JP2012198411A - マスクパターン補正方法、マスクパターン補正プログラムおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレアを考慮したマスクパターン補正を高速かつ高精度に行うことができるマスクパターン補正方法を提供すること。
【解決手段】実施形態のマスクパターン補正方法では、レイアウト中のパターンの種類毎に、基準フレア値におけるマスクパターン補正量を基準マスク補正量として算出するとともに、フレア値の変化量に対するマスクパターン補正量の変化量を変化量情報として算出する。そして、前記パターンと、前記基準マスク補正量と、前記変化量情報と、を対応付けした対応付け情報から、前記パターンに対応する基準マスク補正量および変化量情報を抽出する。さらに、前記パターンが配置される配置位置でのフレア値と前記基準フレア値との差分であるフレア差分と、抽出した基準マスク補正量および変化量情報とに基づいて、前記パターンのフレア値に応じたマスクパターンを作成する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、マスクパターン補正方法、マスクパターン補正プログラムおよび半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置（半導体集積回路）の製造に用いられる露光装置では、パターンの微細化に伴い、ＡｒＦより波長の短いＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）が用いられている。露光光の短波長化によって露光転写パターンの解像性が上がり、微細なパターン形成が可能となる一方で、この短波長化に伴い装置構成や露光方法などが従来の露光方法から変化している。大きく変わる点としては、投影光学系が挙げられる。従来の投影光学系では、屈折レンズが用いられていたが、ＥＵＶ露光では光吸収と屈折率の関係からＥＵＶが屈折レンズを透過しない。このため、ＥＵＶ露光装置では、従来の屈折レンズは使えず、ミラーなどの反射光学系を用いる必要がある。

ミラーの製造においては、表面を研磨する必要があるが、完全にはフラットに仕上げることができず、ミラー表面に凸凹（ラフネス）ができてしまう。このラフネスがあると、パターン露光時に、ミラー表面に照射された露光光が乱反射し、ウエハのレジスト面上の意図しない領域に散乱光が降りかかる。このため、ウエハ上でのコントラストが低下し、パターン像をぼやけさせ、その結果、仕上がり寸法（仕上がりパターン形状）が所望通りにならないといった問題を引き起こす。

ミラー表面で乱反射された露光光はフレアと呼ばれ、ＥＵＶにおいてはパターン形成精度を劣化させる大きな要因の１つとされている。また、フレアの量は、周囲からの散乱光の被りが原因しているので、周囲のパターン密度（明るさ）によって変化する。従って、同じマスクパターンであっても、場所（パターン配置位置）によって仕上がり寸法が異なるという問題が発生する。このため、フレアを考慮したマスクパターン補正を高速かつ高精度に行う技術が求められている。

米国特許第６６２５８０２号公報 米国特許第６８９８７８１号公報 特表２００７−５２４２５５号公報 特開平１１−１６８０６５号公報

本発明が解決しようとする課題は、フレアを考慮したマスクパターン補正を高速かつ高精度に行うことができるマスクパターン補正方法、マスクパターン補正プログラムおよび半導体装置の製造方法を提供することである。

実施形態によれば、マスクパターン補正方法が提供される。本マスクパターン補正方法では、補正を行うレイアウト中のパターンの配置種類毎に、ウエハ転写シミュレーションによって基準フレア値における補正量を基準マスク補正量として算出するとともに、フレア値の変化に対するマスク補正量の変化量を変化量情報として算出する。そして、前記パターンと、前記基準マスク補正量と、前記変化量情報と、を対応付けした対応付け情報を作成する。

その後、パターンを補正する際、該パターンに対応する基準マスク補正量および変化量情報を、前記対応付け情報から抽出する。そして、前記パターンが配置される配置位置でのフレア値と前記基準フレア値との差分であるフレア差分と、抽出した変化量情報に基づいて、フレアの変化に対する差分補正量を算出する。そして、前記差分補正量および前記基準マスク補正量を用いて、前記パターンのフレア値に応じたマスクパターンを作成する。

図１は、第１の実施形態に係るマスクパターン補正装置の構成を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係るマスクパターン補正処理の処理手順を示すフローチャートである。 図３は、テーブルの構成例を示す図である。 図４は、フレア値毎のフレア補正を説明するための図である。 図５は、第２の実施形態に係るマスクパターン補正装置の構成を示すブロック図である。 図６は、第２の実施形態に係るマスクパターン補正処理の処理手順を示すフローチャートである。 図７は、第２の実施形態に係るマスクパターン補正処理を説明するための図である。 図８は、階層処理を用いた光近接効果補正を説明するための図である。 図９は、マスクパターン補正装置のハードウェア構成を示す図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態に係るマスクパターン補正方法、マスクパターン補正プログラムおよび半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るマスクパターン補正装置の構成を示すブロック図である。マスクパターン補正装置１Ａは、半導体装置（半導体集積回路）の形成に用いるマスクパターンを作成するコンピュータなどである。マスクパターン補正装置１Ａは、レイアウトパターンデータ（短にパターンとも呼ぶ）を用いて、フレア補正したマスクパターンデータを作成する。

本実施形態のマスクパターン補正装置１Ａは、入力されたレイアウトパターンに対しフレアの影響によるウエハ上に仕上がるパターン寸法の変動を補正すべく、まず基準となるフレア値における補正量（基準補正量）をウエハ転写シミュレーション等用いて求める。そしてそれと共に、フレア量の変化に対する補正量の変化量（以下フレア補正感度と称する）も求める。その後、該フレア補正感度より、補正対象のパターン位置におけるフレア値と該基準となるフレア値との差分であるフレア差分からフレアの差分補正量を求め、前記基準フレア値における補正量に足し合わせてマスクパターンの補正を行なう。

