JP2015052738A - 半導体装置の製造方法、パターン補正方法、及びフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】 パターン又はピッチに依存してウェーハ面内で線幅変化の分布が異なる場合でも、ウェーハ上に形成されるパターンの線幅を均一に補正する。【解決手段】 半導体装置の製造方法は、同一の露光レイアウトに対してそれぞれ異なる補正処理が施された複数の露光領域を有するフォトマスクを用い、半導体ウェーハに形成されたレジスト膜上の露光ショット位置に応じて、前記フォトマスクの前記複数の露光領域の１つを選択して露光を行い、前記露光により前記レジスト膜に転写されたパターンに基づいて前記半導体ウェーハを加工して前記半導体ウェーハに回路パターンを形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、パターン補正方法、及びフォトマスクに関する。

半導体素子等の電子デバイスを製造する際に、フォトリソグラフィー技術が用いられている。フォトリソグラフィーでは、フォトマスクに描画された回路パターンを、露光装置を用いて、レジストが塗布されたウェーハ基板上に投影してウェーハに転写パターンを形成する。縮小投影光学系が用いられる場合は、フォトマスクは「レチクル」と呼ばれている。

近年、デバイスの微細化が進むにつれて、パターン線幅の均一化が求められている。特にゲート電極パターンを形成する工程では、線幅の均一化への要求が高い。線幅を均一にするために、これまで以下のような補正技術が採用されてきた。
（１）任意のピッチ・線幅のパターンを設計値どおりに形成するために、ＯＰＣ（Optical Proximity Correction：光近接効果補正）が適用される。ＯＰＣは、光近接効果による転写パターンの変形（角部の丸まりやライン端部の後退）をあらかじめ見越して、設計どおりのパターンがウェーハ上に形成されるようにマスクパターンを形成する手法をいう。これにより、光学特性により生じる線幅の設計値からの乖離が補正される。
（２）ショット内の線幅分布の改善は、縮小投影露光装置が一括露光タイプからスキャン露光タイプになったことや、レンズの加工精度が向上したことにより、実現されている。また、ショット内のパターン偏在を制御するためにダミーパターンが配置される（パターン偏在補正技術）。ダミーパターンを配置することで、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械的研磨）プロセス、フォトリソグラフィプロセス、エッチングプロセスでの加工が安定し、高精度にパターンを形成することができる。
（３）ウェーハ内の線幅分布の改善では、露光ショット単位で露光量あるいは照明パラメータを補正する方法や（たとえば、特許文献１参照）、露光後・現像前に行うＰＥＢ（Post-Exposure Bake）の温度分布を補正することが提案されている。

特開２０１１−２３３７４４号公報

しかし、上述した補正技術は、それぞれのパターンの線幅のばらつきを独立して補正する技術であるため、ウェーハ全体で線幅が均一になるように補正するには限界がある。特に、ウェーハ上での線幅のばらつきがパターンの種類、配置密度、ピッチなどに依存して異なる分布を持つ場合、ウェーハから取得したデータの平均値としてしか補正することができない。

そこで、実施形態では、パターン依存によるピッチ・線幅の乖離を抑制して、ウェーハ全体で線幅を均一にすることのできる半導体装置の製造方法と、パターン補正方法、及びそこで用いられるフォトマスクを提供することを課題とする。

第１の態様では、半導体装置の製造方法は、
同一の露光レイアウトに対してそれぞれ異なる補正処理が施された複数の露光領域を有するフォトマスクを用い、
半導体ウェーハに形成されたレジスト膜上の露光ショット位置に応じて、前記フォトマスクの前記複数の露光領域の１つを選択して露光を行い、
前記露光により前記レジスト膜に転写されたパターンに基づいて前記半導体ウェーハを加工して、前記半導体ウェーハに回路パターンを形成することを特徴とする。

第２の態様では、パターン補正方法は、
ウェーハの同一レイヤに形成された複数種類のパターンの線幅を、前記ウェーハ上の基準位置を含む複数の位置で測定して前記複数種類のパターンの線幅分布データを取得し、
前記基準位置で測定された基準データに基づいて、前記線幅を補正するための基準補正量を求め、
前記基準データと前記基準位置以外の前記位置で測定された前記線幅との差分に基づいて、１以上の補正調整量を算出し、
前記基準補正量と、前記１以上の補正調整量とに基づいて、２種類以上の補正データを作成し、
前記２種類以上の補正データをひとつのフォトマスクに適用し、前記２種類以上の補正データで同一の露光レイアウトを補正した複数の露光領域を有するフォトマスクを作製する。

