JP2008203398A - フォトマスクのパターン補正方法及びフォトマスク - Google Patents
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Abstract
【課題】エッジ分割、評価点を付与し、OPC(Optical Proximity Correction)の技術を用いて近接効果を計算し、エッジ補正を行うようにしたフォトマスクのパターン補正方法及びフォトマスクを提供することを目的とする。
【解決手段】少なくともオリジナルのアウトラインを構成するエッジにエッジ番号を付与するエッジ番号付与ステップと、前記エッジ番号毎にエッジ分割を行い、分割されたエッジの中心に評価点を付与するエッジ分割・評価点配置ステップと、前記評価点毎に影響度を計算し、エッジを移動させるエッジ補正ステップと、入力データのエッジを2分割した場合2つを平均化するプロトタイプエッジ補正ステップと、入力データのエッジを3分割した場合は中心の移動量と同じだけ両端のエッジを移動させるプロトタイプエッジ補正ステップと、を備えていることを特徴とするフォトマスクのパターン補正方法である。
【選択図】図1
【解決手段】少なくともオリジナルのアウトラインを構成するエッジにエッジ番号を付与するエッジ番号付与ステップと、前記エッジ番号毎にエッジ分割を行い、分割されたエッジの中心に評価点を付与するエッジ分割・評価点配置ステップと、前記評価点毎に影響度を計算し、エッジを移動させるエッジ補正ステップと、入力データのエッジを2分割した場合2つを平均化するプロトタイプエッジ補正ステップと、入力データのエッジを3分割した場合は中心の移動量と同じだけ両端のエッジを移動させるプロトタイプエッジ補正ステップと、を備えていることを特徴とするフォトマスクのパターン補正方法である。
【選択図】図1
Description
本発明は、パターン補正方法及びフォトマスクに関し、特にOPC(Optical Proximity Correction)の技術を用いて元データのアウトラインを構成するエッジ毎にパターン補正するパターン補正方法及びそのパターン補正方法を用いて作製したフォトマスクに関する。
半導体デバイスの製造では、フォトマスクを投影露光にて感光層が形成されたウェハ上にパターン露光し、現像等の一連のパターニング処理を行ってレジストパターンを形成する方法が広く用いられている。
このようなフォトマスクは、まず、設計されたCADデータを描画装置用のデータに変換して設計パターンを作製し、フォトレジスト膜が形成されたマスクブランクスに描画装置にてパターン露光し、現像、エッチング等のパターニング処理を行って作製される。
このようなフォトマスクは、まず、設計されたCADデータを描画装置用のデータに変換して設計パターンを作製し、フォトレジスト膜が形成されたマスクブランクスに描画装置にてパターン露光し、現像、エッチング等のパターニング処理を行って作製される。
上記フォトマスクの製造プロセスにおいて、マスクパターンの仕上がり線幅を補正する手段として、バイアス補正という補正手段が用いられている。
このバイアス補正は、パターンの全てのアウトラインを均等に、一定方向にエッジを移動させることで、パターンのデータ上のアウトラインを変更するものである。
図9に、補正前後のパターンの一例を示す。
図9(a)は、Iso Line(孤立したライン)の補正前、バイアス補正後のパターン寸法の例を、図9(b)は、Dense Line(密集したライン)の補正前、バイアス補正後のパターン寸法の例をそれぞれ示す。
このように、バイアス補正は、特定の線幅をマスク上で仕上げるために一般的に使用されているデータ加工手段であるが、Iso LineもDense Lineも一定に補正される。
このバイアス補正は、パターンの全てのアウトラインを均等に、一定方向にエッジを移動させることで、パターンのデータ上のアウトラインを変更するものである。
図9に、補正前後のパターンの一例を示す。
図9(a)は、Iso Line(孤立したライン)の補正前、バイアス補正後のパターン寸法の例を、図9(b)は、Dense Line(密集したライン)の補正前、バイアス補正後のパターン寸法の例をそれぞれ示す。
このように、バイアス補正は、特定の線幅をマスク上で仕上げるために一般的に使用されているデータ加工手段であるが、Iso LineもDense Lineも一定に補正される。