また、このとき、マスクパターン補正装置１Ａは、基準補正量とフレア補正感度を検索参照できるようにテーブル化しておく。これにより、以降、テーブル内に登録されたパターンと同一のパターンを補正する場合、マスクパターン補正装置１Ａは、ウエハ転写シミュレーションを使うことなくテーブルを用いてマスクパターン補正を行うことができる。具体的には、マスクパターン補正装置１Ａは、補正するパターンのフレア値と基準フレア値との差分であるフレア差分と、テーブルに登録されているフレア補正感度と、テーブルに登録されている基準補正量（基準フレア値でのマスクパターン補正量）と、を用いてパターン補正を行う。

マスクパターン補正装置１Ａは、入力部５１、出力部５２、検索部５、テーブル作成部１０、パターン補正部３０、記憶部２０Ａを備えている。入力部５１は、マスクパターンの作成（フレア補正）に必要な種々の情報を入力して記憶部２０Ａに記憶させる。入力部５１へは、例えば、半導体装置の設計レイアウト、設計レイアウト内のパターン位置毎のフレア値などが入力される。フレア値は、設計パターンが配置される位置（ショット内座標）によって変わる値であり、本実施形態では予め外部装置（フレア値算出装置など）が算出しておくものとする。

テーブル作成部１０は、基準フレア値における補正対象パターンについてウエハ転写シミュレーション等を用いて最適な補正量を求める処理（基準補正量算出部１２）と、フレア量が変化したときの最適な補正量の変化（フレア補正感度）を求める処理（フレア補正感度算出部１３）を行う。

基準補正量算出部１２は、新規の補正パターン（後述するテーブル７０に未登録のパターン）に対し、基準フレア値において露光シミュレーションを行い所望寸法に仕上がるように最適な補正量を算出する。

所定のフレア値におけるウエハ転写シミュレーションとは、所定フレア値における光学像を得る処理であるが、たとえば下記の式（１）のようにフレアを考慮した光学像（フレア変調した光学像）を得ることができる。
Inew（ｘ，ｙ）＝（１−ＴＩＳ）＊I（ｘ，ｙ）＋Flare（ｘ，ｙ）・・・（１）
Inew（ｘ，ｙ） ：位置（ｘ，ｙ）におけるフレア変調後の光強度
I（ｘ，ｙ） ：位置（ｘ，ｙ）におけるフレアを考慮しない光強度
ＴＩＳ ：トータル散乱光の割合
Flare（ｘ，ｙ） ：位置（ｘ，ｙ）におけるフレア値

基準フレア値は、チップ全面をフレア分布解析した場合のフレア値に基づいて設定される。基準フレア値は、例えば、チップ全面のフレア値に対する平均フレア値、占有率の高いフレア値、分布の中心にあるフレア値、露光量調整する位置のフレア値、露光基準パターン位置のフレア値などの何れでもよい。なお、パターン種別毎に基準フレア値を設けても良い。

基準補正量算出部１２は、フレア変調された光学像でウエハ上にパターン形成した場合のウエハ上パターン形状と、所望のウエハ上パターン形状と、の差分（寸法ずれ量）が小さくなるよう、最適なマスクパターン補正量を求める。ここでのマスクパターン補正量は、現補正対象パターン位置のフレア値が基準フレア値と同じであった場合に、所望のウエハ上パターンを形成できるマスクパターン補正量である。換言すると、ここでのマスクパターン補正量は、現補正対象パターン位置のフレア値を考慮していないマスクパターン補正量である。したがって、基準補正量算出部１２は、基準フレア値で露光する場合のマスクパターン補正量（以下、基準補正量という）を算出していることになる。

基準補正量算出部１２は、パターンの種類毎に、基準補正量を算出する。したがって、パターンの形状、寸法、そして周囲のパターン配置情報が異なる場合には、異なる種類のパターンであるとして、パターン毎に基準補正量を算出する。これはパターンマッチングなどの手法により種類分けすることができる。

フレア補正感度算出部１３は、フレア補正感度として、フレア変化に応じた補正量変化値を求める。フレア補正感度は、フレア値と、マスクパターン補正量と、の対応関係である。フレア補正感度算出部１３は、基準補正量算出部１２が扱うパターンについてフレア補正感度を算出する。

ここでのフレア補正感度は、例えば横軸をフレア値、縦軸をマスクパターン補正量としたグラフなどによって表される。フレア補正感度算出部１３は、基準補正量算出部と同様にパターンの種別毎にフレア補正感度を算出する。テーブル作成部１０は、パターン種別と、基準補正量と、フレア補正感度と、を対応付けし、テーブル７０に登録する。

記憶部２０Ａは、マスクパターンの作成に用いる種々の情報を記憶するメモリなどである。記憶部２０Ａは、設計レイアウト記憶部２１、フレア値記憶部２２、テーブル記憶部２３を有している。

レイアウト記憶部２１は、複数のパターンで構成されたレイアウトを記憶し、フレア値記憶部２２は、パターンが配置される配置位置でのフレア値を記憶する。また、テーブル記憶部２３は、フレア補正感度算出部１３が作成したテーブル７０を記憶する。

パターン補正部３０は、テーブル７０を参照しながら適切な補正量を求めパターンを補正しマスクパターンを作成する。テーブル７０からは、基準補正量とフレア補正感度情報を得、前記パターンは、そのパターン位置におけるフレア値と基準フレア値からの差分を考慮した補正を行う（式（２））。
補正量＝基準補正量＋（フレア補正感度×Δフレア）・・・（２）
補正量：補正対象となっているパターンの補正量（フレアを考慮した補正量）
基準補正量：テーブル７０から得た、基準フレア値における補正量
フレア補正感度：テーブル７０から得たフレアに対する補正変化量
Δフレア：基準フレア値と、補正対象となっているパターン位置でのフレア値との差分

検索部５は、補正対象となるパターン（補正対象パターン）をレイアウト記憶部２１から抽出するとともに、補正対象パターンが新規パターンであるか、既存パターンであるかを判定する。検索部５は、テーブル７０内に登録されているパターンと同じパターンは既存パターンであると判定し、テーブル７０内に登録されていないパターンは新規パターンであると判定する。検索部５は、既存パターンをパターン補正部３０に送る。一方、新規パターンはテーブル作成部１０に一旦送り基準補正量とフレア補正感度を求めた後、パターン補正部３０に送る。出力部５２は、パターン補正部３０で補正されたフレア補正後のマスクパターンを外部装置に出力する。