ウェーハ内でのパターン依存あるいはピッチ依存による線幅変化の分布を抑制して、ウェーハ全体で均一な線幅を実現できる。

パターン依存によるウェーハ内での線幅のばらつき分布と、一般的なＯＰＣによる問題点を示す図である。 実施形態のパターン補正の基本概念を示す図である。 実施例１のパターン補正方法のフローチャートである。 ＯＰＣデータ作成のための線幅データの取得工程を説明する図である。 ＯＰＣ用の基準補正テーブルの作成を説明する図である。 ウェーハ上のエリアに応じた補正調整テーブルの作成を説明する図である。 エリアごとの補正調整量を反映した各エリア用の補正テーブルの作成を説明する図である。 基準補正テーブルと各エリアの補正テーブルを用いたＯＰＣ処理フローを示す図である。 実施例２のパターン補正方法のフローチャートである。 基軸パターンのウェーハ面内線幅分布を補正するためのＰＥＢプレートの温度補正を説明する図である。 実施例２のパターン補正の効果を示す図である。 実施形態のパターン補正を用いた半導体装置の製造方法のフローチャートである。

図１は、ウェーハ面内での線幅のばらつき分布が、パターン依存性あるいはピッチ依存性を有する場合の問題点を説明するための図である。図１（Ａ）と図１（Ｂ）で、横軸はウェーハ中心からの径方向の距離、縦軸はエッチング後の最終線幅（ＦＩＣＤ：Final Inspection Critical Dimension）を表わす。

図１（Ａ）は、一例として５５ｎｍノードで、最密最小パターンであるパターン１ａと、コンタクトピッチ最小パターンであるパターン２ａと、孤立最小パターンであるパターン３ａを形成した場合の線幅分布である。いずれのパターンも、ウェーハ上の位置に応じてその線幅のばらつきの傾向が変化する。これは、成膜処理やアニール処理を経ることで、ウェーハに反りや歪みが生じるからである。ウェーハが反っていると、ウェーハ面内での熱履歴に差が生じ、同じ露光ショットでパターンを転写しても、出来上がりの線幅が異なる。ウェーハの中心領域ではエッチング後のパターン間の線幅の差は、ＯＰＣ処理を行なうことで１ｎｍ程度まで小さくすることが可能であるが、ウェーハの外周に向かうほどパターン間での線幅の差が広がり、ウェーハの外周付近ではパターン間の線幅差は１〜４ｎｍにもなる。

このような線幅の変化をあらかじめ、現像処理前のＰＥＢ処理により、温度分布を補正しておくことで、図１（Ｂ）のように、あるひとつのパターン（基軸パターン）を基準として、ウェーハ面内での変化の傾向を補正することが考えられる。たとえば、細密最小パターン１ａを基軸パターンとしてＰＥＢの温度分布補正を施すことで、補正後の細密最小パターン１ｂは、ウェーハ面内でほぼ均一な線幅を有する。また、基軸パターン１ａのウェーハ面内での線幅変化の傾向を補正することで、他のパターン２ａ，３ａにおいても、ウェーハ面内での変化の分布幅は低減する。しかし、ＰＥＢの温度分布補正後においてもパターン１ｂ、２ｂ、３ｂ間での線幅変化の差は依然として残り、ウェーハの外周部に向かうにつれて、パターン間での線幅の差は大きくなる。

基軸パターンを用いない場合は、すべてのパターン１ａ、２ａ、３ａの平均値として補正を行うことになるが、各パターンの線幅自体が平均値から異なるずれ量でずれているので、高い均一性を実現することは困難である。

図２は、実施形態のパターン補正の基本概念を示す図である。実施形態では上記の問題点を解決するために、あらかじめ複数のパターンでウェーハ内の線幅変化の分布データを取得し、線幅変化の分布に応じて、同一レイヤの回路パターン（露光レイアウト）に対して複数種類のＯＰＣデータを作成する。作成したＯＰＣデータに基づいて、図２（Ｂ）のように、ひとつのフォトマスク１０に、異なるＯＰＣ条件を組み込んだ複数の露光領域１１−１〜１１−４を設ける。フォトマスク１０の露光領域１１−１〜１１−４（以下、適宜「露光領域１１」と総称する）には、同じレイアウトの回路パターンが形成されているが、それぞれ異なるＯＰＣ条件（補正量）で回路パターンが補正されている。ウェーハ上のショット位置に応じて、フォトマスク１０で使用する露光領域１１を切り換えて回路パターンをウェーハに転写する。

たとえば、図２（Ａ）のように、ウェーハの中心領域を、第１のＯＰＣ条件が適用されるエリア１とする。エリア１から外側に向かって、第２のＯＰＣ条件が適用されるエリア２、第３のＯＰＣ条件が適用されるエリア３、第４のＯＰＣ条件が適用されるエリア４とする。

