JP3792681B2 - マスク描画データ作成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造工程及びそこで用いられるフォトマスクに関わり、特に微細パターン形成に適した半導体製造工程に用いるマスク描画データ作成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
LSI高集積化に伴い、パターンサイズの縮小、設計データの増加が進んでいる。特に近年盛んに適用が検討されている光近接効果補正技術を適用すると、フォトマスクのデータや、フォトマスクに含まれるごく微小のパターンの数は一層増大する。光近接効果補正(OPC)とは、光の回折やレジスト現像、エッチング等の影響でパターンが所望通りに仕上がらない光近接効果を補正するために、予め近接効果を見越してマスクパターンを変形しておく補正方法のことである。
【0003】
OPCを行う場合の問題点として、微小図形が生成する以外にパターンデータ量が増大する。補正前と補正後で比較したデータ量の増大は、線幅補正のみを行ういわゆる1次元補正で2倍前後、コーナー丸めを補正するためのセリフ等を付けたいわゆる2次元補正で4〜7倍程度と言われている。補正データ量が増大することにより、マスクデータ処理の時間が増大する、マスク描画時間が増大する(ベクタースキャンのマスク描画装置の場合)、電子ビーム描画における近接効果の補正処理時間が増大するといった問題点が生じる。
【0004】
この内、マスクデータ処理はオフラインで行えるため、プロセス全体を律速することはないが、マスク描画時間、また描画と並行して近接効果補正処理が行われる場合は、これらの処理時間の増大が、そのままプロセス全体のターンアラウンドタイムを増大させる。
【0005】
一方、電子ビームの後方散乱に起因する近接効果の補正方法については様々な方法が提案されているが、現在主流となっている手法としては以下のようなものがある。
【0006】
第一の手法としては、Journal of Applied Physics vol. 54, p357(1983)でG. Owen らによって述べられているGhost法と呼ばれる手法がある。本補正方法では、目的のパターンを通常のビームを絞った状態で描画し、そのあと後方散乱の広がり程度にビームをぼかし、このビームで白黒反転させたパターンを追加する。この追加露光によりバックグラウンドを全ての場所で一定にすることが可能になる。
【0007】
第二の手法としては、Journal of Vacuum Science and Technology vol. 15, p931(1978)でM. Parikh らによって述べられている照射量補正という方法がある。本補正方法では、電子ビームで描画される要素図形のドーズを変化させることにより、露光されたレジスト各ポイントでのエネルギー密度が一定になるようにする。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、OPCを施したマスクをGhost法に基づき近接効果補正する場合には、OPC後のパターンを白黒反転して追加露光用のデータを作成するが、OPC後の複雑なパターンの反転データは、OPC補正前の反転データと比較して複雑であり、データ量が増加している。したがって、追加露光のショット数が増え、マスク描画時間が増大する。
【0009】
また、光近接効果補正を施したマスクデータを第二の手法(照射量補正)に基づき近接効果補正をして作成する場合には、マスクデータに基づき各ショットの最適ドーズ量を計算する。マスクデータが光近接効果補正によって複雑になると、照射量補正計算の入力データ量が増大し、計算時間も増大する。
【0010】
本発明は、上記の事情を考慮して成されたもので、その目的とする所は、光近接効果補正によって微細なパターンが生じても、マスク描画精度に悪影響を与えないようなマスク描画データを作成するためのデータ処理方法を提供することにある。
【0011】