近年の半導体デバイスの小型化・高集積化に伴い、半導体デバイス製造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、露光波長近傍の線幅のパターンを形成する必要がある。
その際、露光時の光の干渉効果が顕著となり、設計パターンの線幅と、ウェハ上に形成されているレジストを、その設計パターンを用いて露光して形成されたレジストパターンの線幅との間に差が生じる、いわゆる光近接効果が問題となっている。
その際、露光時の光の干渉効果が顕著となり、設計パターンの線幅と、ウェハ上に形成されているレジストを、その設計パターンを用いて露光して形成されたレジストパターンの線幅との間に差が生じる、いわゆる光近接効果が問題となっている。
この光近接効果は、孤立ラインと繰り返しラインとの線幅差や、ライン端の縮みなどの現象となって現れ、線幅制御性の低下や合わせマージンの減少を引き起こす。
その結果、トランジスタ特性のばらつきが増大し、最終的にはチップの歩留まり低下などの生産効率や設計マージンに対して悪影響を及ぼしてしまう。このような問題は、特に高集積性が要求される繰り返しメモリセルで致命的となることから、特に0.35μm世代以降のメモリセル製造においては、光強度シミュレーションを自動で行う高精度の光近接効果補正(Optical Proximity Correction)システムが開発されている。
その結果、トランジスタ特性のばらつきが増大し、最終的にはチップの歩留まり低下などの生産効率や設計マージンに対して悪影響を及ぼしてしまう。このような問題は、特に高集積性が要求される繰り返しメモリセルで致命的となることから、特に0.35μm世代以降のメモリセル製造においては、光強度シミュレーションを自動で行う高精度の光近接効果補正(Optical Proximity Correction)システムが開発されている。
この光近接効果補正では、まず、製造する半導体装置のデザインルール程度の間隔距離で、フォトマスクの設計パターンの外縁であるパターンエッジを分割し、ウェハ上に形成されているレジストを転写する露光量を、分割した各パターンエッジにおける光強度分布から求める光強度シミュレーションを行う。
そして、この露光量で各パターンエッジにバイアスをかけて露光した場合に、ウェハ上に転写されるべきレジストパターンである転写レジストパターンと、転写に用いた設計パターンとの間のずれを求め、このずれが最小となるようにマスクパターンを変形して補正する。
そして、この露光量で各パターンエッジにバイアスをかけて露光した場合に、ウェハ上に転写されるべきレジストパターンである転写レジストパターンと、転写に用いた設計パターンとの間のずれを求め、このずれが最小となるようにマスクパターンを変形して補正する。
このような光強度シミュレーションによって、転写レジストパターンを求め、最も設計パターンに近い転写レジストパターンが得られるように変形されたマスクパターンが計算によって求められてきた。
しかし、フォトマスク作製においては、その作製時に用いられる電子線のレジスト内での散乱などによって、フォトマスクに形成されるマスクパターンのコーナーに丸まりが生じてしまう。従来の光近接効果補正を含む光強度シミュレーションでは、このようなコーナーに発生する丸まりを考慮していないため、計算の精度が不足し、光強度シミュレーションが正確に行われないという問題を有する。
しかし、フォトマスク作製においては、その作製時に用いられる電子線のレジスト内での散乱などによって、フォトマスクに形成されるマスクパターンのコーナーに丸まりが生じてしまう。従来の光近接効果補正を含む光強度シミュレーションでは、このようなコーナーに発生する丸まりを考慮していないため、計算の精度が不足し、光強度シミュレーションが正確に行われないという問題を有する。
そこで、フォトマスクに形成されるマスクパターンのコーナーに発生する丸まりを考慮して、正確に光強度シミュレーションされたマスクパターンを生成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記マスクパターン生成方法は、まず、設計パターンの外縁であるパターンエッジから、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程で発生するエッチング変換差の値だけ離れた位置に評価点を付加する(ステップS1)。