ショット位置がエリア１にある場合は、フォトマスク１０の露光領域１１−１を用い、その他の露光領域１１−２、１１−３、１１−４を遮光して露光する。ショット位置がエリア２にある場合はフォトマスク１０の露光領域１１-２を用い、ショット位置がエリア３にある場合はフォトマスク１０の露光領域１１−３を用い、ショット位置がエリア４にある場合はフォトマスク１０の露光領域１１−４を用いる。

フォトマスク１０には複数の異なるＯＰＣ条件が組み込まれているため、便宜上「マルチＯＰＣマスク１０」と称する。ウェーハ面内でパターン（あるいはピッチ）に依存して線幅変化が異なる分布を示す場合でも、露光ショット位置に応じてマルチＯＰＣマスク１０の露光領域１１を切り換えることで、ウェーハ全体でパターンの線幅を均一化することができる。

図３は、実施例１のパターン補正方法のフローチャートである。まず、補正対象となるウェーハと同じ工程で製造され同じ膜構造を有するウェーハを準備する（Ｓ１０１）。製品と同じ工程で製造されるウェーハを、線幅分布データ取得用のウェーハとして用いる。たとえば、ＳＴＩ形成、ウェル及びチャネルの注入、ゲート酸化膜形成、ポリシリコン成膜と工程が進むにつれ、それまでのプロセスの影響でウェーハに反りが生じる場合がある。そのため、実際の製造プロセスでのウェーハへの影響を考慮して、パターン依存（あるいはピッチ依存）によるウェーハ面内での線幅変化のばらつきを補正する。

次に、準備したウェーハから、ＯＰＣデータを作成するために複数種類のパターンの線幅データを取得する（Ｓ１０２）。線幅測定の対象となるパターンは、線幅の変動によりトランジスタ特性に大きな影響を与えるパターンとする。トランジスタ特性に影響を与えるパターンの種類はデバイスによって異なる。

線幅データの取得時には、図４に示すように、露光ショットサイズを小さく設定して、ウェーハ内で一様に線幅のデータを取得する。ショットサイズを小さくすることによってウェーハ内の線幅変化を詳細に把握することが可能となる。図４（Ａ）の例では、ゲート電極パターンを含む回路パターンを３〜５ｍｍ平方のショットでウェーハ全体に露光し、ポリシリコン膜をエッチングして得られた所定パターンの線幅を測定する。

図４（Ｂ）は、線幅データ取得のための別のショット配置を示す。線幅の変化は一般にウェーハの径方向に大きいことから、ウェーハの中心から放射状に延びる複数のショット位置を露光して測定用のパターンを形成する。このようなショット配置でも、ウェーハ内でのパターン依存性の線幅変化の分布傾向を把握することができる。測定用のショット配置は図４の例に限定されず、ウェーハ全体から線幅変化の傾向を把握できるならば、どのようなショット配置でもよい。たとえば、図示はしないがチェッカーボード状の互い違いのショット位置や、格子状のショット位置で露光を行なってもよい。

次に、図３に戻って、ウェーハ上の特定のショット位置（基準位置）で取得した基準データを使用して、ＯＰＣ用の基準補正テーブルＴ_baseを作成する（Ｓ１０３）。一般に、エッチングプロセスにより生じるウェーハ面内でのパターン依存性の線幅変化は、同心円状に分布する。そこで、ウェーハ中心部のショットで取得した所定パターンの線幅データを基準データとする。

図５は、基準補正テーブルＴ_baseの作成を示す図である。基準補正テーブルＴ_baseは、ルールベースＯＰＣのためのテーブルである。このテーブルは、モデルベースＯＰＣ（図形補正スクリプト）の処理で補正しきれない線幅分を補正するために使用される。ライン幅Ｌnとスペース幅Ｓnで特定される所定パターンのそれぞれに対して、測定データから決定される補正量で補正を与える。図５（Ａ）では、たとえばライン幅Ｌ３とスペース幅Ｓ３で特定されるパターンに対して、片側を０．５ｎｍ（両側で１ｎｍ）太らせる補正が適用される。図５（Ｂ）のパターン１５がライン幅Ｌ３とスペース幅Ｓ３で特定されるパターンであるとすると、片側１６の線幅補正量が＋０．５ｎｍとなる。同じライン幅Ｌ３でも、たとえばより狭いスペース幅Ｓ１で特定されるパターンの場合は、ライン幅を片側１ｎｍ細くする補正（−１ｎｍ）が基準補正テーブルＴ_baseで規定される。

