JP2006184702A - パターンデータ補正方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

パターンデータ補正方法及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 複雑なレイアウトのパターンに対しても適切に補正が可能なパターンデータ補正方法を提供する。
【解決手段】 フォトマスクまたはウェハ上に半導体装置の設計データに基づいてパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正する際に、フォトマスクまたはウェハ上に配置されて第1の方向に対向するパターン間に生じる所定の大きさのスペース部を設計データに基づいて検出し(S1)、そのスペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成し(S2)と、ダミーパターンに近接して並置されるパターンの輪郭部のうち、対向するパターン間の第2の方向に伸びるダミーパターンのエッジの対向に位置する補正対象エッジを検出し(S3)、検出された補正対象エッジに対し、前記輪郭部の他のエッジとは独立に補正を行い(S4)、ダミーパターンを除去する(S5)。
【選択図】 図1

Description

本発明はパターンデータ補正方法及び半導体装置の製造方法に関し、特にフォトマスクまたはウェハ上にパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するパターンデータ補正方法及び半導体装置の製造方法に関する。
近年の先端半導体デバイスの製造プロセスにおいて、フォトリソグラフィー工程で形成するパターンの微細化・高集積化が進んでいる。露光波長以下のパターンを形成するような場合、近接効果の影響でフォトマスク(以下マスクという。)のマスクパターンと、このマスクパターンをウェハ上に転写したレジストパターンとの形状が一致しない問題が生じている。
また、このマスクパターンを転写したレジストパターンを用いて下地層を微細加工するエッチング工程においても、パターン形状の差異やパターン密度の疎密により変換差に違いを生じるローディング効果が現われ、レジストパターンと選択的にエッチングした下地層の微細加工パターンとの形状が一致しない現象が生じる。
この問題を解決し、パターンを所望のパターン寸法・形状にするために、必要な補正量をマスクパターンデータに加味する光近接効果補正(Optical Proximity Correction,以下OPCという。)技術が近年一般的に採用されるようになった。
このOPCの効果を発揮させるためには、マスクパターンの出来上がり寸法とパターンデータ寸法の乖離を可能な限り小さくすることが必要となる。そのために、近年の先端半導体デバイス製造用のマスクにおいては、リニアリティ、パターン疎密差などに対して非常に厳しい精度が要求されている。しかしながら、現状ではマスク製造プロセスの改善だけで前述の要求を満足させることが非常に困難になっている。これは、特にネガ型のレジストを用いるマスク製造プロセスにおいて顕著である。このネガ型のマスク製造プロセスは、非常に厳しい精度が必要とされるゲートレイヤ用のマスクに用いられることもあって、深刻な問題となっている。
例として、ネガ型のレジストを用いて形成したマスクにおけるラインパターンの寸法の疎密依存性(スルーピッチ特性)について説明する。
図23は、パターン寸法の疎密依存性を示す図である。
ここでは、ラインパターン寸法を400nmとしたときの疎密依存特性を、設計寸法からのエラーという形で示している。横軸がラインパターン間のスペース幅で、縦軸が設計値からの寸法エラーの値を示している。図のように狭ピッチになるにつれ寸法エラーが増大していくことがわかる。この問題は、ネガ型のレジストを用いた際に被エッチング面積が高いことから異方性の低いエッチング条件を適用せざるを得ないため、狭ピッチ側でエッチングが進行しにくくなることに起因する。
上記の寸法エラーをOPC技術で補正する手法が、例えば特許文献1に開示されている。これは、いわゆるルールベースのOPC技術をマスクプロセスに応用した例である。隣接パターン間のスペース寸法と、パターン自身の寸法変動との相関関係を規定し、そこからマスクパターンデータに対して必要な寸法補正を施すという手法である。一般的に、ルールベースの寸法補正においては、孤立パターンに与える補正を0とし、パターンが密になるにしたがって所定の補正を加えていく。この手法の効果を検討した結果を以下に示す。
Figure 2006184702
表1は、スペース寸法とパターン寸法変動との相関関係から規定した寸法補正テーブルの例である。
また、図24は、図23で示したような疎密依存性を示すパターンに対して表1の補正テーブルに基づいた寸法補正を加えた結果を示す図である。
表1の補正テーブルを用いて補正を行うことで、疎密度に依存したエラーを低減することができる。
また、従来、近接効果により生じたパターンの変形を適切に修正し、補正するマスクのパターン形状補正方法において、マスクの角部パターンとゲート電極との距離に応じて補正パターンを付与するかしないかを選択する技術があった(例えば、特許文献2参照。)。
特開2003−195478号公報 特開2002−6477号公報
しかし、特許文献1で開示されている従来の手法では、ラインパターンとスペースなどの単純なパターンに対しては効果があるが、複雑なレイアウトのパターンに対しては逆に悪影響を与えてしまう問題があった。
以下にラインパターンとドットパターンが狭いピッチで混在するパターンに対して、特許文献1に基づいた補正を加えた場合の例を示す。
図25は、補正前のパターンとそのパターンを用いて作成した実際のマスクを示す図であり(A)が補正前のパターン、(B)がマスク像である。
また、図26は、補正前のパターン寸法の疎密依存性を示す図である。
図25、26のように、補正を行わないと、A部及びB部ともスペース寸法を狭くしたときに、例えば、800nm付近から寸法エラーが増大していくことがわかる。
図27は、補正後のパターンとそのパターンを用いて作成した実際のマスクを示す図であり(A)が補正後のパターン、(B)がマスク像である。
また、図28は、補正後のパターン寸法の疎密依存性を示す図である。