次いで、設計パターンが有する線幅を、バイアスせずに露光する場合のシミュレーションを行って露光量を算出する(ステップS2)。
上記マスクパターン生成方法は、まず、設計パターンの外縁であるパターンエッジから、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程で発生するエッチング変換差の値だけ離れた位置に評価点を付加する(ステップS1)。
次いで、設計パターンが有する線幅を、バイアスせずに露光する場合のシミュレーションを行って露光量を算出する(ステップS2)。
そして、エッチング変換差の値と同値のバイアスと、ステップS2にて算出した露光量とを用いて、ウェハ上に形成されたレジストを露光した場合に形成されるレジストパターンである転写レジストパターンを算出する(ステップS3)。
この転写レジストパターンから、その外縁であるレジストエッジの位置を予測して、レジストエッジと、転写に用いた設計パターンに付加した評価点との差を測定し(ステップS4)、この差が最小となるように設計パターンのパターンエッジを移動する(ステップS5)。
この転写レジストパターンから、その外縁であるレジストエッジの位置を予測して、レジストエッジと、転写に用いた設計パターンに付加した評価点との差を測定し(ステップS4)、この差が最小となるように設計パターンのパターンエッジを移動する(ステップS5)。
このようなマスクパターン生成方法を用いることにより、フォトリソグラフィ工程後のエッチング工程においてエッチング変換差が発生する場合であっても、そのエッチング変換差によるウェハ上でのパターンの変動を考慮したマスクパターンを生成することができるとしている。
しかしながら、上記のマスクパターン生成方法では、評価点を付与する際エッジ分割のステップを持っていないため、パターン補正精度が低下する。
近接効果の影響距離は、下記のような特性により決まる。
図7は、ピッチの5%がパターン幅であるパターンA、ピッチの30%がパターン幅であるパターンB、ピッチの50%がパターン幅であるパターンCを所定の領域に配置した例を示す。
パターンA、パターンB、パターンCはパターン幅は同じであるが、周りを含めた面積密度(パターンピッチ)が異なる。
図7は、ピッチの5%がパターン幅であるパターンA、ピッチの30%がパターン幅であるパターンB、ピッチの50%がパターン幅であるパターンCを所定の領域に配置した例を示す。
パターンA、パターンB、パターンCはパターン幅は同じであるが、周りを含めた面積密度(パターンピッチ)が異なる。
図8は、パターン密度を変化した場合のオリジナルパターン幅をx軸に、オリジナルパターン幅と補正パターン幅の差分をy軸に表したグラフである。
パターン密度を変化させてもオリジナルパターン幅が600nmあたりで全てが収束し、集束距離(パターン幅)を影響半径として表せる。
影響半径より遠いものは、収束して一定となる。
特表2003−015272号公報
パターン密度を変化させてもオリジナルパターン幅が600nmあたりで全てが収束し、集束距離(パターン幅)を影響半径として表せる。
影響半径より遠いものは、収束して一定となる。
本発明は、近接効果を含めたパターン補正精度を上げるためになされたもので、OPC(Optical Proximity Correction)の技術を用いて近接効果を計算し、近接効果によるパターンの歪みを打ち消すように予めデータに補正を加えることで仕上がりの寸法をコントロールし、且つ入力データと出力データの頂点数を同じにしてフォトマスクの描画ショット数を増大させないフォトマスクのパターン補正方法を提供することを目的とする。
本発明に於いて上記問題を解決するために、まず請求項1では、少なくともオリジナルのアウトラインを構成するエッジにエッジ番号を付与するエッジ番号付与ステップと、前記エッジ番号毎にエッジ分割を行い、分割されたエッジの中心に評価点を付与するエッジ分割・評価点配置ステップと、前記評価点毎に影響度を計算し、エッジを移動させるエッジ補正ステップと、入力データのエッジを2分割した場合2つを平均化するプロトタイプエッジ補正ステップと、入力データのエッジを3分割した場合は中心の移動量と同じだけ両端のエッジを移動させるプロトタイプエッジ補正ステップと、を備えていることを特徴とするフォトマスクのパターン補正方法としたものである。