このようにライン幅Ｌnとスペース幅Ｓnによって特定されるパターンの種類に応じて、基準となる補正量を設定することができる。

次に、図３に戻って、ウェーハを複数のエリアに分割し、エリアごとに、基準データからの線幅の乖離を調整する補正調整テーブルを作成する（Ｓ１０４）。たとえば、ウェーハ上のエリアを４つのエリアに分割し、Ｓ１０３で作成した基準補正テーブルＴ_baseを中心エリア１のＯＰＣ条件として用いる。パターンあるいはピッチに依存する線幅変化の傾向はウェーハ上の位置によって異なるので、中心以外のエリア２〜４の各々について、エリア１の線幅との乖離量を調整する補正調整テーブルを作成する。

具体的には、基準ショット位置で取得した各パターンの線幅と、それ以外のショット位置で取得した各パターンの線幅との差分を算出する。この差分は、たとえばウェーハ内で径方向に変化の分布を持つため、ウェーハを径方向に沿って４つのエリアに分割する。分割位置は、測定した複数種類のパターンの中からトランジスタ特性への感度の高いパターンを優先し、そのパターンに生じる線幅変化の傾向から決定する。たとえば、線幅変化の傾きが変わる位置をエリア境界とする。取得したデータが点在している場合には、内挿補間を行なってもよい。

図６は、補正調整テーブルの作成を示す図である。図６（Ａ）は、中心エリア１の補正調整テーブルＡである。実施形態では、ウェーハ中心の基準ショット位置で基準データを取得して基準補正テーブルＴ_baseを作成している。したがって、補正調整テーブルＡの補正調整量はゼロである。

図６（Ｂ）は、エリア２の補正調整テーブルＢである。たとえば、ライン幅Ｌ３、スペース幅Ｓ１で特定されるパターンは、エリア１に形成された同じパターンと比較して、線幅が片側で０．５ｎｍ細っている。そこで、補正調整テーブルＢ上で、片側を０．５ｎｍ太らせる補正調整量を規定する。同様に、ライン幅Ｌ３、スペース幅Ｓ３で特定されるパターンは、エリア１に形成された同じパターンの線幅と比較して片側で１ｎｍ細くなっている。この差を調整するために、片側で＋１ｎｍの補正調整量をテーブルＢに規定する。

図６（Ｃ）はエリア２の外側に位置するエリア３の補正調整テーブルＣである。ここでも、ライン幅Ｌnとスペース幅Ｓnで特定されるパターンごとに、中心エリア１での同じパターンと異なる線幅で形成されたパターンの差分を調整するために、テーブルＣにパターンごとの補正調整量が規定される。

図６（Ｄ）は、ウェーハの最も外側のエリア４の補正調整テーブルＤである。図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）と同様に、エリア４でも中心エリア１に形成された同じパターンの線幅とのずれを含むため、基準データとの差を補償する補正調整量が、テーブルＤに規定される。

ウェーハから取得した特定パターンの線幅データの中で、最も大きい線幅変動のレンジが６ｎｍだとすると、この例では２ｎｍ（片側１ｎｍ）のステップサイズで補正調整テーブルを作成する。これにより、誤差±２ｎｍまでの補正が可能になる。補正調整テーブルＢは、補正調整テーブルＡに対して最大で片側１ｎｍ、両側で２ｎｍの補正量を持つ。補正調整テーブルＣは、補正調整テーブルＢに対して最大で片側１ｎｍ、両側で２ｎｍの補正量を持つ。補正調整テーブルＤは、補正調整テーブルＣに対して最大で片側で１ｎｍ、両側で２ｎｍの補正量を持つ。

次に、図３に戻って、Ｓ１０３で作成した基準補正テーブルＴ_baseに、Ｓ１０４で作成した各エリア用の補正調整テーブルＡ〜Ｄを足し合わせて、エリアごとに適用されるターゲットの補正テーブルＴ１〜Ｔ４を作成する（Ｓ１０５）。

図７に補正テーブルＴ１〜Ｔ４の例を示す。図７（Ａ）の補正テーブルＴ１は基準補正テーブルＴ_baseと同じであり、エリア１のＯＰＣ条件１に適用される。図７（Ｂ）の補正テーブルＴ２は、補正テーブルＴ１と異なる補正量を有し、エリア２のＯＰＣ条件２に適用される。同様に、図７（Ｃ）の補正テーブルＴ３はエリア３のＯＰＣ条件３に適用され、図７（Ｄ）の補正テーブルＴ4は、エリア４のＯＰＣ条件４に適用される。

次に、図３に戻って、エリアごとのターゲットの補正テーブルＴ１〜Ｔ４を用いて、４つのＯＰＣデータを作成する（Ｓ１０６）。ＯＰＣデータは、Ｓ１０５で作成したエリアごとのルールベースのＯＰＣデータ（補正テーブル）に、モデルベースＯＰＣ処理を施すことによって作成される。

