JP2008070729A - マスクパターン補正方法，マスクパターン補正装置およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】寸法誤差が生ずることを防止して、製品歩留まりを向上させ、スループットを向上させる。
【解決手段】フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、その入射光が入射されたフォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を偏光変化算出部１１が算出する。この後、その算出した変化値の分布に基づいて、マスクパターンを補正部２１が補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マスクパターン補正方法，マスクパターン補正装置およびそのプログラムに関し、設計パターンに対応するようにマスクパターンが形成され、入射光が入射されることによってマスクパターン像を出射し、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ当該マスクパターン像が転写されるフォトマスクにおいて形成さ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，マスクパターン補正装置およびそのプログラムに関する。

半導体装置を製造する際においては、リソグラフィ技術を用いて、微細なパターンを加工している。

ここでは、たとえば、ウエハにおいてパターン加工を施す面に、感光性材料からなるフォトレジスト膜を形成した後に、設計パターンに対応するようにマスクパターンが形成されたフォトマスクを照明し、その照明によって生ずるマスクパターン像をウエハ上に形成されたフォトレジスト膜に露光して転写する。その後、そのマスクパターン像が転写されることによって転写パターンが形成されたフォトレジスト膜を現像し、ウエハの表面にレジストパターンを形成する。そして、そのレジストパターンを、マスクとして、エッチング処理を実施することによってパターン加工する。

リソグラフィ技術においては、デバイスの高集積化や、動作速度の高速化の要求に対応するため、より高い解像度でパターンを微細加工することが求められている。この解像度Ｒは、以下の数式（Ａ）にて示されるように、光源からフォトマスクへ照射する露光光の波長λと、そのフォトマスクのマスクパターン像をレジスト膜に投影する投影レンズの開口数ＮＡとによって規定されるレイリ−の式によって定められる。なお、ここで、ｋは、定数であり、製造プロセスに応じて定められる。

Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡ ・・・（Ａ）

この数式（Ａ）にて示されるように、解像度Ｒは、光源からの露光光の波長λが短く、また、投影レンズの開口数ＮＡが大きくなるに伴って高くなる。このため、露光光の波長λを短波長化すると共に、投影レンズの開口数ＮＡを大きくすることによって、解像度Ｒを向上させている。

たとえば、光源については、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザーを、波長が１９３ｎｍであるＡｒＦエキシマレーザーへ移行することで、解像度の向上を実現させている。

一方で、投影レンズについては、開口数ＮＡが理論限界である１に近づいてきている。このため、投影レンズとフォトレジスト膜との間を、純水などの液体で満たして、実効的な開口数ＮＡを大きくさせる液浸露光方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

すなわち、開口数ＮＡは、光が通過する媒質の屈折率ｎと、その光が形成する角度θとによって、以下の数式（Ｂ）のように示されるために、液浸露光方法においては、光が通過する投影レンズとレジスト膜との間の空間の媒質を、屈折率ｎが１である空気から、たとえば、屈折率ｎが１．４４である純水に置換することによって、１．４４倍の開口数ＮＡが実現され、解像度Ｒを向上することができる。

ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθ ・・・（Ｂ）

また、開口数ＮＡが高くなるに伴って、偏光状態によるコントラストの劣化の度合いが大きくなることに対応するために、フォトマスクへ照明する偏光照明を利用する方法が提案されている（たとえば、特許文献２，非特許文献１参照）。

これは、開口数ＮＡが高くなるに従い、従来のスカラー結像からベクター結像の効果が拡大することが背景に挙げられる。なぜなら、ベクター結像においてライン・アンド・スペースを露光する場合、露光光の電場ベクトルのうち、結像に寄与するのは、そのパターンに平行な成分のみであり、他の成分は、コントラストを低下させてしまうからである。このことから、特に、開口数ＮＡが１を超える、いわゆるＨｙｐｅｒ−ＮＡ領域においては、露光光の偏光状態を調整し、その調整された偏光照明を利用することが必須になってきている。