また、請求項2では、請求項1に記載のフォトマスクのパターン補正方法を用いてオリジナルアウトラインの補正を行い、パターン描画、現像、エッチング等のパターニング処理を行って作製したことを特徴とするフォトマスクとしたものである。
本発明のフォトマスクのパターン補正方法では、補正対象パターン周辺の近接効果を考慮し、元データのアウトラインを構成するエッジ毎に近接効果を計算し補正することで、最近のアグレッシブにOPCが付加された原型を留めていない形状でもエッジ毎に最適なパターン補正を行うことができる。
また、描画の際のショット数を増やさないための平均化処理を行っているので、精度を保持しながら効率的なパターン描画が可能となる。
また、描画の際のショット数を増やさないための平均化処理を行っているので、精度を保持しながら効率的なパターン描画が可能となる。
以下、本発明の実施形態につき説明する。
図1(a)〜(f)は、本発明のフォトマスクのパターン補正方法のアルゴリズムを概念的に表した説明図である。
まず、オリジナルアウトラインの一例を図1(a)に示す。
次に、エッジ番号付与ステップでは、オリジナルのアウトラインを構成するエッジにエッジ番号1〜6を付与する(図1(b)参照)。
図1(a)〜(f)は、本発明のフォトマスクのパターン補正方法のアルゴリズムを概念的に表した説明図である。
まず、オリジナルアウトラインの一例を図1(a)に示す。
次に、エッジ番号付与ステップでは、オリジナルのアウトラインを構成するエッジにエッジ番号1〜6を付与する(図1(b)参照)。
次に、エッジ分割ステップでは、エッジ番号毎にエッジ分割を行い、分割されたエッジの中心に評価点を付与する(図1(c)参照)。
ここで、エッジ分割では、オリジナルのアウトラインを構成するエッジを長さ、エッジの両端を構成する角度を確認しエッジを分割する。
エッジ分割は、エッジの長さが影響半径の何倍になっているかによって分割の方法が異なってくる。以下、具体的事例について説明する。
(1)エッジの長さが影響半径の2倍(直径)以内に該当するエッジ番号1及び4では、エッジを分割しないで、エッジ番号1及び4の中心に評価点1A及び4Aを配置する。
ここで、エッジ分割では、オリジナルのアウトラインを構成するエッジを長さ、エッジの両端を構成する角度を確認しエッジを分割する。
エッジ分割は、エッジの長さが影響半径の何倍になっているかによって分割の方法が異なってくる。以下、具体的事例について説明する。
(1)エッジの長さが影響半径の2倍(直径)以内に該当するエッジ番号1及び4では、エッジを分割しないで、エッジ番号1及び4の中心に評価点1A及び4Aを配置する。
(2)エッジの長さが影響半径の2倍以上4倍未満で、且つオリジナルのアウトラインを構成するエッジの両端の角度が異なるエッジ番号5及び6では、エッジを2分割し、それぞれのエッジの中心に評価点5A、5B及び評価点6A、6Bを配置する。
(3)エッジの長さが影響半径の2倍以上4倍未満で、且つオリジナルのアウトラインを構成するエッジの両端の角度が同じエッジ番号2及び3では、中心部のエッジが影響半径の2倍(直径)より長くなるように3分割し、それぞれのエッジの中心に評価点2A、2B、2C及び評価点3A、3B、3Cを配置する。
(4)エッジの長さが影響半径の4倍以上では(ここでは該当するエッジ番号はない)、中心部のエッジが影響半径の2倍(直径)より長くなるように3分割し、それぞれのエッジの中心に評価点を配置する。
次に、エッジ補正ステップでは、エッジ分割で配置した評価点毎に影響度を計算し、エッジを移動させる(図1(d)参照)。
ソースデータのエッジを分割することによって派生した新たなエッジを含め全てのエッジで近接効果によるエッジ移動量をモデルベースOPCソフトウェアにて処理し、それを打ち消すようにエッジを図形の内側、外側へ移動させ形状を加工する。
ソースデータのエッジを分割することによって派生した新たなエッジを含め全てのエッジで近接効果によるエッジ移動量をモデルベースOPCソフトウェアにて処理し、それを打ち消すようにエッジを図形の内側、外側へ移動させ形状を加工する。
次に、プロトタイプエッジ補正ステップでは、上記エッジ分割、エッジ移動したエッジ番号毎に再度移動処理を行う(図1(e)参照)。