また、荷電粒子ビーム露光における近接効果補正の計算時間、描画時間、計算に用いるハードウエアのメモリ必要量の増大をまねくこと無く効率よくマスク描画データを作成する方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のフォトマスク描画データ作成方法は、リソグラフィ及びエッチングにおける近接効果の影響でウエハに転写すべきパターンに変換差を生じるのを防止するために、マスク上のパターンに予め適切な補正を加えた(以下光近接効果補正と称する)フォトマスクを荷電ビーム描画で作製するに際し、荷電ビーム描画に先立って行う荷電ビームによる近接効果補正のための追加照射用のデータ作成において、前記光近接効果補正前の設計データ又はマスクデータを入力データとして追加照射用のデータを作成することを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明のマスク描画データ作成方法においては、前記光近接効果補正前の設計データ又はマスクデータを一律サイジングして入力データとし、追加照射用のデータを作製することを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明のマスク描画データ作成方法は、光近接効果補正を施したフォトマスクを荷電ビーム描画で作製するに際し、荷電ビーム描画に先立って行う荷電ビームによる近接効果補正を目的とする照射量設定において、前記光近接効果補正前の設計データ又はマスクデータを入力データとして照射量設定のための計算を行うことを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明のマスク描画データ作成方法においては、前記光近接効果補正前の設計データ又はマスクデータを一律サイジングして入力データとし、照射量設定のための計算を行うことを特徴とするものである。
【0016】
本発明によれば、マスク描画装置の解像限界を超えた微細なテクスチャを持つパターンが単純化されるため、マスク作成の精度を劣化させることなく、データ量を削減することが可能になる。特に可変成形の電子ビーム露光装置を使用する場合には、微小ショットを低減することが出来、微小ショットに起因する寸法精度の悪化を防ぐことが出来る。
【0017】
本発明によれば、GHOST法に適用した場合には、光近接効果補正によりレイアウトが複雑化しデ−タ量が増大していても、それに影響されること無く、追加照射を行うことが出来、描画時間を短縮することが可能である。
【0018】
一方、本発明を照射量補正に適用した場合には、光近接効果補正によりレイアウトが複雑化しデ−タ量が増大していても、それに影響されること無く、照射量計算を行うことが出来、計算時間を短縮し、計算に用いるハードウエア資源を節約することが可能である。
【0019】
【発明の実施の形態】
【0020】
(第一の実施例)
図1は、本発明の第一の実施形態に係わるフォトマスク作製方法を説明するためのフローチャートである。本発明をGHOST法に適用する場合を示している。マスク描画データを作成した後、荷電粒子ビーム描画装置を使用して、まず光近接効果補正を行ったパターン部分を描画する。続いて、追加照射用として、光近接効果未補正データの反転パターンを描画する。
【0021】
図2はマスク描画データ作成のステップを詳しく説明したフローチャートであり、設計パターンが図3(a)である場合を例に説明する。この設計パターンはDRAMのビット線のレイアウトの一部で、ダマシンプロセスで形成するため、パターンのある部分のレジストが除去される。
【0022】
設計データ(S1)を入力し、いわゆるマスクデータ処理を行う(S2)。マスクデータ処理には、白黒反転、層間演算、太め/細めサイジング、スケーリング等が含まれる。本実施例ではマスク描画、ウエハプロセス共ポジレジストを使用することにし、図3(a)は抜きパターンであるので描画データでの反転は必要無い。従ってこの場合、設計データ(S1)とマスクデータ0(S3)は同一である。続いてマスクデータ0に対し光近接効果補正を行い(S4)、マスクデータ1(S5)を作成する。図3(b)には図3(a)を光近接効果補正を行った結果を示す。続いてマスクデータ1(S5)に対し、マスクプロセス分のサイジング処理を行い(S6)、パターン部分の描画データ(S7)を作成する。S6は、マスクプロセスで生ずる変換差を補正するために行う。例えばマスクウエットエッチングの段階でウエハ上に換算して25nmの太りが生じるプロセスを適用した場合には、S6において予め一律25nm細らせておく。図3(b)にマスクプロセス分のサイジングを行った結果が図3(c)となる。
【0023】