図８は、Ｓ１０６のＯＰＣデータ作成の処理フローを示す。まず、補正対象のレイヤのデザイン図形（原図）を取得する（Ｓ２０１）。基準ショット位置で測定された特定のパターンの線幅に基づいて、ターゲットとする図形を変更する（Ｓ２０２）。これとは別に、基準補正テーブルＴ_baseに対して補正調整テーブルＢを足し合わせて（Ｓ２０３ａ）、ターゲット図形を補正テーブルＴ２で変更する（Ｓ２０５ａ）。同様に、基準補正テーブルＴ_baseに補正調整テーブルＣを足し合わせて（Ｓ２０３ｂ）、ターゲット図形を補正テーブルＴ３で変更し（Ｓ２０５ｂ）、基準補正テーブルＴ_baseに補正調整テーブルＤを足し合わせて（Ｓ２０３ｃ）、ターゲット図形を補正テーブルＴ４で変更する（Ｓ２０５ｃ）。

４種類の変更された図形に対して、モデルベースのＯＰＣ処理を行なう（Ｓ２０７）。モデルベースのＯＰＣ処理は、４つの変更図形に対して共通に行われる。これにより、４種類のＯＰＣ補正が完了する（Ｓ２０８）。その後、各ＯＰＣデータを検証して（Ｓ２０９）ＯＰＣ処理を終了する。

次に、図３に戻って、４つのＯＰＣデータを一枚のマスクに取り込んで、図２（Ｂ）のマルチＯＰＣマスク１０を作製する（Ｓ１０７）。マルチＯＰＣマスク１０は、それぞれ異なる補正量で調整された回路パターンが描画された４つの露光領域１１−１〜１１−４を有する。

次に、マルチＯＰＣマスク１０の各露光領域１１−１〜１１−４を、ウェーハのどのショットで使用するかを決定する（Ｓ１０８）。実施形態では、補正対象となる線幅変化はウェーハの径方向に分布の傾向を有するため、Ｓ１０４で分割したウェーハのエリアに応じて露光領域１１−１〜１１−４を使い分ける。

実際の製品の製造で用いられる露光ショットには一定の大きさがあり、エリアの境界にかかるショットが発生する。この場合は、エリア境界で分割される露光ショットのうち、面積の広い方のエリアに対応するマスク１０の露光領域１１を用いる。

図３のフローに、電気特性評価が可能なウェーハでＯＰＣ補正の効果を確認する工程を追加してもよい。ウェーハ上のエリアに応じてマルチＯＰＣマスク１０の露光領域１１−１〜１１−４を使い分けて露光、現像、エッチングを行ったあとに、トランジスタ特性を確認する。所望の特性から乖離しているショットがあれば、ショット単位で補正量を見直してもよい。

上述した方法により、ウェーハ内のパターン依存（ピッチ依存）による線幅のばらつきを低減することができる。

実施例１の方法で補正精度を高めるためには、ウェーハ上の分割エリアの数を増やし、これに対応してフォトマスク１０の露光領域１１の数も増やすことが考えられる。しかしフォトマスク１０の露光領域１１の分割数が多くなるとチップサイズが制限されるため、分割数は４つまでが望ましい。

実施例２では、フォトマスク１０の露光領域の分割数を４以下とした場合にも、補正精度を高める方法を提供する。具体的には、基軸パターンの線幅分布をウェーハ面内で低減した後に、実施例１のショット位置に応じたＯＰＣの切り換えを適用する。基軸パターンの線幅分布をあらかじめ低減させておくことで、ベーク装置に起因する線幅のばらつきを排除することができる。

図９は、実施例２のパターン補正方法のフローチャートである。実施例２では、実施例１のＳ１０１とＳ１０２の間に、基軸パターンの線幅データの取得と、基軸パターンのウェーハ面内での線幅分布の補正を行う。

まず、実施例１と同様に、線幅の最適化を行なうために、製品と同じ工程で作製され同じ構成を有するウェーハを準備する（Ｓ１０１）。

次に、基軸パターンを決め、ウェーハ面内での基軸パターンの線幅分布データを取得する（Ｓ３０１）。基軸パターンとして、製品製造時に適正露光量を決めるためのパターンを選択するのが望ましい。ここでは、細密最小パターンを基軸パターンとする。ポリシリコンエッチング後に、ウェーハ内での基軸パターンの線幅分布データを取得する。基軸パターンの線幅分布データを取得する際には、ショット内の線幅ばらつきを排除するために、３〜５ｎｍ平方の比較的小さなショットサイズを用いるのが望ましい。