特開２００５−５７２７８号公報 特開２００５−５５２１号公報 Ｄ．Ｆｌａｇｅｌｌｏ ｅｔ ａｌ．，"Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｗｉｔｈ Ｈｙｐｅｒ−ＮＡ (ＮＡ > １．０) Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ Ｓｕｂ λ／４ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ", Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ， ｖｏｌ． ５７５４， ５３ （２００４）

しかしながら、上記のように偏光照明を利用してリソグラフィ工程を実施する場合においては、光学素子によってその偏光照明の偏光成分が劣化する場合があるために、加工されたパターンの寸法が基準寸法でなく、バラツキが発生する場合がある。つまり、ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が、基準範囲外の値で形成される場合がある。

この不具合は、たとえば、媒質の屈折率が光の電場の振動方向において異なることに起因して生ずる。つまり、複屈折現象が発生することに、主に起因する。これは、たとえば、製造工程における熱応力や、素子を保持する際の機械的応力が、フォトマスクなどの光学素子において不均一に分布することなどに一因がある。たとえば、５ｎｍ／ｃｍの複屈折率において、２ｎｍの転写パターンの寸法誤差が生ずる場合があるため、フォトマスクにおいて硝材として合成石英を用いて、１０〜２０ｎｍ／ｃｍ程度の複屈折率を有する場合には、上記の不具合が顕在化する場合がある。

このように、加工後のパターンに寸法誤差が生ずる場合があるために、製品歩留まりが低下して、スループットを向上することが困難な場合があった。

したがって、本発明は、寸法誤差が生ずることを防止して、製品歩留まりを向上させ、スループットを向上可能なマスクパターン補正方法，マスクパターン補正装置およびそのプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のマスクパターン補正方法は、設計パターンに対応するようにマスクパターンが形成され、入射光が入射されることによってマスクパターン像を出射し、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ当該マスクパターン像が転写されるフォトマスクにおいて、当該フォトマスクに形成さ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であって、前記フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、前記入射光が入射された前記フォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を算出する偏光変化算出工程と、前記偏光変化算出工程において算出された前記変化値の分布に基づいて、前記マスクパターンを補正する補正工程とを有する。

上記課題を解決するために、本発明のマスクパターン補正装置は、設計パターンに対応するようにマスクパターンが形成され、入射光が入射されることによってマスクパターン像を出射し、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ当該マスクパターン像が転写されるフォトマスクにおいて、当該フォトマスクに形成されるマスクパターンを補正するマスクパターン補正装置であって、前記フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、前記入射光が入射された前記フォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を算出する偏光変化算出部と、前記偏光変化算出部にて算出された前記変化値の分布に基づいて、前記マスクパターンを補正する補正部とを有する。

上記課題を解決するために、本発明のプログラムは、設計パターンに対応するようにマスクパターンが形成され、入射光が入射されることによってマスクパターン像を出射し、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ当該マスクパターン像が転写されるフォトマスクにおいて、当該フォトマスクに形成されるマスクパターンをコンピュータに補正させるプログラムであって、前記フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、前記入射光が入射された前記フォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を算出する偏光変化算出部と、前記偏光変化算出部にて算出された前記変化値の分布に基づいて、前記マスクパターンを補正する補正部とのぞれぞれとして、前記コンピュータを機能させる。

本発明においては、フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、その入射光が入射されたフォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を算出する。そして、その算出された変化値の分布に基づいて、マスクパターンを補正する。

本発明によれば、寸法誤差が生ずることを防止して、製品歩留まりを向上させ、スループットを向上させるマスクパターン補正方法，マスクパターン補正装置およびそのプログラムを提供することができる。