つぎに、マスクパターン補正処理の処理手順について説明する。図２は、第１の実施形態に係るマスクパターン補正処理の処理手順を示すフローチャートである。マスクパターン補正装置１Ａの記憶部２０Ａへは、予めレイアウト、パターン毎のフレア値を格納しておく。なお、パターン毎のフレア値の代わりにレイアウト内でのフレア値分布を格納しておいてもよい。

検索部５は、マスクパターンの作成対象となるパターンをレイアウト記憶部２１内のレイアウトから順番に抽出する。検索部５は、テーブル記憶部２３内のテーブル７０を参照し（ステップＳ１）、抽出したパターンと同じパターンがテーブル７０内に登録されているか否かを判定する。これにより、検索部５は、パターンが既存パターンであるか否かを判定する（ステップＳ２）。

パターンの抽出は、その補正対象となっている設計パターンを中心に光近接効果の及ぶ距離（OPE：Optical Proximity Effect)程度の範囲にある自身のパターンを含めた周囲のパターンを切り出して抽出する。

ここでは説明を簡単にするため便宜上パターン毎の処理として説明しているが、パターンパターンエッジ（辺）もしくはそのエッジをさらに細分化したエッジ毎に補正することが一般的である。このとき、補正値はエッジ単位もしくは細分化されたエッジ単位で管理され、エッジ毎に最適な補正量とフレア補正感度が計算される補正される。またパターン抽出においては、そのエッジ位置を中心に自身のパターンを含めた周囲のパターンを切り出して行なうことになる。

抽出したパターンが既存パターンでない場合（新規パターンである場合）（ステップＳ２、Ｎｏ）、検索部５は、新規パターンをテーブル作成部１０に送る。そして、基準補正量算出部１２は、該パターンに対してウエハ転写シミュレーションを行う（ステップＳ３）。これにより、ウエハ上に形成される光学像が導出される。

さらに、基準補正量算出部１２は、ウエハ上に形成される光学像が基準フレア値で露光した場合の光学像と同じになるよう、光学像の変換（フレア変調）を行う（ステップＳ４）。

基準補正量算出部１２は、フレア変調された光学像でウエハ上にパターン形成した場合のウエハ上パターンと、所望のウエハ上パターンと、の差分（寸法ずれ量）を測定（算出）する（ステップＳ５）。具体的には、ウエハ上でパターンが解像する強度値（スライスレベル）にてパターン形成した場合のウエハ上パターン寸法の、所望寸法からのずれ量が算出される。

そして、基準補正量算出部１２は、ウエハ転写シミュレーションにて得られるウエハ上パターン寸法の所望寸法からの寸法ずれ量が許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ６）。寸法ずれ量が許容範囲内に入っていない場合（ステップＳ６、Ｎｏ）、基準補正量算出部１２は、パターンに対し、寸法ずれ量が小さくなる方向へバイアス補正（マスクパターン補正）を行なう（ステップＳ７）。そして、寸法ずれ量が許容範囲内となるまで、ステップＳ３〜Ｓ７の処理が繰り返される。

基準補正量算出部１２は、このようにパターンのバイアスとウエハ転写シミュレーションとを繰り返すことで、新規パターンに対し所望寸法のウエハ上パターンを形成可能なマスクパターン補正量が決定される。そして、算出されたマスクパターン補正量が、基準補正量となる。

寸法ずれ量が許容範囲内に入れば（ステップＳ６、Ｙｅｓ）、フレア補正感度算出部１３は、基準補正量算出部１２が基準補正量を作成する際に用いたデータに基づいて、フレア補正感度を算出する（ステップＳ８）。

フレア補正感度を算出する際には、フレア補正感度算出部１３は、まず、光学像に対してフレアを変化させた場合の、ウエハ上パターンの寸法変化量（ΔWaferCD/Δflrea）を求める。この値（変化の度合い）をフレアＣＤ感度という。また、フレア補正感度算出部１３は、パターンをバイアス補正した場合のウエハ上パターンの寸法変化量（ΔWaferCD/ΔMaskCD）を求める。この値（変化の度合い）をＭＥＦ（Mask Enhance Factor）という。フレア補正感度算出部１３は、これら２つの値（関係）を用いて、フレア補正感度を以下の式（３）で求める。
フレア補正感度＝フレアＣＤ感度／ＭＥＦ・・・（３）

なお、フレア補正感度算出部１３は、フレア補正感度を別の方法で算出してもよい。例えば、フレア補正感度算出部１３は、フレア値を２点以上設定し、各々のフレア値に対してステップＳ３〜Ｓ７の処理を行うことにより、最適なマスクパターン補正量を算出する。そして、フレア補正感度算出部１３は、算出したマスクパターン補正量とフレア値との関係を、数式で近似する。

具体的には、フレア補正感度算出部１３は、横軸をフレア値、縦軸をマスクパターン補正量に設定して、マスクパターン補正量とフレア値をプロットする。そして、フレア補正感度算出部１３は、プロットされた関係にフィッティングする数式を導出する。フレア補正感度算出部１３は、導出した数式を近似式として用いることで、２つめ以降のパターン（既存パターン）についてはウエハ転写シミュレーションすることなく、フレア補正量を単純な数式で求めることが可能となる。

フレア補正感度を算出した後、フレア補正感度算出部１３は、該新規パターンと、上記手法で得た基準補正量と、フレア補正感度と、を対応付けし、対応付けした情報を、テーブル記憶部２３内のテーブル７０に追加する（ステップＳ９）。

ここで、テーブル７０の構成例について説明する。図３は、テーブルの構成例を示す図である。テーブル７０では、新規パターン（パターン形状、寸法、そして周囲のパターン配置情報）と、基準補正量と、フレア補正感度と、が対応付けられている。