図27(A)で示す補正後のパターンを用いて作成したマスクにおいては、図28に示すように、A部は良好に補正がなされていることがわかる。但し、パターンが密に存在する場合は、エッチングも進行しにくくなるため、B部のパターン寸法もA部と同様に所望の寸法より大きくなってしまう。しかしながら、B部はパターンのエッジに対向する方向に他のパターンが存在しないことから、補正ルールの上からは孤立のパターンとみなされ補正がなされない。そのために、図28のように、適切な補正がされずに寸法エラーが発生してしまう。実際のデバイスパターンにおいて従来の手法を適用しようとした場合、このような問題が発生することは明らかである。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、複雑なレイアウトのパターンに対しても適切に補正が可能なパターンデータ補正方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、所望の微細加工パターンを得ることが可能な半導体装置の製造方法を提供することである。
本発明では上記問題を解決するために、フォトマスクまたはウェハ上に半導体装置の設計データに基づいてパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するパターンデータ補正方法において、図1に示すように、フォトマスクまたはウェハ上に配置されて第1の方向に対向するパターン間に生じる所定の大きさのスペース部を前記設計データに基づいて検出するステップ(S1)と、前記スペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成するステップ(S2)と、前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターンの輪郭部のうち、前記対向するパターン間の第2の方向に伸びる前記ダミーパターンのエッジの対向に位置する補正対象エッジを検出するステップ(S3)と、検出された前記補正対象エッジに対し、前記輪郭部の他のエッジとは独立に補正を行うステップ(S4)と、前記ダミーパターンを除去するステップ(S5)と、を有することを特徴とするパターンデータ補正方法が提供される。
上記の方法によれば、フォトマスクまたはウェハ上に配置されて第1の方向に対向するパターン間に生じる所定の大きさのスペース部が検出され、そのスペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータが生成され、ダミーパターンに近接して並置されるパターンの輪郭部のうち、対向するパターン間の第2の方向に伸びるダミーパターンのエッジの対向に位置する補正対象エッジが検出され、検出された補正対象エッジに対して、そのパターンの輪郭部のうち他のエッジとは独立の補正が行われ、ダミーパターンは除去される。
また、フォトマスクまたはウェハ上に半導体装置の設計データに基づいてパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するパターンデータ補正方法において、第1のパターンの輪郭部のエッジの中で、第1の方向の所定の距離以内に、対向する第2のパターンの間に生じるスペース部が存在する領域を孤立エッジとして抽出するステップと、前記スペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成するステップと、前記対向する第1のパターンと第2のパターン間の第2の方向に伸びる前記ダミーパターンのエッジを抽出するステップと、前記孤立エッジに対して、前記ダミーパターンの前記エッジの長さと、前記ダミーパターンと前記孤立エッジとの間隔に応じて補正を行うステップと、前記ダミーパターンを除去するステップと、を有することを特徴とするパターンデータ補正方法が提供される。
上記の方法によれば、第1のパターンの輪郭部のエッジの中で、第1の方向の所定の距離以内に、対向する第2のパターンの間に生じるスペース部が存在する領域を孤立エッジとして抽出し、そのスペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンを生成し、対向する第1のパターンと第2のパターン間の第2の方向に伸びるダミーパターンのエッジを抽出し、孤立エッジに対して、抽出したダミーパターンのエッジの長さと、ダミーパターンと前記孤立エッジとの間隔に応じて補正が行われ、ダミーパターンは除去される。
本発明では、フォトマスクまたはウェハ上に配置されて第1の方向に対向するパターン間に生じる所定の大きさのスペース部を設計データに基づいて検出し、そのスペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成し、そのダミーパターンに近接して並置されるパターンの輪郭部のうち、対向するパターン間の第2の方向に伸びるダミーパターンのエッジの対向に位置する補正対象エッジを検出し、検出された補正対象エッジに対し、そのパターンの輪郭部の他のエッジとは独立の補正を行うようにしたので、通常孤立のパターンとみなされ、適切な補正がなされないようなエッジに対しても適切な補正を行うことができる。
また、第2のパターンの輪郭部のエッジの中で、第1の方向の所定の距離以内に、対向する第2のパターン間に生じるスペース部が存在する領域を孤立エッジとして抽出し、そのスペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成し、対向する第1のパターンと第2のパターン間の第2の方向に伸びるダミーパターンのエッジを抽出し、孤立エッジに対して、抽出したダミーパターンのエッジの長さと、ダミーパターンと前記孤立エッジとの間隔に応じて補正を行うようにしたので、通常孤立のパターンとみなされ、適切な補正がなされないようなエッジに対しても適切な補正を行うことができる。
また、上記の方法を用いて作成したフォトマスクを、半導体装置の製造工程に用いることで、所望の微細加工パターンを得ることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態のパターンデータ補正方法の概略を示す図である。
また、図2はパターンの例を示す図である。
以下ではフォトマスク上に図2のようなマスクパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するパターンデータ補正方法について説明する。
図2のようなパターン1、2、3、4を有するような設計データに対し、従来の手法で近接効果補正を行う場合、例えばパターン4のエッジ4aは、対向する方向に他のパターンが存在しないことから、通常の近接効果補正ルール(ライン&スペース)では孤立のパターンとみなされるために補正がされない。ところが複雑なレイアウトでパターンが密に存在する場合は、この領域のエッチングも進行しにくくなるため、エッジ4aのパターン寸法も他のエッジと同様に所望の寸法より大きくなってしまう。そのために、適切な補正がされずに図27、図28で示したように寸法エラーが発生してしまう。
