JP2014059362A - マスクデータの作成方法、プログラム、情報処理装置及びマスク製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像以降のプロセスの影響を考慮したパターン補正を行いつつ、計算時間をより短縮することができるマスクデータの作成方法を提供する。
【解決手段】 単一セルのパターンの像を基板上のレジストに投影してレジストを現像した後に基板上に形成されるパターンの評価値が目標値に近づくように補正された単一セルの第１補正パターンのデータを複数のセルのそれぞれについて取得し、単一セルの第１補正パターンの投影光学系による投影像を評価して得られる第１評価値を複数のセルのそれぞれについて取得し、複数のセルを隣接させた場合に複数のセルの第１補正パターンの投影像を評価して得られる第２評価値を計算し、第２評価値が第１評価値に近づくように、隣接された複数のセルの第１補正パターンを補正して第２補正パターンを作成するマスクデータの作成方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マスクデータの作成方法、プログラム、情報処理装置及びマスク製造方法に関する。

半導体デバイスを作製するため、露光装置を用いてマスクを照明し、マスクのパターンの像をウエハに投影してウエハ上にパターンを転写する。ウエハ上にパターンを高精度に転写するため、プロセス近接効果補正（ＰＰＣ）を施したマスクパターンを用いることが知られている。ＰＰＣは、光近接効果補正を含み、レジストの現像やウエハのエッチングのプロセス工程における影響を考慮してマスクのパターンを補正する技術である。

特許文献１には、所定の電気的機能を持った回路パターンを構成する要素（セル）の１つ１つについて予めＰＰＣを施してライブラリに保存しておくことが記載されている。さらに、ライブラリから選択された複数のセルを隣接させてマスクのパターンを作成する際に、セル間の境界部に生じるプロセス近接効果を再度補正することが記載されている。このようにすれば、補正なしのセルを複数配置してマスクパターンを作成してからマスクパターン全体にＰＰＣを施す場合と比較して計算時間を短縮することができる。

非特許文献１には、１Ｄレイアウト技術と呼ばれる回路パターンの作製方法が記載されている。この技術では、まず、ウエハ上に単一ピッチのラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンを形成し、その後、複数の位置にホールパターンを露光して、Ｌ／Ｓパターンの一部を切断することによって回路パターンを作製する。この技術は、縦方向にも横方向にも延びる２次元的なパターンよりも露光が技術的に容易である。この技術においても、特許文献１の記載の発明のように、ＰＰＣ済みの複数のセルを隣接させてセル間の境界部にＰＰＣを行ってマスクパターンを作成する方法が用いられる。

特開２００５−８４１０１号公報

Ｍｉｃｈａｅｌ Ｃ．Ｓｍａｙｌｉｎｇ ｅｔ．ａｌ．，"Ｌｏｗ ｋ１ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ ｕｓｉｎｇ Ｇｒｉｄｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｕｌｅｓ"Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６９２５（２００８）

１Ｄレイアウト技術に用いられるパターンの１つ１つのセルの面積は小さい。面積が小さい多数のセルを隣接させてマスクパターンを作成すると、セル間の境界部の面積がマスクパターン全体の大部分を占める。そのため、特許文献１に記載の発明のように、ＰＰＣ済みの小さなセル同士の境界部に再度ＰＰＣを施すと、境界部におけるＰＰＣの計算時間が長くなり、計算時間の短縮の効果が小さい。

光近接効果補正のみの計算では、現像やエッチングの計算も含むＰＰＣに比べて計算時間が短いが、現像やエッチングのプロセスの影響を反映していないため、マスクパターンの補正が不十分である。