テーブル７０における新規パターンは、新規パターンのパターン形状、寸法、そして周囲のパターン配置情報であり、基準補正後パターンは、新規パターンを基準補正量で補正した場合のパターン形状および寸法である。新規パターンは、実際のパターン形状および寸法であってもよいし、パターン形状を示すエッジ座標の集合であってもよい。基準補正量は、基準補正量で補正した場合の補正後パターン（以下、基準補正後パターンという）と新規パターンとの差分である。

フレア補正感度は、フレア差分（基準フレア値からのずれ量）とフレア補正量との対応関係を示す情報であり、基準フレア値からどれだけずれた場合にフレア補正量がどれくらいの量になるかを示している。

フレア補正感度は、例えば、横軸がフレア値を示し、縦軸がフレア補正量を示すグラフである。この場合、例えばグラフ上の特性とともに、基準フレア値と基準補正量をテーブルに登録しておいてもよい。また、フレア補正感度は、上記グラフの傾きであってもよい。また、フレア補正感度は、上記グラフ上の２点の特性（フレア値とフレア補正量との関係）であってもよいし、上記グラフに対応する数式であってもよい。

新規パターンに関する情報をテーブル７０に追加した後、パターン補正部３０は、テーブル７０、新規パターンのフレア値（現在補正しているパターン位置におけるフレア値）と基準フレア値との差分であるフレア差分を用いて、新規パターンに対するフレア差分補正量を算出する（ステップＳ１０）。具体的には、パターン補正部３０は、フレア差分と、フレア補正感度と、に基づいてフレア差分補正量を算出する。フレア差分補正量は、現在補正しているパターン位置のフレア値を考慮したマスクパターン補正量であり、基準補正量からの差分である。

具体的には、パターン補正部３０は、以下の式（４）を用いて、フレア差分補正量を算出する。
フレア差分補正量＝（パターン位置のフレア値−基準フレア値）×フレア補正感度・・・（４）

この後、パターン補正部３０は、算出したフレア差分補正量を基準補正量に加え補正することにより新規パターンのマスクパターン補正を行う（ステップＳ１１）。そして、検索部５は、マスクパターン補正を行なっていない未処理の設計パターンが残っているか否かを判定する（ステップＳ１２）。

未処理の設計パターンが残っている場合（ステップＳ１２、Ｙｅｓ）、マスクパターン補正装置１Ａは、ステップＳ１の処理に戻る。そして、検索部５は、テーブル７０を参照し（ステップＳ１）、次にレイアウトより抽出したパターン（補正対象パターン）がテーブル７０内に登録されているか否かを判定する。これにより、検索部５は、設計パターンが既存パターンであるか否かを判定する（ステップＳ２）。

今回抽出された補正対象パターン（現補正対象パターン）が新規パターンである場合（ステップＳ２、Ｎｏ）、マスクパターン補正装置１Ａは、ステップＳ３〜Ｓ１２の処理を繰り返す。一方、抽出したパターンが既存パターンである場合（ステップＳ２、Ｙｅｓ）、パターン補正部３０は、抽出したパターンに対応する基準補量をテーブル７０から抽出する。そして、パターン補正部３０は、テーブル７０に基づいて、基準補正量で現補正対象パターンを補正する（ステップＳ１３）。ここでの補正したマスクパターンは、基準フレア値において補正したマスクパターンとなる。

さらに、パターン補正部３０は、抽出したパターンに対応するフレア補正感度をテーブル７０から抽出する（ステップＳ１４）。そして、パターン補正部３０は、現補正対象パターン位置におけるフレア値と、基準フレア値と、の差分をフレア差分として算出する。そして、パターン補正部３０は、フレア差分と、フレア補正感度と、に基づいて、補正対象パターンへのフレア差分補正量（基準補正量からの差分）を算出する（ステップＳ１０）。

そして、パターン補正部３０は、算出したフレア差分補正量を用いて基準補正後パターンを補正する（ステップＳ１１）。そして、検索部５は、マスクパターン補正を行なっていない未処理の設計パターンが残っているか否かを判定する（ステップＳ１２）。

未処理の設計パターンが残っている場合（ステップＳ１２、Ｙｅｓ）、マスクパターン補正装置１Ａは、ステップＳ１〜Ｓ１４の処理を繰り返す。一方、マスクパターン補正を行なっていない未処理の設計パターンが残っていない場合（ステップＳ１２、Ｎｏ）、マスクパターン補正装置１Ａによるマスクパターン作成処理は完了する。

図４は、フレア値毎のフレア補正を説明するための図である。図４の（ａ）に示すように、フレア値は、設計パターン（補正前パターン）が配置されるチップ内での位置（ショット６０内での座標）によって種々の値を有している。例えば、位置Ｐ１は、ショット６０内の周縁部の位置であり、位置Ｐ３は、ショット６０内の中心部の位置である。また、位置Ｐ２は、ショット６０内の位置Ｐ１とＰ３との間の位置である。

図４の（ｂ）に示すように、位置Ｐ１〜Ｐ３に同一の形状および寸法を持つ補正前パターン６１が配置されている場合であっても、位置Ｐ１〜Ｐ３毎にフレア値が異なる。ここでは、位置Ｐ１のフレア値が低く、位置Ｐ３のフレア値が高く、位置Ｐ２のフレア値がP1とP3の中間の値になる場合を示している。

位置Ｐ１〜Ｐ３の各補正前パターン６１は、それぞれフレア値の大きさに応じた光学像６２Ａ〜６２Ｃを有することとなる。このような、位置Ｐ１〜Ｐ３の各補正前パターン６１に対してフレア補正を行った場合、同一の形状、寸法を有したパターンであっても異なる補正量でフレア補正されることとなる。このようなフレア補正により、位置Ｐ１の補正前パターン６１は、補正前パターン６１よりも太い補正後パターン６３Ａとなる。また、位置Ｐ２の補正前パターン６１は、補正前パターン６１と同じ程度の補正後パターン６３Ｂとなり、位置Ｐ３の補正前パターン６１は、補正前パターン６１よりも細い補正後パターン６３Ｃとなる。ただし本補正量に関しては一例であり、実際の補正量は、露光基準をどの位置にあるパターンに設定するかで変わってくる。