そこで、図1に示すパターンデータ補正方法においては、まず、例えば、図2のようなパターン1、2、3、4を有するような設計データを読み込んで、対向するパターン間に生じる所定の大きさのスペース部5を検出する(ステップS1)。このようなスペース部5は、所定のルールに従って検出される(詳細は後述する。)。
次に、検出されたスペース部5を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成する(ステップS2)。
図3は、ダミーパターンを生成したときの様子を示す図である。
この図のようにパターン1、2間のスペース部5にダミーパターン6を生成する。そして、ダミーパターン6に近接して並置されるパターン4の輪郭部のうち、対向するパターンデータ1、2間の距離方向に伸びるダミーパターン6のエッジ6a、6bの対向に位置するエッジ4aを補正対象エッジとして検出する(ステップS3)。そして、検出されたエッジ4aに対し、パターン4の輪郭部の他のエッジとは独立に補正を行う(ステップS4)。具体的には、検出されたエッジ4aに対しては、ダミーパターン6との距離や、パターン1、2間の距離に応じた補正値を適用して補正する(詳細は後述する。)。最後にダミーパターン6を除去する(ステップS5)。
このようなパターンデータ補正方法によれば、通常孤立のパターンとみなされ、適切な補正がなされないようなエッジに対しても適切な補正を行うことができる。
以下詳細を説明する。
なお、以下に示すパターンデータ補正方法は、例えば、コンピュータに記憶されたソフトウェアのアルゴリズムにしたがって、CPU(Central Processing Unit)が動作することによって実現する。
図4は、第1の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。
まず、原図となる設計データを入力すると(ステップS10)、この設計データから図2で示したようなスペース部5を検出するために、パターンがI字状またはT字状に対向している部分を抽出する(ステップS11)。具体的には、以下のように配置されているパターンをI字部またはT字部と定義して抽出する。
図5は、I字部またはT字部を定義する一例を示す図である。
まず、ある条件で矢印A1、A2方向の長さが一定の長さ以上あるパターン10の先端部10aを認識する。そしてその先端部10aから所定の距離L1内(例えば、2000nm以内)に対向するようなパターン11が存在する場合をI字部と認識する。また、パターン11の幅W1がある値より大きい場合はT字部と認識する。前述した図2の例では、パターン1、2が対向して配置されるI字部として認識される。
図6は、T字部と認識されるパターンの例を示す図である。
この例では、パターン12、13によるT字部と、パターン13、14によるT字部が抽出され、パターンが対向している部分に生じているスペース部15、16が検出される。
なお、図4のステップS11の処理でI字部またはT字部が抽出されなかった場合にはステップS17の処理に進む。
I字部またはT字部が抽出された場合には、そのI字部またはT字部において検出されたスペース部を埋めるようなダミーパターン(図3参照)を生成する(ステップS12)。なお、ダミーパターンに対応するパターンデータは、原図(実パターン)の設計データとは異なるレイヤ定義(変数など)とすることで、実際のマスクパターン作成時に消去したり、実パターンの設計データと区別したりすることを容易にできる。
次に、対向するパターン間の距離方向に伸びるダミーパターンのエッジを抽出する(ステップS13)。ここでは、例えば、図3で示したようなダミーパターン6において、パターン1、2間の距離(以下突合せ間隔という。)方向に伸びるエッジ6a、6bを検出する。
その後、検出されたダミーパターンに近接して並置されるパターンの輪郭部のうち、対向するパターン間の距離方向に伸びるダミーパターンのエッジの対向に位置するエッジを、補正対象エッジとして検出する(ステップS14)。具体的には、レイヤ定義されたダミーパターンのパターンデータと実パターンデータとの違いを検出して、図3のように、ダミーパターン6に近接して並置される実パターンであるパターン4の輪郭部のうち、エッジ6aの対向に位置し且つこのエッジ6aと同じ長さの領域を抽出することで、補正対象のエッジ4aを検出する。
次に、ルールチェックを行い、検出された補正対象エッジに対して補正を行うか否かを判定する(ステップS15)。このルールチェックは、通常の近接効果補正ルールであるライン&スペースとは異なり、例えば、図3で示したパターンデータの場合、エッジ6aの長さ(つまり突合せ間隔)及び、エッジ6aと対向するパターンデータ4のエッジ4a間の間隔(スペース幅)に応じて、エッジ4aを補正するか否かを判定する。
ここで補正対象エッジに補正が必要と判定された場合には、突合せ間隔及びスペース幅に応じて補正値を決定してエッジ4aを補正する(ステップS16)。ここでは、例えば予め突合せ間隔及びスペース幅に応じた補正値を格納したテーブルを参照して補正を行うようにしてもよい。その後、生成したダミーパターンを除去し(ステップS17)、補正処理を終える。なお、例えば、スペース幅や突合せ間隔が広くて、補正対象エッジに補正が必要ないと判定された場合には、補正を行わずに、ステップS17の処理の後、補正処理を終える。
一方、ステップS11の処理で、条件に適合したT字部またはI字部が抽出されなかった場合には、通常の近接効果補正ルール(ライン&スペース)に基づき補正を行うか否かを判定し(ステップS18)、補正を行う場合には、表1で示したようなテーブルを用いてスペース寸法及びライン寸法に応じて補正値を決定してエッジの補正を行う(ステップS19)。補正を行う必要がないと判定された場合には、補正を行わず処理を終了する。
以上のように、所定の条件のもと、パターンデータがI字状またはT字状に対向する部分を抽出することで、例えば、図2のエッジ4aに影響を及ぼすようなスペース部5を効率よく検出することができる。そして、このエッジ4aをパターン4の輪郭部の他のエッジと独立に補正することによって、複雑なレイアウトのパターンに対しても近接効果の影響を適切に補正することができる。
次に、第2の実施の形態のパターンデータ補正方法を説明する。
図7は、第2の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS20からステップS23までは図4で示した第1の実施の形態のパターンデータ補正方法におけるステップS10からステップS13の処理と同様である。第2の実施の形態のパターンデータ補正方法では、ステップS23で抽出したダミーパターンのエッジを、近接して並置されるパターンに接するように移動させるステップS24を有している。