そこで、本発明では、現像以降のプロセスの影響を考慮したパターン補正を行いつつ、計算時間をより短縮することができるマスクデータの作成方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての作成方法は、マスクを照明し、投影光学系を用いて前記マスクのパターンの像を基板に投影して前記基板を露光する露光装置に用いられる前記マスクのデータをコンピュータを用いて作成する作成方法であって、単一セルのパターンの像を基板上のレジストに投影して前記レジストを現像した後に前記基板上に形成されるパターンの評価値が目標値に近づくように補正された前記単一セルの第１補正パターンのデータを、複数のセルのそれぞれについて取得する工程と、前記単一セルの第１補正パターンの前記投影光学系による投影像を評価して得られる第１評価値を、前記複数のセルのそれぞれについて取得する工程と、前記複数のセルを隣接させた場合に、前記複数のセルの第１補正パターンの前記投影光学系による投影像を評価して得られる第２評価値を計算する工程と、前記第２評価値が前記第１評価値に近づくように、隣接された前記複数のセルの第１補正パターンを補正して第２補正パターンを作成する工程と、隣接された前記複数のセルの前記第２補正パターンを含む前記マスクのデータを作成する工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、現像以降のプロセスの影響を考慮したパターン補正を行いつつ、計算時間をより短縮することができる。

実施形態１におけるマスクデータの作成方法を示すフローチャートである。 各セルのパターンを説明するための図である。 セルＡとセルＢを隣接させた場合の図である。 投影像の寸法ＣＤＯ１、ＣＤＯ２と、第２補正パターンの投影像のＹ方向の寸法ＣＤＯ３を比較した図である。 レジスト像の寸法ＣＤＲ１、ＣＤＲ２およびＣＤＲ３を比較した図である。 セル間の距離の規定について説明するための図である。 実施形態２におけるマスクデータの作成方法を示すフローチャートである。 各ホールの投影像の寸法ＣＤＯ４と、ＣＤＯ１及びＣＤＯ２とを比較した図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、光源からの光を用いて照明光学系によりマスク（レチクル）を照明し、投影光学系を用いてマスクのパターンの像をウエハ上（基板上）に投影して基板を露光する露光装置に用いられるマスクのデータを作成する。本発明は、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの撮像素子等の各種デバイスの製造やマイクロメカニクスで用いられるマスクのパターンのデータを作成するために適用することができる。

図１は、本実施形態におけるマスクデータの作成方法を示すフローチャートである。本作成方法はコンピュータなどの情報処理装置を用いて行われる。例えば図１に示す各ステップを実行可能なプログラムをネットワーク又は記録媒体を介して情報処理装置又は情報処理システムに供給し、情報処理装置又はシステムがメモリなどの記憶媒体に記憶されたプログラムを読みだして実行することで実現される。

Ｓ１０１では、単一のセルについてプロセス近接効果補正（ＰＰＣ）が行われた補正パターンのデータをコンピュータが取得する。プロセス近接効果補正（ＰＰＣ）では、基板に対する現像、エッチングやイオン注入など現像以降のプロセスの影響を考慮して補正が行われる。

図２（ａ）は、セルＡのパターンを説明するための図である。図２（ｂ）は、セルＢのパターンを説明するための図である。セルＡは矩形状ホールのパターンＡ１−１とＡ４−１を有する。セルＢは矩形状ホールのパターンＢ１−１〜Ｂ４−１を有する。各ホール（パターン要素）は、参考に点線で示すラインアンドスペースパターンと重なった部分でパターンを切断するために用いられる。各ホールの矩形内の円はホールパターンの投影像（光学像）の輪郭であり、輪郭上にある黒丸同士の間隔は投影像のＹ方向（縦方向）の寸法（ＣＤ）を示す。本実施形態では、各ホールのＹ方向の寸法の目標値を７０ｎｍに設定している。