一方、補正前パターンが同一であれば、フレア値が異なる場合であっても、フレアを考慮しない元の光学像は同じである。このため、同一の補正前パターンに対して何度も同じようなウエハ転写シミュレーションを行うのは無駄である。本実施形態では、フレア値に応じたフレア差分補正量を補正前パターン毎に適用して、不要なウエハ転写シミュレーションを省略している。

本実施形態のように、フレア補正感度を算出しておけば、以降の同一の補正前パターンに対するマスクパターン補正は、テーブル７０に格納しておいたフレア補正感度を用いることができる。フレア補正感度を用いると、補正するパターンの位置に対応するフレア値に応じたフレア差分補正量が分かるので、テーブル７０を参照することによりマスクパターン補正を行うことが可能となる。これにより、ウエハ転写シミュレーションする回数を大幅に減らすことが可能となる。

例えば、チップ内のフレア値のばらつきが±３％（レンジ６％）であった場合、フレア値のステップを０．３％と考えると、フレア値のバリエーションは２０（６％÷０．３％）あることになる。したがって、本実施形態のマスクパターン補正方法を用いることにより、２０回分のシミュレーションを１回に減らすことができる。このため、マスクパターン補正処理を、およそ２０倍に高速化することが可能となる。

また、本実施形態では、パターンエッジを動かすことによってマスクパターン補正しているので、ダミーパターンを配置することによってフレア変動量を少なくするようなマスクパターン補正を行なう場合よりも、精度良くマスクパターン補正を行なうことが可能となる。

また、本実施形態では、ウエハ転写シミュレーションとフレア補正感度を用いてマスクパターン補正を行なっているので、ルールベースでマスクパターン補正を行なう場合よりも、高精度かつ容易にマスクパターン補正を行なうことが可能となる（ルールで高精度に補正する場合には、複雑なルールとなり現実的ではない）。

マスクパターンの補正処理は、例えばウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。そして、必要に応じてマスクパターンが補正されたマスクを用いて半導体装置（半導体集積回路）が製造される。具体的には、補正後のマスクパターンを用いてマスクを作製し、レジストの塗布されたウエハにマスクを用いて露光を行ない、その後ウエハを現像してウエハ上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとしてレジストパターンの下層側をエッチングする。これにより、レジストパターンに対応する実パターンをウエハ上に形成する。半導体装置を製造する際には、上述したマスクパターン補正、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。

このように第１の実施形態によれば、フレア補正感度を用いてマスクパターン補正を行うので、同一パターン配置ながらフレア値が異なるパターン対しては、ウエハ転写シミュレーションを行う必要が無くなる。このため、処理負荷の高いウエハ転写シミュレーションを最初の新規パターンに対して１回だけ行うことで、既存パターンを、高速かつ高精度にマスクパターン補正することが可能となる。したがって、フレアを考慮したマスクパターン補正を高速かつ高精度に行うことができる。

（第２の実施形態）
つぎに、図５〜図８を用いてこの発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態でも第１の実施形態と同様に、同一のパターンでフレア値が異なる補正対象パターンに対して、高速かつ高精度にマスクパターン補正する。第２の実施形態では、光近接効果補正とフレア補正との２段階でマスクパターン補正を行う。そして、光近接効果補正の段階では２つのフレア値に対してそれぞれ補正したマスクパターンを出力しておく。フレア補正する際には、２つのフレア値に対して補正されたマスクパターンから各パターン位置でのフレア量を考慮した補正を行う。

図５は、第２の実施形態に係るマスクパターン補正装置の構成を示すブロック図である。図５の各構成要素のうち図１に示す第１の実施形態のマスクパターン補正装置１Ａと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

マスクパターン補正装置１Ｂは、入力部５１、出力部５２、光近接効果補正部４１、フレア補正部４２、記憶部２０Ｂを備えている。記憶部２０Ｂは、レイアウト記憶部２１、フレア値記憶部２２、中間データ記憶部２５を有している。

光近接効果補正部４１は、レイアウトに対して、レイアウト面内一定のフレア値で光近接効果補正（ＯＰＣ（Optical Proximity Correction）を行う。光近接効果補正部４１は、補正対象パターンに対してウエハ転写シミュレーションを行う。光近接効果補正部４１は、シミュレーションにより得られたウエハ上パターンの仕上がり形状と、所望のウエハ上パターンと、の差分（寸法ずれ量）が小さくなるよう、最適なマスクパターン補正量を求める。本実施形態の光近接効果補正部４１は、補正対象パターンに対し少なくとも２つのフレア値（例えば大きなフレア値と小さなフレア値）に対して、それぞれマスクパターン補正量を求める。

光近接効果補正部４１は、前記算出した各マスクパターン補正量で補正対象パターンを補正することにより、２つのフレア値それぞれで補正した後のマスクパターン（以下、ＯＰＣ後パターンという）を作成する。なお、光近接効果補正部４１は、後述する階層処理などによってマスクパターンを補正してもよい。

光近接効果補正部４１は、２つのフレア値で作成した（２つの）ＯＰＣ後パターンのデータを中間データとして中間データ記憶部２５に送る。光近接効果補正部４１は、中間データと、中間データの作成に用いた２つのフレア値と、を対応付けし、中間データ情報として中間データ記憶部２５に送る。中間データ記憶部２５は、光近接効果補正部４１が作成した中間データ情報を記憶する。

フレア補正部４２は、中間データ（２つのＯＰＣ後パターン）と、２つのフレア値と、補正対象パターン位置のフレア値と、を用いて、補正対象パターンにフレア補正を行う。フレア補正部４２は、２つのＯＰＣ後パターンを用いて、補正対象各パターン位置のフレア値に応じ、マスクパターンを補間（近似など）などによって補正量を算出し補正を行う。出力部５２は、フレア補正部４２で補正されたフレア補正後のマスクパターンを外部装置に出力する。