次に、Ｓ３０１で取得した基軸パターンの線幅データから、ウェーハ面内での基軸パターンの線幅分布の補正パラメータを算出する（Ｓ３０２）。補正パラメータとして、たとえば、露光後、現像前に行うＰＥＢ用のベーク装置のプレート温度分布を調整するための補正量を算出する。ベーク装置のプレート温度分布を、ウェーハ面内での基軸パターンの線幅分布が低減する方向に補正する。

図１０（Ａ）に示すように、ウェーハ２１が反っていると、ＰＥＢプレート２２の温度分布が均一であっても、ウェーハ２１に伝わるＰＥＢ温度は均一にならない。一般に、ＰＥＢ温度が高くなると、ポジタイプの化学増幅型レジストでは、酸の拡散スピードが上がり、レジストパターンの線幅は細くなる。

そこで、図１０（Ｂ）のように、取得した基軸パターンの線幅分布に応じて、あらかじめＰＥＢプレート２２の温度分布を補正する。ＰＥＢ温度の補正は、エッチングプロセスの傾向を含めて補正するのが望ましく、ベーク装置ごとに補正を行うのが望ましい。

ＰＥＢプレート２２の温度分布の補正後に、設定した温度条件で基軸パターンの線幅がウェーハ面内で均一になっているかどうかを確認する。ＰＥＢプレート２２の温度分布を調整することで、レジストパターンの形状が変化し、その影響でエッチングシフトが変化する可能性があるからである。想定された均一分布となるまで、確認作業を繰り返す。

基軸パターンのウェーハ面内での線幅分布の補正を完了したら、実施例１と同様に、ウェーハ面内で所定パターンの線幅データを取得する（Ｓ１０２）。その後の手順は実施例１と同様である。すなわち、基準ショット位置で取得した基準データに基づいて基準補正テーブルＴ_baseを作成し（Ｓ１０３）、基準データからの乖離量に基づいてエリアごとの補正調整テーブルＡ〜Ｄを作成し（Ｓ１０４）、基準補正テーブルＴ_baseと補正調整テーブルＡ〜Ｄに基づいてターゲットの補正テーブルＴ１〜Ｔ４を作成する（Ｓ１０５）。各補正テーブルＴ１〜Ｔ４にモデルベースＯＰＣを適用して４種類のＯＰＣデータを作成し（Ｓ１０６）、ＯＰＣデータを用いてマルチＯＰＣマスク１０を作製する（Ｓ１０７）。各ショットで使用するマルチＯＰＣマスク１０の露光領域１１−１〜１１−４を決定する（Ｓ１０８）。実施例１と同様に、電気特性評価が可能なウェーハでの補正の効果確認や、トランジスタ特性テストによるショット単位での補正の見直しを行ってもよい。

図１１は、実施例２の効果を示す図である。図１１（Ａ）において、ＰＥＢプレートの温度分布を補正することによって、基軸パターン３１の線幅分布をウェーハ面内で均一にする。基軸パターン３１の線幅を均一に補正することで、他のパターン３２、３３のウェーハ面内での線幅変化の分布をある程度抑制することができる。

この状態で、ウェーハ上のエリア分割境界Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の位置で、それぞれの補正テーブルを作成する。たとえば、Ｒ１でＯＰＣ条件１を設定し、Ｒ２でＯＰＣ条件２を設定し、Ｒ３でＯＰＣ条件３を設定し、Ｒ４でＯＰＣ条件４を設定する。実施例１と同様に、ＯＰＣ条件１は基準補正テーブルＴ_baseで規定される。ＯＰＣ条件２〜４は、位置Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４で変化する線幅ばらつきのピッチ依存（パターン依存）を補正するために、基準補正テーブルＴ_baseに対してエリアごと、パターンごとの補正調整量を加えたものである。

この補正の結果、図１１（Ｂ）に示すように、基軸パターン３１以外のパターン３２、３３も、基軸パターン３１と同様に、その線幅がウェーハ面内全体で均一になる。

図１２は、実施例のパターン補正を適用した半導体装置の製造フローを示す図である。半導体ウェーハ上にレジストを塗布し（Ｓ４０１）、プリベークによりレジスト液を固化する（Ｓ４０２）。次に、実施形態の手法で作製したマルチＯＰＣマスク１０を用い、ウェーハ上のショット位置に応じて露光領域１１−１〜１１−４を切り換えて露光処理を行なう（Ｓ４０３）。その後、ＰＥＢ処理（Ｓ４０４）、現像処理（Ｓ４０５），ポストベーク処理（Ｓ４０６）を行なって、レジスト膜を所定の形状に加工する。加工されたレジスト膜をマスクとしてエッチング処理を行ない、ウェーハ上に所望の回路パターンを形成する（Ｓ４０７）。