図8は、ダミーパターンのエッジを移動させる様子を示す図である。
ダミーパターン6のエッジ6a、6bをそれぞれ矢印方向に移動させる。このとき、エッジ6aは、対向位置に実パターンであるパターン4が存在するので、ある距離だけ移動するとパターン4に接する。そして、この接した領域を抽出することで、補正対象エッジを検出する(ステップS25)。
さらに、ステップS26のルールチェックでは、突合せ間隔及び、ステップS24の処理でダミーパターン6のエッジ6aを移動させた距離を検出してエッジ4aが補正対象か否かを判定する。そして、エッジ4aが補正対象であれば、突合せ間隔及びダミーパターン6のエッジ6aを移動させた距離に応じて補正値を決定してエッジ4aを補正する(ステップS27)。その後、生成したダミーパターンを除去し(ステップS28)、補正処理を終える。補正対象エッジに補正が必要ないと判定された場合には、補正を行わずに、ステップS28の処理の後、補正処理を終える。ステップS29、S30の処理は、図4のステップS18、S19の処理と同様である。
次に、第3の実施の形態のパターンデータ補正方法を説明する。
図9は、第3の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS40からステップS42までは図4で示した第1の実施の形態のフローチャートにおけるステップS10からステップS12の処理と同様である。第3の実施の形態のパターンデータ補正方法では、ステップS43で、対向するパターン間の距離方向に伸びるエッジ(以下第3の実施の形態では第1のエッジという。)を抽出した後、さらにこの第1のエッジに対し垂直な第2のエッジを抽出する(ステップS44)。そしてこの第2のエッジを延長して(ステップS45)、補正対象エッジを検出する(ステップS46)。
図10は、ダミーパターンの第2のエッジを延長して補正対象エッジを検出する様子を示す図である。
この図のように、ダミーパターン6の第1のエッジ6a、6bに対し垂直な第2のエッジ6c、6dを定義して、そしてこの第2のエッジ6c、6dを延長する。一定距離延長すると、ダミーパターン6に近接して並置されるパターン4に接する。このとき接した2点P1、P2で挟まれた領域を抽出することで、補正対象のエッジ4aを検出することができる。
さらに、ステップS47のルールチェックでは、突合せ間隔及び、ステップS45の処理で第2のエッジ6c、6dを伸ばしたときのパターン4に接するまでの距離をチェックしてエッジ4aが補正対象か否かを判定する。そして、エッジ4aが補正対象であれば、突合せ間隔及び第2のエッジ6c、6dを伸ばしてパターン4に接するまでの距離に応じて補正値を決定してエッジ4aを補正する(ステップS48)。ここで、延長した第2のエッジ6c、6dとパターン4の補正対象エッジ4aとがなす角度に応じて、補正対象エッジ4aの補正値を決定するようにしてもよい。例えば、この角度をパラメータとして補正の要否や補正値を決定する補正テーブルを設けて、これを参照するようにしてもよい。その後、生成したダミーパターンを除去し(ステップS49)、補正処理を終える。なお、補正対象エッジに補正が必要ないと判定された場合には、補正を行わずに、ステップS49の処理の後、補正処理を終える。ステップS50、S51の処理は、図4のステップS18、S19の処理と同様である。
次に、第4の実施の形態のパターンデータ補正方法を説明する。
図11は、第4の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS60からステップS63までの処理は図4で示した第1の実施の形態のフローチャートにおけるステップS10からステップS13の処理と同様である。但し、第4の実施の形態では、ステップS62で生成するダミーパターンを第1のダミーパターンと呼ぶことにする。第4の実施の形態のパターンデータ補正方法では、ステップS62の処理で発生した第1のダミーパターンと、この第1のダミーパターンに近接して並置されるパターン間のスペースを埋めるような第2のダミーパターンを発生するステップS64をさらに有している。
図12は、発生した第2のダミーパターンの例を示す図である。
第1のダミーパターン6と、パターン4間のスペースを埋めるような第2のダミーパターン7を発生した例を示している。第4の実施の形態のパターンデータ補正方法では、さらに、発生した第2のダミーパターン7において、第1のダミーパターン6とパターン4に接しないエッジ7a、7bを抽出する(ステップS65)。そして第2のダミーパターン7とパターン4が接するエッジ領域を抽出することで、補正対象のエッジ4aを検出することができる(ステップS66)。さらに、ステップS67のルールチェックでは、エッジ6a、6bの長さ(つまり突合せ間隔)及び、第2のダミーパターン7のエッジ7a、7bの長さ(つまりスペース幅)をチェックしてエッジ4aが補正対象か否かを判定する。そして、エッジ4aが補正対象であれば、エッジ6a、6bの長さ及びエッジ7a、7bの長さに応じて補正値を決定してエッジ4aを補正する(ステップS68)。その後、生成した第1及び第2のダミーパターン6、7を除去し(ステップS69)、補正処理を終える。なお、補正対象エッジに補正が必要ないと判定された場合には、補正を行わずに、ステップS69の処理の後、補正処理を終える。ステップS70、S71の処理は、図4のステップS18、S19の処理と同様である。
以上説明した第1から第4の実施の形態のパターンデータ補正方法では、始めに所定の大きさのスペース部を埋めるようなダミーパターンを発生させ、そのダミーパターンをもとに、補正対象エッジを検出するとして説明したが、始めに、孤立と認識されるエッジを抽出するようにしてもよい。それを以下に第5の実施の形態として説明する。
図13は、第5の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。
まず、原図となる設計データを入力すると(ステップS80)、パターンの輪郭部のエッジの中で、エッジの鉛直方向の所定の距離以内に、対向するパターン間に生じるスペース部が存在する領域(孤立の領域)があるか否かを判定し(ステップS81)、存在する場合にはその領域を孤立エッジとして検出する(ステップS82)。なお、ステップS81の処理で、条件に見合う領域がない場合にはステップS77の処理に進む。
図14は、孤立エッジを検出する様子を示す図である。