つぎに、マスクパターン補正処理の処理手順について説明する。図６は、第２の実施形態に係るマスクパターン補正処理の処理手順を示すフローチャートである。マスクパターン補正装置１Ｂの記憶部２０Ｂへは、予めレイアウトとレイアウト中のパターン毎のフレア値を格納しておく。尚、フレア値はパターン毎のフレア値の代わりに、チップ面内のフレアの分布データを格納しておいても良い。

光近接効果補正部４１へは、レイアウトが入力される（ステップＳ２１）。光近接効果補正部４１は、マスクパターンの作成対象となるパターン（補正対象パターン）に対して光近接効果補正を行う（ステップＳ２２）。その際、基準フレア値（ＦＢ）に対して、所定のフレア変動幅ΔFlareをパラメータで設定しておく。フレア変動幅ΔFlareは、例えばマスクパターン補正装置１Ｂの使用者からの指示に従って光近接効果補正部４１に設定される。

光近接効果補正部４１は、設計レイアウト中の全補正対象パターンに対し、第１のフレア値である「ＦＢ−ΔFlare」における光近接効果補正（ＯＰＣlower）と、第２のフレア値である「ＦＢ＋ΔFlare」における光近接効果補正（ＯＰＣhigher）と、を例えば同時に行なう（第１の補正工程）。ここでのＯＰＣlowerによって作成されたＯＰＣ後パターンと、ＯＰＣhigherによって作成されたＯＰＣ後パターンと、が中間データとなる（ステップＳ２３）。

光近接効果補正部４１は、ＯＰＣlowerとＯＰＣhigherの補正結果（２つのＯＰＣ後パターン）を、中間データ情報として中間データ記憶部２５に出力する。中間データは、光近接効果補正システム内部のデータベース（ＯＰＣツール独自のデータフォーマット）を用いて管理してもよいし、ＧＤＳ（Graphic Database System）やＯＡＳＩＳ（Organization for the Advancement of Structured Information Standards）（登録商標）といった標準的なデータフォーマットを用いて管理してもよい。

本光近接効果補正では、従来の光近接効果補正のスキームを使うが、補正量算出において指定したフレア量分、光学像を変調（フレア変調）しながら補正量を求める違いがある。しかしながらフレア値がレイアウト全面同じ値を使うことから、光近接効果の及ぶ範囲（μｍオーダー）だけ考慮した光近接効果補正を行えばよいため、従来の光近接効果補正と同様の高速化手法を適用できる。光近接効果補正部４１は、例えば、階層処理を用いた高速な光近接効果補正を行なうこともできる。

フレア補正部４２は、中間データ記憶部２５から中間データ情報を読み出す。また、フレア補正部４２は、フレア値記憶部２２から各補正対象パターンの位置に対応したフレア値（ＦＢ−ΔFlareとＦＢ＋ΔFlare）を読み出す。そして、フレア補正部４２は、ＯＰＣlowerによって作成された第１のＯＰＣ後パターンと、ＯＰＣhigherによって作成された第２のＯＰＣ後パターンと、に基づいて、補正対象パターンのフレア値に対応した補正量を補間などによって算出する。そして、フレア補正部４２は、算出したマスクパターン補正量で補正対象パターンをフレア補正する（第２の補正工程）（ステップＳ２４）。それぞれの補正対象パターンに対してステップＳ２４の処理を行うことにより、マスクパターンが作成される（ステップＳ２５）。

図７は、マスクパターン補正処理を説明するための図である。第１の補正工程である光近接効果補正では、光近接効果補正部４１が、フレア値が低い場合のＯＰＣ後パターン（補正形状）７０Ａと、フレア値が高い場合のＯＰＣ後パターン（補正形状）７０Ｂと、を求め中間データとして出力する。

そして、第２の補正工程であるフレア補正では、フレア補正部４２が、中間データ中のＯＰＣ後パターン７０Ａ，７０Ｂに基づいて、補間などによって補正対象パターン毎（フレア値毎）のマスクパターン補正量を算出する。換言すると、各フレア値に対し、ＯＰＣ後パターン７０Ａ，７０Ｂの算出に用いたフレア値と、ＯＰＣ後パターン７０Ａ，７０Ｂと、の関係を用いた補間処理によって、フレア値毎のマスクパターン補正量が算出される。そして、フレア補正部４２は、算出したマスクパターン補正量を用いて各補正対象パターンを補正する。

ここでは、フレア値がａの補正対象パターンに対してマスクパターン７１が作成された場合を示している。同様に、フレア値がｂの補正対象パターンに対しては、マスクパターン７２が作成され、フレア値がｃの補正対象パターンに対しては、マスクパターン７３が作成される。フレア値ａ，ｂ，ｃはａ＜ｂ＜ｃの関係にあり、フレア値が小さいと補正後形状が太く、フレア値が大きくなると補正形状が細くなっており、同一パターンであってもフレア量に応じた補正が成されているのが分かる。

このように補正工程を２つに分けることで、第１の補正工程では従来の光リソグラフィにおける高速な補正手法を適用することができる。また第２の補正工程では、２つの水準（２つのフレア値）におけるマスクパターン形状（補正量）から各位置（各フレア値）に適したマスクパターン補正量を、単純な図形処理（補間処理含む）により求めることができる。したがって、処理時間の掛かるウエハ転写シミュレータを用いた補正が不要となる分、マスクパターンの補正を高速化することが可能となる。

なお、本実施形態では、２水準のフレア値でＯＰＣ後パターンを算出したが、フレア値に対するフレア補正の変動量を線形では表せない場合などもあるので、この場合、精度良く補正量を求めるためにフレア値として３つ以上の水準を設定してもよい。