本発明にかかる実施形態について説明する。

（装置）
図１は、本発明にかかる実施形態において、マスクパターン補正装置１を示す機能ブロック図である。

本実施形態のマスクパターン補正装置１は、コンピュータと、そのコンピュータに所定の動作を実行させるプログラムを記憶するメモリとを含むように構成されており、設計パターンに対応するようにマスクパターンが形成され、入射光が入射されることによってマスクパターン像を出射し、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ当該マスクパターン像が転写されるフォトマスクにおいて形成するマスクパターンを補正する。本実施形態においては、マスクパターン補正装置１は、図１に示すように、偏光変化算出部１１と補正部２１とのそれぞれとして、コンピュータを実行させるプログラムをメモリが記憶している。各部について、順次、説明する。

偏光変化算出部１１について説明する。

偏光変化算出部１１は、フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、入射光が入射されたフォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を算出する。

本実施形態においては、偏光変化算出部１１は、複屈折性測定データ取得部１１１と、入射光偏光状態測定データ取得部１１２と、入射光ＩＰＳ算出部１１３と、出射光偏光状態算出部１１４と、出射光ＩＰＳ算出部１１５と、変化値算出部１１６とを有しており、各部としてコンピュータを実行させるプログラムをメモリが記憶している。なお、ここで、ＩＰＳは、「Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ ｓｔａｔｅ」であり、露光光が最適な偏光状態にどの程度近いかを示す指標であり、最適の場合が１を示し、最適な偏光状態でない場合には０に近づく。各部について説明する。

複屈折性測定データ取得部１１１は、入射光が入射されるフォトマスクの面において入射光が複屈折する際の複屈折率と光学軸との分布について測定されたデータを取得し記憶する。

入射光偏光状態測定データ取得部１１２は、フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態の分布について測定されたデータを取得し記憶する。

入射光ＩＰＳ算出部１１３は、入射光偏光状態測定データ取得部１１２にて得られた入射光の偏光状態の分布に基づいて、フォトマスクにおいて入射される入射光のＩＰＳの分布を算出する。

出射光偏光状態算出部１１４は、入射光が入射されたフォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態の分布についてのデータを算出し記憶する。

出射光ＩＰＳ算出部１１５は、出射光偏光状態算出部１１４にて得られた出射光の偏光状態の分布に基づいて、フォトマスクにおいて出射される出射光のＩＰＳの分布を算出する。

変化値算出部１１６は、入射光ＩＰＳ算出部１１３にて算出された入射光のＩＰＳと、出射光ＩＰＳ算出部１１５にて算出された出射光のＩＰＳとを差分処理することによって、フォトマスクにおいて偏光状態の特性値が変化した変化値の分布を算出する。

補正部２１について説明する。

補正部２１は、偏光変化算出部１１において算出された変化値の分布に基づいて、マスクパターンを補正する。

本実施形態においては、補正部２１は、転写パターンシミュレーション部２０１を含む。

転写パターンシミュレーション部２０１は、変化値算出部にて算出した変化値の分布に基づいて、入射光がフォトマスクへ入射されることによってフォトレジスト膜において転写される転写パターンをシミュレートする。

そして、補正部２１は、その転写パターンシミュレーション部２０１にてシミュレートされた転写パターンが設計パターンに対応して形成されるように、マスクパターンを補正する。

（動作）
以下より、本実施形態のマスクパターン補正装置１がマスクパターンを補正する際の動作について説明する。

図２は、本発明にかかる実施形態において、マスクパターン補正装置１の動作の要部を示すフロー図である。

まず、図２に示すように、偏光状態の変化値の分布を算出する（Ｓ１１）。

ここでは、フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、その入射光が入射されたフォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を、偏光変化算出部１１が算出する。

図３は、本発明にかかる実施形態において、偏光状態の変化値の分布を算出する際のフロー図である。

偏光状態の変化値の分布を算出する際には、図３に示すように、フォトマスクの複屈折性を測定する（Ｓ１１１）。

ここでは、入射光が入射されるフォトマスクの面において、その入射光が複屈折する際の複屈折率と光学軸との分布を測定する。たとえば、ＨＩＮＤＳ社のＥｘｉｃｏｒシステムを用いて、本測定を実施する。