ここでは、パターン20の輪郭部のエッジ20aの鉛直方向に、パターン21、22が対向して生じるスペース部23が存在する例を示しており、このエッジ20aは孤立エッジとして検出される。
次にスペース部23を埋めるようなダミーパターンを生成させる(ステップS83)。
図15は、補正対象の孤立エッジの対向のスペース部にダミーパターンを生成させた様子を示す図である。
ステップS82の処理で検出された補正対象の孤立エッジ20aの対向のスペース部23を埋めるようなダミーパターン24を生成させている。
その後、対向するパターン21、22間の距離方向に伸びるダミーパターン24のエッジ24a、24bを抽出する(ステップS84)。
さらに、ステップS85のルールチェックでは、抽出したエッジ24a、24bの長さ(つまり突合せ間隔)及び、ダミーパターン24と補正対象の孤立エッジ20aの間隔をチェックして孤立エッジ20aを補正するか否かを判定する。
ここで、具体的な判定基準を説明するために、パターンの輪郭部のエッジの中で孤立と見なされる領域の寸法特性を評価した結果を示す。
図16は、パターン寸法のスペース幅及び突合せ間隔依存性を示している。
ここでは、図14の評価パターンにおいて、スペース幅を200、320、560、1000、2000nm、突合せ間隔を200、240、320、400、560、800、1000、2000nmと変化させたときのパターン寸法の変化を評価している。なお、設計データのパターン20、21、22の寸法は320nmとしている。
このグラフから、スペース幅が1000nm以上であれば、図14の孤立エッジ20aと定義された領域は、突合せ間隔の値に係わらず、通常の孤立としての寸法特性を示す。すなわち、スペース幅を変化させても寸法は一定である。
一方、スペース幅が1000nm以下になると、孤立エッジ20aと定義された領域の寸法エラーは徐々に増大し、パターンデータ20とパターンデータ21、22の間隔を狭める。すなわち寸法測定点周囲のパターン密度が高くなると、その領域全体のエッチング速度が低下し、パターン寸法が太ってしまう。なお、突合せ間隔が2000nmになるとスペース幅を狭くしても寸法エラーの増大が見られない。
以上の評価結果から、図14のようなパターンであると、孤立エッジ20aの鉛直方向の約1000nm以内に、対向するパターン21、22間に生じる突合せ間隔が2000nm以下のスペース部23が存在する場合に補正が必要であると判定される。
そして、孤立エッジ20aに対し補正が必要であると判定された場合、ダミーパターン24のエッジ24a、24bの長さと、ダミーパターン24と孤立エッジ20aとの間隔に応じて補正値を決定して孤立エッジ20aを補正する(ステップS86)。その後、生成したダミーパターンを除去し(ステップS87)、補正処理を終える。なお、孤立エッジ20aに補正が必要ないと判定された場合には、補正を行わずに、ステップS87の処理の後、補正処理を終える。一方ステップS81の処理で、孤立と判定されなかったエッジに対しては、通常の近接効果補正ルール(ライン&スペース)に基づき補正を行うか否かを判定し(ステップS88)、補正を行う場合には、例えば表1で示したようなテーブルを用いてスペース寸法及びライン寸法に応じて補正値を決定して補正を行う(ステップS89)。補正を行う必要がないと判定された場合には、補正を行わず処理を終了する。
ところで、第1から第5の実施の形態のパターンデータ補正方法では、ある設計データに対して、通常の近接効果補正ルールで補正する処理(ステップS18、S19、S29、S30、S50、S51、S70、S71、S88、S89)と、補正が必要であるが孤立と判定されてしまう(以下見かけ孤立という。)パターンのエッジを検出して他のエッジとは独立のルールで補正を行う処理(ステップS11〜S17、S21〜S28、S41〜S49、S61〜S69、S81〜S87)とを、条件に応じて切り替えて行う場合について説明した。しかし、始めに通常の近接効果補正ルールを用いて補正したデータに対し、上記の見かけ孤立のエッジを他のエッジとは独立のルールで補正を行う処理を適用するようにしてもよい。これを以下に第6の実施の形態のパターンデータ補正方法として説明する。
図17は、第6の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。
まず、原図となる設計データを入力すると(ステップS90)、通常の近接効果補正ルール(ライン&スペース)に基づき補正を行うか否かを判定し(ステップS91)、補正を行う場合には、例えば表1で示したようなテーブルを用いてスペース寸法及びライン寸法に応じて補正値を決定して補正を行う(ステップS92)。そして補正した場合には補正したデータを、補正を行う必要がないと判定された場合には補正を行わずに元の設計データをハードディスクドライブなどの記録媒体30に出力する(ステップS93)。
図18は、スペース寸法及びライン寸法に応じて補正したパターンの例を示す図である。
ここでは、図2で示したパターンに対して、スペース寸法及びライン寸法に応じた補正を適用した結果の一例を示している。
図のように、例えば、パターン4のエッジ4aのように、見かけ孤立の影響で幅が広がるエッジが存在する。これを補正するために、この記録媒体30に格納されたデータを入力して、前述の見かけ孤立のパターンのエッジを検出して他のエッジとは独立のルールで補正を行う処理(ステップS11〜S17、S21〜S28、S41〜S49、S61〜S69またはS81〜S87)を行う(ステップS95)。なお、第1から4の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理にあるI字部またはT字部の抽出処理(ステップS11、S21、S41、S61)でI字部またはT字部が見つからない場合や、第5の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理にある孤立の検出(ステップS81)で孤立が見つからない場合には、補正を行わず処理を終了する。
以上のように第1から第6の実施の形態のパターンデータ補正方法を適用することで、複雑なレイアウトのパターンに対しても近接効果の影響を適切に補正したマスクを生成することができる。
最後に、上記のパターンデータ補正方法を用いて作成したマスクを、実際の半導体装置の製造に適用した例を説明する。
図19、20、21、22は、半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図である。