実施例２の場合は、Ｓ４０４のＰＥＢ処理に用いるＰＥＢプレートの温度分布が、基軸パターンの線幅がウェーハ全体で均一になるようにあらかじめ補正されている。この場合は、Ｓ４０３でのマルチＯＰＣマスク１０の切り替え露光と相まって、パターンあるいはピッチに依存する線幅変化の分布を均一に補正することができる。

以上、特定の実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されない。たとえばフォトマスク１０上で異なるＯＰＣ条件が適用される露光領域の分割数は、４に限定されず、２、３、６等の領域に分割してもよい。また、基軸パターンの線幅を面内で均一にする補正パラメータは、ＰＥＢプレートの温度分布の補正値に限定されず、露光光源の強度補正値であってもよい。

また、実施例では、ライン幅とスペース幅によってパターンが特定されるマトリックス状のテーブルを基準補正テーブルＴ_base、補正調整テーブルＡ〜Ｄ、及びターゲットの補正テーブルＴ１〜Ｔ４として用いたが、この例に限定されない。基準位置での複数種類のパターンの各々に対応して補正基準量が算出され、これに基づいてエリアごとの補正調整量や、ターゲットとする補正量が算出される限り、任意のテンプレートデータやその他のデータフォーマットを用いることができる。

また、実施例２で、基軸パターンと、ＯＰＣデータ作成用の特定パターンとを分けて説明したが、基軸パターンは、複数種類のパターンの中から選択されるパターンであってもよい。

上述した方法により、パターンあるいはピッチに依存してウェーハ面内での線幅の変化の傾向が異なる場合でも、加工後のパターンがウェーハ全体で均一な線幅になるように、設計値からのずれを補正することができる。その結果、デバイス性能が向上し、一枚のウェーハからのチップ収率を向上することができる。

以下の説明に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
同一の露光レイアウトに対してそれぞれ異なる補正処理が施された複数の露光領域を有するフォトマスクを用い、
半導体ウェーハに形成されたレジスト膜上の露光ショット位置に応じて、前記フォトマスクの前記複数の露光領域の１つを選択して露光を行い、
前記露光により前記レジスト膜に転写されたパターンに基づいて前記半導体ウェーハを加工して、前記半導体ウェーハに回路パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記２）
前記半導体ウェーハの中心から外周に向かって前記半導体ウェーハ上の露光エリアを複数のエリアに分割し、
前記複数のエリアの各々に対応して、前記フォトマスクの前記複数の露光領域のいずれかを選択して使用する、
ことを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記３）
前記露光後、かつ前記レジスト膜の現像前に、前記半導体ウェーハのベーク処理を行ない、
前記ベーク処理は、前記半導体ウェーハに含まれる基軸パターンの線幅が前記半導体ウェーハの面内で均一になるように、温度分布が補正されていることを特徴とする付記１又２に記載の半導体装置の製造方法。
（付記４）
前記複数の露光領域のいずれか１つを用いた露光ショットが、前記半導体ウェーハ上の前記複数のエリア間の境界にかかる場合に、前記境界で分割される前記露光ショットのうち面積が広い方の前記エリアに対応する前記フォトマスクの前記露光領域を選択することを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造方法。
（付記５）
ウェーハの同一レイヤに形成された複数種類のパターンの線幅を、前記ウェーハ上の基準位置を含む複数の位置で測定して前記複数種類のパターンの線幅分布データを取得し、
前記基準位置で測定された基準データに基づいて、前記線幅を補正するための基準補正量を求め、
前記基準データと前記基準位置以外の前記位置で測定された前記線幅との差分に基づいて、１以上の補正調整量を算出し、
前記基準補正量と、前記１以上の補正調整量とに基づいて、２種類以上の補正データを作成し、
前記２種類以上の補正データをひとつのフォトマスクに適用し、前記２種類以上の補正データで同一の露光レイアウトを補正した複数の露光領域を有するフォトマスクを作製する、
ことを特徴とするパターン補正方法。
（付記６）
前記フォトマスクを用いて製品を製造する際に、基板上の露光位置に応じて、前記複数の露光領域の中のひとつを選択して使用する、
ことを特徴とする付記５に記載のパターン補正方法。
（付記７）
前記複数種類のパターンの中から基軸パターンを選択し、
前記基軸パターンの線幅を前記ウェーハ上の複数の位置で測定して、前記基軸パターンの線幅分布を取得し、
前記基軸パターンの線幅を前記ウェーハ上で均一にする補正パラメータを決定し、
前記補正パラメータによる補正の下で、前記フォトマスクを用いた露光を行う、
ことを特徴とする付記５又は６に記載のパターン補正方法。
（付記８）
前記２種類以上の補正データは、前記基準補正量と前記１以上の補正調整量とから算出される２以上の補正量に、モデルベースの光近接効果補正を施して作成されることを特徴とする付記５〜７のいずれかに記載のパターン補正方法。
（付記９）
前記複数種類のパターンは、ライン幅とスペース幅で特定されるパターンであり、
前記ライン幅と前記スペース幅で特定されるパターンごとに前記基準補正量が規定される基準補正テーブルが作成されることを特徴とする付記５に記載のパターン補正方法。
（付記１０）
前記ライン幅と前記スペース幅で特定されるパターンごとに前記補正調整量が規定される１以上の補正調整テーブルが作成されることを特徴とする付記９に記載のパターン補正方法。
（付記１１）
前記基準補正テーブルと、前記補正調整テーブルとに基づいて、前記ライン幅と前記スペース幅で特定されるパターンごとにターゲットの補正量が規定される２以上の補正テーブルが作成されることを特徴とする付記１０に記載のパターン補正方法。
（付記１２）
同一の露光レイアウトを有する複数の露光領域を有し、
前記複数の露光領域の各々で、前記同一の露光レイアウトに対して異なる補正条件で補正が施され、
半導体ウェーハ上のショット位置に応じて、前記複数の露光領域のいずれか１つが用いられる、
ことを特徴とすることを特徴とするフォトマスク。

