステップＳ１５０）。前記した実施例１では、隔絶点光強度Ｉ（Ｐ２）のみを求めたが、実施例２では、近接点光強度Ｉ（Ｐ１）も求める。

その後、近接点光強度Ｉ（Ｐ１）と所定の選定判断基準値との比較を行ない、前記近接点光強度が選定判断基準から外れているとき、改めてパターンの選定を行うべく、Ｓ１３０からの処理、すなわちエッジ選定工程からの処理を行う（ステップＳ１６０）。このとき、補正を施したエッジのＭｎの補正量を、改めて選定するエッジに対する補正、すなわちステップＳ１３０で改めて選定したエッジを補正するための参考値として保持する。また、選定判断基準との比較判定は、例えば光強度の閾値をＩｔｈとして次の式１の関係で示される。
０.９５^＊Ｉｔｈ＜Ｉ（Ｐ１）＜１.０５^＊Ｉｔｈ（式１）

ところで、改めて補正対象エッジを選択するとき、ｄＩ（ｐ２）／ｄＭｎ（Ｎ＝１、２、・・・）が大きくなるエッジを選定する。そして選定した補正対象エッジに補正を施し、近接点光強度Ｉ（Ｐ１）を求め、該近接点光強度Ｉ（Ｐ１）が選定判断基準内であるか否かを判定する。前記した処理を近接点光強度Ｉ（Ｐ１）が選定判断基準に収まるように繰り返す。この繰り返し処理において、パターンエッジＭｎが０となったときには、式１に示す選定判断基準の範囲を拡大し、当初に選定したマスクパターンのエッジＭｎを補正対象として補正を施す。

近接点光強度Ｉ（Ｐ１）が選定判断基準内と判断されると、次に隔絶点光強度Ｉ（Ｐ２）と所定の補正基準との比較を行ない、前記隔絶点光強度が補正基準から外れているとき、選定したエッジに対し改めて補正を行うべく、Ｓ１４０からの処理を再度行う（ステップＳ１７０）。この補正基準との比較判定は、例えば光強度の閾値をＩｔｈとして次の式２の関係で示される。
０.９５^＊Ｉｔｈ＜＝Ｉ（Ｐ１）（式２）

式２の関係を満たすまで、選定したエッジに対し補正を繰返した後、前記した実施例１と同様に補正後パターンエッジ規定工程を行う。すなわちマスクパターン全域の光強度分布を求め、所定の閾値との比較を行ない当該マスクパターンにおける補正後のパターンエッジを規定（ステップＳ１８０）し、補正後に規定したパターンエッジと設計パターンのエッジとが所定の補正終了判定基準を満たすか否かを判定する終了判定工程を行う（ステップＳ１９０）。この判定で補正終了判定基準を満たさないとき、前記したステップＳ１２０からの乖離位置設定工程を行う。

前記したように、実施例２のマスクパターンの修正方法によれば、マスクパターンにおける近接点光強度が変化許容量内に収まるように補正を施し、かつ隔絶点光強度も補正基準に収まるように補正を施すことにより、修正による近接点光強度Ｉ（Ｐ１）の変化量を所定の範囲内で許容しつつ補正対象エッジに補正を施すことから、ステップＳ１９０の分岐判断でステップＳ１２０に戻る回数を低減することができる。従って実施例２のマスクパターンの修正方法によれば、修正したマスクパターン全域の２次元光強度分布を求める回数を低減することができ、これにより処理時間を低減することができる。

実施例１のマスクパターンの修正方法を示すフローチャートである。設計パターンを示す図である。位相シフトマスクを示す図である。Ｃｒトリムマスクを示す図である。レジストパターンを示す図である。実施例２のマスクパターンの修正方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０設計パターン
２０レジストパターン
３０位相シフトマスク
３１Ｃｒ遮光部分３１
３２０度の位相シフター
３３１８０度の位相シフター
３４、３５頂点
３６エッジ

Claims

設計パターンに対応したマスクパターンを光リソグラフィで得るために、前記マスクパターンの補正を行う方法において、
前記マスクパターン全域の２次元光強度分布に基づいて、前記マスクパターンにおけるパターンエッジを規定する補正前パターンエッジ規定工程と、
規定したパターンエッジと、前記設計パターンのパターンエッジとの乖離値が小さい設計パターン上の位置を接近点、乖離値が大きい設計パターン上の位置を隔絶点として設定する乖離位置設定工程と、
前記隔絶点から所定の範囲内にある前記マスクパターン側の各エッジに対し、微小量補正を施し、前記近接点に対応する前記マスクパターン側の位置での光強度と前記隔絶点に対応する前記マスクパターン側の位置での光強度との変化量を求め、近接点光強度の変化量が小さくなり、かつ隔絶点光強度の変化量が大きくなる補正対象エッジを前記マスクパターン側の前記各エッジから選定するエッジ選定工程と、
選定した前記補正対象エッジに対し、補正後の前記隔絶点光強度が所定の補正基準を満たすべく、前記補正対象エッジに補正を施すことを繰返す補正工程と、
前記補正対象エッジに補正を施したマスクパターン全域の２次元光強度分布に基づいて、改めて補正パターンエッジを規定する補正後パターンエッジ規定工程と、
改めて規定した補正パターンエッジと設計パターンのエッジとの乖離が所定の補正終了判定基準内であるとき、前記マスクパターンの補正を終了する終了判定工程とで構成されることを特徴とするマスクパターンの修正方法。
設計パターンに対応したマスクパターンを光リソグラフィで得るために、前記マスクパターンの補正を行う方法において、
前記マスクパターン全域の２次元光強度分布に基づいて、前記マスクパターンにおけるパターンエッジを規定する補正前パターンエッジ規定工程と、
規定したパターンエッジと、前記設計パターンのパターンエッジとの乖離値が小さい設計パターン上の位置を接近点、乖離値が大きい設計パターン上の位置を隔絶点として設定する乖離位置設定工程と、
前記隔絶点から所定の範囲内にある前記マスクパターン側の各エッジに対し、微小量補正を施し、前記近接点に対応する前記マスクパターン側の位置での光強度と前記隔絶点に対応する前記マスクパターン側の位置での光強度との変化量を求め、近接点光強度の変化量が小さくなり、かつ隔絶点光強度の変化量が大きくなる補正対象エッジを前記マスクパターン側の前記各エッジから選定するエッジ選定工程と、
選定した前記補正対象エッジに補正を施し、補正後のマスクパターンの前記近接点光強度および前記隔絶点光強度を求め、前記近接点光強度が所定の選定判断基準値より外れているとき、改めてエッジ選定工程を行ない、前記選定判断基準値内であるときには補正後の前記隔絶点光強度が所定の補正基準を満たすべく、前記補正対象エッジに補正を施すことを繰返す補正工程と、
前記補正対象エッジに補正を施したマスクパターンの全域の２次元光強度分布に基づいて、改めて補正パターンエッジを規定する補正後パターンエッジ規定工程と、
改めて規定した補正パターンエッジと設計パターンのエッジとの乖離が所定の補正終了判定基準内であるとき、前記マスクパターンの補正を終了する終了判定工程とで構成されることを特徴とするマスクパターンの修正方法。
前記エッジ選定工程は、前記隔絶点から近接効果補正の及ぶ範囲内にある前記マスクパターン側の各エッジから選定することを特徴とする請求項１または請求項２記載のマスクパターンの修正方法。