まず、図19のようにシリコン基板100中に、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法により、例えば深さ300nmのトレンチに埋め込まれてなる素子分離膜101を形成する。なお、図において、左側の素子領域がN型トランジスタ形成領域であり、右側の素子領域がP型トランジスタ形成領域であるものとする。
次に、図20のように例えば熱酸化法により、素子分離膜101により画定された素子領域上に、犠牲酸化膜102を形成する。そしてフォトリソグラフィーにより、N型トランジスタ形成領域を露出し、P型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜103を形成する。さらに、フォトレジスト膜103をマスクとしてイオン注入を行い、N型トランジスタ形成領域のシリコン基板100中に、P型不純物拡散領域104、105、106を形成する。
ここで、P型不純物拡散領域104は、例えばインジウムイオン(In+)を、加速エネルギーを60keV、ドーズ量を1×1013cm-2としてイオン注入することにより形成する。
また、P型不純物拡散領域105は、例えばインジウムイオンを、加速エネルギーを180keV、ドーズ量を3×1013cm-2としてイオン注入することにより形成する。
P型不純物拡散領域106は、例えばボロンイオン(B+)を、加速エネルギーを150keV、ドーズ量を3×1013cm-2としてイオン注入することにより形成する。
次いで、図21のようにフォトリソグラフィーにより、P型トランジスタ形成領域を露出し、N型トランジスタ形成領域を覆うフォトレジスト膜107を形成する。そしてフォトレジスト膜107をマスクとしてイオン注入を行い、P型トランジスタ形成領域のシリコン基板100中に、N型不純物拡散領域108、109、110を形成する。
ここで、N型不純物拡散領域108は、例えば砒素イオン(As+)を、加速エネルギーを100keV、ドーズ量を5×1012cm-2としてイオン注入することにより形成する。
また、N型不純物拡散領域109は、例えば砒素イオンを、加速エネルギーを150keV、ドーズ量を3×1013cm-2としてイオン注入することにより形成する。
N型不純物拡散領域110は、例えばリンイオン(P+)を、加速エネルギーを300keV、ドーズ量を3×1013cm-2としてイオン注入することにより形成する。
次に、例えば弗酸系の水溶液を用いたウェットエッチングにより、犠牲酸化膜102を除去する。そして、例えば熱酸化法により、犠牲酸化膜102を除去することにより露出する素子領域上に、例えば膜厚11nmのシリコン酸化膜を成長し、図22のようにシリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜111を形成する。そして、ゲート絶縁膜111上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、例えば膜厚100nmのポリシリコン膜(図示せず)を堆積する。その後、ポリシリコン膜上に有機系の反射防止膜112を膜厚80nm程度に塗布し、さらに感光材料であるArF型のポジ型レジストを膜厚250nm〜300nm程度に塗布する。
この状態のウェハ基板に、ArFエキシマレーザを光源とする縮小投影露光装置を用い、前述の第1から第6の実施の形態のパターンデータ補正方法を用いて作成したマスクのパターンを露光する。露光条件は、開口率(NA)が0.7で1/2輪帯照明(σ値:0.425/0.85)とし、露光量を210J/cm2とする。
次いで、熱処理(PEB)及び現像処理を行い、レジストパターン113の形成を行う。そして、このレジストパターン113をマスクに反射防止膜112、ポリシリコン膜及びゲート絶縁膜111をエッチングし、ポリシリコン膜よりなるゲート電極114、115を形成する。ここで、ゲート電極114はN型トランジスタのゲート電極であり、ゲート電極115はP型トランジスタのゲート電極である。
このように、前述の第1から第6の実施の形態のパターンデータ補正方法を用いて作成したマスクを用いて形成されたゲート電極114、115のパターン寸法の均一性を調べたところ、従来のマスクを用いた場合と比べて本発明のパターンデータ補正方法を用いて作成したマスクを適用する場合、寸法の均一性が約4nm改善されることがわかった。
なお、上記では、いずれもマスクを作成する際のパターンデータを補正するためのパターンデータ補正方法について説明したが、ウェハにパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正することにも、同様に適用可能である。
(付記1) フォトマスクまたはウェハ上に半導体装置の設計データに基づいてパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するパターンデータ補正方法において、
前記フォトマスクまたはウェハ上に配置されて第1の方向に対向するパターン間に生じる所定の大きさのスペース部を前記設計データに基づいて検出するステップと、
前記スペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成するステップと、
前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターンの輪郭部のうち、前記対向するパターン間の第2の方向に伸びる前記ダミーパターンのエッジの対向に位置する補正対象エッジを検出するステップと、
検出された前記補正対象エッジに対し、前記輪郭部の他のエッジとは独立に補正を行うステップと、
前記ダミーパターンを除去するステップと、
を有することを特徴とするパターンデータ補正方法。
(付記2) 前記ダミーパターンに対応する前記パターンデータは、前記パターンのパターンデータとは異なるレイヤまたは変数で定義されていることを特徴とする付記1記載のパターンデータ補正方法。
(付記3) 前記パターンがT字状またはI字状に対向する部分に生じる領域を前記スペース部とすることを特徴とする付記1記載のパターンデータ補正方法。
(付記4) 前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターンの輪郭部のうち、前記エッジの対向に位置し且つ前記エッジと同じ長さの領域を抽出することで、前記補正対象エッジを検出することを特徴とする付記1記載のパターンデータ補正方法。
(付記5) 前記ダミーパターンの前記エッジを、近接して並置される前記パターンに接するように移動させて、前記パターンデータの輪郭部において前記エッジが接した領域を抽出することで、前記補正対象エッジを検出することを特徴とする付記1記載のパターンデータ補正方法。