(a)エッジ分割(1)に該当するエッジ番号1及び4では、1A、4Aの補正量の移動を行う。
(b)エッジ分割(2)に該当するエッジ番号5及び6では、2つの辺の補正量の平均(5Aと5Bの平均、6Aと6Bの平均)を計算し平均分だけの移動を行なう。
(c)エッジ分割(3)に該当するエッジ番号2及び3では、中心部分の補正量を両端のエッジに対しても施し最終データとする。
エッジ番号2の最終データは、2Bによって計算された値を用いる。2A、2Cは2Bの値を入れる。エッジ番号3の最終データは、3Bによって計算された値を用いる。3A、3Cは3Bの値を入れる。
(d)エッジ分割(4)に該当するエッジ番号では、中心部分の補正量を両端のエッジに対しても施し最終データとする。
上記エッジ補正ステップ及びプロトタイプエッジ補正ステップでは、関数が収束するまで繰り返し処理を行う。一般的に、4回から15回程度の繰り返しである。
エッジ補正ステップ及びプロトタイプエッジ補正ステップで補正された補正パターンを図1(e)に示す。
(a)エッジ分割(1)に該当するエッジ番号1及び4では、1A、4Aの補正量の移動を行う。
(b)エッジ分割(2)に該当するエッジ番号5及び6では、2つの辺の補正量の平均(5Aと5Bの平均、6Aと6Bの平均)を計算し平均分だけの移動を行なう。
(c)エッジ分割(3)に該当するエッジ番号2及び3では、中心部分の補正量を両端のエッジに対しても施し最終データとする。
エッジ番号2の最終データは、2Bによって計算された値を用いる。2A、2Cは2Bの値を入れる。エッジ番号3の最終データは、3Bによって計算された値を用いる。3A、3Cは3Bの値を入れる。
(d)エッジ分割(4)に該当するエッジ番号では、中心部分の補正量を両端のエッジに対しても施し最終データとする。
上記エッジ補正ステップ及びプロトタイプエッジ補正ステップでは、関数が収束するまで繰り返し処理を行う。一般的に、4回から15回程度の繰り返しである。
エッジ補正ステップ及びプロトタイプエッジ補正ステップで補正された補正パターンを図1(e)に示す。
上記プロトタイプエッジ補正ステップのエッジ分割(2)に該当するエッジで平均化を行うことによって、図2に示すような現象に対応できる。
図2のエッジ番号1が2分割され、評価点1A、1Bが配置されたとする。評価点1Aの影響半径に図形Xが入るため、エッジ番号1は平均化処理による補正が行われる。
図2のエッジ番号1が2分割され、評価点1A、1Bが配置されたとする。評価点1Aの影響半径に図形Xが入るため、エッジ番号1は平均化処理による補正が行われる。
図3に示すように、エッジ番号1をエッジ分割しないとすると、図形Xは評価点の影響半径に入らないため、エッジ補正ステップだけになる。
図4に、エッジ1の移動量は、エッジ補正ステップを行った場合外側へ3nm、プロトタイプエッジ補正ステップを行った場合外側へ2nmであった。
微少ではあるが図形Xが有る場合と無い場合の補正量の差がはっきりとでた。
微少ではあるが図形Xが有る場合と無い場合の補正量の差がはっきりとでた。
本補正方法は、元データのアウトラインを構成する頂点数を変えないでパターン補正を行うため、エッジが長い場合は中心の近接効果補正の値に依存する。
そのためエッジが長い場合、エッジの両端近傍の図形を考慮することが出来ないが、この補正を適応し効果があるOriginal設計データはOPCが事前に付加されたものであると推測
できるため問題ないと考える(OPC処理で事前にエッジが分解されているため)。
そのためエッジが長い場合、エッジの両端近傍の図形を考慮することが出来ないが、この補正を適応し効果があるOriginal設計データはOPCが事前に付加されたものであると推測
できるため問題ないと考える(OPC処理で事前にエッジが分解されているため)。
本発明のパターン補正方法にて図5(a)のパターンBをパター補正した結果の一例を図5(b)に示す。
本発明のフォトマスクのパターン補正方法を用いてオリジナルアウトラインの補正を行い、パターン描画、現像、エッチング等のパターニング処理を行って作製するフォトマスクについて説明する。
図6(a)〜(f)は、ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の一例を示す説明図である。