まず、パターンの補正がされていないセルＡのみを露光装置の投影光学系の物体面に配置した場合にウエハ上に投影される投影像のデータを取得する。そして、その投影像で露光されたレジストを現像した場合にウエハ上に形成されるレジスト像のデータを取得し、セルＡのパターンとの関係を求める。セルＢについても同様に、パターンの補正がされていないセルＢのみを露光装置の投影光学系の物体面に配置した場合にウエハ上に投影される投影像、レジスト像のデータを取得する。取得する投影像およびレジスト像のデータは、実際にウエハ上に形成されたパターンをＳＥＭなどで実測した結果でもよいし、シミュレーションによる計算結果でもよい。像の評価には、寸法（線幅）、ＮＩＬＳ、光強度などの評価指標を用いることができる。

本実施形態では、レジスト像を計算するレジストシミュレータを用いて、単一セルのパターンの像をウエハ上のレジストに投影して、レジストを現像した後にウエハ上に形成されるパターンのレジスト像を計算する。そして、そのレジスト像のＹ方向の寸法ＣＤＲ１を評価値として計算する。そして、その評価値が目標値の７０ｍｍに近づくように、各ホールの寸法を補正する。投影像のシミュレーションにおいては、光源の波長を１９３ｎｍ、投影光学系の開口数（ＮＡ）を１．３５、有効光源分布（照明光学系の瞳面における光強度分布）をダイポール（２重極）とし、一定の露光量の下、ベストフォーカス位置における像を計算した。セルＡとセルＢとはそれぞれ独立して計算される。

表１に、補正した後の各ホール（第１補正パターン）のＹ方向の寸法ＣＤＭ１と、第１補正パターンによるレジスト像のＹ方向の寸法ＣＤＲ１を示す。

表１から、各ホールのレジスト像の寸法が目標値に近くなっており、プロセス効果補正が正しく行われたことが分かる。このように補正された第１補正パターンを有する各セルは、コンピュータのメモリなどの記憶部にライブラリとして保存される。ユーザーは、ライブラリの中から、マスクのパターンを作成するために使用するセルを選択する。そして、コンピュータは、ライブラリに保存された複数のセルの中から選択されたセルのデータを記憶部から呼び出して、セルの第１補正パターンのデータを取得する。

Ｓ１０２では、単一セルの第１補正パターンの投影光学系による投影像を評価して得られる評価値（第１評価値）を、各セルについて取得する。まず、単一セルの第１補正パターンの投影光学系による投影像を計算する。ここで、セルＡとセルＢとは、光近接効果の影響を互いに受けないように、それぞれ独立して計算される。そして、計算された投影像を評価する。評価値として、Ｓ１０１で用いた像のＹ方向の寸法を用いる。表２に、各セルの第１補正パターンの投影光学系による投影像のＹ方向の寸法ＣＤＯ１（第１評価値）を示す。

表２に示すように、ＣＤＯ１には目標値７０ｎｍから５ｎｍ程度ずれている場合もある。これは、現像やエッチングの影響によりウエハ上に形成されるパターンが投影像とは異なるように形成されるためである。

コンピュータは、単一セルの第１補正パターンの投影像の寸法ＣＤＯ１を演算部で計算することに取得してもよいし、別のコンピュータにより予め計算されて記憶されたデータを読み込みことにより取得してもよい。

Ｓ１０３では、マスクのパターンを作成するために、マスク上における各セルの配置を決定する。図３に、セルＡとセルＢとを隣接配置させた場合の図を示す。本実施形態では、セルＡとセルＢとを所定の距離だけ離して隣接させる。距離については後で詳説する。

Ｓ１０４では、マスク上において複数のセルを隣接させた場合に、複数のセルの第１補正パターンの投影像を計算して、その投影像の評価値（第２評価値）を計算する。まず、第１補正パターンを有するセルＡとセルＢとを隣接させた場合に、セルＡとＢの第１補正パターンの投影像を計算する。そして、その投影像のＹ方向の寸法ＣＤＯ２（第２評価値）を計算する。表３に、単一セルの第１補正パターンの投影光学系による投影像のＹ方向の寸法ＣＤＯ１と、セルを隣接させた場合の第１補正パターンの投影像のＹ方向の寸法ＣＤＯ２との比較を示す。