一方、追加照射用のデータは次のような手順で作成する。まず、光近接効果未補正のデータをマスクプロセス分サイジングしてマスクデータ0‘を作成する(S6’)。この結果を図3(d)に示す。続いてマスクデータ0’を白黒反転して(S9)、追加照射用のパターン描画データ(S10)を作成する。図3(d)を白黒反転した結果を図3(e)に示す。図3(e)の分割線は可変成形ビームのショット分割線に相当し、この領域での追加照射用のショット数はおおよそ113で、従来法と比較して1/6程度に減少する。従って追加照射に要する時間もおおよそ1/6に短縮される。
【0024】
描画パターンの精度に関しては以下のように考察される。図3(c)において線幅の最大補正量の箇所では、補正量が18.75nmになっている。単純化のため、0.15μmのラインアンドスペースで、ラインのそれぞれのエッジに18.75nmの補正が行われた場合を想定する。この場合、本方法による面積の誤差の割合は、大きく見積もっても単位面積当たり18.75/150程度である。追加照射は1度めの照射の約1/3のドーズで行われるため、0.15μmラインに与えられる照射量の誤差の割合は全体の照射量の約(18.75/150)*(1/3)=1/24になる。図4は加速電圧50keVの場合の、照射量と線幅誤差(4倍体マスク上)の関係を表している。仕上がり線幅のねらい目は600nm、これに相当する照射量は26.3μC /cm2 であるが、ここから照射量が26.3*1/24すなわち約1.1μC /cm2 ずれた場合の線幅変動は12nm(マスク上)で、ウエハ上では3nmとなる。この線幅誤差は0.15μmデザインルールのパターンを描画する上では無視できるものである。
【0025】
ウエハに適用するプロセスによっては、エッチングのバイアス量が片側数10nm(ウエハ上)と非常に大きい場合もある。このような場合には、光近接効果補正を行なっていないデータをエッチングのバイアス分一律サイジングしてから、前述したフォトマスク作製方法を行なっても良い。
【0026】
本実施例では、可変成形ビームの描画装置を使用する場合を例に説明したが、丸ビームの描画装置についても同様の処理を行うことが可能である。
【0027】
また、本実施例では説明しなかったが、本発明と請求項1から11のいずれかを組み合わせて行ってもよい。すなわち図2のS1〜S10の間で、図形の単純化処理を行うことが可能である。
【0028】
(第二の実施例)
図5は、本発明の第二の実施形態に係わるフォトマスク作製方法を説明するためのフローチャートである。本発明を照射量補正法に適用する場合を示している。照射量補正に際しては、特開平4−212407で示される代表図形法を取り入れることにする。
【0029】
マスク描画データを作成し、各々のショットに与える照射量を計算する。この時、光近接効果未補正データを入力として照射量の計算を行う。マスク描画に際しては、各々のショットに対し計算された照射量で照射する。
【0030】
図6はマスク描画データ作成と照射量計算のステップを詳しく説明したフローチャートであり、設計パターンが図7(a)である場合を例に説明する。この設計パターンはDRAMのビット線のレイアウトの一部で、ダマシンプロセスで形成するため、パターンのある部分のレジストが除去される。
【0031】
設計データ(S1)を入力し、いわゆるマスクデータ処理を行う(S2)。マスクデータ処理には、白黒反転、層間演算、サイジング、スケーリング等が含まれる。本実施例ではマスク描画、ウエハプロセス共ポジレストを使用することにし、図7(a)は抜きパターンであるので描画データでの反転は必要無い。従って設計データ(S1)とマスクデータ0(S3)は同一である。続いてマスクデータ0に対し光近接効果補正を行い(S4)、マスクデータ1(S5)を作成する。図7(b)には図7(a)に対して光近接効果補正を行った結果を示す。続いてマスクデータ1(S5)に対し、マスクプロセス分のサイジング処理を行い(S6)、パターン部分の描画データ(S7)を作成する。S6はマスクプロセスで生ずる変換さを補正するために行う。例えばマスクウエットエッチングの段階でウエハ上に換算して25nmの太りが生じるプロセスを適用した場合には、S6において予め一律25nm細らせておく。図7(b)にマスクプロセス分のサイジングを行った結果が図7(c)となる。
【0032】