そして、その入射光が入射されるフォトマスクの面において入射光が複屈折する際の複屈折率と光学軸との分布について測定されたデータを、複屈折性測定データ取得部１１１が取得して記憶する。

つぎに、図３に示すように、入射光の偏光状態を測定する（Ｓ１２１）。

ここでは、フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態として、楕円率と方位角と偏光度（ＤＯＰ：Ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）のそれぞれを測定し、ストークスパラメータを求める。

本実施形態においては、たとえば、楕円率０．１８，方位角９０°，偏光度０．９５が測定され、以下の数式（１）に示すように、ストークスパラメータが算出された。なお、数式（１）のようなストークスパラメータは、一種のベクトルとみなすことが出来る。これをストークスベクトルと呼称する。

つぎに、図３に示すように、入射光のＩＰＳの分布を算出する（Ｓ１３１）。

ここでは、上記のように測定された入射光の偏光状態の分布に基づいて、フォトマスクにおいて入射される入射光のＩＰＳの分布を入射光ＩＰＳ算出部１１３が算出する。

本実施形態においては、ライン・アンド・スペースのマスクパターンにおいて長手方向がｙ方向である場合には、以下の数式（２）に示すようにして、ＩＰＳｙが算出される。このため、上記の数式（１）に示すように算出されたストークスパラメータの結果を用いて、ＩＰＳが０．９５であることが算出された。

つぎに、図３に示すように、出射光の偏光状態の分布を算出する（Ｓ１４１）。

ここでは、入射光が入射されたフォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態の分布を出射光偏光状態算出部１１４が算出する。

具体的には、上記のようにして算出されたフォトマスクにおける複屈折分布と入射光の偏光状態とのデータを用いて、その出射光の偏光状態の分布を算出する。ここでは、フォトマスクにおける複屈折分布を、以下の数式（３）に示すように、ミューラーマトリクス（Ｍｕｅｌｌｅｒｍａｔｒｉｘ）Ｍに対応するように求めた後に、そのミューラーマトリクスＭと、入射ビームのストークスパラメータより求められる、ストークスベクトルとの積を算出することで、出射光の偏光状態の分布を求める。たとえば、フォトマスク内のある１点での複屈折率が、１４．８７ｎｍ／ｃｍであって、方位角が１３５．６９°である場合には、数式（３）に示すようなミューラーマトリクスＭが得られるため、このミューラーマトリクスＭと、数式（１）に示すように算出された入射光のストークスパラメータとを乗ずることによって、以下の数式（４）に示すように、出射光の偏光状態がストークスパラメータとして算出される。

このため、この数式（４）の結果より、フォトマスクを透過する露光光の偏光状態は、楕円率０．３２，方位角８９．８７°，偏光度０．９５であることが算出された。

つぎに、図３に示すように、出射光のＩＰＳの分布を算出する（Ｓ１５１）。

ここでは、上記のように測定された出射光の偏光状態の分布に基づいて、フォトマスクにおいて出射される出射光のＩＰＳの分布を出射光ＩＰＳ算出部１１４が算出する。

本実施形態においては、上記の入射光のＩＰＳの場合と同様に算出処理を実施することで、ＩＰＳが０．８７であることが算出された。

つぎに、図３に示すように、フォトマスクへ入射する入射光と、そのフォトマスクから出射する出射光との間において偏光状態の特性値が変化する変化値の分布を算出する（Ｓ１６１）。

ここでは、上記のように算出された入射光のＩＰＳと、出射光のＩＰＳとを差分処理することによって、その変化値の分布を変化値算出部１１６が算出する。

本実施形態においては、上記のように、入射光のＩＰＳが０．９５、出射光のＩＰＳが０．８７として算出されたため、この部分に関しては、入射光のＩＰＳと出射光のＩＰＳとの変化値ΔＩＰＳは、０．０８であることが算出される。