表３に示すように、ＣＤＯ１とＣＤＯ２とは必ずしも一致しない。これは、各セルを隣接させた場合に各セルが互いに光近接効果による影響を受けるためである。特に、Ａ４−１とＢ１−３のホールの変動が大きく、隣接配置による光近接効果の影響が特に大きいことが分かる。

Ｓ１０５では、第２評価値が第１評価値に近づくように、隣接された複数のセルＡ、Ｂの第１補正パターンを補正して第２補正パターンを作成する。そして、作成された第２補正パターンを含むマスクのデータを作成する（Ｓ１０６）。なお、パターンの補正は、矩形状のホールの寸法（辺の長さ）のバイアスを調整することにより行う。ただし、このような補正に限らず、複雑な形状の補正でも構わない。マスクのデータとして、マスクの透過率や位相のデータを含んでもよい。

表４に、第１補正パターンのＹ方向の寸法ＣＤＭ１と、第２補正パターンのＹ方向の寸法ＣＤＭ２との比較を示す。

図４は、投影像の寸法ＣＤＯ１、ＣＤＯ２と、第２補正パターンの投影像のＹ方向の寸法ＣＤＯ３を比較した図である。ＣＤＯ１とＣＤＯ２の差のＲＭＳ値は２．９０ｎｍであるのに対して、ＣＤＯ１とＣＤＯ３の差のＲＭＳ値は０．０６ｎｍであり、ＣＤＯ１とＣＤＯ３とが同様となっていることが分かる。

このように、第２評価値が第１評価値に近づくように、隣接された複数のセルの第１補正パターンを補正すれば、第２補正パターンの投影像が、単一セルの場合の第１補正パターンの投影像ＣＤＯ１と同様になる。そのため、第２補正パターンのレジスト像が、単一セルの場合の第１補正パターンのレジスト像の寸法ＣＤＲ１と同様になることが予想される。したがって、投影像のみの計算によって求めた第２補正パターンには、現像のプロセスの影響を考慮した補正分が加味されており、第２補正パターンを用いることで目標値に近いパターンをウエハ上に形成することができる。また、第１補正パターンを補正して第２補正パターンを作成する際に、レジスト像の計算を行わず投影像の計算だけで済むため、計算時間を短縮することができる。

次に、本実施形態の作成方法の妥当性について説明する。本実施形態で決定した第２補正パターンに対してレジスト像の計算を行い、レジスト像のＹ方向の寸法ＣＤＲ３を求めた。また、比較のため、セルを隣接させた場合の第１補正パターンのレジスト像を計算し、そのレジスト像の寸法ＣＤＲ２も求めた。図５は、レジスト像の寸法ＣＤＲ１、ＣＤＲ２およびＣＤＲ３を比較した図である。図５から、ＣＤＲ１とＣＤＲ２の差のＲＭＳ値は３．３８ｎｍであるのに対して、ＣＤＲ１とＣＤＲ３の差のＲＭＳ値は０．５０ｎｍであり、ＣＤＲ１とＣＤＲ３とが同様になっていることが分かる。計算に必要な時間については、Ｓ１０１におけるレジスト像の計算では４１秒であるのに対して、投影像のみの計算では１１秒であった。つまり、投影像のみの計算により計算時間を短縮することができることが分かる。

Ｓ１０３では、セルＡとセルＢとを、０．３６×λ／ＮＡ＝５１．５ｎｍを超える距離８６．０ｎｍだけ離して隣接させている。セルＡとセルＢとを０．３６×λ／ＮＡを超える距離Ｌだけ離して隣接させる理由を説明する。図６は、本実施形態の作成方法でセルＡとセルＢとを隣接配置させて第２補正パターンを作成した場合の、第２補正パターンの投影像を示す図である。図６（ａ）はＬ≧５１．５ｎｍ（ｋ１≧０．３６）の場合、図６（ｂ）はＬ＜５１．５ｎｍ（ｋ１＜０．３６）の場合を示す。なお、検証のため、図３の配置に比べ、セルＡとセルＢとをＹ方向に所定量ずらしている。