一方、照射量の計算は以下の手順で行う。光近接効果未補正のマスクデータ0をマスクプロセス分サイジングし(S6‘)、マスクデータ0’(S8)を作成する。この結果を図7(d)に示す。このマスクデータ0‘を照射量計算(代表図形法)に入力して代表図形法により照射量を計算する(S9)。図7(e)には、光近接効果未補正のマスクデータ0’を入力し、電子線の後方散乱の広がりよりも小さく且つ、描画可能な最小図形よりも大きい小領域に分割した結果を示す。加速電圧50KVの場合小領域のサイズは2μmX2μm取れば充分である。続いて、各小領域の内部に1個の代表図形をそれぞれ設定する。代表図形を設定する際には、光近接効果未補正のマスクデータを入力し、各小領域において、代表図形の面積及び重心位置は、描画すべきパターン全体の面積及び重心位置と一致するようにする。このようにして求めた小領域の代表図形を図7(f)に示した。これらの代表図形には照射量を算出する。パターン部描画に際しては、パターン部描画データ(S7)の小領域内の各図形に対してS9で計算した代表図形の照射量を適用して描画する(S11)。
【0033】
従来は、光近接効果補正を行ってデータ量が増大したデータにおいて代表図形を計算していたが、本実施例方法のように光近接効果未補正のデータを入力することによって、代表図形計算に必要なハードウエアのメモリと計算時間を削減することが可能になる。
【0034】
本発明によって生じる従来法と比較した場合の誤差の見積もりは実施例一に準ずる。
【0035】
ウエハに適用するプロセスによっては、エッチングのバイアス量が片側数10nm(ウエハ上)と非常に大きい場合もある。このような場合には、請求項4に基づき、光近接効果補正を行なっていないデータをエッチングのバイアス分一律サイジングしてから、前述したフォトマスク作製方法を行なっても良い。
【0036】
また、本実施例では説明しなかったが、本発明と請求項1から11のいずれかを組み合わせて行ってもよい。すなわち図6のS1〜S11の間で図形の単純化処理を行うことが可能である。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、本発明をGHOST法に適用した場合には、光近接効果補正によりレイアウトが複雑化しデ−タ量が増大していても、それに影響されること無く、追加照射を行うことが出来、描画時間を短縮することが可能になる。
【0038】
一方、本発明を照射量補正に適用した場合には、光近接効果補正によりレイアウトが複雑化しデ−タ量が増大していても、それに影響されること無く、照射量計算を行うことが出来、計算時間を短縮し、計算に用いるハードウエア資源を節約することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を説明するためのフローチャートである。
【図2】マスク描画データ作成のステップを詳しく説明したフローチャートである。
【図3】第一の実施例を説明するための設計パターン図である。
【図4】本発明によって生じる誤差を検討するため、照射量と仕上がり寸法の関係を表した図である。
【図5】本発明の第二の実施形態に係わるフォトマスク作製方法を説明するためのフローチャートである。
【図6】マスク描画データ作成のステップを詳しく説明したフローチャートである。
【図7】第二の実施形態を説明するための設計パターン図である。
Claims (4)
- リソグラフィ及びエッチングにおける近接効果の影響でウエハに転写すべきパターンに変換差を生じるのを防止するために、マスク上のパターンに予め適切な補正を加えた(以下光近接効果補正と称する)フォトマスクを荷電ビーム描画で作製するに際し、荷電ビーム描画に先立って行う荷電ビームによる近接効果補正のための追加照射用のデータ作成において、前記光近接効果補正前の設計データ又はマスクデータを入力データとして追加照射用のデータを作成することを特徴とするフォトマスク描画データ作成方法。
- 前記光近接効果補正前の設計データ又はマスクデータを一律サイジングして入力データとし、追加照射用のデータを作製することを特徴とする請求項1記載のマスク描画データ作成方法。
- 光近接効果補正を施したフォトマスクを荷電ビーム描画で作製するに際し、荷電ビーム描画に先立って行う荷電ビームによる近接効果補正を目的とする照射量設定において、前記光近接効果補正前の設計データ又はマスクデータを入力データとして照射量設定のための計算を行うことを特徴とするマスク描画データ作成方法。
- 請求項3において、前記光近接効果補正前の設計データ又はマスクデータを一律サイジングして入力データとし、照射量設定のための計算を行うことを特徴とするマスク描画データ作成方法。
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