(付記6) 前記ダミーパターンの、前記対向するパターン間の第2の方向に伸びる前記エッジに対し垂直な2つのエッジを延長し、前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターンデータと接する2点で挟まれた領域を抽出することで、前記補正対象エッジを検出することを特徴とする付記1記載のパターンデータ補正方法。
(付記7) 前記エッジの延長線と前記パターンの前記補正対象エッジとがなす角度に応じて、前記補正対象エッジの補正値を決定することを特徴とする付記6記載のパターンデータ補正方法。
(付記8) 前記ダミーパターンと、前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターン間のスペースを埋めるような第2のダミーパターンを形成するステップをさらに有し、
前記第2のダミーパターンと前記パターンが接する領域を抽出することで、前記補正対象エッジを検出することを特徴とする付記1記載のパターンデータ補正方法。
(付記9) 予め所定のルールに従って補正を行った設計データに対して、前記各ステップの処理を行うことを特徴とする付記1記載のパターンデータ補正方法。
(付記10) 前記所定のルールは、前記パターンのライン寸法及び前記パターン間のスペース寸法に応じて補正値を決定する補正ルールであることを特徴とする付記9記載のパターンデータ補正方法。
(付記11) フォトマスクまたはウェハ上に半導体装置の設計データに基づいてパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するパターンデータ補正方法において、
第1のパターンの輪郭部のエッジの中で、第1の方向の所定の距離以内に、対向する第2のパターンの間に生じるスペース部が存在する領域を孤立エッジとして抽出するステップと、
前記スペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成するステップと、
前記対向する第1のパターンと第2のパターン間の第2の方向に伸びる前記ダミーパターンのエッジを抽出するステップと、
前記孤立エッジに対して、前記ダミーパターンの前記エッジの長さと、前記ダミーパターンと前記孤立エッジとの間隔に応じて補正を行うステップと、
前記ダミーパターンを除去するステップと、
を有することを特徴とするパターンデータ補正方法。
(付記12) 前記ダミーパターンに対応する前記パターンデータは、前記パターンのパターンデータとは異なるレイヤまたは変数で定義されていることを特徴とする付記11記載のパターンデータ補正方法。
(付記13) 予め所定のルールに従って補正を行った設計データに対して、前記各ステップの処理を行うことを特徴とする付記11記載のパターンデータ補正方法。
(付記14) 前記所定のルールは、前記パターンのライン寸法及び前記パターン間のスペース寸法に応じて補正値を決定する補正ルールであることを特徴とする付記13記載のパターンデータ補正方法。
(付記15) 半導体装置の製造方法において、
フォトマスクまたはウェハ上に半導体装置の設計データに基づいてパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するために、前記フォトマスクまたはウェハ上に配置されて第1の方向に対向するパターンデータ間に生じる所定の大きさのスペース部を前記設計データに基づいて検出し、前記スペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成し、前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターンの輪郭部のうち、前記対向するパターン間の第2の方向に伸びる前記ダミーパターンのエッジの対向に位置する補正対象エッジを検出し、検出された前記補正対象エッジに対し、前記輪郭部の他のエッジとは独立に補正を行い、前記ダミーパターンを除去するようにして形成したフォトマスクを用いて露光を行う露光工程、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記16) 半導体装置の製造方法において、
フォトマスクまたはウェハ上に半導体装置の設計データに基づいてパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するために、第1のパターンの輪郭部のエッジの中で、第1の方向の所定の距離以内に、対向する第2のパターンの間に生じるスペース部が存在する領域を孤立エッジとして抽出し、前記スペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成し、前記対向する第1のパターンと第2のパターン間の第2の方向に伸びる前記ダミーパターンのエッジを抽出し、前記孤立エッジに対して、前記ダミーパターンの前記エッジの長さと、前記ダミーパターンと前記孤立エッジとの間隔に応じて補正を行い、前記ダミーパターンを除去するようにして形成したフォトマスクを用いて露光を行う露光工程を、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
本発明の実施の形態のパターンデータ補正方法の概略を示す図である。 パターンの例を示す図である。 ダミーパターンを生成したときの様子を示す図である。 第1の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。 I字部またはT字部を定義する一例を示す図である。 T字部と認識されるパターンの例を示す図である。 第2の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。 ダミーパターンのエッジを移動させる様子を示す図である。 第3の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。 ダミーパターンの第2のエッジを延長して補正対象エッジを検出する様子を示す図である。 第4の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。 発生した第2のダミーパターンの例を示す図である。 第5の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。 孤立エッジを検出する様子を示す図である。 補正対象の孤立エッジの対向のスペース部にダミーパターンを生成させた様子を示す図である。 パターン寸法のスペース幅及び突合せ間隔依存性を示す図である。 第6の実施の形態のパターンデータ補正方法の処理の流れを示すフローチャートである。 スペース寸法及びライン寸法に応じて補正したパターンの例を示す図である。 