図の点線で囲んだ部分を見ると、（ａ）および（ｂ）共にＹ寸法の補正はできているものの、（ｂ）についてはホール同士でブリッジを起こしており、投影像が繋がっていることが分かる。このため、（ａ）で設定された距離Ｌと（ｂ）で設定された距離Ｌとの境目がセルの隣接配置の可能な距離の限界と考える。この時のｋ１が０．３６であったため、Ｓ１０３では０．３６×λ／ＮＡを超える距離Ｌだけセルを離して隣接させている。つまり、複数のセルは、所定の距離より短い距離だけ離して隣接させた場合に第１補正パターンの投影像の一部が繋がるパターンを含んでいる。そのため、第１補正パターンの投影像の一部が繋がらないように、所定の距離だけ、または、所定の距離を超える距離だけ離す必要がある。

以上の説明では、ベストフォーカス位置、一定の露光量の条件を用いたが、複数のフォーカス位置、複数の露光量の条件を用いてもよい。また、セルやマスクのパターンに、ホールパターンとは別の解像しない補助パターンを追加しても良い。

また、２つのセルを横に隣接配置した場合を例に説明したが、上下方向や斜め方向にも隣接配置してもよく、３つ以上のセルを隣接配置しても良い。また、セルの境界部を規定し、その境界部だけに本実施形態の手法を用いたパターン補正をしても良い。

また、本実施形態では、複数のホールが点在したパターンを有するセルを用いて説明したが、セル内のホール同士が横方向に繋がるものが含まれるセルであっても適用できる。また、本実施形態は、セルを構成するパターンの種類として、ホールパターンを用いて説明したが、ラインパターンなどを用いても良いし、様々な種類のパターンが混在したセルを使用しても構わない。

また、パターンの投影光学系による投影像として、投影像を距離についてのガウス関数等で畳み込み積分して得られる像を用いても同様の効果を奏する。ガウス関数等での畳み込み積分の計算は簡易的であり、多くの計算時間を必要としないからである。

（実施形態２）
第２の実施形態では、マスクパターンの寸法の変動に対する投影像寸法の変化率を利用したマスクパターンの作成方法を示す。図７は、第２の実施形態におけるマスクパターンの決定方法を説明するためのフローチャートである。

Ｓ２０５では、セルＡとセルＢとを隣接配置させた場合において、第１補助パターンの寸法の変動に対する投影像の寸法の変化量を算出する。まず、図３のＡ１−１の縦寸法が７０ｎｍとなるように、ウエハ上の寸法を計算する際の露光量を決定する。そして、決定された露光量の条件下で、Ａ４−１からＢ４−１のホールの寸法をホール毎に、１ｎｍ（単位量）大きくした時の投影像の寸法の変化量（変化率）ΔＣＤＯを計算する。

次に、Ｓ２０６では、ホールの寸法の補正量ΔＣＤＭを算出する。ここでは、ホールの寸法の変化量とΔＣＤＯが比例関係にあると考えて、ＣＤＯ２とＣＤＯ１との差分をΔＣＤＯで割る。これにより求まる値をホールの寸法の補正量ΔＣＤＭとすることにより、ＣＤＯ２がＣＤＯ１と一致する。そして、Ｓ２０７において、補正量ΔＣＤＭだけ第１補正パターンを補正し、補正後ホールパターンの寸法ＣＤＭ３（第２補正パターン）を算出する。そして、Ｓ２０８において、第２補正パターンをマスクパターンとして決定し、第２補正パターンを有するマスクデータを作成する。