つぎに、階層処理を用いた光近接効果補正について説明する。図８は、階層処理を用いた光近接効果補正を説明するための図である。チップの設計レイアウト（チップレイアウト８０）に対して、セル（種セル）C3が複数設定される。チップレイアウト８０は、セルＣ１〜Ｃ３のデータを階層構造として持つデータとなっている。

構成はセルＣ１をルートセルとし、セルＣ２が複数設定される。このとき、セルＣ１内で同じ構成を有している共通領域は、１つのセルＣ２として表される。したがって、複数種類のセルＣ２を組み合わせることによってセルＣ１を構成することができる。

同様に、各セルＣ２を構成する複数のセルＣ３が設定される。このとき、セルＣ２内で同じ構成を有している共通領域は、１つのセルＣ３として表される。したがって、複数種類のセルＣ３を組み合わせることによってセルＣ２を構成することができる。ここでは、セルＣ３が最下層のセルである。

チップレイアウト８０を複数の階層で表した後、何れの装置（装置８２Ａ〜８２Ｃ）に何れのセルの光近接効果補正を行わせるかを装置８１が設定する。換言すると、装置８１は、セル処理（ＯＰＣ処理）の振り分けを行う（ＳＴ２）。そして、各装置８２Ａ〜８２Ｃでユニットの光近接効果補正（ＯＰＣ処理）が行われる（ＳＴ３）。

本実施形態では、光近接効果補正部４１が上述した階層処理を用いた光近接効果補正を行なってもよいし、光近接効果補正部４１からの指示に従って装置８１，８２Ａ〜８２Ｃが階層処理を用いた光近接効果補正を行なってもよい。

つぎに、マスクパターン補正装置１Ａ，１Ｂのハードウェア構成について説明する。なお、マスクパターン補正装置１Ａ，１Ｂは、それぞれ同様のハードウェア構成を有しているので、ここではマスクパターン補正装置１Ａのハードウェア構成について説明する。

図９は、マスクパターン補正装置のハードウェア構成を示す図である。マスクパターン補正装置１Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、ＲＯＭ（Read Only Memory）９２、ＲＡＭ（Random Access Memory）９３、表示部９４、入力部９５を有している。マスクパターン補正装置１Ａでは、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４、入力部９５がバスラインを介して接続されている。

ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムであるマスクパターン補正プログラム９７を用いてパターンの判定を行う。表示部９４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ９１からの指示に基づいて、設計パターン、フレア値、テーブル７０、マスクパターン（補正結果）などを表示する。入力部９５は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報（マスクパターン補正に必要なパラメータ等）を入力する。入力部９５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。

マスクパターン補正プログラム９７は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ９３へロードされる。図９では、マスクパターン補正プログラム９７がＲＡＭ９３へロードされた状態を示している。

ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされたマスクパターン補正プログラム９７を実行する。具体的には、マスクパターン補正装置１Ａでは、使用者による入力部９５からの指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内からマスクパターン補正プログラム９７を読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。

マスクパターン補正装置１Ａで実行されるマスクパターン補正プログラム９７は、検索部５、テーブル作成部１０、パターン補正部３０を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。

なお、マスクパターン補正プログラム９７を、複数のプログラムとしてもよい。例えば、マスクパターン補正プログラム９７を、検索部５に対応するプログラム、テーブル作成部１０に対応するプログラム、パターン補正部３０に対応するプログラムの３つのプログラムとしてもよい。

また、マスクパターン補正装置１Ｂで実行されるマスクパターン補正プログラム９７は、光近接効果補正部４１、フレア補正部４２を含むモジュール構成となっている。この場合も、マスクパターン補正プログラム９７を、光近接効果補正部４１に対応するプログラム、フレア補正部４２に対応するプログラムの２つのプログラムとしてもよい。さらには、ＲＯＭの変わりに外部記憶装置（ＨＤＤなど）を使ってもよく、ＬＡＮ接続等のバスライン以外の接続でもかまわない。

なお、本実施形態では、中間データをＯＰＣ後パターン形状としたが、中間データをマスクパターン補正量としてもよい。この場合、フレア補正部４２は、補正対象パターンのフレア値に応じたマスクパターン補正量を補間などによって算出する。そして、算出したマスクパターン補正量を用いて、ＯＰＣ後パターンがフレア補正される。

このように第２の実施形態によれば、補正工程を２つに分けることで、第１の補正工程では従来の光リソグラフィにおける高速な補正手法を適用することができる。また第２の補正工程では、２つの水準（２つのフレア値）におけるマスクパターン形状（補正量）から各位置（各フレア値）に適したマスクパターン補正量を、単純な図形処理（補間処理含む）により求めることができる。したがって、処理時間の掛かるウエハ転写シミュレータを用いた補正が不要となる分、マスクパターンの補正を高速化することが可能となる。したがって、フレアを考慮したマスクパターン補正を高速かつ高精度に行うことができる。

また、第１の補正工程では、補正対象パターンのパターン位置依存（フレア値の分布）を考慮する必要がないので、隣接パターンの参照距離が従来のＯＰＣと同様に短く、ＧＤＳやＯＡＳＩＳなどの階層構造を持つデータを効率良く処理する階層処理によって補正を行うことができる。このため、高速にマスクパターン補正を行うことが可能となる。

このように第１および第２の実施形態によれば、フレアを考慮したマスクパターン補正を高速かつ高精度に行うことが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１Ａ，１Ｂ…マスクパターン補正装置、５…検索部、１０…テーブル作成部、１２…基準補正量算出部、１３…フレア補正感度算出部、２３…テーブル記憶部、２５…中間データ記憶部、３０…パターン補正部、４１…光近接効果補正部、４２…フレア補正部。

Claims (10)