上記のようにして、偏光状態の変化値の分布を算出した後には、図２に示すように、マスクパターンを補正する（Ｓ２１）。

ここでは、上記のようにして算出された変化値の分布に基づいて、マスクパターンを補正部２１が補正する。

図４は、本発明にかかる実施形態において、マスクパターンを補正する際のフロー図である。

マスクパターンを補正する際には、図４に示すように、転写パターン寸法をシミュレートする（Ｓ２１１）。

ここでは、上記のように変化値算出部１１６が算出した変化値の分布に基づいて、入射光がフォトマスクへ入射されることによってフォトレジスト膜において転写される転写パターンを、転写パターンシミュレーション部２０１がシミュレートする。たとえば、フォトマスクを透過した後の出射光の偏光状態を考慮して、リソグラフィシミュレーションを実施することによって、転写パターン寸法を算出する。

具体的には、上述したように、フォトマスク内での任意の点での複屈折率が１４．８７ｎｍ／ｃｍ，方位角が１３５．６９°であった場合、楕円率０．１８，方位角９０°，偏光度０．９５である入射光に対するフォトマスク透過後の出射光が、楕円率０．３２，方位角８９．８７°，偏光度０．９５の偏光状態であったため、これらを引数とすると共に、以下の表１に示すような転写条件にてリソグラフィシミュレーションを実施することによって、６５ｎｍ幅でｙ方向に延在するラインパターンが、６５ｎｍ幅のスペースを介してｘ方向に繰り返された１：１のライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）パターンをマスクパターンとした際の転写パターン寸法を求める。

この結果、フォトマスクにて複屈折が発生せずに、出射光の偏光状態が入射光の偏光状態と同様であると仮定した場合には、転写パターン寸法が６５ｎｍであると算出されたのに対して、上記のように出射光の偏光状態が変化した場合には、転写パターン寸法が６６ｎｍであると算出された。そして、この処理をフォトマスクの各点について順次実施する。

つぎに、図４に示すように、フォトマスクにおける入射光と出射光の間において変化する偏光状態の特性値の変化値と、転写パターン寸法との相関式を導く（Ｓ２２１）。

ここでは、上記の変化値と転写パターン寸法との相関式を、上記において転写パターンシミュレーション部２０１がシミュレートした転写パターン寸法と、変化値算出部１１６が算出した変化値ΔＩＰＳとを用いて、補正部２１が算出する。

図５は、本発明にかかる実施形態において、フォトマスクにおける入射光と出射光の間において変化する偏光状態の特性値の変化値ΔＩＰＳと、その変化値ΔＩＰＳにてシミュレートされた転写パターン寸法ＣＤｐとをプロットしたグラフを示す図である。ここで、横軸は、変化値ΔＩＰＳであり。縦軸は、転写パターン寸法ＣＤｐである。

上記したように、変化値ΔＩＰＳが０である場合には、転写パターン寸法ＣＤｐが基準値の６５ｎｍとして算出され、変化値ΔＩＰＳが０．０７である場合には、転写パターン寸法ＣＤｐが基準値と異なる値である６６ｎｍとして算出される。このため、これらの点の他に、フォトマスクの各点について上記にて得た各データをプロットすることにより、図５に示すようなグラフが形成される。

したがって、図５に示すような各データを１次式にフィッティング処理することで、以下の数式（５）に示すような、相関式を得ることができる。

また、ここでは、基準マスクパターン寸法である６５ｎｍを中心とした所定範囲Ｒのマスクパターン寸法についても、上記と同様に相関式を算出する。

図６は、本発明にかかる実施形態において、フォトマスクにおける入射光と出射光の間において変化する偏光状態の特性値の変化値ΔＩＰＳと、その変化値ΔＩＰＳにてシミュレートされた転写パターン寸法ＣＤｐとを、基準マスクパターン寸法である６５ｎｍを中心とした所定範囲Ｒのマスクパターン寸法についてプロットしたグラフを示す図である。ここで、横軸は、変化値ΔＩＰＳであり。縦軸は、転写パターン寸法ＣＤｐである。