半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図である(その1)。 半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図である(その2)。 半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図である(その3)。 半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図である(その4)。 パターン寸法の疎密依存性を示す図である。 図23で示したような疎密依存性を示すパターンに対して表1の補正テーブルに基づいた寸法補正を加えた結果を示す図である。 補正前のパターンとそのパターンを用いて作成した実際のマスクを示す図であり(A)が補正前のパターン、(B)がマスク像である。 補正前のパターン寸法の疎密依存性を示す図である。 補正後のパターンとそのパターンを用いて作成した実際のマスクを示す図であり(A)が補正後のパターン、(B)がマスク像である。 補正後のパターン寸法の疎密依存性を示す図である。
符号の説明
1、2、3、4 パターン
4a、6a、6b、6c、6d エッジ
5 スペース部
6 ダミーパターン

Claims (10)

  1. フォトマスクまたはウェハ上に半導体装置の設計データに基づいてパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するパターンデータ補正方法において、
    前記フォトマスクまたはウェハ上に配置されて第1の方向に対向するパターン間に生じる所定の大きさのスペース部を前記設計データに基づいて検出するステップと、
    前記スペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成するステップと、
    前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターンの輪郭部のうち、前記対向するパターン間の第2の方向に伸びる前記ダミーパターンのエッジの対向に位置する補正対象エッジを検出するステップと、
    検出された前記補正対象エッジに対し、前記輪郭部の他のエッジとは独立に補正を行うステップと、
    前記ダミーパターンを除去するステップと、
    を有することを特徴とするパターンデータ補正方法。
  2. 前記ダミーパターンに対応する前記パターンデータは、前記パターンのパターンデータとは異なるレイヤまたは変数で定義されていることを特徴とする請求項1記載のパターンデータ補正方法。
  3. 前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターンの輪郭部のうち、前記エッジの対向に位置し且つ前記エッジと同じ長さの領域を抽出することで、前記補正対象エッジを検出することを特徴とする請求項1記載のパターンデータ補正方法。
  4. 前記ダミーパターンの前記エッジを、近接して並置される前記パターンに接するように移動させて、前記パターンデータの輪郭部において前記エッジが接した領域を抽出することで、前記補正対象エッジを検出することを特徴とする請求項1記載のパターンデータ補正方法。
  5. 前記ダミーパターンの、前記対向するパターン間の第2の方向に伸びる前記エッジに対し垂直な2つのエッジを延長し、前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターンデータと接する2点で挟まれた領域を抽出することで、前記補正対象エッジを検出することを特徴とする請求項1記載のパターンデータ補正方法。
  6. 前記エッジの延長線と前記パターンの前記補正対象エッジとがなす角度に応じて、前記補正対象エッジの補正値を決定することを特徴とする請求項5記載のパターンデータ補正方法。
  7. 前記ダミーパターンと、前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターン間のスペースを埋めるような第2のダミーパターンを形成するステップをさらに有し、
    前記第2のダミーパターンと前記パターンが接する領域を抽出することで、前記補正対象エッジを検出することを特徴とする請求項1記載のパターンデータ補正方法。
  8. 予め所定のルールに従って補正を行った設計データに対して、前記各ステップの処理を行うことを特徴とする請求項1記載のパターンデータ補正方法。
  9. フォトマスクまたはウェハ上に半導体装置の設計データに基づいてパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するパターンデータ補正方法において、
    第1のパターンの輪郭部のエッジの中で、第1の方向の所定の距離以内に、対向する第2のパターンの間に生じるスペース部が存在する領域を孤立エッジとして抽出するステップと、
    前記スペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成するステップと、
    前記対向する第1のパターンと第2のパターン間の第2の方向に伸びる前記ダミーパターンのエッジを抽出するステップと、
    前記孤立エッジに対して、前記ダミーパターンの前記エッジの長さと、前記ダミーパターンと前記孤立エッジとの間隔に応じて補正を行うステップと、
    前記ダミーパターンを除去するステップと、
    を有することを特徴とするパターンデータ補正方法。
  10. 半導体装置の製造方法において、
    フォトマスクまたはウェハ上に半導体装置の設計データに基づいてパターンを形成する際に生じる近接効果の影響を補正するために、前記フォトマスクまたはウェハ上に配置されて第1の方向に対向するパターン間に生じる所定の大きさのスペース部を前記設計データに基づいて検出し、前記スペース部を埋めるようなダミーパターンに対応するパターンデータを生成し、前記ダミーパターンに近接して並置される前記パターンの輪郭部のうち、前記対向するパターン間の第2の方向に伸びる前記ダミーパターンのエッジの対向に位置する補正対象エッジを検出し、検出された前記補正対象エッジに対し、前記輪郭部の他のエッジとは独立に補正を行い、前記ダミーパターンを除去するようにして形成したフォトマスクを用いて露光を行う露光工程、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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