１０ フォトマスク（マルチＯＰＣマスク）
１１−１〜１１−４ 露光領域
２１ ウェーハ
２２ ＰＥＢプレート
Ｔ_base 基準補正テーブル
Ａ〜Ｄ 補正調整テーブル
Ｔ１〜Ｔ４ ターゲットの補正テーブル

Claims (8)

1. 同一の露光レイアウトに対してそれぞれ異なる補正処理が施された複数の露光領域を有するフォトマスクを用い、
   半導体ウェーハに形成されたレジスト膜上の露光ショット位置に応じて、前記フォトマスクの前記複数の露光領域の１つを選択して露光を行い、
   前記露光により前記レジスト膜に転写されたパターンに基づいて前記半導体ウェーハを加工して、前記半導体ウェーハに回路パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記半導体ウェーハの中心から外周に向かって前記半導体ウェーハ上のエリアを複数のエリアに分割し、
   前記複数のエリアの各々に対応して、前記フォトマスクの前記複数の露光領域のいずれかを選択して使用する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記露光後、かつ前記レジスト膜の現像前に、前記半導体ウェーハのベーク処理を行ない、
   前記ベーク処理は、前記半導体ウェーハに含まれる基軸パターンの線幅が前記半導体ウェーハの面内で均一になるように、温度分布が補正されていることを特徴とする請求項１又２に記載の半導体装置の製造方法。
4. ウェーハの同一レイヤに形成された複数種類のパターンの線幅を、前記ウェーハ上の基準位置を含む複数の位置で測定して前記複数種類のパターンの線幅分布データを取得し、
   前記基準位置で測定された基準データに基づいて、前記線幅を補正するための基準補正量を求め、
   前記基準データと前記基準位置以外の前記位置で測定された前記線幅との差分に基づいて、１以上の補正調整量を算出し、
   前記基準補正量と、前記１以上の補正調整量とに基づいて、２種類以上の補正データを作成し、
   前記２種類以上の補正データをひとつのフォトマスクに適用し、前記２種類以上の補正データで同一の露光レイアウトを補正した複数の露光領域を有するフォトマスクを作製する、
   ことを特徴とするパターン補正方法。
5. 前記フォトマスクを用いて製品を製造する際に、基板上の露光位置に応じて、前記複数の露光領域の中のひとつを選択して使用する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のパターン補正方法。
6. 前記複数種類のパターンの中から基軸パターンを選択し、
   前記基軸パターンの線幅を前記ウェーハ上の複数の位置で測定して、前記基軸パターンの線幅分布を取得し、
   前記基軸パターンの線幅を前記ウェーハ上で均一にする補正パラメータを決定し、
   前記補正パラメータによる補正の下で、前記フォトマスクを用いた露光を行う、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のパターン補正方法。
7. 前記２種類以上の補正データは、前記基準補正量と前記１以上の補正調整量とから算出される２以上の補正量に、モデルベースの光近接効果補正を施して作成されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のパターン補正方法。
8. 同一の露光レイアウトを有する複数の露光領域を有し、
   前記複数の露光領域の各々で、前記同一の露光レイアウトに対して異なる補正条件で補正が施され、
   半導体ウェーハ上のショット位置に応じて、前記複数の露光領域のいずれか１つが用いられる、
   ことを特徴とすることを特徴とするフォトマスク。

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