本実施形態における、ステップＳ２０５、Ｓ２０６で算出した各種数値は、表５のようになった。

また、本実施形態で作成したマスクパターンＣＤＭ３を用いて算出した、各ホールの投影像の寸法ＣＤＯ４と、ＣＤＯ１及びＣＤＯ２との比較を行った所、その結果は図８のようになった。図８より、ＣＤＯ１とＣＤＯ２の寸法（ＣＤ）差のＲＭＳ値が２．９０ｎｍであるのに対し、ＣＤＯ１とＣＤＯ４のＣＤ差のＲＭＳ値は０．６０ｎｍであることが分かった。

マスクは電子線描画装置などのマスク製造装置を用いて製造される。具体的には、作成されたマスクデータをマスク製造装置に入力し、入力データに基づいてマスクブランクス上にパターンを描画することによって、パターンが描画されたマスクが製造される。

上述の露光装置を利用した半導体デバイス製造方法を説明する。まず、上記のように製造されたマスクを露光装置に搭載して、感光剤（レジスト）が塗布された基板を露光する。露光装置は、光源からの光を用いて照明光学系によりマスク（レチクル）を照明し、投影光学系を用いてマスクのパターンの像をウエハ（基板）に投影して基板を露光する。そして、前記露光された基板が現像される。さらに、前記デバイス製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (11)

1. マスクを照明し、投影光学系を用いて前記マスクのパターンの像を基板に投影して前記基板を露光する露光装置に用いられる前記マスクのデータをコンピュータを用いて作成する作成方法であって、
   単一セルのパターンの像を基板上のレジストに投影して前記レジストを現像した後に前記基板上に形成されるパターンの評価値が目標値に近づくように補正された前記単一セルの第１補正パターンのデータを、複数のセルのそれぞれについて取得する工程と、
   前記単一セルの第１補正パターンの前記投影光学系による投影像を評価して得られる第１評価値を、前記複数のセルのそれぞれについて取得する工程と、
   前記複数のセルを隣接させた場合に、前記複数のセルの第１補正パターンの前記投影光学系による投影像を評価して得られる第２評価値を計算する工程と、
   前記第２評価値が前記第１評価値に近づくように、隣接された前記複数のセルの第１補正パターンを補正して第２補正パターンを作成する工程と、
   隣接された前記複数のセルの前記第２補正パターンを含む前記マスクのデータを作成する工程とを有することを特徴とする作成方法。
2. 前記複数のセルは、各セルのパターンが互いに異なるセルであることを特徴とする請求項１に記載の作成方法。
3. 前記複数のセルは、所定の距離より短い距離だけ離して隣接させた場合に前記第１補正パターンの投影像の一部が繋がるパターンを含み、
   前記複数のセルを、前記第１補正パターンの投影像の一部が繋がらないように隣接させることを特徴とする請求項１又は２に記載の作成方法。
4. 前記マスクを照明する照明光の波長をλ、前記投影光学系の開口数をＮＡとした場合に、前記所定の距離は０．３６×λ／ＮＡであることを特徴とする請求項３に記載の作成方法。
5. 前記複数のセルを前記所定の距離だけ離して隣接させることを特徴とする請求項３又は４に記載の作成方法。
6. 前記第１評価値および前記第２評価値はパターンの寸法であって、
   前記第１補正パターンの寸法を単位量だけ変更した場合の前記第１補正パターンの前記投影像の寸法の変化量を計算し、前記変化量および前記第１評価値と前記第２評価値との差分を用いて前記第１補正パターンを補正することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の作成方法。
7. 前記第１補正パターンは複数のパターン要素を含み、
   前記パターン要素ごとに前記変化量を計算することを特徴とする請求項６に記載の作成方法。
8. 前記投影光学系による投影像として、前記投影像を距離についてのガウス関数で畳み込み積分して得られる像を用いることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の作成方法。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の作成方法をコンピュータに実行させるプログラム。
10. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の作成方法を実行する情報処理装置又は情報処理システム。
11. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の作成方法によりマスクのデータを作成するステップと、
    作成されたマスクのデータを用いて前記マスクを製造するステップとを有することを特徴とするマスク製造方法。

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