本実施形態においては、図６に示すように、Ｒを「基準マスクパターン寸法±２（ｎｍ）」として、マスクパターン寸法が、たとえば、６３ｎｍ，６４ｎｍ，６５ｎｍ，６６ｎｍ，６７ｎｍのそれぞれの場合についてプロットし、各マスクパターン寸法について上記のような相関式を導いた。

つぎに、図４に示すように、転写パターン寸法とマスクパターン寸法との関係を、偏光状態の変化による特性値の変化値ΔＩＰＳに関連付けて求める（Ｓ２３１）。

図７は、本発明にかかる実施形態において、転写パターン寸法とマスクパターン寸法との関係を、偏光状態の変化による特性値の変化値ΔＩＰＳに関連付けたグラフを示す図である。

ここでは、上記において求めた変化値と転写パターン寸法との相関式と、変化値算出部１１６が算出した特性の変化値ΔＩＰＳとを用いて、図７に示すように、転写パターン寸法とマスクパターン寸法との関係を、偏光状態の変化による特性値の変化値ΔＩＰＳに関連付けて補正部２１が算出する。

つぎに、図４に示すように、マスクパターンを補正する（Ｓ２４１）。

ここでは、上記のようにシミュレートされた転写パターンが設計パターンに対応して形成されるように、補正部２１がマスクパターンを補正する。具体的には、偏光状態の変化による特性値の変化値ΔＩＰＳに関連付けて求められた転写パターン寸法とマスクパターン寸法との関係に基づいて、マスクパターンを補正する。

図８は、本発明にかかる実施形態において、偏光状態の変化による特性値の変化値ΔＩＰＳと、補正した後のマスクパターン寸法Ｄとの関係をグラフにて示す図である。図８においては、転写パターン寸法の目標値が６５ｎｍである場合について示している。

本実施形態においては、たとえば、基準の設計パターン寸法が６５ｎｍであるが、フォトマスクによる偏光状態の変化による特性の変化値ΔＩＰＳが０．４であった場合、転写パターン寸法が基準の設計パターン寸法でない場合には、図８に示すように、マスクパターン寸法を、基準寸法である６５ｎｍから６４ｎｍに補正する。

そして、このような補正処理を、フォトマスクの各点について実施し、補正後のマスクパターンを記憶する。

図９は、本発明にかかる実施形態において、フォトマスクにおいて形成する補正後のマスクパターン寸法の面内分布を示す図である。

本実施形態においては、フォトマスクの中心から右上と左下に対応する領域については、フォトマスクによる偏光状態の変化によって転写パターン寸法が基準寸法である６５ｎｍ幅より大きくなる傾向にあるために、図９に示すように、マスクパターン寸法（Ｍａｓｋ ＣＤ）を、転写パターン寸法と基準寸法との差に応じて、基準寸法よりも小さくなるように補正している。また、フォトマスクの中心から右下と左上に対応する領域については、フォトマスクによる偏光状態の変化によって転写パターン寸法が基準寸法である６５ｎｍ幅より小さくなる傾向にあるために、図９に示すように、マスクパターン寸法を、転写パターン寸法と基準寸法との差に応じて、基準寸法よりも大きくなるように補正している。

以上のように、本実施形態は、フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、その入射光が入射されたフォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を算出する。ここでは、入射光が入射されるフォトマスクの面において、その入射光が複屈折する際の複屈折率と光学軸との分布を測定する。また、フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態の分布を測定した後に、その測定された入射光の偏光状態の分布に基づいて、フォトマスクにおいて入射される入射光のＩＰＳの分布を算出する。また、その入射光が入射されたフォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態の分布を算出した後に、その算出された出射光の偏光状態の分布に基づいて、フォトマスクにおいて出射される出射光のＩＰＳの分布を算出する。そして、その入射光のＩＰＳと出射光のＩＰＳとを差分処理することによって、その変化値ΔＩＰＳの分布を算出する。