1. マスクパターン補正を行うレイアウト中のパターンの種類毎に、ウエハ転写シミュレーションによって基準フレア値におけるマスクパターン補正量を基準マスク補正量として算出するとともに、フレア値の変化量に対するマスクパターン補正量の変化量を変化量情報として算出する算出ステップと、
   前記パターンと、前記基準マスク補正量と、前記変化量情報と、を対応付けした対応付け情報を作成する対応付け情報作成ステップと、
   前記パターンに対応する基準マスク補正量および前記パターンに対応する変化量情報を、前記対応付け情報から抽出する抽出ステップと、
   前記パターンが配置される配置位置でのフレア値と前記基準フレア値との差分であるフレア差分と、抽出した基準マスク補正量および変化量情報とに基づいて、前記配置位置でのフレア値に応じたマスクパターン補正量の前記基準マスク補正量からの差分を差分補正量として算出する差分補正量算出ステップと、
   前記差分補正量および前記基準マスク補正量を用いて、前記パターンのフレア値に応じた補正を行ったマスクパターンを作成するマスクパターン作成ステップと、
   を含むことを特徴とするマスクパターン補正方法。
2. 前記変化量情報は、前記フレア値の変化量に対する基板上パターンの仕上がり寸法変化量と、前記マスクパターン補正量の変化量に対する基板上パターンの仕上がり寸法変化量と、に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターン補正方法。
3. 前記変化量情報は、複数のフレア値と、該複数のフレア値に対して算出されたマスクパターン補正量との関係を、数式で近似することによって得られた情報であることを特徴とする請求項１に記載のマスクパターン補正方法。
4. マスクパターン補正を行うレイアウト中のパターンに対し少なくとも２つのフレア値においてそれぞれ光近接効果補正を行い、フレア値毎の複数の第１のマスクパターンを算出する第１の算出ステップと、
   前記パターンに対し当該パターンが配置される配置位置でのフレア値と、前記フレア値毎に算出した複数の第１のマスクパターンと、に基づいて補正量を求めることにより、前記配置位置でのフレア値に応じた第２のマスクパターンを算出する第２の算出ステップと、
   を含むことを特徴とするマスクパターン補正方法。
5. 前記第２のマスクパターンは、前記配置位置でのフレア値に対し、前記配置位置でのフレア値と前記第１のマスクパターンの補正量との関係を用いた補間処理を行うことによって算出されることを特徴とする請求項４に記載のマスクパターン補正方法。
6. 前記第１のマスクパターンは、階層処理によって算出されることを特徴とする請求項４または５に記載のマスクパターン補正方法。
7. マスクパターン補正を行うレイアウト中のパターンの種類毎に、ウエハ転写シミュレーションによって基準フレア値におけるマスクパターン補正量を基準マスク補正量として算出するとともに、フレア値の変化量に対するマスクパターン補正量の変化量を変化量情報として算出する算出ステップと、
   前記パターンと、前記基準マスク補正量と、前記変化量情報と、を対応付けした対応付け情報を作成する対応付け情報作成ステップと、
   前記設計パターンに対応する基準マスク補正量および前記パターンに対応する変化量情報を、前記対応付け情報から抽出する抽出ステップと、
   前記パターンが配置される配置位置でのフレア値と前記基準フレア値との差分であるフレア差分と、抽出した基準マスク補正量および変化量情報とに基づいて、前記配置位置でのフレア値に応じたマスクパターン補正量の前記基準マスク補正量からの差分を差分補正量として算出する差分補正量算出ステップと、
   前記差分補正量および前記基準マスク補正量を用いて、前記パターンのフレア値に応じた補正を行ったマスクパターンを作成するマスクパターン作成ステップと、
   をコンピュータに実行させることを特徴とするマスクパターン補正プログラム。
8. マスクパターン補正を行うレイアウト中のパターンに対し少なくとも２つのフレア値においてそれぞれ光近接効果補正を行い、フレア値毎の複数の第１のマスクパターンを算出する第１の算出ステップと、
   前記設計パターンに対し当該設計パターンが配置される配置位置でのフレア値と、前記フレア値毎に算出した複数の第１のマスクパターンと、に基づいて補正量を求めることにより、前記配置位置でのフレア値に応じた第２のマスクパターンを算出する第２の算出ステップと、
   をコンピュータに実行させることを特徴とするマスクパターン補正プログラム。
9. マスクパターン補正を行うレイアウト中のパターンの種類毎に、ウエハ転写シミュレーションによって基準フレア値におけるマスクパターン補正量を基準マスク補正量として算出するとともに、フレア値の変化量に対するマスクパターン補正量の変化量を変化量情報として算出する算出ステップと、
   前記パターンと、前記基準マスク補正量と、前記変化量情報と、を対応付けした対応付け情報を作成する対応付け情報作成ステップと、
   前記パターンに対応する基準マスク補正量および前記パターンに対応する変化量情報を、前記対応付け情報から抽出する抽出ステップと、
   前記パターンが配置される配置位置でのフレア値と前記基準フレア値との差分であるフレア差分と、抽出した基準マスク補正量および変化量情報とに基づいて、前記配置位置でのフレア値に応じたマスクパターン補正量の前記基準マスク補正量からの差分を差分補正量として算出する差分補正量算出ステップと、
   前記差分補正量および前記基準マスク補正量を用いて、前記設計パターンのフレア値に応じた補正を行ったマスクパターンを作成するマスクパターン作成ステップと、
   前記マスクパターン作成ステップで作成されたマスクパターンを用いてマスクを作製するマスク作製ステップと、
   作製されたマスクを用いて基板上にパターンを形成するパターン形成ステップと、
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. マスクパターン補正を行うレイアウト中のパターンに対し少なくとも２つのフレア値においてそれぞれ光近接効果補正を行い、フレア値毎の複数の第１のマスクパターンを算出する第１の算出ステップと、
    前記パターンに対し当該パターンが配置される配置位置でのフレア値と、前記フレア値毎に算出した複数の第１のマスクパターンと、に基づいて補正量を求めることにより、前記配置位置でのフレア値に応じて補正を行った第２のマスクパターンを算出する第２の算出ステップと、
    第２のマスクパターンを用いてマスクを作製するマスク作製ステップと、
    作製されたマスクを用いて基板上にパターンを形成するパターン形成ステップと、
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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