まず、石英基板11上に位相シフト層21、フォレジスト層31が形成されたレジスト塗布ブランクス(FEP171/A61/NTAR5)10を準備する(図6(a)参照)。
図6(a)〜(f)は、ハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程の一例を示す説明図である。
まず、石英基板11上に位相シフト層21、フォレジスト層31が形成されたレジスト塗布ブランクス(FEP171/A61/NTAR5)10を準備する(図6(a)参照)。
次に、本発明のパターン補正方法にてパター補正したアウトラインデータをもちいてEB描画装置(JBX−3030)にてパターン描画する(図6(b)参照)。
次に、専用の現像液にて現像処理して、レジストパターン31aを形成する(図6(c)参照)。
次に、ドライエッチング装置にて、レジストパターンをマスクにして位相シフト層21をエッチングし(図6(d)参照)、レジストパターン31aを剥離処理して、位相シフトパターン21aが形成されたフォトマスク100を得ることができる(図5(d)参照)。
1、2、3、4、5、6……エッジ番号
1A、2A、2B、2C、3A、3B、3C、4A、5A、5B、6A、6B……評価点11……石英基板
21……位相シフト層
21a……位相シフトパターン
31……レジスト層
31a……レジストパターン
100……フォトマスク
1A、2A、2B、2C、3A、3B、3C、4A、5A、5B、6A、6B……評価点11……石英基板
21……位相シフト層
21a……位相シフトパターン
31……レジスト層
31a……レジストパターン
100……フォトマスク
Claims (2)
- 少なくともオリジナルのアウトラインを構成するエッジにエッジ番号を付与するエッジ番号付与ステップと、前記エッジ番号毎にエッジ分割を行い、分割されたエッジの中心に評価点を付与するエッジ分割・評価点配置ステップと、前記評価点毎に影響度を計算し、エッジを移動させるエッジ補正ステップと、入力データのエッジを2分割した場合2つを平均化するプロトタイプエッジ補正ステップと、入力データのエッジを3分割した場合は中心の移動量と同じだけ両端のエッジを移動させるプロトタイプエッジ補正ステップと、を備えていることを特徴とするフォトマスクのパターン補正方法。
- 請求項1に記載のフォトマスクのパターン補正方法を用いてオリジナルアウトラインの補正を行い、パターン描画、現像、エッチング等のパターニング処理を行って作製したことを特徴とするフォトマスク。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104678694A (zh) * | 2013-11-26 | 2015-06-03 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 版图修正方法及设备 |
US10255397B2 (en) | 2016-03-25 | 2019-04-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of rasterizing mask layout and methods of fabricating photomask using the same |
-
2007
- 2007-02-19 JP JP2007037537A patent/JP2008203398A/ja active Pending
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CN104678694B (zh) * | 2013-11-26 | 2018-10-16 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 版图修正方法及设备 |
US10255397B2 (en) | 2016-03-25 | 2019-04-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of rasterizing mask layout and methods of fabricating photomask using the same |
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