この後、その算出した変化値の分布に基づいて、マスクパターンを補正する。ここでは、上記にて算出した変化値ΔＩＰＳの分布に基づいて、入射光がフォトマスクへ入射されることによってフォトレジスト膜において転写される転写パターンをシミュレートする。そして、その転写パターンが設計パターンに対応して形成されるように、マスクパターンを補正する。

そして、この補正後のマスクパターンをフォトマスクに形成した後に、露光を実施し、転写パターンを転写する。

図１０は、本発明にかかる実施形態において、補正前と補正後とのそれぞれのマスクパターンをフォトマスクに形成した場合において、転写された転写パターンの寸法分布を示す図である。図１０において、図１０（Ａ）は、補正前のマスクパターンを形成した場合であり、図１０（Ｂ）は、上記の補正処理を実施後のマスクパターンを形成した場合を示している。

図１０において図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）とに示すように、補正後のマスクパターンを形成したフォトマスクを用いた場合は、補正前のマスクパターンを形成した場合に比べて、転写パターンの寸法ＣＤが均一であり、基準寸法である６５ｎｍとほぼ同じ寸法である。具体的には、補正前のマスクパターンの場合には、転写パターンの寸法誤差が３σにて０．９ｎｍであるのに対して、補正後のマスクパターンの場合には、その寸法誤差が３σにて０．３ｎｍであり、本実施形態のマスクパターン補正が有効であることが確認された。

このため、本実施形態は、フォトマスクによって入射光の偏光成分が劣化する場合があっても、補正後のマスクパターンが形成されたフォトマスクを用いることによって、転写パターン寸法が基準寸法になるように形成された半導体装置を製造することができる。

したがって、本実施形態は、寸法誤差が生ずることを防止して、製品歩留まりを向上させ、スループットを向上させることができる。

なお、本発明の実施に際しては、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

たとえば、上記においては、リソグラフィシミュレータを用いて、転写パターン寸法を算出する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、実際の露光を実施し、その露光の実施によって形成された転写パターンの寸法を実測したデータを用いてもよい。

図１は、本発明にかかる実施形態において、マスクパターン補正装置１を示す機能ブロック図である。 図２は、本発明にかかる実施形態において、マスクパターン補正装置１の動作の要部を示すフロー図である。 図３は、本発明にかかる実施形態において、偏光状態の変化値の分布を算出する際のフロー図である。 図４は、本発明にかかる実施形態において、マスクパターンを補正する際のフロー図である。 図５は、本発明にかかる実施形態において、フォトマスクにおける入射光と出射光の間において変化する偏光状態の特性値の変化値ΔＩＰＳと、その変化値ΔＩＰＳにてシミュレートされた転写パターン寸法ＣＤｐとをプロットしたグラフを示す図である。 図６は、本発明にかかる実施形態において、フォトマスクにおける入射光と出射光の間において変化する偏光状態の特性値の変化値ΔＩＰＳと、その変化値ΔＩＰＳにてシミュレートされた転写パターン寸法ＣＤｐとを、基準マスクパターン寸法である６５ｎｍを中心とした所定範囲Ｒのマスクパターン寸法についてプロットしたグラフを示す図である。 図７は、本発明にかかる実施形態において、転写パターン寸法とマスクパターン寸法との関係を、偏光状態の変化による特性値の変化値ΔＩＰＳに関連付けたグラフを示す図である。 図８は、本発明にかかる実施形態において、偏光状態の変化による特性値の変化値ΔＩＰＳと、補正した後のマスクパターン寸法Ｄとの関係をグラフにて示す図である。 図９は、本発明にかかる実施形態において、フォトマスクにおいて形成する補正後のマスクパターン寸法の面内分布を示す図である。 図１０は、本発明にかかる実施形態において、補正前と補正後とのそれぞれのマスクパターンをフォトマスクに形成した場合において、転写された転写パターンの寸法分布を示す図である。

符号の説明

１…マスクパターン補正装置、１１…偏光変化算出部、２１…補正部、１１１…複屈折性測定データ取得部、１１２…入射光偏光状態測定データ取得部、１１３…入射光ＩＰＳ算出部、１１４…出射光偏光状態算出部、１１５…出射光ＩＰＳ算出部、１１６…変化値算出部、２０１…転写パターンシミュレーション部

Claims (5)

1. 設計パターンに対応するようにマスクパターンが形成され、入射光が入射されることによってマスクパターン像を出射し、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ当該マスクパターン像が転写されるフォトマスクにおいて、当該フォトマスクに形成さ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であって、
   前記フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、前記入射光が入射された前記フォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を算出する偏光変化算出工程と、
   前記偏光変化算出工程において算出された前記変化値の分布に基づいて、前記マスクパターンを補正する補正工程と
   を有する
   マスクパターン補正方法。
2. 前記偏光状態算出工程は、
   前記入射光が入射される前記フォトマスクの面において前記入射光が複屈折する際の複屈折率と光学軸との分布を測定する複屈折性測定工程と、
   前記フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態の分布を測定する入射光偏光状態測定工程と、
   前記入射光偏光状態測定工程にて測定された入射光の偏光状態の分布に基づいて、前記フォトマスクにおいて入射される前記入射光のＩＰＳの分布を算出する入射光ＩＰＳ算出工程と、
   前記入射光が入射された前記フォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態の分布を算出する出射光偏光状態算出工程と、
   前記出射光偏光状態算出工程にて算出された出射光の偏光状態の分布に基づいて、前記フォトマスクにおいて出射される前記出射光のＩＰＳの分布を算出する出射光ＩＰＳ算出工程と、
   前記入射光ＩＰＳ算出工程にて算出された前記入射光のＩＰＳと、前記出射光ＩＰＳ算出工程にて算出された前記出射光のＩＰＳとを差分処理することによって、前記変化値の分布を算出する変化値算出工程と
   を有する
   請求項１に記載のマスクパターン補正方法。
3. 前記補正工程は、
   前記変化値算出工程にて算出した前記変化値の分布に基づいて、前記入射光が前記フォトマスクへ入射されることによって前記フォトレジスト膜において転写される転写パターンをシミュレートする転写パターンシミュレーション工程
   を有し、
   前記転写パターンシミュレーション工程においてシミュレートされた転写パターンが前記設計パターンに対応して形成されるように、前記マスクパターンを補正する
   請求項２に記載のマスクパターン補正方法。
4. 設計パターンに対応するようにマスクパターンが形成され、入射光が入射されることによってマスクパターン像を出射し、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ当該マスクパターン像が転写されるフォトマスクにおいて、当該フォトマスクに形成されるマスクパターンを補正するマスクパターン補正装置であって、
   前記フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、前記入射光が入射された前記フォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を算出する偏光変化算出部と、
   前記偏光変化算出部にて算出された前記変化値の分布に基づいて、前記マスクパターンを補正する補正部と
   を有する
   マスクパターン補正装置。
5. 設計パターンに対応するようにマスクパターンが形成され、入射光が入射されることによってマスクパターン像を出射し、ウエハに形成されたフォトレジスト膜へ当該マスクパターン像が転写されるフォトマスクにおいて、当該フォトマスクに形成されるマスクパターンをコンピュータに補正させるプログラムであって、
   前記フォトマスクにおいて入射される入射光の偏光状態と、前記入射光が入射された前記フォトマスクにおいて出射する出射光の偏光状態との間にて変化する特性値の変化値の分布を算出する偏光変化算出部と、
   前記偏光変化算出部にて算出された前記変化値の分布に基づいて、前記マスクパターンを補正する補正部と
   のぞれぞれとして、前記コンピュータを機能させるプログラム。